CN103379983A - 具有减速装置的手持式工具机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式工具机（100），其具有可由马达（180）驱动的、用于对传动轴进行驱动（120）的减速装置（200），其中减速装置（200）布置在传动装置壳体（205）中并且能通过换挡机构（230、260）至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换，该减速装置（200）配备有机械过载保护装置（290），该过载保护装置设计用于，如果由传动轴（120）传递到减速装置（200）上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在手持式工具机（100）运行时对减速装置（200）加以限制。

Description

具有减速装置的手持式工具机

技术领域

本发明涉及一种手持式工具机，其具有可由马达驱动的、用于对传动轴进行驱动的减速装置，其中该减速装置布置在传动装置壳体中并且能通过换挡机构至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换。

背景技术

由现有技术已知了这种手持式工具机，其具有用于对传动轴进行驱动的减速装置，利用该减速装置能将预先规定的马达转速降低到各种应用所需的传动轴转速范围中。例如，在蓄电池螺栓拧紧机、充电式钻式螺栓拧紧机和/或蓄电池冲击式钻机中，将约为20000U/min的马达转速降低到约为150至2000U/min的转速范围中。减速装置例如设计为具有至少两个挡位的多级行星齿轮传动装置，使得这种手持式工具机的使用者能将该减速装置例如在具有相对较高转矩的第一较慢挡位和具有相对较低转矩的第二较快挡位之间进行切换。此外减速装置可以配备有转矩离合器，如果由传动轴传递到减速装置上的转矩超过可由使用者调节的阈值，则利用该转矩离合器能在手持式工具机的运行中防止通过减速装置驱动该传动轴。

在现有技术中不利的是，例如在充电式钻式螺栓拧紧机中转矩离合器或由转矩离合器提供的离合功能在钻孔模式中被去激活并且因此可由使用者调节的阈值实际上被设定为“无限的”。如果在钻孔模式上调节的充电式钻式螺栓拧紧机仍被用于拧紧螺栓，则例如可以在所谓的硬螺纹连接情况下——其例如在金属螺栓连接中出现并且能够引起传动轴的自动锁定，使得被输送给传动轴的转动能量转换为充电式钻式螺栓拧紧机或配属于它的工具壳体的转动。这可能引起配属于充电式钻式螺栓拧紧机的驱动系的部件的冲击式的负载并且导致驱动系所包含部件的故障。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种新型的手持式工具机，在该手持式工具机运行时能与所调节的运行模式无关地对通过其传动轴向配备的的工具壳体输送的相对较大转动能量加以限制。

该目的通过一种手持式工具机来实现，其具有可由马达驱动的、用于对传动轴进行驱动的减速装置。该减速装置布置在传动装置壳体中并且能通过换挡机构至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换。减速装置配备有机械过载保护装置，该过载保护装置设计用于，如果由传动轴传递到减速装置上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在手持式工具机运行时对减速装置加以限制。

本发明因此能实现提供一种手持式工具机，在该手持式工具机运行时能安全且可靠地防止通过其传动轴向配属于该手持式工具机的工具壳体输送过大的转动能量。

根据一种实施方式，减速装置配备有转矩离合器，该转矩离合器设计用于，如果由传动轴传递到减速装置上的转矩超过可由手持式工具机的使用者调节的阈值，则在手持式工具机的运行中防止通过减速装置驱动该传动轴。优选地，在机械方面特定的极限值大于最大的、可由手持式工具机的使用者调节的阈值。

因此能以简单的方式和方法提供一种手持式工具机，其一方面通过在机械方面特定的过载保护而被保护以防止将与使用者无关地预先规定的、相对较大的转矩从传动轴传递到工具壳体上，并且另一方面通过可由使用者操纵的转矩离合器而被保护以防止可由使用者至少在预先固定的极限内调节的、相对较小的转矩的传递。

根据一种实施方式，减速装置按照具有至少三个行星齿轮级的行星齿轮传动装置的类型设计。优选地，过载保护装置配属于既不与换挡机构又不与转矩离合器直接连接的行星齿轮级。

本发明因此能实现提供一种牢固且小型的、具有耐用的过载保护装置的减速装置。

优选地，配备有过载保护装置的行星齿轮级朝向马达。

因此能以简单的方式和方法将过载保护装置设计在行星齿轮传动装置上。

优选地，配备有过载保护装置的行星齿轮级具有内齿轮，该内齿轮通过至少一个止动弹簧元件与传动装置壳体耦合。

因此能提供一种不复杂且价廉的过载保护装置。

根据一种实施方式，如果由所述传动轴传递到所述减速装置上的转矩直到达到在机械方面特定的极限值，所述内齿轮不能相对转动地布置在所述传动装置壳体中，并且当超过在机械方面特定的极限值时能在所述传动装置壳体中围绕配属于所述传动轴的纵轴线转动。

本发明因此能提供一种安全且可靠的过载保护装置。

优选地，至少一个止动弹簧元件径向向外弹性地布置在内齿轮上。对此另选的是，至少一个止动弹簧元件能径向向内弹性地对内齿轮进行加载。

因此能提供一种简单且牢固的过载保护装置。

根据一种实施方式，在径向方向上在内齿轮和传动装置壳体之间设有一与传动装置壳体不能相对转动地连接的止动体。

本发明因此能实现在手持式工具机的正常运行中将止动弹簧元件牢固地、间接地锁紧在传动装置壳体上。

开头所述目的也通过一种用于手持式工具机的机械过载保护装置来实现，该手持式工具机具有可由马达驱动的、用于对传动轴进行驱动的减速装置，其中减速装置布置在传动装置壳体中并且能通过换挡机构至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换。过载保护装置设计用于，如果由传动轴传递到减速装置上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在手持式工具机运行时对减速装置加以限制。

附图说明

在下面的说明中根据在附图中示出的实施例详细说明本发明。图中示出：

图1示出了根据一种实施方式的手持式工具机的示意图，

图2示出了图1的手持式工具机的局部的放大截面图，

图3示出了图1的手持式工具机的局部的透视图，和

图4示出了沿图2的线IV-IV看，图1的手持式工具机的截面图。

具体实施方式

图1示出示例性的手持式工具机100，其具有一带有手柄115的工具壳体105。根据一种实施方式，手持式工具机100为了与电网无关地供电而能机械地和电地与蓄电池组190相连接。在图1中，手持式工具机100示例性地设计为充电式钻式螺栓拧紧机。然而在此需要指出，本发明并不限于充电式钻式螺栓拧紧机，而是更确切地说能应用于那些在其中工具被置于旋转状态的不同的手持式工具机，而这与手持式工具机依赖于电源运行还是独立于电源可利用蓄电池组190运行无关，例如能应用于螺栓拧紧机或蓄电池螺栓拧紧机、冲击式钻机或蓄电池冲击式钻机等。

在工具壳体105中布置有由蓄电池组190供电的电驱动马达180和传动装置200。驱动马达180通过传动装置200与传动轴120、例如驱动主轴相连接。驱动马达180示范性地布置在马达壳体185中并且传动装置200布置在传动装置壳体205中，其中传动装置壳体205和马达壳体185例如布置在工具壳体105中。传动装置200配备有工具接纳部140，其例如具有钻夹头145。该工具接纳部140用于接纳工具150并且能形成在可由驱动马达180通过传动装置200驱动的传动轴120上或者以顶盖形式与其相连接。

驱动马达180例如可通过手动开关195来操纵，也就是说接通和断开，并且可以是任意一种马达类型，例如电子换向电机或直流电机。优选地，驱动马达180可这样电子地控制或调节，使得不仅可逆运行、而且在期望的转动速度方面的规定都能实现。适合的驱动马达的工作方式和结构是由现有技术充分已知的，因此在这里出于说明书简洁的目的而不进一步加以描述。

根据一种实施方式，传动装置200是减速装置，例如设计具有不同行星齿轮级的行星齿轮传动装置，该减速装置备选地配备有转矩离合器199。转矩离合器199设计用于，如果由传动轴120传递到减速装置200上的转矩超过可由手持式工具机100的使用者调节的阈值，则在手持式工具机100的运行中防止通过减速装置200驱动该传动轴120。

此外，减速装置200配备有一可通过配备的的操纵元件230操纵的换挡机构260，从而减速装置200能至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间切换。在手持式工具机100运行时，减速装置200由驱动马达180转动驱动。示范性地设计为行星齿轮传动装置的减速装置200下面关于手持式工具机100的局部210的图2中放大示出的截面图以及图3中放大示出的透视图被详细描述。

根据一种实施方式，减速装置200配备有机械过载保护装置290。该过载保护装置设计用于，如果由传动轴120传递到减速装置200上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在手持式工具机100运行时对减速装置200加以限制。机械方面特定的极限值大于由手持式工具机100的使用者通过转矩离合器199能调节的最大阈值。

需要指出的是，在本发明的范围内，通过过载保护装置290对减速装置200的限制应理解为，通过过载保护装置290，在锁定传动轴120的情况下，例如在硬螺纹连接情况下，至少降低了由减速装置200传递到传动轴120上的转矩，以限制在此由传动轴120传递到传动装置壳体205和进而工具壳体105上的转动能量。此外需要指出的是，适合的转矩离合器的工作方式和结构对于本领域技术人员而言是充分已知的，从而在此出于说明书简洁的原因而不对转矩离合器199进行进一步描述。

图2示出了根据图1的手持式工具机100的局部210。该附图示出了设计为行星齿轮传动装置的图1中的减速装置200的示例性设计方案，其传动装置壳体205示范性地具有壳体后侧部段258和壳体前侧部段259。壳体后侧部段258在此例如可以由根据图1的马达壳体185形成。

行星齿轮传动装置200示范性地具有三个布置在传动装置壳体205中的行星齿轮级：前级270、中间级271和后级272。前行星齿轮级270与图1的传动轴120相连接并且在此仅由示例性的太阳轮203代表。中间行星齿轮级271示例性地具有太阳轮213、至少一个第一和第二行星齿轮217和219、行星齿轮架214以及轴向不能运动地、但是能径向运动地布置在传动装置壳体205中的内齿轮216。行星齿轮架214形成前行星齿轮级270的太阳轮203，其中太阳轮203能以合适的方式和方法固定在行星齿轮架214上或能形成在其上或能与其一体构成。示范性地，行星齿轮架214至少局部地布置在一不能相对转动地与传动装置壳体205相连接的固定圈209内部，该固定圈具有保持轮廓269并且轴向不能运动地、但是径向能运动地将行星齿轮架214固定在传动装置壳体205中。后行星齿轮级272例如具有太阳轮223、至少一个第一和第二行星齿轮227和229、行星齿轮架224、以及轴向不能运动的内齿轮226。其示范性地至少局部地布置在一不能相对转动地与传动装置壳体205相连接的环形止动体206内部。太阳轮223例如由配属于图1的马达180的小齿轮形成，该小齿轮在图1的手持式工具机100运行时驱动行星齿轮传动装置200。行星齿轮架224形成中间行星齿轮级271的太阳轮213，其中太阳轮213能以合适的方式和方法固定在行星齿轮架224上或能形成在其上或能与其一体构成。

根据一种实施方式，行星齿轮传动装置200如在图1中描述地那样能通过图1的换挡机构260在第一挡位和第二挡位之间进行切换。为此，换挡机构260配备有一布置在行星齿轮传动装置200上的、能轴向移动的且能径向运动的转换轮266，该转换轮通过配属的带动轮廓268不能相对转动地与中间行星齿轮级271的内齿轮216相连接。

根据一种实施方式，转换轮266通过操纵图1的操纵元件230而能在传动装置壳体205的轴向方向上从第一运行位置移动到第二运行位置，其中第一运行位置例如配属于行星齿轮传动装置200的第一挡位，而第二运行位置例如配属于第二挡位。在其第一运行位置中，转换轮266不能相对转动地与后行星齿轮级272的行星齿轮架224相连接，使得该行星齿轮架224与中间行星齿轮级271的内齿轮216不能相对转动地相互连接。由此，中间行星齿轮级271被去激活，从而具有相对较高的转矩的第一挡位被激活。在其第二运行位置中（其在图2和3中示出），转换轮266通过其带动轮廓268啮合到固定圈209的保持轮廓269中而不能相对转动地与固定圈以及传动装置壳体205相连接，从而中间行星齿轮级271的内齿轮216不能相对转动地固定在传动装置壳体205中。由此激活了中间行星齿轮级271，从而激活了具有相对较低的转矩的第二挡位。

由于具有换挡机构的行星齿轮传动装置的结构和工作方式对于本领域技术人员而言是充分已知的，因此在此出于说明书简洁的原因而不对此进行进一步描述。

根据一种实施方式，在其中至少部分地布置有后行星齿轮级272的内齿轮226的环形止动体206配属于图1的过载保护装置290，并且示范性地通过固定在传动装置壳体205的壳体前侧部段259上的保持环267至少在预先给定的公差内轴向不能运动地固定在传动装置壳体205之中或之上。在内齿轮226上例如布置有至少一个配属于过载保护装置290的止动弹簧元件207（以及图4中的407、409），通过该止动弹簧元件将内齿轮226与止动体206和进而与传动装置壳体205耦合，如下面在图4中描述的那样。

过载保护装置290优选地配属于一既不与换挡机构260又不与图1的转矩离合器199直接连接的行星齿轮级。特别优选地，过载保护装置290配属于一朝向图1的马达180的行星齿轮级。相应地，过载保护装置290在图2中示范性地配属于后行星齿轮级272，该后行星齿轮级朝向图1的马达180并且既不与换挡机构260又不与图1的转矩离合器199直接连接。

图3以透视图示出了根据图1和2的手持式工具机100的局部210。图3示出了，通过保持环267将过载保护装置290的止动体206轴向固定在传动装置壳体205上。此外图3表明了，设置在后行星齿轮级272的内齿轮226的内周上的、与行星齿轮227、229有效啮合的齿部426，以及在图1的手持式工具机100的第二挡位中，不能相对转动地将转换轮266通过其带动轮廓268与中间行星齿轮级271的内齿轮216并且通过其保持轮廓269与固定环209相连接。

根据一种实施方式，过载保护装置290的环形止动体206在其内周上具有止动齿部406并且在其外周上具有径向凹部491、493（和图4中的492）。示例性地，凸出部481、483（和图4中的482）接合到该凹部中，这些凸出部设置在传动装置壳体205的壳体前侧部段259上，从而止动体206与传动装置壳体205不能相对转动地相连接。止动齿部406与配属于过载保护装置290的止动弹簧元件207（以及图4中的407、409）耦合，如下面在图4中描述的那样。

图4示出了图2和3的行星齿轮传动装置200的后行星齿轮级272的截面图，其中为了简化视图未示出太阳轮223。图4示出了后行星齿轮级272的另一个行星齿轮428并且示出了径向凹部491、493以及另一个径向凹部492在环形止动体206上的设计方案，设置在传动装置壳体205上的凸出部481或483以及另一个凸出部482接合到所述凹部中以用于不能相对转动的固定。

根据一种实施方式，在后行星齿轮级272的内齿轮226的外周上设有至少一个削平部451以及至少两个配属的凹部452、453，它们例如直角地构成并且配属于图2和3的过载保护装置290。在削平部451的区域中示例性地布置有止动弹簧元件207。该止动弹簧元件例如按照具有大约在中心的止动突起437和倒圆的端部区域427、417的弧形的夹子的形式设计，这些端部区域可自由运动地支承在凹部452或453中。在此，倒圆的端部区域427朝向倒圆的端部区域417加载预先给定的弹簧应力并且端部区域417朝向端部区域427加载。由此，止动弹簧元件207径向向外弹性地支承在内齿轮226上，从而止动突起437在图1的手持式工具机100正常运行时与环形的止动体206的止动齿部406有效接合。

需要指出的是，在图4中示例性地示出了两个另外的止动弹簧元件407、409，其布置在削平部和凹部的区域中，它们和削平部451和凹部452，452相类似地设计。出于附图简单和简洁的目的然而未标出该削平部和凹部。此外需要指出的是，这三个止动弹簧元件207、407、409例如分别围绕120°的角度彼此错置。当然，其它布置结构以及另外数量的止动弹簧元件也是可能的。例如仅能应用两个止动弹簧元件，其例如围绕180°的角度彼此错置，其中基于两个止动弹簧元件的应用可以实现内齿轮226在环形止动体206中的浮动的支承。

此外需要指出的是，接合到在环形止动体206的内周上设置的止动齿部406中的径向向外弹动的止动弹簧元件207仅示例性地描述并且可通过其它效果相同的解决方案代替。例如对此可替换地可以在止动齿部406的内周上布置径向向内弹动的止动弹簧元件，其接合到设置在内齿轮226的外周上的止动齿部中。

在图1的手持式工具机100正常运行时，内齿轮226经由止动弹簧元件207、407、409通过止动弹簧元件的接合到环形止动体206的止动齿部406中的止动突起437不能相对转动地与其相连接并且因此不能相对转动地与传动装置壳体205耦合。因此，如果行星齿轮被图2和3的太阳轮223驱动，则行星齿轮227、229、428能沿在内齿轮226的内周上设置的齿部426旋转，其中由图1的驱动马达180产生的并且由行星齿轮传动装置200降低的转矩被传递到图1的传动轴120上。

如果至少部分地锁定图1的传动轴120，例如在硬螺纹连接情况下，该转矩至少部分地由传动轴120返回传递到减速装置200以及因此传递到图1的传动装置壳体205和工具壳体105上。如果返回传递的转矩在此超过机械特定的极限值，其例如还通过止动弹簧元件207、407、409的选择的刚性或弹力和/或止动齿部406的设计方案预先给定，止动突起437通过止动弹簧元件207、407、409的弹性变形从与止动齿部406的有效啮合中滑离。

在这种弹性变形的情况下，止动弹簧元件207、407、409的止动突起437克服其弹力径向向内地在配属的削平部451的方向上被挤压，从而取决于内齿轮226的相应转动方向分别在内齿轮226的切向方向上看向外挤压倒圆的端部区域417或427之一。因此，传动装置壳体205中的内齿轮226至少一直围绕配属于图1的传动轴120的纵轴线转动，直到被返回传递的转矩再次低于机械特定的极限值为止。这在本发明的背景下如上所述地被称为对行星齿轮传动装置200的限制。

Claims (10)

1. 一种手持式工具机（100），其具有能由马达（180）驱动的、用于对传动轴进行驱动（120）的减速装置（200），其中所述减速装置（200）布置在传动装置壳体（205）中并且能通过换挡机构（230、260）至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换，其特征在于，所述减速装置（200）配备有机械过载保护装置（290），所述过载保护装置设计用于，如果由所述传动轴（120）传递到所述减速装置（200）上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在所述手持式工具机（100）运行时对所述减速装置（200）加以限制。

2. 根据权利要求1所述的手持式工具机，其特征在于，所述减速装置（200）配备有转矩离合器（199），所述转矩离合器设计用于，如果由所述传动轴（120）传递到所述减速装置（200）上的转矩超过能由所述手持式工具机（100）的使用者调节的阈值，则在所述手持式工具机（100）的运行中防止通过所述减速装置（200）驱动所述传动轴（120），其中，在机械方面特定的极限值大于最大的、能由所述手持式工具机（100）的使用者调节的阈值。

3. 根据前述权利要求中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，所述减速装置（200）按照具有至少三个行星齿轮级（270、271、272）的行星齿轮传动装置的类型设计，其中所述过载保护装置（290）配属于既不与所述换挡机构（230、260）又不与所述转矩离合器（199）直接连接的行星齿轮级（272）。

4. 根据权利要求3所述的手持式工具机，其特征在于，配备有所述过载保护装置（290）的所述行星齿轮级（272）朝向所述马达（180）。

5. 根据权利要求3或4所述的手持式工具机，其特征在于，配备有所述过载保护装置（290）的所述行星齿轮级（272）具有内齿轮（226），所述内齿轮通过至少一个止动弹簧元件（207、407、409）与所述传动装置壳体（205）耦合。

6. 根据权利要求5所述的手持式工具机，其特征在于，如果由所述传动轴（120）传递到所述减速装置（200）上的转矩直到达到在机械方面特定的极限值，所述内齿轮（226）不能相对转动地布置在所述传动装置壳体（205）中，并且当超过在机械方面特定的极限值时能在所述传动装置壳体（205）中围绕配属于所述传动轴（120）的纵轴线转动。

7. 根据权利要求5或6所述的手持式工具机，其特征在于，所述至少一个止动弹簧元件（207、407、409）径向向外弹性地布置在所述内齿轮（226）上。

8. 根据权利要求5或6所述的手持式工具机，其特征在于，所述至少一个止动弹簧元件（207、407、409）径向向内弹性地对所述内齿轮（226）进行加载。

9. 根据权利要求5至8中任一项所述的手持式工具机，其特征在于，在径向方向上在所述内齿轮（226）和所述传动装置壳体（205）之间设有一与所述传动装置壳体（205）不能相对转动地连接的止动体（206）。

10. 一种用于手持式工具机（100）的机械过载保护装置（290），所述手持式工具机具有能由马达（180）驱动的、用于对传动轴进行驱动（120）的减速装置（200），其中所述减速装置（200）布置在传动装置壳体（205）中并且能通过换挡机构（230、260）至少在具有相对较高转矩的第一挡位和具有相对较低转矩的第二挡位之间进行切换，其特征在于，所述过载保护装置（290）设计用于，如果由所述传动轴（120）传递到所述减速装置（200）上的转矩超过在机械方面特定的极限值，则在所述手持式工具机（100）运行时对所述减速装置（200）加以限制。

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