DE10130520B4

DE10130520B4 - Handwerkzeugmaschine mit einer Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE10130520B4
Application number: DE10130520A
Authority: DE
Inventors: Karl Frauhammer; Manfred Hellbach; Heinz Schnerring
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003062768A; DE10130520A1; CH695852A5; GB2378488A; GB0214311D0; GB2378488B; CN1393323A; CN1283423C

Abstract

Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer in einem Gehäuse (44) angeordneten Sicherheitskupplung (14) im Antriebsstrang, die zur Übertragung eines Drehmoments um eine Drehachse wenigstens zwei Kupplungselemente (16, 20) aufweist, die über einen Rastmechanismus mit zumindest einem Rastelement (22) miteinander verbunden sind, welcher beim Überschreiten eines Grenzdrehmoments ausrastet, wobei die Sicherheitskupplung (14) auf einer als Hohlwelle ausgebildeten Welle (26) angeordnet ist, wobei das Grenzdrehmoment mittels eines in der Welle (26) verschiebbaren Stellmittels (36) auf verschiedene Werte einstellbar ist, wobei das Grenzdrehmoment über eine radial zur Drehachse wirkende über das Stellmittel (36) einstellbare Vorspannung des Rastmechanismus einstellbar ist und wobei die Vorspannung des Rastmechanismus durch zumindest eine Druckfeder (30) erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (30) auf ihrer dem Rastelement (22) abgewandten Seite an einem Federstößel (32) abgestützt ist, der über die Außenkontur des Stellmittels (36) verschiebbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit einer in einem Gehäuse angeordneten Sicherheitskupplung.
Um zu vermeiden, daß sich beim Blockieren eines Bohrers oder einer Bohrkrone in einer Mauer ein von einem Anwender gehaltener Bohrhammer unkontrolliert weiterdreht, ist bekannt, den Bohrer bzw. die Bohrkrone über eine Sicherheitskupplung mit einem Antrieb des Bohrhammers zu verbinden, die öffnet, sobald der Bohrer blockiert.
Aus der DE 38 32 202 C1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einer Sicherheitskupplung bekannt. Die Sicherheitskupplung besitzt zur Übertragung eines Drehmoments ein erstes radial inneres und ein zweites, das erste umschließendes Kupplungsteil. Die Kupplungsteile sind über als Walzen ausgebildete Rastelemente miteinander verbunden. Die Walzen sind im ersten Kupplungsteil in Führungskanälen geführt. In den Führungskanälen sind Druckfedern angeordnet, die an ihrem ersten Ende an einem Kanalboden abgestützt sind und mit ihrem zweiten Ende radial nach außen auf die Walzen in Richtung des zweiten Kupplungsteils wirken und die Walzen in Ausnehmungen des zweiten Kupplungsteils drücken. Wird ein bestimmtes Drehmoment überschritten, werden die Walzen radial nach innen aus den Ausnehmungen gegen die Druckfedern gedrückt und die Sicherheitskupplung öffnet. Die Walzen gleiten anschließend über die Ausnehmungen hinweg.
Aus der US 4 468 206 A ist eine Handwerkzeugmaschine mit einer Sicherheitskupplung zur Übertragung eines Drehmoments bekannt. Die Sicherheitskupplung verfügt über einen Rastmechanismus mit zumindest einem Rastelement, welches beim Überschreiten eines Grenzdrehmoments ausrastet. Das Grenzdrehmoment ist über ein Stellmittel, welches über eine Druckfeder – die Vorspannung des Rastmechanismus erzeugt, einstellbar.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer in einem Gehäuse angeordneten Sicherheitskupplung im Antriebsstrang, die zur Übertragung eines Drehmoments um eine Drehachse wenigstens zwei Kupplungselemente aufweist, die über einen Rastmechanismus mit zumindest einem Rastelement miteinander verbunden sind, welcher beim Überschreiten eines Grenzdrehmoments ausrastet, wobei das Grenzdrehmoment mittels eines Stellmittels auf verschiedene Werte einstellbar ist und das Grenzdrehmoment über eine radial zur Drehachse wirkende über das Stellmittel einstellbare Vorspannung des Rastmechanismus einstellbar ist und wobei die Vorspannung des Rastmechanismus durch zumindest eine Druckfeder erzeugt ist. Dies bietet gegenüber den Handwerkzeugmaschinen mit Sicherheitskupplung, deren Grenzdrehmoment nicht einstellbar ist, oder bei denen das Grenzdrehmoment zwar kleiner als ein ergonomisch ermitteltes maximales Drehmoment jedoch größer als ein maximal mögliches Arbeitsdrehmoment eingestellt wird, den Vorteil, daß das Grenzdrehmoment bei Einsätzen der Handwerkzeugmaschine mit niedrigerem möglichen Arbeitsdrehmoment, beispielsweise mit Normalbohrern bis zu 40 mm Durchmesser, geringer eingestellt werden kann. Maximal mögliche Arbeitsdrehmomente treten insbesondere bei Einsätzen mit großen Bohrkronen in Beton auf.
Unnötig hohe Belastungen des Bedieners und des Materials bzw. des Rastmechanismus können in einem Blockierfall bei Ar beitseinsätzen mit gegenüber dem maximalen Arbeitsdrehmoment geringeren Arbeitsdrehmomenten vermieden und die Sicherheit kann durch Vermeidung unnötig hoher Reaktionsdrehmomente gesteigert werden. Der Verschleiß, insbesondere im Rastmechanismus, kann reduziert und es können hohe Standzeiten mit zumindest im wesentlichen gleichbleibenden Grenzdrehmomenten erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders bedienerfreundliche und komfortabel einstellbare Sicherheitskupplung für eine Handwerkzeugmaschine bereitzustellen.
Bei der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine ist das Grenzdrehmoment über eine über das Stellmittel einstellbare Vorspannung des Rastmechanismus einstellbar. Die Vorspannung kann stufenweise oder stufenlos einstellbar ausgeführt werden.
Dabei wird die Vorspannung des Rastelements durch zumindest eine Druckfeder erzeugt. Hierdurch kann einfach auf Standardkonstruktionen aufgebaut und ein geringer konstruktiver Aufwand erreicht werden.
Dabei ist die Druckfeder auf ihrer dem Rastelement abgewandten Seite an einem Federstößel abgestützt, der über die Außenkontur des Stellmittels verschiebbar ist. Der Federstößel bietet den Vorteil einer optimal anpassbaren Anlagefläche an die Außenkontur des Stellmittels. Die Druckfeder kann damit über den Federstößel sicher, zuverlässig und ohne Materialverschleiß durch das Stellmittel gespannt und entspannt werden. Auf seiner der Druckfeder zugewandten Seite kann über den Federstößel eine vorteilhafte, insbesondere ebene Anlagefläche für die Druckfeder erreicht werden, so daß die Druck feder sicher geführt und ein Verklemmen oder Ausknicken vermieden werden kann.
Vorteilhaft ist das Stellmittel von einem Stößel gebildet, an dessen Mantelfläche mindestens ein Federstößel abgestützt ist, und dessen Durchmesser in einem Kontaktbereich mit dem Federstößel variiert. Das Stellmittel kann platzsparend in den Rastmechanismus integriert, und zwar insbesondere senkrecht zum Federstößel ausgerichtet werden. Es können vorteilhaft mehrere Federstößel sternförmig um das Stellmittel bzw. den Stößel angeordnet und über das Stellmittel verstellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, daß die Druckfeder und der Federstößel in einer Ausnehmung eines Kupplungselements geführt sind, wodurch eine vorteilhafte Führung erreicht und ein Verkanten und Verklemmen des Rastmechanismus sicher vermieden werden kann.
Vorzugsweise ist das Stellmittel gegen eine Kurvenscheibe vorgespannt und über diese verschiebbar, wodurch in einfacher Weise eine Drehbewegung in eine axiale Verschiebung des Stellmittels umgewandelt und eine vorteilhafte Übersetzung erreicht werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Kurvenscheibe über einen außen an einem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine angebrachten Drehhebel drehbar ist. Es kann mit geringem konstruktiven Aufwand eine einfache Bedienung des Stellmittels erreicht werden. Um das Stellmittel in einzelnen gewünschten Stellungen fixieren zu können, kann der Drehhebel in verschiedene Stellungen einrastbar ausgeführt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurvenscheibe in einer in das Gehäuse der Handwerkzeugmaschine eingedrehten Dichtschraube drehbar gelagert. Dies bietet die Möglichkeit einer konstruktiv einfach aufgebauten Abdichtung einer Drehdurchführung zum Gehäuseinneren der Handwerkzeugmaschine und insbesondere kann einfach bei der Montage der Dichtschraube eine Vorspannung einer das Stellmittel gegen die Kurvenscheibe drückenden Feder erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, daß das Stellmittel über einen im Gehäuse angeordneten Aktuator betätigbar ist, wodurch der Komfort gesteigert werden kann. Der Aktuator kann pneumatisch, elektrisch und/oder elektromagnetisch ausgeführt sein und beispielsweise von einem Elektromotor oder einem elektrisch betätigten Hubmagneten gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator abhängig von zumindest einem Betriebsparameter gesteuert. Fehlbedienungen können sicher vermieden und der Komfort kann weiter gesteigert werden.
Vorzugsweise ist der Betriebsparameter aus einer gewählten Betriebsart abgeleitet, d. h. je nach eingestellter Betriebsart wird über den Aktuator eine optimierte Vorspannung des Rastmechanismus eingestellt. Möglich ist jedoch auch, daß der Betriebsparameter von einem Sensor ermittelt ist. Beispielsweise kann je nach Stellung des Bohrfutters, d. h. je nach Durchmesser des verwendeten Bohrers das Grenzdrehmoment automatisch optimiert eingestellt werden. Mit einem Sensor kann eine besonders flexible Einstellung erreicht werden.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Bohrhammer mit einer Sicherheitskupplung im Antriebsstrang mit stark vorgespanntem Rastmechanismus,
2 einen Querschnitt durch den Bohrhammer nach 1 mit schwach vorgespanntem Rastmechanismus,
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 1 und
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2.
1 zeigt einen Schnitt durch einen nicht näher dargestellten Bohrhammer mit einer in einem Gehäuse 44 im Antriebsstrang angeordneten als Überrastkupplung ausgebildeten Sicherheitskupplung 14. Die Sicherheitskupplung 14 besitzt zwei Kupplungselemente, ein Kupplungsstirnrad 16 mit einer Rastkurve 18 und eine Kupplungsscheibe 20, die über einen Rastmechanismus mit als Rollen ausgebildeten Rastelementen 22 miteinander verbunden sind. Das Kupplungsstirnrad 16 ist drehbar zwischen einer Schulter 24 eines Ritzels 10 eines Winkelgetriebes des Bohrhammers und der auf einer Welle 26 aufgepreßten Kupplungsscheibe 20 gelagert. An die Welle 26 ist das Ritzel 10 des Winkelgetriebes angeformt, das mit einem Kegelrad 12 des Winkelgetriebes kämmt.
Die Kupplungsscheibe 20 weist mindestens zwei gegenüberliegende Nuten 28 auf, die jeweils eine Rolle, eine Druckfeder 30 und einen Federstößel 32 aufnehmen, wobei die Rolle und der Federstößel 32 in der Nut 28 geführt sind. Die vorgespannte Druckfeder 30 drückt die Rolle radial nach außen gegen die Rastkurve 18 und den Federstößel 32 radial nach innen gegen ein als Stößel ausgebildetes Stellmittel 36.
Die Rolle ragt teilweise aus der Nut 28 heraus und stützt sich bis zu einem Grenzdrehmoment in Umfangsrichtung an einer steilen Flanke 34 der Rastkurve 18 ab (3 und 4). Wird das Grenzdrehmoment überschritten, wird die Rolle gegen die Wirkung der Druckfedern 30 in die Nut 28 gedrückt, so daß sich die steile Flanke 34 der Rastkurve 18 über die Rolle hinweg bewegen kann. Das Kupplungsstirnrad 16 mit seiner Rastkurve 18 dreht sich gegenüber der Kupplungsscheibe 20, die Sicherheitskupplung 14 ist geöffnet.
Das Grenzdrehmoment, bei dem die Sicherheitskupplung 14 öffnet, hängt von der Vorspannung des Rastmechanismus bzw. der Druckfedern 30 ab. Die Federkraft ist durch die Stauchung der Druckfeder 30 bestimmt, d. h. bei eingerasteter Rolle von der Position des Federstößels 32, an dem sich die Druckfeder 30 abstützt.
Das als Stößel ausgebildete Stellmittel 36 ist in der als Hohlwelle ausgebildeten Welle 26 gelagert und wird über eine auf der dem Ritzel 10 zugewandten Seite in der Welle 26 angeordneten Feder 38 in die dem Ritzel 10 abgewandte Richtung gegen eine Kurvenscheibe 40 gedrückt. Die Kurvenscheibe 40 ist auf der dem Stößel abgewandten Seite an einer in das Gehäuse 44 eingeschraubten Dichtschraube 42 abgestützt, ist mit einem zylindrischen Bereich 52 in einer Durchgangsbohrung der Dichtschraube 42 drehbar gelagert und erstreckt sich mit einem angeformten Außensechskant 54 über die Dichtschraube 42 und das Gehäuse 44 hinaus. Zur Abdichtung der Durchgangsbohrung in der Dichtschraube 42 ist im zylindrischen Bereich 52 der Kurvenscheibe 40 in einer Ringnut ein O-Ring 58 eingebracht. Beim Einschrauben der Dichtschraube 42 wird über die Kurvenscheibe 40 und über den Stößel die Feder 38 vorgespannt.
An der Gehäuseaußenseite ist auf dem Außensechskant 54 der Kurvenscheibe 40 ein Drehhebel 46 mit einem entsprechenden Innensechskant gelagert. Eine Drehung des Drehhebels 46, bzw. der Kurvenscheibe 40 bewirkt einen Hub 48 des Stößels. Der Stößel besitzt auf der dem Ritzel 10 zugewandten Seite in einem Kontaktbereich mit dem Federstößel 32 eine sich in Richtung Ritzel 10 verjüngenden Teilbereich 56.
Wird der Stößel über die Kurvenscheibe 40 in die vom Ritzel 10 abgewandte Richtung verstellt, werden die Federstößel 32 radial nach innen verschoben. Damit werden die Vorspannungen der Druckfedern 30 und das Grenzdrehmoment reduziert (2 und 4). Der Bohrhammer ist auf einen Einsatz mit einem Normalbohrer bis zu 40 mm eingestellt.
Wird der Stößel über die Kurvenscheibe 40 in Richtung Ritzel 10 verstellt, werden die Federstößel 32 radial nach außen verschoben. Damit werden die Vorspannungen der Druckfedern 30 und das Grenzdrehmoment erhöht (1 und 3). Der Bohrhammer ist auf einen Einsatz mit einer Bohrkrone eingestellt.
Das Gehäuse 44 des Bohrhammers ist teilweise mit Öl gefüllt, das durch eine Schmiermittelöffnung 50 im Ritzel 10 in die Welle 26 und in die Sicherheitskupplung 14 gelangt.

10: Ritzel
12: Kegelrad
14: Sicherheitskupplung
16: Kupplungsstirnrad
18: Rastkurve
20: Kupplungsscheibe
22: Rastelement
24: Schulter
26: Welle
28: Nut
30: Druckfeder
32: Federstößel
34: Flanke
36: Stellmittel
38: Feder
40: Kurvenscheibe
42: Dichtschraube
44: Gehäuse
46: Drehhebel
48: Hub
50: Schmiermittelöffnung
52: Bereich
54: Außensechskant
56: Teilbereich
58: O-Ring

Claims

Handwerkzeugmaschine mit zumindest einer in einem Gehäuse (44) angeordneten Sicherheitskupplung (14) im Antriebsstrang, die zur Übertragung eines Drehmoments um eine Drehachse wenigstens zwei Kupplungselemente (16, 20) aufweist, die über einen Rastmechanismus mit zumindest einem Rastelement (22) miteinander verbunden sind, welcher beim Überschreiten eines Grenzdrehmoments ausrastet, wobei die Sicherheitskupplung (14) auf einer als Hohlwelle ausgebildeten Welle (26) angeordnet ist, wobei das Grenzdrehmoment mittels eines in der Welle (26) verschiebbaren Stellmittels (36) auf verschiedene Werte einstellbar ist, wobei das Grenzdrehmoment über eine radial zur Drehachse wirkende über das Stellmittel (36) einstellbare Vorspannung des Rastmechanismus einstellbar ist und wobei die Vorspannung des Rastmechanismus durch zumindest eine Druckfeder (30) erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (30) auf ihrer dem Rastelement (22) abgewandten Seite an einem Federstößel (32) abgestützt ist, der über die Außenkontur des Stellmittels (36) verschiebbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (36) von einem Stößel gebildet ist, an dessen Mantelfläche mindestens ein Federstößel (32) abgestützt ist, und dessen Durchmesser in einem Kontaktbereich mit dem Federstößel (32) variiert.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (30) und der Federstößel (32) in einer Nut (28) eines Kupplungselements (20) geführt sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (36) gegen eine Kurvenscheibe (40) vorgespannt und über diese verschiebbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (40) über einen außen am Gehäuse (44) angebrachten Drehhebel (46) drehbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (40) in einer in das Gehäuse (44) eingedrehten Dichtschraube (42) drehbar gelagert ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellmittel (36) über einen im Gehäuse (44) angeordneten Aktuator betätigbar ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator abhängig von zumindest einem Betriebsparameter gesteuert ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter aus einer gewählten Betriebsart abgeleitet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsparameter von einem Sensor ermittelt ist.