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WO2007101735A1 - Schaltbare kupplung für ein elektrohandwerkzeug - Google Patents

Schaltbare kupplung für ein elektrohandwerkzeug Download PDF

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Publication number
WO2007101735A1
WO2007101735A1 PCT/EP2007/050339 EP2007050339W WO2007101735A1 WO 2007101735 A1 WO2007101735 A1 WO 2007101735A1 EP 2007050339 W EP2007050339 W EP 2007050339W WO 2007101735 A1 WO2007101735 A1 WO 2007101735A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupling
clutch
pairs
coupling according
torque
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/050339
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Simm
Cornelis Van Der Schans
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP07703855A priority Critical patent/EP1993765A1/de
Priority to US12/094,636 priority patent/US20080296036A1/en
Publication of WO2007101735A1 publication Critical patent/WO2007101735A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/04—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type
    • F16D7/042—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with at least one part moving axially between engagement and disengagement
    • F16D7/044—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with at least one part moving axially between engagement and disengagement the axially moving part being coaxial with the rotation, e.g. a gear with face teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B45/00—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor
    • B23B45/008—Gear boxes, clutches, bearings, feeding mechanisms or like equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit
    • B25D16/003—Clutches specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/001—Gearings, speed selectors, clutches or the like specially adapted for rotary tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/044—Clutches
    • B23B2260/0445—Overload clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/165—Overload clutches, torque limiters

Definitions

  • the invention relates to a coupling for a hand-operated electric tool, in particular for an electric hand tool with a rotating tool, such as a drill or impact drill, according to the preamble of claim 1, and a hand-operated electric tool according to the preamble of claim 10.
  • High-quality impact drills usually have a 2-speed gearbox and an overload clutch, which automatically disengages in the event of blocking of the rotary drilling tool to limit the transmitted to the housing of the percussion drill and thus to the user maximum torque. This avoids that in the event of a sudden stoppage of the drilling tool to a twisting of the housing of the impact drill around the axis of rotation of the drilling tool or to an overload of the drive motor, of which the former to a violation of the user and the latter to damage the Impact drill can lead.
  • the overload clutch is usually arranged in a drive train between a drive motor or a gearbox and a drilling spindle of the percussion drill for receiving a drilling tool and comprises usually two coupling elements whose adjacent coupling surfaces are provided with brake pads, wave contours or Röschen lake and are resiliently pressed against each other so that they can rotate relative to each other about its axis of rotation, when blocking the Bohrspindel transmitted from the drive motor to the adjacent coupling element torque the disengagement torque exceeds, that is the maximum transferable torque between the clutch surfaces until slipping.
  • the overload clutch also limits the maximum torque available on the drilling tool depending on the gear engaged.
  • the invention therefore proposes to provide hand-operated power tools and in particular electric hand tools with a rotating tool, such as a drill or impact drill, with a clutch which automatically opens or disengages when a defined opening or disengaging torque is exceeded and characterized in that Clutch is switchable between two clutch states in which the opening or disengaging torque is different.
  • disengages or "opens” in the context of the present application is not necessarily to be understood as relative axial movement of two coupling elements, since the term “clutch” also includes friction clutches in their disengagement or opening no relative movement of the coupling elements.
  • the possibility of changing the clutch setting or the level of the disengaging torque allows the user to better tailor the power tool to his needs.
  • he can set a total of four different torques in a 2-speed impact drill with a switchable between two clutch states clutch by the combination of adjustment of the gear selection and the clutch, for example, in first gear at a lower speed a "soft" vote with 20 Nm and a "hard” vote with 70 Nm and in second gear with higher speed a "soft” vote with 12.5 Nm and a "hard” vote with 30 Nm.
  • the number of possible combinations can be further increased by means of a transmission having more than two gears and / or by a clutch having more than two clutch states with different high release torques.
  • the number of torques that can be set on the drilling tool in accordance with a preferred embodiment of the invention can also be increased by switching the clutch into another clutch state in which it is blocked, so that the maximum blocking torque of the respective gear on the drilling tool can be achieved Available.
  • the choice of the coupling state and gait adjustment may be made under a safety aspect, for example a maximum safety setting for an untrained user, or a normal safety setting for a more experienced user, and / or as desired or required Torque on the rotating tool, for example, if necessary, a torque equal to the maximum - A -
  • ckiermoments can be provided on the drilling tool by the coupling is selectively blocked or turned off by setting the other coupling state.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the coupling is designed as a slip clutch and two pairs of cooperating clutch surfaces which automatically rotate at different levels of disengagement torque while slipping the clutch against each other, wherein in each of the two coupling states each one of the two pairs of clutch surfaces is blocked against rotation, so that only the coupling surfaces of the other pair can rotate against each other.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the coupling surfaces of each of the two coupling surface pairs have different engagement contours and / or surface textures to achieve the different disengaging torques, but are pressed against each other substantially with the same force, so that the mutual elastic contact pressure of the opposite Coupling surfaces of both pairs by means of a single pressure device, preferably a disc spring package, can be made.
  • the opposite coupling surfaces of one of the two pairs may have wave contours which are engaged with the clutch engaged with each other so that the gently rounded flat peaks abut from a coupling surface against the kompletetaler troughs of the other coupling surface, while the coupling surfaces of the other pair Röschenprofile with komplementä - Ren projections and depressions may have, which are deeper and have steeper edges and therefore rotate against each other only at a higher release torque.
  • the two opposing coupling surfaces can also be provided with flat brake linings with a high adhesive friction coefficient.
  • the coupling surfaces of the two pairs have the same engagement contours, but are pressed against each other with different forces.
  • the two pairs of coupling surfaces each consist of two opposing axial faces of three in the drive train of the power tool integrated Kupplungselemen- th, which are preferably arranged one behind the other along a common axis of rotation, so that at the facing each other Inner sides of the two outer coupling elements and arranged on the opposite outer sides of the central coupling element coupling surfaces in the direction of the axis of rotation by spring force can be elastically pressed against each other.
  • Such an arrangement of the three coupling elements makes it possible to adjust the two coupling states with the different levels of disengagement torques by means of a movable in the axial direction of the shaft switching member by each rotatably a pair of coupling elements by means of the switching element connects, so that only the coupling surfaces of the other pair can rotate against each other when reaching the respective disengaging torque.
  • the switching element may preferably have a greater axial extent than the middle coupling element and be moved over the middle coupling element, that it bridges over this and extends over both pairs of coupling surfaces, so that all three coupling elements are rotatably coupled with each other.
  • the switching member may be suitably formed as a switching ring which can be displaced along the outer peripheral surfaces of the coupling elements, wherein on the inner circumferential surface of the switching ring formed axial key springs are positively engaged with complementary axial keyways in the peripheral surfaces of the respective coupling elements.
  • the switching member may comprise a single larger pulling wedge, which is displaceable for the same purpose in a complementary keyway of the coupling elements.
  • each pair of coupling surfaces can be blocked by means of a switching member, which can be set on the one hand, two different Kupplungszu- states with different disengaging torques on the non-blocked clutch surfaces and beyond by blocking both pairs of clutch surfaces an additional further clutch state, in which the clutch off is.
  • Figures 1 to 3 are side views of a coupling according to the invention in different coupling states.
  • Figs. 4 to 6 are perspective views of the clutch in the various coupling states
  • Fig. 7 is a perspective view of a slightly modified
  • the switchable slip or sliding clutch 2 shown in the drawing for a percussion drill (not shown) with 2-speed manual transmission is arranged on a shaft 4, which is a part a drive train between an electric drive motor (not shown) and a drill spindle (not shown) of the percussion drill forms.
  • the aligned parallel to the axis of rotation of the drive motor or the drill spindle shaft 4 is rotatably mounted with its two opposite ends 6, 8 in rolling bearings of a housing of the percussion drill.
  • the shaft 4 carries in the vicinity of its one end face 6 two successively arranged along the shaft 4 drive gears 10, 12 with spur toothing and different diameters or different numbers of teeth, both of which are rotatably connected by pressing on the shaft 4 with the shaft 4.
  • the shaft 4 carries an output gear 14 with helical teeth, which meshes with another helical gear driving the drill spindle in the drive train of the drill.
  • the output gear 14 is freely rotatably mounted on the shaft 4 and against the force of a disc spring assembly 16 axially displaceable on the shaft 4.
  • the cup spring package 16 is disposed between the driven gear 14 and the adjacent front end 8 of the shaft 4 and is supported against an adjacent to the front end 8, freely rotatably mounted on the shaft 4 axially immovable abutment 18 from.
  • the switchable clutch 2 arranged between the two drive gears 10, 12, on the one hand, and the output gear 14, on the other hand, comprises a first, substantially annular coupling element 20, which is integrally formed on the front side of the larger drive gearwheel 12 adjacent to the driven gearwheel 14 and is thus non-rotatably connected thereto a second, substantially annular coupling element 22, which is formed on the adjacent to the larger drive gear 12 end face of the driven gear 14 and thereby rotatably connected thereto and freely rotatable with respect to the shaft 4, and a third substantially annular coupling element 24, the between the two coupling elements 20, 22 freely rotatable and as the driven gear 14 and the coupling element 24 is mounted axially displaceably on the shaft 4 against the force of the disc spring assembly 16.
  • the adjacent first and third coupling element 20, 24 have opposite, serving as a coupling surfaces end faces 26 which are provided with complementary Röschenkonturen, as best seen in Fig. 1, while also serving as coupling surfaces, opposite end faces 28 of the adjacent second and third coupling element 22, 24 are provided with complementary wave contours, as best seen in Fig. 2. Due to the different profiling of the two pairs of coupling surfaces 26 and 28, these have different release torques at which the opposite coupling surfaces 26 and 28 begin to rotate against each other, for example, when the drill spindle with the drilling tool and thus the driven gear 14 blocks.
  • the wave profile has a smaller tread depth and / or gently rounded troughs or wave peaks
  • the Röschenprofil has a greater tread depth and / or steeper flanks, so that the maximum torque transmissible between the coupling surfaces 26 and 28 corresponding to the respective disengagement torque is higher in the Röschen profile than in the wave profile.
  • the clutch 2 further comprises a switching ring 30 which can be displaced by actuation of a switch on the outside of the housing of the percussion drill between the drive gear 12 and the output gear 14 in the axial direction along the outer circumferential surfaces of the three coupling elements 20, 22, 24.
  • the peripheral surfaces have the same diameter and are provided with corresponding axial keyways or splines 32, in the corresponding angular intervals over an inner peripheral surface of the switching ring projecting key springs (not visible) engage positively.
  • the width of the switching ring 30 is adapted to the axial length of the three coupling elements 20, 22, 24, that it bridges the two opposite coupling surfaces 28 of the second and the third coupling element 22, 24 in a first, shown in Figures 1 and 4 coupling state and these latter rotatably connected to each other, while the opposite coupling surfaces 26 of the first and third coupling elements 20, 24 remain free, so that they can rotate against each other when exceeding a predetermined by the Röschenprofil and the pressing force of the plate spring package 16 first disengagement torque.
  • the switching ring 30 bridges the two opposing coupling surfaces 26 of the first and third coupling elements 20, 24, as a result of which the latter are non-rotatable with one another be connected while the opposite coupling surfaces 28 of the second and third coupling elements 22, 24 remain free, so that they can rotate against each other when exceeding a predetermined by the wave profile and the pressing force of the plate spring package 16 second disengagement torque.
  • the switching ring 30 bridges both pairs of opposing coupling surfaces 26 and 28, as a result of which the coupling 2 is locked by the positive connection between the switching ring 30 and the two coupling elements 20 and 22 Connection between the output gear 14 and the drive gears 10, 12 and the shaft 4 is blocked.
  • a total of six different torques can be selected by the combination of the three adjustment options of the clutch state and the two adjustment options of the gear, for example, in the clutch state of Figures 2 and 5 with maximum safety for the user in first gear a torque of about 20 Nm and second gear a torque of about 12.5 Nm, in the coupling state of Figures 1 and 4 with normal safety for the user in first gear a torque of about 70 Nm and in second gear a torque of about 30 Nm, and in the coupling state of the figures ren 3 and 6 without any hedge for the user in the first or second gear, the respective maximum locking torque, the specified values are dependent on the maximum torque of the drive motor and the respective gear ratio of the transmission.
  • the coupling 2 shown in FIG. 7 differs from the coupling 2 described above in that instead of the switching ring 30, a pulling wedge 36 is provided, which extends from the outside of the housing of the percussion drill in an axial keyway 38 of the three coupling elements 20, 22, 24 can be moved.
  • the length of the pulling wedge 36 corresponds to the width of the switching ring 30, so that likewise the three coupling states illustrated in FIGS. 1 and 4, 2 and 5 as well as 3 and 6 are adjustable.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung (2) für ein handbetätigtes Elektrowerkzeug, insbesondere für ein Elektrohandgerät mit einem rotierenden Werkzeug, wie eine Bohr- oder Schlagbohrmaschine, wobei die Kupplung (2) bei Überschreiten eines definierten Ausrückdrehmoments selbsttätig ausrückt. Die Erfindung betrifft weiter ein handbetätigtes Elektrowerkzeug, insbesondere ein Elektrohandgerät mit einem rotierenden Werkzeug, das eine solche Kupplung (2) aufweist. Es ist vorgesehen, dass die Kupplung (2) zwischen zwei Kupplungszuständen umschaltbar ist, in denen das Ausrückdrehmoment unterschiedlich hoch ist.

Description

Schaltbare Kupplung für ein Elektrohandwerkzeug
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein handbetätigtes Elektro- Werkzeug, insbesondere für ein Elektrohandgerät mit einem rotierenden Werkzeug, wie eine Bohr- oder Schlagbohrmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein handbetätigtes Elektro- werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Stand der Technik
Hochwertige Schlagbohrmaschinen weisen in der Regel ein 2-Gang- Getriebe und eine Überlastkupplung auf, die im Falle eines Blockierens des rotierenden Bohrwerkzeugs selbsttätig ausrückt, um das auf das Gehäuse der Schlagbohrmaschine und damit auf den Benutzer übertragene maximale Drehmoment zu begrenzen. Damit wird vermieden, dass es im Fall eines schlagartigen Stillstands des Bohrwerkzeugs zu einem Verdrehen des Gehäuses der Schlagbohrmaschine um die Drehachse des Bohrwerkzeugs oder zu einer Überlas- tung des Antriebsmotors kommt, wovon das erstere zu einer Verletzung des Benutzers und das letztere zu einer Beschädigung der Schlagbohrmaschine führen kann. Die Überlastkupplung ist gewöhnlich in einem Antriebsstrang zwischen einem Antriebsmotor bzw. einem Getriebe und einer zur Aufnahme eines Bohrwerkzeug dienen- den Bohrspindel der Schlagbohrmaschine angeordnet und umfasst zumeist zwei Kupplungselemente, deren benachbarte Kupplungsflächen mit Bremsbelägen, Wellenkonturen oder Rätschenflächen versehen sind und elastisch gegeneinander angepresst werden, so dass sie sich in Bezug zueinander um ihre Drehachse verdrehen können, wenn beim Blockieren der Bohrspindel das vom Antriebsmotor auf das benachbarte Kupplungselement übertragene Drehmoment das Ausrückdrehmoment übersteigt, das heißt das zwischen den Kupplungsflächen maximal übertragbare Drehmoment bis zum Durchrutschen. Die Überlastkupplung begrenzt darüber hinaus auch das am Bohrwerkzeug maximal verfügbare Drehmoment in Abhängigkeit vom eingelegten Gang.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schlägt daher vor, handbetätigte Elektrowerkzeuge und insbesondere Elektrohandgeräte mit einem rotierenden Werkzeug, wie eine Bohr- oder Schlagbohrmaschine, mit einer Kupplung zu versehen, die bei Überschreiten eines definierten Öffnungs- oder Ausrückdrehmoments selbsttätig öffnet bzw. ausrückt und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kupplung zwischen zwei Kupplungszu- ständen umschaltbar ist, in denen das Öffnungs- oder Ausrückdrehmoment unterschiedlich hoch ist.
Der Begriff "ausrückt" oder "öffnet" soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht notwendigerweise als axiale Relativbewegung zweier Kupplungselemente verstanden werden, da der Begriff "Kupplung" auch Reibkupplungen umfasst, bei deren Ausrücken oder Öffnen keine Relativbewegung der Kupplungselemente erfolgt. Durch die Möglichkeit, die Kupplungseinstellung bzw. die Höhe des Ausrückdrehmoments zu verändern, kann der Benutzer das Elektro- werkzeug besser auf seine Bedürfnisse einstellen. Zum Beispiel kann er bei einer 2-Gang-Schlagbohrmaschine mit einer zwischen zwei Kupplungszuständen umschaltbaren Kupplung durch die Kombination der Verstellmöglichkeiten der Gangwahl und der Kupplung insgesamt vier verschiedene Drehmomente einstellen, beispielsweise im ersten Gang mit niedrigerer Drehzahl eine "weiche" Abstimmung mit 20 Nm und eine "harte" Abstimmung mit 70 Nm und im zweiten Gang mit höherer Drehzahl eine "weiche" Abstimmung mit 12,5 Nm und eine "harte" Abstimmung mit 30 Nm.
Die Zahl der möglichen Kombinationen kann bei Bedarf durch ein Getriebe mit mehr als zwei Gängen und/oder durch eine Kupplung mit mehr als zwei Kupplungszuständen mit unterschiedlich hohen Ausrückdrehmomenten weiter erhöht werden. Alternativ kann die Anzahl der am Bohrwerkzeug einstellbaren Drehmomente gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedoch auch dadurch erhöht werden, dass die Kupplung in einen weiteren Kupplungszu- stand umschaltbar ist, in dem sie blockiert ist, so dass am Bohrwerkzeug das maximale Blockierdrehmoment des jeweiligen Gangs zur Verfügung steht.
Die Wahl der Einstellung des Kupplungszustands und des Gangs kann dabei unter einem Sicherheitsaspekt getroffen werden, zum Beispiel eine Einstellung mit maximaler Sicherheit für einen ungeübten Benutzer, oder eine Einstellung mit normaler Sicherheit für einen geübteren Benutzer, und/oder unter dem Aspekt des gewünschten oder benötigten Drehmoments am rotierenden Werkzeug, wobei zum Beispiel im Bedarfsfall ein Drehmoment in Höhe des maximalen Bio- - A -
ckiermoments am Bohrwerkzeug bereit gestellt werden kann, indem die Kupplung durch Einstellung des weiteren Kupplungszustands gezielt blockiert bzw. abgeschaltet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplung als Rutschkupplung ausgebildet ist und zwei Paare von zusammenwirkenden Kupplungsflächen umfasst, die sich bei unterschiedlich hohen Ausrückdrehmomenten unter Durchrutschen der Kupplung selbsttätig gegeneinander verdrehen, wobei in jedem der beiden Kupplungszustände jeweils eines der beiden Paare von Kupplungsflächen gegen Verdrehen blockiert ist, so dass sich nur die Kupplungsflächen des anderen Paars gegeneinander verdrehen können.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungsflächen von jedem der beiden Kupplungsflächenpaare unterschiedliche Eingriffskonturen und/oder Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen, um die unterschiedlichen Ausrückdrehmomente zu erzielen, jedoch im Wesentlichen mit derselben Kraft gegeneinander angepresst werden, so dass die gegenseitige elastische Anpressung der gegenüberliegenden Kupplungsflächen beider Paare mit Hilfe einer einzigen Andruckeinrichtung, vorzugsweise einem Tellerfederpaket, vorgenommen werden kann. Beispielsweise können die gegenüberliegenden Kupplungsflächen von einem der beiden Paare Wellenkonturen aufweisen, die bei eingerückter Kupplung derart miteinander im Eingriff stehen, dass die sanft gerundeten flachen Wellenberge von einer Kupplungsfläche gegen die komplemetären Wellentäler der anderen Kupplungsfläche anliegen, während die Kupplungsflächen des anderen Paars Rätschenprofile mit komplementä- ren Vorsprüngen und Vertiefungen besitzen können, die tiefer sind und steilere Flanken aufweisen und sich daher erst bei einem höheren Ausrückdrehmoment gegeneinander verdrehen. Für kleinere Ausrückdrehmomente können die beiden gegenüberliegenden Kupplungsflächen auch mit ebenen Bremsbelägen mit hohem Haftrei- bungskoeffizienten versehen sein.
Alternativ dazu wäre es jedoch auch denkbar, dass die Kupplungsflächen der beiden Paare gleiche Eingriffskonturen aufweisen, aber mit unterschiedlichen Kräften gegeneinander angepresst werden.
Gemäß einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die beiden Paare von Kupplungsflächen jeweils aus zwei sich gegenüberliegenden axialen Stirnflächen von drei in den Antriebsstrang des Elektrowerkzeugs integrierten Kupplungselemen- ten, die vorzugsweise hintereinander entlang einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, so dass die an den einander zugewandten Innenseiten der beiden äußeren Kupplungselemente und an den entgegengesetzten Außenseiten des mittleren Kupplungselements angeordneten Kupplungsflächen in Richtung der Drehachse durch Federkraft elastisch gegeneinander angepresst werden können. Eine derartige Anordnung der drei Kupplungselemente, vorzugsweise auf einer um die Drehachse drehbaren Welle, ermöglicht es, die beiden Kupplungszustände mit den unterschiedlich hohen Ausrückdrehmomenten mittels eines in axialer Richtung der Welle beweglichen Schaltgliedes einzustellen, indem man jeweils ein Paar von Kupplungselementen mittels des Schaltgliedes drehfest miteinander verbindet, so dass sich nur die Kupplungsflächen des anderen Paars beim Erreichen des jeweiligen Ausrückdrehmoments gegeneinander verdrehen können. Um den weiteren Kupplungszustand einzustellen, in dem die Kupplung blockiert ist, kann das Schaltglied vorzugsweise eine größere axiale Erstreckung aufweisen als das mittlere Kupplungselement und so über das mittlere Kupplungselement verschoben werden, dass es dieses überbrückt und sich dabei über beide Paare von Kupplungsflächen hinweg erstreckt, so dass sämtliche drei Kupplungselemente drehfest miteinander gekuppelt werden.
Das Schaltglied kann zweckmäßig als Schaltring ausgebildet sein, der sich entlang der äußeren Umfangsflächen der Kupplungselemente verschieben lässt, wobei auf der inneren Umfangsfläche des Schaltrings ausgebildete axiale Keilfedern formschlüssig mit komplementären axialen Keilnuten in den Umfangsflächen der jeweiligen Kupplungselemente im Eingriff stehen. Zur Einstellung der beiden Kupplungszustände mit den unterschiedlich hohen Ausrückdrehmomenten werden mittels des Schaltrings jeweils zwei verschiedene Paare von benachbarten Kupplungselementen formschlüssig miteinander verbunden, während zur Einstellung des weiteren Kupplungszustandes, in dem die Kupplung blockiert oder "abgeschaltet" ist, sämtliche drei Kupplungselemente formschlüssig miteinander verbunden werden.
Alternativ kann das Schaltglied einen einzelnen größeren Ziehkeil umfassen, der zu demselben Zweck in einer komplementären Keilnut der Kupplungselemente verschiebbar ist.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die zwei Paare von Kupplungsflächen auf verschiedenen Wellen des Elektrogeräts vorzusehen, indem zum Beispiel bei einer Schlagbohrmaschine mit Schaltgetriebe das eine Paar von Kupplungsflächen mit dem kleine- ren Ausrückdrehmoment in die Bohrspindel integriert und das andere Paar von Kupplungsflächen mit dem größeren Ausrückdrehmoment auf einer Vorgelegewelle des Getriebes eingebaut wird. Jedes Paar von Kupplungsflächen kann mittels eines Schaltgliedes blockiert werden, wodurch sich zum einen zwei verschiedene Kupplungszu- stände mit unterschiedlichen Ausrückdrehmomenten an den nicht blockierten Kupplungsflächen und darüber hinaus durch Blockieren beider Paare von Kupplungsflächen ein zusätzlicher weiterer Kupplungszustand, einstellen lassen, in dem die Kupplung abgeschaltet ist.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in zwei Ausführungsbeispielen an- hand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Kupplung in verschiedenen Kupplungszuständen;
Fig. 4 bis 6 perspektivische Ansichten der Kupplung in den verschiedenen Kupplungszuständen;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer etwas modifizierten
Kupplung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in der Zeichnung dargestellte schaltbare Rutsch- oder Schleifkupplung 2 für eine Schlagbohrmaschine (nicht dargestellt) mit 2- Gang-Schaltgetriebe ist auf einer Welle 4 angeordnet, die einen Teil eines Antriebsstrangs zwischen einem elektrischen Antriebsmotor (nicht dargestellt) und einer Bohrspindel (nicht dargestellt) der Schlagbohrmaschine bildet.
Die parallel zur Drehachse des Antriebsmotors bzw. der Bohrspindel ausgerichtete Welle 4 ist mit ihren beiden entgegengesetzten Stirnenden 6, 8 drehbar in Wälzlagern eines Gehäuses der Schlagbohrmaschine gelagert. Die Welle 4 trägt in der Nähe ihres einen Stirnendes 6 zwei hintereinander entlang der Welle 4 angeordnete An- triebszahnräder 10, 12 mit Geradverzahnung und unterschiedlichen Durchmessern bzw. unterschiedlicher Zähnezahl, die beide durch Aufpressen auf die Welle 4 drehfest mit der Welle 4 verbunden sind. Von den beiden Antriebszahnrädern 10, 12 kämmt das größere 12 im ersten Gang, d.h. bei niedrigerer Drehzahl der Bohrspindel, und das kleinere im zweiten Gang, d.h. bei höherer Drehzahl der Bohrspindel, mit einem vom Antriebsmotor angetriebenen Zahnrad (nicht dargestellt) des Antriebsstrangs, das eine komplementäre Verzahnung aufweist und sich um eine zur Drehachse 13 der Welle 4 parallele Drehachse dreht. In der Nähe ihres anderen Stirnendes 8 trägt die Welle 4 ein Abtriebszahnrad 14 mit Schrägverzahnung, das mit einem weiteren die Bohrspindel treibenden schrägverzahnten Zahnrad im Antriebsstrang der Bohrmaschine kämmt. Das Abtriebszahnrad 14 ist frei drehbar auf der Welle 4 gelagert und entgegen der Kraft eines Tellerfederpakets 16 axial auf der Welle 4 verschiebbar. Das Tellerfederpaket 16 ist zwischen dem Abtriebszahnrad 14 und dem benachbarten Stirnende 8 der Welle 4 angeordnet und stützt sich gegen ein an das Stirnende 8 angrenzendes, frei drehbar auf der Welle 4 gelagertes axial unverschiebbares Widerlager 18 ab. Die zwischen den beiden Antriebszahnrädern 10, 12 einerseits und dem Abtriebszahnrad 14 andererseits angeordnete schaltbare Kupplung 2 umfasst ein erstes, im Wesentlichen ringförmiges Kupplungselement 20, das an der zum Abtriebszahnrad 14 benachbarten Stirn- seite des größeren Antriebszahnrades 12 angeformt und dadurch drehfest mit diesem verbunden ist, ein zweites, im Wesentlichen ringförmiges Kupplungselement 22, das an der zum größeren Antriebszahnrad 12 benachbarten Stirnseite des Abtriebszahnrades 14 angeformt und dadurch mit diesem drehfest verbunden und in Bezug zur Welle 4 frei drehbar ist, sowie ein drittes im Wesentlichen ringförmiges Kupplungselement 24, das zwischen den beiden Kupplungselementen 20, 22 frei drehbar und wie das Abtriebszahnrad 14 und das Kupplungselement 24 entgegen der Kraft des Tellerfederpakets 16 axial verschiebbar auf der Welle 4 gelagert ist.
Das benachbarte erste und dritte Kupplungselement 20, 24 weisen einander gegenüberliegende, als Kupplungsflächen dienende Stirnflächen 26 auf, die mit komplementären Rätschenkonturen versehen sind, wie am besten in Fig. 1 sichtbar ist, während die ebenfalls als Kupplungsflächen dienenden, einander gegenüberliegenden Stirnflächen 28 des benachbarten zweiten und dritten Kupplungselements 22, 24 mit komplementären Wellenkonturen versehen sind, wie am besten in Fig. 2 sichtbar ist. Durch die unterschiedliche Profilierung der beiden Paare von Kupplungsflächen 26 bzw. 28 weisen diese unterschiedliche Ausrückdrehmomente auf, bei denen die gegenüberliegenden Kupplungsflächen 26 bzw. 28 beginnen, sich gegeneinander verdrehen, wenn zum Beispiel die Bohrspindel mit dem Bohrwerkzeug und damit das Abtriebszahnrad 14 blockiert. Während das Wellenprofil eine kleinere Profiltiefe und/oder sanft gerundete Wellentäler bzw. Wellenberge aufweist, besitzt das Rätschenprofil eine größere Profiltiefe und/oder steilere Flanken, so dass das dem jeweiligen Ausrückdrehmoment entsprechende maximal übertragbare Drehmoment zwischen den Kupplungsflächen 26 bzw. 28 beim Rätschenprofil höher ist als beim Wellenprofil.
Die Kupplung 2 umfasst weiter einen Schaltring 30, der sich durch Betätigung eines Schalters auf der Außenseite des Gehäuses der Schlagbohrmaschine zwischen dem Antriebszahnrad 12 und dem Abtriebszahnrad 14 in axialer Richtung entlang der äußeren Um- fangsflächen der drei Kupplungselemente 20, 22, 24 verschieben lässt. Die Umfangsflächen besitzen denselben Durchmesser und sind mit einander entsprechenden axialen Keilbahnen oder Keilnuten 32 versehen, in die in entsprechenden Winkelabständen über eine innere Umfangsfläche des Schaltrings überstehende Keilfedern (nicht sichtbar) formschlüssig eingreifen. Die Breite des Schaltrings 30 ist so an die axiale Länge der drei Kupplungselemente 20, 22, 24 angepasst, dass er in einem ersten, in den Figuren 1 und 4 dargestellten Kupplungszustand die beiden gegenüberliegenden Kupplungsflächen 28 des zweiten und des dritten Kupplungselements 22, 24 überbrückt und diese letzteren drehfest miteinander verbindet, während die gegenüberliegenden Kupplungsflächen 26 des ersten und des dritten Kupplungselements 20, 24 frei bleiben, so dass sie sich beim Überschreiten eines durch das Rätschenprofil und die Anpresskraft des Tellerfederpakets 16 vorgegebenen ersten Ausrück- drehmoments gegeneinander verdrehen können.
In einem zweiten, in den Figuren 2 und 5 dargestellten Kupplungszustand überbrückt der Schaltring 30 hingegen die beiden gegenüberliegenden Kupplungsflächen 26 des ersten und des dritten Kupp- lungselements 20, 24, wodurch diese letzteren drehfest miteinander verbunden werden, während die gegenüberliegenden Kupplungsflächen 28 des zweiten und des dritten Kupplungselements 22, 24 frei bleiben, so dass sie sich beim Überschreiten eines durch das Wellenprofil und die Anpresskraft des Tellerfederpakets 16 vorgegebe- nen zweiten Ausrückdrehmoments gegeneinander verdrehen können.
In einem dritten, in den Figuren 3 und 6 dargestellten Kupplungszustand überbrückt der Schaltring 30 beide Paare von gegenüberlie- genden Kupplungsflächen 26 und 28, wodurch die Kupplung 2 durch den Formschluss zwischen dem Schaltring 30 und den beiden Kupplungselementen 20 und 22 und die dadurch bewirkte drehfeste Verbindung zwischen dem Abtriebszahnrad 14 und den Antriebszahnrädern 10, 12 bzw. der Welle 4 blockiert wird.
Bei einer Schlagbohrmaschine mit der oben beschriebenen Kupplung 2 können somit durch eine entsprechende Verschiebung des Schaltrings 30 unterschiedliche maximale Drehmomente an der Bohrspindel bzw. am Bohrwerkzeug eingestellt werden, die sich durch die zusätzliche Möglichkeit einer geeigneten Gangwahl mit feiner Abstufung aufeinander abstimmen lassen. So sind durch die Kombination der drei Einstellmöglichkeiten des Kupplungszustands und der beiden Einstellmöglichkeiten des Gangs insgesamt sechs verschiedene Drehmomente wählbar, zum Beispiel im Kupplungszu- stand der Figuren 2 und 5 mit maximaler Sicherheit für den Benutzer im ersten Gang ein Drehmoment von etwa 20 Nm und im zweiten Gang ein Drehmoment von etwa 12,5 Nm, im Kupplungszustand der Figuren 1 und 4 mit normaler Sicherheit für den Benutzer im ersten Gang ein Drehmoment von etwa 70 Nm und im zweiten Gang ein Drehmoment von etwa 30 Nm, sowie im Kupplungszustand der Figu- ren 3 und 6 ohne jegliche Absicherung für den Benutzer im ersten bzw. zweiten Gang das jeweilige maximale Blockiermoment, wobei die angegebenen Werte vom maximalen Drehmoment des Antriebsmotors und vom jeweiligen Übersetzungsverhältnis des Getriebes abhängig sind.
Die in Fig. 7 dargestellte Kupplung 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Kupplung 2 dadurch, dass an Stelle des Schaltrings 30 ein Ziehkeil 36 vorgesehen ist, der sich von der Außenseite des Gehäuses der Schlagbohrmaschine aus in einer axialen Keilnut 38 der drei Kupplungselemente 20, 22, 24 verschieben lässt. Die Länge des Ziehkeils 36 entspricht der Breite des Schaltrings 30, so dass ebenfalls die drei in den Figuren 1 und 4, 2 und 5 sowie 3 und 6 dargestellten Kupplungszustände einstellbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung für ein handbetätigtes Elektrowerkzeug, insbesondere für ein Elektrohandgerät mit einem rotierenden Werkzeug, wie eine Bohr- oder Schlagbohrmaschine, wobei die Kupplung bei Überschreiten eines definierten Ausrückdrehmoments selbsttätig ausrückt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (2) zwischen zwei Kupplungszuständen umschaltbar ist, in denen das Ausrückdrehmoment unterschiedlich hoch ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen weiteren Kupplungszustand umschaltbar ist, in dem sie blockiert ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Paare von Kupplungsflächen (26 bzw. 28) umfasst, die sich bei unterschiedlich hohen Ausrückdrehmomenten selbsttätig gegeneinander verdrehen, wobei in jedem der zwei Kupplungszu- stände jeweils eines der beiden Paare von Kupplungsflächen (26 bzw. 28) gegen Verdrehen blockiert ist.
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsflächen (26 bzw. 28) bei jedem Paar unterschiedliche Eingriffskonturen und/oder Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen.
5. Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsflächen (26 bzw. 28) von jedem Paar durch eine einzige Andruckeinrichtung (16) im Wesentlichen mit derselben Kraft gegeneinander angepresst werden.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Paare von Kupplungsflächen (26 bzw. 28) jeweils von gegenüberliegenden axialen Stirnflächen dreier entlang einer Drehachse (13) hintereinander angeordneter Kupplungs- elemente (20, 24, 22) gebildet werden.
7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der drei Kupplungselemente (22, 24) drehbar auf einer Welle (4) gelagert sind und dass ein drittes Kupplungselement (20) drehfest mit der Welle (4) verbunden ist.
8. Kupplung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines in Richtung der Drehachse (13) der Kupplungselemente (20, 22, 24) beweglichen Schaltgliedes (30) jeweils zwei (20, 22; 22, 24) der drei Kupplungselemente (20, 24, 22) drehfest miteinander verbindbar sind.
9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei Endstellungen des Schaltgliedes (30) jeweils eines der bei- den Paare von Kupplungsflächen (26 bzw. 28) gegen Verdrehen blockiert ist, und dass in einer Mittelstellung des Schaltgliedes (30) beide Paare von Kupplungsflächen (26 und 28) gegen Verdrehen blockiert sind.
10. Elektrowerkzeug, insbesondere handbetätigte Elektromaschi- ne mit einem rotierenden Werkzeug, gekennzeichnet durch eine Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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