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Dokumentenidentifikation EP1787757 05.07.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001787757
Titel Elektromotorisch angetriebenes Schraub-oder Bohrwerkzeuggerät mit Planetengetriebe
Anmelder Metabowerke GmbH, 72622 Nürtingen, DE
Erfinder Maier, Christoph, 73274 Notzingen, DE;
Baumann, Martin, 72662 Grossbettlingen, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 18.11.2005
EP-Aktenzeichen 050252220
EP-Offenlegungsdatum 23.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.07.2007
IPC-Hauptklasse B25B 23/14(2006.01)A, F, I, 20070424, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B23B 45/00(2006.01)A, L, I, 20070424, B, H, EP   F16H 35/10(2006.01)A, L, I, 20070424, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät mit Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad und mit dem Hohlrad kämmende Planetenräder, wobei die Planetenräder angetrieben sind und über die Achsen der gegenüber dem Hohlrad abrollenden Planetenräder eine Antriebswelle antreibbar ist, und eine Drehmomenteinstelleinrichtung, wobei das Hohlrad über nach radial innen federvorgespannte Rastkörper gehäusefest arretierbar ist und die Rastkörper bei Überschreiten eines Abschaltdrehmoments nach radial außen verdrängbar sind, so dass das Hohlrad gegenüber dem Gehäuse drehbar ist und die Antriebswelle nicht mehr angetrieben wird.

Ein derartiges Schraubwerkzeuggerät ist bekannt aus EP 1 391 269 A2 . Die mehreren Rastkörper werden bei diesem bekannten Schraubwerkzeuggerät über eine Schrägflächenanordnung an einem Stützring nach radial innen in Vertiefungen des Hohlrads gedrückt. Der Stützring ist über Schraubenfedern in axialer Richtung vorgespannt. Durch die Schrägflächenanordnung wird diese axiale Vorspannung in eine nach radial innen gerichtete Komponente umgelenkt. Zum Verstellen des maximalen Drehmoments wird ein Stellring und mit diesem der Stützring verdreht, so dass ein andere Neigung der Schrägflächenanordnung mit den Rastkörpern zusammenwirkt, so dass sich eine andere radiale Kraftkomponente ergibt, bei der die Kugeln die Schrägflächenanordnung und den Stützring entgegen der Federkraft verdrängen. Zum Verstellen dieses maximalen Drehmoments muss vom Benutzer eine Stellbewegung entgegen der Federkraft aufgebracht werden, was als nachteilig angesehen wird.

Aus US 4,448,098 ist ein elektromotorisch angetriebenes Schraubwerkzeuggerät ebenfalls mit Planetengetriebeeinrichtung und einer Drehmomenteinstelleinrichtung bekannt. Bei dieser Drehmomenteinstelleinrichtung ist ein einziger nach radial innen federvorgespannter Rastkörper vorgesehen, der bei Antriebskopplung ein Hohlrad gehäusefest arretiert. Der einzige Rastkörper ist über eine in axialer Richtung erstreckte Blattfeder vorgespannt, wobei die Vorspannung der Blattfeder über einen Schieber verstellt werden kann, der hierfür ebenfalls in axialer Richtung bewegbar ist. Daher erfordert die Drehmomenteinstelleinrichtung einen beträchtlichen axialen Bauraum, was als nachteilig anzusehen ist. Weiter erweist es sich als nachteilig, dass bei dem bekannten Schraubwerkzeuggerät eine Fixierung des Hohlrads gegenüber dem Gehäuse nur durch einen einzigen Rastkörper erreichbar ist, der hierfür entsprechend große Klemmkräfte aufnehmen und übertragen muss, was den Verschleiß erhöht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubwerkzeuggerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es komfortabel bedienbar ist, einen geringen Bauraum beansprucht und verschleißbeständig ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Schraubwerkzeuggerät der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in Umfangsrichtung des Hohlrads erstreckte Blattfedern vorgesehen sind, deren Hebelarmlänge zur Erzeugung verschiedener Biegekräfte, die auf einen betreffenden Rastkörper einwirken, in Umfangsrichtung einstellbar ist.

Dadurch, dass jedem Rastkörper eine in Umfangsrichtung erstreckte Blattfeder zugeordnet ist, lässt sich einerseits ein maximales Drehmoment anteilig auf mehrere Rastkörper verteilen und je Rastkörper lässt sich durch Einstellen der Hebelarmlänge eine betreffende zu überwindende Auslenkkraft für den Rastkörper und damit ein maximales Drehmoment auf eine Werkzeugantriebswelle einstellen. Dennoch wird ein in axialer Richtung sehr geringer Bauraum hierfür verbraucht. Die Drehmomentvorwahl kann nahezu kraftlos erfolgen, indem die Hebelarmlänge variierbar ist, und zwar durch Verdrehen eines Stellelements, welches den Gelenkpunkt für eine jeweilige Blattfeder vorgibt, in Umfangsrichtung. Es muss also zur Einstellung des Drehmoments keine wesentliche Stellkraft überwunden werden, was sich für einen Benutzer als aufwendig und unangenehm oder zumindest unkomfortabel erweist.

Es erweist sich des Weiteren als vorteilhaft, wenn die Blattfeder radial außerhalb eines gehäusefesten Rings oder Flanschs angeordnet ist und zur Einstellung der Hebelarmlänge direkt gegen diesen drückbar ist. Dieser gehäusefeste Ring oder Flansch kann in vorteilhafter Weise in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein, jedoch Durchtrittsöffnungen für die Rastkörper aufweisen. Solchenfalls ist die Hohlwelle bei Durchtrieb auf eine Werkzeugantriebswelle oder -spindel mittels der Rastkörper mit dem gehäusefesten Ring oder Flansch gekoppelt, so dass die Planetenräder gegen die Innenverzahnung kämmend abrollen und eine Antriebswelle oder -spindel antreiben können.

Zur Drehmomenteinstellung erweist es sich als vorteilhaft, wenn radial außerhalb der Blattfedern ein Stellorgan vorgesehen ist. Es kann sich hierbei in vorteilhafter Weise um einen Stellring handeln, der einen Hals des Schraub- oder Bohrwerkzeuggeräts umgibt und gegenüber dem Gehäuse drehbar ist. Das Stellorgan oder der Stellring ist dann vorzugsweise direkt mit den Blattfedern gekoppelt; er drückt nach radial innen gegen die Blattfedern und gibt so deren Hebelarmlänge vor.

Hierfür erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Stellorgan oder der Stellring mit einem nach radial innen vorstehenden Vorsprung auf eine jeweilige Blattfeder drückt.

Es erweist sich des Weiteren als vorteilhaft, wenn das Stellorgan in Umfangsrichtung um 50° bis 85°, insbesondere um 60° bis 75° verdrehbar ist. Das Stellorgan kann des Weiteren in vorteilhafter Weise über inkrementelle Rastpositionen verstellbar sein. Zwischen diesen Rastpositionen ist ein in vorteilhafter Weise durch eine geringfügige Kraft überwindbares Hemmnis vorgesehen. Dieser Ausführungsform wird vor einer Ausführungsform der Vorzug gegeben, wo durch Betätigung eines Entriegelungsorgans ein insbesondere formschlüssiger Hintergriff des Stellorgans in einer jeweiligen Rastposition beseitigt werden muss.

Das Stellorgan, insbesondere der Stellring, weist in vorteilhafter Weise ein nach radial außen erstrecktes und manuell greifbares Betätigungsmittel auf. Dieses Betätigungsmittel kann ein radial vorstehender Stift oder ein an sich beliebiger Vorsprung oder in vorteilhafter Weise eine mit einer Rutschhemmung versehene Grifffläche sein. Wenn das Stellorgan als Stellring ausgebildet ist, so erweist es sich als vorteilhaft, wenn das manuell greifbare Betätigungsmittel von einer leicht geriffelten Oberfläche des Stellrings gebildet ist.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuggeräts sind die Rastkörper in Vertiefungen des Hohlrads einrastbar, wobei eine jeweilige Vertiefung zu einer Seite von einer über den übrigen Außenumfang des Hohlrads hervorstehenden Erhöhung begrenzt ist. Diese Erhöhung ist in Umfangsrichtung derart orientiert, dass sie bei üblichem Rechtsantrieb der Antriebswelle gegen den Rastkörper drückt. Die Erhöhung begrenzt also diejenige Flanke der Vertiefung des Hohlrads, welche den Rastkörper bei Drehmomentüberschreitung nach radial außen verdrängt.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Rastkörper zylindrisch ausgebildet sind, da solchenfalls im Gegensatz zur Verwendung von Rastkugeln eine linienförmige Lastübertragung anstelle einer Punktlastübertragung erreichbar ist, was die Verschleißbeanspruchung reduziert.

Es hat sich des Weiteren als vorteilhaft erwiesen, wenn Blattfedern mit trapezförmiger Abwicklung verwendet werden, wobei zur Einstellung einer hohen Drehmomentbegrenzung der Gelenkpunkt der Blattfeder im Bereich großer Breite der trapezförmigen Federform zu liegen kommt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1
eine Schnittansicht eines Getriebebereichs eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeuggeräts mit senkrecht zur Antriebswelle verlaufender Schnittebene;
Figur 2
eine perspektivische Ansicht des Getriebereichs nach Figur 1, und
Figur 3
eine trapezförmige Blattfeder des Getriebebereichs nach Figuren 1 und 2.

Die Figuren zeigen in schematischer Andeutung einen Getriebebereich eines elektromotorisch angetriebenen Schraubwerkzeuggeräts oder Bohrschraubers. Der Getriebebereich umfasst ein Planetengetriebe 4 mit einem Hohlrad 6 und mit damit kämmenden Planetenrädern 8, die vorzugsweise über ein gemeinsames nicht dargestelltes Ritzel des elektromotorischen Antriebs rotierend antreibbar sind. Die Achsen 10 der Planetenräder 8 sind beispielsweise über einen scheibenförmigen Körper mit einer ein Werkzeug oder ein Werkzeugfutter antreibenden Antriebswelle (nicht dargestellt) antriebsverbunden. Wenn also die Getrieberäder 8 gegen die Innenverzahnung des Hohlrads 6 abrollen, bewegen sich die Achsen 10 auf einer Kreislinie und treiben so den insbesondere scheibenförmigen Kopplungskörper und damit die Antriebswelle an. Dies ist grundsätzlich bekannt und daher nicht näher dargestellt. Während dieses Antriebs ist das Hohlrad 6 gehäusefest arretiert. Hierfür weist das Hohlrad 6 an seinem Außenumfang 12 Vertiefungen 14 auf, in welche vorzugsweise zylinderförmige Rastkörper 16 eingreifen. Die Rastkörper 16 durchragen des Weiteren radiale Durchtrittsöffnungen 18 in einem gehäusefesten Ring oder Flansch, der das Hohlrad 6 konzentrisch radial außen umgibt. In der in den Figuren dargestellten gehäusefesten Fixierung des Hohlrads ist das Hohlrad über die mehreren, vorzugsweise drei Rastkörper 16 an den gehäusefesten Ring oder Flansch 20 gekoppelt. Die Rastkörper 16 sind mittels Blattfedern 22 nach radial innen vorgespannt. Diese Blattfedern 22 sind in Umfangsrichtung 24, also konzentrisch zu dem gehäusefesten Ring oder Flansch 20 und zu dem Hohlrad 6 erstreckt. Sie sind durch geeignete in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel in Umfangsrichtung 24, aber auch in radialer Richtung verliersicher zwischen dem gehäusefesten Ring oder Flansch 20 und einem radial außerhalb der Blattfedern wiederum konzentrisch angeordneten Stellorgan 26, im dargestellten Fall in Form eines zylindrischen Stellrings 28 angeordnet. Jede der drei Blattfedern 22 liegt mit einem Ende 30 von radial außen gegen einen Rastkörper 16 an und drückt diesen nach radial innen. Das erwähnte Stellorgan 26 drückt dabei mit einem nach radial innen vorstehenden Vorsprung 32 gegen die jeweilige Blattfeder 22 und fixiert somit den Gelenkpunkt, so dass sich ein wirksamer Federarm zwischen diesem Gelenkpunkt und dem freien Ende 30 der jeweiligen Blattfeder 22 ergibt. Die Hebelarmlänge lässt sich durch Verstellen des Stellorgans 26 in Umfangsrichtung 24 variieren. Je näher das Stellorgan 26 bzw. dessen Vorsprung 32 in Richtung auf das freie Ende 30 einer jeweiligen Blattfeder 22 verstellt wird, desto kürzer ist die wirksame Hebelarmlänge der Blattfedern 22 und desto höher ist die nach radial innen gerichtete Kraft auf den jeweiligen Rastkörper 16. Die vorstehenden Komponenten bilden somit eine Drehmomenteinstell- oder -begrenzungseinrichtung 34. Wenn der jeweilige Vorsprung 32 radial außerhalb des jeweiligen Rastkörpers 16 zu liegen kommt, so ist die Drehmomentbegrenzung quasi deaktiviert, da die Rastkörper 16 solchenfalls nicht aus der Kopplungsstellung freikommen können.

Vorteilhafter Weise ist die Drehmomenteinstelleinrichtung 34 derart konzipiert, dass die Drehmomentbegrenzung kontinuierlich oder in Stufen von beispielsweise 0,5 Nm als geringster Drehmomentbegrenzung bis 8 Nm als größter Drehmomentbegrenzung variiert werden kann. In vorteilhafter Weise kann auch ein Bohrbetrieb mit einer Überlastsicherung von wenigstens 40 Nm realisiert werden.

Eine jeweilige Vertiefung 14 ist zu einer Seite hin begrenzt von einer Erhöhung 36, die radial geringfügig über den sonstigen Außenumfang des Hohlrads 6 übersteht. Auf diese Weise wird diejenige Flanke 38, welche gegen den betreffenden Rastkörper 16 anliegt, vergrößert, so dass eine gleichmäßige Krafteinleitung in den Rastkörper bei geringerer Oberflächenbeanspruchung und geringerem Verschleiß möglich ist.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Schraub- und/oder Bohrwerkzeuggeräts erfolgt, wie bereits erwähnt, ein gleichsinniger Antrieb der Planetenräder 8 über ein nicht dargestelltes Ritzel des Elektromotors. Die Planetenräder 8 rollen dabei über die Innenverzahnung des Hohlrads 6 ab, wobei das Hohlrad 6 durch die Rastkörper 16 gehäusefest an dem gehäusefesten Ring oder Flansch 20 unverdrehbar gestellt ist. Somit wird die Umdrehung der Achsen 10 der Planetenräder über ein nicht dargestelltes insbesondere scheibenförmiges Kopplungselement auf eine Antriebswelle für ein Werkzeug oder ein Werkzeugfutter übertragen. Hierbei liegt das Hohlrad bzw. dessen die jeweiligen Vertiefungen 14 für die Rastkörper 16 begrenzenden Flanken belastend gegen den jeweiligen Rastkörper 16 an und es resultiert eine den jeweiligen Rastkörper 16 nach radial außen drängende Kraft. Solange diese Kraft geringer ist als die von den Blattfedern 22 auf die Rastkörper 16 nach radial innen ausgeübte Kraft, bleibt das Hohlrad 6 gegenüber dem gehäusefesten Ring oder Flansch 20 unverdrehbar. Wird die durch die Blattfedern 22 ausgeübte Gegenkraft jedoch überschritten, so wird der Rastkörper 16 aus der Vertiefung 14 nach radial außen gedrückt und das Hohlrad 6 wird gegenüber dem gehäusefesten Ring oder Flansch 20 verdreht, bis es in die nächstfolgende Vertiefung 14 unter dem Druck der Blattfeder 22 eingreift oder auch diese Vertiefung überspringt. Auf diese Weise wird eine Drehmomentbegrenzung, also eine Begrenzung des über das Werkzeug auf das Werkstück ausgeübten Drehmoments erreicht.

Eine beispielhafte trapezförmige Blattfeder 22 zeigt Figur 3.


Anspruch[de]
Elektromotorisch angetriebenes Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät mit Planetengetriebe (4), umfassend ein Hohlrad (6) und mit dem Hohlrad kämmende Planetenräder (8), wobei die Planetenräder angetrieben sind und über die Achsen (10) der gegenüber dem Hohlrad abrollenden Planetenräder eine Antriebswelle antreibbar ist, und eine Drehmomenteinstelleinrichtung (34), wobei das Hohlrad (6) über nach radial innen federvorgespannte Rastkörper (16) gehäusefest arretierbar ist und die Rastkörper (16) bei Überschreiten eines Abschaltdrehmoments nach radial außen verdrängbar sind, so dass das Hohlrad (6) gegenüber dem Gehäuse drehbar ist und die Antriebswelle nicht mehr angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung (24) des Hohlrads (6) erstreckte Blattfedern (22) vorgesehen sind, deren Hebelarmlänge zur Erzeugung verschiedener Biegekräfte, die auf einen betreffenden Rastkörper (16) einwirken, in Umfangsrichtung einstellbar ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (22) radial außerhalb eines gehäusefesten Rings oder Flanschs (20) angeordnet und zur Einstellung der Hebelarmlänge direkt gegen diesen drückbar sind. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der Blattfedern (22) ein Stellorgan (26) vorgesehen und gegenüber dem Gehäuse drehbar ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) ein Stellring (28) ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) nach radial innen gegen die Blattfedern (22) drückt und so deren Hebelarmlänge vorgibt. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) mit einem nach radial innen vorstehenden Vorsprung (32) auf eine jeweilige Blattfeder (22) drückt. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) in Umfangsrichtung (24) um 50° - 85° verdrehbar ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 3 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) über inkrementelle Rastpositionen verstellbar ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (26) ein nach radial außen erstrecktes und manuell greifbares Betätigungsmittel aufweist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkörper (16) in Vertiefungen (14) des Hohlrads (6) einrastbar sind, wobei eine jeweilige Vertiefung (14) zu einer Seite hin von einer über den Außenumfang des Hohlrads (6) hervorstehenden Erhöhung (36) begrenzt ist. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkörper (16) zylindrisch ausgebildet sind. Schraub- oder Bohrwerkzeuggerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfeder (22) eine trapezförmige Abwicklung aufweist.






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