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Title:
OVERLOAD CLUTCH DEVICE, CLUTCH DISK, AND DRIVING TOOTHED WHEEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/040627
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an overload clutch device for a power tool comprising an electric motor used to rotatably drive an insertable tool (12), the inventive device being provided with first and second corresponding coupling means (22, 26). According to the invention, the first coupling means (26) is fixed to an output shaft (20) in a force-dependent manner.

Inventors:
ROEHM HEIKO (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002128
Publication Date:
May 06, 2005
Filing Date:
September 24, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
ROEHM HEIKO (DE)
International Classes:
F16D7/02; F16D43/21; (IPC1-7): F16D7/02; F16D43/21
Domestic Patent References:
WO1997048915A11997-12-24
Foreign References:
US2757523A1956-08-07
Other References:
See also references of EP 1678428A1
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Claims:
Ansprüche
1. Überlastkupplungsvorrichtung für eine Elektrowerkzeugma schine mit einem Elektromotor, durch den ein Einsatzwerk zeug (12) rotierend antreibbar ist, mit einem ersten und einem zweiten korrespondierenden Kupplungsmittel (22, 26), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsmit tel (26) kraftabhängig auf einer Abtriebswelle (20) be festigt ist.
2. Überlastkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Kupplungsmittel (26) durch eine mit einer radialen Presspassung auf der Abtriebswel le (20) befestigte Kupplungsscheibe gebildet ist.
3. Überlastkupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungsmittel (22) durch ein auf der Abtriebswelle (20) angeordnetes Antriebszahnrad gebildet ist.
4. Überlastkupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (22) mit einem Mitnehmer (24) in das erste Kupplungsmittel (26) ein greift.
5. Überlastkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei blockie render Abtriebswelle (20) und drehendem zweiten Kupp lungsmittel (22) das erste Kupplungsmittel (26) auf der Abtriebswelle (20) in Umfangsrichtung beweglich ist.
6. Überlastkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungsmittel (22) mit Spielpassung auf der Abtriebs welle (20) befestigt ist.
7. Überlastkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsmittel (26) als Rastscheibe ausgebildet ist.
8. Kupplungsmittel für eine Überlastkupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen als Ringsegment ausgebildeten Querschnitt mit einem Durchbruch (28).
9. Kupplungsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (28) höchstens 25% des Umfangs aus macht.
10. Kupplungsmittel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass am äußeren Umfang mindestens eine Rastöff nung (30) vorgesehen ist.
11. Kupplungsmittel für eine Überlastkupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, dass ein Mitnehmer (24) von einer Stirnfläche (42) absteht.
12. Kupplungsmittel nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen als Zahnrad ausgebildeten Körper.
13. Elektrowerkzeugmaschine mit einer Überlastkupplungsvor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Description:
Überlastkupplungsvorrichtung, Kupplungsscheibe und Antriebs- zahnrad Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Überlastkupplungsvorrichtung und einer Kupplungsscheibe sowie einem Antriebszahnrad nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Bei Elektrowerkzeugmaschinen mit Einsatzwerkzeugen mit defi- nierten Schneiden, beispielsweise Handkreissägen, kann sich im Betrieb leicht ein schlagartiger Anstieg der Bearbeitungs- kraft einstellen. Es ist bekannt, für einen solchen Fall Überlastkupplungsvorrichtungen einzusetzen, welche beim Er- reichen eines vorher eingestellten Drehmoments einen Kraft- fluss vom Elektromotor zum Antrieb unterbrechen. Eine solche Überlastkupplungsvorrichtung ist beispielsweise eine Sicher- heits-Überrastkupplung, wie sie im Lexikon der Elektrowerk- zeuge", 5. Auflage, 2001, Herausgeber Robert Bosch GmbH, Stuttgart, S. 232, beschrieben ist. Dort wirken ein Antriebs- zahnrad und federbestückte Kupplungswalzen als korrespondie- rende Kupplungsmittel zusammen. Das Antriebszahnrad, das z. B. eine Spindel antreibt, umgibt radial eine Antriebswelle. Am inneren Umfang des Antriebszahnrads sind Kupplungstaschen eingearbeitet, die durch Rasten getrennt sind und in denen die Kupplungswalzen laufen. Die Kupplungswalzen sind über Kupplungsfedern, die in Nuten der Antriebswelle hineinragen, mit der Antriebswelle verbunden. Die Antriebswelle dreht das Antriebszahnrad durch Mitnahme über die Kupplungswalzen.

Blockiert die Spindel, steht als Folge das Antriebszahnrad und die Kupplungswalzen werden entgegen der Federkraft in die Nuten gedrückt, während die Antriebswelle weiterdreht. Beim Weiterdrehen können die Kupplungswalzen wieder in die nächste Kupplungstasche einrasten und das Antriebszahnrad wird wieder mitgenommen oder, falls die Spindel noch blockiert, werden die Kupplungswalzen wieder ausgerastet.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung geht aus von einer Überlastkupplungsvorrichtung für eine Elektrowerkzeugmaschine mit einem Elektromotor, durch den ein Einsatzwerkzeug rotierend antreibbar ist, mit zwei korrespondierenden Kupplungsmitteln.

Es wird vorgeschlagen, dass das erste Kupplungsmittel kraft- abhängig auf einer Abtriebswelle befestigt ist. Die kraftab- hängige Befestigung hat zur Folge, dass bei einem schlagarti- gen Anstieg der Bearbeitungskraft bzw. des Drehmoments über einen zulässigen Wert hinaus die Haftreibung, die das Kupp- lungsmittel auf der Abtriebswelle fixiert, in Gleitreibung übergeht und die Abtriebswelle sich gegenüber dem Kupplungs- mittel drehen kann. Das Kupplungsmittel kann wegen seiner geometrischen Ausgestaltung verschleißarm betrieben werden.

Das Drehmoment, bei dessen Übersteigen die Überlastkupplungs- vorrichtung auslöst, lässt sich gezielt über die Geometrie und die Werkstoffeigenschaften des Kupplungsmittels und der Abtriebswelle einstellen. Die Kupplungskraft ist unabhängig vom Bediener, so dass eine versehentlich falsche Einstellung der Kupplungskraft vermieden werden kann. Kraftspitzen, die etwa aus Spankräften resultieren, können durch das Kupplungs- mittel zuverlässig von einem Getriebe und vom Bediener fern gehalten werden.

Ist das erste Kupplungsmittel von einer radialen Presspassung auf der Abtriebswelle befestigten Kupplungsscheibe gebildet, kann das Drehmoment, bei dessen Übersteigen die Überlastkupp- lungsvorrichtung auslöst, gezielt über die Geometrie und die Werkstoffeigenschaften der Kupplungsscheibe und der Abtriebs- welle eingestellt'werden. Die radiale Presspassung kann durch geeignete Formgebung der Kupplungsscheibe ausgenutzt werden, um abhängig von einem vorgebbaren Drehmoment gezielt von ei- ner kraftschlüssigen Verbindung auf ein Durchrutschen auf der Abtriebswelle überzugehen.

Ist das zweite Kupplungsmittel ein auf der Abtriebswelle an- geordnetes Antriebszahnrad, können die beiden Kupplungsmittel miteinander in Wirkverbindung stehen.

Greift das Antriebszahnrad mit einem Mitnehmer in das erste Kupplungsmittel ein, kann im Blockierfall bzw. Überlastfall das Antriebszahnrad dieses aufweiten, so dass das erste Kupp- lungsmittel sich gegenüber der Abtriebswelle drehen kann. Das Antriebszahnrad kann die bevorzugte Kupplungsscheibe bei ei- ner Drehbewegung mitnehmen, wenn kein Blockierfall vorliegt.

Blockiert das Einsatzwerkzeug bzw. steht die Abtriebswelle, löst die Überlastkupplungsvorrichtung aus und die Abtriebs- welle kann sich relativ zu der Kupplungsscheibe drehen. Der Wirkmechanismus ist sehr einfach und unaufwendig auszuführen.

Hat der Mitnehmer ein zuverlässiges Spiel in einem Durchbruch des Antriebszahnrads, wird ein Drehmoment, oberhalb dessen die Presspassung lösbar ist, nur über die Geometrie und die Werkstoffeigenschaften der Kupplungsscheibe und der Abtriebs- welle bestimmt.

Ist bei blockierender Abtriebswelle und drehendem zweiten Kupplungsmittel das erste Kupplungsmittel auf der Abtriebs- welle in Umfangsrichtung beweglich, kann ein Kraftfluss vom Elektromotor zum Antrieb zuverlässig unterbrochen werden.

Ist das zweite Kupplungsmittel mit Spielpassung auf der Ab- triebswelle befestigt, kann durch ein axiales und radiales Spiel des Kupplungsmittels ein Getriebegeräusch reduziert werden, da das Kupplungsmittel axial und radial locker auf der Abtriebswelle sitzt und der Bedienkomfort entsprechend erhöht werden. Gleichzeitig ermöglicht die bevorzugte Kupp- lungsscheibe eine axiale Fixierung bzw. eine Spieleingrenzung des bevorzugten Antriebszahnrads auf der Abtriebswelle.

Ist das erste Kupplungsmittel als Rastscheibe ausgebildet, kann eine Überlastkupplungsvorrichtung bei Elektrowerkzeugma- schinen, die bisher kupplungslos ausgestaltet waren, vorzugs- weise kupplungslos mit einer Spindelarretierung ausgestaltet waren, praktisch ohne Mehrkosten vorgesehen werden. Optional können solche Elektrowerkzeugmaschinen auch nachgerüstet wer- den.

Weiterhin wird ein Kupplungsmittel vorgeschlagen, das als Ringsegment mit einem Durchbruch ausgebildet ist. Daraus er- gibt sich eine besonders verschleißarme Anordnung. Der C- förmige Querschnitt einer als Kupplungsmittel dienenden Kupp- lungsscheibe weist einen geringeren Verschleiß gegenüber ei- ner ringförmigen Presspassung auf. Günstig ist, eine ausrei- chende radiale Breite des Ringsegments vorzusehen, die vor- zugsweise größer ist als die Dicke der Kupplungsscheibe in axialer Richtung. Der Kraftbereich bzw. das Drehmoment, bei dem die Kupplungsscheibe von Haftreibung in Gleitreibung übergeht, ist relativ eng begrenzt und daher gut einstellbar.

Der Mitnehmer des Antriebszahnrads kann in den Durchbruch eingreifen, um eine Wirkverbindung zwischen Antriebszahnrad und Kupplungsscheibe einzustellen.

Macht der Durchbruch höchstens 25% des Umfangs aus, kann eine zuverlässige Kraftübertragung erreicht werden.

Ist am äußeren Umfang eine Rastöffnung vorgesehen, kann das Kupplungsmittel als Rastscheibe für eine Spindelarretierung eingesetzt werden. Die Funktion einer Rastscheibe kann Platz sparend mit einer Kupplungsfunktion vereinigt werden.

Weiterhin wird ein Kupplungsmittel vorgeschlagen, bei dem ein Mitnehmer vorgesehen ist, der von einer Stirnfläche absteht.

Dieser kann in einen Durchbruch eines ersten Kupplungsmittels eingreifen und ein Drehmoment übertragen. Abhängig von dem Drehmoment kann über den Mitnehmer eine etwaige Presspassung des ersten Kupplungsmittels gelöst werden, so dass das erste Kupplungsmittel auf der Abtriebswelle durchrutschen kann. Be- vorzugt ist das Kupplungsmittel als Zahnrad ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist eine Elektrowerkzeugmaschine mit ei- ner Überlastkupplungsvorrichtung, insbesondere eine Hand- kreissäge, eine Mauernutfräse, eine Marmorsäge und/oder ein Winkelschleifer. Die Erfindung ist besonders für Elektrowerk- zeugmaschinen geeignet, welche mindestens eine Getriebestufe aufweisen. Die Erfindung kann besonders günstig in Elektro- werkzeugmaschinen eingesetzt werden, die eine Spindelarretie- rung für einen Werkzeugwechsel besitzen.

Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe- schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen- fassen.

Es zeigen : Fig. 1 eine bevorzugte Elektrowerkzeugmaschine in Form einer Handkreissäge, Fig. 2 eine räumliche Darstellung von Getriebekompo- nenten, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Getrieberaum einer Handkreissäge.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Gleiche oder sich entsprechende Teile werden in den Figuren grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen beziffert.

Fig. l zeigt eine bevorzugte Elektrowerkzeugmaschine in Ge- stalt einer Handkreissäge mit einer Überlastkupplungsvorrich- tung. In einem Gehäuse 10 ist ein Elektromotor angeordnet, der ein Sägeblatt als Einsatzwerkzeug 12 rotierend antreibt.

Die Elektrowerkzeugmaschine wird an einem Handgriff 14 gehal- ten. Der Kraftfluss vom Elektromotor zum Antrieb wird über ein Mittel 22 zur Übertragung der Motorbewegung auf ein kraftabhängig auf einer Abtriebswelle 20 befestigtes Kupp- lungsmittel 26 geleitet (Fig. 3).

Fig. 2 zeigt eine räumliche Darstellung von Getriebekomponen- ten mit einem ersten Kupplungsmittel 26 in Form einer Kupp- lungsscheibe und einem zweiten Kupplungsmittel 22 in Form ei- nes Antriebszahnrads. Die Kupplungsscheibe 26 ist mit einer radialen Presspassung auf einer Abtriebswelle 20 befestigt.

Das auf. der Abtriebswelle 20 angeordnete Antriebszahnrad 22 steht in Wirkverbindung mit der Kupplungsscheibe 26. Das An- triebszahnrad 22 ist mit Spielpassung, also relativ lose, auf der Abtriebswelle 20 befestigt und daher radial und axial auf der Abtriebswelle 20 zumindest eingeschränkt beweglich. Die Kupplungsscheibe 26 sichert das Antriebszahnrad 22 in axialer Richtung.

Die Kupplungsscheibe 26 ist als C-förmiges Ringsegment mit einem Durchbruch 28 ausgebildet. Der Durchbruch 28 sichert das Antriebszahnrad 22 in radialer Richtung. Das Antriebs- zahnrad 22 greift mit einem Mitnehmer 24 in den Durchbruch 28 der Kupplungsscheibe 26 ein. Durch die C-förmige Gestalt der Kupplungsscheibe 26 kann bei blockierender Abtriebswelle 20 und drehendem Antriebszahnrad 22 der Mitnehmer 24 des An- triebszahnrads 22 die Kupplungsscheibe 26 elastisch aufwei- ten. Die Kupplungsscheibe 26 kann dann auf der sich drehenden Abtriebswelle 20 gleiten.

Die Kupplungsscheibe 26 ist als Rastscheibe ausgebildet und weist am äußeren Umfang mindestens eine Rastöffnung 30 auf, in die beispielsweise manuell eine Sperrklinke 32 eingeführt werden kann, um beispielsweise zum Werkzeugwechsel eine Spin- del zu arretieren. Alternativ kann die Rastöffnung 30 auch von dem Durchbruch 28 gebildet werden, wenn der Mitnehmer 24 den Durchbruch 28 so füllt, dass die Sperrklinke 32 einge- führt werden kann.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Getrieberaum einer be- vorzugten Handkreissäge. Ein mechanischer Strang ist durch einen Anker mit aufgeschnittenem Ritzel 34 gebildet, das ein als Stirnrad ausgebildetes Antriebszahnrad 22 antreibt, wel- ches mittels Spielpassung auf einer Abtriebswelle 20 sitzt.

Ein Mitnehmer 24 des Antriebszahnrads 22 ragt in einen Durch- bruch 28 einer Kupplungsscheibe 26, die mittels Presspassung auf der Abtriebswelle 20 befestigt ist. Ein Einsatzwerkzeug 12 ist auf der Abtriebswelle 20 beispielsweise über Flansche 36,38 mit einer Schraube 40 befestigt.

Die Kupplungsscheibe 26 besitzt am äußeren Umfang eine Rastöffnung 30 und im Körper einen Durchbruch 28, in welche eine Sperrklinke 32 eintauchen kann, um einen Sägeblattwech- sel zu ermöglichen.

Die Presspassung zwischen Kupplungsscheibe 26 und Abtriebs- welle 20 ist so dimensioniert, dass normale Arbeitsmomente beim Sägen über eine gesamte Motorkennlinie wie auch ein Mo- torblockiermoment übertragen werden können.

Treten Arbeitskräfte auf, die diesen Momentenbereich über- schreiten, beispielsweise bei einem unbeabsichtigten Sägen in einen harten Gegenstand oder bei einem Rückschlag, wird über den Mitnehmer 24, der in den Durchbruch 28 der Kupplungs- scheibe 26 ragt, die Kupplungsscheibe 26 elastisch etwas auf- gebogen, was die Presspassung der Kupplungsscheibe 26 auf der Abtriebswelle 20 reduziert und ein Durchrutschen der Kupp- lungsscheibe 26 auf der Abtriebswelle 20 ermöglicht. Wenn die Arbeitskräfte wieder in den normalen Momentenbereich abfal- len, greift die Presspassung wieder.

Vorzugsweise hat der Mitnehmer 24 in dem Durchbruch 28 ein zuverlässiges Spiel, so dass die Presspassung der Kupplungs- scheibe 26 auf der Abtriebswelle 20 nur über die Abmessungen und Werkstoffeigenschaften der Kupplungsscheibe 26 und der Abtriebswelle 20 definiert wird.

Bezugszeichen 10 Gehäuse 12 Einsatzwerkzeug 14 Handgriff 20 Abtriebswelle 22 Antriebszahnrad 24 Mitnehmer 26 Kupplungsscheibe 28 Durchbruch 30 Rastöffnung 32 Sperrklinke 34 Ritzel 36 Flansch 38 Flansch 40 Schraube 42 Stirnfläche