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Dokumentenidentifikation DE102007010533A1 18.10.2007
Titel Tragbare Antriebseinrichtung
Anmelder Hitachi Koki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Oda, Hiroyuki, Hitachinaka, Ibaraki, JP;
Ueda, Takashi, Hitachinaka, Ibaraki, JP;
Nakano, Yoshihiro, Hitachinaka, Ibaraki, JP;
Tanimoto, Hideyuki, Hitachinaka, Ibaraki, JP
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 05.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007010533
Offenlegungstag 18.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.10.2007
IPC-Hauptklasse B25C 1/06(2006.01)A, F, I, 20070705, B, H, DE
Zusammenfassung In einer tragbaren Antriebseinrichtung mit einer Antriebsplatte 18B zum Eintreiben eines Nagels (Befestigungsmittels) 6; einem Stößel 18, der integral mit oder separat von der Antriebsplatte 18B ausgebildet ist; einer Zahnstange 18A am Stößel 18; einem Ritzel, das mit der Zahnstange 18A im Zahneingriff steht; und mit einem Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels, wobei das Befestigungsmittel mit einer linearen Bewegung des Stößels 18 und der Antriebsplatte 18B durch die Drehung des Ritzels eingetrieben wird, ändert sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A in deren Längsrichtung. Zum Beispiel ist die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das Ritzel im Zahneingriff steht, wenn mit dem Eintreiben begonnen wird oder das Eintreiben ausgeführt wird, kleiner als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange, mit dem das Ritzel im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beendet ist, d.h. es ist L1 < L2.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare Antriebseinrichtung zum Eintreiben eines Befestigungsmittels durch lineares Bewegen eines Stößels in der Eintreibrichtung des Befestigungsmittels.

HINTERGRUND Beschreibung des Standes der Technik

Die bekannten tragbaren Antriebseinrichtungen umfassen eine Antriebsplatte zum Eintreiben eines Befestigungsmittels; einen Stößel, der integral mit oder separat von der Antriebsplatte ausgebildet ist; eine am Stößel ausgebildete Zahnstange; ein mit der Zahnstange im Zahneingriff stehendes Ritzel; und einen Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels (Patent-Druckschrift 1). Diese tragbare Antriebseinrichtung treibt das Befestigungsmittel, etwa einen Nagel, dadurch ein, daß das Ritzel durch den Antrieb in Drehung versetzt wird, um den Stößel und die Antriebsplatte linear zu bewegen.

Je leichter der Stößel bei einer solchen tragbaren Antriebseinrichtung ist, um so schneller wird er beschleunigt, so daß die Antriebszeit verkürzt werden kann. Wenn die Antriebszeit kurz ist, wird der Energieverlust durch Reibung im Antrieb beschränkt, so daß sich die Energieeffizienz erhöht. Je leichter der Stößel ist, um so kleiner ist auch die Rückstoßkraft, die der Körper der Antriebseinrichtung beim Beschleunigen des Stößels erfährt. Dadurch wird der Rückstoß darauf beim Eintreiben eingeschränkt, wodurch die Arbeitsmöglichkeiten verbessert werden.

Nach dem Eintreiben des Nagels prallt der Stößel heftig auf einen Dämpfer, damit der Stoß absorbiert wird. Wenn der Stößel leicht ist, ist die kinetische Energie des Stößels klein. Die Energie, die der Dämpfer beim Auftreffen des Stößels zu absorbieren hat, ist daher ebenfalls klein. Das Volumen des Dämpfers kann entsprechend verringert werden, so daß der Dämpfer kleiner wird.

  • [Patent-Druckschrift 1] JP-A-63-057180

ZUSAMMENFASSUNG

Bei der tragbaren Antriebseinrichtung wirkt dann die größte Kraft auf die Zahnstange des Stößels ein, die mit dem Ritzel im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben nahezu beendet ist. Zu Beginn oder während des Ausführens des Eintreibens wirken keine so großen Kräfte ein. Unter dem Gesichtspunkt einer rationellen Ausgestaltung des Stößels ist daher für die Zahnbreite der Zahnstange ein Wert zu wählen, der die erforderliche Festigkeit für die auf den betreffenden Bereich einwirkende Kraft sichert.

Bei der herkömmlichen tragbaren Antriebseinrichtung ist die Zahnbreite der Zahnstange in der Längsrichtung konstant und hat einen Wert, daß auch beim Einwirken der größten Kraft zum Ende des Eintreibens eine ausreichende Festigkeit sichergestellt ist. Die Zahnbreite ist daher in den Bereichen der Zahnstange, in denen keine großen Kräfte einwirken, übermäßig groß. Im Ergebnis ist es nicht möglich, die Energieeffizienz zum Zeitpunkt des Eintreibens durch Verringern des Gewichts des Stößels und Beschränken des Rückstoßes zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der genannten Probleme gemacht. Aufgabe der Erfindung ist es, eine tragbare Antriebseinrichtung zu schaffen, mit der die Energieeffizienz zum Zeitpunkt des Antreibens verbessert und der Rückstoß zum Zeitpunkt des Antreibens eingeschränkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung eine tragbare Antriebseinrichtung mit einer Antriebsplatte zum Antreiben eines Befestigungsmittels; mit einem Stößel, der integral mit oder separat von der Antriebsplatte ausgebildet ist; mit einer Zahnstange, die am Stößel ausgebildet ist; mit einem Ritzel, das mit der Zahnstange im Zahneingriff steht; und mit einem Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels, wobei das Befestigungsmittel mit einer linearen Bewegung des Stößels und der Antriebsplatte durch die Drehung des Ritzels eingetrieben wird, und wobei die Antriebseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zahnbreite der Zahnstange sich in deren Längsrichtung ändert.

Die im Patentanspruch 2 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Änderung der Zahnbreite der Zahnstange wenigstens zwei Stufen umfaßt.

Die im Patentanspruch 3 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das Ritzel im Zahneingriff steht, wenn mit dem Eintreiben begonnen wird oder das Eintreiben ausgeführt wird, kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange, mit dem das Ritzel im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beendet ist, d.h. daß L1 < L2 ist.

Die im Patentanspruch 4 angegebene Form der Erfindung umfaßt eine tragbare Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf beiden Seiten des Stößels nutenartige Zonen mit verringerter Dicke ausgebildet sind.

Bei der in den Patentansprüchen 1 und 2 beschriebenen Erfindung wird die Zahnbreite der Zahnstange von der auf die Zahnstange einwirkenden Kraft bestimmt. Genauer gesagt wird, wie im Patentanspruch 3 beschrieben ist, die Zahnbreite der Zahnstange entsprechend der auf den betreffenden Bereich der Zahnstange einwirkenden Kraft auf einen geeigneten Wert eingestellt, da die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das Ritzel zu Beginn des Eintreibens oder während der Ausführung des Eintreibens im Zahneingriff steht (und auf den eine kleinere Kraft einwirkt als die Kraft beim Beenden des Eintreibens) kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange, mit dem das Ritzel beim Beenden des Eintreibens im Zahneingriff steht (wo die größere Kraft einwirkt). Entsprechend dem Ausmaß der Verringerung der Zahnbreite im Bereich A der Zahnstange kann das Gewicht des Stößels verringert werden.

Der Stößel mit dem geringeren Gewicht kann schneller beschleunigt werden, und die Eintreibzeit kann verkürzt werden. Wenn die Eintreibzeit kurz ist, ist der Energieverlust durch die Reibung beim Eintreiben beschränkt, so daß sich die Energieeffizienz erhöht.

Je leichter der Stößel ist, um so kleiner ist die Rückstoßkraft, die der Körper der Antriebseinrichtung beim Beschleunigen des Stößels erleidet. Der Rückstoß zum Zeitpunkt des Eintreibens ist dadurch eingeschränkt, wodurch die Arbeitsmöglichkeiten besser werden.

Wenn der Stößel leicht ist, ist auch die kinetische Energie des Stößels klein. Das Volumen des Dämpfers zum Absorbieren der Energie beim Aufprallen des Stößels beim Eintreiben kann dadurch verringert und der Dämpfer verkleinert werden.

Gemäß der im Patentanspruch 4 beschriebenen Form der Erfindung kann durch die auf zwei Seiten des Stößels ausgebildeten nutenartigen Zonen mit verringerter Dicke der Stößel noch leichter gemacht werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers (einer tragbaren Antriebseinrichtung).

2 ist eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in der 1.

3 ist eine Vorderansicht eines Stößels und einer Antriebsplatte für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.

4 ist eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.

5 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Aus-Zustand) des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers von oben.

6 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B in der 5.

7 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Ein-Zustand) des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers von oben.

8 ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in der 7.

9 ist eine Seitenansicht einer Schraubenfeder für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.

10 ist eine Vorderansicht der Schraubenfeder für den erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreiber.

11 ist eine aufgebrochene Seitenansicht eines Flansches des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers.

12 ist eine aufgebrochene Seitenansicht der in den Flansch des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers eingesetzten Schraubenfeder.

13 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers zu Beginn des Eintreibens.

14 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers am Ende des Eintreibens.

15(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und der Antriebsplatte in einer Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers und die 15(b) eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte in der Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers.

16(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und der Antriebsplatte in einer Modifikation des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers; die 16(b) eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte davon und die 16(c) eine Schnittansicht längs der Linie D-D in der 16(b).

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei beispielhaft als tragbare Antriebseinrichtung ein elektrischer Nageleintreiber beschrieben wird.

Die 1 ist eine seitliche Schnittansicht des erfindungsgemäßen elektrischen Nageleintreibers (der tragbaren Antriebseinrichtung). Die 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in der 1. Die 3 ist eine Vorderansicht eines Stößels und einer Antriebsplatte. Die 4 ist eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte. Die 5 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Aus-Zustand) des elektrischen Nageleintreibers von oben. Die 6 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B in der 5. Die 7 ist eine Schnittansicht einer Antriebseinheit (Kupplung im Ein-Zustand) des elektrischen Nageleintreibers von oben. Die 8 ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in der 7. Die 9 ist eine Seitenansicht einer Schraubenfeder. Die 10 ist eine Vorderansicht der Schraubenfeder. Die 11 ist eine aufgebrochene Seitenansicht eines Flansches. Die 12 ist eine aufgebrochene Seitenansicht der in den Flansch eingesetzten Schraubenfeder. Die 13 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise zu Beginn des Eintreibens. Die 14 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise gegen Ende des Eintreibens.

Bei dem elektrischen Nageleintreiber der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 2 ein Kunststoffgehäuse, das ein Abdeckelement bildet. Das Gehäuse 2 besteht aus einem zylindrischen Körper 2A und einem Handgriff 2B, der von der Seite gesehen in T-Form mit dem Körper 2A verbunden ist. Am Ende des Handgriffs 2B des Gehäuses 2 (an dem vom Körper 2A abgewandten freien Ende) ist ein Akkupack 3 mit einem nicht gezeigten Akku vorgesehen, der als Energiequelle dient. Im Bereich des Handgriffs 2B des Gehäuses 2 ist in der Nähe des Körpers 2A ein Auslöseschalter 4 vorgesehen.

Wie in der 1 gezeigt, ist am unteren Ende des Gehäuses 2 ein Injektor 7 vorgesehen. Am Injektor 7 ist von der Seite gesehen schräg zum Körper 2A ein flaches, rechteckiges, kastenförmiges Magazin 5 angebracht. Das heißt, daß das eine Ende des Magazins 5 (in der 1 das untere Ende) am Injektor 7 an der Spitze des Körpers 2A des Gehäuses 2 angebracht ist, während das andere Ende des Magazins 5 in der Umgebung des Akkupacks 3 am Ende des Handgriffs 2B des Gehäuses 2 angebracht ist. In dem in der 1 gezeigten Zustand verläuft das Magazin 5 vom Injektor 7 an der Spitze des Körpers 2A des Gehäuses 2 schräg nach oben zum Ende des Handgriffs 2B. Es ist zwar nicht gezeigt, das Magazin 5 enthält jedoch eine große Anzahl von stufenweise angeordneten Nägeln 6.

Anhand der 1 und 5 erfolgt nun eine Erläuterung des inneren Aufbaus des Gehäuses 2.

Im Körper 2A des Gehäuses 2 ist in Querrichtung ein Motor 8 untergebracht, der als Antriebsquelle dient. Am Ende der Ausgangswelle (Motorwelle) 8A, die sich in Richtung des Rotationszentrums des Motors 8 (in der 1 in der Richtung senkrecht zur Papierebene) erstreckt, ist ein Zahnrad 8B befestigt.

Im Körper 2A des Gehäuses 2 ist, wie in der 5 zu sehen, neben dem Motor 8 parallel zur Ausgangswelle 8A des Motors 8 eine drehbare angetriebene Welle 12 angeordnet. An der angetriebenen Welle 12 ist ein Ritzel 12C ausgebildet. Von der angetriebenen Welle 12 wird ein Schwungrad 9 drehbar gehalten. Das Schwungrad 9 steht mit dem Zahnrad 8B in einem Zahneingriff.

Wie in der 1 zu sehen, ist im Körper 2A des Gehäuses 2 ein Stößel 18 untergebracht, der mit dem Ritzel 12C im Zahneingriff steht und der hin- und hergehend längs einer geraden Schiene 21, die als Führungseinrichtung dient, in der 1 in vertikaler Richtung linear bewegbar ist. An der Spitze (in der 1 dem unteren Ende) des Stößels 18 ist mit einer Schraube 22 eine Antriebsplatte 18B zum Ausstoßen eines Nagels 6 angebracht. Es ist anzumerken, daß der Stößel 18 von einer nicht gezeigten Rückstellfeder in die Richtung gedrückt wird, in der er in die Ausgangsposition zurückkehrt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Antriebsplatte 18B als Element getrennt vom Stößel 18 ausgebildet und mit der Schraube 22 am Stößel 18 befestigt. Die Antriebsplatte 18B kann jedoch auch integral mit dem Stößel 18 ausgebildet sein.

Die Schiene 21 umgibt einen Teil des Stößels 18 und dient als Führungseinrichtung zur Führung bei der hin- und hergehenden linearen Bewegung des Stößels 18. Die Schiene 21 besteht, wie in der 2 gezeigt, aus einem Hohlelement in der Form eines Rechteckrohrs. In der Schiene 21 ist in einem Teilabschnitt (in der 2 in der linken Seitenfläche gegenüber dem Ritzel 12C) in der Bewegungsrichtung (in der 1 der vertikalen Richtung) des Stößels 18 über ihre gesamte Länge ein Schlitz (eine Öffnung) 21a ausgebildet. Die Schiene 21 hat somit eine Form, die die Seiten a, b und c des Stößels 18 vollständig abdeckt und dessen Seite d mit Ausnahme der Zahnstange 18A (siehe 2) teilweise abdeckt.

Wie beschrieben besteht in der vorliegenden Ausführungsform die Schiene 21 aus einem Hohlelement in der Form eines Rechteckrohrs, und der Schlitz 21a ist über die ganze Länge der Schiene 21 ausgebildet. Die Schiene 21 kann daher durch Biegen eines plattenartigen Elements hergestellt werden. Zum Beispiel kann die Schiene 21 leicht und mit geringen Kosten etwa durch eine Druckbearbeitung einer Metallplatte mit einem Formwerkzeug hergestellt werden.

Wie in der 2 gezeigt, ist der Stößel 18 mit einem geringen Abstand dazwischen derart in die Schiene 21 eingesetzt, daß der Stößel 18 bei seiner hin- und hergehenden lineare Bewegung von der Schiene 21 geführt wird. Der Stößel 18 ist vorzugsweise so in die Schiene 21 eingesetzt und wird von ihr so gehalten, daß sich mehr als 50% seiner Gesamtlänge in der Schiene 21 befinden und von dieser gehalten werden. Der dem Ritzel 12C gegenüberliegende Abschnitt des Stößels 18 steht, wie in der 2 zu sehen, aus dem Schlitz (der Öffnung) 21a der Schiene 21 nach außen vor. Im vorspringenden Abschnitt ist, wie in der 1 gezeigt, die Zahnstange 18A ausgebildet. Das Ritzel 12C steht mit der Zahnstange 18A in einem Zahneingriff.

Wie in der 1 gezeigt, ist außerdem im Körper 2A des Gehäuses 2 ein Dämpfer 23 angeordnet, auf den der Stößel 18 heftig prallt, wenn das Eintreiben beendet ist, wie es in der 14 gezeigt ist. Der Dämpfer 23 besteht aus einem elastischen Material wie Gummi in Ringform und dient dazu, den Stoß bei dem heftigen Aufprall des Stößels 18 zu absorbieren. In den 13 und 14 bezeichnet das Bezugszeichen 24 eine Dämpferplatte für die Aufnahme des Dämpfers 23.

Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A am Stößel 18 in Längsrichtung in wenigstens zwei Stufen ändert. Das heißt, daß die vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange 18A, mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beginnt (siehe 13) oder ausgeführt wird, kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange 18B, mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beendet wird, wie es in der 14 gezeigt ist, d.h. daß L1 < L2 ist (siehe 3).

Der Bereich B der Zahnstange 18A ist ein Bereich, der vom Ritzel 12C eine starke Stoßreaktion erfährt. Die Zahnbreite L2 hat daher in diesem Bereich B einen Wert, der ausreicht, damit die für die starke Stoßreaktion erforderliche Festigkeit sichergestellt ist. Andererseits ist der Bereich A der Zahnstange 18A ein Bereich, mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beginnt oder ausgeführt wird. Die im Bereich A einwirkende Kraft ist kleiner als die im Bereich B einwirkende Kraft. Die Zahnbreite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A muß daher nur sicherstellen, daß die Festigkeit für die relativ geringe Kraft ausreicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Zahnbreite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A daher kleiner als die Zahnbreite L2 im Bereich B der Zahnstange 18A (L1 < L2). Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht daher die Zahnbreite der Zahnstange 18A der Größe der Kraft, die im betreffenden Bereich jeweils einwirkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A in drei oder mehr Stufen ändern, auch wenn sich hier die Zahnbreite der Zahnstange 18A in der Längsrichtung in zwei Stufen ändert. Wie in den 15(a) und (b) gezeigt, kann sich die Zahnbreite der Zahnstange 18A auch in Längsrichtung kontinuierlich ändern. Die 15(a) ist eine Vorderansicht des Stößels 18 und der Antriebsplatte 18B und die 15(b) eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels 18 und der Antriebsplatte 18B.

Zwischen dem Schwungrad 9 und der angetriebenen Welle 12 ist ein Kupplungsmechanismus zum selektiven Herstellen und Trennen der Verbindung dazwischen vorgesehen. Anhand der 5 bis 12 wird der Aufbau des Kupplungsmechanismusses erläutert.

Wie in der 5 gezeigt, ist die angetriebene Welle 12 mittels eines Lagers 17A drehbar an der Wand 2D des Gehäuses 2 gelagert. Die angetriebne Welle 12, die eine Zylinderform hat, ist mittels eines Lagers 12A auch an der Wand 2E des Gehäuses 2 gelagert. Auf diese Weise ist die angetriebene Welle 12 an zwei Stellen gelagert. Auch wenn Kräfte abrupt auf die angetriebene Welle 12 einwirken, kann sie sich damit auf eine stabile Weise drehen. Das Ritzel 12C ist in dem Bereich zwischen dem äußeren Lager 12A am äußeren Umfang der angetriebenen Welle 12 und dem Lager 17A ausgebildet. An der Wand 2E ist auch einen Elektromagnet 13 befestigt, der noch beschrieben wird.

Wie in der 5 gezeigt, ist in die angetriebene Welle 12 eine nahezu kreisförmige Halterung 17 dafür eingesetzt. Die angetriebene Welle 12 wird über die Halterung 17 vom Lager 17A gehalten. Die Halterung 17 für die angetriebene Welle weist ein vorstehendes Segment 17B auf, das sich in axialer Richtung nach außen erstreckt. Wenn die Halterung 17 für die angetriebene Welle in die angetriebene Welle 12 eingesetzt ist, ergibt sich zwischen dem vorstehenden Segment 17B und der angetriebenen Welle 12 eine Nut 17a.

In die Nut 17a zwischen der angetriebenen Welle 12 und dem vorstehenden Segment 17B erstreckt sich ein Abschnitt eines Flansches 11D, der noch beschrieben wird. An den Stellen, die dem in die Nut 17a eingefügten Abschnitt des Flansches 11D gegenüberliegen, sind drei Schlitze 12a derart ausgebildet, daß sie durch die Innenseite und Außenseite der angetriebenen Welle 12 verlaufen (siehe 6). In den Schlitzen 12a befindet sich jeweils eine Kugel 16, die in radialer Richtung beweglich ist. Die Bewegung der Kugel 16 wird so auf die Ausfahr/Einziehrichtung des später noch beschriebenen Elektromagnetankers 14 und die Umfangsrichtung der angetriebenen Welle 12 beschränkt, wobei nur die Bewegung in der radialen Richtung der angetriebenen Welle 12 erlaubt ist.

Im Bereich der einen Endseite der angetriebenen Welle 12 ist ein Elektromagnet 13 angeordnet, der von der Wand 2E umgeben ist. Aus dem Elektromagnet 13 erstreckt sich der Elektromagnetanker 14 in den Raum innerhalb der angetriebenen Welle 12. Wenn dem Elektromagnet 13 ein Strom zugeführt wird, fährt der Elektromagnetanker 14 aus. In der Ausfahr/Einziehrichtung des Elektromagnetankers 14 ist in dem Raum innerhalb der angetriebenen Welle 12 zwischen dem Ende des Elektromagnetankers 14 und der angetriebenen Welle 12 eine Elektromagnet-Torsionsfeder 14A im zusammengedrückten Zustand angeordnet. Die Elektromagnet-Torsionsfeder 14A drückt in der Einziehrichtung auf den Elektromagnetanker 14.

Am Ende des Elektromagnetankers 14 ist ein zylindrisches, stabförmiges Preßelement 15 vorgesehen. Das Preßelement 15 kann sich um die Zylinder-Stabachse drehen. Am Außenumfang des Preßelements 15 ist eine Nut ausgebildet, die sich in Axialrichtung erstreckt. In dieser Nut sind ein Drucksegment 15A mit einer schrägen Fläche, die als erste Preßfläche dient, und ein Aufnahmesegment 15B vorgesehen. Die schräge Fläche des Druckelements 15A verläßt den Mittelpunkt, wenn sie sich dem Elektromagnet 13 nähert. Es ist anzumerken, daß der Außendurchmesser des Preßelements 15 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Raums innerhalb der angetriebenen Welle 12.

Zwischen dem Drucksegment 15A und dem Aufnahmesegment 15B und der Innenseite des Innenraums der angetriebenen Welle 12 ist eine Lücke 15a ausgebildet. Das Aufnahmesegment 15B ist so ausgestaltet, daß in dieser Lücke 15a die Summe des Abstands von der Oberfläche des Aufnahmesegments 15B zur Innenseite des Innenraums der angetriebenen Welle 12 und die Dicke der angetriebenen Welle 12 in der Umgebung des Schlitzes 12a etwa gleich dem Durchmesser der Kugel 16 ist.

Das Ausmaß der Bewegung des Elektromagnetankers 14 ist so eingestellt, daß sich in dem am weitesten zurückgezogenen Zustand des Elektromagnetankers 14 die Oberfläche des Aufnahmesegments 15B an der dem Schlitz 12a gegenüberliegenden Stelle befindet (Antriebsunterbrechungsposition), und daß sich in der am weitesten ausgefahrenen Position des Elektromagnetankers 14 das Drucksegment 15A an der dem Schlitz 12a gegenüberliegenden Stelle befindet (Antriebsverbindungsposition). Im zurückgezogenen Zustand des Elektromagnetankers 14 steht daher die Kugel 16 mit der Oberfläche des Aufnahmesegments 15B in Kontakt. In diesem Zustand steht die Kugel 16 nicht im Schlitz 12a teilweise über die Außenseite der angetriebenen Welle 12 vor (siehe 5 und 6).

Im ausgefahrenen Zustand des Elektromagnetankers 14 steht die Kugel 16 mit dem Drucksegment 15A in Kontakt (siehe 8). In diesem Zustand steht die Kugel 16 teilweise über die Außenseite der angetriebenen Welle 12 vor (siehe 7 und 8). In Abhängigkeit von der Neigung des Körpers des elektrischen Nageleintreibers 1 kann die Kugel 16 auch aufgrund der Schwerkraft aus dem Schlitz 12a vorstehen. Da dabei die Kugel 16 jedoch nicht vom Drucksegment 15A gehalten wird, ist die Druckkraft nur gering, so daß dabei auf den noch beschriebenen Flansch 11D kein Druck ausgeübt wird.

Wie in der 5 gezeigt, ist auf der anderen Endseite der angetriebenen Welle 12 mit Bezug zum Schlitz 12a ein Federsitz 12B ausgebildet. An der Spitze des Federsitzes 12B ist parallel zum Zahnrad 18B in dessen Längsrichtung eine Haltewelle 12D vorgesehen. Das Schwungrad 9 ist mittels des Lagers 9A drehbar auf die Haltewelle 12D aufgesetzt.

Die angetriebene Welle 12 ist drehbar an den Wänden 2D und 2E gelagert, die Teil des Gehäuses 2 sind. Das Schwungrad 9, das mittels des Lagers 9A drehbar auf der Haltewelle 12D angeordnet ist, die Teil der angetriebenen Welle 12 ist, kann sich somit bezüglich der angetriebenen Welle 12 frei drehen und ist drehbar am Gehäuse 2 gelagert. Am Ende der Haltewelle 12D befindet sich ein Stoppring 9B, der verhindert, daß das Lager 9A entfernt wird.

An der Außenseite des Schwungrades 9 ist ein Zahnsegment ausgebildet. Das Zahnsegment steht mit dem Zahnrad 8B im Zahneingriff. Wenn sich das Zahnrad 8B im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich damit das Schwungrad 9 im Gegenuhrzeigersinn. An einer zur angetriebenen Welle 12 des Schwungrades 9 koaxialen Stelle ist eine Antriebswelle 10 integral damit ausgebildet.

Wie in den 9 bis 12 zu sehen ist, ist am anderen Ende 11B der Schraubenfeder 11 ein Flansch 11D ausgebildet. Der Flansch 11D ist ein kreisrundes Element mit einer Ausnehmung 11E auf einem Teil des Kreises. Bezüglich des Flansches 11D und der Schraubenfeder 11 ist das andere Ende 11B der Schraubenfeder 11 koaxial in den Flansch 11D eingesetzt, und ein Vorsprung 11C, das heißt die Spitze des Stahldrahtes am anderen Ende 11B der Schraubenfeder 11, ist in die Ausnehmung 11E eingesetzt. Aus diesem Grund können sich der Flansch 11D und die Schraubenfeder 11 als eine Einheit in der Rotationsrichtung der Schraubenfeder 11 drehen.

Wie in der 5 gezeigt, ist das eine Ende 11A der Schraubenfeder 11 an der Antriebswelle 10 befestigt, und der Federsitz 12B der Antriebswelle 12 ist in die Schraubenfeder 11 eingesetzt. Angrenzend an und parallel zum Lager 17A befindet sich ein Lager 20. Der Flansch 11D am anderen Ende 11B der Schraubenfeder 11 ist drehbar im Lager 20 gelagert.

Es wird nun angenommen, daß, wenn die Schraubenfeder 11 im freien Zustand ist, der Innendurchmesser der Schraubenfeder 11 etwa gleich dem maximalen Außendurchmesser der Antriebswelle 10 des Schwungrades 9 ist. Da der Außendurchmesser des Federsitzes 12B der angetriebenen Welle 12 kleiner ist als der maximale Außendurchmesser der Antriebswelle 10, sind, wenn dem Motor 8 kein Strom zugeführt wird, die Schraubenfeder 11 und die angetriebene Welle 12 nicht verbunden.

Wie in der 6 zu sehen ist, kann sich der Flansch 11D frei in der Nut 17a drehen, wenn die in den Schlitz 12ader angetriebenen Welle 12 eingesetzte Kugel 16 nicht über die Oberfläche des Federsitzes 12B vorsteht.

Es folgt nun eine Erläuterung der Arbeitsweise des wie oben beschrieben aufgebauten elektrischen Nageleintreibers 1.

Während ein Bediener den Handgriff 2B des Gehäuses 2 umgreift, drückt er auf den Auslöseschalter 4, so daß dieser auf EIN geschaltet wird, wodurch der Motor 8 mit Energie aus dem Akku im Akkupack 3 angetrieben wird. Die Drehung der Ausgangswelle 8A des Motors 8 wird vom Zahnrad 8B auf das Schwungrad 9 übertragen. Das Schwungrad 9, deren Antriebswelle 10 und die Schraubenfeder 11 werden dadurch mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht. Wenn sich das Schwungrad 9 dreht, nimmt seine Winkelgeschwindigkeit zu, so daß sich im Schwungrad 9 Rotationsenergie ansammelt. Dabei ist zu diesem Zeitpunkt, wie in der 5 zu sehen, die Schraubenfeder 11 von der angetriebenen Welle 12 getrennt, so daß sich die angetrieben Welle 12 nicht dreht. Es ergibt sich daher in diesem Zustand auch keine Abnutzung zwischen der Schraubenfeder 11 und der angetriebenen Welle 12.

Nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne seit dem Beginn der Drehung des Motors 8 hat sich im Schwungrad 9 genügend Energie angesammelt, um den Nagel 6 einzutreiben. Wenn der Druckhebel 25 auf ein Ziel W gedrückt wird, wird die nicht gezeigte Antriebsschaltung aktiviert, so daß der Elektromagnet 13 mit Energie versorgt wird. Der Elektromagnetanker 14 fährt daher gegen die Druckkraft der Elektromagnet-Torsionsfeder 14A aus. In der Lücke 15a geht die Lage der Kugel 16, die mit dem Preßelement 15 in Kontakt steht, von der Oberfläche des Aufnahmesegment, 15B zum Drucksegment 15A über. Das Drucksegment 15A wird von der geneigten Fläche gebildet, die Kugel 16 kann sich daher nicht in der Ausfahr/Einziehrichtung des Elektromagnetankers 14 bewegen. Wenn der Elektromagnetanker 14 ausfährt, wird daher die Kugel 16 durch das Drucksegment 15A in radialer Richtung der angetriebenen Welle 12 nach außen bewegt. Wie in den 7 und 8 zu sehen, steht daher die Kugel 16 an der Außenseite der angetriebenen Welle 12 vor.

Wie in den 7 und 8 zu sehen, wird der Flansch 11D in radialer Richtung nach außen von den drei Kugeln 16 erweitert, wenn die drei Kugeln 16 aufgrund der Wirkung des Drucksegments 15A von der Oberfläche des Federsitzes 12B vorstehen, so daß zwischen den Kugeln 16 und dem Flansch 11D eine Reibungskraft entsteht. Im Ergebnis verringert sich, wie in der 7 zu sehen, der Innendurchmesser der Schraubenfeder 11, so daß die Reibungskraft zwischen der Schraubenfeder 11 und der angetriebenen Welle 12 ansteigt. Nach einigen zehn Metersekunden ist die Schraubenfeder 11 fest mit der angetriebenen Welle 12 verbunden, so daß sich die angetriebene Welle 12 zusammen mit der Schraubenfeder 11 und der Antriebswelle 10 dreht.

Das Preßelement 15 ist drehbar am Elektromagnetanker 14 angebracht und über die Kugeln 16 mit der angetriebenen Welle 12 verbunden. Das Preßelement 15 dreht sich daher zusammen mit der angetriebenen Welle 12. Das Ritzel 12C der angetriebenen Welle 12 steht mit der Zahnstange 18A des Stößels 18 im Zahneingriff. Wenn sich die angetriebene Welle 12 dreht, bewegt sich daher der Stößel 18 zur Spitze des Gehäuses 2.

Wenn sich die angetriebene Welle 12 dreht, wird die Rotationsenergie, die sich im Schwungrad 9 angesammelt hat, sowie die Ausgangsleistung des Motors 8 zur angetriebenen Welle 12 übertragen. Durch die Verbindung mit der Schraubenfeder 11 dreht sich daher die angetriebene Welle 12 abrupt mit hoher Geschwindigkeit. Gleichzeitig mit der Ansteuerung des Elektromagnets 13 kann die Energiezufuhr zum Motor 8 gestoppt werden.

Wenn das Eintreiben beginnt, befinden sich wie in der 13 gezeigt der Stößel 18 und das Antriebsblatt 18B aufgrund der Wirkung der nicht gezeigten Rückstellfeder in ihrer jeweiligen Ausgangsposition (in der 13 der obersten Position), und das Ritzel 12C steht mit dem Bereich A der Zahnstange 18A (in der 13 dem unteren Endabschnitt) im Zahneingriff.

Wenn sich die angetriebene Welle 12 wie beschrieben abrupt mit hoher Drehzahl dreht, rotiert auch das Ritzel 12C mit hoher Drehzahl. Der Stößel 18 mit der Zahnstange 18A, die mit dem Ritzel 12C im Zahneingriff steht, bewegt sich daher abrupt zur Spitze des Gehäuses 2 (in der 13 dem unteren Ende). Das Antriebsblatt 18B an der Spitze des Stößels 18 wird in der gleichen Richtung ausgestoßen, so daß die Spitze des Antriebsblatts 18B auf den Nagel 6 im Injektor 7 trifft. Durch die Kraft der Kollision wird wie in der 14 gezeigt der Nagel 6 aus der Abgabeöffnung 7a des Injektors 7 ausgestoßen und in das Ziel W, etwa ein Brett, getrieben.

In der 14 ist der Zustand gezeigt, wenn das Eintreiben beendet ist. Wenn das Eintreiben beendet ist, steht das Ritzel 12C mit dem Bereich B (dem oberen Ende in der 14) der Zahnstange 18A des Stößels 18 im Zahneingriff. Zu diesem Zeitpunkt prallt der Stößel 18 wie gezeigt heftig auf den Dämpfer 23. Der sich daraus ergebende Stoß wird vom Dämpfer 23 absorbiert, so daß auf den Bereich B der Zahnstange 18A am Stößel 18 eine große Stoßreaktion einwirkt.

In Abhängigkeit von der Neigung des Körpers des elektrischen Nageleintreibers 1 können die Kugeln 16 aufgrund der Schwerkraft aus den Schlitzen 12a vorstehen. Da die Kugeln 16dabei jedoch nicht vom Drucksegment 15A unterstützt werden, ist die Preßkraft nur gering, so daß dabei auf den Flansch 11D kein Druck ausgeübt wird.

Nach dem Eintreiben wird die Energiezufuhr zum Elektromagnet 13 beendet. Durch die Druckkraft der Elektromagnet-Torsionsfeder 14A bewegt sich daher der Elektromagnetanker 14 in der Einzugsrichtung. Da das Preßelement 15 sich auch in dieser Art bewegt, kommen die Kugeln 16 an der Oberfläche des Aufnahmesegments 15B zur Anlage. Die Reibungskraft zwischen den Kugeln 16 und dem an 11B, dem anderen Ende der Schraubenfeder 11, angebrachten Flansch 11D wird dadurch aufgehoben. Die Schraubenfeder 11 wird damit im Spannungsbereich des Federsitzes 12B gelockert und nimmt wieder ihren Innendurchmesser wie vor dem Beginn des Eintreibens an. Die Verbindung zwischen der Schraubenfeder 11 und der angetriebenen Welle 12 wird damit aufgehoben.

Wenn nach dem Eintreiben des Nagels 6 in das Ziel W die Verbindung zwischen der angetriebenen Welle 12 und der Schraubenfeder 11 aufgehoben wird, wirkt keine Kraft mehr auf dem Stößel 18, die diesen zur Spitze treibt. Der Stößel 18 wird daher von der Rückstellfeder (nicht gezeigt) zum hinteren Ende (in der 1 dem oberen Ende) zurückgezogen und nimmt wieder den Zustand an, den er hatte, bevor der Nagel 6 eingetrieben wurde.

Durch Wiederholen der beschriebenen Operation können aufeinanderfolgend Nägel 6 in das Ziel, etwa Holz, getrieben werden. Nachdem der Druckhebel 25 auf das Ziel W gedrückt wurde, kann der Auslöseschalter 4 auf EIN geschaltet (gedrückt) werden.

Bei der beschriebenen Operation ist bei dem elektrischen Nageleintreiber 1 der vorliegenden Ausführungsform die Zahnbreite L1 im Bereich A der Zahnstange 18A am Stößel 18 (dem Bereich, auf den nur eine relativ geringe Stoßreaktion einwirkt), mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beginnt oder ausgeführt wird, kleiner als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange 18A, mit dem das Ritzel 12C im Zahneingriff steht, wenn das Eintreiben beendet ist (dem Bereich, auf den eine relativ große Stoßreaktion einwirkt), d.h. es ist L1 < L2, womit die Zahnbreite der Zahnstange 18A entsprechend der auf den betreffenden Bereich einwirkenden Kraft einen geeigneten Wert hat. Das Gewicht des Stößels 18 kann daher in dem Ausmaß verringert werden, in dem die Zahnbreite L1 im Bereich A kleiner ist als die Zahnbreite L2 im Bereich B der Zahnstange 18A. Es ist anzumerken, daß die Zahnbreite der Zahnstange 18A bisher über ihre gesamte Länge den großen Wert L2 aufwies.

Wenn das Gewicht des Stößels 18 wie beschrieben verringert wird, kann er schneller beschleunigt werden, so daß die Eintreibzeit kürzer wird. Der Energieverlust durch Reibung während des Eintreibens wird so verringert und die Energieeffizienz erhöht.

Je leichter der Stößel 18 ist, um so kleiner ist auch der auf den Körper der Antriebseinrichtung wirkende Rückstoß, wenn der Stößel 18 beschleunigt wird. Der Rückstoß beim Eintreiben wird damit eingeschränkt, so daß die Arbeitsmöglichkeiten besser sind.

Wenn der Stößel 18 leicht ist, ist auch die kinetische Energie des Stößels 18 klein. Das Volumen des Dämpfers 23 zum Absorbieren des Stoßes beim heftigen Aufprall des Stößels 18 beim Eintreiben kann daher verringert und der Dämpfer verkleinert werden.

In den 16(a) bis 16(c) ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Die 16(a) ist eine Vorderansicht des Stößels und der Antriebsplatte bei dieser Ausführungsform und die 16(b) eine aufgebrochene Seitenansicht des Stößels und der Antriebsplatte. Die 16(c) ist eine Schnittansicht längs der Linie D-D in der 16(b) im Zustand des Zahneingriffs zwischen Zahnstange und Ritzel. Der Zustand des Zahneingriffs zwischen Zahnstange und Ritzel ist der gleiche wie bei der obigen Ausführungsform. Auf beiden Seiten des Stößels 18 sind in der Längsrichtung des Stößels 18 nutenartige Segmente 18C mit verringerter Breite ausgebildet. Wenn auf diese Weise auf beiden Seiten des Stößels 18 die nutenartigen Segmente 18C ausgebildet sind, läßt sich das Gewicht des Stößels 18 weiter verringern. Durch die Gewichtsreduktion wird die Energieeffizienz weiter verbessert, und der Rückstoß beim Eintreiben wird weiter verringert.

In den obigen Ausführungsformen wurde als Beispiel für die tragbare Antriebseinrichtung ein elektrischer Nageleintreiber beschrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf jede andere tragbare Antriebseinrichtung zum Eintreiben von anderen Befestigungsmitteln wie Nägeln, etwa Schrauben oder Klammern, verwendet werden.


Anspruch[de]
Tragbare Antriebseinrichtung mit

einer Antriebsplatte zum Eintreiben eines Befestigungsmittels;

einem Stößel, der integral mit oder separat von der Antriebsplatte ausgebildet ist;

einer Zahnstange am Stößel;

einem Ritzel, das mit der Zahnstange in einem Zahneingriff steht; und mit

einem Antrieb zum rotierenden Antreiben des Ritzels, wobei das Befestigungsmittel mit einer linearen Bewegung des Stößels und der Antriebsplatte durch eine Drehung des Ritzels eingetrieben wird, und wobei die Zahnbreite der Zahnstange sich in ihrer Längsrichtung ändert.
Tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Änderung der Zahnbreite der Zahnstange wenigstens zwei Stufen umfaßt. Tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zahnbreite L1 in dem Bereich A der Zahnstange, mit dem das Ritzel zu Beginn des Eintreibens und während des Eintreibens im Zahneingriff steht, kleiner ist als die Zahnbreite L2 in dem Bereich B der Zahnstange, mit dem das Ritzel beim Beenden des Eintreibens im Zahneingriff steht, d.h. wobei L1 < L2 ist. Tragbare Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, wobei auf zwei Seiten des Stößels nutenartige Zonen mit verringerter Dicke ausgebildet sind.






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