手持式工具机的制作方法

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的手持式工具机，尤其棒状起子机、钻孔起子机或蓄电池钻孔起子机，其具有可置于旋转中的工具承载件，该工具承载件可经由传动装置被驱动马达驱动。

背景技术：

具有传动装置、尤其行星传动装置的手持式工具机，例如棒状起子机、蓄电池钻孔起子机或钻机通常具有可由操作者调设的安全离合器，使得手持式工具机在超过预定的转矩时不会不受控制地继续旋转。例如在DE 19737 234A1中公开了一种具有可置于旋转中的工具承载件的工具，其中，该工具承载件可经由行星传动装置被驱动马达驱动并且行星传动装置的空心轮通过滑转离合器(Rutschkupplung)与传动装置壳体这样共同作用，使得在达到一可调设的转矩时，压力板从离合器运动离开，由此触发空心轮相对于传动装置壳体的相对旋转。

此外已知手持式工具机，其中，机械和/或电的开关探测空心轮的相对旋转、产生电信号并且中断对马达的电流输送。

现有技术的缺点是，由于所使用的构件的弹性，在突然出现负载和振动的不利工作情况下，尽管没有发生空心轮的相对旋转，但也会产生电信号并且会中断对马达的电流输送。

技术实现要素：

本发明的任务是改进上述缺点并且提供一种手持式工具机，该手持式工具机使得能够在达到由操作者事先调设的转矩时可靠地探测空心轮的相对旋转并且在此尽可能简单地构造并且是低成本的。

该任务通过根据权利要求1所述的手持式工具机来解决。本发明的有利的构型、变型和扩展方式可以由从属权利要求得到。

这种手持式工具机具有转矩离合器、尤其可由操作者调设的转矩离合器，以及用于将由驱动马达产生的转矩传递到驱动轴上的传动装置。该传动装置有利地是行星传动装置，其中，转矩离合器这样地构造，使得离合器构件在转矩离合器超越卡锁时走过一移动位移、尤其是轴向的移动位移。此外，所述手持式工具机包括控制单元和传感器，其中，传感器对离合器构件在移动、尤其是轴向移位方面进行监控并且将相应的传感器信号发送给控制单元。该控制单元设计为用于根据接收到的传感器信号来控制、尤其关闭驱动马达。此外，根据本发明设置，控制单元对接收到的传感器信号进行可信度检查，以便确认：是否存在转矩离合器的真正的超越卡锁。由此可以确保，即使在不利的工作情况下，例如突然出现负载和振动，对驱动马达的电流输送仍保持不变。

有利地，所述离合器构件是压力板，其中，为了松开转矩离合器，压力板沿轴向方向移动。通过压力板的轴向相对运动引起切换元件和对应的传感器、尤其光学传感器之间的轴向相对运动，所述切换元件优选地实施为独立构件并且沿轴向间隙小地挂入在压力板上，使得所述切换元件实施与压力板相同的轴向相对运动。以这种方式可以确保安全和可靠地监控在转矩离合器没有多次超越卡锁的情况下的转矩限制。光学传感器和切换元件的使用是节省位置的，使得不必改变手持式工具机的结构长度和结构宽度。

优选地，控制单元将控制信号配属给由传感器接收的传感器信号。要么将第一控制信号要么将第二控制信号配属给该传感器信号。在此，第一控制信号代表：没有发生过离合器构件的运动。相反地，第二控制信号代表：已经发生离合器构件的运动。第一控制信号和第二控制信号之间的区分例如根据用于传感器信号的边界值或边界值范围来进行。

有利地，在事先限定的最大允许时间tmax内在第一控制信号和第二控制信号之间的n次变换的情况下，控制单元确认针对转矩离合器的真正的超越卡锁的第一条件，和/或，在事先限定的最小允许时间tmin内在第一控制信号和第二控制信号之间的n次变换的情况下，控制单元确认针对转矩离合器的真正的超越卡锁的第二条件。因为例如可能出现第一控制信号和第二控制信号之间的变换，而不存在转矩离合器的真正的超越卡锁，所以对明确地识别转矩离合器的真正的超越卡锁而言需要至少两次、尤其三次信号变换，替代地也多于三次的信号变换。因此，当满足针对转矩离合器的真正的超越卡锁的第一条件和/或第二条件时，控制单元确认转矩离合器的真正的超越卡锁。以这种方式可以保证：在由于突然出现负载和振动而导致错误地或者不充分地发出的信号变换的情况下，对驱动马达的电流输送保持不变且不中断。

在已经说明的实施变型中，传感器感测切换元件或压力板的相应的轴向相对运动，并且，控制单元相应于对真正的超越卡锁的识别来控制或关掉驱动马达。为了确保这一点而有利的是，切换元件经由间隙密封件伸入到传感器的封闭区域中，其中，传感器公差小地或最大程度上无间隙地接收在离合器壳体的槽口中。由于间隙密封件，封闭区域能够相对于离合器壳体密封并且传感器被保护免于污物。根据本发明，控制单元配置为，一旦确认在事先由操作者调设的转矩的情况下转矩离合器的真正的超越卡锁，就控制、尤其关闭驱动马达。

因此，对存在真正的超越卡锁的另一判断标准是在转矩离合器的超越卡锁期间能够出现第一控制信号和第二控制信号之间的事先限定数量的信号变换所需的时间。在一个特别有利的构型中，控制单元配置为用于根据马达转速n确定最小允许时间tmin或最大允许时间tmax。允许时间t原则上由马达转速n和从一个卡锁部(Raste)到下一个卡锁部的距离得出，由此得出马达转速n和最小允许时间tmin之间的线性相关性。然而，马达转速n在运行期间通常不能100％正确地确定，使得在一个特别优选的实施方式中，应当将允许时间t加上安全增量。因此有利地，应当以马达转速n和最小允许时间tmin或最大允许时间tmax之间的非线性相关性作为基础。

有意义的是，最大允许时间tmax覆盖至少两个、尤其三个卡锁部的区域，其中，有利的是，在整个转速范围上卡锁部的数量尽可能少。在本发明的一个特别有利的构型中，可以按照下面的公式确定最大允许时间tmax：

tmax＝a*b*I_Rast_speedx/n_motor

在此适用：

a＝直至控制、尤其关闭驱动马达为止卡锁部的数量；

b＝在离合器构件、尤其空心轮上的卡锁部的数量；

I_Rast_Speed＝在驱动轴卡止的情况下，驱动马达相对于单个卡锁部的传动比；和

x＝传动装置档位

以这种方式可以事先固定地限定卡锁部的数量。

优选地，控制单元包括计时器，其中，该计时器在第一次信号变换时发出开始信号并且开始时间测量，并且其中，如果在最大允许时间tmax内没有探测到另外的两次信号变换，则控制单元中断时间测量。替代地设置，计时器在每次信号变换时开始新的时间测量，其中，控制单元因此独立地在以下方面监控每次测量：在相应的最大允许时间tmax内是否发生另外的两次信号变换。

特别有利地，手持式工具机包括用于探测传动装置档位x的另一传感器，其中，在一个根据本发明的构型中，控制单元配置为用于根据马达转速n和传动装置档位x确定最小允许时间tmin或最大允许时间tmax。优选地，在控制单元中储存与马达转速n和传动装置档位x相关的、用于最小允许时间tmin或最大允许时间tmax的值。

作为传感器，光学传感器、尤其光栅、特别是叉形光栅是特别有利的，因为借助所述叉形光栅可以简单和快速地感测切换元件的相对运动。

在一个优选的实施方式中，手持式工具机是蓄电池钻孔起子机、钻机、冲击钻或锤钻，其中，可以使用钻头、钎头或各种批头插接件作为工具。手持式工具机应当普遍地理解为具有可置于旋转中的工具承载件的所有手持式工具机，例如棒状起子机、蓄电池钻机、冲击式钻机、多功能工具机和/或钻孔起子机，所述工具承载件可经由行星传动装置被驱动马达驱动。电能的传输在上下文中尤其应当理解为，手持式工具机通过蓄电池和/或通过附接到机体上的电缆传送能量。

本发明的另外的特征、应用可能性和优点由在后面对附图中所示的实施例的说明得出。在此应该注意，在附图中所描述或示出的特征单独地或以任意的组合构成本发明的主题，而与其在权利要求中的概括或这些权利要求的引用关系无关也与其在说明书和附图中的表达和显示无关，所述特征仅具有说明性的特征并且不能认为是以任何形式限制本发明。

附图说明

下面根据在附图中所示的实施例详细地阐述本发明。附图示出了：

图1示例性地示出根据第一实施方式的根据本发明的手持式工具机的示意性视图；

图2图1的手持式工具机的局部的放大剖视图；

图3基于两次信号变换的、可能的第一超越卡锁过程的示意性视图；

图4基于两次信号变换的、错误探测出的超越卡锁过程的示意性视图；

图5基于三次信号变换的、真正的超越卡锁过程的示意性视图；

图6表明马达转速n和最小允许时间tmin之间的时间上的线性相关性；

图7表明马达转速n和最大允许时间tmax之间的时间上的非线性相关性。

具体实施方式

图1示出根据本发明的手持式工具机100，其具有壳体105，该壳体具有把手115。根据所示出的实施方式，为了不依赖电网地供给电流，手持式工具机100可机械和电地与蓄电池组190连接。在图1中，手持式工具机100例如构造为蓄电池钻孔起子机。然而要指出的是，本发明不限于蓄电池钻孔起子机，而是可以应用在工具被置于旋转中的不同的手持式工具机中，例如蓄电池钻具、蓄电池冲击钻或棒状起子机或冲击钻等。

在壳体105中布置有通过蓄电池组190供给电流的电驱动马达180和传动装置170。该驱动马达180通过传动装置170与驱动轴120连接。驱动马达180在示图中布置在马达壳体185中并且传动装置170布置在传动装置壳体110中，其中，传动装置壳体110和马达壳体185仅示例性地布置在壳体105中。此外，在壳体105内布置有控制单元370，该控制单元为了控制和/或调节驱动马达180和传动装置170而例如借助所调设的马达转速n、选择的转矩、所希望的传动装置档位x等对其产生作用。

根据一个实施方式，传动装置170是构造为具有多个传动装置档位x的行星传动装置，该行星传动装置配有转矩离合器251。在手持式工具机100的运行中，行星传动装置170被驱动马达180旋转地驱动。在后面将参照局部200的在图2中放大示出的示意性的剖视图来详细说明行星传动装置170。

驱动马达180例如可通过手动开关195来操纵，即打开和关闭，并且可以是任意的马达类型，例如电子换向马达或直流马达。优选地，驱动马达180可这样电子控制或调节，使得不但可实现反向运行，而且可实现在所希望的马达转速n方面的预给定。合适的驱动马达的工作方式和结构由现有技术充分已知，使得在这里为了说明书的简洁性而不详细说明。

驱动轴120可通过轴承组件130可旋转地支承在壳体105中并且驱动轴120设有工具接收件140，该工具接收件布置在壳体105的端侧112的区域中并且例如具有钻夹头145。轴承组件130在此可以固定在壳体105上，例如通过对应的固定元件，或布置在对应的中间元件中，例如在传动装置壳体110或马达壳体185中。工具接收件140用于接收工具150并且可以成型到驱动轴120上或者附盖状地与驱动轴连接。在图1中，工具接收件140例如附盖状地构造并且通过设置在驱动轴120上的固定设备122固定在所述驱动轴上。

图2示出图1的手持式工具机100的局部200，其中，为了附图的清楚性和简单，不示出图1的工具150和工具接收件140。局部200表明行星传动装置170、轴承组件130、驱动轴120以及转矩离合器251的示例性的构型。

行星传动装置170例如具有三个布置在传动装置壳体110中的传动装置档位x或者说行星级：前级270、后级271和中间级272。前行星级270例如具有带齿的太阳轮203、至少一个带齿的行星轮205、具有旋转携动轮廓267的行星承载件或者说工具承载件204，并且，前行星级270被空心轮206包围。

转矩离合器251构造为所谓的滑转离合器，该滑转离合器可借助可调设的调设螺母284被加载以变化的预紧力。通过该可调设的滑转离合器可以调设转矩，其中，离合器构件230例如被压力弹簧以预给定的挤压力沿箭头299的方向加载。离合器构件230加载多个压力元件236，这些压力元件在所示的实施例中是压力球，所述压力球穿过离合器壳体250中的槽口伸出并且以挤压力压抵空心轮206的面向离合器构件230、且从而在示图中背离图1的驱动马达180的端侧268。在滑转离合器分离时，空心轮206经历相对于传动装置壳体250的相对旋转。不但在正常运行时而且在触发滑转离合器时，工具承载件204和空心轮206都旋转。

因为行星传动装置的构造对于本领域技术人员充分已知，所以在这里为了说明书的简洁性，不对行星级271,272进一步说明。图1的驱动马达180的转矩通过行星级271,272,270借助工具承载件204的旋转携动轮廓267传递到驱动轴120上。

驱动轴120具有在示图中构造为外螺纹的固定设备122，图1的工具接收件140的钻夹头145可固定在所述固定设备上，其中，该外螺纹例如可以与设置在钻夹头145上的内螺纹形成螺纹配合。根据一个实施方式，驱动轴120构造为具有支撑法兰255的驱动主轴，使得轴承组件130的轴承132,134用作主轴轴承。轴承组件130根据所示的一个实施方式具有第一轴承134和与该第一轴承间隔开的第二轴承132，其中，该第一轴承134例如构造为球轴承并且第二轴承132例如构造为滑动轴承。然而要指出的是，在本发明的范畴内也可使用其它的轴承类型。因此，轴承132,134可以替代地分别实现为球轴承、滑动轴承、滚针套筒、滚子轴承或其它的滚动轴承类型。所述轴承132,134布置在设有外螺纹282的轴承套筒或轴承衬套280中，在所述轴承套筒或轴承衬套上例如可旋转地支承有调设环246。该调设环与可旋转地支承在轴承套筒280的外螺纹282上的调设螺母284处于作用配合。

然而要指出的是，离合器构件230和压力元件236仅示例性地示出为压力板和压力球并且不用于将本发明局限于使用这种压力板作为离合器构件230和使用这种压力球作为压力元件236。更确切地说，离合器构件230和压力元件236也可以以替代的实施方式实现，只要它们可通过空心轮206的端侧268被加载以预给定的挤压力。在空心轮206的端侧268上构造有相应于压力元件236数量的卡锁面231，这些卡锁面例如作为隆起部成型适配于压力球。在所示的实施方式中，卡锁面231球区段形地构造。然而要指出的是，卡锁面231和压力元件236的任意构型都是可能的，只要可由此实现在后面所说明的转矩离合器251的功能性。

此外要指出的是，行星传动装置的结构和作用方式以及与所示的离合器的用于调设转矩的共同作用普遍已知，使得在本说明书的范畴内对此不会进一步论述。

如由图2可见，由压力元件236、空心轮206、压力板230和调设螺母284或者调设环246构造的转矩离合器251布置在前行星级270的区域中。然而，这应当仅示例性地理解并且不应理解为对本发明的限制。更确切地说，转矩离合器251可以与任意的行星级结合地构造。

在图1的手持式工具机100的运行中，压力元件236与空心轮206的卡锁面231和离合器构件230一起用于在驱动轴120旋转时卡止空心轮206的卡锁面231直到达到预定的转矩，使得空心轮206通过离合器构件230与离合器壳体250和工具承载件204的旋转携动轮廓267刚性地耦合或者说它们不可相对彼此旋转。在此，压力元件236首先被离合器构件230通过压力弹簧238的力沿箭头299的方向以预给定的挤压力压抵空心轮206并且保持在相应的接合或者卡止位置中，在所述接合或者卡止位置中，压力元件236卡止在位于空心轮206的端侧268上的卡锁面231中。

在此，通过扭转调设环246和从而扭转调设螺母284可调设离合器构件230的挤压力，其中，调设螺母284优选地可这样调设或扭转，使得该调设螺母可以在所谓的“耦合”中完全，即与转矩无关地，禁止或阻止离合器构件230的轴向移动。替代于此地，可以使用合适的卡止元件来限制离合器构件230的轴向移动，以便将离合器构件卡止在钻孔位态中。

在转矩离合器251的接合运行中，齿之间的齿摩擦力和/或行星轮205的轴承摩擦力起作用，这些摩擦力取决于传递到驱动轴120上的转矩。这些摩擦力抑制离合器构件230的轴向移动并从而对压力弹簧238起辅助作用，使得所述压力弹簧能够以较小的弹簧力进行设计。这使得又能够实现调设环246较弱地卡锁在轴承套筒280上，因为调设螺母284的相应的复位倾向会由于压力弹簧238的小的弹簧力而至少减小。因此，在操纵调设环246时，需要的操作力相对小。

在达到预定的转矩时，压力元件236和空心轮206的端侧268上的卡锁面231的隆起部为了松开转矩离合器251而引起离合器构件230的抵抗上述摩擦力和压力弹簧238的弹簧力的轴向运动，其中，压力元件236按照棘轮运动的方式移动越过卡锁面231的对应隆起部。因此，空心轮206和转矩离合器251的离合器壳体250之间的耦合被取消，使得能够实现空心轮206在传动装置壳体110中相对于工具承载件204的旋转。

此外，图2示出切换元件300和配属于切换元件300的传感器310，该传感器在所示的实施例中实施为具有光栅、尤其叉形光栅的光学传感器310。该切换元件300与基本上圆环形的离合器构件230这样轴向间隙小地处于配合，使得通过离合器构件230的轴向相对运动引起切换元件300和对应的传感器310之间相同的轴向相对运动。在此，离合器构件230和切换元件300之间的附接通过从离合器构件230沿径向方向向内的连接区段307实现，该连接区段在图2所示的实施方式中实施为凸起308。此外，离合器壳体250具有槽形的槽口313，该槽口这样构型，使得能够确保对切换元件300最大程度上无间隙的引导。以这种方式，切换元件300可以将轴向相对运动传递给离合器构件230，使得传感器310可以可靠和精确地感测切换元件300或者说离合器构件230的每个轴向相对运动。传感器310设计为用于将传感器信号发送给控制单元370。控制单元370设计为用于接收传感器310的传感器信号。此外，控制单元370设计为用于将控制信号配属给由传感器310接收的传感器信号。控制单元370将第一控制信号351或第二控制信号352配属给一传感器信号，第一控制信号代表离合器构件230没有运动，第二控制信号代表离合器构件230运动。将两个控制信号中的一个控制信号即第一控制信号或第二控制信号配属给传感器信号的这一过程根据为传感器信号限定的边界值或边界值范围进行。

此外，离合器壳体250具有槽口，该槽口确保最大程度上无间隙地接收传感器310。在此，传感器310通过电路板316与驱动马达180的在图2中未示出的控制单元370连接，所述电路板在离合器壳体250上安装在径向外部。从电路板316出发，传感器310沿径向方向向内伸到离合器壳体250的槽口中，其中，电路板316这样贴靠在离合器壳体250上，使得传感器310相对于离合器壳体250尽可能最大程度上密封并且构成闭合区域314。

切换元件300通过离合器壳体250中的槽形的槽口313伸到传感器310的闭合区域314中，其中，闭合区域314借助间隙密封件312这样密封，使得传感器310最佳地被保护免于污物。在达到预定的转矩时，离合器构件230的轴向相对运动引起传感器310感测到该轴向相对运动。传感器310根据所述轴向相对运动向控制单元370发送对应的传感器信号。该控制单元370对所传输的、传感器310的传感器信号进行可信度检查，借助该可信度检查，控制单元370确认是否存在转矩离合器251的真正的超越卡锁并且根据接收的传感器信号控制驱动马达180。

控制单元370将控制信号配属给由传感器310接收的传感器信号。根据离合器构件230是否发生运动，控制单元370将第一控制信号351或第二控制信号352配属给传感器信号。第一控制信号351代表离合器构件230没有运动，而第二控制信号352刚好代表离合器构件230运动。

此外，控制单元370包括未详细示出的计时器，其中，该计时器在第一次信号变换341时发出开始信号并且开始时间测量。如果在最大允许时间tmax内没有探测到另外的两次信号变换342,343，则控制单元370中断时间测量。替代地设置，计时器在每次信号变换341,342,343时开始新的时间测量。在这种情况中，控制单元370单独监控每个时间测量：在相应的最大允许时间tmax内是否发生另外的两次信号变换341,342,343。

此外，手持式工具机100可包括用于探测传动装置档位x的另一传感器。相应地，控制单元370也配置为用于根据马达转速n和传动装置档位x来确定最小允许时间tmin或最大允许时间tmax。其中，替代地或附加地，在控制单元中可以已经储存与马达转速n和传动装置档位x相关的、用于最小允许时间tmin或最大允许时间tmax的值。

图3示出在事先限定的转矩的情况下转矩离合器251的可能的超越卡锁，其中，压力元件236将离合器构件230从接合位置出发抵抗上述摩擦力和压力弹簧238的弹簧力地轴向移动到超越卡锁位置230',236'中。在这两个位置中，工具承载件204和空心轮206都旋转。在此，压力元件236移动越过卡锁面231的对应的隆起部。由此，空心轮206和转矩离合器251的离合器壳体250之间的耦合被取消，使得能够实现空心轮206在传动装置壳体110中相对于工具承载件204旋转。在所示的超越卡锁变型中，发生第一控制信号351和第二控制信号352之间的第一次信号变换341和第二次信号变换342。在此是否存在如在图5中所示的、转矩离合器251的真正的超越卡锁，或是否出现如图4所示的、第一控制信号351和第二控制信号352之间的第一信号变化341和第二信号变化342，而不存在转矩离合器251的真正的超越卡锁，这一点根据仅一次、尤其两次信号变换341,342不能够可靠地确认。为了明确地识别转矩离合器251的如在图5中所示的真正的超越卡锁，需要至少两次、优选地三次信号变换341,342,343。在此设置，控制单元370在事先限定的最小允许时间tmin内确认在第一控制信号352和第二控制信号352之间的第一次信号变换341、第二次信号变换342和第三次信号变换343，其中，信号变换341,342,343的数量也可以大于3。原则上设置，在事先限定的最大允许时间tmax内，在第一控制信号351和第二控制信号352之间发生两次、尤其三次信号变换341,342,343或多于三次信号变换341,342,343时，控制单元370确认针对转矩离合器251的真正的超越卡锁的第一条件，并且，替代地或附加地，在预先限定的最小允许时间tmin内，在第一控制信号351和第二控制信号352之间发生两次、尤其三次信号变换341,342,343或多于三次信号变换341,342,343时，控制单元370确认针对转矩离合器251的真正的超越卡锁的第二条件。控制单元370这样配置，使得在确认第一条件和/或第二条件时关掉驱动马达180。

对存在真正的超越卡锁而言关键的是在转矩离合器251超越卡锁期间能够出现第一控制信号351和第二控制信号352之间的事先限定数量的信号变换341,342,343所需的时间。此外，控制单元370配置为用于根据马达转速n确定最小允许时间tmin或最大允许时间tmax。允许时间t原则上由马达转速n和从一个卡锁部231到下一个卡锁部231的距离得出。在此已经表明，有意义的是，最小允许时间tmin覆盖三个卡锁部231的区域。如在图6中所示，以这种方式得到马达转速n和最小允许时间tmin之间的线性相关性。

然而在运行期间马达转速n通常不能100％正确地确定，使得应当将允许时间tmin加上安全增量，其中，在实践中表明，有利的是，在整个马达转速范围n上卡锁部231的数量尽可能少。基于此可以按照下面的公式确定最大允许时间tmax：

tmax＝a*b*I_Rast_speedx/n_motor

在此：

a＝直至控制、尤其关掉驱动马达为止，卡锁部231的数量；

b＝在空心轮206上的卡锁部231的数量；

I_Rast_Speed＝在驱动轴卡止的情况下，驱动马达180相对于单个卡锁部231的传动比；和

x＝传动装置档位

以这种方式，可以事先固定地限定卡锁部231的数量，使得实现用于在钻孔位态中进行时间测量的恒定的允许旋转角度。此外，可以以这种方式，如在图7中所示的那样，设置马达转速n和最小允许时间tmin或最大允许时间tmax之间的非线性关系。

原则上要指出的是，离合器构件230的形状以及压力元件236或传感器310的构型仅示例性地示出并且不用于限制本发明。更确切地说，可任意地实现离合器构件230的构型，其中，决定性的是，确保离合器构件230和压力元件236之间的最优连接以及与传感器310和控制单元370的最优的共同作用。

除所说明的和图示的实施方式外，可以设想另外的实施方式，所述另外的实施方式可以包括另外的变型以及特征组合。