具有水性润滑剂的移动式动力工具以及移动式动力工具的用途

技术领域

本发明涉及一种具有驱动单元的移动式动力工具、例如手持式动力工具。

背景技术

手持式动力工具上的以及通常移动式动力工具上的相对于彼此运动的部件、特别是驱动单元的移动部件经常受到很大的摩擦。摩擦会导致相当大的手持式动力工具的功输出的损失。局部或整个手持式动力工具上可能也会发生显著的温度升高。这样进而经常导致加速磨损。这些温度升高对于手持式动力工具的使用者来说也存在安全危险。

发明内容

因此，期望并且因此本发明的目的是以特别节能的方式配置通用移动式动力工具。

出人意料地，通过具有驱动单元的移动式动力工具、例如手持式动力工具实现了该目的，其中驱动单元具有水性润滑剂和/或其中驱动单元被设计用于使用水性润滑剂进行操作，其中水性润滑剂包括至少5％、优选地至少15％的水。在本发明特别优选的实施例中，润滑剂的含水量在25％至40％之间，特别是28％或38％。

移动式动力工具可以是手持式动力工具或包括手持式动力工具。移动式动力工具也可以是建筑机器人或包括建筑机器人，特别是被设计用于地上和/或地下土木工程的工作。

显示为百分比可以优选地理解为是重量相关的百分比，即重量百分比。

本发明基于以下出人意料的发现，即达到上述程度的水性的润滑剂可以导致相对于彼此运动的部件之间的摩擦特别明显地减少。因此，可以大大增加能量效率。

由于摩擦减少，磨损也可以减少到特别明显的程度；还可以降低移动式动力工具上和/或内的温度。润滑剂冷却装置可以尺寸更小或完全省去。

这与本领域技术人员之前的意见相反，他们建议在将移动式动力工具的无水润滑剂与水混合时更换润滑剂。

移动式动力工具可以被构造为电动手持式动力工具。该移动式动力工具也可以被设计用于建筑机器人，特别是被设计用于地上和/或地下土木工程。

该移动式动力工具可以被配置和/或用作钻头、凿机、锤钻、直接设定装置等。移动式动力工具可以是高性能装置，特别是消耗功率为至少1kW、特别优选地至少2kW。特别地，移动式动力工具可以用于在处于能够从电源(特别是电网或电力存储单元)中获取的最大功率的区域内的功率下进行操作。

由于实现了摩擦减少，与之前的性能等级相同的移动式动力工具相比，该移动式动力工具的功输出可以明显增加，特别是在能够从电源中获取最大功率的区域内。

在移动式动力工具的正常工作温度下，水性润滑剂可以是流体、特别是液体。

润滑剂的含水量可以不超过70％。

驱动单元可以具有至少一个传动件。润滑剂可以被设计用于润滑驱动单元的至少一部分、特别是传动件或传动件的至少一部分。

特别优选地，移动式动力工具可以是无绳的。在无绳移动式动力工具中，可用的总能量通常是有限的。相比较于有绳工具，无绳移动式动力工具的功输出也经常降低。由于根据本发明实现了摩擦减少，因此工作寿命可以延长。先前降低的功输出也可以增加，例如提高到有绳工具的水平，其中同时可以保持无绳移动式动力工具的灵活使用。

为此，移动式动力工具可以具有可充电的电力储存单元。例如，该移动式动力工具可以具有电池、特别是锂基电池。可替代地或另外地，还可以设想，移动式动力工具具有燃料电池。

移动式动力工具优选地被设计用于驱动含金刚石工具。含金刚石工具可以例如是金刚石钻头、金刚石锯片等。

为了避免润滑剂从移动式动力工具、特别是从驱动单元中溢出，包含水性润滑剂的驱动单元的内部可以通过移动式动力工具的至少一个密封几何结构与外部隔离。密封几何结构特别是可以被构造为使移动式动力工具的壳体与由驱动单元驱动的轴(例如，移动式动力工具的工具配件的轴)之间的边界区域封闭。

特别优选地，密封几何结构可以被构造为与水性润滑剂一起使用。为此，该密封几何结构可以特别适应由于高含水量而出现的特性和要求，例如，可以被构造为防水和/或防水蒸气。

防水和/或防水蒸气的材料分类可以基于依据ISO 1817的检测。优选地，分类可以涉及在60℃下进行测试和/或(特别是为了测试防水蒸气性)在100℃下进行测试。作为基础的测试的持续时间可以是至少72小时，特别优选地是168小时和/或1008小时。超过168小时和超过1008小时测试两次是非常特别优选的。抗拉强度和/或断裂伸长率的变化可以用作分类特征。特别地，在60℃下测试超过168小时后，特别合适的材料可以表现出抗拉强度降低不超过14％，特别优选地不超过10％，非常特别优选地不超过8％。

在移动式动力工具的一个特别具有成本效益的实施例中，密封几何结构可以包括丙烯腈丁二烯(以下简称NBR)。NBR可以是水合NBR或以其他一些方式改性的NBR。因此，密封几何结构可以防水、防热水和/或防水蒸气。

通过不同的措施，可以有利地减少密封几何结构的维护费用和/或延长密封几何结构的使用寿命，并且由此延长移动式动力工具的使用寿命和/或降低操作成本。

例如，密封几何结构可以包括含氟材料。特别地，该密封几何结构可以包括含氟橡胶。密封几何结构可以由特别耐热的弹性体制成。含氟橡胶可以特别优选地为氟橡胶(以下简称FKM)。可替代地或另外地，还可以设想，含氟橡胶是全氟橡胶(FFKM)或包括全氟橡胶。通常，含氟橡胶可以是氟化弹性体。还可以设想，含氟材料是聚四氟乙烯(PTFE)。密封几何结构也可以包括不同的含氟材料，特别是不同的含氟橡胶和/或PTFE。

在本发明的一类实施例中，密封几何结构具有密封件，该密封件至少在驱动单元的操作期间是无接触的，以便可以明显减少或甚至完全避免密封几何结构的磨损。至少在驱动单元的操作期间无接触的密封件可以被理解为是被设计用于在通常彼此略微间隔的两个元件之间提供密封的密封件，其中，密封件至少在驱动单元的操作期间与这两个元件中的至少一个元件间隔开。因此，密封件至少在驱动单元的操作期间不与该元件接触。

密封几何结构可以具有润滑剂迷宫式密封件。为此，密封几何结构可以具有收缩部。收缩部可以是长形的。密封几何结构可以具有至少一个流动障碍物。通常，密封几何结构可以被构造为增加润滑剂在从内到外的出口方向上的流动阻力。例如，该密封几何结构可以具有特斯拉阀或至少具有类似特斯拉阀的结构。该密封几何结构可以特别被构造为至少在驱动单元的操作期间使润滑剂建立反压力以进一步使润滑剂在出口方向上向上流动。

也可以设想，密封几何结构被设计用于至少在驱动单元的操作期间具有和/或产生密封流体、特别是密封空气。为此，密封流体、特别是密封空气可以形成阻挡润滑剂的气垫。

密封几何结构也可以以铁磁密封的方式构造。

密封几何结构可以被设计用于在驱动单元的操作期间在润滑剂中产生至少一种涡流。由于该涡流，特别是通过进一步增加在出口方向上的流动阻力，可以实现附加的密封作用。特别地，当密封几何结构包括两个圆柱形的或至少基本上圆柱形的部件的区域时，在这种情况下优选其中一个部件布置在另一个部件中，这种涡流可以通过例如Taylor-Couette流动产生。

密封几何结构还可以具有密封唇，该密封唇在驱动单元处于静止时贴靠移动式动力工具(特别是驱动单元)的配合表面以将内部与外部隔离。以此方式，可以在驱动单元处于静止时确保持久的密封。

密封几何结构的该密封唇或一个密封唇可以被构造为：该密封唇在驱动单元的操作期间离开该配合表面或一个配合表面，或者该密封唇在驱动单元的操作期间至少与驱动单元处于静止时相比对该配合表面的压力减少。密封几何结构可以被设计用于使得压力的消失或减少仅由预定的(特别是较低的)限值(例如轴的最低转速)造成。密封几何结构可以特别地被设计用于使得压力的消失或减少是由驱动单元的操作引起的离心力造成的。

由于润滑剂具有高含水量，当密封几何结构包括防水蒸气材料时特别有利。优选地，密封几何结构可以由至少一种防水蒸气材料形成。因此，密封几何结构的维护成本相对较低。

如果密封几何结构包括耐高温材料，则可以进一步降低密封几何结构的维护成本。优选地，密封几何结构可以由耐高温材料制成。特别地，密封几何结构可以包括可持续地耐受至少120℃、特别优选至少150℃的温度的材料。密封几何结构特别地可以由耐受至少120℃、特别优选地至少150℃温度的水蒸气的材料制成。特别地，可以设想，密封几何结构包括以这种方式防水蒸气和耐高温的含氟橡胶。

可替代地或另外地，当密封几何结构(特别是密封唇)具有涂层时，可以进一步降低维护成本和/或延长密封几何结构的使用寿命。该涂层可以是等离子涂层。该涂层可以是玻璃样的或类金刚石的。

可替代地或另外地，当移动式动力工具被构造为使得密封几何结构的温度在驱动单元的操作期间保持在120℃以下、优选地100℃以下时，可以降低维护成本和/或进一步延长密封几何结构的使用寿命。为此，移动式动力工具可以具有冷却装置。如果密封几何结构具有动态密封件或被构造为动态密封件，这意味着该密封几何结构被设计用于在相对于其移动的部件处(例如在轴处)提供密封，则密封几何结构可以邻接、特别是仅邻接相对于其移动相对较慢的至少一个部件。相对于密封几何结构移动的至少一个部件的转速可以低于每分钟10

密封几何结构可以呈多级密封的形式。为此，该密封几何结构可以具有至少两个密封唇。

密封唇中的至少一个可以具有V形截面。

由于密封几何结构被构造为施加尽可能小的压力，所以也可以减少磨损、特别是密封几何结构的磨损。例如，如果密封几何结构具有径向轴轴密封环，则该径向轴轴密封环可以被设计用于仅产生相对较小的径向压力。产生的径向压力可以通过周向径向压力来量化。优选地，周向径向压力可以不超过200N/m，特别优选地不超过160N/m。这种较小的径向压力的结果是减少或避免了密封几何结构中与摩擦有关的温度升高。尽管润滑剂的含水量相对较高，但是可以由此避免或至少减少在密封几何结构区域内形成水蒸气。因此，密封几何结构的材料可以承受相对较小的应力。当密封几何结构包括含氟橡胶(特别是FKM)时，这一优势特别有意义。

为了减少或避免杂质进入驱动单元，可以在驱动单元上或在驱动单元中布置杂质迷宫式密封件。优选地，杂质迷宫式密封件可以布置在外部和/或邻接外部。

水可以形成润滑剂的主要成分。

除了水之外，润滑剂还可以包含至少一种添加剂，特别是抗磨损添加剂、防腐蚀添加剂和/或抑制生长的抗菌添加剂。润滑剂还可以包含至少一种乙二醇。一种乙二醇或多种乙二醇可以组成润滑剂的第二大成分，特别是仅次于水。

本发明的范围还包括根据本发明的移动式动力工具用于天然岩石或人造岩石、优选用于拆除和/或建造建筑物的用途。在根据本发明的移动式动力工具的这种用途的情况下，经常需要特别高的功输出，因此本发明的价值在这种用途的情况下可以特别明显。

本发明的进一步特征和优点从以下参照附图的本发明示例性实施例的详细描述中以及从权利要求中显现出来，这些附图示出了本发明必不可少的细节。在此所示的特征不一定要被理解为是真实比例，并且是以使得根据本发明的特殊特征能够清晰可见的方式示出的。在本发明的变型中，各种特征可以是以其本身单独地实现的，或是以任何组合形式集合地实现的。

附图说明

在示意图中，在以下描述中更详细地示出并解释了本发明的示例性实施例。

在附图中：

图1示出了手持式动力工具；

图2示出了手持式动力工具的具有密封几何结构并具有润滑剂的驱动单元的细节的示意图。

具体实施方式

为了更容易理解本发明，在附图的以下描述中，对于完全相同或功能上对应的元件，在各自情况下使用相同的附图标记。

尽管本发明总体上包含移动式动力工具并因此包含例如建筑机器人或手持式动力工具，但是本发明使用手持式动力工具的示例进行说明，只是为了使其更容易理解。

图1示出了手持式动力工具10。手持式动力工具10被构造为锤钻。该手持式动力工具是无绳的。为此，该手持式动力工具在壳体12的区域内具有可充电电池14。电池14显示为锂电池。手持式动力工具10被构造为便携式装置。该手持式动力工具的重量优选地在0.5与15kg之间，通常小于25kg。

手持式动力工具10还具有工具配件16。工具18被保持在工具配件16中。工具18具有金刚石钻头。

在示意图中，在图1中还可以看到手持式动力工具10的驱动单元20。驱动单元20位于壳体12内，并且只是为了说明而以叠加在壳体12上的方式展示。

驱动单元20驱动轴，工具配件16进而与该轴联接。

驱动单元20具有电动气动冲击机构和旋转驱动器，分别以撞击方式和旋转方式对轴进行驱动。冲击机构和旋转驱动器经由驱动单元20的传动件而机械地连接到驱动单元20的电机并能够由此被驱动。

图2以示意性截面视图示出了驱动单元20的细节。

特别地，密封几何结构22很明显，其被设计用于在由驱动单元20驱动的轴24与壳体12之间提供密封，这在图2中没有详细展示。特别地，密封几何结构22将驱动单元20的含有润滑剂26的内部IB与外部AB隔离。在图2中，以多条波浪线的形式示意地指示润滑剂26。在这种情况下，润滑剂26原则上可以到达内部IB内的整个自由连续空间并在该空间内扩散。

理想情况下，润滑剂26不能离开内部IB。

润滑剂26是水性润滑剂。该水性润滑剂含有按重量计33％的水。因此，手持式动力工具10(图1)具有驱动单元20，其中，驱动单元20具有水性润滑剂26。

如将在下文更详细地解释的，密封几何结构22被设计用于密封水性润滑剂26并且因此特别适用于此。

密封几何结构22被构造为径向环绕轴24。特别地，密封几何结构22和轴24关于轴24的纵向轴线对称地构造。

密封几何结构22具有密封载体28。密封载体28可以由NBR制成。密封载体28通过压配合的方式固定到轴24上。可替代地或另外地，密封载体28可以硫化到轴上和/或粘合到轴24上。

在其面向内部IB的其余部分的一侧，密封载体28具有至少一个涡旋结构29，用于在润滑剂26内产生至少一种涡流。特别地，密封载体28具有两个涡旋结构29。涡旋结构29以类似通道的方式配置。涡旋结构的截面可以被构造成是呈椭圆形的、特别是圆形的，或者至少是大致椭圆形的形式。壳体12可以具有涡旋结构，该涡旋结构被构造为与涡旋结构29中的至少一个涡旋结构互补。通过涡旋结构29，在驱动单元20的操作期间，可以在流向密封几何结构22的润滑剂26中形成一种或多种涡流。特别地，在涡旋结构29的区域内可以形成方向相反的涡流，如图2中的圆弧箭头所标记的。由于这些涡流或涡旋结构29，可以因此使密封几何结构22的密封作用进一步提高。

装配在密封载体28的凹口30中的是密封唇32。密封唇32具有V形截面。其密封唇翼34倾斜地、特别是侧向地(即在平行于轴24的纵向轴线的方向上以及在相对于轴24的径向方向上)从密封载体28突出。

密封唇32由弹性体制成。为此，在本发明的一个示例性实施例中，密封唇32由NBR制成。在替代性示例性实施例中，密封唇32由含氟橡胶、特别是由FKM制成。密封唇32(特别是密封唇翼34)可以具有等离子涂层，特别用于减少密封唇翼34对壳体12的摩擦。

当驱动单元20处于静止时，密封唇翼34的自由端(因此密封唇32)侧向地贴靠壳体12。在这方面，壳体12形成密封唇32的配合表面。特别地，密封唇翼34以优选较小的压力压靠在壳体12上。因此，当驱动单元20处于静止时，密封唇翼34将内部IB(其通过壳体12和密封载体28等而与外部AB分界)与外部AB隔离。位于内部IB的润滑剂26不能逸出到外部AB中。

在驱动单元20的操作期间以及因此在轴24的旋转期间，密封唇翼34由于离心力的作用而沿径向远离轴24的方向变形。因此，减小了密封唇翼34压靠在壳体12上的压力。如果轴24的速度超过最小转速，则密封唇翼34至少略微抬离壳体12。

因此减少或避免了密封唇翼34与壳体12之间的摩擦以及因此在其他情况下局部出现的相对温度升高。因此，同样也可以部分减少或甚至完全避免在密封唇翼34的区域内局部形成水蒸气。

即使在密封唇翼34由于离心合力的作用而抬离的情况下也能保持密封几何结构22的密封作用，由此迫使向上流动的润滑剂26离开密封载体28和密封唇32与壳体12之间的边界区域。

为了另外支持这种动态密封效果，在壳体12与密封载体28之间形成具有呈狭窄通道形式的收缩部38的润滑剂迷宫式密封件36。

在润滑剂迷宫式密封件36的区域内、特别是在收缩部38的区域内，可以形成至少一个螺纹。通过螺纹，可以在驱动单元20的操作期间将润滑剂26另外从密封唇32输送出去。为此，螺纹可以优选地形成为沿径向方向延伸或至少不相对于轴24轴向延伸。