Bei Elektrowerkzeugen werden in zunehmendem Masse mechanische Schaltgetriebe angewandt, um die verfügbare Leistung bei verschiedenen Drehzahlen anwenden zu können.
Die bekannten Elektrowerkzeuge mit mechanischen Schaltgetrieben, vorzugsweise Zweigang-Getrieben, haben ein Motor- und ein Getriebegehäuse, eine Werkzeugspindel und eine mit dem Antrieb dauernd zusammenhängende Vorgelegewelle; sie haben zwei auf der Werkzeugspindel angeordnete Zahnräder, die mit der Vorgelegewelle in Eingriff stehen und wahlweise mit der Werkzeugspindel drehfest verbindbar sind. Die Vorgelegewelle wird vom Motor durch eine Zahnradübersetzung angetrieben.
Die bekannten Elektrowerkzeuge dieser Art sind dementsprechend gross, schwer und teuer. Da die Elektrowerkzeuge immer breiteren Käuferkreisen zugänglich gemacht werden, stellt sich daher die Aufgabe, ein Elektrowerkzeug mit Zweigang-Getriebe zu schaffen, das leichter und billiger ist als die bisher bekannten Elektrowerkzeuge mit Zweigang-Getriebe, und das in seinem Getriebsteil nur unwesentlich grösser ist als ein Elektrowerkzeug ohne Schaltgetriebe. Darüber hinaus sollte wenn möglich das Zweigang-Getriebe unter Last umschaltbar sein und das Elektrowerkzeug eine Sicherheitskupplung aufweisen, die bei Überlastung der Werkzeugspindel diese vom Antrieb trennt.
Die Aufgabe ist gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Motorwelle als Vorgelegewelle ausgebildet ist. Dabei wird die Motorwelle vorteilhaft an ihrem werkstückseitigen Ende in dem Getriebegehäuse gelagert. Wenn die werkstückseitige Lagerung der Motorwelle als drittes Lager der Motorwelle ausgebildet ist, erhält zweckmässig das Motorwellenende gegenüber der Lagerbohrung ein Radialspiel, so dass sich das Motorwellenende nur bei Belastung in diesem Lager abstützt. Diese Stützlagerausbildung ist besonders einfach ausführbar, wenn die werkstückseitige Lagerung der Motorwelle als Wälzlager ausgebildet ist.
Zweckmässig ist mit der Werkzeugspindel mindestens ein Übertragungsglied drehfest verbunden, um wahlweise das eine oder das andere Zahnrad drehfest mit der Werkzeugspindel zu verbinden. Dabei können die Zahnräder auf der Werkzeugspindel drehbar und verschiebbar geführt und ein Schaltglied vorhanden sein, um die Zahnräder in Richtung der Achse der Werkzeugspindel auf dieser zu verschieben, wobei dieses Schaltglied von der Aussenseite des Elektrowerkzeugs her betätigbar ist. Es kann aber auch das Übertragungsglied auf der Werkzeugspindel längsverschieblich angeordnet sein, während die Zahnräder auf der Werkzeugspindel drehbar und unverschieblich geführt sind und in den einander zugekehrten Stirnflächen eine Anzahl Vertiefungen aufweisen, mit denen Vorsprünge des Übertragungsgliedes in Eingriff bringbar sind.
Dabei sollte ein Schaltglied vorhanden sein, um das Übertragungsglied in Richtung der
Achse der Werkzeugspindel auf dieser zu verschieben. Die Vorsprünge des Übertragungsgliedes können als unter Feder druck stehende Kegel ausgebildet sein und die Flächen der
Vertiefungen der Zahnräder die gleiche Form haben wie die Vorsprünge. Besondere Vorteile bietet eine Anordnung, bei der der Spitzenwinkel der an dem einen Zahnrad wirken den Kegel ein anderer ist als der Spitzenwinkel der an dem anderen Zahnrad wirkenden Kegel.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand zweier in der Zeichnung als Beispiele dargestellter elektrischer Handbolrrmaschinen näher beschrieben und er läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine elektrische Handbohrmaschine im Aufriss, teilweise geschnitten, mit auf der Werkzeugspindel verschiebbaren Zahnrädern,
Fig. 2 eine elektrische Handbohrmaschine im Aufriss, teilweise geschnitten, mit einem als Sicherheitskupplung ausgebildeten Übertragungsglied.
Im folgenden ist unter werkstückseitig die Richtung zu dem zu bearbeitenden Werkstück hinunter handelsseitig die entgegengesetzte Richtung zu verstehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Handbohrmaschine hat ein aus Kunststoff bestehendes Motorgehäuse 1 mit angeformtem Handgriff 2; das Motorgehäuse ist werkstückseitig durch eine metallische Querwand 3 verschlossen, an die werkstückseitig ein metallisches Getriebegehäuse 4 angesetzt ist.
Schrauben 5 verbinden das Getriebegehäuse 4 und die Querwand 3 mit dem Motorgehäuse 1.
In dem Motorgehäuse ist ein elektrischer Antriebsmotor 6 angeordnet, der mittels eines in dem Handgriff 2 untergebrachten Schalters 7 in Betrieb gesetzt werden kann.
Der Motor hat einen Motorläufer 8, der auf einer Motorwelle 9 aufgepresst ist. Werkstückseitig vor dem Motorläufer trägt die Motorwelle 9 einen Lüfter 10. Die Motorwelle 9 ist in der Querwand 3 mit einem Kugellager 11 gelagert.
Werkstückseitig vor der Lagerstelle der Motorwelle 9 ist in diese eine Ritzelverzahnung 12 eingearbeitet, an die sich werkstückseitig eine zweite Ritzelverzahnung 13 kleineren Durchmessers anschliesst. An dem werkstückseitigen Ende ist die Verzahnung 13 der Motorwelle 9 überschliffen, so dass eine mehrfach unterbrochene zylindrische Fläche 14 entstanden ist. Die Fläche 14 der Motorwelle 9 mit einem geringen Radialspiel umgebend ist in das Getriebegehäuse 4 ein Kugellager 15 eingesetzt, gegen das sich bei Belastung die Fläche 14 der Motorwelle 9 abstützen kann.
Parallel zu der Motorwelle 9 ist in dem Getriebegehäuse 4 eine Werkzeugspindel 16 angeordnet. Diese hat an ihrem werkstückseitigen Ende einen Spannfutterträger 17, der an seinem handseitigen Ende ein achsgleiches Sackloch 18 und an seinem werkstückseitigen Ende einen Gewindezapfen 19 aufweist, auf den ein Spannfutter 20 aufgeschraubt werden kann. An dem Spannfutterträger 17 ist die Werkzeugspindel mittels eines Kugellagers 17' in dem Getriebegehäuse gelagert. In das Sackloch 18 ist eine Isolierbüchse 21 gepresst.
In diese ist das werkstückseitige zylindrische Ende 22 einer Getriebewelle 23 der Werkzeugspindel 16 eingepresst. Die Getriebewelle 23 ist mit einem Zapfen 23' handseitig mittels eines Nadellagers 23" in der Querwand 3 gelagert.
In die Getriebewelle 23 der Werkzeugspindel sind quer zu ihrer Längsachse und diese schneidend zwei als Übertragungsglieder dienende Mitnehmerstifte 24 eingesetzt, die jeder beidseitig aus der Getriebewelle hervorstehen. Auf der Getriebewelle sind längsverschieblich und drehbar ein Zahnrad 25 und handseitig vor diesem ein zweites Zahnrad 26 geführt. Die Bohrung der Zahnräder ist an deren beiden einander abgekehrten Enden zylindrisch so erweitert, dass die Zahnräder mit der Erweiterung 25' bzw. 26' über einen der Mitnehmerstifte 24 geschoben werden können, ohne dass dieser die Wand der Erweiterung berührt. Auf der dem anderen Zahnrad zugekehrten Seite sind in die Bohrung der Zahnräder achsparallele Längsnuten 27 eingeformt, in die bei entsprechend verschobenen Zahnrädern die Mitnehmerstifte 24 eingreifen können.
Ein aus Kunststoff bestehendes, im wesentlichen U-förmig ausgebildetes Schaltglied 28 ist in dem Getriebegehäuse parallel zu der Werkzeugspindel und der Motorwelle verschieblich geführt. Mit den beiden Schenkeln des U umfasst es die beiden Zahnräder 25 und 26. Ein in den Steg des Schaltgliedes eingesetzter Griff 29 ragt durch einen Schlitz 30 des Getriebegehäuses ins Freie.
Wird der Griff 29 handseitig verschoben, so verschiebt das Schaltglied 28 die Zahnräder so, dass der handseitige Mitnehmerstift 24 in zwei der Nuten 27 des Zahnrades 26 greift und dieses drehfest mit der Werkzeugspindel verbindet.
Wird der Griff 29 werkstückseitig verschoben, so wird die Verbindung zwischen der Werkzeugspindel und dem Zahnrad 26 gelöst und das Zahnrad 25 drehfest mit der Werkzeugspindel verbunden.
In Fig. 2 der Zeichnung ist eine andere elektrische Handbohrmaschine dargestellt. Diese ist hinsichtlich der Motorwelle, in die zwei Ritzel eingeformt sind, und der Werkseug- spindel gleich aufgebaut wie die Bohrmaschine nach Fig 1.
Auf der Werkzeugspindel sind jedoch zwei Zahnräder 125 und 126 mit axialem Abstand voneinander drehbar gefü'lrt und mittels eines Zwischenringes 150 und dreier Federringe
151 in Längsrichtung festgehalten. Die Zahnräder haben je auf der dem anderen Zahnrad zugekehrten Seite eine Anzahl gleichmässig auf einem Kreis um die Achse des Zahnrades angeordneter innenkegelförmiger Vertiefungen 152.
Die Getriebewelle 123 der Werkzeugspindel 116 weist eine Anzahl achsparalleler Flächen 153 auf, auf denen zwei als Übertragungsglieder ausgebildete Kupplungsscheiben
154, 155 drehfest und längsverschieblich geführt sind. Der
Abstand der Kupplungsscheiben voneinander in Richtung der Achse der Getriebewelle ist durch nicht dargestellte Ver bindungsglieder festgelegt. Auf einem Kreis mit dem gleichen
Durchmesser wie der Kreis, auf dem die Vertiefungen der
Zahnräder angeordnet sind, sind in Öffnungen der Kupp lungsscheiben 154,155 Kupplungskegel 155' so eingesetzt, dass die kleinere Stirnfläche des Kegels dem jeweils benach barten Zahnrad zugekehrt ist. An ihren grösseren Stirn flächen sind die Kupplungskegel 155 durch einen Flansch 156 verbreitert.
Zwischen je zwei Kupplungskegeln, die in die
Kupplungsscheiben eingesetzt sind, ist eine Druckfeder 157 eingespannt, die die Kupplungskegel in Richtung der Zahn räder auseinanderdrückt. Ein Schaltglied 128 greift zwischen die beiden Kupplungsscheiben 154 und kann durch einen
Griff 129 von der Aussenseite der Handbohrmaschine her in Längsrichtung der Handbohrmaschine verschoben werden.
Wird der Handgriff 129 in seine handseitige oder werk stückseitige Endstellung verschoben, so werden die Kupp lungskegel 155' durch die Federn 157 gegen eines der Zahn räder 125, 126 gepresst und gleiten, sobald die sich drehen den Zahnräder in die entsprechende Winkelstellung gelangt sind, in die Vertiefungen 152 eines der Zahnräder. Durch
Verschieben des Handgriffs 129 in seine andere Endlage wird die andere Übersetzung eingeschaltet. Je nach der
Grösse des Spitzenwinkels der Kupplungskegel 155' und der Vertiefungen 152 der Zahnräder und nach der Grösse der Kraft der Federn 157 verbindet die Kupplungsscheibe das betreffende Zahnrad mit der Welle zur Übertragung eines grösseren oder kleineren Grenz-Drehmoments.
Zweck mässig gibt man den in das Zahnrad 125 eingreifenden Kegeln einen anderen Spitzenwinkel als den in das Zahnrad 126 eingreifenden Kegeln; dadurch verfügt die Bohrmaschine bei den zwei Übersetzungen über je ein anderes Grenz-Dreh moment, bei dessen Überschreitung die Kupplung ausrastet.
Durch die Vermeidung einer zusätzlichen Vorgelege welle, deren Arbeitsbereich bei der vorliegenden Erfindung von der Motorwelle mit übernommen ist, sind Elektrowerk zeuge nach der Erfindung billiger, leichter und auch kleiner als vergleichbare bekannte Elektrowerkzeuge. Elektrowerk zeuge nach Fig. 2 lassen sich infolge der Sicherheitskupplung unter Last von einer Übersetzung auf die andere umschalten, wobei die Sicherheitskupplung bei jeder der möglichen zwei Übersetzungen ein dieser angepasstes Grenz-Drehmoment zu übertragen gestattet, bei dessen Überschreiten die Kupplung ausrastet.
Mechanical gearboxes are increasingly used in power tools in order to be able to use the available power at different speeds.
The known power tools with mechanical gearboxes, preferably two-speed gearboxes, have a motor and a gearbox housing, a tool spindle and a countershaft which is permanently connected to the drive; they have two gear wheels arranged on the tool spindle, which mesh with the countershaft and can optionally be connected to the tool spindle in a rotationally fixed manner. The countershaft is driven by the engine through a gear ratio.
The known power tools of this type are correspondingly large, heavy and expensive. Since the power tools are made accessible to ever wider groups of buyers, the task is therefore to create a power tool with two-speed gearbox that is lighter and cheaper than the previously known power tools with two-speed gearbox, and which is only slightly larger than in its gear part a power tool without a manual gearbox. In addition, if possible, the two-speed gearbox should be switchable under load and the power tool should have a safety clutch that disconnects the tool spindle from the drive if it is overloaded.
The object is achieved according to the invention in that the motor shaft is designed as a countershaft. The motor shaft is advantageously supported at its workpiece-side end in the gear housing. If the bearing of the motor shaft on the workpiece side is designed as a third bearing of the motor shaft, the motor shaft end expediently receives a radial play relative to the bearing bore so that the motor shaft end is only supported in this bearing when there is a load. This support bearing design is particularly easy to implement if the workpiece-side mounting of the motor shaft is designed as a roller bearing.
At least one transmission member is expediently connected non-rotatably to the tool spindle in order to optionally connect one or the other gearwheel to the tool spindle in a non-rotatable manner. The gears can be rotatably and displaceably guided on the tool spindle and a switching element can be provided to move the gears in the direction of the axis of the tool spindle on the latter, this switching element being actuatable from the outside of the power tool. However, the transmission member can also be arranged to be longitudinally displaceable on the tool spindle, while the gears are rotatably and non-displaceably guided on the tool spindle and have a number of recesses in the facing end faces with which projections of the transmission member can be brought into engagement.
A switching element should be available to move the transmission element in the direction of the
To move the axis of the tool spindle on this. The projections of the transmission member can be designed as a cone under spring pressure and the surfaces of the
The recesses of the gears have the same shape as the protrusions. An arrangement in which the apex angle of the cone acting on one gearwheel is different from the apex angle of the cone acting on the other gearwheel offers particular advantages.
Further details of the invention are described in more detail below with reference to two electric hand-held machines shown as examples in the drawing, and it explains. Show it:
1 shows an electric hand drill in elevation, partially in section, with gears that can be moved on the tool spindle,
2 shows an electric hand drill in elevation, partly in section, with a transmission element designed as a safety coupling.
In the following, on the workpiece side, the direction down to the workpiece to be machined is to be understood on the commercial side, the opposite direction.
The hand drill shown in Figure 1 has a plastic motor housing 1 with an integrally molded handle 2; the motor housing is closed on the workpiece side by a metallic transverse wall 3, to which a metallic gear housing 4 is attached on the workpiece side.
Screws 5 connect the gear housing 4 and the transverse wall 3 to the motor housing 1.
An electric drive motor 6 is arranged in the motor housing and can be put into operation by means of a switch 7 accommodated in the handle 2.
The motor has a motor rotor 8 which is pressed onto a motor shaft 9. On the workpiece side in front of the motor rotor, the motor shaft 9 carries a fan 10. The motor shaft 9 is mounted in the transverse wall 3 with a ball bearing 11.
On the workpiece side in front of the bearing point of the motor shaft 9, a pinion toothing 12 is incorporated into this, to which a second pinion toothing 13 of smaller diameter adjoins on the workpiece side. At the end on the workpiece side, the toothing 13 of the motor shaft 9 is ground, so that a multiple interrupted cylindrical surface 14 is created. Surrounding the surface 14 of the motor shaft 9 with a small radial play, a ball bearing 15 is inserted into the gear housing 4, against which the surface 14 of the motor shaft 9 can be supported when loaded.
A tool spindle 16 is arranged in the gear housing 4 parallel to the motor shaft 9. This has at its workpiece-side end a chuck carrier 17, which has a coaxial blind hole 18 on its hand-side end and a threaded pin 19 on its workpiece-side end onto which a chuck 20 can be screwed. The tool spindle is mounted on the chuck carrier 17 by means of a ball bearing 17 'in the gear housing. An insulating sleeve 21 is pressed into the blind hole 18.
The workpiece-side cylindrical end 22 of a gear shaft 23 of the tool spindle 16 is pressed into this. The gear shaft 23 is mounted on the hand side by means of a needle bearing 23 ″ in the transverse wall 3 with a pin 23 ′.
In the gear shaft 23 of the tool spindle, transversely to its longitudinal axis and in a cutting manner, two driving pins 24 serving as transmission members are inserted, each of which protrudes from the gear shaft on both sides. A gear 25 is longitudinally displaceable and rotatable on the transmission shaft and a second gear 26 is guided in front of it on the hand side. The bore of the gears is cylindrically widened at their two ends facing away from each other so that the gears with the extension 25 'or 26' can be pushed over one of the driver pins 24 without this touching the wall of the extension. On the side facing the other gear, axially parallel longitudinal grooves 27 are formed in the bore of the gearwheels, into which the driver pins 24 can engage when the gearwheels are displaced accordingly.
An essentially U-shaped switching element made of plastic is displaceably guided in the gear housing parallel to the tool spindle and the motor shaft. With the two legs of the U, it encompasses the two gears 25 and 26. A handle 29 inserted into the web of the switching element protrudes through a slot 30 in the gearbox housing into the open.
If the handle 29 is displaced on the hand side, the switching element 28 moves the gears so that the driver pin 24 on the hand side engages in two of the grooves 27 of the gearwheel 26 and connects it to the tool spindle in a rotationally fixed manner.
If the handle 29 is displaced on the workpiece side, the connection between the tool spindle and the gear 26 is released and the gear 25 is connected to the tool spindle in a rotationally fixed manner.
In Fig. 2 of the drawing, another electric hand drill is shown. With regard to the motor shaft, into which two pinions are molded, and the factory suction spindle, this is constructed in the same way as the drilling machine according to FIG. 1.
On the tool spindle, however, two gear wheels 125 and 126 are rotatably guided at an axial distance from one another and by means of an intermediate ring 150 and three spring rings
151 held in the longitudinal direction. On the side facing the other gearwheel, the gearwheels have a number of inner-conical depressions 152 evenly arranged on a circle around the axis of the gearwheel.
The gear shaft 123 of the tool spindle 116 has a number of axially parallel surfaces 153 on which two clutch disks designed as transmission members
154, 155 are rotatably guided and longitudinally displaceable. Of the
Distance between the clutch disks from each other in the direction of the axis of the transmission shaft is set by connecting members, not shown, Ver. On a circle with the same
Diameter as the circle on which the depressions of the
Gears are arranged, are in openings of the clutch disks 154,155 clutch cone 155 'inserted so that the smaller end face of the cone faces the respective neighboring gear. The coupling cones 155 are widened by a flange 156 on their larger end faces.
Between each two coupling cones that are inserted into the
Clutch plates are used, a compression spring 157 is clamped, which pushes the clutch cone in the direction of the gear wheels. A switching member 128 engages between the two clutch disks 154 and can by a
Handle 129 can be moved from the outside of the hand drill in the longitudinal direction of the hand drill.
If the handle 129 is moved into its hand-side or workpiece-side end position, the hitch cones 155 'are pressed by the springs 157 against one of the gears 125, 126 and slide as soon as the gears turn into the corresponding angular position the recesses 152 of one of the gears. By
Moving the handle 129 into its other end position, the other translation is switched on. Depending on the
The size of the apex angle of the coupling cone 155 'and the depressions 152 of the gears and, depending on the size of the force of the springs 157, the clutch disc connects the gear in question to the shaft to transmit a greater or lesser limiting torque.
It is appropriate to give the cones engaging in gear 125 a different apex angle than the cones engaging in gear 126; As a result, the drill has a different torque limit for each of the two gear ratios, and the clutch disengages if it is exceeded.
By avoiding an additional countershaft whose working range is taken over by the motor shaft in the present invention, electric tools according to the invention are cheaper, lighter and smaller than comparable known electric tools. Power tools according to Fig. 2 can be switched as a result of the safety clutch under load from one translation to the other, the safety clutch in each of the possible two translations allows a limit torque to be transmitted, which disengages when exceeded.