DE102004042734A1

DE102004042734A1 - Schaltvorrichtung mit einer Synchronisationsfeder

Info

Publication number: DE102004042734A1
Application number: DE200410042734
Authority: DE
Inventors: Achim Duesselberg; Christian Holzgang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-09
Also published as: EP1632314A2; EP1632314A3; CN1743137A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung mit einer Synchronisationsfeder (10) zur Synchronisation einer ersten Verschiebebewegung (12) eines axial verschiebbaren Schaltelements (14) eines Handwerkzeugmaschinengetriebes (16), wobei die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer ersten Verzahnung (18) in eine Richtung (20) der ersten Verschiebebewegung (12) ausgelenkt zu sein. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer zweiten Verzahnung (22) in die Richtung (24) einer zweiten, der ersten Verschiebebewegung (12) entgegengesetzten Verschiebebewegung (26) ausgelenkt zu sein.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung mit einer Synchronisationsfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, schaltbare Handwerkzeugmaschinen, beispielsweise Bohrhämmer, mit einer Schaltvorrichtung auszustatten, die eine Synchronisationsfeder aufweist. Dabei kann ein Bediener über ein Bedienelement die Schaltfeder gegen eine Federkraft aus einer Ruhelage auslenken. Die Federkraft stützt sich über ein Schaltstück an einem axial verschiebbaren Schaltelement ab, die sich durch die Federkraft axial verschiebt, bis eine Stirnseite einer ersten Verzahnung des Schaltelements an einer Stirnseite einer weiteren Verzahnung zur Anlage kommt, an der die Federkraft dann abgestützt ist. Dreht sich eine der Verzahnungen relativ zur anderen Verzahnung, kommen die Verzahnungen in einer synchronisierten Drehlage zum Eingriff, wobei die Synchronisationsfeder die erste Verzahnung selbsttätig axial in die weitere Verzahnung einschiebt.

Solche Schaltvorrichtungen kommen auch im Zusammenhang mit Schaltelementen zum Einsatz, die bei einer ersten Verschiebebewegung in eine erste Richtung mit einer ersten Verzahnung und bei einer zweiten Verschiebebewegung in eine zweite Richtung mit einer zweiten Verzahnung in Eingriff gebracht werden. Dabei werden eine erste Synchronisationsfeder zur Synchronisation des Eingriffs mit der ersten Verzahnung und eine zweite Synchronisationsfeder zur Synchronisation des Eingriffs mit der zweiten Verzahnung genutzt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Schaltvorrichtung mit einer Synchronisationsfeder zur Synchronisation einer ersten Verschiebebewegung eines axial verschiebbaren Schaltelements eines Handwerkzeugmaschinengetriebes, wobei die Synchronisationsfeder dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer ersten Verzahnung in eine Richtung der ersten Verschiebebewegung ausgelenkt zu sein.

Es wird vorgeschlagen, dass die Synchronisationsfeder dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer zweiten Verzahnung in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung ausgelenkt zu sein. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass sowohl der Eingriff der ersten Verzahnung als auch der Eingriff der zweiten Verzahnung durch eine einzige Synchronisationsfeder synchronisierbar ist.

Unter „vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang auch „ausgelegt" und „ausgestattet" verstanden werden. Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist prinzipiell im Zusammenhang mit jedem, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Zahnradwechselgetriebe denkbar. Wegen der leichten, bauraumsparenden und kostengünstigen Bauweise kommen die Vorteile jedoch insbesondere im Zusammenhang mit schaltbaren Handwerkzeugmaschinen zum Tragen. Besonders vorteilhaft kann eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung ihre Verwendung in einem Schaltgetriebe eines Bohrhammers finden, der über mehrere Betriebsmodi, beispielsweise einen Bohrmodus, einen Schlagbohrmodus und einen Meißelmodus verfügt. Als Verzahnung soll in diesem Zusammenhang jedes dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, von einer Kreisform abweichende Profil verstanden werden, das zum Herstellen einer festen Abhängigkeit zwischen Drehlagen von zumindest zwei Bauteilen vorgesehen ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Synchronisationsfeder dazu vorgesehen ist, bei der ersten Verschiebebewegung in einem ersten Bereich ausgelenkt zu werden und bei der zweiten Verschiebebewegung in einem zweiten Bereich ausgelenkt zu werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die der jeweiligen Richtung der Verschiebebewegung zugeordneten Rückstellkräfte zumindest weitgehend unabhängig bestimmbar sind.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Bereiche durch einen Federschenkel gebildet ist. Dadurch können eine bauraumsparende Bauweise und eine flexibel bestimmte Rückstellkraft erreicht werden. Es sind auch Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, in denen eine als Spiralfeder ohne Schenkel ausgebildete Synchronisationsfeder bei einer Verschiebebewegung in die erste Richtung in eine Zugkonfiguration und bei einer Verschiebebewegung in eine zweite Richtung in eine Schubkonfiguration überführt wird.

Weist die Synchronisationsfeder zumindest in einer Ruhekonfiguration eine Vorspannung auf, kann eine besonders spielfreie und straffe Schaltvorrichtung erreicht werden. Dabei soll als Ruhekonfiguration eine während des Betriebs im eingebauten Zustand der Synchronisationsfeder auftretende Konfiguration bezeichnet werden, in der die Synchronisationsfeder keine Verschiebekraft auf das Schaltelement ausübt.

Umfasst die Schaltvorrichtung zumindest ein Blockierelement zum Abstützen einer Gegenkraft der Synchronisationsfeder, kann eine Federspannung besonders sicher gehalten werden. Dabei kann das Blockierelement sowohl am Gehäuse einer die Schaltvorrichtung umfassenden Handwerkzeugmaschine oder an einem axial fest an einem drehenden Schaltelement gelagerten Schaltstück angeformt sein.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung ein Übertragungselement zum Eingriff in die Synchronisationsfeder umfasst. Ein direkter, manueller Eingriff und damit eine gesteigerte Verschmutzungsgefahr durch eine offene Eingriffstelle können vermieden werden.

Ist das Übertragungselement exzentrisch an einem innerhalb eines Intervalls drehbaren Bedienelement angeordnet, kann eine besonders robuste und kostengünstige Bauweise erreicht werden.

Dabei kann auf zusätzliche Rast- oder Stabilisationsvorrichtungen vorteilhaft verzichtet werden, wenn das Übertragungselement in Endlagen des Intervalls durch eine Federkraft der Synchronisationsfeder fixiert ist.

Eine sichere Verlagerung des Schaltelements kann erreicht werden, wenn die Synchronisationsfeder dazu vorgesehen ist, in ein axial fest an einem drehbar gelagerten Schaltelement gelagertes Schaltstück einzugreifen.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Synchronisationsfeder einen Befestigungsbereich aufweist, der zum Eingriff in ein Befestigungselement eines Handwerkzeugmaschinengehäuses vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft eine Kraft der Synchronisationsfeder zumindest teilweise am Handwerkzeugmaschinengehäuse abgestützt werden. Besonders vorteilhaft sind Ausgestaltungen der Erfindung, in denen in die Kraft der Synchronisationsfeder in den Endlagen des Intervalls zumindest beinahe vollständig am Handwerkzeugmaschinengehäuse abgestützt ist.

Eine symmetrische Charakteristik ist erreichbar, wenn die Synchronisationsfeder eine Symmetrieebene aufweist, die senkrecht zu zumindest einer der Richtungen der Verschiebungen steht.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. 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 zusammenfassen.

Es zeigen:

1 einen Bohrhammer mit einem Bedienelement,

2 eine schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung des Bohrhammers aus 1,

3 eine Synchronisationsfeder, ein Bedienelement und einen Ausschnitt eines Schaltstücks einer alternativen Schaltvorrichtung und

4 die Schaltvorrichtung aus 3 in einer Schnittdarstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt einen Bohrhammer mit einem Handwerkzeugmaschinengehäuse 42 aus Kunststoff und Spritzgussteilen. In einem vorderen, einem Bohrfutter 44 zugewandten, seitlichen Bereich weist der Bohrhammer ein als Drehknopf ausgebildetes Bedienelement 48 auf, das über eine umlaufende Ringnut innerhalb eines Intervalls drehbar im Handwerkzeugmaschinengehäuse 42 gelagert ist. Das Intervall beträgt 180°, wobei die Endlagen des Intervalls jeweils durch eine in der Ansicht als 1 horizontale Lage eines länglichen Griffelements 46 des Bedienelements 48 charakterisiert sind.
Mit Hilfe des Bedienelements 48 kann ein Bediener zwischen drei Betriebsmodi des Bohrhammers wählen. Dabei verschiebt sich ein als Zahnradwelle 14 ausgebildetes Schaltelement eines Handwerkzeugmaschinengetriebes 16 in axialer Richtung und bringt dabei Verzahnungen 18, 22 in Eingriff und/oder löst den Eingriff von Verzahnungen 18, 22 (2).
2 zeigt eine schematische Darstellung des Handwerkzeugmaschinengetriebes 16 und der zugehörigen, das Bedienelement 48 umfassenden Schaltvorrichtung. Eine Synchronisationsfeder 10 ist auf ein Schaltstück 36 aufgesteckt, das in 2 nur teilweise im Schnitt dargestellt ist. Dazu weist die Synchronisationsfeder 10 einen als Wicklung ausgebildeten Befestigungsbereich 38 auf, mit dem sie auf ein als Zapfen ausgebildetes Befestigungselement 40 aufgesteckt ist, das an das Schaltstück 36 angeformt ist. Zwischen zwei als Federschenkel ausgebildete Bereiche 28, 30 greift ein Übertragungselement 34 ein. Das Übertragungselement 34 ist an das Bedienelement 48 angeformt, ragt in einen Innenraum des Handwerkzeugmaschinengehäuses 42 hinein und ist bezüglich einer Drehachse des Bedienelements 48 exzentrisch angeordnet. Eine radial nach außen weisende Fläche des Übertragungselements 34 ist als parabelförmige Führungsfläche 50 ausgebildet. Enden der Bereiche 28, 30 stützen eine Vorspannung der Synchronisationsfeder 10 an einem Blockierelement 32 ab, das zwischen den Bereichen 28, 30 angeordnet ist.
Die Zahnradwelle 14 ist axial verschiebbar im Handwerkzeugmaschinengehäuse 42 gelagert und überträgt Drehmoment von einem hier nicht näher dargestellten Motor des Bohrhammers auf das Bohrfutter und/oder auf ein Schlagwerk des Bohrhammers. Eine Ankopplungsstelle der Zahnradwelle 14 an das Schlagwerk ist in 2 durch eine erste Verzahnung 18 schematisch darge stellt, während eine Ankopplung an einen Drehantrieb durch eine zweite Verzahnung 22 schematisch dargestellt ist.
In der Ausgangskonfiguration mit vertikalem Griffelement 46 sind beide Verzahnungen 18, 22 im Eingriff, so dass der Motor des Bohrhammers sowohl den Drehantrieb als auch das Schlagwerk antreibt.
Dreht ein Bediener ausgehend von der in 1 dargestellten Konfiguration des Bedienelements 48 mit einem vertikal stehenden Griffelement 46 in der Ansicht aus 1 das Bedienelement 48 im Uhrzeigersinn um 90°, übt das Übertragungselement 34 über die parabelförmige Führungsfläche 50 eine Kraft auf den Bereich 28 aus und eine Kraft, die das Ende des Bereichs 28 am Blockierelement 32 abstützt, ist reduziert. Die vom Übertragungselement 34 auf die Synchronisationsfeder 10 übertragene Kraft in eine Richtung 20 überträgt sich weiter über den Befestigungsbereich 38 und das Befestigungselement 40 auf das Schaltstück 36, das drehbar aber axial fest an der Zahnradwelle 14 des Handwerkzeugmaschinengetriebes 16 gelagert ist. Dadurch verschiebt sich die Zahnradwelle 14 in einer Verschiebebewegung 12 in Richtung 20 der Verzahnung 22, wobei sich der Eingriff der Verzahnung 18 löst. Das Schlagwerk wird vom Motor entkoppelt, und der Bohrhammer ist in einen Bohrbetriebsmodus geschaltet.
Das Bedienelement 48 hat nach der Drehung um 90° einen Endpunkt des Intervalls erreicht. Die Verschiebebewegung 12 der Zahnradwelle 14 ist durch einen hier nicht dargestellten Anschlag begrenzt, und zwar so, dass eine Vorspannung der Synchronisationsfeder 10 sich über den Bereich 28 teilweise knapp oberhalb eines Scheitelpunkts der Führungsfläche 50 abstützt. Dadurch ist das Übertragungselement 34 bzw. das Bedienelement in der entsprechenden Endlage des Intervalls durch die Federkraft der Synchronisationsfeder 10 fixiert.
Dreht der Bediener das Bedienelement 48 ausgehend von der Endlage zurück in die vertikale Ausgangslage, verschiebt sich die Zahnradwelle 14 um ein kleines Stück in eine zweite Richtung 24 der Verzahnung 18, bis abgerundete Stirnseiten der Zähne der Verzahnung 18 zur Anlage kommen. Das Übertragungselement 34 übt über die Führungsfläche 50, die Synchronisationsfeder 10 und über das Schaltstück 36 eine axiale Kraft in die Richtung 24 auf die Zahnradwelle 14 aus, die sich über die Stirnseiten der Verzahnung 18 abstützt. Dabei ist der zweite Bereich 30 in die Richtung 24 ausgelenkt, wenn die Kraft einen durch die Vorspannung bestimmten Schwellenwert übersteigt. Dreht sich die Zahnradwelle 14, beispielsweise aufgrund einer Erschütterung, um einen kleinen Winkel, können die Zähne der Verzahnung 18 über ihre abgerundeten Stirnseiten ineinander gleiten, wobei die Synchronisationsfeder 10 die Zahnradwelle 14 mit einer Verschiebebewegung 12 in die Richtung 24 verschiebt. Die Verzahnung 18 kommt zum synchronisierten Eingriff.
Dreht der Bediener das Bedienelement 48 ausgehend von der Ausgangsstellung entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° bis in eine zweite Endlage des Intervalls, verschiebt sich die Zahnradwelle 14 in die Richtung 24 der Verzahnung 18, und die Verzahnung 22 löst in Analogie zum oben beschriebenen Vorgang ihren Eingriff. Eine Federkraft der Synchronisationsfeder 10, die eine senkrecht zur Zahnradwelle 14 verlaufende Symme trieebene aufweist, fixiert das Übertragungselement 34 in der zweiten Endlage. In dieser Konfiguration ist der Drehantrieb des Bohrhammers abgekoppelt, und der Motor treibt einzig das Schlagwerk an, so dass der Bohrhammer in einen Meißelmodus geschaltet ist.
Dreht der Bediener schließlich das Bedienelement 48 ausgehend von der zweiten Endlage um 90° im Uhrzeigersinn zurück in die Ausgangsstellung, verschiebt die Synchronisationsfeder 10 die Zahnradwelle 14 in die Richtung 20 der zweiten Verzahnung, wobei der erste Bereich 28 der Synchronisationsfeder 10 in die Richtung 20 der Verschiebung ausgelenkt wird, bis die Verzahnung 22 im synchronisierten Eingriff ist.
In den 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Analoge Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Beschreibung soll im Wesentlichen auf Unterschiede zu dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eingegangen werden, während im Hinblick auf gleich bleibende Merkmale auf die Beschreibung zu dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.
Die in 3 dargestellte Schaltvorrichtung umfasst eine zweischenklige Synchronisationsfeder 10, die auf ein am Handwerkzeugmaschinengehäuse 42 angeformtes, bolzenförmiges Befestigungselement 40 aufgesteckt und auf dem Befestigungselement 40 drehbar ist. Ferner sind ein Taumellager 52 und ein Zahnrad 54 auf einer axial feststehenden Antriebswelle 56 drehbar gelagert (4). Das Taumellager 52, das Zahnrad 54 und die Antriebswelle 56 weisen jeweils ein gleichförmiges Außenprofil auf, auf dem ein hülsenförmiges Schaltelement 14 mit einem zu dem Außenprofil korrespondierenden Innenprofil axial verschiebbar gelagert ist. Die Synchronisationsfeder 10 greift über ein Schaltstück 36 am Schaltelement 14 an. In einer mittleren Lage stellt das Schaltelement 14 über sein Innenprofil, das mit den Außenprofilen überlappt, eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 56, dem Taumellager 52 und dem Zahnrad 54 her, so dass über das Taumellager 52 ein Schlagwerk der Handwerkzeugmaschine und über das Zahnrad 54 ein Drehantrieb der Handwerkzeugmaschine aktiviert ist.
Verschiebt ein Bediener über ein Bedienelement 48 das Schaltelement 14 in einer Verschiebebewegung 26 in eine Richtung 24 des Zahnrads 54, löst sich der Eingriff des Innenprofils des Schaltelements 14 mit dem Außenprofil des Taumellagers 52, so dass das Schlagwerk abgekoppelt ist und nur der Drehantrieb aktiviert ist. Dadurch schaltet der Bediener die Handwerkzeugmaschine in einen Bohrmodus. Verschiebt der Bediener das Schaltelement 14 zurück in die zentrale Lage, synchronisiert die Synchronisationsfeder 10 den Eingriff zwischen dem Innenprofil des Schaltelements 14 und dem Außenprofil des Taumellagers 52 in der oben beschriebenen Weise, wobei ein Bereich 30 der Synchronisationsfeder 10 in eine Richtung 20 ausgelenkt wird. Durch ein Verschieben des Schaltelements 14 in die Richtung 20 des Taumellagers 52 kann der Bediener den Drehantrieb abkoppeln und die Handwerkzeugmaschine in einen Meißelmodus schalten.

10: Synchronisationsfeder
12: Verschiebebewegung
14: Schaltelement
16: Handwerkzeugmaschinen
: getriebe
18: Verzahnung
20: Richtung
22: Verzahnung
24: Richtung
26: Verschiebebewegung
28: Bereich
30: Bereich
32: Blockierelement
34: Übertragungselement
36: Schaltstück
38: Befestigungsbereich
40: Befestigungselement
42: Handwerkzeugmaschinen
: gehäuse
44: Bohrfutter
46: Griffelement
48: Bedienelement
50: Führungsfläche
52: Taumellager
54: Zahnrad
56: Antriebswelle

Claims

Schaltvorrichtung mit einer Synchronisationsfeder (10) zur Synchronisation einer ersten Verschiebebewegung (12) eines axial verschiebbaren Schaltelements (14) eines Handwerkzeugmaschinengetriebes (16), wobei die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer ersten Verzahnung (18) in eine Richtung (20) der ersten Verschiebebewegung (12) ausgelenkt zu sein, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, bis zum Eingriff einer zweiten Verzahnung (22) in die Richtung (24) einer zweiten, der ersten Verschiebebewegung (12) entgegengesetzten Verschiebebewegung (26) ausgelenkt zu sein.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, bei der ersten Verschiebebewegung (12) in einen ersten Bereich (28) ausgelenkt zu werden und bei der zweiten Verschiebebewegung (26) in einen zweiten Bereich (30) ausgelenkt zu sein.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Bereiche (28, 30) durch einen Federschenkel gebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsfeder (10) zumindest in einer Ruhekonfiguration eine Vorspannung aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Blockierelement (32) zum Abstützen einer Gegenkraft der Synchronisationsfeder (10).
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Übertragungselement (34) zum Eingriff in die Synchronisationsfeder (10).
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (34) exzentrisch an einem innerhalb eines Intervalls drehbaren Bedienelement (48) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (34) in Endlagen des Intervalls durch eine Federkraft der Synchronisationsfeder (10) fixiert ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsfeder (10) dazu vorgesehen ist, in ein axial fest an dem drehenden Schaltelement (14) gelagertes Schaltstück (36) einzugreifen.
Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsfeder (10) eine senkrecht zu wenigstens einer der Richtungen (20, 24) verlaufende Symmetrieebene aufweist.
Handwerkzeugmaschine mit einer Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.