DE102010063623A1

DE102010063623A1 - Getriebeanordnung für ein Elektrofahrzeug und Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE102010063623A1
Application number: DE201010063623
Authority: DE
Inventors: Andre Ullrich; Holger Ruebsaamen; Andreas Schlegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21
Also published as: EP2655021A1; EP2655021B1; WO2012084350A1; RU2013133711A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (10) zur Übertragung einer Drehbewegung in einem Elektrowerkzeug, insbesondere einem Elektrohandwerkzeug, umfassend ein Planetengetriebe (12) mit einem Planetenradsatz (16) und ein zusätzliches Zahnrad (64). Es wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Glied (18, 20, 30; 32) des Planetengetriebes (12) eine zusätzliche Verzahnung (58) zum Eingriff in eine Verzahnung (62) des zusätzlichen Zahnrades (64) trägt, wobei das Glied (18, 20, 30; 32) und das zusätzliche Zahnrad (64) ein Winkelgetriebe (14) bilden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Elektrowerkzeug, insbesondere ein Elektrohandwerkzeug nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
In einer Vielzahl von Elektrowerkzeugen, insbesondere von Elektrohandwerkzeugen wie beispielsweise Elektroschraubern, Bohrmaschinen, Bohr- und Schlaghämmern sind bereits Getriebeanordnungen zur Übertragung einer Drehbewegung bekannt, welche vorzugsweise zwischen einer durch eine Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung antreibbaren Antriebswelle an eine Abtriebswelle einer Nutzeinheit angeordnet sind, wobei die Getriebeanordnung ein Planetengetriebe mit mindestens einem Planetenradsatz umfasst. Der Planetenradsatz umfasst dabei ein Sonnenrad, mindestens ein von einem Planetenträger oder Steg getragenes Planetenrad sowie ein Hohlrad als Glieder einer Planetengetriebestufe, wobei auf Grund des Aufbaus eine Drehachse einer Eingangswelle des Planetengetriebes parallel zu einer Drehachse einer Ausgangswelle des Planetengetriebes ausgerichtet ist. Derartige Getriebeanordnungen bieten dabei Übersetzungsverhältnisse IPx pro Planetengetriebestufe zwischen 2,8 und 13, vorzugsweise zwischen 3,5 und 8, bei gleichzeitig kompakten axial wie lateral Abmessungen, was ihren Einsatz insbesondere in kompakten Elektrohandwerkzeugen mit kleinen, schnell laufenden Motoren als Antriebseinheiten günstig erscheinen lässt. Dabei wird hierbei unter dem Übersetzungsverhältnis IPx einer Planetengetriebestufe insbesondere eine sogenannte Standübersetzung, d. h. das negative Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad der Planetengetriebestufe verstanden. Bei Verwendung von Zahnrädern im Planetengetriebe errechnet sich diese Übersetzung aus dem Verhältnisse der Anzahl von Zähnen des Hohlrades gegenüber dem Sonnenrad. Unter kompakten Abmessungen werden dabei insbesondere axial bzw. lateral Erstreckungen im Bereich zwischen einigen Millimetern bis zu wenigen Zentimeter, vorzugsweise axial zwischen 3 und 20 mm beziehungsweise lateral zwischen 1 und 15 cm verstanden.
Die parallele Ausrichtung von Eingangs- und Ausgangswelle hat dabei in der Regel eine axial-seriellen, hintereinander liegende Anordnung von Motor und Getriebeanordnung zur Folge, welche den Freiraum in der Ausgestaltung des Elektrowerkzeugs einschränkt. Insbesondere für den Einsatz größerer, leistungsfähiger Motoren erweist sich die axial-serielle Anordnung aus ergonomischen Gesichtspunkten, insbesondere was die Massenverteilung betrifft als nachteilig.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, das hohe Übersetzungsverhältnis bei kompakter Bauform eines Planetengetriebes mit der Leistungsfähigkeit eines größeren Motors in ergonomisch günstiger Weise zu verbinden. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung umfasst dabei ein Planetengetriebe mit mindestens einem Planetenradsatz, wobei erfindungsgemäß ein Glied des Planetengetriebes eine Verzahnung zum Eingriff in eine Verzahnung eines zusätzlichen Zahnrades trägt, wobei das Glied und das zusätzliche Zahnrad ein Winkelgetriebe, vorzugsweise ein Kronenradgetriebe bilden.
Unter einem zusätzlichen Zahnrad wird dabei insbesondere ein Zahnrad verstanden, welches nicht Bestandteil eines Planetenradsatzes ist. Vorzugsweise weist das zusätzliche Zahnrade eine Drehachse auf, welche unter einem Winkel W1 größer 0°, vorzugsweise zwischen 10° und 80° gegenüber der Drehachsen der Eingangs- und Ausgangswellen des Planetengetriebes ausgerichtet ist.
Das Winkelgetriebe weist dabei vorzugsweise ein Übersetzungsverhältnis IW zwischen 1 und 4 auf. Eine bevorzugte Gesamtübersetzung für eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung mit einer Planetengetriebestufe und dem Winkelgetriebe liegt dabei zwischen 2,8 und 52, insbesondere zwischen 3,5 und 32. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung eröffnet so mindestens einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Auswahl und ergonomischen Anordnung von Antriebseinheit, insbesondere Motor und Getriebeanordnung im Verhältnis zu einer Nutzeinheit des Elektrowerkzeugs.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
In einer bevorzugten Ausführung ist das zusätzliche Zahnrad als Kronenrad ausgebildet. Vorzugsweise ist die Verzahnung des zusätzlichen Zahnrades als Kronenverzahnung und die zusätzliche Verzahnung des Gliedes als Stirnverzahnung ausgebildet. Eine derartige Anordnung ist besonders tolerant gegenüber einem Axialspiel zwischen dem Planetengetriebe und der Drehachse des zusätzlichen Zahnrades, insbesondere der relativen Axialposition des Planetengetriebes bezogen auf die Drehachse des zusätzlichen Zahnrades.
Eine unter ergonomischen Gesichtspunkten besonders vorteilhafte Anordnungsfreiheit insbesondere zwischen einer Antriebs- und einer Nutzeinheit wird erreicht, wenn der Planetenträger des Planetengetriebes die zusätzliche Verzahnung trägt. Diese kann dabei sowohl an einer am Planetenträger vorgesehen wellenartigen Nase angeordnet sein, was insbesondere höhere Übersetzungsverhältnis IW für das Winkelgetriebe erlaubt, oder aber auch auf einer Fläche, insbesondere einer Stirn- oder Seitenfläche des Planetenträgers vorgesehen sein. Insbesondere kann die zusätzliche Verzahnung selbst als eine Kronenradverzahnung ausgebildet sein, wobei das zusätzliche Zahnrad dann vorzugsweise ein Ritzel bildet und insbesondere als Stirn- oder Schneckenrad ausgebildet ist.
In manchen Anwendungen möglicherweise vorteilhafte geringe Übersetzungsverhältnisse lassen sich besonders einfach erreichen, wenn ein Hohlrad des Planetenradsatzes die zusätzliche Verzahnung trägt, insbesondere wenn die zusätzliche Verzahnung an einer äußeren Umfangsfläche des Hohlrades angeordnet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die zusätzliche Verzahnung an einer Stirnfläche des Hohlrades anzubringen. Mit derartigen Anordnungen lassen sich leicht Winkelgetriebe, insbesondere Kronradgetriebe mit Übersetzungsverhältnissen im Bereich von ungefähr 1 herstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung trägt ein Sonnenrad des Planetengetriebes die zusätzliche Verzahnung. Insbesondere kann die zusätzliche Verzahnung des Sonnenrades eine Kronenradverzahnung sein.
In Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ist mindestens ein Festlegungsmittel vorgesehen, mit welchem ein Glied des Planetengetriebes, insbesondere ein Hohlrad oder ein Planetenträger oder ein Sonnenrad, gegenüber einem äußeren Ruhesystem festlegbar ist. Unter einem äußeren Ruhesystem wird dabei insbesondere ein gegenüber der Drehbewegung und vorzugsweise auch einer Translationsbewegung der Getriebeanordnung ruhendes, unbewegtes System verstanden. Vorzugsweise kann dies ein durch ein Gehäuse des Elektrowerkzeugs definiertes Koordinatensystem sein. Das Festlegungsmittel kann dabei sowohl als kostengünstige, im wesentlichen starre Verbindung zwischen dem Glied und einem Bezugspunkt des Ruhesystems ausgeführt als auch durch eine Brems- und/oder Kupplungseinrichtung zur lösbaren Festlegung des Gliedes ausgebildet sein, wobei die Drehbewegung des Gliedes gegenüber dem Ruhesystem zumindest abbremsbar, vorzugsweise blockierbar ist. Der Fachmann kennt hierzu eine Reihe geeigneter kraft- und/oder formschlüssig arbeitender Brems- und/oder Kupplungseinrichtungen, wie beispielsweise Reibbremsen, Reibkupplungen, Klauen- oder Rastkupplungen, welche vorteilhaft im Sinne der Erfindung einsetzbar sind.
Vorteilhafterweise sind die in Eingriff stehenden Verzahnungen des zusätzlichen Zahnrades sowie des Gliedes als Gerad- oder Schrägverzahnung ausgebildet.
Umfasst das Planetengetriebe zwei oder mehr Planetenradsätze, insbesondere zwei oder mehr Planetengetriebestufen, so lassen sich mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung bei einem akzeptablen Bauraummehrbedarf leicht höhere Übersetzungsverhältnisse erreichen.
Bei einem Elektrowerkzeug, insbesondere einem Elektrohandwerkzeug, mit einer elektrischen Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung an einer Antriebswelle und einer drehend antreibbaren Abtriebswelle einer Nutzeinheit lässt sich die Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle mittels einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung ergonomisch und herstellungsgünstig bezüglich einer relativen Anordnung von Antriebseinheit und Nutzeinheit übertragen.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels als Variante der Ausführung nach 1
3 eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
4 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels als Variante der Ausführung nach 3
5 eine schematische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels
6 eine schematische Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels
7 eine schematische Ansicht eines siebten Ausführungsbeispiels mit einem 2-stufigen Planetengetriebe
8 eine schematische Ansicht eines achtes Ausführungsbeispiels als Variante der Ausführung nach 7
9 eine schematische Ansicht eines neuntes Ausführungsbeispiels
10 eine schematische Ansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels als Variante der Ausführung nach 9
11 eine schematische Ansicht eines Elektrohandwerkzeugs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 für ein Elektrowerkzeug, insbesondere für ein Elektrohandwerkzeug, die ein Planetengetriebe 12 und ein mit dem Planetengetriebe 12 in Wirkzusammenhang stehendes Winkelgetriebe 14 umfasst. Derartige Getriebeanordnungen weisen dabei typischerweise axiale wie laterale Abmessungen weniger Zentimeter bis maximal in etwa zwei Dezimetern auf.
Das Planetengetriebe 12 weist in der schematischen Darstellung nach 1 einen Planetenradsatz 16 auf, welcher ein Sonnenrad 18, zwei an einem Planetenträger 20 angeordnete und gegenüber dem Planetenträger 20 drehbar gelagerte, mit dem Sonnenrad 18 über Wirkflächen 22, 24 in Wirkverbindung stehende Planetenräder 26 sowie ein über eine innere Wirkfläche 28 mit den Planetenrädern 26 in Wirkverbindung stehendes Hohlrad 30 umfasst, wobei der Planetenträger 20, das Sonnenrad 18 und das Hohlrad 30 die Glieder 32 einer Planetengetriebestufe 34 bilden. Je nach Ausführung kann der Planetenradsatz 16 auch nur ein oder aber auch drei oder mehr Planetenräder 26 aufweisen.
In der Ausführung nach 1 tragen die Wirkflächen 22, 24 und 28 der jeweiligen Räder Verzahnungen, vorzugsweise Stirnverzahnungen 36a, 36b, 36c, über welche die Wirkverbindungen zur Übertragung einer Drehbewegung zwischen den jeweiligen Mitgliedern des Planetenradsatzes 16 hergestellt werden. Dem Fachmann sind darüber hinaus weitere Möglichkeiten zur Herstellung einer derartigen Wirkverbindung wie beispielsweise Reibradverbindungen und/oder alternative Verzahnung bekannt, welche in einem Planetengetriebe einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung vorteilhaft eingesetzt werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
Das Sonnenrad 18 des Planetenradsatzes 16 ist in der Ausführung nach 1 um eine erste Drehachse 38 drehbar auf einer Sonnenradwelle 40 angeordnet und bildet eine Ein- oder Ausgangsseite 42, 43 der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10. Vorzugsweise ist die Sonnenradwelle 40 dabei in einer Lagervorrichtung 44, beispielsweise einem Gleit-, Nadel- und/oder Wälzlager, gegenüber auftretenden Kräften abstützend gelagert. Die Lagervorrichtung 44 ist dabei in 1 nur gestrichelt dargestellt, da es für die erfindungsgemäße Wirkung der Getriebeanordnung 10 nicht von zentraler Bedeutung ist und dem Fachmann leicht alternative Lagerungskonzepte umsetzen kann, welche den Erfindungsgedanken nicht beeinträchtigen.
Eine Drehbewegung 46 der Sonnenradwelle 40 wird über die Verzahnung 36a des Sonnenrades 18 und die Verzahnung 36b der Planetenräder 26 übertragen.
In der Ausführung nach 1 ist das Hohlrad 30 mittels einer im wesentlichen starren Verbindung mit einem gegenüber der Drehbewegung 46 der Sonnenradwelle 40 im wesentlichen ruhenden Element 48, beispielsweise einem die Getriebeanordnung 10 zumindest teilweise umfassenden Gehäuse 49, festgelegt. Das ruhende Element 48 definiert dabei ein Ruhesystem 50 gegenüber der Drehbewegung 46. Die Verbindung des Hohlrades 30 mit dem Element 48 ist dabei ein Beispiel eines Festlegungsmittels 52. Weitere Ausführungen eines geeigneten Festlegungsmittels 52 werden in nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben und können vom Fachmann leicht auf dieses erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung übertragen werden.
Durch die im vorhergehenden beschriebene Festlegung des Hohlrades 30 gegenüber der Drehbewegung 46 stützen sich die Verzahnungen 36b der Planetenräder 26 derart an der Verzahnung 36c des Hohlrades 30 ab, dass der Planetenträger 20 zu einer zur Drehbewegung 46 gleichgerichteten Drehbewegung 54 veranlasst wird. Der Planetenträger 20 des Ausführungsbeispiels nach 1 weist dabei eine wellenartige Nase 56 auf, welche eine zusätzliche Verzahnung 58 trägt. Vorzugsweise erstreckt sich die wellenartige Nase 56 dabei um eine Drehachse 60 des Planetenträgers 20, welche im Wesentlichen parallel, vorzugsweise koaxial zur Drehachse 38 ausgerichtet ist.
Die zusätzliche Verzahnung 58 steht in Wirkverbindung zu einer Verzahnung 62 eines zusätzlichen Zahnrades 64. Das zusätzliche Zahnrad 64 ist dabei um eine Drehachse 66 drehbar auf einer Winkelgetriebewelle 68 angeordnet, wobei die Drehachse 66 des zusätzlichen Zahnrades 64 mit der Drehachse 60 der wellenartigen Nase 56 unter einem von Null verschiedenen Winkel W1 einschließt, insbesondere im wesentlichen senkrecht zu dieser ausgerichtet ist.
Die zusätzliche Verzahnung 58 ist dabei in der Ausführungsform nach 1 als gerad- oder schrägverzahnte Stirnradverzahnung 59 ausgebildet, welche mit einer entsprechend ausgebildeten Kronenradverzahnung 63 als Verzahnung 62 des zusätzlichen Zahnrads 64 kämmt. Das zusätzliche Zahnrad 64 kann demnach auch als Kronenrad 70 bezeichnet werden. Durch die Kombination der Stirnverzahnung 59 mit der Kronenradverzahnung 63 wird die Getriebeanordnung 10 vorteilhafterweise weitgehend unempfindlich gegenüber einer axialen Ausrichtungstoleranz der Winkelgetriebewelle 68 entlang der Drehachse 60 der wellenartigen Nase 56.
In der Ausführung nach 1 kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Winkelgetriebewelle 68 durch eine Lagervorrichtung 44 gestützt wird.
Die wellenartige Nase 56 mit ihrer zusätzlichen Verzahnung 58, 59 bildet mit der Verzahnung 62, 63 des zusätzlichen Zahnrads 64 das Winkelgetriebe 14 der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10, wobei die Winkelgetriebewelle 68 eine Ausgangs- oder Eingangsseite 43, 42 der Getriebeanordnung 10 bildet. Ein Übersetzungsverhältnis IW des Winkelgetriebes 14 berechnet sich aus dem Verhältnis der Anzahl von Zähnen der zusätzlichen Verzahnung 58 gegenüber der Verzahnung 62.
Eine Gesamtübersetzung der Getriebeanordnung nach 1 ergibt sich demnach aus dem Produkt aus (1 – IP1) und IW, wobei IP1 die Standübersetzung der einen Planetengetriebestufe 34 ist, wobei die Drehung um den Winkel W1 umgelenkt und im Drehsinn umgekehrt wird.
In den Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele werden identische oder gleichwirkende Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. der Übersicht halber verzichten die folgenden Darstellungen im Wesentlichen auf die Darstellung von Lagereinrichtungen 44, da diese einerseits vom Fachmann im Anwendungsfall leicht ergänzt und den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden können und andererseits, wie bereits angeführt, den Erfindungsgedanken nicht beeinflussen.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 stellt eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels dar. Dabei ist das zusätzliche Zahnrad 64, welches mit der zusätzlichen Verzahnung 58, 59 kämmt, als kegelförmiges Kronenrad 72 ausgebildet, wobei ein Öffnungswinkel WK des kegelförmigen Kronenrades 72 dem Doppelten des Winkels W1 zwischen der Drehachse 60 und der Winkelgetriebewelle 68 entspricht. Bevorzugt sind dabei Winkel W1 zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 50° bis 80°. In ihrer Wirkung entspricht die Getriebeanordnung 10 nach 2 ansonsten der Ausführungsform nach 1, auf deren Beschreibung an dieser Stelle verwiesen wird.
In 3 ist eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 1 als drittes Ausführungsbeispiel dargestellt. In der Ausführung nach 3 weist der Planetenträger 20 keine wellenartige Nase auf, sondern die zusätzliche Verzahnung 58 ist als Stirnradverzahnung 59 an einer außen liegenden Umfangsfläche 74 des Planetenträgers 20 angeordnet. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich vorzugsweise geringe Übersetzungsverhältnisse IW für das Winkelgetriebe robust einstellen, da die Auslegung einer gleichen oder annähernd gleichen Anzahl von Zähnen der Verzahnungen 58 und 62 einfach möglich ist.
Analog zur Ausführung nach 1 ist in 3 die Drehachse 66 des zusätzlichen Zahnrads 64, welches wie bereits im Beispiel nach 1 als Kronenrad ausgebildet ist, im wesentlichen senkrecht zur Drehachse 60 des Planetenträgers 20. Es kann jedoch auch vorteilhaft die Ausführungsform nach 3 mit einem kegelförmigen Kronenrad 72, wie aus 2 bekannt, derart zu kombinieren, dass der Winkel W1 der Drehachsen 60, 66 zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 50° bis 80° liegt.
In einer anderen Weiterentwicklung gemäß 4 entsteht ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 durch Anordnung der zusätzlichen Verzahnung 58 als gerad- oder schrägverzahnte Kronenradverzahnung 76 an einer Seitenfläche 78, insbesondere an einer der Planetengetriebestufe 34 abgewandten Seitenfläche 78 des Planetenträgers 20. Die Kronenradverzahnung 76 ist dabei dazu vorgesehen, mit einer als Stirnverzahnung 80 ausgeführten Verzahnung 62 des zusätzlichen Zahnrads 64 zu kämmen, wobei die Drehachse 66 des zusätzlichen Zahnrads 62 anlog zu den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit der Drehachse 60 des Planetenträgers 20 einen Winkel W1 zwischen 10° und 90° einschließt – 4 zeigt dazu die Ausrichtung unter 90°.
Mit einer derartigen Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 lassen sich einerseits durch Anpassung eines Radius oder Anzahl der Zähne der seitlich angebrachten Kronenradverzahnung 76 am Planententräger und/oder entsprechender Änderung der Verzahnung 80 des zusätzlichen Zahnrads bevorzugte Übersetzungsverhältnisse IW des Winkelgetriebes 14 ohne starke Eingriffe in beispielsweise Bauraumparameter der Getriebeanordnung 10 realisieren. Andererseits ist eine derartige Anordnung tolerant gegenüber Veränderungen der lateralen Position des zusätzlichen Zahnrads 64 entlang der Winkelgetriebeachse 66.
5 zeigt eine weitere Abwandlung der Ausführung nach 1, bei welcher an der wellenartigen Nase 56 eine die zusätzliche Verzahnung 62 tragende radförmige Struktur 82. Die radförmige Struktur 82 trägt dabei an einer, in diesem Beispiel kegelförmigen Außenfläche 84 die zusätzliche Verzahnung 62, welche als Kronradverzahnung 86 ausgebildet ist. Auch in dieser Ausführungsform ist analog zu 4 das zusätzliche Zahnrad 64 als Stirnrad 80 ausgebildet. Insbesondere ist die sich um die Drehachse 66 erstreckende Winkelgetriebewelle 68 als eine Motorwelle 88 eines eine Antriebseinheit 90 bildenden Elektromotors 91 ausgebildet. Die Drehachse 66 und die Drehachse 60 des Planetenträgers 20 schließen dabei wiederum einen Winkel W1 ein, welcher der Hälfte des Öffnungswinkels WK der kegelförmigen Außenfläche 84 entspricht. Vorzugsweise liegt der Winkel W1 zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 50° bis 80°. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Winkelgetriebewelle 66 die Eingangsseite 42 und die Sonnenradwelle 40 die Ausgangsseite 43 der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10.
In einer anderen Abwandlung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10, wie sie in 6 dargestellt ist, ist die zusätzliche Verzahnung 58 an einer Umfangsfläche 92 des Hohlrades 30 vorgesehen.
Abweichend von den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen, insbesondere der 1 bis 5, ist das Hohlrad 30 gegenüber dem Ruhesystem 50 drehbar, insbesondere frei drehbar gelagert.
Zur Weiterleitung der Drehbewegung 46 des Sonnenrades 18 über die Planetenräder 26 an das Hohlrad 30 ist am Planetenträger 20 eine Brems- und/oder Kupplungseinrichtung 94 zur lösbaren Festlegung des Planetenträgers 20 gegenüber der Drehbewegung 46 mittels abbremsender und/oder blockierender Wirkung als Festlegungsmittel 52 vorgesehen. Ist der Planetenträger 20 gegenüber dem ruhenden Element 48, 49 abgebremst oder vorzugsweise festgelegt, wird das Hohlrad 30 über die kämmenden Verzahnungen 36b, 36c zu einer zur Drehbewegung 46 entgegengesetzte Drehbewegung 96 angetrieben.
Die Brems- und/oder Kupplungseinrichtung 94 kann dabei über Kraft- und/oder Formschluss eine Verbindung mit dem ruhenden Element 48, 49 herbeiführen. Dem Fachmann sind dazu geeignete kraft- und/oder formschlüssig arbeitender Brems- und/oder Kupplungseinrichtungen 94 bekannt, wie beispielsweise Reibbremsen, Reibkupplungen, Klauen- oder Rastkupplungen, welche vorteilhaft im Sinne der Erfindung einsetzbar sind. Analog zu den Vorhergehenden Beispielen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Festlegungsmittel 52 als einfache, vorzugsweise starre Verbindung zwischen dem Planetenträger 20 und dem ruhenden Element 48, 49 ausgebildet ist.
Die zusätzliche Verzahnung 58 am Hohlrad 30 ist gemäß 6 vorzugsweise als gerad- oder schrägverzahnte Stirnverzahnung 98 ausgebildet und steht in Wirkverbindung zu der Verzahnung 62 des zusätzlichen Zahnrades 64, welches auf der Winkelgetriebewelle 68 angeordnet ist. Die Verzahnung 62 ist dabei als zur Stirnverzahnung 98 komplementäre Kronenradverzahnung 100 ausgebildet. Die Drehachse 66 der Winkelgetriebewelle 68 schließt mit der Drehachse 38 des Sonnenrades 18 in zu bereits bekannten Ausführungsbeispielen analoger Weise einen Winkel W1 zwischen 10° und 90° ein – 6 zeigt dabei die Ausrichtung unter 90°. Dem Fachmann wird es jedoch nicht schwerfallen unter Wahl eines geeignet kegelförmigen zusätzlichen Zahnrads 64, 72, 84 einen geeignet Winkel W1 für seine Anwendung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 zu wählen.
7 zeigt eine auf dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 aufbauende Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10. Dabei ist der Planetengetriebestufe 34 des Planetengetriebes 12 eine zweite Planetengetriebestufe 34a vorgelagert.
Die zweite Planetengetriebestufe 34a umfasst dabei ein Sonnenrad 18a, einen Planetenräder 26a tragenden Planetenträger 20a sowie ein Hohlrad 30a. Analog zu der aus 1 bekannten Ausführung der Planetengetriebestufe 34 ist das Hohlrad 34a mit dem ruhenden Element 48, 49 als Ruhesystem 50 verbunden. Der Planetenträger 20a hat seinerseits eine wellenförmige Nase 56a, welche das Sonnenrad 18 der Planetengetriebestufe 34 bildet.
In seiner Funktionsweise weicht die Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 nach 7 nur insoweit von der Ausführung nach 1 ab, als dass das Planetengetriebe 12 ein zweistufiges Getriebe mit entsprechendem größerem möglichem Übersetzungsverhältnis ist, wobei es jedoch nicht vom Kerngedanken der Erfindung abweicht. In analoger Weise ist es darüber hinaus denkbar drei- oder mehrstufige Planetengetriebe 12 in einer erfindungsgemäße Getriebeanordnung 10 vorzusehen.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches wesentliche Merkmale der Ausführungsformen nach 6 und 7 kombiniert. Dabei ist der Planetengetriebestufe 34, wie sie aus 6 bekannt ist, eine zweite Planetengetriebestufe 34a gemäß 7 vorgelagert, die Funktionsweise im Sinne der Erfindung bleibt dabei jedoch unverändert.
Neben den in 7 und 8 gezeigten Festlegungsmittel 52 als im wesentlichen starre Verbindungen mit dem ruhenden Element 48, 49 kann auch eine Kombination mit mindestens einer Brems- und/oder Kupplungseinrichtung 94 vorteilhaft sein, wie sie aus 6 bekannt ist.
9 zeigt eine weitere, grundlegende Variante einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zusätzliche Verzahnung 58 an der Sonnenradwelle 40 vorgesehen. Analog zur Ausführungsform nach 1 ist die zusätzliche Verzahnung 58 als gerad- oder schrägverzahnte Stirnverzahnung 59 ausgebildet, welche mit der als komplementäre Kronenradverzahnung 63 ausgebildeten Verzahnung 62 des zusätzlichen Zahnrads 64 kämmt.
Abweichend zu den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungen bildet in dieser Ausführung bei festgelegtem Hohlrad 30 die Winkelgetriebewelle 68 die Eingangs- bzw. Ausgangsseite 42, 43 der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 und der Planetenträger 20, beispielsweise an der wellenartigen Nase 56 die Ausgangs- bzw. Eingangsseite 43, 42.
Wie die Ausführung nach 10 kann es im Sinne der Erfindung auch vorteilhaft sein, wenn an der Sonnenradwelle 40 die zusätzliche Verzahnung 58 als kegelförmige Kronenradverzahnung 100 ähnlich zum Beispiel nach 5 ausgebildet ist. Hierbei kämmt das mit der Stirnradverzahnung 80 versehene Ritzel an der Motorwelle 88 mit der der kegelförmigen Kornradverzahnung 100, so dass die Motorwelle 88 mit der Sonnenradwelle 40 einen Winkel W1 einschließt, der in schon bekannter Weise mit dem Öffnungswinkel des Kegels WK der Kronenradverzahnung 100 zusammenhängt.
Durch Kombination der im Vorhergehenden beschriebenen Merkmale einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 erhält der Fachmann in naheliegender Weise weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
11 zeigt schließlich ein einfaches Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 in einem Elektrohandwerkzeug 200, insbesondere einem Elektroschrauber, einer Bohrmaschine, einer Schlagbohrmaschine, einem Bohrhammer oder ähnlichem Elektrowerkzeug.
Das Elektrohandwerkzeug 200 umfasst dabei in einem Gehäuse 201 eine vorzugsweise als Elektromotor 202 ausgebildete Antriebseinheit 204 mit einer als Antriebswelle 206 wirkenden Motorwelle 208, welche sich entlang einer Antriebsdrehachse 210 erstreckt. Die Antriebseinheit 202, 204 ist dabei dazu vorgesehen, eine Abtriebswelle 212 einer Nutzeinheit 214 mindestens drehend anzutreiben, wobei die Abtriebswelle 212 sich entlang einer Abtriebsdrehachse 216 erstreckt. An einem stirnseitigen Endbereich 218 des Gehäuses 201 ist eine zumindest drehbar antreibbare Werkzeughalterung 220 angeordnet, welche mit der Abtriebswelle 212 zu einem Drehantrieb verbindbar, insbesondere verbunden ist. Die Werkzeughalterung 220 bildet zusammen mit einem Werkzeug 222 und der Abtriebswelle die Nutzeinheit 214 des Elektrohandwerkzeugs 200.
In der Ausführung nach 11 sind die Antriebswelle 206 und die Abtriebswelle 212 zur Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle 206 auf die Abtriebswelle 212 der Nutzeinheit 214 über eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung 10 mit einander wirkverbunden. Im vorliegenden Beispiel sind die Antriebsdrehachse 210 der Antriebswelle 206 und die Abtriebsdrehachse 216 der Abtriebswelle 212 nicht-parallel zu einander ausgerichtet, insbesondere schließen sie einen Winkel W2 zwischen 10° und 80° ein, vorzugsweise zwischen 50° und 80° ein.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung 10 im Anwendungsbeispiel nach 11 entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel nach 2, wobei die Sonnenradwelle 40 die Eingangsseite 42 der Getriebeanordnung 10 bildet und die Winkelgetriebeachse 68 die Ausgangsseite 43. In diesem Beispiel ist damit das Planetengetriebe 12 auf der der Antriebswelle 206 zugeordneten Seite der Getriebeanordnung 10 angeordnet. Das zusätzliche Zahnrad 68 ist im Beispiel nach 11 drehfest mit der Abtriebswelle 212 verbunden.
In alternativen Anwendungen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn das zusätzliche Zahnrad 68 auf der der Antriebswelle 206 zugeordnete Seite der Getriebeanordnung 12 angeordnet ist.
Weitere Abwandlungen und Anpassungen ergeben sich durch die jeweilige Anwendung in einem Elektrowerkzeug, insbesondere Elektrohandwerkzeug 200, und die gewählte vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 10 nach den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Claims

Getriebeanordnung (10) zur Übertragung einer Drehbewegung in einem Elektrowerkzeug, insbesondere einem Elektrohandwerkzeug, umfassend ein Planetengetriebe (12) mit einem Planetenradsatz (16) und ein zusätzliches Zahnrad (64), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Glied (18, 20, 30; 32) des Planetengetriebes (12) eine zusätzliche Verzahnung (58) zum Eingriff in eine Verzahnung (62) des zusätzlichen Zahnrades (64) trägt, wobei das Glied (18, 20, 30; 32) und das zusätzliche Zahnrad (64) ein Winkelgetriebe (14) bilden.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glied (18, 20, 30; 32) des Planetengetriebes (12) und das zusätzliche Zahnrad (64) ein Kronenradgetriebe bilden.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zahnrad (64) als Kronenrad ausgebildet ist, insbesondere dass die Verzahnung (62) des zusätzlichen Zahnrades (64) als Kronenverzahnung (63) ausgebildet ist, und die zusätzliche Verzahnung (58) des Gliedes (18, 20, 30; 32) als Stirnverzahnung (59) ausgebildet ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenträger (20) des Planetengetriebes (12) die zusätzliche Verzahnung (58) trägt.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (20) eine wellenartige Nase (56) umfasst, an der die zusätzliche Verzahnung (58) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (30) des Planetenradsatzes (12) die zusätzliche Verzahnung (58) trägt, insbesondere dass die zusätzliche Verzahnung (58) an einer äußeren Umfangsfläche des Hohlrades (30) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (18) des Planetengetriebes (12) die zusätzliche Verzahnung (58) trägt, insbesondere dass die zusätzliche Verzahnung (58) eine Kronenradverzahnung (86) ist.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Festlegungsmittel (52) vorgesehen ist, mit welchem ein Glied des Planetengetriebes (12), insbesondere ein Hohlrad (30) oder ein Planetenträger (20) oder ein Sonnenrad (18), gegenüber einem äußeren Ruhesystem (50) festlegbar ist.
Getriebeanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlegungsmittel (52) als eine Brems- und/oder Kupplungseinrichtung (94) ausgebildet ist, welche eine Drehbewegung des Gliedes (18, 20, 30; 32) gegenüber einem das Ruhesystem (50) bildenden Gehäuse (49) zumindest abbremsen, vorzugsweise unterbinden kann.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Eingriff stehenden Verzahnungen (58, 62) des zusätzlichen Zahnrades (64) sowie des Gliedes (18, 20, 30; 32) als Gerad- oder Schrägverzahnung ausgebildet sind.
Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (12) zwei oder mehr Planetenradsätze (16, 16a), insbesondere zwei oder mehr Planetengetriebestufen (34, 34a) umfasst.
Elektrowerkzeug, insbesondere Elektrohandwerkzeug (200), mit einer elektrischen Antriebseinheit (202, 204) zur Erzeugung einer Drehbewegung an einer Antriebswelle (206, 208) und einer Getriebeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Übertragung der Drehbewegung an eine Abtriebswelle (212) einer Nutzeinheit (214).
Elektrowerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsdrehachse (210) der Antriebswelle (206, 208) und eine Abtriebsdrehachse (216) der Getriebeanordnung (10) nicht-parallel zueinander ausgerichtet sind.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (12) auf einer der Antriebswelle (206, 208) zugeordneten Seite der Getriebeanordnung (10) angeordnet ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Zahnrad (64) auf einer der Antriebswelle (206, 208) zugeordneten Seite der Getriebeanordnung (10) angeordnet ist.