DE102010063729A1

DE102010063729A1 - Getriebeanordnung für ein Elektrowerkzeug und Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE102010063729A1
Application number: DE201010063729
Authority: DE
Inventors: Andre Ullrich; Juergen Dietel; 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: 2012-09-27
Also published as: CN103269833A; RU2013133707A; EP2655020A1; WO2012084346A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Getriebeanordnung (100) zur Übertragung einer Drehbewegung in einem Elektrowerkzeug, insbesondere einem Elektrohandwerkzeug (10), umfassend eine als Einrückkupplung ausgebildete Kupplungseinheit (140) mit mindestens zwei Koppelgliedern (152, 154) und einem ein Winkelradpaar (106) aufweisendes Winkelgetriebe (108). Es wird vorgeschlagen, dass ein Rad (104) des Winkelradpaares (106) ein Koppelglied (152) der Kupplungseinheit (140) bildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Elektrowerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Elektrowerkzeuge, insbesondere Elektrohandwerkzeuge wie beispielsweise Tiefenanschlagsschrauber, Elektroschrauber, Bohrmaschinen oder Bohrhämmer bekannt, welche eine Getriebeanordnung zur Übertragung einer Drehbewegung eine als Einrückkupplung ausgebildete Kupplungseinheit mit zwei Koppelgliedern sowie einem ein Winkelradpaar aufweisendes Winkelgetriebe umfassen.
Unter einer „Einrückkupplung” wird dabei insbesondere eine Kupplung verstanden, bei der die Glieder zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung durch vorzugsweise relativ aufeinander bezogenes axiales Verrücken in Eingriff gebracht werden.
In den bekannten Geräten sind die als Einrückkupplung ausgebildete Kupplungseinheit und das Winkelgetriebe dabei an verschiedenen Positionen, insbesondere in separaten Baueinheiten der Getriebeanordnung angeordnet. Unter „verschiedenen Positionen” wird dabei insbesondere eine räumlich getrennte Anordnung von Kupplungseinheit und Winkelgetriebe innerhalb der Getriebeanordnung verstanden. Der Begriff „separate Baueinheiten” umschreibt insbesondere den Umstand, dass sowohl die Koppelglieder der Kupplungseinheit als auch das Winkelradpaar des Winkelgetriebes aus strukturell getrennten Elementen aufgebaut sind. Die Wirkung einer Umlenkung einer Drehbewegung wird dabei im Winkelgetriebe durch strukturell andere Elemente der Getriebeanordnung herbeigeführt, als die Kontroll- oder Steuerwirkung durch die Kupplungseinheit auf die Drehbewegung. Unter einer „Kontroll- oder Steuerwirkung” wird dabei insbesondere eine steuerbare Abbremsung, Unterbrechung oder Herbeiführung einer Übertragung der Drehbewegung, insbesondere eines Drehmomentes von einer Antriebsseite der Getriebeanordnung auf eine Abtriebsseite der Getriebeanordnung verstanden.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung eines Rades des Winkelradpaares als ein Koppelglied der als Einrückkupplung ausgebildete Kupplungseinheit, die erfindungsgemäße Getriebeanordnung bei gleicher Leistungsfähigkeit einen kleineren Bauraum einnimmt als bekannte Getriebeanordnungen. Unter einem „Winkelradpaar” wird dabei insbesondere eine Anordnung eines Paares von Rädern mit je einer Drehachse verstanden, bei welchem die beiden Drehachsen nicht-parallel zueinander, insbesondere unter einem Winkel größer 0° und kleiner gleich 90° zueinander ausgerichtet sind. Vorzugsweise schließen die Drehachsen des Winkelradpaares einen Winkel zwischen 10° und 90°, insbesondere zwischen 50° und 80° ein. Weiters wird unter einem „Koppelglied” insbesondere ein Glied oder Element verstanden, über welches die Kontroll- oder Steuerwirkung der Kupplungseinheit realisierbar ist oder realisiert wird.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, durch eine Integration der Kontroll- oder Steuerwirkung einer Kupplungsfunktion mit der Umlenkwirkung eines Winkelgetriebes in dem Rad des Winkelgetriebes die Anzahl der Bauteile der Getriebeanordnung kostensenkend reduziert wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Vorzugsweise ist das Rad des Winkelradpaares auf einer Abtriebsseite des Winkelgetriebes angeordnet, wodurch sich eine günstige Übersetzung zwischen einem Eingangsrad oder Ritzel als Eingangsseite des Winkelgetriebes und der Abtriebsseite einstellen lässt.
Eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung mit besonders hoher Wirkungsgrad lässt sich erzielen, wenn das Rad des Winkelradpaares ein Zahnrad ist und insbesondere als ein Kegelrad oder ein Kronenrad ausgebildet ist. Von besonderem Vorteil ist es dabei das Rad als Kronenrad auszubilden, da das Winkelgetriebe so entlang einer Drehachse eines zweiten Rades des Winkelradpaares, insbesondere des Eingangsrads oder Ritzels, unempfindlich gegenüber Lageänderungen ist.
In einer besonders einfachen Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung trägt das Rad auf einer Seitenfläche Koppelmittel zur Herstellung einer Wirkverbindung mit korrespondierenden Koppelmitteln eines zweiten Koppelgliedes der Kupplungseinheit.
Unter einer „Seitenfläche” wird dabei insbesondere eine Fläche des Rades verstanden, welche nicht parallel zu einer Drehachse des Rades, vorzugsweise unter einem Winkel von mindestens 45°, besonders bevorzugt im wesentlichen senkrecht zur Drehachse orientiert ist. Unter „Koppelmitteln” werden im Sinne der Erfindung insbesondere Mittel verstanden, welche eine lösbare, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen entsprechend ausgestatteten Koppelgliedern herbeiführen, hervorrufen oder bewirken können. Unter „lösbar” wird hierbei insbesondere im Sinne von wiederholt lösbar und/oder bezogen auf eine Drehgeschwindigkeit der Drehbewegung im Sinne von schnell lösbar, vorzugsweise im Bereich von Bruchteilen einer Umdrehung lösbar, und/oder mit verglichen zu einer übertragenen Drehleistung der Drehbewegung geringen Leistung, vorzugsweise weniger als 15%, besonders bevorzugt weniger als 2% der Drehleistung verstanden. Geeignete Koppelmittel können dabei durch geometrische Strukturen wie Aussparungen, Ausstülpungen, klauenartige, nockenartige oder ähnliche Strukturen oder beispielsweise Reibflächen an den Koppelgliedern gebildet sein alternativ oder ergänzend können die Koppelmittel durch elektromagnetische Mittel wie beispielsweise Magneten und/oder Elektromagneten oder dem Fachmann bekannte geeignete Mittel zur Herstellung einer lösbaren, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung sein. Unter „korrespondierenden Koppelmitteln” werden insbesondere Koppelmittel verstanden, welche jeweils paarweise die lösbare, kraft- und/oder formschlüssige Verbindung herbeiführen, hervorrufen oder bewirken.
Ist die Kupplungseinheit als Reibkupplung ausgebildet, so kann auf einfache Weise eine in Grenzen steuerbare Übertragung der Drehbewegung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung erreicht werden. Dabei kann insbesondere auch eine abgebremste Übertragung erreicht werden, wobei unter einer abgebremsten Übertragung insbesondere eine gegenüber einer Eingangsdrehleistung reduzierte Ausgangsdrehleistung verstanden wird. Als weiteren Vorteil ist dabei anzusehen, dass die Kupplungseinheit unabhängig von einer relativen Drehlage ihrer Koppelglieder geschlossen werden kann.
Vorzugsweise sind die Koppelmittel dabei als korrespondierende Reibflächen ausgebildet. Unter „korrespondierenden Reibflächen” werden hier insbesondere einander gegenüberliegende Flächen an den Koppelgliedern verstanden, die bei Herbeiführung einer Oberflächenberührung im Bereich der Reibflächen eine nicht verschwindende Reibkraft aufeinander ausüben. Dabei wird unter einer „nicht verschwindenden Reibkraft” insbesondere eine Reibkraft verstanden, welche ausreicht ein an der Eingangsseite anliegendes Drehmoment zumindest teilweise auf die Ausgangsseite zu übertragen.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Reibflächen als korrespondierende Konusflächen ausgebildet. Dabei werden unter „korrespondierenden Konusflächen” insbesondere zwei paarweise gegenüberliegende Konus- oder Kegelflächen verstanden, wobei die erste eine Außenfläche und die zweite eine Innenfläche ist, und wobei die Außenfläche zur Herstellung einer Reibverbindung derart in die Innenfläche eingreifen kann, dass die Flächen in Berührung, vorzugsweise in eine keilende Berührung oder Verbindung treten.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplungseinheit als Klauenkopplung ausgebildet, wobei mindestens die Koppelmittel eines der Koppelglieder durch Rastausnehmungen gebildet wird, in welche die als Einrückelemente ausgebildeten Koppelmittel des anderen Koppelgliedes eingreifen kann. Eine derartige Ausführung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung erlaubt die einfache Steuerung einer Drehmomentübertragung von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite insbesondere im Sinne einer binären Steuerung bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad.
In einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung ist eines der Koppelmittel als Wälzkörper, insbesondere als elastisch vorgespannter Wälzkörper ausgebildet, welche in die die Klauen oder Rastnocken des zweiten Koppelgliedes eingreifen können, so kann die eine Klauen- oder Rastnockenkupplung leicht als eine Überrastkupplung ausgebildet werden. Eine Überrastkupplung hat den Vorteil das übertragene Drehmoment auf einen Maximalwert zu begrenzen, wodurch sich vorteilhafte Zusatz- und/oder Schutzfunktionen in einem Elektrowerkzeug realisieren lassen.
Eine vorteilhafte Ausführung eines Elektrowerkzeugs, insbesondere eines Elektrohandwerkzeugs wie beispielsweise ein Tiefenanschlagsschrauber, Elektroschrauber, Bohrmaschinen oder Bohrhammer mit einer elektrischen Antriebseinheit zur Erzeugung einer Drehbewegung wird erhalten, wenn eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung zur Übertragung der Drehbewegung an eine Nutzeinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise sind dabei eine Antriebsdrehachse der Antriebseinheit und eine Abtriebsdrehachse der Getriebeanordnung nicht parallel zueinander ausgerichtet, wodurch ein Schwerpunkt des Elektrowerkzeugs günstig ausgelegt, insbesondere bei einem Elektrohandwerkzeug vorteilhaft vor einem Handgriff platziert werden kann.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung des Elektrowerkzeugs ist mindestens ein Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittel zur Einstellung eines Kupplungszustandes vorgesehen. Unter einem „Kupplungszustand” wird dabei insbesondere ein Verbindungszustand zwischen den Koppelgliedern und/oder ein einstellbarer Parameter für eine Kopplungsstärke zwischen den Koppelgliedern verstanden. Insbesondere bei Reib- oder Überrastkupplungen begrenzt die Kopplungsstärke den Übertrag eines Drehmoments von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite. Dem Fachmann sind hier aus der einschlägigen Literatur verschiedene Mittel wie beispielsweise Federsysteme mit einstellbaren Federkräften oder Hebelsysteme, um beispielsweise eine Andruckkraft in Reibkupplungen veränderbar zu gestalten, bekannt, welche je nach Anforderungen vorteilhaft in einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung vorgesehen sein können. Die Federsysteme oder Hebelsysteme bilden dabei Beispiels von entsprechenden „Kontrollmitteln”. Derartige Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittel sind dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2006 057 283 A1 hinreichend bekannt.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Tiefenanschlagsschrauber als erstes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung
2 eine erstes Ausführungsform eines Rades als Koppelglied
3a und 3b eine zweite Ausführungsform eines Rades als Koppelglied
4 einen Bohrhammer als zweites Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung
5a und 5b eine dritte Ausführungsform eines Rades als Koppelglied
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tiefenanschlagschraubers als ein erstes Beispiel eines Elektrowerkzeugs 10, insbesondere Elektrohandwerkzeugs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100.
In einem Gehäuse 12, insbesondere einem mehrteiligen Gehäuse 13, des Elektrowerkzeugs 10 ist die Getriebeanordnung 100 dabei zwischen einer Antriebseinheit 14, welche einen Elektromotor 16 mit einer Motorwelle 18 umfasst, und einer Nutzeinheit 20 angeordnet. In dem Gehäuse 12 ist ferner eine Betätigungseinheit 22 zu einer Inbetriebnahme des Elektrowerkzeugs 10 sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24, vorzugsweise eine Elektronikeinheit 25 vorgesehen. Weiters ist eine Energieversorgungseinheit 26, insbesondere eine Batterie- oder Akkueinheit, vorzugsweise eine wechselbare Batterie- oder Akkueinheit 27, zu einer Bereitstellung einer Energie für die Antriebseinheit 14 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann die Energieversorgungseinheit 26 aber auch als eine hier nicht gezeigte, dem Fachmann aber hinlänglich bekannte Netzversorgungseinheit ausgebildet sein. Daneben sind dem Fachmann auch weitere Energieversorgungseinheiten wie beispielsweise Brennstoffzellen bekannt, welche alternativ oder ergänzend eingesetzt werden können.
In der bevorzugten Ausführung nach 1 sind die Betätigungseinheit 22 und die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 24, 25 in einem Handgriffsegment 28 des Gehäuses 12, 13 angeordnet. Die Energieversorgungseinheit 26, 27 ist dabei bevorzugt in einem Endbereich 29 des Handgriffsegment 28 angeordnet. Die Antriebseinheit 14 ist im Beispiel nach 1 in einer Antriebssegment 30 des Gehäuses 12, 13 angeordnet, während die Getriebeanordnung 100 und ein innenliegender Teil 32 der Nutzeinheit 20 in einem Nutzsegment 34 des Gehäuses 12, 13 aufgenommen ist.
Die Motorwelle 18 ist um eine Motordrehachse 36 drehbar gelagert, wobei in einem der Getriebeanordnung 100 zugewandten Endbereich 38 ein Ritzel 102 vorgesehen ist. Das Ritzel 102 ist dabei vorzugsweise mit der Motorwelle 18 drehfest verbunden, besonders bevorzugt auf diese aufgepresst, aufgeschweißt oder anderweitig form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden. Alternativ kann das Ritzel 102 auch einteilig mit der Motorwelle 18 ausgebildet sein.
In der Ausführung nach 1 ist das Ritzel 102 als ein gerad- oder schrägverzahntes Stirnrad 103 ausgebildet und dazu vorgesehen, mit einem zweiten Rad 104 als Winkelradpaar 106 ein Winkelgetriebe 108 zu bilden. Das zweite Rad 104 ist dabei um eine Drehachse 110 auf einer Welle oder Arbeitsspindel 40 angeordnet, insbesondere frei drehbar angeordnet. In der Ausführung nach 1 ist das zweite Rad 104 über eine in einer Mittelbohrung 105 angeordneten Lagervorrichtung 130, beispielsweise ein Gleitlager 131 oder Wälzlager, gegenüber der Welle oder Arbeitspindel 40 entkoppelt, insbesondere drehentkoppelt.
Ein Übersetzungsverhältnis IW des Winkelgetriebes 108 liegt dabei zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 2 und 8, besonders bevorzugt zwischen 2,5 und 6.
Das zweite Rad 104 ist dabei vorzugsweise als Kronenrad 112 ausgebildet und weist dabei eine gerad- oder schrägverzahnte Kronenradverzahnung 113 auf. Alternativ kann das Ritzel 102 und das zweite Rad 104 jedoch auch als ein Paar Kegelräder ausgeführt sein, wie sie dem Fachmann bekannt sind.
Gemäß 1 schließt die Motordrehachse 36 mit der Drehachse 110 des zweitens Rades 104, 112 einen Winkel W1 von 90° ein. Es kann jedoch vorteilhaft sein, wenn der Winkel W1 zwischen 10° und 90°, insbesondere zwischen 50° und 80° liegt, wie dies in einem zweiten Anwendungsbeispiel nach 4 gezeigt ist.
Im Anwendungsbeispiel nach 1 ist an einer im Wesentlichen in Richtung auf die Nutzeinheit 20 hingewandten Seitenfläche 114 am zweiten Rad 104, insbesondere dem Kronenrad 112 mindestens ein Koppelmittel 150 einer Kupplungseinheit 140 vorgesehen, vorzugsweise an der Seitenfläche 114 angeordnet, insbesondere mit Seitenfläche 114 verbunden. In einer bevorzugten, montagefreundlichen Ausführung ist das Koppelmittel 150 einteilig mit dem zweiten Rad 104, 112 ausgebildet, so dass das zweite Rad 104 das erste Koppelglied 152 der Kupplungseinheit 140 bildet.
In Richtung auf die Nutzeinheit 20 zu vor dem zweiten Rad 104, 112 ist ein zweites Koppelglied 154 der Kupplungseinheit 140 vorgesehen, welches vorzugsweise drehfest mit der Welle oder der Arbeitsspindel 40 verbunden ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung, wie sie in 1 dargestellt ist, kann zudem vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten und zweiten Koppelglied 152, 154 ein Zwischenkupplungselement 155 angeordnet ist, welches in Richtung auf das zweite Koppelglied 154 am ersten Koppelglied 152 anliegt. In einem eingerückten Zustand des zweiten Koppelgliedes 154 stellt dieses eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Zwischenkupplungselement 155 zur Drehmitnahme des ersten Koppelgliedes 152 her.
Zwischen den beiden Koppelgliedern 152, 154 bzw. dem zweiten Koppelglied 154 und dem Zwischenkupplungselement 155 ist ein, im Beispiel nach 1 als eine Federelement, insbesondere Schraubenfederelement 156 ausgebildetes Rückstellelement 158 angeordnet, welches die Koppelglieder 152, 154 in einen ersten Kupplungszustand bringt, wobei die Koppelglieder 152, 154 im Beispiel nach 1 in diesem ersten Kupplungszustand nicht in Eingriff stehen. Die Kupplungseinheit 140 ist somit geöffnet, und eine Übertragung eines Drehmoments vom ersten Koppelglied 152 auf das zweite Koppelglied 154 ist unterbrochen.
Zu einer Überführung der Kupplungseinheit 140 aus dem ersten Kupplungszustand in einen in 1 nicht dargestellten zweiten Kupplungszustand, bei welchem die Koppelglieder 152, 154 zur Übertragung eines Drehmoments in Eingriff stehen, ist weiters ein Kupplungsbetätigungsmittel 160 vorgesehen. In der einfachen Ausführung nach 1 ist das Kupplungsbetätigungsmittel 160 als eine Kette zweier axial entlang der Drehachse 110 verschiebbarer Wellenabschnitte 42, 44 der Welle oder Arbeitsspindel 40 ausgebildet. Dabei sind die Wellenabschnitte 42, 44 derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass eine Axialverschiebung des ersten Wellenabschnitts 42 in Richtung der Kupplungseinheit 140 auf den zweiten Wellenabschnitt übertragbar ist. Das zweite Koppelglied 154 ist dabei vorzugsweise starr mit dem zweiten Wellenabschnitt 44 verbunden und so über die Axialverschiebung der Wellenabschnitte 42, 44 mit dem ersten Koppelglied 152 in Eingriff bringbar.
In der Ausführung nach 1 ist die Kupplungseinheit 140 vorzugsweise als eine Klauenkupplung 141 ausgebildet. 2, 3a und 3b zeigen dazu beispielhafte Ausführungen eines Kronenrades 112 als zweitem Rad 104 des Winkelgetriebes 108. Identische oder gleichwirkende Merkmale werden dabei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In dem Kronenrad 112 nach 2 sind vier in der Seitenfläche 114 angeordnete Rastausnehmungen 162 vorgesehenen, welche zur Aufnahme entsprechend ausgebildeter, hier nicht dargestellter Einrückelemente 164 des zweiten Koppelgliedes 154 vorgesehen sind. Die Einrückelemente 164 sind dabei vorzugsweise klauen- oder nockenartig ausgebildet. Die Rastausnehmungen 162 sowie die Einrückelemente 164 bilden dabei die Koppelmittel 150 der Koppelglieder 152, 154.
Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, wenn anstelle von vier Rastausnehmungen 162 mehr oder weniger, insbesondere zwei, drei oder fünf Rastausnehmungen 162 vorgesehen sind. Die Anzahl der Einrückelemente 164 des zweiten Koppelgliedes 154 ist vorzugsweise nach oben durch die Anzahl der Rastausnehmungen 162 beschränkt, insbesondere kann es von Vorteil sein, weniger, vorzugsweise nur halb so viele Einrückelemente 164 wie Rastausnehmungen 162 vorzusehen. Weiters kann es vorteilhaft sein, die Anordnung von Rastausnehmungen 162 und Einrückelementen 164 zwischen den beiden Koppelgliedern 152, 154 gegenüber der Darstellung der 2 auszutauschen. In besonderen Fällen kann auch vorgesehen sein, das beide Koppelgliedern 152, 154 jeweils Rastausnehmungen 162 und Einrückelemente 164 tragen.
2 zeigt weiters die Anordnung der Lagereinheit 130 in der Mittelbohrung 105 des zweiten Rades 104, 112. In der Ausführung nach 2 ist die Lagereinheit 130 als Gleitlager 131 ausgebildet.
Während 2 ein kegelförmiges Kronenrad 112 zeigt, mit welchem vorteilhaft ein der Hälfte eines Kegelöffnungswinkels WK entsprechender Winkel W1 einstellbar ist, zeigen die 3a und 3b eine Anordnung der Kronenradverzahnung 113 auf der zu einer Umfangsfläche 116 senkrechten Seitenfläche 114 des Kronenrads 112. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für eine nahezu rechtwinklige Anordnung der Drehachsen von Antriebseinheit 14 und Nutzeinheit 20, wie sie im Beispiel nach 1 dargestellt ist.
3b zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A durch das Kronenrad 112 aus 3a. In diesem Schnitt ist zu erkennen, dass die Rastausnehmungen 162 dieses Ausführungsbeispiels ein im Wesentlich in Umfangsrichtung 166 vorgesehenes ein Ein- oder Überrastprofil 168 aufweisen. Das Ein- oder Überrastprofil 168 zeichnet dabei insbesondere durch eine über die Umfangsrichtung variierende Tiefe der Rastausnehmung 162 aus.
Dieses Ein- oder Überrastprofil 168 begünstigt einerseits eine einrückenden Eingriff der dem zweiten Koppelglied 154 zugeordneten Einrückelemente 164. In einer bevorzugten Weiterentwicklung, bei der die Einrückelemente 164 durch hier nicht bildlich dargestellte Wälzkörper – beispielsweise Kugeln, Walzen oder Rollen –, insbesondere als elastisch vorgespannter Wälzkörper – zum Beispiel durch Federelemente vorgespannte Wälzkörper – ausgebildet sind, kann andererseits über das Ein- oder Überrastprofil 168 ein durch ein maximales Übertragsmoment begrenzte Kupplungseinheit 140 durch ein Überrastvorgang erreicht werden. Alternativ können die Einrückelemente 164 auch als Rampen oder Nocken ausgebildet sein. Der Fachmann kennt dazu verschiedenste Ausführungen von sogenannten Überrastkupplungen, deren die Überrastung begünstigenden Merkmale in der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 ohne Beeinträchtigung des Erfindungsgedankens eingesetzt werden können.
4 zeigt die schematische Ansicht eines Bohrhammers mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 als zweites Anwendungsbeispiel eines Elektrowerkzeugs 10. Identische oder gleichwirkende Merkmale tragen dabei die gleichen Bezugszeichen wie die im Vorhergehenden beschriebenen Beispiele.
Wie im Beispiel nach 1 umfasst das Gehäuse 12, 13 neben der als Elektromotor 16 ausgebildeten Antriebseinheit 14 die Nutzeinheit 20 sowie eine Betätigungseinheit 22, eine Steuer- und/oder Regeleinheit 24 insbesondere in Form der Elektronikeinheit 25 sowie die Energieversorgungseinheit 26.
In bereits aus der vorhergehenden Beschreibung bekannter Weise ist die erfindungsgemäße Getriebeanordnung 100 dazu vorgesehen, ein durch die Antriebseinheit 14 an der Motorwelle 18 erzeugtes Antriebsmoment auf die als Zwischenwelle 46 ausgebildete Welle oder Arbeitsspindel 40 steuerbar auf die Nutzeinheit 20 zu übertragen. Dabei wird unter „steuerbar übertragen” insbesondere eine wählbar aktivierbar/deaktivierbare Übertragung einer Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße verstanden. Insbesondere weist der Endbereich 38 der Motorwelle 18 das schon aus 1 bekannte Ritzel 102, 103 auf, welches mit dem zweiten Rad 104 das Winkelradpaar 106 des Winkelgetriebes 108 der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 bildet. Die Anordnung und Wirkungsweise entspricht dabei der aus 1 bekannten Ausführung, so dass insbesondere bezüglich der Funktion und etwaiger Abwandlungsmöglichkeit auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird.
Die Nutzeinheit 20 des Bohrhammers umfasst mindestens einen Schlagwerksantrieb 48. Der Schlagwerksantrieb 48 weist im Beispiel nach 4 eine Taumelantriebsvorrichtung 52 zum oszillierenden Antrieb einer Kolbeneinheit 54 auf, welcher eine Lagerhülse 56 umfasst, die vorzugsweise frei drehbar auf der Zwischenwelle 46 gelagert ist. Weiters kann ein Drehantrieb 50 vorgesehen sein, wie er in 4 nur schematisch angedeutet ist.
An einem der Getriebeanordnung 100 zugewandten Ende 58 der Lagerhülse 56 ist um eine Drehachse 60 der Zwischenwelle 46 ein Konusring 62 vorgesehen, vorzugsweise angeformt. In der Ausführung nach 4 ist dabei vorgesehen, dass der Konusring 62 eine im Wesentlichen radial nach außen gerichtete, konusförmige Außenmantelfläche 64 aufweist. Dies ist am besten in 5b zu erkennen.
Das vorzugsweise als Kronenrad 112 ausgebildete zweite Rad 104 weist an seiner Seitenfläche 114 eine ringförmige Reibkontur 180 auf, welche eine im Wesentlichen radial in Richtung der Mittelbohrung 105 nach innen gerichtete Innenmantelfläche 182 aufweist. Die Außenmantelfläche 64 sowie die Innenmantelfläche 182 sind jeweils als Reibflächen 184, insbesondere als zu einander komplementäre, einander im Wesentlichen flächig in Kontakt bringbare Reibflächen 184 ausgebildet. Vorzugsweise sind dazu die Öffnungswinkel O1 und O2 der Außen- bzw. Innenmantelfläche 64, 182 annähernd gleich ausgebildet, so dass bei einem Eingriff der beiden konusförmigen Flächen 64, 182 eine durch Reibkräfte verursachte kraftschlüssige Verbindung, insbesondere Klemm- oder Keilverbindung entsteht. Dies ist besonders gut in 5b zu erkennen. Alternativ kann auch eine bezüglich ihrer radialen Orientierung der Reibflächen 184 vertauschte Anordnung in einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 vorgesehen sein. Die Reibflächen 184 bilden somit die Koppelmittel 150 der Kupplungseinheit 140, wobei das zweite Rad 104, 112 mit der Reibkontur 180 das erste Koppelglied 152 und die Lagerhülse 56 mit Konusring 62 das zweite Koppelglied 154 der Kupplungseinheit 140 bilden.
5a zeigt ein Beispiel des zweiten Rades 104, 112 nach 4 mit der um die Mittelbohrung 105 angeordneten Reibkontur 180 des ersten Koppelglieds 152. Die Reibkontur 180, 152 ist dabei analog zum Konusring 62 des zweiten Koppelglied 154 als umlaufend geschlossene Konushülse ausgebildet. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass mindestens ein Koppelglied 152, 154 als segmentierte, insbesondere als abschnittsweise unterbrochene Konushülsenabschnitte ausgebildet ist.
In einer bevorzugten, hier im Detail nicht dargestellten aber dem Fachmann beispielsweise aus der DE 10 2006 057 283 A1 bekannten Ausführung ist im Elektrowerkzeug 10 nach 4 mindestens ein Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittel 160 vorgesehen, welches eine durch einen Benutzer des Elektrowerkzeugs 10 eine Umschaltung des Kupplungszustandes der Kupplungseinheit 140 erlaubt. Bezüglich des Aufbau und der Funktionsweise des Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittels 160 wird an dieser Stelle auf die entsprechende Beschreibung der DE 10 2006 057 283 A1 verwiesen. Selbstverständlich kann der Fachmann auch andere ihm bekannte Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittel 160 in einem Elektrowerkzeug 10 mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 einsetzen.
Weitere Varianten einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 100 erhält der Fachmann unter anderem durch Kombination der entsprechenden Merkmale aus den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006057283 A1 [0018, 0052, 0052]

Claims

Getriebeanordnung (100) zur Übertragung einer Drehbewegung in einem Elektrowerkzeug, insbesondere einem Elektrohandwerkzeug (10), umfassend eine als Einrückkupplung ausgebildete Kupplungseinheit (140) mit mindestens zwei Koppelgliedern (152, 154) sowie einem ein Winkelradpaar (106) aufweisendes Winkelgetriebe (108), dadurch gekennzeichnet, dass ein Rad (104) des Winkelradpaares (106) ein Koppelglied (152) der Kupplungseinheit (140) bildet.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (104) des Winkelradpaares (106) auf einer Abtriebsseite des Winkelgetriebes (108) angeordnet ist.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (104) des Winkelradpaares (108) ein Zahnrad ist, und insbesondere als ein Kegelrad oder ein Kronenrad (112) ausgebildet ist.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (104, 112) auf einer Seitenfläche (114) Koppelmittel (150) zur Herstellung einer Wirkverbindung mit korrespondierenden Koppelmitteln (150) eines zweiten Koppelgliedes (154) der Kupplungseinheit (140) trägt.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (140) als Reibkupplung ausgebildet ist, und die Koppelmittel (150) als korrespondierende Reibflächen (184) ausgebildet sind.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (184) als korrespondierende Konusflächen (64, 182) ausgebildet sind.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (140) als Klauenkopplung (141) ausgebildet ist, und mindestens die Koppelmittel (150) eines der Koppelglieder (152; 154) durch Rastausnehmungen (162) gebildet wird, in welche die als Einrückelemente (164) ausgebildeten Koppelmittel (150) des anderen Koppelgliedes (154; 152) eingreifen kann.
Getriebeanordnung (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Koppelmittel (150) eines der Koppelglieder (152; 154) als Wälzkörper, insbesondere als elastisch vorgespannter Wälzkörper ausgebildet ist, welche in die Rastausnehmungen (162) des anderen Koppelgliedes (154; 152) eingreifen können.
Getriebeanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (104) des Winkelradpaares (106), welches das Koppelglied (152) bildet, mit einer Kraft, vorzugsweise einer Federkraft beaufschlagt ist, welche das Rad (104, 152) vom zweiten Koppelglied (154) trennt.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (36, 110) des Winkelradpaares (106) einen Winkel W1 zwischen 10° und 90°, insbesondere zwischen 50° und 80° einschließen.
Elektrowerkzeug, insbesondere Elektrohandwerkzeug (10), mit einer elektrischen Antriebseinheit (14, 16) zur Erzeugung einer Drehbewegung und einer Getriebeanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Übertragung der Drehbewegung an eine Nutzeinheit (20).
Elektrowerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsdrehachse (36) der Antriebseinheit (14) und eine Abtriebsdrehachse (110) der Getriebeanordnung (100) nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontroll- oder Kupplungsbetätigungsmittel (160) zur Einstellung eines Kupplungszustandes der Kupplungseinheit (140) vorgesehen ist.