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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Antriebstechnik und insbesondere eine Antriebsvorrichtung mit einem Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus mit großem Übersetzungsverhältnis und ein die Antriebsvorrichtung verwendendes Elektrowerkzeug.
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HINTERGRUND
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Planetengetriebe werden oft verwendet, um die Geschwindigkeit eines Motors zu reduzieren und folglich eine geschwindigkeitsreduzierte Leistung zu liefern. Ein typisches Planetengetriebe hat ein Sonnenrad, einen Innenzahnkranz, eine Mehrzahl von Planetenrädern und einen von den Planetenrädern angetriebenen Träger. Das Sonnenrad und die Planetenräder sind im Innenzahnkranz aufgenommen. Die Planetenräder umgeben das Sonnenrad und jedes Planetenrad kämmt sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Innenzahnkranz. Das Sonnenrad ist fest um eine Ausgangswelle des Motors angeschlossen und dreht zusammen mit der Ausgangswelle des Motors. Demzufolge treibt das Sonnenrad die Planetenräder an, wenn der Motor in Betrieb ist. Die Planetenräder umlaufen das Sonnenrad unter dem Zwang des Innenzahnkranzes, sodass der Träger sich dreht. Die Ausgangswelle des Motors sollte einen Außendurchmesser besitzen, der so groß ist, dass ein ausreichend großes Drehmoment ausgeübt werden kann. Daher haben das Sonnenrad und der Innenzahnkranz beide einen großen Außendurchmesser, was zu einem großen Gesamtvolumen des Getriebes führt und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes einschränkt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Einige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung beschrieben oder sind aus der Beschreibung eindeutig oder können durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erlernt werden.
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In einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Antriebsvorrichtung, die einen Motor mit einer Drehwelle umfasst und ein Getriebe, das ein Getrieberad umfasst, welches einstückig mit der Drehwelle geformt ist.
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Vorzugsweise hat das Getriebe ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von Planetenrädern, die das Sonnenrad umgeben und mit dem Sonnenrad kämmen, einen Innenzahnkranz, der die Planetenräder umgibt und mit den Planetenrädern kämmt und einen Träger zur Befestigung der Planetenräder. Das Sonnenrad ist einstückig mit der Drehwelle geformt.
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Vorzugsweise liegt ein Verhältnis eines Außendurchmessers des Sonnenrades zu einem anderen Außendurchmesser anderer Bereiche der Drehwelle im Bereich zwischen 0,9 bis 1,4.
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Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Zähne des Sonnenrades drei bis fünf.
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Vorzugsweise sind das Sonnenrad, die Planetenräder und der Innenzahnkranz jeweils ein Schrägstirnrad.
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Vorzugsweise hat der Träger eine obere Befestigungsplatte und eine untere Befestigungsplatte, die miteinander fest montiert sind, wobei gegenüberliegende Enden der Zentralachsen der Planetenräder jeweils an der oberen und der unteren Befestigungsplatte fest montiert sind.
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Vorzugsweise umfasst die Antriebsvorrichtung ferner ein Ausgangselement, das mit dem Träger für eine synchrone Drehung mit dem Träger verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst die Antriebsvorrichtung ferner ein Gebläse, das fest mit der Drehwelle verbunden ist und zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist.
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Vorzugsweise umfasst das Gebläse eine Nabe, die um die Drehwelle herum befestigt ist, eine Mehrzahl von Schaufeln, die mit der Nabe verbunden sind, und eine Platte, die mit den Schaufeln verbunden ist. Die Platte ist im Wesentlichen senkrecht zur Drehwelle und befindet sich zwischen den Schaufeln und dem Getriebe.
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Vorzugsweise ist der Motor ein Innenläufermotor, der zum bidirektionalen Anlaufen fähig ist und eine Ausgangsgeschwindigkeit hat, die größer ist als 20000 U/min. Das Getriebe hat ein Übersetzungsverhältnis von acht.
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In einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Elektrowerkzeug mit einem drehbaren Arbeitskopf. Das Elektrowerkzeug umfasst ferner die oben beschriebene Antriebsvorrichtung wobei der Arbeitskopf vom dem Getriebe der Antriebsvorrichtung angetrieben wird.
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Vorzugsweise umfasst das Elektrowerkzeug ferner eine Stoßeinheit, die sich zwischen dem Getriebe und dem Arbeitskopf befindet. Die Stoßeinheit wird von dem Getriebe angetrieben, um den Arbeitskopf in einem ersten Modus synchron anzutreiben, wobei die Stoßeinheit in einem zweiten Modus von dem Getriebe angetrieben wird, um den Arbeitskopf stoßend anzutreiben.
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Vorzugsweise umfasst die Stoßeinheit ein hohles zylindrisches Stoßelement und eine zusammengedrückte Feder, die zwischen dem Stoßelement und dem Träger der Antriebsvorrichtung liegt. Das Stoßelement ist an einem Ende eines Ausgangselements der Antriebsvorrichtung montiert, so dass dieses vom Ausgangselement angetrieben wird, um zu drehen. Die zusammengedrückte Feder umgibt das Ausgangselement.
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Vorzugsweise umfasst der Arbeitskopf einen Drehkörper und Dreharme, die sich nach außen vom Drehkörper erstecken; gegenüber vom Motor sind Vorsprünge an der Stirnfläche des Stoßelements geformt. Die Vorsprünge erfassen die Dreharme, um den Arbeitskopf anzutreiben.
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Vorzugsweise umfasst das Stoßelement ein Befestigungsloch zur Befestigung an das Ende des Ausgangselements, wobei Wölbungen in zwei gegenüberliegenden Positionen einer Innenfläche des Befestigungslochs geformt sind. An gegenüberliegenden Seiten des Ausgangselements werden Antriebsblöcke geformt, um in die Wölbungen hineinzuragen, um das Stoßelement zum Drehen anzutreiben.
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Vorzugsweise umfasst jede Wölbung eine U-förmige Antriebsvorrichtung, die als Gleitnut fungiert für einen der entsprechenden Antriebsblöcke.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Antriebsvorrichtung und ein Elektrowerkzeug, das die Antriebsvorrichtung verwendet. Durch das einstückige Formen des Sonnenrades mit der Drehwelle zu einer monolithischen Struktur wird die Anzahl der Zähne des Sonnenrades reduziert und die Getriebeübersetzung des Getriebes der Antriebsvorrichtung wird vergrößert, sodass ein Einphasenmotor verwendet werden kann, um Kosten zu reduzieren.
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Durch das Lesen dieser Offenbarung können Fachleute die Merkmale und Inhalte der technischen Lösungen besser verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Damit Vorteile und Verwirklichungen der vorliegenden Erfindung offensichtlicher werden, werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Inhalte, die in den Zeichnungen gezeigt werden, dienen lediglich Darstellungszwecken und stellen keine Einschränkung der Erfindung dar. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 einen Motor der Antriebsvorrichtung von 1;
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3 ist eine Explosionsansicht eines Getriebes der Antriebsvorrichtung von 1;
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4 das Getriebe der Antriebsvorrichtung von 1;
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5 ein Elektrowerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 eine Schnittansicht des Elektrowerkzeugs von 5;
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7 und 8 eine Stoßeinheit des Elektrowerkzeugs von 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf 1 Bezug genommen, entsprechend der die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 100 einen Motor 50 und ein Planetengetriebe 60 aufweist. Das Planetengetriebe 60 ist an einem Ausgangsende des Motors 50 montiert, um die Ausgangsgeschwindigkeit des Motors 50 zu reduzieren und dann eine geschwindigkeitsreduzierte Ausgabe bereitzustellen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, hat der Motor 50 einen Ständer 30 und einen Läufer 20. Der Ständer 30 hat einen Ständerkern 31, der aus magnetisch leitfähigem Material wie Eisen besteht und Wicklungen 33, die um den Ständerkern 31 gewickelt sind. Der Ständerkern 31 hat ein ringförmiges Joch und eine Mehrzahl von Ständerzähnen, die sich von dem Joch nach innen erstrecken. Zwischen benachbarten Ständerzähnen sind Wicklungsschlitze gebildet und die Wicklungen 33 sind um die Ständerzähne gewickelt. Der Läufer 20 hat eine Drehwelle 51, einen Läuferkern 21, der an der Drehwelle 51 befestigt ist, und einen Permanentmagneten 23, der an dem Läuferkern 21 montiert ist. Der Magnet 23 und die Ständerzähne des Ständerkerns 31 definieren zwischen sich einen Spalt, der eine Drehung des Läufers 20 relativ zu dem Ständer 30 erlaubt. In dieser Ausführungsform ist der Motor ein Einphasenmotor und der Ständer hat sechs Ständerzähne und sechs Wicklungen, die jeweils um die sechs Ständerzähne gewickelt sind. Die sechs Wicklungen sind verbunden, um eine Phase zu bilden. Der Läufer hat sechs Permanentmagnetpole. Der Motor 50 ist ein Innenläufermotor und ist fähig, in beide Richtungen anzulaufen.
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In dieser Ausführungsform ist ein Gebläse 80 fest an der Drehwelle 51 montiert, so dass das Gebläse 80 mit der Drehwelle 51 drehbar ist. Das Gebläse 80 befindet sich zwischen dem Läuferkern 21 und dem Getriebe 60. Das Gebläse 80 hat eine Nabe 81, die rund um die Drehwelle 51 befestigt ist, eine Mehrzahl von Schaufeln 83, die mit der Nabe 81 verbunden sind, und eine Platte 85, die mit den Schaufeln 83 verbunden ist. Die Platte 85 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Drehwelle 51 und ist zwischen den Schaufeln 83 und dem Getriebe 60 angeordnet. Wenn der Motor im Betrieb ist, dreht sich das Gebläse 80 mit dem Läufer, um einen Luftstrom zu erzeugen, der in Richtung auf den Ständerkern 31 und die Wicklungen 33 bläst. Ein Teil des Luftstroms kann auch durch den Spalt zwischen dem Läuferkern 23 und dem Ständerkern 31 strömen und dadurch eine schnelle Wärmeableitung für den Motor bewirken.
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Es wird auf die 1, 3 und 4 Bezug genommen, gemäß denen das Getriebe 60 ein Sonnenrad 61, eine Mehrzahl von Planetenrädern 63, die das Sonnenrad 61 umgeben und mit dem Sonnenrad 61 kämmen, und einen Innenzahnkranz 65 umfasst, der die Planetenräder 63 umgibt. Das Sonnenrad 61 ist einstückig auf der Drehwelle 51 des Motors 50 ausgebildet. Dadurch hat das mit der Drehwelle einstückig ausgebildete Sonnenrad 61 einen deutlich geringeren Außendurchmesser im Vergleich zu einem bekannten Sonnenrad, das um eine Drehwelle angebracht ist. Beispielsweise kann der Außendurchmesser des Sonnenrades der vorliegenden Erfindung gleich oder geringfügig größer sein als der Außendurchmesser von anderen Teilen der Drehwelle 51. Je nach den tatsächlichen Anforderungen, kann ein Verhältnis des Außendurchmessers des Sonnenrades 61 zu dem Außendurchmesser von anderen Teilen der Drehwelle auf einen Wert zwischen 0,9 und 1,4 eingestellt werden. Da die vorliegende Erfindung den Außendurchmesser des Sonnenrades 61 reduzieren kann, kann die Anzahl der Zähne des Sonnenrades 61 auch reduziert werden. Bei dieser Erfindung kann die Anzahl der Zähne 71 des Sonnenrades 61 auf fünf oder weniger, beispielsweise drei, reduziert werden. Die Getriebeübersetzung des Getriebes kann wirkungsvoll, um beispielsweise über 60%, vergrößert werden, ohne dabei den maximalen geometrischen Außendurchmesser des Getriebes zu verändern. Andererseits, da die Anzahl der Zähne reduziert wird, wird ein Überlappungsverhältnis zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern dementsprechend reduziert, wenn die Stirnräder noch verwendet werden. Daher werden in dieser Ausführungsform bevorzugt Schrägstirnräder verwendet, um das Überlappungsverhältnis zwischen den Getrieben, die miteinander kämmen, zu vergrößern. Insbesondere können das Sonnenrad 61 und die Planetenräder 63 Schrägstirnräder sein, und die Zähne des Innenzahnkranzes 65 sind auch Schrägzähne. Der Motor 50 kann ein Einphasenmotor sein. Der Einphasenmotor hat eine große Ausgangsgeschwindigkeit, die besonders für den Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus mit großem Übersetzungsverhältnis der vorliegenden Erfindung geeignet ist. In der Praxis ist die Ausgangsgeschwindigkeit des Motors 50 größer als 20000 U/min, und das Übersetzungsverhältnis / das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 60 ist größer als 8, vorzugsweise größer als 10. In dieser Ausführungsform kann das Übersetzungsverhältnis beispielsweise 11 oder 12 sein.
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Die Planetenräder 63 kämmen sowohl mit dem Sonnenrad 61 als auch mit dem Innenzahnkranz 65 und können deshalb das Sonnenrad 61 umlaufen, wenn sich die Drehwelle 51 dreht. Jedes Planetenrad 63 ist an einem Träger 67 drehbar montiert. Daher setzen die Planetenräder 63 den Träger 67 in Drehung, wenn die Planetenräder 63 das Sonnenrad 61 umlaufen, was wiederum ein Ausgangselement 77, das mit dem Träger 67 verbunden ist, in Drehung versetzt. In dieser Ausführungsform ist das Ausgangselement 77 eine vorspringende Stange. Es versteht sich, dass das Ausgangselement 77 auch in einer anderen Form ausgeführt sein kann.
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Es wird auf 3 Bezug genommen. Der Träger 67 enthält eine obere Befestigungsplatte 62 und eine untere Befestigungsplatte 64, die miteinander verbunden sind. Jedes Planetenrad 63 ist zwischen der oberen Befestigungsplatte 62 und der unteren Befestigungsplatte 64 aufgenommen. Jedes Planetenrad 63 ist an seiner jeweiligen Zentralachse 69 drehbar montiert. Gegenüberliegende Enden der Zentralachse 69 sind jeweils an der oberen Befestigungsplatte 62 und an der unteren Befestigungsplatte 64 fest montiert. In einem traditionellen Planetenrad, wird normalerweise nur ein Ende der Zentralachse des Planetenrads durch den Träger gestützt. Jedoch werden beide Enden der Zentralachse der Planetenräder dieser Ausführungsform durch den Träger gestützt, wodurch es der Zentralachse ermöglicht ist, größere Kräfte zu ertragen und somit die Anforderung einer höheren Getriebeübersetzung zu erfüllen.
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Die Antriebsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung kann in einem Elektrowerkzeug, wie beispielsweise einer elektrischen Bohrmaschine, verwendet werden. 5 zeigt Hauptbestandteile eines Elektrowerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine Antriebsvorrichtung 100, einen Arbeitskopf 91, der durch die Antriebsvorrichtung angetrieben werden soll, und eine Stoßeinheit 92, die zwischen der Antriebsvorrichtung 100 and dem Arbeitskopf 91 angeordnet ist. Eine Innenbohrung 78 (in 6 dargestellt) ist in einer axialen Stirnfläche des Ausgangselements 77 (in 6 dargestellt) definiert, die mit einem Ende des Arbeitskopfes 91 eine Spielpassung oder eine Presspassung bildet. Es wird angemerkt, dass die Stoßeinheit 92 nicht unbedingt erforderlich ist, jedoch optional in Abhängigkeit von der spezifischen Struktur des Arbeitskopfes 91 oder von den jeweiligen Anforderungen des Betriebes gewählt werden kann.
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Es wird auf 5 bis 7 Bezug genommen gemäß denen die Stoßeinheit 92 ein kreisförmig, hohles, zylindrisches Stoßelement 95 und eine zusammengedrückte Feder 93 umfasst, die zwischen dem Stoßelement 95 und dem Träger 67 liegt. Die zusammengedrückte Feder 93 umgibt das Ausgangselement 77 des Trägers 67, und das Stoßelement 95 ist an einem Ende des Ausgangselements 77 montiert, um von dem Ausgangselement 77 angetrieben zu werden. Vorsprünge 97 sind gegenüber vom Motor an einer Stirnfläche des Stoßelements 95 geformt, um den Arbeitskopf 91 anzutreiben. Der Arbeitskopf 91 hat einen Drehkörper und Dreharme 98, die sich nach außen vom Drehkörper erstrecken. Wenn das Stoßelement 95 sich dreht, treiben die Vorsprünge 97 die Dreharme 98 und somit auch den Arbeitskopf 91 an. In dieser Ausführungsform haben die Vorsprünge 97 zwei Vorsprünge 97, die symmetrisch angeordnet sind, und die Dreharme 98 haben zwei Dreharme 98, die symmetrisch angeordnet sind.
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Es wird auf 7 und 8 Bezug genommen gemäß denen das Stoßelement 95 ein Befestigungsloch 74 zur Befestigung an dem Ende des Ausgangselements 77 des Trägers 67 umfasst. In zwei gegenüberliegenden Positionen einer Innenfläche des Befestigungslochs sind zwei Wölbungen 75 geformt. An gegenüberliegenden Seiten des Ausgangselements 77 werden Antriebsblöcke 73 geformt, die in die beiden Wölbungen 75 hineinragen, um das Stoßelement 95 zum Drehen anzutreiben.
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Jede Wölbung 75 hat einen U-förmigen Boden, der dem Motor benachbart ist. Dieser U-förmige Boden fungiert als Gleitnut für den Antriebsblock. In einer ersten Antriebsart unter dem elastischen Stoßen der zusammengedrückten Feder 93, sind die Antriebsblöcke des Ausgangselements 77 jeweils in Zentralbereichen der U-förmigen Böden der Wölbungen der Stoßelemente 95 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt, wenn das Stoßelement 95 sich dreht, treiben seine Vorsprünge 97 die Dreharme 98 des Arbeitskopfes 91 an. Wenn der Arbeitskopf 91 eine hohe Widerstandskraft erfährt, schaltet das Elektrowerkzeug automatisch in einen Stoßantriebsmodus. Insbesondere dreht sich der Arbeitskopf 91 aufgrund der hohen Widerstandskraft nicht oder dreht sich mit niedriger Geschwindigkeit, was bewirkt, dass die Antriebsblöcke 73 von den Zentralbereichen zu den Seiten der U-förmigen Böden gleiten, und dadurch bewirken, dass die Stoßelemente 95 in Richtung des Motors gleiten (d.h. vom Arbeitskopf 91 weg) und somit die Vorsprünge 97 des Stoßelements 95 von den Dreharmen 98 des Arbeitskopfes 91 gelöst werden. Daher dreht das Stoßelement 95 kontinuierlich. Während der kontinuierlichen Drehung des Stoßelements 95 und unter dem elastischen Stoßen der zusammengedrückten Feder 93, gleiten die Antriebsblöcke 73 wieder in die Zentralbereiche der U-förmigen Böden der Wölbungen des Stoßelements 95, so dass die Vorsprünge 97 des Stoßelements 95 die Dreharme 98 des Arbeitskopfes 91 berühren. Das Stoßelement 95 hat eine größere Drehgeschwindigkeit als der Arbeitskopf 91. Aus diesem Grund üben die Vorsprünge 97 größere Stoßkräfte auf die Dreharme 98 aus, um den Arbeitskopf 91 zur Drehung anzutreiben, wenn diese die Dreharme 98 des Arbeitskopfes 91 berühren.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine Antriebsvorrichtung und ein Elektrowerkzeug angegeben, das die Antriebsvorrichtung verwendet. Durch die Integration des Sonnenrades und der Drehwelle des Motors, um eine monolithische Getriebewelle zu bilden, kann die Anzahl der Zähne des Sonnenrades auf fünf oder weniger reduziert werden. Aus diesem Grund kann die Getriebeübersetzung / das Übersetzungsverhältnis des Getriebes wirkungsvoll vergrößert werden, ohne dabei den maximalen geometrischen Außendurchmesser zu verändern. Da die Getriebeübersetzung der Antriebsvorrichtung groß ist, hat die Antriebsvorrichtung geringere Anforderungen an das Motordrehmoment und höhere Anforderungen an die Motordrehzahl. Deshalb kann ein Einphasenmotor verwendet werden, um die Strukturen einer Antriebsvorrichtung zu vereinfachen und um Kosten zu reduzieren.
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Das Elektrowerkzeug kann ein Elektroschrauber oder eine elektrische Bohrmaschine sein.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden anhand der Zeichnungen beschrieben. Verschiedene Modifikationen sind möglich, ohne dabei den Erfindungsgedanken und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können einige Merkmale, die in einer Ausführungsform gezeigt oder beschrieben wurden, für eine andere Ausführungsform angewendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu erhalten. Die oben aufgeführten Beschreibungen sind lediglich die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sollen nicht verwendet werden, um den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Äquivalente, die gemäß der Offenbarung der Beschreibung und Zeichnungen hergestellt werden, sollen auch in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
