DE19651828A1 - Mehrganggetriebe für Handwerkzeugmaschinen - Google Patents
Mehrganggetriebe für HandwerkzeugmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe für eine
Handwerkzeugmaschine mit drehendem Werkzeug, wie Bohr- oder
Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer mit oder ohne
Meißelfunktion,der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten
Gattung.
Bei einem bekannten Mehrganggetriebe dieser Art
(EP 0 566 926 A1) ist das Planetengetriebe in zwei Gängen
schaltbar ausgebildet, wozu dessen Sonnenrad auf der
Vorgelegewelle befestigt ist und der über ein Nadellager auf
der Vorgelegewelle gelagerte Planetenradträger eine
Außenverzahnung trägt, die ständig in Eingriff mit dem die
Werkzeugspindel antreibenden Zahnkranz ist. Am innenverzahnten
Hohlrad des Planetengetriebes ist eine Rastverzahnung
ausgebildet, der ein am Gehäuse befestigtes Raststück
zugeordnet ist, und eine Umfangsnut für einen
Gangschaltschieber vorgesehen. Zusätzlich ist dem
Planetenradträger ein Rad mit Außenverzahnung zugeordnet, das
über zwischen den Planetenräder hindurchgeführte Segmente
drehfest mit dem Planetenradträger verbunden ist. Die
Außenverzahnung des Rades ist so ausgebildet, daß die
Innenverzahnung des Hohlrades in diese einschiebbar ist. Im
ersten Gang ist das Hohlrad so verschoben, daß es mittels
einer Rastverzahnung am Raststück festsitzt. Das mit der
Vorgelegewelle verbundene Sonnenrad versetzt damit über die
Planetenräder den Planetenradträger mit einer Übersetzung von
1 : 3,4 in Drehung. Über den Zahnkranz, der mit der
Außenverzahnung des Planetenradträgers kämmt, wird damit die
Werkzeugspindel mit einer niedrigen Drehzahl von 700 U/min
angetrieben. Im zweiten Gang ist das Hohlrad in seine mittlere
Stellung verschoben, in der es zusätzlich in die
Außenverzahnung des Rades greift, so daß es am
Planetenradträger blockiert ist. Der Planetenradträger ist
damit unmittelbar mit dem Sonnenrad drehfest verbunden, und
der Zahnkranz der Werkzeugspindel wird mit einer Übersetzung
von 1 : 1 mit einer Drehzahl von 2250 U/min angetrieben.
Das erfindungsgemäße Mehrganggetriebe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß
das Planetengetriebe nicht schaltbar ausgebildet ist, sondern
nur im ersten Gang zugeschaltet, d. h. auf das die
Werkzeugspindel über deren Zahnkranz antreibende Stirnrad
aufgeschaltet wird. Im zweiten Gang wird das Stirnrad direkt
auf die Vorgelegewelle geschaltet und überträgt deren Rotation
mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 auf die
Werkzeugspindel. Durch diese konstruktive Maßnahmen läßt sich
das Mehrganggetriebe wesentlich einfacher und kostengünstiger
ausführen, wobei z. B. im Planetengetriebe das zusätzliche Rad
mit Außenverzahnung und die erforderlichen Befestigungsstege
zur Befestigung dieses Rades am Planetenradträger entfallen.
Das Mehrganggetriebe baut kompakt, benötigt weniger Einbauraum
und hat ein geringeres Gewicht, so daß es sich besonders gut
für den Einsatz in der 3 kg-Bohrhammer-Klasse eignet. Im
Gegensatz zu dem bekannten Mehrganggetriebe ist eine
Gangumschaltung bei voller Drehzahl möglich.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen Mehrganggetriebes möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die
wahlweise Ankupplung des Stirnrads an Vorgelegewelle und
Planetengetriebe in konstruktiv einfacher Weise dadurch
bewirkt, daß das Stirnrad frei drehend und axial verschieblich
auf der Vorgelegewelle sitzt. Durch Axialverschiebung des
Stirnrades wird dieses zum einen mit einem Planetenradträger des
Planetengetriebes und zum anderen mit der Vorgelegewelle
jeweils drehfest verbunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung trägt
das Stirnrad zur drehfesten Verbindung mit dem
Planetenradträger auf seiner dem Planetengetriebe zugekehrten
Seitenringfläche mindestens eine axial vorstehende Klaue und
der Planetenradträger mindestens eine Radialschulter, an die
die Klaue durch Stirnradverschiebung zur Drehmitnahme anlegbar
ist. Diese Radialschulter wird bevorzugt in einer axialen
Ausnehmung ausgebildet, die in die dem Stirnrad zugekehrte
Seitenringfläche des Planetenradträgers eingebracht ist.
Zur drehfesten Verbindung von Stirnrad und Vorgelegewelle
weist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
das Stirnrad in seiner auf der Vorgelegewelle sitzenden
Innenringfläche mindestens eine radiale Aussparung auf, die-in
Achsrichtung einerseits in der dem Planetengetriebe zugekehrten
Seitenringfläche des Stirnrads und andererseits in einer in
der Innenringfläche benachbart angeordneten Ringnut mündet.
Die Vorgelegewelle trägt mindestens einen radialen Nocken, der
bei Stirnradverschiebung in die mindestens eine Aussparung zur
Drehmitnahme des Stirnrads einzudringen vermag. Die in der
Innenringfläche des Stirnrads zusätzlich vorgesehene Ringnut
erlaubt das weitergehende Eindringen des radialen Nockens der
Vorgelegewelle in das Stirnrad, wenn das Stirnrad soweit
verschoben wird, um seine axial vorstehende Klaue in die im
Planetenradträger ausgebildete Ausnehmung eintreten zu lassen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Dabei zeigen in weitgehend schematischer
Darstellung:
Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines
Mehrganggetriebes eines elektrischen Bohrhammers
mit Meißelbetrieb,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Planetenradträgers im
Mehrganggetriebe in Richtung Pfeil II in Fig. 1,
vergrößert dargestellt,
Fig. 3 eine Draufsicht eines Stirnrads im Mehrganggetriebe
in Richtung Pfeil III in Fig. 1, vergrößert
dargestellt,
Fig. 4 ausschnittweise einen Schnitt des Stirnrads im
Mehrganggetriebe der Fig. 1 in verschiedenen
Verschiebestellungen zur Erläuterung der Gangwahl.
Das in Fig. 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte
Mehrganggetriebe ist in einem elektrischen Bohrhammer mit
Meißelbetrieb eingesetzt. In dem nicht dargestellten
Maschinengehäuse des Bohrhammers ist ein Antriebsritzel 10
gelagert, das drehfest auf einer Abtriebswelle 11 eines nicht
dargestellten Elektromotors sitzt. Das Antriebsritzel 10 kämmt
mit einem Zahnrad 12, das drehfest auf einer Vorgelegewelle 13
sitzt, die in hier nicht dargestellten Lagern im
Maschinengehäuse gelagert ist. An der Vorgelegewelle 13 ist in
bekannter Weise ein Taumeltrieb 14 angeordnet, der einem
Schlagwerk 15 eine hin- und hergehende axiale Antriebsbewegung
vermittelt. Das Schlagwerk 15 wirkt auf einen Schläger 16, der
über einen Döpper 18 ein in einer Werkzeugaufnahme 17 in nicht
näher dargestellter Weise drehfest und axial verschiebbar
aufgenommenes Werkzeug 18a in axialer Richtung
beaufschlagt. Koaxial zur Döpperachse ist eine Spindelhülse 19
im Maschinengehäuse drehbar gelagert, die mit der
Werkzeugaufnahme 17 drehfest verbunden ist. Auf der
Spindelhülse 19 ist ein Zahnkranz 20 drehbar gelagert. Dieser
Zahnkranz 20 ist über eine hier nicht dargestellte
Sicherheitskupplung mit der Spindelhülse 19 bis zu einem
Auslösemoment drehfest verbunden.
Der Zahnkranz 20 steht in ständigem Eingriff mit der
Außenverzahnung 213 eines auf der Vorgelegewelle 13 frei
drehend und axial verschiebbar sitzenden Stirnrads 21, das
über einen hier nicht dargestellten Gangschaltschieber auf der
Vorgelegewelle 13 in drei ausgewählte Verschiebepositionen
manuell verschiebbar ist. Diese drei ausgewählten
Verschiebepositionen sind in Fig. 4 dargestellt und bewirken
eine Getriebeumschaltung von der in Fig. 1 gezeigten
Meißelstellung (Fig. 4d), in den zweiten Gang (Fig. 4c) oder
den ersten Gang (Fig. 4a) des Mehrganggetriebes. Auf der
Vorgelegewelle 13 ist weiterhin ein Planetengetriebe 22
angeordnet, das in bekannter Weise aus einem Sonnenrad 23 mit
Außenverzahnung, einem Planetenradträger 24 mit drei um 120°
Umfangswinkel zueinander versetzten Planetenrädern 25 und
einem Hohlrad 26 mit Innenverzahnung besteht. Das Sonnenrad 23
ist drehfest mit der Vorgelegewelle 13 verbunden oder - wie
hier - ist dessen Außenverzahnung unmittelbar auf die
Vorgelegewelle 13 aufgebracht. Der Planetenradträger 24 sitzt
frei drehend auf der Vorgelegewelle 13 und trägt auf drei
rechtwinklig abstehenden, um jeweils 120° Umfangswinkel
gegeneinander versetzt angeordneten Achsen 27 jeweils drehbar
ein Planetenrad 25. Die Außenverzahnung der Planetenräder 25
sind in ständigem Eingriff mit der Außenverzahnung des
Sonnenrads 23 und der Innenverzahnung des Hohlrads 26, das
gegenüber dem Maschinengehäuse undrehbar festgelegt ist.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist der Planetenradträger 24
drei um jeweils 120° Umfangswinkel an der Innenringfläche
gegeneinander versetzte Ausnehmungen 28 auf, die in die dem
Stirnrad 21 zugekehrten Seitenringfläche 242 des
Planetenradträgers 24 eingebracht sind und zu der auf der
Vorgelegewelle 13 sitzenden Innenringfläche 241 des
Planetenradträgers 24 hin offen sind. Das Stirnrad 21 trägt
auf seiner dem Planetengetriebe 22 zugekehrten
Seitenringfläche 212 drei um 120° Umfangswinkel gegeneinander
versetzt angeordnete, axial vorspringende Klauen 29, die so
angeordnet und ausgebildet sind, daß sie bei Verschieben des
Stirnrads 21 auf der Vorgelegewelle 13 in die Ausnehmungen 28
im Planetenradträger 24 einzudringen vermögen. Dabei bilden
die in Drehrichtung vorn liegenden Flanken der Ausnehmungen 28
Radialschultern 281 zur Drehmitnahme der Klauen 29. Von den
drei Nocken 19 ist in Fig. 1 nur eine untere Klaue 29 nach
Drehung des Stirnrades 21 um 60° Umfangswinkel zu sehen.
Des weiteren sind in die der Vorgelegewelle 13 zugekehrte
Innenringfläche 211 des Stirnrads 21 drei um 120°
Umfangswinkel gegeneinander versetzt angeordnete radiale
Aussparungen 30 eingebracht (Fig. 3). Diese drei Aussparungen
30 sind um jeweils 60° Umfangswinkel gegenüber den drei Klauen
29 versetzt. Jede der drei Aussparungen 30 mündet einerseits
an der dem Stirnradgetriebe 22 zugekehrten Seitenringfläche
212 des Stirnrads 21 und andererseits in einer in die
Innenringfläche 211 des Stirnrads 21 benachbart eingebrachten
Ringnut 31 (Fig. 1). Die Vorgelegewelle 13 trägt in dem
Bereich zwischen dem Stirnrad 21 und dem Planetengetriebe 22
drei am Umfang radial vorstehende Nocken 32, die gegeneinander
um jeweils 120° Umfangswinkel versetzt sind. In Fig. 1 sind
nur zwei Nocken 32 zu sehen. Diese drei Nocken 32 sind so
angeordnet und ausgebildet, daß sie bei Axialverschiebung des
Stirnrads 21 in die Aussparungen 30 im Stirnrad 21 einzutreten
vermögen und durch die Aussparung 30 hindurch bis in die
Ringnut 31 eingeschoben werden können. Der Verschiebeweg des
Stirnrads 21 zwischen der Meißelstellung des
Mehrganggetriebes, in welcher das Stirnrad 21 die in Fig. 1 zu
sehende eine Endstellung einnimmt, bis hin zu der anderen
Endstellung am Planetengetriebe 22, in welcher seine axialen
Klauen 29 in die Ausnehmungen 28 im Planetenradträger 24
eindringen, die Lage der Nocken 32 zwischen Stirnrad 21 und
Planetengetriebe 22 und die axiale Breite der Ringnut 31 im
Stirnrad 21 sind in bestimmter Weise aufeinander abgestimmt.
In der in Fig. 1 dargestellten einen Endlage des Stirnrads 21
für den sog. Meißelbetrieb des Mehrganggetriebes greift ein
Arretierzapfen 33 in die Außenverzahnung 213 des Stirnrads 21
ein, der fest am Maschinengehäuse angeordnet ist. Damit ist
das Stirnrad 21 blockiert. Die Vorgelegewelle 13 ist dann
gegenüber dem Stirnrad 21 frei drehbar und es wird keinerlei
Drehbewegung auf den Zahnkranz 20 der Spindelhülse 19
übertragen. Bei rotierender Vorgelegewelle 13 wird über den
Taumeltrieb 14 das Schlagwerk 15 angetrieben, und der Döpper
18 übt auf das Werkzeug 18a in der Werkzeugnahme 17 eine
axiale Schlagbewegung aus. Diese Meißelstellung des Mehrgang
getriebes ist auch in Fig. 4d dargestellt. Der besseren
Übersichtlichkeit halber sind dort die Aussparung 30 im
Stirnrad 21, die axial vorspringende Klaue 29 an dem Stirn
rad 21 sowie der an der Vorgelegewelle 13 radial vorspringen
de Nocken 32 durch ein eingezeichnetes Kreuz deutlich
kenntlich gemacht.
Soll der Bohrhammer im schnelleren zweiten Gang betrieben
werden, so ist mittels des nicht dargestellten manuellen
Gangschaltschiebers das Stirnrad 21 in die in Fig. 4c dar
gestellte Stellung zu schieben. In dieser Stellung ist das
Stirnrad 21 soweit in Richtung Planetengetriebe 22
verschoben, daß die Aussparungen 30
die Nocken 32 an der Vorgelegewelle 13 aufgenommen haben
und mit diesen in Drehrichtung fluchten. Damit ist das
Stirnrad 21 drehfest mit der Vorgelegewelle 13 verbunden, und
deren Drehbewegung wird im Übersetzungsverhältnis 1 : 1 auf den
Zahnkranz 20 der Spindelhülse 19 und damit auf das Werkzeug 18a
übertragen.
Die Umschaltung des Bohrhammers in den langsameren ersten Gang
erfolgt durch weitere axiale Verschiebung des Stirnrads 21 in
Richtung zum Planetengetriebe 22, bis die am Stirnrad 21 axial
vorstehenden Klauen 29 in die Ausnehmungen 28 im
Planetenradträger 24 eingedrungen sind und über die
Radialschultern 281 in Drehrichtung mitgenommen werden. Damit
ist das Stirnrad 21 drehfest am Planetenradträger 24
festgelegt. Die von dem Sonnenrad 23 angetriebenen
Planetenräder 25 wälzen sich am feststehenden Hohlrad 26 ab,
wodurch der Planetenradträger 24 in eine Drehbewegung versetzt
wird, deren Drehzahl kleiner ist als die von Vorgelegewelle 13
und Sonnenrad 23. Das mit dem Planetenradträger 24 drehfest
gekoppelte Stirnrad 21 überträgt dessen Rotation auf den
Zahnkranz 20 der Spindelhülse 19. Das Werkzeug 18a wird mit
reduzierter Geschwindigkeit angetrieben.
Fig. 4b zeigt eine Übergangsstellung des Stirnrads 21 zwischen
zweitem und erstem Gang des Mehrganggetriebes, in der sich die
zuvor im zweiten Gang mit den Aussparungen 30 in Drehrichtung
fluchtenden Nocken 32 an der Vorgelegewelle 13 weiter in die
Ringnut 31 im Stirnrad 24 eingeschoben haben, so daß die
Drehverbindung zwischen Stirnrad 24 und Vorgelegewelle 13
wieder aufgehoben ist und das Stirnrad 24 sich wieder frei auf
der Vorgelegewelle 13 drehen kann.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das erfindungsgemäße
Mehrganggetriebe auch in anderen Handwerkzeugmaschinen
eingesetzt werden, so z. B. in Bohrmaschinen oder
Schlagbohrmaschinen.
Claims (10)
1. Mehrganggetriebe für Handwerkzeugmaschinen mit drehendem
Werkzeug, wie Bohr- oder Schlagbohrmaschine oder
Bohrhammer mit oder ohne Meißelfunktion, mit einer Spindel
(19) zum Drehantrieb eines Werkzeugs (18a) , mit einem mit
der Spindel (19) gekuppelten, dazu koaxialen Zahnkranz
(20) und mit einer mit dem Zahnkranz (20) in mindestens
zwei Gangstufen koppelbaren, antreibbaren Vorgelegewelle
(13), die ein Sonnenrad (23) eines Planetengetriebes (22)
trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorgelegewelle
(13) ein mit dem Zahnkranz (20) in Drehschluß befind
liches Stirnrad (21) angeordnet ist, das wahlweise an
das Planetengetriebe (22) oder an die Vorgelegewelle
(13) ankuppelbar ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stirnrad (21) frei drehend und axial verschieblich auf
der Vorgelegewelle (13) sitzt und daß durch
Axialverschiebung des Stirnrads (21) dieses zum einen mit
einem Planetenradträger (24) des Planetengetriebes (22) und
zum anderen mit der Vorgelegewelle (13) jeweils drehfest
verbindbar ist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stirnrad (21) auf seiner dem Planetengetriebe (22)
zugekehrten Seitenringfläche (212) mindestens eine axial
vorstehende Klaue (29) und der Planetenradträger (24)
mindestens eine Radialschulter (281) trägt, an die die
Klaue (29) durch Stirnradverschiebung zur Drehmitnahme
anlegbar ist.
4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Radialschulter (281) in einer axialen Ausnehmung (28)
ausgebildet ist, die in die dem Stirnrad (21) zugekehrte
Seitenringfläche (242) des Planetenradträgers (24)
eingebracht ist und vorzugsweise in der auf der
Vorgelegewelle (13) sitzenden Innenringfläche (241) des
Planetenradträgers (24) mündet.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Stirnrad (21) in seiner auf der
Vorgelegewelle (13) sitzenden Innenringfläche (211)
mindestens eine radiale Aussparung (30) aufweist, die in
Achsrichtung einerseits in der dem Planetengetriebe (22)
zugekehrten Seitenringfläche (242) des Stirnrads (24) und
andererseits in einer in die Innenringfläche (241)
benachbart eingebrachten Ringnut (31) mündet, und daß die
Vorgelegewelle (13) mindestens einen radialen Nocken (32)
trägt, der bei Stirnradverschiebung in die Aussparung
(30) zur Drehmitnahme des Stirnrads (21) einzudringen
vermag.
6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
axiale Breite der Ringnut (31) größer ist als der
Verschiebeweg des Stirnrads (21) vom Ineinandergreifen
von Aussparung (30) und Nocken (32) an der Vorgelegewelle
(13) bis zum Ineinandergreifen von Klaue (27) und
Ausnehmung (28) im Planetenradträger (24).
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Stirnrad (21) in eine Stellung
verschiebbar ist, in welcher es in Außereingriff mit
Vorgelegewelle (13) und Planetengetriebe (22) ist und ein
feststehender Arretierzapfen (33) in die
Stirnradverzahnung (213) eingreift.
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Arretierzapfen (33) an einem Maschinengehäuse der
Handwerkzeugmaschine angeordnet ist.
9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (22) ein Hohl
rad (26) mit Innenverzahnung aufweist, mit der Planeten
räder (25) des Planetengetriebes (22) in ständigem
Eingriff sind, wobei das Hohlrad (26) gegenüber dem
Maschinengehäuse undrehbar festgelegt ist.
10. Handwerkzeugmaschine mit drehendem Werkzeug, insbesondere
Bohr- oder Schlagbohrmaschine oder Bohrhammer mit oder
ohne Meißelfunktion, mit einem Mehrganggetriebe nach
einem der Ansprüche 1 bis 9.
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