DE19717466B4 - Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen - Google Patents
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Abstract
Mehrganggetriebe
für Elektrowerkzeugmaschinen
mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, mit einer
in einem Maschinengehäuse (10)
gelagerten Arbeitsspindel (11) zum Drehantrieb des Werkzeugs, mit
einer von einem Elektromotor antreibbaren Vorgelegewelle (14) und
mit einem zwischen der Arbeitsspindel (11) und der Vorgelegewelle
(14) angeordneten, Sonnenrad (17), Planetenrad (30) und Planentenradträger (20)
aufweisenden Planetengetriebe (15), dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenradträger
(20) mit der Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist und das Sonnenrad
(17) durch axiales Verschieben schaltbar so ausgebildet ist, dass
es einerseits mit dem Maschinengehäuse (10) (langsamer Gang) und
andererseits mit der Arbeitsspindel (11) (schneller Gang) jeweils
drehfest gekoppelt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, 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 Plantengetriebes 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 Planentenradträger 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 der Drehzahl von 2250 U/min angetrieben. - Ein bekanntes Mehrganggetriebe für eine Werkzeugmaschine, z.B. für einen motorgetriebenen Bohrer, (
DE 197 04 455 A1 ) weist ein Planetengetriebe mit mehreren axial angeordneten Planetengetriebeeinheiten auf. Jede Planetengetriebeeinheit besitzt ein Sonnenrad, mit diesem kämmende Planetenräder sowie ein mit dem Sonnenrad koaxiales und mit den Planetenrädern kämmendes Hohlrad auf, wobei ein Hohlrad der Planetengetriebeeinheiten drehfest gehalten wird, während das andere Hohlrad zur Übertragung eines Drehmoments drehbar ist, und gewählt werden kann, welches Hohlrad drehfest gehalten wird. Beide Sonnenräder sind drehfest auf einer Eingangswelle hintereinander angeordnet, während die beiden Planetenradsätze auf einem gemeinsamen Planetenradträger sitzen, der koaxial und drehbeweglich auf der Eingangswelle angeordnet ist. Der Planetenradträger trägt integral ein weiteres Sonnenrad, dessen Drehung über ein mit einem weiteren Hohlrad kämmendes Planetenrad auf einen weiteren Träger übertragen wird. Die Drehung dieses weiteren Trägers wird über einen automatischen Verriegelungsmechanismus auf die Ausgangswelle des Getriebes übertragen. - Ein bekanntes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug (
DE 197 04 455 A1 ) weist ein Planetengetriebe mit mehreren Sonnerädern, Hohlrädern, Planetenrädern und einem Planetenradträger auf. Sonnenräder, Hohlräder und Planetenradträger sind jeweils drehfest mit mindestens einer koaxial auf der Eingangswelle angeordneten Verbindungsbuchse verbunden. Eine Einganswahlbuchse ist drehfest und axial verschiebbar mit einer Befestigungswahlbuchse verbunden, die ihrerseits axial verschiebbar und in Drehrichtung festlegbar an dem Getriebegehäuse gelagert ist und im drehfesten Eingriff mit einer weiteren Verbindungsbuchse bringbar ist. Durch axiales Verschiebe der Eingangs- und Befestigungswahlbuchs ist ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder ein Planetenradträger des Planetengetriebes am Getriebegehäuse festlegbar, ein Sonnenrad, Hohlrad oder Planetenradträger des Planetengetriebes mit der Eingangswelle drehfest verbindbar und ein Sonnenrad, Hohlrad oder Planetenradträger frei drehbar. - Vorteile der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Mehrganggetriebe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch das schaltbare Sonnenrad in konstruktiv sehr einfacher Weise ein Zweiganggetriebe realisiert wird, das eine Umschaltung der Gänge bei voller Drehzahl erlaubt. Das Getriebe ist kostengünstig herstellbar, da es bis auf den Planetenträger nur wenig komplizierte Teile umfasst, deren geringe Anzahl sich auch im Hinblich auf ein gewünschtes geringes Gewicht des Getriebes günstig auswirkt. Das Getriebe kann vormontiert werden, so dass sich die Montagezeit des Elektrowerkzeugs selbst verkürzt.
- 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 weist das Planetengetriebe ein mit der Arbeitsspindel gekoppeltes zweites Sonnenrad auf, dessen Radachse mit der des ersten Sonnenrads fluchtet und dessen Raddurchmesser von dem des ersten Sonnenrads abweicht. Jeweils zwei von mehren jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Sonnenrad kämmenden Planetenrädern mit voneinander abweichenden Planetenraddurchmessern sind miteinander drehfest zu einem Planetenradpaar verbunden, das auf einer am Planetenradträger festgelegten Achse freidrehend sitzt. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird eine kompakte Bauweise des Planetengetriebes erzielt, das durch Wegfall des Hohlrads auf einen relativ kleinen Durchmesser gehalten werden kann. Durch entsprechende Auslegung der Zahnkränze an den Sonnen- und Planetenrädern ist eine 1:2-Übersetzung möglich.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind insgesamt drei Planetenradpaare vorgesehen, die jeweils auf drei um 120° Umfangswinkel zueinander am Planetenradträger festgelegten Achse freidrehend sitzen. Durch diese konstrutkive Gestaltung wird der Kraftfluß im Planetengetriebe auf drei Planetenräder verteilt und damit eine erhöhte Lebensdauer des Getriebes erzielt.
- Zeichnung
- Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ausschnittweise einen Längsschnit eines Zweiganggetriebes für eine elektrische Diamantkernbohrmaschine.
- Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- Das in
1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Zweiganggetriebe ist in einer Bohrmaschine, hier einer Diamantkernbohrmaschine, als spezielles Ausführungsbeispiel für eine allgemeine Elektrowerkzeugmaschine eingesetzt. Von der Bohrmaschine ist ein Gehäuse10 teilweise zu sehen, in welchem eine Arbeitsspindel11 zum Drehantrieb eines hier nicht dargestellten Werkzeugs mittels Kugellager, von denen hier das Kugellager40 zu sehen ist, drehbar gelagert ist. Die Arbeitsspindel11 wird von einem hier nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, dessen Abtriebswelle38 über ein Antriebsritzel12 mit einem Zahnkranz13 einer hier als Mitnehmerhülse14 ausgebildeten Vorgelegewelle in Eingriff steht. Die im Gehäuse10 über ein Kugellager29 drehbar gelagerte Mitnehmerhülse14 überträgt ihre Drehbewegung mittels eines Planetengetriebes15 auf die Arbeitsspindel11 , wobei zwischen der Mitnehmerhülse14 und dem Planetengetriebe15 noch eine Überlastkupplung16 eingeschaltet ist. - Das Planetengetriebe
15 umfaßt ein erstes Sonnenrad17 , das einstückig am Ende einer Schaltwelle18 ausgebildet ist, ein zweites Sonnenrad19 , das drehfest mit der Arbeitsspindel11 verbunden ist, einen Planetenradträger20 und drei um 120° Umfangswinkel zueinander versetzte Planetenradpaare21 , die jeweils freidrehend auf einer von drei am Planetenradträger20 festgelegten Achsen22 sitzen. Der Planetenradträger20 ragt mit einem hohlen Schaft201 in die Mitnehmerhülse14 hinein, übergreift dabei teilweise die Schaltwelle18 und ist über ein Gleitlager23 am Gehäuse10 drehbar abgestützt. Die Schaltwelle18 durchzieht die Mitnehmerhülse14 und den Planetenradträger20 und ist mittels zweier Gleitlager24 einerseits in der Mitnehmerhülse14 und andererseits im Planetenradträger20 drehbar und begrenzt axial verschiebbar gelagert. Die Überlastkupplung16 ist zwischen der Mitnehmerhülse14 und dem Hohlschaft201 des Planetenradträgers20 wirksam und besteht aus drei Mitnehmerkugeln25 , die in entsprechenden Bohrungen in der Mitnehmerhülse14 einliegen, und einem Kupplungsring26 , der von einer Kupplungsfeder27 mit einer Konusfläche261 gegen die Mitnehmerkugeln25 gedrückt wird, wobei sich die Kupplungsfeder27 über eine Stützscheibe39 an dem drehfest auf der Mitnehmerhülse14 sitzenden Innenring des Kugellagers29 abstützt. Die drei Mitnehmerkugeln25 greifen in korrespondierende Vertiefungen28 ein, die im Hohlschaft201 des Planetenradträgers20 eingearbeitet sind, und übertragen somit die Drehbewegung der Mitnehmerhülse14 auf den Planetenradträger20 . Die beiden Sonnenräder17 ,19 sind mit ihren Achsen kollinear ausgerichtet und besitzen unterschiedliche Durchmesser. Die insgesamt drei Planetenpaare21 bestehen jeweils aus einem mit dem ersten Sonnenrad17 kämmenden Planetenrad30 und einem mit dem zweiten Sonnenrad19 kämmenden Planetenrad31 mit demgegenüber kleinerem Durchmesser. Entsprechend ihren Durchmessern besitzt das Planetenrad30 eine große Zähnezahl und das Planetenrad31 eine kleine Zähnezahl. Die beiden Planetenräder30 ,31 sind einstückig miteinander verbunden, bilden also eine drehfeste Baueinheit, die als Planetenradpaar21 bezeichnet ist. - Die Verschiebung der Schaltwelle
18 erfolgt mittels einer Gangwahlvorrichtung32 , von welcher in der Zeichnung ein Stellglied33 zu sehen ist, das im Gehäuse10 axial verschieblich angeordnet ist. Das Stellglied33 greift über den Außenring eines Kugellagers34 bzw. ist mit diesem durch eine Schnappverbindung drehfest verbunden. Der Innenring des Kugellagers34 sitzt seinerseits drehfest auf der Schaltwelle18 . Die Drehentkopplung des Stellglieds33 von der Schaltwelle18 wird somit durch ein Kugellager34 gewährleistet. Wie in der Zeichnung weiter nicht dargestellt ist, greift an dem Stellglied33 ein Gangwahlhebel an, durch dessen manuelle Betätigung die Schaltwelle18 aus ihrer in der Zeichnung dargestellten Stellung um einen definierten Betrag nach links und wieder zurückgestellt werden kann. - An jedem Stirnende der Schaltwelle
18 ist der eine Teil351 bzw.361 einer Klauenkupplung35 bzw.36 ausgebildet. Der zweite Kupplungsteil352 der Klauenkupplung35 ist in der dem ersten Sonnenrad17 zugekehrten Stirnfläche des zweiten Sonnenrads19 eingearbeitet, während der zweite Kupplungsteil362 der Klauenkupplung36 an einer quer zur Maschinengehäuseachse ausgerichteten Gehäusewand101 des Maschinengehäuses10 ausgebildet ist. Je nach Stellung des Gangwahlschalters der Gangwahlvorrichtung32 ist eine der beiden Klauenkupplungen35 ,36 gelöst und die andere der beiden Klauenkupplungen36 ,35 eingerückt, wodurch zwei Schaltstellungen des Mehrganggetriebes entstehen. - In der Zeichnung nimmt die Gangwahlvorrichtung
32 eine solche Stellung ein, daß der erste oder langsame Gang des Zweiganggetriebes wirksam ist. Die Klauenkupplung36 ist eingerückt und die Klauenkupplung35 ist gelöst. Damit ist das Sonnenrad17 über die Schaltwelle18 am Gehäuse10 festgelegt und steht still. Der Kraftfluß geht von dem Antriebsritzel12 auf die Mitnehmerhülse14 über die Überlastkupplung16 zum Planetenradträger20 . Die Planetenradpaare21 greifen einerseits in das stillstehende ersten Sonnenrad17 und andererseits in das zweite Sonnenrad19 ein und treiben letzteres an. Durch das rotierende Sonnenrad19 wird die drehfest mit diesem verbundene Arbeitsspindel11 in Rotation versetzt. Durch eine geeignete Wahl der Zähnezahl der Planetenräder30 und der Planetenräder31 der Planetenradpaare21 ist eine Übersetzung 1:2 möglich. - Zur Umschaltung in den zweiten oder schnellen Gang ist der Gangwahlschalter der Gangwahlvorrichtung
32 so zu betätigen, daß das Stellglied33 in der Zeichnung nach links verschoben wird. Über das Stellglied33 wird die Schaltwelle18 ebenfalls nach links verschoben, wodurch die Klauenkupplung36 gelöst und die Klauenkupplung35 eingelegt wird. Die beiden Sonnenräder17 ,19 sind nun drehfest miteinander verbunden. Da die Planetenradpaare21 mit den Sonnenrädern17 ,19 in Eingriff bleiben, ist das gesamte Planetengetriebe15 blockiert, und das Planetengetriebe15 dreht mit der Eingangsdrehzahl, die nicht übersetzt wird. Der Kraftfluß geht nun von dem Antriebsritzel12 auf die Mitnehmerhülse14 , von da über die Überlastkupplung16 auf das Sonnenrad17 und von da über die Klauenkupplung35 direkt auf das Sonnenrad19 und die Arbeitsspindel11 .
Claims (9)
- Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, mit einer in einem Maschinengehäuse (
10 ) gelagerten Arbeitsspindel (11 ) zum Drehantrieb des Werkzeugs, mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Vorgelegewelle (14 ) und mit einem zwischen der Arbeitsspindel (11 ) und der Vorgelegewelle (14 ) angeordneten, Sonnenrad (17 ), Planetenrad (30 ) und Planentenradträger (20 ) aufweisenden Planetengetriebe (15 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (20 ) mit der Vorgelegewelle (14 ) gekoppelt ist und das Sonnenrad (17 ) durch axiales Verschieben schaltbar so ausgebildet ist, dass es einerseits mit dem Maschinengehäuse (10 ) (langsamer Gang) und andererseits mit der Arbeitsspindel (11 ) (schneller Gang) jeweils drehfest gekoppelt ist. - Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (
15 ) ein mit der Arbeitsspindel (11 ) gekoppeltes zweites Sonnenrad (19 ) aufweist, dessen Radachse mit der des ersten Sonnenrads (17 ) fluchtet, und daß mindestens zwei mit dem ersten bzw. zweiten Sonnenrad (17 ,19 ) kämmende Planetenräder (30 ,31 ) mit voneinander abweichenden Planetenraddurchmessern zu jeweils einem auf einer am Planetenradträger (20 ) festgelegten Achse (22 ) drehbar sitzenden Planetenradpaar (21 ) miteinander drehfest, vorzugsweise einstückig, verbunden sind. - Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Planetenradpaare (
21 ) vorgesehen sind, die jeweils auf drei um 120° Umfangswinkel zueinander am Planetenradträger (20 ) festgelegten Achsen (22 ) freidrehend sitzen. - Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sonnenrad (
19 ) koaxial zur Arbeitsspindel (11 ) angeordnet und mit dieser drehfest, vorzugsweise einstückig, verbunden ist. - Getriebe nach einem der Ansprüche 2 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten des Sonnenrads (
17 ) eine manuell bedienbare Gangwahlvorrichtung (32 ) vorgesehen ist, die ein im Maschinengehäuse verschiebbar gelagertes Kupplungselement (Schaltwelle18 ) aufweist, das einerseits mit einem im Maschinengehäuse (10 ) angeordneten und andererseits mit einem in dem zweiten Sonnenrad (19 ) angeordneten Kupplungsgegenstück zusammenwirkt. - Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle als eine im Maschinengehäuse (
10 ) gelagerte Mitnehmerhülse (14 ) ausgebildet ist, daß der Planetenradträger (20 ) einen Hohlschaft (201 ) aufweist, der in die Mitnehmerhülse (14 ) hineinragt und mit dieser drehfest gekoppelt ist, und daß das Kupplungselement als eine das Sonnenrad (17 ), vorzugsweise einstückig, tragende Schaltwelle (18 ) ausgebildet ist, die durch Mitnehmerhülse (14 ) und Hohlschaft (201 ) des Planetenradträgers (20 ) hindurchgeführt und im Hohlschaft (201 ) und/oder in der Mitnehmerhülse (14 ) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. - Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Stirnseite der Schaltwelle (
18 ) einerseits und der Stirnfläche des zweiten Sonnenrads (19 ) bzw. einer quer zur Maschinengehäuseachse ausgebildeten Gehäusewand (101 ) des Gehäuses (10 ) anderseits eine Klauenkupplung (35 ,36 ) ausgebildet ist und daß die Klauenkupplungen (35 ,36 ) durch Axialverschiebung der Schaltwelle (28 ) wechselweise ein- oder ausrückbar sind. - Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangwahlvorrichtung (
32 ) ein auf der Schaltwelle (18 ) freidrehend und axial unverschieblich sitzendes Stellglied (33 ) und einen am Stellglied (33 ) zu dessen Axialverschiebung angreifenden Gangwahlhebel aufweist. - Getriebe nach einem der Ansprüche 6 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Mitnehmerhülse (
14 ) und Hohlschaft (201 ) des Planetenradträgers (20 ) mittels einer Überlastkupplung (16 ) vorgenommen ist.
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