DE202004019147U1

DE202004019147U1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE202004019147U1
Application number: DE202004019147U
Authority: DE
Original assignee: Guenther Boehler GmbH
Current assignee: Guenther Boehler GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2014-12-11
Also published as: US20050130782A1

Abstract

Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug, mit
einem Antriebsmotor, dessen Drehrichtung selektiv einstellbar ist, oder mit einem mit einem solchen Antriebsmotor koppelbaren Antriebseingang, und
einer Getriebeanordnung, die zwischen dem Antriebsmotor bzw. dem Antriebseingang und dem mindestens einen Abtrieb oder Werkzeug angeordnet ist, wobei die Getriebeanordnung umfasst:
einen mit dem Antriebsmotor bzw. dem Antriebseingang gekoppelten Antrieb (1),
einen mit dem mindestens einen Abtrieb oder Werkzeug gekoppelten Abtrieb (2),
einen ersten Getriebezug (A) mit einer ersten richtungsgeschalteten Kupplung (3), über die der Antrieb (1) antriebsmäßig mit dem Abtrieb (2) verbunden ist, wenn der Antrieb (1) in einer ersten Richtung (I) gedreht wird, und
einen zweiten Getriebezug (B) mit einer zweiten richtungsgeschalteten Kupplung (4), über die der Antrieb (1) antriebsmäßig mit dem Abtrieb (2) verbunden ist, wenn der Antrieb (1) in einer zweiten Richtung (II) gedreht wird, wobei die erste und die zweite richtungsgeschaltete...

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug, sogenannte "Handheld Power Tools".
Derartige Werkzeugmaschinen, zu denen beispielsweise Bohrmaschinen, Schleifgeräte, Handkreissägen und dergl. gehören, haben insbesondere im "Low-cost"-Bereich oder bei Geräten in einem besonders handlichen Format häufig den Nachteil, dass auf Getriebe entweder ganz verzichtet wird, so dass nur eine Werkzeuggeschwindigkeit zur Verfügung steht, oder aber die Werkzeuggeschwindigkeit durch Modifizierung der Antriebspannung des jeweiligen Elektro-Antriebsmotors erreicht wird. Diese Lösung ist allerdings nicht bei allen Antriebsmotoren möglich und häufig unbefriedigend. hinsichtlich des Drehmomentverlaufs.
Mehrstufige Schaltgetriebe stellen selbstverständlich unterschiedliche Werkzeugdrehzahlen bereit, sind aber verhältnismäßig kompliziert, großvolumig und teuer. Ferner ist das manuelle Schalten nicht unproblematisch, da eine Bedienperson zum Umschalten in der Regel erst das Stoppen des Antriebsmotors abwarten muss, um Beschädigungen des Getriebes zu vermeiden. Alternativ sind aufwändige Maßnahmen erforderlich, um ein sicheres Schalten unter Last zu ermöglichen.
Ferner stehen die Hersteller solcher Maschinen unter hohem Kostendruck so dass die Fertigungskosten gesenkt werden müssen, möglichst ohne die Haltbarkeit und Bedienbarkeit und Funktion einzuschränken.
Aufgabe der Erfindung. ist die Schaffung einer Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug, die einfach aufgebaut ist, kostengünstig herstellbar ist und mindestens zwei Gänge bzw. Stufen bereitstellt.
Zur Lösung bringt die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 in Vorschlag. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug und insbesondere die darin vorgesehene Getriebeanordnung bietet den Vorteil, dass eine Umschaltung zwischen den mindestens zwei Gängen oder Getriebezügen bzw. Stufen einfach durch Umkehren der Drehrichtung des Antriebs erreicht wird. Es stehen damit mindestens zwei Abtriebsdrehzahlen zur Verfügung, ohne dass eine mechanische Umschaltung zwischen den Getriebezügen erforderlich ist. Die Umschaltung der Antriebsrichtung kann in einem Gerät durch einfache Maßnahmen am jeweiligen Antriebsmotor erfolgen, so dass unsachgemäße Bedienung des Getriebes bzw. eines dieses Getriebe enthaltenden Geräts beim Gangwechsel vermieden werden kann, weil kein mechanischer Wechsel von Getrieberädern erfolgt. Da alle Elemente des Getriebes immer in Eingriff sind ist ein Verschleiß deutlich verringert. Außerdem kann ein Antriebsmotor in beiden Gängen des Getriebes in einem festen, optimalen Drehzahlbereich laufen.
Indem die Auswahl des jeweiligen Ganges bzw. der jeweiligen Getriebestufe durch das Zusammenwirken der richtungsgeschalteten Kupplungen erfolgt, welche als standardisierte Bauteile z.B. in Form von Freiläufen oder Sperrklinken auch in sehr kostengünstiger Ausführung erhältlich sind, kann das Getriebe insgesamt sehr kostengünstig hergestellt werden.
Ferner führt die koaxial Anordnung der richtungsgeschalteten Kupplungen in der Getriebeanordnung zu einer Verklienerung der Baugröße und zu einem vorteilhaften Massenausgleich, der die Schwingungen reduziert und dadurch die Handhabbarkeit der Maschine und deren Lebensdauer verbessert, weil jedenfalls für die Lagerungen schädliche, Schwingungen reduziert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft erläutert, in der zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer in der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine verwendeten Getriebeanordnung,
2 die Getriebeanordnung von 1 im Betrieb in einer ersten Stufe und
3 die Getriebeanordnung von 1 im Betrieb in einer zweiten Stufe.
Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Getriebeanordnung handelt es sich um ein 2-Gang- bzw. 2-stufiges Getriebe, dessen zwei Getriebezüge A und B jeweils in Abhängigkeit von der Drehrichtung am Antrieb (1) aktiviert sind.
Der erste Getriebezug A, der in der in 2 gezeigten 1. Stufe aktiviert ist, umfasst eine erste richtungsgeschaltete Kupplung 3 (diese wird im folgenden immer als "erster Freilauf" bezeichnet), dessen Antriebsglied 3a mit dem Antrieb 1 der Getriebeanordnung antriebsmäßig zur Drehmomentübertragung verbunden ist. Das Abtriebsglied 3b des ersten Freilaufs 3 ist antriebsmäßig mit dem Abtriebsglied 4b der zweiten richtungsgeschalteten Kupplung 4 (diese wird im folgenden immer als "zweiter Freilauf" bezeichnet) verbunden. Der erste Freilauf 3 ist so gestaltet bzw. eingebaut, dass er in der ersten Stufe bei einer Drehrichtung I des Antriebs 1 im Sperrzustand ist, also ein Drehmoment vom Antriebsglied 3a zum Abtriebsglied 3b überträgt, und der zweite Freilauf 4 ist entgegengesetzt oder gegenläufig gestaltet bzw. eingebaut, so dass er bei dieser Drehrichtung I im Freilaufzustand ist, also kein Drehmoment vom Antriebsglied 4a zum Abtriebsglied 4b überträgt. Die Drehrichtung am Abtrieb 2 der Getriebeanordnung ist damit die gleiche wie die am Antrieb 1.
Der in diesem Zusammenhang verwendete Begriff "antriebsmäßig verbünden" ist dahingehend zu verstehen, dass die betreffenden Elemente direkt oder durch zwischengefügte weitere Elemente wie Zwischenwellen, reib-, form- und kraftschlüssige Verbindungen etc. zur Übertragung eines Drehmoments miteinander verbunden sind. Dies schließt auch den Gesichtspunkt ein, dass diese Verbindung zeitweilig, selektiv oder unter bestimmten Bedingungen; z.B. durch eine Kupplung unterbrochen sein kann.
Zwischen dem Antrieb 1 und dem Antriebsglied 3a des ersten Freilaufs 3 befindet sich ein erstes Zahnrad 6, das mit einem zweiten Zahnrad 7 in Eingriff ist, welches wiederum mit einem dritten Zahnrad 9 auf einer gemeinsamen Welle 8 sitzt. Das dritte Zahnrad 9 steht in Eingriff mit einem vierten Zahnrad 10, das mit einem fünften Zahnrad 12 auf einer gemeinsamen Welle 11 sitzt. Das fünfte Zahnrad 12 schließlich ist in Eingriff mit einem sechsten Zahnrad 13, das mit dem Antriebsglied 4a des zweiten Freilaufs 4 verbunden ist. Die ersten bis sechsten Zahnräder 7 bis 13 bilden den zweiten Getriebezug B, der in der in 2 gezeigten 1. Stufe der Getriebeanordnung bei der Antriebsdrehrichtung I frei, d.h. ohne Drehmomentübertragung mitläuft, weil er am zweiten Freilauf 4, der sich bei dieser Drehrichtung I des Antriebs 1 (und entsprechend der Darstellung in 2 bei einer entgegengesetzten Drehrichtung des sechsten Zahnrades 13) im Freilauf zustand befindet, vom Abtrieb 2 der Getriebeanordnung abgekoppelt ist. Die Zwischenwellen 8 und 11 sowie die Antriebs- und Abtriebswellen der Getriebeanordnung sind in nicht näher bezeichneten Lagerungen in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert.
Der zweite Getriebezug B ist in der in 3 gezeigten 2. Stufe der Getriebeanordnung aktiviert, wenn sich der Antrieb 1 in der entgegengesetzten Drehrichtung II dreht. Bei dieser Drehrichtung befindet sich nämlich der erste Freilauf 3 im Freilauf zustand und überträgt somit kein Drehmoment von seinem Antriebsglied 3a zu seinem Abtriebsglied 3b und weiter auf das Abtriebsglied 4b des zweiten Freilaufs 4. Allerdings befindet sich bei dieser entgegengesetzten Drehrichtung II des Antriebs 1 der zweite Freilauf im Sperrzustand, so dass das Antriebsmoment vom Antrieb 1 über das erste Zahnrad 6 und den zweiten Getriebezug B auf das Antriebsglied 4a des zweiten Freilaufs 4 und von diesem auf sein Abtriebsglied 4b und von diesem weiter zum Abtrieb 2 der Getriebeanordnung übertragen wird. Durch diese Ausgestaltung ist die Drehrichtung am Abtrieb 2 der Getriebeanordnung unabhängig vom jeweils aktiven Getriebezug und der Drehrichtung am Antrieb 1 immer gleich. Der zweite Freilauf 4 kann sich zwar an einer beliebigen Stelle im zweiten Getriebezug B befinden und muss nicht notwendig mit dem ersten Freilauf 3 fluchtend angeordnet sein. Diese Lösung ist aber erfindungsgemäß aus Gründen des Unwuchtausgleichs bevorzugt. Gemäß der schematischen Darstellung sind vorzugsweise nicht nur die Achsen der Freiläufe koaxial angeordnet sondern auch die Antriebswelle und die Abtriebswelle des Getriebes, um den Unwuchtausgleich weiter zu verbessern. Ferner sind die Freiläufe vorzugsweise direkt miteinander gekoppelt, indem sie beispielsweise hintereinander auf bzw. in einer einer gemeinsamen Welle sitzen, so dass die Baugrösse der Getriebeanordnung und deren Komplexität insgesamt verrringert werden kann.
Ferner kann der Abtrieb 2 nicht nur wie dargestellt eine einzelne Abtriebswelle aufweisen sondern durchaus auch mehrere gleich- oder gegensinnig laufende Abtriebswellen, die dann zum Zwecke des massenausgleichs symmetrisch um die Achsen der Freiläufe angeordnet sind.
Der zweite Getriebezug B besitzt durch die Abfolge der ersten bis sechsten Zahnräder ein von dem ersten Getriebezug A, der im Beispiel eine direkte Kopplung von Antrieb 1 und Abtrieb 2 über den ersten Freilauf 3 darstellt, unterschiedliches Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis. Dieses kann selbstverständlich je nach Anwendungsfall modifiziert werden. Auch in dem ersten Getriebezug A kann eine Über- oder Untersetzung des Antriebs vorgesehen werden. Ferner kann die Drehmomentübertragung und Drehzahlwandlung in den Getriebezügen in beliebiger Weise über alle Arten von reib- und formschlüssigen Getrieben und Kombinationen davon, also Zahnräder, Reibräder, Ketten- und Riemenantriebe und dergl. bzw. Kombinationen dieser Elemente enthaltende Über- oder Untersetzungen erfolgen. Schließlich können auch zusätzliche manuell schaltbare oder automatisch arbeitende Kupplungen in den Getriebezügen vorgesehen werden, wenn das gewünscht ist.
Die erste und/oder die zweite richtungsgeschaltete Kupplung 3,4 sind vorzugsweise als Rollenfreilauf, Klinkenfreilauf, Zahnfreilauf, Reibfreilauf, Klemmfreilauf, Klemmkörperfreilauf, Klemmrollenfreilauf oder als Rücklauf sperre ausgeführt, wobei unterschiedliche Bauarten denkbar sind. Für eine bei einer kleinen Werkzeugmaschine einzusetzende Getriebeanordnung können beispielsweise Freiläufe der Firma INA-Schaeffler KG vom Typ HF 0406 KF und HFL 0406 KF (mit Wälzlagerung). Wesentlich ist für die richtungsgeschalteten Kupplungen die Funktion der drehrichtungsabhängigen Schaltung zwischen Kupplungs- bzw. Sperrzustand und Auskupplungs- bzw. Freilaufzustand.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung ist bei Werkzeugmaschinen mit einem oder mehreren motorisch angetriebenen Werkzeug(en), sog. "Handheld Power Tools" wie Handbohrmaschinen, Handschleifgeräten und dgl. eingesetzt. Als motorischer Antrieb sind hierbei elektrische Motoren oder auch pneumatische Motoren verwendbar. Erforderlich ist allerdings die Möglichkeit der Umschaltung der Drehrichtung des Antriebsmotors auf elektrischem oder mechanischem Weg, so dass der Antrieb der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung selektiv mit unterschiedlichen Drehrichtungen beaufschlagt werden kann, um dadurch unterschiedliche Gänge, vorzugsweise bei gleicher Drehrichtung am Abtrieb bzw. an dem/den damit verbundenen Werkzeug(en) zu erreichen. In diesem Sinne ist unter dem Begriff "Werkzeugmaschine" allgemein jede Maschine zu verstehen, die einen motorischen Antrieb oder einen entsprechenden Eingang für ein von einem extern angeordneten Motor geliefertes Drehmoment aufweist und bei der das Antriebsmoment eine Arbeit verrichtet, wobei an dem oder den Ausgang/Ausgängen oder Werkzeug(en) zwei Gänge bzw. Drehzahlen gewünscht sind. Der Motor und das Getriebe sind selbstverständlich in bekannter Weise in einem gemeinsamen (nicht dargestellten) Gehäuse untergebracht. Der Begriff "Werkzeug" ist als jede Art von Ausgabe des Abtriebsdrehmoments zum Zwecke der Arbeitsverrichtung zu verstehen und kann auch lediglich als "Werkzeugaufnahme" verwirklicht sein, an der das eigentliche Werkzeug z.B. wie bei einer Bohrmaschine, Schleifmaschine etc. erst lösbar zu befestigen ist.

Claims

Werkzeugmaschine mit mindestens einem motorisch angetriebenen Abtrieb oder Werkzeug, mit einem Antriebsmotor, dessen Drehrichtung selektiv einstellbar ist, oder mit einem mit einem solchen Antriebsmotor koppelbaren Antriebseingang, und einer Getriebeanordnung, die zwischen dem Antriebsmotor bzw. dem Antriebseingang und dem mindestens einen Abtrieb oder Werkzeug angeordnet ist, wobei die Getriebeanordnung umfasst: einen mit dem Antriebsmotor bzw. dem Antriebseingang gekoppelten Antrieb (1), einen mit dem mindestens einen Abtrieb oder Werkzeug gekoppelten Abtrieb (2), einen ersten Getriebezug (A) mit einer ersten richtungsgeschalteten Kupplung (3), über die der Antrieb (1) antriebsmäßig mit dem Abtrieb (2) verbunden ist, wenn der Antrieb (1) in einer ersten Richtung (I) gedreht wird, und einen zweiten Getriebezug (B) mit einer zweiten richtungsgeschalteten Kupplung (4), über die der Antrieb (1) antriebsmäßig mit dem Abtrieb (2) verbunden ist, wenn der Antrieb (1) in einer zweiten Richtung (II) gedreht wird, wobei die erste und die zweite richtungsgeschaltete Kupplung (3,4) koaxial angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei die erste richtungsgeschaltete Kupplung (3) und die zweite richtungsgeschaltete Kupplung (4) gegenläufig angeordnet sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abtriebsglied der ersten richtungsgeschalteten Kupplung (3) antriebsmäßig mit dem Abtriebsglied der zweiten richtungsgeschalteten Kupplung (4) verbunden ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der zweite Getriebezug (B) ein von dem ersten Getriebezug unterschiedliches Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder der zweite Getriebezug (A,B) so gestaltet ist/sind, dass die Drehrichtung am Abtrieb unabhängig vom jeweils aktiven Getriebezug gleich ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder die zweite richtungsgeschaltete Kupplung (3,4) als Rollenfreilauf, Klinkenfreilauf, Zahnfreilauf, Reibfreilauf, Klemmfreilauf, Klemmkörperfreilauf, Klemmrollenfreilauf oder als Rücklaufsperre ausgeführt ist/sind.
Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite richtungsgeschaltete Kupplung (3,4) sowie der Antrieb (1) als auch der Abtrieb (2) der Getriebeanordnung koaxial angeordnet sind.