DE2129771A1

DE2129771A1 - Power tool with two-speed gearbox

Info

Publication number: DE2129771A1
Application number: DE19712129771
Authority: DE
Inventors: Dieter Gotsch; Alfred Hettich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-06-16
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-12-21

Description

Elektrowerkzeun mit Zweiaann-Getriebe Bei Elektrowerkzeugen werden in zunehmendem Maße mechanische Schaltgetriebe angewandt, um die verfügbare Leistung bei verschiedenen Drehzahlen anwenden zu können. Die bekannten Elektrowerkzeuge mit mechanischen Schaltgetrieben, vorzugsweise Zweigang Getrieben, haben ein Motor- und ein Getriebegehäuse, eine Werkzeugspindel und eine mit dem Antrieb dauernd zusammenhängende Vorgelegewelle; sie haben zwei auf der Werkzeugspindel angeordnete Zahnräder, die mit der Vorgelegewelle in Eingriff stehen und wahlweise mit der Werkzeugspindel drehfest verbindbar sind. Die Vorgelegewelle Wird vom Motor durch eine Zahnradübersetzung angetrieben. Electric tool with two-axle gearbox When electric tools are used Increasingly mechanical manual transmissions were applied to the available power to be able to use at different speeds. The well-known power tools with mechanical gearboxes, preferably two-speed gearboxes, have a motor and a gear housing, a tool spindle and one permanently connected to the drive Countershaft; they have two gears arranged on the tool spindle that are in engagement with the countershaft and optionally with the Tool spindle can be connected non-rotatably. The countershaft is driven by the engine driven by a gear transmission.

Die bekannten Elektrowerkzeuge dieser Art sind dementsprechend groß, schwer und teuer. Da die Elektrowerkzeuge immer breiteren Käuferkreisen zugänglich gemacht werden, stellt sich daher die Aufgabe, ein Elektrowerkzeug mit Zweigang-Geiriebe zu schaffen, das leichter und billiger ist als die bisher bekannten Elektrowerkzeuge mit Zweigang-Getriebe, und das in seinem Getriebeteil nur unwesentlich größer ist als ein Elektrowerkzeug ohne Schaltgetriebe. Darüber hinaus sollte wenn möglich das Zweigang-Getriebe unter Last umschaltbar sein und das Elektrowerkzeug eine Sicherheitskupplung aufweisen, die bei Überlastung der Werkzeugspindel diese vom Antrieb trennt.The known power tools of this type are correspondingly large, heavy and expensive. As the power tools become more and more accessible to a wider range of buyers are made, is therefore the task of a power tool with two-speed gear to create that is lighter and cheaper than the previously known power tools with two-speed transmission, and which is only slightly larger in its transmission part than a power tool without a manual transmission. It should also if possible the two-speed gearbox can be switched under load and the power tool has a safety clutch which separates the tool spindle from the drive when the tool spindle is overloaded.

Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Motorwelle als Vorgelegewelle ausgebildet ist. Dabei wird die Motorwelle vorteilhaft an ihrem werkstückseitigen Ende in dem Getriebegehäuse gelagert. Wenn die werkstückseitige Lagerung der Motorwelle als drittes Lager der Motorwelle ausgebildet ist, erhält zweckmäßig das llotorwellenende gegenüber der Lagerbohrung ein Radialspiel, so daß sich das Motorwellenende nur bei Belastung in diesem Lager abstützt. Diese Stützlageausbildung ist besonders einfach ausführbar, wenn die werkstückseitige Lagerung der Motorwelle als Wälzlager ausgebildet ist.The object is achieved according to the invention in that the motor shaft is designed as a countershaft. The motor shaft is advantageous on her workpiece-side end stored in the gear housing. If the workpiece-side Storage of the motor shaft is designed as a third bearing of the motor shaft, receives expediently the llotorwelleende opposite the bearing bore a radial play, so that the motor shaft end is only supported in this bearing when there is a load. This support posture training is particularly easy to implement if the workpiece-side mounting of the motor shaft is designed as a roller bearing.

Zweckmäßig ist mit der Werkzeugspindel mindestens ein ÜbErtragungsglied drehfest verbunden, das wahlweise das eine oder das andere Zahnrad drehfest mit der Werkzeugspindel verbinden kann. Dabei können die Zahnräder auf der Werkzeugspindel drehbar und verschiebbar geführt und ein Schaltglied vorhanden sein, das die Zahnräder in Richtung der Achse der Werkzeugspindel auf dieser verschieben kann und von der Außenseite des Elektrowerkzeugs her betätigbar ist. Es kann aber auch das Übertragungsglied auf der Werkzeugspindel längsverschieblich angeordnet sein, während die Zahnräder auf der Werkzeug spindel drehbar und unverschieblich geführt sind und in den einander zugekehrten Stirnflächen eine Anzahl Vertiefungen aufweisen, in die Vorsprünge des Ubertragungsgliedes eingreifen können. Dabei sollte ein Schaltglied vorhanden sein, das das Übertragungsglied in Richtung der Achse der Werkzeugspindel auf dieser verschieben kann und von der Außenseite des Elektrowerkzeugs her betätigbar ist. Die Vorsprünge des Übertragungsglie des können als unter Federdruck stehende Kegel ausgebildet sein und die Flächen der Vertiefungen der Zahnräder die gleiche Form haben wie die Vorsprünge. Besondere Vorteile bietet eine Anordnung, bei der der Spitzenwinkel der an dem einen Zahnrad wirkenden Kegel ein anderer ist als der Spitzenwinkel der an dem anderen Zahnrad wirkenden Kegel.At least one transfer element is expedient with the tool spindle non-rotatably connected, either one or the other gear non-rotatably with the tool spindle can connect. The gears can be on the tool spindle rotatably and displaceably guided and a switching element be present, which the gears can move in the direction of the axis of the tool spindle on this and from the Outside of the power tool can be actuated here. But it can also the Transmission member be arranged longitudinally displaceably on the tool spindle while the gears on the tool spindle are rotatable and immovable and have a number of depressions in the facing end faces, can engage in the projections of the transmission member. There should be a switching element be present that the transmission member in the direction of the axis of the tool spindle can move on this and can be operated from the outside of the power tool is. The projections of the transmission member can be considered to be under spring pressure Be cone and the surfaces of the recesses of the gears the same Have the same shape as the projections. An arrangement in which the apex angle of the cone acting on one gear is different from that Point angle of the cones acting on the other gear.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand zweier in der Zeichnung als Beispiele dargestellter elektrischer Handbohrmaschinen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine elektrische Handbohrmaschine im Aufriß, teilweise geschnitten, mit auf der Werkzeug spindel verschiebbaren Zahnrädern, Fig. 2 eine elektrische Handbohrmaschine im Aufriß, teilweise geschnitten, mit einem als Sicherheitskupplung ausgebildeten Übertragungsglied.Further details of the invention are given below with reference to two in the drawing as examples of electric hand drills shown in more detail described and explained. 1 shows an electric hand drill in the Elevation, partially cut, with gears that can be moved on the tool spindle, Fig. 2 is an electric hand drill in elevation, partially in section, with a designed as a safety coupling transmission link.

Im folgenden ist unter "werkstückseitig" die Richtung zu dem zu bearbeitenden Werkstück hin, unter "handseitig die entgegengesetzte Richtung zu verstehen.In the following, the direction to the to be machined is under "workpiece side" Workpiece, under "on the hand side the opposite direction is to be understood.

Die in Figur 1 dargestellte Handbohrmaschine hat ein aus Kunststoff bestehendes Motorgehäuse 1 mit angeformtem Handgriff 2; das Motorgehäuse ist werkstückseitig durch eine metallische Querwand 3 verschlossen, an die werkstückseitig ein metallisches Getriebegehäuse 4 angesetzt ist.The hand drill shown in Figure 1 has a plastic existing motor housing 1 with molded handle 2; the motor housing is on the workpiece side closed by a metallic transverse wall 3, on the workpiece side a metallic one Gear housing 4 is attached.

Schrauben 5 verbinden das Getriebegehäuse 4 und die Querwand 3 mit dem Motorgehäuse 1.Screws 5 connect the gear housing 4 and the transverse wall 3 with the motor housing 1.

In dem Motorgehäuse ist ein elektrischer Antriebsmotor 6 angeordnet, der mittels eines in dem Handgriff 2 untergebrachten Schalters 7 in Betrieb gesetzt werden kann. Der Motor hat einen Motorläufer 8, der auf einer Motorwelle 9 aufgepreßt ist. Werkstück~ seitig vor dem Mott>rläufer trägt die Motorwelle 9 einen Lüfter 10.An electric drive motor 6 is arranged in the motor housing, which is put into operation by means of a switch 7 accommodated in the handle 2 can be. The motor has a motor rotor 8 which is pressed onto a motor shaft 9 is. On the workpiece side in front of the rotor, the motor shaft 9 carries a fan 10.

Die Motorwelle 9 ist in der Querwand 3 mit einem Kugellager 11 gelagert. Werkstückseitig vor der Lagerstelle der Motorwelle 9 ist in diese eine Ritzelverzahnung 12 eingearbeitet, an die sich werkstückseitig eine zweite Ritzelverzahnung 13 kleineren Durchmessers anschließt An dem werkstückseitigen Ende ist die Verzahnung 13 der Motorwelle 9 überschliffen, so daß eine mehrfach unterbrochene zylindrische Fläche 14 entstanden ist. Die Fläche 14 der Motorwelle 9 mit einem geringen Radialspiel umgebend ist in das Getriebegehäuse 4 ein Kugellager 15 eingesetzt, gegen das sich bei Belastung die Fläche 14 der Motorwelle 9 abstützen kann.The motor shaft 9 is mounted in the transverse wall 3 with a ball bearing 11. On the workpiece side in front of the bearing point of the motor shaft 9 there is a pinion toothing in this 12 incorporated, on the workpiece side a second pinion gear 13 smaller At the end on the workpiece side, the toothing 13 is the Motor shaft 9 ground so that a multiple interrupted cylindrical surface 14 was created. The surface 14 of the motor shaft 9 with a small radial play surrounding a ball bearing 15 is inserted into the gear housing 4, against which the surface 14 of the motor shaft 9 can support under load.

Parallel zu der Motorwelle 9 ist in dem Getriebegehäuse 4 eine Werkzeugspindel 16 angeordnet. Diese hat an ihrem werkstück; seitigen Ende einen Spannfutterträger 17, der an seinem handseitigen Ende ein achsgleiches Sackloch 18 und an seinem werkstückseitigen Ende einen Gewindezapfen 19 aufweist, auf den ein Spannfutter 20 aufgeschraubt werden kann. An dem Spannfutter~ träger 17 ist die Werkzeugspindel mittels eines Kugellagers 17' in dem Getriebegehäuse gelagert. In das Sackloch 18 ist eine Isolierbüchse 21 gepreßt. In-diese ist das werkstückseitige zylindrische Ende 22 einer Getriebewelle 23 der Werkzeugspindel 16 eingepreßt. Die Getriebewelle 23 ist mit einem Zapfen 23' handseitig mittels eines Nadellagers 23" in der Querwand 3 gelagert.A tool spindle is located in the gear housing 4 parallel to the motor shaft 9 16 arranged. This has on your workpiece; lateral end a chuck carrier 17, which has a coaxial blind hole 18 on its hand-side end and on its workpiece-side The end has a threaded pin 19 onto which a chuck 20 is screwed can. The tool spindle is on the chuck carrier 17 by means of a ball bearing 17 'stored in the gear housing. An insulating sleeve 21 is inserted into the blind hole 18 pressed. In-this is the workpiece-side cylindrical end 22 of a gear shaft 23 of the tool spindle 16 pressed in. The gear shaft 23 has a pin 23 'mounted on the hand in the transverse wall 3 by means of a needle bearing 23 ″.

In die Getriebewelle 23 der Werkzeugspindel sind quer zu ihrer Längsachse und diese schneidend zwei als Übertragungsglieder dienende Mitnehmerstifte 24 eingesetzt, die jeder beidseitig aus der Getriebewelle hervorstehen. Auf der Getriebewelle sind längsverschieblich und drehbar ein Zahnrad 25 und handseitig vor diesem ein zweites Zahnrad 26 geführt. Die Bohrung der Zahnräder ist an deren beiden einander abgekehrten Enden zylindrisch so erweitert, daß die Zahnräder mit der Erweiterung 25' bzw. 26' über einen der Mitnehmerstifte 24 geschoben werden können, ohne daß dieser die Wand der Erweiterung berührt. Auf der dem anderen Zahnrad zugekehrten Seite sind in die Bohrung der Zahnräder achsparallele Längsnuten 27 eingeformt, in die bei entsprechend verschobenen Zahnrädern die Mitnehmerstifte 24 eingreifen können.In the gear shaft 23 of the tool spindle are transverse to its longitudinal axis and these two driving pins 24 serving as transmission links are inserted, which each protrude from the gear shaft on both sides. Are on the gear shaft Longitudinally displaceable and rotatable a gear 25 and on the hand side in front of this a second Gear 26 out. The bore of the gears is facing away from each other on the two of them Ends cylindrically widened so that the gears with the extension 25 'or 26' can be pushed over one of the driver pins 24 without this the wall of enlargement touches. On the side facing the other gear are in the Bore of the gears axially parallel longitudinal grooves 27 formed in the corresponding shifted gears the driver pins 24 can engage.

Ein aus Kunststoff bestehendes, im wesentlichen U-förmig ausgebildetes Schaltglied 28 ist in dem Getriebegehäuse parallel zu der Werkzeugspindel und der Motorwelle verschieblich geführt.One made of plastic, essentially U-shaped Switching element 28 is in the gear housing parallel to the tool spindle and the Motor shaft guided displaceably.

Mit den beiden Schenkeln des U umfaßt es die beiden Zahnräder 25 und 26. Ein in den Steg des Schaltgliedes eingesetzter Griff 29 ragt durch einen Schlitz 30 des Getriebegehäuses ins Freie.With the two legs of the U, it includes the two gears 25 and 26. A handle 29 inserted into the web of the switching element protrudes through a slot 30 of the gear housing to the outside.

Wird der Griff 29 handseiti#g verschoben, so verschiebt das Schaltglied 28 die Zahnräder so, daß der handseitige Mitnehmerstift 24 in zwei der Nuten 27 des Zahnrades 26 greift und dieses drehfest mit der Werkzeugspindel verbindet. Wird der Griff 29 werkstückseitig verschoben, so wird die Verbindung zwischen der Werkzeugspindel und dem Zahnrad 26 gelöst und das Zahnrad 25 drehfest mit der Werkzeugspindel verbunden.If the handle 29 is moved on the hand side, the switching element moves 28 the gears so that the driver pin 24 on the hand side in two of the grooves 27 of the gear 26 engages and connects this non-rotatably with the tool spindle. Will the handle 29 is moved on the workpiece side, so the connection between the tool spindle and the gear 26 released and the gear 25 rotatably connected to the tool spindle.

In Figur 2 der Zeichnung ist eine andere elektrische Handbohrmaschine dargestellt. Diese ist hinsichtlich der Motorwelle, in die zwei Ritzel eingeformt sind, und der Werkzeugspindel gleich aufgebaut wie die Bohrmaschine nach Figur 1. Auf der Werkzeug~ spindel sind jedoch zwei Zahnräder 125 und 126 mit axialem Abstand voneinander drehbar geführt und mittels eines Zwischenringes 150 und dreier Federringe 151 in Längsrichtung festgehalten. Die Zahnräder haben je auf der dem anderen Zahnrad zugekehrten Seite eine Anzahl gleichmäßig auf einem Kreis um die Achse des Zahnrades angeordneter innenkegelförmiger Vertiefungen 152.In Figure 2 of the drawing is another electric hand drill shown. With regard to the motor shaft, this is molded into the two pinions and the tool spindle is constructed in the same way as the drilling machine according to FIG. 1. On the tool spindle, however, there are two gears 125 and 126 with an axial spacing guided rotatably from one another and by means of an intermediate ring 150 and three spring washers 151 held in the longitudinal direction. The gears each have on the side facing the other gear a number evenly on one Inner conical recesses 152 arranged around the axis of the gear wheel.

Die Getriebewelle 123 der Werkzeugspindel 116 weist eine Anzahl achsparalleler Flächen 153 auf, auf denen zwei als Übertragungs glieder ausgebildete Kupplungsscheiben 154, 155 drehfest und längsverschieblich geführt sind. Der Abstand der Kupplungsscheiben voneinander in Richtung der Achse der Getriebewelle ist durch nicht dargestellte Verbindungsglieder festgelegt. Auf einem Kreis mit dem gleichen Durchmesser wie der Kreis, auf dem die Vertiefungen der Zahnräder angeordnet sind, sind in oeffnungen der Kupplungsscheiben 154, 155 Kupplungskegel 155' so eingesetzt, daß die kleinere Stirnfläche des Kegels dem jeweils benachbarten Zahnrad zugekehrt ist. An ihren größeren Stirnflächen sind die Kupplungskegel 155 durch einen Flansch 156 verbreitert. Zwischen je zwei Kupplungskegeln, die in die Kupplungsscheiben eingesetzt sind, ist eine Druckfeder 157 eingespannt, die die Kupplungskegel in Richtung der Zahnräder auseinander drückt. Ein Schaltglied 128 greift zwischen die beiden Kupplungsscheiben 154 und kann durch einen Griff 129 von der Außenseite der Handbohrmaschine her in Längsrichtung der Handbohrmaschine verschoben werden.The gear shaft 123 of the tool spindle 116 has a number of axially parallel Areas 153 on which two clutch disks designed as transmission members 154, 155 are guided in a rotationally fixed and longitudinally displaceable manner. The distance between the clutch disks from each other in the direction of the axis of the transmission shaft is not shown by Connecting links set. On a circle with the same diameter as the circle on which the indentations of the gears are arranged are in openings of the clutch disks 154, 155 clutch cone 155 'inserted so that the smaller Face of the cone facing the adjacent gear. At her The coupling cones 155 are widened by a flange 156 for larger end faces. Between two clutch cones that are inserted into the clutch disks, a compression spring 157 is clamped, which the clutch cone in the direction of the gears pushes apart. A switching element 128 engages between the two clutch disks 154 and can be accessed through a handle 129 from the outside of the hand drill The longitudinal direction of the hand drill can be moved.

Wird der Handgriff 129 in seine handseitige oder werkstückseitige Endstellung verschoben, so werden die Kupplungskegel 155' durch die Federn 157 gegen eines der Zahnräder 125, 126 gepreßt und gleiten, sobald die sich drehenden Zahnräder in die entsprechende Winkeistellung gelangt sind, in die Vertiefungen 152 eines der Zahnräder. Durch Verschieben des Handgriffs 129 in seine andere Endlage wird die andere Übersetzung eingeschaltet.If the handle 129 is in its hand-side or workpiece-side Moved to the end position, the coupling cones 155 'are counteracted by the springs 157 one of the gears 125, 126 is pressed and sliding once the gears are rotating have reached the corresponding angular position, into the depressions 152 of a the gears. By moving the handle 129 to its other end position the other translation switched on.

Je nach der Größe des Spitzenwinkels der Kupplungskegel 155' und der Vertiefungen 152 der Zahnräder und nach der Größe der Kraft der Federn 157 verbindet die Kupplungsscheibe das betreffende Zahnrad mit der Welle zur Übertragung eines größeren oder kleineren Gren-z-Drehmoments. Zweckmäßig gibt man den in das Zahnrad 125 eingreifenden Kegeln einen anderen Spitzenwinkel als den in das Zahnrad 126 eingreifenden Kegeln; dadurch verfügt die Bohrmaschine bei den zwei Übersetzungen über je ein anderes Grenz-Drehmoment, bei dessen Überschreitung die Kupplung ausrastet.Depending on the size of the tip angle of the coupling cone 155 ' and of the recesses 152 of the gears and according to the size of the force of the springs 157 connects the clutch disc the gear in question with the shaft for transmission of a larger or smaller limit z-torque. Appropriately, you put it in the gear 125 engaging cones have a different tip angle than that in gear 126 engaging cones; this means that the drill has two gear ratios via a different limit torque, which disengages the clutch when exceeded.

Durch die Vermeidung einer zusätzlichen Vorgelegewelle, deren Arbeitsbereich bei der vorliegenden Erfindung von der Motorwelle mit übernommen ist, sind Elektrowerkzeuge nach der Erfindung billiger, leichter und auch kleiner als vergleichbare bekannte Elektrowerkzeuge. Elektrowerkzeuge nach Figur 2 lassen sich infolge der Sicherheitskupplung unter Last von einer Über~ setzung auf die andere umschalten, wobei die Sicherheitskupplung bei jeder der möglichen zwei übersetzungen ein dieser angepaßtes Grenz-Drehmoment zu übertragen gestattet, bei dessen Überschreiten die Kupplung ausrastet.By avoiding an additional countershaft, its working area is taken over from the motor shaft in the present invention are power tools according to the invention cheaper, lighter and smaller than comparable known Power tools. Power tools according to Figure 2 can be due to the safety clutch switch from one transmission to the other under load, using the safety clutch a limit torque adapted to each of the two possible gear ratios allowed to transmit, when exceeded, the clutch disengages.

Claims

Expectations

Power tool with a motor and a gear housing, with a Two-speed gearbox, a tool spindle and one that is permanently connected to the drive Countershaft, with two gears arranged on the tool spindle, which with the countershaft are in engagement and optionally rotatably with the tool spindle are connectable, characterized in that the motor shaft is designed as a countershaft is.

2. Power tool according to claim 1, characterized in that the Motor shaft is mounted at its workpiece-side end in the gear housing.

3. Power tool according to claim 2, d.g. that the workpiece-side Bearing of the motor shaft as a third bearing is designed in such a way that the motor shaft end has a radial play with respect to the bearing bore.

4. Power tool according to claim 3, d.g. that the workpiece-side Storage of the motor shaft is designed as a roller bearing.

5. Power tool according to one of claims 1 to 4, d.g. that with the tool spindle is rotatably connected to at least one transmission member that optionally connect one or the other gear to the tool spindle so that it cannot rotate can.

6. Power tool according to claim 5, d.g. that the gears on the Tool spindle are rotatably and displaceably guided and that a switching element is present is that move the gears in the direction of the axis of the tool spindle on this can and can be actuated from the outside of the power tool.

7. Power tool according to claim 5 d.g. that the transmission member on the tool spindle is arranged longitudinally displaceable that the gears on the tool spindle are rotatably and immovably guided and in each other facing end faces have a number of depressions into the projections of the Transmission element can intervene, and that a switching element is present that move the transmission member in the direction of the axis of the tool spindle on this can and can be actuated from the outside of the power tool.

8. Power tool according to claim 7, d.g. that the projections of the transmission member are designed as spring-loaded cones and that the surfaces of the depressions the gears have the same shape as the protrusions.

9. Power tool according to claim 8, d.g. that the tip angle of the on the one gear acting cone is different from the apex angle of the on the other gear acting cone.

L e r s e i t e