DE2933076C2

DE2933076C2 - Mit einem Zweiganggetriebe ausgerüstetes Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE2933076C2
Application number: DE19792933076
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing. 7312 Kirchheim Wolf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-08-16
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE2933076A1

Description

den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem 40 Antriebszahnrads ist.
Pld

Ausnehmung für wenigstens eine Kugel aufweist und ferner mit einer Längsnut für diese Kugel versehen ist, welche unter der Wirkung eines in einer Radialbohrung der Vorgelegewelle stehenden federelastischen Elements steht, und daß der klauenbewehrten Stirnseite des Schaltrads ein mit dem Ritzel der Motorantriebsweile kämmendes Antriebszahnrad für die Vorgebgewelle zugeordnet ist, das im Bereich seiner den Klauen des Schaltrads zugeordneten Stirnseite mit Aussparungen für den Eingriff der Kupplungsklauen des Schaltrads sowie mit drehmomentübertragenden Gegenklauen versehen ist (DE-OS 29 14 883).

Eine solche Konzeption bedingt neben einer Schwächung der Vorgelegeweüe infolge der Radialbohrung fertigungstechnisch gesehen einen nicht unerheblichen Aufwand und demgemäß auch eine entsprechende Anzahl von Verschleißteilen, ferner treten beim Umschalten unter Umständen nicht unbeträchtliche Geräusche auf.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Elektrowerkzeuge mit einem solchen Zweiganggetriebe auszurüsten, das weniger Verschleißteile enthält und bei einem Höchstmaß an Betriebssicherheit eine einfache und einwandfreie sowie geräuscharme Gangumschaltung ermöglicht

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schaltrad und das Antriebszahnrad die Teile einer elektromagnetischen Schlupfkupplung bilden und berührungslos synchronisier- und miteinander kuppelbar sind.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Umschalten vom ersten auf den zweiten Getriebegang und umgekehrt spielend leicht und praktisch geräuschlos vor sich geht, und zwar sowohl im Leerlauf wie im Stillstand.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltrad zugleich als Kurzschlußkäfig ausgebildet oder mit einem solchen versehen, und dem Kurzschlußkäfig ist ein Polrad zugeordnet, das Bestandteil des

Polrad zur Erregung über Schleifringe Gleichstrom zuführbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein mit einem Zweiganggetriebe ausgerüstetes Elektrowerkzeug, wobei das Zweiganggetriebe während des Stillstands und während des Leerlaufs des Elektrowerkzeugs von der ersten auf die zweite Getriebestufe und umgekehrt umschaltbar ist und bei dem das Zahnrad für die zweite Getriebestufe (Schnellgang) drehbar auf einer mit der Bohrspindel drehfest vereinigten Mitnehmerhülse angebracht und werkzeugseitig mit einer Nabe versehen ist, auf welcher das Zahnrad für die erste Getriebestufe (Langsamgang) drehbar angeordnet ist, und wobei die beiden Getriebezahnräder derart kraftschlüssig miteinander verbunden sind, daß das erste Zahnrad vom zweiten Zahnrad überholbar ist.

Es ist schon vorgeschlagen worden, bei derartigen Getrieben zum besagten Umschalten dem Zahnrad für

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60 Die Verwendung von elektromagnetischen Kupplungen zur Erzielung schnell schaltbarer Umlaufräder-Wechselgetriebe ist im Werkzeugmaschinenbau bekannt (DE-PS 8 82 802, DE-AS 12 02 559).

Der Gegenstand der Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht, erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Zweiganggetriebe,

F i g. 2 eine Ansicht längs des Schnittes durch F i g. 1.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist auf der Antriebsspindel 1 der Handbohrmaschine eine Mitnehmerhülse 2 drehfest angeordnet, wobei die drehfeste Vereinigung dieser beiden Teile durch ein Vielkeilprofil 3 realisiert ist. Auf der Mitnehmerhülse 2 ist das Antriebszahnrad 4 für die zweite Getriebestufe (Schnellgang) drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Das Zahnrad 4 weist werkzeugseitig eine Nabe 5 auf, auf welcher das Zahnrad 6 für die erste Getriebestufe (Langsamgang) ebenfalls drehbar sitzt. Die beiden Zahnräder 4 und 6 sind dabei als Überholräder ausgebildet und kraftschlüssig durch unter dem Druck von axial wirkenden Federn stehende Kugeln 8 miteinander verbunden, derart, daß das erste Zahnrad 6 vom zweiten Zahnrad 4 überholbar

die zweite Getriebestufe ein mit Kupplungsklauen versehenes Schaltrad zuzuordnen, das auf einer ein mit

dem Zahnrad für die erste Getriebestufe im Eingriff 65 ist. Zweckmäßigerweise sind drei in Umfangsrichtung

stehendes Antriebsritzel enthaltenden Vorgelegewelle um 120° gegeneinander versetzte Kugeln 8 und Federn

axial verschiebbar und im Nichteingriffsfall frei drehbar 7 vorgesehen, ebenso könnte für diesen Zweck jedoch

ist und das an seinem Innenumfang ringsum eine auch ein Freilauf benutzt werden. Auf das Zahnrad 4

wirken Tellerfedern 9 ein, die sich einerseits über eine Druckscheibe 10 an der Stirnseite des Zahnrads 4 und andererseits an einer Endscheibe 11 abstützen, die mittels eines Seegerrings oder dergl. gegen axiales Verschieben auf der Mitnehmerhülse 2 gesichert ist.

Die Mitnehmerhülse 2 enthält einen flar.schförmigen Ansatz 12, der im Bereich seiner d,em Zahnrad 4 zugewandten Stirnseite mit einem Rastenkranz 13 versehen sein kann. Mit diesem Rastenkranz kommt dann ein an der durch eine Ausdrehung gewonnenen inneren Stirnfläche des Zahnrads 4 angebrachter Gegenrasteiikranz 14 in Eingriff. Damit ist eine Oberlastkupplung verwirklicht Obersteigt das am Werkzeug b;w. an der Antriebsspindel 1 angreifende Drehmoment einen durch den Anpreßdruck der Tellerfedern 9 vorgegebenen bzw. auch einstellbaren Wert, dann kommen die Rasten 14 des Zahnrads 4 und die Rasten 13 des flanschförmigen Ansatzes 12 außer Eingriff, indem die beiden Zahnräder 4 und 6 durch Zusammendrücken der Tellerfedern 9 um den entsprechenden Betrag axial nach vorne gedrückt werden.

Dem Zahnrad 4 für die zweite Getriebestufe ist ein Schaltrad 16 zugeordnet, das auf einer Vorgelegewelle 23 angeordnet und im ausgekuppelten Zustand auf dieser Welle aurh frei drehbar ist.

Das Schaltrad 16 ist zugleich als Kurzschlußkäfig ausgebildet oder enthält einen solchen Käfig 17. Diesem Kurzschlußkäfig ist ein Polrad 24 zugeordnet, das Bestandteil des Antriebszahnrads 22 ist. Damit ist eine elektromagnetische Schlupfkupplung verwirklicht, die berührungslos arbeitet. Der Gleichstrom zur Erregung des die Pole 25 aufweisenden Polrads 24 wird diesem zweckmäßigerweise über einen an der Speisespannung liegenden Gleichrichter und über Schleifringe 26 zugeführt. Die Schlupfkupplung kann auch dadurch verwirklicht werden, daß umgekehrt das Schaltrad 16 als Polrad ausgebildet ist und das Antriebszahnrad 22 den Kurzschlußkäfig bildet oder enthält.

Besteht zwischen den beiden konzentrisch zueinander umlaufenden Kupplungshälften 17,24 ein Drehzahlunterschied, so wird durch das Magnetfeld des erregten Polrads 24 ein kräftiger Strom erzeugt, der mit diesem Magnetfeld eine Tangentialkraft bildet, die den Kraftfluß zwischen den beiden Kupplungshälften herstellt und das Drehmoment überträgt. Das Kuppeln und Entkuppeln erfolgt somit vollkommen verschleißlos durch Zu- und Abschalten des Erregerstroms. Dies kann mittels eines besonderen, im Gehäuse des Elektrowerkzeugs sinnvoll integrierten Schalters geschehen. Der Drehmomentenverlauf und der Schlupf können bei solchen Kupplungen durch einen Einstellwiderstand im Erregerstromkreis verändert werden. Macht man von dieser Möglichkeit Gebrauch, so kann auf eine mechanische Überlastkupplung verzichtet und die Schlupfkupplung zugleich als Überlastkupplung benutzt werden. Dies bedeutet den Wegfall von Konstruktionsund Verschleißteilen und somit eine Verbesserung und Kostenersparnis.

Anstelle einer Schlupfkupplung der beschriebenen Art kann auch eine Schlupfkupplung in Form einer Induktionskupplung verwendet werden, wie sie im Prinzip die bekannte Stromag-Kupplung darstellt. Die Drehelastizität und das Drehmoment sind hierbei mit der Größe des Erregerstroms steuerbar. Eine Induktionskupplung ist besonders bei solchen Antrieben vorteilhaft, bei denen sich das Lastmoment ändert

Im Falle einer kraftschlüssigen Kraftübertragung und Synchronisierung durch das Aufeinanderpressen von Reibflächen wird das Schaltrad 16 zweckmäßigerweise als die axial verschiebbare, mit einem Reibbelag versehene Ankerscheibe ausgebildet, die unter dem Einfluß von Rückstellfedern steht, welche die Ankerscheibe bzw. das Schaltrad bei Stromunterbrechung außer Eingriff mit deren Antriebszahnrad 22 bringt das ίο die Erregerwicklung enthält, welcher über Schleifringe der Erregerstrom zugeführt wird.

Bei im ersten Getriebegang laufendem Elektrowerkzeug treibt das auf der Vorgelegewelle 23 befindliche Antriebsritzel 30 das vordere Zahnrad 6 an. Infolge der kraftschlüssigen Verbindung des Zahnrads 6 mit dem Zahnrad 4 der zweiten Getriebestufe läuft auch das letztere mit um, desgleichen dreht sich das auf der Vorgelegewelle 23 befindliche Schaltrad 16, da dieses mit dem Zahnrad 4 im Eingriff steht. Zum Umschalten des Getriebes vom ersten in den zweiten Gang wird der Ein-Ausschalter 28 für den Erregerstrom betätigt. Dadurch wird das Polrad 24 erregt und infolge des Drehzahlunterschiedes (Schlupf) zwischen dem auf der Vorgelegewelle 23 befindlichen Antriebszahnrad 22 und dem Schaltrad 16 wird durch das Magnetfeld des Polrads 24 im Kurzschlußkäfig 17 ein kräftiger Strom erzeugt, der mit diesem Magnetfeld eine Tangentialkraft bildet, die den Kraftfluß zwischen dem Polrad 24 und dem Kurzschlußkäfig 17 herstellt und bewirkt, daß die beiden Kupplungshälften in Gleichlauf gelangen und das geforderte Drehmoment übertragen.

Damit ist der Synchronisier- und Kupplungsvorgang vollzogen und die Antriebsspindel 1 des Elektrowerkzeugs läuft mit der Drehzahl der zweiten Getriebestufe um, wobei das Zahnrad 6 vom Zahnrad 4 überholt wird. Das Schaltrad bzw. die den Kurzschlußkäfig enthaltende Kupplungshälfte ist dabei von der langsameren Drehzahl der ersten Getriebestufe auf die höhere Drehzahl der Vorgelegewelle bzw. der zweiten Getriebestufe zu beschleunigen.

Das Zurückschalten auf die erste Getriebestufe ist problemlos, da hierzu lediglich der Erregerstrom zum Polrad 24 unterbrochen werden muß, was auf einfache Weise mittels des Schalters 28 geschieht.

Im Falle des Umschaltens des Getriebes auf die zweite Stufe während des Stillstands des Elektrowerkzeugs ergibt sich die Kupplung zwischen dem Schaltrad 16 und dem Antriebszahnrad 22 unmittelbar. Dabei steigt infolge der Induktivität des Polrads 24 das Drehmoment innerhalb kürzester Zeit stufenlos auf seinen Endwert, der mittels eines Einstellwiderstands 29 einstellbar ist.

Das Getriebegehäuse 34 besteht aus einem metallisehen Werkstoff, der mit einem Kunststoffmantel 35 umspritzt ist.

Sofern der Zahnkranz des Schaltrads 16 nicht aus einem Kunststoff, sondern aus einem ferromagnetischen Material besteht, kann der Kurzschlußkäfig 17 gegebenenfalls magnetisch gegenüber diesem Zahnkranz isoliert werden.

In die im Schaltrad angebrachte Ringnut 18 kann gegebenenfalls ein Mitnahmeelement eingreifen, das mit einem Umschalthebel für ein manuelles Verschieben des Schaltrads 16 (Auskuppeln) vereinigt sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem Zweiganggetriebe ausgerüstetes Elektrowerkzeug, wobei das Zweiganggetriebe während des Stillstands und während des Leerlaufs des Elektrowerkzeugs von der ersten auf die zweite Getriebestufe und umgekehrt umschaltbar ist und bei dem das Zahnrad für die zweite Getriebestuft; (Schnellgang) drehbar auf einer mit der Bohrspindel drehfest vereinigten Mitnehmerhülse angebracht und werkzeugseitig mit einer Nabe versehen ist, auf welcher das Zahnrad für die erste Getriebestufe (Langsamgang) drehbar angeordnet ist, und wobei die beiden Getriebezahnräder derart kraftschlüssig miteinander verbunden sind, daß das erste Zahnrad vom zweiten Zahnrad überholbar ist, und bei dem ferner dem Zahnrad für die zweite Getriebestufe ein Schaltrad zugeordnet ist, das auf einer Vorgelegewelle axial verschiebbar und frei drehbar ist, die in ihrem einen Endbereich ein mit dem Zahnrad für die erste Getriebestufe im Eingriff stehendes Antriebsritzel enthält und in ihrem antriebsseitigen Bereich ein Antriebszahnrad trägt, das mit dem Ritzel der Welle des Antriebsmotors kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (16) und das Antriebszahnrad (22) die Teile einer elektromagnetischen Schlupfkupplung bilden und berührungslos synchronisier- und miteinander kuppelbar sind.

2. Elektrowerkzeug nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (16) zugleich als Kurzschlußkäfig ausgebildet ist oder einen solchen enthält, und daß dem Kurzschlußkäfig ein Polrad (24) als Bestandteil des Antriebszahnrads (22) zugeordnet ist.

3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrad (16) als Polrad und das Antriebszahnrad (22) als Kurzschlußkäfig ausgebildet sind.

4. Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehen-