DE3331661A1

DE3331661A1 - Handgefuehrtes elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE3331661A1
Application number: DE19833331661
Authority: DE
Inventors: Alain 69170 Sainte Foy Les Lyon Verdier
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1982-09-23
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1984-03-29
Also published as: FR2533474B1; FR2533474A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Elektrowerkzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1, das insbesondere als Bohrer und/oder Schrauber verwendet werden kann.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein mechanisches Getriebe, welches eine Änderung der Drehzahl seiner Spannfutterspindel erlaubt.

Die zur Zeit auf dem Markt befindlichen handgeführten Elektrowerkzeuge mit zwei Geschwindigkeiten weisen als Bohrmaschinen ein Getriebe mit wenigstens zwei treibenden Zahnrädern auf, die abwechselnd mit einem getriebenen

Zahnrad kämmen. Jedes Zahnradpaar hat ein eigenes Übersetzungsverhältnis, das eine der Geschwindigkeiten des Elektrowerkzeugs bestimmt. Um von einer Geschwindigkeit auf die andere überzugehen, sind üblicherweise Schubglieder und/oder formschlüssige Kupplungen neben- einem der

Zahnräder vorgesehen, um entweder das eine oder das andere Zahnradpaar an die Welle des Elektromotors anzuschließen. Die Umschaltung muß jedoch bei Stillstand von Motor und Getriebe erfolgen, um eine Beschädigung der

Zähne der Zahnräder zu vermeiden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues Getriebe für ein handgeführtes Elektrowerkzeug zu schaffen, das insbesondere als Bohrmaschine mit zwei Geschwindigkeiten einsetzbar ist, welches gegenüber dem Stand der Technik

einen deutlich einfacheren Aufbau besitzt. Außerdem sollen die Abmessungen des Getriebes kleiner als beim Stand der Technik sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einem Elektrowerk-2eug gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dessen kennzeichnende Merkmale.

Vorzugsweise erfolgt die Stromversorgung für den Elektro-5

motor derart, daß während der Verschiebung des Motors zwischen den Eingriffsstellungen seines Ritzels mit einem der beiden koaxialen und koplanaren, einstückigen Zahnrädern die Stromzufuhr zuverlässig unterbrochen ist.

In einer Ausführung, bei der das handgeführte Elektrowerkzeug als Bohrmaschine arbeiten soll, erfolgt bei der Verschiebung des Elektromotors von einer Zahnrad- Eingriff sstellung in die andere gleichzeitig eine Drehrichtungsumkehr, damit die Spannfutterspindel sich immer in der gleichen Drehrichtung dreht.

In einer anderen Ausführung, in der das Elektrowerkzeug als Schrauber betrieben werden soll, ist eine ausschaltbare Übersetzungseinrichtung vorgesehen, welche Rechtsund Linkslauf der Spannfutterspindel erlaubt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Teilschnittansicht eines handgeführten

Elektrowerkzeugs;

Figur 2 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie II in Figur 1 in Richtung des Pfeils gesehen;

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III in Figur 1 30

in Richtung des Pfeils gesehen;

Figur 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV in

Figur 1 in Richtung des Pfeils gesehen;
Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 3

in Richtung des Pfeils gesehen; und
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Figuren 6a und 6b eine schematische Darstellung der Drehrichtungsumschaltung.

Figur 1 zeigt ein handgeführtes Elektrowerkzeug mit einem

Gehäuse 1, das einen Motor 2 und ein Getriebe 10 ein-5

schließt. Letzteres ist zwischen dem Motor 2 und einer Spannfutterspindel 3 angeordnet, die in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert ist und ein an sich bekanntes Spannfutter 4 trägt.

Das Elektrowerkzeug besitzt ferner einen Griff 5, der einstückig mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und die Handhabung des Elektrowerkzeugs erleichtert. Der Motor 2 ist zweckmäßigerweise ein Elektromotor. Der Griff 5 ist mit einem Drücker- oder Arretierungsschalter 30 versehen, 5

- welcher zur Steuerung des Elektromotors 2 dient. In einer Ausführungsform wird der Elektromotor 2 von einer im Griff 5 untergebrachten, in den Figuren jedoch nicht dargeteilten Batterie versorgt. In einer anderen Ausführung dient ein Netzkabel zum Anschließen an ' das Stromnetz .

Das Gehäuse 1 ist beispielsweise aus zwei symmetrischen Halbschalen gebildet, welche durch in Gewindebohrungen IA eingreifende Schrauben verbindbar sind.

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Das Getriebe 10 weist eine zur Spannfutterspindel 3 parallele Welle 11 auf, die in Gleitlagern 12 und 13 gelagert ist. Ein Gleitlager 12 ist an dem spannfutterseitigen Ende der Welle 11 angeordnet, während das andere Gleitlager 13 etwa in der Mitte der Welle 11 angeordnet ist. Anstelle der Gleitlager 12 und 13 können auch andere Einrichtungen verwendet werden, welche den gleichen Zweck erfüllen. Außerdem ist ein Axiallager 12' an der Seite des Spannfutters 4 vorgesehen, um die Verschiebung der Wello 11 parallel zur ίΐμ.ιηηί'uLtot spindc 1. 3 in Richtung auf das Spannfutter 4 zu begremzen.

Die Welle 11 ist parallel zur Welle des Elektromotors 2 gelagert und trägt an ihrem motorseitigen Ende einen ersten Zahnradsatz 18, der aus zwei koaxialen, einstückigen Zahnrädern 14 und 15 gebildet ist. Die Zähne der Zahnräder 14 und 15 sind gegeneinander gerichtet, da das erste Zahnrad 14 außenverzahnt ist, während das zweite Zahnrad 15 Innenverzahnung aufweist.

_1n Der erste Zahnradsatz 18 ist fest auf der Welle 11 montiert, beispielsweise warm aufgeschrumpft, aufgekeilt oder auf andere bekannte Weise befestigt.

Wie bereits erwähnt ist der erste Zahnradsatz 18 einstückig geformt, und zwar beispielsweise durch Sinterung.

In einer anderen Ausführung ist der erste Zahnradsatz , 18 aus zwei getrennten Teilen gebildet, und zwar derart, daß der innenverzahnte Zahnkranz 15 an eine Nabenplatte des außenverzahnten ersten Zahnrades 14 angeflanscht ist. Dabei muß jedoch eine sehr genaue Zentrierung eingehalten werden.

Figur 1 zeigt außerdem ein drittes Zahnrad 16 mit Außenverzahnung, das auf der Abtriebswelle 24 des Elektromo-

tors 2 fest montiert ist. Die Abtriebswelle 24 ist parallel zur Welle 11 ausgerichtet.

Der Elektromotor 2 ist im Gehäuse 1 senkrecht zu seiner Abtriebswelle 24 zwischen zwei Positionen verschiebbar, wobei die erste Position die ausgezogene Linie bedeutet, während die zweite Position mit 2' als unterbrochene Linie dargestellt ist. Durch die Verschiebung des Elektromotors 2 in eine der Positionen 2 oder 2¹ greift sein

Ritzel 16 entweder in das außenverzahnte Zahnrad 14 oder 35

in das innenverzahnte Zahnrad 15 des ersten Zahnradsatzes 18.

-ΙGreift das Ritzel 16 in der ersten Position des Elektromotors 2 in das Zahnrad 14, dann wird die Welle 11 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die etwa der Drehzahl des

Elektromotors 2 entspricht. Dies überträgt eine hohe Dreh-5

zahl auf das Spannfutter 4. Greift das Ritzel 16 hingegen in das innenverzahnte Zahnrad 15, dann dreht sich die Welle 11 mit wesentlich geringerer Geschwindigkeit als die Abtriebswelle 24 des in der zweiten Position 2' befindlichen Elektromotors.

Figur 1 zeigt außerdem die Lagerung der Spannfutterspindel 3 in einem Wälzlager 6 an einem Ende und in einem Gleitlager 7 am anderen Ende der Spannfutterspindel 3,

welches dem Elektromotor 2 benachbart ist. Zwischen dem 15

Wälzlager 6 und dem Gleitlager 7 sitzt ein drittes Zahnrad 8 auf der Spannfutterspindel 3, das außenverzahnt ist. Das dritte Zahnrad 8 greift ständig in ein Ritzel 17, welches als Teil der Welle 11 an deren dem Spannfutter 4 zugewandten Seite geformt ist. Das Ritzel 17 liegt

in der dargestellten Ausführungsform zwischen den Gleitlagern 12 und 13 und ist gemäß Figur 1 in die Welle 11 eingeschnitten.

Durch den Eingriff der Zahnräder 8 und 17 dreht sich das

Spannfutter 4, sobald der Elektromotor 2 läuft. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 8 und 17 wird durch die Drehzahl des Motors 2 festgelegt, um eine für den Betrieb brauchbare Arbeitsdrehzahl für das Spannfutter 4 zu erhalten .

Zur Verriegelung des Elektromotors 2 in den genannten zwei Positionen ist der Elektromotor 2 an seinem dem Spannfutter 4 zugewandten Ende in einer ebenen, im wesentlichen viereckigen Platte 40 montiert, die genau senk-

recht zu den Mittellinien der Spannfutterspindel 3, der

Welle 11 und des Elektromotors 2 angeordnet ist. Die Platte 40 ist in einer Kammer 9 des Gehäuses 1 gleitend verschiebbar, und zwar in Ausnehmungen 9A in der Weise, daß die Verschiebung der Platte 40 in Richtung einer Geraden erfolgt, die durch die Mittellinie der Welle 11 und der Spannfutterspindel 3 verläuft.

Der Motor 2 ist an der Platte 4 0 auf jede beliebige, bekannte Weise befestigt, beispielsweise gemäß den Figuren 3 und 5 mit Hilfe von zwei Schrauben 23.

Man erkennt anhand von Figur 2 die zwei Positionen für das auf der Abtriebswelle 24 des Elektromotors 2 sitzende Ritzel 16, welche mit 16 und 16' dargestellt sind. In diese beiden Positionen gelangt das Ritzel 16 durch die

Verschiebung der Platte 4 0 in der zuvor erwähnten Weise.

Gemäß Figur 3 weist die Platte 4 0 entlang von parallel zu ihrer Verschiebungsrichtung verlaufenden Seitenkanten eine rechteckige Aussparung 42 auf, die zum Rand der

Platte 40 hin offen ist. In der Aussparung 42 ist ein Vorsprung 41 vorgesehen, der in eine Druckfeder 51 greift, die einen Schieber 50 nach außen drückt. Der Schieber 50 besitzt einen Körper 52, dessen Höhe genau

der Länge der Aussparung 42 entspricht.
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Der Körper 52 ist mit einem nach außen ragenden, hohlen Fortsatz 53 versehen, die zum Inneren des Gehäuses 1 hin offen ist. In die Aushöhlung greift die Druckfeder 51.

Der aus dem Gehäuse 1 nach außen vorspringende Fortsatz

53 erlaubt somit auf einfache Art eine Verschiebung des Schiebers 50.

Außerdem ist der Schieber 50 zu beiden Seiten des Fortsatzes 53 mit zwei parallel zur Achse des Elektromotors 2 verlaufenden Vorsprüngen 54 versehen, die im wesentlichen

Vierkantform haben und aus dem Körper 52 zum Äußeren des Gehäuses 1 hin vorspringen. Die Vorsprünge 54 sind so geformt, daß sie in Vertiefungen 55 eindringen können, welche in der Seitenwand des Gehäuses 1 vorgesehen sind. ρ- Die Vertiefungen 55 sollen derart im Abstand übereinander angeordnet sein, daß der Schieber 50 zwei stabile Positionen einnehmen kann.

Um den Elektromotor 2 von einer Position in die andere zu ■_n verlangern, muß der Schieber 50 eingedrückt werden, damit die Druckfeder 51 zusammengedrückt wird und die Vorsprünge 54 aus den Vertiefungen 55 des Gehäuses löst. Dadurch wird die Platte 40 mitgenommen und der Motor 2 verlagert. Am Ende der Verlagerung wird der Schieber 50 wieder losgelassen, wodurch die Druckfeder 51 die Vorsprünge 54 in die Vertiefungen 55 der zweiten Position eindrückt und damit die Platte 40 und den Elektromotor 2 in der zweiten Position verriegelt. Die Abmessungen des Körpers 52 des Schiebers 50 sind so gewählt, daß dieser in jeder Stellung die in der Seitenwand des Gehäuses 1 'vorgesehene Öffnung zur Ganze verschließt.

Figur 3 zeigt deutlich, daß der in der Aussparung 42 vorgesehene Vorsprung 41 so bemessen ist, daß er beim Zusammendrücken der Druckfeder 51 in die Aushöhlung 56 des Schiebers 5 0 eindringen kann.

Es ist klar, daß zur Vermeidung einer Beschädigung der Zähne der Zahnräder 14, 15 und 16 die Umschaltung von der einen Position in die andere nur bei abgeschaltetem Elektromotor 2 durchführbar sein soll. Damit dies automatisch geschieht, ist an der Rückseite des Motors 2, welches die dem Spannfutter 4 abgewandte Seite ist, eine Umschaltplatte 60 vorgesehen, die genau eben und außerdem parallel zur Platte 40 ist. Die Umschaltplatte 60 ist im

Gehäuse 1 auf an sich bekannte Weise montiert. Gemäß figur 5 sind zwei Seitenränder 61 der Umschaltplatte 60 in Vertiefungen 61 des Gehäuses 1 eingesetzt. Die Umschaltplatte 60 trägt vier Festkontakte 62, 63, 64 und 65, von denen ein Paar 62, 63 auf der einen Seite und das andere Paar 64, 65 auf der anderen Seite der Umschaltplatte 60 angeordnet ist. Die Kontakte eines jeden Paares haben gleiche Abstände und sind in Richtung der Verlagerung des Elektromotors 2 beabstandet.

Der Elektromotor 2 trägt an seiner dem Spannfutter 4 abgewandten Außenseite zwei U-förmige elastische Federkontakte 22. Ein Teil 26 der Federkontakte 22 ist an die Innenwicklung des Elektromotors 2 angeschlossen, während der zweite Teil 27 der Federkontakte 22 die Festkontakte 5

62 bis 65 der Umschaltplatte 60 kontaktiert, und zwar in der Weise, daß die Federkontakte 22 in der ersten Position des Elektromotors 2 das erste Paar Festkontakte 62,

63 kontaktiert und in der zweiten Position des Elektromotors 2¹ das zweite Paar Festkontakte 64, 65 berührt. Sofern es die Strombelastung zuläßt, kann die Umschaltplatte 60 als gedruckte Schaltung ausgeführt sein.

Die Festkontakte 62 bis 65 der Umschaltplatte 60 sind so

angeordnet, daß sie die Drehrichtung des Elektromotors 2 25

umschalten, sobald dieser bei Veränderung der Position des Ritzels 16 verschoben wird. Beim Eingriff mit dem außenverzahnten Zahnrad 14 haben die Welle 11 und die Abtriebswelle 24 entgegengesetzte Drehrichtung, während beim Eingriff des Ritzels 16 mit dem außenverzahnten

^y

Zahnrad 15 gleiche Drehrichtung von Welle 11 und Abtriebswelle 24 des Motors 2 besteht. Durch die Drehrichtungsumschaltung des Elektromotors 2 kann somit das Spannfutter 4 stets in die gleiche Richtung drehen, obgleich eine

Verlagerung des Elektromotors 2 von einer Position in die 35

andere erfolgte. Hierzu ist es lediglich erforderlich, gemäß den Figuren 6a und 6b den ersten Festkontakt 62 an den Pol Pl und den zweiten Festkontakt 63 des ersten Kontaktpaares an den Pol P2 einer Stromquelle anzuschlie-Ben, wobei der zweite Festkontakt 63 über eine Leitung 68 mit dem vierten Festkontakt 64 und der erste Festkontakt 62 über eine Leitung 69 mit dem dritten Festkontakt 65 verbunden ist. Ein Hauptschalter 70 ist in die zum ersten Festkontakt 62 führende Leitung 66 eingeschaltet. Eine , _n Betrachtung der Figuren 6a und 6b macht deutlich, daß bei einer Verschiebung des Elektromotors 2 aus der Position 2, in der die Feder kontakte 22 die Festkontakte 62, 63 berühren, in die Position 2', in welcher die Federkontakte 22 die Festkontakte 64, 65 berühren, der Stromfluß und damit die Drehrichtung umgekehrt wird.

In einer anderen Ausführungsform, beispielsweise für einen Schrauberbetrieb, kann es zweckmäßig sein, die Drehrichtung der Spannfutterspindel 3 umzukehren, wobei normalerweise das Einschrauben, also Rechtslauf, mit hoher Drehzahl und das Losschrauben oder der Linkslauf mit geringer Drehzahl erfolgen. Für diesen Fall genügt es, die einander gegenüberliegenden Festkontakte 62 und 64 sowie 63 und 65 miteinander zu verbinden.

Figur 1 zeigt außerdem Einrichtungen zur Arretierung der Platte 40 mittels eines Drücker- oder Arretierungsschalters 30, welcher vor der Verschiebung des Elektromotors 2 durch den Schieber 50 den Hauptschalter 70 arretiert. Hierzu weist der Drücker- oder Arretierungsschalter 30, welcher um eine im Inneren des Gehäuses 1 angeordnete Achse 31 schwenkbar ist, einen Finger 32 auf, der auf einen im Griff 5 untergebrachten und in einer Halterung 72 gehaltenen Federkontakt 71 wirkt. Parallel 2U dem Federkontakt 71 liegt ein weiterer Federkontakt 73, der

ebenfalls in der Halterung 72 gehalten ist. Einer der beiden Federkontakte 71 oder 73 ist an die Stromquelle angeschlossen. Wird nun der Drückerschalter 30 durch eine Bedienungsperson in den Griff 5 gedrückt und damit um die Achse 31 geschwenkt, so hebt der Finger 32 den Federkontakt 71 an und drückt ihn gegen den darüberliegenden anderen Federkontakt 73, wodurch der Stromkreis im Hauptschalter 70 geschlossen wird.

Die den Motor 2 haltende Platte 44 weist ferner zwei kreisförmige Bohrungen 44 und 45 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Stifts 80 entspricht.

Die Bohrungen 44 und 45 sind in der den Motor haltenden Platte 4 0 so angeordnet, daß in den beiden Positionen des Elektromotors 2 entweder die eine Bohrung 44 oder die andere Bohrung 45 mit dem Stift 80 fluchtet. Wird dann der Drückerschalter 30 betätigt, so dringt der Stift 80 in die entprechende Bohrung 44 oder 45 der Platte 4 0 ein und schließt außerdem gleichzeitig den Hauptschalter 70. Die Lange des Stifts 80 ist so bemessen, daß er genau dem Abstand von der Platte 4 0 zum Vorsprung 33 des Drückerschalters 30 in dessen Ruhestellung entspricht und daher bei einer Zwischenstellung des Elektromotors 2 gegen die

Platte 40 stößt, wodurch ein Drücken bzw. Schwenken des 25

Drückerschalters 30 und damit ein Schließen des Hauptschalters 70 verhindert wird.

Gleichzeitig gewährleistet der Stift 80 eine mechanische Verriegelung der Platte 4 0 und des Elektromotors 2 für den Zustand, in dem der elektrische Hauptschalter 70 geschlossen ist.

Anstelle der zuvor erwähnten Vertikalverschiebung des Elektromotors 2 durch in Schlitzen geführte Platten, kann der Motor in einer anderen Ausführung in einem zylindrischen Gehäuse exzentrisch montiert sein, wodurch p. eine Verdrehung des Außenzylinders eine Lage veränderung der Achse des Elektromotors bewirkt.

Ferner können die koaxialen, einstückigen Zahnräder mit gegenüberliegender Innen- und Außenverzahnung auf der Abgabewelle des Motors sitzen, während das dritte Zahnrad zwischen den beiden einstückigen Zahnrädern verlagerbar ist. In einem solchen Fall kann es allerdings zu einer Mehrfachübersetzung kommen, die üblicherweise für Bohrer und Schrauber unerwünscht ist. Bei den zuvorgenannten Elektrowerkzeugen soll nämlich die Spannfutterspindel üblicherweise mit geringerer Drehzahl als die Motorwelle drehen. Ein solches Getriebe könnte natürlich auch mit einem Untersetzungsgetriebe ausgestattet sein.

Ferner braucht das mit den einstückigen innen- und außenverzahnten Zahnrädern 14 und 15 kämmende dritte Zahnrad 16 nicht unmittelbar auf die Abtriebswelle 24 des Elektromotors 2 aufgekeilt zu sein, sondern kann von dem Motor auf jede bekannte Weise angetrieben werden.

Das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug kann ferner mit einem Schlagmechanismus versehen sein, der in an sich bekannter Weise aus zwei Scheiben und Zahnkränzen aufgebaut ist, welche die Schlagwirkung dadurch hervorrufen, daß an den Scheiben vorgesehene Klauen zeitweilig ineinandergreifen.

hu/do

Claims

Black & Decker Inc. Prio: 23. Sept. 1982 Druiranond Plaza Office Park FR 82.16023 3 Kirkwood Highway Newark, Delaware 19711 (19821 hu/do) V.St.A. September 1983 Handgeführtes Elektrowerkzeug Patentansprüche

1.) Handgeführtes Elektrowerkzeug mit einem Gehäuse (1), welches einen Elektromotor (2), ein Getriebe (10), eine Spannfutterspindel (3) eine Welle (11), Zahnräder (8, 14, 15, 16) und einen Drückerschalter (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Ende der Welle (11) zwei zueinander koaxiale und koplanare, einstückig miteinander verbundene Zahnräder (14, 15) mit Außenverzahnung des ersten Zahnrads (14) und Innenverzahnung des zweiten Zahnrads (15) derart montiert sind, daß die Zähne der beiden Zahnräder (14, 15) einander zugewandt sind, und daß das Ritzel

(16) des Elektromotors (2) durch senkrecht zu seiner Achse erfolgende Verlagerung in einer Stellung mit dem ersten Zahnrad (14) und in einer zweiten Stellung (2') mit dem zweiten Zahnrad (15) in Eingriff bringbar ist.

_ 2 —

2» Vorrichtungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinrichtung (50, 54, 55) zur Verriegelung des Elektromotors (2) in einer der beiden Positionen (2 oder 2').

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die -Stromversorgung für den Elektromotor (2) zwischen den beiden Eingriffspositionen (2 bzw. 2¹) mit dem ersten Zahnrad (14) oder dem zweiten Zahnrad (15) unterbrochen ist.

4. Vorrichtungen nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Übergang von einer Eingriffsposition des Ritzels (16) mit dem ersten Zahnrad (14) in die andere Eingriffsposition mit dem zweiten Zahnrad (15) eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors (2) durchführbar ist.

5. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1'bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) mit Federkontakten (22) versehen ist, die in seiner ersten Position ein erstes Paar Festkontakte (62, 63) und in seiner zweiten Position (2¹) ein zweites Paar Festkontakte (64, 65) berühren'.

6. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine abschaltbare Übersetzungseinrichtung zur Verwendung als Schrauber.

7. Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schlageinrichtung zur Verwendung als Schlagbohrmaschine.