DE3618024A1 - Elektrowerkzeug mit schaltkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einem auf einer Welle verschiebbar angeordneten Kupplungsring für wenig­ stens ein auf der Welle verschiebefest und gegenüber dem Kupplungsring verdrehbar angeordnetes Abtriebsrad, wobei eines dieser auf der Welle angeordneten Teile von einem Mo­ tor in Drehung versetzt wird, und einem mit dem Kupplungs­ ring in Eingriff stehenden, von der Kraft einer Feder gegen eine Anschlagschulter eines drehbaren Betätigungsorgans treib­ baren Schaltnocken.

Zur Ab- und Zuschaltung von Drehbewegung oder Umschalten auf unterschiedliche Drehzahlen, verfügen bekannte Elektrowerk­ zeuge wie Bohrmaschinen, Drehschlagbohrmaschinen und dgl., vielfach über eine mechanische Schaltkupplung.

Bei einem bekannten Elektrowerkzeug (DE-OS 32 39 985) setzt sich eine solche Schaltkupplung im wesentlichen aus einem Kupplungsring und einem Abtriebsrad zusammen, die gemeinsam auf einer Welle sitzen. Durch Verschieben des Kupplungs­ ringes gegenüber dem Abtriebsrad gelangen stirnseitige Kupp­ lungsklauen am Kupplungsring und am Abtriebsrad gegenseitig in oder ausser Kupplungseingriff. Zum Verschieben des Kupp­ lungsringes greift an diesem formschlüssig ein gleichsinnig verschiebbarer Schaltnocken an. Der Verschiebeweg des Schalt­ nockens wird durch ein drehbares Betätigungsorgan von aussen gesteuert. Das Betätigungsorgan weist hierzu eine Anschlag­ schulter für den Schaltnocken auf, die durch die Umfangskon­ tur eines im Querschnitt unrunden Stiftes des Betätigungsor­ gans gebildet ist. Der Schaltnocken wird durch eine Feder gegen die Anschlagschulter gedrückt.

Diese Schaltkupplung weist den Nachteil auf, dass beim Aus­ kuppeln des sich unter Last in Betrieb befindlichen Werk­ zeugs Schäden an den Kupplungsorganen auftreten. Die Schäden rühren daher, dass unter Last zur Uebertragung von Drehmo­ ment zwischen den Kupplungsklauen von Kupplungsring und Ab­ triebsrad hohe Kräfte wirken, die beim Auskuppeln insbeson­ dere eine hohe spezifische Beanspruchung der Klauen-Kronen herbeiführen. Folgedessen verschleissen die Kupplungsklauen sehr rasch. Ein beschädigungsfreies Auskuppeln ist mit die­ ser Schaltkupplung nur im Stillstand möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerk­ zeug mit mechanischer Schaltkupplung zu schaffen, die ein Aus- und Einkuppeln sowohl im Stillstand als auch im Betrieb ohne Beschädigung erlaubt.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Betätigungsorgan eine Ausnehmung aufweist, wobei ein im Ab­ stand vom Drehpunkt angeordneter Teil der Kontur der Ausneh­ mung die Anschlagschulter für den federbelasteten Schalt­ nocken bildet und der weitere Verlauf der Kontur der Ausneh­ mung ein Verdrehen des Betätigungsorgans unabhängig von der Lage des Schaltnockens erlaubt.

Das Aus- und Einkuppeln erfolgt durch Drehen des Betätigungs­ organs. Dank der Drehbarkeit des Betätigungsorgans unabhän­ gig von der Lage des Schaltnockens bewirkt das Verdrehen des Betätigungsorgans nicht ein zwangsgeführtes Aus- und Ein­ kuppeln, sondern der federbetätigte Schaltnocken führt seine Schaltbewegung erst aus, wenn ein Ein- bzw. Ausrücken der Kupplungsklauen leichtgängig und damit beschädigungsfrei möglich ist. Beim Auskuppeln im Betrieb wird der Schalt­ nocken von der Feder demnach erst dann in der anderen Schalt­ stellung gegen die Anschlagschulter verschoben, wenn zwi­ schen dem Kupplungsring und dem Antriebsrad ein im wesent­ lichen kraftfreier Zustand eintritt.

Vorzugsweise ist der an die Anschlagschulter anschliessende weitere Verlauf der Kontur der Ausnehmung als Steuerkurve für den Schaltnocken ausgebildet, die einen im wesentlichen dem Abstand zum Drehpunkt entsprechenden Radius aufweisen kann. Beim Drehen des Betätigungsorgans wird der Schalt­ nocken von der Steuerkurve nicht lageversetzt. Nach Erlangen des kraftfreien Zustandes zwischen Kupplungsring und Ab­ triebsrad verschiebt sich der Schaltnocken entlang der Steuer­ kurve durch die vorgespannte Feder gegen die Anschlagschul­ ter, wodurch die Umschaltung abgeschlossen wird. Die Feder entspannt sich dabei teilweise.

Zum Ein- und Auskuppeln des Kupplungsringes mit beispiels­ weise zwei Abtriebsrädern ist es von Vorteil, zwei Steuer­ kurven synmetrisch beidseits zur Anschlagschulter anzuord­ nen. Die symmetrisch angeordneten Steuerkurven können durch zwei Seiten einer dreieckigen oder herzförmigen Ausnehmung gebildet sein. Ein weiterer Vorteil symmetrisch angeordneter Steuerkurven ist die einfache Herstellbarkeit und die ver­ wechslungsfreie Montagelage des Betätigungsorgans.

Die Steuerkurven erstrecken sich zweckmässig jeweils entlang eines Bogenmasses von 90°. So lassen sich, verbunden mit ei­ ner sich auf die Bedienung vorteilhaft auswirkenden Verdre­ hung des Betätigungsorgans jeweils um 90°, drei Schalt­ stellungen mit ausreichendem Schaltweg wählen, was beispiels­ weise ermöglicht, wahlweise auf zwei Abtriebsräder Drehbewe­ gung zu übertragen oder das Uebertragen von Drehbewegung auf diese zu unterbinden.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist anschliessend an die Steuerkurven, der Anschlagschulter im wesentlichen gegenüberliegend, die Feder angeordnet. Zweckmässig handelt es sich dabei um eine Druckfeder, deren vom Schaltnocken abgewandte Abstützung als Schwenkpunkt gestaltet ist, sodass auch bei einem Verschieben des Schaltnockens entlang der Steuerkurven die Feder mitschwenkt und dadurch immer in deren Achsrichtung in idealer Weise gespannt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel eines Elekrowerkzeuges wiedergibt näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein als Handbohrmaschine ausgebildetes Elektro­ werkzeug mit Zweigang-Schaltkupplung in einge­ kuppelter Schaltstellung, teilweise im Längs­ schnitt;

Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung von Betäti­ gungsorgan und federbetätigtem Schaltnocken der Schaltkupplung, gemäss Schnittverlauf II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Schnittdarstellung nach Fig. 2, mit in Entkupplungsstellung verdrehtem Betätigungsor­ gan, Schaltnocken vor Ausführung der Schaltbe­ wegung;

Fig. 4 die Schnittdarstellung nach Fig. 2 mit Be­ tätigungsorgan in Entkupplungsstellung nach Fig. 3 und Schaltnocken nach vollzogener Schalt­ bewegung.

Die Handbohrmaschine nach Fig. 1 verfügt über ein Gehäuse 1 mit einem Ein-/Aus-Elektroschalter 2 für einen nicht näher dargestellten, im Gehäuse 1 gelagerten Motor. Vorderseitig sitzt auf dem Gehäuse 1, wie an sich bekannt, ein Seitenhand­ griff 3. Ein Spannfutter 4 für Bohrer überragt vorderseitig das Gehäuse 1 und ist durch eine Welle 5 in Drehung versetz­ bar.

Die Welle 5 ist im Gehäuse 1 unverschieblich angeordnet und über Wälzlager 6, 7 drehgelagert. Auf der Welle 5 sitzen frei drehbar zwei Abtriebsräder 8, 9, die über eine Aussen­ verzahnung 11, 12 verfügen. An den einander zugewandten Stirnseiten der Abtriebsräder 8, 9 ist jeweils ein Kranz mit Kupplungsklauen 13, 14 vorgesehen. Mit den Aussenverzah­ nungen 11, 12 der Abtriebsräder 8, 9 kämmen Zahnräder 15, 16 mit unterschiedlicher Zähnezahl. Die Zahnräder 15, 16 sitzen fest auf einer Vorgelegewelle 17, die über ein weiteres Zahn­ rad 18 von einem Antriebsritzel 19 des Motors in Drehung versetzt wird. Der Drehlagerung der Vorgelegewelle 17 dienen wiederum Wälzlager 20, 21; der Drehlagerung des Antriebs­ ritzels 19 ein Wälzlager 22.

Auf der Welle 5 sitzt verschiebbar und über eine Viel­ keil-Verbindung 23 drehfest ein Kupplungsring 24. An den beiden Stirnseiten trägt der Kupplungsring 24 je einen Kranz Kupplungsklauen 25, 26. Wie die Fig. 1 zeigt, stehen die Kupplungsklauen 25 in Eingriff mit den Kupplungsklauen 13 des Abtriebsrades 8. Dadurch wird die vom Motor her dem Ab­ triebsrad 8 vermittelte Drehung über den Kupplungsring 24 auf die Welle 5 und damit auf das Spannfutter 4 übertragen.

Der Welle 5 ist wahlweise eine andere Drehzahl vermittelbar, indem der Kupplungsring 24 anstelle mit dem Abtriebsrad 8 mit dem Abtriebsrad 9 gekuppelt wird. Dies erfolgt durch Verschieben des Kupplungsringes 24 unter zwei Schalt­ schritten in der Fig. 1 nach rechts, wodurch die Kupplungs­ klauen 25 ausser Eingriff gelangen und die Kupplungsklauen 26 in Wirkverbindung mit den Kupplungsklauen 14 treten.

Zum Verschieben des Kupplungsringes 24 weist dieser einen umlaufenden Mitnehmerring 27 auf, der von einem insgesamt mit 28 bezeichneten Schaltnocken formschlüssig übergriffen wird. Der Schaltnocken 28 ist in einem insgesamt mit 29 be­ zeichneten, im Gehäuse 1 drehbar gelagerten Betätigungsorgan gefasst. Ein Flansch 31 des Schaltnockens 28 ist in einem das Betätigungsorgan 29 durchquerenden Schlitz 32 axial ge­ führt, wodurch ein Entfallen des Schaltnockens 28 aus dem Betätigungsorgan 29 unterbunden wird. Der Schaltnocken 28 wird mit einem Schaft 33 von einer als Druckfeder ausgebil­ deten Feder 34 radial gegen eine Anschlagschulter 35 im Be­ tätigungsorgan 29 gedrückt. Die Feder 34 stützt sich dabei an einem im Betätigungsorgan 29 sitzenden Stift 36 ab. Das Betätigungsorgan 29 überragt das Gehäuse 1 mit einem Griffstück 37.

Die Fig. 2 verdeutlicht, wird in in der Fig. 1 dargestellten eingekuppelten Schaltstellung der Schaltnocken 28 mit dem Schaft 33 unter der Kraft der Feder 34 an der Anschlag­ schulter 35 abgestützt. Die Anschlagschulter 35 ist Teil der Kontur einer im wesentlichen dreieckförmigen Ausnehmung 38 im Betätigungsorgan 29. An die Anschlagschulter 35 schliessen sich symmetrisch beidseitig Steuerkurven 39, 41 an, die durch den weiteren gekrümmten Verlauf der Kontur der Ausnehmung 38 gebildet sind. Die Steuerkurven 39, 41 erstrecken sich in Bezug auf den Drehpunkt des Betätigungsorgans 29 über ein Bogenmass von jeweils 90°. Radial gegenüberliegend zu Schalt­ nocken 28 erstreckt sich anschliessend an die Steuerkurven 39, 41 die Feder 34. Diese ist in der gezeigten Schaltstel­ lung teilweise entspannt und hält den Schaltnocken 28 und damit den Mitnehmerring 27 samt Kupplungsring 24 in der Schalt­ stellung nach Fig. 1.

Soll die Drehbewegung der Welle 5, beispielsweise im Betrieb der Handbohrmaschine, abgeschaltet werden, so wird das Be­ tätigungsorgan 29 um 90° aus der Schaltstellung nach Fig. 2 in die Schaltstellung nach Fig. 3 verdreht. Wird während dieses Verdrehens des Betätigungsorgans 29 zwischen dem Kupp­ lungsring 24 und dem Abtriebsrad 8 ein Drehmoment übertragen, so bleibt der Schaltnocken 28 aufgrund der Reibungskräfte zwischen den Kupplungsklauen 13, 25 in der Position nach Fig. 2 stehen. Die Steuerkurve 39 gleitet dabei entlang des Schaftes 33 des Schaltnockens 28 und die Feder 34 wird, wie der Fig. 3 entnehmbar, gespannt. Das Betätigungsorgan 29 verharrt durch an sich bekannte und hier nicht näher darge­ stellte Rastmittel in dieser Drehstellung. Das Abschalten der Drehbewegung von der Welle 5 erfolgt automatisch, sobald nämlich die Kupplungsverbindung zwischen dem Kupplungsring 24 und Abtriebsrad 8 einen kraftfreien Zustand einnimmt. Hierzu drängt die gespannte Feder 34 den Schaltnocken 28 entlang der Steuerkurve 39 gegen die Anschlagschulter 35, wie dies der Fig. 4 entnommen werden kann. Diese Schaltbe­ wegung des Schaltnockens 28 führt zu einem Verschieben des Mitnehmerringes 27 samt Kupplungsring 24 in die entkuppelte Stellung des letzteren gegenüber dem Abtriebsrad 8. Da das Auskuppeln im kraftfreien Zustand der zu kuppelnden Teile stattfindet, werden Beschädigungen an diesen vermieden.

Das neuerliche Kuppeln des Kupplungsringes 24 mit wahlweise einem der beiden Abtriebsräder 8, 9 erfolgt nach derselben Schaltungsart. Nach einem neuerlichen Verdrehen des Be­ tätigungsorgans 29 um 90° in eine der beiden möglichen Dreh­ richtungen werden die betreffenden Kupplungsklauen des Kupp­ lungsringes 24 und eines der Abtriebsräder 8, 9 in geschil­ derter Weise von der Kraft der gespannten Feder 34 in Kupp­ lungseingriff gebracht.

Claims (5)

1. Elektrowerkzeug mit einem auf einer Welle (5) verschiebbar angeordneten Kupplungsring (24) für wenigstens ein auf der Welle (5) verschiebefest und gegenüber dem Kupplungs­ ring (24) verdrehbar angeordnetes Abtriebsrad (8, 9), wobei eines dieser auf der Welle (5) angeordneten Teile (8, 9, 24) von einem Motor in Drehung versetzt wird, und einem mit dem Kupplungsring (24) in Eingriff ste­ henden, von der Kraft einer Feder (34) gegen eine Anschlag­ schulter (35) eines drehbaren Betätigungsorgans (29) treibbaren Schaltnocken (28), dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsorgan (29) eine Ausnehmung (38) aufweist, wobei ein im Abstand vom Drehpunkt angeordneter Teil der Kontur der Ausnehmung (38) die Anschlagschulter (35) für den federbelasteten Schaltnocken (28) bildet und der weitere Verlauf der Kontur der Ausnehmung (38) ein Verdrehen des Betätigungsorgans (29) unabhängig von der Lage des Schaltnockens (28) erlaubt.

2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Anschlagschulter (35) anschliessende weitere Ver­ lauf der Kontur der Ausnehmung (38) als Steuer­ kurve (39, 41) für den Schaltnocken (28) ausgebildet ist.

3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Steuerkurven (39, 41) symmetrisch beidseits zur Anschlag­ schulter (35) angeordnet sind.

4. Elektrowerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Steuerkurven (39, 41) jeweils entlang eines Bogen­ masses von 90° erstrecken.

5. Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an­ schliessend an die Steuerkurven (39, 41), der Anschlag­ schulter (35) im wesentlichen gegenüberliegend, die Feder (34) angeordnet ist.