DE60222999T2

DE60222999T2 - Gehäuse mit funktioneller anformung

Info

Publication number: DE60222999T2
Application number: DE60222999T
Authority: DE
Inventors: Todd A. Windsor Hagan; Christine Baltimore POTTER; Michael C. Littlestown BOWERS; Rodney Abingdon MILBOURNE
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: EP1365890A1; EP1787765A3; DE60222999D1; ATE375849T1; MXPA03006554A; EP1787765A2; CN1575218A; EP1365890B1; CN1328016C; EP1365890A4

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Gehäuse für Vorrichtungen, wie etwa angetriebene Werkzeuge, einschließlich Bohrmaschinen, angetriebene Schraubendreher und Schneidwerkzeuge. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Endkappenanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Erläuterung
Moderne Hersteller von angetriebenen Werkzeugen versuchen normalerweise, leistungsfähige und robuste Werkzeuge zu liefern, die sowohl ergonomisch gestaltet sind als auch einen außerordentlich hohen Wert bei einem relativ niedrigen Preis haben. Oftmals scheint jedoch das Ziel einer robusten ergonomischen Gestaltung nicht mit dem Anbieten des Werkzeugs zu einem relativ niedrigen Preis übereinzustimmen, da zusätzliche Prozesse, wie das Überformen, oder eine Vielzahl von Teilen, wie etwa Schwingungsisolatoren und Dichtungen, erforderlich sind, die scheinbar keine bedeutende Werterhöhung darstellen.
Das Überformen des Griffs eines Handwerkzeugs ist im Fachgebiet zum Zweck der Verringerung der Übertragung von Schwingungen auf die Hand des Benutzers bekannt. In diesen Situationen wird die Außenfläche des Werkzeuggriffs mit einem elastischen Material überformt. Der überformte Bereich zielt darauf, die Schwingungen, die zwischen dem Gehäuse des Werkzeugs und der Hand des Benutzers übertragen werden, zu dämpfen. Der überformte Bereich beeinflusst nicht den Betrieb des Werkzeugs an sich, und daher ist die Anwendung des Überformens auf einen relativ kleinen Bereich an dem Äußeren des Werkzeugs begrenzt, um die Kosten des Werkzeugs zu minimieren. Genauer ausgedrückt, wird der Überformvorgang normalerweise in einer nicht funktionalen Weise vorgenommen, die die Kosten des gefertigten Artikels erhöht, ohne eine im angemessenen Verhältnis dazu stehende Werterhöhung zu erzielen.
Wenn auch Teile, wie etwa Isolatoren und selbst Dichtungen, für den korrekten Betrieb des angetriebenen Werkzeugs notwendig sein können, erhöht ihre getrennte Beschaffenheit trotzdem die Kosten des angetriebenen Werkzeugs sowohl hinsichtlich des Materials als auch hinsichtlich des Montagearbeitsaufwands. Ferner ist bekannt, dass das Vorsehen von mehr Bauteilen einen nachteiligen Einfluss auf die Fehlerraten und die Garantiekosten ausübt. Es bleibt daher im Fachgebiet ein Bedarf für ein funktionales Überformen bestehen, das den Wert des hergestellten Artikels in einem Maße erhöht, das mit seinen Kosten in einem angemessenen Verhältnis steht.
Weitere Beispiele des Standes der Technik sind in der Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 5 738 177 offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Endkappenanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu erkennen, wobei
1 eine Seitenansicht eines angetriebenen Werkzeugs zeigt, das gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2 eine perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht eines Bereichs des Gehäuses des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die die Rückseite der Endkappenanordnung darstellt;
4 eine Vorderansicht der Endkappenanordnung zeigt;
5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 aus 4 zeigt;
6 eine Ansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 mit abgenommener Endkappenanordnung von hinten zeigt;
7 eine Seitenansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 mit abgenommener Endkappenanordnung zeigt;
8 eine Ansicht gleich der aus 4 zeigt, die jedoch die Endkappenschale vor dem Überformarbeitsvorgang darstellt;
9 eine Ansicht gleich der aus 5 zeigt, die jedoch die Endkappenschale vor dem Überformarbeitsvorgang darstellt;
10 eine Ansicht gleich der aus 4 zeigt, die jedoch eine andere Gestaltung des Überformelements darstellt;
11 eine partielle Schnittansicht eines Bereichs eines angetriebenen Werkzeugs zeigt, das eine Endkappenanordnung mit einem Überformelement verwendet, das in der in 10 dargestellten Weise aufgebaut ist;
12 eine perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher die Getriebeanordnung darstellt;
13 eine perspektivische Explosionsansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher die Untersetzungsgetriebeanordnung, die Getriebehülse, einen Bereich des Gehäuses und einen Bereich des Kupplungsmechanismus darstellt;
13a eine Schnittansicht entlang einer Längsachse des zweiten Zahnkranzes zeigt;
13b eine Schnittansicht entlang der Längsachse des dritten Zahnkranzes zeigt;
14 eine Seitenansicht der Getriebehülse zeigt;
15 eine Ansicht der Getriebehülse von hinten zeigt;
16 eine Schnittansicht entlang der Linie 16-16 aus 15 zeigt;
17 eine Schnittansicht entlang der Linie 17-17 aus 15 zeigt;
18 eine Explosionsansicht der Untersetzungsgetriebeanordnung zeigt;
19 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher einen Bereich der Untersetzungsgetriebeanordnung darstellt;
20 eine Ansicht eines Bereichs des ersten Untersetzungsträgers von vorn zeigt;
21 eine Schnittansicht entlang einer Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher einen Bereich der Untersetzungsgetriebeanordnung darstellt;
22 eine Ansicht eines Bereichs des dritten Untersetzungsträgers von hinten zeigt;
23 eine Schnittansicht entlang der Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die die Getriebeanordnung im ersten Übersetzungsverhältnis positioniert darstellt;
24 eine Schnittansicht gleich der aus 23 zeigt, die jedoch die Getriebeanordnung im zweiten Übersetzungsverhältnis positioniert darstellt;
25 eine Schnittansicht gleich der aus 23 zeigt, die jedoch die Getriebeanordnung im dritten Übersetzungsverhältnis positioniert darstellt;
26 eine Ansicht eines Bereichs des angetriebenen Werkzeugs aus 1 zeigt, die ausführlicher den Drehzahlwählmechanismus darstellt;
27a eine Seitenansicht des Drehzahlwählelements zeigt;
27b eine Ansicht des Drehzahlwählelements von oben zeigt;
27c eine Schnittansicht durch die Mittelachse des Drehzahlwählmechanismus zeigt;
28 eine Ansicht der Abtriebsspindelanordnung von hinten zeigt;
29 eine Explosionsansicht des Kupplungsmechanismus zeigt;
29a eine perspektivische Ansicht eines Bereichs des Kupplungsmechanismus zeigt, die eine andere Ausgestaltung des Kupplungselements darstellt;
29b eine perspektivische Explosionsansicht zeigt, die eine mehrstückige Gestaltung für den ersten Zahnkranz und das Kupplungselement darstellt;
30 eine schematische Darstellung der Einstellungsstruktur in einem "abgewickelten" Zustand zeigt;
31 eine schematische Darstellung gleich der aus 30 zeigt, die jedoch eine andere Ausgestaltung des Einstellungsprofils darstellt, und
32 eine schematische Darstellung gleich der aus 30 zeigt, die jedoch einen Bereich einer anderen Ausgestaltung des Einstellungsprofils darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Übersicht
Bezug auf die 1 und 2 der Zeichnungen nehmend, ist ein angetriebenes Werkzeug, das gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Wie Fachleute erkennen werden, kann die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung entweder eine Vorrichtung mit Netzanschluss oder eine schnurlose (mit Batterie betriebene) Vorrichtung sein, wie etwa ein tragbarer Schraubendreher oder eine tragbare Bohrmaschine. In der speziellen dargestellten Ausführung, ist das angetriebene Werkzeug 10 eine schnurlose Bohrmaschine mit einem Gehäuse 12, einer Motoranordnung 14, einer Mehrgang-Getriebeanordnung 16, einem Kupplungsmechanismus 18 einer Abtriebsspindelanordnung 20, einem Spannfutter 22, einer Auslöseanordnung 24 und einer Batterieeinheit 26. Fachleute werden verstehen, dass mehrere der Komponenten des angetriebenen Werkzeugs 10, wie etwa das Spannfutter 22, die Auslöseanordnung 24 und die Batterieeinheit 26, in ihrer Art herkömmlich sind und in der vorliegenden Anmeldung nicht ausführlicher im Detail beschrieben werden müssen. Bezug kann auf eine Vielzahl von Veröffentlichungen genommen werden, um ein vollständigeres Verständnis der Funktionsweise der herkömmlichen Merkmale des angetriebenen Werkzeugs 10 zu gewährleisten. Ein Beispiel solcher Veröffentlichungen ist das gemeinschaftlich übertragene US-Patent Nr. 5 897 454 , erteilt am 27. April 1999.
Das Gehäuse 12 weist eine Endkappenanordnung 30 und eine Griffschalenanordnung 32 auf, die ein Paar von zusammenpassenden Griffschalen 34 aufweist. Die Griffschalenanordnung 32 weist einen Griffbereich 36 und einen Antriebsstrang oder Körperbereich 38 auf. Die Auslöseanordnung 24 und die Batterieeinheit 26 sind mechanisch mit dem Griffbereich 36 und elektrisch mit der Mo toranordnung 14 gekoppelt. Der Körperbereich 38 weist einen Motorhohlraum 40 und einen Getriebehohlraum 42 auf. Die Motoranordnung 14 ist in dem Motorhohlraum 40 untergebracht und weist eine drehbare Abtriebswelle 44 auf, die sich in den Getriebehohlraum 42 erstreckt. Ein Motorritzel 46 mit einer Vielzahl von Zahnradzähnen 48 ist für die Drehung mit der Abtriebswelle 44 gekoppelt. Die Auslöseanordnung 24 und die Batterieeinheit 26 wirken zusammen, um wahlweise der Motoranordnung 14 elektrischen Strom in einer Weise zuzuführen, die allgemein im Fachgebiet bekannt ist, und um die Drehzahl und die Drehrichtung der Abtriebswelle 44 zu steuern.
Die Getriebeanordnung 16 ist in dem Getriebehohlraum 42 untergebracht und weist einen Drehzahlwählmechanismus 60 auf. Das Motorritzel 46 koppelt die Getriebeanordnung 16 mit der Abtriebswelle 44, die eine relativ hohe Drehzahl und einen Eingangsantrieb mit geringem Drehmoment zu der Getriebeanordnung 16 überträgt. Die Getriebeanordnung 16 weist mehrere Untersetzungselemente auf, die wahlweise durch den Drehzahlwählmechanismus 60 in Eingriff gebracht werden, um mehrere Übersetzungsverhältnisse bereitzustellen. Jedes der Übersetzungsverhältnisse vervielfacht die Drehzahl und das Antriebseingangsdrehmoment in einer vorbestimmten Weise und gestattet es, die Abtriebsdrehzahl und das Abtriebsdrehmoment der Getriebeanordnung 16 in gewünschter Weise zwischen einer relativ geringen Drehzahl und einem hohen Abtriebsdrehmoment sowie einer relativ hohen Drehzahl und einem geringen Abtriebsdrehmoment zu verändern. Die Getriebeabtriebsleistung wird der Abtriebsspindelanordnung 20 zugeführt, mit der das Spannfutter 22 zur Drehung gekoppelt ist, um es zu erlauben, das Drehmoment auf einen Werkzeugeinsatz (nicht dargestellt) zu übertragen. Der Kupplungsmechanismus 18 ist mit der Getriebeanordnung 16 gekoppelt und ist betätigbar, um die Größe des der Eingangsantriebsleistung zugehörigen Drehmoments auf eine vorbestimmte, wählbare Drehmomentgrenze zu beschränken.
Funktionales Überformen
Insbesondere auf die 2 bis 9 Bezug nehmend, ist eine Endkappenanordnung 30 dargestellt, die eine Endkappenschale 100 und ein Überformelement 102 aufweist. In dem vorliegenden Beispiel ist die Endkappenschale aus einem Kunststoffmaterial, wie etwa ABS (Akrylnitril Butadien Styren), durch Spritzgießen geformt. Die Endkappenschale 100 bildet einen Endkappenhohlraum 104, der so dimensioniert ist, dass er den Bereich der Motoranordnung 14, der sich von der Griffschalenanordnung 32 nach hinten erstreckt, aufnehmen kann. Eine Vielzahl von ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für radiale Vorsprünge und die anliegende Stirnfläche 128 sind in die vordere Stirnfläche 114 der Endkappenschale 100 eingeformt, und eine Vielzahl von Schraubennaben 116 sind in den Umfang der Endkappenschale 100 eingeformt. Jede der ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für radiale Vorsprünge ist so dimensioniert, dass sie einen der ersten radialen Vorsprünge 120 bzw. der zweiten radialen Vorsprünge 122 aufnehmen kann, die in der hinteren Stirnfläche 124 der Griffschalen 34 gebildet sind. Die ersten und zweiten Öffnungen 108 und 110 für die radialen Vorsprünge wirken mit den ersten und zweiten radialen Vorsprüngen 122 zusammen, um die Endkappenschale 100 mit der Griffschalenanordnung 32 korrekt auszurichten, sowie eine Drehung zwischen ihnen zu verhindern. Ein gekrümmter Bereich 128 der vorderen Stirnfläche 114 der Endkappenschale 100 ist angewinkelt, um mit der anstoßenden Stirnfläche 132 der hinteren Stirnfläche 124 der Griffschalen 34 zusammenzupassen. Die Schraubvorsprünge 116 gestatten es, die Endkappenschale 100 mittels einer Vielzahl von Schrauben 138 fest mit der Motorabdeckung 136 zu koppeln. Die Geometrie der Motorabdeckung 136 ist so ausgeführt, dass sie durch die Griffschalen 34 eingespannt wird. Daher wirkt das Befestigen der Endkappenschale 100 an der Motorabdeckung 136 so, dass die Endkappenschale 100 fest gegen die hintere Stirnfläche 124 der Griffschalenanordnung 32 sowie dicht an der hinteren Grifföffnung 139 in der Griffschalenanordnung 32 gehalten wird.
Eine Vielzahl von seitlichen Öffnungen 140 ist in die Seiten der Endkappenschale 100 geformt, um es der Luft zu erlauben, durch die Griffschalenanordnung 32 zu strömen und die Motoranordnung 14 in einer im Fachgebiet bekannten Weise zu kühlen. Eine Vielzahl von hinteren Öffnungen 144 ist in die Rückseite der Endkappenschale 100 geformt, wobei jede der hinteren Öffnungen 144 einen vertieften Bereich 146, der sich nur partiell in die äußere Oberfläche 148 der Endkappenschale 100 erstreckt, und einen durchgehenden Bereich 150 aufweist, der sich vollständig durch die Endkappenschale 100 erstreckt. Ein Paar von Haltevorsprüngen 152 ist ausgebildet, um sich von der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 nach innen in den Endkappenhohlraum 104 zu erstrecken. Ein Kanal 156 ist in der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 gebildet und schneidet jede der hinteren Öffnungen 144 und jeden der Haltevorsprünge 152.
Das Überformelement 102 ist aus einem elastischen Material, wie etwa einem thermoplastischen Elastomer (z. B. HYTREL^®, hergestellt von der E. I. du Pont de Nemours and Company) gebildet und ist gleichzeitig in einem Spritzgussprozess an die Endkappenschale 100 angeformt und mit ihr verbunden. In dem speziellen vorliegenden Beispiel weist das Überformelement 102 eine Vielzahl von Stoßdämpfungselementen 170, ein Paar von Isolatoren 172 und ein Kopplungselement 174 auf. Jedes der Stoßdämpfungselemente 170 erstreckt sich von einem Punkt, der ungefähr mit der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 übereinstimmt, bis zu einem Punkt von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm und vorzugsweise etwa 0,75 mm hinter der äußeren Oberfläche 148 der Endkappenschale 100. Eine Gestaltung in dieser Weise erlaubt es den Stoßdämpfungselementen 170, einen Grad von Stoßabsorption zu erreichen, der die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung der Endkappenschale 100, falls das Werkzeug 10 herunterfällt, verringert. Ferner ist es für einen Benutzer manchmal erforderlich, eine relativ große Kraft auf das Werkzeug 10 auszuüben, wenn zum Beispiel eine Lochsäge verwendet wird, um Löcher mit großen Durchmessern zu bohren. In solchen Situationen neigt der Betreiber dazu, auf die Rückseite des Werkzeugs 10 zu drücken, um eine Kraft in Richtung der Achse des Spannfutters 22 auszuüben. In solchen Situationen stellen die Stoßdämpfungselemente 170 dem Betreiber eine relativ weiche und komfortable Oberfläche zur Verfügung, die rutschfest ist sowie die Schwingungen dämpft, die auf den Benutzer übertragen werden.
Die Isolatoren 172 sind um die Haltevorsprünge 152 herum an der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 ausgebildet. In dem vorliegenden Beispiel weist jeder der Isolatoren 172 ein ringförmiges Element 180 auf, das sich vor der inneren Oberfläche 154 der Endkappenschale 100 erstreckt. Die Gestaltung in dieser Weise erlaubt es der Endkappenschale 100, mit den Isolatoren 172 an dem äußeren Durchmesser 14a und an der hinteren Oberfläche 14b des Motorgehäuses 14c einzugreifen, um den Motor 14d fest in der Motorabdeckung 136 zu halten. Das verhindert, dass sich die Komponenten der Motoranordnung 14 entlang der Längsachse des Werkzeugs 10 bewegen, und dämpft die Schwingungen, die während des Betriebs der Motoranordnung 14 erzeugt werden. Das Kopplungselement 174 ist fest mit jedem der Stoßdämpfungselemente 170 und mit jedem der Isolatoren 172 gekoppelt. Das Kopplungselement 174 liefert einen Fließpfad, durch den das elastische Material während der Ausbildung der Stoßdämpfungselemente 170 und der Isolatoren 172 fließt. Das Kopplungselement 174 verbindet weiterhin die Stoßdämpfungselemente 170 und die Isolatoren 172 und gestaltet dadurch ihr Entfernen von der Endkappenschale 100 schwieriger.
Fachleute werden erkennen, dass dieser Aspekt an verschiedenen anderen Positionen in der Griffanordnung 32 zum Abdichten zwischen zwei oder mehr Komponenten, zum Dämpfen von Schwingungen oder zum Positionieren einer Komponente in Bezug auf eine andere zur Anwendung gebracht werden kann. Ein solches Beispiel ist in den 10 und 11 dargestellt, wobei die Isolatoren 172 modifiziert sind, um sich um den Umfang eines Bereichs des Endkappenhohlraums 104 zu erstrecken und um abdichtend die hintere Oberfläche 14b des Motors 14d zu berühren. Die Isolatoren 172 dichten die Schnittstelle zwischen der Endkappenschale 100 und der Motoranordnung 14 ab, während die Stoßdämpfungselemente 170 die hinteren Öffnungen 144 in der Endkappenschale 100 abdichten. Der durch die Isolatoren 172 gebildete Raum 188 wird dann mit Schmierfett oder mit einem anderen geeigneten Schmiermittel gefüllt, das ein Motorankerlager 190 schmiert.
Getriebeanordnung
Bezug auf 12 nehmend, ist die Getriebeanordnung 16 als ein dreistufiges Getriebe mit drei Geschwindigkeiten dargestellt, das eine Getriebehülse 200, eine Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 und den Drehzahlwählmechanismus 60 aufweist. Weiterhin auf die 13 bis 17 Bezug nehmend, weist die Getriebehülse 200 ein Wandelement 210 auf, das eine allgemeine Getriebebohrung oder einen Hohlraum 212 bildet, in der (dem) die Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 angeordnet ist. Die Getriebehülse 200 weist einen Körper 214 und eine Basis 216 auf. Der Körper 214 der Getriebehülse 200 ist im Durchmesser ziemlich gleichförmig und allgemein im Durchmesser kleiner als die Basis 216. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so dimensioniert, dass sie den zylindrischen Nasenbereich 220 der Motorabdeckung 136 aufnehmen kann.
Eine Vielzahl von erhöhten Flächen 226 ist an der Basis 216 ausgebildet. Die erhöhten Flächen 226 bilden eine Vielzahl von ersten Nuten 228 in der Außenfläche 230 der Basis 216 und eine Vielzahl von zweiten Nuten 232 in der Innenfläche 234 der Basis 216. Die ersten Nuten 228 sind dazu ausgestaltet, die Ausrichtungsrippen 238 aufzunehmen, die an der Innenfläche 242 der Griffschalen 34 gebildet sind, um die Getriebehülse 200 mit den Griffschalen 34 auszurichten und eine Drehung zwischen der Getriebehülse 200 und dem Gehäuse 12 zu verhindern. Vorzugsweise sind die ersten Nuten 228 und die Ausrichtungsrippen 238 in einer Weise ausgestaltet, dass die Getriebehülse 200 nur in einer Ausrichtung mit den Griffschalen 34 zusammengefügt werden kann (d. h. die Ausgestaltung der ersten Nuten 228 und der Ausrichtungsrippen 238 verhindert, dass die Getriebehülse 200 um 180° aus der Stellung in Bezug auf die Griffschalen 34 gedreht wird). Die zweiten Nuten 232 werden nachstehend noch ausführlicher erläutert.
Der Körper 214 der Getriebehülse 200 ist so dargestellt, dass er einen zylindrischen Körperbereich 246 und einen Stiftgehäusebereich 248 aufweist. In der speziellen dargestellten Ausführung weist der zylindrische Körperbereich 246 eine Wählelementführung 250, eine Vielzahl von Schmiermittelnuten 252 und erste und zweite Sätze von Zahnkranzeingriffszähnen 254 bzw. 256 auf. Die Wählelementführung 250 ist im Wesentlichen rechteckig im Querschnitt und erstreckt sich von der Oberseite der äußeren Oberfläche 258 des Körperbereichs 246. Die Schmiermittelnuten 252 sind konzentrisch um die obere Hälfte des Umfangs des Körperbereichs 246 ausgebildet. Die Schmiermittelnuten 252 weisen eine Tiefe von 0,25 (0,01 Inch) mm bis 0,75 mm (0,03 Inch) auf, um ein Schmiermittel, wie etwa Schmierfett, auf der oberen Hälfte des Umfangs des Körperbereichs 246 zu halten. Die Wirkungsweise der Wählelementführung 250 und der Schmiermittelnuten 252 wird nachstehend noch ausführlich erläutert.
Ein erhöhter Wulst 264 teilt das Innere des Körperbereichs 246 in erste und zweite Gehäusebereiche 260 bzw. 262. Der erste Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 ist an der inneren Oberfläche 266 des Körperbereichs 246 gebildet und erstreckt sich von dem erhöhten Wulst 264 in Richtung auf die Basis 216. Der zweite Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 256 ist ebenfalls an der inneren Oberfläche des Körperbereichs 246 gebildet, erstreckt sich jedoch von dem erhöhten Wulst 264 nach vorn. Die Zähne 268 des ersten und zweiten Satzes von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 sind gleichmäßig um die innere Oberfläche 266 des Körperbereichs 246 beabstandet. Die Ausgestaltung jedes Zahns 268 in dem ersten und zweiten Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 ist darin gleich, dass jeder Zahn, der sich von dem erhöhten Wulst 264 erstreckt, ein Paar von parallelen Eingriffsflächen 270 aufweist und an dem Kopfbereich 272 endet. Der Kopfbereich 272 jedes Zahns 268 ist sowohl abgerundet als auch konisch ausgebildet, um die Fähigkeit seines Kämmens mit einem Bereich der Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 zu erhöhen, wie es nachfolgend ausführlich beschrieben wird.
Der Stiftgehäusebereich 248 erstreckt sich von dem Körperbereich 246 über einen wesentlichen Bereich der Länge des Körperbereichs 246 nach unten. Eine Öffnung 274 für ein Betätigungselement ist in dem Stiftgehäusebereich 248 gebildet und erstreckt sich durch die Basis 216 der Getriebehülse 200 nach hinten. In der speziellen dargestellten Ausführung ist die Öffnung 274 für ein Betätigungselement abgestuft und weist einen ersten Bereich 276 mit einem ersten Durchmesser an der Rückseite der Getriebehülse 200 und einen zweiten Bereich 278 mit einem kleineren Durchmesser an der Vorderseite der Getriebehülse 200 auf. In dem dargestellten Beispiel tritt der erste Bereich 276 der Öffnung 274 für ein Betätigungselement durch die Wand des ersten Gehäusebereichs 260 und bildet eine Nut 280 in der inneren Oberfläche 234 der Basis 216. Der Stiftgehäusebereich 248 wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert.
Ein Paar von ersten Klemmschlitzen 284 und ein Paar von zweiten Klemmschlitzen 286 ist in der Getriebehülse 200 ausgebildet, wobei sich die Klemmschlitze 284 derart entlang den Seiten der Getriebehülse 200 erstrecken, dass sie parallel zu der Längsachse der Getriebehülse 200 liegen. Das erste Paar von Klemmschlitzen 284 ist durch die Seiten des Körperbereichs 246 hinter dem erhöhten Wulst 264 ausgebildet und erstreckt sich nach hinten in Richtung auf die Basis 216. Die Tiefe des ersten Paars von Klemmschlitzen 284 ist so dimensioniert, dass sie sich nicht durch den Bereich des Wandelements 210 erstrecken, der die Basis 216 bildet. Das zweite Paar von Klemmschlitzen 286 ist ebenfalls durch die Seiten des Körperbereichs 246, beginnend vor dem erhöhten Wulst 264, ausgebildet und erstreckt sich durch die vordere Stirnfläche 288 der Getriebehülse 200.
Bezug auf die 12, 13, 18 und 23 nehmend, weist die Untersetzungszahnradgetriebeanordnung 202 einen ersten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302, einen zweiten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 304 und einen dritten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 306 auf. Die ersten, zweiten und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 302, 304 und 306 können in einer aktiven und in einer inaktiven Betriebsart betrieben werden. Das Betreiben in der aktiven Betriebsart bewirkt, das der Untersetzungsgetriebezahnradsatz einen Drehzahlreduzierungs- und einen Drehmomentvervielfachungsvorgang ausführt, während das Betreiben des Untersetzungsgetriebezahnradsatzes in einer inaktiven Betriebsart bewirkt, dass der Untersetzungsgetriebezahnradsatz einen Abtrieb mit einer Drehzahl und einem Drehmoment bereitstellt, die etwa der Drehzahl und dem Drehmoment des Eingangs gleichen, der diesem Untersetzungsgetriebezahnradsatz zugeführt wird. In der speziellen dargestellten Ausführung ist jeder der ersten, zweiten und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 302, 304 und 306 ein Planetengetriebezahnradsatz. Fachleute werden jedoch verstehen, dass verschiedene andere Typen von Untersetzungsgetriebezahnradsätzen, die im Fachgebiet gut bekannt sind, einen oder mehrere der Untersetzungsgetriebezahnradsätze ersetzen können, die den Untersetzungsgetriebezahnradsatz 202 bilden.
Wie dargestellt, weist der erste Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302 ein erstes Untersetzungselement oder ersten Zahnkranz 310, einen ersten Satz von Planetenrädern 312 und einen ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 auf. Der erste Zahnkranz 310 weist eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl von Zähnen 310a auf, die entlang seinem Innendurchmesser ausgebildet sind. Eine Kupplungsstirnfläche 316 ist in den äußeren Umfang der vorderen Stirnfläche 318 des ersten Zahnkranzes 310 geformt und wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert. Der erste Zahnkranz 310 ist in dem Bereich des Hohlraums 212 angeordnet, der durch die Basis 216 gebildet wird. Die vordere Stirnfläche 318 des ersten Zahnkranzes 310 berührt eine in der Getriebehülse 200 gebildete Abstufung 320, die in der Getriebehülse 200 ausgebildet ist und dadurch die Fähigkeit des ersten Zahnkranzes 310 begrenzt, sich nach vorn in den Hohlraum 212 zu bewegen.
Der erste Untersetzungsplanetenradträger 314 ist in Form eines flachen Zylinders gebildet, der eine Vielzahl von Stiften 322 aufweist, die sich von seiner hinteren Stirnfläche 324 erstrecken. Eine Vielzahl von Zähnen 314a ist fast über den gesamten äußeren Umfang des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 gebildet, wobei eine Zahnkehle 314b zwischen jedem Paar benachbarter Zähne 314a gebildet ist. Wegen des Abstands der Zähne 314a ist eine der Kehlen (d. h. die Kehle 314b) vergleichsweise größer als die restlichen Kehlen 314b, weil ein Zahn 314a im äußeren Umfang des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 fehlt. In der speziellen dargestellten Ausführung sind die Zähne 314a des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 so ausgestaltet, dass sie nicht mit den Zähnen 310a des ersten Zahnkranzes 310 kämmend in Eingriff sind.
Insbesondere auf die 19 und 20 Bezug nehmend, ist das Profil der Zähne 314a ausführlicher dargestellt. Wie dargestellt, endet jeder Zahn 314a an einem sich allmählich ausbildenden Radius 326 an der vorderen Stirnfläche 328 des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314, endet jedoch abrupt an der hinteren Stirnfläche 324 des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314. Ein Radius 330 ist auch in den Kehlen 314b zwischen den Zähnen 314a ausgebildet.
Erneut auf die 12, 13, 15, 18 und 23 Bezug nehmend, ist eine erste Druckscheibe 332 mit einem ersten ringförmigen Bereich 334, einem zweiten ringförmigen Bereich 336 und einer Vielzahl von Haltevorsprüngen 338 hinter dem ersten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302 angeordnet. Die Haltevorsprünge 338 greifen mit den zweiten Nuten 232 in der Basis 216 der Getriebehülse 200 ein, wodurch eine relative Drehung zwischen der ersten Druckscheibe 332 und der Getriebehülse 200 verhindert wird. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so dimensioniert, dass sie die Motorabdeckung 136 aufnehmen kann, wodurch die Stirnfläche 340 der Motorabdeckung 136 die axiale Bewegung der ersten Druckscheibe 332 verhindert. Der erste ringförmige Bereich 334 berührt die hintere Stirnfläche 342 des ersten Zahnkranzes 310, stellt eine Verschleißfläche zur Verfügung und steuert das Ausmaß, in dem sich der erste Zahnkranz 310 in axialer Richtung bewegen kann. Der zweite ringförmige Bereich 336 ist axial von dem ersten ringförmigen Bereich 334 beabstandet und erstreckt sich nach vorn von dem ersten ringförmigen Bereich 334, um eine Verschleißfläche für den ersten Satz von Planetenrädern 312 zur Verfügung zu stellen, die auch das Ausmaß, in dem sie sich in axialer Richtung bewegen können, steuert.
Der erste Satz von Planetenrädern 312 weist mehrere Planetenräder 344 auf, von denen jedes eine zylindrische Form mit einer Vielzahl von Zähnen 344a, die an ihren äußeren Umfängen gebildet sind, und eine Stiftöffnung 346 hat, die in ihren Mittelpunkten gebildet sind. Jedes Planetenrad 344 ist drehbar auf einem der zugehörigen Stifte 322 und auf dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 gelagert und so positioniert, dass seine Zähne 344a kämmend mit den Zähnen 314a des ersten Zahnkranzes 310 eingreifen. Ein erhöhter Bereich 348 ist an der vorderen und hinteren Stirnfläche 350 bzw. 352 jedes Planetenrads 344 ausgebildet, der die Zähne 344a daran hindert, an dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 und an der ersten Druckscheibe 332 zu reiben und Staub oder Späne zu erzeugen, die die Leistungsfähigkeit der Getriebeanordnung 16 beeinträchtigen und ihre Betriebslebensdauer verringern würden. Da die Zähne 46a des Motorritzels 46 an der Abtriebswelle 44 sich ebenfalls in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 344a der Planetenräder 344 befinden, dient das Motorritzel 46 als Sonnenrad für den ersten Untersetzungsgetriebezahnradsatz 302.
Der zweite Untersetzungsgetriebezahnradsatz 304 ist in dem Bereich des Hohlraums 212 angeordnet, der durch den ersten Gehäusebereich 260 gebildet wird, und weist ein zweites Sonnenrad 358, ein zweites Untersetzungselement oder zweiten Zahnkranz 360, einen zweiten Satz von Planetenrädern 362 und einen zweiten Untersetzungsplanetenradträger 364 auf. Das zweite Sonnenrad 358 ist zur Drehung mit dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 befestigt. Das zweite Sonnenrad 358 weist eine Vielzahl von Zähnen 358a auf, die sich von der vorderen Stirnseite 328 des ersten Untersetzungsplanetenradträgers 314 nach vorn erstrecken.
Der zweite Zahnkranz 360 ist eine ringförmige Struktur mit einer Vielzahl von entlang seinem inneren Durchmesser ausgebildeten Zähnen 360a. Die Zähne 360a können an der hinteren Stirnfläche 366 des zweiten Zahnkranzes 360 stark angefast sein, enden jedoch abrupt an der vorderen Stirnfläche 368. Bevorzugter ist ein starker Radius 369 an der hinteren Stirnfläche 366 und an den Flanken jeder der Zähne 360a ausgebildet, wobei eher der starke Radius 369 verwendet wird als die starke Anfasung, da der starke Radius 369 an den Zähnen 360a einen besseren Eingriff zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 gewährleistet.
An dem äußeren Umfang des zweiten Zahnkranzes 360 ist eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 370 ausgebildet. Die Hülseneingriffszähne 370 erstrecken sich nach vorn in Richtung auf die vordere Stirnfläche 368 des zweiten Zahnkranzes 360 und enden an einem Kopfbereich 372, der abgerundet und nach vorn und innen abgeschrägt ist. Eine ringförmige Klemmnut 374 ist ebenfalls in den äußeren Umfang des zweiten Zahnkranzes 360 eingeformt. In dem dargestellten Beispiel ist die Klemmnut 374 ein rechteckiger Schlitz mit einem Paar von Seitenwänden 376. Die Klemmnut 374 wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert.
Der zweite Untersetzungsplanetenradträger 364 ist in Form eines flachen Zylinders mit einer Vielzahl von Stiften 378 ausgebildet, die sich von seiner hinteren Stirnfläche 380 erstrecken. Der zweite Satz von Planetenrädern 362 ist so dargestellt, das er eine Vielzahl von Planetenrädern 382 aufweist. Jedes Planetenrad 382 ist in der Form im Wesentlichen zylindrisch und weist eine Vielzahl von Zähnen 382a, die in seinen äußeren Umfang geformt sind, und eine Stiftöffnung 384 auf, die in seiner Mitte ausgebildet ist. Jedes Planetenrad 382 ist drehbar auf einem der zugehörigen Stifte 378 gelagert, und der zweite Untersetzungsplanetenradträger 382 ist so positioniert, dass die Zähne 382a der Planetenräder 382 kämmend mit den Zähnen 360a des zweiten Zahnkranzes 360 eingreifen. Die Zähne 358a des zweiten Sonnenrads 358 greifen ebenfalls kämmend mit den Zähnen 382a der Planetenräder 382 ein.
Der dritte Untersetzungsgetriebezahnradsatz 306 ist in dem Bereich des Hohlraums 212 angeordnet, der durch den zweiten Gehäusebereich 262 gebildet wird, und weist ein drittes Sonnenrad 398, ein drittes Untersetzungselement oder einen dritten Zahnkranz 400, einen dritten Satz von Planetenrädern 402 und einen dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 auf. Das dritte Sonnenrad 398 ist zur Drehung mit dem zweiten Untersetzungsplanetenradträger 364 fest verbunden. Das dritte Sonnenrad 398 weist eine Vielzahl von Zähnen 398a auf, die sich vor der vorderen Stirnfläche 406 des zweiten Untersetzungsplanetenradträgers 364 nach vorne erstrecken.
Der dritte Zahnkranz 400 ist eine Ringstruktur mit einer Vielzahl von Zähnen 400a, die entlang seinem inneren Durchmesser ausgebildet sind. Die Zähne 400a können an der vorderen Stirnfläche 412 des dritten Zahnkranzes 400 stark angefast sein, enden jedoch abrupt an der hinteren Stirnfläche 414. Bevorzugter ist ein starker Radius 407 an der vorderen Stirnfläche 412 und an den Flanken jeder der Zähne 400a ausgebildet, wobei eher der starke Radius 407 verwendet wird als die starke Anfasung, da der starke Radius 407 an den Zähnen 400a einen besseren Eingriff zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 gewährleistet. In dem äußeren Umfang des dritten Zahnkranzes 400 ist eine Vielzahl von Hülseneingriffszähnen 418 ausgebildet; die Hülseneingriffszähne 418 erstrecken sich nach hinten in Richtung auf die hintere Stirnfläche 414 des dritten Zahnkranzes 400 und enden an einem Kopfbereich 420, der abgerundet und nach vorn und innen abgeschrägt ist. Eine ringförmige Klemmnut 422 ist ebenfalls in dem äußeren Umfang des zweiten Zahnkranzes 400 ausgebildet. In dem dargestellten Beispiel ist die Klemmnut 422 ein rechteckiger Schlitz mit einem Paar von Seitenwänden 424. Die Klemmnut 422 wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert.
Der dritte Untersetzungsplanetenradträger 404 ist in Form eines flachen Zylinders mit einer Vielzahl von Stiften 428 ausgebildet, die sich von seiner hinteren Stirnfläche 430 erstrecken. Eine Vielzahl von Zähnen 404a ist fast in dem gesamten äußeren Umfang des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 ausgebildet, wobei eine Zahnkehle 404b zwischen jedem Paar benachbarter Zähne 404a gebildet ist. Wegen des Abstands der Zähne 404a ist eine der Kehlen (d. h. die Kehle 404b) relativ größer als die restlichen Kehlen 404b, weil ein Zahn 404a im äußeren Umfang des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 fehlt. In der speziellen dargestellten Ausführung sind die Zähne 404a des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 so ausgestaltet, dass sie nicht mit den Zähnen 382a der zweiten Planetenräder 382 kämmend in Eingriff kommen können.
Kurz auf die 21 und 22 Bezug nehmend, ist dort das Profil der Zähne 404a detaillierter dargestellt. Wie dargestellt, ist die hintere Stirnfläche 430 des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404 angefast, und ein sich schnell ausbildender Radius 434 ist in jeder der Flanken der Zähne 404a und der Zahnkehlen 404b gebildet. Jeder Zahn 404a endet abrupt an der vorderen Stirnfläche 436 des dritten Untersetzungsplanetenradträgers 404.
Erneut auf die 12, 13, 15, 18 und 23 Bezug nehmend, ist der dritte Satz der Planetenräder 402 so dargestellt, dass er eine Vielzahl von Planetenrädern 438 aufweist. Jedes Planetenrad 438 weist im Wesentlichen eine zylindrische Form mit einer Vielzahl von Zähnen 438a, die in seinem äußeren Umfang ausgebildet sind, und eine Stiftöffnung 440 auf, die durch seinen Mittelpunkt gebildet ist. Jedes Planetenrad 438 ist drehbar auf einem der zugehörigen Stifte 428 gelagert, und der dritte Untersetzungspla netenradträger 404 ist so positioniert, dass die Zähne 438a der Planetenräder 438 kämmend mit den Zähnen 400a des dritten Zahnkranzes 400 eingreifen. Ein erhöhter Bereich 442 ist in jeder der vorderen und hinteren Stirnflächen der Planetenräder 438 gebildet, der die Zähne 438a daran hindert, an dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 zu reiben und Staub oder Späne zu erzeugen, die die Leistungsfähigkeit der Getriebeanordnung 16 beeinträchtigen und ihre Betriebslebensdauer verringern würden. Eine zweite Druckscheibe 450 ist um das dritte Sonnenrad 398 angeordnet, und die Zähne 398a des dritten Sonnenrads 398 befinden sich in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 438a der Planetenräder 438. Die zweite Druckscheibe 450 weist eine Vielzahl von Haltevorsprüngen 452 auf, die dazu ausgestaltet sind, mit entsprechenden Vorsprungsnuten 454 (13) einzugreifen, die in der Innenfläche 266 des Körperbereichs 246 der Getriebehülse 200 ausgebildet sind. Die Haltevorsprünge 452 und die Vorsprungsnuten 454 wirken zusammen, um eine relative Drehung zwischen der zweiten Druckscheibe 450 und der Getriebehülse 200 zu verhindern.
Die Abtriebsspindelanordnung 20 weist ein Übertragungselement 458 zum Koppeln einer Spindel 460 für die Drehung mit dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 auf, um so das Antriebsdrehmoment von der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 zu dem Spannfutter 22 zu übertragen. Ein solches Übertragungselement 458 ist im Fachgebiet gut bekannt und kann leicht an die vorliegende Getriebeanordnung angepasst werden. Daher braucht eine ausführliche Erläuterung des Übertragungselements 458 hierin nicht zu erfolgen.
Bezug auf die 13, 13a, 13b, 16, 17, 18 und 23 bis 28 nehmend, ist der Drehzahlwählmechanismus 60 zwischen einer ersten Stellung 500, einer zweiten Stellung 502 und einer dritten Stellung 504 bewegbar und weist einen Schaltbereich 510 zum Aufnehmen einer Drehzahlveränderungseingabe und einen Betätigungselementbe reich 512 zum Handhaben der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 gemäß der Drehzahlveränderungseingabe auf. Der Betätigungselementbereich 512 ist funktionsmäßig mit der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 gekoppelt und bewegt die zweiten und dritten Untersetzungsgetriebezahnradsätze 304 und 306 zwischen aktiven und inaktiven Betriebsweisen in Reaktion auf eine Bewegung des Schaltbereichs 510 zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen 500, 502 und 504. In der speziellen dargestellten Ausführung weist der Betätigungselementbereich 512 ein Drehwählelement 520, eine Vielzahl von Drahtklemmen 522 und ein Federelement 523 auf. Jede der Drahtklemmen 522 ist aus einem runden Draht hergestellt, der in die Form eines Halbkreises 524 gebogen ist und ein Paar von Vorsprüngen 526 aufweist, die sich von dem Halbkreis 524 nach außen erstrecken und etwa an der Mittellinie des Halbkreises 524 positioniert sind. Der Halbkreis 524 ist so dimensioniert, dass er in die Klemmnuten 374 und 422 in den zweiten und dritten Zahnkränzen 360 bzw. 400 passt. In dieser Hinsicht erstreckt sich der Halbkreis 524 weder radial nach außen von einem der zugehörigen Zahnkränze 360, 400, noch klemmt er an den Seitenwänden 376, 424 der Klemmnuten 374, 422 fest. In dem vorliegenden Beispiel sind die Seitenwände 376, 424 der Klemmnuten 374, 422 etwa 1,25 mm (0,05 inch) voneinander beabstandet, und der Durchmesser des Drahtes, der die Klemmen bildet, beträgt etwa 1 mm (0,04 inch).
Die Vorsprünge 526 der Drahtklemmen 522 erstrecken sich aus dem Hohlraum 212 nach außen in einen der zugehörigen Klemmschlitze 284, 286, die in der Getriebehülse 200 ausgebildet sind. Die Vorsprünge 526 sind lang genug, um sich nach außen von der äußeren Oberfläche 258 des Körpers 214 der Getriebehülse 200 zu erstrecken, jedoch nicht so weit, dass sie sich radial von dem Bereich der ersten Klemmschlitze 284 in der Basis 216 der Getriebehülse 200 nach außen erstrecken. Die Ausgestaltung der Drahtklemmen 522 in dieser Weise erleichtert den Zusammenbau der Getriebeanordndung 16 und ermöglicht es, dass die Drahtklemmen 522 an den zweiten und dritten Zahnkränzen 360 und 400 angebracht werden können, nachdem diese Anordnungen in den Hohlraum 212 entlang der Längsachse der Getriebehülse 200 eingesetzt sind.
Insbesondere auf die 13 und 27a bis 27c Bezug nehmend, ist das Drehwählelement 520 so dargestellt, das es einen gekrümmten Wählerkörper 530, einen Schaltvorsprung 532 und eine Vielzahl von Beabstandungselementen 534 aufweist. Ein Paar erster Nockenschlitze 540a und 540b, ein Paar zweiter Nockenschlitze 544a und 544b, eine Federöffnung 546 und eine Führungsöffnung 548 sind durch den Wählerkörper 530 ausgebildet. Der Wählerkörper 530 ist so dimensioniert, dass er mit dem Außendurchmesser des Körperbereichs 246 der Getriebehülse 200 in einer Gleitpassung eingreifen kann. Die Führungsöffnung 548 weist im Wesentlichen Rechteckform auf und ist so dimensioniert, dass sie mit den vorderen und hinteren Oberflächen der Wählelementführung 250 eingreifen kann. Die Führungsöffnung 548 ist beträchtlich breiter als die Breite der Wählelementführung 250 und ist in dieser Weise dimensioniert, damit das Drehwählelement 520 auf der Getriebehülse 200 zwischen einer ersten Drehstellung, einer zweiten Drehstellung und einer dritten Drehstellung gedreht werden kann. Die Wählelementführung 250 wirkt mit der Führungsöffnung 548 zusammen, um das Ausmaß zu begrenzen, in dem das Drehwählelement 520 auf der Getriebehülse 200 gedreht werden kann, wobei eine erste Querseite der Wählelementführung 250 eine erste Querseite der Führungsöffnung 548 berührt, wenn das Drehwählelement 520 in der ersten Drehstellung positioniert ist, und eine zweite Querseite der Wählelementführung 250 eine zweite Querseite der Führungsöffnung 548 berührt, wenn das Drehwählelement 520 in der dritten Drehstellung positioniert ist.
Jeder der ersten Nockenschlitze 540a und 540b ist so dimensioniert, dass er einen der Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522 aufnehmen kann, die mit dem zweiten Zahnkranz 360 eingreift. In der speziellen dargestellten Ausführung weist der erste Nockenschlitz 540a einen ersten Abschnitt 550, einen zweiten Abschnitt 552 und einen Zwischenabschnitt 554 auf. Der erste Abschnitt 550 ist in einem ersten vorbestimmten Abstand von einer Bezugsebene 558 angeordnet, die senkrecht zu der Längsachse des Drehwählelements 520 verläuft, und der zweite Abschnitt 552 ist in einem zweiten Abstand von der Bezugsebene 558 angeordnet. Der Zwischenabschnitt 554 koppelt die ersten und zweiten Abschnitte 550 und 552 miteinander. Die Ausgestaltung des ersten Nockenschlitzes 540b gleicht der der des ersten Nockenschlitzes 540a, mit der Ausnahme, dass er in Bezug auf das Drehwählelement 520 so gedreht ist, dass jeder der ersten, zweiten und Zwischenabschnitte 550, 552 und 554 in dem ersten Nockenschlitz 540b um 180° von den ersten, zweiten und Zwischenabschnitten 550, 552 und 554 in dem ersten Nockenschlitz 540a beabstandet ist.
Jeder der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b ist so dimensioniert, dass er einen der Vorsprünge 526 einer entsprechenden Drahtklemme 522 aufnehmen kann. In der speziellen dargestellten Ausführung weist der zweite Nockenschlitz 544a einen ersten Abschnitt 560, einen zweiten Abschnitt 562, einen dritten Abschnitt 564 und ein Paar von Zwischenabschnitten 566 und 568 auf. Die ersten und dritten Abschnitte 560 und 564 sind in einem dritten vorbestimmten Abstand von der Bezugsebene angeordnet, und der zweite Abschnitt 562 ist in einem vierten Abstand von der Bezugsebene 558 angeordnet. Der Zwischenabschnitt 566a koppelt die ersten und zweiten Abschnitte 560 und 562 miteinander, und der Zwischenabschnitt 568 koppelt die zweiten und dritten Abschnitte 562 und 566 miteinander. Die Ausgestaltung des zweiten Nockenschlitzes 544b gleicht der der des zweiten Nockenschlitzes 544a, mit der Ausnahme, dass er in Bezug auf das Drehwählelement 520 so gedreht ist, dass jeder der ersten, zweiten, dritten und Zwischenabschnitte 560, 562, 564 und 566 und 568 in dem zweiten Nockenschlitz 544b um 180° von den ersten, zweiten, dritten und Zwischenabschnitten 560, 562, 564 und 566 und 568 in dem zweiten Nockenschlitz 544a beabstandet ist.
Bei mit den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b und den zweiten Nockenschlitzen 544a und 544b in Eingriff befindlichen Vorsprüngen 526 der Drahtklemmen 522 kann das Drehwählelement 520 auf der Getriebehülse 200 zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen 500, 502 und 504 gedreht werden, um wahlweise mit den zweiten und dritten Zahnkränzen 360 und 400 der ersten und dritten Untersetzungsplanetenradträger 314 bzw. 404 in Eingriff oder aus dem Eingriff zu kommen. Während der Drehung des Drehwählelements 520 begrenzen die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b die Drahtvorsprünge 526 ihrer zugehörigen Drahtklemme 522 und bewirken, dass die Drahtvorsprünge 526 sich in einem zugehörigen der ersten und zweiten Klemmschlitze 284 und 286 entlang der Längsachse der Getriebehülse 200 bewegen. Dadurch wird das Drehwählelement 520 wirksam, um einen Dreheingang in einen axialen Ausgang umzuwandeln, der bewirkt, dass sich die Drahtklemmen 522 axial in einer vorbestimmten Weise bewegen. Ein Schmiermittel (nicht speziell dargestellt) ist auf die Schmiernuten 252, die in den Körperbereich 246 der Getriebehülse geformt sind, aufgetragen und wird verwendet, um die Grenzfläche zwischen der Getriebehülse 200 und dem Drehwählelement 520 zu schmieren.
Das Positionieren des Drehwählelements 520 in der ersten Drehstellung 500 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in Eingriff befindet, in dem ersten Abschnitt 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden und dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet, in dem ersten Abschnitt 560 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert werden. Somit bewirkt das Positionie ren des Drehwählelements 520 in der ersten Drehstellung, dass die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 in kämmenden Eingriff mit den ersten und dritten Planetenrädern 362 bzw. 402 gebracht werden. Gleichzeitig mit dem kämmenden Eingriff der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 mit den zweiten und dritten Planetenrädern 362 und 402 werden die Hülseneingriffszähne 370 und 418 der zweiten und dritten Zahnkränze 360 bzw. 400 in kämmenden Eingriff mit den ersten und zweiten Sätzen von Zahnkranzeingriffszähnen 254 bzw. 256 gebracht, um eine relative Drehung zwischen dem zweiten und dritten Zahnkranz 360 und 400 und der Getriebehülse 200 zu verhindern, um dadurch für die Getriebeanordnung 16 ein erstes Gesamt-Untersetzungs- oder Übersetzungsverhältnis 570 bereitzustellen, wie in 23 dargestellt. Fachleute werden verstehen, dass der Kopfbereich 272 der Zähne 268 der ersten und zweiten Sätze von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und 256 und die Kopfbereiche 372 und 420 der Hülseneingriffszähne 370 bzw. 418 abgerundet und konisch sind, um dadurch ihre Fähigkeit zum kämmenden Eingriff in Reaktion auf ihre erneute axiale Positionierung entlang einer Längsachse der Getriebeanordnung 16 zu verbessern.
Das Positionieren des Drehwählelements 520 in der zweiten Drehstellung 502 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in Eingriff befindet, in dem ersten Abschnitt 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden und dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet, in dem zweiten Abschnitt 562 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert werden. Somit bewirkt das Positionieren des Drehwählelements 520 in der zweiten Drehstellung, dass der zweite Zahnkranz 360 in kämmenden Eingriff mit den zweiten Planetenrädern 362 gebracht wird und dass der dritte Zahnkranz 400 in kämmenden Eingriff mit sowohl den dritten Planetenrädern 402 als auch mit dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 gebracht werden. Das Positionieren des Drehwählelements 520 in der zweiten Drehstellung 502 positioniert ebenfalls die Hülseneingriffszähne 370 des zweiten Zahnkranzes 360 in kämmenden Eingriff mit dem ersten Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254, wobei die Hülseneingriffszähne 418 des dritten Zahnkranzes 400 nicht in kämmenden Eingriff mit dem zweiten Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 256 kommen. Somit wird eine relative Drehung zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und der Getriebehülse 200 verhindert, während eine relative Drehung zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und der Getriebehülse 200 erlaubt wird, wodurch für die Getriebeanordnung 16 ein zweites Gesamt-Untersetzungs- oder Übersetzungsverhältnis 570 bereitgestellt wird, wie in 24 dargestellt.
Das Positionieren des Drehwählelements 520 in der dritten Drehstellung 504 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich mit dem zweiten Zahnkranz 360 in Eingriff befinden, in dem zweiten Abschnitt 552 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b positioniert werden und dass die Vorsprünge 526 der Drahtklemme 522, die sich in Eingriff mit dem dritten Zahnkranz 400 befindet, in dem dritten Abschnitt 564 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b positioniert werden. Somit bewirkt das Positionieren des Drehwählelements 520 in der dritten Drehstellung, dass der zweite Zahnkranz 360 in kämmendem Eingriff sowohl mit den zweiten Planetenrädern 362 als auch dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 gebracht wird, während der dritte Zahnkranz 400 nur in kämmendem Eingriff mit den dritten Planetenrädern 402 ist. Das Positionieren des Drehwählelements 520 in der dritten Drehstellung 504 positioniert ebenfalls die Hülseneingriffszähne 370 des zweiten Zahnkranzes 360 außer kämmenden Eingriff mit dem ersten Satz von Zahnkranzeingriffszähnen 254 und positioniert die Hülseneingriffszähne 418 an dem dritten Zahnkranz 400 in kämmenden Eingriff mit den zweiten Sätzen der Zahnkranzeingriffszähne 256, um eine relative Drehung zwischen dem zweiten Zahnkranz 360 und der Getriebehülse 200 zu verhindern und eine relative Drehung zwischen dem dritten Zahnkranz 400 und der Getriebehülse 200 zu erlauben, wodurch für die Getriebeanordnung 16 ein drittes Gesamt-Untersetzungs- oder Übersetzungsverhältnis 574 bereitgestellt wird.
In dem in den 13, 27b und 28 dargestellten Beispiel ist das Federelement 523 aus einem flachen, rechteckigen Federstahlstück gebildet und weist einen abgeflachten Z-förmigen Bereich 580 und einen erhöhten Bereich 584 auf. Der abgeflachte Z-förmige Bereich 580 ist konfiguriert, dass er zwei Verstärkungsstäbe 586 umschlingt, die sich in die Federöffnung 546 erstrecken, wodurch es dem erhöhten Bereich 584 gestattet wird, in einer vorbestimmten Stellung gehalten zu werden, und weiterhin eine Federkraft zwischen dem Drehwählelement 520 und dem Federelement 523 zu übertragen. Weiterhin Bezug auf 28 nehmend, ist der erhöhte Bereich 584 des Federelements 523 so dimensioniert, das er mit inneren Einkerbungen 590 eingreift, die in dem Gehäuse 592 der Abtriebsspindelanordnung 20 ausgebildet sind. Hervorstehende Flächen 594 sind über den Umfang, beabstandet von dem Drehwählelement 520, zwischen den Einkerbungen 590 gebildet. Wenn die Abtriebsspindelanordnung 20 über der Getriebeanordnung 16 positioniert ist und der Drehzahlwählermechanismus 60 in einer der ersten, zweiten und dritten Drehstellungen 500, 502 und 504 positioniert ist, greift der erhöhte Bereich 584 des Federelements 523 mit einer der zugehörigen Einkerbungen 590 ein. Die durch das Federelement 523 erzeugte Kraft bewirkt, dass eine unbeabsichtigte Drehung des Drehzahlwählermechanismus 60 verhindert wird, wenn der erhöhte Bereich 584 in Reaktion auf die Berührung des erhöhten Bereichs 584 und der erhöhten Fläche 594 nach unten in Richtung auf das Drehwählelement 520 bewegt wird. Weiterhin gibt das Anordnen des erhöhten Bereichs 584 in einer Einkerbung 590 dem Benutzer eine fühlbare Anzeige der Positionierung des Drehwählelements 520.
In der speziellen in den 13 und 27c dargestellten Ausführung ist der Schaltbereich 510 so dargestellt, dass er ein gekrümmtes Band 600 mit einem darin ausgebildeten erhöhten hohlen und rechteckigen Wählerknopf 602 aufweist. Das gekrümmte Band 600 ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet und so konfiguriert, dass es mit dem Außendurchmesser des Drehwählelements 520 übereinstimmt. Das offene Ende des Wählerknopfes 602 ist ausgestaltet, den Schaltvorsprung 532 aufzunehmen, wodurch es dem Schaltbereich 510 und dem Drehwählelement 520 erlaubt wird, miteinander ohne ein Befestigungselement gekoppelt zu werden. Die Vielzahl von Beabstandungselementen 534 sind in dem Drehwählelement 520 ausgebildete erhöhte Bereiche, die konzentrisch zu dem Wählerkörper 530 sind und sich radial von diesem nach außen erstrecken. Die Beabstandungselemente 534 heben das gekrümmte Band 600 an, um zu verhindern, dass es die Drahtvorsprünge 526 in den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b berührt. Die Beabstandungselemente 534 können auch verwendet werden, um wahlweise Bereiche des Drehwählelements 520, wie etwa die Bereiche, die den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b benachbart sind, zu verstärken.
Fachleute werden verstehen, dass das Drehwählelement 520 (d. h. die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b) etwas anders ausgestaltet sein können, um zu bewirken, dass der zweite Zahnkranz 360 kämmend sowohl mit den zweiten Planetenrädern 362 als auch mit dem ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 eingreift, während der dritte Zahnkranz 400 kämmend sowohl mit den dritten Planetenrädern 402 als auch mit dem dritten Untersetzungsplanetenradträger 404 eingreift, um für die Getriebeanordnung 16 ein viertes Gesamt-Untersetzungs- oder Übersetzungsverhältnis bereitzustellen.
Fachleute werden auch verstehen, dass Wählermechanismen anderer Ausgestaltungen den hierin dargestellten Wählermechanismus 60 ersetzen können. Diese Wählermechanismen können Betätigungsele mente aufweisen, die durch eine Dreh- oder Gleitbewegung betätigt werden, und sie können Verbindungselemente, Nocken oder andere Einrichtungen aufweisen, die im Fachgebiet bekannt sind, um die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 in Bezug auf die Getriebehülse 200 zu verschieben. Fachleute werden auch verstehen, dass, da die Zahnkränze 360 und 400 unabhängig zwischen den aktiven und inaktiven Betriebsweisen bewegbar sind (d. h. die Anordnung eines der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 zieht nicht zwangsläufig die Positionierung des anderen der zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 nach sich), der Schaltmechanismus 60 auch so ausgestaltet sein könnte, dass er die zweiten und dritten Zahnkränze 360 und 400 unabhängig voneinander positioniert.
Kupplungsmechanismus
In den 23, 26 und 28 bis 30 ist der Kupplungsmechanismus 18 so dargestellt, dass er ein Kupplungselement 700, eine Eingriffsanordnung 702 und einen Einstellmechanismus 704 aufweist. Das Kupplungselement 700 ist so dargestellt, dass es eine ringförmige Struktur aufweist, die an dem äußeren Durchmesser des ersten Zahnkranzes 310 fest angebracht ist, und dass es sich radial nach außen davon erstreckt. Das Kupplungselement 700 weist eine gekrümmte Kupplungsfläche 316 auf, die in der vorderen Stirnfläche 318 des ersten Zahnkranzes 310 ausgebildet ist. Der Außendurchmesser des Kupplungselements 700 ist so dimensioniert, dass es sich in dem Bereich des Hohlraums 212 drehen kann, der durch die Basis 216 der Getriebehülse 200 definiert ist. Kurz insbesondere auf 29 Bezug nehmend, ist die Kupplungsfläche 316 des dargestellten Beispiels so dargestellt, dass sie durch eine Vielzahl von Scheiteln 710 und Kehlen 712 gebildet ist, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass sie eine Reihe von Rampen bilden, die durch einen Winkel von etwa 18° definiert sind. Fachleute werden jedoch verstehen, dass auch andere Kupplungsflächenkonfigurationen verwendet werden können, wie etwa eine sinusförmige Kupplungsfläche 316' (29a).
Wenn auch der erste Zahnkranz 310 und das Kupplungselement 700 als eine einstückige Struktur (d. h. aus einem Stück gebildet) dargestellt sind, werden Fachleute erkennen, dass sie auch anders strukturiert sein können. Eine solche Ausführung ist in 29b dargestellt, in der der erste Zahnkranz 310' so dargestellt ist, dass er einen ringförmigen Bund 1000 und eine Vielzahl von Vorsprungsöffnungen 1002 aufweist. Der ringförmige Bund 1000 ist so dargestellt, dass er eine Vielzahl von Rampen 1004 aufweist, die zwei geneigte Seiten aufweisen, jedoch ansonsten flach sind. Der erste Zahnkranz 310' ist ansonsten mit dem ersten Zahnkranz 310 identisch. Ein ringförmiger Dämpfer 1008 liegt gegen den ringförmigen Bund 1000 an und weist eine Vielzahl von Vorsprungselementen 1010 auf, die mit den Vorsprungsöffnungen 1002 in dem ersten Zahnkranz 310' eingreifen, um zu verhindern, dass sich der Dämpfer 1008 in Bezug auf den ersten Zahlkranz 310' dreht. Der Dämpfer 1008 weist einen Körperbereich 1012 auf, der dazu ausgestaltet ist, mit der Kontur des ringförmigen Bundes 1000 zusammenzupassen, und weist daher eine Vielzahl von zusammenpassenden Rampenbereichen 1014 auf, die so ausgestaltet sind, dass sie mit jeder der Rampen 1004 zusammenpassen. Der Dämpfer 1008 ist aus einem geeigneten Stoßdämpfungsmaterial, wie etwa Azetyl, hergestellt. Das Kupplungselement 700', das ein ringförmiges Element ist, das aus einem verschleißbeständigen Material, wie etwa aus gehärtetem Stahl 8620, hergestellt ist, ist über dem Dämpfer 1008 angeordnet. Wie der Dämpfer 1008 weist auch das Kupplungselement 700' eine Vielzahl von Vorsprungselementen 1020, die in die Öffnungen 1002 eingreifen, um eine relative Drehung in Bezug auf den ersten Zahnkranz 320' zu verhindern, und eine Vielzahl von zusammenpassenden Rampenbereichen 1022 auf. Die zusammenpassenden Rampenbereiche 1022 des Kupplungselements 700' greifen jedoch zusammenpassend mit den zusammenpassenden Bereichen 1014 des Dämpfers 1008 ein. Wenn auch die in dieser Weise aufgebaute Struktur im Verhältnis zu der vorher beschriebenen Ausführung teurer ist, ist sie jedoch widerstandsfähiger gegenüber den hohen Schlagkräften, die mit dem Betrieb des Kupplungsmechanismus 18 verbunden sind.
In der speziellen dargestellten Ausführung weist die Eingriffanordnung 702 ein Stiftelement 720, eine Stößelfeder 722 und einen Stößel 724 auf. Das Stiftelement 720 weist einen zylindrischen Körperbereich 730 mit einem Außendurchmesser auf, der so dimensioniert ist, dass er sich in Gleitpassung mit dem zweiten Bereich 278 der Betätigungselementöffnung 274 befindet, die in dem Stiftgehäusebereich 248 der Getriebehülse 200 gebildet ist. Das Stiftelement 720 weist weiterhin einen Spitzenbereich 732 und einen Kopfbereich 734 auf. Der Spitzenbereich 732 ist so gestaltet, dass er mit dem Einstellmechanismus 704 eingreift, und ist in dem dargestellten Beispiel in dem Ende des Körperbereichs 730 des Stiftelements 720 gebildet und durch einen Kugelradius definiert. Der Kopfbereich 734 ist mit dem Ende des Körperbereichs 730 gegenüber dem Spitzenbereich 732 gekoppelt und in Form eines flachen Zylinders oder einer Hülse gebildet, der (die) dimensioniert ist, um in Gleitpassung in den ersten Bereich 276 der Betätigungselementöffnung 274 zu passen. Somit verhindert der Kopfbereich 734, dass das Stiftelement 720 nach vorn aus der Betätigungselementöffnung 274 herausgedrückt werden kann.
Die Stößelfeder 722 ist eine Druckfeder, deren Außendurchmesser dimensioniert ist, in Gleitpassung in den ersten Bereich 276 der Betätigungselementöffnung 274 zu passen. Das vordere Ende der Stößelfeder 722 berührt den Kopfbereich 734 des Stiftelements 720, während das entgegengesetzte Ende der Stößelfeder 722 den Stößel 724 berührt. Der Endbereich 740 des Stößels 724 weist eine zylindrische Form auf, um in Gleitpassung in den Innendurchmesser der Stößelfeder 722 zu passen. In dieser Hinsicht wirkt der Endbereich 740 des Stößels als ein Federstößel, um zu verhindern, dass die Stößelfeder 722 sich umbiegt, wenn sie zusammengedrückt ist. Der Stößel 724 weist ferner einen Stößelbereich 744 mit einem zylindrisch geformten Körperbereich 746, einem Spitzenbereich 748 und einen Flanschbereich 750 auf. Der Körperbereich 746 ist so dimensioniert, dass er in Gleitpassung in den ersten Bereich 276 der Betätigungselementöffnung 274 passt. Der Spitzenbereich 748 ist so ausgestaltet, dass er mit der Kupplungsstirnfläche 316 eingreift, und in dem dargestellten Beispiel ist er in dem Ende des Körperbereichs 746 des Stößels 724 gebildet und durch einen Kugelradius definiert. Der Flanschbereich 750 ist an der Schnittlinie zwischen dem Körperbereich 746 und dem Endbereich 740 gebildet. Der Flanschbereich 750 ist im Wesentlichen flach und ausgestaltet, eine Vorspannkraft aufzunehmen, die durch die Stößelfeder 722 ausgeübt wird.
Der Einstellmechanismus 704 ist ebenfalls so dargestellt, dass er eine Einstellstruktur 760 und einen Stellring 762 aufweist. Die Einstellstruktur 760 hat die Form eines im Wesentlichen hohlen Zylinders, der so dimensioniert ist, dass er in einen Gehäusebereich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 passt. Die Einstellstruktur 760 weist eine ringförmige Stirnfläche 768 auf, in der ein Einstellprofil 770 ausgebildet ist. Das Einstellprofil 770 weist ein erstes Einstellsegment 772, ein letztes Einstellsegment 774, eine Vielzahl von Zwischeneinstellsegmenten 776 und einen Rampenabschnitt 778 zwischen dem ersten und letzten Einstellsegment 772 und 774 auf. In der dargestellten Ausführung ist ein zweiter Rampenabschnitt 779 zwischen dem letzten Zwischeneinstellsegment 776z und dem letzten Einstellsegment 774 vorgesehen. In der speziellen dargestellten Ausführung ist auch der Bereich des Einstellprofils 770 von dem ersten Einstellsegment 772 bis zum letzten der Zwischeneinstellsegmente 776z als eine Rampe mit konstanter Neigung ausgebildet. Daher ist der mit dem Gehäusebe reich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 gekoppelte Stößel 780 radial nach außen in Richtung auf den Innendurchmesser der Einstellstruktur 760 vorgespannt, wobei er gegen die Vielzahl von Rasten 782 wirkt, die in dem Einstellmechanismus 704 (z. B. in dem Stellring 762) gebildet sind. Der Stößel 724 und die Vielzahl von Rasten 782 wirken zusammen, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 eine fühlbare Anzeige der Stellung des Einstellprofils 770 zu geben sowie um die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern, um die Stellung des Einstellprofils 770 an einem gewünschten der Einstellsegmente 772, 774 und 776 beizubehalten.
Der Stellring 762 ist mit dem Äußeren der Einstellstruktur 760 gekoppelt und weist eine Vielzahl von erhöhten Greifflächen 790 auf, die es dem Benutzer des Werkzeugs 10 gestatten, sowohl den Stellring 762 als auch die Einstellstruktur 760 bequem zu drehen, um das Einstellprofil 770 an einem gewünschten der Einstellsegmente 772, 774 und 776 einzustellen. Eine Einstellungsanzeigeeinrichtung 792 wird verwendet, um die Stellung des Einstellprofils 770 in Bezug auf den Gehäusebereich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 anzuzeigen. In dem vorliegenden Beispiel weist die Einstellungsanzeigeeinrichtung 792 einen Pfeil 794, der in den Gehäusebereich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 geformt ist, und eine Skala 796 auf, die am Umfang des Stellrings 762 markiert ist.
Während des Betriebs des Werkzeugs 10 wird ein anfängliches Antriebsdrehmoment durch das Motorritzel 46 von der Motoranordnung 14 zu dem ersten Satz von Planetenrädern 312 übertragen und veranlasst den ersten Satz von Planetenrädern 312, sich zu drehen. In Reaktion auf die Drehung des ersten Satzes von Planetenrädern 312 wird ein erstes Zwischendrehmoment auf den ersten Zahnkranz 310 aufgebracht. Diesem Drehmoment widersteht ein Kupplungsdrehmoment, das durch den Kupplungsmechanismus 18 aufgebracht wird. Das Kupplungsdrehmoment verhindert die freie Drehung des ersten Zahnkranzes 310, wodurch bewirkt wird, dass das erste Zwischendrehmoment, das auf den ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 und auf den Rest der Untersetzungsgetriebeanordnung 202 aufgebracht wird, in einer vorbestimmten Weise gemäß der Einstellung des Schaltmechanismus 60 vervielfacht wird. In dieser Hinsicht spannt der Kupplungsmechanismus 18 das erste Untersetzungsgetriebe 302 in die aktive Betriebsart vor.
Die Größe des Kupplungsdrehmoments wird durch den Einstellmechanismus 704 und insbesondere durch die relative Höhe des Einstellsegments 772, 774 oder 776, das sich in Berührung mit dem Spitzenbereich 732 des Stiftelements 720 befindet, bestimmt. Das Positionieren des Einstellmechanismus 704 an einem vorbestimmten der Einstellsegmente 772, 774 oder 776 drückt das Stiftelement 720 nach hinten in die Betätigungselementöffnung 274, wodurch die Stößelfeder 722 zusammengedrückt und eine Kupplungskraft erzeugt wird. Die Kupplungskraft wird auf den Flanschbereich 750 des Stößels 724 übertragen und bewirkt, dass der Spitzenbereich 748 des Stößels 724 mit der Kupplungsstirnfläche 316 eingreift und das Kupplungsdrehmoment erzeugt. Das Positionieren des Spitzenbereichs 748 des Stößels 724 in einer der Kehlen 712 in der Kupplungsstirnfläche 316 bewirkt, dass die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 in Bezug auf die Getriebehülse 200 verhindert wird, wenn die Größe des Kupplungsdrehmoments das erste Zwischendrehmoment überschreitet. Wenn das erste Zwischendrehmoment das Kupplungsdrehmoment überschreitet, wird es jedoch dem ersten Zahnkranz 310 erlaubt, sich in Bezug auf die Getriebehülse 200 zu drehen. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Kupplungsstirnfläche 316 kann die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 bewirken, dass die Kupplungskraft um einen ausreichenden Betrag vergrößert wird, um einer weiteren Drehung zu widerstehen. In solchen Situationen dreht sich der erste Zahnkranz 310 in eine entgegengesetzte Richtung, wenn die Größe des ersten Zwischendrehmoments verringert wird, und erlaubt es, dass der Spitzenbereich 748 des Stößels 724 in Ausrichtung mit einer der Kehlen 712 in der Kupplungsstirnfläche 316 gelangt. Wenn die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 nicht bewirkt, dass die Kupplungskraft ausreichend erhöht wird, um die Drehung des ersten Zahnkranzes 310 vollständig zu verhindern, wird das erste Untersetzungsgetriebe 302 in die inaktive Betriebsart gebracht, wobei sich der erste Zahnkranz 310 so dreht, dass er die Übertragung des ersten Zwischendrehmoments auf den ersten Untersetzungsplanetenradträger 314 verhindert. In solchen Situationen wird kein Drehmoment durch die Bereiche der Getriebeanordnung 16 übertragen, die vor dem ersten Satz von Planetenrädern 312 angeordnet sind (z. B. der Untersetzungsplanetenradträger 314, das zweite Sonnenrad 358 und der zweite Satz von Planetenrädern 362).
Die Ausgestaltung des Kupplungsmechanismus 18 in dieser Weise ist dahingehend äußerst vorteilhaft, dass das Kupplungsdrehmoment dimensioniert ist, um dem ersten Zwischendrehmoment zu widerstehen, im Gegensatz zu dem Abtriebsdrehmoment des Werkzeugs 10, das durch die Mehrfachuntersetzungsgetriebeanordnung 16 erzeugt und über das Spannfutter 22 übertragen wird. In dieser Hinsicht kann der Kupplungsmechanismus 18 relativ klein dimensioniert werden, wodurch die Fähigkeit verbessert wird, ihn in das Werkzeug 10 einzubeziehen oder in ihm unterzubringen. Weiterhin kann, da die Drehzahl- oder Übersetzungsverhältnisse nach dem oder hinter dem ersten Zahnkranz 310 verändert sind, der Kupplungsmechanismus 18 über einen relativ großen Bereich von Abtriebsdrehmomenten betrieben werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupplungsmechanismen, die betrieben werden, um das Abtriebsdrehmoment eines Getriebes zu begrenzen, können diese Einrichtungen normalerweise über ein relativ schmales Drehmomentenband betrieben werden, das eine Veränderung ihrer Kupplungsfeder erfordert, wenn eine beträchtliche Verschiebung der Größe des Abtriebsdrehmoments gewünscht wird. Im Gegensatz dazu kann der Kupplungsmechanismus 18 eine beträchtliche Verschiebung in der Größe des Abtriebsdrehmo ments des Werkzeugs 10 aufnehmen, indem einfach die Getriebeanordnung 16 mit einem anderen (d. h. mit einem geringeren oder höheren) Übersetzungsverhältnis betrieben wird.
Im Betrieb eines drehenden angetriebenen Werkzeugs, wie etwa des Werkzeugs 10, ist es oft vorteilhaft, zwischen zwei Kupplungseinstellungen zu wechseln, wenn das Werkzeug 10 verwendet wird, um sowohl ein Loch zu bohren als auch danach eine Schraube in diesem Loch zu installieren. Daher kann der Einstellmechanismus 704 relativ zu der Abtriebsspindelanordnung 20 gedreht werden, um den Einstellmechanismus 704 an einem gewünschten der Einstellsegmente 772, 774 und 776 zu positionieren, um den ersten Arbeitsvorgang auszuführen und danach, gedreht zu einem zweiten der Einstellsegmente 772, 774 und 776, den zweiten Arbeitsvorgang auszuführen. Im Gegensatz zu den bekannten Kupplungsanordnungen ist der Einstellmechanismus 704 der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass die Einstellstruktur 760 und der Stellring 762 um einen Winkel von 360° drehbar sind. Unter der Annahme, dass die Einstellstruktur 760 an einem Zwischeneinstellsegment 776x zu positionieren ist, würde die Drehung des Einstellmechanismus 704 um einen Winkel von 360° die Einstellstruktur 760 an den anderen Zwischeneinstellsegmenten 776 sowie an den ersten und letzten Einstellsegmenten 772 und 774 und an dem Rampenabschnitt 778 vorbeiführen, so dass die Einstellstruktur 760 erneut an dem Zwischeneinstellsegment 776x positioniert wäre. Dieses Merkmal ist besonders günstig, wenn es erforderlich ist, die Kupplungseinstellung zwischen einer relativ hohen Einstellung und einer relativ niedrigen Einstellung zu verändern. In dieser Hinsicht gestattet es der Rampenabschnitt 778, den Stellring 762 (und die Einstellstruktur 760) von der höchsten Kupplungseinstellung, die dem letzten Einstellsegment entspricht, bis zu der niedrigsten Kupplungseinstellung, die der ersten Kupplungseinstellung entspricht, zu drehen, ohne den Kupplungsmechanismus 18 in einer der Zwischenkupplungseinstellungen zu positionieren. Somit kann der Benutzer des Werkzeugs 10 die Kupplungseinstellung von der maximalen bis zur minimalen Einstellung (und umgekehrt) durch Drehen des Stellrings 762 um einen relativ kleinen Betrag verändern.
Wenn auch das Einstellprofil 770 bisher so beschrieben ist, dass es eine konstante Neigung aufweist, werden Fachleute erkennen, dass es auch etwas anders strukturiert sein kann. So kann zum Beispiel das Einstellprofil 770' so ausgebildet sein, dass jedes der ersten, letzten und Zwischensegmente 772', 774' und 776' mit Rasten versehen ist, wie in 31 dargestellt. In dieser Anordnung sind die Rasten 782 in der Einstellstruktur 760 und der Stößel 780 in dem Gehäusebereich 766 der Abtriebsspindelanordnung 20 nicht erforderlich, da die Einstellsegmente 772', 774' und 776' mit der Eingriffsstruktur 702 zusammenwirken, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 eine fühlbare Anzeige der Stellung des Einstellprofils 770' bereitzustellen und um die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern.
Ein anderes Beispiel ist in 32 dargestellt, in der das Einstellprofil 770' im Wesentlichen dem Einstellprofil 770 gleicht, mit der Ausnahme, dass der Rampenabschnitt 779 fehlt, so dass das letzte Zwischeneinstellsegment 776z unmittelbar dem letzten Einstellsegment 774 benachbart ist.
Wenn auch die Erfindung in der Beschreibung unter Bezug auf eine bevorzugte Ausführung beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente für Elemente davon verwendet werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Weiterhin können Modifikationen ausgeführt werden, um eine Anpassung einer speziellen Situation oder eines speziellen Materials an die Merkmale der Erfindung vorzunehmen, ohne von ihrem wesentlichen Schutzumfang abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle, in den Zeichnungen dargestellte und in der Beschreibung beschriebene Ausführung als die beste gegenwärtig zu betrachtende Ausführungsart beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungen einschließt, die in die Beschreibung der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Endkappenanordnung (30) für ein angetriebenes Werkzeug (10), die einen strukturellen Bereich (10) und einen Überformbereich (102) hat, der aus einem elastischen Material gebildet und auf den strukturellen Bereich und auf die Außenfläche des strukturellen Bereichs aufgeformt ist, wobei der strukturelle Bereich eine Endkappenschale ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überformbereich einen Dichtungsbereich (172) bildet, der zum Eingriff mit einer inneren Komponente (14) des Werkzeugs angepasst ist, um eine Dichtung zwischen dem strukturellen Bereich und der inneren Komponente zu bilden, wobei die innere Komponente ein Motorgehäuse (136) mit einem Motor (14d) ist.
Endkappenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Überformbereich im Gebrauch auch die innere Komponente in einer vorbestimmten Stellung bezüglich dem strukturellen Bereich hält.
Endkappenanordnung nach Anspruch 2, bei der das elastische Material ein schwingungsdämpfendes Material ist, das zum Dämpfen von Schwingungen konfiguriert ist, die zwischen dem strukturellen Bereich und der inneren Komponente übertragen werden.
Endkappenanordnung nach Anspruch 3, bei der das elastische Material ein thermoplastisches Elastomer ist.
Endkappenanordnung nach Anspruch 1, bei der der Überformbereich ferner ein Dämpfungselement (170) aufweist, das mit einer Außenfläche (148) des strukturellen Bereichs gekoppelt und so konfiguriert ist, dass es zur Begrenzung der Bewegung der inneren Komponente in einer vorbestimmten Richtung bezüglich dem strukturellen Bereich an der inneren Komponente anliegt.
Endkappenanordnung nach Anspruch 5, bei der das Dämpfungselement von der Außenfläche des strukturellen Bereichs vorsteht, jedoch sonst der Form des strukturellen Bereichs in einem Bereich entspricht, in dem das Dämpfungselement und der strukturelle Bereich aneinander anliegen.
Endkappenanordnung nach Anspruch 5, bei der der Überformbereich ein Kopplungselement (174) hat, das den Dichtungsbereich und das Dämpfungselement miteinander koppelt.
Endkappenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Überformbereich einen Isolierbereich (172) bildet, der zur Berührung mit der inneren Komponente und zum Dämpfen von Schwingungen konfiguriert ist, die zwischen dem strukturellen Bereich und der inneren Komponente übertragen werden.