EP3147077A1

EP3147077A1 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: EP3147077A1
Application number: EP15186196.0A
Authority: EP
Inventors: Jochen Erhardt
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-29
Also published as: EP3147078B1; EP3147078A1

Abstract

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine 1 hat einen Werkzeughalter 2 zum Haltern eines Werkzeuges, einen Elektromotor 4 zum Antreiben des Werkzeughalters 2 und ein schaltbares Planetengetriebe 10, das in einem Getriebegehäuse 22 zwischen den Werkzeughalter 2 und den Elektromotor 4 geschaltet ist. Das Planetengetriebe 10 hat ein Sonnenrad 13, einen Planetenträger 14, einen Satz von Planetenrädern 15, die auf dem Planetenträger 14 gelagert sind, ein erstes Hohlrad 16 und ein zweites Hohlrad 21. Die Planetenräder 15 haben eine erste, mit dem ersten Hohlrad 16 und dem Sonnenrad 13 kämmende Verzahnung 19 und eine zweite, mit dem zweiten Hohlrad 21 kämmende Verzahnung 20. Ein Schaltring 23 ist in dem Getriebehäuse 22 axial zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschieblich, wobei der Schaltring 23 in der ersten Stellung in das zweite Hohlrad 21 eingreift und der Schaltring 23 in der zweiten Stellung in den Planetenträger 14 eingreift und wobei der Schaltring 23 in dem Getriebegehäuse 22 drehfest angeordnet ist. Ein von Hand betätigbares Betätigungselement 11 zwingt in einer ersten Position den Schaltring in die erste Stellung und in einer zweiten Position den Schaltring in die zweite Stellung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Elektroschrauber.
Aus ergonomischen Gesichtspunkten erweist sich ein kurzer Aufbau von Elektroschraubern als vorteilhaft.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine hat einen Werkzeughalter zum Haltern eines Werkzeuges, einen Elektromotor zum Antreiben des Werkzeughalters und ein schaltbares Planetengetriebe, das in einem Getriebegehäuse zwischen den Werkzeughalter und den Elektromotor geschaltet ist. Das Planetengetriebe hat ein Sonnenrad, einen Planetenträger, einen Satz von Planetenrädern, die auf dem Planetenträger gelagert sind, ein erstes Hohlrad und ein zweites Hohlrad. Die Planetenräder haben eine erste, mit dem ersten Hohlrad und dem Sonnenrad kämmende Verzahnung und eine zweite, mit dem zweiten Hohlrad kämmende Verzahnung. Ein Schaltring ist in dem Getriebehäuse axial zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschieblich, wobei der Schaltring in der ersten Stellung in das zweite Hohlrad eingreift und der Schaltring in der zweiten Stellung in den Planetenträger eingreift und wobei der Schaltring in dem Getriebegehäuse drehfest angeordnet ist. Ein von Hand betätigbares Betätigungselement zwingt in einer ersten Position den Schaltring in die erste Stellung und zwingt in einer zweiten Position den Schaltring in die zweite Stellung.
Das Planetengetriebe mit dem Schaltring lässt sich kompakt aufbauen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:

Fig. 1: einen Elektroschrauber,
Fig. 2: ein Planetengetriebe in erster Schaltstellung im Längsschnitt in der Ebene II-II;
Fig. 3: das Planetengetriebe im Querschnitt in der Ebene III-III;
Fig. 4: das Planetengetriebe in erster Schaltstellung im Querschnitt in der Ebene IV-IV;
Fig. 5: das Planetengetriebe in erster Schaltstellung im Querschnitt in der Ebene V-V;
Fig. 6: ein Planetengetriebe in zweiter Schaltstellung im Längsschnitt in der Ebene II-II;
Fig. 7: das Planetengetriebe in zweiter Schaltstellung im Querschnitt in der Ebene VII-VII;
Fig. 8: das Planetengetriebe in zweiter Schaltstellung im Querschnitt in der Ebene VIII-VIII;
Fig. 9: ein Planetengetriebe im Längsschnitt;
Fig. 10: das Planetengetriebe im Querschnitt in der Ebene X-X
Fig. 11: das Planetengetriebe im Querschnitt in der Ebene XI-XI
Fig. 12: das Planetengetriebe in einer Explosionsdarstellung

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt einen Elektroschrauber 1 als Beispiel für eine Handwerkzeugmaschine. Der Elektroschrauber 1 hat einen Werkzeughalter 2, in welchem ein drehendes Werkzeug 3, z.B. ein Bohrer, ein Schrauberbit, eingesetzt und verriegelt werden kann. Ein Elektromotor 4 treibt den Werkzeughalter 2 um eine Arbeitsachse 5 an. Der Elektromotor 4 ist in einem Maschinengehäuse 6 angeordnet, an welchem ein Handgriff 7 zum Halten und Führen des Elektroschraubers 1 während des Betriebs befestigt ist. Der Anwender kann den Elektroschrauber 1 mittels eines Systemschalters 8 in Betrieb nehmen. Der Elektromotor 4 wird mit Strom versorgt, wenn der Anwender den Systemschalter 8 betätigt. Eine Stromquelle kann ein an dem Maschinengehäuse 6 oder dem Handgriff 7 befestigtes Batteriepaket 9 oder ein Netzanschluss sein.
In dem Antriebsstrang zwischen dem Elektromotor 4 und dem Werkzeughalter 2 ist ein schaltbares Planetengetriebe 10 angeordnet. Ein Schieber 11 außerhalb des Maschinengehäuses 6 betätigt das Planetengetriebe 10. Der Schieber 11 kann von dem Anwender in eine erste Schaltposition oder eine zweite Schaltposition verschoben werden. Der Schieber 11 kann längs der Getriebeachse 12 oder quer zu der Getriebeachse 12 bewegt werden, wobei bei letzterem eine Schaltkulisse die umfängliche Bewegung in eine axiale Bewegung umsetzt. Das Planetengetriebe 10 ändert seine Untersetzung in Abhängigkeit der Schaltposition des Schiebers 11.
Das Planetengetriebe 10 hat auf einer Getriebeachse 12 angeordnet ein Sonnenrad 13, einen Planetenträger 14 mit mehreren Planetenrädern 15 und ein erstes Hohlrad 16. Das Sonnenrad 13 ist vorzugsweise antriebsseitig angeordnet; das erste Hohlrad 16 ist abtriebsseitig angeordnet. Das Sonnenrad 13 kann beispielsweise direkt mit dem Elektromotor 4 gekoppelt sein. An dem beispielhaften ersten Hohlrad 16 ist ein Zahnrad 17 angeordnet, das mit einem weiteren Getriebe kämmt. Der Planetenträger 14 hat drei Wellen 18 oder Lager, auf denen jeweils ein Planetenrad 15 um die Achse der Welle 18 drehbar gelagert ist. Die Zahl der Planetenräder 15 ist beispielhaft und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen drei und sieben Planetenrädern 15.
Die Planetenräder 15 haben jeweils zwei verschiedene Verzahnungen 19, 20. Die erste Verzahnung 19 hat einen größeren Durchmesser als die zweite Verzahnung 20. Die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung 19 und der zweiten Verzahnung 20 ist vorzugsweise gleich. Die erste Verzahnung 19 kämmt mit dem Sonnenrad 13 und dem ersten Hohlrad 16. Eine Breite der ersten Verzahnung 19 ist vorzugsweise gleich einer Breite des Sonnenrads 13 und der Verzahnung des ersten Hohlrads 16. Die Breite gibt die Abmessung längs der Getriebeachse 12 an. Die zweite Verzahnung 20 kann breiter als die erste Verzahnung 19 sein. Die zweite Verzahnung 20 kämmt weder mit dem Sonnenrad 13 noch mit dem ersten Hohlrad 16. Ein zweites Hohlrad 21 ist ebenfalls koaxial auf der Getriebeachse 12 angeordnet. Das zweite Hohlrad 21 ist gegenüber dem ersten Hohlrad 16 frei drehbar. Das erste Hohlrad 16 und das zweite Hohlrad 21 sind benachbart längs der Getriebeachse 12 und in einem festen, unveränderlichem Abstand angeordnet. Das zweite Hohlrad 21 kämmt dauerhaft mit der zweiten Verzahnung 20 der Planetenräder 15. Vorzugsweise ist das zweite Hohlrad 21 so breit wie die zweite Verzahnung 20. Ein Außendurchmesser des zweiten Hohlrads 21 ist vorzugsweise geringer als ein Außendurchmesser des ersten Hohlrads 16. Der Außendurchmesser des zweiten Hohlrads 16 und ein Außendurchmesser des Planetenträgers 14 können vorteilhafterweise identisch sein. Das zweite Hohlrad 21 und der Planetenträger 14 sind längs der Getriebeachse 12 benachbart in einem festen, unveränderlichen Abstand angeordnet.
Das Planetengetriebe 10 ist in einem Getriebegehäuse 22 angeordnet, welches in dem Maschinengehäuse 6 befestigt ist oder durch das Maschinengehäuse 6 ausgebildet ist. Das Planetengetriebe 10 weist einen Schaltring 23 auf, der längs der Getriebeachse 12 verschiebbar ist. Der Schaltring 23 ist mit dem Schieber 11 derart gekoppelt, dass der Schaltring 23 in eine ersten Stellung (Fig. 2, 4 und 5) gelangt, wenn der Schieber 11 in der ersten Schaltposition ist, und der in eine zweite Stellung (Fig. 6, 7 und 8) gelangt, wenn der Schieber 11 in der zweiten Schaltposition ist. Die Anbindung des Schaltrings 23 an den Schieber 11 kann über ein starres Gestänge oder über nachführende Federn erfolgen. Der Schaltring 23 ist in dem Getriebegehäuse 22 gegen ein Drehen um die Getriebeachse 12 gehemmt. Beispielsweise kann der Schaltring 23 radiale Vorsprünge 24 aufweisen, welche in axial verlaufende Nuten 25 in dem Getriebegehäuse 22 eingreifen. Die radialen Vorsprünge 24 haben beispielhaft einen halbzylindrischen Querschnitt, deren Querschnitt kann jedoch auch eine andere Form, z.B. prismatisch, rechteckig, aufweisen. Die Nuten 25 haben einen entsprechend komplementären Querschnitt, um eine Führung längs der Getriebeachse 12 zu ermöglichen und eine Drehung um die Getriebeachse 12 zu hemmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltring 23 axial verlaufende Nuten und das Getriebegehäuse radiale Vorsprünge aufweisen, die analog in einander eingreifen.
In der ersten Stellung überlappt der Schaltring 23 längs der Getriebeachse 12 mit dem Planetenträger 14; in der zweiten Stellung überlappt der Schaltring 23 längs der Getriebeachse 12 mit zweiten Hohlrad 21. Der selbst am Drehen gehinderte Schaltring 23 blockiert somit wahlweise den Planetenträger 14 oder das zweite Hohlrad 21 am Drehen um die Getriebeachse 12. Die Untersetzung des Planetengetriebes 10 ändert sich entsprechend.
Der beispielhafte Schaltring 23 hat radial nach innen vorstehende Klauen 26. Das zweite Hohlrad 21 weist zu den Klauen 26 komplementäre Aussparungen 27 und der Planetenträger 14 weist zu den Klauen 26 komplementäre Aussparungen 28 auf. Der Schaltring 23 greift entsprechend seiner Stellung mit den Klauen 26 wahlweise exklusiv in das zweite Hohlrad 21 oder in den Planetenträger 14 ein. Die Form der Klauen 26 und zugehörigen Aussparungen 27, 28 sind derart gestaltet, dass sich ein ausreichender Formschluss zum Übertragen eines Drehmoments von dem Schaltring 23 auf das zweite Hohlrad 21 bzw. den Planetenträger 14 ausbildet. Die beispielhaften Klauen 26 haben einen halbzylindrischen Querschnitt, der Querschnitt kann ebenfalls prismatisch, rechteckig etc. sein. Ferner kann anstelle oder zusätzlich der Schaltring 23 mit Aussparungen versehen sein, in welche Klauen des zweiten Hohlrads 21 und Klauen des Planetenträgers 14 eingreifen. Bei einer weiteren, wenn auch weniger bevorzugte Ausgestaltung, ist der Schaltring 23 zwischen dem zweiten Hohlrad 21 und dem Planetenträger 14 angeordnet und greift entweder mit stirnförmigen Klauen 26 in das zweite Hohlrad 21 oder in den Planetenträger 14 ein, um eines der beiden Elemente am Drehen um die Getriebeachse 12 zu hindern.
Fig. 9 bis Fig.12 zeigen eine Ausgestaltung eines Planetengetriebes 29. Das Planetengetriebe 29 hat auf einer Getriebeachse 12 angeordnet ein Sonnenrad 13, einen Planetenträger 14 mit mehreren Planetenrädern 15 und ein erstes Hohlrad 16. Der Planetenträger 14 hat vier Wellen 18 oder Lager, auf denen jeweils ein Planetenrad 15 um die Achse der Welle 18 drehbar gelagert ist. Die Planetenräder 15 haben jeweils zwei verschiedene Verzahnungen 19, 20. Die erste Verzahnung 19 hat einen größeren Durchmesser als die zweite Verzahnung 20. Die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung 19 und der zweiten Verzahnung 20 ist vorzugsweise gleich. Die erste Verzahnung 19 kämmt mit dem Sonnenrad 13 und dem ersten Hohlrad 16. Ein zweites Hohlrad 21 ist koaxial auf der Getriebeachse 12 angeordnet. Das zweite Hohlrad 21 ist gegenüber dem ersten Hohlrad 16 frei drehbar. Das erste Hohlrad 16 und das zweite Hohlrad 21 sind benachbart längs der Getriebeachse 12 und in einem festen, unveränderlichen Abstand angeordnet. Das zweite Hohlrad 21 kämmt dauerhaft mit der zweiten Verzahnung 20 der Planetenräder 15.
Das Planetengetriebe 29 weist einen Schaltring 30 auf, der längs der Getriebeachse 12 verschiebbar ist. Der Schaltring 23 ist durch in das Getriebegehäuse 22 eingreifende Nocken 31 am Drehen gehindert. Der Schaltring 30 ist mit dem Schieber 11 derart gekoppelt, dass der Schaltring 30 in eine erste Stellung gelangt, wenn der Schieber 11 in der ersten Schaltposition ist, und der in eine zweite Stellung gelangt, wenn der Schieber 11 in der zweiten Schaltposition ist. Der Schaltring 23 hat eine erste Stirnverzahnung 32, welche in der ersten Stellung in eine Stirnverzahnung 33 des zweiten Hohlrads 21 eingreift. Der Schaltring 23 hat eine zweite Stirnverzahnung 34, die in der zweiten Stellung in eine Stirnverzahnung 35 des Planetenträgers 14 eingreift. Der Schaltring 23 ist entsprechend zwischen dem zweiten Hohlrad 21 und dem Planetenträger 14 bzw. deren Stirnverzahnungen 33, 35 angeordnet. In der ersten Stellung hemmt der Schaltring 23 das zweite Hohlrad 21 am Drehen und gibt den Planetenträger 14 zum Drehen frei; in der zweiten Stellung hemmt der Schaltring 23 den Planetenträger 14 am Drehen und gibt das zweite Hohlrad 21 zum Drehen frei.

Claims

Handwerkzeugmaschine (1) mit
einem Werkzeughalter (2) zum Haltern eines Werkzeuges,
einem Elektromotor (4) zum Antreiben des Werkzeughalters (2),
einem schaltbaren Planetengetriebe (10), das in einem Getriebegehäuse (22) zwischen den Werkzeughalter (2) und den Elektromotor (4) geschaltet ist,
wobei das Planetengetriebe (10) ein Sonnenrad (13), einen Planetenträger (14), einen Satz von Planetenrädern (15), die auf dem Planetenträger (14) gelagert sind, ein erstes Hohlrad (16) und ein zweites Hohlrad (21) aufweist, wobei die Planetenräder (15) eine erste, mit dem ersten Hohlrad (16) und dem Sonnenrad (13) kämmende Verzahnung (19) und eine zweite, mit dem zweiten Hohlrad (21) kämmende Verzahnung (20) aufweisen,
einem Schaltring (23), der in dem Getriebegehäuse (22) axial zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschieblich ist, wobei der Schaltring (23) in der ersten Stellung in das zweite Hohlrad (21) eingreift und der Schaltring (23) in der zweiten Stellung in den Planetenträger (14) eingreift, wobei der Schaltring (23) in dem Getriebegehäuse (22) drehfest angeordnet ist,
einem von Hand betätigbaren Betätigungselement (11), das in einer ersten Position den Schaltring in die erste Stellung und das in einer zweiten Position den Schaltring in die zweite Stellung zwingt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (23) zwischen dem zweiten Hohlrad (21) und dem Planetenträger (14) angeordnet ist und in der ersten Stellung in das zweite Hohlrad (21) und in der zweiten Stellung in den Planetenträger (14) eingreift.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (23) eine dem zweiten Hohlrad (21) zugewandte erste Stirnverzahnung (32) und eine dem Planetenträger (14) zugewandte zweite Stirnverzahnung (34) aufweist, wobei das zweite Hohlrad (21) eine der ersten Stirnverzahnung (32) komplementäre Stirnverzahnung (33) und der Planetenträger (14) eine der zweiten Stirnverzahnung (34) komplementäre Stirnverzahnung (35) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axialer Abstand zwischen dem ersten Hohlrad (16) und dem zweiten unveränderlich ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (19) einen ersten Durchmesser aufweist und die zweite Verzahnung (20) einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser größer wie der zweite Durchmesser ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (19) und die zweite Verzahnung (20) die gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen.