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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebeschaltmechanismus zur Auswahl zwischen verschiedenen Betriebsmodi bei einem Elektrohandwerkzeug, umfassend einen manuell betätigbaren Auswahldrehschalter zur Winkelverstellung einer mit einer Schaltkulisse versehenen Schaltstange, welche über angeformte Betätigungsnocken zur Einstellung eines gewünschten Betriebsmodus auf nachfolgende Getriebemittel einwirkt, wobei hiermit zusammenwirkende Federmittel zur Arretierung der Schaltstange in der gewählten Schaltposition vorgesehen sind.
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Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung betrifft vornehmlich Elektrohandwerkzeuge, welche in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden können. Beispielsweise lässt sich ein Bohrhammer zwischen den Betriebsmodi Bohren, Schlagbohren oder Meißeln umschalten. Meist ist noch ein zusätzlicher Betriebsmodus zur Positionierung des Meißels vorgesehen. Gewöhnlich lässt sich eine Umschaltung zwischen solchen Betriebsmodi über einen am Gehäuse des Elektrohandwerkzeugs angeordneten manuell betätigbaren Schalter über einen Getriebemechanismus vornehmen. Ein solcher Schalter kann als ein Schiebeschalter oder als ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung interessierender Drehschalter ausgebildet sein.
Stand der Technik
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Aus der
DE 103 58 032 A1 geht ein Elektrohandwerkzeug der hier interessierenden Art hervor, welches mehrere Betriebsmodi, nämlich Schlagbohren, Bohren und Meißeln/Hämmern, umfasst, die über einen von außen manuell betätigbaren Auswahldrehschalter einstellbar sind, wobei eine Motorsteuerung für einen Elektromotor als Antriebseinheit vorgesehen ist, worüber in zumindest einem ersten Betriebsmodus mit einer ersten Auslaufzeit aktiv abgebremst wird, wobei der Elektromotor in zumindest einem zweiten Betriebsmodus in einer zweiten, von der ersten Auslaufzeit verschiedenen Auslaufzeit abgebremst wird, um ein modusgerechtes Betriebsverhalten des Elektrohandwerkzeugs zu gewährleisten.
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Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik umfasst ein solcher über einen manuellen Auswahldrehschalter betätigbarer herkömmlicher Getriebeschaltmechanismus zur Auswahl eines gewünschten Betriebsmodus verschiedene entlang einer Wirkkette angeordnete Getriebemittel, insbesondere eine vom Auswahldrehschalter winkelverstellbare Schaltstange mit einer die verschiedenen Schaltpositionen definierenden Schaltkulisse, auf welcher eine ortsfest angeordnete Rastfeder einwirkt. Die hierdurch rastbar winkelverstellbare Schaltstange wirkt auf einen Schaltstößel oder dergleichen zur Umwandlung der über die Anordnung der Betätigungsnocken der Schaltstange vorgegebenen Schaltstellung in eine translatorische Bewegung, womit eine Kupplungsmuffe zur Moduswahl axial betätigt wird.
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Als nachteilhaft erweist sich bei vorbekannten Getriebeschaltmechanismen der hier interessierenden Art oftmals eine direkte Kopplung des Auswahldrehschalters an die hierüber zu bewegenden nachfolgenden Getriebemittel. Beim Umschalten können Zwischenstellungen zwischen zwei definierten Schaltpositionen eingenommen werden, welche zu einer schädigenden Kollision bewegter Getriebeteile im Elektrohandwerkzeug führen können, was auf längere Sicht zu einem erheblichen Verschleiß bis zu einem Ausfall des Elektrohandwerkzeugs führen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Getriebeschaltmechanismus der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln bei der Betriebsmodusauswahl unerwünschte Zwischenstellungen zwischen definierten Schaltpositionen vermieden werden.
Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Getriebeschaltmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an. Der nebengeordnete Anspruch 12 ist auf ein Elektrohandwerkzeug, insbesondere einen Bohrhammer, gerichtet, welches mit einem erfindungsgemäßen Getriebeschaltmechanismus ausgestattet ist.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Vermeidung undefinierter Zwischenstellungen beim Umschalten zwischen verschiedenen Betriebsmodi die mit den Getriebemitteln zusammenwirkenden Federmittel als eine kombinierte Federanordnung ausgebildet sind, welche mindestens ein erstes Federelement eines ersten Federtyps umfassen, das in der Wirkkette zwischen dem Auswahldrehschalter und der Schaltstange angeordnet ist, sowie mindestens ein zweites Federelement eines zweiten Federtyps, das zur Arretierung der gewählten Schaltposition mit der Schaltkulisse der Schaltstange zusammenwirkt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass die kombinierte Federanordnung von zumindest zwei verschiedenen Federtypen zu einer speziellen nachstehend beschriebenen Schaltcharakteristik beim Umschalten zwischen zwei Betriebsmodi führt, wodurch undefinierte Zwischenstellungen beim Umschalten vermieden werden. Während der erste Federtyp, vorzugsweise eine Bogenfeder, sicherstellt, dass der Auswahldrehschalter nicht mehr direkt mit der Schaltstange drehgekoppelt ist, agiert der zweite Federtyp, vorzugsweise eine Schnappfeder, hauptsächlich als Arretierung des Schaltmechanismus.
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Vorzugsweise ist das erste Federelement in Form der Bogenfeder stirnseitig der Schaltstange befestigt und wirkt mit einem elastischen Durchbiegungsabschnitt mit rückwärtig am Auswahldrehschalter angeformten Mitnehmerstegen zur federnden Drehkkopplung mit der Schaltstange zusammen. In funktionsintegrierter Weise wird der Auswahldrehschalter über die Formgestaltung der Mitnehmerstege auch in seiner Axialposition am Getriebeschaltmechanismus verliergesichert fixiert. Die Verliersicherung lässt sich jedoch in einer definierten Stellung des Auswahldrehschalters demontieren. Hierdurch können weitere Befestigungsmittel zur Fixierung des Auswahldrehschalters entfallen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Federelement derart an der Schaltstange angeordnet, dass ein Verdrehen des auf das erste Federelement einwirkenden Auswahldrehschalters zu einer proportionalen Erhöhung des Drehmoments über ein Vorspannmoment hinaus führt. Hierdurch wird im Gegensatz zu einer direkten Ankopplung ein allmählicher Anstieg des Betätigungsdrehmoments herbeigeführt, so dass nicht jede Winkelverstellung des Auswahldrehschalters zu einer unmittelbaren Verdrehung der Schaltstange führt und somit zu einem allmählichen Lösen der über das zweite Federelement bewirkten Arretierung der Schaltkulisse. Dies bedeutet, dass ein geringfügiges Verdrehen des Auswahldrehschalters die Schaltstange nicht in eine undefinierte Zwischenstellung bringen kann.
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Vorzugsweise ist der federbelastete Verdrehwinkel zwischen Auswahldrehschalter und Schaltstange von beidseitigen Endanschlägen begrenzt. Hierdurch mündet die allmähliche Erhöhung des Drehmoments in eine unmittelbare mechanische Kopplung des Auswahldrehschalters mit der Schaltstange, welche sich bei Erreichen des Endanschlags um denselben Verdrehwinkel weiterdreht, so dass die bisherige Schaltposition spätestens dann verlassen wird.
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Mit anderen Worten ist das zweite Federelement im Bereich des fortschreitenden endanschlaggekoppelten Verdrehwinkels der Schaltstange aus seiner eingerasteten Position bringbar. Das dann ausgerastete zweite Federelement wird aufgrund des Vorspannungsmoments des ersten Federelements in die folgende Position der Schaltkulisse eingerastet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche ein haptisch optimales Verhältnis zwischen Verdrehung des Auswahldrehschalters und eine hierdurch hervorgerufene Änderung der Schaltposition sicherstellt, ist der initial federbelastete Drehwinkel im Bereich zwischen 10° bis 25°, vorzugsweise 17,5°, und sich der hieran anschließende endanschlaggekoppelte Verdrehwinkel im Bereich zwischen 20° bis 50°, vorzugsweise 25°, gewählt, ehe die Schaltkulisse der Schaltstange durch Einwirkung des zweiten Federelements in die nächstfolgende Schaltposition gleitet. Dies erfolgt vorzugsweise über einen Verdrehwinkel von 12,5°. Insgesamt wird hierdurch ein Weiterschalten des Betriebsmodus über einen Verdrehwinkel des Auswahldrehschalters sowie der Schaltstange von 55° bewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Ausführung des Umschaltens bei eingerastetem zweitem Federelement die Schaltstange das Umschalten übernimmt, so dass die Schaltstange die nächste Schaltposition zur selben Zeit erreicht wie der Auswahldrehschalter.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine erste perspektivische Ansicht eines Getriebeschaltmechanismus zur Auswahl zwischen verschiedenen Betriebsmodi,
- Fig. 2
- eine zweite perspektivische Ansicht des Getriebeschaltmechanismus nach Fig. 1,
- Fig. 3
- eine grafische Darstellung eines Wechsels der Schaltposition durch Änderung des Verdrehwinkels im Zusammenhang mit dem hierdurch bewirkten Betätigungsmoment,
- Fig. 4
- eine perspektivische Darstellung der Schaltstange mit dem zweiten Federelement in Montageposition, und
- Fig. 5
- eine perspektivische Darstellung der Schaltstange mit dem zweiten Federelement in der ersten Schaltposition.
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Gemäß Fig. 1 besteht ein Getriebeschaltmechanismus zur Auswahl zwischen verschiedenen Betriebsmodi bei einem - hier nicht weiter dargestellten - Elektrohandwerkzeug aus einem manuell betätigbaren Auswahldrehschalter 1 zur Winkelverstellung einer Schaltstange 2, die mit einer Schaltkulisse 3 versehen ist, um im Zusammenwirken mit dem kurzen Schenkel eines Schalthebels 4 eine axiale Betätigungskraft auf eine Kupplungsmuffe 5 zur Auswahl des Betriebsmodus auszuüben. Dabei erfolgt die Übertragung des Betätigungsmoments vom Auswahldrehschalter 1 an die Schaltstange 2 über ein als Bogenfeder ausgebildetes erstes Federelement 6. Außerdem ist am Auswahldrehschalter 1 ein Anschlagsteg 8 als Endanschlag zur Schaltstange 2 für eine direkte Betätigungskraftübertragung am Ende des Federwegs des ersten Federelements 6 angeformt.
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Eine benachbart zur Schaltstange 2 angeordnete Koppelhülse 9 dient zur formschlüssigen Verbindung einer weiteren Abtriebswelle (nicht dargestellt) mit einem auf einer Welle unterhalb der Koppelhülse 9 gelagerten Zahnrad (nicht dargestellt). Die Koppelhülse 9 ist hierbei durch die innere Verzahnung drehfest aber axial verschieblich mit einer Abtriebswelle gekoppelt. Im eingekoppelten Zustand wird die Koppelhülse 9 durch eine Feder (nicht dargestellt) nach unten gedrückt. Dabei kommen Klauen der Koppelhülse 9 mit Aussparungen am Zahnrad in Eingriff und die Welle läuft mit dem Zahnrad um. In einer anderen Schaltstellung der Schaltstange 2 hebt eine weitere Schaltnocke der Schaltstange 2 die Koppelhülse 9 gegen die Federkraft nach oben. Hierdurch geraten die Klauen aus dem Eingriff mit dem Zahnrad und die Abtriebswelle kommt zum Stillstand.
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Wie aus Fig. 2 genauer ersichtlich ist, dient ein Paar als Schnappfedern ausgebildete zweite Federelemente 7a und 7b im Zusammenwirken mit der Schaltkulisse 3 zur Arretierung der Schaltstange 2 in der gewählten Schaltposition.
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Durch die Befestigung des ersten Federelements 6 an der Schaltstange 2 wird das als Bogenfeder ausgebildete ersten Federelements 6 vorgespannt. Durch das anschließende Einsetzen des Auswahldrehschalters 1 wird über das erste Federelement 6 eine Verbindung zwischen Auswahldrehschalter 1 und Schaltstange 2 hergestellt. Der Auswahldrehschalter 1 kann nur in einer Position montiert werden und wird durch das erste Federelement 6 axial gesichert. Wenn der Benutzer den Auswahldrehschalter 1 dreht - egal in welche Richtung - wird das erste Federelement 6 aufgezogen, so dass sich das auf die Schaltstange 2 einwirkende Drehmoment erhöht. Sowohl der Auswahldrehschalter 1 als auch die die Schaltstange 2 verfügen über die besagten Anschlagstege 8, die nur einen definierten relativen Drehwinkel bzw. eine definierte Drehung des Auswahldrehschalter 1 zur Schaltstange 2 zulassen. Wenn der Winkel / die Position erreicht ist, an der sich die Flächen der Anschlagstege 8 berühren, entsteht eine direkte Kopplung zwischen dem Auswahldrehschalter 1 und der Schaltstange 2. Infolgedessen wird das vom Benutzer aufgebrachte Drehmoment direkt auf die Schaltstange 2 übertragen und das erste Federelement 6 ist vor Überlast geschützt.
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Gemäß Fig. 3 wird der Wechsel zwischen Schaltpositionen über einen Verdrehwinkel α von 55° des Auswahldrehschalters 1 sowie der hiermit federgekoppelten Schaltstange 2 herbeigeführt. Über einen anfänglichen Verdrehwinkel α von 17,5° wirkt das Betätigungsmoment M des Auswahldrehschalters 1 auf das erste Federelement ein, so dass die Betätigungskraft bis zur Stelle a proportional ansteigt. Hat der Auswahldrehschalter 1 seinen Endanschlag erreicht, erfolgt ab der Stelle b eine Zwangsmitnahme der Schaltstange 2. Diese wird hier bis Erreichen des Drehwinkels von 42,5° aufrechterhalten, ehe das zweite Federelement in die nächste Raststellung für die folgende Schaltposition durch die aufgebrachte Federkraft einrastet, welche ein entsprechendes Vorspannmoment für die Schaltstange 2 erzeugt. Zur Ausführung des Umschaltens bei eingerastetem zweitem Federelement 7 übernimmt die Schaltstange 2 das Umschalten, so dass die Schaltstange die nächste Schaltposition zur selben Zeit erreicht wie der Auswahldrehschalter 1.
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Die Fig. 4 illustriert die Montagestellung der Schaltstange 2, in welcher eine in Axialrichtung zueinander fluchtende Raststellung für das Paar zweiter Federelemente 7a und 7b bereitgestellt wird.
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Bei einer in Fig. 5 dargestellten Verdrehung der Schaltstange 2 entgegen dem Uhrzeigersinn wird die fluchtende Übereinstimmung aufgehoben, so dass zugeordnete Randbünde 10a beziehungsweise 10b der Schaltstange 2 im Zusammenwirken mit den Federelementen 7a und 7b eine axiale Verliersicherung ausbildet.
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Um zu verhindern, dass ein Überdrehen der Schaltstange 2 über die hier realisierten vier Schaltstellungen hinaus erfolgt, sind an der Schaltstange 2 die zusätzlichen nach radial außen zeigenden Anschlagstege 8a und 8b angeformt, die mit dem - hier nicht weiter dargestellten - Gehäuse des Elektrohandwerkzeugs zusammenwirken. Hierdurch können nur die vorgesehenen vier Schaltstellungen zu je 55° ausgeführt werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es können auch Abwandlungen hiervon vorgenommen werden, die mit vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche umfasst sind. So ist es beispielsweise auch denkbar, das erste und das zweite Federelement als einen anderen Federtyp auszubilden und auch in Mehrfachanordnung parallel geschaltet in den Getriebeschaltmechanismus zu implementieren.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Auswahldrehschalter
- 2
- Schaltstange
- 3
- Schaltkulisse
- 4
- Schaltwippe
- 5
- Kupplungsmuffe
- 6
- erstes Federelement
- 7
- zweites Federelement
- 8
- Anschlagsteg
- 9
- Koppelhülse
- 10
- Randbund
- M
- Betätigungsmoment
- α
- Verdrehwinkel