JP4051128B2 - 電動工具用の多段式伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動工具特に穿孔機用の多段式伝動装置であって、工具を回転駆動するための、機械ケーシングに支承された作業スピンドルと、電動モータによって駆動される中間軸と、作業スピンドルと中間軸との間に配置され、かつ作業スピンドルと中間軸とに連結された遊星歯車伝動装置とを備えており、該遊星歯車伝動装置が、太陽歯車と、少なくとも１つの遊星歯車と遊星歯車支持体とを有している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の公知の多段式伝動装置（ヨーロッパ特許公開第０５６６９２６号明細書）においては、遊星歯車伝動装置は、２段階で切換可能に構成されており、そのために太陽歯車は、中間軸に固定されていて、ニードル軸受を介して中間軸に支承された遊星歯車支持体は外歯列を有しており、この外歯列は、工具スピンドルを駆動するリングギヤと常に噛み合っている。遊星歯車伝動装置の内歯を備えた中空歯車には係止歯列が形成されており、この係止歯列には、ケーシングに固定された係止部材が配属されていて、ギヤ切換スライダが設けられている。付加的に遊星歯車支持体には、外歯列を備えた歯車が配属されていて、該歯車は、遊星歯車間を通ってガイドされたセグメントを介して遊星歯車支持体に相対回動不能に結合されている。歯車の外歯列は、中空歯車の内歯列がこの外歯列に摺動可能であるように構成されている。第１のギヤ段で、中空歯車は、係止歯列によって係止部材に固定されるように摺動せしめられる。これによって、中間軸に結合された太陽歯車は、遊星歯車を介して遊星歯車支持体を１：３．４の伝達比で回転させる。これによって、遊星歯車支持体の外歯列と噛み合うリングギヤを介して、工具スピンドルは７００回転／分の低い回転数で駆動せしめられる。第２のギヤ段で中空歯車は、歯車の外歯列に付加的に噛み合う中間位置にスライドせしめられるので、中空歯車は遊星歯車支持体でロックされる。これによって遊星歯車支持体は、直接的に太陽歯車に相対回動不能に結合されていて、工具スピンドルのリングギヤは、２２５０回転／分の回転数で１：１の伝達比で駆動せしめられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、構造的に簡単で安価に製造できる、多段式伝動装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明によれば、遊星歯車支持体が中間軸（連行スリーブ）に連結されており、前記太陽歯車を、機械ケーシング（遅いギヤ段）に、また作業スピンドル（早いギヤ段）に、選択的にかつ相対回動不能に固定するための手段が設けられている。
【０００５】
【発明の利点】
請求項１の特徴部に記載した特徴を有する本発明による多段式伝動装置は、切換可能な太陽歯車によって構造的に非常に簡単な形式で、ギヤ段の切換が全回転数において可能である２段階式伝動装置を実現することができるという利点を有している。伝動装置は、安価に製造することができる。何故ならば、遊星歯車支持体を除いて複雑な構成部分の数は少ないからである。このような複雑な構成部材の数が少ないということは、伝動装置の望ましい軽量な重量に関連しても好都合に作用する。この伝動装置は、前組立することができるので、電動工具の組立時間は短縮される。
【０００６】
請求項２以下に記載した手段によって、請求項１に記載した多段式伝動装置の有利な変化実施例及び改良が可能である。
【０００７】
本発明の有利な実施例によれば、遊星歯車伝動装置が、作業スピンドルに連結された第２の太陽歯車を有していて、この第２の太陽歯車の歯車軸線が、第１の太陽歯車としての前記太陽歯車の歯車軸線に整列しており、前記少なくとも１つの遊星歯車が、互いに異なる遊星歯車直径を有する、互いに相対回動不能に結合された２つの遊星歯車より成る遊星歯車対として構成されていて、これらの２つの遊星歯車がそれぞれ、２つの太陽歯車のうちの一方に噛み合っており、該遊星歯車対が、遊星歯車支持体に固定された軸に回転可能に取り付けられている。このような構成によって、遊星歯車伝動装置のコンパクトな構造が得られる。このコンパクトな構造は、中空歯車を省くことによって、比較的小さい直径に維持することができる。太陽歯車及び遊星歯車におけるリングギヤを相応に構成することによって、１：２の伝達比が可能である。
【０００８】
本発明の有利な実施例によれば、全部で３つの遊星歯車対が設けられており、これらの遊星歯車対はそれぞれ、互いに１２０゜の周方向角度で遊星歯車支持体に固定された３つの軸に自由回転可能に取り付けられている。このような構成によって、遊星歯車伝動装置内の力の流れを３つの遊星歯車に分配し、これによって伝動装置の高い耐用年数が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図示の実施例を用いて詳しく説明する。
【００１０】
図１に一部破断した縦断面図で示した２段階式伝動装置は、穿孔機（図示の実施例ではダイヤモンドコア穿孔機）内で、一般的に電動工具のための特別な実施例として使用されている。穿孔機のうちのケーシング１０が部分的に図示されており、このケーシング１０内で、図示していない工具を回転駆動するための作業スピンドル１１が、玉軸受（この玉軸受のうちの玉軸受４０が図示されている）によって回転可能に軸受されている。作業スピンドル１１は、図示していない電動モータによって駆動される。電動モータの被駆動軸３８は、駆動ピニオン１２を介して、連行スリーブ１４として構成された中間軸のリングギヤ１３と噛み合う。ケーシング１０内で玉軸受２９を介して回転可能に軸受された連行スリーブ１４は、その回転運動を遊星歯車伝動装置１５によって作業スピンドル１１に伝達し、この場合、連行スリーブ１４と遊星歯車伝動装置１５との間にはさらに過負荷防止クラッチ１６が介在されている。
【００１１】
遊星歯車伝動装置１５は、切換軸１８の端部に一体的に構成されている第１の太陽歯車１７と、作業スピンドル１１に相対回動不能に結合された第２の太陽歯車１９と、遊星歯車支持体２０と、１２０゜の周方向角度で互いにずらして配置された３つの遊星歯車対２１とを有している。これら３つの遊星歯車対２１は、それぞれ、遊星歯車支持体２０に固定された３つの軸２２に自由回転可能に取り付けられている。遊星歯車支持体２０は、その中空シャフト２０１が連行スリーブ１４内に突入していて、部分的に切換軸１８を覆っていて、滑り軸受２３を介してケーシング１０に回転可能に支持されている。切換軸１８は、連行スリーブ１４及び遊星歯車支持体２０を貫通していて、２つの滑り軸受２４によって一方では連行スリーブ１４内で、他方では遊星歯車支持体２０内で回転可能で、軸方向に限定的に支承されている。過負荷防止クラッチ１６は、連行スリーブ１４と遊星歯車支持体２０の中空シャフト２０１との間で作用し、連行スリーブ１４に形成された対応する孔内に挿入された３つの連行球２５と、１つのクラッチリング２６とから成っている。このクラッチリング２６は、その円錐形面２６１がクラッチばね２７によって連行球２５に押し付けられ、この場合、クラッチばね２７は支持円板３９を介して、連行スリーブ１４に相対回動不能に固定された、球軸受２９の内レースで支持されている。３つの連行球２５は、対応する凹部２８内に係合する。この凹部２８は、遊星歯車支持体２０の中空シャフト２０１内に形成されており、これによって、連行スリーブ１４の回転運動を遊星歯車支持体２０に伝達する。２つの太陽歯車１７，１９は、その軸線が直線的に整列されていて、種々異なる直径を有している。全部で３つの遊星歯車対２１は、それぞれ、第１の太陽歯車１７に噛み合う遊星歯車３０と、この遊星歯車３０よりも小さい直径を有する、第２の太陽歯車１９に噛み合う遊星歯車３１とを有している。直径に応じて、遊星歯車３０は多い歯数を有していて、遊星歯車３１は少ない歯数を有している。これら２つの遊星歯車３０，３１は、互いに一体的に結合されていて、遊星歯車対２１として称呼された相対回動不能な構造ユニットを形成している。
【００１２】
切換軸１８は、ギヤ選択装置３２によってスライドせしめられる。このギヤ選択装置３２のうちの調節部材３３が図示されており、この調節部材３３は、ケーシング１０内で軸方向摺動可能に配置されている。調節部材３３は、球軸受３４の外レースを把持固定しているか若しくはこの外レースにスナップ結合によって相対回動不能に結合されている。球軸受３４の内レース自体は、切換軸１８に相対回動不能に取り付けられている。これによって、切換軸１８に対する調節部材３３の回転解除(Drehentkopplung）が、球軸受３４によって保証される。詳しく図示されていないが、調節部材３３にはギヤ選択レバーが係合しており、このギヤ選択レバーを手動操作することによって、切換軸１８は、その図示の位置から、所定の程度だけ左方向へ移動せしめられ、また再び元の位置に戻される。
【００１３】
切換軸１８の各端部には、噛み合うクラッチ３５若しくは３６の部分３５１若しくは３６１が形成されている。噛み合いクラッチ３５の第２のクラッチ部分３５２は、第１の太陽歯車１７側に向けられた、第２の太陽歯車１９の端面に形成されており、これに対して噛み合いクラッチ３６の第２のクラッチ部分３６２は、機械ケーシング１０の、ケーシング軸線に対して横方向に向けられたケーシング壁部１０１に形成されている。ギヤ選択装置３２のギヤ選択スイッチの各位置に応じて、２つの噛み合いクラッチ３５，３６のうちの一方が解除され、２つの噛み合いクラッチ３６，３５のうちの他方が接続され、これによって多段式伝動装置の２つの切換位置が得られる。
【００１４】
図面では、ギヤ選択装置３２は、２段階式伝動装置の第１の又は遅いギヤ段が働くような位置を占めている。噛み合いクラッチ３６が接続され、噛み合いクラッチ３５は解除される。これによって太陽歯車１７は切換軸１８を介してケーシング１０に固定され、静止している。力の流れは、駆動ピニオン１２から連行スリーブ１４に伝達され、過負荷防止クラッチ１６を介して遊星歯車支持体２０に伝達される。遊星歯車対２１は、一方では静止している第１の太陽歯車１７に噛み合い、他方では第２の太陽歯車１９に噛み合っていて、この第２の太陽歯車１９を駆動する。回転する太陽歯車１９によって、この太陽歯車１９に相対回動不能に結合された作業スピンドル１１が回転せしめられる。遊星歯車対２１の遊星歯車３０及び遊星歯車３１の歯数を適当に選択することによって、伝達比１：２が可能である。
【００１５】
第２の又は早いギヤ段に切り換えるために、ギヤ選択装置３２のギヤ選択スイッチは、調節部材３３が図面で左方向にスライドせしめられるように、操作される。調節部材３３を介して、切換軸１８は同様に左方向にスライドせしめられ、これによって噛み合いクラッチ３６は解除され、噛み合いクラッチ３５は接続される。こうして２つの太陽歯車１７，１９は、互いに相対回動不能に結合されている。２つの遊星歯車対２１は太陽歯車１７，１９に噛み合い維持されているので、遊星歯車伝動装置１５がロックされ、遊星歯車伝動装置１５は、伝動されない入力回転数で回転する。力の流れは、駆動ピニオン１２から連行スリーブ１４に、さらにこの連行スリーブ１４から過負荷防止クラッチ１６を介して太陽歯車１７に、この太陽歯車１７から噛み合いクラッチ３５を介して太陽歯車１９及び作業スピンドル１１に直接伝達される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、電動式のダイヤモンドコア穿孔機のための２段階式伝動装置の部分的な縦断面図である。
【符号の説明】
１０ ケーシング、 １１ 作業スピンドル、 １２ 駆動ピニオン、 １３リングギヤ（冠歯車）、 １４ 連行スリーブ、 １５ 遊星歯車伝動装置、１６ 過負荷防止クラッチ、 １８ 切換軸、 １９ 第２の太陽歯車、 ２０ 遊星歯車伝動装置、 ２１ 遊星歯車対、 ２２ 軸、 ２３ 滑り軸受、２４ ２つの滑り軸受、 ２５ 連行球、 ２６ クラッチリング、 ２７ クラッチばね、 ２８ 凹部、 ２９ 球軸受、 ３０，３１ 遊星歯車、 ３２ ギヤ選択装置、 ３３ 調節部材、 ３４ 球軸受、 ３５，３６ かみ合いクラッチ、 ３８ 被駆動軸、 ３９ 支持円板、 ４０ 球軸受、 ２０１中空シャフト、 ２６１ 円錐形面、 ３５１，３６１ 部分、 ３５２ クラッチ部分

Claims (9)

1. 電動工具用の多段式伝動装置であって、工具を回転駆動するための、機械ケーシング（１０）に支承された作業スピンドル（１１）と、電動モータによって駆動される中間軸と、作業スピンドル（１１）と中間軸との間に配置され、かつ作業スピンドル（１１）と中間軸とに連結された遊星歯車伝動装置（１５）とを備えており、該遊星歯車伝動装置（１５）が、太陽歯車（１７）と、少なくとも１つの遊星歯車（３０）と遊星歯車支持体（２０）とを有している形式のものにおいて、
   前記遊星歯車支持体（２０）が前記中間軸（連行スリーブ１４）に連結されており、前記太陽歯車（１７）を、機械ケーシング（１０；遅いギヤ段）に、また作業スピンドル（１１；早いギヤ段）に、選択的にかつ相対回動不能に固定するための手段が設けられていることを特徴とする、電動工具用の多段式伝動装置。
2. 遊星歯車伝動装置（１５）が、作業スピンドル（１１）に連結された第２の太陽歯車を有していて、この第２の太陽歯車の歯車軸線が、第１の太陽歯車としての前記太陽歯車（１７）の歯車軸線に整列しており、前記少なくとも１つの遊星歯車が、互いに異なる遊星歯車直径を有する、互いに相対回動不能に結合された２つの遊星歯車（３０，３１）より成る遊星歯車対（２１）として構成されていて、これらの２つの遊星歯車（３０，３１）がそれぞれ、２つの太陽歯車（１７，１９）のうちの一方に噛み合っており、該遊星歯車対（２１）が、遊星歯車支持体（２０）に固定された軸に回転可能に取り付けられている、請求項１記載の多段式伝動装置。
3. ３つの遊星歯車対（２１）が設けられており、これらの遊星歯車対（２１）が、それぞれ、互いに１２０゜の周方向角度で遊星歯車支持体（２０）に固定された３つの軸（２２）に自由回転可能に取り付けられている、請求項２記載の多段式伝動装置。
4. 第２の太陽歯車（１９）が、作業スピンドル（１１）に対して同軸的に配置されていて、この作業スピンドル（１１）に相対可動不能に結合されている、請求項２又は３記載の多段式伝動装置。
5. 第１の太陽歯車（１７）を、機械ケーシングに、また作業スピンドルに選択的にかつ相対回動不能に固定するための前記手段が、機械ケーシング内で摺動可能に支承された、第１の太陽歯車（１７）を支持する切換軸（１８）を備えた手動操作可能なギヤ選択装置（３２）を有しており、前記切換軸（１８）が、両端部でクラッチエレメント（３５１，３６１）を備えており、これらのクラッチエレメント（３５１，３６１）は一方では機械ケーシング（１０）内に配置されたクラッチ部分（３６２）に接続され、他方では第２の太陽歯車（１９）内に配置されたクラッチ部分（３５２）に接続されるようになっている、請求項２から４までのいずれか１項記載の多段式伝動装置。
6. 中間軸が、機械ケーシング（１０）内で支承された連行スリーブ（１４）として構成されており、遊星歯車支持体（２０）が中空軸（２０１）有していて、該中空軸（２０１）が連行スリーブ（１４）内に突入していて、この連行スリーブ（１４）と相対回動不能に連結されており、クラッチエレメントが切換軸（１８）として構成されていて、該切換軸（１８）が、遊星歯車支持体（２０）の中空軸（２０１）及び連行スリーブ（１４）を貫通していて、中空軸（２０１）及び／又は連行スリーブ（１４）内で回転可能及び軸方向摺動可能に支承されている、請求項５記載の多段式伝動装置。
7. 切換軸（１８）の各端面側と、第２の太陽歯車（１８）の端面若しくは機械ケーシング軸線に対して直交する方向に形成された、ケーシング（１０）のケーシング壁部（１０１）との間に、噛み合いクラッチ（３５、３６）が構成されており、該噛み合いクラッチ（３５，３６）が、切換軸（２８）を軸方向で摺動させることによって交互に接続又は遮断可能である、請求項６記載の多段式伝動装置。
8. ギヤ選択装置（３２）が、切換軸（１８）に自由回転可能で軸方向に摺動不能に取り付けられた調節部材（３３）と、該調節部材（３３）にこの調節部材（３３）に対して軸方向で摺動可能に作用するギヤ選択レバーとを有している、請求項７記載の多段式伝動装置。
9. 連行スリーブ（１４）と、遊星歯車支持体（２０）の中空軸（２０１）との間の連結が、過負荷防止クラッチ（１６）によって行われる、請求項６から８までのいずれか１項記載の多段式伝動装置。

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