WO1992009406A1 - Handgeführtes kraftdrehwerkzeug - Google Patents

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WO1992009406A1
WO1992009406A1 PCT/DE1991/000878 DE9100878W WO9209406A1 WO 1992009406 A1 WO1992009406 A1 WO 1992009406A1 DE 9100878 W DE9100878 W DE 9100878W WO 9209406 A1 WO9209406 A1 WO 9209406A1
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WO
WIPO (PCT)
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gear
ring gear
control
clutch
planetary gear
Prior art date
Application number
PCT/DE1991/000878
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Hettich
Joachim Bruns
Klaus Kraemer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO1992009406A1 publication Critical patent/WO1992009406A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/008—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with automatic change-over from high speed-low torque mode to low speed-high torque mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/46—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears
    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed

Definitions

  • the invention is based on a hand-held
  • Power turning tool in particular cordless screwdriver, of the type defined in the preamble of claim 1.
  • Axial direction pressed together One coupling member is connected to the drive shaft, the other coupling member is rotatably connected to the output shaft.
  • the sun gear of the planetary gear is still held in rotation on the drive shaft.
  • the one with the sun gear and the other with the housing-fixed ring gear meshing planet gears are rotatably arranged on the planet carrier, which coaxially engages over the first clutch with a hollow cylindrical extension.
  • the planet carrier thus rotates at a lower speed than the speed of the drive shaft.
  • a second coupling coaxially encloses the hollow cylindrical extension of the planet carrier with a coupling sleeve.
  • This coupling sleeve has recesses, on the one hand, in which radially projecting toothed segments on the coupling sleeve extension can engage with play, and, on the other hand, an internal toothing that can be inserted axially into a corresponding external toothing on the output shaft.
  • a tensioned displacement spring Arranged in a cavity in each axis of the planet gears is a tensioned displacement spring which acts on a displacement plunger. When released, the displacement springs move the coupling sleeve by means of the
  • the drive shaft is set in rotation at a predetermined speed via a reduction gear, which rotation is transmitted to the output shaft via the first clutch.
  • the planet carrier with hollow cylindrical extension is driven at a reduced speed via the tarpaulin gear.
  • the two clutch parts of the first clutch move away from each other against the force of the clutch spring due to the helical toothing * .
  • the displacement springs of the second clutch are released, which move the clutch sleeve axially to such an extent that the toothed segments on the extension of the planet carrier penetrate into the recesses in the clutch sleeve and the internal toothing of the clutch sleeve engages with the external toothing of the output shaft.
  • the first clutch is released and the second
  • Coupling establishes a connection between that with reduced Speed revolving planet carrier and the output shaft. If the torque drops, then under the action of the clutch spring of the first clutch, the return process "begins, at the end of which the first clutch is engaged again and the second clutch is released and the output shaft rotates at the higher speed.
  • the hand-held rotary power tool according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage of a much simpler construction and the associated advantage of low manufacturing costs.
  • the planetary gears are largely identical to one another, so that a plurality of identical components are present.
  • the switching process when the torque threshold is reached is smooth and jerk-free and has a stable switching point. Alternating switching in the range of the switching torque is reliably avoided.
  • Fig. 2 excerpts of a settlement of the view II in Fi. 1.
  • the longitudinal section of a rechargeable battery shown in FIG. 1 with an automatic, torque-dependent 2-speed transmission 10 as an example of a hand-held power tool has a transmission housing 11 to which an electric motor 12 is flanged so that the drive shaft 13 of the transmission 10 forming motor shaft is aligned with the axis of the gear housing 11.
  • the drive shaft 13 drives, via a total of three planetary gears 14, 15, 16, an output shaft 17 aligned with the drive shaft 13, which carries a polygon 18 for attaching a screwing tool.
  • Each planetary gear 14 - 16 consists in a known manner of a sun gear, a planet carrier equipped with three planet gears and a ring gear coaxial with the sun gear, the planet gears rolling on the one hand in the external toothing of the sun gear and on the other hand in the internal toothing of the ring gear.
  • the sun gear 20 of the first planetary gear 14 is formed directly on the drive shaft 13.
  • the planet carrier 21 is arranged coaxially to the sun gear 20 and rotatably held in the gear housing 11 by means of a radial bearing 22.
  • the planetary gear axles 23 of a total of three planetary gears 24 arranged offset by the same U start angle are inserted in receiving grooves 25 of the planet carrier 21. All planet gears 24 are on noble sleeves. roller bearing.
  • the ring gear 26 is supported on its one End face via a radial bearing 27 on a hollow cylindrical sliding sleeve 28 which coaxially surrounds the drive shaft 13.
  • the displacement path of the sliding sleeve 28 is limited by a hollow cylindrical stop piece 29 which protrudes in one piece from the end face of the gear housing 11 and at the same time forms a guide for the sliding sleeve 23.
  • a coupling spring 31 of a clutch 30, which can be activated as a function of torque, is supported between the sliding sleeve 28 and the end face of the transmission housing 11.
  • the clutch 30 is arranged between the ring gear 26 and the planet carrier 21 and enables a torque-dependent automatic switching of the cordless screwdriver from a higher number of gears to a lower number of gears and vice versa.
  • the clutch 30 is designed as a cone clutch with two mutually coaxial cone-shaped coupling parts 32, 33, which, under the action of the coupling spring 31, rest against one another along their conical outer surfaces.
  • the inner clutch part 32 is non-rotatably seated on the planet carrier 21, while the outer clutch part 33 is non-rotatably connected to the ring gear 26.
  • the clutch spring 31 pushes on the sliding sleeve 28, the radial bearing 27 and the ring gear 26, the outer clutch part 33 on the inner clutch part 32, so that the ring gear 26 is rotatably connected to the planet carrier 21 via the clutch 30.
  • Ring gear 26 thus rotates synchronously with the drive shaft 13, the first planetary gear 14 is short-circuited, and the drive shaft 13 drives the planet carrier 21 directly.
  • the engaged clutch 30 with engaged clutch parts 32, 33 is shown in the left half of FIG. 1, while in the right half of FIG. 1 the clutch 30 is shown in the disengaged state.
  • the two clutch parts 32, 33 are separated from one another and the ring gear 26 is braked. That is the first Planetary gear 14 effective, and the sun gear 20 drives via the ring gear 26 rolling planet gears 24 the planet carrier 21 at a reduced speed compared to the speed of the sun gear 20.
  • the function of the brake cone 34 which coaxially encompasses the outer coupling part 33, will be described in detail later.
  • the second planetary gear 15 is largely identical to the first planetary gear 14. Its sun gear 40 is formed directly on the planet carrier 21 of the first planetary gear 14.
  • the planet carrier 41 the axis of rotation of which is aligned with the axis of rotation of the planet carrier 21, is overhung in both the axial and radial directions, which enables its automatic centering and the compensation of manufacturing tolerances.
  • the planetary gear axles 43 are inserted in receiving grooves 45 of the planet carrier 41.
  • the ring gear 46 is rotatably mounted in the gear housing 11 and is supported on the end face via a slide washer 47 on a thrust ring 48 held in the gear housing 11. Instead of the sliding washer 47, an axial ball bearing can also be used.
  • the contact pressure of the ring gear 46 on the sliding disk 47 is applied by a compression spring 49 via the brake cone 34, the compression spring 49 being supported on the end face of the brake cone 34 facing away from the ring gear 46 between the latter and the gear housing 11.
  • the sun gear 50 of the third planetary gear 16 is configured in the same way on the planet carrier 41 of the second planetary gear 15, while the ring gear 56 is fixed on the gear housing 11.
  • the planet carrier 51 which is aligned with its axis with the axes of the two other planet carriers 21, 41, goes in one piece into the output shaft 17 about.
  • the planet gear axles 53 are inserted in receiving grooves 55 in the planet carrier 51.
  • a corresponding design of the surrounding area also limits here
  • Housing parts and additional components such as circlips and thrust washers, the axial mobility of the planetary gear axles 53.
  • the output shaft 17 and thus the planet carrier 51 are supported on the housing via a radial bearing 52, wherein the radial bearing 52 can be designed differently, as is indicated in FIG. 1 in the left and right half of the section.
  • the brake cone 34 of the clutch 30 widens in the shape of a truncated cone towards the free end and encloses the outer circumferential surface of the outer cone-shaped coupling part 33 at a short distance Planetary gear 15 engages.
  • the ring gear 46 carries at the end facing away from the sleeve 35 a one-piece ring flange 42 on which several, in the example three, control cams 36, which are offset by the same angle of rotation in the circumferential direction, are formed.
  • One of the control curves 36 can be seen in the development of FIG. 2. It is composed of a control trough 37, to which a control ramp 38 and 39 is connected on both sides.
  • the two control ramps 38, 39 run in opposite directions, increasing from the control trough 37 in one or the other direction of rotation. Their angle of rise is smaller than the steepness of the flank of the control trough 37.
  • Control ramps 38 or the control ramps 39 the sleeve 35 with brake cone 34 is moved against the force of the compression spring 49.
  • the axial force required to move the sleeve 35 with the brake cone 34, which is directed counter to the compression spring 49, is derived from the reaction torque of the ring gear 46.
  • Brake cone 34 increasingly shifted against the axial force of the compression spring 49.
  • the brake cone 34 slides onto the outer coupling part 33 and decelerates it due to the surface pressure occurring in the contact surfaces.
  • the surface pressure between the outer clutch part 33 and the inner clutch part 32 decreases increasingly, since the axial force of the brake cone 34 acts on the ring gear 26 via the outer clutch part 33 and displaces it against the axial force of the clutch spring 31.
  • the ring gear 26 is thus uncoupled from the planet carrier 21, decelerated to a standstill and axially displaced until the sliding sleeve 28 comes to rest on the stop piece 29.
  • the first planetary gear 14 is now effective and a slower gear with a lower speed of the output shaft 17 is engaged.
  • the clutch spring 31 ensures the engagement of the clutch 30, so that the ring gear 26 is non-rotatably coupled to the planet carrier 21 and the first planetary gear 14 is short-circuited.
  • the pressure force of the clutch spring 31 is essential for the design of the switching characteristic. This value influences the width of the area in which the outer clutch part
  • the compressive force of the clutch spring 31 must be at least so large that a sufficient contact force between the two coupling parts 32, 33 of the clutch 30 is ensured.
  • the pressure force of the compression spring 49 is correspondingly too increase. This measure limits the critical range of the switching torque from originally 1.5 Nm to 0.26 Nm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

Ein handgeführtes Kraftdrehwerkzeug, insbesondere Akkuschrauber, mit einem selbsttätig, drehmomentabhängig schaltenden 2-Gang-Getriebe weist mindestens zwei Planetengetriebe (14, 15, 16) und eine drehmomentabhängig schaltende Kupplung (30) auf, die unterhalb eines vorbestimmten Drehmomentwertes das erste Planetengetriebe (14) kurzschließt, so daß die Antriebswelle (13) unmittelbar das zweite Planetengetriebe (15) antreibt, und oberhalb des Drehmomentenwertes das erste Planetengetriebe (14) wieder aktiviert. Die Kupplung (30) wird durch eine aus dem Reaktionsmoment des zweiten Planetengetriebes (15) abgeleitete Axialkraft derart betätigt, daß sie unterhalb des vorgegebenen Drehmomentwertes eingerückt und oberhalb des vorgegebenen Drehmomentwertes ausgerückt und das Hohlrad (26) des ersten Planetengetriebes (14) festgebremst ist. Im eingerückten Zustand verbindet die Kupplung (30) das Hohlrad (26) und den Planetenträger (21) im ersten Planetengetriebe (14).

Description

Handgeführtes Kraftdrehwerkzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem handgeführten
Kraftdrehwerkzeug, insbesondere Akkuschrauber, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einem. bekannten Kraftwerkzeug dieser Art (EP 0 226 426 Bl mit einem drehmomentabhängig selbsttätig schaltenden Zweigang- Getriebe dreht im Schnellgang die Antriebswelle direkt über eine erste Kupplung die Abtriebswelle. Diese erste Kupplung ist als Überrastkupplung ausgebildet. Die über eine Schrägverzahnung miteinander in Dreheingriff stehenden beiden Kupplungsglieder werden von einer Kupplungsfeder in
Axialrichtung aneinandergedrückt. Ein Kupplungsglied ist mit der Antriebswelle, das andere Kupplungsglied mit der Abtriebswelle jeweils drehfest verbunden. Auf der Antriebswelle ist weiterhin das Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest gehalten. Die einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem gehäusefesten Hohlrad kämmenden Planetenräder sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet, der mit einem hohlzylindrischen Fortsatz die erste Kupplung koaxial übergreift. Der Planetenträger läuft damit mit einer zur Drehzahl der Antriebswelle geringeren Drehzahl um. Eine zweite Kupplung umschließt mit einer Kupplungshülse koaxial den hohlzylindrischen Fortsatz des Planetenträgers. Diese Kupplungshülse trägt einerseits Ausnehmungen, in welche radial vorspringende Zahnsegmente am Kupplungshülsenfortsatz mit Spiel einzugreifen vermögen, und andererseits eine Innenverzahnung, die in eine, korrespondierende Außenverzahnung an der Abtriebswelle axial eingeschoben werden kann. In einem Hohlraum in jeder Achse der Planetenräder ist eine auf einen Verschiebestößel wirkende gespannte Verschiebefeder angeordnet. Bei ihrer Freigabe verschieben die Verschiebefedern die Kupplungshülse mittels der
Verschiebestößel axial, so daß einerseits die Ausnehmungen und die Zahnsegmente und andererseits die beiden Verzahnungen in Eingriff miteinander kommen.
Wird der Elektromotor eingeschaltet, so wird die Antriebswelle über ein Reduziergetriebe in eine Drehung mit vorbestimmter Drehzahl versetzt, die über die erste Kupplung auf die Abtriebswelle übertragen wird. Über das Plane engetriebe wird der Planetenträger mit hohlzylindrischem Fortsatz mit reduzierter Drehzahl ständig angetrieben. Ab einem vorbestimmten Drehmoment an der Abtriebswelle bewegen sich infolge der Schrägverzahnung* die beiden Kupplungsteile der ersten Kupplung gegen die Kraft der Kupplungsfeder voneinander weg. Dadurch werden die Verschiebefedern der zweiten Kupplung freigegeben, welche die Kupplungshülse axial soweit verschieben, daß die Zahnsegmente am Fortsatz des Planetenträgers in die Ausnehmungen der Kupplungshülse eindringen und die Innenverzahnung der Kupplungshülse mit der Außenverzahnung der Abtriebswelle in Eingriff kommt. Im Endzustand ist die erste Kupplung gelöst, und die zweite
Kupplung stellt eine Verbindung zwischen dem mit reduzierter Drehzahl umlaufenden Planetenträger und der Abtriebswelle her. Sinkt das Drehmoment ab, so setzt unter der Wirkung der Kupplungsfeder der ersten Kupplung der rückführende Vorgang" ein, an dessen Ende die erste Kupplung wieder eingerückt und zweite Kupplung gelöst ist und die Abtriebswelle mit der größeren Drehzahl rotiert.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße handgeführte Kraftdrehwerkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil des wesentlich einfacheren konstruktiven Aufbaus und den damit verbundenen Vorteil der geringen Herstellungskosten. Die Planetengetriebe sind weitgehend identisch auf ebaut, so daß eine Mehrzahl gleicher Bauteile vorhanden ist.
Der Umschaltvorgang bei Erreichen der Drehmomentschwelle erfolgt gleitend und ruckfrei und weist einen stabilen Schaltpunkt auf. Ein wechselndes Umschalten im Bereich des Schaltdrehmomentes wird sicher vermieden.
Ein verschleißarmer Betrieb wird durch Schmierstoffe an den Kontaktflächen erreicht. Eine Abdeckung der Kupplung gegenüber den Getriebeteilen ist nicht erforderlich.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Wei erbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftdrehwerkzeugs möglich.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt eines Akkuschraubers, ausschnittweise,
Fig. 2 ausschnittweise eine Abwicklung der Ansicht II in Fi . 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der in Fig. 1 im Längsschnitt ausschnittweise dargestellte Akkusehrauber mit einem selbsttätig, drehmomentabhängig schaltenden 2-Gang-Getriebe 10 als Beispiel eines handgeführten Kraftdrehwerkzeugs weist ein Getriebegehäuse 11 auf, an dem ein Elektromotor 12 derart angeflanscht ist, daß dessen die Antriebswelle 13 des Getriebes 10 bildende Motorwelle mit der Achse des Getriebegehäuses 11 fluchtet. Die Antriebswelle 13 treibt über insgesamt drei Planetengetriebe 14,15,16 eine mit der Antriebswelle 13 fluchtende Abtriebswelle 17 an, die einen Vielkant 18 zum Aufstecken eines Schraubwerkzeugs trägt. Jedes Planetengetriebe 14 - 16 besteht in bekannter Weise aus einem Sonnenrad, einem mit drei Planetenrädern bestückten Planetenträger und einem zum Sonnenrad koaxialen Hohlrad, wobei die Planetenräder sich einerseits in der Außenverzahnung des Sonnenrades und andererseits in der Innenverzahnung des Hohlrades abwälzen. Das Sonnenrad 20 des ersten Planetengetriebes 14 ist unmittelbar an der Antriebswelle 13 ausgebildet. Der Planetenträger 21 ist koaxial zum Sonnenrad 20 angeordnet und mittels eines Radiallagers 22 im Getriebegehäuse 11 drehbar gehalten. Die Planetenradachsen 23 der insgesamt drei um gleiche U fangswinkel versetzt angeordneten Planetenräder 24 sind in Aufnahmenuten 25 des Planetenträgers 21 eingelegt. Sämtliche Planetenräder 24 sind auf adelhülsen. wälzgelagert. Das Hohlrad 26 stützt sich an seiner einen Stirnseite über ein Radiallager 27 auf einer hohlzylindrische Verschiebemuffe 28 ab, die die Antriebswelle 13 koaxial umgibt. Der Verschiebeweg der Verschiebemuffe 28 wird von einem hohlzylindrischen Anschlagstutzen 29 begrenzt, der von der Stirnseite des Getriebegehäuses 11 mit diesem einstückig vorsteht und zugleich eine Führung für die Verschiebemuffe 23 bildet. Zwischen Verschiebemuffe 28 und Stirnseite des Getriebegehäuses 11 stützt sich eine Kupplungsfeder 31 einer drehmomentabhängig aktivierbaren Kupplung 30 ab. Die Kupplung 30 ist zwischen dem Hohlrad 26 und dem Planetenträger 21 angeordnet und ermöglicht ein drehmomentabhängiges selbsttätiges Umschalten des Akkuschraubers von einer höheren Gangzahl in eine niedrigere Gangzahl und umgekehrt.
Die Kupplung 30 ist als Kegelkupplung mit zwei zueinander koaxialen konusförmigen Kupplungsteilen 32,33 ausgebildet, di unter der Wirkung der Kupplungsfeder 31 längs ihrer Konusmantelflächen reibschlüssig aneinanderliegen. Der inner Kupplungsteil 32 sitzt dabei drehfest auf dem Planetenträger 21, während der äußere Kupplungsteil 33 mit dem Hohlrad 26 drehfest verbunden ist. Die Kupplungsfeder 31 schiebt dabei über die Verschiebemuffe 28, das Radiallager 27 und das Hohlrad 26 den äußeren Kupplungsteil 33 auf den inneren Kupplungsteil 32 auf, so daß das Hohlrad 26 über die Kupplung 30 mit dem Planetenträger 21 drehfest verbunden ist. Das
Hohlrad 26 läuft damit synchron mit der Antriebswelle 13 um, das erste Planetengetriebe 14 ist kurzgeschlossen, und die Antriebswelle 13 treibt den Planetenträger 21 unmittelbar an. Die eingerückte Kupplung 30 mit in Eingriff befindlichen Kupplungsteilen 32,33 ist in der linken Schnitthälfte der Fig. 1 dargestellt, während in der rechten Schnitthälfte der Fig. 1 die Kupplung 30 im ausgerückten Zustand wiedergegeben ist. In diesem ausgerückten Zustand der Kupplung 30, der durch einen zur Kupplung 30 gehörenden Bremskonus 34 herbeigeführt wird, sind die beiden Kupplungsteile 32,33 voneinander getrennt und das Hohlrad 26 festgebremst. Damit ist das erste Planetengetriebe 14 wirksam, und das Sonnenrad 20 treibt über die a Hohlrad 26 sich abwälzenden Planetenräder 24 den Planetenträger 21 mit gegenüber der Drehzahl des Sonnenrades 20 reduzierter Drehzahl an. Die Funktion des koaxial den äußeren Kupplungsteil 33 umgreifenden Bremskonus 34 wird später noch eingehend beschrieben.
Das zweite Planetengetriebe 15 ist weitgehend identisch mit dem ersten Planetengetriebe 14 aufgebaut. Sein Sonnenrad 40 ist unmittelbar am Planetenträger 21 des ersten Planetengetriebes 14 ausgebildet. Der Planetenträger 41, dessen Drehachse mit der Drehachse des Planetenträgers 21 fluchtet, ist sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fliegend gelagert, wodurch seine selbsttätige Zentrierung und der Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglicht wird. Die Planetenradachsen 43 sind in Aufnahmenuten 45 des Planetenträgers 41 eingelegt. Das Hohlrad 46 ist drehbar im Getriebegehäuse 11 gelagert und stützt sich stirnseitig über eine Gleitscheibe 47 an einem im Getriebegehäuse 11 gehaltenen Anlaufring 48 ab. Anstelle der Gleitscheibe 47 kann auch ein Axialkugellager verwendet werden. Die Anpreßkraft des Hohlrades 46 an der Gleitscheibe 47 wird von einer Druckfeder 49 über den Bremskonus 34 aufgebracht, wobei sich die Druckfeder 49 auf der von dem Hohlrad 46 abgekehrten Stirnseite des Bremskonus 34 zwischen letzterem und dem Getriebegehäuse 11 abstützt.
Das Sonnenrad 50 des dritten Planetengetriebes 16 ist in gleicher Weise an dem Planetenträger 41 des zweiten Planetengetriebes 15 ausgebildet, während das Hohlrad 56 am Getriebegehäuse 11 festgelegr ist. Der mit seiner Achse mit den Achsen der beiden anderen Planetenträger 21,41 fluchtende Planetenträger 51 geht einstückig in die Abtriebswelle 17 über. Die Planetenradachsen 53 sind in Aufnahmenuten 55 im Planetenträger 51 eingelegt. Wie in den beiden anderen Planetengetrieben 14 und 15 schränkt auch hier eine entsprechende Gestaltung der umgebenden
Gehäuseteile und zusätzliche Bauelemente, wie Sicherungsringe und AnlaufScheiben, die axiale Beweglichkeit der Planetenradachsen 53 ein. Die Abtriebswelle 17 und damit der Planetenträger 51 sind über ein Radiallager 52 am Gehäuse abgestützt, wobei das Radiallager 52 unterschiedlich ausgebildet sein kann, wie dies in Fig. 1 in der linken und rechten Schnitthälfte angedeutet ist.
Der Bremskonus 34 der Kupplung 30 weitet sich zum freien Ende hin kegelstumpfförmig auf und umschließt mit geringem Abstand die äußere Mantelfläche des äußeren konusförmigen Kupplungsteils 33. Der Bremskonus 34 ist am vorderen Ende einer Hülse 35 mit dieser einstückig ausgebildet, die teilweise das Hohlrad 46 des zweiten Planetengetriebes 15 übergreift. Das Hohlrad 46 trägt an dem von der Hülse 35 abgekehrten Ende einen damit einstückigen Ringflansch 42, an dem mehrere, im Beispiel drei, um gleiche Drehwinkel in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Steuerkurven 36 ausgebildet sind. Eine der Steuerkurven 36 ist in der Abwicklung der Fig. 2 zu sehen. Sie setzt sich zusammen aus einer Steuermulde 37, an der sich auf beiden Seiten jeweils eine Steuerrampe 38 und 39 anschließt. Die beiden Steuerrampen 38,39 verlaufen gegensinnig, wobei sie von der Steuermulde 37 aus in die eine oder andere Drehrichtung ansteigen. Ihr Anstiegswinkel ist kleiner als die Flankensteilheit der Steuermulde 37. In jede Steuermulde 37 greift ein an der Stirnseite der Hülse 35 axial vorspringender Steuerzapfen 19 ein. Beim Verdrehen des Hohlrades 46 in die eine oder andere Drehrichtung * gleiten die Steuerzapfen 19 über die steilen Flanken der Steuermulden 37 je nach Drehrichtung auf die
Steuerrampen 38 oder die Steuerrampen 39, wobei die Hülse 35 mit Bremskonus 34 gegen die Kraft der Druckfeder 49 verschoben wird. Die für das Verschieben der Hülse 35 mit Bremskonus 34 erforderliche, der Druckfeder 49 entgegengerichtete Axialkraft wird aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 46 abgeleitet.
Die Funktionsweise des Akkuschraubers ist wie folgt:
Im Ausgangszustand ist bei eingerückter Kupplung 30 das erste Planetengetriebe 14 kurzgeschlossen, und die Antriebswelle 13 treibt direkt das zweite Planetengetriebe 15 an. Übersteigt das Abtriebsmoment an der Abtriebswelle 17 einen bestimmten, vorgewählten Wert, so wird durch das Reaktionsmoment des Hohlrades 46 letzteres soweit gedreht, daß die Steuerzapfen 19 aus den Steuermulden 37 heraustreten und auf die Steuerrampen 38 oder 39 aufgleiten . Dadurch wird die Hülse 35 mit
Bremskonus 34 zunehmend gegen die Axialkraft der Druckfeder 49 verschoben. Der Bremskonus 34 schiebt sich dabei auf den äußeren Kupplungsteil 33 auf und verzögert diesen aufgrund der in den Berührungsflächen auftretenden Flächenpressung. Die Flächenpressung zwischen dem äußeren Kupplungsteil 33 und dem inneren Kupplungsteil 32 hingegen sinkt zunehmend, da die Axialkraft des Bremskonus 34 über das äußere Kupplungsteil 33 auf das Hohlrad 26 einwirkt und dieses gegen die Axialkraft der Kupplungsfeder 31 verschiebt. Das Hohlrad 26 wird damit vom Planetenträger 21 abgekuppelt, bis zum Stillstand verzögert und axial soweit verschoben, bis die Verschiebemuffe 28 an dem Anschlagstutzen 29 zur Anlage kommt. Bei festgebremstem Hohlrad 26 ist das erste Planetengetriebe 14 nunmehr wirksam, und ein langsamerer Gang mit niedrigerer Drehzahl der Abtriebswelle 17 ist eingeschaltet.
Sobald das Abtriebsmoment an der Abtriebsvvelle 17 wieder unter den vorgewählten Drehmomentenwert abfällt, wird die von dem Reaktionsmoment des Hohlrädes 46 abgeleitete Axialkraft kleiner als die Druckkraft der Druckfeder 49. Letztere schiebt den Bremskonus 34 wieder zurück, bis die Steuerzapfen 19 in die Steuermulden 37 einfallen. Zugleich sorgt die Kupplungsfeder 31 für das Einrücken der Kupplung 30, so daß das Hohlrad 26 wieder drehfest mit dem Planetenträger 21 gekuppelt und das erste Planetengetriebe 14 kurzgeschlossen ist. Wesentlich für die Auslegung der Schaltcharakteristik ist die Druckkraft der Kupplungsfeder 31. Dieser Wert beeinflußt die Breite des Bereichs, in welchem der äußere Kupplungsteil
33 weder drehfest an dem inneren Kupplungsteil 32 noch drehfest an dem Bremskonus 34 anliegt, sondern zwischen beiden gleitet. Dieser Bereich sollte zweckmäßigerweise sehr klein gehalten werden, was erfordert, daß die Anpreßkraft der Kupplungsfeder 30 klein ist gegenüber der auf den Bremskonus
34 wirkenden Axialkraft aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 46. Die Druckkraft der Kupplungsfeder 31 muß jedoch mindestens so groß sein, daß eine ausreichende Anpreßkraft zwischen den beiden Kupplungsteilen 32,33 der Kupplung 30 gewährleistet ist.
Durch Steigerung der auf den Bremskonus 34 gegen die Kraft der Druckfeder 49 wirkenden Axialkraft läßt sich der kritische Bereich, in dem der äußere Kupplungsteil 33 mit dem inneren Kupplungsteil 32 oder dem Bremskonus 34 gleitet, sehr stark einschränken. Eine solche Steigerung der Axialkraft erhält man bei einer Modifikation des beschriebenen Getriebes dadurch, daß die Steuerkurven 36 nicht an dem Hohlrad 46 des zweiten P] anetengetriebes 15 sondern an dem Hohlrad 56 des dritten Planetengetriebes 16 angebracht werden und somit die Axialkraft zur Verschiebung des Bremskonus 34 aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 56 des dritten Planetengetriebe≤ 16 abgeleitet wird. Bei einer hier gewählten Auslegung der
Planetengetriebe 14 - 16 ist das Reaktionsmoment des Hohlrades 56 5,7 mal größer als das Reaktionsmoment des Hohlrades 46. Unter Beibehaltung der Geometrie der Steuerkurven 36 (Steigungswinkel der Steuerrampen 38,39 und Krümmungsradius der Steuermulden 37) steigt die Axialkraft um denselben
Faktor. Die Druckkraft der Druckfeder 49 ist entsprechend zu erhöhen. Durch diese Maßnahme wird der kritische Bereich des Schaltdrehmomentes von ursprünglich 1,5 Nm auf 0,26 Nm eingeschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Handgeführtes Kraftdrehwerkzeug, insbesondere
Akkuschrauber, mit einem Gehäuse, mit einer von einem Elektromotor getriebenen Antriebswelle, mit einer
Abtriebswelle und mit einem An- und Abtriebswelle miteinander koppelnden Getriebe mit drehmomentabhängig schaltbarem Übersetzungsverhältnis, das ein Planetengetriebe, dessen Sonnenrad drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und eine drehmomentabhängig aktivierbare Kupplung aufweist, welche die Abtriebswelle unterhalb eines vorgegebenen Drehmomentwertes direkt und oberhalb dieses Drehmomentwertes über das Planetengetriebe jeweils auf die Antriebswelle aufschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abtriebswelle (17) und dem Planetengetriebe (14) mindestens ein weiteres Planetengetriebe (15,16) angeordnet ist, dessen Sonnenrad (40,50) mit dem Planetenträger (21,41) des in der Getriebekette vorhergehenden Planetengetriebes (14,15) und dessen
Planetenträger (51) mit der Abtriebswelle (17) jeweils drehfest verbunden ist, daß das Hohlrad (46) eines der weiteren Planetengetriebe (15) im Gehäuse (11) begrenzt schwenkbar gehalten ist und eine in Drehrichtung verlaufende Steuerkurve (36) trägt, die bei Drehung des Hohlrades (46) einen axialen Steuerhub erzeugt, daß das
Hohlrad (26) des ersten Planetengetriebes (14) drehbar im Gehäuse (11) gelagert ist und daß die Kupplung (30) ein mit dem Planetenträger (21) des ersten Planetengetriebes (14) und ein mit dem Hohlrad (26) des ersten Planetengetriebes (14) jeweils drehfest verbundenes
Kupplungsteil (32,33) aufweist und durch den Steuerhub derart betätigt ist, daß unterhalb des vorgegebenen Drehmomentwertes die Kupplungsteile (32,33) miteinander in Eingriff stehen und oberhalb des Drehmomentwertes die Kupplungsteile (32,33) getrennt sind und das Hohlrad (26) am Gehäuse (11) festgelegt ist.
2. Drehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (26) des ersten Planetengetriεbes (14) axial verschieblich ausgebildet ist und daß die koaxial angeordneten konusförmigen Kupplungsteile (32,33! der als Kegelkupplung ausgebildeten Kupplung ( 30 ) unter der Wirkung einer auf das Hohlrad ( 6 ) in Axialrichtung wirkenden Kupplungsfeder (31) längs ihrer Konusmantelflächen kraftschlüssig aneinanderliegen.
3. Drehwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (30) einen zu den beiden Kupplungsteilen (32,33) koaxialen, mit dem am Hohlrad (26) sitzenden Kupplungsteil (33) zusammenwirkenden, axial verschieblichen Bremskonus (34) aufweist, der mit mindestens einem in Achsrichtung sich erstreckenden Steuerzapfen (19) unter der Wirkung einer Rückstellfeder (49) an der Steuerkurve (36) anliegt und dessen von dem Steuerhub der Steuerkurve (36) bewirkter Verschiebeweg so bemessen ist, daß er nach kraftschlüssigem Aufschieben auf den zugeordneten Kupplungsteil (33) die Kupplungsteile (32,33) gegen die Kraft der Kupplungsfeder (31) voneinander trennt.
4. Drehwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (36) mindestens eine Steuermulde (37) mit mindestens einer von dieser abgehenden, in Drehrichtung des Hohlrades (46) verlaufenden, in Achsrichtung des Hohlrades (46) ansteigenden Steuerrampe (38,39) aufweist, und daß der mindestens eine Steuerzapfen (19) unterhalb des vorgegebenen Drehmomentwertes in die Steuermulde (37) hineingreift.
5. Drehwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in die mindestens eine Steuerrampe (38,39) übergehende Flanke der Steuermulde (37) eine größere Steilheit aufweist als die mindestens eine Steuerrampe ( 38,39) .
6. Drehwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für inverse Drehrichtungen des Hohlrades (46) zwei gegensinnig verlaufende Steuerrampen (38,39) von der mindestens einen Steuermulde (37) abgehen.
7. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schwenkbar gehaltene Hohlrad (46) des weiteren Planetengetriebes (15) sich auf der von der Steuerkurve (36) abgekehrten Stirnseite an einer gehäusefesten Gleitscheibe (47) oder an einem gehäusefesten Axiallager unter der Wirkung der über Bremskonus (34), Steuerzapfen (19) und Steuerkurve (36) auf das Hohlrad (46) wirkenden Rückstellfeder (49) abstützt . - if _
8. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Planetenträger (21) verbundene konusförmige Kupplungsteil (32) und der Bremskonus (34) aus Einsatzstahl mit gehärteten und geschliffenen Mantelflächen hergestellt sind und der zwischen beiden liegende, mit dem Hohlrad (26) verbundene konusförmige Kupplungsteil (33) aus Sinterbronze gefertigt ist.
9. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Planetenträger (21) des ersten Planetengetriebes (14) über ein Radiallager (27) an dem Gehäuse (11) abstützt.
10. Drehwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (26) des ersten Planetengetriebes (14) sich an seiner vom Kupplungsteil (33) abgekehrten Stirnseite über ein Radiallager (22) an einer im Gehäuse (11) axial verschieblichen Muffe (28) abstützt und daß die in Achsrichtung wirkende
Kupplungsfeder (31) sich zwischen der Muffe (28) und dem Gehäuse (11) abstützt.
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