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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Schaltstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 39 04 085 A1 ist ein Schaltstück zum Umschalten eines Getriebes eines Elektrowerkzeugs im Stillstand von einer auf eine andere Getriebestufe bekannt, wobei das Schaltstück eine zweischenklige Schaltfeder aufweist, die zumindest in einem Teilbereich um eine Drehachse einer Antriebswelle des Elektrowerkzeugs gekrümmt angeordnet ist.
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Gattungsgemäße Schaltstücke sind dazu vorgesehen, drehbar mit einer Zwischenwelle verbunden zu werden, und zwar direkt oder über eine Lagereinheit, und sind daher dazu geeignet, einen ruhenden Angriffspunkt zum axialen Verschieben der Zwischenwelle zu bilden. Bekannte Schaltstücke weisen zweischenklige Federn auf, die an einem Zapfen an einem Rand einer Lagerschale gehalten sind und deren Schenkel eine Ebene aufspannen, die parallel zu einer Drehachse der Zwischenwelle verläuft. Die Lagerschale ist dazu vorgesehen, ein Kugellager aufzunehmen, in dem die Zwischenwelle gelagert ist. Das Kugellager wird während eines Montagevorgangs in einer radialen Richtung in die Lagerschale eingerastet. Gattungsgemäße Schaltstücke kommen insbesondere in Getrieben zum Einsatz, in denen eine Verzahnung der Zwischenwelle durch eine axiale Verschiebung der Zwischenwelle mit einer weiteren Verzahnung in Eingriff gebracht wird, wobei der Eingriff sich nur in bestimmten Drehlagen der Zwischenwelle einstellen kann. In solchen Getrieben kann der federnde Schenkel zum Verschieben der Zwischenwelle belastet werden, und die Zwischenwelle kann über das Schaltstück verschoben werden, bis die Verzahnung der Zwischenwelle mit der weiteren Verzahnung zur Anlage kommt. Nach einer geeigneten Drehung schnappt die Verzahnung der Zwischenwelle unter der Wirkung einer Federkraft des federnden Schenkels in die weitere Verzahnung ein, so dass die beiden Verzahnungen zum Eingriff kommen.
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Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, ein Schaltstück, das zum axialen Verschieben einer Zwischenwelle eines Bohrhammergetriebes vorgesehen ist, mit einem federnden Schenkel zu versehen, der einen Angriffspunkt für eine Verschiebekraft bildet. So geht aus der
DE 38 19 125 A1 eine Schalteinrichtung zur Axialverschiebung einer Zwischenwelle hervor, wobei die Schalteinrichtung an einem als Vorsprung ausgebildeten Außenring eines Kugellagers angreift. Die Betätigung erfolgt über einen Exzenterstift eines Schalthebels, der in eine Gabel des Vorsprungs derart eingreift, dass eine Drehung des Schalthebels eine Axialverschiebung des Vorsprungs und der Zwischenwelle bewirkt, wobei die Verbindung der Gabel mit dem Vorsprung seitlich der Zwischenwelle erfolgt.
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Aus der
DE 40 08 822 A1 ist ein Schaltstück mit einer zweischenkligen Schaltfeder bekannt, wobei die Schaltfeder eine Öse aufweist, die mit einem seitlich angeordneten Zapfen des Schaltstücks verbunden ist. Die Schenkel der Schaltfeder spannen eine Ebene auf, die parallel zu einer Drehachse der Zwischenwelle verläuft.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik in seiner Breite besonders kompakt bauendes Schaltstück zu realisieren.
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Vorteile der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch ein Schaltstück mit sämtlichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dazu geht die Erfindung von einem Schaltstück zum axialen Verschieben einer Zwischenwelle eines Getriebes, insbesondere eines Bohrhammergetriebes, mit einer zweischenkligen Feder mit wenigstens einem federnden Schenkel, der während wenigstens eines Schaltvorgangs einen Angriffspunkt zum Verschieben der Zwischenwelle bildet, aus, wobei der federnde Schenkel zumindest in einem Teilbereich um eine Drehachse der Zwischenwelle gekrümmt ist. Es wird vorgeschlagen, dass an der Unterseite eines Körpers des Schaltstücks ein Befestigungselement angeordnet ist, das mit einem als eine Öse ausgebildeten Befestigungsmittel der Feder verbunden ist. Dadurch kann eine platzsparende Bauweise des Schaltstücks bzw. einer das Schaltstück umfassenden Schaltvorrichtung erreicht werden. Zudem kann erreicht werden, dass sich der federnde Schenkel an eine Außenfläche des Schaltstücks anschmiegt, so dass eine das Schaltstück umfassende Vorrichtung in eine ergonomische Gesamtform einer das Schaltstück umfassenden Vorrichtung integrierbar ist.
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Unter „vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang auch „ausgelegt“ und „ausgestattet“ verstanden werden. Die Zwischenwelle kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verzahnungen aufweisen, die abhängig von einer Verschiebung der Zwischenwelle in weitere Verzahnungen eingreifen können bzw. durch eine Verschiebung der Zwischenwelle von den weiteren Verzahnungen entkoppelbar sind. Je nach der Lage der Zwischenwelle kann auf diese Weise eine die Zwischenwelle umfassende Vorrichtung in verschiedene Betriebsmodi schaltbar sein.
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Dabei kann eine besonders platzsparende Bauweise erreicht werden, wenn ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Schenkels aus einer während des Schaltvorgangs von einem Angriffsbereich des flexiblen Schenkels überstrichenen Ebene herausragt, und zwar besonders vorteilhaft in einer der Zwischenwelle zugewandten Richtung. Als Angriffsbereich soll die Menge der möglicherweise während des Schaltvorgangs auftretenden Angriffspunkte bezeichnet werden.
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Weist das Schaltstück eine Lagerschale zur drehbaren Lagerung der Zwischenwelle auf, die sich in einer einem Befestigungsmittel zur Befestigung des Schenkels abgewandten Richtung öffnet, ist eine besonders kompakte und robuste Bauweise erreichbar.
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Ist der Schenkel dazu vorgesehen, eine Verschiebekraft zum Einkoppeln einer ersten Verzahnung der Zwischenwelle in eine zweite Verzahnung zu übertragen, lässt sich eine Elastizität des Schenkels vorteilhaft zu einer Synchronisierung der Verzahnungen nutzen.
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Eine besonders robuste und kostensparende Bauweise ist erreichbar, wenn der Schenkel ein erster Schenkel einer zweischenkligen Feder ist. Dadurch kann vermieden werden, dass große Hebelkräfte an einer Haltevorrichtung des Schenkels abgestützt werden müssen, wie dies bei einer einseitigen Einspannung des Schenkels der Fall wäre. Dabei sind Montagevorteile erreichbar, wenn das Schaltstück eine Nut zum Fixieren eines zweiten Schenkels der zweischenkligen Feder aufweist.
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Eine besonders platzsparende Bauweise des Schaltstücks ist erreichbar, wenn das Schaltstück einen Widerlagerzapfen zum Abstützen des federnden Schenkels aufweist. Ferner kann durch den Widerlagerzapfen ein Bereich der Feder, der während eines Betriebs einer materialbeanspruchenden Biegebelastung ausgesetzt ist, vergrößert werden, wodurch die Biegebelastung auf einen vergrößerten Bereich verteilt werden und einer Materialermüdung des federnden Schenkels vorteilhaft vorgebeugt werden kann.
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Eine besonders komfortable Bedienung einer das Schaltstück umfassenden Schaltvorrichtung ist erreichbar, wenn der federnde Schenkel dazu vorgesehen ist, einen Angriffspunkt für einen Mitnehmerstift zu bilden. Dabei kann der Mitnehmerstift besonders vorteilhaft durch ein Exzenterelement realisiert sein, welches unmittelbar von einem Bediener betätigbar sein kann. Das Exzenterelement kann über den Mitnehmerstift und den federnden Schenkel eine Drehbewegung vorteilhaft in eine translatorische Verschiebebewegung der Zwischenwelle übersetzen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein Schaltstück zum axialen Verschieben einer Zwischenwelle eines Bohrhammergetriebes,
- 2 einen Umschalter mit einem Mitnehmerstift zum Eingreifen in das Schaltstück,
- 3 einen Bohrhammer mit dem Schaltstück, der Zwischenwelle und dem Mitnehmer in einem Teilschnitt und
- 4 einen Ausschnitt aus einem Getriebe des Bohrhammers mit Ankopplungsvorrichtungen zum Ankoppeln eines Schlagwerks und zum Ankoppeln eines Drehantriebs.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Schaltstück zum axialen Verschieben einer in den 3 und 4 dargestellten Zwischenwelle 10 eines Bohrhammergetriebes 12. Das Schaltstück umfasst einen als Kunststoffgussteil ausgebildeten Körper und eine zweischenklige Feder 16. Der Körper weist im Großen eine U-Form auf, deren Innenfläche eine Lagerschale 28 zur drehbaren Lagerung der Zwischenwelle 10 bildet. Dazu wird während einer Montage ein auf die Zwischenwelle 10 aufgeschobenes Kugellager 38 (3) in die Lagerschale 28 eingerastet. Ferner weist der Körper des Schaltstücks ein an einer Unterseite angeordnetes, als Zapfen ausgebildetes Befestigungselement 26 und eine Nut 34 auf. Während der Montage wird ein als Öse ausgebildetes Befestigungsmittel 42 der zweischenkligen Feder 16 auf das Befestigungselement 26 aufgeschoben, während ein zweiter Schenkel 36 der zweischenkligen Feder 16 in die Nut 34 eingerastet wird. Die zweischenklige Feder 16 umgreift eine Hälfte der U-Form des Schaltstücks und weist einen ersten, zu einem Viertelkreis gebogenen Teilbereich und einen geraden Angriffsbereich auf, der parallel zu einem der Schenkel der U-Form des Schaltstücks verläuft. Der viertelkreisförmige Teilbereich der zweischenkligen Feder 16 bzw. ihrer Schenkel 14, 36 ist im montierten Zustand um eine Drehachse 24 der Zwischenwelle 10 herum gekrümmt.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in einem oberen Bereich 22 der Nut 34 eine Bohrung vorzusehen, in die während der Montage ein Freies Ende des zweiten Schenkels 35 eingefädelt wird, bevor das Befestigungsmittel 42 auf das Befestigungselement 26 aufgeschoben wird und der zweite Schenkel 36 in die Nut 34 eingerastet wird.
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Ferner weist der Körper im Bereich des zum Viertelkreis gebogenen Bereichs des ersten, federnden Schenkels 14 der zweischenkligen Feder 16 einen Widerlagerzapfen 18 zum Abstützen des ersten, federnden Schenkels 14 der zweischenkligen Feder 16 auf. Greift eine in eine Arbeitsrichtung 40 gerichtete Verschiebekraft F am Angriffsbereich des federnden Schenkels 14 an, so schwenkt der Schenkel 14 in Arbeitsrichtung 40 aus und stützt sich dabei am Widerlagerzapfen 18 ab. Über den Widerlagerzapfen 18 überträgt sich die Verschiebekraft F auf den Körper des Schaltstücks und von der Lagerfläche 28 des Schaltstücks über das Kugellager 38 auf die Zwischenwelle 10. Bei der Schwenkbewegung überstreicht der Angriffsbereich des ersten Schenkels 14 eine Ebene, aus der das als Öse ausgebildete Befestigungsmittel 42 mitsamt des viertelkreisförmigen Bereichs des Schenkels 14 herausragt. Der zweite Schenkel 36 der Feder 16 ist durch die Nut 34 am Körper des Schaltstücks starr befestigt.
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Ein in 2 dargestellter Umschalter 44 ist dazu vorgesehen, drehbar an einem hier nicht dargestellten Gehäuse eines das Bohrhammergetriebe 12 (4) umfassenden Bohrhammers gelagert zu sein. Dazu weist der Umschalter 44 ein Lager 46 mit einem Einstich auf, in dem nach dem Einbau des Umschalters 44 ein Arretierring zur axialen Halterung des Umschalters 44 am Gehäuse eingespannt ist. Ferner weist der Umschalter 44 ein balkenförmiges, hohles Griffelement 48 auf, in dem verschiebbar ein Arretierknopf 50 federbelastet gelagert ist. Eine hier nicht dargestellte Ausnehmung im Gehäuse des Bohrhammers, die zur Halterung des Umschalters 44 vorgesehen ist, ist im Wesentlichen kreisförmig. Ferner sind am Gehäuse um die Ausnehmung herum drei Rastbereiche angeformt, in die eine mit dem Arretierknopf 50 verbundene Rastnase 52 des Umschalters 44 im montierten Zustand eingreift. Ein erster Rastbereich ist in Arbeitsrichtung 40, ein zweiter Rastbereich in einer relativ zur Arbeitsrichtung 40 im Uhrzeigersinn um 90° gedrehten Lage und ein dritter Rastbereich in einer der Arbeitsrichtung 40 entgegengesetzten Richtung angeordnet. Durch ein Drücken des Arretierknopfs 50 kann ein Bediener des Bohrhammers die Rastnase 52 aus einem der Rastbereiche ausrasten, wodurch eine Drehung des Umschalters 44 freigegeben wird. Erreicht die Rastnase 52 einen der Rastbereiche, so rastet sie durch die Federbelastung des Arretierknopfs 50 erneut ein, falls der Bediener dies nicht durch einen Druck auf den Arretierknopf 50 verhindert.
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Ein Exzenterelement des Umschalters 44 ist dazu vorgesehen, in einen Innenraum des Gehäuses hineinzuragen und weist einen exzentrisch angeordneten Mitnehmerstift 20 auf, der dazu vorgesehen ist, im Angriffsbereich in einen Zwischenraum zwischen die Schenkel 14, 36 der zweischenkligen Feder 16 einzugreifen.
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Ist das Griffelement 48 parallel zur Arbeitsrichtung 40 ausgerichtet, so dass die Rastnase 52 in den ersten Rastbereich einrastet, befinden sich der Mitnehmerstift 20 und mit ihm das Schaltstück und die Zwischenwelle 10 in ihrer am weitesten entgegen der Arbeitsrichtung 40 verschobenen ersten Lage. In dieser Lage greift eine an die Zwischenwelle 10 angeformte und um die Drehachse 24 umlaufende Verzahnung 30 nicht in eine feststehende Verzahnung 32 ein, während sie mit einem mit einer Hauptwelle des Bohrhammers verbundenen Zahnrad 54 im Eingriff ist. In einem in 4 dargestellten, im Gehäuse angeordneten Bereich weist die Zwischenwelle 10 eine zweite Verzahnung 58 auf, die in dieser Lage, vermittelt durch eine Hülse 60 mit einer komplementären Verzahnung und durch ein auf die Hülse 60 aufgestecktes Zahnrad 62, in eine Antriebswelle 64 eingreift, so dass die Zwischenwelle 10 von einem Motor angetrieben ist. In einem mittleren Bereich umfasst die Zwischenwelle 10 einen aus dem Stand der Technik bekannten Hammerantriebsmechanismus 56, der dazu vorgesehen ist, über einen hier nicht dargestellten Kolben ein pneumatisches Schlagwerk des Bohrhammers anzutreiben. In der ersten Lage ist der Hammerantriebsmechanismus 56 ausgekoppelt und das Schlagwerk deaktiviert. Dadurch wird auf ein in einem hier nicht dargestellten Werkzeugfutter befestigtes Werkzeug über das Zahnrad 54 nur eine Drehbewegung übertragen, während das Schlagwerk keine Schlagimpulse erzeugt. Der ersten Lage ist daher ein Bohrmodus zugeordnet.
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Dreht ein Bediener den Umschalter 44 um 90° im Uhrzeigersinn in eine zweite, senkrechte Lage, übt der Mitnehmerstift 20 auf den Angriffsbereich des ersten, flexiblen Schenkels 14 eine Verschiebekraft F aus, die über den Widerlagerzapfen 18 und das Kugellager 38 auf die Zwischenwelle 10 übertragen wird, die sich durch die Verschiebekraft F in Arbeitsrichtung verschiebt. Dabei greift eine weitere Verzahnung 68 der Hülse 60 in eine komplementäre Verzahnung des Hammerantriebsmechanismus 56 ein, wobei die Hülse 60 durch eine Feder 66 axial in Arbeitsrichtung 40 verschoben wird (4). Der Hammerantriebsmechanismus 56 treibt in der zweiten Lage bei drehender Zwischenwelle 10 das Schlagwerk an, das Schlagimpulse auf das sich drehende Werkzeug erzeugt. Der zweiten Lage ist daher ein Bohrhammermodus zugeordnet.
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Dreht ein Bediener den Umschalter 44 um weitere 90° im Uhrzeigersinn in eine dritte Lage, übt der Mitnehmerstift 20 auf den Angriffsbereich des ersten, flexiblen Schenkels 14 eine Verschiebekraft F aus, die über den Widerlagerzapfen 18 und das Kugellager 38 auf die Zwischenwelle 10 übertragen wird. Die Zwischenwelle 10 verschiebt sich durch die Verschiebekraft F in Arbeitsrichtung 40, bis eine Stirnseite der Verzahnung 30 an die Verzahnung 32 angreift. An ihrer Stirnseite weist die Verzahnung 30 abgerundete Flächen auf, über welche die Verzahnung 30 unter der Wirkung einer Federkraft des federnden Schenkels 14 und mit einer kleinen Drehbewegung in die feststehende Verzahnung 32 hineingleitet. Gleichzeitig wird die zweite Verzahnung 58 aus der Hülse 60 ausgekoppelt, so dass die Zwischenwelle 10 keine Wirkverbindung mit dem Motor aufweist. Durch die feststehende Verzahnung 32 ist eine Drehlage der Zwischenwelle 10 fixiert, während durch den Eingriff der Verzahnung 30 in das Zahnrad 54 eine Drehlage der Hauptachse des Bohrhammers bzw. des Werkzeugs fixiert ist. Das Schlagwerk ist in der dritten Lage im Eingriff und übt Schlagimpulse auf das drehfeste Werkzeug aus, so dass die dritte Lage einem Meißelmodus des Bohrhammers zugeordnet ist.
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Dreht der Bediener ausgehend von der zweiten Lage den Umschalter 44 um 90° gegen den Uhrzeigersinn, so übt der Mitnehmerstift 20 eine der Verschiebekraft F entgegengesetzte Kraft auf den feststehenden zweiten Schenkel 36 der Feder 16 aus und verschiebt das Schaltstück und die Zwischenwelle 10 in einer der Arbeitsrichtung 40 entgegengesetzten Richtung, wobei die Verzahnung 30 von der feststehenden Verzahnung 32 entkoppelt wird und die Verzahnung 58 der Zwischenwelle 10 mit der korrespondierenden Verzahnung der Hülse 60 des Bohrhammers zum Eingriff kommt.
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Bei einer weiteren Drehung des Umschalters 44 in die erste Lage verschiebt sich die Zwischenwelle 10 weiter axial entgegen der Arbeitsrichtung 40 und das Schlagwerk wird abgekoppelt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zwischenwelle
- 12
- Bohrhammergetriebe
- 14
- Schenkel
- 16
- Feder
- 18
- Widerlagerzapfen
- 20
- Mitnehmerstift
- 22
- Bereich
- 24
- Drehachse
- 26
- Befestigungselement
- 28
- Lagerschale
- 30
- Verzahnung
- 32
- Verzahnung
- 34
- Nut
- 36
- Schenkel
- 38
- Kugellager
- 40
- Arbeitsrichtung
- 42
- Befestigungsmittel
- 44
- Umschalter
- 46
- Lager
- 48
- Griffelement
- 50
- Arretierknopf
- 52
- Rastnase
- 54
- Zahnrad
- 56
- Hammerantriebsmechanismus
- 58
- Verzahnung
- 60
- Hülse
- 62
- Zahnrad
- 64
- Antriebswelle
- 66
- Feder
- 68
- Verzahnung
- F
- Verschiebekraft
