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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem mindestens zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbaren Planetengetriebe, dem ein zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verschiebbares Schalthohlrad zugeordnet ist, das im ersten Gang die erste und im zweiten Gang die zweite Schaltstellung aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Handwerkzeugmaschinen mit einem dem Planetengetriebe zugeordneten Schalthohlrad bekannt. Dieses kann im ersten Gang in einer ersten Schaltstellung z. B. axial von einem Planetenträger einer ersten Planetenstufe beabstandet und in Wirkeingriff mit einem Blockierelement sein, um eine Drehzahluntersetzung durch das Planetengetriebe zu ermöglichen, und kann im zweiten Gang in einer zweiten Schaltstellung z. B. von dem Blockierelement beabstandet und in Wirkeingriff mit dem Planetenträger sein, um die Drehzahluntersetzung durch das Planetengetriebe zu verhindern.
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Nachteilig am Stand der Technik ist, dass das Schalthohlrad im ersten Gang des Planetengetriebes einer derartigen Handwerkzeugmaschine durch den Wirkeingriff mit dem Blockierelement drehfest in einem entsprechenden Getriebegehäuse der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist und beim Umschalten in den zweiten Gang mit dem Planetenträger der ersten Planetenstufe in Wirkeingriff gebracht werden muss, der sich mit einer dem ersten Gang zugeordneten Drehzahl dreht. Da hierbei eine zumindest im Wesentlichen stillstehende Innenverzahnung des Schalthohlrads in eine sich mit der zugeordneten Drehzahl drehende Außenverzahnung des Planetenträgers eingreifen muss, kann einerseits ein entsprechender Umschaltvorgang nicht möglich sein oder andererseits sowohl zu ungünstigem Verschleiß an den Verzahnungen, als auch zu einer ungewünschten Geräuschentwicklung führen.
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In der
DE 10 2009 051 844 A1 wird ein Handwerkzeug mit einem Getriebe mit einer Planetenschaltstufe offenbart, die als Doppelplanetenstufe ausgebildet ist, mit einem ersten Sonnenrad, mindestens einem ersten Planetenrad, mindestens einem zu diesem axial versetzten zweiten Planetenrad und mit einem ersten Hohlrad sowie einem zweiten Hohlrad.
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DE 44 41 793 A1 beschreibt eine Umschalteinrichtung, welche eine Schalthandhabe zur Änderung wenigstens eines Betriebszustandes der Handwerkzeugmaschine aufweist.
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Die
DE 35 25 208 A1 offenbart ein Untersetzungsgetriebe mit einer Drehzahlwechselvorrichtung für einen motorgetriebenen Bohrer.
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Aus der
DE 20 2004 014 986 U1 ist ein schaltbares Umlaufrädergetriebe mit einem Planetenträger bekannt, welcher an seiner Stirnseite mehrere Planetenräder trägt, die mit ihrer Verzahnung mit einer Sonnenverzahnung einer zentral drehbar angeordneten Hülse in permanentem Eingriff stehen, und mit einem die Planetenräder unter ständigem Zahneingriff umschließenden Schalthohlrad, welches längsverschiebbar angeordnet ist und zur Umschaltung der Übersetzungsstufe des Getriebes mit einer Außenverzahnung in Eingriff bringbar ist.
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In der
DE 197 01 767 A1 wird ein Vorlegegetriebe, insbesondere für ein Schwerfahrzeug, offenbart, das ein feststehendes Getriebegehäuse, eine axial in das Getriebegehäuse ragende Antriebswelle, eine axial aus dem Getriebegehäuse ragende Abtriebswelle und ein zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnetes Planetengetriebe aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Handwerkzeugmaschine mit einem zumindest zwischen einem ersten und zweiten Gang umschaltbaren Planetengetriebe bereit zu stellen, bei dem einerseits ein Umschaltvorgang bei voller Drehzahl ermöglicht wird und andererseits Verschleiß und Geräuschentwicklung beim Umschalten zwischen dem ersten und zweiten Gang zumindest reduziert werden können.
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Dieses Problem wird gelöst durch eine Handwerkzeugmaschine mit einem mindestens zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbaren Planetengetriebe, dem ein zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verschiebbares Schalthohlrad zugeordnet ist, das im ersten Gang die erste und im zweiten Gang die zweite Schaltstellung aufweist. Dem Schalthohlrad ist eine Synchronisierungseinheit zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, bei einer Verschiebung des Schalthohlrads zwischen erster und zweiter Schaltstellung zum Umschalten des Planetengetriebes eine Synchronisierung des Schalthohlrads mit einem Planetenträger oder einem Blockierelement des Planetengetriebes zu ermöglichen.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei der eine Verbesserung eines entsprechenden Schaltverhaltens des Planetengetriebes beim Umschalten zwischen erstem und zweitem Gang ermöglicht wird, sodass Verschleiß und Geräuschentwicklung beim Umschalten zumindest reduziert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Schalthohlrad im ersten Gang des Planetengetriebes drehfest in einem zugeordneten Getriebegehäuse angeordnet und im zweiten Gang des Planetengetriebes drehbeweglich im Getriebegehäuse gelagert. Bevorzugt weist das Schalthohlrad eine Innenverzahnung auf und der Planetenträger eine Außenverzahnung. Die Innenverzahnung steht vorzugsweise im zweiten Gang des Planetengetriebes in Wirkeingriff mit der Außenverzahnung.
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Somit kann die Bereitstellung eines betriebssicheren und robusten Planetengetriebes ermöglicht werden.
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Die Innenverzahnung weist bevorzugt eine Vielzahl von radial einwärts gerichteten Zähnen auf, wobei eine vorgegebene Anzahl der Zähne in Längsrichtung verkürzt ausgebildet ist.
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Somit kann die Bereitstellung einer einfachen und kostengünstigen Synchronisierungseinheit ermöglicht werden, mit der eine sichere und zuverlässige Synchronisierung von Schalthohlrad und Planetenträger beim Umschalten vom ersten in den zweiten Gang des Planetengetriebes erreicht wird.
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Bevorzugt ist jeder Zahn der vorgegebenen Anzahl von Zähnen in Längsrichtung um mindestens 0,2 mm verkürzt.
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Somit kann die Bereitstellung einer funktionssicheren und zuverlässigen Synchronisierungseinheit ermöglicht werden.
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An einem dem Planetenträger zugewandten, axialen Endbereich des Schalthohlrads ist bevorzugt an jedem Zahn der vorgegebenen Anzahl von Zähnen jeweils eine der Synchronisierungseinheit zugeordnete Ausbuchtung zur Verkürzung des Zahns ausgebildet. Bevorzugt ist in Umfangsrichtung des Schalthohlrads mindestens jeder zweite der radial einwärts gerichteten Zähne in Längsrichtung verkürzt ausgebildet.
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Somit kann auf einfache Art und Weise die Bereitstellung eines vergrößerten radialen Zahnspiels beim Umschalten ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Außenverzahnung eine Vielzahl von radial auswärts gerichteten Zähnen auf, wobei eine vorgegebene Anzahl der Zähne in Längsrichtung verkürzt ausgebildet ist.
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Somit kann die Bereitstellung einer einfachen und kostengünstigen Synchronisierungseinheit ermöglicht werden, mit der eine sichere und zuverlässige Synchronisierung von Schalthohlrad und Planetenträger beim Umschalten vom ersten in den zweiten Gang des Planetengetriebes erreicht wird.
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Bevorzugt ist jeder Zahn der vorgegebenen Anzahl von Zähnen in Längsrichtung um mindestens 0,2 mm verkürzt.
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Somit kann die Bereitstellung einer funktionssicheren und zuverlässigen Synchronisierungseinheit ermöglicht werden.
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An einer dem Schalthohlrad zugewandten Seite des Planetenträgers ist bevorzugt an jedem Zahn der vorgegebenen Anzahl von Zähnen jeweils eine der Synchronisierungseinheit zugeordnete Ausbuchtung zur Verkürzung des Zahns ausgebildet. Bevorzugt ist in Umfangsrichtung des Planetenträgers mindestens jeder zweite der radial auswärts gerichteten Zähne in Längsrichtung verkürzt ausgebildet.
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Somit kann auf einfache Art und Weise die Bereitstellung eines vergrößerten radialen Zahnspiels beim Umschalten ermöglicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist an dem Schalthohlrad eine äußere Blockierverzahnung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, im ersten Gang des Planetengetriebes eine drehfeste Blockierung des Schalthohlrads im Getriebegehäuse zu ermöglichen. Bevorzugt ist im Getriebegehäuse eine innere Verzahnung vorgesehen, die im ersten Gang des Planetengetriebes im Wirkeingriff mit der äußeren Blockierverzahnung steht.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei der das dem Planetengetriebe zugeordnete Schalthohlrad im ersten Gang sicher und zuverlässig drehfest im Getriebegehäuse blockiert werden kann.
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Bevorzugt weist mindestens die äußere Blockierverzahnung zumindest eine vorgegebene Anzahl von Blockierzähnen auf, an denen der Synchronisierungseinheit zugeordnete, abgestufte Eingreifbereiche ausgebildet sind.
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Somit kann die Bereitstellung einer einfachen und kostengünstigen Synchronisierungseinheit ermöglicht werden, mit der eine sichere und zuverlässige Synchronisierung von Schalthohlrad und Getriebegehäuse beim Umschalten vom zweiten in den ersten Gang des Planetengetriebes erreicht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die innere Verzahnung am Blockierelement vorgesehen.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Handwerkzeugmaschine, bei der ein einfaches und kostengünstiges Bauteil zur drehfesten Blockierung des dem Planetengetriebe zugeordneten Schalthohlrads im ersten Gang des Planetengetriebes im Getriebegehäuse Anwendung finden kann.
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Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Planetengetriebe, das mindestens zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar ist und dem ein zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung verschiebbares Schalthohlrad zugeordnet ist, das im ersten Gang die erste und im zweiten Gang die zweite Schaltstellung aufweist. Dem Schalthohlrad ist eine Synchronisierungseinheit zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, bei einer Verschiebung des Schalthohlrads zwischen erster und zweiter Schaltstellung zum Umschalten des Planetengetriebes eine Synchronisierung des Schalthohlrads mit einem Planetenträger oder einem Blockierelement des Planetengetriebes zu ermöglichen.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Handwerkzeugmaschine mit einem zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbaren Planetengetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine vergrößerte Schnittansicht des gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildeten Planetengetriebes der Handwerkzeugmaschine von 1,
- 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Rückseite des Schalthohlrads von 2,
- 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Vorderseite des Schalthohlrads von 2,
- 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Planetenträgers von 2,
- 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Blockierrings von 2
- 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildeten Planetengetriebes zur Verwendung mit der Handwerkzeugmaschine von 1, und
- 8 eine vergrößerte Schnittansicht eines gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildeten Planetengetriebes zur Verwendung mit der Handwerkzeugmaschine von 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine beispielhafte Handwerkzeugmaschine 100, die ein Werkzeuggehäuse 105 mit einem Handgriff 115 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Handwerkzeugmaschine 100 nach Art eines Elektrowerkzeugs ausgebildet, das zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar ist. In 1 ist die Handwerkzeugmaschine 100 beispielhaft als Akku-Bohrschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung weder auf Elektrowerkzeuge, noch auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Handwerkzeugmaschinen Anwendung finden kann, bei denen ein Werkzeug in Drehungen versetzt wird, z. B. bei einem Schrauber, einer Schlagbohrmaschine etc., unabhängig davon, ob die Handwerkzeugmaschine elektrisch oder nichtelektrisch betreibbar ist.
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In dem Werkzeuggehäuse 105 sind ein z. B. über einen Handschalter 195 betätigbarer Antriebsmotor 180 und ein Getriebe 200 angeordnet, wobei dem Getriebe 200 optional eine Drehmomentkupplung 199 zugeordnet ist. Der Antriebsmotor 180 ist beispielhaft in einem Motorgehäuse 185 angeordnet und das Getriebe 200 in einem Getriebegehäuse 205, wobei das Getriebegehäuse 205 und das Motorgehäuse 185 beispielhaft in dem Werkzeuggehäuse 105 angeordnet und z. B. an diesem befestigt sind.
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Illustrativ ist der Antriebsmotor 180 zum Betrieb mit dem Akkupack 190 ausgebildet und wird hierzu z. B. von diesem mit Strom versorgt. Über das Getriebe 200 ist der Antriebsmotor 180 mit einer Antriebswelle 120, z. B. einer Antriebsspindel, verbunden. Die Funktionsweise und der Aufbau eines geeigneten Antriebsmotors sowie einer geeigneten Drehmomentkupplung sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
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Das Getriebe 200 ist gemäß einer Ausführungsform ein mit verschiedenen Gang- bzw. Planetenstufen ausgebildetes Planetengetriebe. Dieses wird im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 von einem Antriebsglied 223 des Antriebsmotors 180 drehend angetrieben. Das Planetengetriebe 200 ist über ein zugeordnetes, illustrativ mit einem Schiebeelement 210 verbundenes Betätigungselement 230 mindestens zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar. Gemäß einer Ausführungsform ist dem Planetengetriebe 200 eine Synchronisierungseinheit 216 zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, eine Verbesserung eines entsprechenden Schaltverhaltens des Planetengetriebes 200 zumindest beim Umschalten zwischen erstem und zweitem Gang zu ermöglichen. Das Planetengetriebe 200 wird unten stehend bei 2 im Detail beschrieben.
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Illustrativ ist dem Planetengetriebe 200 eine Werkzeugaufnahme 140 zugeordnet, die beispielhaft ein Bohrfutter 145 aufweist. Diese Werkzeugaufnahme 140 dient zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 150 und kann an die von dem Antriebsmotor 180 über das Planetengetriebe 200 antreibbare Antriebswelle 120 angeformt sein oder aufsatzförmig mit dieser verbunden sein.
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2 zeigt das gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildete Planetengetriebe 200 der Handwerkzeugmaschine 100 von 1, das beispielhaft in dem an dem Werkzeuggehäuse 105 befestigten Getriebegehäuse 205 von 1 angeordnet ist. Dieses ist wie bei 1 beschrieben über das mit dem Betätigungselement 230 verbundene Schiebeelement 210 von 1, das beispielhaft mit Schiebestegen 212, 213 versehen ist, zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar und weist illustrativ die Synchronisierungseinheit 216 von 1 auf. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der beiden Schiebestege 212, 213 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen, bei der z. B. auch drei oder mehr Schiebestege Anwendung finden können.
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Das Planetengetriebe 200 hat illustrativ drei in dem Getriebegehäuse 205 angeordnete Gang- bzw. Planetenstufen: eine vordere Stufe 270, eine mittlere Stufe 271 und eine hintere Stufe 272. Die vordere Planetenstufe 270 hat beispielhaft ein Sonnenrad 203, mindestens ein Planetenrad 207, 208, einen Planetenträger bzw. Mitnehmer 204 mit einer Drehmitnahmekontur 267 zur Drehmitnahme der illustrativ mit dem Mitnehmer 204 verbunden Antriebswelle 120, sowie ein axial unbeweglich und drehfest im Getriebegehäuse 205 angeordnetes Hohlrad 206. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „axial unbeweglich“ eine Befestigungsart, bei der eine Bewegung in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen unterbunden wird und lediglich innerhalb vorgegebener Toleranzen möglich ist.
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Die mittlere Planetenstufe 271 hat beispielhaft ein Sonnenrad 513, mindestens ein Planetenrad 217, 218, einen Planetenträger 214, sowie ein axial verschiebbares und in Abhängigkeit von einer jeweils zugeordneten Schaltstellung drehbeweglich oder drehfest im Getriebegehäuse 205 angeordnetes Schalthohlrad 300. Der Planetenträger 214 bildet das Sonnenrad 203 der vorderen Planetenstufe 270 aus, wobei das Sonnenrad 203 am Planetenträger 214 auf geeignete Art und Weise befestigt sein kann oder an diesem angeformt sein kann. Illustrativ sind der Planetenträger 214 und das Sonnenrad 203 einstückig ausgebildet. Das Schalthohlrad 300 hat illustrativ einen verbreiterten Abschnitt 310 an seinem - in 2 linken - axialen Endbereich 399, der in einen verjüngten Bereich 365 an seinem - in 2 rechten - axialen Endbereich 397 übergeht. Der verbreiterte Abschnitt 310 bildet beispielhaft einen ringförmigen Kragen 360 aus, an dem illustrativ eine Ringnut 382 ausgebildet ist, in die beispielhaft die Schiebestege 212, 213 derart eingreifen, dass das Schalthohlrad 300 relativ zu den Schiebestegen 212, 213 verdrehbar ist.
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Die hintere Planetenstufe 272 hat beispielhaft ein von dem Antriebsglied 223 von 1 gebildetes Sonnenrad, auf dessen Darstellung hier zur Vereinfachung der Zeichnung verzichtet wurde, mindestens ein Planetenrad 227, 228, einen mit einer Außenverzahnung 567 versehenen Planetenträger 500, sowie ein axial unbeweglich und drehfest im Getriebegehäuse 205 angeordnetes Hohlrad 226. Der Planetenträger 500 bildet das Sonnenrad 513 der mittleren Planetenstufe 271 aus, wobei das Sonnenrad 513 am Planetenträger 500 auf geeignete Art und Weise befestigt sein kann oder an diesem angeformt sein kann. Beispielhaft sind der Planetenträger 500 und das Sonnenrad 513 einstückig ausgebildet, wobei der Planetenträger 500 illustrativ ein dem Sonnenrad 513 zugewandtes axiales Ende 597 und ein von diesem abgewandtes axiales Ende 599 aufweist.
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Illustrativ ist am Außenumfang des Schalthohlrads 300 ein nach Art eines Blockierrings ausgebildetes und nachfolgend zur Vereinfachung der Beschreibung auch als „Blockierring“ bezeichnetes Blockierelement 600 angeordnet. Dieser ist beispielhaft drehfest im Getriebegehäuse 205 befestigt und erstreckt sich in axialer Richtung des Getriebegehäuses 205 gesehen etwa über einen vom Planetenträger 500 bis zum Planetenträger 214 reichenden Bereich, kann alternativ hierzu jedoch auch eine verkürzte axiale Länge aufweisen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Blockierring 600 lediglich ein optionales Bauteil ist, auf dessen Verwendung z. B. bei einer geeigneten Ausgestaltung des Getriebegehäuses 205 verzichtet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Planetengetriebe 200 wie bei 1 beschrieben zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar. Hierzu ist das Schalthohlrad 300 zumindest zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung axial verschiebbar, wobei die erste Schaltstellung dem ersten Gang und die zweite Schaltstellung dem zweiten Gang zugeordnet ist. Illustrativ ist dem Schalthohlrad 300 die Synchronisierungseinheit 216 zur Verbesserung des Schaltverhaltens des Planetengetriebes 200 zugeordnet, die zumindest dazu ausgebildet ist, bei einer Verschiebung des Schalthohlrads 300 zwischen erster und zweiter Schaltstellung zum Umschalten des Planetengetriebes 200 eine Synchronisierung des Schalthohlrads 300 mit dem Planetenträger 500 oder dem Blockierring 600 zu ermöglichen. Hierbei ist die Synchronisierungseinheit 216 beim Planetengetriebe 200 beispielhaft dazu ausgebildet, bei einer axialen Verschiebung des Schalthohlrads 300 von seiner ersten in die zweite Schaltstellung zum Umschalten des Planetengetriebes 200 vom ersten in den zweiten Gang eine Synchronisierung des Schalthohlrads 300 mit dem Planetenträger 500 zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Synchronisierungseinheit 216 dazu ausgebildet sein, bei einer axialen Verschiebung des Schalthohlrads 300 von seiner zweiten in die erste Schaltstellung zum Umschalten des Planetengetriebes 200 vom zweiten in den ersten Gang eine Synchronisierung des Schalthohlrads 300 mit dem Blockierring 600 zu ermöglichen. Die Synchronisierungseinheit 216 wird unten bei 3 bis 6 beschrieben.
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In seiner ersten - in 2 nicht gezeigten, rechten - Schaltstellung ist das Schalthohlrad 300 z. B. drehfest mit dem Blockierring 600 gekoppelt und somit drehfest im Getriebegehäuse 205 angeordnet. Hierbei wird eine im Bereich eines an einem - in 2 rechten - axialen Ende 397 des Schalthohlrads 300 an dessen Außenumfang ausgebildete, äußere Blockierverzahnung 369 von einer am Blockierring 600 ausgebildeten, inneren Verzahnung 629 blockiert bzw. steht im Wirkeingriff mit dieser. Die innere Verzahnung 629 ist beispielhaft in einem - in 2 rechten - axialen Endbereich 620 des Blockierrings 600 ausgebildet. Somit wird eine drehfeste Blockierung des Schalthohlrads 300 im Getriebegehäuse 205 im ersten Gang ermöglicht, wobei das Schalthohlrad 300 in axialer Richtung des Getriebegehäuses 205 gesehen im Bereich der Planetenräder 217, 218 und des Planetenträgers 214 der mittleren Planetenstufe 271 angeordnet ist, sodass die Planetenräder 217, 218 sich entlang einer am Schalthohlrad 300 vorgesehenen Innenverzahnung 367 abwälzen können und die mittlere Planetenstufe 271 somit aktiviert ist. Das Schalthohlrad 300 und der Planetenträger 500 sind somit im ersten Gang axial voneinander beabstandet.
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In seiner zweiten - in 2 gezeigten, linken - Schaltstellung, ist das Schalthohlrad 300 z. B. drehfest mit dem Planetenträger 500 gekoppelt und drehbeweglich im Getriebegehäuse 205 angeordnet, wobei das Schalthohlrad 300 illustrativ über seine Innenverzahnung 367 sowohl in Wirkeingriff mit der Außenverzahnung 567 des Planetenträgers 500 der hinteren Planetenstufe 272, als auch den Planetenrädern 217, 218 der mittleren Planetenstufe 271 steht, sodass Schalthohlrad 300, Planetenräder 217, 218 und Planetenträger 500 sich im Betrieb gemeinsam miteinander drehen. Hierdurch wird die mittlere Planetenstufe 271 im zweiten Gang deaktiviert.
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Im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 100 von 1 wird das Drehmoment des Antriebsmotors 180 von 1 über die Planetenstufen 272, 271, 270 des Planetengetriebes 200 mittels der Drehmitnahmekontur 267 des Mitnehmers 204 auf die Antriebswelle 120 übertragen. Hierbei arbeitet das Planetengetriebe 200 gemäß einer Ausführungsform nach Art eines Untersetzungsgetriebes, bei dem im ersten Gang z. B. ein großes Drehmoment und eine kleine Drehgeschwindigkeit auf die Antriebswelle 120 übertragen werden, während im zweiten Gang ein im Vergleich hierzu reduziertes Drehmoment und eine vergrößerte Drehgeschwindigkeit übertragen werden.
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3 zeigt eine Ansicht des axialen Endbereichs 399 des Schalthohlrads 300 von 2, an dem der verbreiterte Abschnitt 310 mit dem ringförmigen Kragen 360 und der Ringnut 382 ausgebildet ist. Darüber hinaus weist das Schalthohlrad 300 wie bei 2 beschrieben die Innenverzahnung 367 auf, sowie den verjüngten Bereich 365 an seinem axialen Endbereich 397. Die Innenverzahnung 367 weist beispielhaft eine Vielzahl von radial einwärts gerichteten Zähnen auf, von denen zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung lediglich fünf Zähne mit den Bezugszeichen 371, 373, 375, 377, 379 gekennzeichnet sind. Im verjüngten Bereich 365 ist illustrativ eine Blockierverzahnung 369 mit einer Vielzahl von Blockierzähnen ausgebildet, von denen zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung lediglich fünf Zähne mit den Bezugszeichen 351, 353, 355, 357, 359 gekennzeichnet sind. Diese Blockierverzahnung 369 wird unten bei 4 beschrieben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 eine vorgegebene Anzahl der Vielzahl von radial einwärts gerichteten Zähnen 371, 373, 375, 377, 379 zugeordnet, die in ihrer Längsrichtung verkürzt ausgebildet sind. Illustrativ sind die Zähne 371, 375, 379 in ihrer Längsrichtung z. B. jeweils um mindestens 0,2 mm verkürzt. Diese Verkürzung wird beispielhaft durch eine an jedem dieser Zähne 371, 375, 379 vorgesehene Ausbuchtung 342, 346, 348 ausgebildet. Diese der Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 zugeordneten Ausbuchtungen 342, 346, 348 sind z. B. an axialen Enden 341, 345 bzw. 349 der Zähne 371, 375 bzw. 379 vorgesehen, die im Bereich des axialen Endbereichs 399 des Schalthohlrads 300 angeordnet sind.
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Illustrativ ist in Umfangsrichtung des Schalthohlrads 300 gesehen jeder zweite der radial einwärts gerichteten Zähne 371, 373, 375, 377, 379 in Längsrichtung verkürzt ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch nur jeder dritte, vierte usw. der Zähne 371, 373, 375, 377, 379 in Längsrichtung verkürzt ausgebildet sein kann. Darüber hinaus können z. B. jeweils auch Gruppen von Zähnen, z. B. jeweils zwei, drei oder vier in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Zähne, verkürzt sein, die von ungekürzten Zahngruppen, die jeweils ein oder mehrere Zähne aufweisen können, benachbart sein können. Hierbei können sowohl regelmäßige Muster, z. B. auf zwei verkürzte Zähne folgen jeweils zwei ungekürzte Zähne usw., wie auch unregelmäßige Muster, z. B. auf zwei verkürzte Zähne folgen jeweils drei oder mehr ungekürzte Zähne usw., vorgesehen sein.
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4 zeigt eine Ansicht des axialen Endbereichs 397 des Schalthohlrads 300 von 2 und 3 zur Verdeutlichung der im verjüngten Bereich 365 an dessen Außenumfang illustrativ ausgebildeten Blockierverzahnung 369 mit der Vielzahl von Blockierzähnen 351, 353, 355, 357, 359. Diese weisen beispielhaft zugeordnete, in axialer Richtung des Schalthohlrads 300 der Synchronisierungseinheit 216 abgestufte Eingreifbereiche 321, 323, 325, 327 bzw. 329 auf, die im vorliegenden Beispiel dazu ausgebildet sind, eine Rechtslaufoptimierung für das Planetengetriebe 200 von 1 und 2 zu realisieren, um im Rechtslauf und insbesondere bei hohen Drehmomenten eine vollständige Überdeckung der Blockierzähne 351, 353, 355, 357, 359 mit zugeordneten Verdrehsicherungszähnen (621, 623, 625, 627, 628 in 6) des Blockierrings 600 von 2 zu garantieren. Im Linkslauf wird jeweils lediglich eine teilweise Überdeckung der abgestuften Eingreifbereiche 321, 323, 325, 327 bzw. 329 mit den Verdrehsicherungszähnen (621, 623, 625, 627, 628 in 6) des Blockierrings 600 von 2 realisiert. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die dargestellte Realisierung der Rechtslaufoptimierung lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen ist, die vielmehr auch mit einer Links- bzw. einer Links- und Rechtslaufoptimierung realisiert werden kann.
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5 zeigt den Planetenträger 500 der hinteren Planetenstufe 272 von 2, an dessen axialem Ende 597 illustrativ das mit einer beispielhaften, äußeren Verzahnung 583 versehene Sonnenrad 513 der mittleren Planetenstufe 271 von 2 angeordnet ist. Der Planetenträger 500 weist wie oben beschrieben an seinem Außenumfang beispielhaft die Außenverzahnung 567 auf. Diese hat eine Vielzahl von radial auswärts gerichteten Zähnen, von denen zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung lediglich fünf Zähne mit den Bezugszeichen 571, 573, 575, 577, 579 gekennzeichnet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 eine vorgegebene Anzahl der Vielzahl von radial auswärts gerichteten und jeweils in Längsrichtung verkürzten Zähnen zugeordnet. Illustrativ sind die Zähne 571, 575, 579 in ihrer Längsrichtung z. B. jeweils um mindestens 0,2 mm verkürzt, wobei beispielhaft an jedem dieser Zähne 571, 575, 579 eine der Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 zugeordnete Ausbuchtung 551, 555 bzw. 559 ausgebildet ist. Diese Ausbuchtungen 551, 555, 559 sind z. B. an axialen Enden 541, 545 bzw. 549 der Zähne 571, 575 bzw. 579 vorgesehen, die im Bereich einer in 2 dem Schalthohlrad 300 zugewandten Seite bzw. am axialen Ende 597 des Planetenträgers 500 angeordnet sind.
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Illustrativ ist in Umfangsrichtung des Planetenträgers 500 gesehen mindestens jeder zweite der radial auswärts gerichteten Zähne 571, 573, 575, 577, 579 in seiner Längsrichtung verkürzt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass ähnlich wie oben bei 3 in Bezug auf die Innerverzahnung 367 des Schalthohlrads 300 beschrieben auch hier unterschiedliche Ausgestaltungen realisierbar sind.
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6 zeigt den Blockierring 600 von 2, in dessen axialem Endbereich 620 die innere Verzahnung 629 ausgebildet ist, die beispielhaft eine Vielzahl von Verdrehsicherungszähnen aufweist, von denen zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung lediglich fünf Zähne mit den Bezugszeichen 621, 623, 625, 627, 628 gekennzeichnet sind. Diese erstrecken sich illustrativ ausgehend von einer am axialen Endbereich 620 vorgesehenen Ringschulter 622 in einer vom axialen Endbereich 620 wegweisenden Richtung am Innenumfang 612 des Blockierrings 600 entlang und sind zum Zusammenwirken mit der Blockierverzahnung 369 des Schalthohlrads 300 von 2 bis 4 ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist am Außenumfang 632 des Blockierrings 600 eine Fixiereinheit 640 zur drehfesten Fixierung des Blockierrings 600 im Getriebegehäuse 205 von 1 und 2 vorgesehen. Diese weist beispielhaft eine vorgegebene Anzahl von radial auswärts gerichteten Vorsprüngen aus, die in zugeordnete Ausnehmungen des Getriebegehäuses 205 von 1 und 2 eingreifen. Zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Zeichnung sind lediglich zwei Vorsprünge mit den Bezugszeichen 642, 644 gekennzeichnet. Darüber hinaus sind am Blockierring 600 beispielhaft zwei Öffnungen 634, 636 zum Durchgriff der Schiebestege 212 bzw. 213 von 2 vorgesehen.
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7 zeigt ein gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildetes und mit einer Synchronisierungseinheit 716 versehenes Planetengetriebe 700, das ebenfalls zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar ist und zur Realisierung des Planetengetriebes 200 von 1 und 2 Anwendung finden kann bzw. anstelle des Planetengetriebes 200 mit der Handwerkzeugmaschine 100 von 1 verwendet werden kann. Dieses ist illustrativ in einem z. B. am Werkzeuggehäuse 105 von 1 und 2 befestigten Getriebegehäuse 705 angeordnet und weist beispielhaft die drei Planetenstufen 270, 271, 272 von 2 auf, wobei die hintere Planetenstufe 272 exemplarisch von einem Sonnenrad 701 antreibbar ist, das z. B. von einem dem Antriebsmotor 180 von 1 zugeordneten Ritzel ausgebildet wird.
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Im Gegensatz zur 2 weist die mittlere Planetenstufe 271 hier jedoch beispielhaft ein axial unbeweglich, aber radial beweglich im Getriebegehäuse 705 angeordnetes Hohlrad 706 auf, das eine äußere Blockierverzahnung 767 aufweist, und der Planetenträger 214 ist zumindest abschnittsweise innerhalb eines drehfest mit dem Getriebegehäuse 705 verbundenen und z. B. nach Art eines Blockierrings ausgebildeten Blockierelements 709 angeordnet, das nachfolgend als „Blockierring“ bezeichnet wird und den Planetenträger 214 axial unbeweglich, aber radial beweglich im Getriebegehäuse 705 fixiert und darüber hinaus eine Blockierverzahnung 729 aufweist. Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „radial beweglich“ eine Anordnungsart, bei der eine Bewegung in Umfangsrichtung möglich ist.
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Des Weiteren ist als ein weiterer Unterschied zur 2 ein zur Umschaltung zwischen erstem und zweitem Gang ausgebildetes Schalthohlrad 750 vorgesehen, das in seiner in 7 gezeigten ersten Schaltstellung im ersten Gang des Planetengetriebes 700 das Hohlrad 706 mit dem Blockierring 709 koppelt. Hierbei steht das Schalthohlrad 750 einerseits in Wirkeingriff mit dem Blockierring 709 und wird von diesem drehfest im Getriebegehäuse 705 fixiert, und steht andererseits im Wirkeingriff mit dem Hohlrad 706 und fixiert dieses somit seinerseits drehfest im Getriebegehäuse 705. Hierdurch wird die mittlere Planetenstufe 271 aktiviert, sodass der erste Gang mit vergleichsweise hohem Drehmoment aktiviert ist.
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In seiner zweiten - in 7 linken - Schaltstellung im zweiten Gang des Planetengetriebes 700 koppelt das Schalthohlrad 750 dahingegen das Hohlrad 706 mit dem Planetenträger 500, sodass das Schalthohlrad 750 und das Hohlrad 706 im Getriebegehäuse 705 mit dem Planetenträger 500 radial beweglich sind. Hierdurch wird die mittlere Planetenstufe 271 deaktiviert, sodass der zweite Gang mit vergleichsweise niedrigem Drehmoment aktiviert ist.
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Illustrativ weist das Schalthohlrad 750 in Analogie zum Schalthohlrad 300 von 2 bis 4 den verbreiterten Abschnitt 310 auf, der beispielhaft den ringförmigen Kragen 360 ausbildet, an dem die Ringnut 382 vorgesehen ist, in die z. B. die Schiebestege 212, 213 von 2 eingreifen können, sodass das Schalthohlrad 750 relativ zu den Schiebestegen 212, 213 verdrehbar ist und über diese Schiebestege 212, 213 und z. B. das mit dem Betätigungselement 230 verbundene Schiebeelement 210 von 1 zwischen erster und zweiter Schaltstellung verschiebbar ist. An seinen beiden axialen Enden 797, 799 weist das Schalthohlrad 750 den verjüngten Bereich 365 auf und an seinem Innenumfang die Innenverzahnung 367.
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Die am Schalthohlrad 750, dem Blockierring 709 und dem Planetenträger 500 ausgebildete Synchronisierungseinheit 716 ist dazu ausgebildet, eine Verbesserung eines entsprechenden Schaltverhaltens des Planetengetriebes 700 zumindest beim Umschalten zwischen erstem und zweitem Gang zu ermöglichen. Hierbei entsprechen Aufbau und Funktionalität der Synchronisierungseinheit 716 z. B. zumindest im Wesentlichen dem Aufbau und der Funktionalität der Synchronisierungseinheit 216 von 2, sodass hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung hiervon verzichtet wird.
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8 zeigt ein gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildetes und mit einer Synchronisierungseinheit 816 versehenes Planetengetriebe 800, das ebenfalls zwischen einem ersten und einem zweiten Gang umschaltbar ist und zur Realisierung des Planetengetriebes 200 von 1 und 2 Anwendung finden kann bzw. anstelle des Planetengetriebes 200 mit der Handwerkzeugmaschine 100 von 1 verwendet werden kann. Dieses ist illustrativ in einem z. B. am Werkzeuggehäuse 105 von 1 und 2 befestigten Getriebegehäuse 805 angeordnet und weist beispielhaft die drei Planetenstufen 270, 271, 272 von 2 auf, wobei die hintere Planetenstufe 272 exemplarisch von einem Sonnenrad 801 antreibbar ist, das z. B. von einem dem Antriebsmotor 180 von 1 zugeordneten Ritzel ausgebildet wird.
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Im Gegensatz zur 2 weist die hintere Planetenstufe 272 beispielhaft ein zur Aufnahme der Planetenräder 227, 228 vorgesehenes, axial unbeweglich und drehfest im Getriebegehäuse 805 angeordnetes, hinteres Hohlrad 826 auf, an dessen Außenumfang illustrativ eine Blockierverzahnung 867 ausgebildet ist, sowie einen in einem mittleren Hohlrad 806 angeordneten Planetenträger 860. Das hintere Hohlrad 826 bildet somit beispielhaft ein ringförmiges Blockierelement aus und wird deshalb nachfolgend auch als „Blockierring“ bezeichnet. Die mittlere Planetenstufe 271 hat im Gegensatz zur 2 die ebenfalls in dem mittleren Hohlrad 806 angeordneten Planetenräder 217, 218 sowie einen Planetenträger 814, der das Sonnenrad 203 der vorderen Planetenstufe 270 ausbildet und an dessen Außenumfang illustrativ eine Außenverzahnung 817 vorgesehen ist. Hierbei kann der Planetenträger 814 auf geeignete Art und Weise am Sonnenrad 203 befestigt sein oder an diesem angeformt bzw. einstückig mit diesem ausgebildet sein. Darüber hinaus hat die mittlere Planetenstufe 271 beispielhaft ein Sonnenrad 853, das am Planetenträger 860 der hinteren Planetenstufe 272 auf geeignete Art und Weise befestigt sein kann oder an diesem angeformt bzw. einstückig mit diesem ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus ist als ein weiterer Unterschied zur 2 ein zur Umschaltung zwischen erstem und zweitem Gang ausgebildetes, im Getriebegehäuse 805 axial verschiebbares und radial bewegliches Schalthohlrad 850 vorgesehen, das drehfest mit dem mittleren Hohlrad 806 verbunden ist. Das Schalthohlrad 850 ist in axialer Richtung des Getriebegehäuses 805 zwischen seiner ersten und zweiten Schaltstellung verschiebbar und beispielhaft zumindest abschnittweise in einem Schiebeglied 813 angeordnet. Dieses hat z. B. die Form eines Halbrings mit einem radial einwärts gerichteten U-Profil, in dem das Schalthohlrad 850 drehbeweglich gelagert ist. Das Schiebeglied 813 und mit diesem das Schalthohlrad 850 sind z. B. über das mit dem Betätigungselement 230 verbundene Schiebeelement 210 von 1 zwischen erster und zweiter Schaltstellung verschiebbar.
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Illustrativ weist das Schalthohlrad 850 in Analogie zum Schalthohlrad 300 von 2 bis 4 den verbreiterten Abschnitt 310 auf, der beispielhaft den ringförmigen Kragen 360 ausbildet, wobei an einem - in 8 rechten - axialen Ende 797, 799 des Schalthohlrads 850 der verjüngte Bereich 365 ausgebildet ist und am Innenumfang des Schalthohlrads 850 die Innenverzahnung 367 vorgesehen ist. Am Schalthohlrad 850, zumindest einem - in 8 rechten - axialen Endbereich 899 des Blockierrings 826 und zumindest einem - in 8 linken - axialen Endbereich 897 des Planetenträgers 814 ist illustrativ die Synchronisierungseinheit 816 dazu ausgebildet, eine Verbesserung eines entsprechenden Schaltverhaltens des Planetengetriebes 800 zumindest beim Umschalten zwischen erstem und zweitem Gang zu ermöglichen. Hierbei entsprechen Aufbau und Funktionalität der Synchronisierungseinheit 816 z. B. zumindest im Wesentlichen dem Aufbau und der Funktionalität der Synchronisierungseinheit 216 von 2, sodass hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung hiervon verzichtet wird.
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Beim Umschalten in den ersten Gang wird durch eine Verschiebung des Schiebeglieds 813 in Richtung des Blockierrings 826 das Schalthohlrad 850 aus der bzw. über die in 8 gezeigte Mittelstellung in seine erste Schaltstellung verschoben, die dem ersten Gang zugeordnet ist. In dieser ersten Schaltstellung greift die Innenverzahnung 367 des Schalthohlrads 850 in die Blockierverzahnung 867 des Blockierrings 826 der hinteren Planetenstufe 272 ein. Somit ist das Schalthohlrad 850 drehfest mit dem Blockierring 826 verbunden, sodass ein großes Drehmoment und eine kleine Drehgeschwindigkeit auf die Antriebswelle 120 übertragen werden. Durch eine Verschiebung des Schiebeglieds 813 in Richtung des Planetenträgers 814 wird das Schalthohlrad 850 aus der bzw. über die in 8 gezeigte Mittelstellung in seine zweite Schaltstellung verschoben, die dem zweiten Gang zugeordnet ist. Hierbei greift die Innenverzahnung 367 des Schalthohlrads 850 in die Außenverzahnung des Planetenträgers 814 der mittleren Planetenstufe 271 ein, sodass das Schalthohlrad 850 radial beweglich mit dem Planetenträger 814 verbunden wird. Somit können ein im Vergleich zum Betrieb im ersten Gang reduziertes Drehmoment und eine vergrößerte Drehgeschwindigkeit übertragen werden.
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Da der Aufbau und die Funktionsweise von Planetengetrieben mit Gangumschaltung dem Fachmann hinreichend bekannt sind, wird hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine weitere Beschreibung der Planetengetriebe 200, 700 und 800 von 2, 7 und 8 verzichtet. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass lediglich die Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 zwecks Knappheit und Einfachheit der Beschreibung im Detail beschrieben ist, da eine Übertragung von deren Aufbau und Funktionalität auf die Synchronisierungseinheiten 716 von 7 und 816 von 8 sich dem Fachmann aus der Beschreibung der Synchronisierungseinheit 216 von 1 und 2 erschließen.
