DE19717466B4

DE19717466B4 - Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE19717466B4
Application number: DE19717466A
Authority: DE
Inventors: Manfred Buck; Siegfried Fehrle; Jürgen Schmdit
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2017-04-26
Also published as: CH692792A5; US6093130A; JP4051128B2; JPH10296573A; GB2324577B; GB9806403D0; GB2324577A; DE19717466A1

Abstract

Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, mit einer in einem Maschinengehäuse (10) gelagerten Arbeitsspindel (11) zum Drehantrieb des Werkzeugs, mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Vorgelegewelle (14) und mit einem zwischen der Arbeitsspindel (11) und der Vorgelegewelle (14) angeordneten, Sonnenrad (17), Planetenrad (30) und Planentenradträger (20) aufweisenden Planetengetriebe (15), dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (20) mit der Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist und das Sonnenrad (17) durch axiales Verschieben schaltbar so ausgebildet ist, dass es einerseits mit dem Maschinengehäuse (10) (langsamer Gang) und andererseits mit der Arbeitsspindel (11) (schneller Gang) jeweils drehfest gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Mehrganggetriebe dieser Art ( EP 0 566 926 A1 ) ist das Planetengetriebe in zwei Gängen schaltbar ausgebildet, wozu dessen Sonnenrad auf der Vorgelegewelle befestigt ist und der über ein Nadellager auf der Vorgelegewelle gelagerte Planetenradträger eine Außenverzahnung trägt, die ständig in Eingriff mit dem die Werkzeugspindel antreibenden Zahnkranz ist. Am innenverzahnten Hohlrad des Plantengetriebes ist eine Rastverzahnung ausgebildet, der ein am Gehäuse befestigtes Raststück zugeordnet ist, und eine Umfangsnut für einen Gangschaltschieber vorgesehen. Zusätzlich ist dem Planetenradträger ein Rad mit Außenverzahnung zugeordnet, das über zwischen den Planetenräder hindurchgeführte Segmente drehfest mit dem Planentenradträger verbunden ist. Die Außenverzahnung des Rades ist so ausgebildet, dass die Innenverzahnung des Hohlrades in diese einschiebbar ist. Im ersten Gang ist das Hohlrad so verschoben, dass es mittels einer Rastverzahnung am Raststück festsitzt. Das mit der Vorgelegewelle verbundene Sonnenrad versetzt damit über die Planetenräder den Planetenradträger mit einer Übersetzung von 1:3,4 in Drehung. Über den Zahnkranz, der mit der Außenverzahnung des Planetenradträgers kämmt, wird damit die Werkzeugspindel mit einer niedrigen Drehzahl von 700 U/min angetrieben. Im zweiten Gang ist das Hohlrad in seine mittlere Stellung verschoben, in der es zusätzlich in die Außenverzahnung des Rades greift, so dass es am Planetenradträger blockiert ist. Der Planetenradträger ist damit unmittelbar mit dem Sonnenrad drehfest verbunden, und der Zahnkranz der Werkzeugspindel wird mit einer Übersetzung von 1:1 mit der Drehzahl von 2250 U/min angetrieben.

Ein bekanntes Mehrganggetriebe für eine Werkzeugmaschine, z.B. für einen motorgetriebenen Bohrer, ( DE 197 04 455 A1 ) weist ein Planetengetriebe mit mehreren axial angeordneten Planetengetriebeeinheiten auf. Jede Planetengetriebeeinheit besitzt ein Sonnenrad, mit diesem kämmende Planetenräder sowie ein mit dem Sonnenrad koaxiales und mit den Planetenrädern kämmendes Hohlrad auf, wobei ein Hohlrad der Planetengetriebeeinheiten drehfest gehalten wird, während das andere Hohlrad zur Übertragung eines Drehmoments drehbar ist, und gewählt werden kann, welches Hohlrad drehfest gehalten wird. Beide Sonnenräder sind drehfest auf einer Eingangswelle hintereinander angeordnet, während die beiden Planetenradsätze auf einem gemeinsamen Planetenradträger sitzen, der koaxial und drehbeweglich auf der Eingangswelle angeordnet ist. Der Planetenradträger trägt integral ein weiteres Sonnenrad, dessen Drehung über ein mit einem weiteren Hohlrad kämmendes Planetenrad auf einen weiteren Träger übertragen wird. Die Drehung dieses weiteren Trägers wird über einen automatischen Verriegelungsmechanismus auf die Ausgangswelle des Getriebes übertragen.

Ein bekanntes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug ( DE 197 04 455 A1 ) weist ein Planetengetriebe mit mehreren Sonnerädern, Hohlrädern, Planetenrädern und einem Planetenradträger auf. Sonnenräder, Hohlräder und Planetenradträger sind jeweils drehfest mit mindestens einer koaxial auf der Eingangswelle angeordneten Verbindungsbuchse verbunden. Eine Einganswahlbuchse ist drehfest und axial verschiebbar mit einer Befestigungswahlbuchse verbunden, die ihrerseits axial verschiebbar und in Drehrichtung festlegbar an dem Getriebegehäuse gelagert ist und im drehfesten Eingriff mit einer weiteren Verbindungsbuchse bringbar ist. Durch axiales Verschiebe der Eingangs- und Befestigungswahlbuchs ist ein Sonnenrad, ein Hohlrad oder ein Planetenradträger des Planetengetriebes am Getriebegehäuse festlegbar, ein Sonnenrad, Hohlrad oder Planetenradträger des Planetengetriebes mit der Eingangswelle drehfest verbindbar und ein Sonnenrad, Hohlrad oder Planetenradträger frei drehbar.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Mehrganggetriebe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch das schaltbare Sonnenrad in konstruktiv sehr einfacher Weise ein Zweiganggetriebe realisiert wird, das eine Umschaltung der Gänge bei voller Drehzahl erlaubt. Das Getriebe ist kostengünstig herstellbar, da es bis auf den Planetenträger nur wenig komplizierte Teile umfasst, deren geringe Anzahl sich auch im Hinblich auf ein gewünschtes geringes Gewicht des Getriebes günstig auswirkt. Das Getriebe kann vormontiert werden, so dass sich die Montagezeit des Elektrowerkzeugs selbst verkürzt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Mehrganggetriebes möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Planetengetriebe ein mit der Arbeitsspindel gekoppeltes zweites Sonnenrad auf, dessen Radachse mit der des ersten Sonnenrads fluchtet und dessen Raddurchmesser von dem des ersten Sonnenrads abweicht. Jeweils zwei von mehren jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Sonnenrad kämmenden Planetenrädern mit voneinander abweichenden Planetenraddurchmessern sind miteinander drehfest zu einem Planetenradpaar verbunden, das auf einer am Planetenradträger festgelegten Achse freidrehend sitzt. Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird eine kompakte Bauweise des Planetengetriebes erzielt, das durch Wegfall des Hohlrads auf einen relativ kleinen Durchmesser gehalten werden kann. Durch entsprechende Auslegung der Zahnkränze an den Sonnen- und Planetenrädern ist eine 1:2-Übersetzung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind insgesamt drei Planetenradpaare vorgesehen, die jeweils auf drei um 120° Umfangswinkel zueinander am Planetenradträger festgelegten Achse freidrehend sitzen. Durch diese konstrutkive Gestaltung wird der Kraftfluß im Planetengetriebe auf drei Planetenräder verteilt und damit eine erhöhte Lebensdauer des Getriebes erzielt.

Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung ausschnittweise einen Längsschnit eines Zweiganggetriebes für eine elektrische Diamantkernbohrmaschine.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Zweiganggetriebe ist in einer Bohrmaschine, hier einer Diamantkernbohrmaschine, als spezielles Ausführungsbeispiel für eine allgemeine Elektrowerkzeugmaschine eingesetzt. Von der Bohrmaschine ist ein Gehäuse 10 teilweise zu sehen, in welchem eine Arbeitsspindel 11 zum Drehantrieb eines hier nicht dargestellten Werkzeugs mittels Kugellager, von denen hier das Kugellager 40 zu sehen ist, drehbar gelagert ist. Die Arbeitsspindel 11 wird von einem hier nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, dessen Abtriebswelle 38 über ein Antriebsritzel 12 mit einem Zahnkranz 13 einer hier als Mitnehmerhülse 14 ausgebildeten Vorgelegewelle in Eingriff steht. Die im Gehäuse 10 über ein Kugellager 29 drehbar gelagerte Mitnehmerhülse 14 überträgt ihre Drehbewegung mittels eines Planetengetriebes 15 auf die Arbeitsspindel 11, wobei zwischen der Mitnehmerhülse 14 und dem Planetengetriebe 15 noch eine Überlastkupplung 16 eingeschaltet ist.
Das Planetengetriebe 15 umfaßt ein erstes Sonnenrad 17, das einstückig am Ende einer Schaltwelle 18 ausgebildet ist, ein zweites Sonnenrad 19, das drehfest mit der Arbeitsspindel 11 verbunden ist, einen Planetenradträger 20 und drei um 120° Umfangswinkel zueinander versetzte Planetenradpaare 21, die jeweils freidrehend auf einer von drei am Planetenradträger 20 festgelegten Achsen 22 sitzen. Der Planetenradträger 20 ragt mit einem hohlen Schaft 201 in die Mitnehmerhülse 14 hinein, übergreift dabei teilweise die Schaltwelle 18 und ist über ein Gleitlager 23 am Gehäuse 10 drehbar abgestützt. Die Schaltwelle 18 durchzieht die Mitnehmerhülse 14 und den Planetenradträger 20 und ist mittels zweier Gleitlager 24 einerseits in der Mitnehmerhülse 14 und andererseits im Planetenradträger 20 drehbar und begrenzt axial verschiebbar gelagert. Die Überlastkupplung 16 ist zwischen der Mitnehmerhülse 14 und dem Hohlschaft 201 des Planetenradträgers 20 wirksam und besteht aus drei Mitnehmerkugeln 25, die in entsprechenden Bohrungen in der Mitnehmerhülse 14 einliegen, und einem Kupplungsring 26, der von einer Kupplungsfeder 27 mit einer Konusfläche 261 gegen die Mitnehmerkugeln 25 gedrückt wird, wobei sich die Kupplungsfeder 27 über eine Stützscheibe 39 an dem drehfest auf der Mitnehmerhülse 14 sitzenden Innenring des Kugellagers 29 abstützt. Die drei Mitnehmerkugeln 25 greifen in korrespondierende Vertiefungen 28 ein, die im Hohlschaft 201 des Planetenradträgers 20 eingearbeitet sind, und übertragen somit die Drehbewegung der Mitnehmerhülse 14 auf den Planetenradträger 20. Die beiden Sonnenräder 17,19 sind mit ihren Achsen kollinear ausgerichtet und besitzen unterschiedliche Durchmesser. Die insgesamt drei Planetenpaare 21 bestehen jeweils aus einem mit dem ersten Sonnenrad 17 kämmenden Planetenrad 30 und einem mit dem zweiten Sonnenrad 19 kämmenden Planetenrad 31 mit demgegenüber kleinerem Durchmesser. Entsprechend ihren Durchmessern besitzt das Planetenrad 30 eine große Zähnezahl und das Planetenrad 31 eine kleine Zähnezahl. Die beiden Planetenräder 30,31 sind einstückig miteinander verbunden, bilden also eine drehfeste Baueinheit, die als Planetenradpaar 21 bezeichnet ist.
Die Verschiebung der Schaltwelle 18 erfolgt mittels einer Gangwahlvorrichtung 32, von welcher in der Zeichnung ein Stellglied 33 zu sehen ist, das im Gehäuse 10 axial verschieblich angeordnet ist. Das Stellglied 33 greift über den Außenring eines Kugellagers 34 bzw. ist mit diesem durch eine Schnappverbindung drehfest verbunden. Der Innenring des Kugellagers 34 sitzt seinerseits drehfest auf der Schaltwelle 18. Die Drehentkopplung des Stellglieds 33 von der Schaltwelle 18 wird somit durch ein Kugellager 34 gewährleistet. Wie in der Zeichnung weiter nicht dargestellt ist, greift an dem Stellglied 33 ein Gangwahlhebel an, durch dessen manuelle Betätigung die Schaltwelle 18 aus ihrer in der Zeichnung dargestellten Stellung um einen definierten Betrag nach links und wieder zurückgestellt werden kann.
An jedem Stirnende der Schaltwelle 18 ist der eine Teil 351 bzw. 361 einer Klauenkupplung 35 bzw. 36 ausgebildet. Der zweite Kupplungsteil 352 der Klauenkupplung 35 ist in der dem ersten Sonnenrad 17 zugekehrten Stirnfläche des zweiten Sonnenrads 19 eingearbeitet, während der zweite Kupplungsteil 362 der Klauenkupplung 36 an einer quer zur Maschinengehäuseachse ausgerichteten Gehäusewand 101 des Maschinengehäuses 10 ausgebildet ist. Je nach Stellung des Gangwahlschalters der Gangwahlvorrichtung 32 ist eine der beiden Klauenkupplungen 35,36 gelöst und die andere der beiden Klauenkupplungen 36,35 eingerückt, wodurch zwei Schaltstellungen des Mehrganggetriebes entstehen.
In der Zeichnung nimmt die Gangwahlvorrichtung 32 eine solche Stellung ein, daß der erste oder langsame Gang des Zweiganggetriebes wirksam ist. Die Klauenkupplung 36 ist eingerückt und die Klauenkupplung 35 ist gelöst. Damit ist das Sonnenrad 17 über die Schaltwelle 18 am Gehäuse 10 festgelegt und steht still. Der Kraftfluß geht von dem Antriebsritzel 12 auf die Mitnehmerhülse 14 über die Überlastkupplung 16 zum Planetenradträger 20. Die Planetenradpaare 21 greifen einerseits in das stillstehende ersten Sonnenrad 17 und andererseits in das zweite Sonnenrad 19 ein und treiben letzteres an. Durch das rotierende Sonnenrad 19 wird die drehfest mit diesem verbundene Arbeitsspindel 11 in Rotation versetzt. Durch eine geeignete Wahl der Zähnezahl der Planetenräder 30 und der Planetenräder 31 der Planetenradpaare 21 ist eine Übersetzung 1:2 möglich.
Zur Umschaltung in den zweiten oder schnellen Gang ist der Gangwahlschalter der Gangwahlvorrichtung 32 so zu betätigen, daß das Stellglied 33 in der Zeichnung nach links verschoben wird. Über das Stellglied 33 wird die Schaltwelle 18 ebenfalls nach links verschoben, wodurch die Klauenkupplung 36 gelöst und die Klauenkupplung 35 eingelegt wird. Die beiden Sonnenräder 17,19 sind nun drehfest miteinander verbunden. Da die Planetenradpaare 21 mit den Sonnenrädern 17,19 in Eingriff bleiben, ist das gesamte Planetengetriebe 15 blockiert, und das Planetengetriebe 15 dreht mit der Eingangsdrehzahl, die nicht übersetzt wird. Der Kraftfluß geht nun von dem Antriebsritzel 12 auf die Mitnehmerhülse 14, von da über die Überlastkupplung 16 auf das Sonnenrad 17 und von da über die Klauenkupplung 35 direkt auf das Sonnenrad 19 und die Arbeitsspindel 11.

Claims

Mehrganggetriebe für Elektrowerkzeugmaschinen mit drehendem Werkzeug, insbesondere für Bohrmaschinen, mit einer in einem Maschinengehäuse (10) gelagerten Arbeitsspindel (11) zum Drehantrieb des Werkzeugs, mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Vorgelegewelle (14) und mit einem zwischen der Arbeitsspindel (11) und der Vorgelegewelle (14) angeordneten, Sonnenrad (17), Planetenrad (30) und Planentenradträger (20) aufweisenden Planetengetriebe (15), dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (20) mit der Vorgelegewelle (14) gekoppelt ist und das Sonnenrad (17) durch axiales Verschieben schaltbar so ausgebildet ist, dass es einerseits mit dem Maschinengehäuse (10) (langsamer Gang) und andererseits mit der Arbeitsspindel (11) (schneller Gang) jeweils drehfest gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (15) ein mit der Arbeitsspindel (11) gekoppeltes zweites Sonnenrad (19) aufweist, dessen Radachse mit der des ersten Sonnenrads (17) fluchtet, und daß mindestens zwei mit dem ersten bzw. zweiten Sonnenrad (17,19) kämmende Planetenräder (30,31) mit voneinander abweichenden Planetenraddurchmessern zu jeweils einem auf einer am Planetenradträger (20) festgelegten Achse (22) drehbar sitzenden Planetenradpaar (21) miteinander drehfest, vorzugsweise einstückig, verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Planetenradpaare (21) vorgesehen sind, die jeweils auf drei um 120° Umfangswinkel zueinander am Planetenradträger (20) festgelegten Achsen (22) freidrehend sitzen.
Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sonnenrad (19) koaxial zur Arbeitsspindel (11) angeordnet und mit dieser drehfest, vorzugsweise einstückig, verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 2 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten des Sonnenrads (17) eine manuell bedienbare Gangwahlvorrichtung (32) vorgesehen ist, die ein im Maschinengehäuse verschiebbar gelagertes Kupplungselement (Schaltwelle 18) aufweist, das einerseits mit einem im Maschinengehäuse (10) angeordneten und andererseits mit einem in dem zweiten Sonnenrad (19) angeordneten Kupplungsgegenstück zusammenwirkt.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgelegewelle als eine im Maschinengehäuse (10) gelagerte Mitnehmerhülse (14) ausgebildet ist, daß der Planetenradträger (20) einen Hohlschaft (201) aufweist, der in die Mitnehmerhülse (14) hineinragt und mit dieser drehfest gekoppelt ist, und daß das Kupplungselement als eine das Sonnenrad (17), vorzugsweise einstückig, tragende Schaltwelle (18) ausgebildet ist, die durch Mitnehmerhülse (14) und Hohlschaft (201) des Planetenradträgers (20) hindurchgeführt und im Hohlschaft (201) und/oder in der Mitnehmerhülse (14) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist.
Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Stirnseite der Schaltwelle (18) einerseits und der Stirnfläche des zweiten Sonnenrads (19) bzw. einer quer zur Maschinengehäuseachse ausgebildeten Gehäusewand (101) des Gehäuses (10) anderseits eine Klauenkupplung (35,36) ausgebildet ist und daß die Klauenkupplungen (35,36) durch Axialverschiebung der Schaltwelle (28) wechselweise ein- oder ausrückbar sind.
Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gangwahlvorrichtung (32) ein auf der Schaltwelle (18) freidrehend und axial unverschieblich sitzendes Stellglied (33) und einen am Stellglied (33) zu dessen Axialverschiebung angreifenden Gangwahlhebel aufweist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 – 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Mitnehmerhülse (14) und Hohlschaft (201) des Planetenradträgers (20) mittels einer Überlastkupplung (16) vorgenommen ist.