DE19848073A1 - Drehzahländerungseinrichtung für eine Werkzeugmaschine - Google Patents
Drehzahländerungseinrichtung für eine WerkzeugmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahländerungseinrichtung, die für den
Einsatz bei der Änderung der Drehzahl eines Ausgangselements eines Motors ausgelegt ist.
Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Werkzeugmaschine,
beispielsweise auf einen Maschinenbohrer oder einen motorisch angetriebenen Schrauben
dreher, die eine Drehzahländerungseinrichtung zum Ändern der Drehzahl einer Spindel
enthält.
Eine Ausführungsform einer bekannten Drehzahländerungseinrichtung für eine Werkzeug
maschine ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung JP-U 7-13926 und in den
japanischen offengelegten Gebrauchsmusteranmeldungen JP-U 59-140179 und 61-181605
offenbart. Diese Ausführungsform enthält ein erstes und ein zweites Antriebszahnrad, ein
erstes und ein zweites angetriebenes Zahnrad und eine Kupplungsplatte. Das erste und
zweite Antriebszahnrad sind fest an einer Antriebswelle montiert, wobei jedes Antriebs
zahnrad eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen besitzt. Das erste und das zweite
angetriebene Zahnrad sind an einer Spindel drehbar angebracht, wobei auch hier jedes
angetriebene Zahnrad eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen aufweist. Die Spindel
verläuft parallel zu der Antriebswelle. Die Kupplungsplatte ist an der Spindel montiert und
zwischen dem ersten und dem zweiten angetriebenen Zahnrad (Antriebszahnrad) angeord
net. Die Kupplungsplatte ist relativ zu der Spindel axial beweglich, jedoch in ihrer Position
relativ zu der Spindel in der Drehrichtung fixiert. Das erste Antriebszahnrad und das erste
angetriebene Zahnrad stehen normalerweise miteinander im Eingriff und es befinden sich
auch das zweite Antriebszahnrad und das zweite angetriebene Zahnrad normalerweise in
gegenseitigem Eingriff. Wenn die Kupplungsplatte verschoben wird, so daß sie mit dem
ersten oder dem zweiten angetriebenen Zahnrad in Eingriff gelangt, wird die Drehung des
ersten bzw. des zweiten angetriebenen Zahnrads über die Kupplungsplatte auf die Spindel
übertragen, wohingegen das andere dieser beiden angetriebenen Zahnräder im Leerlauf an
der Spindel umläuft. Durch die Verschiebung der Kupplungsplatte läßt sich folglich die
Drehzahl der Spindel ändern.
Eine zweite Ausführungsform einer Drehzahländerungseinrichtung ist in den japanischen
offengelegten Gebrauchsmusterveröffentlichung JP-U 53-39889 und 61-20170 offenbart.
Diese zweite Ausführungsform enthält ein erstes und ein zweites angetriebenes Zahnrad,
die fest miteinander verbunden sind. Das erste und das zweite angetriebene Zahnrad sind
axial relativ zu der Spindel beweglich, jedoch in ihrer Position relativ zu der Spindel in
der Drehrichtung fixiert. Wenn sich das erste und das zweite angetriebene Zahnrad in ei
ner ersten Position befinden, steht das erste angetriebene Zahnrad mit dem ersten Antriebs
zahnrad in Eingriff. Wenn sich jedoch andererseits das erste und das zweite angetriebene
Zahnrad in einer zweiten Position befinden, steht das zweite angetriebene Zahnrad mit dem
zweiten Antriebszahnrad in Eingriff. Durch eine Verschiebung des ersten und des zweiten
angetriebenen Zahnrads läßt sich folglich die Drehzahl der Spindel ändern.
Die vorstehend zuerst beschriebene Drehzahländerungseinrichtung weist einen recht kom
plizierten Aufbau auf, da zusätzlich zu den vier Zahnrädern (zwei Antriebszahnräder und
zwei angetriebene Zahnräder) eine Kupplungsplatte erforderlich ist. Bei der zweiten, vor
stehend beschriebenen Ausführungsform der Drehzahländerungseinrichtung muß ein relativ
erheblicher Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebszahnrad bereitgestellt
werden, damit ein neutraler Zustand (das heißt ein Zustand, bei dem sowohl das erste als
auch das zweite angetriebene Zahnrad außer Eingriff von dem ersten und dem zweiten An
triebszahnrad stehen) erreicht werden kann. Als Ergebnis dieser Probleme bei den bislang
bekannten Drehzahländerungseinrichtungen ist es bislang nicht möglich gewesen, eine
Drehzahländerungseinrichtung mit einem kompakten und relativ einfachen Aufbau zu
schaffen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Drehzahlände
rungseinrichtung zu schaffen, bei der die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme
überwunden oder mindestens in deutlichem Umfang verringert sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Drehzahländerungseinrichtung mit den Merkma
len des Patentanspruchs 1 geschaffen.
Weiterhin wird mit der Erfindung gemäß Anspruch 6 eine Werkzeugmaschine bereitge
stellt, die eine derartige Drehzahländerungseinrichtung enthält.
Schließlich wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Übertragen von Rotationsenergie
geschaffen, die die im Patentanspruch 12 angegebenen Merkmale enthält.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Drehzahländerungseinrichtung
geschaffen, bei der keine Kupplungsplatte erforderlich ist. Eine solche Drehzahländerungs
einrichtung läßt sich relativ einfach herstellen. Zudem zeichnet sich die erfindungsgemäße,
verbesserte Drehzahländerungseinrichtung durch einen kompakten Aufbau aus. Diese
erfindungsgemäße Drehzahländerungseinrichtung wird vorzugsweise in Werkzeugmaschi
nen eingesetzt, läßt sich aber auch bei jeder beliebigen Anwendung und jedem beliebigen
Einsatzgebiet einsetzen, bei dem das Erfordernis besteht, daß die Ausgangsdrehzahl oder
Abtriebsdrehzahl eines Motors sich gegenüber der tatsächlichen Drehzahl des Motors
unterscheidet. Eine Werkzeugmaschine, in der die erfindungsgemäße Drehzahländerungs
einrichtung enthalten ist, weist vorzugsweise eine Spindel, die als die angetriebene Welle
dient, und einen Motor für den Antrieb der Antriebswelle auf.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine teilweise ausgebrochen dargestellte Ansicht eines motorbetriebenen
Maschinenschraubers, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht einer als Beispiel dienenden Drehzahländerungsein
richtung des Maschinenschraubers bei einem Betrieb mit hoher Drehzahlüber
setzung,
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht, die ähnlich ist wie die in Fig. 2 gezeigte Schnitt
ansicht, jedoch die als Beispiel dienende Drehzahländerungseinrichtung in
einem neutralen Zustand zeigt,
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht, die ähnlich ist wie die in Fig. 2 dargestellte Schnitt
ansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende Drehzahländerungseinrichtung
in einem Übergangszustand zwischen dem neutralen Zustand und einem Betrieb
mit niedriger Drehzahlübersetzung dargestellt ist,
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht, die ähnlich ist wie die in Fig. 2 dargestellte Schnitt
ansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende Drehzahländerungseinrichtung
in dem Betriebszustand mit niedriger Drehzahlübersetzung gezeigt ist,
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer in Fig. 1 gezeigten Linie VI-VI
geschnitten ist,
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf die als Beispiel dienende Drehzahländerungseinrich
tung bei einer Betrachtung in der Richtung eines in Fig. 6 angegebenen Pfeils
VII,
Fig. 8(A) zeigt eine Draufsicht auf eine als Beispiel dienende Ausführungsform einer
Positionshalteeinrichtung, die mit einem Betätigungsknopf der als Beispiel
dienenden Drehzahländerungseinrichtung verknüpft ist,
Fig. 8(B) zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 8(A) dargestellten Einrichtung,
Fig. 9 zeigt eine als Beispiel dienende Schnittansicht einer in abgewickelter Form dar
gestellten Ausführungsform einer ruhigen Kupplungseinrichtung, die mit der
als Beispiel dienenden Drehzahländerungseinrichtung verknüpft werden kann,
wobei die ruhige Kupplungseinrichtung in einem eingriffsfreien Zustand darge
stellt ist,
Fig. 10 zeigt eine zur Erläuterung dienende Schnittansicht, die ähnlich ist wie die in
Fig. 9 dargestellte Schnittansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende ruhige
Kupplungseinrichtung in einem anfänglichen Zustand vor einem Eingriff
dargestellt ist,
Fig. 11 zeigt eine zur Veranschaulichung dienende Schnittansicht, die ähnlich ist wie
die in Fig. 9 gezeigte Schnittansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende
ruhige Kupplungseinrichtung im Eingriffszustand dargestellt ist,
Fig. 12 zeigt eine zur Erläuterung dienende Schnittansicht, die ähnlich ist wie die in
Fig. 9 gezeigte Schnittansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende ruhige
Kupplungseinrichtung in einem Übergangszustand vor einem Außer-Ein
griff-Treten dargestellt ist, und
Fig. 13 zeigt eine zur Veranschaulichung dienende Schnittansicht, die ähnlich ist wie
die in Fig. 9 dargestellte Schnittansicht, wobei jedoch die als Beispiel dienende
ruhige Kupplungseinrichtung in dem nach dem Übergangszustand eingenomme
nem eingriffsfreiem Zustand dargestellt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung weist vor
zugsweise ein erstes Antriebszahnrad und ein zweites Antriebszahnrad, die an einer An
triebswelle angebracht sind, sowie ein erstes angetriebenes Zahnrad (Abtriebszahnrad) und
ein zweites angetriebenes Zahnrad (Abtriebszahnrad) auf, die an einer angetriebenen Welle
angebracht sind. Das erste Antriebszahnrad ist vorzugsweise relativ zu der Antriebswelle
drehbar gelagert und steht mit dem ersten angetriebenen Zahnrad in Eingriff. Das zweite
Antriebszahnrad ist ebenfalls vorzugsweise mit der Antriebswelle drehbar, ist jedoch in
axialer Richtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position relativ zu der
Antriebswelle bewegbar. Das zweite Antriebszahnrad weist vorzugsweise einen ersten
Zahnabschnitt und einen zweiten Zahnabschnitt auf, wobei der erste Zahnabschnitt mit dem
zweiten angetriebenen Zahnrad in Eingriff bringbar ist, und der zweite Zahnabschnitt mit
dem ersten Antriebszahnrad in Eingriff bringbar ist. Wenn sich das zweite Antriebszahnrad
in der ersten Position befindet, steht der erste Zahnabschnitt bzw. Antriebsabschnitt mit
dem zweiten angetriebenen Zahnrad in Eingriff, so daß die Rotationsenergie der An
triebswelle auf die angetriebene Welle über einen ersten Übertragungspfad, das heißt über
das zweite Antriebszahnrad und das zweite angetriebene Zahnrad übertragen wird. Wenn
sich das zweite Antriebszahnrad in der zweiten Position befindet, steht der zweite
Zahn- bzw. Antriebsabschnitt des zweiten Antriebszahnrads mit dem ersten Antriebszahnrad in
Eingriff, so daß die Rotationsenergie der Antriebswelle auf die angetriebene Welle über
einen zweiten Übertragungspfad, das heißt über das zweite Antriebszahnrad, das erste
Antriebszahnrad und das erste angetriebene Zahnrad übertragen wird. Vorzugsweise stellen
der erste Übertragungspfad und der zweite Übertragungspfad ein erstes Drehzahlände
rungsverhältnis und ein zweites Drehzahländerungsverhältnis zwischen der Drehzahl der
Antriebswelle und der Drehzahl der angetriebenen Welle bereit. Das erste Drehzahl
änderungsverhältnis und das zweite Drehzahländerungsverhältnis unterscheiden sich von
einander.
Bei einer Drehzahländerungseinrichtung, die einen derartigen Aufbau besitzt, besteht nicht
länger die Notwendigkeit, eine Kupplungsplatte vorzusehen, die bei der vorstehend
erläuterten, ersten Ausführungsform einer bekannten Drehzahländerungseinrichtung
benötigt wird. Statt dessen kann der Vorgang der Drehzahländerung bei der vorliegend
beschriebenen erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung dadurch erreicht werden,
daß das zweite Antriebszahnrad verschoben wird. Eine solche Drehzahländerungsein
richtung zeichnet sich somit durch die Möglichkeit eines einfachen Aufbaus auf. Da ferner
ein neutraler Zustand dadurch erzielt werden kann, daß das zweite Antriebszahnrad so
positioniert wird, daß es weder mit dem ersten Antriebszahnrad noch mit dem zweiten
angetriebenen Zahnrad in Eingriff steht, ergibt sich ferner der Vorteil, daß kein relativ
großer Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebszahnrad benötigt wird. Dies
steht im Unterschied zu der vorstehend erläuterten, zweiten Ausführungsform der bekann
ten Drehzahländerungseinrichtungen. Bei einer solchen, erfindungsgemäß verbesserten
Drehzahländerungseinrichtung ist folglich lediglich ein Raum zur Positionierung des
zweiten Antriebszahnrads zwischen dem ersten Antriebszahnrad und dem zweiten angetrie
benen Zahnrad erforderlich. Die erfindungsgemäße Drehzahländerungseinrichtung kann
daher kompakten Aufbau aufweisen. Das zweite Antriebsrad dieser Drehzahländerungs
einrichtung kann in bevorzugter Ausgestaltung weiterhin ein Ringrad enthalten, das den
ersten Zahn- oder Antriebsabschnitt an seinem Außenumfang aufweist und den zweiten
Zahn- bzw. Antriebsabschnitt an seinem Innenumfang enthält. Die Antriebswelle kann
einen Keil- oder Zahnwellenabschnitt enthalten, der mit dem zweiten Antriebsabschnitt in
Verbindung steht, und es kann ferner der zweite Antriebsabschnitt sowohl mit dem
Zahnwellenabschnitt als auch mit dem ersten Antriebszahnrad in Eingriff stehen, wenn sich
das zweite Antriebszahnrad in der zweiten Position befindet. Die Antriebswelle dieses
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung kann ferner
einen nicht gezahnten Wellenabschnitt aufweisen, der in Reihe mit bzw. angrenzend an den
gezahnten Wellenabschnitt ausgebildet ist. Der nicht gezahnte Wellenabschnitt kann daher
das erste Antriebszahnrad drehbar lagern. Vorzugsweise weist der nicht gezahnte Wellen
abschnitt einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Durchmesser des gezahnten
Wellenabschnitts, und es besitzt das erste Antriebszahnrad einen Außendurchinesser, der
im wesentlichen gleich groß ist wie der Durchmesser des gezahnten Wellenabschnitts.
Zusätzlich hierzu oder als Alternative kann dieses Ausführungsbeispiel der Drehzahl
änderungseinrichtung ferner ein neutrales Zahnrad umfassen, das drehbar an der angetrie
benen Welle angebracht und zwischen dem ersten und dem zweiten angetriebenen Rad
positioniert ist. Das zweite Antriebsrad ist vorzugsweise in eine dritte, zwischen der ersten
und der zweiten Position liegende Position bewegbar. Wenn sich das zweite Antriebs
zahnrad in der dritten Position mit dem neutralen Zahnrad in Eingriff befindet, steht es
außer Eingriff von dem zweiten angetriebenen Zahnrad und dem ersten Antriebszahnrad.
Diese Ausführungsform der Drehzahländerungseinrichtung kann ferner eine Vorspann
einrichtung enthalten, die zum Ausüben einer Kraft auf das zweite angetriebene Zahnrad
in Richtung zu dem neutralen Zahnrad und zum nachfolgenden Ausüben einer Kraft auf
das neutrale Zahnrad in Richtung zu dem ersten angetriebenen Zahnrad ausgelegt ist.
Diese Vorspannwirkung führt vorzugsweise zur Erzeugung einer Reibungskraft zwischen
dem zweiten angetriebenen Zahnrad und dem neutralen Zahnrad sowie zwischen dem
neutralen Zahnrad und dem ersten angetriebenen Zahnrad, derart, daß die Drehung des
neutralen Zahnrads zu dem ersten und dem zweiten angetriebenen Zahnrad durch die
Reibungskraft übertragen wird. Das erste Antriebszahnrad und das zweite angetriebene
Zahnrad drehen sich daher vorzugsweise synchron mit dem neutralen Zahnrad. Die
Vorspanneinrichtung ist vorzugsweise eine Feder und in besonders vorteilhafter Aus
führungsform eine Kompressionsspulenfeder bzw. Druckschraubenfeder. Es ist jedoch auch
möglich, eine Vielzahl von anderen, unterschiedlichen, geeigneten Vorspanneinrichtungen
zu benutzen.
Die hier beschriebene Drehzahländerungseinrichtung kann in einer Vielzahl von Einsatz
gebieten zum Einsatz kommen, wird aber vorzugsweise bei Werkzeugmaschinen einge
setzt. Die Werkzeugmaschinen können einen Antriebsschaft, der durch einen Motor
drehend angetrieben wird, eine Spindel und eine Drehzahländerungseinrichtung enthalten,
wobei die Drehzahländerungseinrichtung eine der hier beschriebenen Ausführungsformen
aufweist und zwischen der Antriebswelle und der Spindel angeordnet ist. Die Drehzahl
änderungseinrichtung ermöglicht es, die Rotationsenergie der Antriebswelle auf die Spindel
zu übertragen. Die Spindel kann daher dazu benutzt werden, ein Werkzeug, beispielsweise
einen Bohrer oder einen Schraubendreher, anzutreiben.
Eine Werkzeugmaschine dieses Typs kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung zusätz
lich eine Hülse für die Anbringung eines Werkzeugbits in dieser enthalten. Die Hülse ist
vorzugsweise an einer Achse der Spindel in einer entgegengesetzt hierzu liegenden bzw.
dieser gegenüberliegenden Beziehung angeordnet. Eine Kupplungseinrichtung kann zwi
schen der Spindel und der Hülse vorgesehen sein. Bei einem weiteren vorteilhaften Aus
führungsbeispiel kann eine solche Werkzeugmaschine eine Hülse enthalten, die in axialer
Richtung relativ zu der Spindel beweglich ist. Die Kupplungseinrichtung kann derart
betätigt werden, daß die Spindel mit der Hülse in Eingriff bzw. außer Eingriff gebracht
wird, und zwar als Reaktion auf die in der axialen Richtung eingenommene Position der
Hülse relativ zu der Spindel. Eine Vorspanneinrichtung kann zwischen der Hülse und der
Spindel derart eingefügt sein, daß die Kupplungseinrichtung normalerweise in der ein
griffsfreien Position gehalten wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung kann die Kupplungseinrichtung einer solchen Werkzeug
maschine ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement enthalten, die an
der Achse der Spindel so angeordnet sind, daß sie sich jeweils gegenüberliegen. Das erste
Kupplungselement kann erste Kupplungszähne umfassen, die in der Umfangsrichtung
jeweils im wesentlichen gleich weit beabstandet sind. Zusätzlich kann das zweite Kupp
lungselement zweite Kupplungszähne und Kupplungsstifte enthalten, die abwechselnd in
der Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen gleiche gegenseitige
Abstände aufweisen. Die Kupplungsstifte sind vorzugsweise relativ zu dem zweiten
Kupplungselement in der Umfangsrichtung verkippbar. Bei einem derartigen Aufbau
können die Kupplungsstifte an den entsprechenden ersten Kupplungszähnen anliegen und
können in der Umfangsrichtung verkippt werden, wenn die Hülse in Richtung zu der
Spindel in der axialen Richtung bewegt wird. Als Ergebnis dessen können die Kupplungs
stifte und die zweiten Kupplungszähne mit den ersten Kupplungszähnen in Eingriff treten,
nachdem das zweite Kupplungselement um einen vorbestimmten Winkel relativ zu dem
ersten Kupplungselement gedreht hat.
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Hülse einer solchen
Werkzeugmaschine ein erstes Kupplungselement umfassen, und es kann das zweite
angetriebene Zahnrad das zweite Kupplungselement enthalten. Das zweite angetriebene
Zahnrad kann in einer Position relativ zu der Spindel befestigt oder festgelegt sein, derart,
daß das zweite angetriebene Zahnrad relativ zu dem neutralen Zahnrad gemeinsam mit der
Spindel bewegbar ist. Das neutrale Zahnrad kann eine vorderseitige Oberfläche für die
Anlage an einer rückseitigen Oberfläche des zweiten angetriebenen Zahnrads aufweisen,
wobei vorzugsweise jeder der Kupplungsstifte einen Kopfabschnitt umfaßt, der mit der
rückseitigen Oberfläche des zweiten angetriebenen Zahnrads fluchtend positioniert ist,
wenn die Kupplungseinrichtung sich nicht im Eingriff befindet. Der Kopfabschnitt kann
teilweise in der nach außen weisenden Richtung gegenüber der rückseitigen Oberfläche des
zweiten angetriebenen Zahnrads vorstehen, wenn der Kupplungsstift verkippt ist, so daß
das zweite angetriebene Zahnrad in axialer Richtung in Richtung zu der Hülse bewegt
wird.
Jedes der zusätzlichen Merkmale und jeder der Verfahrensschritte, die vorstehend und
nachfolgend erläutert sind, können separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und
Verfahrensschritten zur Schaffung von verbesserten Drehzahländerungseinrichtungen,
verbesserten Werkzeugmaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben eingesetzt
werden. Als Beispiel dienende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen
viele dieser zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte gemeinsam zum Einsatz
kommen, werden nachstehend in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen erläutert, wobei diese Beschreibung allerdings nicht als Beschränkung des Umfangs
der Erfindung zu verstehen ist.
Nachfolgend werden speziell bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, zunächst
unter Bezugnahme auf Fig. 1, näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen motorisch betätigten
Schraubendreher 50, der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahlände
rungseinrichtung 1 enthält und vorzugsweise weiterhin ein Gehäuse 51 umfaßt, in dem ein
Motor 52 aufgenommen ist. Ein Kühllüfter 53 kann an einer Ausgangswelle 52a des
Motors 52 angebracht sein. Die Ausgangswelle 52a weist vorzugsweise ein vorderes Ende
auf, an dem ein Zahnrad bzw. Ritzel 52b integral bzw. einstückig mit der Ausgangswelle
ausgebildet ist. Das Ritzel 52b steht mit einem befestigten bzw. fest angebrachten Zahnrad
3 in Eingriff, das an einer Antriebswelle 2 montiert ist. Die Antriebswelle 2 wird daher
aufgrund des Eingriffs zwischen dem Ritzel 52b und dem fest angebrachten Zahnrad 3
gedreht, wenn der Motor 52 gestartet wird. Die Antriebswelle 2 ist in dem Gehäuse mit
Hilfe von Lagern 2a und 2b drehbar gelagert.
Die Drehung der Antriebswelle 2 wird auf eine angetriebene Welle oder eine Spindel 4 mit
Hilfe der Drehzahländerungseinrichtung 1 übertragen. Die Spindel 4 weist ein frontseitiges
Ende 4a auf (bei der Darstellung gemäß Fig. 1 befindet sich dieses frontseitige Ende 4a an
der rechten Seite der Spindel), das beweglich in ein axiales Loch 54d eingeführt ist, das
seinerseits in einer Zwischenhülse 54 ausgebildet ist. Die Zwischenhülse 54 ist durch das
Gehäuse 51 mit Hilfe eines Lagers 54c drehbar gelagert. Eine Kompressionsschraubenfe
der 57 ist in das axiale Loch 54d eingeführt und zwischen dem Boden des axialen Lochs
54d und dem frontseitigen Ende 4a der Spindel eingefügt, so daß die Spindel 4 normaler
weise in einer Richtung vorgespannt ist, die von dem axialen Loch 54d weg weist (zur
linken Seite gemäß der Darstellung in Fig. 1). Das frontseitige Ende 4a ist derart abgefast
bzw. bearbeitet, daß flache Oberflächen 4b (in den Zeichnungen ist eine flache Fläche
dargestellt) an den sich in der Durchmesserrichtung liegenden Seiten ausgebildet sind, um
hierdurch die Entstehung eines Unterdrucks oder Überdrucks in dem axialen Loch 54d zu
verhindern. Als Ergebnis dessen kann die Spindel 4 sanft in der axialen Richtung bewegt
werden. Die Spindel 4 weist ein rückseitiges Ende auf, das in dem Gehäuse 51 mit Hilfe
eines Radialnadellagers 55 und eines Drucklagers 56 axial beweglich gelagert ist.
Die Zwischenhülse 54 weist einen an ihrem rückseitigen Ende ausgebildeten Flansch
abschnitt 54a auf. An der rückseitigen Fläche des Flanschabschnitts 54a sind Kupplungs
zähne 54b ausgebildet. Diese Kupplungszähne 54b dienen für den Eingriff mit Kupplungs
zähnen 8a, die im weiteren Text näher erläutert werden und an einer vorderen Fläche eines
zweiten angetriebenen Zahnrads 8 ausgebildet sind, derart, daß die Drehung des zweiten
angetriebenen Zahnrads 8 auf die Zwischenhülse 54 übertragen wird. Ein Antriebsbit 60
ist axial in das vordere Ende der Zwischenhülse 54 passend eingebracht, so daß das
Antriebsbit 60 mit der Zwischenhülse drehbar ist. Eine Einstellhülse 61 steht mit einem
Gewindeabschnitt 51a eines frontseitigen Nasenabschnitts des Gehäuses 51 in Gewindeein
griff. Eine Anschlaghülse 62 ist an dem vorderen Ende der Einstellhülse 61 derart mon
tiert, daß die axiale Position der Anschlaghülse 62 durch Drehen der Einstellhülse 61
justiert werden kann. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, erstreckt sich ein frontseitiges Ende
60a des Antriebsbits 60 aus der Anschlaghülse 62 nach außen. Daher kann die Strecke, mit
der das vordere Ende 60a nach außen vorsteht, durch die Justierung der axialen Position
der Anschlaghülse 62 geändert werden.
Das Ausführungsbeispiel der Drehzahländerungseinrichtung 1 ist hinsichtlich ihres Aufbaus
noch detaillierter in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel
dient die Drehzahländerungseinrichtung 1 als ein Untersetzungsgetriebe. Zusätzlich zu dem
fest angebrachten Zahnrad 3 sind an der Antriebswelle 2 ein erstes Antriebszahnrad 5 und
ein zweites Antriebszahnrad 6 montiert. Das erste Antriebszahnrad 5 ist relativ zu der
Antriebswelle 2 drehbar. Das zweite Antriebszahnrad 6 ist ein Ringrad, das eine externen
Zahn- bzw. Getriebe- oder Antriebsabschnitt 6a und einen innenverzahnten Abschnitt 6b
umfaßt. Der innenverzahnte Abschnitt 6b steht mit einem Nutenwellenabschnitt 2c in
Eingriff, der sich an der Vorderseite bzw. im vorderen Bereich der Antriebswelle 2
befindet, derart, daß das zweite Antriebszahnrad 6 gemeinsam mit der Antriebswelle 2
drehbar ist, jedoch in axialer Richtung relativ zu der Antriebswelle 2 in einem vorbe
stimmten Bereich bewegbar ist. Genauer gesagt, kann das zweite Antriebszahnrad 2
zwischen einer für hohe Drehzahl vorgesehenen Position, die in Fig. 2 gezeigt ist, und
einer für niedrige Drehzahl vorgesehene Position, die in Fig. 5 gezeigt ist, verschoben
werden. In der für hohe Drehzahlen vorgesehenen Position steht der innenverzahnte
Abschnitt 6b des zweiten Antriebszahnrads 2 lediglich mit dem Nutenwellenabschnitt 2c
in Eingriff. In der für die niedrige Drehzahl vorgesehenen Position steht der innenver
zahnte Abschnitt 6b sowohl mit dem Nutenwellenabschnitt 2c als auch mit dem ersten
Antriebszahnrad 5 in Eingriff. Hierbei ist die Beziehung zwischen der Anzahl Z5 von
Zähnen des ersten Antriebszahnrads 5 und der Anzahl Z6 des innenverzahnten Abschnitts
bzw. der Zähne des innenverzahnten Abschnitts 6b des zweiten Antriebszahnrads 6 so
festgelegt, daß gilt: Z5 < Z6. Zusätzlich kann der innenverzahnte Abschnitt 6b des
zweiten Antriebszahnrads 6 mit dem ersten Antriebszahnrad 5 entlang dessen Umfangs
länge in Eingriff gebracht werden.
Ein erstes angetriebenes Zahnrad 7 und ein neutrales Zahnrad 9, und auch das zweite
angetriebene Zahnrad 8 sind an der Spindel 4 angebracht. Die Beziehung zwischen der
Anzahl Z7 der Zähne des ersten angetriebenen Zahnrads 7, der Anzahl Z8 von Zähnen des
zweiten angetriebenen Zahnrads 8 und der Anzahl Z9 von Zähnen des neutralen Zahnrads
9 ist derart festgelegt, daß gilt: Z7 < Z8 = Z9. Eine Stahlkugel 7a ist zwischen der
inneren Umfangsoberfläche des ersten angetriebenen Zahnrads 7 und der Spindel 4 nach
Art eines Schlüssels oder Riegels eingefügt, derart, daß das erste angetriebene Zahnrad 7
mit der Spindel 4 drehbar ist, jedoch in axialer Richtung relativ zu der Spindel um eine
vorbestimmten Strecke bewegbar ist. Das erste angetriebene Zahnrad 7 steht stets mit dem
ersten Antriebszahnrad 5 in Eingriff. Das neutrale Zahnrad 9 ist relativ zu der Spindel 4
drehbar und ist in axialer Richtung relativ zu dieser beweglich. Jedoch wird das neutrale
Zahnrad 9 in seiner Position zwischen dem ersten angetriebenen Zahnrad 7 und dem
zweiten angetriebenen Zahnrad 8 gehalten. Wie vorstehend beschrieben, wird die Spindel
4 durch die Kompressionsschraubenfeder 57 in der nach links weisenden Richtung, gemaß
der Darstellung in Fig. 1, vorgespannt. Das zweite angetriebene Zahnrad 8 ist in seiner
Position relativ zu der Spindel sowohl in der Drehrichtung als auch in der axialen Richtung
festgelegt. Daher wird das zweite angetriebene Zahnrad 8 durch die von der Kompres
sionsschraubenfeder 57 ausgeübte Vorspannkraft in Richtung zu dem neutralen Zahnrad 9
gezwängt. Als Ergebnis dessen wird das neutrale Zahnrad 9 an das erste angetriebene
Zahnrad 7 angedrückt. Aus diesem Grund wird eine Reibungskraft zwischen der rückseiti
gen Oberfläche des zweiten angetriebenen Zahnrads 8 und einer frontseitigen Oberfläche
9a des neutralen Zahnrads 9 sowie zwischen einer rückseitigen Fläche 9b des neutralen
Zahnrads 9 und der frontseitigen Fläche des ersten angetriebenen Zahnrads 7 erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben, weist die frontseitige Oberfläche des zweiten angetriebenen
Zahnrads 8 an ihr ausgebildete Kupplungszahne 8a auf. Kupplungsstifte 41 sind in das
zweite angetriebene Zahnrad 8 in der axialen Richtung eingeführt. Jeder der Kupplungs
stifte 41 ist zwischen zwei benachbarten Kupplungszähne 8a in der Umfangsrichtung
angeordnet. Die Kupplungszähne 8a und die Kupplungsstifte 41 des zweiten angetriebenen
Zahnrads 8 und die Kupplungszähne 54b der Zwischenhülse 54 bilden eine Kupplungsein
richtung 40. Vorzugsweise ist die Kupplungseinrichtung 40 eine "ruhige Kupplungsein
richtung", deren Arbeitsweise im weiteren Text noch näher erläutert wird. Jedoch ist es
auch möglich, andere Gestaltungen der Kupplungseinrichtung in Verbindung mit der
erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung zu benutzen. Wie vorstehend erläutert,
ist das zweite Antriebszahnrad 2 zwischen der für hohe Drehzahl vorgesehenen, in Fig. 2
dargestellten Position und der für niedrige Drehzahl vorgesehenen, in Fig. 5 veranschauli
chen Position verschiebbar. In der für hohe Drehzahl vorgesehenen Position steht der
externe Zahnabschnitt bzw. außenverzahnte Abschnitt 6a des zweiten Antriebszahnrads 6
sowohl mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 als auch mit dem neutralen Zahnrad 9
in Eingriff. In der für niedrige Drehzahl vorgesehenen Position befinden sich die Zähne 6a
des äußeren Zahnabschnitts weder mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 noch mit dem
neutralen Zahnrad 9 in Eingriff. Zusätzlich zu diesen Positionen ist das zweite Antriebs
zahnrad 2 in eine neutrale Position zwischen der für die hohe Drehzahl vorgesehenen
Position und der für die niedrige Drehzahl vorgesehenen Position verschiebbar, wie dies
in Fig. 3 gezeigt ist. In der neutralen Position befindet sich der äußere Zahnabschnitt bzw.
außenverzahnte Abschnitte 6a des zweiten Antriebsrads 6 lediglich mit dem neutralen
Zahnrad 9 in Eingriff, und es befindet sich der innenverzahnte Abschnitt 6a lediglich mit
dem Nutenwellenabschnitt 2c in Eingriff.
Im folgenden wird eine Ausführungsform einer zur Drehzahländerung dienenden Betäti
gungseinrichtung 10, die zum Verschieben des zweiten Antriebszahnrads 6 zwischen der
für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position, der für die niedrige Drehzahl vorgesehenen
Position und der neutralen Position erläutert. Diese Betätigungsvorrichtung 10 weist
vorzugsweise einen in Form eines U ausgebildeten Änderungs- bzw. Umschalthebel 11
auf, der in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist. Der Umschalthebel 11 weist zwei, ein Paar
bildende Schenkelabschnitte zum Festhalten eines äußeren peripheren Abschnitts des
zweiten Antriebszahnrads 2 zwischen ihnen auf, derart, daß die Umdrehung des Antriebs
zahnrads 2 durch den Umschalthebel 11 nicht behindert wird. Der Umschalthebel 11 ist in
den nach vorne und hinten weisenden Richtungen (nach recht und links weisende Richtun
gen gemäß den Darstellungen in den Fig. 2 bis 5) bewegbar, so daß das zweite Antriebs
zahnrad 2 zwischen der für hohe Drehzahl vorgesehenen Position und der für niedrige
Drehzahl vorgesehenen Position verschoben wird. Ein detaillierter Aufbau dieser Aus
führungsform der zur Drehzahlumschaltung vorgesehenen Betätigungseinrichtung 10 ist in
den Fig. 6 bis 8(A) und 8(B) gezeigt. Ein Betätigungsknopf 12 ist an der unteren Seite des
Gehäuses 51 drehbar angebracht. Genauer gesagt, weist der Betätigungsknopf einen Stiel
bzw. Schaft 12a auf, der zwischen einer unteren Wand 51b des Gehäuses 51 und einer
inneren Stützwand 21c, die weiter innen als die untere Wand 51b ausgebildet ist, derart
verläuft, daß der Schaft 12a relativ hierzu drehbar ist. Der Schaft 12a weist einen Flansch
abschnitt 12b auf, der zwischen der unteren Wand 51b und der inneren Stützwand 51c
gehalten ist, derart, daß der Schaft 12a in seiner axialen Richtung in Position gehalten
wird. Zusätzlich ist ein Ritzel 13 an dem Schaft 12a angebracht.
Wie aus den Fig. 8(A) und 8(B) ersichtlich ist, sind eine erste Ausnehmung 12c und eine
zweite Ausnehmung 12d an der äußeren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 12b an
Positionen ausgebildet, die einander in der Durchmesserrichtung gegenüberliegen. Die
erste Ausnehmung 12c und die zweite Ausnehmung 12d dienen dazu, das zweite Antriebs
zahnrad 6 jeweils in der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position bzw. in der für die
niedrige Drehzahl vorgesehenen Position zu halten. Eine dritte Ausnehmung 12e ist
ebenfalls in der äußeren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 12b ausgebildet und ist auf
einer Seite zwischen der ersten und der zweiten Ausnehmung 12c und 12d positioniert. Die
dritte Ausnehmung 12e ist in der Umfangsrichtung des Flanschabschnitts 12b langgestreckt
und dient dazu, das zweite Antriebszahnrad 6 in der neutralen Position zu halten. Ein im
wesentlichen die Form eines U aufweisender Halter 14 ist zwischen der unteren Wand 51b
und der inneren Stützwand 51c des Gehäuses 51 so gehalten, daß er den Flanschabschnitt
12b umgibt. Der zentrale Abschnitt des Halters 14 ist so gebogen, daß ein Vorsprung 14a
gebildet ist, der in Richtung zu der äußeren Umfangsfläche des Flanschabschnitts 12b
orientiert ist, derart, daß der Vorsprung 14a selektiv mit der ersten, der zweiten und der
dritten Ausnehmung 12c, 12d und 12e in Eingriff treten kann, um hierdurch das zweite
Antriebszahnrad 6 selektiv jeweils in der für hohe Drehzahl vorgesehenen Position, der für
niedrige Drehzahl vorgesehenen Position bzw. in der neutralen Position zu halten.
Das Ritzel 13 des Schafts 12a steht mit einer Zahnstange 15 in Eingriff, die in den nach
vorne und hinten weisenden Richtungen (nach rechts und links weisende Richtungen gemaß
der Darstellung in Fig. 7) entlang einer Gleitstange 51d gleitverschieblich bewegbar ist,
die in dem Gehäuse 51 angebracht ist. Der Umschalthebel 11 ist an der Zahnstange 15
angebracht, derart, daß der Umschalthebel 11 und auch die Zahnstange 15 nach vorne und
hinten bewegt werden, wenn der Betätigungsknopf 12 gedreht wird. Somit wird das zweite
Antriebszahnrad 6 zwischen der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position und der für
die niedrige Drehzahl vorgesehenen Position verschoben, wenn der Betätigungsknopf um
einen Winkel von ungefähr 180° gedreht wird. Bei dem vorstehend beschriebenen Aus
führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung 1 kann die Über
tragung der Drehung in der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position und der für die
niedrige Drehzahl vorgesehenen Position des zweiten Antriebszahnrads 6 in der folgenden
Weise durchgeführt werden:
Wenn sich das zweite Antriebszahnrad 6 in der für die hohe Drehzahl vorgesehenen, in
Fig. 2 dargestellten Position befindet, das heißt wenn das zweite Antriebszahnrad 6 mit
dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 in Eingriff steht, sich jedoch nicht in Eingriff mit
dem ersten Antriebszahnrad 5 befindet, wird das zweite Antriebszahnrad 6 in seiner
Position aufgrund des Eingriffs zwischen dem Vorsprung 14a des Halters 14 und der
ersten Ausnehmung 12b des Betätigungsknopfs 12 gehalten. Wenn der Motor 51 in diesem
Zustand gestartet wird, wird die Drehung des Motors 51 auf die Antriebswelle 2 aufgrund
des Eingriffs zwischen dem Ritzel 52b und dem fest angebrachten Zahnrad 3 übertragen.
Das zweite Antriebszahnrad 6 wird gemeinsam mit der Antriebswelle 2 aufgrund des
Eingriffs zwischen dem innenverzahnten Abschnitt 6b und dem Nutenwellenabschnitt 2c
gedreht. Da das zweite Antriebszahnrad 6 mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 in
Eingriff steht, wird die Drehung des zweiten Antriebszahnrads 6 über das zweite angetrie
bene Zahnrad 8 auf die Spindel 4 übertragen. In der für die hohe Drehzahl vorgesehenen
Position des zweiten Antriebszahnrads 6 wird daher ein Drehzahluntersetzungsverhältnis
mit dem Wert Z8/Z6 erzielt. Die Rotationsenergie der Spindel 4 wird weiterhin auf die
Zwischenhülse 54 und dann auf das Antriebsbit 60 übertragen, wenn die Kupplungszähne
54b der Zwischenhülse 54 mit den Kupplungszähnen 8a des zweiten angetriebenen Zahn
rads 8 in Eingriff gebracht worden sind. Das Antriebsbit 60 kann folglich mit einer
gegebenen Drehzahl gedreht werden.
Wenn der Benutzer den Betätigungsknopf 12 um einen Winkel von 120° dreht, um
hierdurch das zweite Antriebszahnrad 6 aus der für die hohe Drehzahl vorgesehenen
Position in Richtung zu der für die niedrige Drehzahl vorgesehenen Position zu verschie
ben, erreicht das zweite Antriebszahnrad 6 die neutrale, in Fig. 2 gezeigte Position, so daß
das zweite Antriebszahnrad 6 weder mit dem ersten Antriebszahnrad 5 noch mit dem
zweiten angetriebenen Zahnrad 8 in Eingriff steht, sondern sich lediglich mit dem neutra
len Zahnrad 9 in Eingriff befindet. In der neutralen Position wird die Drehenergie (Rota
tionsenergie) der Antriebswelle 2 lediglich auf das neutrale Zahnrad 9 aufgrund des
Eingriffs zwischen dem Nutenwellenabschnitt 2c und dem innenverzahnten Abschnitt 6b
des zweiten Antriebszahnrads 6 und aufgrund des Eingriffs zwischen dem außenverzahnten
Abschnitt 6a des zweiten Antriebszahnrads 6 und dem neutralen Zahnrad 9 übertragen. Da
das neutrale Zahnrad 9 drehbar an der Spindel 4 montiert ist, wird die Drehung des
neutralen Zahnrads 9 nicht direkt auf die Spindel 4 übertragen. Da jedoch das zweite
angetriebene Zahnrad 8 durch die von der Druckschraubenfeder 57 ausgeübte Vorspann
kraft gegen die vordere Fläche 9a des neutralen Zahnrads 9 gedrückt wird, wird zwischen
dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 und dem neutralen Zahnrad 9 eine Reibungskraft
hervorgerufen. Aufgrund der Wirkung dieser Reibungskraft wird die Drehung des neutra
len Zahnrads 9 auf das zweite angetriebene Zahnrad 8 und dann auf die Spindel 4 über
tragen. Zusätzlich hierzu wird aufgrund der Tatsache, daß das neutrale Zahnrad 9 ebenfalls
durch die Vorspannkraft gegen das erste angetriebene Zahnrad 7 gedrückt wird, eine
Reibungskraft auch zwischen der rückseitigen Oberfläche 9b des neutralen Zahnrads 9 und
dem ersten angetriebenen Zahnrad 7 hervorgerufen. Daher wird die Drehenergie des
neutralen Zahnrads 9 auch auf das erste angetriebene Zahnrad 7 und dann auch die Spindel
4 übertragen. Die Rotationsenergie des ersten angetriebenen Zahnrads 7 wird weiterhin auf
das erste Antriebszahnrad 5 übertragen. Da jedoch möglicherweise ein Schlupf zwischen
dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 und dem neutralen Zahnrad 9 und zwischen dem
neutralen Zahnrad 9 und dem ersten angetriebenen Zahnrad 7 auftreten kann, drehen sich
sowohl die Spindel 4 als auch das erste und das zweite angetriebene Zahnrad 7 und 8 mit
einer Geschwindigkeit, die etwas geringer ist als die Drehgeschwindigkeit des neutralen
Zahnrads 9. Da die Rotationsenergie des ersten angetriebenen Zahnrads 7 auf das erste
Antriebszahnrad 5 übertragen wird, dreht sich das erste Antriebszahnrad 5 mit einer
Drehzahl, die etwas geringer ist als die Drehzahl des zweiten Antriebszahnrads 6 oder der
Antriebswelle 2.
Wie vorstehend beschrieben, drehen sich das erste und das zweite angetriebene Zahnrad
7 und 8 auch in der neutralen Position dennoch mit einer Geschwindigkeit, die etwas
geringer ist als die Drehzahl des neutralen Zahnrads 9. Wenn daher das zweite angetriebe
ne Zahnrad 6 von der neutralen Position in die für die hohe Drehzahl vorgesehene Position
verschoben wird, tritt der außenverzahnte Abschnitt 6a des zweiten Antriebszahnrads 6
sanft mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 in Eingriff. In gleichartiger Weise tritt der
innenverzahnte Abschnitt 6b des zweiten Antriebszahnrads 6 dann, wenn das zweite
angetriebene Zahnrad oder Antriebszahnrad 6 von der neutralen Position in die für die
niedrige Drehzahl vorgesehene Position verschoben wird, sanft mit dem ersten Antriebs
zahnrad 5 in Eingriff. Folglich übt die durch die Reibung hervorgerufene Übertragung von
dem neutralen Zahnrad 9 auf das erste und das zweite angetriebene Zahnrad 7 und 8 eine
synchronisierende Funktion aus. Wenn sich das zweite Antriebszahnrad 8 in der in Fig. 2
gezeigten, für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position befindet, befindet sich das zweite
Antriebszahnrad 6 zusätzlich teilweise mit dem neutralen Zahnrad 9 in Eingriff, so daß das
neutrale Zahnrad 9 zusammen mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 dreht, um
hierdurch eine synchronisierende Funktion bzw. Wirkung auszuüben. Folglich kann das
zweite angetriebene Zahnrad 8 sanft von der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position
in die neutrale Position verschoben werden.
Wenn der Benutzer den Betätigungsknopf 12 dann weiter um einen Winkel von ungefähr
60° dreht, wird das zweite Antriebszahnrad 6 von der neutralen Position in die in Fig. 5
gezeigte, für die niedrige Drehzahl vorgesehenen Position über eine Übergangsstellung
verschoben, die in Fig. 4 dargestellt ist. Die Übergangsstellung bzw. Übergangsposition,
die in Fig. 4 gezeigt ist, entspricht dem Beginn des Eingriffs zwischen dem zweiten
angetriebenen Zahnrad 6 und dem ersten Antriebszahnrad 5. Aufgrund der vorstehend
beschriebenen Synchronisationsfunktion tritt der innenverzahnte Abschnitt 6b des zweiten
Antriebszahnrads 6 sanft mit dem ersten Antriebszahnrad 5 in Eingriff, das im Leerlauf an
der Antriebswelle 2 mit einer Drehzahl dreht, die niedriger ist als die Drehzahl des
zweiten Antriebszahnrads 6. Diese synchronisierende Funktion ist insbesondere deshalb
vorteilhaft, weil der innenverzahnte Abschnitt 6b des zweiten Antriebszahnrads 6 mit dem
ersten Antriebszahnrad 5 entlang dessen Umfangslänge in Eingriff steht. Wenn das zweite
Antriebszahnrad 6 die in Fig. 5 dargestellte, für die niedrige Drehzahl vorgesehene
Position erreicht, befindet sich der innenverzahnte Abschnitt 6a des zweiten Antriebs
zahnrads 6 sowohl mit dem Nutenwellenabschnitt 2c der Antriebswelle 2 als auch mit dem
ersten Antriebszahnrad 5 in Eingriff und erstreckt sich zwischen diesen Elementen. Daher
wird die Drehung der Antriebswelle 2 über das zweite Antriebszahnrad 6 auf das erste
Antriebszahnrad 5 übertragen. Folglich dreht sich das erste Antriebszahnrad 5 gemeinsam
mit der Antriebswelle 2.
Die Drehung des ersten Antriebszahnrads 5 wird auf das erste angetriebene Zahnrad 7
übertragen, das mit dem ersten Antriebszahnrad 5 in Eingriff steht. Da sich das erste
angetriebene Zahnrad 7 gemeinsam bzw. im Gleichtakt mit der Spindel 4 mit Hilfe der aus
Stahl bestehenden Kugel 7a dreht, wird die Drehung des ersten angetriebenen Zahnrads 7
auf die Spindel 4 übertragen. In der gleichen Weise, wie dies bereits in Verbindung mit
der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position erläutert worden ist, wird die Rotations
energie der Spindel 4 auf die Zwischenhülse 54 und dann auf das Antriebsbit 60 über
tragen, wenn die Kupplungszähne 54b der Zwischenhülse 54 mit den Kupplungszähnen 8a
des zweiten angetriebenen Zahnrads 8 in Eingriff gebracht sind. Wie vorstehend beschrie
ben, wird die Spindel 4 dann, wenn sich das zweite Antriebszahnrad 6 in der für die
niedrige Drehzahl vorgesehenen Position befindet, aufgrund des Eingriffs zwischen dem
ersten Antriebszahnrad 5 und dem ersten angetriebenen Zahnrad 7 gedreht. Es wird daher
ein Drehzahluntersetzungsverhältnis mit dem Wert Z7/Z5 erzielt. Aufgrund des Vorhan
denseins der Beziehungen: Z6 < Z5, und Z7 < Z8, ist der Wert des Verhältnisses Z7/Z5
größer als derjenige des Verhältnisses Z8/Z6, das erhalten wird, wenn sich das zweite
Antriebszahnrad 6 in der für die hohe Drehzahl vorgesehenen Position befindet. Folglich
wird die Drehzahl der Spindel 4 geringer, wenn das zweite Antriebszahnrad 6 aus der für
die hohe Drehzahl vorgesehenen Position in die für die niedrige Drehzahl vorgesehene
Position verschoben wird.
Im folgenden wird eine speziell bevorzugte ruhige Kupplung erläutert, die als die Kupp
lungseinrichtung 40 für die Übertragung der Drehung der Spindel auf die Zwischenhülse
54 eingesetzt werden kann. Damit eine Schraube in ein nicht gezeigtes Werkstück einge
schraubt werden kann, setzt der Benutzer den Kopf der Schraube auf das vordere Ende des
Antriebsbits 60 auf und drückt dann den motorisch betätigten Schraubendreher 50 gegen
das Werkstück in der einen Schraubenantrieb bewirkenden Richtung (nach rechts weisende
Richtung gemäß der Darstellung in Fig. 1), so daß die Zwischenhülse 54 nach hinten (nach
links gemäß der Darstellung in Fig. 1) relativ zu dem Gehäuse 51 bewegt wird. Wie
vorstehend beschrieben, sind die Kupplungszähne 8a an der vorderen Fläche des zweiten
angetriebenen Zahnrads 8 ausgebildet, und es sind die Kupplungszähne 54b für den
Eingriff mit den Kupplungszähnen 8a an der rückseitigen Oberfläche des Flanschabschnitts
54a der Zwischenhülse 54 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Kupp
lungszähne 8a vorgesehen, die in der Umfangsrichtung in gleich großen gegenseitigen
Abständen angeordnet sind, wie dies aus den Fig. 9 bis 13 ersichtlich ist. Hierbei ist
anzumerken, daß die nach oben und unten weisenden Richtungen bei den Darstellungen in
den Fig. 9 bis 13 den nach links bzw. rechts weisenden Richtungen bei der Darstellung
gemäß Fig. 1 entsprechen. Andererseits beträgt die Anzahl der Kupplungszähne 54b jedoch
sechs, wobei diese Kupplungszähne 54b ebenfalls in gleich großen gegenseitigen Ab
ständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wenn sich die Zwischenhülse 54 nach
hinten bewegt, werden folglich drei der Kupplungszähne 54b in Eingriff mit den Kupp
lungszähnen 8a gebracht, so daß die Drehung des zweiten angetriebenen Zahnrads auf die
Zwischenhülse 54 übertragen wird. Die Funktion der drei verbleibenden Kupplungszähne
54b wird im weiteren Text noch näher erläutert. Die Anzahl der Kupplungsstifte 41 beträgt
drei, wobei die Kupplungsstifte 41 in das zweite angetriebene Zahnrad 5 in Positionen
zwischen jeweils zwei benachbarten Kupplungszähnen 8a eingeführt sind.
Wie aus den Fig. 9 bis 13 hervorgeht, enthält jeder der Kupplungsstifte 41 einen im
wesentlichen halbkugelförmigen Kopfabschnitt 41a und einen Schaftabschnitt 41b, der von
dem Kopfabschnitt 41a ausgeht. Der Kopfabschnitt 41a ist schwenkbar und gleitverschieb
lich in ein im wesentlichen halbkugelförmiges Lager- bzw. Aufnahmeloch 8c eingeführt,
das in dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 an dessen Rückseite ausgebildet ist. Der
Schaftabschnitt 41b erstreckt sich in ein Einfügungsloch 8d hinein, das in dem zweiten
Antriebszahnrad 8 an dessen vorderer Seite ausgebildet ist und sich direkt in axialer
Richtung mit und von dem Lagerloch 8c ausgehend fortsetzt. Eine Hilfsausnehmung 8b ist
in Reihe mit bzw. angrenzend an das Einfügungsloch 8d an derjenigen Seite des Ein
fügungslochs 8d ausgebildet, die der normalen Drehrichtung des zweiten angetriebenen
Zahnrads 8 (diese ist in den Fig. 9 bis 13 mit einem Teil veranschaulicht) entgegengesetzt
liegt, derart, daß der Kupplungsstift 41 um seinen Kopfabschnitt 41a in einer Richtung
verkippt werden kann, die entgegengesetzt zu der normalen Drehrichtung gerichtet ist
(siehe die Fig. 11 und 12). Wenn sich der Kupplungsstift 41 in der aufrechten Position
befindet, wie dies in den Fig. 9, 10 und 13 dargestellt ist, ist die rückseitige Oberfläche
des Kopfabschnitts 41a des Kupplungsstifts 41 so positioniert, daß sie fluchtend mit der
rückseitigen Oberfläche des zweiten angetriebenen Zahnrads 8 verläuft, derart, daß die
rückseitige Oberfläche des zweiten angetriebenen Zahnrads 8 direkt an der vorderen Fläche
des neutralen Zahnrads 9 anliegt. Wenn der Kupplungsstift 41 verkippt wird, ragt ein
Eckabschnitt des Kopfes 41a von der rückseitigen Oberfläche des zweiten angetriebenen
Zahnrads 8 nach außen vor, wie dies in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist. Der vorstehende
Eckbereich liegt an der vorderen Fläche des neutralen Zahnrads 9 an, so daß sich das
zweite angetriebene Zahnrad 8 zusammen mit der Spindel 4 nach vorne entgegen der
Vorspannkraft bewegt, die von der Druckschraubenfeder 57 ausgeübt wird. Als Ergebnis
dessen wird ein Freiraum oder Spiel L zwischen der rückseitigen Oberfläche des zweiten
angetriebenen Zahnrads 8 und der vorderen Oberfläche des neutralen Zahnrads 9 erzeugt,
wie dies aus den Fig. 11 und 12 ersichtlich ist.
Wie vorstehend beschrieben, wird die Kippbewegung des Kupplungsstifts 41, ausgehend
von seiner aufrechten Position, entgegen der Vorspannkraft ausgeführt, die durch die
Druckschraubenfeder 57 erzeugt wird. Als Ergebnis dessen dient die Druckschraubenfeder
57 dazu, den Kupplungsstift 41 normalerweise in der aufrechten Position zu halten.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, bei dem der Motor 52 damit beginnt, die Spindel 4 oder das
zweite angetriebene Zahnrad 8 über das vorliegende Ausführungsbeispiel der Drehzahl
änderungseinrichtung 1 anzutreiben, und das Antriebsbit 60a oder der Schraubendreher 50
noch nicht gegen das Werkstück gedrückt ist. In diesem Zustand sind der Flanschabschnitt
54a der Zwischenhülse 54 und das zweite angetriebene Zahnrad 8 voneinander getrennt,
was durch die von der Druckschraubenfeder 57 ausgeübte Vorspannkraft bewirkt wird.
Wenn der motorisch betätigte Schraubendreher 50 gegen das Werkstück gedrückt wird,
wird die Zwischenhülse 54 nach hinten bewegt, wie dies bereits vorstehend erläutert ist,
so daß der Flanschabschnitt 54a der Zwischenhülse 54 gegen das zweite angetriebene
Zahnrad 8 gedrückt wird. Als Ergebnis dessen tritt jeder der Kupplungszähne 54b der
Zwischenhülse 54 zwischen den entsprechenden bzw. zugehörigen Kupplungszahn 8a und
seinen benachbarten Kupplungsstift 41 ein. Da sich das zweite angetriebene Zahnrad 8
relativ zu der Zwischenhülse 54 dreht, liegen die Kupplungsstifte 41 an ihren zugeordneten
Kupplungszähnen 54b an, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Als Ergebnis dessen werden
die Kupplungsstifte 41 entgegen der durch die Druckschraubenfeder 57 ausgeübten Vor
spannkraft verkippt. Wenn die Kupplungsstifte 41 um einen vorbestimmten Winkel
verkippt sind, wird der Freiraum L zwischen dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 und
dem neutralen Zahnrad 7 gebildet, wie dies bereits vorstehend beschrieben ist, so daß das
zweite angetriebene Zahnrad in Richtung zu dem Flanschabschnitt 54b bewegt wird, und
die Kupplungszähne 8a des zweiten angetriebenen Zahnrads 8 mit ihren zugehörigen
Kupplungszähnen 54b der Zwischenhülse 54 in Eingriff treten, wie dies aus Fig. 11
ersichtlich ist. Demzufolge wird die von dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 ausgeübte
Rotationsenergie auf die Zwischenhülse 54 und dann auf das Antriebsbit 60 übertragen, so
daß die Schraube in das Werkstück eingeschraubt wird.
Nachdem das vordere Ende der Anschlaghülse 62 mit dem Werkstück in Anlage kommt,
wird der Eingriff zwischen den Kupplungszähne 54b und den Kupplungszähnen 8a und
auch den Kupplungsstiften 41 flacher, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist, und wird dann
schließlich vollständig aufgehoben. Nachdem die Kupplungszähne 54b außer Eingriff von
den Kupplungsstiften 41 gelangt sind, nehmen die Kupplungsstifte 41 sofort wieder ihre
aufrechte Haltung an, was durch die von der Druckschraubenfeder 57 erzeugte Vorspann
kraft erzwungen wird. Als Ergebnis dessen wird das zweite angetriebene Zahnrad 8 um die
Strecke L nach hinten bewegt und wird gegen das neutrale Zahnrad 9 angedrückt. Daher
ist ein ausreichender Raum zwischen den Kupplungszähnen 54b und den Kupplungszähnen
8a und auch den Kupplungsstiften 41 bereitgestellt. Aus diesem Grund drehen sich die
Kupplungszähne 8a und die Kupplungszähne 41 im Leerlauf in einer lautlosen Weise. Bei
dieser Ausführungsform der Kupplungseinrichtung 40 wird das zweite angetriebene
Zahnrad 8 relativ zu dem neutralen Zahnrad 9 nach vorne bewegt, das in seiner Position
in der axialen Richtung gehalten wird. Folglich ist das neutrale Zahnrad 9 für den Betrieb
der Kupplungseinrichtung wichtig, zusätzlich zu seiner Wirkung, die vorstehend erläuterte
Synchronisationsfunktion zu bewirken, durch die das erste Antriebszahnrad 5 und das
zweite angetriebene Zahnrad 8 gedreht werden, wenn sich das zweite Antriebszahnrad 6
in der neutralen Position befindet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung 1
kann die Drehzahl dadurch geändert werden, daß die Position des zweiten Antriebszahn
rads 6, das heißt, ein einzelnes Element verschoben wird. Folglich ist keine separate
Kupplungsplatte erforderlich, wie dies bei zum Stand der Technik rechnenden Drehzahl
änderungseinrichtungen der Fall ist. Daher verfügt der dieses Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Drehzahländerungseinrichtung 1 über einen einfachen Aufbau.
Da der neutrale Zustand dadurch erzielt werden kann, daß lediglich das zweite Antriebs
zahnrad 6 in die neutrale Position verschoben wird, läßt sich zudem der Abstand zwischen
dem ersten angetriebenen Zahnrad 7 und dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 im
Vergleich mit bekannten Gestaltungen verkürzen. Daher weist die erfindungsgemäße
Drehzahländerungseinrichtung 1 einen kompakten Aufbau auf. Da ferner das erste An
triebszahnrad 5 und das zweite angetriebene Zahnrad 8 durch das neutrale Zahnrad 9 im
Leerlauf gedreht werden, wenn das zweite Antriebszahnrad 6 in die neutrale Position
verschoben ist, kann der Eingriff zwischen dem zweiten Antriebszahnrad 6 und dem ersten
Antriebszahnrad 5 sowie dem zweiten angetriebenen Zahnrad 8 für den Betrieb mit
niedriger Drehzahl bzw. mit hoher Drehzahl sanft durchgeführt werden. Speziell aufgrund
der Tatsache, daß das zweite Antriebszahnrad und das erste Antriebszahnrad miteinander
entlang ihrer jeweiligen Umfangslängen bzw. Umfangsrichtungen in Eingriff stehen,
besteht die Möglichkeit, daß das zweite Antriebszahnrad 6 nicht erfolgreich mit dem ersten
Antriebszahnrad 5 in Eingriff gebracht wird, falls das erste Antriebszahnrad 5 nicht
gedreht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt jedoch kein solches Problem auf, und
es kann die Drehzahl sanft auf den niedrigen Wert gewechselt werden. Die vorstehend
erläuterten Ausführungsbeispiele können je nach Bedarf zur Erfüllung einer Vielzahl von
gewünschten Entwurfsanforderungen modifiziert werden. Beispielsweise bewegt sich bei
dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel der Umschalthebel 11 aufgrund der
Drehung des Betätigungsknopfs 12 über die Ritzel- und Zahnstangeneinrichtung. Jedoch
kann der Umschalthebel 11 auch durch jede beliebige andere geeignete Betätigungsein
richtung bewegt werden, wozu beispielsweise ein Schiebebetätigungsmechanismus zählt,
der einen linearen Schiebeknopf und ein Koppelglied zur Herstellung einer Kopplung
zwischen dem Knopf und dem Umschalthebel 11 aufweist. Auch wenn die Drehzahl
änderungseinrichtung 1 vorstehend detailliert als für den Einsatz bei einem motorisch
betätigten Schraubendreher geeignet erläutert worden ist, sind solche Drehzahländerungs
einrichtungen auch für viele andere motorisch betätigte Werkzeuge, beispielsweise für
Bohrmaschinen und Sägemaschinen, und auch für beliebige andere Maschinen und Werk
zeuge geeignet.
Claims (16)
1. Drehzahländerungseinrichtung, mit
einem ersten Antriebszahnrad (5) und einem zweiten Antriebszahnrad (6), die an einer Antriebswelle (2) angebracht sind, und
einem ersten angetriebenen Zahnrad (7) und einem zweiten angetriebenen Zahnrad (8), die an einer angetriebenen Welle (4) angebracht sind,
wobei das erste Antriebszahnrad (5) relativ zu der Antriebswelle (2) drehbar ist und mit dem ersten angetriebenen Zahnrad (7) in Eingriff steht,
wobei das zweite Antriebszahnrad (6) mit der Antriebswelle (2) drehbar ist und in axialer Richtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position relativ zu der Antriebswelle (2) bewegbar ist, wobei das zweite Antriebszahnrad einen ersten Getriebeab schnitt (6a) und einen zweiten Getriebeabschnitt (6b) aufweist, wobei der erste Getriebeab schnitt (6a) mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad (8) in Eingriff bringbar ist und der zweite Getriebeabschnitt (6b) mit dem ersten angetriebenen Zahnrad in Eingriff bringbar ist,
wobei der erste Getriebeabschnitt (6a) des zweiten Antriebszahnrads (6) in der ersten Position mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad (8) in Eingriff steht, derart, daß die Drehung der Antriebswelle (2) auf die angetriebene Welle (4) über einen ersten, das zweite Antriebszahnrad (6) und das zweite angetriebene Zahnrad (8) enthaltenden Über tragungspfad übertragen wird,
wobei der zweite Getriebeabschnitt (6b) des zweiten Antriebszahnrads (6) in der zweiten Position mit dem ersten Antriebszahnrad (5) in Eingriff steht, derart, daß die Drehung der Antriebswelle (2) auf die angetriebene Welle (4) über einen zweiten, das zweite Antriebszahnrad (6), das erste Antriebszahnrad (5) und das erste angetriebene Zahnrad (7) enthaltenden Übertragungspfad übertragen wird, und
wobei der erste Übertragungspfad und der zweite Übertragungspfad ein erstes Drehzahländerungsverhältnis bzw. ein zweites Drehzahländerungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Antriebswelle (2) und der Drehzahl der angetriebenen Welle (4) bereitstellen.
einem ersten Antriebszahnrad (5) und einem zweiten Antriebszahnrad (6), die an einer Antriebswelle (2) angebracht sind, und
einem ersten angetriebenen Zahnrad (7) und einem zweiten angetriebenen Zahnrad (8), die an einer angetriebenen Welle (4) angebracht sind,
wobei das erste Antriebszahnrad (5) relativ zu der Antriebswelle (2) drehbar ist und mit dem ersten angetriebenen Zahnrad (7) in Eingriff steht,
wobei das zweite Antriebszahnrad (6) mit der Antriebswelle (2) drehbar ist und in axialer Richtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position relativ zu der Antriebswelle (2) bewegbar ist, wobei das zweite Antriebszahnrad einen ersten Getriebeab schnitt (6a) und einen zweiten Getriebeabschnitt (6b) aufweist, wobei der erste Getriebeab schnitt (6a) mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad (8) in Eingriff bringbar ist und der zweite Getriebeabschnitt (6b) mit dem ersten angetriebenen Zahnrad in Eingriff bringbar ist,
wobei der erste Getriebeabschnitt (6a) des zweiten Antriebszahnrads (6) in der ersten Position mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad (8) in Eingriff steht, derart, daß die Drehung der Antriebswelle (2) auf die angetriebene Welle (4) über einen ersten, das zweite Antriebszahnrad (6) und das zweite angetriebene Zahnrad (8) enthaltenden Über tragungspfad übertragen wird,
wobei der zweite Getriebeabschnitt (6b) des zweiten Antriebszahnrads (6) in der zweiten Position mit dem ersten Antriebszahnrad (5) in Eingriff steht, derart, daß die Drehung der Antriebswelle (2) auf die angetriebene Welle (4) über einen zweiten, das zweite Antriebszahnrad (6), das erste Antriebszahnrad (5) und das erste angetriebene Zahnrad (7) enthaltenden Übertragungspfad übertragen wird, und
wobei der erste Übertragungspfad und der zweite Übertragungspfad ein erstes Drehzahländerungsverhältnis bzw. ein zweites Drehzahländerungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Antriebswelle (2) und der Drehzahl der angetriebenen Welle (4) bereitstellen.
2. Drehzahländerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Antriebszahnrad (6) ein Ringrad aufweist, das den ersten Getriebeabschnitt
(6a) an seinem äußeren Umfang aufweist und den zweiten Getriebeabschnitt (6b) an seinem
Innenumfang aufweist, daß die Antriebswelle einen Nutenwellenabschnitt (2c) aufweist, der
mit dem zweiten Getriebeabschnitt (6b) in Eingriff steht, und daß der zweite Getriebeab
schnitt (6b) sowohl mit dem Nutenwellenabschnitt (2c) als auch mit dem ersten Antriebs
zahnrad (5) in Eingriff steht, wenn sich das zweite Antriebszahnrad (6) in der zweiten
Position befindet.
3. Drehzahländerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (2) einen ungenuteten Wellenabschnitt aufweist, der in Reihe mit
bzw. angrenzend an den Nutenwellenabschnitt (2c) ausgebildet ist, und an dem das erste
Antriebszahnrad (5) drehbar gelagert ist, wobei der nutenfreie Wellenabschnitt einen
kleineren Durchmesser als der Nutenwellenabschnitt (2c) aufweist, und daß das erste
Antriebszahnrad (5) einen Außendurchmesser hat, der im wesentlichen gleich groß ist wie
der Durchmesser des Nutenwellenabschnitts (2c).
4. Drehzahländerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein neutrales Zahnrad (9) vorgesehen ist, das drehbar an der
angetriebenen Welle (4) angebracht ist und zwischen dem ersten und dem zweiten angetrie
benen Zahnrad (7, 8) angeordnet ist, daß das zweite Antriebszahnrad (6) in eine dritte,
zwischen der ersten und der zweiten Position liegende Position bewegbar ist, und daß das
zweite Antriebszahnrad (6) in der dritten Position mit dem neutralen Zahnrad (9) in
Eingriff steht und sich nicht in Eingriff mit dem zweiten angetriebenen Zahnrad (8) und
dem ersten Antriebszahnrad (5) befindet.
5. Drehzahländerungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorspanneinrichtung (57) vorgesehen ist, die dazu dient, das zweite angetriebene
Zahnrad (8) in Richtung zu dem neutralen Zahnrad (9) vorzuspannen und hierauf folgend
das neutrale Zahnrad (9) in Richtung zu dem ersten angetriebenen Zahnrad (7) zwangs
weise zu bewegen, um hierdurch eine Reibungskraft zwischen dem zweiten angetriebenen
Zahnrad (8) und dem neutralen Zahnrad (9) sowie zwischen dem neutralen Zahnrad (9)
und dem ersten angetriebenen Zahnrad (7) hervorzurufen, derart, daß die Drehung des
neutralen Zahnrads (9) auf das erste und das zweite angetriebene Zahnrad aufgrund der
Reibungskraft übertragen wird, und daß das erste Antriebszahnrad (5) und das zweite
angetriebene Zahnrad (8) synchron mit dem neutralen Zahnrad (9) drehen.
6. Werkzeugmaschine mit einer Antriebswelle (2), die durch einen Motor (51)
drehend antreibbar ist, einer Spindel (4), und einer Drehzahländerungseinrichtung (1), die
zwischen der Antriebswelle (2) und der Spindel (4) vorgesehen ist und zum Übertragen der
Drehung der Antriebswelle auf die Spindel dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh
zahländerungseinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Hülse (54)
zum Anbringen eines Werkzeugbits (60), die an einer Achse der Spindel (4) und dieser
gegenüberliegend angebracht ist, und eine Kupplungseinrichtung (40), die zwischen der
Spindel (4) und der Hülse (54) vorgesehen ist.
8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (54) relativ zu der Spindel axial bewegbar ist, und daß die Kupplungseinrichtung
(40) derart betätigbar ist, daß sie die Spindel mit der Hülse verbindet und von dieser
trennt, und zwar in Abhängigkeit von der in der axialen Richtung vorhandenen Position
der Hülse (54) relativ zu der Spindel (4).
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Vorspanneinrichtung (57) zwischen der Hülse (54) und der Spindel (4) eingefügt ist,
die dazu dient, die Kupplungseinrichtung (40) normalerweise in einer eingriffsfreien
Position zu halten.
10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (40) ein erstes Kupplungselement und ein zweites
Kupplungselement enthält, die an der Achse der Spindel derart angeordnet sind, daß sie
sich gegenüberliegen, daß das erste Kupplungselement erste Kupplungszähne (8a) aufweist,
die im wesentlichen in gleich großen gegenseitigen Abständen in der Umfangsrichtung an
geordnet sind, daß das zweite Kupplungselement zweite Kupplungszähne und Kupplungs
stifte (41) umfaßt, die abwechselnd in der Umfangsrichtung mit im wesentlichen gleich
großen gegenseitigen Abständen angeordnet sind, wobei die Kupplungsstifte relativ zu dem
zweiten Kupplungselement in der Umfangsrichtung verkippbar sind, wobei die Kupplungs
stifte (41) in Anlage an zugeordnete erste Kupplungszähne gelangen und in der Umfangs
richtung verkippt werden, wenn die Hülse in der axialen Richtung in Richtung zu der
Spindel bewegt wird, derart, daß die Kupplungsstifte und die zweiten Kupplungszähne mit
den ersten Kupplungszähnen in Eingriff treten, nachdem sich das zweite Kupplungselement
relativ zu dem ersten Kupplungselement um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat.
11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülse (54) das erste Kupplungselement enthält, daß das zweite angetriebene Zahnrad (8)
das zweite Kupplungselement aufweist, daß das zweite angetriebene Zahnrad (8) in seiner
Position relativ zu der Spindel (4) festgelegt ist, derart, daß das zweite angetriebene
Zahnrad (8) zusammen mit der Spindel (4) relativ zu dem neutralen Zahnrad beweglich ist,
daß das neutrale Zahnrad (9) eine vordere Oberfläche für die Anlage an einer rückseitigen
Fläche des zweiten angetriebenen Zahnrads aufweist, daß jeder der Kupplungsstifte einen
Kopfabschnitt umfaßt, der mit der rückseitigen Oberfläche des zweiten angetriebenen
Zahnrads fluchtet, wenn sich die Kupplungseinrichtung (40) außer Eingriff befindet, und
daß der Kopfabschnitt teilweise nach außen gegenüber der rückseitigen Fläche des zweiten
angetriebenen Zahnrads vorsteht, wenn der Kupplungsstift verkippt ist, so daß das zweite
angetriebene Zahnrad in axialer Richtung in Richtung zu der Hülse bewegt wird.
12. Vorrichtung zum Übertragen von Drehenergie mit
einer ersten Einrichtung (5) für den Eingriff mit einem Zahnrad und einer zweiten Einrichtung (6) für den Eingriff mit einem Zahnrad, wobei die erste und die zweite Einrichtung an einer ersten Welle (2) angebracht sind, und
einer dritten Einrichtung (7) für den Eingriff mit einem Zahnrad und einer vierten Einrichtung (8) für den Eingriff mit einem Zahnrad, wobei die dritte und die vierte Einrichtung an einer zweiten Welle (4) angebracht sind,
wobei die erste Einrichtung (5) relativ zu der ersten Welle (2) drehbar ist und mit der dritten Einrichtung (7) in Eingriff steht,
wobei die zweite Einrichtung (6) mit der ersten Welle (2) drehbar ist und in axialer Richtung zwischen einer Position und einer zweiten Position relativ zu der ersten Welle bewegbar ist, und die zweite Einrichtung (6) einen ersten Abschnitt (6a) und einen zweiten Abschnitt (6b) umfaßt, wobei der erste Abschnitt (6a) mit der vierten Einrichtung (8) in Eingriff bringbar ist und der zweite Abschnitt (6b) mit der ersten Einrichtung (5) in Eingriff bringbar ist,
wobei der erste Abschnitt (6a) der zweiten Einrichtung (6) mit der vierten Einrichtung (8) in Eingriff steht, wenn sich die zweite Einrichtung (6) in der ersten Position befindet, derart, daß Drehenergie der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (4) entsprechend einem ersten Drehzahländerungsverhältnis übertragen wird, und
wobei der zweite Abschnitt (6b) der zweiten Einrichtung (6) mit der dritten Einrichtung (7) in Eingriff steht, wenn sich die zweite Einrichtung (6) in der zweiten Position befindet, derart, daß die Drehenergie der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (4) mit einem zweiten Drehzahländerungsverhältnis übertragen wird.
einer ersten Einrichtung (5) für den Eingriff mit einem Zahnrad und einer zweiten Einrichtung (6) für den Eingriff mit einem Zahnrad, wobei die erste und die zweite Einrichtung an einer ersten Welle (2) angebracht sind, und
einer dritten Einrichtung (7) für den Eingriff mit einem Zahnrad und einer vierten Einrichtung (8) für den Eingriff mit einem Zahnrad, wobei die dritte und die vierte Einrichtung an einer zweiten Welle (4) angebracht sind,
wobei die erste Einrichtung (5) relativ zu der ersten Welle (2) drehbar ist und mit der dritten Einrichtung (7) in Eingriff steht,
wobei die zweite Einrichtung (6) mit der ersten Welle (2) drehbar ist und in axialer Richtung zwischen einer Position und einer zweiten Position relativ zu der ersten Welle bewegbar ist, und die zweite Einrichtung (6) einen ersten Abschnitt (6a) und einen zweiten Abschnitt (6b) umfaßt, wobei der erste Abschnitt (6a) mit der vierten Einrichtung (8) in Eingriff bringbar ist und der zweite Abschnitt (6b) mit der ersten Einrichtung (5) in Eingriff bringbar ist,
wobei der erste Abschnitt (6a) der zweiten Einrichtung (6) mit der vierten Einrichtung (8) in Eingriff steht, wenn sich die zweite Einrichtung (6) in der ersten Position befindet, derart, daß Drehenergie der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (4) entsprechend einem ersten Drehzahländerungsverhältnis übertragen wird, und
wobei der zweite Abschnitt (6b) der zweiten Einrichtung (6) mit der dritten Einrichtung (7) in Eingriff steht, wenn sich die zweite Einrichtung (6) in der zweiten Position befindet, derart, daß die Drehenergie der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (4) mit einem zweiten Drehzahländerungsverhältnis übertragen wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Einrichtung (6) ein Ringzahnrad aufweist, das einen ersten, an seinem Außenumfang
angeordneten Zahnradabschnitt (6a) und einen zweiten an seinem Innenumfang angeord
neten Zahnradabschnitt (6b) aufweist, daß die erste Welle (2) eine Nutenwelleneinrichtung
(2c) für den Eingriff mit dem zweiten Zahnradabschnitt (6b) aufweist, und daß der zweite
Zahnradabschnitt (6b) sowohl mit der Nutenwelleneinrichtung (2c) als auch mit der ersten
Einrichtung (5) in Eingriff steht, wenn sich die zweite Einrichtung (6) in der zweiten
Position befindet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Welle (6) einen nutenfreien Wellenabschnitt aufweist, der angrenzend an die Nutenwellen
einrichtung (2c) ausgebildet ist und an dem die erste Einrichtung (5) drehbar gelagert ist,
wobei der nutenfreie Wellenabschnitt einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der
Durchmesser der Nutenwelleneinrichtung (2c), und daß die erste Einrichtung (5) einen
Außendurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich groß ist wie der Durchmesser der
Nutenwelleneinrichtung.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (9) zur Bereitstellung eines neutralen Zustands vorgesehen ist, die an
der zweiten Welle (4) drehbar angebracht und zwischen der dritten und der vierten
Einrichtung positioniert ist, daß die zweite Einrichtung (6) weiterhin in eine dritte, zwi
schen der ersten und der zweiten Position liegenden Position bewegbar ist, und daß die
zweite Einrichtung (6) mit der Einrichtung (9) zur Bereitstellung eines neutralen Zustands
in Eingriff steht, wenn sie sich in der dritten Position befindet, wobei sie dort außer
Eingriff mit der ersten Einrichtung und der vierten Einrichtung steht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (57)
zum Vorspannen der vierten Einrichtung (8) in Richtung zu der Einrichtung (9) zur
Bereitstellung eines neutralen Zustands und zum nachfolgenden Vorspannen der Ein
richtung (9) zur Bereitstellung eines neutralen Zustands in Richtung zu der dritten Ein
richtung (7), um hierdurch eine Reibungskraft zwischen der vierten Einrichtung und der
Einrichtung zur Bereitstellung eines neutralen Zustands sowie zwischen der Einrichtung
zur Bereitstellung eines neutralen Zustands und der dritten Einrichtung zu erzeugen,
derart, daß die Drehung der Einrichtung zur Bereitstellung eines neutralen Zustands auf
die dritte und die vierte Einrichtung durch die Reibungskraft übertragen wird, und daß sich
die erste und die zweite Einrichtung synchron mit der Einrichtung zum Bereitstellen eines
neutralen Zustands drehen.
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