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Die
Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für ein Elektrohandwerkzeuggerät
zum Verbinden einer Abtriebswelle zum Antrieb eines Elektrowerkzeugs mit
einem Antriebsmotor umfassend drei Schaltstufen, wobei das Planetengetriebe
eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Getriebestufe
umfasst, die jeweils ein Sonnenrad, einen Planetenträger
mit daran drehbar gelagerten Planeten sowie ein Hohlrad aufweisen
und wobei Schaltmittel vorgesehen sind zum Schalten zwischen den
drei Schaltstufen.
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Planetengetriebe
in Elektrohandwerkzeuggeräten einzusetzen ist grundsätzlich
bekannt. So zeigt beispielsweise die
DE 199 02 197 A1 ein gangumschaltbares Planetengetriebe
für Elektrohandwerkzeugmaschinen, wie z. B. Schrauber,
bei dem zur Gangumschaltung ein axial verschiebliches Hohlrad vorgesehen
ist, das zur zweiten Planetenstufe gehört, wobei insbesondere
drei Planetenstufen vorgesehen sind, wobei hier nachteilig ist,
dass aufgrund des zu verschiebenden Hohlrades ein erhöhter
Verschleiß zu befürchten ist.
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Des
Weiteren ist aus der
EP
1 364 138 B1 ein Mehrgeschwindigkeitsgetriebe für
ein kraftgetriebenes Werkzeug bekannt, das ein dreistufiges Planetengetriebe
zeigt, bei dem durch gleichzeitiges Aktivschalten von zwei Planetengetriebestufen
drei Schaltstufen realisiert werden können.
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Darüber
hinaus ist beispielsweise aus der
EP 1 190 817 A2 bekannt, ein Getriebe aus
vier Getriebestufen aufzubauen, umfassend eine nicht schaltbare
und drei schaltbare Getriebestufen. Dabei besitzen die drei schaltbaren
Getriebestufen einen gemeinsamen Planetenträger und ihre
Sonnen werden über eine gemeinsame Welle angetrieben. Nachteilig bei
einer derartigen Gestaltung ist die vergleichsweise geringe Variationsmöglichkeit
in der Übersetzungsaufteilung.
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Eine
weitere Gestaltung mit drei Getriebestufen ist beispielsweise aus
der
EP 1 707 847 A2 vorbekannt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, ein
weiteres Planetengetriebe für ein Elektrohandwerkzeuggerät
bereitzustellen, das eine große Variationsmöglichkeit
in der Übersetzungsaufteilung ermöglicht und vergleichsweise
gut zu montieren ist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Planetengetriebe
mit den gattungsgemäßen Merkmalen des Anspruchs
1, wobei zwei der Getriebestufen schaltbar und zwei Getriebestufen
nicht schaltbar sind, wobei jedem Hohlrad einer schaltbaren Getriebestufe
ein Schaltmittel zugeordnet ist, das zwischen einer Stellung, in
der das Hohlrad der schaltbaren Getriebestufen drehfest mit einem
Gehäuse des Planetengetriebes verbunden ist, also aktiv
geschaltet ist, und einer Stellung, in der das Hohlrad der schaltbaren
Getriebestufen mit einem benachbarten Planetenträger verbunden
ist, also nicht aktiv geschaltet ist, bewegbar ist und jeweils nur
eine oder keine der schaltbaren Getriebestufen mit dem Gehäuse
drehfest verbunden ist.
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Durch
die Vorsehung von lediglich zwei schaltbaren Getriebestufen, wobei
zwei Getriebestufen fest angeordnet sind und nicht separat geschaltet werden
können, ist eine große Variation der Drehmomentübersetzungen
möglich. Insbesondere sind die Übersetzungen der
jeweiligen Stufen nahezu frei wählbar und es besteht gegenüber
Ausgestaltungen, bei denen die Hohlräder der Getriebestufen
zum Schalten verschoben werden, der Vorteil, dass alle Getriebebestandteile
sich stets im Eingriff befinden und nicht zueinander bewegt werden,
wodurch der Verschleiß der Getriebebauteile verringert
ist. Die Umschaltung zwischen den Schaltstufen erfolgt hierbei über
Schaltmittel, die entweder die schaltbaren Getriebestufen hinsichtlich
ihrer Hohlräder drehfest mit einem Gehäuse, das
entweder das Maschinengehäuse des Elektrohandwerkzeuggeräts
selbst sein kann oder einem speziellen Getriebegehäuse
koppeln, oder in einer anderen Schaltstufe das Hohlrad der schaltbaren
Getriebestufe mit einem benachbarten Planetenträger verbinden.
In diesem Fall ist dann das Hohlrad nicht drehfest gegenüber
dem Gehäuse, sondern dreht sich gemeinsam mit dem Planetenträger
im Gehäuse.
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Darüber
hinaus ist festzustellen, dass durch die Verwendung von vier Planeten-
oder Getriebestufen eine bessere Aufteilung der nutzbaren Getriebeübersetzung
erreicht werden kann.
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Dadurch,
dass das jeweilige Hohlrad nicht verschoben, sondern nur mittels
eines Schaltmittels arretiert wird, besteht kein Risiko der Schädigung
der Planetenräder beim In- und Außereingriffbringen
mit dem jeweiligen Hohlrad.
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Dabei
kann nach einer ersten bevorzugten Schaltanordnung vorgesehen sein,
dass das Schaltmittel insbesondere der dritten Stufe im ersten Gang mit
seinem Innenprofil in Eingriff mit dem Außenprofil des
Hohlrades der dritten Getriebestufe ist. Des Weiteren ist das Außenprofil
des Schaltmittels im Gehäuse, das hierzu eine entsprechende
Innenkontur aufweist, fixiert und arretiert somit das Hohlrad der
dritten Getriebestufe. Die dritte Getriebestufe ist damit aktiv
geschaltet und geht mit in die Übersetzung ein. Das Schaltmittel
beispielsweise der zweiten Stufe, die mit der dritten Stufe im vorliegenden
Beispiel die beiden schaltbaren Getriebestufen bildet, verbindet in
diesem Gang den Planetenträger beispielsweise der ersten
Stufe mit dem Hohlrad der zweiten Getriebestufe. Auf diese Weise
wird die zweite Getriebestufe überbrückt.
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Im
zweiten Gang arretiert das Schaltmittel der zweiten Getriebestufe über
einen Eingriff in das Hohlrad und zugleich einen Eingriff in das
Gehäuse die zweite Getriebestufe bezüglich des
Gehäuses und schaltet diese somit aktiv. Das Schaltmittel
der dritten Getriebestufe im vorliegenden Beispiel verbindet das
Hohlrad der dritten Getriebestufe mit dem Planetenträger
der dritten Getriebestufe, das in Abtriebsrichtung insbesondere
der benachbarte Planetenträger zum Hohlrad der dritten
Getriebestufe ist, was zu einer Überbrückung der
dritten Getriebestufe führt.
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In
einem dritten Gang werden die beiden schaltbaren Stufen überbrückt,
indem hier die Schaltmittel die Hohlräder der schaltbaren
Stufen mit den benachbarten Planetenträgern, hier dem Planetenträger
der ersten und der dritten Getriebestufe, verbinden und lediglich
die erste und die vierte Getriebestufe gemeinsam die gesamte Übersetzung
bilden. Die Übersetzungen der ersten und der vierten Getriebestufe
gehen damit immer in die Gesamtübersetzung ein.
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Es
kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schaltmittel
ein Innenprofil sowie ein Außenprofil aufweisen, wobei
sie mit ihren Innenprofilen mit Außenprofilen der Hohlräder
der schaltbaren Stufen zusammenwirken können zum Schalten
zwischen den einzelnen Schaltstufen und darüber hinaus
das Gehäuse eine solche Kontur aufweist, dass eine Führung
und Arretierung der Schaltmittel in dem Gehäuse erreicht
werden kann. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Gehäuse
hierzu eine Schaltkontur aufweist, die so ausgestaltet ist, dass
höchstens eines der beiden Schaltmittel zugleich mit der
Schaltkontur zusammenwirken kann, um eine der schaltbaren Getriebestufen
aktiv zu schalten. Auf diese Weise kann eine besonders einfache
Gestaltung erreicht werden, da die Schaltmittel z. T. mit den Hohlrädern
und Planetenträgern mitdrehen und z. T. drehfest zum Gehäuse
sind, da die Winkellage der Schaltmittel sowie der Hohlräder
und Planetenträger keine Rolle spielt.
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Dabei
ist besonders bevorzugt eine Ausgestaltung, bei der die erste Getriebestufe
antriebsseitig und die vierte Getriebestufe abtriebsseitig angeordnet
ist. Die beiden mittleren dazwischen angeordneten Getriebestufen,
nämlich die zweite und dritte Getriebestufe, sind vorzugsweise
als schaltbare Getriebestufen ausgebildet. Dabei kann als benachbarter
Planetenträger zu einem Hohlrad einer Getriebestufe der
jeweils in abtriebsseitiger Richtung nachfolgende Planetenträger,
ebenso wie der in antriebsseitiger Richtung nachfolgende Planetenträger
dienen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung, bei der die zweite
und dritte Stufe, also die mittleren Getriebestufen schaltbar sind,
ist als benachbarter Planetenträger jeweils hinsichtlich
der zweiten Getriebestufe der in Antriebsrichtung folgende Planetenträger,
also der Planetenträger der ersten Stufe der benachbarte Planetenträger,
und hinsichtlich der dritten Stufe der in Abtriebsrichtung nachfolgende,
hier der Planetenträger der dritten Stufe, der benachbarte
Planetenträger zum Hohlrad der dritten Stufe.
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Besonders
bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass die Hohlräder
der schaltbaren Getriebestufen den gleichen Außendurchmesser
aufweisen. Durch diese Gestaltung kann die Montierbarkeit durch
die stufenlose Ausgestaltung der Gehäusewand, die möglich
ist bei gleichzeitiger Schaltbarkeit der Getriebestufen, erreicht
werden.
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Ferner
ist vorgesehen, und auch hierdurch wird die Gestaltung der Gehäusekontur
vereinfacht, dass die Hohlräder der schaltbaren Getriebestufen im
Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser besitzen wie
die zu den Hohlrädern benachbarten Planetenträger,
so dass der Schaltvorgang durch einfaches Verschieben der Schaltmittel
und Ineingriffbringen mit den Planetenträgern insbesondere
der dritten und der ersten Stufe erfolgen kann. D. h. im bevorzugten
Ausführungsbeispiel haben insbesondere die Planetenträger
der ersten und der dritten Stufe einen im Wesentlichen den Außendurchmessern
der Hohlräder der zweiten und dritten Stufe entsprechenden
Außendurchmesser. Eine Abweichung ist hier in einem solchen
Maße möglich, als dass die Schaltmittel so ausgestaltet
werden können, dass sie zugleich mit dem Außendurchmesser
der Hohlräder der schaltbaren Stufe und den benachbarten
Planetenträgern zusammenwirken können, um die
Hohlräder mit den Planetenträgern zu koppeln.
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Die
Hohlräder der ersten und vierten Getriebestufe können
dabei größer oder kleiner als diejenigen der zweiten
und dritten Getriebestufe ausfallen, je nach benötigtem
Anschluss des Getriebes und Einbausituation.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Schaltmittel axial verschieblich
am jeweiligen Hohlrad der schaltbaren Getriebestufe gehalten sind.
Auf diese Weise kann ein einfacher Schaltvorgang, der mittels einer
vergleichsweise einfachen Schalthandhabe über eine Schaltkulisse
erreicht werden kann, realisiert werden. Dabei kann vorgesehen sein,
dass die Schaltmittel als Schaltringe ausgebildet sind, die eine
Schaltkulisse aufweisen, und die Schaltmittel insbesondere miteinander
gekoppelt sind. So kann vorgesehen sein, dass bei einem Elektrohandwerkzeuggerät,
das ein derartiges Planetengetriebe aufweist, eine Schalthandhabe
vorgesehen ist, die über entsprechende Verbindungsmittel
auf beide Schaltmittel einwirkt. Als Schalthandhabe kann dabei entweder
ein Dreh- oder ein Schiebeschalter bevorzugt vorgesehen sein.
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Darüber
hinaus wird besonders bevorzugt bei dem Planetengetriebe vorgesehen,
dass zumindest teilweise die Planetenträger einer Getriebestufe durch
Bereiche des Sonnenrades einer in Abtriebsrichtung nachfolgenden
Getriebestufe gebildet werden.
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Auch
kann vorgesehen sein, dass die antriebsseitige Getriebestufe eine
Einrichtung zur Einstellung eines Drehmoments aufweist, wobei die Ausgestaltung
der Einrichtung zur Drehmomenteinstellung einer Gestaltung, wie
sie in der
EP 1 787
757 A1 beschrieben ist, entsprechen kann, und wobei der Inhalt
dieser Druckschrift hier durch Bezugnahme ebenfalls in die Offenbarung
aufgenommen wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass
das Hohlrad der antriebsseitigen Getriebestufe über nach radial
innen federvorgespannte Rastkörper verfügt und
die Rastkörper bei Überschreiten eines Abschaltdrehmoments
nach radial außen verdrängbar sind, so dass das
Hohlrad gegenüber dem Gehäuse drehbar ist und
die Antriebswelle nicht mehr angetrieben wird, wobei hierzu in Umfangsrichtung
des Hohlrads erstreckte Blattfedern vorgesehen sind, deren Hebelarmlänge
zur Erzeugung verschiedener Biegekräfte auf einen betreffenden
Rastkörper einwirken und in Umfangsrichtung einstellbar
sind.
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Durch
die Einstellung der wirksamen Federlänge wird erreicht,
dass die Federn bei unterschiedlichen Ausgangsdrehmomenten die Rastkörper
freigeben, die insbesondere als Zylinder ausgebildet werden können,
und das Hohlrad nicht mehr im Gehäuse fixiert wird. Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, dass ein maximales Grenzdrehmoment
durch Auswahl einer vorbestimmten Federlänge der Einrichtung
zur Einstellung des Drehmoments erreicht werden kann, so dass hierdurch
ein Überlastschutz z. B. bei 40 Nm oder 44 Nm des Motors
erzielbar ist.
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Hierzu
kann vorgesehen sein, dass zur Einstellung des Drehmoments bis zu
einem Grenzdrehmoment ein Stellorgan am Gehäuse vorgesehen
ist, das den Einstellvorgang in inkrementellen Rastpositionen oder
kontinuierlich ermöglicht.
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Dabei
kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Rastkörper
zylindrisch ausgebildet sind und die Blattfeder eine trapezförmige
Abwicklung aufweist.
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Das
Stellorgan oder Stellmittel kann dabei nach radial innen gegen die
Blattfedern drücken und so deren Hebelarmlänge
vorgeben. Die Rastkörper können in Vertiefungen
des Hohlrads der entsprechenden Getriebestufe einrastbar sein, wobei
eine jeweilige Vertiefung zu einer Seite hin von einer über den
Außenumfang des Hohlrades hervorstehenden Erhöhung
begrenzt sein kann.
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Sofern
jedem Rastkörper eine in Umfangsrichtung erstreckte Blattfeder
zugeordnet ist, lässt sich einerseits ein maximales Drehmoment
anteilig auf mehrere Rastkörper verteilen, und je Rastkörper lässt
sich durch Einstellen der Hebelarmlänge eine betreffende
zu überwindende Auslenkkraft für den Rastkörper
und damit ein maximales Drehmoment für eine Werkzeugantriebswelle
einstellen.
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Die
Drehmomentvorwahl kann nahezu kraftlos erfolgen, indem die Hebelarmlänge
variierbar ist, und zwar durch Verdrehen eines Stellelements, welches
den Gelenkpunkt für eine jeweilige Blattfeder vorgibt,
in Umfangsrichtung. Es muss also zur Einstellung des Drehmoments
keine wesentliche Stellkraft überwunden werden, was sich
für einen Benutzer als aufwendig und unangenehm oder zumindest unkomfortabel
erweisen kann.
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Die
Lagerung der Abtriebswellen kann, wie in
PCT/EP/2007/007328 beschrieben,
vorgesehen sein, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt
somit hier aufgenommen wird.
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Des
Weiteren umfasst die Erfindung ein Elektrohandwerkzeuggerät
umfassend einen Antriebsmotor, ein schaltbares Getriebe, ein Gerätegehäuse
und eine Werkzeugaufnahme für ein drehend antreibbares
Werkzeug, die an einer Abtriebswelle angeordnet ist, wobei das Getriebe
ein vorstehend beschriebenes Planetengetriebe ist. Auch kann vorgesehen
sein, dass das Elektrohandwerkzeuggerät ein Klemmgesperre
umfasst, das bei antriebsseitigem Antrieb eine Drehantrieb der Abtriebswelle
ermöglicht und bei abtriebsseitigem Drehantrieb die Abtriebswelle
blockiert. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass auch ein einhändiges
Einspannen eines Werkzeugs möglich ist, ohne dass das Werkzeugfutter
und damit die Abtriebswelle manuell mit einer zweiten Hand blockiert
werden muss, vonnöten ist.
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Besonders
vorteilhaft ist dabei vorgesehen, dass das Elektrohandwerkzeuggerät,
das insbesondere ein Schrauber, Bohrschrauber, ein Bohrer oder ein
Bohrhammer sein kann, in beide Drehrichtungen betreibbar ist. Auf
diese Weise können neben Einschraubvorgängen beispielsweise
auch Ausschraubvorgänge durchgeführt werden.
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Weitere
Merkmale und Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den beigefügten Patentansprüchen, der zeichnerischen
Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. In der Zeichnung zeigt dabei:
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1 einen
Schnitt durch ein Getriebegehäuse eines Elektrohandwerkzeuggerätes;
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2 eine
schematische Darstellung des Getriebeaufbaus;
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3 eine
Draufsicht auf die erste Getriebestufe;
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4 eine
Draufsicht auf die zweite Getriebestufe;
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5 eine
Draufsicht auf die dritte Getriebestufe;
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6 eine
Draufsicht auf die vierte Getriebestufe und
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7 eine
schematische Darstellung einer Einrichtung zur Drehmomenteinstellung
bei einer alternativen Ausgestaltung der ersten Getriebestufe.
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein Getriebegehäuse, das in seiner
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist, eines
Elektrohandwerkzeuggerätes, hier insbesondere eines Schraubers, mit
einer axialen Richtung 12 sowie einem abtriebsseitigen
Ende 14, das eine Aufnahme 16 für ein Werkzeugfutter
(nicht dargestellt) aufweist. Das abtriebsseitige Ende 14 weist
zum drehenden Antrieb eines Werkzeugs, das in das Werkzeugfutter
aufgenommen ist, eine Abtriebswelle 18 auf, die über
ein Planetengetriebe 20 mit einer nicht dargestellten Antriebswelle
verbunden ist, die von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei
dieser entweder mittels eines Kabels oder über Akkumulatoren
mit elektrischer Energie versorgt werden kann.
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Das
Planetengetriebe 20 umfasst hierbei vier Planetengetriebestufen,
die mit dem Bezugszeichen 22, 24, 26 und 28 in 1 bezeichnet
sind. Jede Getriebestufe besitzt hierbei ein eigenes Sonnenrad 30, 32, 34 und 36,
auf dem jeweils Planeten 38, 40, 42 sowie 44 umlaufen.
Darüber hinaus weist jede der Getriebestufen ein Hohlrad 46, 48, 50 bzw. 52 auf, wobei
die Hohlräder 48 und 50 der zweiten und
dritten Getriebestufe den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Die Planetenträger 54, 56 und 58 der
ersten bis dritten Getriebestufe werden hierbei durch Erweiterungen
der Sonnen der zweiten, dritten und vierten Getriebestufe gebildet.
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Dabei
entsprechen die Außendurchmesser der Planetenträger 54 der
ersten Getriebestufe sowie der dritten Getriebestufe 58 im
Wesentlichen den Außendurchmessern der Hohlräder 48 und 50 der
zweiten und dritten Getriebestufe.
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Es
sind zwei Schaltmittel 60 und 62 vorgesehen, die
in axialer Richtung 12 verschieblich sind und in einer,
nämlich der dargestellten Position, die Hohlräder 50 bzw. 48 mit
den benachbarten Planetenträgern 54 und 58 der
ersten bzw. dritten Stufe verbinden. Zur Einstellung einer anderen
Schaltstufe können dabei die beiden Schaltmittel 60 und 62 axial
verschoben werden, wobei jeweils nur eines der Schaltmittel in Eingriff
mit einer Gehäusekontur 64 treten kann, mittels
der das jeweilige Hohlrad 50 oder 48 am Gehäuse 10 festgelegt
wird. Die Schaltmittel 60 und 62 sind dabei als
Schaltringe mit einer Innenverzahnung ausgebildet und weisen eine
Schaltkulisse auf, mittels derer sie mit einer Schalthandhabe, die
an einem Gerätegehäuse eines Elektrohandwerkzeuggerätes
angeordnet ist, verbindbar sind und über die eine Verstellung
der Schaltmittel 60 und 62 erfolgen kann.
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Auch
kann besonders vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Planetenträger 68 der
vierten Getriebestufe das antriebsseitige Ende der Abtriebswelle 18 aufnimmt
und der abtriebsseitige Planetenträger, also der Planetenträger 68 der
vierten Getriebestufe, im Getriebegehäuse radial gelagert
ist. Bei der Lagerung kann es sich hierbei um ein Loslager handeln.
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Das
Lager ist mit dem Bezugszeichen 70 versehen. Darüber
hinaus kann zu dem Loslager 70 ein Festlager 72 vorgesehen
sein, das sowohl radiale als auch axiale Kräfte aufnimmt.
Besonders bevorzugt ist dabei, auch um den Bauraum zu reduzieren, das
ein Klemmgesperre 74 vorgesehen ist zur Blockierung einer
Drehübertragung von Seiten der Abtriebswelle 18 auf
eine Antriebswelle, wobei das Klemmgesperre 74 dem Planetengetriebe 20 nachgeschaltet
ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Planetenträger 68 der
vierten Getriebestufe 28 Mitnehmer 76 für
das Klemmgesperre aufweist, die insbesondere einstückig
mit dem Planetenträger 68 der vierten Getriebestufe 28 verbunden
sind.
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Insbesondere
kann das antriebsseitige Ende der Abtriebswelle 18 im Planetengetriebe 68 der
vierten Getriebestufe 28 gleitend gelagert sein, also dort lediglich
eine radiale Führung erfahren. Als Lagerung sowohl für
das Fest- als auch für das Loslager 70 und 72 können
Rillenkugellager eingesetzt werden. Grundsätzlich können
jedoch auch Kugel- oder Rollenlager verwendet werden. Besonders
bevorzugt ist es, wenn die beiden Lagerstellen 70 und 72 auf
der Abtriebswelle 18 möglichst weit voneinander
entfernt sind, und so eine möglichst kippfreie Lagerung
der Abtriebswelle 18 erfolgen kann. Auf diese Weise kann
bei gleichzeitig stabiler Lagerung der axiale Bauraum eines Elektrohandwerkzeuggerätes
geringgehalten werden, was insbesondere bei Bohrschraubern, aber
auch Bohrmaschinen und Schraubern erwünscht ist.
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Eine
entsprechende Lagerung eines Abtriebswelle eines Elektrohandwerkzeuggeräts
ist in dem Dokument
PCT/EP
2007/007328 beschrieben, auf das hier insoweit Bezug genommen
wird.
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Eine
entsprechende Lagerung hat dabei den Vorteil, dass eine konstant
bleibende Funktion des Klemmgesperres 74 gewährleistet
werden kann und die Gefahr, dass das Klemmgesperre verkantet oder schlägt,
vermindert wird, da der exakte Rundlauf der Mitnehmerelemente 76 gewährleistet
ist.
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In 2 wird
nun die Schaltung eines Planetengetriebes 20 gemäß 1 näher
erläutert.
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Das
Getriebe besteht hierbei aus den vier Stufen 22, 24, 26 und 28,
wobei 2 die Gangumschaltung mittels der Schaltmittel 60 und 62 zeigt, und
die Schaltung so erfolgt, dass im ersten Gang sich das Schaltmittel 62 im
Eingriff mit dem Hohlrad 50 der dritten Getriebestufe 26 sowie
dem Gehäuse in Form der Gehäusekontur 64 befindet.
Das erste Schaltmittel 60 ist dabei im Eingriff sowohl
mit dem Hohlrad 48 der zweiten Getriebestufe 24 sowie
dem Planetenträger 54 der ersten Getriebestufe 22,
wobei sich das Hohlrad 48 der zweiten Getriebestufe 24 gegenüber
dem Gehäuse drehen kann und die zweite Getriebestufe 24 so
inaktiviert ist und die dritte Getriebestufe 26 sich in
einem aktivierten Zustand befindet.
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Im
zweiten Gang werden nun beide Schaltmittel 60 und 62 verschoben,
so dass nun das Schaltmittel 60 im Eingriff mit dem Gehäuse
(hier mit der Gehäusekontur 64) und dem Hohlrad 48 steht
und das Schaltmittel 62 das Hohlrad 50 mit dem
Planetenträger 58, der als benachbarter Planetenträger anzusehen
ist und ebenfalls zur dritten Getriebestufe 26 gehört,
verbindet. Die dritte Getriebestufe 26 ist dann inaktiviert
und kann sich bezüglich des Gehäuses drehen. In
diesem Fall geht dann die zweite Getriebestufe 24 in die Übersetzung
mit ein, wobei sich gemeinsam mit der ersten und der vierten Getriebestufe
die Gesamtübersetzung ergibt.
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Hingegen
ist im ersten Gang durch die Überbrückung der
zweiten Getriebestufe 24 das Übersetzungsverhältnis
durch die erste, die dritte und die vierte Getriebestufe beeinflusst.
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In
der dritten Schaltstufe werden sowohl die zweite als auch die dritte
Schaltstufe überbrückt, d. h. sie sind jeweils inaktiv
und mit dem benachbarten Planetenträger 54 bzw. 58 hinsichtlich
ihrer Hohlräder 48 und 50 gekoppelt und
können sich so frei im Gehäuse drehen, so dass
sich die Gesamtübersetzung aus der Übersetzung
der ersten und vierten Getriebestufe 22 und 28 ergibt.
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Dabei
können generell entweder die dritte Getriebestufe 26 oder
die zweite Getriebestufe 24 aktiv geschaltet werden, nie
jedoch beide Getriebestufen gleichzeitig. Es ist lediglich möglich,
dass beide Getriebestufen 24 und 26 inaktiviert
sind, wie dies im dritten Gang erfolgt.
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3 zeigt
eine Gestaltung der ersten Getriebestufe
22 in einer Draufsicht.
Das Hohlrad
46 der ersten Getriebestufe
22 ist
dabei durch die Wahl eines anderen Gehäusedurchmessers
an dieser Stelle nicht identisch zu den Außendurchmessern
der Hohlräder
48 und
50, sondern kann
um die Schaltmittel
60 bzw.
62, die in radialer
Richtung sich an die Hohlräder
48 und
50 anschließen,
größer ausgebildet sein. Die erste Getriebestufe
22 umfasst
dabei drei Planeten
38, die in einem Hohlrad
46 und
auf einer Sonne
30 umlaufen. Darüber hinaus weist
die erste Getriebestufe
22 eine Einrichtung zur Drehmomenteinstellung
auf, die der in der
EP
1 787 757 A1 beschriebenen entsprechen kann und die in
7 näher
erläutert werden soll.
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Die
erste Getriebestufe 22 ist dabei nicht schaltbar und ihre
Sonne 30 ist auf der Abtriebsspindel eines Motors, die
auch als Antriebswelle bezeichnet wird, angebracht. Damit sind die
Drehzahl- und Drehmomentausgangswerte eines Motors die Eingangswerte
der ersten Getriebestufe 22.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf die zweite Getriebestufe, bei der es sich um
eine schaltbare Getriebestufe handelt. Die zweite Getriebestufe 24 beeinflusst
dabei lediglich die Übersetzung im zweiten Gang, in der
die zweite Getriebestufe aktiv geschaltet ist. Um den Unterschied
in den Ausgangsdrehzahlen und den Ausgangsdrehmomenten des zweiten Gangs
zum ersten Gang möglichst groß zu gestalten, wird
eine niedrige Übersetzung gewählt. Die zweite Getriebestufe 22 umfasst
hierbei eine Sonne 32 sowie ein Hohlrad 48, wobei
zwischen Sonne 32 und Hohlrad Planeten 40 vorgesehen
sind, und hier im Gegensatz zur ersten Getriebestufe 22 vier
Planeten 40 im Hohlrad 48 angeordnet sind. Das
Hohlrad 48 besitzt darüber hinaus neben seiner
Innenkontur, die die Abrollbewegung der gezahnten Planeten 40 ermöglicht,
eine Außenkontur, in die mit einer Innenkontur das Schaltmittel 60 eingreift,
das ebenfalls eine Innen- und eine Außenkontur aufweist
und mit seiner Außenkontur in ein Innenprofil oder eine
Innenkontur 64 des Gehäuses eingreift. Die Außenkontur
des Hohlrades 48 ist dabei mit dem Bezugszeichen 49 bezeichnet.
Die Konturen können, wie dargestellt, abgeflachte Zähne
aufweisen. Es sind jedoch auch grundsätzlich Konturen mit
spitzen Zähnen, wie sie der Innenkontur des Hohlrades 48 entsprechen,
möglich.
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Wichtig
bei der Auswahl der Außenkontur 49 des Hohlrades 48 sowie
der Innen- und Außenkontur des Schaltmittels 60 sowie
der Innenkontur 64 des Gehäuses 10 ist
die Auswahl dergestalt, dass eine leichte Verschiebebewegung in
axialer Richtung ermöglicht wird.
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Die
dritte Getriebestufe 26 ist in 5 dargestellt,
wobei die dritte Getriebestufe ebenfalls vier Planeten 42 umfasst,
die auf einer Sonne 34 und in einem Hohlrad 50 umlaufen.
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Das
Hohlrad 50 besitzt hier ebenfalls eine Außenkontur 51,
die analog der Außenkontur 49 der zweiten Getriebestufe 24 ausgebildet
ist, wobei diese mit der Innenkontur eines Schaltmittels 62 zusammenwirkt,
das wiederum mit seiner Außenkontur in eine Innenkontur
des Gehäuses 10 eingreift. Die Darstellung der
zweiten Getriebestufe 24 sowie der dritten Getriebestufe 26 in
den 4 und 5 erfolgt dabei jeweils im aktiven
Zustand, in dem die Hohlräder 48 und 50 mit
dem Gehäuse 10 arretiert sind.
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6 zeigt
schließlich die vierte Getriebestufe, die im Gegensatz
zu der zweiten und dritten Getriebestufe fünf Planeten 44 aufweist,
die in einem Hohlrad 52 umlaufen und mit einer Sonne 36 kämmen.
Das Hohlrad 52 der vierten Getriebestufe 28 ist dabei
im Gehäuse 10 festgelegt und weist hierzu eine Außenkontur 53 auf,
die mit einer korrespondierenden Kontur des Gehäuses 10 zusammenwirkt.
Die Arretierung des Hohlrads 52 mit dem Gehäuse 10 besitzt
hier keine Schaltfunktion, sondern eine fixierende Funktion, die
sowohl axial als auch radial stattfindet.
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7 zeigt
schließlich eine Schnittansicht durch eine Getriebestufe 22 eines
erfindungsgemäßen Elektrohandwerkzeuggeräts,
die hier alternativ mit vier Planeten 38 ausgestattet ist,
die über ein nicht dargestelltes Sonnenrad 30 antreibbar
sind. Die Achsen 39 der Planetenräder sind dabei
mit dem nicht dargestellten Planetenträger 54 verbunden. Wenn
die Planeten 38 gegen die Innenverzahnung des Hohlrades 46 abrollen,
bewegen sich die Achsen 39 auf einer Kreislinie und treiben
so den Planetenträger 54 an. Während
dieses Antriebs ist das Hohlrad 46 gehäusefest
arretiert. Hierfür weist das Hohlrad 46 an seinem
Außenumfang Vertiefungen 80 auf, in welche vorzugsweise
zylinderförmige Rastkörper 82 eingreifen.
Die Rastkörper 82 durchragen radiale Durchtrittsöffnungen 84 in
einem gehäusefesten Ring oder Flansch, der das Hohlrad 46 konzentrisch umschließt
und mit dem Bezugszeichen 86 versehen ist. In der dargestellten
gehäusefesten Fixierung des Hohlrads 46 ist das
Hohlrad 46 über die mehreren, vorzugsweise drei
Rastkörper 16 an dem gehäusefesten Ring 86 gekoppelt.
Die Rastkörper 82 sind mittels Blattfedern 88 nach
innen radial vorgespannt. Diese Blattfedern 88 sind in
Umfangsrichtung 90, also konzentrisch zu dem gehäusefesten
Ring 86 und zu dem Hohlrad 46, erstreckt. Sie
sind durch geeignete, nicht dargestellte Mittel in Umfangsrichtung 90,
aber auch in radialer Richtung verliersicher zwischen dem gehäusefesten
Ring 86 und einem radial außerhalb der Blattfedern 88 wiederum
konzentrisch angeordneten Stellorgan 92 im dargestellten
Fall in Form eines zylindrischen Stellrings angeordnet. Jede der
drei Blattfedern 88 liegt mit einem Ende von radial außen
gegen einen Rastkörper 82 an und drückt
diesen radial nach innen. Das erwähnte Stellorgan 92 drückt
dabei mit einem nach radial innen vorstehenden Vorsprung 94 gegen
die jeweilige Blattfeder 88 und fixiert somit den Gelenkpunkt,
so dass sich ein wirksamer Federarm zwischen diesem Gelenkpunkt und
dem freien Ende 96 der jeweiligen Blattfeder 88 ergibt.
Die Hebelarmlänge lässt sich durch Verstellen des
Stellorgans 92 in Umfangsrichtung 90 variieren. Je
näher das Stellorgan 92 bzw. dessen Vorsprung 94 in
Richtung auf das freie Ende 96 einer jeweiligen Blattfeder 88 verstellt
wird, desto kürzer ist die wirksame Hebelarmlänge
der Blattfeder 88 und desto höher ist die nach
innen radial gerichtet Kraft auf den jeweiligen Rastkörper 82.
Die vorstehenden Komponenten bilden somit eine Drehmomenteinstell-
oder -begrenzungseinrichtung 98. Wenn der jeweilige Vorsprung 94 radial
außerhalb des jeweiligen Rastkörpers 82 zu
liegen kommt, so ist die Drehmomentbegrenzung quasi deaktiviert,
da der Rastkörper 82 solchenfalls nicht aus der
Kopplungsstellung freikommt. Vorteilhafterweise ist die Drehmomenteinstelleinrichtung 98 derart
konzipiert, dass die Drehmomentbegrenzung kontinuierlich oder in
Stufen von beispielsweise 0,5 Nm als geringste Drehmomentbegrenzung bis
zu einem Endwert als größte Drehmomentbegrenzung
variiert werden kann. In vorteilhafter Weise kann auch eine Überlastsicherung
von wenigstens 40 Nm, vorzugsweise 44 Nm realisiert werden.
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Eine
jeweilige Vertiefung 80 ist zu einer Seite hin begrenzt
von einer Erhöhung 100, die radial geringfügig über
den sonstigen Außenumfang des Hohlrades 46 übersteht.
Auf diese Weise wird diejenige Flanke 102, welche gegen
den betreffenden Rastkörper 82 anliegt, vergrößert,
so dass eine gleichmäßige Krafteinleitung in den
Rastkörper 82 bei geringerer Oberflächenbeanspruchung
und geringerem Verschleiß möglich ist.
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Beim
Betrieb des erfindungsgemäßen Elektrohandwerkzeuggeräts
erfolgt ein gleichsinniger Antrieb der Planetenräder 38 über
ein nicht dargestelltes Sonnenrad. Die Planetenräder 38 rollen
dabei über die Innenverzahnung des Hohlrades 46 ab,
wobei das Hohlrad 46 durch die Rastkörper 82 gehäusefest
an dem gehäusefesten Ring 86 unverdrehbar gestellt
ist. Somit wird die Umdrehung der Achsen 39 der Planetenräder 38 über
ein nicht dargestelltes, insbesondere scheibenförmiges
Kopplungselement, nämlich den Planetenträger 54,
auf die nachfolgende Getriebestufe 24 übertragen.
Hierbei liegt das Hohlrad 46 bzw. dessen die jeweiligen
Vertiefungen 80 für die Rastkörper 82 begrenzenden
Flanken belastend gegen den jeweiligen Rastkörper 82 an
und es resultiert eine den jeweiligen Rastkörper 82 nach
radial außen drängende Kraft. Solange diese Kraft
geringer ist als die von den Blattfedern 88 auf die Rastkörper 82 nach
radial innen ausgeübte Kraft, bleibt das Hohlrad 46 gegenüber
dem gehäusefesten Ring 86 unverdrehbar. Wird die
durch die Blattfedern 86 ausgeübte Gegenkraft
jedoch überschritten, so wird der Rastkörper 82 aus
der Vertiefung 80 nach radial außen gedrückt
und das Hohlrad 46 wird gegenüber dem gehäusefesten
Ring 86 verdreht, bis es in die nächstfolgende
Vertiefung 80 unter dem Druck der Blattfeder 88 eingreift
oder auch diese Vertiefung 80 überspringt. Auf
diese Weise wird eine Drehmomentbegrenzung, also eine Begrenzung
des über das Werkzeug auf das Werkstück ausgeübten
Drehmoments, erreicht. Besonders vorteilhaft können hierbei die
Blattfedern 88 trapezförmig gestaltet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19902197
A1 [0002]
- - EP 1364138 B1 [0003]
- - EP 1190817 A2 [0004]
- - EP 1707847 A2 [0005]
- - EP 1787757 A1 [0021, 0054]
- - EP 2007/007328 [0028, 0046]