DE3234571A1

DE3234571A1 - Schaltbares drehzahluntersetzungsgetriebe fuer ein rotierendes elektrisches maschinenwerkzeug

Info

Publication number: DE3234571A1
Application number: DE19823234571
Authority: DE
Inventors: Ichiro Hikone Shiga Kishi; Hisao Shiga Nakagawa
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3234571C2; US4493223A; JPS5915765B2; JPS5859711A

Description

"Schaltbares Drehzahluntersetzungsgetriebe für ein rotierendes elektrisches Maschinenwerkzeug"

Die Erfindung betrifft ein schaltbares Drehzahluntersetzungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,

Die Figuren 1 und 2 der Zeichnung zeigen schaltbare Drehzahluntersetzungsgetriebe bekannter Bauart.

In Figur 1 kämmt ein auf einer Motorwelle 1 sitzendes Ritzel 2 mit einem Zahnrad 3* das achsgleich mit mit ihm drehfest verbundenen Wechselrädern 4 und 5 angeordnet ist. Auf einer Zwischenwelle 8 sitzen axial mittels eines handbetätigten Schiebers 9 verschiebbar zwei fest miteinander verbundene Zahnräder 6 und 7. In der einen Stellung des handbetätigten Schiebers steht das Zahnrad 7 mit dem Wechselrad 5 im Eingriff, in der anderen Stellung des Schiebers 9 steht das Zahnrad 6 mit dem Wechselrad 4 im Eingriff. Je nach Stellung des Schiebers 9 ergeben sich damit unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse. Die Zwischenwelle 8, mit der die Zahnräder 6 und 7 drehfest verbunden sind, trägt an ihrem Ende ein Ritzel 10, das mit einem Zahnrad eines nachfolgenden Untersetzungsgetriebes 11 kämmt. Dieses bekannte schaltbare Getriebe baut relativ groß, da die Wechselräder 4 und 5 einen gewissen Abstand voneinander haben müssen und nicht direkt mit dem Motor verbindbar sind, weshalb das weitere Zahnrad 3 als Zwischenrad benötigt wird. Wenn die Zähne der Zahnräder 6 und 7 und der Wechselräder 4 und 5 während des Umschaltens nicht genau auf Lücke stehen, ist ein weiches Umschalten während des Betriebes nicht möglich. Bei gewaltsamem Umschalten brechen daher auch mitunter die Zähne aus.

Das in Figur 2 dargestellte schaltbare Getriebe ist demgegenüber verbessert und umfaßt einen Motor 11, auf dessen Welle ein aus den Ritzeln 12a und 12b bestehendes Doppelritzel 12 sitzt, das sich ständig im Eingriff mit Wechselrädern 13 und 14 befindet, die auf einer Getriebewelle 15 angeordnet sind. Diese Getriebewelle 15 ist mit einer Keilnut versehen, in der ein Keil 16

Über einen handbetätigten Schieber 17 verschiebbar gelagert ist. Die Wechselräder 13 und 14 haben Keilnuten 13a und 14a zur Aufnahme einer Nase l6a des Keils 16, so daß je nach dessen Stellung entweder das eine oder das andere Wechselrad drehfest mit der Getriebewelle 15 verbunden ist. Am Ende dieser Getriebewelle 15 sitzt wiederum ein Ritzel 17, das die Verbindung zu einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe 18 herstellt.

Nachteilig an diesem Getriebe ist der Umstand, daß die Keilnuten 13a und 14a der Wechselräder 13 und 14 miteinander fluchten müssen, damit der Keil 16 in Eingriff mit dem einen oder dem anderen Rad gebracht werden kann. Wenn die Keilnuten 13a und 1^a nicht miteinander fluchten, kann der Keil 16 nicht bewegt werden, so daß eine weiche Umschaltung nicht möglich ist. Andererseits kann die Nase l6a sich aber auch in einer Zwischenstellung des Keils 16 gleichzeitig in Eingriff mit beiden Wechselrädern 13 und lH befinden, was ebenfalls eine Umschaltung im Betrieb ausschließt. Schließlich werden die Wechselräder 13 und 14 auch durch Zwischenwände 19a und 19b des Gehäuses 19 an einer axialen Verschiebung gegenüber dem Keil 16 gehindert, was dazu führt, daß die Wechselräder 13 und 1*1 sich während des Betriebes in gleitender Berührung mit den Zwischenwänden 19a oder 19b befinden, was zu Reibungsverlusten und einer Erhöhung des Geräuschpegels führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schaltbares Drehzahluntersetzungsgetriebe der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, das zuverlässig auch bei sich drehenden Getrieberädern umschaltbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Maßgebend für diese Lösung ist, daß der feste Abstand der voneinander abgewandten Stirnseiten der Wechselräder kleiner als der feste Abstand der Nasen des Keils ist. Bei Verschiebung des

Keils in die eine Richtung greift daher die eine Nase in die eine Ausnehmung des einen Wechselrades, während die andere Nase das andere Wechselrad zuverlässig freigegeben hat. Auf diese Weise wird ein Zustand, bei dem das Getriebe blockiert ist, vermieden und ein weiches Umschalten ermöglicht. Außerdem kann der Keil in eine Stellung gebracht werden, in der sich keine seiner beiden Nasen mit einem der Wechselräder in Eingriff befindet. Diese Leerlaufstellung ermöglicht ein Umschalten im Betrieb, also bei sich drehenden Getrieberädern.

■forteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

In den weiteren Figuren der Zeichnung ist ein rotierendes elektrisches Maschinenwerkzeug mit einem schaltbaren Drehzahluntersetzungsgetriebe nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform wiedergegeben. Es zeigt:

Fig. 3 einen Schnitt durch das Maschinenwerkzeug

Fig. ¹I einen Schnitt durch die Wechselräder und die Getriebewelle des Getriebes der Maschine nach Figur 3

Fig. 5 eine Ansicht des Getriebes der Figur *J von links

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Getriebes nach Figur *J

Fig. 7 einen Schnitt durch die Getriebewelle im Bereich eines Sicherungsringes

Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Schiebers und weiterer damit in Wirkverbindung stehender Teile

Fig. 9 eine Unteransicht des Schiebers nach Figur 8 und

Pig. 10a bis 1Od Schnitte durch die funktionswesentlichen

Teile des Getriebes in verschiedenen Schaltstellungen.

Das in Figur 3 dargestellte Maschinehwerkzeug hat ein pistolenförmiges Gehäuse 20, das vorzugsweise zweigeteilt ist. Ein Batteriegehäuse 22, das eine Batterie enthält, ist über eine untere öffnung 21a in ein Griffteil 21 des Gehäuses 20 herausnehmbar eingesetzt, so daß ein Batteriestecker 23 eine elektrische Verbindung zu einem Gegenstecker 2*1 herstellt. Das Griffstück 21 ist vorderseitig in der Nähe seiner Wurzel mit einem Ein/Ausschalter 25 und einem Richtungsumkehrschalter 26 versehen, so daß die elektrische Verbindung zu einem Motor 28 in dem Hauptkörper 27 über die Schalter 25 und 26 hergestellt wird.

Der Motor 28 ist in dem rückwärtigen, unteren Teil des Hauptkörpers 27 des Werkzeuges untergebracht. Im hinteren, oberen Teil über dem Motor 28 befindet sich eine Drehzahlumschalteinrichtung 29. Im mittleren Abschnitt des Hauptkörpers 27 ist ein Getriebe 30 vorgesehen, an welches sich im vorderen Ende des Hauptkörpers 27 ein Untersetzungsgetriebe 31 anschließt, das ein Bohrfutter 32 antreibt. Auf dem Ende einer Motorwelle 33 des Motors 28 sitzt drehfest ein Doppelritzel 34. Das Getriebe 30 enthält eine Getriebewelle 35» die parallel zu der Motorwelle 33 liegt und sich axial in der Mitte des Hauptkörpers 27 befindet. An ihren beiden Enden ist die Getriebewelle 35 in dem Hauptkörper 27 über Lager 36 und 37 gelagert. Die Getriebewelle 35 hat eine Keilnut 38, welche einen verschiebbaren Keil 39 aufnimmt. Dieser besitzt an seinen beiden Enden je eine vorspringende Nase 40 und 41, Diese Nasen haben einen festen Abstand L- und stehen mit ihren oberen Enden über die Umfangsflache der Getriebewelle 35 vor. Der zwischen den beiden Nasen liegende Abschnitt des Keils ist vollständig von der Keilnut aufgenommen, steht also nicht über die Mantelfläche der Getriebewelle 35 vor.

Wie aus den Figuren 4 bis 6 ersichtlich, hat der Keil 39 in

seinem hinteren Abschnitt eine Ringnut 42, in welcher eine bewegliche Platte 44 sitzt, die eine Bohrung 43 aufweist, welche einen freien Durchtritt der Getriebewelle 35 ermöglicht, so daß die Platte 44 gegenüber der Getriebewelle 35 verdrehbar ist. Aus Figur 8 geht hervor, daß die bewegliche Platte ΊΊ zu einem Teil in einer kreisbogenförmigen Nut 45a sitzt, die an einem Ende eines Schalthebels 45 ausgebildet ist. Der Schalthebel 45 ist gemäß Figur 3 im hinteren Teil des Hauptkörpers 27 parallel zu der Getriebewelle 35 angeordnet und axial verschiebbar gehalten. Er hat an seinem anderen Ende einen waagerechten Abschnitt 47 gegenüber dem mittigen unteren Teil eines Umschaltschiebers 46. Dieser waagerechte Abschnitt 47 verläuft rechtwinklig zu der Getriebewelle 35 und endet in einem senkrechten Abschnitt 48, der seinerseits in den Schieber 46 eingreift.

Der Schieber 46 hat oberseitig einen Knopf 46a, der durch einen Schlitz 49 in dem Hauptkörper 27 hindurch nach außen ragt. Der Schieber 46 ist gleitend verschiebbar gelagert zwischen der Innenfläche 27a des Hauptkörpers 27 und einer Führung 27b, die in dem Hauptkörper 27 angeordnet ist. Der Schieber 46 ist somit parallel und axial versetzt zu der Getriebewelle 35 bewegbar. Gemäß Figur 8 ist an der unteren Seite des Schiebers 46 ein kastenförmiges Federgehäuse 46b ausgebildet, das unterseitig offen ist und in seinem mittleren Abschnitt vier Rippen 50a bis 50d hat. Zwischen die einander gegenüberstehenden Rippen 50a und 50b sowie die eine Stirnfläche 46b ist eine erste Schraubenfeder 51 in vorgespanntem Zustand eingesetzt, zwischen die anderen gegenüberstehenden Rippen 50c und 5Od sowie die andere Stirnfläche 46b" ist eine weitere vorgespannte Schraubenfeder 52 eingesetzt. Zwischen den Rippen 50a und 50b einerseits sowie 50c und 5Od andererseits verbleibt ein Raum 53. Außerdem hat das Federgehäuse 46b am ünterrand einer Seitenwandung einen Führungsausschnitt 54. Der waagerechte Abschnitt 47 des Schalthebels 45 durchquert diesen Führungsausschnitt 54 und wird von diesem geführt. Der senkrechte Abschnitt 48 liegt in dem Raum 53 zwischen

den Schraubenfedern 51 und 52. Wenn somit der Schieber 46 in die eine Richtung bewegt wird, gleitet der Führungsausschnitt 54 über den waagerechten Abschnitt 47, während der senkrechte Abschnitt 48 des Schalthebels 45 frei in den Zwischenraum zwischen den Rippen 50a und 50b oder 50c und 5Od eintritt. Im Ergebnis stützt sich ein Ende der Schraubenfeder 51 oder 52 gegen die Seitenfläche des senkrechten Abschnittes 48 des Schalthebels 45 ab und drückt den Schalthebel 45 in Schieberichtung des Schiebers 46, so daß der Schalthebel 45 die bewegliche Platte 44 axial auf der Getriebewelle 35 verschiebt, wodurch sich auch der Keil 39 in der Keilnut 38 der Getriebewelle 35 verschiebt.

Zwischen den Nasen 40 und 4l des Keils 39 sitzen auf der Getriebewelle 35 zwei Wechselräder 55 und 56, deren außen liegende Stirnflächen einen axialen Abstand L~ voneinander haben, der kürzer als der Abstand L₁ zwischen den Nasen 4l und 42 ist. Gegen Verschiebung in axialer Richtung sind die Wechselräder 55 und 56 durch zwei Sicherungsringe 58 gehindert, von denen jeder in einer Umfangsnut 57 der Getriebewelle 35 sitzt. Die Wechselräder 55 und 56 befinden sich daher ständig in Eingriff mit dem Doppelritzel 34. Wie Figur 7 zeigt, ist jede Umfangsnut 57 so gearbeitet, daß der Nutengrund tiefer (also näher an der Achse der Getriebwelle 35) liegt, als die Oberseite des Keils 39 in seinem Abschnitt zwischen den Nasen 40 und 41. Die Wechselräder 55 und 56 unterscheiden sich voneinander im übersetzungsverhältnis. Zwischen ihnen liegt eine Scheibe 59. An ihren außen liegenden Stirnflächen haben die Wechselräder 55 und 56 jeweils einen ringförmigen Vorsprung 60. Jeder dieser Vorsprünge 60 weist axialaußenseitig drei sektorförmige Ausnehmungen 6la bis öle auf, in welche die Nase 40 oder 4l des Keiles 39 bei entsprechender Verschiebung in der Keilnut 38 eingreift und an die Innenfläche 61¹ der betreffenden Ausnehmung 6la bis 6lc zur Anlage kommt, wodurch eine drehfest Verbindung zwischen dem betreffenden Wechselrad 55 oder 56 und der Getriebewelle 35 geschaffen wird. Jeder der Sicherungsringe 58 hat gemäß Figur 7 C-Form und liegt mit seinem Umfangsabschnitt gegen die Außenfläche des zugeordneten ring-

förmigen Vorsprunges 60 an» Λη seinen beiden öffnungsseitigen Enden 58a und 58b ist jeder der Sicherungsringe 58 in Bezug auf einen Radialstrahl P um einen Winkel θ ahgeschrägt, so daß der Bereich der inneren Kante 58' jedes Endes 58a oder 58b des Sicherungsringes 58, der sich in Berührung mit einer Seitenfläche des Keils 39 befindet, möglichst klein wird, damit die Schiebebewegung des Keils 39 nicht behindert wird.

Das Untersetzungsgetriebe 31 ist so ausgelegt, daß ein Ritzel 62 am äußersten Ende der Getriebewelle 35mit einem Planetenrad 63 (vergl. Figur 3) kämmt und eine Schraubenfeder 65 sich einerseits gegen einen Schraubgewindering 64 zur Einstellung des Drehmoments abstützt, andererseits gegen ein inneres Getrieberad67 über Kugeln 66 abstützt, so daß das Planetenrad 63 das innen liegende Getrieberad 67 antreibt und das Bohrfutter 32 mit einer^untersetzten Drehzahl über einen exzentrisch mit dem Bohrfutter 32 verbundenen Zapfen 68 des Planetengetriebes 63 angetrieben wird.

Nachfolgend wird die Drehzahlumschaltung dieses Werkzeugs beschrieben. Nach Betätigung der Schalter 25 und 26 dreht die Welle 33 des Motors 28 in der vorgegebenen Richtung und die . Wechselräder 55 und 56 werden über das Ritzel 34 angetrieben. In den Figuren 3 und 10a ist der Schieber 46 in Richtung des Pfeiles X geschoben, so daß die Nase 40 des Keils 39 in der Ausnehmung 6la des Wechselrades 56 gehalten wird. Die Getriebewelle ^:35 dreht sich folglich mit niedriger Drehzahl entsprechend derjenigen des Wechselrades 56 und überträgt diese Drehung auf das Bohrfutter 32 über das Untersetzungsgetriebe 31. In Figur 10b ist der Schieber 46 während der Verschiebebewegung in Richtung des Pfeiles Y gezeigt. Die Schraubenfeder 51 drückt auf den senkrechten Abschnitt 48 des Schalthebels 45, so daß die Nase 40 des Keils 39 über die verschiebbare Platte -44 aus der Ausnehmung 6la des Wechselrades 56 herausgedrückt wird, das somit mit der Getriebewelle 35 nicht mehr drehfest verbunden ist. In dieser Stellung befindet sich die Nase 41 des: KeilB 39 mit keiner der

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Ausnehmungen 6la bis 6lc des Wechselrades 55 in Eingriff, und zwar zufolge der Beziehung L₁> L₂ in Figur 4. Die Getriebewelle 35 kommt daher zum Stillstand. Figur 10c zeigt den Schieber 46 auf seinem weiteren Weg in Richtung des Pfeiles Y, wobei die Nase 41 des Keils 39 gerade noch nicht mit einer der Ausnehmungen 6la bis 6lc in Eingriff kommt, also gegen einen vorspringenden Abschnitt 6l^M zwischen entsprechenden Ausnehmungen 6la bis öle anliegt, wodurch die Schraubenfeder 51 zusammengedrückt wird, während der Schieber 46 weiter in die andere Schaltstellung gleitet. Auf diese Weise wird der Keil 39 über die bewegliche Platte 44, den Schalthebel 45 und die komprimierte Schraubenfeder 51 in elastischer Verbindung mit dem Wechselrad 55 gehalten. In Figur 1Od ist nun infolge der Drehung des Wechselrades 55 und der Wirkung der Schraubenfeder 51 die Nase 41 in Eingriff mit einer der Ausnehmungen 6la bis 6lc gekommen, so daß das Wechselrad 55 drehfest mit der Getriebewelle 35 über den Keil 39 verbunden ist und das Bohrfutter 32 mit einer-höheren Drehzahl antreibt. Wenn nun der Schieber 46 wieder in Richtung des Pfeiles X geschoben wird, um den Keil 39 in Eingriff mit dem Wechselrad 56 zu bringen, laufen sinngemäß die gleichen Vorgänge ab.

Das beschriebene schaltbare Untersetzungsgetriebe weist also zwei Wechselräder zwischen den Nasen des Keils auf, die wechselweise in Ausnehmungen an der äußeren Stirnfläche des jeweiligen Wechselrades eingreifen, wodurch es möglich ist, auch während des Betriebes, also bei laufendem Motor, die Drehzahl umzuschalten. Wesentlich ist hierbei auch der in Figur 7 dargestellte, C-förmige Sicherungsring 58 mit seinen beiden um einen Winkel θ abgeschrägten Enden 58a und 58b, der in der Umfangsnut 57 der Getriebewelle 35 sitzt, so daß der Keil 39 in der Keilnut 38 verschiebbar, die Wechselräder 55 und 56 hingegen axial verschiebungssicher festgelegt sind. Hierdurch wird zusätzlich eine Geräuschminderung im Vergleich zu bekannten Getrieben erreicht.

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- 41-Leerseite

Claims

PetenUnwätt·

Dietrich Lewinsky

Heinz - Joachim Huber

Reiner Prietsch

Gotthardstr. 81

München 21

17. Sep. 1982

Matsushita Electric Works, Ltd, l4.232-IV/Sb

Patentansprüche;

lT)Schaltbares Drehzahluntersetzungsgetriebe für ein rotierendes elektrisches Maschinenwerkzeug, bestehend aus zwei Wechselrädern unterschiedlicher Zähnezahl, die mit einem von dem Motor des Maschinenwerkzeugs angetriebenen Doppelritzel ständig in Eingriff stehen und drehbar auf einer Getriebewelle sitzen, mit der sie über einen in einer Keilnut dieser Getriebewelle geführten, mittels eines handbetätigten Schiebers verschiebbaren Keil wechselweise drehfest verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (39) zwei Über die Mantelflächen der Getriebewelle (35) vorstehende Nasen (40, 4l) in einem festen Abstand (L₁) hat, daß die Wechselräder (55, 56) einen festen Abstand (L₂) haben, der geringer als der feste Abstand (L₁) der Nasen (40, 41) ist und axial verschiebungssicher auf der Getriebewelle (35) gelagert sind, und daß jedes Wechselrad (55, 56) an seiner außenliegenden Stirnfläche in deren achsnahen Bereich Ausnehmungen (6la bis 6lc) hat, in deren eine je'nach Stellung des Schiebers (46) die eine oder die andere der Nasen (40, 4l) des Keils (39) eingreifen.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (35) zwei ümfangsnuten (57) hat, deren Nutengrund tiefer als der zwischen den Nasen (40, 41) liegende Abschnitt des Keils (39) ist und die einen C-förmigen, auf-

schnappbaren Sicherungsring (58) aufnehmen, der eine Durchtrittsöffnung für den Keil (39) hat, und daß der Sicherungsring (58) an seinen beiden Enden derart abgeschrägt ist, daß jeweils der radial weiter außen liegende Randbereich gegenüber einer durch den innen liegenden Randbereich verlaufenden Radiallxnie der Getriebewelle (35) zurückversetzt ist und ein Schublager für das zugehörige Wechselrad bildet.

Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (46) den Keil (39) über einen Schalthebel (45) betätigt, dessen schieberseitiges Ende zwischen zwei Federn (51» 52) liegt, die sich, einander entgegengerichtet, in dem Schieber (^l\6) befinden und von denen jeweils eine bei Verschiebung des Schiebers (46) in der einen oder der anderen Richtung den Schalthebel verschiebt.