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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
EP 1 259 357 B1 ist
eine Handwerkzeugmaschine mit einer Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
mit einer Drehknebeleinheit bekannt, die eine von einem Zahnrad
gebildete, drehend antreibbare Koppeleinheit zur Kopplung mit einem
von einer Zahnstange gebildeten Schaltelement aufweist. Die Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
weist ein von einem Federstab gebildetes Energiespeicherelement
auf, das zur Speicherung einer Schaltenergie im Falle einer Vorselektion
vorgesehen ist. Das Energiespeicherelement ist zwischen der ersten
Zahnstange und einer Schaltgabel angeordnet, die in eine Kupplung
eines Ziehkeilgetriebes der Handwerkzeugmaschine eingreift.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
mit einer Drehknebeleinheit, die eine drehend antreibbare Koppeleinheit zur
Kopplung mit wenigstens einem Schaltelement aufweist, und mit wenigstens
einem Energiespeicherelement, das zur Speicherung einer Schaltenergie
im Falle einer Vorselektion vorgesehen ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Energiespeicherelement in der Drehknebeleinheit
integriert ist. Dabei soll unter „drehend antreibbaren
Koppeleinheit der Drehknebeleinheit” insbesondere eine Einheit
verstanden werden, die in zumindest einem Betriebsmodus zumindest
teilweise und vorzugsweise vollständig um wenigstens eine
Achse zum Schalten eines Getriebeganges, insbesondere von einem Bediener
und/oder dem Energiespeicherelement, drehend angetrieben wird und
dabei eine Drehbewegung um die Achse ausführt, wobei die
Koppeleinheit insbesondere zur unmittelbaren Kontaktierung des Schaltelements
vorgesehen ist. Vorzugsweise bildet die Koppeleinheit insbesondere
auch einen Teil eines Getriebes, das dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung
in eine andersartige Bewegung, insbesondere in eine translatorische
Schaltbewegung, zu wandeln. Unter ”vorgesehen” soll
speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter
einer „Vorselektion” soll insbesondere verstanden
werden, dass ein Bediener einen Getriebegang in einem Auswahlvorgang
auswählen kann, und der Getriebegang, insbesondere zeitversetzt,
insbesondere zumindest teilweise selbsttätig, und zwar
insbesondere, wenn eine Zahn-auf-Zahnstellung ausgehoben ist, in einem
Schaltvorgang geschaltet wird. Unter einem „Energiespeicherelement” soll
insbesondere ein Element verstanden werden, das gezielt dazu vorgesehen
ist, Energie, insbesondere Bewegungsenergie während eines
Auswahlvorgangs, in einer anderen Energieform, wie in einer Druckenergie,
einer chemischen Energie und vorzugsweise in einer mechanischen
Spannenergie, zu speichern und nach dem Auswahlvorgang bei einem
Schaltvorgang wieder abzugeben. Ferner soll unter „integriert” insbesondere
verstanden werden, dass das Energiespeicherelement im Kraftfluss
zwischen zwei Elementen der Drehknebeleinheit angeordnet ist, und
zwar vorzugsweise zwischen einem Griffelement der Drehknebeleinheit
und der Koppeleinheit und/oder insbesondere zumindest teilweise
innerhalb eines Griffelements der Drehknebeleinheit angeordnet ist.
Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine einfache, kompakte
Bauweise erreicht werden. Ferner können Bauteile und Gewicht
eingespart und der Montageaufwand reduziert werden.
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Das
Energiespeicherelement kann von verschiedenen, dem Fachmann als
sinnvoll erscheinenden Elementen gebildet sein, wie von einem Gasdruckspeicher,
einem hydraulischen Druckspeicher usw., jedoch besonders vorteilhaft
von einem mechanischen Federelement, das dazu ausgelegt ist, bei
einem Auswahlvorgang elastisch ausgelenkt zu werden. Besonders vorteilhaft
weist das Energiespeicherelement dabei zumindest eine Schenkelfeder
auf oder ist als Schenkelfeder ausgebildet. Dabei soll unter einer „Schenkelfeder” insbesondere
eine Feder verstanden werden, die zumindest einen Schenkel aufweist,
der dazu vorgesehen ist, in Umfangsrichtung einer Drehbewegung,
insbesondere um eine Schraubachse einer Schraubenfeder, ausgelenkt
zu werden bzw. bei einem Auswahlvorgang ausgelenkt wird. Eine entsprechende
Feder kann besonders Platz sparend integriert werden und insbesondere kann
eine große elastische Auslenkung und damit ein großer
Schaltweg nach einem Auswahlvorgang einfach realisiert werden, und
zwar insbesondere, wenn sich die Schenkelfeder um wenigstens 180° und
besonders vorzugsweise um mehr als 360° um zumindest eine
drehend antreibbare Welle der Drehknebeleinheit erstreckt.
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Ist
das Energiespeicherelement im Kraftfluss zwischen einer ersten drehend
antreibbaren Welle der Drehknebeleinheit und einer zweiten drehend
antreibbaren Welle der Drehknebeleinheit angeordnet, kann wiederum
vorteilhaft Bauraum eingespart werden, und zwar insbesondere, wenn
die erste Welle zumindest teilweise in der zweiten Welle angeordnet ist,
wodurch zudem eine vorteilhafte Lagerung erreicht werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
zumindest eine der Wellen eine Ausnehmung aufweist, die sich in
Umfangsrichtung der Welle über einen Winkelbereich größer
als 30° und vorzugsweise größer als 60° erstreckt,
wodurch eine vorteilhaft einfache Kopplung des Energiespeicherelements
mit der Welle erreicht werden kann, und zwar besonders bevorzugt
bei einer Ausgestaltung des Energiespeicherelements als Schenkelfeder.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Wellen einstückig
mit einem Ausgangselement der Drehknebeleinheit ausgebildet ist.
Dabei soll unter einem Ausgangselement insbesondere ein Element
der Koppeleinheit verstanden werden, das direkt mit einem angrenzenden
Schaltelement gekoppelt, d. h. kontaktiert ist, und/oder ein Element, das
dazu vorgesehen ist, von einem Bediener bei einem Auswahlvorgang
direkt kontaktiert zu werden, wie insbesondere ein Griffelement
der Drehknebeleinheit. Durch eine entsprechende Ausgestaltung können
zusätzliche Bauteile, Gewicht, Montageaufwand und Kosten
eingespart werden.
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Weist
das Energiespeicherelement wenigstens ein in einer Schaltstellung
vorgespanntes Federelement auf, können unerwünschte
Bewegungen und insbesondere Schwingungsanregungen vorteilhaft verhindert
werden und es können insbesondere die Koppeleinheit und
eine Griffeinheit zueinander präzise in einer eindeutigen
Stellung positioniert werden. Dabei soll unter einer „Schaltstellung” insbesondere
eine Stellung verstanden werden, bei der ein Getriebegang geschaltet
ist. Vorzugsweise ist dabei eine Betriebsfrequenz einer die Handwerkzeugmaschinenschaltvorrichtung
umfassenden Handwerkzeugmaschine kleiner als eine Eigenfrequenz
des Federelements.
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Die
Koppeleinheit kann verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Elemente aufweisen, wie beispielsweise ein Zahnrad und/oder vorzugsweise
ein Exzenterelement, wodurch ein konstruktiv einfaches Getriebe
zur Wandlung einer Drehbewegung in eine axiale Schaltbewegung erreicht
werden kann. Ferner kann in zumindest einzelne Richtungen eine vorteilhafte
Schwingungsentkopplung des Energiespeicherelements erreicht werden.
Vorzugsweise ist ein Exzenterelement bei einer Handwerkzeugmaschine
mit einer Schlageinheit, wie bei einer Schlagbohrmaschine, einem
Bohr- und/oder Meißelhammer, in zumindest einer Schaltstellung
entlang einer Impulsachse, entlang welcher ein Impuls auf ein in
die Handwerkzeugmaschine eingesetztes Einsatzwerkzeug wirkt, in
einer Umkehrstellung angeordnet, wodurch die Energiespeichereinheit
besonders vorteilhaft entlang der Impulsachse von Schwingungen entkoppelt
werden kann.
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Weist
die Handwerkzeugmaschinenschalteinheit wenigstens einen mechanischen
Anschlag zum Antrieb der Koppeleinheit auf, kann eine sichere Bewegung
der Koppeleinheit gewährleistet werden, auch wenn eine
Antriebskraft über einen bestimmten Betrag ansteigt, wie
beispielsweise bei einem Verklemmen. Der Anschlag ist dabei vorzugsweise
in der Weise ausgestaltet, dass das Energiespeicherelement zumindest
teilweise überbrückt werden kann, d. h. dass zumindest
ein Teil des Energiespeicherelements vom Kraftfluss bei Anlage des
Anschlags ausgenommen wird.
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Die
erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
kann bei verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden
Handwerkzeugmaschinen eingesetzt werden, jedoch besonders vorteilhaft
bei Handwerkzeugmaschinen, die ein Schieberadgetriebe aufweisen,
und zwar insbesondere aufgrund der Platz sparenden Integrationsmöglichkeit
und/oder des einfach realisierbaren großen Schaltwegs nach
einem Auswahlvorgang. Dabei soll unter einem „Schieberadgetriebe” insbesondere
ein Getriebe verstanden werden, bei dem ein Zahnrad, insbesondere
ein Stirnzahnrad, bei einem Schaltvorgang verschoben wird.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und
zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt einer Handwerkzeugmaschine,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
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3 eine
räumliche Ansicht in ein Getriebegehäuse der Handwerkzeugmaschine,
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4 eine
Seitenansicht der Handwerkzeugmaschine mit teilweise ausgeblendetem
Getriebegehäuse,
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5 eine
Halteplatte in einer Einzeldarstellung,
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6 eine
Zwischenwelle mit Zahnrädern in einer Einzeldarstellung,
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7 ein
Doppelstirnrad in einer Einzeldarstellung,
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8 einen
Verstellschieber in einer Einzeldarstellung,
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9 eine
Drehknebeleinheit der Handwerkzeugmaschine in einer Seitenansicht,
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10 eine
Explosionsdarstellung der Drehknebeleinheit,
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11 eine
Schnittdarstellung der Drehknebeleinheit entlang der Linie II-II
in 1,
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12 einen
Schnitt entlang der Linie XII-XII in 11,
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13 eine
Draufsicht der Drehknebeleinheit mit dem Verstellschieber und einer
Lagerachse,
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14 die
Einheit aus 13 in einer um eine Z-Achse
um 90° gedrehten Stellung,
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15 ein
von einer Schenkelfeder gebildetes Energiespeicherelement in einer
Seitenansicht,
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16 die
Schenkelfeder in einer Draufsicht
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17 eine
Koppeleinheit der Drehknebeleinheit in einer räumlichen
Darstellung,
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18 die
Koppeleinheit in einer ersten Draufsicht,
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19 die
Koppeleinheit in einer ersten Seitenansicht,
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20 die
Koppeleinheit in einer zweiten Draufsicht und
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21 die
Koppeleinheit in einer zweiten Seitenansicht.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
einen Ausschnitt einer Handwerkzeugmaschine, und zwar einer Schlagbohrmaschine,
mit einem von einem Schieberadgetriebe 32 gebildeten Schaltgetriebe
(1 bis 8). Das Schieberadgetriebe 32 ist
in einem Getriebegehäuse 34 der Handwerkzeugmaschine
angeordnet und weist ein Doppelstirnrad 36 mit zwei fest
miteinander verbundenen Stirnrädern auf, die unterschiedliche Durchmesser
aufweisen und auf einer Arbeitsspindel 38 drehfest und
in Richtung einer Z-Achse gemeinsam verschiebbar gelagert sind (3, 4 und 7).
Die Arbeitsspindel 38 ist als Keilwelle ausgebildet und
ist unmittelbar drehfest mit einem Werkzeugfutter 40 der
Handwerkzeugmaschine verbunden. Durch eine Verschiebung des Doppelstirnrads 36 in
Richtung der Z-Achse können die Stirnräder desselben
mit auf einer Zwischenwelle 42 drehfest gelagerten Zahnrädern 44, 46 gekoppelt
werden (3, 4 und 6).
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Zur
Durchführung eines Schaltvorgangs weist die Handwerkzeugmaschine
eine Handwerkzeugmaschinenschalteinheit mit einer Drehknebeleinheit 10 auf,
die eine drehend antreibbare, als Exzentereinheit ausgebildete Koppeleinheit 12 zur Kopplung
mit einem als Verstellschieber ausgebildeten Schaltelement 14 aufweist
(1, 2, 4 sowie 8 bis 21).
Die Koppeleinheit 12 weist ein von einem Exzenterzapfen
gebildetes Ausgangselement 28 auf, das in ein Langloch 70 des
Schaltelements 14 eingreift (4 und 8).
Das Schaltelement 14 ist von einem Biegeblechteil gebildet
und greift mit einem angeformten Arm 48 zwischen die beiden
Stirnräder des Doppelstirnrads 36. Ferner weist
die Handwerkzeugmaschinenschalteinheit ein von einer Schenkelfeder
gebildetes Energiespeicherelement 16 auf, das zur Speicherung
einer Schaltenergie im Falle einer Vorselektion vorgesehen ist und das
in der Drehknebeleinheit 10 integriert ist. Die Koppeleinheit 12,
das Energiespeicherelement 16 und eine Griffeinheit 60 der
Drehknebeleinheit 10 sind Teile einer gemeinsamen Baugruppe.
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Die
Drehknebeleinheit 10 ist in eine Ausnehmung 50 des
Getriebegehäuses 34 in eine Einsteckrichtung 56 eingesteckt
und ist über eine Rastverbindung 52 in einer im
Getriebegehäuse 34 angeordneten Halteplatte 54 entgegen
der Einsteckrichtung 56 gesichert (2, 3 und 5).
Die Halteplatte 54 weist hierfür einen U-förmigen
Aufnahmebereich 58 auf, in den die Drehknebeleinheit 10 eingerastet ist.
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Das
Energiespeicherelement 16 bzw. die Schenkelfeder ist im
Kraftfluss zwischen einer ersten drehend antreibbaren Welle 18 der
Koppeleinheit 12 und einer zweiten drehend antreibbaren
Welle 20 der Griffeinheit 60 der Drehknebeleinheit 10 angeordnet, wobei
sich die Schenkelfeder um mehrere 360° um die drehend antreibbaren
Wellen 18, 20 erstreckt (10, 11, 12, 15 bis 21).
Die erste als Hohlwelle ausgebildete Welle 18 der Koppeleinheit 12 ist
in der zweiten, ebenfalls als Hohlwelle ausgebildeten Welle 20 der
Griffeinheit 60 angeordnet und ist mittels eines angeformten
Lagerzapfens 72 in einer Lagerbuchse 74 der Griffeinheit 60 drehbar
gelagert. Die Wellen 18, 20 weisen jeweils eine
Ausnehmung 22, 24 auf, die sich in Umfangsrichtung
der Wellen 18, 20 über einen Winkelbereich 26 von
ca. 110° erstrecken (vgl. insbesondere 12).
Die Welle 18 ist einstückig mit dem als Exzenterzapfen
ausgebildeten Ausgangselement 28 und mit dem Lagerzapfen 72 ausgebildet
(vgl. insbesondere 17 bis 21). Die
Welle 20 ist einstückig mit einem Ausgangselement 30 der
Griffeinheit 60 ausgebildet, und zwar mit einem eine Grifffläche bildenden
Griffelement (vgl. insbesondere 11).
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Die
Schenkelfeder ist als Schraubenfeder mit mehreren Windungen ausgeführt
und weist an einem in Richtung einer Schraubachse 62 der
Schenkelfeder, die im Wesentlichen mit einer Drehachse 64 der
Drehknebeleinheit 10 übereinstimmt, ersten Ende
einen ersten radial nach innen ragenden Schenkel 66 und
an einem in Richtung der Schaubachse 62 zweiten Ende einen
zweiten radial nach innen ragenden Schenkel 68 auf (2, 10, 11, 12, 15 und 16).
Im montierten Zustand ragen die Schenkel 66, 68 in
radialer Richtung nach innen durch die Ausnehmung 24 der
Welle 20 in die Ausnehmung 22 der Welle 18 und
liegen vorgespannt an die Ausnehmungen 22, 24 begrenzenden
Ränder der Wellen 18, 20 an (12).
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Wird
von einem Bediener die Griffeinheit 60 von einer ersten
Drehstellung 82 oder 84 zum Schalten von einem
Getriebegang in einen anderen Getriebegang in eine zweite Drehstellung 84 bzw. 82 um die
Drehachse 64 um 180° gedreht und liegt zwischen
den zu schaltenden Stirnrädern keine Zahn-auf-Zahnstellung
vor, wird der Exzenterzapfen der Koppeleinheit 12 in Schaltstellungen 76 bzw. 78 gedreht
und mittels des in das Langloch 70 eingreifenden Exzenterzapfens
das auf einer Lagerachse 86 verschiebbar gelagerte Schaltelement 14 verschoben
und der zu schaltende Getriebegang geschaltet (1, 2, 14 und 18). Übersteigt
eine erforderliche Schaltkraft eine von der Schenkelfeder aufbringbare
Kraft, wirkt der Schenkel 66 bzw. 68 nach einem
Verdrehwinkel von 110° des Winkelbereichs 26 mit
Anschlägen 88, 90 der Handwerkzeugmaschinenschalteinheit
zusammen, wobei Teile der Schenkelfeder im Kraftfluss überbrückt
werden.
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In
den Schaltstellungen 76, 78 befindet sich der
Exzenterzapfen bei geschalteten Getriebegängen jeweils
entlang einer Impulsachse Z, entlang welcher im Betrieb ein Impuls
eines nicht näher darstellten Schlagwerks der Handwerkzeugmaschine
auf ein in die Handwerkzeugmaschine eingesetztes Einsatzwerkzeug
wirkt, in einer Umkehrstellung, wodurch die Schenkelfeder entlang
der Impulsachse Z von Schwingungen entkoppelt ist. Die Schenkelfeder
ist in den Schaltstellungen vorgespannt. Die Griffeinheit 60 ist
mit einem integrierten, federnd gelagerten Rastbolzen 80 in
den Drehstellungen 82, 84 in Umfangsrichtung gesichert,
indem dieser in den Schaltstellungen 76, 78 in
Ausnehmungen des Getriebegehäuses 34 eingerastet
ist.
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Wird
von einem Bediener die Griffeinheit 60 von der Drehstellung 82 oder 84 zum
Schalten von einem Getriebegang in einen anderen Getriebegang in
die andere Drehstellung 84 bzw. 82 um die Drehachse 64 um
180° gedreht und liegt zwischen den zu schaltenden Stirnrädern
eine Zahn-auf-Zahnstellung vor, werden die Griffeinheit 60 und
die Koppeleinheit 12 und somit auch die Wellen 18, 20 gegeneinander verdreht
und die Schenkelfeder wird weiter vorgespannt. Löst sich
die Zahn-auf-Zahnstellung auf, wird mittels der in der Schenkelfeder
gespeicherten Spannenergie der vorgewählte Getriebegang
geschaltet, indem mittels der Spannenergie der Schenkelfeder die
Koppeleinheit 12 bzw. der Exzenterzapfen in seine Schaltstellung 76 bzw. 78 gedreht,
das Schaltelement 14 verschoben und der entsprechende Getriebegang
geschaltet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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