[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine Kraftübertragungseinrichtung
eines kraftgetriebenen Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs, insbesondere für ein Getriebe,
die zumindest drei Übertragungskonfigurationen aufweist. Die Erfindung betrifft ferner
eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein kraftgetriebenes Handwerkzeug oder Elektrowerkzeug,
mit einer solchen Schaltvorrichtung.
[0002] Aus der
DE 196 29 623 A1, die eine Schaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zeigt, ist
eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Elektrohandwerkzeugmaschine, bekannt, mit
einer eine Werkzeugaufnahme für ein Dreh-werkzeug tragenden Arbeitsspindel, die über
ein mehrstufiges Schaltgetriebe von einer rotierenden Antriebswelle angetrieben wird,
wobei zur Sicherstellung einer automatischen Dreh- oder Gangeinstellung für ein in
die Werkzeugaufnahme eingesetztes Drehwerkzeug eine Schaltmechanik vorgesehen ist,
die eine am Drehwerkzeug vorgegebene Indexierung abtastet und in eine Getriebeumschaltung
umsetzt. Ferner ist ein mit Schaltnocken versehener Schaltknebel vorgesehen, mit dem
eine manuelle Gangwahl ermöglicht ist.
[0003] Werkzeugmaschinen, insbesondere Handwerkzeuge oder Elektrowerkzeuge, können etwa
zur trennenden, zerteilenden, spanenden oder abtragenden Bearbeitung von Werkstücken
eingesetzt werden. Ebenso können damit Montagearbeiten verrichtet werden, etwa das
Setzen von Nieten, Schraubverbindungen oder Ähnliches. Übliche Handwerkzeuge können
etwa als Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen, Schrauber, Schleifmaschinen, Schneidemaschinen
oder Sägemaschinen ausgebildet sein.
[0004] Zur Erhöhung der Flexibilität beim Einsatz weisen insbesondere hochwertige Handwerkzeuge
oder Elektrowerkzeuge schaltbare Kraftübertragungseinrichtungen auf, beispielsweise
Schaltgetriebe. Somit können etwa eine Abtriebsdrehzahl oder ein Abtriebsmoment in
geeigneter Weise an jeweilige Einsatzbedingungen angepasst werden. Es wird dabei grundsätzlich
angestrebt, durch Bereitstellung mehrerer Übertragungskonfigurationen, etwa Schaltstufen,
eine Antriebsbewegung geeignet zu Untersetzen bzw. zu Übersetzen. Auf diese Weise
kann etwa die Spreizung, also der Übersetzungsbereich, der Kraftübertragungseinrichtung
sowie die Abstufung zwischen einzelnen Übertragungskonfigurationen an einen erwarteten
Einsatzbereich angepasst werden.
[0005] Aus der
EP 1 364 752 B1 ist ein Elektrowerkzeug mit einem mehrstufigen Getriebe bekannt, das insgesamt drei
Schaltstufen aufweist. Die
EP 1 886 769 B1 zeigt eine Werkzeugmaschine mit einem mehrstufigen Planetengetriebe, das vier Schaltstufen
aufweist. Je mehr Schaltstufen vorgesehen werden, desto eher kann ein angekoppeltes
Werkzeug in seinem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden. Umgekehrt erhöht sich
jedoch mit einer zunehmenden Anzahl an Schaltstufen der Bedienaufwand für einen Benutzer.
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung
für eine Kraftübertragung eines Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs, insbesondere
für ein Getriebe, anzugeben, die auch bei zunehmender Anzahl von Übertragungskonfigurationen
der Kraftübertragungseinrichtung einfache und intuitiv ausführbare Schaltvorgänge
erlaubt und möglichst eine eindeutige, fehlerarme Bedienung ermöglicht. Ferner soll
eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein kraftgetriebenes Handwerkzeug oder ein Elektrowerkzeug,
mit einer derartigen Schaltvorrichtung angegeben werden.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung für eine Kraftübertragungseinrichtung
eines kraftgetriebenen Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs, insbesondere ein Getriebe,
die zumindest drei Übertragungskonfigurationen aufweist, wobei die Schaltvorrichtung
eine Betätigungseinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Kraftübertragungseinrichtung
aus einer beliebigen Ausgangsübertragungskonfiguration direkt in eine beliebige Zielübertragungskonfiguration
zu überführen, wobei die Betätigungseinrichtung zumindest zwei Mitnahmeschlitten aufweist,
die selektiv verfahrbar sind, wobei die Betätigungseinrichtung ein Betätigungselement
aufweist, das mit zumindest einem Schaltelement zu dessen Verlagerung koppelbar ist,
das Betätigungselement entlang zweier Raumachsen verlagerbar ist, und wobei ein erster
Mitnahmeschlitten im Wesentlichen durch eine Axialschubkomponente einer Bewegung des
Betätigungselements verfahrbar ist und ein zweiter Mitnahmeschlitten im Wesentlichen
durch eine Drehkomponente der Bewegung des Betätigungselements verfahrbar ist.
[0008] Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
[0009] Erfindungsgemäß wird nämlich eine hochflexible und schnelle Bedienung der Schaltvorrichtung
ermöglicht, die einen erhöhten Bedienkomfort und eine verbesserte Leistungsfähigkeit
des kraftgetriebenen Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs erlauben kann.
[0010] Ein Bediener kann nunmehr die Kraftübertragungseinrichtung direkt etwa aus einer
ersten Übertragungskonfiguration in eine dritte Übertragungskonfiguration, also etwa
vom ersten Gang in den dritten Gang, überführen, ohne genötigt zu sein, mit der Betätigungseinrichtung
zunächst die zweite Übertragungskonfiguration anzusteuern. Auf diese Weise kann eine
starre zwangsläufige serielle Betätigung, die etwa in der genannten
EP 1 364 752 B1 sowie der
EP 1 886 769 B1 gezeigt ist, vermieden werden.
[0011] Beispielsweise kann die Kraftübertragungseinrichtung bei einem festsitzenden Werkzeug,
etwa einem klemmenden Bohrer, direkt aus der Übertragungskonfiguration, die etwa einem
"Schnellgang" entspricht, in eine Übertragungskonfiguration überführt werden, die
einer Schaltstufe mit hohem Drehmoment entspricht. Dabei können zwischenliegende Übertragungskonfigurationen
bedienerseitig "übersprungen" werden. In geeigneter Weise kann die Schaltvorrichtung
etwa zum Lösen eines blockierten Werkzeugs mit einer Drehumkehreinrichtung kombiniert
werden.
[0012] Der Schaltvorgang kann schneller erfolgen, da umständliche sequentielle bzw. serielle
Betätigungen vermeidbar sind. Bekannte schaltbare Kraftübertragungseinrichtungen können
dem Nachteil unterliegen, dass etwa beim Übergang von einer ersten Übertragungskonfiguration
in eine vierte Übertragungskonfiguration zunächst die zweite und dritte Übertragungskonfiguration
separat angesteuert werden müssen. Insbesondere bei Werkzeugmaschinen wie kraftgetriebenen
Handwerkzeugen oder Elektrowerkzeugen weisen Kraftübertragungseinrichtungen regelmäßig
keine Synchronisationseinrichtungen oder ähnliche Hilfsmittel zur Verbesserung des
Schaltkomforts auf. Es kann sich der zusätzliche Nachteil ergeben, dass bei jeder
zu überspringenden Übertragungskonfigurationen zunächst der Antrieb der Werkzeugmaschine
aktiviert werden muss. Dies kann erforderlich sein, um etwa bei einem Zahnradgetriebe,
das zunächst "Zahn auf Zahn" steht, die beteiligten Komponenten in eine "Zahn auf
Lücke" Stellung zu überführen. So kann der jeweilige Zwischenschaltvorgang abgeschlossen
werden. Die erfindungsgemäße direkte Ansteuerung vermeidet diesen Nachteil.
[0013] Unter der Kraftübertragungseinrichtung kann beispielsweise ein Schaltgetriebe, etwa
ein Zahnradgetriebe, Planetengetriebe oder ein schaltbares Zugmittelgetriebe, verstanden
werden. Die Kraftübertragungseinrichtung kann jedoch auch als sogenanntes virtuelles
Getriebe ausgeführt sein. Ein virtuelles Getriebe kann etwa bei einem Elektrowerkzeug
eine geeignete Beeinflussung von Erregerwicklungen des Antriebsmotors umfassen. Auf
diese Weise kann die Motorcharakteristik des Antriebsmotors "getriebemäßig" beeinflusst
werden. Durch die gezielte Zuschaltung bzw. Abschaltung von Erregerwicklungen können
verschiedene Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien bewirkt werden, die etwa unterschiedliche
Steigungen aufweisen.
[0014] Unter einer Übertragungskonfiguration kann eine bestimmte Übersetzung, insbesondere
ein bestimmtes Verhältnis zwischen Eingangsdrehzahl und Ausgangsdrehzahl, verstanden
werden. Eine Übertragungskonfiguration kann jedoch auch eine Sperre bzw. Stoppfunktion
oder eine Drehrichtungsanpassung umfassen.
[0015] Grundsätzlich können aus sechs denkbaren Raumachsen, also drei Rotationsachsen und
drei linearen Achsen, zwei geeignete Raumachsen für die Betätigung ausgewählt werden.
Vorzugsweise kann etwa eine lineare Achse bestimmt und ferner die Rotationsachse gewählt
werden, die eine Rotation um die ausgesuchte lineare Achse zulässt. Andere Kombinationen
sind gleichwohl denkbar.
[0016] Das Betätigungselement kann etwa als Drehschubelement, Schwenkschubelement oder als
sphärisches Dreh- oder Schwenkelement ausgebildet sein. Ferner kann das Betätigungselement
dazu ausgebildet sein, eine Bewegung entlang einer Ebene in zwei Raumrichtungen zu
erlauben. Die Drehkomponente bzw. die Schwenkkomponente kann etwa bei genügend großem
Drehradius bzw. Schwenkradius ebenso als Nahezu-Schubbewegung aufgefasst werden. Wenn
das Betätigungselement entlang zweier Raumachsen verlagerbar ist, also im Wesentlichen
zwei Freiheitsgrade aufweist, kann etwa statt einer seriellen Schaltbetätigung in
einfacher Weise eine direkte Ansteuerung einer Mehrzahl von beliebigen Übertragungskonfigurationen
bewirkt werden.
[0017] Die Mitnahmeschlitten können etwa über formgebundene oder kraftgebundene Führungsmittel
mit einem Gehäuse oder dem Betätigungselement gekoppelt sein. Die Mitnahmeschlitten
können dazu ausgebildet sein, die am Betätigungselement eingeleitete Schaltbewegung
auf die entsprechenden Schaltelemente zu übertragen.
[0018] Ferner kann eine Komponentenzerlegung der am Betätigungselement eingeleiteten Schaltbewegung
erfolgen. Die Axialschubkomponente und die Drehkomponente können den gewählten Raumachsen
entsprechen, entlang der das Betätigungselement verlagerbar ist. Einzelkomponenten
der Bewegung dienen jeweils der Verlagerung eines der beiden Mitnahmeschlitten. Die
für den jeweiligen Mitnahmeschlitten nicht gewünschte Bewegungskomponente kann etwa
über konstruktiv vorgesehene Freiläufe aufgefangen werden.
[0019] Die Axialschubkomponente kann etwa als Längsschubkomponente verstanden werden, die
im Wesentlichen in Richtung einer Längsachse der Kraftübertragungseinrichtung erfolgt.
Diese kann etwa mit einer Spindelachse einer Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine
zusammenfallen, parallel zu dieser angeordnet sein, oder senkrecht dazu verlaufen.
[0020] Die Drehkomponente oder Schwenkkomponente kann etwa durch eine Rotation des Betätigungselements
um die Längsachse erzeugt werden.
[0021] Grundsätzlich ist es vorstellbar, die Drehkomponente vereinfacht als Querschubkomponente
aufzufassen, die im Wesentlichen senkrecht zur Axialschubkomponente gerichtet ist.
Es ist vorrangig von Bedeutung, dass die beiden Bewegungskomponenten entlang zweier
separater und unterscheidbarer Richtungen bzw. Dimensionen gerichtet sind, um die
gewünschte Komponentenzerlegung durchführen zu können.
[0022] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wirkt die Betätigungseinrichtung
mit dem zumindest einen Schaltelement, vorzugsweise einem ersten und einem zweiten
Schaltelement, zusammen, das verlagerbar ist, um die Kraftübertragungseinrichtung
selektiv in eine gewünschte Übertragungskonfiguration zu überführen.
[0023] Das Schaltelement kann insbesondere bei einem Zahnradgetriebe etwa als Schaltgabel,
Schaltrad, Schaltritzel oder Hohlrad ausgebildet sein. Das Schaltelement kann jedoch
auch in Form eines Schaltgliedes ausgebildet sein, das geeignet ist, die Betätigungseinrichtung
in geeigneter Weise zu beeinflussen, um die gewünschte Übertragungskonfiguration herbeizuführen.
Es kann sich dabei insbesondere um Kupplungen, Bremsen, Sperren oder ähnliche Elemente
handeln, die etwa bei einem Zahnradgetriebe mit einzelnen Zahnrädern zusammenwirken
können.
[0024] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Betätigungselement eine Handhabe
auf. Die Handhabe kann in einfacher Weise eine vom Bediener aufgebrachte Stellbewegung
direkt in das Betätigungselement einleiten.
[0025] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wirkt das Betätigungselement mit einem Führungselement
zusammen, das zumindest drei Raststellungen für das Betätigungselement definiert,
zwischen denen das Betätigungselement direkt verlagerbar ist.
[0026] Auf diese Weise kann sich die Gefahr von Fehlbedienungen deutlich verringern. Insbesondere
können sich unerwünschte Schaltstellungen, etwa ein versehentliches "Überfahren" einer
Zielübertragungskonfiguration oder ein Verharren des Betätigungselements in einer
undefinierten Zwischenstellung vermeiden lassen. Das Führungselement kann etwa als
Teil eines Gehäuses des kraftgetriebenen Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs ausgebildet
sein.
[0027] Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung umfasst das Führungselement eine zumindest
dreieckige, insbesondere viereckige, Führungsfläche, entlang der das Betätigungselement,
vorzugsweise die Handhabe des Betätigungselements, verlagerbar ist.
[0028] Die Führungsfläche kann etwa als Ausnehmung, beispielsweise im Gehäuse des kraftgetriebenen
Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs, verstanden werden, die eine Fläche oder Bahnebene
bestimmt, die erlaubte Stellungen des Betätigungselements beschreibt. Mit anderen
Worten kann die Führungsfläche als zweidimensionale Führungskulisse ausgebildet sein,
bei der jeder Punkt von jedem Punkt aus direkt erreichbar ist.
[0029] Es ist ferner bevorzugt, wenn die Handhabe des Betätigungselements die Führungsfläche
durchragt. Somit kann die Handhabe in den Raststellungen am Führungselement zur Anlage
gelangen.
[0030] Die Raststellungen können den Ecken der Führungsfläche zugewiesen sein. Es versteht
sich, dass die Ecken der Führungsfläche abgerundet sein können, etwa um mit der Gestalt
der Handhabe zu korrespondieren.
[0031] Auf diese Weise kann eine eindeutige Zuordnung der Schaltstellungen, also der jeweiligen
Übertragungskonfiguration, zu einer Raststellung gewährleistet werden. Jede Raststellung,
also etwa jede Ecke der Führungsfläche, kann direkt von einer anderen Raststellung
angesteuert werden, ohne dass das Betätigungselement bzw. dessen Handhabe zwischendurch
eine andere Raststellung passieren muss.
[0032] Die Raststellungen erlauben eine sichere und intuitive Bedienung. Die Gefahr von
Fehlbedienungen kann deutlich reduziert werden. Durch die definierten Raststellungen
der Betätigungseinrichtung, die eindeutig und sicher angefahren werden können, kann
die Schaltvorrichtung "blind" bedient werden. Der Bediener kann sich auf den aktuellen
Arbeitsvorgang konzentrieren, ohne durch Schaltvorgänge wesentlich abgelenkt zu werden.
[0033] Die Handhabe kann in Zusammenhang mit den Raststellungen des Führungselements ferner
als Schaltanzeiger bzw. Schaltindikator dienen. Die Anordnung der Handhabe des Betätigungselements
in einer der Ecken der Führungsfläche erlaubt eine schnelle und einfache haptische
und visuelle Erfassung des aktuellen Schaltzustands bzw. der aktuellen Übertragungskonfiguration.
[0034] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine zumindest partiell ausgebildete
Umfangsnut vorgesehen, über die das Betätigungselement über einen Mitnehmer mit dem
ersten Mitnahmeschlitten zusammenwirkt, wobei eine zumindest partiell ausgebildete
Diagonalnut vorgesehen ist, über die das Betätigungselement über einen Mitnehmer mit
dem zweiten Mitnahmeschlitten zusammenwirkt.
[0035] Die Umfangsnut und die Diagonalnut können etwa am Betätigungselement oder am jeweiligen
Mitnahmeschlitten ausgebildet sein. Die Umfangsnut kann etwa als Umfangslängsnut ausgebildet
sein. Eine Verdrehung oder Verschwenkung des Betätigungselements bewirkt ein Verfahren
des Mitnehmers in der Umfangsnut. Auf diese Weise kann ein Freilauf realisiert werden.
Eine Verschiebung des Betätigungselements im Wesentlichen quer zur Längserstreckung
der Umfangsnut kann eine entsprechende Bewegungsmitnahme des ersten Mitnahmeschlittens
bewirken.
[0036] Eine Verdrehung oder Verschwenkung des Betätigungselements kann hingegen im Zusammenspiel
zwischen der Diagonalnut und dem zugehörigen Mitnehmer eine Längsverschiebung des
zweiten Mitnahmeschlittens bewirken.
[0037] Die Diagonalnut kann auch als Spiralnut oder als eine mit einer Steigung versehenen
Umfangssteigungsnut aufgefasst werden.
[0038] Die Steigung der Diagonalnut kann konstant ausgeführt sein. Es kann jedoch auch eine
variable Steigung vorgesehen sein, die Rastpunkte oder Einläufe bzw. Ausläufe mit
sanften Übergängen aufweist. Auf diese Weise kann die Leichtgängigkeit der Schaltbewegung
erhöht werden.
[0039] Im abgewickelten Zustand betrachtet können die Umfangsnut und die Diagonalnut als
zwei ebene Nuten verstanden werden, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind,
der weniger als 90° beträgt.
[0040] Mit anderen Worten kann die Schaltbewegung eine im Wesentlichen axiale Verlagerung
des ersten Schaltelements bzw. des zweiten Schaltelements mittels des ersten Mitnahmeschlittens
bzw. des zweiten Mitnahmeschlittens bewirken, wobei die axiale Verlagerung des ersten
Schaltelements durch eine Axialverschiebung des Betätigungselements erfolgt und wobei
die axiale Verlagerung des zweiten Schaltelements durch Verdrehen, Verschwenken, vereinfacht
durch eine Querverschiebung, des Betätigungselements mittels der Handhabe bewirkt
wird. Dabei wird das Verdrehen bzw. Verschwenken des Betätigungselements über eine
Kulissenführung in Gestalt der Diagonalnut in eine Schubbewegung überführt.
[0041] Als Freilauf zur Vermeidung einer unmittelbaren Axialschubmitnahme des zweiten Mitnahmeschlittens
bei einer Längsverschiebung des Betätigungselements kann eine weitere Nut vorgesehen
sein, die sich im Wesentlichen in Richtung der Längsachse erstreckt.
[0042] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Betätigungselement im Wesentlichen
ringförmig um die Kraftübertragungseinrichtung ausgebildet.
[0043] Auf diese Weise kann sich insbesondere bei einem Planetengetriebe eine kompakte Bauform
ergeben. Das Betätigungselement kann etwa vollringförmig oder ringabschnittsförmig
ausgebildet sein.
[0044] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Betätigungselement mehrteilig,
insbesondere zweiteilig, ausgebildet, wobei zumindest ein erstes Betätigungselementteil
gegenüber einem zweiten Betätigungselementteil längsverschiebbar ist.
[0045] Auf diese Weise kann bereits beim Betätigungselement selbst ein Freilauf realisiert
werden. Somit kann eine unerwünschte Bewegungskomponente am Einwirken auf einen der
beiden Mitnahmeschlitten gehindert werden. Alternativ können das erste Betätigungselementteil
und das zweite Betätigungselementteil gegeneinander verdrehbar ausgestaltet sein.
[0046] Durch diese Maßnahme kann sich der Bauraumaufwand verringern. Zusätzliche Komponenten
können vermieden werden.
[0047] Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wirkt die Betätigungseinrichtung über zumindest
ein elastisches Element auf das zumindest eine Schaltelement ein.
[0048] Dabei kann das zumindest eine elastische Element als Energiespeicher dienen. Somit
kann ein einmal eingeleiteter Schaltvorgang etwa auch dann abgeschlossen werden, wenn
beteiligte Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung zunächst nicht wie gewünscht
außer Eingriff oder in Eingriff gebracht werden können. Dies kann etwa bei einem Zahnradgetriebe
durch eine "Zahn auf Zahn" Stellung bedingt sein. Bei der nächsten Aktivierung des
Antriebsmotors kann die gewünschte Stellung herbeigeführt werden, so dass der Schaltvorgang
selbsttätig beendet werden kann. Das zumindest eine elastische Element kann die für
einen Schaltvorgang erforderliche Kraft zeitverzögert weiterleiten.
[0049] Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung sind zwei elastische Elemente vorgesehen,
die als Federbügel ausgebildet sind, wobei ein erster Federbügel mit dem ersten Mitnahmeschlitten
und dem ersten Schaltelement und wobei ein zweiter Federbügel mit dem zweiten Mitnahmeschlitten
und dem zweiten Schaltelement koppelbar ist.
[0050] Die Federbügel können etwa kreisförmig, insbesondere kreisabschnittsförmig oder U-förmig,
ausgebildet sein. Die Federbügel können etwa über gebogene Federenden in entsprechende
Nuten oder Ausnehmungen des entsprechenden Mitnahmeschlittens bzw. Schaltelements
eingreifen.
[0051] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraftübertragungseinrichtung
als Planetengetriebe mit zumindest zwei Planetenstufen ausgebildet, wobei insbesondere
Hohlräder der Planetenstufen mittels der Schaltvorrichtung selektiv verlagerbar sind.
[0052] Auf diese Weise kann beispielsweise ein Schaltgetriebe mit vier Gängen realisiert
werden. Die Hohlräder können als Schaltelemente dienen oder aber über diese angesteuert
und selektiv gesperrt bzw. freigegeben werden.
[0053] Bei einem Planetengetriebe kann eine Planetenstufe eine Mehrzahl von Übertragungskonfigurationen
aufweisen, die durch selektives Sperren, Freigeben oder Zusammenschalten von Getriebeelementen
herbeigeführt werden können.
[0054] Beispielhaft kann eine Planetenstufe über ein Sonnenrad angetrieben werden, das mit
zumindest einem Planetenrad im Eingriff steht, das in einer ersten Übertragungskonfiguration
gegenüber einem gehäusefesten Hohlrad abwälzt. Ausgangsseitig kann ein Planetenträger
vorgesehen sein, der durch den Planetenumlauf angetrieben wird. Der Planetenträger
kann etwa mit einem Sonnenrad einer zweiten Planetenstufe gekoppelt sein. In einer
zweiten Übertragungskonfiguration der Planetenstufe kann das Hohlrad etwa vom Gehäuse
gelöst werden und neben dem Eingriff mit dem Planetenrad ebenso in Eingriff mit dem
Planetenträger gebracht werden. Somit kann die Planetenstufe geblockt werden und ohne
interne Relativbewegungen umlaufen. Werden bei der zweiten Planetenstufe in ähnlicher
oder anderer Weise zwei weitere Übertragungskonfigurationen bereitgestellt, können
sich insgesamt vier Übertragungskonfigurationen ergeben.
[0055] Ein Planetengetriebe kann etwa patronenförmig bzw. zylinderförmig ausgebildet sein
und insbesondere mit einem ringförmigen Betätigungselement zusammenwirken. Auf diese
Weise kann vorhandener Bauraum besonders effektiv genutzt werden.
[0056] Es versteht sich, dass anstatt eines Planetengetriebes auch ein gemischtes Getriebe,
etwa eine Kombination aus einer Planetenstufe und einer Getriebestufe, bei der Antrieb
und Abtrieb nicht koaxial angeordnet sind, vorgesehen sein kann.
[0057] Weitere Getriebebauformen sind ohne Weiteres denkbar.
[0058] Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso durch eine Werkzeugmaschine, insbesondere ein
kraftgetriebenes Handwerkzeug oder ein Elektrowerkzeug, gelöst, mit einem Gehäuse,
einem Antrieb, einem Abtrieb und einer Kraftübertragungseinrichtung, die dem Antrieb
und dem Abtrieb zwischengeschaltet ist und zumindest drei Übertragungskonfigurationen
aufweist, und mit einer Schaltvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.
[0059] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Werkzeugmaschine wirkt die Schaltvorrichtung
mit einem Führungselement zusammen, das am Gehäuse vorgesehen ist, wobei das Führungselement
eine Führungsfläche umfasst, die als Ausnehmung im Gehäuse ausgebildet ist.
[0060] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch
in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0061] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es
zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine;
- Fig. 2
- eine vereinfachte symbolhafte Darstellung einer Kraftübertragungseinrichtung, die
eine Mehrzahl von Übertragungskonfigurationen aufweist;
- Fig. 3
- eine Draufsicht der Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1;
- Fig. 4a-4c
- vereinfachte Darstellungen einer Betätigungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
in verschiedenen Schaltstellungen;
- Fig. 5
- eine erläuternde Darstellung weiterer Teilkomponenten der Betätigungseinrichtung gemäß
den Fig. 4a bis 4c;
- Fig. 6a-6c
- weitere Ansichten der Betätigungseinrichtung gemäß den Fig. 4a bis 4c unter Berücksichtigung
der Teilkomponenten gemäß Fig. 5 in verschiedenen Schaltstellungen;
- Fig. 7
- eine perspektivische Darstellung eines Betätigungselements;
- Fig. 8a-8b
- vereinfachte Darstellungen verschiedener Führungselemente und Führungsflächen;
- Fig. 9
- eine frontale Ansicht einer weiteren Betätigungseinrichtung zur Verwendung bei einer
erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung;
- Fig. 10a-10b
- zwei seitliche Schnittansichten durch die Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 9 entlang
der Linie X-X;
- Fig. 11a-11c
- verschiedene perspektivische Ansichten der Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 9; und
- Fig. 12a-12b
- weitere perspektivische Ansichten der Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 9 mit gebrochener
Darstellung ausgewählter Komponenten.
[0062] In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in Form eines kraftgetriebenen
Handwerkzeugs dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet.
[0063] Das Handwerkzeug 10 ist beispielhaft als Elektrowerkzeug ausgeführt. Das Handwerkzeug
10 weist ein Gehäuse 12 auf, das von einer Längsachse 16 durchragt wird. Am vorderen
Ende des Gehäuses 12 des Handwerkzeugs 10 ist ein Abtrieb in Form einer Werkzeugspindel
14 ausgebildet. Die Werkzeugspindel 14 dient der Aufnahme eines Werkzeugs (nicht näher
dargestellt). Beispielhaft kann die Werkzeugspindel 14 über eine Werkzeugspannvorrichtung
(nicht dargestellt) mit einem Bohrwerkzeug oder einem Schraubwerkzeug gekoppelt werden.
[0064] Das Handwerkzeug 10 weist ferner eine Kraftübertragungseinrichtung 30 (in Fig. 1
nicht dargestellt, vergleiche Fig. 2) auf. Die Kraftübertragungseinrichtung 30 kann
durch eine Schaltvorrichtung 18 in verschiedene Übertragungskonfigurationen überführt
werden. Die Schaltvorrichtung 18 weist eine Betätigungseinrichtung 19 auf, die über
eine Handhabe 20 bedienbar ist.
[0065] Das Gehäuse 12 des Handwerkzeugs 10 weist ferner einen Griffbereich 22 auf, bei dem
ein Aktivierungsschalter 24 vorgesehen ist. An einem Grundbereich des Gehäuses 12
ist eine Energieversorgungseinrichtung 26 angekoppelt. Vorliegend ist die Energieversorgungseinrichtung
26 beispielhaft als Akku-Pack dargestellt. In alternativer Weise ist eine netzgebundene
Energieversorgung des Handwerkzeugs 10 denkbar.
[0066] Das Handwerkzeug 10 ist beispielhaft als Akku-Bohrer oder Akku-Schrauber dargestellt.
Es könnte sich dabei jedoch auch ohne Weiteres etwa um eine Bohrmaschine, eine Schlagbohrmaschine,
einen Schlagschrauber, eine Säge, eine Schleifmaschine, ein Handwerkzeug mit oszillatorischem
Abtrieb oder dergleichen handeln.
[0067] Anhand der Fig. 2 wird mittels symbolhafter Getriebesinnbilder ein beispielhafter
Aufbau der Kraftübertragungseinrichtung 30 erläutert, die etwa beim Handwerkzeug 10
gemäß Fig. 1 zur Verwendung kommen kann.
[0068] Die Kraftübertragungseinrichtung 30 ist beispielhaft als Planetengetriebe dargestellt,
das einem Antrieb in Form eines Antriebsmotors 28 und der abtriebsseitigen Werkzeugspindel
14 zwischengeschaltet ist. Zwischen dem Antriebsmotor 28 und der Kraftübertragungseinrichtung
30 ist eine Kupplung 32 vorgesehen. Der Kraftübertragungseinrichtung 30 und der Werkzeugspindel
14 ist eine Kupplung 34 zwischengeordnet. In den nachfolgenden Erläuterungen wird
vorrangig davon ausgegangen, dass die Schaltvorrichtung 18 genutzt werden kann, um
die Kraftübertragungseinrichtung 30 in verschiedene Übertragungskonfigurationen, also
etwa Übersetzungsstufen, überführen zu können. Die Schaltvorrichtung 18 kann jedoch
ebenso zum selektiven Schalten zumindest einer der Kupplungen 32, 34 genutzt werden.
Die Kupplungen 32, 34 können die angekoppelten Komponenten selektiv zur Drehmitnahme
verknüpfen oder aber freigeben. Die Kupplungen 32, 34 können etwa als formgebundene
oder kraftgebundene Kupplungen ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, zumindest
eine der Kupplungen 32, 34 als Bremse oder Sperre auszubilden, um die zu koppelnden
Komponenten selektiv etwa am Gehäuse 12 des Handwerkzeugs 10 festlegen zu können.
[0069] Die Kraftübertragungseinrichtung 30 weist zwei Planetenstufen 36a, 36b auf, die vorliegend
aus Veranschaulichungsgründen im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Die Planetenstufe
36a weist ein Sonnenrad 38a auf, das mit zumindest einem Planetenrad 40a, einem Hohlrad
42a und einem Planetenträger 44a zusammenwirkt. Der Planetenträger 44a weist eine
Mitnahmeverzahnung 46a auf. Gehäuseseitig ist der ersten Planetenstufe 36a eine Sperrverzahnung
48a zugeordnet, die mit einer Sperrgegenverzahnung 50a des Hohlrads 42a koppelbar
ist. Der Planetenträger 44a ist mit dem Sonnenrad 38b der zweiten Planetenstufe 36b
gekoppelt. Das Sonnenrad 38b wirkt mit zumindest einem Planetenrad 40b, einem Hohlrad
42b und einem Planetenträger 44b zusammen. Der Planetenträger 44b ist über die Kupplung
34 mit der Werkzeugspindel 14 koppelbar. Die zweite Planetenstufe 36b weist am Planetenträger
44b eine Mitnahmeverzahnung 46b auf. Gehäuseseitig ist der zweiten Planetenstufe 36b
eine Sperrverzahnung 48b zugeordnet, die mit einer Sperrgegenverzahnung 50b des Hohlrads
42b koppelbar ist.
[0070] Die Kraftübertragungseinrichtung 30 gemäß Fig. 2 kann grundsätzlich durch axiales
Verschieben der Hohlräder 42a, 42b, vergleiche die Längsachse 16 in Fig. 1, in verschiedene
Übertragungskonfigurationen überführt werden. In Fig. 2 ist das Hohlrad der ersten
Planetenstufe 36a vereinfacht in zwei möglichen Stellungen 42a, 42a' sowie analog
dazu das Hohlrad der zweiten Planetenstufe 36b in zwei Stellungen 42b, 42b' dargestellt.
Die zugehörige Verlagerung ist durch zwei mit 52a, 52b bezeichnete Doppelpfeile angedeutet.
In der jeweils ersten Übertragungskonfiguration sind die Hohlräder 42a, 42b über ihre
Sperrgegenverzahnungen 50a, 50b verdrehfest mit gehäuseseitigen Sperrverzahnungen
48a, 48b gekoppelt. In der alternativen Konfiguration sind die Hohlräder 42a', 42b'
außer Eingriff mit den Sperrverzahnungen 48a, 48b gebracht worden. Die Sperrgegenverzahnungen
50a', 50b' sind nicht gehäuseseitig festgelegt. Ferner stehen die Hohlräder 42a',
42b' gleichsam mit den Planetenrädern 40a, 40b und mit den Mitnahmeverzahnungen 46a,
46b der Planetenträger 44a, 44b im Eingriff. Die Planetenstufen 36a, 36b sind in dieser
Übertragungskonfiguration jeweils geblockt. Die Hohlräder 42a, 42b, die Planetenträger
44a, 44b, die Planetenräder 40a, 40b sowie die Sonnenräder 38a, 38b der jeweiligen
Planetenstufe 36a, 36b können jeweils gemeinsam umlaufen. Somit weist jede Planetenstufe
36a, 36b zwei Übertragungskonfigurationen auf. Insgesamt ergeben sich für die Kraftübertragungseinrichtung
30 vier mögliche Übertragungskonfigurationen.
[0071] Es versteht sich, dass die Schaltvorrichtung 18 mit einer Vielzahl verschiedener
Kraftübertragungseinrichtungen, insbesondere mit verschiedensten Getriebetypen, Getriebekonfigurationen
und Schaltelementen zur Verwendung kommen kann.
[0072] Gemäß der Darstellung in Fig. 2 dienen die Hohlräder 42a, 42b als Schaltelemente,
mit denen die Schaltvorrichtung 18 zum Zwecke des Schaltens direkt oder indirekt zusammenwirken
kann. Andere Schaltelemente sind ohne Weiteres denkbar. So ist es vorstellbar, etwa
die Sperrverzahnungen 48a, 48b verschieblich zu gestalten, um durch deren Verlagerung
die Hohlräder 42a, 42b selektiv zu sperren oder freizugeben. Weitere Schaltelemente,
insbesondere bei konventionellen Schaltgetrieben mit parallelen beabstandeten Wellen,
können Schaltgabeln, Bremsen, Sperren, Schaltkeile oder verschiebbare Zahnräder umfassen.
[0073] Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Handwerkzeugs 10 gemäß Fig. 1. Die Handhabe 20 zur
Betätigung der Betätigungseinrichtung 19 der Schaltvorrichtung 18 kann in einem Bereich
einer Führungsfläche 60 verfahren werden, die von einem Führungselement 58 begrenzt
ist.
[0074] Die Handhabe 20 ist beispielhaft leicht erhaben und scheibenförmig ausgebildet dargestellt.
Die Handhabe 20 weist eine Mulde oder Vertiefung 56 auf, vergleiche auch Fig. 1 oder
Fig. 7, die eine Bedienung der Betätigungseinrichtung 19 mit dem Daumen oder einzelnen
Fingern vereinfachen kann. Andere Gestaltungen sind denkbar.
[0075] In Zusammenschau der Fig. 4a bis 7 wird die Gestaltung eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Betätigungseinrichtung 19 näher dargelegt. Die Betätigungseinrichtung 19 weist
ein Betätigungselement 62 auf, an dem die Handhabe 20 aufgenommen sein kann, vergleiche
auch Fig. 7. In den Fig. 4a bis 4c wird das Betätigungselement 62 in verschiedenen
Schaltstellungen gezeigt. Das Betätigungselement 62 kann etwa im durch das Führungselement
58 bestimmten Bereich, vergleiche Fig. 3, in Richtung der Längsachse 16 verschoben
werden, vergleiche einen mit 72 bezeichneten Pfeil. Der Pfeil 72 verdeutlicht eine
Raumachse, nämlich eine lineare Achse, entlang der das Betätigungselement verlagerbar
ist. Daneben ist durch das Führungselement 58 ein Verschwenken bzw. Verdrehen des
Betätigungselements 62 in einem bestimmten Bereich erlaubt, vergleiche zur Veranschaulichung
einen mit 74 bezeichneten Pfeil. Der Pfeil 74 verdeutlicht eine Raumachse, nämlich
eine Drehachse, entlang der das Betätigungselement verlagerbar ist.
[0076] Das Betätigungselement 62 ist ringförmig ausgebildet und umschließt ein Innengehäuse
64. Nähere Ausführungen zum Innengehäuse 64 werden im Zusammenhang mit den Fig. 9
bis 12b nachfolgend gemacht. Am Betätigungselement 62 ist eine Umfangsnut 66 eingebracht,
die mit einem Mitnehmer 68 zusammenwirkt, der einem ersten Mitnahmeschlitten 70 zugeordnet
ist. Der erste Mitnahmeschlitten 70 kann mit einem ersten Schaltelement, etwa dem
ersten Hohlrad 42a gemäß Fig. 2, zu dessen Verlagerung mittelbar oder unmittelbar
gekoppelt sein. Die Umfangsnut 66 und der Mitnehmer 68 wirken derart zusammen, dass
ein Verdrehen oder Verschwenken des Betätigungselements 62 um die Längsachse 16 keine
Mitnahme des ersten Mitnahmeschlittens 70 bewirkt. Eine solche Verdrehung ist in Fig.
4b erfolgt, vergleiche das Betätigungselement 62'. Der erste Mitnahmeschlitten 70
ist nicht verlagert.
[0077] Eine Schubbewegung in Richtung des Pfeils 72 bewirkt dagegen eine Mitnahme des Mitnehmers
68 über die Umfangsnut 66. Somit ist beim Übergang von Fig. 4a zu Fig. 4c der erste
Mitnahmeschlitten 70 durch das Betätigungselement 62" in Längsrichtung verlagert worden
und kann entsprechend auf ein Schaltelement einwirken.
[0078] Das Betätigungselement 62 weist neben der Umfangsnut 66 ferner eine Längsnut 75 auf,
vergleiche etwa Fig. 7. Diese trägt im Zusammenspiel mit weiteren Komponenten dazu
bei, dass auch die Verdrehung bzw. Verschwenkung des Betätigungselements 62 zu einer
Längsverschiebung eines Schaltelements genutzt werden kann. Näheres wird anhand der
Fig. 5 bis 6c erläutert.
[0079] Das Betätigungselement 62 wirkt bei einer Verdrehung mit Mitnehmern 84a, 84b eines
zweiten Mitnahmeschlittens 80 zu dessen Verlagerung zusammen, vergleiche Fig. 5. Am
zweiten Mitnahmeschlitten 80 ist ferner eine Diagonalnut 76 vorgesehen. Der zweite
Mitnahmeschlitten 80 ist in einer Schlittenführung 82 aufgenommen. Die Schlittenführung
82 erlaubt es dem zweiten Mitnahmeschlitten 80, analog zur Verdrehung bzw. Verschwenkung
des Betätigungselements 62 verdreht bzw. verschwenkt zu werden. Die Schlittenführung
82 kann etwa verdrehfest aber längsverschieblich am Innengehäuse 64 oder am Gehäuse
12 (nicht dargestellt) aufgenommen sein. Die Diagonalnut 76 des zweiten Mitnahmeschlittens
80 wirkt mit einem Mitnehmer 78 zusammen, der gehäusefest, etwa am Innengehäuse 64,
aufgenommen ist. Eine Abwicklung der Bewegungsbahn des zweiten Mitnahmeschlittens
80 bei einer durch den Pfeil 74 angedeuteten Verdrehung des Betätigungselements 62
kann vereinfacht als Querverschiebung entlang der Schlittenführung 82 aufgefasst werden,
vergleiche einen mit 74' bezeichneten Pfeil in Fig. 5. Eine solche Querverschiebung
des zweiten Mitnahmeschlittens 80 bewirkt über die Schrägstellung der Diagonalnut
76, die mit dem feststehenden Mitnehmer 78 zusammenwirkt, eine resultierende Längsverschiebung,
vergleiche einen mit 86 bezeichneten Pfeil. Somit kann der zweite Mitnahmeschlitten
80 auf ein zweites Schaltelement, etwa das zweite Hohlrad 42b gemäß Fig. 2, zu dessen
Verlagerung mittelbar oder unmittelbar einwirken. Dies kann erfolgen, obwohl eine
Längsverschiebung des Betätigungselements 62 entlang des Pfeils 72 keine unmittelbare
Mitnahme des zweiten Mitnahmeschlittens 80 in dieser Richtung bewirkt, da etwa die
Mitnehmer 84a, 84b in der Längsnut 75 in dieser Richtung verschieblich gelagert sind.
[0080] Ein solcher Freilauf wird etwa beim Vergleich der Fig. 6a und 6c ersichtlich. In
Fig. 6c ist das Mitnahmeelement 62" ausgehend von der Lage des Mitnahmeelements 62
in Fig. 6a in Längsrichtung verschoben worden. Gleichwohl haben der zweite Mitnahmeschlitten
80 und die Schlittenführung 82 keine Verlagerung erfahren.
[0081] Eine Verdrehung des Betätigungselements 62 gemäß Fig. 6a führt beim Betätigungselement
62' gemäß Fig. 6b zu einer entsprechenden Verdrehung des zweiten Mitnahmeschlittens
80 und infolgedessen zu einer Längsverschiebung der Schlittenführung 82.
[0082] Auf diese Weise kann durch selektives Verschieben und/oder Verdrehen der Handhabe
20 des Betätigungselements 62 etwa die Kraftübertragungseinrichtung 30 gemäß Fig.
2 geschaltet werden, wobei jede gewünschte Zielübertragungskonfiguration aus jeder
beliebigen Ausgangsübertragungskonfiguration direkt erreicht werden kann.
[0083] Wie vorstehend erläutert, veranschaulicht Fig. 7 eine beispielhafte Gestaltung des
Betätigungselements 62. Vorliegend sind die Bereiche der Umfangsnut 66 sowie der Längsnut
75 etwa um 180° versetzt am Betätigungselement 62 angeordnet. In alternativer Weise
können die Bereiche in Längsrichtung etwa hintereinander ohne wesentlichen Winkelversatz
zueinander angeordnet werden. Dies kann es erlauben, das Betätigungselement 62 etwa
nur ringabschnittsförmig, beispielsweise als Halbring oder Viertelring auszuführen.
[0084] Fig. 8a veranschaulicht eine beispielhafte Gestaltung eines Führungselements 58a,
das eine Führungsfläche 60a definiert, welche in ihren Ecken vier Rastpositionen für
vier verschiedene Übertragungskonfigurationen I, II, III, IV aufweist. Die Ecken sind
abgerundet. Die Handhabe 20 kann zur Betätigung des Betätigungselements 62 etwa ausgehend
von der Raststellung IV direkt zu jeder der übrigen Raststellungen I, II, III überführt
werden, vergleiche mit 88a, 90a, 92a bezeichnete Pfeile. Eine Bewegung entlang des
Pfeils 88a kann etwa ein Verschwenken oder Verdrehen des Betätigungselements 62 bewirken.
Dabei kann beispielsweise der zweite Mitnahmeschlitten 80 verfahren werden, der erste
Mitnahmeschlitten 70 wird nicht angetrieben. Eine Bewegung der Handhabe 20 entlang
des Pfeils 90a kann eine Axialschubbewegung des Betätigungselements 62 veranlassen.
Dabei kann etwa der erste Mitnahmeschlitten 70 mitgenommen werden, wogegen der zweite
Mitnahmeschlitten 80 von der Bewegungsmitnahme ausgeschlossen bleibt. Bei einer Bewegung
der Handhabe 20 entlang des Pfeils 92a erfolgt eine kombinierte Bewegung mit einer
Axialschubkomponente und einer Drehkomponente. Somit können sowohl der erste Mitnahmeschlitten
70 als auch der zweite Mitnahmeschlitten 80 in Längsrichtung verschoben werden.
[0085] Fig. 8b veranschaulicht einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau eines Führungselements
58b mit einer Führungsfläche 60b, die jedoch dreieckig ausgebildet ist. Die Handhabe
20 kann ausgehend von der Raststellung II direkt in die Raststellungen I oder III
überführt werden oder umgekehrt, vergleiche mit 88b, 90b bezeichnete Pfeile. Ebenso
ist etwa ein direkter Übergang zwischen den Raststellungen I und II möglich.
[0086] Schenkel der Führungsflächen 58a, 58b können zur weiteren Erhöhung des Schaltkomforts
etwa leicht nach innen gewölbt sein. Auf diese Weise können die Raststellungen bei
der Bedienung noch deutlicher wahrgenommen werden.
[0087] Anhand der Fig. 9 bis 12b wird eine alternative Betätigungseinrichtung 19a näher
erläutert. Im Vergleich zur Betätigungseinrichtung 19 gemäß der Fig. 4a bis 7 sind
einzelne Komponenten näher ausgestaltet bzw. zusätzliche Komponenten vorgesehen. Es
versteht sich ohne Weiteres, dass derartiges auch beim vorgenannten Ausführungsbeispiel
zur Verwendung kommen kann.
[0088] In Fig. 9 ist die Betätigungseinrichtung 19a in einer frontalen Ansicht dargestellt.
Die Betätigungseinrichtung 19a weist ein Betätigungselement 62a auf, das mehrteilig
mit einem Betätigungselementteil 96a und einem weiteren Betätigungselementteil 96b
ausgebildet ist. Die Betätigungselementteile 96a und 96b sind über Gleitführungen
98 miteinander gekoppelt, vergleiche auch Fig. 11a bis 11c. Die Gleitführungen 98
dienen als Freilauf, um eine Mitnahme des Betätigungselementteils 96b bei einer Längsverschiebung
des Betätigungselementteils 96a zu vermeiden. Eine derartige Funktionalität ist beim
Betätigungselement 62 gemäß Fig. 7 durch die Längsnut 75 verwirklicht. Bei einer Verdrehung
oder Verschwenkung des Betätigungselementteils 96a wird das Betätigungselementteil
96b mitgenommen.
[0089] Der erste Mitnahmeschlitten 70 ist beispielhaft über eine Schlittenführung 100 und
der zweite Mitnahmeschlitten 80 beispielhaft über eine Schlittenführung 102 längsverschieblich
am Innengehäuse 64 aufgenommen, vergleiche auch Fig. 10a, 10b und 12a. Der erste Mitnahmeschlitten
70 ist mit einem Federbügel 104a gekoppelt, der zweite Mitnahmeschlitten 80 mit einem
Federbügel 104b. Die Federbügel 104a, 104b weisen Federenden 106a, 106b auf, die etwa
gekröpft oder gebogen sein können. Die Federenden 106a, 106b durchragen Ausnehmungen
108a, 108b des Innengehäuses 64, vergleiche Fig. 10a und Fig. 11a. In diesem Bereich
können die Federenden 106a, 106b in Schaltelemente, etwa die Hohlräder 42a, 42b gemäß
Fig. 2, eingreifen, um einen Schaltvorgang bewirken zu können. Die Federbügel 104a,
104b können Energie zwischenspeichern, beispielsweise um eine eingeleitete Schaltbewegung
bei der nächsten Aktivierung des Antriebsmotors 28 abschließen zu können, etwa wenn
beteiligte Verzahnungen zunächst noch nicht ineinander eingreifen können.
[0090] Die Federbügel 104a, 104b sind in Federnuten 110a, 110b des ersten Mitnahmeschlittens
70 bzw. des zweiten Mitnahmeschlittens 80 aufgenommen, vergleiche Fig. 10b. Bei der
Betätigungseinrichtung 19 gemäß den Fig. 4a bis 7 können derartige elastische Elemente
in ähnlicher Weise an den Mitnahmeschlitten 70, 80, ebenso auch an der Schlittenführung
82 aufgenommen sein.
[0091] In Zusammenschau der Fig. 10b, 11c und 12a wird ersichtlich, dass bei der Betätigungseinrichtung
19a die Umfangsnut 66 nicht am Betätigungselement 62a vorgesehen ist, sondern am ersten
Mitnahmeschlitten 70. Umgekehrt ist der mit der Umfangsnut 66 zusammenwirkenden Mitnehmer
68 nunmehr am Betätigungselementteil 96a des Betätigungselements 62a angeordnet. Dies
stellt eine einfache kinematische Umkehr dar und ist auch bei weiteren Komponenten
ohne Weiteres vorstellbar.
[0092] In ähnlicher Weise sind bei der Betätigungseinrichtung 19a etwa die Komponenten,
die der Diagonalnut 76, der Längsnut 75, den Mitnehmern 84a, 84b und dem Mitnehmer
78 der Gestaltung gemäß Fig. 5 entsprechen, abgewandelt umgesetzt. Das Betätigungselementteil
96b ist gemeinsam mit dem Betätigungselementteil 96a um die Längsachse 16 verschwenkbar,
jedoch etwa durch geeignete gehäuseseitige Führungen (nicht näher dargestellt) von
einer Verschiebung entlang der Längsachse 16 ausgenommen. Die Diagonalnut 76 ist im
Betätigungselementteil 96b angeordnet, vergleiche Fig. 10b, 11b und 12b. In der Diagonalnut
76 des Betätigungselementteils 96b ist ein Mitnehmer 114 aufgenommen, der im Gegensatz
zum Mitnehmer 84 gemäß Fig. 5 nicht gehäusefest gelagert ist. Der Mitnehmer 114 ist
an einem Ausleger 112 des zweiten Mitnahmeschlittens 80 angeordnet.
[0093] Eine Verdrehung oder Verschwenkung des Betätigungselements 62a über die Handhabe
20, vergleiche den Pfeil 74 in Fig. 11c, bewirkt über das Betätigungselementteil 96a
eine Drehmitnahme des Betätigungselementteils 96b. Entsprechend der Schrägstellung
bzw. Steigung der Diagonalnut 76 im Betätigungselementteil 96b wird dabei der Mitnehmer
114 in Längsrichtung verlagert, wodurch der zweite Mitnahmeschlitten 80 verschoben
wird. Die Verdrehung des Betätigungselementteils 96a bewirkt keine Verlagerung des
ersten Mitnahmeschlittens 70, da der Mitnehmer 68 in der Umfangsnut 66 verfahrbar
ist, vergleiche Fig. 12a.
[0094] Eine Schubbewegung der Handhabe 20 des Betätigungselements 62a, vergleiche den Pfeil
72 in Fig. 11c, wirkt auf das Betätigungselementteil 96a ein, jedoch nicht auf das
Betätigungselementteil 96b, da dieses über die Gleitführungen 98 von der Axialschubmitnahme
ausgenommen ist. Die Längsverschiebung des Betätigungselementteils 96a wird über den
Mitnehmer 68 auf die Umfangsnut 66 des ersten Mitnahmeschlittens 70 übertragen, vergleiche
Fig. 12a.
[0095] Auch mit der bei der Betätigungseinrichtung 19a verfolgten Ausgestaltung kann etwa
die Kraftübertragungseinrichtung 30 gemäß Fig. 2 in einfacher Weise in vier verschiedene
Übertragungskonfigurationen geschaltet werden. Zur Bedienlogik können die in Zusammenhang
mit den Fig. 8a und 8b angeführten Darlegungen herangezogen werden.
[0096] Es versteht sich, dass auch weitere gestalterische Abwandlungen von erfindungsgemäßen
Aspekten denkbar sind. Hiervon kann insbesondere die Zuordnung von Nuten oder Kulissenbahnen,
Mitnehmern oder Führungen zum Betätigungselement 62, den Mitnahmeschlitten 70, 80,
der Schlittenführung 82, dem Gehäuse 12, dem Innengehäuse 64 oder weiteren Komponenten
umfasst sein. Mittels geometrischer Umkehr, kinematischer Umkehr oder dem Tausch von
Elementpaarungen können derartige Ausgestaltungen von den beschriebenen Ausführungsbeispielen
abgeleitet werden.
1. Schaltvorrichtung für eine Kraftübertragungseinrichtung (30) eines kraftgetriebenen
Handwerkzeugs oder Elektrowerkzeugs, insbesondere ein Getriebe, die zumindest drei
Übertragungskonfigurationen (I, II, III, IV) aufweist, wobei die Schaltvorrichtung
eine Betätigungseinrichtung (19) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Kraftübertragungsvorrichtung
(30) aus einer beliebigen Ausgangsübertragungskonfiguration (I; II; III; IV) direkt
in eine beliebige Zielübertragungskonfiguration zu überführen, wobei die Betätigungseinrichtung
(19) zumindest zwei Mitnahmeschlitten (70, 80) aufweist, die selektiv verfahrbar sind,
wobei die Betätigungseinrichtung (19) ein Betätigungselement (62) aufweist, das mit
zumindest einem Schaltelement (42a, 42b) zu dessen Verlagerung koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (62) entlang zweier Raumachsen (72, 74) verlagerbar ist, und
dass ein erster Mitnahmeschlitten (70) im Wesentlichen durch eine Axialschubkomponente
(72) einer Bewegung des Betätigungselementes (62) verfahrbar ist und ein zweiter Mitnahmeschlitten
(80) im Wesentlichen durch eine Drehkomponente (74) der Bewegung des Betätigungselementes
(62) verfahrbar ist.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betätigungseinrichtung (19) mit dem zumindest
einen Schaltelement (42a, 42b), vorzugsweise einem ersten und einem zweiten Schaltelement,
zusammenwirkt, das verlagerbar ist, um die Kraftübertragungseinrichtung selektiv in
eine gewünschte Übertragungskonfiguration (I, II, III, IV) zu überführen.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Betätigungselement (62) eine Handhabe
(20) aufweist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement
(62) mit einem Führungselement (58) zusammenwirkt, das zumindest drei Raststellungen
für das Betätigungselement (62) definiert, zwischen denen das Betätigungselement (62)
direkt verlagerbar ist.
5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Führungselement (58) eine zumindest dreieckige,
insbesondere viereckige, Führungsfläche (60) umfasst, entlang der das Betätigungselement
(62), vorzugsweise die Handhabe (20) des Betätigungselements (62), verlagerbar ist.
6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine zumindest partiell
ausgebildete Umfangsnut (66) vorgesehen ist, über die das Betätigungselement (62)
über einen Mitnehmer (68) mit dem ersten Mitnahmeschlitten (70) zusammenwirkt, und
wobei eine zumindest partiell ausgebildete Diagonalnut (76) vorgesehen ist, über die
das Betätigungselement (62) über einen Mitnehmer (78, 114) mit dem zweiten Mitnahmeschlitten
(80) zusammenwirkt.
7. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement
(62) im Wesentlichen ringförmig um die Kraftübertragungseinrichtung (30) ausgebildet
ist.
8. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement
(62) mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet ist, und wobei zumindest ein
erstes Betätigungselementteil (96a) gegenüber einem zweiten Betätigungselementteil
(96b) längsverschiebbar ist.
9. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigungseinrichtung
(19) über zumindest ein elastisches Element (104a, 104b) auf das zumindest eine Schaltelement
(42a, 42b) einwirkt.
10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, wobei zwei elastische Elemente (104a, 104b) vorgesehen
sind, die als Federbügel ausgebildet sind, wobei ein erster Federbügel (104a) mit
dem ersten Mitnahmeschlitten (70) und dem ersten Schaltelement (42a) sowie ein zweiter
Federbügel mit dem zweiten Mitnahmeschlitten (80) und dem zweiten Schaltelement (42b)
koppelbar ist.
11. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung
(30) als Planetengetriebe mit zumindest zwei Planetenstufen (36a, 36b) ausgebildet
ist, und wobei insbesondere Hohlräder (42a, 42b) der Planetenstufen (36a, 36b) mittels
der Schaltvorrichtung (18) selektiv verlagerbar sind.
12. Werkzeugmaschine, insbesondere kraftgetriebenes Handwerkzeug oder Elektrowerkzeug,
mit einem Gehäuse (12), einem Antrieb (28), einem Abtrieb (14) und einer Kraftübertragungseinrichtung
(30), die dem Antrieb (28) und dem Abtrieb (14) zwischengeschaltet ist und zumindest
drei Übertragungskonfigurationen (I, II, II, IV) aufweist, und mit einer Schaltvorrichtung
(18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Werkzeugmaschine (10) nach Anspruch 12, wobei die Schaltvorrichtung (18) mit einem
Führungselement (58) zusammenwirkt, das am Gehäuse (12) vorgesehen ist, wobei das
Führungselement (58) eine Führungsfläche (60) umfasst, die als Ausnehmung im Gehäuse
(12) ausgebildet ist.
1. Shifting device for a power transmission arrangement (30) of a power-driven hand tool
or electrical power tool, in particular for a transmission, which power transmission
arrangement (30) has at least three transmission configurations (I, II, III, IV),
wherein the shifting device has an actuating device (19) which is configured to shift
the power transmission arrangement (30) from any starting transmission configuration
(I; II; III; IV) directly to any target transmission configuration, wherein the actuating
device (19) comprises an actuating element (62) which is couplable to the at least
one shifting element (42a, 42b) for displacement thereof, characterized in that the actuating element (62) is displaceable along two spatial axes (72, 74) and in that a first slave slider (70) is movable substantially by an axial pushing component
(72) of a movement of the actuating element (62) and a second slave slider (80) is
movable substantially by a turning component (74) of the movement of the actuating
element (62).
2. Shifting device according to claim 1, wherein the actuating device (19) cooperates
with at least one shifting element (42a, 42b), preferably with a first and a second
shifting element, which is displaceable in order to shift the power transmission arrangement
selectively to a desired transmission configuration (I, II, III, IV).
3. Shifting device according to claim 1 or 2, wherein the actuating element (62) comprises
a manual control element (20).
4. Shifting device according to any one of the preceding claims, wherein the actuating
element (62) cooperates with a guide element (58) which defines at least three locking
positions for the actuating element (62) between which the actuating element (62)
is displaceable directly.
5. Shifting device according to claim 4, wherein the guide element (58) comprises an
at least triangular, in particular four-cornered, guide area (60) along which the
actuating element (62), preferably the manual control element (20) of the actuating
element (62), is displaceable.
6. Shifting device according to any of the preceding claims, further comprising an at
least partially formed circumferential groove (66) via which the actuating element
(62) cooperates by means of a driver (68) with the first slave slider (70), and further
comprising an at least partially formed diagonal groove (76) via which the actuating
element (62) cooperates by means of a driver (78, 114) with the second slave slider
(80).
7. Shifting device according to any of the preceding claims, wherein the actuating element
(62) is configured substantially as a ring surrounding the power transmission arrangement
(30).
8. Shifting device according to any of the preceding claims, wherein the actuating element
(62) has a multi-part, in particular two-part, configuration and wherein at least
a first actuating element part (96a) is longitudinally displaceable with respect to
a second actuating element part (96b).
9. Shifting device according to any of the preceding claims, wherein the actuating device
(19) acts on the at least one shifting element (42a, 42b) via at least one elastic
element (104a, 104b).
10. Shifting device according to claim 9, further comprising two elastic elements (104a,
104b) in the form of spring stirrups, a first spring stirrup (104a) being couplable
to the first slave slider (70) and to the first shifting element (42a), and a second
spring stirrup to the second slave slider (80) and to the second shifting element
(42b).
11. Shifting device according to any one of the preceding claims, wherein the power transmission
arrangement (30) is configured as a planetary gear comprising at least two planet
stages (36a, 36b) and wherein, in particular, ring gears (42a, 42b) of the planet
stages (36a, 36b) are selectively displaceable by means of the shifting device (18).
12. Machine tool, in particular power-driven hand tool or electrical power tool, comprising
a housing (12), an input drive (28), an output drive (14) and a power transmission
arrangement (30) which is connected between the input drive (28) and the output drive
(14) and comprises at least three transmission configurations (I, II, III, IV) including
a shifting device (18) according to any of the preceding claims.
13. Machine tool (10) according to claim 12, wherein the shifting device (18) cooperates
with a guide element (58) provided on the housing (12), the guide element (58) including
a guide area (60) which is configured as an opening in the housing (12).
1. Dispositif de commutation pour un dispositif de transfert de force (30) d'un outil
à main actionné par un moteur ou d'un outil électrique, en particulier une transmission,
qui présente au moins trois configurations de transmission (I, II, III, IV), le dispositif
de commutation présentant un dispositif d'actionnement (19) réalisé de manière à transférer
directement le dispositif de transfert de force (30) d'une configuration de transfert
de départ quelconque (I ; II ; III ; IV) à une configuration de transfert cible quelconque,
le dispositif d'actionnement (19) présentant au moins deux chariots d'entraînement
(70, 80) qui peuvent être déplacés de manière sélective, le dispositif d'actionnement
(19) présentant un élément d'actionnement (62) qui peut être accouplé à au moins un
élément de commutation (42a, 42b) en vue de son déplacement, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (62) peut être déplacé le long de deux axes spatiaux (72,
74) et en ce qu'un premier chariot d'entraînement (70) peut être déplacé essentiellement par une composante
de poussée axiale (72) d'un mouvement de l'élément d'actionnement (62) et un deuxième
chariot d'entraînement (80) peut être déplacé essentiellement par une composante de
rotation (74) du mouvement de l'élément d'actionnement (62).
2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d'actionnement
(19) coopère avec l'au moins un élément de commutation (42a, 42b), de préférence un
premier et un deuxième élément de commutation, qui peut être déplacé afin de transférer
le dispositif de transfert de force de manière sélective dans une configuration de
transfert souhaitée (I, II, III, IV).
3. Dispositif de commutation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément d'actionnement
(62) présente une manette (20).
4. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel l'élément d'actionnement (62) coopère avec un élément de guidage (58) qui définit
au moins trois positions d'encliquetage pour l'élément d'actionnement (62), entre
lesquelles l'élément d'actionnement (62) peut être déplacé directement.
5. Dispositif de commutation selon la revendication 4, dans lequel l'élément de guidage
(58) comprend une surface de guidage (60) au moins triangulaire, en particulier rectangulaire,
le long de laquelle l'élément d'actionnement (62), de préférence la manette (20) de
l'élément d'actionnement (62), peut être déplacé(e).
6. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel une rainure périphérique (66) réalisée au moins en partie est prévue, par le
biais de laquelle l'élément d'actionnement (62) coopère par le biais d'un dispositif
d'entraînement (68) avec le premier chariot d'entraînement (70), et dans lequel une
rainure diagonale (76) réalisée au moins en partie est prévue, par le biais de laquelle
l'élément d'actionnement (62) coopère par le biais d'un dispositif d'entraînement
(78, 114) avec le deuxième chariot d'entraînement (80).
7. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel l'élément d'actionnement (62) est réalisé essentiellement sous forme annulaire
autour du dispositif de transfert de force (30).
8. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel l'élément d'actionnement (62) est réalisé en plusieurs parties, en particulier
en deux parties, et dans lequel au moins une première partie d'élément d'actionnement
(96a) peut être déplacée longitudinalement par rapport à une deuxième partie d'élément
d'actionnement (96b).
9. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel le dispositif d'actionnement (19) agit par le biais d'au moins un élément élastique
(104a, 104b) sur l'au moins un élément de commutation (42a, 42b).
10. Dispositif de commutation selon la revendication 9, dans lequel deux éléments élastiques
(104a, 104b) sont prévus, lesquels sont réalisés sous forme d'étriers de ressort,
un premier étrier de ressort (104a) pouvant être accouplé au premier chariot d'entraînement
(70) et au premier élément de commutation (42a) et un deuxième étrier de ressort pouvant
être accouplé au deuxième chariot d'entraînement (80) et au deuxième élément de commutation
(42b).
11. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans
lequel le dispositif de transfert de force (30) est réalisé sous forme d'engrenage
planétaire avec au moins deux étages planétaires (36a, 36b), et dans lequel notamment
des couronnes (42a, 42b) des étages planétaires (36a, 36b) peuvent être déplacées
de manière sélective au moyen du dispositif de commutation (18).
12. Machine-outil, en particulier outil à main actionné par un moteur ou outil électrique,
comprenant un boîtier (12), un entraînement (28), une prise de force (14) et un dispositif
de transfert de force (30) qui est disposé entre l'entraînement (28) et la prise de
force (14) et qui présente au moins trois configurations de transfert (I, II, III,
IV) et comprenant un dispositif de commutation (18) selon l'une quelconque des revendications
précédentes.
13. Machine-outil (10) selon la revendication 12, dans laquelle le dispositif de commutation
(18) coopère avec un élément de guidage (58) qui est prévu au niveau du boîtier (12),
l'élément de guidage (58) comprenant une surface de guidage (60) qui est réalisée
sous forme d'évidement dans le boîtier (12).