Titel

Handwerkzeugmaschine mit einer schaltbaren Mechanik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Handwerkzeugmaschine mit einer schaltbaren Mechanik nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2004 058 809 Al ist ein Akku-Schrauber bekannt, der einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, wobei über ein mehrstufiges Planetengetriebe eine im Gehäuse drehbar gelagerte Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs von dem Antriebsmotor angetrieben wird.

Derartige Akku-Schrauber sind meist mit einem schaltbaren Planetengetriebe ausgestattet, das zwischen einer ersten Gangstufe mit langsamer Umdrehungsgeschwindigkeit und hohem Drehmoment und einer zweiten Gangstufe mit höherer

Umdrehungsgeschwindigkeit und geringerem Drehmoment geschaltet werden kann. Die Umschaltung erfolgt mithilfe eines Gangumschalters, der in Form eines Schiebers an der Außenseite des Gehäuses manuell in Achsrichtung zu verstellen ist und hierbei ein Schalthohlrad zwischen zwei Schaltpositionen verschiebt. Das Schalthohlrad wirkt auf ein Getrieberad des Planetengetriebes, das in einer ersten Schaltposition mit dem Gehäuse und in einer zweiten Schaltposition mit einem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist.

Hierbei ist zu beachten, dass das Einrasten des Schalthohlrades beim Wechsel zwischen den Gangstufen insbesondere unter Last auf Grund von Drehzahlunterschieden erschwert sein kann. Aus diesem Grund können Federelemente vorgesehen sein, die das Schalthohlrad nach der entsprechenden Betätigung des Gangumschalters in die gewünschte Schaltposition kraftbeaufschlagen, so dass erst nach dem Abstellen des

Antriebsmotors und Wiederanschalten das Schalthohlrad in die gewünschte Schaltposition einrastet. Die Kraft der Federelemente muss jedoch auf die Kraft eines weiteren Federelementes abgestimmt werden, mit dem der Gangumschalter in seinen jeweiligen Schaltpositionen sicher gehalten wird, um ein versehentliches Verstellen des Gangumschalters zu verhindern. Andererseits darf die den Gangumschalter beaufschlagende Federkraft auch nicht zu hoch sein, um ein ergonomisches Betätigen des Gangumschalters zu gewährleisten.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Handwerkzeugmaschine mit einer zwischen mindestens zwei Betriebspositionen schaltbaren Mechanik mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszugestalten, dass unter verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere auch unter Last, ein Wechsel zwischen den Betriebspositionen bei reduzierter Bauteilbelastung zuverlässig und in ergonomischer Weise durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine ist mit einer schaltbaren Mechanik ausgestattet, die mindestens zwei Betriebspositionen aufweist, die über ein Bedienelement einzulegen sind. Das Bedienelement ist über ein Koppelelement mit einem verstellbaren Schaltglied gekoppelt, welches mindestens ein Mechanikbauteil der schaltbaren Mechanik beaufschlagt . Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Koppelelement, welches die Stellbewegung des Bedienelements auf das im Mechanikgehäuse gelagerte Schaltglied überträgt, als bistabile Koppelfeder ausgeführt ist, die in den beiden Schaltpositionen des Bedienelements eine stabile Lage und in einer zwischenliegenden Position, die die Koppelfeder bei der Überführung zwischen den Schaltpositionen durchläuft, eine instabile Lage einnimmt.

Mit dieser Ausführung werden verschiedene Vorteile erzielt. Der Koppelfeder kommt eine Doppelfunktion zu, nämlich zum einen die Bewegungsübertragung auf das Schaltglied und zum andern die Kraftbeaufschlagung in die jeweilige Schaltposition, so dass auf ein oder mehrere zusätzliche Federelemente verzichtet werden kann, mit denen die Schaltvorrichtung in die jeweilige Schaltposition kraftbeaufschlagt wird. Insgesamt wird hierdurch eine Bauteilvereinfachung und Bauteilreduzierung erreicht.

Diese Vereinfachung wird mit einfachen Maßnahmen erzielt, insbesondere in der Ausführung der die Koppelfeder als Federring, welcher vorzugsweise um eine Querachse schwenkbar gelagert ist, die quer zur Motorlängsachse der Handwerkzeugmaschine verläuft. Die Bistabilität wird bevorzugt durch Vorspannen des Federringes erzielt oder zumindest unterstützt, wodurch der Federring in den beiden ausgeschwenkten Positionen eine stabile Lage einnimmt, wohingegen in einer zwischenliegenden Position der Federring instabil ist. Die instabile Zwischenlage unterstützt das Erreichen der jeweils anderen Schaltposition, in der der Federring wieder seine stabile Position einnimmt.

Die Vorspannung des Federrings stellt eine einfach zu bewerkstelligende Maßnahme dar, um das Federelement in der jeweiligen Schaltposition stabil zu halten. Hierdurch ist auch ein hohes Maß an Sicherheit gegen ein versehentliches Verstellen des Bedienelements während des Betriebs der Handwerkzeugmaschine - A -

in die jeweils andere Schaltposition zum Einlegen einer anderen Betriebsposition gegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Handwerkzeugmaschine mit einem schaltbaren, mehrstufigen Getriebe als Mechanik ausgestattet, das mindestens zwei Gangstufen aufweist, die über einen Gangumschalter als Bedienelement einzulegen sind. Der Gangumschalter ist über das Koppelelement mit dem verstellbaren Schaltglied gekoppelt, welches mindestens ein Getriebebauteil des schaltbaren Getriebes beaufschlagt. Im Falle einer Ausführung des Getriebes als Planetengetriebe ist das verstellbare Schaltglied zweckmäßigerweise als Schalthohlrad ausgebildet, das im Getriebegehäuse axial zwischen einer gehäusefesten Rastposition und einer getriebeseitigen Rastposition zu verstellen ist, wobei in der gehäuseseitigen

Rastposition ein Getriebehohlrad gehäuseseitig arretiert und in der getriebeseitigen Rastposition das Getriebehohlrad fest mit einem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist und mit diesem umläuft.

Die Schwenkbarkeit des Federringes wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass am Federring Schwenkglieder angeformt sind, die in entsprechenden Ausnehmungen im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine abgestützt sind und eine quer zur Längsachse der Handwerkzeugmaschine verlaufende Schwenkachse definieren. Diese Schwenkglieder sind vorzugsweise als Schwenknasen auf der radialen Innenseite des Federringes ausgebildet, wobei grundsätzlich auch eine Ausführung an der radialen Außenseite des Federringes in Betracht kommt. Des weiteren ist auch eine umgekehrte Ausführung möglich, bei der

Schwenkvorsprünge am Gehäuse angeordnet sind und in zugeordnete Schwenkausnahmen am Federring einragen, die entweder an der radialen Innenseite oder an der radialen Außenseite des Federringes angeordnet sind.

Der Kontakt zwischen dem Federring und dem Gangumschalter wird zweckmäßigerweise über einen außen überstehenden Mitnehmer am Federring erreicht, der vorzugsweise axial von dem Gangumschalter - parallel zur Längsachse der

Handwerkzeugmaschine - in beide Richtungen zu betätigen ist. Auf Grund der schwenkbaren Lagerung des Federrings wird die axiale Stellbewegung des Gangumschalters in eine Dreh- bzw.

Schwenkbewegung des Federringes umgesetzt, der mit dem Schaltglied gekoppelt ist, welches vorzugsweise ebenso wie der Gangumschalter axial im Getriebegehäuse gelagert ist und einen Stellbewegung in Achsrichtung ausführen kann.

Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen dem Federring und dem Schaltglied über Finger am Federring auszuführen, die vorzugsweise ebenso wie die Schwenkglieder und der Mitnehmer einteilig mit dem Federring ausgebildet sind. Die Ausführung als Finger, die sich am Federring insbesondere radial nach innen erstrecken, bietet den weiteren Vorteil, dass über die Finger eine weitere Federwirkung erzielt wird, welche zwischen dem Federring und dem Schaltglied wirksam ist. Diese Federwirkung kann für eine Gangvorwahl benutzt werden, insbesondere für den Fall, dass während des laufenden Betriebs der Handwerkzeugmaschine eine Gangumschaltung durchgeführt wird, wobei das Schaltglied bzw. ein Getriebebauteil, welches mit dem Schaltglied zusammenhängt, auf Grund von Drehzahldifferenzen nicht in die gewünschte Eingriffsposition überführt werden kann. Dadurch kann über die Verstellung des Gangumschalters die gewünschte Gangstufe vorgewählt werden, wobei auf Grund der Federwirkung der Finger am Federring das Schaltglied ohne Bauteilbeschädigungen in Richtung der gewünschten Schaltposition verstellt wird, die jedoch erst nach einem Stopp des Antriebsmotors bzw. dem Wiederanschalten erreicht wird. Über die Finger am Federring wird somit eine weitere Federwirkung erzielt, ohne dass hierzu ein weiteres Bauelement erforderlich ist.

Der Federring kann als Halbkreis oder auch als Vollkreis ausgebildet sein. In der halbkreisförmigen Ausführung liegen die Schwenkglieder zweckmäßigerweise zwischen den Fingern, welche die Verbindung zum Schaltglied herstellen, und dem Mitnehmer, welcher von dem Gangumschalter betätigt wird. Die Finger befinden sich vorzugsweise an den freien Stirnseiten des halbkreisförmigen Federringes und ragen radial nach innen.

In der Ausführung als Vollkreis ist es dagegen zweckmäßig, die Schwenkglieder diametral gegenüberliegend zum Mitnehmer anzuordnen, wobei die Finger um 90° versetzt zu den Schwenkgliedern bzw. dem Mitnehmer angeordnet sind. In dieser Ausführung liegt die Drehachse benachbart zur Innenseite des Federringes in Form eines Tangente. Auf Grund der Vorspannung nimmt der vollkreisförmige Federring in seinen beiden Schaltpositionen jeweils eine annähernd konusförmige Gestalt ein .

Die Koppelfeder ist zweckmäßigerweise als ein Metallteil ausgeführt, insbesondere als Blechteil.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Handwerkzeugmaschine, die als Akku-Schrauber bzw. Akku-Bohrer ausgeführt ist und deren Getriebe zwischen einer ersten und einer zweiten Gangstufe verstellbar ist, wobei zum Schalten zwischen den Gangstufen ein außen liegender Gangumschalter vorgesehen ist, der über eine Koppelfeder mit einem Schaltglied zur Betätigung des Getriebes verbunden ist,

Fig. 2 die Koppelfeder in einer halbkreisförmigen Ausführung,

Fig. 3 die Koppelfeder als Vollkreis. Die in Fig. 1 dargestellte Handwerkzeugmaschine 1 ist als Akku- Schrauber bzw. Akku-Bohrer ausgeführt und weist ein Motorgehäuse 2 auf, das zugleich das Griffgehäuse bildet und an dessen Unterseite ein Akku-Pack 3 zur Stromversorgung des elektrischen Antriebsmotors 4 austauschbar angeordnet ist. Der Antriebsmotor 4 treibt ein in einem Getriebegehäuse 5 angeordnetes Planetengetriebe 6 an, das mit einer Spindel gekoppelt ist, welche Träger einer Werkzeugaufnahme 7 zur Aufnahme eines Werkzeuges ist. Zur Betätigung des Antriebsmotors 4 ist im Motorgehäuse ein Schalter 8 vorgesehen, der von der Bedienperson über eine Schalterklinke bzw. einen Schalterdrücker 9 zu betätigen ist. Die Drehrichtung des Antriebsmotors wird über einen Drehrichtungsumkehrschalter 10 eingestellt.

Das Planetengetriebe 6 ist mindestens einstufig, vorzugsweise aber zwei- oder mehrstufig ausgeführt. Im Planetengetriebe 6 können zwei verschiedene Gangstufen über eine Schaltvorrichtung eingestellt werden, wobei in einer ersten Gangstufe eine geringere Drehzahl mit höherem Drehmoment und in einer zweiten Gangstufe eine höhere Drehzahl mit geringerem Drehmoment vom Antriebsmotor auf die Spindel zur Aufnahme des Werkzeugs übertragen wird. Die Schaltvorrichtung zum Schalten zwischen den Gangstufen umfasst einen als Schaltschieber ausgeführten Gangumschalter 11 an der Außenseite des Getriebegehäuses 5, eine Koppelfeder 12 sowie ein innerhalb des Getriebegehäuses 5 liegendes Schaltglied 13, über das ein Getriebeteil zwischen verschiedenen Schaltpositionen zu verstellen ist. Der Gangumschalter 11 kann von der Bedienperson in Achsrichtung des Antriebsmotors axial zwischen den beiden Schaltpositionen verstellt werden. Die Stellbewegung des Gangumschalters 11 wird über die schwenkbar im Getriebegehäuse 5 gelagerte Koppelfeder 12, die vorzugsweise als ein Federring ausgebildet ist, auf das im Inneren des Getriebegehäuses axial verstellbar gelagerte Schaltglied 13 übertragen, dessen Stellbewegung auf das Getriebeteil wirkt. Das betreffende Getriebeteil ist insbesondere als Getriebehohlrad ausgeführt, das zwischen einer gehäusefesten Rastposition und einer drehfest mit einem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelten Rastposition zu verstellen ist. Das Schaltglied 13 und das Getriebehohlrad können als ein gemeinsames Bauteil ausgeführt sein.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Koppelfeder dargestellt. Die Koppelfeder 12 ist als halbkreisförmiger Federring ausgebildet und besteht aus Metall, insbesondere aus Blech. Auf der radialen Außenseite befindet sich in der Mitte des Halbkreises ein radial nach außen gerichteter, eckiger Mitnehmer 14, der in der Einbauposition von dem Gangumschalter 11 beaufschlagt wird. Benachbart zu den freien Stirnseiten des Federrings sind radial nach innen weisende Finger 16 ausgebildet, die in der Einbaulage das Schaltglied 13 (Fig. 1) betätigen. Des Weiteren sind etwa mittig zwischen Mitnehmer 14 und den Fingern 16 radial nach innen weisende, nasenförmige Schwenkglieder 15 am Federring ausgebildet, über die das Federelement schwenkbar im Getriebegehäuse der Handwerkzeugmaschine gelagert ist. Die beiden nasenförmigen Schwenkglieder 15 an der radialen Innenseite rasten in zugeordnete Ausnehmungen im Gehäuse ein und definieren eine

Schwenkachse 17, um die die Koppelfeder 12 zu verschwenken ist. Die Schwenkachse 17 verläuft quer zur Längs- bzw. Motorachse, um die auch die Spindel sowie die Werkzeugaufnahme umlaufen.

Der Mitnehmer 14, die Schwenkglieder 15 sowie die Finger 16 sind jeweils einstückig mit der Koppelfeder 12 ausgebildet. Die Finger 16 ragen radial weiter nach innen als die Schwenkglieder 15, wodurch die Finger 16 in Achsrichtung der Handwerkzeugmaschine eine elastische Wirkung entfalten können, so dass den Fingern 16 die Funktion eines Federelementes in Achsrichtung zukommt, mit denen das Schaltglied 13 (Fig. 1) federelastisch beaufschlagt wird. Die Finger 16 sind gegenüber dem radial nach außen weisenden Mitnehmer 15 etwa um 90° winkelversetzt, die Schwenkglieder 15 an der Innenseite des Federrings befinden sich etwa in der Mitte zwischen Mitnehmer 14 und Fingern 16. In der Einbaulage wird die Koppelfeder 12 unter Vorspannung gesetzt, derart, dass die Koppelfeder in jeder der beiden Schalterpositionen eine stabile, nicht-ebene Lage einnimmt. Im Übergang zwischen den beiden Schaltpositionen, die jeweils Endpositionen darstellen, durchläuft die Koppelfeder 12 eine instabile Lage. Nachdem die instabile Lage überschritten ist, schnellt die Koppelfeder in die gegenüberliegende Endlage bzw. Schaltposition, die somit unter Federspannung steht.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel an einer

Koppelfeder 12 gezeigt. Die Koppelfeder 12 ist als Vollring ausgeführt, wobei der radial nach außen ragende Mitnehmer 14 den nasenförmigen Schwenkgliedern 15, die radial nach innen ragen, diametral gegenüberliegend angeordnet ist. Die beiden Finger 16 ragen ebenfalls radial nach innen, sie sind sowohl gegenüber dem Mitnehmer 14 als auch den beiden Schwenkgliedern 15 um 90° winkelversetzt angeordnet. Die beiden Schwenkglieder 15, die die Schwenkachse 17 definieren, liegen direkt nebeneinander an einer durchbrochenen Stelle des Federringes. Die Schwenkachse 17 verläuft annähernd tangential zur Innenseite des Federringes. In der Einbaulage wird die Koppelfeder 12 unter Vorspannung gesetzt, indem die Schwenkglieder 15 in Überdeckung gebracht werden .