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Dokumentenidentifikation DE69621002T2 21.11.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0809558
Titel ANGETRIEBENES WERKZEUG MIT SCHALTGETRIEBE
Anmelder Cooper Technologies Co., Houston, Tex., US
Erfinder THAMES, A., Bruce, Cypress, US;
PENNISON, Robert A., Bellville, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69621002
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.02.1996
EP-Aktenzeichen 969064997
WO-Anmeldetag 08.02.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/02147
WO-Veröffentlichungsnummer 0009625272
WO-Veröffentlichungsdatum 22.08.1996
EP-Offenlegungsdatum 03.12.1997
EP date of grant 02.05.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.11.2002
IPC-Hauptklasse B25B 23/14
IPC-Nebenklasse B25B 21/00   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet von Gangschaltungsvorrichtungen, und insbesondere ein Fremdkraft-betriebenes Werkzeug mit einer Gangschaltungsvorrichtung.

Fremdkraft-betriebene Werkzeuge, wie z. B. Mutteranziehmaschinen, Bohrmaschinen, Schleifmaschinen, Sandpapierschleifmaschinen oder ähnliche Werkzeuge stellen eine Rotationswelle mit gegebener Drehzahl und Drehmoment zur Verfügung. Abhängig von der ausgeführten Funktion ist es jedoch oft vorteilhaft, eine Rotationswelle mit unterschiedlichen Drehzahlen und unterschiedlichen Drehmomenten zur Verfügung zu stellen. Die Drehzahl und das Drehmoment einer Rotationswelle kann durch die Verwendung von Getrieben verändert werden.

Wenn ein elektrisches Werkzeug für die Drehung eines Befestigungselementes verwendet wird, ist es oft erwünscht, das Befestigungselement mit einer hohen Drehzahl während des gesamten Befestigungsprozesses zu drehen, bis das Befestigungselement nahezu angezogen ist oder anderweitig auf einen zusätzlichen Widerstand trifft. Während des Endanzugs oder eines erhöhten Widerstandes ist es oft vorteilhaft, eine Rotation mit niedriger Drehzahl und mit höheren Drehmoment zu verwenden. Die Drehzahl und das Drehmoment einer Rotationswelle in einem Fremdkraft-betrieben Werkzeug kann durch Eingreifen und Trennen verschiedener Zahnräder erreicht werden. Das Eingreifen und Trennen von Zahnrädern zum Verändern der Drehzahl und des Drehmomentes der Rotationswelle kann mittels Kupplungselementen erreicht werden, die als Reaktion auf einen Fluiddruck betreibbar sind.

Zu Nachteilen bekannter Drehzahlveränderungsmechanismen können Komponentenbeschädigung, verkeilte Teile und häufige Wartung zählen. Einige bei Fremdkraft-betriebenen Antriebsmaschinen verwendete sehen keine anpassbare Drehmomenteinstellung vor. Zu weiteren Nachteilen bei Fremdkraft-betriebenen Antriebsmaschinen mit Gangschaltung können die Verwendung von Fluid-betriebenen Kupplungselementen zum Eingreifen und Trennen von Zahnrädern zählen, welche tendenziell teuer, wenig zuverlässig und wartungsintensiv sind. Zu weiteren Nachteilen können die Umschaltung eines Fremdkraft-betriebenen betriebenen Werkzeuges von einer Drehung bei relativ hoher Drehzahl/niedrigem Drehmoment auf eine Drehung mit relativ niedriger Drehzahl/hohem Drehmoment ohne einen Mechanismus oder eine Einrichtung zur Sicherstellung, dass das Fremdkraft-betriebene Werkzeug den Zustand der niedrigen Drehzahl/hohen Drehmoments beibehält, zählen, so dass ein einwandfreies Anziehen ausgeführt werden kann oder so dass ein einwandfreies oder gewünschtes Drehmoment aufgebracht werden kann. Zusätzlich erfordern einige Geräte zwei Motoren, um das für ein Endanzug erforderliche hohe Drehmoment zu erreichen; ein Motor kann die Ausgangswelle für eine Abgabe mit hoher Drehzahl/niedrigem Drehmoment drehen, während der andere Motor hinzugefügt wird, um das für den Endanzug erforderliche hohe Drehmoment zu erreichen.

US-A-3696878, welches als der momentan naheliegenste Zustand der Technik betrachtet wird, offenbart ein pneumatisches Rotationsdrehmomentwerkzeug, wie z. B. eine nicht-schlagende Mutternanziehmaschine, ein Schraubendreher- oder ein derartiges Werkzeug mit einer Einrichtung für eine automatische Drehmomentumschaltung zwischen einer Motoreinheit und einer Ausgangswelle, wobei die Motoreinheit ein Drehzahlreduzierungsgetriebe mit einem oder mehreren Getriebereduzierungsstufen, ein Kupplungshülsenelement, das angetrieben mit der letzten Getriebestufe verbunden ist, um ein hohes Drehmoment zu übertragen, eine Ausgangswelle koaxial zu und drehbar in Bezug auf das Kupplungshülsenelement und verbindbar mit der Einrichtung zum Erfassen eines Werkstückes befestigt ist, wobei die Ausgangswelle drehbar in einem internen zentralen Lager befestigt ist, das in dem Kupplungshülsenelement vorgesehen ist, eine Eingangs- oder Antriebswelle koaxial und drehbar in Bezug auf das Kupplungshülsenelement gelagert und mit der Motoreinheit und einem Punkt vor der letzten Getriebestufe verbunden, um ein niedriges Drehmoment zu übertragen, eine Drehmomentübertragungsbegrenzungskupplung, die zwischen der Antriebswelle und der Ausgangswelle vorgesehen ist, enthält. Die automatische Drehmomentumschaltung wird als Reaktion auf das für das Drehen eines zu befestigenden Schraubelementes erforderliche Drehmoment erhalten, wodurch das Schraubelement zuerst mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment gedreht wird und, wenn ein vorbestimmtes Reaktionsdrehmoment an dem geschraubten Ende überschritten wird, mit einer niedrigen Drehzahl und einem hohen Drehmoment, um die Gesamtzeit für die Befestigung des Schraubelementes zu verringern.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung zum Einsatz in einem Fremdkraft-betriebenen Werkzeug bereitgestellt, wobei die Gangschaltungsvorrichtung umfasst:

eine Antriebsspindel mit einer Achse, einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem teilweise hohlen Innenraum, wobei die Antriebsspindel in Funktion eine Drehkraft von einem Motor einleiten kann;

ein Antriebskupplungselement, das antreibend mit der Antriebsspindel in Eingriff ist und auf der Achse der Antriebsspindel entlang bewegt werden kann;

eine Spanneinrichtung zwischen der Antriebsspindel und dem Antriebskupplungselement, die in Funktion eine axiale Bewegung des Antriebskupplungselementes gegenüber der Antriebsspindel ermöglicht, wenn die Spannkraft der Spanneinrichtung überwunden wird;

einen Kolben, der in dem teilweise hohlen Innenraum der Antriebsspindel angeordnet ist und in Funktion auf das zweite Ende der Antriebsspindel zu bewegt werden kann, um mit dem Antriebskupplungselement in Eingriff zu kommen, wenn sich das Antriebskupplungselement in Bezug auf die Antriebsspindel axial bewegt hat, um die Übersetzung der Gangschaltungsvorrichtung zu ändern;

eine Rücksetz-Spanneinrichtung, die den Kolben in dem teilweise hohlen Innenraum der Antriebsspindel von dem zweiten Ende weg spannt, um die Antriebsspindel von dem zweiten Ende weg zu bewegen, wenn die Gangschaltungsvorrichtung nicht in Funktion ist; und

eine Trägheitsvorrichtung, die mit der Antriebsspindel so verbunden ist, dass sie in Funktion den Kolben in Reaktion auf Drehung der Antriebsspindel (38) auf das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) zu drückt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Gangschalten in Reaktion auf ein wirkendes Widerstandsdrehmoment von einer Ausgangsdrehbewegung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und einem geringen Drehmoment auf eine Ausgangsdrehbewegung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit und einem hohen Drehmoment bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte des Ineingriffbringens eines Antriebskupplungselementes mit einem angetriebenen Kupplungselement, wobei das Antriebskupplungselement eine innere axiale Nut aufweist und antreibend mit einer Antriebsspindel in Eingriff ist, die einen teilweise hohlen Innenraum ein erstes Loch, ein zweites Loch, ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; des Spannens eines Kolbens in Längsrichtung von dem zweiten Ende der Antriebsspindel weg, wobei der Kolben in dem teilweise hohlen Innenraum der Antriebsspindel angeordnet ist und ein erstes sich verjüngendes Ende und ein zweites sich verjüngendes Ende enthält; des Drehens der Antriebsspindel mit einem Motor (86); des Ausübens einer radial nach innen gerichteten Kraft auf eine erste Kugel, durch die die erste Kugel radial nach innen durch das erste Loch hindurch auf den Kolben zu gedrückt wird und eine Längskraft auf den Kolben entgegengesetzt zu der auf den Kolben beim Schritt des Spannens eines Kolbens in Längsrichtung ausgeübten Spannung ausübt; des Ausübens eines Drehmomentes auf die Antriebsspindel, das der Drehung der Antriebsspindel Widerstand entgegengesetzt, die durch den Motor erzeugt wird; des Trennens des Antriebskupplungselementes von dem angetriebenen Kupplungselement in Reaktion auf den Schritt des Ausübens eines Drehmomentes auf die Antriebsspindel, das der Drehung durch die Antriebsspindel Widerstand entgegensetzt, durch Zusammendrücken einer Feder zwischen dem Antriebskupplungselement und der Antriebsspindel, so dass sich das Antriebskupplungselement in Längsrichtung axial von dem angetriebenen Kupplungselement weg bewegt und die innere axiale Nut über dem zweiten Loch in der Antriebsspindel angeordnet wird; des Bewegens des Kolbens in Längsrichtung auf das zweite Ende der Antriebsspindel zu in Reaktion auf den Schritt des Ausübens einer radial nach innen gerichteten Kraft auf die erste Kugel und den Schritt des Lösens des Antriebskupplungselementes von dem angetriebenen Kupplungselement; und des Drückens einer zweiten Kugel radial nach außen durch das zweite Loch der Antriebsspindel hindurch und in die innere axiale Nut des Antriebskupplungselementes hinein in Reaktion auf das Bewegen des Kolbens in Längsrichtung auf das zweite Ende der Antriebsspindel zu umfasst.

Technische Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen das Zulassen der Verwendung eines Motors mit weniger Umdrehungen pro Minute oder Upm, um eine Gangschaltungsvorrichtung im Vergleich zu vielen herkömmlichen Fremdkraft-betriebenen Werkzeugen anzutreiben. Ein weiterer technischer Vorteil kann beinhalten, dass die Erfindung typischerweise die Verwendung eines bei niedrigerer Drehzahl laufenden und weniger Leistung verbrauchenden ölfreien Motor erlaubt, welcher trotzdem die gewünschte Ausgangsdrehzahl und das gewünschte Ausgangsdrehmoment liefert. Wenn der die Gangschaltungsvorrichtung antreibende Motor ein pneumatischer Motor oder luftbetriebener Motor ist, werden die Vorteile durch eine Reduzierung im Luftverbrauch und somit in verringerten Geräuschpegeln und Kosten realisiert.

Weitere technische Vorteile umfassen eine anpaßbare automatische Umschaltung von einer Ausgabe mit hoher Drehzahl/niedrigem Drehmoment auf eine Ausgabe mit niedriger Drehzahl/hohem Drehmoment. Das Drehmoment, bei welcher eine Gangschaltung erfolgt, kann auf der Basis einer Einstellung der Spanneinrichtung für das Aufbringen einer Kraft zwischen der Antriebsspindel und dem Antriebskupplungselement angepasst werden. Weitere technische Vorteile der vorliegenden Erfindung können die verringerte Grösse und das Gewicht des Fremdkraft-betrieben Werkzeugs mit Gangschaltung gemäss einer Ausführungsform der Erfindung aufgrund des in sich abgeschlossenen Betriebs beinhalten.

Zusätzliche technische Vorteile der vorliegenden Erfindung können eine erhöhte Reaktionsfähigkeit aufgebrachte Drehmomente aufgrund des Fehlens irgendwelcher externer Fluide, die für den Aufbau von Druck zum Eingreifen und Trennen von Kupplungselementen benötigt werden, beinhalten. Weitere technische Vorteile beinhalten auch einen Betrieb bei niedriger Drehzahl/hohem Drehmoment ohne einen unfallträchtigen Neueingriff der Kupplungselemente, da die Erfindung sicherstellt, dass das Fremdkraftbetriebene Werkzeug mit Gangschaltung in einem Zustand niedrigerer Drehzahl/hohem Drehmoment bleibt, bis die gesamte Drehung stoppt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun Bezug auf die nachstehenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen in welchen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Fremdkraft-betrieben Werkzeugs gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2 eine Querschnittansicht mit weggebrochenen Abschnitten eines Fremdkraftbetrieben Werkzeugs gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, dargestellt in einem Hochdrehzahl/Niedrigdrehmoment oder Eingriffsmodus ist;

Fig. 3 eine Querschnittansicht mit weggebrochenen Abschnitten der Trägheitsvorrichtung des Fremdkraft-betrieben Werkzeugs von Fig. 2 ist;

Fig. 4 eine Querschnittabsicht, mit weggebrochenen Abschnitten des Fremdkraftbetrieben Werkzeugs von Fig. 2, mit der Ausnahme der Darstellung in einem Niedrigdrehzahl/Hochdrehmoment oder Trennungsmodus ist;

Fig. 5 eine Querschnittansicht mit weggebrochenen Abschnitten der Trägheitsvorrichtung des Fremdkraft-betrieben Werkzeugs von Fig. 4 ist;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Kugelspindelverbindung zwischen einer Antriebsspindel und einem Antriebskupplungselement ist, welche als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten sein können;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Kugelspindelkeilnut auf der Antriebsspindel von Fig. 6 ist; und

Fig. 8 eine Winkelquerschnittansicht der Antriebsspindel von Fig. 7 entlang der Linie 8-8 in Fig. 7 ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG.

Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser durch eine Bezugnahme auf Fig. 1 bis 8 von den Zeichnungen verständlich, in welchen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendet werden. Die Erfindung kann mit oder als ein eindeutiger Neuentwurf einer grossen Anzahl von Fremdkraft-betriebenen Werkzeugen, wie z. B. den in dem U.S. Patent Nr. 4,359,107 mit dem Titel "Shut off Apparatus for Pneumatic Driven Tools" beschriebenen Fremdkraft-betriebenen Werkzeugen verwendet werden. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die Erfindung auch auf andere Fremdkraft-betriebene Werkzeuge anwendbar ist. Die Figuren veranschaulichen nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Umgebung und Komponenten der Ausführungsform werden zuerst präsentiert und dann deren Betrieb.

Fig. 1 stellt ein Fremdkraft-betriebenes Werkzeugs 10 mit einem Gehäuse 13 und einer drehend angetriebenen auf Drehmoment ansprechenden Gangschaltungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung dar. Das Fremdkraft-betriebene Werkzeug 10 enthält einen Handgriff 12 zum Erfassen, einen Ein/Aus-Schalter 14 zum Steuern der Eingangskraft zu dem Fremdkraft-betriebenen Werkzeug 10, einen Werkzeugkörper 16, und einen Winkelantriebskopf 18 mit einem Ausgangsantrieb 20. Der Ausgangsantrieb 20 liefert eine Ausgangsdrehbewegung an ein (nicht dargestelltes Vorsatzgerät), das ein von dem Werkzeug 10 zu betätigendes Befestigungs- oder anderes Element erfassen kann.

Fig. 2 ist eine Querschnittansicht mit weggebrochenen Abschnitten einer drehend angetriebenen, auf Drehmoment ansprechenden Gangschaltungsvorrichtung 30, welche das Antriebskupplungselement 32 im Eingriff mit dem angetriebenen Kupplungselement 34 darstellt. Dieses stellt den Eingriffsmodus der Gangschaltungsvorrichtung 30 dar, welcher der Modus mit einer relativ hohen Drehzahl/niedrigem Drehmoment ist. Das Antriebskupplungselement 32 weist eine innere axiale Nut 36 auf und steht antriebsmässig mit der Antriebsspindel 38 in Eingriff. Die innere axiale Nut 36 könnte auch ein Schlitz oder eine Vielzahl von Schlitzen sein, die zur Aufnahme einer entsprechenden Kugel oder von Kugeln positioniert sind, wenn sich das Antriebskupplungselement 32 von dem Kupplungselement 34 trennt. Die Antriebsspindel 38 weist ein erstes Ende 66 und ein zweites Ende 68 auf. Das zweite Ende 68 der Antriebsspindel 38 kann als ein Ritzel für eine Vielzahl von Zahnrädern oder einen Zahnradsatz dienen, wie es beispielsweise durch das Ritzelrad 70 dargestellt ist. Das erste Ende 66 kann mit dem Motorantrieb 86 zur Bereitstellung einer Drehbewegung daran verbunden sein, wenn ihm Energie zugeführt wird.

Das Antriebskupplungselement 32 ist antriebsmässig mit der Antriebsspindel 38 über ein Kugelspindelanordnung 64 verbunden. Das Antriebskupplungselement 32 weist Kupplungsmitnehmer 80 für einen Eingriff mit dem angetrieben Kupplungselement 34 auf. Die Antriebsspindel 38 und das Antriebskupplungselement 32 können voneinander weg durch irgendeine Spannvorrichtung, z. B. die Drehmomentfeder 40 gespannt sein. Die Drehmomentfeder 40 ist in Längsrichtung zwischen der Antriebsspindel 38 und dem Antriebskupplungselement 32 angeordnet. Die Drehmomentfeder 40 ist mit dem Antriebskupplungselement 32 über ein Drucklager 82 und einen Laufring 84 verbunden. Die Drehmomentfeder 40 kann mit dem Antriebskupplungselement 32 durch jede eine äquivalente Verbindung bereitstellende Anordnung verbunden sein. Die Drehmomentfeder 40 ist mit der Antriebsspindel 38 über eine Einstellmutter 42. Die Der Druck auf die Drehmomentfeder 40 kann durch die Positionseinstellung der Einstellmutter 42 verändert werden. Die Drehmomentfeder 40 kann nach Belieben bemessen werden. Die Antriebsspindel 38 weist ein erstes Lochpaar 44 und ein zweites Lochpaar 46 und einen teilweise hohen Innenraum 52 auf. Die zwei Löcher des ersten Lochpaares 44 können um 180º voneinander auf der Antriebsspindel 38 gemäss Darstellung in der Ausführungsform von Fig. 2 beabstandet sein. Dieses gilt auch für die zwei Löcher des zweiten Lochpaares 48. Die vorliegende Erfindung erlaubt den Abstand jedes Loches um die Antriebsspindel 38 in jedem Winkel oder in jedem Abstand. Die ersten und zweiten Lochpaare 44 und 46 können jeweils 1, 2, 3 oder mehrere Löcher aufweisen. Wenn mehrere Löcher verwendet werden, können sie symmetrisch oder asymmetrisch beabstandet sein. Das erste Kugelpaar 48 ist innerhalb des ersten Lochpaares 44 angeordnet, während das zweite Kugelpaar 50 innerhalb des zweiten Lochpaares 46 angeordnet ist.

Das teilweise hohle Innenraumvolumen 52 der Antriebsspindel 38 enthält einen Kolben 54. Der Kolben stellt ein sich verjüngendes erstes Ende 56 und ein sich verjüngendes zweites Ende 58 bereit. Eine Rücksetzfeder 60 steht mit dem Kolben 54 an dem zweiten verjüngten Ende 58 in Verbindung. Die Rücksetzfeder 60 spannt den Kolben 54. Das erste Kugelpaar 48 berührt das sich verjüngende Ende 56 des Kolben 54, während das zweite Kugelpaar 50 das zweite sich verjüngende Ende 58 des Kolbens 54 berührt. Eine Trägheitsvorrichtung 62 ist mit der Antriebsspindel 38 in der Nähe des ersten Lochpaares 44 verbunden. Die Trägheitsvorrichtung 62 steht mit dem innerhalb des ersten Lochpaares 44 angeordneten ersten Kugelpaar 48, das in Kontakt.

Das angetriebene Kupplungselement 34 stellt ein Ringzahnrad 72 für den Antrieb eines Zahnradsatzes bereit. Das Ringzahnrad 72 des angetriebenen Kupplungselementes 34 kann direkt Planetenzahnräder und einen Planetenträger mit der Rotationsdrehzahl der Antriebsspindel 38 antreiben. Eine Freilaufkupplung 78 ermöglicht es dem angetriebenen Kupplungselement 34 mit dem Regenzahnrad 72 sich in nur einer Richtung zu drehen. Die Freilaufkupplung 78 kann eine Klemmkörperfreilaufkupplung oder irgend eine andere Vorrichtung für die Ermöglichung einer Bewegung in nur eine Richtung sein.

Fig. 3 stellt eine Querschnittansicht der Trägheitsvorrichtung 62 dar, in welcher die drehend angetriebene, auf Drehmoment reagierende Gangschaltungsvorrichtung 30 sich in dem in Fig. 2 dargestellten Eingriffsmodus befindet. Die Trägheitsvorrichtung 62 kann einen Paßstift 90, eine erste Scheibe 92 und eine zweite Scheibe 94 umfassen. Andere Arten von Trägheitsvorrichtungen könnten bei einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie z. B. die in dem U.S. Patent 4,359,107 mit dem Titel "Shut off Apparatus for Pneumatic Driven Tools" dargestellte Trägheitsvorrichtung. Fig. 3 stellt auch einen Kolben 54, ein ersten Kugelpaar 48 und ein erstes sich verjüngendes Ende 56 dar. Die Trägheitsvorrichtung 63 steht mit dem ersten Kugelpaar 48 in Kontakt und hält dieses. Die erste Scheibe 92 und die zweite Scheibe 94 sind mit der Antriebsspindel 38 über (nicht dargestellte Paßstifte) verbunden. Die erste Scheibe 92 und die zweite Scheibe 94 sind im Bezug auf die Rotationsachsen zu der Antriebsspindel 38 exzentrisch. Daher bewirkt die Drehung der Antriebsspindel 38, dass die erste Scheibe 92 und die zweite Scheibe 94 das erste Kugelpaar 48 radial nach innen drücken. Das erste Kugelpaar 48 übt einen Einwärtskraft auf den Kolben 54 an dem ersten sich verjüngenden Ende 56 aus. Die auf das sich erste verjüngende Ende 56 ausgeübte radiale Einwärtskraft wandelt sich in eine axiale oder Längskraft auf den Kolben 54 zu dem zweiten sich verjüngenden Ende 58 und dem angetriebenen Kupplungselement 34 um.

Fig. 4 stellt eine drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung 30 gemäss Darstellung in Fig. 2 mit der Ausnahme, dass das angetriebenen Kupplungselement 32 von dem antreibenden Kupplungselement 34 getrennt ist (getrennter Modus) dar. Die Beschreibung von Fig. 2 trifft hier in gleicher Weise mit der Ausnahme zu, dass sich die Gangschaltungsvorrichtung 30 in dem getrennten Modus befindet. Fig. 4 stellt die drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung 30 in einem getrennten Modus, oder Niedrigdrehzahl/Hochdrehmoment-Modus dar. Wie es nachstehend detaillierter beschrieben wird, schaltet die Schaltvorrichtung 30 von dem Eingriffsmodus auf den Trennmodus als Reaktion auf ein an den Ausgang angelegtes gewünschtes Widerstandsdrehmoment um. In dem ausgerückten Modus ist die Drehmomentfeder 40 stärker komprimiert als in Fig. 2 dargestellt und das Antriebskupplungselement 32 ist in Längsrichtung oder axial von dem angetriebenen Kupplungselement 34 aus verschoben dargestellt. Die innere axiale Nut 36 ist zu dem zweiten Lochpaar 46 ausgerichtet, was es dem zweiten Lochpaar 50 ermöglicht, die innere axiale Nut 36 zu besetzen. Die Trägheitsvorrichtung 62 berührt das erste Kugelpaar 48, das radial nach innen verschoben dargestellt ist und den Kolben 54 an dem ersten sich verjüngenden Ende 56 berührt. Der Kolben 54 ist axial oder in Längsrichtung zu dem zweiten sich verjüngenden Ende 58 hin verschoben und drückt die Rücksetzfeder 60 zusammen. Das Trennen des Antriebskupplungselementes 32 von dem angetriebenen Kupplungselement 34 ermöglicht es der Antriebsspindel 38 an dem zweiten Ende 68, welches als ein Ritzelrad 70 dient, das erste Reduzierungsvorgelegezahnrad 74 direkt anzutreiben. Während der Trennung verhindert die Freilaufkupplung 78, dass sich das Ringzahnrad 72 in der entgegengesetzten Richtung dreht.

Fig. 5 stellt die Trägheitsvorrichtung 62, welche auch in Fig. 3 dargestellt ist mit der Ausnahme dar, das die drehend angetriebene, auf das Drehmoment reagierende Getriebeschaltvorrichtung 30 im getrennten Modus gemäss Darstellung in Fig. 4 befindet. Die erste Scheibe 92 und die zweite Scheibe 94 üben eine radial einwärts gerichtete Kraft auf das erste Kugelpaar 48 aus, und verschieben das erste Kugelpaar 48 nach innen. Das erste Kugelpaar 48 berührt den Kolben 54 an dem ersten sich verjüngenden Ende 56, um darauf eine Kraft auszuüben.

Fig. 6 veranschaulicht ferner eine Kugelspindelanordnung 64, welche die Kugelspindelzwischenverbindung zwischen der Antriebsspindel 38 und den Antriebskupplungselement 32 darstellt. Kugelkeile 102 sind in Kugelwindekeilnuten 104 beweglich dargestellt. Die Kugelspindelanordnung 64 greift antreibend in das Antriebskupplungselement 32 und die Antriebsspindel 38 als Reaktion auf die Drehung ein. Wenn ein auf die Rotationsantriebsspindel 38 angelegtes Widerstandsdrehmoment die Kompression der Drehmomentfeder 40 überwindet, werden die Kugelkeile 102 in den Kugelkeilnuten 104 ausreichend bewegt, was dazu führt, dass das Antriebskupplungselement 32 von dem angetriebenen Kupplungselement 34 axial weg verschoben wird. Die Kugelspindelanordnung 64 kann eine beliebige Anordnung sein, welche es ermöglicht, das Antriebskupplungselement 32 axial oder in Längsrichtung entlang der Antriebsspindel 38 zu bewegen. Fig. 7 veranschaulicht die Kugelspindelkeilnut 104 in der Position auf der Antriebsspindel 38. Fig. 8 ist eine Querschnittansicht der Kugelspindelkeilnuten 104 und der Antriebsspindel 38 entlang der Linie 8-8 in Fig. 7. Die Kugelspindelkeilnut 104 weist ein erstes Ende 101 und ein zweites Ende 103 auf.

Im Betrieb wechselt die Gangwechselvorrichtung die Gänge als Reaktion auf ein angelegtes Widerstandsdrehmoment und schaltet von einer Ausgangsdrehbewegung mit einer relativ hohen Drehzahl/niedrigem Drehmoment auf eine Ausgangsdrehzahlbewegung mit einer relativ niedrigen Drehzahl/hohen Drehmoment. Dieses erfolgt beim Schalten von einem Eingriffsmodus in einen Trennmodus.

In der einen dargestellten Ausführungsform kann die Gangschaltungsvorrichtung 30 gemäss den folgenden Schritten arbeiten. Gemäss Fig. 2 greift vor jeder Drehung der Antriebsspindel 38 das Antriebskupplungselement 32 in das angetriebenen Kupplungselement 34 der drehend angetriebenen, auf ein Drehmoment reagierenden Gangschaltungsvorrichtung 30 ein. Das Antriebskupplungselement 32 und die Antriebsspindel 38 stehen antriebsmässig über eine Kugelspindelanordnung 64 mit Kugelkeilen 102 ganz nahe am ersten Ende 101 in Eingriff und befinden sich somit in dem Eingriffsmodus oder dem Modus hoher Drehzahl/niedriges Drehmoment. Diese Anordnung ermöglicht es, dass sich das Antriebskupplungselement 32, die Antriebsspindel 38 und das angetriebene Kupplungselement 34 zusammen drehen.

Die Rücksetzfeder 60 steht mit dem Kolben 54 an dem zweiten sich verjüngenden Ende 58 in Verbindung. Die Anordnung der Rücksetzfeder 60 und des Kolbens 54 wirkt einer axialen oder Längsbewegung des Kolbens 54 auf die Rücksetzfeder 60 entgegen, wie es in Fig. 2 und 4 dargestellt ist. Die Rücksetzfeder 60 kann mit dem Kolben 54 an anderen Stellen des Kolbens 54 verbunden sein, um denselben Effekt zu erreichen. Beispielsweise kann die Rücksetzfeder 60 konzentrisch um den Koben 54 herum angeordnet sein oder an dem ersten sich verjüngenden Ende 56 befestigt sein. Das zweite Kugelpaar 50 berührt den Kolben 54 um das zweite sich verjüngende Ende 58 herum, während es in dem zweiten Lochpaar 46 angeordnet bleibt. Das erste Kugelpaar 48 berührt den Kolben 54 in der Nähe des ersten sich verjüngenden Endes 56, wobei das erste Kugelpaar 48 in dem ersten Lochpaar 44 angeordnet bleibt. Obwohl diese Ausführung ein erstes Kugelpaar 48, angeordnet in einem ersten Lochpaar 44, darstellt, würde nur eine Kugel, angeordnet in nur einem Loch wahrscheinlich denselben Effekt bereitstellen, wie es mehrere Kugeln tun, welche jeweils in einem entsprechenden Loch angeordnet sind.

Die Antriebsspindel 38 steht mit dem Motorantrieb 86 in Verbindung und liefert eine Drehbewegung von diesen, wenn dieser mit Energie versorgt wird. Die Drehbewegung des Motorantriebs 86 dreht die Antriebsspindel 38 und dreht somit antriebsmässig das in Eingriff stehende Antriebskupplungselement 32. Die Drehmomentfeder 40 dreht sich mit der Antriebsspindel 38 und mit dem Antriebskupplungselement 32.

Die Trägheitsvorrichtung 62 steht mit der Antriebsspindel 38 in Verbindung und übt eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das erste Kugelpaar 48 als Reaktion auf die Drehung auf. Die radial nach innen gerichtet angelegte Kraft auf das Kugelpaar 48 zwingt das Kugelpaar 48, das in dem ersten Lochpaar 48 der Antriebsspindel 38 angeordnet ist, in das erste sich verjüngende Ende 56 des Kolbens 54. Das erste sich verjüngende Ende 56 wandelt diese radial eingerichtete Kraft auf eine axiale oder in Längsrichtung wirkende Kraft um, die auf die Rücksetzfeder 60 gerichtet ist. Die Umwandlung einer radial nach innen gerichteten Kraft in eine Längskraft auf den Kolben 54 kann durch die Anwendung des ersten sich verjüngenden Endes 54 des Kolbens 54 gemäss Darstellung in Fig. 2 und 4 oder durch jedes andere bekannte Verfahren einer Umwandlung einer Kraft in einer Richtung in eine andere Richtung erzielt werden. Der Kolben 54 drückt das zweite Kugelpaar 50 durch das zweite Lochpaar 46 hindurch und in eine axiale Nut 36 des Antriebskupplungselementes 32, da das zweite sich verjüngende Ende 58 des Kolbens 54 diese axiale oder Längskraft auf den Kolben 54 in eine radial auswärts gerichtete Kraft auf das zweite Kugelpaar 50 umwandelt. Das zweite Kugelpaar 50 wirkt der radial auswärts gerichteten Kraft entgegen, indem es das Antriebskupplungselement 32 berührt. Das zweite Kugelpaar 50 kann nicht in die innere axiale Nut 36 eintreten, da die innere axiale Nut 36 nicht um das zweite Lochpaar 46 herum angeordnet ist, wenn das Antriebskupplungselement 32 mit dem angetriebenen Kupplungselement 34 in Eingriff steht.

Ein Widerstandsdrehmoment wirkt auf den Ausgang der Antriebsspindel 38, welches der Drehung der Antriebsspindel 38 entgegenwirkt. Die Drehung ist ein Folge davon, dass der des Motors 86 die Antriebsspindel 38 dreht. Wenn das Widerstandsdrehmoment einen Wert erreicht, der die Drehmomentfeder 40 überwindet, wird die Drehmomentfeder 40 ausreichend zusammengedrückt, um das Antriebskupplungselement 32 zu trennen. Während die Drehmomentfeder 40 zusammengedrückt wird, drückt die Kugelspindelanordnung 64 mit den in Fig. 6 bis 8 dargestellten Kugelkeilen 102 und den Kugelspindelkeilnuten 104, das Antriebskupplungselement 32 in die Drehmomentfeder 40 und von dem angetriebenen Kupplungselement 34 weg. Das Antriebskupplungselement 32 bewegt sich axial oder in Längsrichtung entlang der Spindel 38, wobei es die Drehmomentfeder 40 zusammen drückt.

Nach einer ausreichenden Bewegung zwischen der Kugelspindelanordnung 64, drückt die auf das zweite Kugelpaar 50 einwirkende radiale Auswärtskraft das zweite Kugelpaar 50 in die innere axiale Nut 36 des Antriebskupplungselementes 32. Die Verschiebung des zweiten Kugelpaares 50 in die innere axiale Nut 36 des Antriebskupplungselementes 32 ermöglicht es dem Kolben 54, die Rücksetzfeder 60 zu komprimieren. Die axiale oder Längsbewegung des Kolbens 54 als Reaktion auf die radiale Einwärtskraft des erste Kugelpaares 48 ermöglicht es dem ersten Kugelpaar 48 sich radial nach innen zu bewegen, wobei es Kontakt mit dem ersten sich verjüngenden Ende 56 des Kolbens 54 hält.

Die Trägheitsvorrichtung 62 übt weiter eine radiale Einwärtskraft auf das erste Kugelpaar 48 und somit auf das erste sich verjüngende Ende 56 des Kolbens 54 aus, bis die drehend angetriebene, auf Drehmoment reagierende Gangschaltungsvorrichtung 30 stoppt. Diese stellt sicher, dass der Kolben 54 weiter die Rücksetzfeder 60 drückt und somit das zweite Kugelpaar 50 in der inneren axialen Nut 36 des Antriebskupplungselementes 32 hält, bis die Drehung der Antriebsspindel 38 vollständig aufhört. Die Verschiebung des zweiten Kugelpaars 50 in die innere axiale Nut 36 oder andere Schlitze hindert das Antriebskupplungselement 32 an einem Eingriff in das angetriebene Kupplungselement 34 gemäss Darstellung in Fig. 4 sobald es getrennt ist. Dieses stellt eine Ausgangsdrehung mit einer relativ niedrigen Drehzahl/hohem Drehmoment sicher.

Während des Eingriffs des Antriebskupplungselementes 32 und des angetriebenen Kupplungselementes 34 kann ein Ringzahnrad 72 des angetriebenen Kupplungselementes 34 direkt Planetenzahnräder und einen Planetenträger mit der Rotationsdrehzahl der Antriebsspindel 38 antreiben und somit eine Ausgangsdrehung mit hoher Drehzahlniedrigem Drehmoment erzeugen. Dieses ist deutlich in Fig. 2 dargestellt. Die Trennung des Antriebskupplungselementes 32 von dem angetriebenen Kupplungselement 34, dargestellt in Fig. 4, ermöglicht es der Antriebsspindel 38 an dem zweiten Ende 68, das als ein Ritzelzahnrad 70 dient, direkt ein erstes Reduzierungsvorgelegezahnrad 74 anzutreiben. Eine Freilaufkupplung 78 hindert das Ringzahnrad 72 an einer Drehung in der entgegengesetzten Richtung während der Trennung.

Die Trägheitsvorrichtung 62 ist in Fig. 3 mit dem Antriebskupplungselement 32 und dem angetriebenen Kupplungselement 34 im Eingriff dargestellt. Der Kolben 54 ist noch nicht axial oder in Längsrichtung in Fig. 3 verschoben. Fig. 3 stellt das erste Kugelpaar 48 dar, bevor der Motorantrieb 86 eine Drehung an die Antriebsspindel 38 ausgibt und somit, wenn sich das Fremdkraft-betriebene Werkzeug in einem Ruhezustand befindet oder nachdem der Motorantrieb 86 die Antriebsspindel 38 dreht und das Antriebskupplungselement 32 weiter in das angetriebene Kupplungselement 34 eingreift.

In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Trägheitsvorrichtung 62 sind die erste Scheibe 92 und die zweite Scheibe 94 mit der Antriebsspindel 38 in der Nähe des ersten sich verjüngenden Endes 56 durch (nicht dargestellte) Paßstifte verbunden und greifen schwenkbar ineinander über einen Paßstift 90 und einen Stiftschlitz 96 ein. Die Drehung der Antriebsspindel 38 bewirkt eine Drehung der ersten Scheibe 92 und der zweiten Scheibe 94 im Bezug auf die Antriebsspindel 38 und im Bezug auf einen weiteren Durchtrittspaßstiftschlitz 96 und den Paßstift 90. Die sich ergebende Bewegung der ersten Scheibe 92 und der zweiten Scheibe 94 übt eine radiale Einwärtskraft auf das erste Kugelpaar 48 aus, welche sich wiederum in eine axiale oder Längsbewegung auf den Kolben 44 über das erste sich verjüngende Ende 56 umwandelt. Die Trägheitsvorrichtung 62 kann modifiziert werden, dass sie eine radiale Einwärtskraft auf nur eine Kugel oder eine Vielzahl von in entsprechenden Löchern angeordneten Kugeln ausübt.

Sobald sich das Antriebskupplungselement 32 und das angetriebene Kupplungselement 34 trennen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, hindert die Trägheitsvorrichtung 63 den Kolben 54 an einer axialen oder Längsbewegung von der Rücksetzfeder 60 weg, indem sie kontinuierlich eine radiale Einwärtskraft auf das erste Kugelpaar 48 ausübt. Somit bleiben das Antriebskupplungselement 32 und das angetriebenen Kupplungselement 34 getrennt, bis die Drehung vollständig stoppt und die Trägheitsvorrichtung 62 es der Rücksetzfeder 60 erlaubt, den Kolben 54 axial oder in Längsrichtung von dem angetriebenen Kupplungselement 34 weg zu bewegen, indem sie es dem ersten sich verjüngenden Ende 54 ermöglicht, dass erste Kugelpaar 48 radial nach aussen zu drücken und die Trägheitsvorrichtung 62 zurückzusetzen, wie es in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dargestellt ist.

Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung und insbesondere der Trägheitsvorrichtung 62 beinhaltet das Verhindern, dass ein Fremdkraft-betriebenes Werkzeug mit Gangschaltung von einem Ausgabezustand mit relativ niedriger Geschwindigkeit/hohem Drehmoment in einen Ausgabezustand mit relativ hoher Drehzahl/niedrigem Drehmoment bevor das geeignete hohe Drehmoment an den Ausgang angelegt worden ist. Dieses stellt ein korrektes Anziehen von Befestigungselementen oder die korrekte Anwendung eines relativ hohen Drehmomentes sicher.

Da die Erfindung verhindert, dass die drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung 30 in den Eingriffsmodus zurückschaltet, stellt die vorliegende Erfindung einen sichereren Betrieb von Fremdkraft-betriebenen Werkzeugen mit Gangschaltungsvorrichtung bereit, indem sie ein Abgleiten des Werkzeug als eine Folge von unerwünschten und unerwarteten automatischen Gangwechseln verhindert. Die Fähigkeit, sowohl hohe Drehzahl/niedriges Drehmoment-Ausgangsleistung, als auch niedrige Drehzahl/hohes Drehmoment-Ausgangsleistung durch die Verwendung einer automatischen Gangschaltungsvorrichtung zu liefern, erlaubt die Verwendung eines Motors mit geringerer Umdrehungszahl was die Verwendung eines ölfreien Motors ermöglichen kann. Wenn der das Fremdkraft-betriebene Werkzeug mit einer Gangschaltungsvorrichtung antreibende Motor ein pneumatischer Motor oder ein Fluid-betriebener Motor ist, ermöglicht das Fremdkraft-betriebene Werkzeug mit der automatischen Gangschaltung eine Reduzierung des Luft- oder Fluidverbrauchs und somit reduzierte Geräuschpegel und Kosten.

Die vorliegende Erfindung erlaubt die Auswahl eines Drehmoments, bei welchem eine Gangschaltung erwünscht ist, indem die Kompression einer Drehmomentfeder 40 durch die Positionierung einer Einstellmutter 42 in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform angepaßt wird. Dieses kann durch die gewünschte Bemessung der Drehmomenifeder 40 erreicht werden. Der in sich abgeschlossene Betrieb des Fremdkraft-betriebenen Werkzeuges mit Gangschaltungsvorrichtung ermöglicht Fremdkraft-betriebene Werkzeuge mit reduzierter Grösse und Gewicht.

Die vorliegende Erfindung verwendet keinerlei externe Fluide, um Druck zum Eingreifen und Trennen von Kupplungselementen aufzubringen. Das Fehlen externer Fluide erhöht die Zuverlässigkeit und verbessert die Reaktionsfähigkeit auf angelegte Drehmomente. Schliesslich erlaubt die Verwendung einer Kugelspindelanordnung 64 und das Vorliegen von Kugelkeilen 102 und Kugelkeilnuten 104 eine volle oder vollständige Trennung des Antriebskupplungselementes 32 von dem angetriebenen Kupplungselement 34, welches internen Reibungsverschleiss reduziert und die Zuverlässigkeit erhöht.

Obwohl die vorliegende Erfindung und deren Vorteile im Detail beschrieben wurden, dürfte es sich verstehen, dass verschiedene Veränderungen, Ersetzungen und Umbauten daran ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüchen definiert ist, durchgeführt werden können.


Anspruch[de]

1. Drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung (30) zum Einsatz in einem elektrischen Werkzeug (10), wobei die Gangschaltungsvorrichtung umfasst:

eine Antriebsspindel (38) mit einer Achse, einem ersten Ende (66), einem zweiten Ende (68) und einem teilweise hohlen Innenraum (52), wobei die Antriebsspindel (38) in Funktion eine Drehkraft von einem Motor einleiten kann;

ein Antriebskupplungselement (32), das antreibend mit der Antriebsspindel (38) in Eingriff ist und auf der Achse der Antriebsspindel (38) entlang bewegt werden kann;

eine Spanneinrichtung (40) zwischen der Antriebsspindel (38) und dem Antriebskupplungselement (32), die in Funktion eine axiale Bewegung des Antriebskupplungselementes (32) gegenüber der Antriebsspindel (38) ermöglicht, wenn die Spannkraft der Spanneinrichtung (40) überwunden wird;

einen Kolben (54), der in dem teilweise hohlen Innenraum (52) der Antriebsspindel (38) angeordnet ist und in Funktion auf das zweite Ende der Antriebsspindel (38) zu bewegt werden kann, um mit dem Antriebskupplungselement (32) in Eingriff zu kommen, wenn sich das Antriebskupplungselement (32) in Bezug auf die Antriebsspindel (38) axial bewegt hat, um die Übersetzung der Gangschaltungsvorrichtung (30) zu ändern;

eine Rücksetz-Spanneinrichtung (60), die den Kolben (54) in dem teilweise hohlen Innenraum (52) der Antriebsspindel (38) von dem zweiten Enden (68) weg spannt, um die Antriebsspindel (38) von dem zweiten Ende (68) weg zu bewegen, wenn die Gangschaltungsvorrichtung (30) nicht in Funktion ist; und

eine Trägheitsvorrichtung (62), die mit der Antriebsspindel (38) so verbunden ist, dass sie in Funktion den Kolben (54) in Reaktion auf Drehung der Antriebsspindel (38) auf das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) zu drückt.

2. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei die Antriebsspindel (38) ein erstes Loch (44) und ein zweites Loch (46) aufweist und des Weiteren eine erste Kugel (48), die beweglich in dem ersten Loch (44) angeordnet und mit dem Kolben (54) in der Nähe eines ersten sich verjüngenden Endes (56) in Kontakt ist, sowie eine zweite Kugel (50) umfasst, die beweglich in dem zweiten Loch (46) angeordnet und in der Nähe eines zweiten sich verjüngenden Endes (58) mit dem Kolben (54) in Kontakt ist.

3. Gangschaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsspindel (38) ein erstes Loch (44) und ein zweites Loch (46) aufweist, der Kolben (54) ein erstes sich verjüngendes Ende (56) und ein zweites sich verjüngendes Ende (58) aufweist und die Rücksetz-Spanneinrichtung (60) mit dem zweiten sich verjüngenden Ende (58) des Kolbens (54) verbunden ist, wobei die Vorrichtung (30) des Weiteren eine erste Kugel (48), die beweglich in dem ersten Loch (44) der Antriebsspindel (38) angeordnet und in der Nähe des ersten sich verjüngenden Endes (56) mit dem Kolben (54) in Kontakt ist; eine zweite Kugel (50) umfasst, die beweglich in dem zweiten Loch (46) der Antriebsspindel angeordnet und in der Nähe des zweiten sich verjüngenden Endes (58) mit dem Kolben (54) in Kontakt ist; wobei die Trägheitsvorrichtung (62) in der Nähe des ersten Lochs (44) mit der Antriebsspindel (38) verbunden und mit der ersten Kugel (48) in Kontakt ist, und das Antriebskupplungselement eine innere axiale Nut (36) hat, die einen Teil der zweiten Kugel (50) aufnimmt.

4. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsspindel (38) ein erstes Paar Löcher (44), die um 180º beabstandet an der Antriebsspindel angeordnet sind, sowie ein zweites Paar Löcher (46) aufweist, die um 180º beabstandet an der Antriebsspindel angeordnet sind, und die des Weiteren ein erstes Paar Kugeln (48), die beweglich in dem ersten Paar Löcher angeordnet und in der Nähe des ersten sich verjüngenden Endes (56) mit dem Kolben (54) in Kontakt sind, und ein zweites Paar Kugeln (50) umfasst, die beweglich in dem zweiten Paar Löcher (46) angeordnet und in der Nähe des zweiten sich verjüngenden Endes (58) mit dem Kolben (54) in Kontakt sind.

5. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) als ein Ritzel für einen Zahnradsatz (70) betrieben werden kann.

6. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die des Weiteren ein angetriebenes Kupplungselement (34) umfasst, das ein Innenzahnrad (72) aufweist und mit dem Antriebskupplungselement (32) in Eingriff gebracht werden kann.

7. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach Anspruch 6, die des Weiteren eine Freilaufkupplung (78) umfasst, die Drehung des angetriebenen Kupplungselementes (34) in einer Richtung ermöglicht.

8. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach Anspruch 7, wobei die Freilaufkupplung (78) eine Klemmkörper-Freilaufkupplung ist.

9. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Antriebskupplungselement (32) antreibend über eine Kugelspindelanordnung (64) mit der Antriebsspindel (38) in Eingriff ist.

10. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägheitsvorrichtung (62) eine erste exzentrisch geformte Scheibe (93), die an der Antriebsspindel (38) angebracht ist, sowie eine zweite exzentrisch geformte Scheibe (94) umfasst, die um 180º von der ersten exzentrisch geformten Scheibe (92) entfernt an der Antriebsspindel (38) angebracht und mit der ersten exzentrischen Scheibe (92) schwenkbar verbunden ist, um in Reaktion auf Drehbewegung eine Kraft auf den Kolben (54) auszuüben.

11. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spanneinrichtung (40) eine Torsionsfeder ist.

12. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsspindel (38) erste Löcher (44) und zweite Löcher (46) aufweist und des Weiteren eine erste Vielzahl von Kugeln (48), die beweglich in den ersten Löchern (44) angeordnet und in der Nähe des ersten sich verjüngenden Endes (56) mit dem Kolben (54) in Kontakt sind, und eine zweite Vielzahl von Kugeln (50) umfasst, die beweglich in den zweiten Löchern (46) angeordnet und in der Nähe des zweiten sich verjüngenden Endes (58) mit dem Kolben (54) in Kontakt sind.

13. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsspindel (38) eine zylindrische Form hat.

14. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kolben (54) eine zylindrische Form hat.

15. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rücksetz-Spanneinrichtung (60) eine Feder ist.

16. Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kugelspindelanordnung (64) eine Vielzahl ineinanderpassender Kugelkeile (102) und Keilnuten (104) umfasst, die das Antriebskupplungselement (32) in Reaktion auf ein Widerstandsdrehmoment von der Antriebsspindel (38) axial von dem angetriebenen Kupplungselement (34) trennen.

17. Gangschaltungs-Elektrowerkzeug (10), das umfasst:

eine Verkleidung (13); einen Motor (86), der in der Verkleidung (13) angeordnet ist, sowie eine drehend angetriebene, auf Drehmoment ansprechende Gangschaltungsvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die ein erstes Ende (66), das drehbar mit dem Motor (86) verbunden ist, und ein zweites Ende (69) aufweist.

18. Verfahren zum Gangschalten in Reaktion auf ein wirkendes Widerstandsdrehmoment von einer Ausgangsdrehbewegung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und einem geringen Drehmoment auf eine Ausgangsdrehbewegung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit und einem hohen Drehmoment, wobei das Verfahren die Schritte des Ineingriffbringens eines Antriebskupplungselementes (32) mit einem angetriebenen Kupplungselement (34), wobei das Antriebskupplungselement eine innere axiale Nut (36) aufweist und antreibend mit einer Antriebsspindel (38) in Eingriff ist, die einen teilweise hohlen Innenraum (52), ein erstes Loch (44), ein zweites Loch (46), ein erstes Ende (66) und ein zweites Ende (68) aufweist; des Spannens eines Kolbens (54) in Längsrichtung von dem zweiten Ende der Antriebsspindel weg, wobei der Kolben in dem teilweise hohlen Innenraum der Antriebsspindel angeordnet ist und ein erstes sich verjüngendes Ende (56) und ein zweites sich verjüngendes Ende (58) enthält, des Drehens der Antriebsspindel (38) mit einem Motor (86), des Ausübens einer radial nach innen gerichteten Kraft auf eine erste Kugel (48), durch die die erste Kugel radial nach innen durch das erste Loch (44) hindurch auf den Kolben (54) zu gedrückt wird und eine Längskraft auf den Kolben (54) entgegengesetzt zu der auf den Kolben (54) beim Schritt des Spannens eines Kolbens (54) in Längsrichtung ausgeübten Spannung ausübt; des Ausübens eines Drehmomentes auf die Antriebsspindel (38), das der Drehung der Antriebsspindel (38) Widerstand entgegengesetzt, die durch den Motor (86) erzeugt wird; des Trennens des Antriebskupplungselementes (32) von dem angetriebenen Kupplungselement (34) in Reaktion auf den Schritt des Ausübens eines Drehmomentes auf die Antriebsspindel (38), das der Drehung durch die Antriebsspindel (38) Widerstand entgegensetzt, durch Zusammendrücken einer Feder (40) zwischen dem Antriebskupplungselement (32) und der Antriebsspindel (34), so dass sich das Antriebskupplungselement (32) in Längsrichtung axial von dem angetriebenen Kupplungselement (34) weg bewegt und die innere axiale Nut (36) über dem zweiten Loch (46) in der Antriebsspindel (38) angeordnet wird; des Bewegens des Kolbens (54) in Längsrichtung auf das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) zu in Reaktion auf den Schritt des Ausübens einer radial nach innen gerichteten Kraft auf die erste Kugel (38) und den Schritt des Lösens des Antriebskupplungselementes (32) von dem angetriebenen Kupplungselement (34); und des Drückens einer zweiten Kugel (50) radial nach außen durch das zweite Loch (46) der Antriebsspindel (38) hindurch und in die innere axiale Nut (38) des Antriebskupplungselementes (32) hinein in Reaktion auf das Bewegen des Kolbens (52) in Längsrichtung auf das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) zu umfasst.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Antriebsspindel (38) ein erstes Ende (66) und ein zweites Ende (66) aufweist und das zweite Ende als ein Ritzel (70) eines Zahnradsatzes betrieben kann.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das zweite Ende (68) der Antriebsspindel (38) das Ritzel für einen Planetenradsatz ist.

21. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Antriebskupplungselement (34) ein Innenzahnrad (70) zum Antreiben eines Zahnradsatzes aufweist.

22. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Ausübens einer radial nach innen gerichteten Kraft auf eine erste Kugel (48) das Ausüben der radial nach innen gerichteten Kraft mit einer Trägheitsvorrichtung (62) einschließt, die eine erste exzentrisch geformte Scheibe (92), die an der Antriebsspindel (38) angebracht ist, und eine zweite exzentrisch geformte Scheibe (94) aufweist, die um 180º von der ersten exzentrisch geformten Scheibe (92) entfernt an der Antriebsspindel (38) angebracht und schwenkbar mit der ersten exzentrischen Scheibe (92) verbunden ist, um in Reaktion auf Drehbewegung die radial nach innen gerichtete Kraft auf die erste Kugel (48) auszuüben.

23. Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt des Trennens des Antriebskupplungselementes (32) von dem angetriebenen Kupplungselement (34) einschließt, dass das Antriebskupplungselement (32) über eine Kugelspindelanordnung (64) antreibend mit der Antriebsspindel (38) in Eingriff gebracht wird, und wobei sich das Antriebskupplungselement (32) in Reaktion auf den Schritt des Ausübens eines Drehmomentes auf die Antriebsspindel (38), das der Drehung der Antriebsspindel (38) Widerstand entgegensetzt, in Längsrichtung von dem angetriebenen Kupplungselement (34) weg bewegt.







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