EP2794194A2

EP2794194A2 - Werkzeuggerät mit einer vorrichtung zum schalten zwischen einer ersten und zweiten übersetzungsstufe durch drehrichtungsumkehr

Info

Publication number: EP2794194A2
Application number: EP12812988.9A
Authority: EP
Inventors: Josef Schittl; Peter Brugger
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-10-29
Also published as: US20130165292A1; EP2633958A3; EP2633958A2; RU2014130119A; RU2012155568A; WO2013092989A3; US20140335989A1; DE102011089771A1; WO2013092989A2

Abstract

Werkzeuggerät (1) aufweisend eine Antriebseinrichtung (2) mit einem Antriebsmotor (3) und einer Antriebswelle (4), die von dem Antriebsmotor (3) in einer Hinrichtung (12) und einer Rückrichtung (13) um eine Antriebs-Drehachse (14) drehbar ist, eine Abtriebseinrichtung (5) mit einer Abtriebswelle (6), die mit einem Bearbeitungswerkzeug (17) drehfest verbindbar und in einer Drehrichtung (15) um eine Abtriebs-Drehachse (16) drehbar ist, ein zwischen der An- und Abtriebswelle (4, 6) angeordnetes Planetengetriebe (8) mit mehreren Planetengetriebekomponenten, wobei die Antriebswelle (4) mit einer ersten der Planetengetriebekomponenten drehfest gekoppelt ist, und mit einer Vorrichtung (10) zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes (8) durch eine Änderung der Drehrichtung (12, 13) der Antriebseinrichtung (2).

Description

Werkzeuggerät mit einer Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe durch Drehrichtungsumkehr

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeuggerät mit einer Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter dem Begriff "Werkzeuggerät" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle

Werkzeuggeräte zusammengefasst, die ein Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung nur in einer Drehrichtung antreiben. Typische Beispiele sind eine Wandsäge, ein Kernbohrgerät und ein Schlagbohrgerät.

Stand der Technik Bei der Bearbeitung mit Werkzeuggeräten erfordern verschiedene zu bearbeitende Untergründe, wie beispielsweise Holz, Ziegelstein, Beton mit Armierung und Beton ohne Armierung, die Auswahl eines passenden Bearbeitungswerkzeuges und die Auswahl von Bearbeitungsparameter für das Werkzeuggerät, die an das Bearbeitungswerkzeug und den Untergrund angepasst sind. Wird beispielsweise ein Beton mit Armierung mit einer hohen Dreh- zahl und einem hohen Drehmoment bearbeitet, entsteht durch den Stahl der Armierung ein hoher Werkzeugverschleiß, der die Standzeit des Bearbeitungswerkzeuges drastisch reduziert. Die Auswahl der Bearbeitungsparameter hängt unter anderem vom Werkzeuggerät ab und unterscheidet sich beispielsweise bei Wandsägen, Kernbohrgeräten und Schlagbohrgeräten. Zu den relevanten Bearbeitungsparametern zählen bei Wandsägen und Kernbohrge- räten beispielsweise das Drehmoment und die Drehzahl, mit der das Bearbeitungswerkzeug um eine Drehachse angetrieben wird. Bei Schlagbohrgeräten wird beispielsweise der Umsetzwinkel des Schlagwerkes abhängig vom zu bearbeitenden Untergrund verändert. Unterschiedliche Drehzahlen, Drehmomente, Umsetzwinkel oder andere geeignete Bearbeitungsparameter können durch verschiedene Getriebeübersetzungen realisiert werden. Zum Schal- ten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe sind mechanische Schaltvorrichtungen bekannt, die vom Anwender manuell zu betätigen sind. Bekannte Wandsägen werden mit verschiedenen Sägeblattgrößen betrieben. Zu den häufig verwendeten Sägeblattgrößen zählen Sägeblätter mit einem Durchmesser von 800 mm und Sägeblätter mit einem Durchmesser von 1 .200 mm. Die Wandsäge wird bei Einsatz der kleineren Sägeblätter (800 mm) in einer ersten Übersetzungsstufe und bei Einsatz der größeren Sägeblätter (1 .200 mm) in einer zweiten Übersetzungsstufe betrieben, wobei die erste Übersetzungsstufe ein kleineres Übersetzungsverhältnis aufweist als die zweite Übersetzungsstufe.

Die Verwendung von mechanischen Schaltvorrichtungen hat bei Wandsägen den Nachteil, dass der Anwender die Wandsäge zumindest teilweise demontieren muss, um die Schaltvor- richtung zu betätigen. Das Sägeblatt und der das Sägeblatt umgebende Sägeblattschutz behindern die Zugänglichkeit der mechanischen Schaltvorrichtung und müssen demontiert werden. Der Bediener muss beim Wechsel des Sägeblattes auf eine andere Sägeblattgröße daran denken, die mechanische Schaltvorrichtung zu betätigen und die der Sägeblattgröße entsprechende Übersetzungsstufe einzustellen. Auch in dem Fall, dass die mechanische Schaltvorrichtung bei montiertem Sägeblatt und Sägeblattschutz für den Anwender zugänglich ist, erfordert das Schalten zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe einen hohen Zeitaufwand. Bei Wandsägen muss der Anwender den Arbeitsbereich aus Sicherheitsgründen während des Sägebetriebes verlassen. Der Anwender kann nicht bei aktiver Wandsäge zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe umschalten, sondern der Anwender muss die Wandsäge anhalten, den Arbeitsbereich betreten, die mechanische Schaltvorrichtung betätigen, den Arbeitsbereich verlassen und die Wandsäge wieder anschalten.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe für Werkzeuggeräte zu entwickeln, bei der die Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe für den Anwender möglichst einfach gestaltet ist. Bei schienen- und ständergeführten Werkzeuggeräten soll der Anwender nicht in den Arbeitsbereich des Werkzeuggerätes eingreifen müssen, um zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe umschalten zu können. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Werkzeuggerät erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeuggerät umfasst: ^■ eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebsmotor und einer Antriebswelle, die von dem Antriebsmotor in einer Hinrichtung und einer, zur Hinrichtung entgegen gerichteten Rück- richtung um eine Antriebs-Drehachse drehbar ist,

^■ eine Abtriebseinrichtung mit einer Abtriebswelle, die mit einem Bearbeitungswerkzeug drehfest verbindbar und in einer Drehrichtung um eine Abtriebs-Drehachse drehbar ist,

^■ ein zwischen der An- und Abtriebswelle angeordnetes Planetengetriebe mit mehreren Planetengetriebekomponenten, die als Sonnenrad, Planetenträger, Planetenrad und Hohlrad ausgebildet sind, wobei die Antriebswelle mit einer ersten der Planetengetriebekomponenten drehfest gekoppelt ist, und

■ eine Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes, die zwischen der ersten und einer zweiten der Planetengetriebekomponenten gebildet ist, und einer zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes, die zwischen der ersten und einer dritten der Planetengetriebekomponenten gebildet ist, umfassend eine, mit der zweiten der Planetengetriebekomponenten gekoppelte, erste Sperrein- richtung, die die Bewegung der zweiten der Planetengetriebekomponenten in der

Rückrichtung sperrt,

eine, mit der dritten der Planetengetriebekomponenten gekoppelte, zweite Sperreinrichtung, die die Bewegung der dritten der Planetengetriebekomponenten in der Rückrichtung sperrt, und

- eine, mit der zweiten und dritten der Planetengetriebekomponenten gekoppelte Vorrichtung zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle, wobei die Vorrichtung bei Antrieb des Antriebsmotors in der Hinrichtung die zweite der Planetengetriebekomponenten und bei Antrieb des Antriebsmotors in der Rückrichtung die dritte der Planetengetriebekomponenten drehfest mit der Abtriebswelle verbindet. Die Schaltung zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes erfolgt mit Hilfe der Vorrichtung zur Drehmomentübertragung durch eine Änderung der Drehrichtung des Antriebsmotors. Dreht sich der Antriebsmotor in der Hinrichtung um die Antriebs-Drehachse, wird die zweite der Planetengetriebekomponenten drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Dreht sich der Antriebsmotor in der Rückrichtung um die Antriebs- Drehachse, wird die dritte der Planetengetriebekomponenten drehfest mit der Abtriebswelle verbunden. Diese Art der Schaltung eignet sich für Werkzeuggeräte, bei denen das Bearbeitungswerkzeug nur in einer Drehrichtung angetrieben wird. Der Anwender kann die Übersetzung über eine Bedienungseinrichtung zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe schalten, in dem er die Drehrichtung des Antriebsmotors verändert. Beim Planetengetriebe kann jede Planetengetriebekomponente mit der Antriebswelle drehfest verbunden werden. Die mit der Antriebswelle drehfest verbundene Planetengetriebe- komponente wird als erste der Planetengetriebekomponenten bezeichnet. Von den verbliebenen Planetengetriebekomponenten sind zwei mittels der Schaltvorrichtung drehfest mit der Abtriebswelle verbindbar. Die beiden mit der Abtriebswelle verbindbaren Planetengetriebekomponenten werden als zweite und dritte der Planetengetriebekomponenten bezeichnet. Dabei bildet die zweite der Planetengetriebekomponenten zusammen mit der ersten der Planetengetriebekomponenten die erste Übersetzungsstufe des Planetengetriebes und die dritte der Planetengetriebekomponenten bildet zusammen mit der ersten der Planetengetriebekomponenten die zweite Übersetzungsstufe des Planetengetriebes.

In einer ersten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle eine erste Mitnahmeeinrichtung und eine zweite Mitnahmeeinrichtung. Dabei sind die erste Mitnahmeeinrichtung bevorzugt zwischen der Abtriebswelle und der zweiten der Planetengetriebekomponenten und die zweite Mitnahmeeinrichtung zwischen der Abtriebswelle und der dritten der Planetengetriebekomponenten angeordnet. Die erste Mitnahmeeinrichtung ist zwischen der Abtriebswelle und der zweiten der Planetengetriebekompo- nenten angeordnet und überträgt das Drehmoment in der Hinrichtung auf die Abtriebswelle. Bei einer Drehung der zweiten der Planetengetriebekomponenten in der Rückrichtung erfolgt keine Übertragung des Drehmomentes auf die Abtriebswelle, die zweite der Planetengetriebekomponenten läuft frei. Die zweite Mitnahmeeinrichtung ist zwischen der Abtriebswelle und der dritten der Planetengetriebekomponenten angeordnet und überträgt das Drehmo- ment in der Hinrichtung auf die Abtriebswelle. Bei einer Drehung der dritten der Planetengetriebekomponenten in der Rückrichtung erfolgt keine Übertragung des Drehmomentes auf die Abtriebswelle, die dritte der Planetengetriebekomponenten läuft frei.

In einer zweiten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle eine Fliehkraftschaltung. Die Fliehkraftschaltung hat den Vorteil, dass das Schalten zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes drehzahlabhängig erfolgt. Als Schalt-Drehzahl der Fliehkraftschaltung ist die Drehzahl definiert, bei der die Fliehkräfte der Fliehgewichte die Rückstellkraft eines Rastelementes kompensieren.

Die Fliehkraftschaltung weist bevorzugt ein erstes und zweites Fliehgewicht auf, wobei das erste Fliehgewicht mit der zweiten der Planetengetriebekomponenten und das zweite Fliehgewicht mit der dritten der Planetengetriebekomponenten verbunden sind. Die Fliehkraftschaltung weist bevorzugt eine Schiebehülse mit einer ersten und zweiten Rastöffnung sowie ein Rastelement auf, wobei die Schiebehülse entlang der Abtriebs-Drehachse verschiebbar gelagert ist. Bei einer niedrigen Drehzahl des Antriebsmotors sind die aus der Drehbewegung resultierenden Fliehkräfte der Fliehgewichte kleiner als die Vorspannkraft des Rastelementes. Wird die Drehzahl des Antriebsmotors erhöht, übersteigen die Fliehkräf- te der Fliehgewichte die Vorspannkraft des Rastelementes und die Schiebehülse wird entlang der Abtriebs-Drehachse zwischen einer ersten und zweiten Endposition verschoben.

Insbesondere für ein Werkzeuggerät mit einer Fliehkraftschaltung weist ein Verfahren zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe eines Planetengetriebes die folgenden Schritte auf:

^■ die Drehzahl des Antriebsmotors wird unter eine Schalt-Drehzahl der Fliehkraftschaltung reduziert,

^■ die Drehrichtung des Antriebsmotors wird aus einer Drehrichtung in eine entgegen gerichtete Drehrichtung umgeschaltet, und

" die Drehzahl des Antriebsmotors wird über die Schalt-Drehzahl erhöht.

Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den An- Sprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln für sich als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.

Es zeigen:

FIG. 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeuggerät mit einer Antriebseinrichtung, einer

Abtriebseinrichtung, einer Getriebeeinrichtung mit einem Planetengetriebe und einer Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe durch Umkehr der Drehrichtung der Antriebseinrichtung;

FIGN. 2A, B eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe in einer dreidimensionalen Ansicht (FIG. 2A) und in einem Längsschnitt entlang der An- und Abtriebswelle (FIG. 2B);

FIGN. 3A, B in einer schematischen Darstellung die Schaltvorrichtung der FIGN. 2A, B in der ersten Übersetzungsstufe, in der die Antriebseinrichtung im Uhrzeigersinn um eine Antriebs-Drehachse angetrieben wird (FIG. 3A) und in der zweiten Übersetzungsstufe, in der die Antriebseinrichtung gegen den Uhrzeigersinn um die Antriebs-Drehachse angetrieben wird (FIG. 3B); und

FIGN. 4A, B eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe in einer dreidimensionalen Ansicht (FIG. 4A) und in einem Längsschnitt entlang der An- und Abtriebswelle (FIG. 4B). FIG. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeuggerät 1 in einer schematischen Darstellung. Das Werkzeuggerät ist beispielsweise als Wandsäge, Kernbohrgerät oder Schlagbohrgerät oder sonstiges Werkzeuggerät, bei dem das Bearbeitungswerkzeug nur in einer Bewegungsrichtung bewegt wird, ausgebildet.

Das Werkzeuggerät 1 umfasst eine Antriebseinrichtung 2 mit einem Antriebsmotor 3 und ei- ner Antriebswelle 4, eine Abtriebseinrichtung 5 mit einer Abtriebswelle 6, eine Getriebeeinrichtung 7 mit einem Planetengetriebe 8 und einer weiteren Getriebeeinheit 9 sowie eine Vorrichtung 10 zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8. Die weitere Getriebeeinheit 9 wird beispielsweise eingesetzt, wenn die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 6 nicht koaxial angeordnet sein sollen. In diesem Fall kann die Abtriebswelle 6 beispielsweise über ein Stirnradgetriebe parallel zur Antriebswelle 4 versetzt werden.

Die Antriebswelle 4 ist vom Antriebsmotor 3 in einer Hinrichtung 12 und einer Rückrichtung 13 um eine Antriebs-Drehachse 14 drehbar ausgebildet. Als Hinrichtung 12 ist die Drehrichtung im Uhrzeigersinn und als Rückrichtung 13 die Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn definiert. Die Abtriebswelle 6 wird unabhängig von der Drehrichtung 12, 13 der Antriebswelle 4 in derselben Bewegungsrichtung um eine Abtriebs-Drehachse 15 gedreht. Die Bewegungsrichtung der Antriebswelle 4 entspricht in der in FIG. 1 gezeigten Ausführung der Hinrichtung 12. Auf der Abtriebswelle 6 ist ein Bearbeitungswerkzeug 16 montiert, das drehfest mit der Abtriebswelle 6 verbindbar ist. Das Bearbeitungswerkzeug 16 wird mit der Ab- triebswelle 6 unabhängig von der Drehrichtung 12, 13 des Antriebsmotors 3 immer in dieselbe Bewegungsrichtung 12 gedreht.

FIGN. 2A, B zeigen eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 20 zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8 mit Hilfe der beiden Drehrichtungen 12, 13 der Antriebseinrichtung 2. Dabei zeigt FIG. 2A die Schaltvorrichtung 20 in einer dreidimensionalen Ansicht und FIG. 2B die Schaltvorrichtung 20 in einem Längsschnitt entlang der An- und Abtriebswelle 4, 6, die in der gezeigten Ausführungsform koaxial zueinander angeordnet sind.

Das Planetengetriebe 8 ist als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet und umfasst mehre- re Planetengetriebekomponenten, die als Sonnenrad 21 , Planetenträger 22, Planetenrad 23 und Hohlrad 24 ausgebildet sind. In der gezeigten Ausführungsform ist das Sonnenrad 21 drehfest mit der Antriebswelle 4 gekoppelt. Mit Hilfe der Schaltvorrichtung 20 sind der Planetenträger 22 und das Hohlrad 24 mit der Abtriebswelle 6 verbindbar, wobei nur eine Planetengetriebekomponente, Planetenträger 22 oder Hohlrad 24, mit der Abtriebswelle 6 verbun- den sein kann, eine gleichzeitige Verbindung der Abtriebswelle 6 mit dem Planetenträger 22 und dem Hohlrad 24 ist nicht möglich. Bei einem Planetengetriebe kann jede Planetengetriebekomponente mit der Antriebswelle 4 drehfest verbunden werden. Von den verbliebenen Planetengetriebekomponenten sind zwei mittels der Schaltvorrichtung 20 mit der Abtriebswelle 6 drehfest verbindbar. Die mit der Antriebswelle 4 drehfest verbundene Planeten- getriebekomponente wird als erste der Planetengetriebekomponenten bezeichnet. Die beiden mit der Abtriebswelle 6 verbindbaren Planetengetriebekomponenten werden als zweite und dritte der Planetengetriebekomponenten bezeichnet.

Die Übersetzung zwischen der ersten und der zweiten der Planetengetriebekomponenten, d.h. zwischen dem Sonnenrad 21 und dem Planetenträger 22, bestimmt eine erste Überset- zungsstufe des Planetengetriebes 8 und die Übersetzung zwischen der ersten und der dritten der Planetengetriebekomponenten, d.h. zwischen dem Sonnenrad 21 und dem Hohlrad 24, eine zweite Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8. Die Schaltung zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe wird mit Hilfe der Schaltvorrichtung 20 über die beiden Drehrichtungen 12, 13 des Antriebsmotors 3 bewerkstelligt. Bei Antrieb des Antriebsmo- tors 3 in der Hinrichtung 12 ist die erste Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8 aktiv geschaltet und bei Antrieb des Antriebsmotors 3 in der Rückrichtung 13 ist die zweite Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8 aktiv geschaltet.

Die Schaltvorrichtung 20 umfasst eine erste Sperreinrichtung 25, eine zweite Sperreinrichtung 26 und eine Vorrichtung 27 zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle 6. Als Sperreinrichtung wird eine Komponente bezeichnet, die eine Drehbewegung in einer ersten Drehrichtung sperrt und in einer zweiten Drehrichtung frei gibt. Die erste und zweite Sperreinrichtung 25, 26 sind beispielsweise als Freilauf oder Sperrklinke ausgebildet. Die erste Sperreinrichtung 25 ist mit der zweiten der Planetengetriebekomponenten, dem Planetenträger 22, gekoppelt und sperrt die Drehung des Planetenträgers 22 in der Rückrichtung 13, d.h. der Planetenträger 22 ist in der Hinrichtung 12 drehbar und in der Rückrichtung 13 nicht drehbar ausgebildet. Die zweite Sperreinrichtung 26 ist mit der dritten der Planetengetriebekomponenten, dem Hohlrad 24, gekoppelt und sperrt die Drehung des Hohlrades 24 in der Rückrichtung 13, d.h. das Hohlrad 24 ist in der Hinrichtung 12 drehbar und in der Rückrichtung 13 nicht drehbar ausgebildet. Die Vorrichtung 27 umfasst in der in FIGN. 2A, B gezeigten Ausführungsform eine erste Mitnahmeeinrichtung 28 und eine zweite Mitnahmeeinrichtung 29. Als Mitnahmeeinrichtung wird eine Komponente bezeichnet, die eine Drehbewegung in einer ersten Drehrichtung überträgt und in einer zweiten Drehrichtung freiläuft. Die erste Mitnahmeeinrichtung 28 ist zwischen dem Planetenträger 22 und der Abtriebswelle 6 angeordnet und überträgt das Drehmoment des Planetenträgers 22 in der Hinrichtung 12 auf die Abtriebswelle 6. Bei einer Drehung des Planetenträgers 22 in der Rückrichtung 13 erfolgt keine Übertragung des Drehmomentes vom Planetenträger 22 auf die Abtriebswelle 6, der Planetenträger 22 läuft frei. Die zweite Mitnahmeeinrichtung 29 ist zwischen dem Hohlrad 24 und der Abtriebswelle 6 angeordnet und überträgt das Drehmoment des Hohlrades 24 in der Hinrichtung 12 auf die Abtriebswelle 6. Bei einer Drehung des Hohlrades 24 in der Rückrichtung 13 erfolgt keine Übertragung des Drehmomentes vom Hohlrad 24 auf die Abtriebswelle 6, das Hohlrad 24 läuft frei.

Die Schaltvorrichtung 20 ist zwischen der Antriebswelle 4, die vom Antriebsmotor 3 angetrieben wird, und der Abtriebswelle 6, die das Bearbeitungswerkzeug 16 um die Abtriebs- Drehachse 15 dreht, angeordnet. Alternativ kann die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung eine Planetenstufe in einem mehrstufigen Planetengetriebe darstellen, wobei die Schaltvorrichtung als erste, mittlere oder letzte Planetenstufe eingesetzt werden kann. Außerdem können weitere Getriebekomponenten, wie eine Rutschkupplung, ein Stirnradgetriebe, zwischengeschaltet sein. Diese zusätzlichen Getriebekomponenten haben keinen Einfluss auf die Idee der Erfindung, nämlich die Schaltung zwischen einer ersten und zweiten Überset- zungsstufe über die Drehrichtung einer Antriebseinrichtung zu bewerkstelligen. FIGN. 2A, B zeigen eine Ausführungsform, bei der das Sonnenrad 21 drehfest mit der Antriebswelle 4 ist und die Sperr- und Mitnahmeeinrichtungen 25, 26, 28, 29 mit dem Planetenträger 22 und dem Hohlrad 24 gekoppelt sind. Grundsätzlich kann bei einem Planetengetriebe 8 jede Planetengetriebekomponente drehfest gekoppelt werden. Die Sperr- und Mitnahmeeinrichtun- gen werden mit den weiteren Planetengetriebekomponenten gekoppelt und steuern die Drehmomentübertragung in einer Richtung und verhindern sie in der anderen Richtung. FIGN. 3A, B zeigen die Schaltvorrichtung 20 der FIGN. 2A, B in der ersten Übersetzungsstufe, in der die Antriebswelle 4 vom Antriebsmotor 3 in der Hinrichtung 12 um die Antriebs- Drehachse 14 angetrieben wird (FIG. 3A), und in der zweiten Übersetzungsstufe, in der die Abtriebswelle 4 vom Antriebsmotor 3 in der Rückrichtung 13 um die Antriebs-Drehachse 14 angetrieben wird (FIG. 3B).

In der in FIG. 3A dargestellten ersten Übersetzungsstufe wird die Antriebswelle 4 vom Antriebsmotor 3 in der Hinrichtung 12 um die Antriebs-Drehachse 14 angetrieben. Das Drehmoment der Antriebswelle 4 wird über das drehfest verbundene Sonnenrad 21 auf die Planetenräder 23 übertragen, die sich in der ersten Übersetzungsstufe in der Rückrichtung 13 um eine Drehachse 31 drehen und im Hohlrad 24 in der Rückrichtung 13 abgewälzt werden. Da die Drehung des Hohlrades 24 in der Rückrichtung 13 durch die zweite Sperreinrichtung 26 gesperrt ist und die Planetenräder 23 im Planetenträger 22 gelagert sind, wird das Drehmoment von den Planetenrädern 23 auf den Planetenträger 22 übertragen, der sich in der Hinrichtung 12 dreht. Der Planetenträger 22 ist über die erste Mitnahmeeinrichtung 28 mit der Abtriebswelle 6 gekoppelt, wobei die erste Mitnahmeeinrichtung 28 das Drehmoment in der Hinrichtung 12 auf die Abtriebswelle 6 überträgt und in der Rückrichtung 13 freiläuft. Das Drehmoment wird über die erste Mitnahmeeinrichtung 28 vom Planetenträger 22 auf die Abtriebswelle 6 übertragen, die sich gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug 16 in der Hinrichtung 12 dreht. In der in FIG. 3B dargestellten zweiten Übersetzungsstufe wird die Abtriebswelle 4 vom Antriebsmotor 3 in der Rückrichtung 13 um die Antriebs-Drehachse 14 angetrieben. Das Drehmoment der Antriebswelle 4 wird über das drehfest verbundene Sonnenrad 21 auf die Planetenräder 23 übertragen, die sich in der zweiten Übersetzungsstufe in der Hinrichtung 12 um ihre Drehachse 31 drehen. Die Planetenräder 23 möchten sich im Hohlrad 24 in der Rück- richtung 13 abwälzen. Da die Drehung des Planetenträgers 22, in dem die Planetenräder 23 gelagert sind, in der Rückrichtung 13 durch die erste Sperreinrichtung 25 gesperrt ist, steht der Planetenträger 22 und das Drehmoment wird von den Planetenrädern 23 auf das Hohlrad 24 übertragen, das sich in der Hinrichtung 12 dreht. Das Hohlrad 24 ist über die zweite Mitnahmeeinrichtung 29 mit der Abtriebswelle 6 gekoppelt, wobei die zweite Mitnahmeein- richtung 29 das Drehmoment in der Hinrichtung 12 auf die Abtriebswelle 6 überträgt und in der Rückrichtung 13 freiläuft. Das Drehmoment wird über die zweite Mitnahmeeinrichtung 29 vom Hohlrad 24 auf die Abtriebswelle 6 übertragen, die sich gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug 16 in der Hinrichtung 12 dreht.

FIGN. 4A, B zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 40 zum Schalten zwischen der ersten und zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8 mit Hilfe der beiden

Drehrichtungen 12, 13 der Antriebseinrichtung 2. Dabei zeigt FIG. 4A die Schaltvorrichtung 40 in einer dreidimensionalen Ansicht und FIG. 4B die Schaltvorrichtung 10 in einem Längsschnitt entlang der An- und Abtriebswelle 4, 6 im Detail.

Die Schaltvorrichtung 40 unterscheidet sich von der Schaltvorrichtung 20 durch den Aufbau der Vorrichtung zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle 6. Die Schaltvorrichtung 40 umfasst die erste Sperreinrichtung 25, die zweite Sperreinrichtung 26 und eine Vorrichtung 41 zur Drehmomentübertragung, die als Fliehkraftschaltung 42 ausgebildet ist. Die erste Sperreinrichtung 25 ist mit dem Planetenträger 22 gekoppelt und sperrt die Drehung des Planetenträgers 22 in der Rückrichtung 13. Die zweite Sperreinrichtung 26 ist mit dem Hohlrad 24 gekoppelt und sperrt die Drehung des Hohlrades 24 in der Rückrichtung 13. Die Fliehkraftschaltung 42 umfasst eine Schiebehülse 43 mit einer ersten und zweiten Rastöffnung 44, 45, ein Rastelement 46, das in die Rastöffnungen 44, 45 eingreifen kann und beispielsweise mittels einer Feder vorgespannt ist, sowie ein erstes und zweites Fliehgewicht 47, 48. Das erste Fliehgewicht 47 ist mit dem Planetenträger 22 und das zweite Fliehgewicht 48 mit dem Hohlrad 24 verbunden. Die Fliehgewichte 47, 48 sind um eine Drehachse 49 drehbar gelagert. Bei einer niedrigen Drehzahl n des Antriebsmotors 3 sind die aus der Drehbewegung resultierenden Fliehkräfte der Fliehgewichte 47, 48 kleiner als die Vorspannkraft des Rastelementes 46. Wird die Drehzahl des Antriebsmotors 3 erhöht, kommt es in einem ersten Schaltpunkt dazu, dass die Fliehkräfte die Vorspannkraft kompensieren, bei weiter steigender Drehzahl des Antriebsmotors 3 übersteigen die Fliehkräfte der Fliehgewichte 47, 48 die Vorspannkraft des Rastelementes 46. Die Drehzahl n des Antriebsmotors 3, bei der die Fliehkräfte der Fliehgewichte 47, 48 die Vorspannkraft des Rastelementes 46 kompensieren, wird als Schalt-Drehzahl n_s bezeichnet.

Die Schiebehülse 43 umgibt die Abtriebswelle 6 und ist entlang der Abtriebs-Drehachse 16 zwischen einer ersten und zweiten Endposition verschiebbar gelagert, wobei die Verschie- bung zwischen den Endpositionen über die Fliehgewichte 47, 48 erfolgt. Die Schiebehülse 43 weist an den Stirnseiten erste und zweite Stirnelemente 51 , 52 auf, wobei die ersten Stirnelemente 51 in der ersten Übersetzungsstufe in Ausnehmungen im Planetenträger 22 (erste Endposition) und die zweiten Stirnelemente 52 in der zweiten Übersetzungsstufe in Ausnehmungen im Hohlrad 24 (zweite Endposition) eingreifen können. FIG. 4B zeigt die Fliehkraftschaltung 42 in der ersten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes 8, in der die Abtriebswelle 6 über die Fliehkraftschaltung 42 drehfest mit dem Planetenträger 22 verbunden ist. Die ersten Stirnelemente 51 greifen in die Ausnehmungen im Planetenträger 22 ein (erste Endposition der Schiebehülse 43).

Um das Planetengetriebe 8 aus der ersten Übersetzungsstufe in die zweite Übersetzungs- stufe umzuschalten, wird die Drehzahl des Antriebsmotors 3 unter die Schalt-Drehzahl n_s re- duziert. Die Drehrichtung des Antriebsmotors 3 wird aus der Hinrichtung 12 in die Rückrich- tung 13 umgeschaltet und anschließend wird die Drehzahl n des Antriebsmotors 3 erhöht. Wenn die Drehzahl des Antriebsmotors 3 die Schalt-Drehzahl n_s übersteigt, bewegen sich die Fliehgewichte 47, 48 aufgrund der Fliehkräfte durch Drehung um ihre Drehachsen 49 nach außen. Das zweite Fliehgewicht 48 liegt an den zweiten Stirnelementen 52 der Schiebehülse 43 an und bewegt die Schiebehülse 43 aus der ersten Endposition in die zweite Endposition, in der die zweiten Stirnelemente 52 der Schiebehülse 43 in die Ausnehmungen im Hohlrad 24 eingreifen. Das Hohlrad 24 ist über die Schiebehülse 43 mit der Abtriebswelle 6 gekoppelt.

Claims

Patentansprüche

Werkzeuggerät (1 ) aufweisend

^■ eine Antriebseinrichtung (2) mit einem Antriebsmotor (3) und einer Antriebswelle (4), die von dem Antriebsmotor (3) in einer Hinrichtung (12) und einer, zur Hinrichtung (12) entgegen gerichteten Rückrichtung (13) um eine Antriebs-Drehachse (14) drehbar ist,

^■ eine Abtriebseinrichtung (5) mit einer Abtriebswelle (6), die mit einem Bearbeitungswerkzeug (17) drehfest verbindbar und in einer Drehrichtung (15) um eine Abtriebs- Drehachse (16) drehbar ist,

^■ ein zwischen der An- und Abtriebswelle (4, 6) angeordnetes Planetengetriebe (8) mit mehreren Planetengetriebekomponenten, die als Sonnenrad (21 ), Planetenträger (22), Planetenrad (23) und Hohlrad (24) ausgebildet sind, wobei die Antriebswelle (4) mit einer ersten der Planetengetriebekomponenten (21 ) drehfest gekoppelt ist, und

^■ eine Vorrichtung (10; 20; 40) zum Schalten zwischen einer ersten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes (8), die zwischen der ersten und einer zweiten der Planetengetriebekomponenten (21 , 22) gebildet ist, und einer zweiten Übersetzungsstufe des Planetengetriebes (8), die zwischen der ersten und einer dritten der Planetengetriebekomponenten (21 , 24) gebildet ist, umfassend

eine, mit der zweiten der Planetengetriebekomponenten (22) gekoppelte, erste Sperreinrichtung (25), die die Bewegung der zweiten der Planetengetriebekomponenten (22) in der Rückrichtung (13) sperrt,

eine, mit der dritten der Planetengetriebekomponenten (24) gekoppelte, zweite Sperreinrichtung (26), die die Bewegung der dritten der Planetengetriebekomponenten (24) in der Rückrichtung (13) sperrt, und

eine, mit der zweiten und dritten der Planetengetriebekomponenten (22, 24) gekoppelte Vorrichtung (27; 41 ) zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle (6), wobei die Vorrichtung (27; 41 ) bei Antrieb des Antriebsmotors (3) in der Hinrichtung (12) die zweite der Planetengetriebekomponenten (22) und bei Antrieb des Antriebsmotors (3) in der Rückrichtung (13) die dritte der Planetengetriebekomponenten (24) drehfest mit der Abtriebswelle (6) verbindet.

Werkzeuggerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (27) zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle (6) eine erste Mitnahmeeinrichtung (28) und eine zweite Mitnahmeeinrichtung (29) umfasst.

3. Werkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mitnahmeein- richtung (28) zwischen der Abtriebswelle (6) und der zweiten der Planetengetriebekom- ponenten (22) und die zweite Mitnahmeeinrichtung (29) zwischen der Abtriebswelle (6) und der dritten der Planetengetriebekomponenten (24) angeordnet ist.

4. Werkzeuggerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (41 ) zur Drehmomentübertragung auf die Abtriebswelle (6) eine Fliehkraftschaltung (42) umfasst.

5. Werkzeuggerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftschaltung (42) ein erstes und zweites Fliehgewicht (47, 48) aufweist, wobei das erste Fliehgewicht

(47) mit der zweiten der Planetengetriebekomponenten (22) und das zweite Fliehgewicht

(48) mit der dritten der Planetengetriebekomponenten (24) verbunden ist.

6. Werkzeuggerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftschaltung (42) eine Schiebehülse (43) mit einer ersten und zweiten Rastöffnung (44, 45) sowie ein

Rastelement (46) aufweist, wobei die Schiebehülse (43) entlang der Abtriebs-Drehachse (15) verschiebbar gelagert ist.

7. Verfahren zum Schalten zwischen einer ersten und zweiten Übersetzungsstufe eines Planetengetriebes (8) mittels einer Fliehkraftschaltung (42) für ein Werkzeuggerät (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, mit den Schritten:

^■ die Drehzahl (n) des Antriebsmotors (3) wird unter eine Schalt-Drehzahl (n_s) der Fliehkraftschaltung (42) reduziert,

^■ die Drehrichtung des Antriebsmotors (3) wird aus einer Drehrichtung (12, 13) in eine entgegen gerichtete Drehrichtung (13, 12) umgeschaltet, und

■ die Drehzahl (n) des Antriebsmotors (3) wird über die Schalt-Drehzahl (n_s) erhöht.