DE60214979T2

DE60214979T2 - Mehrgeschwindigkeitsgetriebe für ein kraftangetriebenes werkzeug

Info

Publication number: DE60214979T2
Application number: DE60214979T
Authority: DE
Inventors: Christine Baltimore POTTER; Rodney Abingdon MILBOURNE; A. Todd Windsor HAGAN; C. Michael Littlestown BOWERS
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: GB2401812A; GB2372720A; WO2002059500A1; DE60214979D1; EP1707848B1; JP2004526103A; RU2271272C2; US20020096343A1; EP1930628B1; EP1707847A3; DE20221653U1; ATE340952T1; BR0206667A; CA2811256A1; GB0410181D0; EP1707848A2; EP1707848A3; CA2435212C; DE60228347D1; WO2002059500A8

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf angetriebene Werkzeuge, wie drehende Bohrmaschinen, angetriebene Schraubendreher und drehende Schneideinrichtungen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Getriebe für ein Mehrgeschwindigkeitsgetriebe für ein drehendes angetriebenes Werkzeug.
Diskussion
Modernerweise haben die Hersteller von angetriebenen Werkzeugen angetriebene Drehwerkzeuge eingeführt, die Motoren mit veränderbarer Drehzahl haben, um den Benutzern dieser Werkzeuge eine ausreichende Steuerung der Ausgangsgeschwindigkeit des Werkzeugs zu ermöglichen, so dass sie unterschiedliche Tätigkeiten ausüben können, ohne auf zusätzliche spezielle Werkzeuge zurückzugreifen. Viele der kommerziell erhältlichen Werkzeuge haben dreistufige Zweigeschwindigkeitsgetriebe, die eine sogar noch bessere Steuerung der Geschwindigkeit dieser Werkzeuge ermöglichen.
Typischerweise fehlte den bekannten Getriebeanordnungen eine Getriebeanordnung, die einen großen Bereich von Ausgangsgeschwindigkeiten und Drehmomenten erzeugt, so dass das Werkzeug verschiedene Vorgänge durchführen konnte, wie das Bohren von Löchern mit einer Lochsäge großen Durchmessers, das Einbringen von Schrauben für Trockenwandbau oder von Ankerschrauben großen Durchmessers und Bohrvorgänge mit hoher Geschwindigkeit. Die im Allgemeinen in diesen Werkzeugen eingesetzten Getriebe für eine einzelne Geschwindigkeit oder zwei Geschwindigkeiten hatten keine ausreichende Geschwindigkeitsuntersetzungsfähigkeit, um sie weitreichend einzusetzen, da das Konfigurieren dieser Werkzeuge für Vorgänge mit großem Drehmoment dazu neigte, ihr Verhalten bei hoher Geschwindigkeit zu beeinträchtigen. Ferner waren wiederaufladbare Batterien, die in vielen der frühen batteriegetriebenen, drehenden Elektrowerkzeuge eingesetzt wurden, zum Gebrauch bei Vorgängen mit niedriger Geschwindigkeit und großem Drehmoment nicht gut geeignet, und zwar wegen der während dieser Vorgänge vom angetriebenen Werkzeug verbrauchten Menge an Energie und der Rate, mit der die Energie verbraucht wurde. Daher war der Verbraucher oft gezwungen, zwei unterschiedliche drehende angetriebene Werkzeuge zu erwerben, ein mittelstarkes Werkzeug für "Standardanwendungen", wie Bohren und Befestigen, und ein kräftiges Werkzeug mit niedriger Ausgangsgeschwindigkeit und großem Ausgangsdrehmoment für Aufgaben mit höheren Anforderungen.
Mit dem Auftreten der modernen Batterien mit hoher Kapazität und hoher Spannung ist es jetzt möglich, die Energieanforderungen eines angetriebenen Werkzeugs zu erfüllen, das für Vorgänge mit geringer Geschwindigkeit und großem Drehmoment benutzt wird. Es bleibt jedoch ein Bedürfnis für ein Getriebe für ein angetriebenes Werkzeug, das eine verhältnismäßig großen Bereich einer Geschwindigkeitsuntersetzungsfähigkeit hat.
Die EP 0 023 233 offenbart ein angetriebenes Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebszug für ein angetriebenes Werkzeug zur Verfügung gestellt mit einem Gehäuse, einem Getriebe mit einem ersten Untersetzungszahnradsatz, einem zweiten Untersetzungszahnradsatz und einem dritten Untersetzungszahnradsatz, von denen mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze zur Durchführung eines Geschwindigkeitsverringerungs- und Drehmomentvervielfältigungsvorgangs in einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand betrieben werden können, und einem Geschwindigkeitswahlmechanismus mit einem Schaltbereich und einem Betätigungsbereich, wobei der Schaltbereich zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung, einer zweiten Stellung und einer dritten Stellung mit dem Gehäuse gekoppelt ist und der Betätigungsbereich betriebsmäßig mit dem Getriebe gekoppelt ist und mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze in Abhängigkeit von der Bewegung des Schaltbereichs zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen zwischen den aktiven und inaktiven Zuständen bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze gleichzeitig in einem aktiven Zustand betreibbar sind.
In einer bevorzugten Form stellt die vorliegende Erfindung einen Antriebszug für ein angetriebenes Werkzeug zur Verfügung. Der Antriebszug hat ein Gehäuse, ein Getriebe und einen Geschwindigkeitswahlmechanismus. Das Getriebe hat erste, zweite und dritte Sätze von Untersetzungszahnrädern, von denen zwei der Sätze von Untersetzungszahnrädern zum Betrieb in einem aktiven Zustand zur Durchführung eines Geschwindigkeitsreduzier- und Drehmomentvervielfältigungsvorgangs und für einen inaktiven Zustand konfiguriert sind. Der Geschwindigkeitswahlmechanismus hat einen Schaltbereich, der zur Bewegung zwischen ersten, zweiten und dritten Stellungen mit dem Gehäuse gekoppelt ist, und einen Betätigungsbereich, der mit dem Getriebe gekoppelt ist. Der Betätigungsbereich ist konfiguriert, um zwei der Sätze von Untersetzungszahnrädern in Abhängigkeit der Bewegung des Schaltbereichs zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen zwischen den aktiven und inaktiven Zuständen zu bewegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den ange fügten Ansprüchen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei
1 eine Seitenansicht eines gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebauten angetriebenen Werkzeugs ist,
2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Teils des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist,
3 eine Perspektivansicht eines Teils des Gehäuses des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, die den hinteren Teil der Endkappenanordnung darstellt,
4 eine Vorderansicht der Endkappenanordnung ist,
5 ein Schnitt entlang der Linie 5-5 aus 4 ist,
6 eine Ansicht eines Teils des angetriebenen Werkzeugs aus 1 von hinten ist, wobei die Endkappenanordnung entfernt ist,
7 eine Seitenansicht eines Teils des angetriebenen Werkzeugs aus 1 mit entfernter Endkappenanordnung ist,
8 eine Ansicht ähnlich 4 ist, jedoch die Endkappenschale vor dem Überformvorgang darstellt,
9 eine Ansicht ähnlich 5 ist, jedoch die Endkappenschale vor dem Überformvorgang darstellt,
10 eine Ansicht ähnlich 4 ist, jedoch eine andere Konstruktion des Überformelements darstellt,
11 ein Teilschnitt eines Teils des angetriebenen Werkzeugs ist, das eine Endkappenanordnung mit in der in 10 dargestellten Weise aufgebautem Überformelement verwendet,
12 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung eins Teils des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, die die Getriebeanordnung in größeren Einzelheiten darstellt,
13 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung eines Teils des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, die die Übersetzungsgetriebesatzanordnung, die Getriebebuchse, einen Teil des Gehäuses und einen Teil des Kupplungsmechanismus in größeren Einzelheiten darstellt,
13a ein Schnitt entlang einer Längsachse des zweiten Ringrads ist,
13b ein Schnitt entlang einer Längsachse des dritten Ringrads ist,
14 eine Seitenansicht der Getriebebuchse ist,
15 eine Ansicht der Getriebebuchse von hinten ist,
16 ein Schnitt entlang der Linie 16-16 aus 15 ist,
17 ein Schnitt entlang der Linie 17-17 aus 15 ist,
18 eine auseinandergezogene Ansicht der Untersetzungsgetriebesatzanordnung ist,
19 ein Schnitt entlang der Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, der einen Teil der Untersetzungsgetriebesatzanordnung in größeren Einzelheiten darstellt,
20 eine Vorderansicht eines Teils des ersten Untersetzungsträgers ist,
21 ein Schnitt entlang einer Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, der einen Teil der Untersetzungsgetriebesatzanordnung in größeren Einzelheiten darstellt,
22 eine Ansicht eines Teils des dritten Untersetzungsträgers von hinten ist,
23 ein Schnitt entlang der Längsachse des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist und die Getriebeanordnung in ihrer Stellung für das erste Geschwindigkeitsverhältnis darstellt,
24 ein Schnitt entsprechend 23 ist, jedoch die Getriebeanordnung in ihrer Stellung für das zweite Geschwindigkeitsverhältnis darstellt,
25 ein Schnitt entsprechend 23 ist, jedoch die Getriebeanordnung in ihrer Stellung für das dritte Geschwindigkeitsverhältnis darstellt,
26 eine Draufsicht auf einen Teil des angetriebenen Werkzeugs aus 1 ist, die den Geschwindigkeitswahlmechanismus in größeren Einzelheiten darstellt,
27a eine Seitenansicht des drehbaren Wahlnockens ist,
27b eine Draufsicht auf den drehbaren Wahlnocken ist,
27c ein Schnitt entlang der Mittelachse des Geschwindigkeitswahlmechanismus ist,
28 eine Ansicht der Ausaangsspindelanordnung von hinten ist,
29 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung des Kupplungsmechanismus ist,
29a eine Perspektivansicht eines Teils des Kupplungsmechanismus ist, die eine andere Konfiguration des Kupplungselements darstellt,
29b eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung ist, die einen Mehrteilaufbau von erstem Ringrad und Kupplungselement darstellt,
30 eine schematische Darstellung der Einstellstruktur in "abgewickeltem" Zustand ist,
31 eine schematische Darstellung entsprechend 30 ist, die jedoch einen anderen Aufbau des Einstellprofils zeigt, und
32 eine schematische Darstellung entsprechend 30 ist, die jedoch einen Teil eines anderen Aufbaus des Einstellprofils zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Übersicht
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 der Zeichnungen ist ein gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgebautes angetriebenes Werkzeug allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Fachmann erkennt, dass das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entweder ein mit Schnur versehenes oder ein schnurloses (batteriegetriebenes) Gerät sein kann, wie etwa ein tragbarer Schrauber oder eine Bohrmaschine. In dem dargestellten besonderen Ausführungsbeispiel ist das angetriebene Werkzeug 10 eine schnurlose Bohrmaschine mit einem Gehäuse 12, einer Motoranordnung 14, einer Mehrgeschwindigkeitsgetriebeanordnung 16, einem Kupplungsmechanismus 18, einer Ausgangsspindelanordnung 20, einem Futter 22, einer Betätigungsanordnung 24 und einer Batterieeinheit 26. Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Komponenten des angetriebenen Werkzeugs 10, etwa das Futter 22, die Betätigungsanordnung 24 und die Batterieeinheit 26, üblich sind und in dieser Anmeldung nicht in besonderen Einzelheiten beschrieben zu werden brauchen. Für ein vollständigeres Verständnis des Betriebs der üblichen Merkmale des angetriebenen Werkzeugs 10 wird auf verschiedene Veröffentlichungen Bezug genommen. Ein Beispiel für solche Veröffentlichungen ist das am 27. April 1999 erteilte US-Patent Nr. 5 897 454, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig eingeschlossen wird.
Das Gehäuse 12 hat eine Endkappenanordnung 30 und eine Griffschalenanordnung 32 mit einem Paar angepasster Griffschalen 34. Die Griffschalenanordnung 32 weist einen Bereich 36 und einen Antriebszug- oder Körperbereich 38 auf. Die Betätigungsanordnung 24 und die Batterieeinheit 26 sind mechanisch mit dem Griffbereich 36 und elektrisch mit der Motoranordnung 14 gekoppelt. Der Körperbereich 38 enthält einen Motorhohlraum 40 und einen Getriebehohlraum 42. Die Motoranordnung 14 befindet sich im Motorhohlraum 40 und hat eine drehbare Ausgangswelle 44, die sich in den Getriebehohlraum 42 erstreckt. Ein Motorritzel 46 mit mehreren Zähnen 48 ist zur Drehung mit der Ausgangswelle 44 gekoppelt. Die Betätigungsanordnung 24 und die Batterieeinheit 26 arbeiten in allgemein bekannter Weise zum wahlweisen Liefern von elektrischer Leistung zur Motoranordnung 14 zusammen, um die Geschwindigkeit mit und die Richtung in der die Ausgangswelle 44 dreht zu steuern.
Die Getriebeanordnung 16 befindet sich im Getriebehohlraum 42 und enthält einen Geschwindigkeitswahlmechanismus 60. Das Motorritzel 46 koppelt die Getriebeanordnung 16 mit der Ausgangswelle 44, um der Getriebeanordnung 16 einen Antrieb mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und niedrigem Drehmoment zuzuführen. Die Getriebeanordnung 16 enthält mehrere Untersetzungselemente, die wahlweise in Eingriff mit dem Geschwindigkeitswahlmechanismus 60 kommen, um mehrere Geschwindigkeitsverhältnisse zur Verfügung zu stellen. Jedes der Geschwindigkeitsverhältnisse vervielfacht die Geschwindigkeit und das Drehmoment des Eingangsantriebs in vorbestimmter Weise, wobei sie die Veränderung der Ausgangsgeschwindigkeit und des Drehmoments der Getriebeanordnung 16 in gewünschter Weise zwischen einer relativ niedrigen Ausgangsgeschwindigkeit und hohem Ausgangsdrehmoment und einer relativ hohen Ausgangsgeschwindigkeit und niedrigem Ausgangsdrehmoment ermöglicht. Der Ausgang des Getriebes wird der Ausgangsspindelanordnung 20 zugeführt, mit der das Futter 22 zur Drehung gekoppelt ist, damit einem Werkzeugeinsatz (nicht gezeigt) Drehmoment zugeführt werden kann. Der Kupplungsmechanismus 18 ist mit der Getriebeanordnung 16 gekoppelt und kann zur Begrenzung der Größe des dem Antriebseingang zugeordneten Drehmoments auf eine vorbestimmte, wählbare Drehmomentgrenze betätigt werden.
Funktionale Überformung
Unter besonderer Bezugnahme auf die 2 bis 9 ist eine Endkappenanordnung 30 gezeigt, die eine Endkappenschale 100 und ein Überformelement 102 enthält. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Endkappenschale 100 im Spritzgussverfahren aus Kunststoff, etwa ABS, hergestellt. Die Endkappenschale 100 bildet einen Endkappenhohlraum 104, der so bemessen ist, dass er den Bereich der Motoranordnung 14 aufnimmt, der sich von der Griffschalenanordnung 32 nach hinten erstreckt. Mehrere erste und zweite radiale Vorsprungsöffnungen 108 und 110 und die Anlagefläche 128 sind in der vorderen Fläche 114 der Endkappenschale 100 ausgebildet, und im Umfangsbereich der Endkappenschale 100 sind mehrere Schraubenvorsprünge 116 ausgebildet. Jede der ersten und zweiten radialen Vorsprungsöffnungen 108 und 110 ist so bemessen, dass sie jeweils einen der ersten radialen Vorsprünge 120 und der zweiten radialen Vorsprünge 122 aufnimmt, die an der hinteren Fläche 124 der Griffschalen 34 ausgebildet sind. Die ersten und zweiten radialen Vorsprungsöffnungen 108 und 110 wirken mit den ersten und zweiten radialen Vorsprüngen 122 zusammen, um die Endkappenschale 100 richtig zur Handgriffschalenanordnung 32 auszurichten sowie um eine relative Drehung zwischen diesen zu verhindern. Ein gekrümmter Bereich 128 der vorderen Fläche 114 der Endkappenschale 100 ist geneigt, um an die Anlagefläche 132 der hinteren Fläche 124 der Griffschalen 34 angepasst zu sein. Die Schraubenvorsprünge 116 ermöglichen die feste Kopplung der Endkappenschale 100 mit der Motorabdeckung 136 durch mehrere Schrauben 138. Die Geometrie der Motorabdeckung 136 ist so, dass sie an den Griffschalen 34 festgelegt ist. Daher bewirkt das Befestigen der Endkappenschale 100 an der Motorabdeckung 136 die feste Halterung der Endkappenschale 100 an der hinteren Fläche 124 der Handgriffschalenanordnung 32 sowie das Schließen der hinteren Grifföffnung 139 in der Griffschalenanordnung 32.
In den Seiten der Endkappenschale 100 sind mehrere Seitenöffnungen 140 ausgebildet, um in bekannter Weise einen Luftstrom durch die Griffschalenanordnung 32 zu ermöglichen und die Motoranordnung 14 zu kühlen. Mehrere hintere Öffnungen 144 sind im hinteren Teil der Endkappenschale 100 ausgebildet, von denen jede einen ausgesparten Bereich 146, der sich nur teilweise zur äußeren Fläche 148 der Endkappenschale 100 erstreckt, und einen Durchgangsbereich 15 hat, der sich vollständig durch die Endkappenschale erstreckt. Ein Paar Haltevorsprünge 152 ist so ausgebildet, dass sie sich von der In nenfläche 154 der Endkappenschale 100 nach innen in den Endkappenhohlraum 104 erstrecken. In der Innenfläche 154 der Endkappenschale 100 ist ein Kanal 156 ausgebildet, der jede der hinteren Öffnungen 144 und der Haltevorsprünge 152 schneidet.
Das Überformelement 102 besteht aus einem elastischen Material, etwa einem thermoplastischen Elastomeren (beispielsweise HYTREL^®, hergestellt von der E.I. du Pont de Nemours and Company), und wird gleichzeitig mit dem Spritzgießen der Endkappenschale 100 geformt und mit dieser verbunden. In dem speziellen Ausführungsbeispiel hat das Überformelement 102 mehrere Dämpferelemente 170, ein Paar Isolatoren 172 und ein Verbindungselement 174. Jedes der Dämpferelemente 170 erstreckt sich über etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm und vorzugsweise etwa 0,75 mm von einem Punkt, der etwa mit der Innenfläche 154 der Endkappenschale 100 zusammenfällt, zu einem Punkt hinter der äußeren Fläche 148 der Endkappenschale 100. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Dämpferelemente 170 einen Grad an Stoßabsorption bewirken, der die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Endkappenschale 100 im Falle des Herunterfallens des Werkzeugs 10 verringert. Ferner muss der Benutzer manchmal eine relativ hohe Kraft auf das Werkzeug 10 aufbringen, etwa wenn er eine Lochsäge benutzt, um Löcher mit großem Durchmesser zu bohren. In diesen Fällen neigt der Benutzer dazu, auf das hintere Ende des Werkzeugs 10 zu drücken, um eine Kraft aufzubringen, die in der Achse des Futters 22 liegt. Dabei stellen die Dämpferelemente 170 dem Benutzer eine verhältnismäßig weiche und bequeme Fläche zur Verfügung, die dazu neigt, sowohl einem Abrutschen entgegenzuwirken als auch die Schwingungen zu dämpfen, die auf den Benutzer übertragen werden.
Die Isolatoren 172 sind um die Haltevorsprünge 152 an der Innenfläche 154 der Endkappenschale 100 geformt. In dem dargestellten Beispiel hat jeder der Isolatoren 172 ein Ringelement 180, das sich von der Innenfläche 154 der Endkappenschale 100 nach vorn erstreckt. Dieser Aufbau ermöglicht der Endkappenschale 100, die Isolatoren 172 in Eingriff mit dem äußeren Durchmesser 14a und der hinteren Fläche 14b des Motorgehäuses 14c zu bringen, um den Motor 14d fest in der Motorabdeckung 136 zu halten. Dadurch wird verhindert, dass Bauteile der Motoranordnung 14 sich entlang der Längsachse des Werkzeugs 10 bewegen, und Schwingungen werden gedämpft, die während des Betriebs der Motoranordnung 14 erzeugt werden. Das Verbindungselement 174 ist fest mit jedem der Dämpferelemente 170 und den Isolatoren 172 gekoppelt. Das Verbindungselement 174 liefert einen Strömungsweg, durch den bei der Formung der Dämpferelemente 170 und der Isolatoren 172 elastisches Material strömt. Das Verbindungselement 174 verbindet auch die Dämpferelemente 170 und die Isolatoren 172, so dass ihr Entfernen aus der Endkappenschale 100 schwieriger wird.
Der Fachmann erkennt, dass dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung an unterschiedlichen Stellen in der Griffanordnung 32 vorgesehen werden kann, um eine Abdichtung zwischen zwei oder mehr Bauteilen, das Dämpfen von Schwingungen oder das Positionieren eines Bauteils bezüglich einem anderen zu bewirken. Ein derartiges Beispiel ist in den 10 und 11 gezeigt, bei dem die Isolatoren 172 abgewandelt sind, so dass sie sich um den äußeren Umfang eines Teils des Endkappenhohlraums 140 erstrecken und in dichtender Berührung mit der hinteren Fläche 14b des Motors 14d stehen. Die Isolatoren 172 dichten den Grenzbereich zwischen der Endkappenschale 100 und der Motoranordnung 14 ab, während die Dämpferelemente 170 die hinteren Öffnungen 144 in der Endkappenschale 100 abdichten. Der von den Isolatoren 172 gebildete Raum 188 wird dann mit Schmierfett oder einem anderen geeigneten Schmiermittel gefüllt, der die Ankerlager 190 des Motors schmiert.
Getriebeanordnung
Unter Bezugnahme auf 12 ist die Getriebeanordnung 16 als dreistufiges Dreigeschwindigkeitengetriebe gezeigt, das eine Getriebebuchse 200, eine Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 und den Geschwindigkeitswahlmechanismus 60 enthält. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 13 bis 17 weist die Getriebebuchse 200 ein Wandelement 210 auf, das eine allgemeine Getriebebohrung oder einen Hohlraum 212 bildet, in dem sich die Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 befindet. Die Getriebebuchse 200 hat einen Körper 214 und eine Basis 216. Der Körper 214 der Getriebebuchse 200 hat einen im Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser und einen im Allgemeinen kleineren Durchmesser als die Basis 216. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so bemessen, dass der zylindrische Vorderbereich 220 der Motorabdeckung 136 aufgenommen werden kann.
In der Basis 216 sind mehrere erhöhte Stege 226 ausgebildet. Die erhöhten Stege 226 bilden in der äußeren Fläche 230 der Basis 260 mehrere erste Nuten 228 und in der Innenfläche 234 der Basis 216 mehrere zweite Nuten 232. Die ersten Nuten 228 sind zur Aufnahme von Ausrichtrippen 238 konfiguriert, die in der Innenfläche 242 der Griffschalen 34 ausgebildet sind, um die Getriebebuchse 200 bezüglich der Griffschalen 34 auszurichten und eine relative Drehung zwischen der Getriebebuchse 200 und dem Gehäuse 12 zu verhindern. Vorzugsweise sind die ersten Nuten 228 und die Ausrichtrippen 238 so ausgebildet, dass die Getriebebuchse 200 an den Griffschalen 34 nur in einer Ausrichtung angebracht werden kann (d.h. die Ausbildung der ersten Nuten 228 und der Ausrichtrippen 238 verhindert, dass die Getriebebuchse 200 um 180° aus ihrer Lage bezüglich der Griffschalen 34 gedreht werden kann). Die zweiten Nuten 232 werden nachstehend im Einzelnen diskutiert.
Der Körper 214 der Getriebebuchse 200 ist als einen zylindrischen Körperbereich 246 und einen Stiftgehäusebereich 248 aufweisend dargestellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der zylindrische Körperbereich 246 eine Wahlnockenführung 250, mehrere Schmiermittelnuten 252 und erste und zweite Sätze von Ringeingriffszähnen 254, 256. Die Wahlnockenführung 250 ist allgemein rechteckförmig im Querschnitt und erstreckt sich von der Oberseite der Außenfläche 258 des Körperbereichs 246. Die Schmiermittelnuten 252 sind konzentrisch um die obere Hälfte des Umfangs des Körperbereichs 246 ausgebildet. Die Schmiermittelnuten 252 haben eine Tiefe von etwa 0,254 mm (0,01 Inch) bis etwa 0,762 mm (0,030 Inch), um Schmiermittel, etwa Schmierfett, auf der oberen Hälfte des Umfangs des Körperbereichs 246 zu halten. Die Betriebsweise der Wahlnockenführung 250 und der Schmiermittelnuten 252 wird nachstehend im Einzelnen erläutert.
Ein erhöhter Wulst 264 unterteilt das Innere des Körperbereichs 246 in erste und zweite Gehäusebereiche 260 und 262. Der erste Satz von Ringeingriffszähnen 254 ist an der Innenfläche 266 des Körperbereichs 246 ausgebildet und erstreckt sich vom erhöhten Wulst 264 nach hinten in Richtung auf die Basis 216. Der zweite Satz von Ringeingriffszähnen 256 ist ebenfalls an der Innenfläche des Körperbereichs 246 ausgebildet, erstreckt sich jedoch vom erhöhten Wulst 264 nach vorn. Die Zähne 268 der ersten und zweiten Sätze von Randeingriffszähnen 254 und 256 sind in gleichmäßigem Abstand um die Innenfläche 266 des Körperbereichs 246 angeordnet. Die Konfiguration jedes Zahns 268 der ersten und zweiten Sätze von Ringeingriffszähnen 254 und 256 ist ähnlich, indem sich jeder Zahn von dem erhöhten Wulst 264 weg erstreckt, ein Paar paralleler Eingriffsflächen 270 aufweist und an einem Spitzenbereich 272 endet. Der Spitzenbereich 272 jedes Zahns 268 ist abgerundet und verjüngt sich, um die Fähigkeit zu verbessern, mit einem Bereich der Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 zu kämmen, wie dies nachstehend im Einzelnen beschrieben wird.
Der Stiftgehäusebereich 248 erstreckt sich über einen nennenswerten Bereich der Länge des Körperbereichs 246 von diesem nach unten. Im Stiftgehäusebereich 248 ist eine Betätigungsöffnung 274 ausgebildet, die sich durch die Basis 216 der Getriebegehäusebuchse 200 nach hinten erstreckt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsöffnung 274 abgestuft und hat am hinteren Ende der Getriebebuchse 200 einen ersten Bereich 276 mit einem ersten Durchmesser und am vorderen Ende der Getriebebuchse 200 einen zweiten Bereich 278 mit einem kleineren zweiten Durchmesser. In dem dargestellten Beispiel tritt der erste Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 durch die Wand des ersten Gehäusebereichs 260 hindurch und bildet in der Innenfläche 234 der Basis 216 eine Nut 280. Der Stiftgehäusebereich 248 wird nachstehend im Einzelnen erläutert.
Ein Paar erster Bügelschlitze 284 und ein Paar zweiter Bügelschlitze 286 sind in der Getriebebuchse 200 ausgebildet und erstrecken sich entlang den Seiten der Getriebebuchse 200 parallel zur Längsachse der Getriebebuchse 200. Das erste Paar Bügelschlitze 284 ist hinter dem erhöhten Wulst 264 durch die Seiten des Körperbereichs 246 ausgebildet und erstreckt sich nach hinten in Richtung auf die Basis 216. Die Tiefe des ersten Paares Bügelschlitze 284 ist so, dass sie sich nicht durch den Bereich des Wandelementes 210 erstrecken, der die Basis 216 bildet. Das zweite Paar Bügelschlitze 286 ist vor dem erhöhten Wulst 264 ebenfalls durch die Seiten des Körperbereichs 246 hindurch ausgebildet und erstreckt sich durch die vordere Fläche 288 der Getriebebuchse 200.
Unter Bezugnahme auf die 12, 13, 18 und 23 enthält die Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 einen ersten Unter setzungszahnradsatz 302, einen zweiten Untersetzungszahnradsatz 304 und einen dritten Untersetzungszahnradsatz 306. Die ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze 302, 304 und 306 können in einem aktiven Zustand und einem inaktiven Zustand betrieben werden. Der Betrieb im aktiven Zustand bewirkt, dass der Untersetzungszahnradsatz eine Geschwindigkeitsuntersetzung und eine Drehmomentvervielfachung ausführt, während der Betrieb des Untersetzungszahnradsatzes in einem inaktiven Zustand dazu führt, dass der Untersetzungszahnradsatz einen Ausgang mit einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment liefert, die etwa gleich der Geschwindigkeit und dem Drehmoment des dem Untersetzungszahnradsatz zugeführten Dreheinlasses sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jeder der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze 302, 304 und 306 aus Planetenradsätzen. Für den Fachmann ist jedoch klar, dass unterschiedliche Arten von bekannten Untersetzungszahnradsätzen anstelle eines oder mehrerer der Untersetzungszahnradsätze benutzt werden kann, die die Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 bilden.
Wie gezeigt, enthält der erste Untersetzungszahnradsatz 302 ein erstes Untersetzungselement oder Ringrad 310, einen ersten Satz Planetenräder 312 und einen ersten Untersetzungsträger 314. Das erste Ringrad 310 ist ringförmig und hat mehrere Zähne 310a, die entlang seinem Innendurchmesser geformt sind. Im äußeren Umfang der vorderen Fläche 318 des ersten Ringrads 310 ist eine Kupplungsfläche 316 ausgebildet, die nachstehend im Einzelnen erläutert wird. Das erste Ringrad 310 befindet sich im Bereich des Hohlraums 212, der durch die Basis 216 gebildet ist. Die vordere Fläche 318 des ersten Ringrads 310 berührt eine in der Getriebebuchse 200 ausgebildete Stufe 320, so dass die Möglichkeit des ersten Ringrads 310 sich nach vorn in den Hohlraum 212 zu bewegen, begrenzt ist.
Der erste Untersetzungsträger 314 ist in Form eines flachen Zylinders ausgebildet, der mehrere sich von seiner hinteren Fläche 324 erstreckende Stifte 322 hat. Mehrere Zähne 314a sind in nahezu dem gesamten äußeren Umfang des ersten Untersetzungsträgers 314 gebildet, wobei zwischen jedem Paar benachbarter Zähne 314a ein Tal 314b gebildet ist. Infolge des Abstandes der Zähne 314a ist eines der Täler (d.h. das Tal 314b') infolge Fehlens eines Zahns 314a im äußeren Umfang des ersten Untersetzungsträgers 314 verhältnismäßig größer als die übrigen Täler 314b. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 314a des ersten Untersetzungsträgers 314 so konfiguriert, dass sie nicht in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 310a des ersten Ringrads 310 kommen können.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 19 und 20 ist das Profil der Zähne 314a im Einzelnen dargestellt. Wie gezeigt, endet jeder Zahn 314a an einem fortschreitenden Radius 326 an der vorderen Fläche 328 des ersten Untersetzungsträgers 314, endet jedoch plötzlich am hinteren Ende 324 des ersten Untersetzungsträgers 314. An Tälern 314b zwischen den Zähnen 314a ist auch ein Radius 330 ausgebildet.
Zurück zu den 12, 13, 15, 18 und 23 hat eine erste Druckscheibe 332 einen ersten Ringbereich 334, einen zweiten Ringbereich 336 und mehrere hinter dem ersten Untersetzungszahnradsatz 302 angeordnete Haltevorsprünge 338. Die Haltevorsprünge 338 stehen in Eingriff mit den zweiten Nuten 232 in der Basis 216 der Getriebebuchse 200, und dadurch ist eine relative Drehung zwischen der ersten Druckscheibe 332 und der Getriebebuchse 200 verhindert. Der Innendurchmesser der Basis 216 ist so gewählt, dass sie die Motorabdeckung 136 aufnimmt, und dadurch verhindert die vordere Fläche 340 der Motorabdeckung 136 die axiale Bewegung der ersten Druckscheibe 332. Der erste Ringbereich 334 berührt die hintere Fläche 342 des ersten Ringrads 310. Er stellt eine Abriebfläche zur Verfügung und steuert den Betrag, um den sich das erste Ringrad 310 in einer axialen Richtung bewegen kann. Der zweite Ringbereich 336 befindet sich im axialen Abstand vom ersten Ringbereich 334 und erstreckt sich vom ersten Ringbereich 334 nach vorn, um eine Abriebfläche für den ersten Satz von Planetenrädern 312 zur Verfügung zu stellen, die ebenfalls den Betrag steuert, um den diese sich in axiale Richtung bewegen können.
Der erste Planetenradsatz 312 enthält mehrere Planetenräder 344, von denen jedes im Allgemeinen zylindrische Form hat, in seinem äußeren Umfang mehrere Zähne 344a und in seiner Mitte eine Stiftöffnung 346 hat. Jedes Planetenrad 344 ist auf einem zugeordneten Stift 322 des ersten Untersetzungsträgers 314 gehaltert und so angeordnet, dass seine Zähne 344a in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 314a des ersten Ringrads 310 stehen. In der vorderen Fläche 350 und der hinteren Fläche 352 jedes Planetenrades 344 ist ein erhöhter Bereich 348 ausgebildet, der verhindert, dass die Zähne 344 mit dem ersten Untersetzungsträger 314 und der ersten Druckscheibe 332 reiben und dadurch Staub oder Späne erzeugen, die das Verhalten der Getriebeanordung 16 beeinträchtigen und deren Lebensdauer verringern würden. Da die Zähne 46a des Motorritzels 46 auf der Ausgangswelle 44 auch in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 344a der Planetenräder 344 stehen, dient das Motorritzel 46 als Sonnenrad für den ersten Untersetzungszahnradsatz 302.
Der zweite Untersetzungszahnradsatz 304 befindet sich im Bereich des vom ersten Gehäusebereich 260 gebildeten Hohlraums 212 und enthält ein zweites Sonnenrad 358, ein zweites Untersetzungselement oder Ringrad 360, einen zweiten Satz Planetenräder 362 und einen zweiten Untersetzungsträger 364. Das zweite Sonnenrad 358 ist zur Drehung mit dem ersten Untersetzungsträger 314 befestigt. Das zweite Sonnenrad 358 hat mehrere Zähne 358a, die sich vor der vorderen Fläche 328 des ersten Untersetzungsträgers 314 erstrecken.
Das zweite Ringrad 360 ist eine Ringstruktur mit mehreren entlang ihrem inneren Durchmesser gebildeten Zähnen 360a. Die Zähne 360a können an der hinteren Fläche 366 des zweiten Ringrads 360 stark angefast sein, enden jedoch plötzlich an der vorderen Fläche 368. Vorzugsweise ist an der hinteren Fläche 366 und den Seiten jedes Zahns 360a ein ausgepägter Radius 369 gebildet, der anstelle einer starken Fase verwendet wird, da er einen besseren Eingriff zwischen zweitem Ringrad 360 und erstem Untersetzungsträger 314 ergibt.
Im äußeren Umfang des zweiten Ringrads 360 sind mehrere Buchseneingriffszähne 370 ausgebildet, die sich nach vorn in Richtung der vorderen Fläche 368 des zweiten Ringrads 360 erstrecken und an einem Spitzenbereich 372 enden, der abgerundet ist und sich nach vorn und innen verjüngt. Im äußeren Umfang des zweiten Ringrads 360 ist auch eine ringförmige Bügelnut 374 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bügelnut 374 ein rechteckförmiger Schlitz mit einem Paar Seitenwände 376. Die Bügelnut 374 wird nachstehend im Einzelnen erläutert.
Der zweite Untersetzungsträger 364 hat die Form eines flachen Zylinders und mehrere sich von seiner hinteren Fläche 380 erstreckende Stifte 378. Der zweite Planetenradsatz 362 ist als mehrere Planetenräder 382 enthaltend dargestellt. Jedes Planetenrad 382 hat im Allgemeinen zylindrische Form und in seinem äußeren Umfang mehrere Zähne 382a und in seiner Mitte eine Stiftöffnung 384. Jedes Planetenrad 382 ist drehbar auf einem zugehörigen Stift 378 gehaltert, und der zweite Untersetzungsträger 364 ist so angeordnet, dass die Zähne 382a der Planetenräder 382 in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 360a des zweiten Ringrads 360 stehen. Die Zähne 358a des zweiten Sonnenrades 358 stehen auch in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 382a der Planetenräder 382.
Der dritte Untersetzungszahnradsatz 306 befindet sich im Bereich des vom zweiten Gehäusebereich 262 gebildeten Hohlraums 212 und enthält ein drittes Sonnenrad 398, ein drittes Untersetzungselement oder Ringrad 400, einen dritten Satz Planetenräder 402 und einen dritten Untersetzungsträger 404. Das dritte Sonnenrad 398 ist zur Drehung fest mit dem zweiten Untersetzungsträger 384 verbunden. Das dritte Sonnenrad 398 hat mehrere Zähne 398a, die sich von der vorderen Fläche 406 des zweiten Untersetzungsträgers 364 nach vorn erstrecken.
Das dritte Ringrad 400 ist eine Ringstruktur mit mehreren entlang dem inneren Durchmesser gebildeten Zähnen 400a. Die Zähne 400a sind an der Vorderfläche 412 des dritten Ringrads 400 stark angefast, enden jedoch plötzlich an der hinteren Fläche 414. Vorzugsweise ist an der vorderen Fläche 412 und den Seiten jedes Zahnrades 400a ein ausgeprägter Radius 407 gebildet, der statt einer starken Fase benutzt wird, da der ausgeprägte Radius 407 an den Zähnen 408 für einen besseren Eingriff zwischen dem dritten Ringrad 400 und dem dritten Untersetzungsträger 404 sorgt. Im äußeren Umfang des dritten Ringrads 400 sind mehrere Buchseneingriffszähne 418 ausgebildet, die sich nach hinten in Richtung auf die hintere Fläche 414 des dritten Ringrads 400 erstrecken und in einem Spitzenbereich 420 enden, der abgerundet und nach hinten und innen verjüngt ist. Im äußeren Umfang des dritten Ringrads 400 ist auch eine ringförmige Bügelnut 422 gebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bügelnut 422 ein rechteckiger Schlitz mit einem Paar Seitenwände 424. Die Bügelnut 422 wird nachstehend im Einzelnen erläutert.
Der dritte Untersetzungsträger 404 hat die Form eines flachen Zylinders mit mehreren sich von seiner hinteren Fläche 430 erstreckenden Stiften 428. Mehrere Zähne 404 sind in nahezu dem gesamten äußeren Umfang des dritten Untersetzungsträgers 404 gebildet, wobei sich zwischen jedem Paar benachbarter Zähne 404a ein Tal 404b befindet. Infolge der Abstände der Zähne 404a ist eines der Täler 404b (d.h. das Tal 404b') wegen des Fehlens eines Zahns 404a im äußeren Umfang des dritten Untersetzungsträgers 404 verhältnismäßig größer als die übrigen Täler 404b. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 404a des dritten Untersetzungsträgers 404 so konfiguriert, dass sie nicht in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 382a der zweiten Planetenräder 382 stehen.
Unter kurzer zusätzlicher Bezugnahme auf die 21 und 22 ist das Profil der Zähne 404a in größeren Einzelheiten dargestellt. Wie gezeigt, ist die hintere Fläche 430 des dritten Untersetzungsträgers 404 angefast, und in jeder Seite der Zähne 404a und Täler 404b ist ein ausgeprägter Radius 434 ausgebildet. Jeder Zahn 404a endet plötzlich an der vorderen Fläche 436 des dritten Untersetzungsträgers 404.
Zurück zu den 12, 13, 15, 18 und 23 ist der dritte Planetenrädersatz 402 mit mehrere Planetenräder 438 enthaltend gezeigt. Jedes Planetenrad 438 hat eine allgemein zylindrische Form, und in seinem äußeren Umfang sind mehrere Zähne 438a und durch seine Mitte eine Stiftöffnung 440 ausgebildet. Jedes Planetenrad 438 ist drehbar an einem zugehörigen der Stifte 428 gehaltert, und der dritte Untersetzungsträger 404 ist so angeordnet, dass die Zähne 438a der Planetenräder 438 in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 400a des dritten Ringrads 400 stehen. Sowohl an der vorderen Fläche als auch an der hinteren Fläche der Planetenräder 438 ist ein erhöhter Bereich 442 ausgebildet, der verhindert, dass die Zähne 438a am dritten Untersetzungsträger 404 reiben und dadurch Staub oder Späne erzeugen, die das Verhalten der Getriebeanordnung 12 beeinträchtigen und deren Lebensdauer verringern würden. Um das dritte Sonnenrad 398 ist eine zweite Druckscheibe 450 angeordnet, und die Zähne 398a des dritten Sonnenrades 398 stehen in kämmendem Eingriff mit den Zähnen 438a der Planetenräder 438. Die zweite Druckscheibe 450 enthält mehrere Haltevorsprünge 452, die zum Eingriff mit entsprechenden Vorsprungsnuten 454 (13) konfiguriert sind, die an der Innenfläche 266 des Körperbereichs 246 der Getriebebuchse 200 ausgebildet sind. Die Haltevorsprünge 452 und die Haltenuten 454 wirken zusammen, um eine relative Drehung zwischen der zweiten Druckscheibe 450 und der Getriebebuchse 200 zu verhindern.
Die Ausgangsspindelanordnung 20 enthält Übertragungsmittel 458, um eine Spindel 460 zur Drehung mit dem dritten Untersetzungsträger 404 zu koppeln, so dass Antriebsdrehmoment von der Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 zum Futter 22 übertragen wird. Derartige Übertragungsmittel 458 sind bekannt und leicht an die Getriebeanordnung gemäß der Erfindung anzupassen. Daher erfolgt keine detaillierte Beschreibung der Übertragungsmittel 458.
Unter Bezugnahme auf die 13, 13a, 13b, 16, 17, 18 und 23 bis 28 ist der Geschwindigkeitswahlmechanismus 60 zwischen einer ersten Stellung 500, einer zweiten Stellung 502 und einer dritten Stellung 504 bewegbar und enthält einen Schaltbereich 510 zur Aufnahme eines Geschwindigkeitsänderungseingangs und einen Betätigungsbereich 512 zur Beeinflussung der Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 gemäß dem Geschwindigkeitsänderungseingang. Der Betätigungsbereich 512 ist betriebsmäßig mit der Untersetzungszahnradsatzanordnung 202 gekoppelt und bewegt die zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze 304 und 306 in Abhängigkeit von der Bewegung des Schaltbereichs 510 zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen 500, 502 und 504 zwischen dem aktiven Zustand und dem inaktiven Zustand. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Betätigungsbereich 512 einen drehbaren Wahlnocken 520, mehrere Drahtbügel 522 und ein Federelement 523. Jeder der Drahtbügel 522 ist aus einem runden Draht gebildet, der in die Form eines Halbkreises 524 mit einem Paar sich vom Halbkreis 524 nach außen erstreckenden und etwa auf der Mittellinie des Halbkreises 524 angeordneten Vorsprünge 526 gebogen ist. Der Halbkreis 524 ist so bemessen, dass er in die Bügelnuten 374 und 422 im zweiten und dritten Ringrad 360 und 400 passt. Insoweit erstreckt sich der Halbkreis 524 weder radial nach außen bezüglich einem der Ringräder 360, 400 noch steht er in Eingriff mit den Seitenwänden 376, 424 der Bügelnuten 374, 422. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die Seitenwände 376, 424 der Bügelnuten 374, 422 in einem Abstand von etwa 1,27 mm (0,05 Inch), und der Durchmesser des die Drahtbügel 522 bildenden Drahtes beträgt etwa 1,02 mm (0,04 Inch).
Die Vorsprünge 526 der Drahtbügel 522 erstrecken sich aus dem Hohlraum 212 in einen zugehörigen der Bügelschlitze 284, 286, die in der Getriebebuchse 200 gebildet sind. Die Vorsprünge 526 sind lang genug, so dass sie sich aus der Außenfläche 258 des Körpers 214 der Getriebebuchse 200 erstrecken, jedoch nicht soweit, dass sie sich radial aus dem Bereich der ersten Bügelschlitze 284 in der Basis 216 der Übertragungsbuchse 200 erstrecken. Eine solche Konfiguration der Drahtbügel 522 erleichtert die Montage der Getriebeanordnung 16 und ermöglicht das Einsetzen der Drahtbügel 522 in die zweiten und dritten Ringräder 360 und 400, worauf diese Anordnungen entlang der Längsachse der Getriebebuchse 200 in den Hohlraum 212 eingesetzt werden.
Unter besonderer Bezugnahme auf die 13 und 27a bis 27c ist der drehbare Wahlnocken 520 mit einem gekrümmten Wahlkörper 530, einem Schaltvorsprung 532 und mehreren Abstandselementen 534 dargestellt. Durch den Wahlkörper 530 sind ein Paar erster Nockenschlitze 540a, 540b, ein Paar zweiter Nockenschlitze 544a, 544b, eine Federöffnung 546 und eine Führöffnung 548 gebildet. Der Wahlkörper 530 ist so bemessen, dass er im Gleitsitz in Eingriff mit dem Außendurchmesser des Kör perbereichs 246 der Übertragungsbuchse 200 kommt. Die Führöffnung 548 ist im Allgemeinen rechteckig geformt und so bemessen, dass sie in Eingriff mit den vorderen und hinteren Flächen der Wahlncckenführung 250 kommt. Die Führöffnung 548 ist erheblich breiter als die Breite der Wahlnockenführung 250 und ist so bemessen, dass der drehbare Wahlnocken 520 auf der Getriebebuchse 200 zwischen einer ersten Drehstellung, einer zweiten Drehstellung und einer dritten Drehstellung gedreht werden kann. Die Wahlnockenführung 250 wirkt mit der Führöffnung 548 zusammen, um die Strecke zu begrenzen, um die der drehbare Wahlnocken 520 auf der Getriebebuchse 200 gedreht werden kann, indem eine erste seitliche Seite der Wahlnockenführung 250 eine erste seitliche Seite der Führöffnung 548 berührt, wenn der drehbare Wahlnocken 520 in die erste Drehstellung gebracht ist, und eine zweite seitliche Seite der Wahlnockenführung 250 eine zweite seitliche Seite der Führöffnung 548 berührt, wenn der drehbare Wahlnocken 520 in die dritte Drehstellung gebracht ist.
Jeder der ersten Nockenschlitze 540a und 540b ist so bemessen, dass er einen der Vorsprünge 526 des in Eingriff mit dem zweiten Ringrad 360 stehenden Drahtbügels 522 aufnimmt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der erste Nockenschlitz 540a einen ersten Abschnitt 550, einen zweiten Abschnitt 552 und einen Zwischenabschnitt 554. Der erste Abschnitt 550 befindet sich in einem ersten vorbestimmten Abstand von einer Bezugsebene 558, die senkrecht zur Längsachse des drehbaren Wahlnockens 520 verläuft, und der zweite Abschnitt 552 befindet sich in einem zweiten Abstand von der Bezugsebene 558. Der Zwischenabschnitt 554 koppelt die ersten und zweiten Abschnitte 550 und 552 miteinander. Die Konfiguration des ersten Nockenschlitzes 540b ist identisch mit der des ersten Nockenschlitzes 540a, jedoch ist er relativ zum drehbaren Wahlnocken 520 gedreht, so dass jeder der ersten, zweiten und Zwischenabschnitte 550, 552 und 554 im ersten Nockenschlitz 540b um 180° entfernt von den ersten, zweiten und Zwischenabschnitten 550, 552 und 554 im ersten Nockenschlitz 540a liegt.
Jeder der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b ist zur Aufnahme eines der Vorsprünge 526 eines Entsprechenden des Drahtbügels 522 bemessen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der zweite Nockenschlitz 544a einen ersten Abschnitt 560, einen zweiten Abschnitt 562, einen dritten Abschnitt 564 und ein Paar Zwischenabschnitte 566 und 568. Die ersten und dritten Abschnitte 560 und 564 sind in einem dritten vorbestimmten Abstand von der Bezugsebene angeordnet, und der zweite Abschnitt 562 befindet sich in einem vierten Abstand von der Bezugsebene 558. Der Zwischenabschnitt 566a verbindet die ersten und zweiten Abschnitte 560 und 562 miteinander, und der Zwischenabschnitt 568 verbindet die zweiten und dritten Abschnitte 562 und 566 miteinander. Die Form des zweiten Nockenschlitzes 544b ist gleich derjenigen des zweiten Nockenschlitzes 544a, jedoch ist er bezüglich dem drehbaren Wahlnocken 520 gedreht, so dass sich die ersten, zweiten, dritten und Zwischenabschnitte 560, 562, 564 und 566 und 568 des zweiten Nockenschlitzes 544b um 180° entfernt von den ersten, zweiten, dritten und Zwischenabschnitten 560, 562, 564 und 566 und 568 des zweiten Nockenschlitzes 544a befinden.
Wenn sich die Vorsprünge 526 der Drahtbügel 522 in Eingriff mit den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b und den zweiten Nockenschlitzen 544a und 544b befinden, kann der drehbare Wahlnocken 520 auf der Getriebebuchse 200 zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen 500, 502 und 504 gedreht werden, um wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff mit den zweiten und dritten Ringrädern 360 und 400 der ersten und zweiten Untersetzungsträger 314 und 404 zu kommen. Während der Drehung des drehbaren Wahlnockens 520 halten die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b die Drahtvorsprünge 526 ihrer zugehörigen Drahtbügel 522 und bewirken die Bewegung der Drahtvorsprünge 526 in einem zugehörigen der ersten und zweiten Bügelschlitze 284 und 286 entlang der Längsachse der Getriebebuchse 200. Demgemäß ist der drehbare Wahlnocken 520 zur Umsetzung einer Dreheingangsbewegung in eine axiale Ausgangsbewegung wirksam, durch die die Drahtbügel 522 in vorbestimmter Weise axial bewegt werden. Den im Körperbereich 246 der Getriebebuchse 200 ausgebildeten Schmiermittelnuten 252 ist ein Schmiermittel (nicht gezeigt) zugeführt, das die Grenzschicht zwischen Getriebebuchse 200 und drehbarem Wahlnocken 520 schmiert.
Die Bewegung des drehbaren Wahlnockens 520 in die erste Drehstellung 500 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 der in Eingriff mit dem zweiten Ringrad 360 stehenden Drahtbügel 522 in den ersten Abschnitt 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die Vorsprünge 526 der in Eingriff mit dem dritten Ringrad 400 stehenden Drahtbügel 522 in den ersten Abschnitt 560 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b gelangen. Entsprechend bewirkt das Positionieren des drehbaren Wahlnockens 520 in die erste Drehbewegung, dass die zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 jeweils in kämmenden Eingriff mit den zweiten und dritten Planetenrädern 362 und 402 gelangen. Gleichzeitig mit dem kämmenden Eingriff von zweiten und dritten Ringrädern 360 und 400 mit den zweiten und dritten Planetenrädern 362 und 402 werden die Buchseneingriffszähne 370 und 418 der zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 jeweils in kämmenden Eingriff mit den ersten und zweiten Sätzen von Ringeingriffszähnen 254 und 256 gebracht, um eine relative Drehung zwischen den zweiten und dritten Ringrädern 360 und 400 und der Getriebebuchse 200 zu verhindern, so dass die Getriebeanordnung 16 mit einer ersten Gesamtuntersetzung oder einem Geschwindigkeitsverhältnis 570 gemäß 23 versehen wird. Der Fachmann erkennt, dass die Spitzenbereiche 272 der Zähne 268 der ersten und zweiten Sätze von Ringeingriffszähnen 254 und 256 und die Spitzenbereiche 372 und 420 der Buchseneingriffs zähne 370 und 418 abgerundet und verjüngt sind, um ihre Fähigkeit zum kämmenden Eingriff in Abhängigkeit von der axialen Verstellung entlang der Längsachse der Getriebeanordnung 16 zu verbessern.
Die Bewegung des drehenden Wahlnockens 520 in die zweite Drehstellung 502 bewirkt, dass die Vorsprünge 526 des in Eingriff mit dem zweiten Ringrad 360 stehenden Drahtbügels 522 in den ersten Abschnitt 550 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die Vorsprünge 526 des in Eingriff mit dem dritten Ringrad 400 stehenden Drahtbügels 522 in den zweiten Abschnitt 562 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b gelangen. Entsprechend bewirkt das Bewegen des drehenden Wahlnockens 520 in die zweite Drehstellung den kämmenden Eingriff des zweiten Ringrads 360 mit den zweiten Planetenrädern 362 und des dritten Ringrads 400 sowohl mit den dritten Planetenrädern 402 und dem dritten Untersetzungsträger 404. Die Bewegung des drehenden Wahlnockens 520 in die zweite Drehstellung 502 bringt die Nockeneingriffszähne 370 des zweiten Ringrads 360 auch in kämmenden Eingriff mit dem ersten Satz von Ringeingriffszähnen 254, während die Buchseneingriffszähne 418 des dritten Ringrads 400 nicht in kämmendem Eingriff mit dem zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 256 stehen. Dadurch ist eine relative Drehung zwischen dem zweiten Ringrad 360 und der Getriebebuchse 200 verhindert, während eine relative Drehung zwischen dem dritten Ringrad 400 und der Getriebebuchse 200 möglich ist, um dadurch die Getriebeanordnung 16 mit einer zweiten Gesamtuntersetzung oder einem Geschwindigkeitsverhältnis 572 gemäß 24 zu versehen.
Die Bewegung des drehenden Wahlnockens 520 in die dritte Drehstellung 504 bewirkt die Bewegung der Vorsprünge 526 des in Eingriff mit dem zweiten Ringrad 360 stehenden Drahtbügels 522 in den zweiten Abschnitt 552 der ersten Nockenschlitze 540a und 540b und der Vorsprünge 526 des in Eingriff mit dem dritten Ringrad 400 stehenden Drahtbügels 522 in den dritten Abschnitt 564 der zweiten Nockenschlitze 544a und 544b. Die Bewegung des drehenden Wahlnockens 520 in die dritte Drehstellung bewirkt somit den kämmenden Eingriff des zweiten Ringrads 360 sowohl mit den zweiten Planetenrädern 362 als auch mit dem ersten Untersetzungsträger 314, während sich das dritte Ringrad 400 nur in kämmendem Eingriff mit den dritten Planetenrädern 402 befindet. Die Bewegung des drehenden Wahlnockens 520 in die dritte Drehstellung 504 bringt auch die Buchseneingriffszähne 370 des zweiten Ringrads 360 außer kämmenden Eingriff mit dem ersten Satz von Ringeingriffszähne 254 und die Buchseneingriffszähne 418 des dritten Ringrads 400 in kämmenden Eingriff mit dem zweiten Satz von Ringeingriffszähnen 256, um eine relative Drehung zwischen dem zweiten Ringrad 360 und der Getriebebuchse 200 zu verhindern und eine relative Drehung zwischen dem dritten Ringrad 400 und der Getriebebuchse 200 zuzulassen, um die Getriebeanordnung 16 mit einer dritten Gesamtuntersetzung oder einem Geschwindigkeitsverhältnis 574 zu versehen.
In dem Beispiel gemäß 13, 27b und 28 besteht das Federelement 523 aus einem flachen, rechteckförmigen Stück Federstahl und hat einen abgeflachten Z-förmigen Bereich 580 und einen erhöhten Bereich 584. Der abgeflachte Z-förmige Bereich 580 ist zum Herumlegen um zwei Verstärkungsstreben 586 ausgebildet, die sich in die Federöffnung 546 erstrecken, so dass der erhöhte Bereich 584 in einer vorbestimmten Stellung gehalten wird und zwischen dem drehenden Wahlnocken 520 und dem Federelement 523 auch eine Federkraft ausübt. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 28 ist der erhöhte Bereich 584 des Federelements 523 so bemessen, dass er in Eingriff mit im Gehäuse 592 der Ausgangsspindelanordnung 20 ausgebildeten inneren Nuten 590 kommt. Zwischen den Nuten 590 sind Stege 594 ausgebildet, die in Umfangsrichtung vom drehenden Wahlnocken 520 beabstandet sind. Wenn die Ausgangsspindelanordnung 20 über der Getriebeanordnung 16 angeordnet ist und der Geschwindigkeitswahlmechanismus 60 sich in einer der ersten, zweiten und dritten Drehstellungen 500, 502 und 504 befindet, steht der erhöhte Bereich 584 des Federelements 523 in Eingriff mit einer zugehörigen der Nuten 590. Die vom Federelement 523 bei Bewegung des erhöhten Bereichs 584 in Abhängigkeit von der Berührung zwischen dem erhöhten Bereich 584 und dem Steg 594 nach unten in Richtung auf den drehenden Wahlnocken 520 erzeugte Kraft dient dazu, eine unbeabsichtigte Drehung des Geschwindigkeitswahlmechanismus 60 zu verhindern. Außerdem liefert das Einbringen des erhöhten Bereichs 584 in eine Nut 590 dem Benutzer einen fühlbaren Hinweis auf das Positionieren des drehenden Wahlnockens 520.
In dem in den 13 und 27c gezeigten Beispiel ist der Schaltbereich 510 mit einem gekrümmten Streifen 600 dargestellt, an dem ein erhöhter hohler und rechteckförmiger Wahlknopf 602 ausgebildet ist. Der Streifen 600 ist aus Kunststoffmaterial hergestellt und so ausgebildet, dass er dem äußeren Durchmesser des drehenden Wahlnockens 520 entspricht. Das offene Ende des Wahlknopfes 602 ist zur Aufnahme des Drahtvorsprunges 532 ausgebildet, um das Koppeln von Schaltbereich 510 und drehbarem Wahlnocken 520 miteinander ohne Befestigungsmittel zu ermöglichen. Die mehreren Abstandselemente 534 sind in dem drehenden Wahlnocken 520 ausgebildete erhöhte Bereiche, die konzentrisch zum Wahlkörper 530 sind und sich von diesem radial nach außen erstrecken. Die Abstandselemente 534 heben den gekrümmten. Streifen 600 an, um zu verhindern, dass der gekrümmte Streifen die Drahtvorsprünge 526 in den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b berührt. Die Abstandselemente 534 können auch zum wahlweisen Verstärken von Bereichen des drehenden Wahlnockens 520 dienen, etwa von Bereichen benachbart zu den ersten Nockenschlitzen 540a und 540b.
Der Fachmann erkennt, dass der drehende Wahlnocken 520 (d.h. die ersten Nockenschlitze 540a und 540b und die zweiten Nockenschlitze 544a und 544b) auch etwas anders ausgebildet sein könnte, um einen kämmenden Eingriff des zweiten Ringrads 360 sowohl mit den zweiten Planetenrädern 362 als auch mit dem ersten Untersetzungsträger 314 zu bewirken, während das dritte Ringrad 400 in kämmendem Eingriff sowohl mit den dritten Planetenrädern 402 als auch mit dem dritten Untersetzungsträger 404 steht, um dadurch die Getriebeanordnung 16 mit einer vierten Gesamtuntersetzung oder einem Geschwindigkeitsverhältnis zu versehen.
Der Fachmann erkennt auch, dass der dargestellte Wahlmechanismus 60 durch Wahlmechanismen anderer Ausbildungen ersetzt werden kann. Diese Wahlmechanismen können einen Betätiger aufweisen, der durch eine Dreh- oder Schiebebewegung betätigt wird und der Gestänge, Nocken oder andere Einrichtungen bekannter Art aufweisen kann, um das zweite und dritte Ringrad 360 und 400 bezüglich der Getriebebuchse 200 zu verschieben. Da die zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 unabhängig zwischen den aktiven und den inaktiven Zuständen bewegbar sind (d.h. die Positionierung eines der zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 hat nicht die Positionierung des anderen der zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 zur Folge), erkennt der Fachmann, dass der Schaltmechanismus 60 auch zum Positionieren der zweiten und dritten Ringräder 360 und 400 unabhängig voneinander ausgebildet sein kann.
Kupplungsmechanismus
In den 23, 26 und 28 bis 30 ist der Kupplungsmechanismus 18 mit einem Kupplungselement 700, einer Eingriffsanordnung 702 und einem Einstellmechanismus 704 gezeigt. Das Kupplungselement 700 ist als Ringstruktur dargestellt, die am äußeren Durchmesser des ersten Ringrads 310 befestigt ist und die sich radial nach außen erstreckt. Das Kupplungselement 700 hat eine gekrümmte Kupplungsfläche 316, die in der vorderen Fläche 318 des ersten Ringrads 310 ausgebildet ist. Der äußere Durchmesser des Kupplungselements 700 ist so bemessen, dass es im Bereich des Hohlraums 212 dreht, der durch die Basis 216 der Getriebebuchse 200 gebildet ist. Mit besonderer kurzer Bezugnahme auf 29 ist im dargestellten Beispiel die Kupplungsfläche 316 durch mehrere Spitzen 710 und Täler 712 gebildet, die relativ zueinander so angeordnet sind, dass sie eine Reihe von Rampen bilden, die unter einem Winkel von 18° verlaufen. Der Fachmann erkennt jedoch, dass andere Kupplungsflächenformen ebenfalls verwendet werden können, etwa sinusförmige Kupplungsflächen 316' (29a).
Während das erste Ringrad 310 und das Kupplungselement 700 als einstückiger Aufbau (d.h. einheitlicher Aufbau) dargestellt wurde, erkennt der Fachmann, dass sie auch anders ausgebildet sein können. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 29b dargestellt, bei dem das erste Ringrad 310' mit einem Ringbund 1000 und mehreren Vorsprungsöffnungen 1002 gezeigt ist. Der Ringbund 1000 ist mit mehreren Rampen 1004 dargestellt, die beidseitig abfallende Seiten haben, ist jedoch ansonsten flach. Das erste Ringrad 310' ist ansonsten identisch mit dem ersten Ringrad 310. Ein ringförmiger Dämpfer 1008 liegt am Ringbund 1000 an und weist mehrere Vorsprungselemente 1010 auf, die in Eingriff mit den Vorsprungsöffnungen 1002 im ersten Ringrad 310' stehen, um zu verhindern, dass sich der Dämpfer 1008 relativ zum ersten Ringrad 310' dreht. Der Dämpfer 1008 hat einen Körperbereich 1012, der an die Kontur des Ringbunds 1000 angepasst geformt ist und selbst mehrere angepasste Rampenbereiche 1014 aufweist, die zum Eingriff mit den Rampen 1004 ausgebildet sind. Der Dämpfer 1008 ist aus einem geeigneten, stoßdämpfenden Material, wie etwa Acetyl, hergestellt. Das Kupplungselement 700', das ein aus einem abriebfesten Material, etwa gehärteter 8620 Stahl, hergestelltes Ringelement ist, ist über dem Dämpfer 1008 angeordnet. Wie der Dämpfer 1008 enthält das Kupplungselement 700' mehrere Vorsprungselemente 1020, die in verriegelndem Eingriff mit den Vorsprungsöffnungen 1002 stehen, um eine Drehung bezüglich dem ersten Ringrad 310' zu verhindern, und mehrere angepasste Rampenbereiche 1022. Die angepassten Rampenbereiche 1022 des Kupplungselementes 700' kommen jedoch in angepassten Eingriff mit den angepassten Rampenbereichen 1014 des Dämpfers 1008. Während dieser Aufbau teurer als das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist, ergibt sich eine höhere Toleranz gegen hohe Stoßkräfte, die mit dem Betrieb des Kupplungsmechanismus 18 verbunden sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Eingriffsanordnung 702 ein Stiftelement 720, eine Andruckfeder 722 und einen Mitnehmer 724. Das Stiftelement 720 hat einen zylindrischen Körperbereich 730 mit einem Außendurchmesser, der für einen Schiebesitz im zweiten Bereich 278 der Betätigeröffnung 274 im Stiftgehäusebereich 248 der Getriebebuchse 200 bemessen ist. Das Stiftelement 720 hat ferner einen Spitzenbereich 732 und einen Kopfbereich 734. Der Spitzenbereich 732 ist für den Eingriff mit dem Einstellmechanismus 704 ausgebildet und im dargestellten Beispiel am Ende des Körperbereichs 730 des Stiftelements 720 vorgesehen und durch einen Kugelradius gebildet. Der Kopfbereich 734 ist gegenüber dem Spitzenbereich 732 mit dem Ende des Körperbereichs 730 verbunden und als flacher Zylinder oder Trommel ausgebildet, der bzw. die für einen Schiebesitz im ersten Bereich 276 der Betätigeröffnung 274 bemessen ist. Somit verhindert der Kopfbereich 734, dass das Stiftelement 720 nach vorn aus der Betätigeröffnung 274 herausgedrückt wird.
Die Andruckfeder 722 ist eine Druckfeder, deren Außendurchmesser für einen Schiebesitz im ersten Bereich 276 der Betätigeröffnung 274 bemessen ist. Das vordere Ende der Andruckfeder 722 berührt den Kopfbereich 734 des Stiftelements 720, während ihr gegenüberliegendes Ende den Mitnehmer 724 berührt. Das Ende des Bereichs 740 des Mitnehmers 724 ist zylindrisch geformt und für einen Schiebesitz im Innendurchmesser der Andruckfeder 722 bemessen. In diesem Zusammenhang wirkt der Endbereich 740 des Mitnehmers als Federführung, um zu verhindern, dass sich die Andruckfeder 722 umbiegt, wenn sie zusammengedrückt wird. Der Mitnehmer 724 hat auch einen Mitnehmerbereich 744 mit einem zylindrisch geformten Körperbereich 746, einem Spitzenbereich 748 und einem Flanschbereich 750. Der Körperbereich 746 ist für einen Schiebesitz im ersten Bereich 276 der Betätigungsöffnung 274 bemessen. Der Spitzenbereich 748 ist für den Eingriff mit der Kupplungsfläche 316 konfiguriert und in dem dargestellten Beispiel am Ende des Körperbereichs 746 des Mitnehmers 724 ausgebildet und durch einen Kugelradius definiert. Der Flanschbereich 750 ist am Übergang zwischen Körperbereich 746 und Endbereich 740 ausgebildet. Der Flanschbereich 750 ist im Wesentlichen flach und zur Aufnahme der Vorspannkraft konfiguriert, die von der Andruckfeder 722 ausgeübt wird.
Wie gezeigt, hat der Einstellmechanismus 704 auch eine Einstellstruktur 760 und einen Stellring 762. Die Einstellstruktur 760 hat die Form eines im Allgemeinen hohlen Zylinders, der auf einen Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelanordnung 20 passt. Die Einstellstruktur 760 weist eine Ringfläche 768 auf, in der ein Einstellprofil 770 gebildet ist. Das Einstellprofil 770 enthält einen ersten Einstellabschnitt 772, einen letzten Einstellabschnitt 774, mehrere Zwischeneinstellabschnitte 776 und einen Rampenabschnitt 778 zwischen den ersten und letzten Einstellabschnitten 772 und 774. In dem dargestellten Beispiel ist zwischen dem letzten Zwischeneinstellabschnitt 776z und dem letzten Einstellabschnitt 774 ein zweiter Rampenabschnitt 779 vorhanden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bereich des Einstellprofils 770 vom ersten Einstellabschnitt 772 bis zum letzten der Zwischeneinstellab schnitte 776z auch als Rampe mit konstanter Neigung ausgebildet. Somit ist ein mit dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelanordnung 20 gekoppelte Mitnehmer 780 radial nach außen in Richtung auf den Innendurchmesser der Einstellstruktur 760 vorgespannt, wo er an den mehreren Verriegelungsvorsprüngen 782 anliegt, die im Einstellmechanismus 704 (d.h. im Stellring 762) ausgebildet sind. Der Mitnehmer 724 und die mehreren Riegelvorsprünge 782 wirken zusammen, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 einen fühlbaren Hinweis auf die Stellung des Einstellprofils 770 zu geben sowie die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern, um die Stellung des Einstellprofils 770 in der gewünschten der Einstellabschnitte 772, 774 und 776 zu halten.
Der Stellring 762 ist mit dem Äußeren der Einstellstruktur 760 gekoppelt und hat mehrere erhöhte Griffflächen 790, die dem Benutzer des Werkzeugs 10 die bequeme Drehung sowohl von Einstellring 762 als auch von Einstellstruktur 760 ermöglichen, um das Einstellprofil 770 auf einen gewünschten der Einstellabschnitte 772, 774 und 776 einzustellen. Zum Anzeigen der Stellung des Einstellprofils 770 bezüglich dem Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelanordnung 720 wird eine Einstellanzeige 792 benutzt. In dem Beispiel enthält die Einstellanzeige 792 einen im Gehäusebereich 766 der Ausgangsspindelanordnung 20 ausgebildeten Teil 794 und eine Skala 796, die im Umfang des Einstellrings 762 vorgesehen ist.
Während des Betriebs des Werkzeugs 10 wird vom Motorritzel 46 der Motoranordnung 14 ein Anfangsantriebsdrehmoment zum ersten Satz von Planetenrädern 312 übertragen und bewirkt die Drehung des ersten Satzes von Planetenrädern 312. In Abhängigkeit von der Drehung des ersten Satzes von Planetenrädern 312 wird auf das erste Ringrad 310 ein erstes Zwischendrehmoment ausgeübt. Diesem Drehmoment widersteht ein Kupplungsdrehmoment, das vom Kupplungsmechanismus 18 aufgebracht wird. Das Kupplungsdrehmoment verhindert die freie Drehung des ersten Ringrads 310 und veranlasst die Zufuhr des ersten Zwischendrehmoments zum ersten Untersetzungsträger 314 und dem übrigen Teil der Untersetzungszahnradsatzanordnung 202, um das erste Zwischendrehmoment in vorbestimmter Weise gemäß der Einstellung des Schaltmechanismus 60 zu vervielfachen. Insoweit spannt der Kupplungsmechanismus 18 den ersten Untersetzungszahnradsatz 302 in den aktiven Zustand vor.
Die Größe des Kupplungsdrehmoments ist durch den Einstellmechanismus 704 bestimmt und insbesondere durch die relative Höhe des Einstellabschnittes 772, 774 oder 776, der in Berührung mit dem Spitzenbereich 732 des Stiftelements 720 steht. Das Einstellen des Einstellmechanismus 704 auf einen Vorbestimmten der Einstellabschnitte 772, 774 oder 776 drückt das Stiftelement 720 nach hinten in die Betätigeröffnung 274, wodurch die Andruckfeder 772 zusammengedrückt wird und eine Kupplungskraft erzeugt. Die Kupplungskraft wird auf den Flanschbereich 750 des Mitnehmers 724 übertragen und bewirkt den Eingriff des Spitzenbereichs 748 des Mitnehmers 724 mit der Kupplungsfläche 316 und erzeugt das Kupplungsdrehmoment. Das Positionieren des Spitzenbereichs 748 des Mitnehmers 724 in eines der Täler 712 der Kupplungsfläche 316 bewirkt das Verhindern der Drehung des ersten Ringrads 310 bezüglich der Getriebebuchse 200, wenn die Größe des Kupplungsdrehmoments das erste Zwischendrehmoment übersteigt. Wenn jedoch das erste Zwischendrehmoment das Kupplungsdrehmoment übersteigt, kann sich das erste Ringrad 310 bezüglich der Kupplungsbuchse 200 drehen. Abhängig von der Form der Kupplungsfläche 316 kann die Drehung des ersten Ringrads 310 eine Vergrößerung der Kupplungskraft um einen ausreichenden Betrag verursachen, so dass eine weitere Drehung verhindert wird. In diesen Fällen dreht sich das erste Ringrad 310 in einer entgegengesetzten Richtung, wenn die Größe des ersten Zwischendrehmoments abnimmt, wodurch sich der Spitzenbereich 748 des Mitnehmers 724 in ei nem der Täler 712 der Kupplungsfläche 316 ausrichten kann. Wenn die Drehung des ersten Ringrads 310 keine ausreichende Erhöhung der Kupplungskraft verursacht, um die Drehung des ersten Ringrads 310 vollständig zu verhindern, kommt der erste Untersetzungszahnradsatz 302 in den inaktiven Zustand, in dem das Ringrad 310 dreht, um die Übertragung des ersten Zwischendrehmoments auf den ersten Untersetzungsträger 314 zu unterdrücken. In diesen Fällen wird durch den Bereich der Getriebeanordnung 16, der sich vor dem ersten Satz von Planetenrädern 312 befindet (beispielsweise erster Untersetzungsträger 314, zweites Sonnenrad 358, zweiter Satz von Planetenrädern 362) kein Drehmoment übertragen.
Ein derartiger Aufbau des Kupplungsmechanismus 18 ist äußerst vorteilhaft, da das Kupplungsdrehmoment für den Widerstand gegen das erste Zwischendrehmoment bemessen ist, im Gegensatz zum Ausgangsdrehmoment des Werkzeugs 10, das durch die Mehrfachuntersetzungsgetriebeanordnung 16 erzeugt und zum Futter 22 übertragen wird. Insoweit kann der Kupplungsmechanismus 18 verhältnismäßig klein ausgebildet sein, wodurch die Möglichkeit verbessert wird, ihn in das Werkzeug 10 einzubauen oder einzupassen. Da darüber hinaus die Geschwindigkeit oder das Zahnradverhältnis hinter dem oder stromabwärts vom ersten Ringrad 310 geändert wird, kann der Kupplungsmechanismus 18 über einen relativ großen Bereich von Ausgangsdrehmomenten arbeiten. Verglichen mit üblichen Kupplungsmechanismen, die das Ausgangsdrehmoment eines Getriebes begrenzen, arbeiten diese Einrichtungen typischerweise mit einem verhältnismäßig engen Drehmomentenbereich und erfordern eine Änderung ihrer Kupplungsfeder, falls eine erhebliche Verschiebung der Größe des Ausgangsdrehmoments gewünscht ist. Demgegenüber kann sich der Kupplungsmechanismus 18 gemäß der Erfindung an eine erhebliche Verschiebung der Größe des Ausgangsdrehmoments des Werkzeugs 10 einfach durch Betrieb der Getriebeanordnung 16 in einem un terschiedlichen (d.h. niedrigeren oder höheren) Untersetzungsverhältnis anpassen.
Im Betrieb von drehenden angetriebenen Werkzeugen, wie dem Werkzeug 10, ist es häufig erwünscht, zwischen zwei Kupplungseinstellungen zu wechseln, wenn das Werkzeug 10 sowohl zum Bohren eines Loches als auch danach zum Einsetzen einer Schraube in das Loch benutzt wird. Dazu kann der Einstellmechanismus 704 bezüglich der Ausgangsspindelanordnung 20 in eine Stellung in einem gewünschten der Einstellabschnitte 772, 774 und 776 gedreht werden, um den ersten Vorgang durchzuführen, und danach in einen zweiten der Einstellabschnitte 772, 774 und 776, um den zweiten Vorgang durchzuführen. Gegenüber den bekannten Kupplungsanordnungen ist die Einstelleinrichtung 704 gemäß der Erfindung so ausgebildet, dass die Einstellstruktur 760 und der Stellring 762 um einen Winkel von 360° gedreht werden können. Es sei angenommen, dass die Einstellstruktur 760 sich an einem Zwischeneinstellabschnitt 776x befindet. Dann führt eine Drehung des Einstellmechanismus 704 um 360° zur Drehung der Einstellstruktur 760 über die anderen Zwischeneinstellabschnitte 776 und auch die ersten und letzten Einstellabschnitte 772 und 774 und den Rampenabschnitt 778, so dass sich die Einstellstruktur 760 wieder in der Stellung im Zwischeneinstellabschnitt 776x befindet. Dieses Merkmal ist besonders zweckmäßig, wenn es erforderlich ist, die Kupplungseinstellung zwischen einer relativ hohen Kupplungseinstellung und einer relativ niedrigen Kupplungseinstellung zu ändern. Insoweit ermöglicht der Rampenabschnitt 778 die Drehung des Einstellrings 762 (und der Einstellstruktur 760) von der höchsten Kupplungseinstellung entsprechend dem letzten Einstellabschnitt zur niedrigsten Kupplungseinstellung, entsprechend der ersten Kupplungseinstellung, ohne dass der Kupplungsmechanismus 18 in eine der Zwischenkupplungseinstellungen gebracht würde. Somit ist der Benutzer des Werkzeugs 10 in der Lage, die Kupplungseinstellung durch Drehung des Einstellrings 762 um einen verhältnismäßig geringen Betrag von der Maximaleinstellung zur Minimaleinstellung (und umgekehrt) zu ändern.
Während das Einstellprofil 770 bisher als konstante Neigung aufweisend beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung im weiteren Sinne etwas unterschiedlich aufgebaut sein kann. Beispielsweise kann das Einstellprofil 770' so geformt sein, dass jeder der ersten, letzten und Zwischeneinstellabschnitte 772', 774' und 776', wie in 31 dargestellt, mit Rastungen versehen sein kann. Bei dieser Anordnung sind die Rastvorsprünge 782 in der Einstellstruktur 760 und der Mitnehmer 780 im Gehäusebereich 760 der Ausgangsspindelanordnung 20 überflüssig, da die Einstellabschnitte 772', 774' und 776' mit dem Eingriff 702 zusammenarbeiten, um dem Benutzer des Werkzeugs 10 einen fühlbaren Hinweis auf die Stellung des Einstellprofils 770' zu geben sowie die freie Drehung der Einstellstruktur 760 zu verhindern.
Ein anderes Beispiel ist in 32 dargestellt, bei dem das Einstellprofil 770'' im Allgemeinen ähnlich dem Einstellprofil 770 ist, bei dem jedoch der Rampenabschnitt 779 weggelassen wurde, so dass der letzte Zwischeneinstellabschnitt 776z sich unmittelbar benachbart zum letzten Einstellabschnitt 774 befindet.
Während die Erfindung in der Anmeldung beschrieben und in den Zeichnungen unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt wurde, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen gemacht und Äquivalente für Elemente eingesetzt werden können, ohne vom durch die Ansprüche definierten Schutzumfang abzuweichen. Ferner können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, um einen besonderen Fall oder ein Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf das durch die Zeich nungen dargestellte und in der Anmeldung beschriebene Ausführungsbeispiel, das im Augenblick als die beste Lösung zum Ausführen der Erfindung angesehen wird, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsbeispiele umfasst, die in die Beschreibung der angefügten Ansprüchen fallen.

Claims

Antriebszug für ein angetriebenes Werkzeug mit einem Gehäuse (12), einem Getriebe (16) mit einem ersten Untersetzungszahnradsatz (302), einem zweiten Untersetzungszahnradsatz (304) und einem dritten Untersetzungszahnradsatz (306), von denen mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) zur Durchführung eines Geschwindigkeitsverringerungs- und Drehmomentvervielfältigungsvorgangs in einem inaktiven Zustand und einem aktiven Zustand betrieben werden können, und einem Geschwindigkeitswahlmechanismus (60) mit einem Schaltbereich (510) und einem Betätigungsbereich (512), wobei der Schaltbereich (510) zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung, einer zweiten Stellung und einer dritten Stellung mit dem Gehäuse (12) gekoppelt ist und der Betätigungsbereich (512) betriebsmäßig mit dem Getriebe (16) gekoppelt ist und mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) in Abhängigkeit von der Bewegung des Schaltbereichs (510) zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen zwischen den aktiven und inaktiven Zuständen einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze gleichzeitig in einem aktiven Zustand betreibbar sind.
Antriebszug nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe (16) mit einer ersten Drehgeschwindigkeit betreibbar ist, wenn der Schaltbereich (510) sich in der ersten Stellung befindet, mit einer zweiten Geschwindigkeit betreibbar ist, wenn sich der Schaltbereich (510) in der zweiten Stellung befindet, und mit einer dritten Geschwindigkeit betreibbar ist, wenn sich der Schaltbereich (510) in der dritten Stellung befindet.
Antriebszug nach Anspruch 2, bei dem der Geschwindigkeitswahlmechanismus (60) zwei der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) zwischen aktiven und inaktiven Zuständen bewegt und bei dem der Antriebszug ferner eine Kupplung (18) enthält, die den anderen der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) im aktiven Zustand hält, es sei denn, dass ein auf den anderen der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) ausgeübtes Drehmoment ein vorbestimmtes Kupplungsdrehmoment überschreitet.
Antriebszug nach Anspruch 3, bei dem der zweite und dritte Untersetzungszahnradsatz die beiden der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) sind, bei dem die zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze aktiv sind, wenn sich der Schaltbereich (510) in der ersten Stellung befindet, bei dem der eine der zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze aktiv und der andere der zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze inaktiv ist, wenn sich der Schaltbereich (510) in der zweiten Stellung befindet, und bei dem sowohl der zweite als auch der dritte Untersetzungszahnradsatzbereich inaktiv ist, wenn sich der Schaltbereich in der dritten Stellung befindet.
Antriebszug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Zahnradsätze (302, 304, 306) eine Planetengetriebeanordnung aufweist.
Antriebszug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest einer der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) ein Ringrad (310, 360, 400) hat, das zwischen einer bezüglich dem Gehäuse (12) festen ersten Stellung und einer bezüglich dem Gehäuse (12) drehbaren zweiten Stellung bewegbar ist, wobei das Ringrad (310, 360, 400) sich in der ersten Stellung befindet, wenn der zumindest eine der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) sich im aktiven Zustand befindet, und das Ringrad sich in der zweiten Stellung befindet, wenn sich der zumindest eine der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze im inaktiven Zustand befindet.
Antriebszug nach Anspruch 6, bei dem jeder der ersten, zweiten und dritten Untersetzungszahnradsätze (302, 304, 306) ein zugehöriges Ringrad (310, 360, 400) enthält.
Antriebszug nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Ringrad (310, 360, 400) in einer axialen Richtung verschiebbar ist, die parallel zu einer Längsachse des Getriebes (16) verläuft.
Antriebszug nach Anspruch 8, bei dem das Ringrad (310, 360, 400) zwischen einer ersten Stellung, in der das Ringrad (360, 400) bezüglich dem Gehäuse (12) festgehalten ist, und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, in der das Ringrad (360, 400) im Gehäuse (12) drehbar ist.
Antriebszug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schaltbereich (510) zur Drehung um eine erste Achse zwischen den ersten, zweiten und dritten Stellungen mit dem Gehäuse (12) gekoppelt ist.
Antriebszug nach Anspruch 10, bei dem die erste Achse eine Längsachse des Getriebes (12) ist.