DE4038226A1

DE4038226A1 - MANUAL POWER TURNING TOOL

Info

Publication number: DE4038226A1
Application number: DE19904038226
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Hettich; Joachim Bruns; Klaus Kraemer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-06-04
Also published as: WO1992009406A1

Abstract

A hand-held rotary power tool, especially a rechargeable screwdriver, with an automatic torque-dependent two-speed drive has at least two planet gears (14. 15, 16) and a torque-dependent clutch (30) which short-circuits the first planet gear (14) below a predetermined torque so that the drive spindle (13) directly drives the second planet gear (15) and once more actuates the first planet gear (14) above that torque. The clutch (30) is actuated by an axial power derived from the reactive torque of the second planet gear (15) in such a way that it is engaged below the predetermined torque and disengaged above that torque and the annular gear (26) of the first planet gear is completely braked. In the engaged state the clutch (30) connects the annular gear (26) and the pinion cage (21) in the first gear (14).

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem handgeführten Kraftdrehwerkzeug, insbesondere Akkuschrauber, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention is based on a hand-held Power turning tool, especially cordless screwdriver, which in Preamble of claim 1 defined genus.

Bei einem bekannten Kraftwerkzeug dieser Art (EP 02 26 426 B1) mit einem drehmomentabhängig selbsttätig schaltenden Zweigang- Getriebe dreht im Schnellgang die Antriebswelle direkt über eine erste Kupplung die Abtriebswelle. Diese erste Kupplung ist als Überrastkupplung ausgebildet. Die über eine Schrägverzahnung miteinander in Dreheingriff stehenden beiden Kupplungsglieder werden von einer Kupplungsfeder in Axialrichtung aneinandergedrückt. Ein Kupplungsglied ist mit der Antriebswelle, das andere Kupplungsglied mit der Abtriebswelle jeweils drehfest verbunden. Auf der Antriebswelle ist weiterhin das Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest gehalten. Die einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem gehäusefesten Hohlrad kämmenden Planetenräder sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet, der mit einem hohlzylindrischen Fortsatz die erste Kupplung koaxial übergreift. Der Planetenträger läuft damit mit einer zur Drehzahl der Antriebswelle geringeren Drehzahl um. Eine zweite Kupplung umschließt mit einer Kupplungshülse koaxial den hohlzylindrischen Fortsatz des Planetenträgers. Diese Kupplungshülse trägt einerseits Ausnehmungen, in welche radial vorspringende Zahnsegmente am Kupplungshülsenfortsatz mit Spiel einzugreifen vermögen, und andererseits eine Innenverzahnung, die in eine korrespondierende Außenverzahnung an der Abtriebswelle axial eingeschoben werden kann. In einem Hohlraum in jeder Achse der Planetenräder ist eine auf einen Verschiebestößel wirkende gespannte Verschiebefeder angeordnet. Bei ihrer Freigabe verschieben die Verschiebefedern die Kupplungshülse mittels der Verschiebestößel axial, so daß einerseits die Ausnehmungen und die Zahnsegmente und andererseits die beiden Verzahnungen in Eingriff miteinander kommen.In a known power tool of this type (EP 02 26 426 B1) with a torque-dependent two-speed The transmission rotates the drive shaft directly in overdrive a first clutch the output shaft. This first clutch is designed as a snap lock. The one Helical gears are in rotary engagement with one another both coupling links are in by a coupling spring Axial direction pressed together. A coupling link is included the drive shaft, the other coupling member with the Output shaft connected in a rotationally fixed manner. On the The drive shaft is still the sun gear of the Planetary gear rotatably held. The one with the Sun gear and on the other hand with the ring gear fixed to the housing meshing planet gears are rotatable on the planet carrier arranged, the first with a hollow cylindrical extension Coupling overlaps coaxially. The planet carrier runs with it at a lower speed than the speed of the drive shaft around. A second coupling encloses with a coupling sleeve coaxial the hollow cylindrical extension of the planet carrier. This coupling sleeve has recesses in which radially projecting tooth segments on the coupling sleeve extension can intervene with play, and on the other hand one Internal toothing, which corresponds to a corresponding external toothing can be inserted axially on the output shaft. In one Cavity in each axis of the planet gears is one on one Displacement tappet acting tensioned displacement spring arranged. When released, the Sliding springs the coupling sleeve by means of the Slide plunger axially, so that on the one hand the recesses and the tooth segments and on the other hand the two teeth in Come together.

Wird der Elektromotor eingeschaltet, so wird die Antriebswelle über ein Reduziergetriebe in eine Drehung mit vorbestimmter Drehzahl versetzt, die über die erste Kupplung auf die Abtriebswelle übertragen wird. Über das Planetengetriebe wird der Planetenträger mit hohlzylindrischem Fortsatz mit reduzierter Drehzahl ständig angetrieben. Ab einem vorbestimmten Drehmoment an der Abtriebswelle bewegen sich infolge der Schrägverzahnung die beiden Kupplungsteile der ersten Kupplung gegen die Kraft der Kupplungsfeder voneinander weg. Dadurch werden die Verschiebefedern der zweiten Kupplung freigegeben, welche die Kupplungshülse axial soweit verschieben, daß die Zahnsegmente am Fortsatz des Planetenträgers in die Ausnehmungen der Kupplungshülse eindringen und die Innenverzahnung der Kupplungshülse mit der Außenverzahnung der Abtriebswelle in Eingriff kommt. Im Endzustand ist die erste Kupplung gelöst, und die zweite Kupplung stellt eine Verbindung zwischen dem mit reduzierter Drehzahl umlaufenden Planetenträger und der Abtriebswelle her. Sinkt das Drehmoment ab, so setzt unter der Wirkung der Kupplungsfeder der ersten Kupplung der rückführende Vorgang ein, an dessen Ende die erste Kupplung wieder eingerückt und zweite Kupplung gelöst ist und die Abtriebswelle mit der größeren Drehzahl rotiert.If the electric motor is switched on, the drive shaft via a reduction gear in a rotation with a predetermined Speed offset that on the first clutch Output shaft is transmitted. About the planetary gear the planet carrier with a hollow cylindrical extension reduced speed constantly driven. From one predetermined torque on the output shaft move due to the helical teeth, the two coupling parts of the first clutch against the force of the clutch spring from each other path. As a result, the sliding springs of the second clutch released which the coupling sleeve axially as far move that the tooth segments on the extension of the Planet carrier in the recesses of the coupling sleeve penetrate and the internal teeth of the coupling sleeve with the External toothing of the output shaft comes into engagement. in the The first clutch is released, and the second one Coupling connects between the with reduced Speed revolving planet carrier and the output shaft. If the torque drops, the Clutch spring of the first clutch the return process one, at the end of which the first clutch is engaged again and second clutch is released and the output shaft with the greater speed rotates.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße handgeführte Kraftdrehwerkzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil des wesentlich einfacheren konstruktiven Aufbaus und den damit verbundenen Vorteil der geringen Herstellungskosten. Die Planetengetriebe sind weitgehend identisch aufgebaut, so daß eine Mehrzahl gleicher Bauteile vorhanden ist.The hand-held power tool according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage of much simpler construction and with it associated advantage of low manufacturing costs. The Planetary gears are largely identical, so that a plurality of identical components are present.

Der Umschaltvorgang bei Erreichen der Drehmomentschwelle erfolgt gleitend und ruckfrei und weist einen stabilen Schaltpunkt auf. Ein wechselndes Umschalten im Bereich des Schaltdrehmomentes wird sicher vermieden.The switching process when the torque threshold is reached is smooth and jerk-free and has a stable switching point on. An alternate switching in the area of Switching torque is safely avoided.

Ein verschleißarmer Betrieb wird durch Schmierstoffe an den Kontaktflächen erreicht. Eine Abdeckung der Kupplung gegenüber den Getriebeteilen ist nicht erforderlich.Low-wear operation is due to the use of lubricants Contact areas reached. Cover the clutch opposite the gear parts is not required.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kraftdrehwerkzeugs möglich.By the measures listed in the other claims are advantageous further developments and improvements of the Claim 1 specified power tool possible.

drawing

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: The invention is based on one shown in the drawing Exemplary embodiment in the following description explained. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Akkuschraubers, ausschnittweise, Fig. 1 a longitudinal section of a cordless screwdriver, fragmentary,

Fig. 2 ausschnittweise eine Abwicklung der Ansicht II in Fig. 1. Fig. 2 a section of a processing of the view II in FIG. 1.

Description of the embodiment

Der in Fig. 1 im Längsschnitt ausschnittweise dargestellte Akkuschrauber mit einem selbsttätig, drehmomentabhängig schaltenden 2-Gang-Getriebe 10 als Beispiel eines handgeführten Kraftdrehwerkzeugs weist ein Getriebegehäuse 11 auf, an dem ein Elektromotor 12 derart angeflanscht ist, daß dessen die Antriebswelle 13 des Getriebes 10 bildende Motorwelle mit der Achse des Getriebegehäuses 11 fluchtet. Die Antriebswelle 13 treibt über insgesamt drei Planetengetriebe 14, 15, 16 eine mit der Antriebswelle 13 fluchtende Abtriebswelle 17 an, die einen Vielkant 18 zum Aufstecken eines Schraubwerkzeugs trägt. Jedes Planetengetriebe 14-16 besteht in bekannter Weise aus einem Sonnenrad, einem mit drei Planetenrädern bestückten Planetenträger und einem zum Sonnenrad koaxialen Hohlrad, wobei die Planetenräder sich einerseits in der Außenverzahnung des Sonnenrades und andererseits in der Innenverzahnung des Hohlrades abwälzen. Das Sonnenrad 20 des ersten Planetengetriebes 14 ist unmittelbar an der Antriebswelle 13 ausgebildet. Der Planetenträger 21 ist koaxial zum Sonnenrad 20 angeordnet und mittels eines Radiallagers 22 im Getriebegehäuse 11 drehbar gehalten. Die Planetenradachsen 23 der insgesamt drei um gleiche Umfangswinkel versetzt angeordneten Planetenräder 24 sind in Aufnahmenuten 25 des Planetenträgers 21 eingelegt. Sämtliche Planetenräder 24 sind auf Nadelhülsen wälzgelagert. Das Hohlrad 26 stützt sich an seiner einen Stirnseite über ein Radiallager 27 auf einer hohlzylindrischen Verschiebemuffe 28 ab, die die Antriebswelle 13 koaxial umgibt. Der Verschiebeweg der Verschiebemuffe 28 wird von einem hohlzylindrischen Anschlagstutzen 29 begrenzt, der von der Stirnseite des Getriebegehäuses 11 mit diesem einstückig vorsteht und zugleich eine Führung für die Verschiebemuffe 28 bildet. Zwischen Verschiebemuffe 28 und Stirnseite des Getriebegehäuses 11 stützt sich eine Kupplungsfeder 31 einer drehmomentabhängig aktivierbaren Kupplung 30 ab. Die Kupplung 30 ist zwischen dem Hohlrad 26 und dem Planetenträger 21 angeordnet und ermöglicht ein drehmomentabhängiges selbsttätiges Umschalten des Akkuschraubers von einer höheren Gangzahl in eine niedrigere Gangzahl und umgekehrt.The cordless screwdriver shown in detail in longitudinal section in FIG. 1 with an automatic, torque-dependent 2-speed transmission 10 as an example of a hand-held power turning tool has a transmission housing 11 to which an electric motor 12 is flanged so that the drive shaft 13 of the transmission 10 forming motor shaft is aligned with the axis of the gear housing 11 . The drive shaft 13 drives, via a total of three planetary gears 14 , 15 , 16, an output shaft 17 aligned with the drive shaft 13 , which carries a polygon 18 for attaching a screwing tool. Each planetary gear 14-16 consists in a known manner of a sun gear, a planet carrier equipped with three planet gears and a ring gear coaxial with the sun gear, the planet gears rolling on the one hand in the external toothing of the sun gear and on the other hand in the internal toothing of the ring gear. The sun gear 20 of the first planetary gear 14 is formed directly on the drive shaft 13 . The planet carrier 21 is arranged coaxially to the sun gear 20 and rotatably held in the gear housing 11 by means of a radial bearing 22 . The planetary gear axles 23 of the three planetary gears 24 arranged offset by the same circumferential angle are inserted in receiving grooves 25 of the planet carrier 21 . All planet gears 24 are roller-mounted on needle sleeves. The ring gear 26 is supported on its one end by a radial bearing 27 on a hollow cylindrical sliding sleeve 28 which coaxially surrounds the drive shaft 13 . The displacement of the sliding sleeve 28 is limited by a hollow cylindrical stop piece 29, the piece 11 protrudes from the end face of the transmission case with this and at the same time forms a guide for the sliding sleeve 28th A coupling spring 31 of a clutch 30 , which can be activated as a function of the torque, is supported between the sliding sleeve 28 and the end face of the transmission housing 11 . The clutch 30 is arranged between the ring gear 26 and the planet carrier 21 and enables a torque-dependent automatic switching of the cordless screwdriver from a higher number of gears to a lower number of gears and vice versa.

Die Kupplung 30 ist als Kegelkupplung mit zwei zueinander koaxialen konusförmigen Kupplungsteilen 32, 33 ausgebildet, die unter der Wirkung der Kupplungsfeder 31 längs ihrer Konusmantelflächen reibschlüssig aneinanderliegen. Der innere Kupplungsteil 32 sitzt dabei drehfest auf dem Planetenträger 21, während der äußere Kupplungsteil 33 mit dem Hohlrad 26 drehfest verbunden ist. Die Kupplungsfeder 31 schiebt dabei über die Verschiebemuffe 28, das Radiallager 27 und das Hohlrad 26 den äußeren Kupplungsteil 33 auf den inneren Kupplungsteil 32 auf, so daß das Hohlrad 26 über die Kupplung 30 mit dem Planetenträger 21 drehfest verbunden ist. Das Hohlrad 26 läuft damit synchron mit der Antriebswelle 13 um, das erste Planetengetriebe 14 ist kurzgeschlossen, und die Antriebswelle 13 treibt den Planetenträger 21 unmittelbar an. Die eingerückte Kupplung 30 mit in Eingriff befindlichen Kupplungsteilen 32, 33 ist in der linken Schnitthälfte der Fig. 1 dargestellt, während in der rechten Schnitthälfte der Fig. 1 die Kupplung 30 im ausgerückten Zustand wiedergegeben ist. In diesem ausgerückten Zustand der Kupplung 30, der durch einen zur Kupplung 30 gehörenden Bremskonus 34 herbeigeführt wird, sind die beiden Kupplungsteile 32, 33 voneinander getrennt und das Hohlrad 26 festgebremst. Damit ist das erste Planetengetriebe 14 wirksam, und das Sonnenrad 20 treibt über die am Hohlrad 26 sich abwälzenden Planetenräder 24 den Planetenträger 21 mit gegenüber der Drehzahl des Sonnenrades 20 reduzierter Drehzahl an. Die Funktion des koaxial den äußeren Kupplungsteil 33 umgreifenden Bremskonus 34 wird später noch eingehend beschrieben.The clutch 30 is designed as a cone clutch with two mutually coaxial conical clutch parts 32 , 33 which, under the action of the clutch spring 31, lie frictionally against one another along their conical outer surfaces. The inner clutch part 32 is non-rotatably seated on the planet carrier 21 , while the outer clutch part 33 is rotatably connected to the ring gear 26 . The clutch spring 31 pushes on the sliding sleeve 28 , the radial bearing 27 and the ring gear 26, the outer clutch part 33 on the inner clutch part 32 , so that the ring gear 26 is rotatably connected to the planet carrier 21 via the clutch 30 . The ring gear 26 thus rotates synchronously with the drive shaft 13 , the first planetary gear 14 is short-circuited, and the drive shaft 13 drives the planet carrier 21 directly. The engaged clutch 30 with engaged clutch parts 32 , 33 is shown in the left half of FIG. 1, while in the right half of FIG. 1 the clutch 30 is shown in the disengaged state. In this disengaged state of the clutch 30 , which is brought about by a brake cone 34 belonging to the clutch 30 , the two clutch parts 32 , 33 are separated from one another and the ring gear 26 is braked. The first planetary gear 14 is thus effective, and the sun gear 20 drives the planet carrier 21 via the planet gears 24, which roll on the ring gear 26 , at a speed which is reduced compared to the speed of the sun gear 20 . The function of the brake cone 34 , which coaxially encompasses the outer coupling part 33 , will be described in detail later.

Das zweite Planetengetriebe 15 ist weitgehend identisch mit dem ersten Planetengetriebe 14 aufgebaut. Sein Sonnenrad 40 ist unmittelbar am Planetenträger 21 des ersten Planetengetriebes 14 ausgebildet. Der Planetenträger 41, dessen Drehachse mit der Drehachse des Planetenträgers 21 fluchtet, ist sowohl in axialer als auch in radialer Richtung fliegend gelagert, wodurch seine selbsttätige Zentrierung und der Ausgleich von Fertigungstoleranzen ermöglicht wird. Die Planetenradachsen 43 sind in Aufnahmenuten 45 des Planetenträgers 41 eingelegt. Das Hohlrad 46 ist drehbar im Getriebegehäuse 11 gelagert und stützt sich stirnseitig über eine Gleitscheibe 47 an einem im Getriebegehäuse 11 gehaltenen Anlaufring 48 ab. Anstelle der Gleitscheibe 47 kann auch ein Axialkugellager verwendet werden. Die Anpreßkraft des Hohlrades 46 an der Gleitscheibe 47 wird von einer Druckfeder 49 über den Bremskonus 34 aufgebracht, wobei sich die Druckfeder 49 auf der von dem Hohlrad 46 abgekehrten Stirnseite des Bremskonus 34 zwischen letzterem und dem Getriebegehäuse 11 abstützt.The second planetary gear 15 is largely identical to the first planetary gear 14 . Its sun gear 40 is formed directly on the planet carrier 21 of the first planetary gear 14 . The planet carrier 41 , whose axis of rotation is aligned with the axis of rotation of the planet carrier 21 , is overhung in the axial as well as in the radial direction, which enables its automatic centering and the compensation of manufacturing tolerances. The planetary gear axles 43 are inserted in receiving grooves 45 of the planet carrier 41 . The ring gear 46 is rotatably mounted in the gear housing 11 and is supported on the end face via a sliding disk 47 on a thrust ring 48 held in the gear housing 11 . Instead of the sliding washer 47 , an axial ball bearing can also be used. The contact pressure of the ring gear 46 on the sliding disk 47 is applied by a compression spring 49 via the brake cone 34 , the compression spring 49 being supported on the end face of the brake cone 34 facing away from the ring gear 46 between the latter and the gear housing 11 .

Das Sonnenrad 50 des dritten Planetengetriebes 16 ist in gleicher Weise an dem Planetenträger 41 des zweiten Planetengetriebes 15 ausgebildet, während das Hohlrad 56 am Getriebegehäuse 11 festgelegt ist. Der mit seiner Achse mit den Achsen der beiden anderen Planetenträger 21, 41 fluchtende Planetenträger 51 geht einstückig in die Abtriebswelle 17 über. Die Planetenradachsen 53 sind in Aufnahmenuten 55 im Planetenträger 51 eingelegt. Wie in den beiden anderen Planetengetrieben 14 und 15 schränkt auch hier eine entsprechende Gestaltung der umgebenden Gehäuseteile und zusätzliche Bauelemente, wie Sicherungsringe und Anlaufscheiben, die axiale Beweglichkeit der Planetenradachsen 53 ein. Die Abtriebswelle 17 und damit der Planetenträger 51 sind über ein Radiallager 52 am Gehäuse abgestützt, wobei das Radiallager 52 unterschiedlich ausgebildet sein kann, wie dies in Fig. 1 in der linken und rechten Schnitthälfte angedeutet ist.The sun gear 50 of the third planetary gear 16 is configured in the same way on the planet carrier 41 of the second planetary gear 15 , while the ring gear 56 is fixed on the gear housing 11 . The planet carrier 51 aligned with its axis with the axes of the two other planet carriers 21 , 41 merges in one piece into the output shaft 17 . The planet gear axles 53 are inserted in receiving grooves 55 in the planet carrier 51 . As in the two other planetary gears 14 and 15 , a corresponding design of the surrounding housing parts and additional components, such as circlips and thrust washers, restricts the axial mobility of the planet gear axles 53 . The output shaft 17 and thus the planet carrier 51 are supported on the housing via a radial bearing 52 , wherein the radial bearing 52 can be designed differently, as is indicated in FIG. 1 in the left and right half of the section.

Der Bremskonus 34 der Kupplung 30 weitet sich zum freien Ende hin kegelstumpfförmig auf und umschließt mit geringem Abstand die äußere Mantelfläche des äußeren konusförmigen Kupplungsteils 33. Der Bremskonus 34 ist am vorderen Ende einer Hülse 35 mit dieser einstückig ausgebildet, die teilweise das Hohlrad 46 des zweiten Planetengetriebes 15 übergreift. Das Hohlrad 46 trägt an dem von der Hülse 35 abgekehrten Ende einen damit einstückigen Ringflansch 42, an dem mehrere, im Beispiel drei, um gleiche Drehwinkel in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Steuerkurven 36 ausgebildet sind. Eine der Steuerkurven 36 ist in der Abwicklung der Fig. 2 zu sehen. Sie setzt sich zusammen aus einer Steuermulde 37, an der sich auf beiden Seiten jeweils eine Steuerrampe 38 und 39 anschließt. Die beiden Steuerrampen 38, 39 verlaufen gegensinnig, wobei sie von der Steuermulde 37 aus in die eine oder andere Drehrichtung ansteigen. Ihr Anstiegswinkel ist kleiner als die Flankensteilheit der Steuermulde 37. In jede Steuermulde 37 greift ein an der Stirnseite der Hülse 35 axial vorspringender Steuerzapfen 19 ein. Beim Verdrehen des Hohlrades 46 in die eine oder andere Drehrichtung gleiten die Steuerzapfen 19 über die steilen Flanken der Steuermulden 37 je nach Drehrichtung auf die Steuerrampen 38 oder die Steuerrampen 39, wobei die Hülse 35 mit Bremskonus 34 gegen die Kraft der Druckfeder 49 verschoben wird. Die für das Verschieben der Hülse 35 mit Bremskonus 34 erforderliche, der Druckfeder 49 entgegengerichtete Axialkraft wird aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 46 abgeleitet.The brake cone 34 of the coupling 30 widens in the shape of a truncated cone towards the free end and encloses the outer circumferential surface of the outer conical coupling part 33 at a short distance. The brake cone 34 is integrally formed at the front end of a sleeve 35 which partially engages over the ring gear 46 of the second planetary gear 15 . At the end facing away from the sleeve 35, the ring gear 46 carries an annular flange 42 which is integral therewith and on which several, in the example three, control cams 36 , which are offset in the circumferential direction by the same angle of rotation, are formed. One of the control curves 36 can be seen in the development of FIG. 2. It is composed of a control trough 37 , to which a control ramp 38 and 39 is connected on both sides. The two control ramps 38 , 39 run in opposite directions, increasing from the control trough 37 in one or the other direction of rotation. Its angle of rise is smaller than the slope of the control trough 37 . A control pin 19 projecting axially on the end face of the sleeve 35 engages in each control recess 37 . When the ring gear 46 is rotated in one or the other direction of rotation, the control pins 19 slide over the steep flanks of the control troughs 37, depending on the direction of rotation, onto the control ramps 38 or the control ramps 39 , the sleeve 35 with the brake cone 34 being displaced against the force of the compression spring 49 . The axial force required for displacing the sleeve 35 with the brake cone 34 and opposing the compression spring 49 is derived from the reaction torque of the ring gear 46 .

Die Funktionsweise des Akkuschraubers ist wie folgt:
Im Ausgangszustand ist bei eingerückter Kupplung 30 das erste Planetengetriebe 14 kurzgeschlossen, und die Antriebswelle 13 treibt direkt das zweite Planetengetriebe 15 an. Übersteigt das Abtriebsmoment an der Abtriebswelle 17 einen bestimmten, vorgewählten Wert, so wird durch das Reaktionsmoment des Hohlrades 46 letzteres soweit gedreht, daß die Steuerzapfen 19 aus den Steuermulden 37 heraustreten und auf die Steuerrampen 38 oder 39 aufgleiten. Dadurch wird die Hülse 35 mit Bremskonus 34 zunehmend gegen die Axialkraft der Druckfeder 49 verschoben. Der Bremskonus 34 schiebt sich dabei auf den äußeren Kupplungsteil 33 auf und verzögert diesen aufgrund der in den Berührungsflächen auftretenden Flächenpressung. Die Flächenpressung zwischen dem äußeren Kupplungsteil 33 und dem inneren Kupplungsteil 32 hingegen sinkt zunehmend, da die Axialkraft des Bremskonus 34 über das äußere Kupplungsteil 33 auf das Hohlrad 26 einwirkt und dieses gegen die Axialkraft der Kupplungsfeder 31 verschiebt. Das Hohlrad 26 wird damit vom Planetenträger 21 abgekuppelt, bis zum Stillstand verzögert und axial soweit verschoben, bis die Verschiebemuffe 28 an dem Anschlagstutzen 29 zur Anlage kommt. Bei festgebremstem Hohlrad 26 ist das erste Planetengetriebe 14 nunmehr wirksam, und ein langsamerer Gang mit niedrigerer Drehzahl der Abtriebswelle 17 ist eingeschaltet.The function of the cordless screwdriver is as follows:
In the initial state, with the clutch 30 engaged, the first planetary gear 14 is short-circuited and the drive shaft 13 drives the second planetary gear 15 directly. If the output torque on the output shaft 17 exceeds a certain, preselected value, the latter is rotated by the reaction torque of the ring gear 46 to such an extent that the control pins 19 emerge from the control troughs 37 and slide onto the control ramps 38 or 39 . As a result, the sleeve 35 with the brake cone 34 is increasingly displaced against the axial force of the compression spring 49 . The brake cone 34 slides onto the outer coupling part 33 and decelerates it due to the surface pressure occurring in the contact surfaces. The surface pressure between the outer clutch part 33 and the inner clutch part 32, on the other hand, decreases increasingly, since the axial force of the brake cone 34 acts on the ring gear 26 via the outer clutch part 33 and displaces it against the axial force of the clutch spring 31 . The ring gear 26 is thus uncoupled from the planet carrier 21 , decelerated to a standstill and axially displaced until the sliding sleeve 28 comes into contact with the stop 29 . When the ring gear 26 is braked, the first planetary gear 14 is now effective and a slower gear with a lower speed of the output shaft 17 is engaged.

Sobald das Abtriebsmoment an der Abtriebswelle 17 wieder unter den vorgewählten Drehmomentenwert abfällt, wird die von dem Reaktionsmoment des Hohlrades 46 abgeleitete Axialkraft kleiner als die Druckkraft der Druckfeder 49. Letztere schiebt den Bremskonus 34 wieder zurück, bis die Steuerzapfen 19 in die Steuermulden 37 einfallen. Zugleich sorgt die Kupplungsfeder 31 für das Einrücken der Kupplung 30, so daß das Hohlrad 26 wieder drehfest mit dem Planetenträger 21 gekuppelt und das erste Planetengetriebe 14 kurzgeschlossen ist. Wesentlich für die Auslegung der Schaltcharakteristik ist die Druckkraft der Kupplungsfeder 31. Dieser Wert beeinflußt die Breite des Bereichs, in welchem der äußere Kupplungsteil 33 weder drehfest an dem inneren Kupplungsteil 32 noch drehfest an dem Bremskonus 34 anliegt, sondern zwischen beiden gleitet. Dieser Bereich sollte zweckmäßigerweise sehr klein gehalten werden, was erfordert, daß die Anpreßkraft der Kupplungsfeder 30 klein ist gegenüber der auf den Bremskonus 34 wirkenden Axialkraft aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 46. Die Druckkraft der Kupplungsfeder 31 muß jedoch mindestens so groß sein, daß eine ausreichende Anpreßkraft zwischen den beiden Kupplungsteilen 32, 33 der Kupplung 30 gewährleistet ist.As soon as the output torque on the output shaft 17 drops again below the preselected torque value, the axial force derived from the reaction torque of the ring gear 46 becomes smaller than the compressive force of the compression spring 49 . The latter pushes the brake cone 34 back until the control pins 19 fall into the control recesses 37 . At the same time, the clutch spring 31 ensures the engagement of the clutch 30 , so that the ring gear 26 is non-rotatably coupled to the planet carrier 21 and the first planetary gear 14 is short-circuited. Essential to the design of the switching characteristic is the pressure force of the clutch spring 31st This value influences the width of the range in which the outer coupling part 33 neither bears against the inner coupling part 32 nor against the braking cone 34 , but slides between the two. This area should expediently be kept very small, which requires that the contact force of the clutch spring 30 is small compared to the axial force acting on the brake cone 34 from the reaction torque of the ring gear 46 . However, the compressive force of the clutch spring 31 must be at least so large that a sufficient contact force between the two clutch parts 32 , 33 of the clutch 30 is ensured.

Durch Steigerung der auf den Bremskonus 34 gegen die Kraft der Druckfeder 49 wirkenden Axialkraft läßt sich der kritische Bereich, in dem der äußere Kupplungsteil 33 mit dem inneren Kupplungsteil 32 oder dem Bremskonus 34 gleitet, sehr stark einschränken. Eine solche Steigerung der Axialkraft erhält man bei einer Modifikation des beschriebenen Getriebes dadurch, daß die Steuerkurven 36 nicht an dem Hohlrad 46 des zweiten Planetengetriebes 15 sondern an dem Hohlrad 56 des dritten Planetengetriebes 16 angebracht werden und somit die Axialkraft zur Verschiebung des Bremskonus 34 aus dem Reaktionsmoment des Hohlrades 56 des dritten Planetengetriebes 16 abgeleitet wird. Bei einer hier gewählten Auslegung der Planetengetriebe 14-16 ist das Reaktionsmoment des Hohlrades 56 5,7mal größer als das Reaktionsmoment des Hohlrades 46. Unter Beibehaltung der Geometrie der Steuerkurven 36 (Steigungswinkel der Steuerrampen 38, 39 und Krümmungsradius der Steuermulden 37) steigt die Axialkraft um denselben Faktor. Die Druckkraft der Druckfeder 49 ist entsprechend zu erhöhen. Durch diese Maßnahme wird der kritische Bereich des Schaltdrehmomentes von ursprünglich 1,5 Nm auf 0,26 Nm eingeschränkt.By increasing the axial force acting on the brake cone 34 against the force of the compression spring 49 , the critical area in which the outer clutch part 33 slides with the inner clutch part 32 or the brake cone 34 can be very severely restricted. Such an increase in the axial force is obtained in a modification of the transmission described in that the control cams 36 are not attached to the ring gear 46 of the second planetary gear 15 but to the ring gear 56 of the third planetary gear 16 and thus the axial force for displacing the brake cone 34 from the Reaction torque of the ring gear 56 of the third planetary gear 16 is derived. With a design of the planetary gear 14-16 selected here, the reaction torque of the ring gear 56 is 5.7 times greater than the reaction torque of the ring gear 46 . While maintaining the geometry of the control curves 36 (angle of inclination of the control ramps 38 , 39 and radius of curvature of the control troughs 37 ), the axial force increases by the same factor. The pressure force of the compression spring 49 is to be increased accordingly. This measure limits the critical range of the switching torque from originally 1.5 Nm to 0.26 Nm.

Claims

1.Hand-operated power turning tool, in particular cordless screwdriver, with a housing, with a drive shaft driven by an electric motor, with an output shaft and with a gearbox which couples with one another with an input and output shaft with a torque-dependent switchable gear ratio, which is a planetary gear, the sun gear of which is non-rotatably connected to the drive shaft , and has a torque-dependent activatable clutch, which connects the output shaft below a predetermined torque value directly and above this torque value to the input shaft via the planetary gear, characterized in that between the output shaft ( 17 ) and the planetary gear ( 14 ) at least one further planetary gear ( 15 , 16 ) is arranged, the sun gear ( 40 , 50 ) with the planet carrier ( 21 , 41 ) of the preceding planetary gear ( 14 , 15 ) in the transmission chain and the planet carrier ( 51 ) with the output shaft ( 17 ) in each case is connected in a rotationally fixed manner that the ring gear ( 46 ) of one of the further planetary gears ( 15 ) is held in the housing ( 11 ) to be pivotable to a limited extent and carries a control cam ( 36 ) running in the direction of rotation, which produces an axial control stroke when the ring gear ( 46 ) rotates that the ring gear ( 26 ) of the first planetary gear ( 14 ) is rotatably mounted in the housing ( 11 ) and that the clutch ( 30 ) one with the planet carrier ( 21 ) of the first planetary gear ( 14 ) and one with the ring gear ( 26 ) of the first Planetary gear ( 14 ) each rotatably connected coupling part ( 32 , 33 ) and is actuated by the control stroke such that below the predetermined torque value, the coupling parts ( 32 , 33 ) are in engagement with each other and above the torque value, the coupling parts ( 32 , 33 ) separated are and the ring gear ( 26 ) on the housing ( 11 ) is fixed.

2. Turning tool according to claim 1, characterized in that the ring gear ( 26 ) of the first planetary gear ( 14 ) is axially displaceable and that the coaxially arranged conical coupling parts ( 32 , 33 ) of the coupling ( 30 ) designed as a cone coupling under the action of a on the ring gear ( 26 ) acting in the axial direction of the clutch spring ( 31 ) along their conical outer surfaces non-positively.

3. A turning tool according to claim 2, characterized in that the coupling ( 30 ) has an axially displaceable brake cone ( 34 ), which is coaxial with the two coupling parts ( 32 , 33 ) and cooperates with the coupling part ( 33 ) seated on the ring gear ( 26 ). with at least one extending control pin (19) rests in the axial direction under the action of a return spring (49) on the control cam (36) and its bewirkter of the control stroke of the control cam (36) displacement path is dimensioned such that it the by frictional sliding onto assigned coupling part ( 33 ) separates the coupling parts ( 32 , 33 ) against the force of the coupling spring ( 31 ).

4. Turning tool according to claim 3, characterized in that the control cam (36) at least one control well (37) with at least one of these outgoing, in the direction of rotation of the ring gear (46) extending, in the axial direction of the ring gear (46) rising control ramp (38, 39 ), and that the at least one control pin ( 19 ) engages below the predetermined torque value in the control recess ( 37 ).

5. Turning tool according to claim 4, characterized in that the transition into the at least one control ramp ( 38 , 39 ) flank of the control trough ( 37 ) has a greater steepness than the at least one control ramp ( 38 , 39 ).

6. Turning tool according to claim 4 or 5, characterized in that two opposite control ramps ( 38 , 39 ) from the at least one control trough ( 37 ) for inverse directions of rotation of the ring gear ( 46 ).

7. Turning tool according to one of claims 3-6, characterized in that the pivotally held ring gear ( 46 ) of the further planetary gear ( 15 ) is on the end face away from the control cam ( 36 ) on a housing-fixed slide washer ( 47 ) or on a housing-fixed Axial bearing is supported under the action of the return spring ( 49 ) acting on the ring gear ( 46 ) via the brake cone ( 34 ), control pin ( 19 ) and control cam ( 36 ).

8. Turning tool according to one of claims 3-7, characterized in that the conical coupling part ( 32 ) connected to the planet carrier ( 21 ) and the brake cone ( 34 ) are made of case hardening steel with hardened and ground outer surfaces and the one lying between the two with the ring gear ( 26 ) connected conical coupling part ( 33 ) is made of sintered bronze.

9. Turning tool according to one of claims 1-8, characterized in that the planet carrier ( 21 ) of the first planetary gear ( 14 ) is supported via a radial bearing ( 27 ) on the housing ( 11 ).

10. Turning tool according to one of claims 1-9, characterized in that the ring gear ( 26 ) of the first planetary gear ( 14 ) on its end facing away from the coupling part ( 33 ) via a radial bearing ( 22 ) on one in the housing ( 11 ) axially Slidable sleeve ( 28 ) is supported and that the coupling spring ( 31 ) acting in the axial direction is supported between the sleeve ( 28 ) and the housing ( 11 ).