NL9101335A - Transmissie voor elektrisch aangedreven gereedschap. - Google Patents

Description

Transmissie voor elektrisch aangedreven gereedschap

De uitvinding heeft betrekking op een transmissie tussen elektromotor en werkas, voor bijvoorbeeld handgereed-schap als elektrische schroevendraaier en dergelijke, welke transmissie is voorzien van een instelbare verbreekkoppeling voor het onderbreken van het aandrijfmoment op de werkas bij een overschrijding van een vooraf bepaald weerstandsmoment op die werkas.

Bij elektrisch gereedschap, in het bijzonder elektrisch handgereedschap komt het voor om tussen de elektromotor en de werkas een slip- of klauwkoppeling te plaatsen, waardoor bij overbelasting de werkas niet meer het volle koppel van de elektromotor ondervindt. Het bezwaar van een dergelijk systeem is dat bij aangedreven motor er voortdurend of intermitterend nog een koppel op de werkas wordt uitgeoefend. Dit kan in bepaalde toepassingsgevallen nadelig zijn. Voorts zijn dergelijke koppelingen lawaaiig en zijn sterk onderhevig aan slijtage.

Tevens bestaan er beveiligingsschakelingen, welke de motorvoeding doen uitschakelen en/of afremmen zodra er overbelasting van de motor plaatsvindt. Een dergelijk uit-schakelsysteem is moeilijk goed uit te voeren bij door batterijen gevoede gelijkstroommotoren, waarbij tijdens het onder overbelasting uitschakelen vrij hoge ampèrages aanwezig zijn, met alle nadelige gevolgen van dien. Bovendien blijft de massatraagheid van de roterende delen op de werkas inwerken.

De uitvinding beoogt een transmissie te verschaffen, waarbij na het overschrijden van het gewenste weerstandsmoment onmiddellijk een loskoppeling tussen motor en werkas plaatsvindt, waarbij de inertie van de ronddraaiende delen geen invloed meer hebben op de werkas, zodat deze direct stopt.

De transmissie volgens de uitvinding onderscheidt zich, doordat de verbreekkoppeling, in de vorm van twee onderling verschuifbare delen, is voorzien van een signaalgever voor het aansturen van een de motorvoeding beïnvloedend orgaan, welke signaalgever in werking treedt zodra de twee delen bij de overschrijding van het ingestelde moment ten opzichte van elkaar verschuiven.

Het verschuiven van de twee delen kan worden waargenomen door bijvoorbeeld een sensor als signaalgever. Het is eveneens mogelijk om de schuifbeweging om te zetten in een stuurbeweging voor een schakelaar.

Het motorvoeding beïnvloedend orgaan kan ook een systeem zijn voor het ompolen of kortsluiten van de motorvoeding, zodat de motor snel kan worden gestopt.

Bij een transmissie, die is voorzien van één enkele of meertraps tandwieloverbrenging stelt de uitvinding voor om de verbreekkoppeling in een trap van de overbrenging op te nemen.

Bij voorkeur is de verbreekkoppeling uitgevoerd als een klauwkoppeling met axiaal verschuifbare delen, welke onder een axiale veervoorspanning staan. Dankzij de klauwkoppeling, welke bij voorkeur is voorzien van een of meer paren regelmatig langs de omtrek verdeelde nokken, dat er een bepaalde hoekverdraaiing tussen de delen mogelijk is zonder dat de klauwkoppeling weer in werkzame aangrijping verkeert. Hiermee wordt bereikt dat de inertie van de roterende delen aan de zijden van de elektromotor geen invloed meer heeft op het stoppen van de motoras, zodat deze direct kan worden stilgezet.

Bij voorkeur is de veervoorspanning op de delen van de klauwkoppeling via een hefboomstelsel op de klauwkoppeling werkzaam, waardoor het hele werkgebied aan koppels bereikbaar wordt en een relatief korte inbouwwijze wordt bereikt.

Hierbij verdient het de voorkeur om het drukpunt van de veer op de of elke hefboom verplaatsbaar ten opzichte van de hefboom te doen zijn, zodat met behoud van een vaste veerinstelling een relatief groot instelbereik van de veer-voorspanning op de klauwkoppeling mogelijk is.

In geval van een planetaire tandwieloverbrenging gebruik wordt gemaakt in de transmissie, welke planetaire overbrenging is voorzien van een buitenbus langs de binnen-vertanding de planeetwielen afrollen, dan stelt de uitvinding voor om de buitenbus als het ene deel van de verbreek-koppeling uit te voeren. Dit biedt het voordeel dat vanwege de stilstand van de buitenbus in normaal bedrijf, ook de klauwkoppeling niet roteert. Zodra de klauwkoppeling losbreekt zal de bus verdraaien en de overbrenging via de planeetwielen doen stoppen. Dit leidt tot een directe stilstand van de werkas waarbij er nagenoeg geen naijlend koppel vanwege inertia van de roterende delen optreedt.

De uitvinding zal nader worden toegelicht in de hieronderstaande figuurbeschrijving van een uitvoeringsvoor-beeld, welke in bijgaande tekening is weergegeven. In de tekening toont: fig. 1 een langsdoorsnede van een deel van een handgereedschap voorzien van elektromotor, transmissie en werkas, fig. 2a en b telkens een variant van de veer-hef-boomstelsels in de doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1, fig. 3 een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 1, fig. 4 een met fig. 1 overeenkomende tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding, fig. 5 een blokschema van een derde uitvoeringsvorm.

In de figuren is met het cijfer 1 de transmissie in zijn totaliteit aangegeven, welke is opgenomen tussen een elektromotor 2 en een werkas 3. Deze onderdelen zijn al of niet direct ondergebracht in een behuizing 4, welke van willekeurige aard en constructie kan zijn. De behuizing 4 is voorzien van een niet nader aangegeven handgreep 5, waardoor het geheel als elektrisch handgereedschap kan worden gebruikt. De motoras 6 is verbonden met een tandwielas 7, die samenwerkt met een planetair tandwiel 8, dat afrolt op een binnenvertanding van een bus 9, welke draaibaar is gelagerd in een cilindrisch subhuisdeel 10.

Het planetair tandwiel 8 is draaibaar gelagerd op een eerste rotatieas 11, welke is bevestigd aan een vrij draaibare eerste schijf 12, die is voorzien van een tweede tandas 13. Deze tandas 13 werkt samen met een tweede planetair tandwiel 14, welk eveneens afrolt op dezelfde binnen-vertanding van de bus 9. De tweede rotatieas 15 van dit planetair tandwiel 14 is gelagerd in een tweede tussenschijf 121, welke draaivast is verbonden met de werkas 3. De schacht van de werkas 3 is door een eerste rollager 16 draaibaar ondersteund in een lagerkraag 17 van de bus 9, terwijl een tweede lager 18 is opgenomen tussen de werkas 3 en een lagerhuis 19 van het cilindrische subhuis 10.

De transmissie is in axiale zin afgesteund door een taatslager 20, dat een aanlegvlak heeft met een ringvormige eindflens 21, welke is bevestigd aan het open einde van het cilindrische subhuis 10. In deze ringvormige flens 21 is een borst 22 van het motorhuis 2 ondersteund.

In de loodrecht op de as gerichte tussenwand 23 van het subhuis 10 en de lagerhuis 19 is een aantal openingen opgenomen, in elk waarvan een vrij beweegbare pen 24 is aangebracht. De pennen 24, in de getoonde uitvoeringsvorm zijn er een drietal, zie fig. 2a of b, zijn vast bevestigd op een ring 25, welke zich rond het lager 16 uitstrekt. Op de naar elkaar toe gerichte vlakken van de ring 25 en het kopvlak van de buitenbus 9 zijn nokken 26 aangebracht, waarvan de voorkeurspositie in fig. 3 nader wordt toegelicht. Het van de ring 25 afgekeerde kopeind van elke pen 24 is voorzien van een drukneus 27, welke in aanraking verkeert met een boogvormige strip 28, zie fig. 2a en b, waarvan de werking hieronder nader wordt toegelicht.

Elke boogvormige strip 28 wordt met het ene einde tegen de neus 27 gedrukt door middel van een kogel 29, waarvan er in de getoonde uitvoeringsvorm eveneens een drietal zijn aangebracht in een bijpassende opening van het bodemwanddeel 30 van een draaikrans 31. Het andere einde van de boogvormige strip steunt af op of onder de tussenwand 23 (fig. 2a respectievelijk b) en vormt daar een zwenkpunt. De draaikrans wordt vastgehouden door een sluitmoer 32, welke op een draadgang van de lagerhuis 19 kan worden geschroefd. Tussen de kogels 29 en het binnenvlak van de sluitmoer 30 is een drukveer 33 met bijpassend taatslager 34 opgenomen.

In de sluitflens 21 van het subgestel 10 is een drukpen 35 aangebracht, waarvan het rechtereinde valt in een uitsparing in het kopvlak van de binnenbus 9 van de planetaire overbrenging, terwijl het linkereinde is verbonden met een schakelaar 36, welke een deel vormt van het voedings-circuit van de motor 2. Het voedingscircuit is bijvoorbeeld een spanningsbron 37 in de vorm van een batterij, die via een regelstuurketen 38 met de motorklemmen 39 is verbonden. De regelstuurketen 38 kan elke bekende passende besturing voor het toerental en draairichting van de motor 2 bevatten alsmede de aan- en uitschakelaar.

De schakelaar 36 dient voor het onderbreken respectievelijk sluiten van de stroomvoedingskring voor de motor 2, waarvan de functie verderop nader wordt toegelicht.

De werking van de transmissie zoals hierboven beschreven is als volgt.

In normaal gebruik zal bij het bekrachtigen van de motor 2 de motoras 6 de planetaire tandwieltransmissie aandrijven, waarbij de planeetwielen 8 en 14 afrollen langs de binnenvertanding van de bus 9. Het toerental van de uitgaande as 3 zal hierbij door de tweetrapsplaneetover-brenging aanzienlijk minder zijn dan het toerental van de motoras 6.

Indien de weerstand op de werkas 3 toeneemt zal ook de afrolweerstand van de planeetwielen 8 en 14 op de binnen-vertanding van de bus 9 toenemen. Bij het bereiken van een bepaalde weerstand zal een bepaald koppel op de binnenver-tanding van de bus 9 worden uitgeoefend, dat zodanig kan toenemen dat de krachten van de nokken 26 op elkaar, welke tegen elkaar rusten in de normale werkpositie zo groot kunnen worden dat de nokken over elkaar heen glijden. Dit betekent dat de bus 9 ten opzichte van de ring 25 zal kunnen gaan verdraaien.

Echter zal tegelijkertijd vanwege de verdraaiing van de bus 9 de schakelpen 35 uit de uitsparing axiaal naar links worden geschoven en de schakelaar 36, die normaal in de gesloten stand staat, worden geopend. Daardoor wordt de voeding van de motor 2 onderbroken en valt de motor 2 stil.

Het stilvallen van de motor 2 heeft niettemin tot gevolg dat er nog enige draaiing van de rotor met de pla-neetwielen zal plaatsvinden vanwege de massatraagheid daarvan. Deze verdraaiing zal zich echter niet doorzetten op de werkas 3 aangezien de buitenbus 9 met de planeetwielen meedraait. Hierdoor kan bij het overschrijden van een bepaald koppel op de werkas 3 deze terstond stilvallen zodra de nokken 26 elkaar zijn gepasseerd ondanks het verschijnsel dat de rotor van de motor 2 met de planetaire overbrenging nog ronddraait.

De aandrukkracht, waarmee de ring 25 tegen de bus 9 wordt gedrukt, wordt bepaalde door de voorspanveer 33. Deze voorspanveer zet zich af tegen de sluitmoer 32 en tegen het taatslager 34, welke kracht wordt doorgevoerd naar de kogels 29, die tegen de boogvormige stroken 28 drukt. De eindrand 40 van de strook 28 rust direct tegen de tussenwand 23 van het subhuis 10, terwijl het einddeel 41 rust tegen de neus 27 van de pen 24. Afhankelijk van de positie van de kogel 29 ten opzichte van de hefboom 28 wordt de kracht van de veer 33 verhoudingsgewijs verlaagd. Immers kan de kogel 29 direct tegenover de pen 24 worden geplaatst door het verdraaien van de krans 31, waardoor de voorspankracht zonder hefboom-werking direct op de pen 24 wordt overgebracht. Bij het naar links verdraaien in fig. 2a en b wordt de kogel in een verdere positie ten opzichte van de pen 24 of daartegenover gebracht, waardoor de drukkracht daarop evenredig wordt verminderd of respectievelijk vermeerderd. Een en ander betekent dat de voorspankracht op de pen 24 eenvoudig kan worden ingesteld door het verdraaien van de krans 31 zonder dat de veerlengte van de veer 33 noemenswaardig verandert. Hierdoor kan over een breed gebied de voorspankracht op de pen 24 en derhalve op de nokken 26 van de klauwkoppeling worden ingesteld zonder verandering van de veervoorspanning.

Uit bovenstaande zal duidelijk zijn dat de door de uitvinding voorgestelde klauwkoppeling wordt gevormd door enerzijds de bus 9 met bijbehorende nok 26 en anderzijds de ring 25 met bijbehorende samenwerkende nok 26.

De verdraaiing van de twee delen van de klauwkoppeling kan bij een plaatsing van de nokken 26 op dezelfde steekdiameter over maximaal 120° plaatsvinden voordat de nokken van beide delen elkaar weer zullen raken. De vrije bewegingsgraad van de bus 9 is derhalve dan beperkt tot 120°, hetgeen in sommige toepassingsgevallen te weinig zou kunnen zijn. Teneinde de verdraaiingsmate van de bus 9 te kunnen vergroten en derhalve een grotere massatraagheid te kunnen stopzetten na uitschakelen van de motor 2 verdient het de voorkeur om de samenwerkende nokken 26 op verschillende steekdiameters te plaatsen, zie Rl, R2 en R3 in fig. 3, zodanig dat de nokken langs elkaar kunnen glijden, totdat de nokken op dezelfde steekdiameter elkaar weer raken, hetgeen hier bijna 360° is. Het zal tevens duidelijk zijn dat binnen het kader van de uitvinding een andere overbrenging tussen motor en werkas mogelijk is, waarbij gebruik kan worden gemaakt van slechts een koppeling, die een schakelaar 36 op een andere plaats dan aangegeven in fig. 1 bedient voor het uitschakelen van de voeding van de motor 2. Voorts kan de schakelaar tevens dienen voor het ompolen van de motor 2, waardoor eveneens een snelle afremming van de rotor van de motor kan worden verkregen.

In fig. 4 is een tweede uitvoeringsvorm getoond, die van een verbreekkoppeling is voorzien. Hierbij wordt het aanspreken van de koppeling eveneens op mechanische wijze gedetecteerd en wel door het als gevolg van het aanspreken van de koppeling verplaatsen van een kogel. Het elektrisch gereedschap omvat een motor 44, waaraan een transmissie 45 bevestigd is. Bij de onderhavige uitvoeringsvorm is deze transmissie als een planetair tandwielstelsel uitgevoerd. De transmissie 45 is zodanig uitgevoerd, dat het busvormige huis 52 hiervan kan verdraaien bij het aanspreken van de koppeling. Verder is een ring 53 zodanig aangebracht, dat tussen het busvormige huis 52 en de ring 53 twee rijen kogels 54 zijn opgesloten. In de kopzijden van het busvormige huis 52, respectievelijk van de ring 53 zijn oneffenheden, bijvoorbeeld rillen aangebracht.

Tegen de ring 53 wordt door een schroefveer 55 een zodanige kracht uitgeoefend, dat de ring 53 naar de bus 52 wordt gedrongen. De schroefveer 55 rust aan de andere zijde op een tweede ring 56, waarvan de positie in axiale richting kan worden veranderd door het draaien aan een instelring 51, zodat hiermee de positie van de tweede ring 56 veranderd kan worden en de kracht, waarmee de veer 55 tegen de ring 53 aandrukt kan worden gevarieerd. Hiermee kan het niveau van het aanspreken van de slipkoppeling worden veranderd.

Voor het detecteren van het aanspreken van de slipkoppeling is een microschakelaar 57 aangebracht aan de omtrek van de reeksen kogels 54. Deze microschakelaar 57 staat via een extra kogel 58 in contact met de rijen kogels 54. De microschakelaar is tussen de accu 2 en de motor 44 geschakeld, waarbij tevens een ompoolschakelaar 59 en een toerentalregelorgaan 60 zijn aangebracht in de vorm van een regelbare weerstand. Uiteraard kan in plaats van een regelbare weerstand een elektronische regelaar worden toegepast, hetgeen zelfs veelal het geval zal zijn, aangezien hiermee het energieverlies in aanzienlijke mate wordt beperkt.

Bij het aanspreken van de verbreekkoppeling zullen de kogels tegen de werking van de veer in uit de sparingen in het kopvlak van de bus komen en de kogel 58 naar buiten drukken, waardoor de microschakelaar 57 zal aanspreken.

Bij de in fig. 5 afgebeelde, derde uitvoeringsvorm drijft de motor 2 via een transmissie 1 en een slipkoppeling 66 de werkas 3 aan. Tussen de transmissie 1 en de slipkoppeling 46 is een toerentalmeetorgaan 68 aangebracht evenals tussen de slipkoppeling 66 en de as 3. Met dit toerentalmeetorgaan kan aldus het toerental voor en na de slipkoppeling worden gemeten, zodat bepaald kan worden of de slipkoppeling 66 slipt. De uitgangsaansluitingen van beide toeren-talmeetorganen 68 worden dan ook naar een verwerkingsschake- ling 69 toegevoerd. De verwerkingsschakeling 69 stelt vast of het toerental voor en na de slipkoppeling 66 verschillend is en of er aldus sprake is van het overschrijden van een maximaal door de machine af te geven koppel. De slipkoppeling is namelijk zodanig gedimensioneerd, dat deze zal aanspreken voordat de motor en de overige componenten van de machine overbelast worden.

Vanzelfsprekend zijn binnen het kader van de uitvinding andere configuraties van nokken mogelijk.

Claims (7)

1. Transmissie tussen elektromotor en werkas, voor bijvoorbeeld gereedschap als schroefkop en dergelijke, welke transmissie is voorzien van een instelbare verbreekkoppeling voor het onderbreken van het aandrijfmoment op de werkas bij een overschrijding van een vooraf bepaald weerstandsmoment op die werkas, met het kenmerk, dat de verbreekkoppeling, in de vorm van twee onderling verschuifbare delen, is voorzien van een signaalgever voor het aansturen van een de motorvoe-ding beïnvloedend orgaan, welke signaalgever in werking treedt zodra de twee delen bij de overschrijding van het ingestelde moment ten opzichte van elkaar verschuiven.

2. Transmissie, welke is voorzien van een enkele of meertraps tandwieloverbrenging, met het kenmerk, dat de verbreekkoppeling in een trap van de overbrenging is opgenomen .

3. Transmissie volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de verbreekkoppeling een onder axiale voorspan-ning staande klauwkoppeling, met een of meer nokken is, en met ten opzichte van elkaar axiaal verschuifbare delen.

4. Transmissie volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de delen door een via een hefboomstelsel op het andere deel van de klauwkoppeling inwerkende veer is.

5. Transmissie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het drukpunt van de veer op de of elke hefboom verplaatsbaar is.

6. Transmissie volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat telkens een nok of een groep nokken van de klauwkoppeling op een andere diameter is aangebracht.

7. Transmissie volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het ene deel van de verbreekkoppeling is gevormd door de buitenbus van de planetaire tandwieloverbrenging.