DE10348514B3

DE10348514B3 - Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk mit zweiteiligem Pleuel

Info

Publication number: DE10348514B3
Application number: DE10348514A
Authority: DE
Inventors: Josef Fünfer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2003-10-18
Filing date: 2003-10-18
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-10-19
Also published as: US7121360B2; US20050082073A1

Abstract

Eine Handwerkzeugmaschine (1) umfasst ein, in einem Gehäuse (2) angeordnetes Schlagwerk (3) und einen, im Gehäuse (2) angeordenten Motor (4), der über ein Getriebe (5) mit dem Schlagwerk (3) in Antriebsverbindung steht. Das Schlagwerk (3) weist einen Excenter (6) und einen über einen Pleuel (21) mit dem Excenter (6) verbundenen Erregerkolben (7) auf. Der Pleuel (21) weist einen ersten Teil (22), welcher mit dem Excenter (6) verbunden ist, und einen zweiten Teil (23) auf, welcher mit dem Erregerkolben (7) verbunden ist. Zwischen dem ersten Teil (22) und dem zweiten Teil (23) ist eine Schraubenfeder (24) zur Dämpfung der im Betrieb entstehenden Vibrationen angeordnet. Der erste Teil (22) und der zweite Teil (23) sind teleskopartig zueinander versetzbar.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen motorisch angetriebenen Bohr- und/oder Meisselhammer, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Schlagwerk und einem im Gehäuse angeordneten Motor, der über ein Getriebe mit dem Schlagwerk in Antriebsverbindung steht. Das Schlagwerk weist einen Exzenter und einen über einen Pleuel mit dem Exzenter verbundenen Kolben auf.

Bei den gattungsgemässen Handwerkzeugmaschinen werden im Betrieb auftretende Druckspitzen, beziehungsweise Stösse über den Pleuel, beziehungsweise über den Exzenter ungedämpft an die umliegenden Bauteile abgegeben. Daher sind die entstehenden Stösse und Vibrationen für den Anwender am Handgriff der Handwerkzeugmaschine spürbar. Dies führt, insbesondere bei einem längeren Arbeitseinsatz mit der Handwerkzeugmaschine, zu einer frühzeitigen Ermüdung des Anwenders und einer Reduktion der Arbeitsleistung.

Aus der DE 37 17 694 A1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk mit einem Schläger bekannt, wobei das Schlagwerk zwei hintereinander geschaltete Luftkammern mit veränderlichem Volumen aufweist. In der Rücksaugphase ist nur eine und in der Schlagphase sind beide Kammern mit ihren Luftfedern tätig. Die Wirkung der Anordnung wird noch dadurch erhöht, dass eine Kammer unter Einsatz eines Ventils und Ausnutzung der Massenträgheit des Schlägers mit erhöhtem Gasdruck beaufschlagt wird. Dadurch wird unter anderem eine Steigerung der Rückstossdämpfung bei diesen Handwerkzeugmaschinen erreicht.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die auftretenden Druckspitzen frühmöglichst zu reduzieren und somit die Belastungen auf die umliegenden Bauteile sowie den Anwender zu minimieren.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Gemäss der Erfindung weist der Pleuel einen ersten Teil, welcher mit dem Excenter verbunden ist, und einen zweiten Teil auf, welcher mit dem Kolben verbunden ist. Der erste Teil und der zweite Teil sind teleskopartig zueinander versetzbar. Zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ist eine Feder zur Dämpfung der im Betrieb entstehenden Vibrationen angeordnet.

Die Feder steift den erfindungsgemässen Pleuel ausreichend aus und sichert dessen Funktionsfähigkeit während dem Betrieb der Handwerkzeugmaschine. Nur auftretende Druckspitzen werden von der Feder gespeichert und reduziert abgegeben, so dass diese nicht auf die umliegenden Bauteile und den Handgriff der Handwerkzeugmaschine weitergeleitet werden. Damit werden die Belastungen auf die umliegenden Bauteile wesentlich verringert, was deren Gebrauchstauglichkeit verbessert und die konstruktiven Massnahmen zur Befestigung dieser reduziert. Die gesamte Handwerkzeugmaschine ist kostengünstiger fertigbar. Zudem treten beim Anwender gegenüber den bekannten Handwerkzeugmaschinen später Ermüdungserscheinungen während einem längeren Einsatz der erfindungsgemässen Handwerkzeugmaschine auf, was zu einer verbesserten Arbeitseffizienz führt.

Vorzugsweise ist der Kolben ein Erregerkolben, der pneumatisch mit einem Schlagkolben des Schlagwerkes zusammenwirkt. Diese Schlagwerke sind dem Fachmann als pneumatische Schlagwerke bekannt und finden insbesondere in Bohr- und/oder Meisselhämmern Anwendung. Der erfindungsgemässe Pleuel dämpft den Rückimpuls und die Vibrationen, welche von dem Erregerkolben ausgehen.

Bevorzugt weist einer der Teile des Pleuels einen Hülsenabschnitt zur Aufnahme eines Stösselabschnitts des anderen Teils des Pleuels auf. Dabei kann beispielsweise der erste, mit dem Excenter verbundene Teil des Pleuels den Hülsenabschnitt und der zweite, mit dem Kolben verbundene Teil des Pleuels den Stösselabschnitt aufweisen. In einer Variante dazu weist der erste Teil des Pleuels den Stösselabschnitt und der zweite Teil des Pleuels den Hülsenabschnitt auf. Mit dieser konstruktiven Ausgestaltung können der erste Teil und der zweite Teil des erfindungsgemässen Pleuels zueinander versetzt werden, wobei einer der beiden Teile des Pleuels entlang einer Achse durch den anderen Teil geführt ist.

Vorzugsweise weist wenigstens einer der Teile des Pleuels zumindest eine Führungsnut und wenigstens einer der Teile des Pleuels zumindest einen, mit der zumindest einen Führungsnut zusammenwirkenden Vorsprung auf. Die Führungsnut ist in deren Länge derart ausge bildet, dass die beiden Teile unter maximaler Druckbelastung auf die Feder zueinander versetzbar sind, aber der maximale Versetzweg begrenzt ist. Mit dieser Ausführungsform sind die beiden Teile des Pleuels unverlierbar gehalten. Die Führungsnut ist beispielsweise an dem Stösselabschnitt und der Vorsprung an dem Hülsenabschnitt ausgebildet. Dabei kann der Vorsprung an einem zusätzlichen Element ausgeformt sein, welches an dem Hülsenabschnitt in einer Öffnung anordnenbar ist. Bei dieser Ausführung können die beiden Teile des Pleuels zusammengeführt und mittels des zusätzlichen Elementes zueinander gesichert werden. In einer Variante dazu weist der erste Teil des Pleuels und der zweite Teil des Pleuels jeweils mehrere Führungsnuten auf, in denen an dem ersten Teil und an dem zweiten Teil angeordnete Vorsprünge eingreifen.

Vorteilhafterweise ist die Feder eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder ist als Druckfeder ausgebildet. Die Grundspannung der Schraubenfeder ist auf den Normalbetrieb ausgelegt, so dass die Schraubenfeder erst bei auftretenden Druckspitzen die auftretende Belastung übernimmt und ausgleichend abgibt.

Vorteilhafterweise ist an dem ersten Teil des Pleuels eine erste Abstützstelle und an dem zweiten Teil des Pleuels eine zweite Abstützstelle für die Schraubenfeder ausgebildet. Die Schraubenfeder liegt in der Ausgangsstellung an diesen Abstützstellen an. Werden die beiden Teile des Pleuels unter Belastung zueinander versetzt, stützt sich die Schraubenfeder an den Abstützstellen ab und drückt die beiden Teile anschliessend wieder in die ursprüngliche Länge des Pleuels auseinander. Die maximale axiale Erstreckung der Schraubenfeder ist derart gewählt, dass immer eine ausreichende Überlappung der beiden Teile des Pleuels vorhanden ist und die beiden Teile des Pleuels axial nicht ausknicken können. Die Schraubenfeder kann jeweils an ihren Enden fest mit der ersten Abstützstelle an dem ersten Teil des Pleuels und mit der zweiten Abstützstelle an dem zweiten Teil des Pleuels, beispielsweise durch Schweissen oder Löten, fest verbunden sein. Damit sind die beiden Teile des erfindungsgemässen Pleuels zusätzlich verliersicher und doch zueinander versetzbar miteinander verbunden.

In einer alternativen, erfindungsgemässen Ausführungsform ist die Feder eine Luftfeder. Die Luftfeder ist durch einen abgeschlossenen Luftraum gebildet. Für die Montage des Pleuels ist eine Lüftungsöffnung vorgesehen, welche nach dem Zusammenführen des ersten Teils des Pleuels mit dem zweiten Teil des Pleuels verschlossen wird. Unter Belastung werden die beiden Teile des Pleuels zueinander versetzt und die Luft wird in dem abgeschlossenen Luftraum komprimiert. Anschliessend dehnt sich die komprimierte Luft aus und versetzt die beiden Teile des Pleuels wieder auf die ursprüngliche Länge des Pleuels. Unter Zugbelastung der beiden Teile des Pleuels entsteht eine Sogwirkung, welche ohne das Öffnen der Monta geöffnung ein Auseinandergleiten der beiden Teile des Pleuels verhindert, womit die beiden Teile des Pleuels unverlierbar gehalten sind. Durch die teleskopartige Ausgestaltung der beiden Teile des Pleuels wird bei einem Versagen der Luftfeder, beispielsweise durch Leckschlagen der Abdichtung der Lüftungsöffnung, der maximale Versetzweg vorgegeben und dieser begrenzt.

Vorzugsweise ist an dem zweiten Teil des Pleuels und/oder an dem ersten Teil des Pleuels ein Dichtungselement angeordnet. Damit wird die Dichtigkeit des abgeschlossenen Luftraums gewährleistet. Das Dichtungselement ist beispielsweise ein O-Ring aus Gummi, der am ersten Teil des Pleuels oder am zweiten Teil des Pleuels vorteilhafterweise in einer Aufnahme angeordnet ist. Zur Sicherstellung der Dichtigkeit können sowohl am ersten Teil wie auch am zweiten Teil Dichtungselemente angeordnet sein. Ebenfalls ist die Anordnung von mehreren Dichtungselementen an einem oder an beiden Teilen des Pleuels denkbar.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 Einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemässe Handwerkzeugmaschine;
2 eine Ansicht des in 1 dargestellten Pleuels;
3 einen Längsschnitt durch den Pleuel entlang der Linie III-III in der 2;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel des Pleuels im Längsschnitt; und
5 ein Diagramm des Kraft-/Zeitverlaufs.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in 1 dargestellte Handwerkzeugmaschine 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem darin angeordneten Schlagwerk 3 und einem Motor 4, der über ein Getriebe 5 mit dem Schlagwerk 3 in Antriebsverbindung steht. Das Schlagwerk 3 weist einen Exzenter 6 und einen über einen Pleuel 21 mit dem Exzenter 6 verbundenen Erregerkolben 7 auf. Der Erregerkolben 7 wirkt pneumatisch mit einem im Schlagwerk 3 angeordneten Schlagkolben 8 zusammen.
Der Pleuel 21 umfasst einen ersten Teil 22, welcher mit dem Exzenter 6 verbunden ist, und einen zweiten Teil 23, welcher mit dem Erregerkolben 7 verbunden ist, sowie eine, zwischen dem ersten Teil 22 und dem zweiten Teil 23 angeordnete Schraubenfeder 24. Der erste Teil 22 weist eine Aufnahme 25 für einen am Exzenter 6 angeordneten Zapfen 9 sowie einen Hülsenabschnitt 26 auf. Der zweite Teil 23 weist eine Aufnahme 27, für einen Verbindungsbolzen 10, welcher den zweiten Teil 23 mit dem Erregerkolben 7 verbindet, sowie einen Stösselabschnitt 28 auf. Der Stösselabschnitt 28 an dem zweiten Teil 23 wird von dem Hülsenabschnitt 26 an dem ersten Teil 22 umfasst und der erste Teil 22 und der zweite Teil 23 sind zueinander versetzbar. Der freie Rand des Hülsenabschnittes 26 bildet die erste Abstützstelle 29 für die Schraubenfeder 24. An dem zweiten Teil 23 ist eine zweite Abstützstelle 30 für die Schraubenfeder 24 ausgebildet.
Die als Druckfeder dienende Schraubenfeder 24 hält einerseits den ersten Teil 22 des Pleuels 21 zum zweiten Teil 23 des Pleuels 21 in einem vorbestimmten Abstand und stellt andererseits die Funktion des Pleuels 21 als weitgehend steifes Kraftübertragungselement zwischen dem Exzenter 6 und dem Erregerkolben 7 sicher. Treten im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 1 Druckspitzen auf, kann sich der zweite Teil 23 in den ersten Teil 22 verschieben, wobei die Schraubenfeder 24 die auftretenden hohen Kräfte speichert und verzögert abgibt. Damit ist eine direkte Überleitung dieser Kräfte auf die umliegenden Bauteile und den Handgriff der Handwerkzeugmaschine 1 weitgehend verhindert. Der vorgegebene Abstand X zwischen dem freien Ende 31 des Stösselabschnitts 28 des zweiten Teils 23 und dem Boden 32 des Hülsenabschnitts 26 des ersten Teils 22 gibt den maximalen Versetzweg des zweiten Teils 23 zum ersten Teil 22 vor. Gleichzeitig bildet der Boden 32 des Hülsenabschnitts 26 einen Anschlag für das freie Ende 31 des Stösselabschnitts 28 bei einem allfälligen Versagen der Schraubenfeder 24.
Das Stösselelement 28 ist mit zwei Führungsnuten 33 versehen, in welche zwei Vorsprünge 34 eingreifen. Die Vorsprünge 34 sind an separaten Elementen 35 ausgeformt, welche in Aufnahmeöffnungen 36 am Hülsenabschnitt 26 festgelegt sind. Die Führungsnuten 33 bilden mit den Vorsprüngen 34 eine Verliersicherung und verhindern, dass der zweite Teil 23 aus dem ersten Teil 22 beispielsweise durch die Schraubenfeder 24 herausgedrückt oder z. B. manuell aus diesem herausgezogen werden kann.
Bei dem in der 4 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel des Pleuels 41 ist die Feder als Luftfeder ausgebildet. Der Pleuel 41 weist ebenfalls einen mit dem Exzenter 6 verbindbaren, ersten Teil 42 und einen mit dem Erregerkolben 7 verbindbaren, zweiten Teil 43 auf. Die Luftfeder wird durch einen abgeschlossenen Luftraum 44 gebildet. Bei auftretenden Druckspitzen versetzen sich der erste Teil 42 und der zweite Teil 43 zueinander, wobei die Luft im abgeschlossenen Luftraum 44 komprimiert wird. Sobald die Belastung abnimmt, kann sich die komprimierte Luft im abgeschlossenen Luftraum 44 wieder ausdehnen und dabei den zweiten Teil 43 zum ersten Teil 42 versetzen, bis der Pleuel 41 wieder seine ursprüngliche Länge aufweist. Infolge der Sogwirkung kann sich der zweite Teil 43 nur begrenzt zu dem ersten Teil 42 versetzen, womit auf eine zusätzliche Verliersicherung für den Pleuel 41 verzichtet werden kann.
Zur Abdichtung des abgeschlossenen Luftraums 44 ist am Stösselabschnitt 45 des zweiten Teils 43 in einer umlaufenden Aufnahme 46 ein O-Ring angeordnet. An dem Hülsenabschnitt 48 des ersten Teils 42 ist eine verschliessbare Montageöffnung 49 ausgebildet, welche ein Zusammensetzen sowie ein Auseinandernehmen des Pleuels 41 ermöglicht.
5 zeigt in einem schematischen Diagramm den Abbau von Druckspitzen. An der Abszisse ist die Zeit t und an der Ordinate die Kraft P abgetragen. Die Kurve 51 zeigt den Verlauf der auftretenden Druckbelastung mit einer bisherigen Handwerkzeugmaschine. Die Kurve 52 zeigt den Verlauf der auftretenden Druckbelastung mit einer erfindungsgemässen Handwerkzeugmaschine 1.

Claims

Handwerkzeugmaschine (1), insbesondere ein motorisch angetriebener Bohr- und/oder Meisselhammer, mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten Schlagwerk (3) und einem im Gehäuse (2) angeordneten Motor (4), der über ein Getriebe (5) mit dem Schlagwerk (3) in Antriebsverbindung steht, wobei das Schlagwerk (3) einen Exzenter (6) und einen über einen Pleuel (21; 41) mit dem Exzenter (6) verbundenen Kolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pleuel (21; 41) einen ersten Teil (22; 42), welcher mit dem Exzenter (6) verbunden ist, und einen zweiten Teil (23; 43), welcher mit dem Kolben verbunden ist, aufweist, wobei der erste Teil (22; 42) und der zweite Teil (23; 43) teleskopartig zueinander versetzbar sind, und wobei zwischen dem ersten Teil (22; 42) und dem zweiten Teil (23; 43) eine Feder zur Dämpfung der im Betrieb entstehenden Vibrationen angeordnet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben ein Erregerkolben (7) ist, der pneumatisch mit einem Schlagkolben (8) des Schlagwerkes (3) zusammenwirkt.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teile (22, 23; 42, 43) des Pleuels (21; 41) einen Hülsenabschnitt (26; 48) zur Aufnahme eines Stösselabschnitts (28; 45) des anderen Teils (23, 22; 43, 42) des Pleuels (21; 41) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Teile (22, 23) des Pleuels (21) zumindest eine Führungsnut (33) und wenigstens einer der Teile (23, 22) des Pleuels (21) zumindest einen, mit der zumindest einen Führungsnut (33) zusammenwirkenden Vorsprung (34) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Schraubenfeder (24) ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Teil (22) des Pleuels (21) eine erste Abstützstelle (29) und an dem zweiten Teil (23) des Pleuels (21) eine zweite Abstützstelle (30) für die Schraubenfeder (24) ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Luftfeder ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Teil (43) des Pleuels (41) und/oder an dem ersten Teil (42) des Pleuels (41) ein Dichtungselement (47) angeordnet ist.