EP1765556B1

EP1765556B1 - Schlag- und/oder bohrhammer mit sicherheitskupplung

Info

Publication number: EP1765556B1
Application number: EP05758900A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Berger; Wolfgang Schmid
Original assignee: Wacker Construction Equipment AG
Current assignee: Wacker Neuson SE
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: EP1765556A1; CN1997489A; US20080302548A1; ES2306173T3; WO2006008053A1; CN100515692C; DE502005004581D1; JP2008506539A; DE102004034268B3

Abstract

Eine Sicherheitskupplung in einem Schlag- und/oder Bohrhammer weist eine Grundhülse (20), ein auf der Grundhülse (20) drehbar gelagertes, von einem Antrieb antreibbares Antriebszahnrad (21), einen auf der Grundhülse (20) befestigten Schlussring (27) und einen zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) angeordneten Rastring (28) auf, der relativ zu dem Schlussring (27) drehfixiert ist und relativ zu dem Schlussring (27) gegen die Wirkung einer Federeinrichtung (29) axial verschoben werden kann. Bei Überschreitung eines Grenzdrehmoments wird der Rastring (28) axial verschoben, während das Antriebszahnrad (21) in seiner Axialstellung verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlag- und/oder Bohrhammer gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 5, der mit einer Sicherheitskupplung ausgestattet ist. Ein solcher Schlag - und/oder Bohrhammer ist aus der DE-A-4215288 bekannt.
Insbesondere beim Bohren besteht bei Schlag- und/oder Bohrhämmern (nachfolgend zur Vereinfachung als Hämmer bezeichnet) die Gefahr, dass der Bohrer bzw. Bohrmeißel schlagartig im zu bearbeitenden Gestein verklemmt, was zu einer erheblichen Erhöhung der wirksamen Drehmomente im Hammer und zu einer Schädigung des Antriebsstrangs führen kann. Die Drehmomente müssen außerdem vom Bediener mit der Hand abgestützt werden, so dass bei schwereren Geräten ein plötzliches Blockieren des Bohrwerkzeugs dazu führen kann, dass der Hammer dem Bediener aus der Hand gerissen wird. Für diesen Zweck ist bei bekannten Hämmern eine Sicherheitskupplung in den Drehmomentenfluss eingebaut, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments den im Gerät wirkenden Drehmomentenfluss unterbricht. Dadurch kann ein gegebenenfalls überhöhtes Drehmoment nicht mehr in schädigender Weise auf den Antrieb oder den Bediener rückwirken.
Die Sicherheitskupplung kann in den verschiedensten technischen Ausführungen an verschiedenen Orten innerhalb des Geräts im Kraft- bzw. Drehmomentenfluss angeordnet werden, insbesondere in dem Drehmomentenfluss zwischen einem Antrieb des Hammers (z. B. einem Elektro- oder Verbrennungsmotor) und einer ein Werkzeug tragenden Werkzeughalterung. Als besonders geeignet haben sich dabei Einbauorte zwischen einer zum Antrieb gehörenden Kurbelwelle und einer die Werkzeughalterung aufnehmenden bzw. dieser vorgeschalteten Bohrwelle erwiesen.
Sicherheitskupplungen können in vielfältiger Weise ausgestaltet werden. In der Praxis haben sich als besonders vorteilhaft so genannte Rasten- bzw. Klauen-Sicherheitskupplungen erwiesen, die im Bereich der Bohrwelle oder eines zu einem Schlagwerk des Hammers gehörenden Schlagwerkrohrs angeordnet sind. Dabei wird üblicherweise ein auf der Bohrwelle bzw. dem Schlagwerkrohr angebrachtes, mit stirnseitigen Rasten bzw. Klauen versehenes Antriebszahnrad durch eine Einrückfeder gegen einen ebenfalls mit Rasten versehenen, einstückig mit dem Schlagwerkrohr bzw. der Bohrwelle verbundenen Bund gedrückt. Derartige Sicherheitskupplungen sind kostengünstig herstellbar, robust und langlebig, da im Falle des Ansprechens die Drehgeschwindigkeiten niedrig sind und am Einbauort große Durchmesser und genügend Platz für eine großzügige Dimensionierung vorhanden ist.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch einen typischen, z. B. aus DE 101 45 464 A1 bekannten Bohrhammer. Das Drehmoment eines als Antrieb dienenden Elektromotors 1 wird über mehrere Zahnräder und eine Kurbelwelle 2 auf eine Hauptwelle 3 und schließlich über weitere Zahnräder auf eine Bohrwelle 4 übertragen, die eine Werkzeugaufnahme 5 trägt, in die wiederum ein nicht dargestelltes Bohr- und/oder Meißelwerkzeug eingesteckt werden kann.
In die Hauptwelle 3 ist eine Sicherheitskupplung 6 integriert, die eine durch eine Feder 7 abgestützte Zahnscheibe 8 aufweist. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments entstehen an den Zähnen der Zahnscheibe 8 derart große Axialkräfte, dass die Zahnscheibe 8 gegen die Wirkung der Feder 7 zurückgeschoben wird. Eine Unterbrechung des Drehmomentenflusses ist die Folge, so dass eine Gefährdung des Bedieners des Hammers, z. B. bei einem Blockieren des Bohrwerkzeugs während eines Bohrvorgangs, vermieden wird.
Aus der DE 42 15 288 A1 ist ein Bohrhammer mit einer Sicherheitskupplung bekannt, bei der das an der Sicherheitskupplung angeordnete Antriebszahnrad axial gegen die Wirkung einer Feder verschoben werden muss, um aus dem Eingriff des mit ihm gepaarten Gegenrads gebracht zu werden und so den Drehmomentenfluss zu unterbrechen. Solange der Hammer neu ist, ist dies unproblematisch. Bei älteren Geräten hingegen besteht die Gefahr, dass das Antriebszahnrad nach längerem Gebrauch mit dem Gegenzahnrad aufgrund von Verschleiß derart eingelaufen ist, dass es sich nicht mehr axial verschieben lässt. Dann jedoch ist ein gewünschtes Ansprechen der Sicherheitskupplung bei Überschreiten des Grenzdrehmoments nicht mehr gewährleistet.
Bohrhämmer lassen sich darüber hinaus häufig zwischen mehreren Betriebsarten umschalten: Außer einem reinen Bohrbetrieb (bei ausgeschaltetem Schlagwerk) und einem Bohrhammerbetrieb (Bohren und Meißeln) ist auch ein reiner Meißelbetrieb möglich, bei dem das Werkzeug nicht drehend angetrieben wird. Bei bekannten Hämmern ist der Meißel dann jedoch frei und unkontrolliert drehbar, was bei der Führung des gesamten Geräts unvorteilhaft sein kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schlag- und/oder Bohrhammer mit einer Sicherheitskupplung anzugeben, welche hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit, Zuverlässigkeit und Funktionalität verbessert sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schlag- und/oder Bohrhammer gemäß Patentanspruch 1 oder gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der erfindungsgemäße Schlag- und/oder Bohrhammer ist mit einer Sicherheitskupplung ausgestattet, die ein von dem Antrieb mit dem Drehmoment antreibbares Antriebszahnrad, einen axial zu dem Antriebszahnrad angeordneten Schlussring, über den das Drehmoment führbar ist, sowie eine zwischen dem Antriebszahnrad und dem Schlussring angeordnete Rasteinrichtung aufweist. Die Rasteinrichtung gewährleistet in einem Normalbetriebszustand einen Drehmomentfluss zwischen Antriebszahnrad und dem Schlussring. In einem Überlastzustand, in dem ein ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment überschreitendes Drehmoment in die Sicherheitskupplung eingeleitet wird, unterbricht die Rasteinrichtung den Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad und dem Schlussring.
Durch die axiale Anordnung von Antriebszahnrad und Schlussring mit der axial dazwischen angeordneten Rasteinrichtung ist es möglich, die Sicherheitskupplung derart zu gestalten, dass zumindest die Axialposition des Antriebszahnrads auch im Überlastzustand nicht verändert werden muss. Vielmehr übernimmt die Rasteinrichtung die Funktion einer Unterbrechung des Drehmomentschlusses durch axiale Verlagerung.
Das Antriebszahnrad kann stets in seiner bestimmungsgemäßen Axiallage bleiben und somit auch im Überlastfall mit einem ihm zugeordneten Gegenrad kämmen. Die beim Stand der Technik auftretenden Probleme eines gegenseitigen Einlaufens von Antriebszahnrad und Gegenrad und die daraus resultierende eingeschränkte Zuverlässigkeit der Sicherheitskupplung wird dadurch vermieden.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die Rasteinrichtung einen zwischen dem Antriebszahnrad und dem Schlussring angeordneten Rastring auf. Der Rastring ist relativ zu dem Schlussring drehfixiert und gegen die Wirkung einer Federeinrichtung axial verschiebbar. Das Antriebszahnrad und der Rastring weisen eine ineinandergreifende Rastverzahnung auf, über die das von der Sicherheitskupplung zu übertragende Drehmoment geleitet wird. Im Normalbetriebszustand wird der Rastring durch die Federeinrichtung axial gegen das Antriebszahnrad gedrückt, so dass die Rastverzahnungen ineinandergreifen. In dem Überlastzustand wird der Rastring in Richtung des Schlussrings axial gegen die Wirkung der Federeinrichtung verschoben, so dass die Rastverzahnungen von Rastring und Antriebszahnrad außer Eingriff gelangen.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung stellt eine kinematische Umkehr der oben beschriebenen Ausführungsform dar. Demnach ist der zwischen dem Antriebszahnrad und dem Schlussring angeordnete Rastring relativ zu dem Antriebszahnrad drehfixiert und relativ zu dem Antriebszahnrad gegen die Wirkung einer Federeinrichtung axial verschiebbar. Die Rastverzahnungen sind - im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform - nicht zwischen dem Antriebszahnrad und dem Rastring ausgebildet, sondern zwischen dem Schlussring und dem Rastring. Demgemäß weist der Schlussring auf einer dem Rastring zugewandten Stirnseite eine Rastverzahnung auf, während der Rastring auf einer dem Schlussring zugewandten Stirnseite eine zu der Rastverzahnung des Schlussrings passende Rastverzahnung aufweist. Der Rastring stützt sich über die Federeinrichtung nicht mehr gegen den Schlussring ab, sondern gegen das Antriebszahnrad. Im Normalbetriebszustand wird der Rastring derart gegen den Schlussring gedrückt, dass die Rastverzahnungen ineinander greifen. Im Überlastzustand hingegen wird der Rastring in Richtung des Antriebszahnrads axial verschoben, so dass die Rastverzahnungen außer Eingriff gelangen.
Besonders vorteilhaft lässt sich sicherstellen, dass die Axiallage des Antriebszahnrads nicht verändert werden muss, wenn wenigstens ein Teil der Rasteinrichtung relativ zu dem Schlussring und/oder zu dem Antriebszahnrad axial beweglich ist. Dadurch lässt es sich z. B. realisieren, dass überhaupt nur noch die Rasteinrichtung oder ein Teil davon eine Axialbewegung - z. B. im Überlastzustand - durchführt, während die anderen Bauelemente der Sicherheitskupplung in ihrer Axiallage verbleiben.
Vorzugsweise ist die Axialposition des Antriebszahnrads und/oder des Schlussrings wenigstens in einer Axialrichtung fixiert. Eine Bewegung des Antriebszahnrads bzw. des Schlussrings in der entgegengesetzten Axialrichtung kann unter Umständen zulässig sein und sollte dann jedoch lediglich gegen die Wirkung einer Feder möglich sein. Dadurch sind verschiedene Ausgestaltungen der Sicherheitskupplung möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Antriebszahnrad und der Schlussring auf einer Grundhülse angeordnet sind. Durch diesen Aufbau der Sicherheitskupplung wird eine kompakte Bauweise ermöglicht, bei der die Sicherheitskupplung bereits vor Einbau in den Hammer vormontiert werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Antriebszahnrad auf der Grundhülse drehbar gelagert, während der Schlussring auf der Grundhülse befestigt oder mit der Grundhülse einstükkig ausgebildet ist.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann dieses Aufbauprinzip umgekehrt werden, so dass der Schlussring auf der Grundhülse drehbar gelagert ist, während das Antriebszahnrad auf der Grundhülse fest angebracht ist. Schließlich ist auch eine Variante möglich, bei der sowohl das Antriebszahnrad als auch der Schlussring auf der Grundhülse drehbar gelagert sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Rastverzahnungen jeweils, in Umfangsrichtung gesehen, schräge Seitenflanken auf, über die das von der Sicherheitskupplung zu übertragende Drehmoment übertragen wird. Durch die schrägen Seitenflanken wird auf den Rastring ständig eine gegen die Wirkung der Federeinrichtung gerichtete Axialkraft erzeugt. Wenn im Überlastzustand das wirksame Drehmoment den vorbestimmten Grenzdrehmomentwert übersteigt, wird die Axialkraft so groß, dass sie den Rastring gegen die Wirkung der Federeinrichtung in Richtung des Schlussrings axial verschiebt, so dass die Rastverzahnungen außer Eingriff gelangen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Schlussring und der Rastring jeweils Mitnahmeklauen aufweisen, die ständig ineinander greifen. Dadurch sind der Schlussring und der Rastring miteinander in Umfangsrichtung drehfixiert. In Axialrichtung hingegen ist der Rastring relativ zum Schlussring verschiebbar. Die Mitnahmeklauen können stabil ausgeführt werden, so dass sie auch dann zuverlässig das Drehmoment übertragen, wenn der Rastring in seiner vom Schlussring entferntesten Position steht.
Vorzugsweise ist das Antriebszahnrad wenigstens auf einer von den Rastklauen abgewandten Seite von der Grundhülse axial gelagert bzw. abgestützt. Auf diese Weise kann eine aufwändige separate Lagerung des Antriebszahnrads vermieden werden. Eine axiale Lagerung auf der Seite der Rastklauen hingegen ist nicht erforderlich, da das Antriebszahnrad auf dieser Seite ständig durch den Rastring und die dahinter wirkende Federeinrichtung abgestützt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Grundhülse integraler Bestandteil der Bohrwelle oder Teil eines Schlagwerkrohrs. Das bedeutet, dass die Grundhülse nicht zwingend ein separates, zusätzliches Bauteil sein muss. Vielmehr ist es möglich, das Antriebszahnrad, den Schlussring und die Rasteinrichtung auf ein bereits vorhandenes Bauelement im Hammer, nämlich insbesondere die Bohrwelle, das Schlagwerkrohr oder eine weitere, im Drehmomentfluss angeordnete Welle aufzubauen. Eine separate Grundhülse hat jedoch den Vorteil einer besonders einfachen Vormontage außerhalb des Hammers.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Sicherheitskupplung vollständig vormontiert und dann mit ihrer Grundhülse drehbar beweglich auf eine Trägerhülse aufgeschoben werden kann. Die Trägerhülse kann Teil einer Bohrwelle und/oder Teil eines Schlagwerks bzw. Schlagwerkrohrs sein. Grundsätzlich lässt sich die erfindungsgemäße Sicherheitskupplung in jeder Art von Schlag- und/oder Bohrhammer einsetzen, so dass die Trägerhülse an geeigneter Stelle genutzt werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Trägerhülse ein axial verschiebbarer Schaltring vorgesehen, mit dem sich der Drehmomentenfluss von der Sicherheitskupplung zu der Trägerhülse herstellen bzw. unterbrechen lässt. Der Schaltring dient dazu, unterschiedliche Betriebszustände des Hammers voreinzustellen, wie weiter unten näher erläutert.
Der Schaltring ist vorzugsweise mit der Trägerhülse drehfest verbunden und weist auf einer Stirnseite Schaltklauen auf, denen gegenüberliegende, an einer Rückseite des Schlussrings vorgesehene Schaltklauen zugeordnet sind. Die Schaltklauen des Schaltrings lassen sich somit in Eingriff mit den Schaltklauen des Schlussrings bringen, so dass der Drehmomentenfluss vom Schlussring über die Schaltklauen auf den Schaltring und von diesem auf die Trägerhülse übertragen werden kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schaltring wenigstens zwischen einer Bohrstellung, in der die Schaltklauen des Schaltrings mit den Schaltklauen des Schlussrings in Eingriff stehen, und einer Freidrehstellung, in der die Schaltklauen nicht in Eingriff stehen, verschiebbar. In der Bohrstellung können selbstverständlich auch Schläge durch das im Hammer vorgesehene Schlagwerk auf das Werkzeug ausgeübt werden, so dass der Begriff der "Bohrstellung" auch eine "Bohr-Meißelstellung" umfasst. In der Freidrehstellung hingegen wird kein Bohrdrehmoment auf das Werkzeug übertragen. Vielmehr lässt sich dann das Werkzeug ungehindert relativ zu dem Hammer verdrehen, wenn der Bediener den Hammer z. B. entsprechend verschwenkt. Die Freidrehstellung wird dementsprechend üblicherweise vor dem Meißeln verwendet, um eine Meißelschneide in eine geeignete Winkeldrehstellung zum Hammergehäuse zu bringen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schaltring auch in eine Fixierstellung (Meißelstellung) verschiebbar, in der Fixierklauen, die an dem Schaltring auf einer der Stirnseite gegenüberliegenden Rückseite angebracht sind, in gegenüberliegende, an einem gehäusefesten Fixierring vorgesehene Fixierklauen in Eingriff gebracht werden. In der Fixierstellung wird somit der Schaltring und in der Folge auch die Trägerhülse relativ zu dem Gehäuse des Hammers fixiert. Eine Verdrehung der Trägerhülse bzw. der Bohrwelle und damit des Werkzeugs relativ zu dem Hammer ist dann ausgeschlossen. Die Fixierstellung wird vom Bediener bei reinen Meißelarbeiten (ohne Bohren) verwendet.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Sicherheitskupplung für einen Schlag- und/oder Bohrhammer;
Fig. 2: eine perspektivische Explosionsdarstellung der Sicherheitskupplung von Fig. 1;
Fig. 3: die Explosionsdarstellung von Fig. 2 aus anderer Perspektive;
Fig. 4: einen Schnitt mit der auf ein Schlagwerkrohr gebauten Sicherheitskupplung;
Fig. 5: eine Außenansicht zu Fig. 4;
Fig. 6: eine perspektivische Explosionsdarstellung zu den Fig. 4 und 5;
Fig. 7: einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung; und
Fig. 8: einen Schnitt durch einen Schlag- und/oder Bohrhammer nach dem Stand der Technik.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Sicherheitskupplung in Schnitt- bzw. Explosionsdarstellung.
Auf einer Grundhülse 20 ist ein Antriebszahnrad 21 angeordnet, das sich mit seiner glatten Gleitfläche 22 gegen einen entsprechenden Bund 23 der Grundhülse 20 abstützt. Das Antriebszahnrad 21 ist relativ zu der Grundhülse 20 frei verdrehbar und kämmt mit einem nicht dargestellten Gegenrad, von dem aus das Antriebsdrehmoment eines ebenfalls nicht dargestellten Antriebs eingeleitet wird. Auf einer der Gleitfläche 22 gegenüberliegenden Stirnseite 24 trägt das Antriebszahnrad 21 mehrere radial versetzte Rastklauen 25 einer Rastverzahnung 26 (siehe Fig. 2).
Auf dem Bund 23 gegenüberliegenden Ende der Grundhülse 20 ist ein Schlussring 27 z. B. durch einen Presssitz fest aufgesetzt. Selbstverständlich kann der Schlussring 27 auch anderweitig an der Grundhülse 20 befestigt, z. B. verschraubt oder mit dieser einstückig ausgebildet sein.
Zwischen dem Schlussring 27 und dem Antriebszahnrad 21 ist ein axial verschiebbarer Rastring 28 angeordnet, der durch mehrere, gegen den Schlussring 27 abgestützte Federn 29 axial gegen das Antriebszahnrad 21 gedrückt wird. Der Rastring 28 trägt mehrere sich axial erstreckende Mitnahmeklauen 30, die in entsprechende Nuten 31 zwischen zugeordneten Mitnahmeklauen 32 des Schlussrings 27 eingreifen. Dementsprechend ist es möglich, dass der Rastring 28 durch die Federn 29 bzw. gegen die Wirkung der Federn 29 axial verschoben wird, wobei stets die Mitnahmeklauen 30 des Rastrings 28 mit den Mitnahmeklauen 32 des Schlussrings 27 in Eingriff bleiben, so dass ein Drehmoment übertragen werden kann.
Der Rastring 28 trägt auf einer dem Antriebszahnrad 21 zugewandten Stirnseite mehrere Rastklauen 33, die eine Rastverzahnung 34 bilden. Die Rastverzahnung 26 des Antriebszahnrads 21 und die Rastverzahnung 34 des Rastrings 28 sind derart ausgebildet, dass die Rastklauen 25 und die Rastklauen 33 wenigstens in einer bestimmten relativen Drehstellung des Antriebszahnrads 21 und des Rastrings 28 ineinander eingreifen können. Die einzelnen Rastklauen 25 bzw. 33 können eine unterschiedliche bzw. asymmetrische Breite in Umfangsrichtung (Winkelerstreckungen) aufweisen, damit die Rastklauen 25, 33 seltener ineinander einrasten können, als dies prinzipiell aufgrund der Anzahl der Zwischenräume zwischen den Rastklauen 25, 33 möglich wäre. Dadurch wird ein Rattern der Sicherheitskupplung vermieden und der Verschleiß im Überlastfall verringert. Andererseits entstehen durch die erhöhte Anzahl von Rastklauen 25, 33 mehrere Raststellen, so dass sich das Drehmoment zuverlässig übertragen lässt.
Die Rastklauen 25, 33 weisen jeweils angeschrägte Seitenflanken 35 auf, über die der Kraft- bzw. Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad 21 und dem Rastring 28 geführt wird. Aufgrund ihrer Schrägstellung erzeugen die Seitenflanken 35 jeweils auch Axialkräfte, die ein Auseinanderdrükken des Antriebszahnrads 21 und des Rastrings 28 bewirken. Da das Antriebszahnrad 21 gegen den Bund 23 abgestützt ist, kann es sich jedoch axial nicht verlagern, sondern bleibt stets in der gewünschten Axialstellung, in der es mit dem nicht dargestellten Gegenrad kämmt. Der Rastring 28 hingegen ist - wie oben dargestellt - axial verschiebbar.
Wenn das in das Antriebszahnrad 21 eingeleitete Drehmoment einen vorbestimmten Grenzwert (Grenzdrehmoment) übersteigt, werden die durch die schräg stehenden Seitenflanken 35 bewirkten Axialkräfte so groß, dass der Rastring 28 gegen die Wirkung der Feder 29 zurück in Richtung des Schlussrings 27 gedrückt wird. Dadurch geraten die Rastverzahnungen 26 und 34 außer Eingriff, so dass eine weitere Übertragung des Drehmoments vermieden wird. Die Sicherheitskupplung befindet sich dann im Überlastzustand und erfüllt die ihr zugewiesene Funktion eines Schutzes des Antriebsstrangs bzw. des Bedieners, der den Hammer mit seinen Händen hält.
Im Überlastzustand wird demnach der Rastring 28 durch die schräg stehenden Seitenflanken 35 derart gegen den Schlussring 27 gedrückt, dass die Rastverzahnungen 26 und 34 außer Eingriff gelangen. Die Federn 29 drükken allerdings den Rastring 28 immer wieder zurück, um ihn in Eingriff mit der Rastverzahnung 26 des Antriebszahnrads 21 zu bringen. Wenn das zu übertragende Drehmoment immer noch über dem Grenzdrehmoment liegt, erfährt der Rastring 28 dort erneut eine erhöhte Axialkraft, die ihn wieder zurück gegen den Schlussring 27 drückt. Dementsprechend wird die Sicherheitskupplung im Überlastfall rattern, bis der Bediener den Betrieb des Hammers unterbricht.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform sind die Federn 29 zu einem erheblichen Teil in im Wesentlichen in den Mitnahmeklauen 32 des Schlussrings 27 ausgebildete Bohrungen 36 eingesetzt. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, dass die Federn 29 in entsprechende Bohrungen in den Mitnahmeklauen 30 des Rastrings 28 eingesetzt werden. Dies würde sogar eine Vergrößerung der axialen Breite des Rastrings 28 ermöglichen, was seine axialen Gleiteigenschaften auf der Grundhülse 20 verbessern würde.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Sicherheitskupplung stellt eine in sich geschlossene Baugruppe dar, die außerhalb des Hammers vormontiert werden kann. Die Baugruppe kann dann als einheitliches Bauteil in einfacher und komfortabler Weise in den Hammer eingebaut werden.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die Sicherheitskupplung im eingebauten Zustand, d. h. aufgeschoben auf eine Trägerhülse 40. Fig. 4 stellt einen Schnitt dar. In Fig. 5 ist eine zu dem Schnitt von Fig. 4 passende Seitenansicht abgebildet, während Fig. 6 die Anordnung in perspektivischer Explosionsdarstellung zeigt.
Die Trägerhülse 40 kann Teil einer Bohrwelle sein. Bei dem in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Trägerhülse 40 um ein Schlagwerkrohr, in dessen Innerem ein an sich bekanntes, in den Figuren nicht dargestelltes Luftfederschlagwerk angeordnet ist. Luftfederschlagwerke basieren auf dem Prinzip, dass ein axial hin- und herbeweglicher, z. B. über, eine Kurbelwelle angetriebener Antriebskolben einen vor dem Antriebskolben liegenden Schlagkolben über eine Luftfeder hin- und hertreibt. Der Schlagkolben wiederum überträgt seine Schlagenergie zyklisch auf ein Werkzeug. Da derartige Luftfederschlagwerke in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Erläuterung.
Wenn die Trägerhülse 40 als Bohrwelle ausgebildet ist, kann sie ein vollständiges Schlagwerk, insbesondere auch ein Schlagwerkrohr aufnehmen, oder aber auch selbst - wie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt - das Schlagwerkrohr bzw. -gehäuse bilden.
Bei der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform ist es erforderlich, dass das Schlagwerkrohr die Funktion einer Bohrwelle mitübernimmt und sich dementsprechend zur Übertragung des Drehmoments mitdrehen muss.
Zu diesem Zweck ist auf der Trägerhülse 40 ein axial verschiebbarer Schaltring 41 angeordnet, der über Keile 42 drehfest mit der Trägerhülse 40 verbunden ist. Der Schaltring 41 dient zum Herstellen oder Unterbrechen des Drehmomentenflusses von der Sicherheitskupplung zu der Trägerhülse 40. Auf einer Stirnseite des Schaltrings 41 sind Schaltklauen 43 vorgesehen, denen gegenüberliegende, an einer Rückseite des Schlussrings 27 angeordnete Schaltklauen 44 zugeordnet sind. Die Schaltklauen 44 sind auch in den Fig. 1 bis 3 gut erkennbar.
Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Stellung des Schaltrings 41 nimmt der Schaltring 41 eine so genannte "Bohrstellung" ein, in der die Schaltklauen 43 des Schaltrings 41 mit den Schaltklauen 44 des Schlussrings 27 in Eingriff stehen, so dass das über das Antriebszahnrad 21 eingeleitete Drehmoment über den Schlussring 27, den Schaltring 41 und die Keilverzahnung 42 auf die Trägerhülse 40 übertragen werden kann. Von der Trägerhülse 40 wird das Drehmoment in nicht dargestellter, aber an sich bekannter Weise auf ein ebenfalls nicht dargestelltes Werkzeug übertragen.
Wenn hingegen der Schaltring 41 derart axial auf der Trägerhülse 40 verschoben wird, dass die Schaltklauen 43, 44 außer Eingriff gelangen, wird eine so genannte "Freidrehstellung" erreicht, in der kein Drehmoment auf die Trägerhülse 40 eingeleitet wird. Vielmehr kann sich die Trägerhülse 40 zusammen mit dem Schaltring 41 frei drehen.
Schließlich ist noch ein Fixierring 45 vorgesehen, der an einem nicht dargestellten Gehäuse des Hammers befestigt ist. An dem Fixierring 45 sind Fixierklauen 46 stirnseitig ausgebildet, denen gegenüberliegend auf einer Rückseite 47 des Schaltrings 41 Fixierklauen 48 zugeordnet sind. Der Schaltring 41 ist dementsprechend in eine in den Figuren ebenfalls nicht gezeigte Fixierstellung verschiebbar, in der die Fixierklauen 48 des Schaltrings 41 mit den Fixierklauen 46 des Fixierrings 45 in Eingriff stehen. In dieser Fixierstellung wird zwar vom Antrieb kein Drehmoment auf die Trägerhülse 40 eingeleitet. Jedoch kann sich die Trägerhülse 40 nicht frei drehen, da ihre Stellung relativ zu dem Gehäuse fixiert ist.
Die axiale Verschiebung des Schaltrings 41 erfolgt mit Hilfe eines von außen durch den Bediener zugänglichen Schalthebels 49, der z. B. auch als Drehschalter ausgeführt werden kann, wie insbesondere in Fig. 6 gezeigt. Die Drehstellung des Schalthebels 49 wird über einen Schaltexzenter 50 und eine an sich bekannte Schaltfeder 51 auf eine Schaltgabel 52 übertragen, die in eine umlaufende Nut 53 im Außenbereich des Schaltrings 41 eingreift. Durch die Schaltfeder 51 ist es möglich, dass insbesondere, wenn z. B. die Schaltklauen 43 des Schaltrings 41 über den Schaltklauen 44 des Schlussrings 27 stehen, eine Axialkraft auf die Schaltklauen 43 aufgebracht wird, so dass sie bei einer weiteren Relativverdrehung des Schaltrings 41 gegenüber dem Schlussring 27 schließlich in Eingriff gelangen können. Für den Bediener bedeutet dies einen erhöhten Bedienungskomfort, da er mit dem Schalthebel 49 die gewünschte Betriebsart vorwählen kann und das Gerät automatisch - durch die Federvorspannung der Schaltfeder 41 - in die gewünschte Betriebsart wechselt.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitskupplung in Schnittdarstellung.
Da die Sicherheitskupplung im prinzipiellen Aufbau der Sicherheitskupplung von Fig. 1 entspricht, wurden zur Vereinfachung gleiche Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied jedoch zu der Sicherheitskupplung von Fig. 1 ist das Antriebszahnrad 21 fest auf der Grundhülse 20 angebracht. Der Schlussring 27 hingegen ist auf der Grundhülse 20 radial verdrehbar. Er stützt sich axial gegen den Bund 23 ab, wobei die Wirkung der Federn 29 die axiale Position des Schlussrings 27 gegen den Bund 23 sichert. Die Federn 29 stützen sich wiederum über den Rastring 28 gegen das auf der Grundhülse 20 befestigte Antriebszahnrad 21 ab.
Die weitere Funktion der Sicherheitskupplung, insbesondere der Rasteinrichtung mit dem Rastring 28 und den Federn 29 entspricht dem oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläuterten Prinzip, so dass sich an dieser Stelle eine Wiederholung erübrigt.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können sowohl das Antriebszahnrad 21 als auch der Schlussring 27 auf der Grundhülse 20 frei drehbar angeordnet sein, wobei jeweils ein Bund 23, wie in den Fig. 1 und 7 gezeigt, für jedes der Elemente 21, 27 vorgesehen sein muss. Die Federn 29 zusammen mit dem Rastring 28 stellen sicher, dass sowohl der Rastring 27 als auch das Antriebszahnrad 21 jeweils gegen den ihnen zugeordneten Bund 23 angedrückt werden, so dass die jeweilige Axialposition sichergestellt ist.
Auch wenn die in den Figuren gezeigten Sicherheitskupplungen jeweils eine Grundhülse 20 aufweisen, ist es für die Ausführung der Erfindung nicht erforderlich, eine derartige Grundhülse 20 bereitzustellen. Vielmehr ist es auch möglich, das Antriebszahnrad 21, den Schlussring 27 und die den Rastring 28 und die Federn 29 aufweisende Rasteinrichtung ohne zusätzliche Grundhülse 20 an geeigneter Stelle, z. B. auf der Bohrwelle aufzubauen.

Claims

Schlag- und/oder Bohrhammer, mit
- einem Antrieb (1);

- einer von dem Antrieb mit einem Drehmoment angetriebenen Bohrwelle; und mit

- einer in dem Drehmomentfluss zwischen dem Antrieb und der Bohrwelle angeordneten Sicherheitskupplung;
wobei die Sicherheitskupplung aufweist:
- ein von dem Antrieb (1) mit dem Drehmoment antreibbares Antriebszahnrad (21);

- einen axial zu dem Antriebszahnrad (21) angeordneten Schlussring (27), über den das Drehmoment führbar ist; und

- eine zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) angeordnete Rasteinrichtung (28, 29, 30)
wobei
- in einem Normalbetriebszustand die Rasteinrichtung (28, 29, 30) einen Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) gewährleistet; und wobei

- in einem Überlastzustand, in dem ein ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment überschreitendes Drehmoment in die Sicherheitskupplung eingeleitet wird, die Rasteinrichtung (28, 29, 30) den Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) unterbricht;
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Rasteinrichtung einen zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) angeordneten Rastring (28) aufweist, der gegen die Wirkung einer Federeinrichtung (29) axial verschiebbar ist und der je nach Axialstellung den Drehmomentfluss gewährleistet oder unterbricht;

- der Rastring (28) relativ zu dem Schlussring (27) drehfixiert ist und relativ zu dem Schlussring (27) gegen die Wirkung der Federeinrichtung (29) axial verschiebbar ist;

- das Antriebszahnrad (21) auf einer dem Rastring (28) zugewandten Stirnseite (24) eine Rastverzahnung (26) aufweist;

- der Rastring (28) auf einer dem Antriebszahnrad (21) zugewandten Stirnseite eine zu der Rastverzahnung (26) des Antriebszahnrad (21) passende Rastverzahnung (34) aufweist;

- in dem Normalbetriebszustand der Rastring (28) durch die Federeinrichtung (29) axial derart gegen das Antriebszahnrad (21) gedrückt wird, dass die Rastverzahnungen (26, 34) ineinandergreifen; und dass

- in dem Überlastzustand der Rastring (28) in Richtung des Schlussrings (27) axial verschoben wird und die Rastverzahnungen (26, 34) außer Eingriff gelangen.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Rastverzahnungen (26, 34) jeweils, in Umfangsrichtung gesehen, schräge Seitenflanken (35) aufweisen, über die das von der Sicherheitskupplung zu übertragende Drehmoment von dem Antriebszahnrad (21) auf den Rastring (28) übertragen wird; und dass

- in dem Überlastzustand durch die schrägen Seitenflanken eine gegen die Wirkung der Federeinrichtung (29) gerichtete Axialkraft erzeugt wird, derart, dass der Rastring (28) in Richtung des Schlussrings (27) axial verschoben wird ist und die Rastverzahnungen (26, 34) außer Eingriff gelangen.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlussring (27) und der Rastring (28) jeweils Mitnahmeklauen (30, 32) aufweisen, die ständig derart ineinander greifen, dass der Schlussring (27) und der Rastring (28) miteinander in Umfangsrichtung fixiert sind, aber in Axialrichtung gegeneinander verschiebbar sind.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (21) wenigstens auf einer von seiner Rastverzahnung (26) abgewandten Seite von einer Grundhülse (20) axial gelagert ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer, mit
- einem Antrieb (1);

- einer von dem Antrieb mit einem Drehmoment angetriebenen Bohrwelle; und mit

- einer in dem Drehmomentfluss zwischen dem Antrieb und der Bohrwelle angeordneten Sicherheitskupplung;
wobei die Sicherheitskupplung aufweist:
- ein von dem Antrieb (1) mit dem Drehmoment antreibbares Antriebszahnrad (21);

- einen axial zu dem Antriebszahnrad (21) angeordneten Schlussring (27), über den das Drehmoment führbar ist; und

- eine zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) angeordnete Rasteinrichtung (28, 29, 30)
wobei
- in einem Normalbetriebszustand die Rasteinrichtung (28, 29, 30) einen Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) gewährleistet; und wobei

- in einem Überlastzustand, in dem ein ein vorbestimmtes Grenzdrehmoment überschreitendes Drehmoment in die Sicherheitskupplung eingeleitet wird, die Rasteinrichtung (28, 29, 30) den Drehmomentfluss zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) unterbricht;
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Rasteinrichtung einen zwischen dem Antriebszahnrad (21) und dem Schlussring (27) angeordneten Rastring (28) aufweist, der gegen die Wirkung einer Federeinrichtung (29) axial verschiebbar ist und der je nach Axialstellung den Drehmomentfluss gewährleistet oder unterbricht;

- der Rastring (28) relativ zu dem Antriebszahnrad (21) drehfixiert ist und relativ zu dem Antriebszahnrad (21) gegen die Wirkung einer Federeinrichtung (29) axial verschiebbar ist;

- der Schlussring (27) auf einer dem Rastring (28) zugewandten Stirnseite eine Rastverzahnung aufweist;

- der Rastring (28) auf einer dem Schlussring (27) zugewandten Stirnseite eine zu der Rastverzahnung des Schlussrings (27) passende Rastverzahnung aufweist;

- in dem Normalbetriebszustand der Rastring (28) durch die Federeinrichtung (29) axial derart gegen den Schlussring (27) gedrückt wird, dass die Rastverzahnungen ineinandergreifen; und dass

- in dem Überlastzustand der Rastring (28) in Richtung des Antriebszahnrads (21) axial verschoben wird und die Rastverzahnungen außer Eingriff gelangen.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Rastverzahnungen jeweils, in Umfangsrichtung gesehen, schräge Seitenflanken (35) aufweisen, über die das von der Sicherheitskupplung zu übertragende Drehmoment von dem Rastring (28) auf den Schlussring (27) übertragen wird; und dass

- in dem Überlastzustand durch die schrägen Seitenflanken eine gegen die Wirkung der Federeinrichtung (29) gerichtete Axialkraft erzeugt wird, derart, dass der Rastring (28) in Richtung des Antriebszahnrads (21) axial verschoben wird ist und die Rastverzahnungen außer Eingriff gelangen.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (21) und der Rastring (28) jeweils Mitnahmeklauen (30, 32) aufweisen, die ständig derart ineinander greifen, dass das Antriebszahnrad (21) und der Rastring (28) miteinander in Umfangsrichtung fixiert sind, aber in Axialrichtung gegeneinander verschiebbar sind.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (21) wenigstens auf einer von dem Rastring (28) abgewandten Seite von einer Grundhülse (20) axial gelagert ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Rasteinrichtung (28, 29, 30) relativ zu dem Schlussring (27) und/oder zu dem Antriebszahnrad (21) axial beweglich ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialposition des Antriebszahnrads (21) und/oder des Schlussrings (27) wenigstens in einer Axialrichtung fixiert ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (21) und der Schlussring (27) auf einer Grundhülse (20) angeordnet sind.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Antriebszahnrad (21) auf der Grundhülse (20) drehbar gelagert ist; und dass

- der Schlussring (27) auf der Grundhülse (20) befestigt oder mit der Grundhülse (20) einstückig ausgebildet ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Antriebszahnrad (21) auf der Grundhülse (20) drehbar gelagert oder fest angebracht ist; und dass

- der Schlussring (27) auf der Grundhülse (20) drehbar gelagert ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundhülse (20) integraler Bestandteil der Bohrwelle oder Teil eines Schlagwerkrohrs ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 1 bis 14. dadurch gekennzeichnet, dass eine Trägerhülse (40) vorgesehen ist, auf der die Sicherheitskupplung, insbesondere deren Grundhülse (20) drehbar beweglich angeordnet ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhülse (40) Teil der Bohrwelle ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhülse (40) Teil eines Schlagwerks, insbesondere Teil eines Schlagwerkrohrs ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerhülse (40) ein axial verschiebbarer Schaltring (41) vorgesehen ist, zum Herstellen oder Unterbrechen eines Drehmomentflusses von der Sicherheitskupplung zu der Trägerhülse (40).
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (41) mit der Trägerhülse (40) drehfest verbunden ist und auf wenigstens einer Stirnseite Schaltklauen (43) aufweist, denen gegenüberliegende, an einer Rückseite des Schlussrings (27) vorgesehene Schaltklauen (44) zugeordnet sind.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (41) wenigstens zwischen einer Bohrstellung, in der die Schaltklauen (43) des Schaltrings (41) mit den Schaltklauen (44) des Schlussrings (27) in Eingriff stehen, und einer Freidrehstellung, in der die Schaltklauen (43, 44) nicht in Eingriff stehen, verschiebbar ist.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Schaltring (41) auf einer der Stirnseite gegenüberliegenden Rückseite (47) Fixierklauen (48) aufweist, denen gegenüberliegende, an einem gehäusefesten Fixierring (45) vorgesehene Fixierklauen (46) zugeordnet sind; und dass

- der Schaltring (41) in eine Fixierstellung verschiebbar ist, in der die Fixierklauen (48) des Schaltrings (41) mit den Fixierklauen (46) des Fixierrings (45) in Eingriff stehen.
Schlag- und/oder Bohrhammer nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltring (41) durch eine an einer Außenseite des Schlag- und/oder Bohrhammers bedienbare Schalteinrichtung (49) verschiebbar ist.