CH656340A5 - Schlagwerk eines bohrhammers. - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schlagwerk eines Bohrhammers nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Bei einem bekannten Bohrhammer ist der vom Schläger gesteuerte Überstromkanal zur Umgebungsluft des Schlagwerks als an der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens angeordnete beidseitig geschlossene Längsnut aus- .

gestaltet. Die Länge dieser Längsnut ist so bemessen, dass die Nut die dichtende Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers an beiden Stirnflächen um einen geringen Betrag überragt. So kann im Schlagbetrieb im Moment des axialen Aufschlagens des Schlägers auf das Werkzeug ein bei der Kompression des hinteren Luftpolsters möglicherweise aufgetretener Luftverlust über den Überströmkanal ausgeglichen werden. Dieses Schlagwerk, bei dem der Hohlkolben wie auch der Schläger aus Stahl bestehen, arbeitet zufriedenstellend. Besonders für kleine Bohrhämmer ist es aber notwendig, Schlagwerke mit geringem Gewicht und notwendigerweise geringen Abmessungen zu konzipieren. Durch die geringen Abmessungen werden aber notwendigerweise die dichtenden Berührflächen zwischen der Mantelfläche des Schlägers und der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens immer kleiner, so dass die auftretenden Luftverluste wegen der ungenügenden Abdichtung ansteigen. Ganz besonders gross können die Luftverluste dann werden, wenn der Hohlkolben aus Aluminium oder Kunststoff — einem Werkstoff mit relativ grossem Wärmeausdehnungskoeffizienten — und der Schläger weiterhin aus Stahl — einem Werkzeug mit relativ kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten — besteht.

Das erfindungsgemässe Schlagwerk mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Abdichtung durch die Verwendung elastischer Dichtmittel aus bei relativ grossen Spalten zwischen dem Schläger und dem Hohlkolben sehr gut ist. Die innere Ausmündung der den Überströmkanal bildenden Bohrung lässt sich sehr gut entgraten, was bei der Verwendung elastischer Dichtmittel zur Verhinderung von übermässigem Verschleiss an denselben notwendig ist.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Schlagwerks möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Länge der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers mit der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens 0,7 bis 1,3 Mal so lang ist wie der Hub des Hohlkolbens.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Bohrhammer im Teillängsschnitt, Figur 2 einen parallel zum Längsschnitt der Figur 1 verlaufenden Längsschnitt durch eine Zwischenwelle des Bohrhammers, Figur 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel und Figur 4 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks für einen Bohrhammer.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Bohrhammer hat ein aus Metall bestehendes Getriebegehäuse 1, welches in einer äusseren Kunststoffschale 2 angeordnet ist. An ihrem vorderen Ende geht die Kunststoffschale in einen zylindrischen Gehäusefortsatz 3 über, der etwa zum Festspannen von Zusatzgeräten oder einen Handgriff ausgebildet ist. Am vorderen Ende des Gehäusefortsatzes 3 ist am Bohrhammer ein Werkzeughalter 4 angeordnet, der zur Aufnahme eines Werkzeugs — hier ein Bohrer 5 — dient. Der Schaft des Bohrers 5 weist mindestens eine beidseitig geschlossene Längsnut 6 auf, in die im Werkzeughalter 4 ein zugeordnetes radial verschiebliches Verriegelungselement — Kugel 7 — eingreift. Die Kugel 7 ist in einer radialen Bohrung eines Werkzeughalterrohres 8 geführt und mittels einer federbelasteten Schiebehülse 9 in ihrer radialen Beweglichkeit gehindert. Wie in Figur 1 erkenntlich ist, kann sich der Bohrer 5 im Werkzeughalterrohr 8 axial bewegen. Die Länge dieser axialen Bewegungsmöglichkeit ist durch die axiale Länge der Längsnut 6 festgelegt.

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Am hinteren, dem Werkzeughalter 4 abgewandten Ende ist an die Gehäuseschale 2 ein Pistolenhandgriff 10 angeformt. In den Pistolenhandgriff ist ein mit einem Drücker 11 versehener Schalter eingebaut, über den der Bohrhammer in Betrieb gesetzt werden kann. Am unteren Ende des Pistolenhandgriffs 10 ist durch eine elastische Tülle ein Stromzuleitungskabel 12 eingeführt.

In einer Querwand 13 des Getriebegehäuses 1 ist etwa mittig ein Lagersitz für ein vorderes, als Kugellager 14 ausgebildetes Lager einer Ankerwelle 15 eines Elektromotors angeordnet. Auf der dem Elektromotor abgewandten Seite trägt die Eckquerwand 13 einen Rohrfortsatz 16, in dem sich ein Schlagwerk 18 bewegt. An ihrem vorderen, dem Werkzeughalter 4 zugewandten Ende trägt der Rohrfortsatz 16 einen Flansch 19, der in einem zugeordneten Einpass 20 im Innern der Kunststoffschale 2 eingreifend das Getriebegehäuse abstützt.

Der Rohrfortsatz 16 und die Ankerwelle 15 sind in der Längsmittelebene des Hammers (Schnittebene von Figur 1) angeordnet. Die Ankerwelle 15 trägt an ihrem vorderen freien Ende ein Motorritzel 21, welches mit einem Zahnrad 22 kämmt, das drehfest auf einer Zwischenwelle 23 sitzt. Die Zwischenwelle 23 ist in einer zur Längsmittelebene (Figur 1) seitlich versetzten Ebene (Figur 2) angeordnet. Sie trägt über fast ihre ganze Länge eine Aussenkeilwellenverzahnung 24 und stützt sich einerseits in einem Rillenkugellager 25 und andererseits in einem Nadellager 26 ab.

Neben dem Zahnrad 22 ist ebenfalls drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ein Nabenkörper 27 eines Taumelscheibenantriebs für das Schlagwerk 18 angeordnet. An seiner Aussenseite weist der Nabenkörper 27 eine ringförmig in sich geschlossene, zur Achse des Nabenkörpers 27 in einer schiefen Ebene liegende Laufrille 28 für Kugeln 29 auf.

Der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 weisen jeweils an ihrer Bohrung Innenkeilwellenverzahnungen 30,31 auf, die in die Aussenkeilwellenverzahnung 24 der Zwischenwelle 23 eingreifen. In axialer Richtung stützen sich der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 einerseits an einem in eine zugeordnete Nut der Aussenkeilwellenverzahnung 24 eingelegten Spannring 32 und andererseits am Innenring des Rillenkugellagers 25 ab.

Der vordere, dem Nadellager 26 zugewandte Teil der Keilwellenverzahnung 24 bildet das Abtriebsritzel 33 der Zwischenwelle 22, welches mit einem Zahnrad 34 kämmt. Das Zahnrad 34 ist am hinteren Ende des Werkzeughalterrohres 8 angeformt.

Der Laufrille 28 am Nabenkörper 27 ist eine an der Innenseite eines Rings 35 eingeschnittene Aussenlaufrille 36 zugeordnet, zwischen denen die Kugeln 29 geführt sind. Um die Kugeln in einem definierten Abstand zu halten, sind sie in einem von Kugellagern her bekannten Käfig 37 geführt. Einstückig ist am Ring 35 ein Taumelfinger 38 angeformt, der das Luftpolsterschlagwerk 18 des Bohrhammers hin-und hergehend antreibt.

Das Schlagwerk 18 des Bohrhammers ist im Innern des drehenden Werkzeughalterrohres 8, das gewissermassen dafür ein Führungsrohr bildet, angeordnet. Das Schlagwerk 18 hat einen im zylindrischen Innenraum 40 des Werkzeughalterrohres 8 dicht und gleitend geführten Hohlkolben 39. Der Hohlkolben besteht aus einer Aluminiumlegierung, einem Werkstoff mit relativ grossem Wärmeausdehnungskoeffizienten. In der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 ist ein aus Stahl bestehender, als frei fliegender Kolben ausgebildeter Schläger 42 geführt. An seiner dem Boden 43 des Hohlkolbens 39 abgewandten Stirnseite hat der Schläger einen dem Werkzeug 5 zugewandten Fortsatz 44, der über seine ganze Länge einen gleich grossen kreiszylindrischen

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Querschnitt aufweist. An seinem vorderen freien Ende ist er mit einem kurzen Übergangskegel versehen.

An seinem vorderen, dem Fortsatz 44 zugewandten Ende ist in einer zugeordneten, als Ringnut ausgebildeten Aussparung 45 der Mantelfläche des Schlägers 42 ein als O-Ring 46 ausgebildetes elastisches Dichtmittel eingelegt. Dieser O-Ring 46 dichtet den zwischen dem Boden 43 des Hohlkolbens 39 und dem Schläger 42 eingeschlossenen Raum 48, in dem sich ein Luftpolster ausbildet, nach aussen hin ab. Dieser Raum 48 ist über eine achsparallel im Schläger 42 verlaufende Längsbohrung 47 mit der Aussparung 45 verbunden.

In der zylindrischen Wandung des Hohlkolbens 39 ist ein als Bohrung 49 ausgestalteter Überströmkanal angeordnet, über den das Luftpolster zur Umgebungsluft des Schlagwerks (Atmosphäre) entlastbar ist. Dazu befindet sich die Bohrung 49 in Achsrichtung gesehen, so weit vor dem Boden 43 des Hohlkolbens 39, dass sie während des in Figur 1 dargestellten Schlagbetriebs — das Werkzeug 5 ist bis zu seinem inneren Anschlag in das Werkzeughalterrohr 8 eingeschoben - in der vorderen Totpunktlage der Aussparung 45 gegenüberliegt, wodurch der Raum 48 mit der Bohrung 49 verbunden ist. Die Mündung der Bohrung 49 an der Aussenseite des Hohlkolbens 39 wirkt mit einer in die Wandung im Innenraum 40 des Werkzeughalterrohres 8 angeordneten Steuernut 50 zusammen, die über einen Durchgang 51 mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist. Die axiale Erstreckung S der als Ringnut ausgebildeten Steuernut 50 ist kürzer als die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 42. Zweckmässigerweise beträgt die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 42 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 70 bis 130 % des Hubweges H des Hohlkolbens 39. Der Hubweg ist dabei als der Weg definiert, den der Hohlkolben 39 von seinem hinteren bis zu seinem vorderen Totpunkt zurücklegt. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der von der Bohrung 49 gebildeten Überströmkanal einerseits vom Schläger 42 und andererseits durch die axiale Begrenztheit der Steuernut 50 gesteuert wird, kann die axiale Länge L der dichtenden Berührfläche — wenn die Schlagenergieverhältnisse dies zulassen — sich näher zu den kürzeren Längen des angegebenen Längenbereichs hin bewegen.

Das hintere, den Werkzeughalter 4 abgewandte Ende des Hohlkolbens 39 ist gabelartig ausgebildet und trägt einen Drehbolzen 55. Mittig ist im Drehbolzen 55 eine Querbohrung angeordnet, in die der Taumelfinger 38 mit geringem Bewegungsspiel eingreift. Dadurch kann sich der Taumelfinger 38 leicht in axialer Richtung in der Querbohrung bewegen. In Figur 1 ist strichpunktiert die Lage des Taumelfingers 38 im hinteren Totpunkt des Hohlkolbens 39 dargestellt. Das Mass H zeigt den Hubweg desselben an.

In den vorderen, dem Taumelfinger 38 abgewandten Endbereich der zylindrischen Bohrung 41 des Hohlkolbens 39 erstreckt sich das innere Ende einer feststehenden Trägerhülse 56. In der Axialbohrung der Trägerhülse 56 ist ein Zwischendöpper 57 dicht und gleitend geführt. Der Zwi-schendöpper 57 ist kolbenförmig ausgebildet und weist einen zylindrischen, sich zum Schläger 42 hin erstreckenden Kolbenfortsatz auf. Der Durchmesser des Kolbenfortsatzes ist wesentlich geringer als der Fortsatz 44 des Schlägers 42.

Durch einen in der Axialbohrung der Trägerhülse 56 vorstehenden Ringwulst 58' ist sichergestellt, dass der Zwischendöpper 57 die Axialbohrung nicht in Richtung auf den Schläger 42 zu verlassen kann. An dem dem Schläger 42 zugewandten freien Ende ist in einer in die Wandung der Axialbohrung der Trägerhülse 56 eingeschnittenen Ringrille ein Bremsring 58 eingelegt. Der Bremsring 58 bildet eine Fangvorrichtung für den Schläger 42 in dessen Leerlaufstellung.

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In der Leerlaufstellung befindet sich das Werkzeug 5 in seiner vordersten, am wenigsten weit in das Werkzeughalterrohr 8 eingeschobenen, durch die Längsnut 6 begrenzten Stellung. In dieser Stellung ist der Fortsatz 44 des Schlägers 42 in den Bremsring 58 eingedrungen, der sich radial aufgeweitet hat und so den Schläger 42 festhält. In dieser Stellung ist der zwischen Kolbenboden 43 und Schläger 42 befindliche Raum 48 ständig über den Überströmkanal 49 entlastet, so dass sich ein Luftpolster nicht aufbauen kann.

Eine Drehbewegung des Nabenkörpers 27 erzeugt eine hin- und hergehende Bewegung des Hohlkolbens 39. Über das in der Schlagstellung sich zwischen dem Boden 43 des Hohlkolbens 39 und dem Schläger 42 sich ausbildende Luftpolster, welches als Energiespeicher wirkt, wird der Schläger ebenfalls in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt. Die bei der Vorwärtsbewegung des Hohlkolbens 39 unvermeidlich auftretenden Luftverlust werden im vorderen Totpunkt des Topfkolbens wie auch des Schlägers 42 (Figur 1) über den geöffneten Überströmkanal (Durchgang 51, Bohrung 49, Aussparung 45 und Längsbohrung 47) ersetzt. Bei der anschliessenden Rückwärtsbewegung des Hohlkolbens 39 steuert zunächst der Schläger 42 die Bohrung 49 an ihrer inneren Ausmündung und dann zusätzlich der Hohlkolben 39 die Bohrung 49 an ihrer äusseren Ausmündung zu: Über das sich jetzt im abgeschlossenen Raum 48 ausbildende Unterdruckpolster wird der Schläger 42 nach hinten mitgenommen. Schliesslich erreicht der Hohlkolben 39 nach Zurücklegung des Hubweges H seinen hinteren Totpunkt, wodurch die im Raum 48 eingeschlossene Luft komprimiert wird, bis der Schläger 42 auch seinen hinteren Totpunkt erreicht und wieder nach vorne beschleunigt wird.

Das in Figur 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks weist auch wieder einen Hohlkolben 69 auf, in dem ein Schläger 72 geführt ist. Der Schläger 72 ist prinzipiell genauso aufgebaut, wieder Schläger 42 des ersten Ausführungsbeispiels, weshalb auch für übereinstimmende Teile mit dem ersten Ausführungsbeispiel die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Der Hohlkolben 69 ist wiederum im Innern eines Werkzeughalterrohres 68 geführt. In der Wandung des Topfkolbens befindet sich ein als Bohrung

79 ausgestalteter Überströmkanal. Allerdings ist die Mündung der Bohrung 79 an der Aussenseite des Hohlkolbens 69 über eine in die Aussenseite des Hohlkolbens 69 eingearbeitete Längsnut 80 ständig mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also der Überströmkanal (Bohrung 47, Aussparung 45, Bohrung 79, Längsnut 80) nur durch den Schläger 72 gesteuert. Aus diesem Grunde sollte bei diesem Ausführungsbeispiel die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 72 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung des Hohlkolbens 69 grösser als oder zumindest gleich gross sein wie der Hub H des Topfkolbens 69. Der Hub H ist bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem der Topfkolben über einen an sich bekannten Kurbeltrieb in Bewegung gesetzt wird doppelt so gross wie der Exzenterradius der Kurbelscheibe 81. Das in Figur 3 dargestellte Schlagwerk kann etwa in einem Bohrhammer verwendet werden, der aus der DE-AS 22 42 944 bekannt geworden ist.

Das in Figur 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks hat wiederum einen Hohlkolben 89, in dem dicht und gleitend ein Schläger 92 geführt ist. Der Schläger 92 entspricht wieder prinzipiell dem Schläger 42 des ersten Ausführungsbeispiels.

Der Topfkolben 89, der beispielsweise in einem Bohrhammer wie er aus der DE-AS 2 516 406 bekannt geworden ist, ist in einem feststehenden Führungsrohr 96, in dessen Bohrung eine Laufbuchse 97 angeordnet ist, geführt.

In der Wandung des Hohlkolbens 89 ist wiederum ein als Bohrung 99 ausgestalteter Überströmkanal angeordnet. Die Mündung der Bohrung 99 an der Aussenseite des Hohlkolbens 89 wirkt, wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einer in der Wandung des Führungsrohres angeordneten Steuernut

100 zusammen. Die Steuernut 100 ist bei diesem Ausführungsbeispiel, da das Führungsrohr 96 feststehend angeordnet ist, natürlich als achsparallel verlaufende Nut ausgebildet. Die Steuernut 100 ist wiederum über einen Durchgang

101 in der Wandung des Führungsrohres 96 mit der das Schlagwerk umgebenden Atmosphäre verbunden.

Die Wirkungsweise dieses dritten Ausführungsbeispieles ist natürlich sinngemäss die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

656 340 PATENTANSPRÜCHE

1. Schlagwerk eines Bohrhammers, bei dem ein beim Aufschlag seine Schlagenergie an ein Werkzeug abgebender Schläger im zylindrischen Innenraum eines von einem Motor in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzten Hohlkolbens geführt urici im Schlagbetrieb durch ein zwischen dem Boden des Hohlkolbens und dem Schläger eingeschlossenes Luftpolster mitgenommen wird, das im Leerlaufbetrieb durch mindestens einen vom Schläger gesteuerten Überströmkanal zur Umgebungsluft des Schlagwerks entlastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schläger (42, 72,92) durch in eine am vorderen, dem Werkzeug zugewandten Ende angeordneten, zugeordnete Aussparung (45) in seiner Mantelfläche eingelegte, elastische Dichtmittel (46), die den als Bohrung (49, 79,99) in der Wandung des Hohlkolbens (39,69,89) ausgestalteten Überströmkanal steuern, gegen die Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens (39,69,89) abgedichtet ist und dass die Aussparung (45) über eine Längsbohrung (47) im Schläger (42, 72,92) mit dem das Luftpolster bildenden Raum (48) im Hohlkolben verbunden ist

2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlagbetrieb in der vorderen Totpunktlage des Hohlkolbens (39,69, 89) die Bohrung (49,79,99) in dessen Wandung der Aussparung (45) wenigstens zum Teil gegenüberliegt.

3. Schlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (L) der Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (42,72,92) mit der Wandung der zylindrischen Bohrung (41) des Hohlkolbens (39,69,89) 0,7 bis 1,3 Mal so lang ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (39, 69, 89).

4. Schlagwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündimg der Bohrung (49,99) an der Aussenseite des Hohlkolbens (39,89) mit einer in die Aus-senseite des Hohlkolbens bzw. in die Wandung des Führungsrohres (8,96) oder einer Laufbuchse (97) angeordneten Steuernut (50, 100) zusammenwirkt, die mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist.

5. Schlagwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung (S) der Steuernut (50,100) kürzer ist als die axiale Länge (L) der Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (42,92).

6. Schläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Bohrung (79) an der Aussenseite des Hohlkolbens (69), insbesondere über eine in die Aussenseite des Hohlkolbens (69) eingearbeitete Längsnut (80), ständig mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist.

7. Schlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (72) grösser als oder gleich gross ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (69).

8. Schläger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schläger (42,72,92) aus Stahl und der Hohlkolben (39,69,89) aus Aluminium besteht.