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PATENTANSPRÜCHE
1. Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk eines Schlagoder Bohrhammers, welches einen in einem Führungsrohr von einem Antriebsglied axial hin und her bewegbaren Kolben enthält, und welches einen koaxial bezüglich des Führungsrohres angeordneten, hin und her bewegbaren Schläger aufweist, der durch einen sich zwischen ihm und dem Kolben aufbauenden Überdruck in Richtung auf den Döpper beschleunigt und durch einen nach dem Auftreffen auf den Döpper zwischen ihm und dem Kolben entstehenden Unterdruck in Richtung auf den Kolben beschleunigt wird, wodurch sich der Überdruck aufbaut, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied aus einer Winkelkurbel (19) besteht,
deren einer Schenkel (21) mit seinem äusseren Ende am Kolben (31) angelenkt und deren anderer Schenkel (20) mit einem Ende exzentrisch und drehbar in einem angetriebenen Zahnrad (17) und mit seinem anderen Ende in einem Kugelgelenk (25) gelagert ist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das angelenkte Ende des einen Schenkels (21) schwenkbar mit einem Querstift (37) verbunden ist, der seitlich am Kolben (31) gehalten ist, so dass er senkrecht zu seiner Längsachse und zur Längsachse des Kolbens (31) begrenzt hin und her bewegbar sowie um die Längsachse des einen Schenkels (21) begrenzt verdrehbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich am Kolben (31) ein Auge (35) vorgesehen ist, in das eine um ihre Längsachse drehbare Lagerbuchse (36) eingesetzt ist, und dass die Enden des Querstiftes (37) in Eingriff mit der Innenwand der Lagerbuchse (36) stehen und diese begrenzt in axialer Richtung bewegbar bzw. der Querstift (37) begrenzt in axialer Richtung der Lagerbuchse (36) bewegbar ist.
4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das angelenkte Ende des einen Schenkels (21') über eine auf der Längsachse des Kolbens (31') liegende Schwenkverbindung (135, 136, 137) mit der Aussenseite des geschlossenen Endes des Kolbens (31') verbunden ist.
5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Ende des Kolbens (31') zwei Augen (135, 136) angebracht sind, durch die sich die Längsachse des Kolbens (31') schneidend ein drehbar gelagerter Stift (137) erstreckt, und dass das angelenkte Ende des einen Schenkels (21') die Längsachse des Kolbens (31') schneidend am Stift (137) befestigt ist.
6. Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk eines Bohrhammers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Winkelkurbel (19) verbundene Zahnrad (17) um eine parallel zur Längsachse des Kolbens (31) verlaufende Achse drehbar gelagert und einteilig, vorzugsweise einstückig, mit einem Zahnrad (42) zur Erzeugung einer Drehbewegung der den Bohrer aufnehmenden Spindel (39) ausgebildet ist.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (39) im Schiebesitz in Kugellagern (40, 41) gelagert ist, dass zwischen dem dem Schläger (33) näheren Kugellager (41) und einer an der Spindel (39) vorgesehenen Ringschulter (42) zwei radial nach aussen konvergierend angeordnete Tellerfedern (44,45) und zwischen diesen ein Ring (46) aus gummielastischem Material vorgesehen sind, und dass an der den Tellerfedern (44, 45) zugewandten Seite des äusseren Laufrings des dem Schläger (33) näheren Kugellagers (41) eine dessen axiale Erstreckung verlängernde Scheibe (47) vorgesehen ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk eines Schlag- oder Bohrhammers, welches einen in einem Führungsrohr von einem Antriebsglied axial hin und her bewegbaren Kolben enthält, und welches einen koaxial bezüglich des Führungsrohres angeordneten, hin und her bewegbaren Schläger aufweist, der durch einen sich zwischen ihm und dem Kolben aufbauenden Überdruck in Richtung auf den Döpper beschleunigt und durch einen nach dem Auftreffen auf den Döpper zwischen ihm und dem Kolben entstehenden Unterdruck in Richtung auf den Kolben beschleunigt wird, wodurch sich der Überdruck aufbaut.
Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf ein Schlagwerk, bei dem der Kolben rohrförmig ausgebildet und an einem Ende geschlossen ist und bei dem der Schläger in diesem Kolben angeordnet ist, so dass der Aufbau des Überdrucks zwischen dem Schläger und dem geschlossenen Ende des Kolbens stattfindet.
Ein Schlag- oder Bohrhammer mit einer einen rohrförmigen Kolben aufweisenden Antriebsvorrichtung dieser Art ist bereits aus der EP-OS 15 185 bekannt, und in dieser Druckschrift ist auch ausführlich erläutert, in welcher Weise der Schläger durch Aufbau von Überdruck und entstehendem Unterdruck in Kombination mit der Bewegung des rohrförmigen Kolbens hin und her bewegt wird, um auf den Döpper aufzutreffen und damit die Schlagbewegung für den Bohrer zu erzeugen. Bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung dient als Antriebsglied ein Kurbelarm, der am hinteren Ende des rohrförmigen Kolbens angelenkt und mit seinem anderen Ende an einem Exzenterzapfen befestigt ist, der in einem Zahnrad gelagert ist. Durch Drehung des Zahnrades erfolgt daher eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in axialer Richtung.
Da jedoch bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung der Exzenterzapfen einschliesslich des Zahnrades in axialer Richtung hinter dem hinteren Ende des Kolbens angeordnet ist, ist eine verhältnismässig grosse Baulänge erforderlich.
Es ist auch bereits eine Antriebsvorrichtung für einen Schlag- oder Bohrhammer bekannt (DE-OS 2449 191), bei der die Drehbewegung einer angetriebenen Zwischenwelle einerseits zum Antrieb der den Bohrer aufnehmenden Spindel benutzt wird und bei der andererseits diese Zwischenwelle eine rotierende, in sich geschlossene Kurvenbahn, etwa eine Taumelscheibe antreibt, die einen Antriebszapfen trägt, der sich in den im Führungsrohr laufenden Kolben erstreckt und in diesem drehbar gelagert ist. Bei dieser bekannten Antriebsvorrichtung ist eine grosse Anzahl von Teilen erforderlich, die mit engen Toleranzen gefertigt werden müssen, so dass sich hohe Herstellungskosten ergeben.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfach aufgebaute Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk eines Schlag- oder Bohrhammers zu schaffen, die eine geringe Anzahl von Bauteilen benötigt und die Erreichung einer geringen Baulänge gestattet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Antriebsvorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss derart ausgestaltet, dass das Antriebsglied aus einer Winkelkurbel besteht, deren einer Schenkel mit seinem äusseren Ende am Kolben angelenkt und deren anderer Schenkel mit einem Ende exzentrisch und drehbar in einem angetriebenen Zahnrad und mit seinem anderen Ende in einem Kugelgelenk gelagert ist.
Das erfindungsgemäss vorgesehene Antriebsglied in Form einer Winkelkurbel lässt sich beispielsweise als Schmiedeteil besonders einfach herstellen und braucht lediglich an den Enden bearbeitet zu werden, um die verschiedenen Lagerungen bzw. Anlenkungen zu ermöglichen. Dar über hinaus kann das den einen Schenkel der Winkelkurbel bewegende Zahnrad sich seitlich bezüglich des Führungsroh
res und benachbart zu diesem, also im Bereich der Längserstreckung des Führungsrohres befinden, wodurch sich eine verhältnismässig geringe Baulänge der gesamten Antriebsvorrichtung ergibt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das angelenkte Ende des einen Schenkels schwenkbar mit einem Querstift verbunden sein, der seitlich am Kolben gehalten ist, so dass er senkrecht zu seiner Längsachse und zur Längsachse des Kolbens begrenzt hin und her bewegbar sowie um die Längsachse des einen Schenkels verdrehbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass seitlich am Kolben ein Auge vorgesehen ist, in das eine um ihre Längsachse drehbare Lagerbuchse eingesetzt ist, und dass die Enden des Querstiftes in Eingriff mit der Innenwand der Lagerbuchse stehen und diese begrenzt in axialer Richtung bewegbar bzw.der Querstift begrenzt in axialer Richtung der Lagerbuchse bewegbar ist.
Bei einer derartigen Anordnung wird also der Kolben, der vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist, bei Drehung des Zahnrades durch seitlichen Angriff des äusseren Endes des einen Schenkels der Winkelkurbel hin und-her bewegt und damit die Schlagerzeugung erreicht.
Soll ein ausseraxialer Kraftangriff am Kolben vermieden werden, um Kippmomente auszuschalten, so kann das angelenkte Ende des einen Schenkels über eine auf der Längsachse des Kolbens liegende Schwenkverbindung mit der Aussenseite des geschlossenen Endes des Kolbens verbunden sein.
Dadurch wird eine axiale Krafteinleitung auf den Kolben erreicht, jedoch auch eine gewisse Vergrösserung der Baulänge bewirkt.
Die auf der Längsachse des Kolbens liegende Schwenkverbindung kann zwei am hinteren Ende des Kolbens angebrachte Augen aufweisen, durch die sich die Längsachse des Kolbens schneidend ein drehbar gelagerter Stift erstreckt, und das angelenkte Ende des einen Schenkels kann die Längsachse des Kolbens schneidend am Stift befestigt sein.
Soll die erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung für das Schlagwerk eines Bohrhammers eingesetzt werden, so kann das mit der Winkelkurbel verbundene Zahnrad um eine parallel zur Längsachse des Kolbens verlaufende Achse drehbar gelagert und einteilig, vorzugsweise einstückig, mit einem Zahnrad zur Erzeugung einer Drehbewegung der den Bohrer aufnehmenden Spindel ausgebildet sein. Dadurch ist es möglich, mit der das mit der Winkelkurbel verbundene Zahnrad antreibenden Zwischenwelle ein weiteres Zahnrad für die Erzeugung der Drehbewegung zu verbinden, wobei die beiden Zahnräder entweder fest miteinander verbunden, also einteilig ausgebildet sein können, oder aber von einem einzigen Zahnradkörper gebildet sind, d. h. einstückig ausgebildet sind.
Bei Antriebsvorrichtungen der vorliegenden Art besteht die Schwierigkeit, dass der Schläger im Leerlauf, also wenn kein Bohrer in die Spindel eingesetzt ist bzw. der eingesetzte Bohrer nicht gegen ein Werkstück gedrückt wird, auf das hintere Ende der den Döpper enthaltenden, drehbaren Spindel aufschlägt. Die so entstehenden Stossbelastungen werden auf die Lagerung der Spindel und von dieser auf das Gehäuse übertragen. Wenn jedoch die Spindel in Kugellagern gelagert ist und dadurch diese Stossbelastungen vom inneren Laufring über die Kugeln auf den äusseren Laufring und von dort auf das Gehäuse gelangen, so führt dies zu einer schnellen Zerstörung der Kugellager.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, kann die Spindel im Schiebesitz in Kugellager gelagert sein, und zwischen dem dem Schläger näheren Kugellager und einer an der Spindel vorgesehenen Ringschulter können zwei radial nach aussen konvergierend angeordnete Tellerfedern sowie zwischen diesen ein Ring aus gummielastischem Material vorgesehen sein. An der den Tellerfedern zugewandten Seite des äusseren Laufrings des dem Schläger näheren Kugellagers kann eine dessen axiale Erstreckung verlängernde Scheibe vorgesehen sein. Schlägt bei einer derartigen Anordnung der Schläger auf das hintere Ende der Spindel, so wird die Spindel in den Kugellagern verschoben, und die sich mit der Spindel verlagernde Ringschulter drückt die Tellerfedern in Richtung auf den Ring aus gummielastischem Material zusammen, der einen Teil der Schlagenergie dämpfend aufnimmt.
Ferner wird die dem am äusseren Laufring anliegenden Scheibe nähere Tellerfeder so verformt, dass sie sich an diese Scheibe anlegt, so dass die verbleibende Schlagenergie, also diejenige Schlagenergie, die nicht vom Ring aus gummielastischem Material aufgenommen wurde, von der Ringschulter über die dem Kugellager nähere Tellerfeder auf die Scheibe und von dort auf den äusseren Laufring sowie das Gehäuse gelangt. Auf diese Weise wird eine Übertragung von Schlagenergie vom inneren Laufring über die Kugeln auf den äusseren Laufring des Kugellagers vermieden, so dass das Kugellager keinen zerstörenden Stossbelastungen ausgesetzt ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass eine derartige Dämpfungs- und Übertragungsanordnung zur Entlastung von Kugellagern selbstverständlich auch bei anders ausgebildeten Schlagwerken eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt teilweise aufgebrochen und teilweise im Schnitt einen Bohrhammer.
Fig. 2 zeigt in einem Teilschnitt das Führungsrohr und einen mit der Winkelkurbel verbundenen rohrförmigen Kolben.
Fig. 3 zeigt in einer Seitenansicht das Führungsrohr aus Fig. 2.
Fig. 4 zeigt in einem Teilschnitt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Verbindung der Winkelkurbel mit einem rohrförmigen Kolben.
Fig. 5 zeigt in einer Teilansicht die Schwenkverbindung für die Anlenkung der Winkelkurbel am hinteren Ende des rohrförmigen Kolbens.
Fig. 6 zeigt schematisch und stark vereinfacht die Lage von rohrförmigem Kolben und mit der Winkelkurbel verbundenem Zahnrad innerhalb des Gehäuses.
Der in Fig. 1 dargestellte Bohrhammer hat ein aus zwei Kunststoffschalen bestehendes Gehäuse 1, das am vorderen Ende ein Futter 5 zur Aufnahme des Bohrers und am hinteren Ende ein Griffteil 2 aufweist. Im Griffteil 2 ist ein Schalter vorgesehen, mit dessen Drücker 3 der schematisch dargestellte Elektromotor 7 ein- und ausgeschaltet werden kann.
Über ein aus dem Griffteil 2 herausgeführtes Kabel 4 kann der Bohrhammer an eine Spannungsquelle angeschlossen werden.
Der Motor 7 hat ebenfalls schematisch dargestellte Bürsten 9 sowie eine Ankerwelle 8, die an einem Ende im Lager 12 und an der diesem Ende gegenüberliegenden Seite in einem Kugellager 11 gelagert ist. Das Kugellager 11 ist in einem Metallteil 48 befestigt, das beispielsweise aus Aluminiumguss besteht. Die Ankerwelle erstreckt sich durch das Lager 11 hindurch und weist an diesem Ende ein Ritzel 13 auf. Das Ritzel 13 steht in Eingriffmit einem Zahnrad 17, das auf einer Zwischenwelle 14 gelagert ist. Diese Welle ist in der angedeuteten Weise im Kunststoffgehäuse befestigt und trägt zwei Lager 15, 16, die beispielsweise Gleit- oder Nadellager sein können. Auf dem Körper des Zahnrades 17 ist ausserdem ein weiteres Zahnrad 18 ausgebildet, dessen Funktion später erläutert werden wird.
Der die Zahnräder
17 und 18 aufweisende Körper ist somit über die Lager 15 und 16 drehbar auf der Zwischenwelle 14 befestigt.
Im Zahnrad 17 ist exzentrisch und in einer geneigten Stellung zur Zwischenwelle 14 ein Lager 23, etwa ein Gleitoder Nadellager befestigt, und in diesem ist das eine Ende des Schenkels 20 einer Winkelkurbel 19 gelagert. Auf dem anderen Ende dieses Schenkels 20 ist eine Kugel 24 ausgebildet bzw. befestigt, und diese Kugel befindet sich in der kalottenförmigen Aussparung eines Lagerkörpers 25, der ebenfalls im Metallteil 48 befestigt ist. Dieser Lagerkörper, der etwa ein Sinterkörper sein kann, wird bei der Montage mit Hilfe einer schematisch angedeuteten Madenschraube 26 in Richtung gegen die Kugel 24 gedrückt und dabei in eine solche Lage gebracht, dass sich eine praktisch spielfreie Lagerung des Schenkels 20 der Winkelkurbel 19 ergibt.
Der andere Schenkel 21 der Winkelkurbel 19 ist mit einem rohrförmigen Kolben 31 verbunden, der an einem Ende geschlossen ist und der sich in einem Führungsrohr 29 befindet. In dem Kolben 31 ist ein Schläger 33 hin und her bewegbar angeordnet, dessen vorderes Ende 34 im Schlagbetrieb auf den in der Spindel 39 befindlichen Döpper 43 schlägt, um so Schlagenergie auf den im Bohrfutter 5 befestigten nicht dargestellten Bohrer zu übertragen. In dem Führungsrohr 29 befindet sich eine Belüftungsöffnung 30 und im Kolben 31 eine Belüftungsöffnung 32. Zur Funktionsweise der Anordnung aus Führungsrohr 29 mit Belüftungsöffnung 30, Kolben 31 mit Belüftungsöffnung 32 und Schläger 33 sei auf die bereits vorstehend erwähnte EP-OS 15 185 verwiesen, in der diese Funktionsweise im einzelnen erläutert ist, so dass auf diese Erlauterungen Bezug genommen wird.
Es sei lediglich erwähnt, dass der in Fig. 1 dargestellte Betriebszustand der Leerlauf ist, also derjenige Zustand, der sich bei Hinund Herbewegung des Kolbens 31 ergibt, wenn kein Bohrer im Bohrfutter 5 sitzt oder wenn der eingesetzte Bohrer nicht gegen ein Werkstück gedrückt wird. Für die vorliegende Erfindung ist jedoch lediglich von Interesse, dass der Kolben 31 in axialer Richtung hin und her bewegt werden muss.
Zur Verbindung des äusseren Endes des Schenkels 21 der Winkelkurbel 19 ist seitlich am rohrförmigen Kolben 31 ein Auge 35 angeformt, und dieses Auge erstreckt sich durch ein im Führungsrohr 29 vorgesehenes seitliches Fenster 38 (Figuren 2 und 3) nach aussen. In das Auge 35 ist eine Lagerbuchse 36 eingesetzt, in die sich das äussere Ende des Arms 21 der Winkelkurbel 19 erstreckt. In diesem Ende ist eine Bohrung vorgesehen, durch die ein Querstift 37 gesteckt ist, so dass sich das äussere Ende des Schenkels 21 um den Querstift 37 drehen kann. Der Querstift 37 ist in die Lagerbuchse 36 eingepresst, wodurch er in dieser unbewegbar gehalten wird. Die Lagerbuchse 36 ist begrenzt in axialer Richtung, also in Fig. 1 von unten nach oben bewegbar sowie begrenzt um ihre Längsachse drehbar.
Es sei erwähnt, dass die begrenzte axiale Bewegbarkeit, also die Bewegbarkeit von unten nach oben in Fig. 1 auch dadurch erreicht werden kanri, dass der Querstift 37 in der Innenwand der Buchse 35 geführt in dieser Richtung bewegbar ist.
Erfolgt durch den Elektromotor 7 ein Antrieb des Ritzels 13, so dreht sich das Zahnrad 17 um die Zwischenwelle 14, und das im Lager 23 gehaltene äussere Ende des Schenkels 20 der Winkelkurbel 19 wird auf einer Kreisbahn bewegt.
Bei dieser Bewegung erfolgt eine entsprechende Verdrehung der Kugel 24 im Lagerkörper 25 sowie eine verhältnismässig komplizierte Bewegung des äusseren Endes des Arms 21 der Winkelkurbel 19. Dieses äussere Ende wird nämlich einerseits zwischen der in Fig. l gezeigten Lage und einer weiter links befindlichen Position hin und her bewegt, so dass eine entsprechende Hin- und Herbewegung des rohrförmigen Kolbens 31 und damit im Bohrbetrieb ein entsprechender Antrieb des Schlägers 33 stattfindet.
Bei dieser Hinund Herbewegung wird jedoch das äussere Ende des Schenkels 21 wegen der Verschwenkung um den Mittelpunkt der Kugel 24 auch auf einer gekrümmten Bahn bewegt, d.h. die Mittelachse des Querzapfens 37 wandert bei der vorstehend erwähnten Hin- und Herbewegung von einer Lage auf der Mittelachse des Kolbens 31 (Fig. 1) entlang einer kreisförmigen Bahn, die sich in Fig. 1 von dem dargestellten Lagepunkt des Querstiftes 37 nach oben und dann wieder nach unten bis auf die Mittelachse des Kolbens 31 erstreckt. Aus diesem Grund muss die Lagerbuchse 36 oder aber der in ihr gehaltene Querstift 37 in Richtung der Längsachse der Lagerbuchse begrenzt bewegbar sein.
Infolge der Bewegung des im Lager 23 gehaltenen Endes des Schenkels 20 der Winkelkurbel 19 ergibt sich bei der vorstehend beschriebenen Hin- und Herbewegung des den Querstift 37 tragenden Endes des Schenkels 21 der Winkelkurbel 19 auch noch eine gewisse Verdrehung dieses Schenkelendes um seine Längsachse, so dass also der Querstift 37 eine entsprechende Bewegung ausführen muss. Zu diesem Zweck ist die Lagerbuchse 36 um ihre Längsachse verdrehbar im Auge 35 gehalten.
Alle diese verhältnismässig komplizierten Bewegungen des am Kolben 31 angelenkten Endes des Schenkels 21 der Winkelkurbel 19 lassen sich jedoch mit der beschriebenen sehr einfachen Lagerung erreichen, so dass sich die gewünschte Hin- und Herbewegung des Kolbens 31 für den Antrieb des Schlägers 33 ergibt.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Führungsrohr 29, das in nicht näher dargestellter Weise im Metallteil 48 befestigt ist, zur Ermöglichung des Einsetzens des das Auge 35 aufweisenden Kolbens 31 beispielsweise aus einem Blech gebogen werden kann, so dass zunächst eine solche Formung vorgenommen wird, die das Einbringen des Kolbens 31 sowie das Einführen seines Auges 35 in den Bereich des Fensters 38 ermöglicht, worauf dann das Führungsrohr fertig geformt und die aufeinanderliegenden Längskanten gegebenenfalls verschweisst werden. In Fig. 3 ist eine Lösung angedeutet, bei der diese Längskanten sich lediglich nahe beieinander befinden.
Wie bereits erwähnt, trägt der das Zahnrad 17 aufweisende Körper auch ein Zahnrad 18, und dieses kämmt mit einem Zahnrad 42, das auf der drehbaren Spindel 39 befestigt ist. Die Spindel 39, die den Döpper 43 enthält und in der der Bohrer mit Hilfe des Bohrfutters 5 gehalten bzw. mit der der Bohrer über das Bohrfutter 5 gekoppelt wird, ist in Kugellagern 41 und 40 gelagert. Dabei ist zwischen der Spindel 39 und den inneren Laufringen der Kugellager 40, 41 ein Schiebesitz vorgesehen, und die äusseren Laufringe der Kugellager sind im Gehäuse 1 befestigt. Zwischen dem Zahnrad 42 und dem Kugellager 41 befinden sich zwei radiale nach aussen konvergierende Tellerfedern 44, 45, zwischen denen ein Gummiring 46 angeordnet ist. Ausserdem liegt an der den Tellerfedern zugewandten Seite des äusseren Laufringes des Kugellagers 41 eine Scheibe 47 an.
Erfolgt bei Benutzung des dargestellten Bohrhammers ein Ubergang in den in Fig. 1 gezeigten Leerlaufbetrieb, so schlägt bei diesem Leerlauf die den Übergangsbereich zum vorderen Ende 34 bildende Ringschulter des Schlägers 33 auf das innere Ende der Spindel 39 auf. Dadurch wird die Spindel, die infolge des Schiebesitzes der Kugellager 40 und 41 axial verlagerbar ist, in Fig. 1 nach links verschoben, und das Zahnrad 42 drückt den inneren Rand der Tellerfeder 44 und nach weiterer Bewegung die gesamte Tellerfeder nach links gegen den Ring 46. Infolgedessen wird dieser Ring Schlagenergie aufnehmend komprimiert, bewirkt jedoch eine Verlagerung des äusseren Bereichs der Tellerfeder 45 in Fig. 1 nach links, so dass dieser zur Anlage an der Scheibe 47 kommt.
Durch dieser Anlage an der Scheibe 47 wird Schlagenergie vom Zahnrad 42 über die Tellerfeder 44, den Ring 46 und die Tellerfeder 45 auf den äusseren Laufring des Kugellagers 41 und von dort auf das Gehäuse übertragen, ohne dass es zu einer Schlagbelastung des inneren Laufrings und der Kugeln dieses Lagers kommt.
Im oberen Teil des Gehäuses 1 sind Öffnungen 27 vorgesehen, in deren Nachbarschaft sich auf dem Metallteil 48 ausgebildete Kühlrippen 28 befinden. Bei Drehung des Elektromotors 7 dreht sich auch der auf dessen Ankerwelle 8 befestigte Ventilator 10 und saugt Luft durch die Offnungen 27, über die Kühlrippen 28 und dann über den Motor 7, so dass sich eine wirksame Kühlung sowohl des Schlagwerkes als auch des Motors ergibt.
In den Fig. 4 bis 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel für die Verbindung von Winkelkurbel und rohrförmigem Kolben dargestellt, wobei gleiche Teile wie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 3 mit den gleichen Bezugszeichen und zusätzlich mit ' bezeichnet sind.
Wie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 3 ist das eine Ende des Schenkels 20' in einem Lager 23' gehalten, das in einem Zahnrad 17' befestigt ist. Das Zahnrad 17' ist Teil eines ein weiteres Zahnrad 18' tragenden Körpers ist, der über Lager 15', 16' auf einer Zwischenwelle 14' gelagert ist.
Das Zahnrad 17' kämmt mit dem Ritzel 13' eines Antriebsmotors.
Ein rohrförmiger, an einem Ende geschlossener Kolben 31', der eine Belüftungsöffnung 32' aufweist, enthält einen in axialer Richtung hin und her bewegbaren Schläger 33'. Am hinteren Ende des Kolbens 31' sind aussen zwei Augen 135, 136 angeformt, durch die sich drehbar ein Querstift 137 erstreckt. In eine Bohrung im Querstift ist das äussere Ende des Schenkels 21' der Winkelkurbel 19' eingesteckt, und zur Führung sind auf den Querstift 37 Scheiben 138, 139 angeordnet.
Es sei erwähnt, dass das sich in den Querstift 137 erstrekkende Ende des Schenkels 21' der Winkelkurbel 19' begrenzt in axialer Richtung bezüglich der Achse des Schenkels 21' im Querstift 137 verlagerbar sein muss, um der vorstehend in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 erläuterten kreisförmigen Bahn folgen zu können. Die sich ausserdem ergebende Verdrehbewegung dieses Schenkelendes um die Achse des Schenkels 21' erfolgt durch Verdrehung in der Aufnahmeöffnung des Querstiftes 137.
Wie auch bereits in Fig. 1 dargestellt, ist das Zahnrad 17' zur Verkleinerung der Baugrösse etwas seitlich bezüglich der Längsachse des Kolbens 31' versetzt, und diese Lage ist schematisch in Fig. 6 angedeutet.
Das Zahnrad 18' kämmt mit einem Zahnrad 42', das im vorliegenden Fall Teil eines Rohrkörpers ist, der in Richtung auf die nicht dargestellte Spindel verlängert und zur Drehung der Spindel mit dieser fest verbunden ist.
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PATENT CLAIMS
1. Drive device for the percussion mechanism of a percussion or rotary hammer, which contains a piston which can be moved axially back and forth in a guide tube by a drive member, and which has a reciprocally movable rack arranged coaxially with respect to the guide tube, which is moved between it and the Accelerating piston build-up is accelerated in the direction of the striker and accelerated in the direction of the piston by a negative pressure which arises after it strikes the striker between the piston and the piston, whereby the overpressure builds up, characterized in that the drive member consists of an angle crank (19 ) consists,
one leg (21) of which has its outer end articulated on the piston (31) and the other leg (20) of which is eccentrically and rotatably mounted at one end in a driven gear (17) and at the other end in a ball joint (25).
2. Drive device according to claim 1, characterized in that the articulated end of one leg (21) is pivotally connected to a transverse pin (37) which is held laterally on the piston (31) so that it is perpendicular to its longitudinal axis and to the longitudinal axis of the piston (31) can be moved back and forth to a limited extent and can be rotated to a limited extent about the longitudinal axis of one leg (21).
3. Drive device according to claim 2, characterized in that laterally on the piston (31) an eye (35) is provided, in which a rotatable about its longitudinal axis bearing bush (36) is inserted, and that the ends of the cross pin (37) in engagement stand with the inner wall of the bearing bush (36) and this can be moved to a limited extent in the axial direction or the transverse pin (37) can be moved to a limited extent in the axial direction of the bearing bush (36).
4. Drive device according to claim 1, characterized in that the articulated end of one leg (21 ') via a on the longitudinal axis of the piston (31') lying pivot connection (135, 136, 137) with the outside of the closed end of the piston ( 31 ') is connected.
5. Drive device according to claim 4, characterized in that at the rear end of the piston (31 ') two eyes (135, 136) are attached, through which the longitudinal axis of the piston (31') intersecting a rotatably mounted pin (137) , and that the articulated end of one leg (21 ') is fastened to the pin (137) so as to cut the longitudinal axis of the piston (31').
6. Drive device for the hammer mechanism of a rotary hammer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the gear (17) connected to the angle crank (19) is rotatably mounted about one axis parallel to the longitudinal axis of the piston (31) and is in one piece, preferably integrally formed with a gear (42) for generating a rotary movement of the spindle (39) receiving the drill.
7. Drive device according to claim 6, characterized in that the spindle (39) is mounted in the sliding seat in ball bearings (40, 41), that between the racket (33) closer ball bearing (41) and one on the spindle (39) provided Ring shoulder (42) has two radially outwardly arranged disc springs (44, 45) and a ring (46) made of rubber-elastic material is provided between them, and that on the side of the outer race of the racket (14, 45) facing the disc springs (44, 45) 33) closer ball bearing (41) is provided an axially extending disc (47).
The invention relates to a drive device for the percussion mechanism of a hammer or rotary hammer, which contains a piston which can be axially moved back and forth in a guide tube by a drive member, and which has a reciprocally movable rack arranged coaxially with respect to the guide tube an overpressure building up between him and the piston is accelerated in the direction of the striker and is accelerated in the direction of the piston by an underpressure which arises after striking the striker between him and the piston, as a result of which the excess pressure builds up.
The invention preferably relates to an impact mechanism in which the piston is tubular and closed at one end and in which the racket is arranged in this piston, so that the build-up of excess pressure takes place between the racket and the closed end of the piston.
A percussion or hammer drill with a drive device of this type having a tubular piston is already known from EP-OS 15 185, and this publication also explains in detail how the racket by building up overpressure and the resulting underpressure in combination with the Movement of the tubular piston is reciprocated to hit the striking die and thus generate the impact movement for the drill. In this known drive device, a crank arm serves as the drive member, which is articulated at the rear end of the tubular piston and is fastened at its other end to an eccentric pin which is mounted in a gearwheel. Rotation of the gearwheel therefore reciprocates the piston in the axial direction.
However, since in this known drive device the eccentric pin, including the gear, is arranged in the axial direction behind the rear end of the piston, a relatively large overall length is required.
A drive device for a hammer or hammer drill is already known (DE-OS 2449 191), in which the rotary movement of a driven intermediate shaft is used on the one hand to drive the spindle receiving the drill and on the other hand this intermediate shaft is a rotating, self-contained Curve track, such as drives a swash plate, which carries a drive pin which extends into the piston running in the guide tube and is rotatably mounted therein. In this known drive device, a large number of parts are required, which must be manufactured with tight tolerances, so that high manufacturing costs result.
It is an object of the invention to provide a simply constructed drive device for the striking mechanism of a hammer or hammer drill, which requires a small number of components and allows a small overall length to be achieved.
To solve this problem, a drive device of the type mentioned is designed according to the invention such that the drive member consists of an angle crank, one leg of which is articulated with its outer end on the piston and the other leg is eccentrically and rotatably at one end in a driven gearwheel and with its the other end is mounted in a ball joint.
The drive element provided according to the invention in the form of an angle crank can be produced particularly easily, for example as a forged part, and only needs to be machined at the ends in order to enable the various bearings or articulations. In addition, the gear moving one leg of the angle crank can move laterally with respect to the guide tube
res and adjacent to this, ie in the region of the longitudinal extension of the guide tube, resulting in a relatively small overall length of the entire drive device.
In one embodiment of the invention, the articulated end of one leg can be pivotally connected to a transverse pin which is held laterally on the piston, so that it can be moved back and forth to a limited extent perpendicularly to its longitudinal axis and to the longitudinal axis of the piston and about the longitudinal axis of the one leg is rotatable. This can be achieved, for example, in that an eye is provided on the side of the piston, into which a bearing bush rotatable about its longitudinal axis is inserted, and in that the ends of the transverse pin are in engagement with the inner wall of the bearing bush and this can be moved or limited in the axial direction. the cross pin is movable in the axial direction of the bearing bush.
In such an arrangement, the piston, which is preferably tubular, is moved back and forth when the gear wheel is rotated by lateral attack of the outer end of one leg of the angle crank and thus the impact generation is achieved.
If an off-axis force attack on the piston is to be avoided in order to eliminate tilting moments, the articulated end of one leg can be connected to the outside of the closed end of the piston via a pivot connection lying on the longitudinal axis of the piston.
This results in an axial introduction of force to the piston, but also results in a certain increase in the overall length.
The pivot connection lying on the longitudinal axis of the piston can have two eyes attached to the rear end of the piston, through which the longitudinal axis of the piston extends, through which a rotatably mounted pin extends, and the articulated end of the one leg can be fastened to the pin to cut the longitudinal axis of the piston .
If the drive device according to the invention is to be used for the hammer mechanism of a rotary hammer, the gearwheel connected to the angle crank can be rotatably mounted about an axis running parallel to the longitudinal axis of the piston and can be formed in one piece, preferably in one piece, with a gearwheel for generating a rotary movement of the spindle receiving the drill be. This makes it possible to connect an additional gearwheel for generating the rotary movement to the intermediate shaft driving the gearwheel connected to the crankshaft, the two gearwheels either being permanently connected to one another, that is to say being formed in one piece, or else being formed by a single gearwheel body, d. H. are formed in one piece.
In the case of drive devices of the present type, there is the difficulty that the racket strikes the rear end of the rotatable spindle containing the striker when it is idling, i.e. when no drill is inserted into the spindle or the inserted drill is not pressed against a workpiece. The resulting impact loads are transferred to the spindle bearing and from there to the housing. However, if the spindle is mounted in ball bearings and this impacts the shock from the inner race through the balls to the outer race and from there to the housing, this will quickly destroy the ball bearings.
In order to avoid these difficulties, the spindle can be mounted in ball bearings in the sliding seat, and between the ball bearing closer to the racket and an annular shoulder provided on the spindle, two disc springs arranged radially outwardly converging and between these a ring made of rubber-elastic material can be provided. On the side of the outer race of the ball bearing which is closer to the racket and which faces the disc springs, a disk which extends its axial extent can be provided. If the racket strikes the rear end of the spindle in such an arrangement, the spindle is displaced in the ball bearings and the ring shoulder which is displaced with the spindle compresses the disc springs in the direction of the ring made of elastic material which dampens part of the impact energy records.
Furthermore, the plate spring closer to the disk lying on the outer race is deformed in such a way that it bears against this disk, so that the remaining impact energy, i.e. the impact energy that was not absorbed by the ring from rubber-elastic material, approaches from the ring shoulder via that towards the ball bearing Disc spring on the disc and from there to the outer race and the housing. In this way, the transfer of impact energy from the inner race via the balls to the outer race of the ball bearing is avoided, so that the ball bearing is not exposed to any destructive impact loads. In this context, it should be mentioned that such a damping and transmission arrangement for relieving ball bearings can of course also be used with differently designed striking mechanisms.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Fig. 1 shows partially broken and partially in section a hammer drill.
Fig. 2 shows a partial section of the guide tube and a tubular piston connected to the angle crank.
FIG. 3 shows a side view of the guide tube from FIG. 2.
Fig. 4 shows in a partial section another embodiment of a connection of the angle crank with a tubular piston.
Fig. 5 shows a partial view of the pivot connection for the articulation of the angle crank at the rear end of the tubular piston.
Fig. 6 shows schematically and greatly simplified the position of the tubular piston and the gear connected to the angle crank within the housing.
The hammer drill shown in FIG. 1 has a housing 1 consisting of two plastic shells, which has a chuck 5 at the front end for receiving the drill and a handle part 2 at the rear end. A switch is provided in the grip part 2, with the push button 3 of which the schematically illustrated electric motor 7 can be switched on and off.
The hammer drill can be connected to a voltage source via a cable 4 led out of the handle part 2.
The motor 7 also has schematically illustrated brushes 9 and an armature shaft 8 which is mounted at one end in the bearing 12 and on the opposite side in a ball bearing 11. The ball bearing 11 is fastened in a metal part 48, which consists for example of cast aluminum. The armature shaft extends through the bearing 11 and has a pinion 13 at this end. The pinion 13 meshes with a gear 17 which is supported on an intermediate shaft 14. This shaft is fastened in the manner indicated in the plastic housing and carries two bearings 15, 16, which can be slide or needle bearings, for example. A further gear 18, the function of which will be explained later, is also formed on the body of the gear 17.
The the gears
17 and 18 having body is thus rotatably mounted on the intermediate shaft 14 via the bearings 15 and 16.
A bearing 23, for example a slide or needle bearing, is fastened eccentrically and in an inclined position to the intermediate shaft 14, and in this the one end of the leg 20 of an angle crank 19 is mounted. On the other end of this leg 20, a ball 24 is formed or fastened, and this ball is located in the spherical recess of a bearing body 25, which is also fastened in the metal part 48. This bearing body, which may be a sintered body, is pressed during assembly with the aid of a schematically indicated grub screw 26 in the direction against the ball 24 and is brought into such a position that the leg 20 of the angle crank 19 is supported with virtually no play.
The other leg 21 of the angle crank 19 is connected to a tubular piston 31 which is closed at one end and which is located in a guide tube 29. In the piston 31, a striker 33 is arranged so that it can move back and forth, the front end 34 of which strikes the striker 43 located in the spindle 39 in order to transmit impact energy to the drill (not shown) fastened in the chuck 5. In the guide tube 29 there is a ventilation opening 30 and in the piston 31 there is a ventilation opening 32. For the functioning of the arrangement of the guide tube 29 with ventilation opening 30, piston 31 with ventilation opening 32 and racket 33, reference is made to the aforementioned EP-OS 15 185, in which explains this mode of operation in detail, so that reference is made to these explanations.
It should only be mentioned that the operating state shown in FIG. 1 is idling, that is to say the state which arises when the piston 31 moves back and forth, when no drill is seated in the chuck 5 or when the drill used is not pressed against a workpiece. For the present invention, however, it is only of interest that the piston 31 has to be moved back and forth in the axial direction.
To connect the outer end of the leg 21 of the angle crank 19, an eye 35 is formed laterally on the tubular piston 31, and this eye extends outwards through a side window 38 provided in the guide tube 29 (FIGS. 2 and 3). A bearing bush 36 is inserted into the eye 35, into which the outer end of the arm 21 of the angle crank 19 extends. In this end there is a hole through which a cross pin 37 is inserted so that the outer end of the leg 21 can rotate about the cross pin 37. The cross pin 37 is pressed into the bearing bush 36, whereby it is held immovably in this. The bearing bush 36 can be moved in the axial direction to a limited extent, that is to say from bottom to top in FIG. 1, and can be rotated to a limited extent about its longitudinal axis.
It should be mentioned that the limited axial mobility, that is to say the mobility from bottom to top in FIG. 1, can also be achieved in that the transverse pin 37 is guided in this direction in the inner wall of the bush 35.
If the pinion 13 is driven by the electric motor 7, the toothed wheel 17 rotates about the intermediate shaft 14, and the outer end of the leg 20 of the angle crank 19 held in the bearing 23 is moved on a circular path.
During this movement, there is a corresponding rotation of the ball 24 in the bearing body 25 and a relatively complicated movement of the outer end of the arm 21 of the angle crank 19. This outer end is on the one hand between the position shown in FIG. 1 and a position further to the left and Moved here, so that a corresponding back and forth movement of the tubular piston 31 and thus a corresponding drive of the striker 33 takes place.
During this back and forth movement, however, the outer end of the leg 21 is also moved on a curved path due to the pivoting around the center of the ball 24, i.e. the central axis of the cross pin 37 moves during the above-mentioned reciprocating movement from a position on the central axis of the piston 31 (FIG. 1) along a circular path, which in FIG. 1 moves upwards from the illustrated position of the cross pin 37 and then extends again down to the central axis of the piston 31. For this reason, the bearing bush 36 or else the transverse pin 37 held in it must be able to be moved to a limited extent in the direction of the longitudinal axis of the bearing bush.
As a result of the movement of the end of the leg 20 of the angle crank 19 held in the bearing 23, the above-described reciprocation of the end of the leg 21 of the angle crank 19 carrying the transverse pin 37 also results in a certain rotation of this leg end about its longitudinal axis, so that So the cross pin 37 must perform a corresponding movement. For this purpose, the bearing bush 36 is held in the eye 35 so as to be rotatable about its longitudinal axis.
However, all of these relatively complicated movements of the end of the leg 21 of the angle crank 19 articulated on the piston 31 can be achieved with the very simple mounting described, so that the desired reciprocating movement of the piston 31 results for driving the striker 33.
It should be pointed out that the guide tube 29, which is fastened in a manner not shown in the metal part 48, can be bent, for example, from a sheet metal to enable the piston 31 having the eye 35 to be inserted, so that such a shaping is first carried out, which enables the insertion of the piston 31 and the insertion of its eye 35 into the region of the window 38, whereupon the guide tube is then shaped and the longitudinal edges lying one on top of the other are welded if necessary. In Fig. 3, a solution is indicated in which these longitudinal edges are only close to each other.
As already mentioned, the body comprising the gear 17 also carries a gear 18, and this meshes with a gear 42 which is fixed on the rotatable spindle 39. The spindle 39, which contains the striking block 43 and in which the drill is held with the aid of the drill chuck 5 or with which the drill is coupled via the drill chuck 5, is mounted in ball bearings 41 and 40. A sliding seat is provided between the spindle 39 and the inner races of the ball bearings 40, 41, and the outer races of the ball bearings are fastened in the housing 1. Between the gear 42 and the ball bearing 41 there are two radial outwardly converging disc springs 44, 45, between which a rubber ring 46 is arranged. In addition, a disc 47 bears on the side of the outer race of the ball bearing 41 facing the disc springs.
If, when using the hammer drill shown, there is a transition to the idle mode shown in FIG. 1, the ring shoulder of the striker 33 forming the transition region to the front end 34 strikes the inner end of the spindle 39 during this idle mode. As a result, the spindle, which is axially displaceable as a result of the sliding fit of the ball bearings 40 and 41, is shifted to the left in FIG. 1, and the gearwheel 42 presses the inner edge of the plate spring 44 and, after further movement, the entire plate spring to the left against the ring 46 As a result, this ring is compressed to absorb impact energy, but causes the outer area of the plate spring 45 to be shifted to the left in FIG. 1, so that it comes to rest on the disk 47.
This system on the disc 47, impact energy is transmitted from the gear 42 via the plate spring 44, the ring 46 and the plate spring 45 to the outer race of the ball bearing 41 and from there to the housing without causing an impact load on the inner race and Bullets from this camp is coming.
Openings 27 are provided in the upper part of the housing 1, in the vicinity of which there are cooling fins 28 formed on the metal part 48. When the electric motor 7 rotates, the fan 10 fastened on its armature shaft 8 also rotates and sucks air through the openings 27, over the cooling fins 28 and then over the motor 7, so that effective cooling of both the striking mechanism and the motor results.
4 to 6 show another embodiment for the connection of the angle crank and the tubular piston, the same parts as in the embodiment according to FIGS. 1 to 3 being designated with the same reference numerals and additionally with '.
As in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, one end of the leg 20 'is held in a bearing 23' which is fastened in a toothed wheel 17 '. The gear 17 'is part of a further body 18' carrying body which is mounted on an intermediate shaft 14 'via bearings 15', 16 '.
The gear 17 'meshes with the pinion 13' of a drive motor.
A tubular piston 31 'closed at one end and having a ventilation opening 32' contains a striker 33 'which can be moved back and forth in the axial direction. At the rear end of the piston 31 ', two eyes 135, 136 are formed on the outside, through which a cross pin 137 rotatably extends. The outer end of the leg 21 ′ of the angle crank 19 ′ is inserted into a bore in the cross pin, and 37 disks 138, 139 are arranged on the cross pin for guidance.
It should be mentioned that the end of the leg 21 'of the angle crank 19' which extends into the transverse pin 137 must be displaceable in the axial direction with respect to the axis of the leg 21 'in the transverse pin 137 to a limited extent in order to achieve the above in connection with FIGS 3 to be able to follow the circular path explained. The resulting rotation of this leg end about the axis of the leg 21 'takes place by rotation in the receiving opening of the cross pin 137.
As already shown in FIG. 1, the gearwheel 17 'is offset somewhat to the side with respect to the longitudinal axis of the piston 31' to reduce the size, and this position is indicated schematically in FIG. 6.
The gear 18 'meshes with a gear 42', which in the present case is part of a tubular body which extends in the direction of the spindle, not shown, and is fixedly connected to the spindle for rotation thereof.