CH696633A5

CH696633A5 - Air cushion percussion.

Info

Publication number: CH696633A5
Application number: CH01344/03A
Authority: CH
Inventors: Axel Kuhnle; Willy Braun
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2007-08-31
Also published as: GB2394438B; KR20040035566A; CN100352610C; GB0324352D0; CN1496790A; DE10249139A1; GB2394438A

Description

       

  Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Luftpolsterschlagwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei herkömmlichen elektro-pneumatischen Bohr- oder Meisselhämmern wird die Schlagenergie durch ein so genanntes Luftpolsterschlagwerk erzeugt. Das Luftpolsterschlagwerk besteht im Wesentlichen aus einem zylindrischen Rohr, einem in dem Rohr axial beweglichen Antriebskolben sowie einem ebenfalls in dem Rohr axial beweglichen Schlagkörper ("Schläger"), wobei in dem Rohr zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkörper ein Luftpolster eingeschlossen ist, das die Schlagenergie von dem Antriebskolben auf den Schlagkörper überträgt und den Schlagkörper mechanisch von dem Antriebskolben entkoppelt.

[0003] Der Antriebskolben wird hierbei über eine Pleuelstange von einer Kurbelwelle angetrieben, die von einem Elektromotor gedreht wird,

   so dass der Antriebskolben in dem Rohr eine axial oszillierende Bewegung ausführt.

[0004] Die Abdichtung des Luftpolsters zwischen dem Schlagkörper und dem Antriebskolben ist hierbei nicht absolut leckagefrei möglich, so dass zum Ausgleich der Leckageverluste und zur Aufrechterhaltung der Schlagwerksfunktion eine Be- und Entlüftung des Luftpolsters erforderlich ist. Hierzu sind in der Wandung des Rohrs im Bereich des Luftpolsters Ausgleichsbohrungen angeordnet, die in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Schlagkörpers und des Antriebskolbens freigegeben oder verschlossen werden und dadurch eine Be- und Entlüftung des Luftpolsters ermöglichen.

   Bei den bekannten Luftpolsterschlagwerken wird die Be- und Entlüftung des Luftpolsters also durch den Schlagkörper und unter Umständen auch durch den Antriebskolben gesteuert.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die Erfindung sieht ein Luftpolsterschlagwerk nach Anspruch 1 für eine Werkzeugmaschine vor, insbesondere für einen Bohrhammer oder einen Meisselhammer, mit einem axial verschiebbaren Antriebskolben zur Erzeugung einer Schlagenergie, einem axial verschiebbaren Schlagkörper zur Abgabe der Schlagenergie an ein Werkzeug, einem zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkörper befindlichen Luftpolster zur Übertragung der Schlagenergie von dem Antriebskolben auf den Schlagkörper sowie mit mindestens einem Steuerventil mit einer variablen Ventilstellung zur Belüftung und/oder Entlüftung des Luftpolsters.

[0006] Es wird vorgeschlagen,

   dass die Ventilstellung des Steuerventils von der axialen Stellung des Schlagkörpers unabhängig ist.

[0007] Die in dem Luftpolster enthaltene Luftmenge kann deshalb auch bei veränderten Betriebsbedingungen durch unterschiedliche Werkzeuge, verschiedene Werkstücke oder veränderte Schlagfrequenzen bedarfsgerecht gesteuert werden.

[0008] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Antriebskolben mindestens eine axial durchgehende Lüftungsbohrung zur Belüftung und/oder Entlüftung des Luftpolsters auf, wobei das Steuerventil einen in dem Antriebskolben angeordneten Drehschieber aufweist, der die Lüftungsbohrung in Abhängigkeit von seiner Drehstellung freigibt oder verschliesst.

   Hierbei erfolgt die Be- oder Entlüftung des zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkörper eingeschlossenen Luftpolsters also in axialer Richtung durch den Antriebskolben hindurch, wozu die axial durchgehende Lüftungsbohrung dient. Das Steuerventil für die Be- oder Entlüftung besteht hierbei im Wesentlichen aus einem Drehschieber, der in dem Antriebskolben angeordnet ist und die Lüftungsbohrung in Abhängigkeit von seiner Drehstellung freigibt oder verschliesst.

[0009] Vorzugsweise ist der Antriebskolben über eine Pleuelstange mit einer drehbaren Kurbelwelle verbunden, wobei der Drehschieber des Steuerventils um eine zur Kurbelwelle parallele Drehachse drehbar und verdrehsicher mit der Pleuelstange verbunden ist.

   Die verdrehsichere Verbindung der Pleuelstange mit dem Drehschieber des Steuerventils bewirkt hierbei, dass der Drehschieber durch die Pleuelstange gedreht wird, so dass die Ventilstellung des Steuerventils von der Kurbelwellenstellung abhängig ist. Vorzugsweise wird die verdrehsichere Verbindung der Pleuelstange mit dem Drehschieber durch eine formschlüssige Verbindung erreicht.

[0010] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Pleuelstange über einen Kolbenbolzen in einem Kolbenauge des Antriebskolbens gelagert, wobei der Kolbenbolzen den Drehschieber des Steuerventils bildet.

   Der Kolbenbolzen hat hierbei also zwei technische Funktionen, nämlich zum einen die mechanische Lagerung der Pleuelstange in dem Kolbenauge des Antriebskolbens und zum anderen die Steuerung der Be- und Entlüftung des Luftpolsters, indem der Kolbenbolzen den Drehschieber des Steuerventils bildet.

   Im Betrieb des erfindungsgemässen Luftpolsterschlagwerks wird also der Kolbenbolzen von der Pleuelstange gedreht, wobei der Kolbenbolzen als Drehschieber wirkt und die Lüftungsbohrung in dem Antriebskolben in Abhängigkeit von seiner Drehstellung freigibt oder verschliesst.

[0011] Zur Erfüllung seiner Funktion als Drehschieber ist in dem Kolbenbolzen vorzugsweise eine radial durchgehende Ventilbohrung angeordnet, die in bestimmten Drehstellungen des Kolbenbolzens einen Bestandteil der Lüftungsbohrung in dem Antriebskolben bildet und dadurch eine Be- oder Entlüftung des Luftpolsters ermöglicht.

[0012] Vorzugsweise ist zur Abdichtung des Kolbenbolzens mindestens eine Dichtung vorgesehen, wobei die Dichtung den Kolbenbolzen vorteilhaft ringförmig umgibt.

   Vorzugsweise sind jedoch zwei Dichtungen zur Abdichtung des Kolbenbolzens vorgesehen, die jeweils seitlich neben der radial verlaufenden Ventilbohrung in dem Kolbenbolzen angeordnet sind.

[0013] Ferner weist der Drehschieber bzw. der Antriebskolben vorzugsweise Langlöcher auf, die sich parallel zur Drehachse des Drehschiebers über eine vorgegebene Länge erstrecken, wobei die Länge der Langlöcher grösser als die Erstreckung in Umfangsrichtung ist.

   Auf diese Weise wird auch bei kleinen Drehbewegungen des Drehschiebers ein ausreichender Lüftungsquerschnitt erreicht.

[0014] In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind in dem Antriebskolben zwei axial durchgehende Lüftungsbohrungen angeordnet, wobei der Drehschieber die beiden Lüftungsbohrungen in Abhängigkeit von seiner Drehstellung freigibt oder verschliesst.

[0015] Hierbei können die beiden Lüftungsbohrungen in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers in gleichem Masse freigegeben oder verschlossen werden, so dass durch die zusätzliche Lüftungsbohrung lediglich der effektive Lüftungsquerschnitt vergrössert wird.

   Hierbei ist die Abhängigkeit des von dem Steuerventil freigegebenen Lüftungsquerschnitts von der Stellung des Antriebskolbens bzw. dem Kurbelwellenwinkel also bei den beiden Lüftungsbohrungen phasengleich, so dass beide Lüftungsbohrungen gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden.

[0016] Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die beiden Lüftungsbohrungen in Abhängigkeit von der Drehstellung des Drehschiebers in unterschiedlichem Masse freigegeben oder verschlossen werden, so dass durch die zusätzliche Lüftungsbohrung eine Änderung des Belüftungsverhaltens erfolgt. Hierbei ist die Abhängigkeit des von dem Steuerventil freigegebenen Lüftungsquerschnitts von der Stellung des Antriebskolbens bzw. dem Kurbelwellenwinkel also bei den beiden Lüftungsbohrungen phasenverschoben, so dass beide Lüftungsbohrungen zeitversetzt geöffnet bzw. geschlossen werden.

   Diese zeitversetzte Steuerung führt zu einem weicheren Ansprechverhalten beim Öffnen und Schliessen der Be- bzw. Entlüftung.

[0017] So wird beim Öffnen des Steuerventils zunächst nur eine der beiden Lüftungsbohrungen geöffnet, während die andere Lüftungsbohrung zunächst noch geschlossen ist. Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit und einer entsprechend veränderten Stellung des Antriebskolbens bzw. der Kurbelwelle wird dann auch die zweite Lüftungsbohrung geöffnet, so dass der effektive Lüftungsquerschnitt seinen Maximalwert annimmt.

[0018] Beim Schliessen des Steuerventils wird entsprechend zunächst nur eine der beiden Lüftungsbohrungen geschlossen, während die andere Lüftungsbohrung zunächst geöffnet bleibt.

   Nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit und einer entsprechend veränderten Stellung des Antriebskolbens bzw. der Kurbelwelle wird dann auch die zweite Lüftungsbohrung geschlossen, so dass der effektive Lüftungsquerschnitt Null ist.

[0019] Durch dieses stufenweise Öffnen bzw. Schliessen des Steuerventils und das damit verbundene weichere Ansprechverhalten werden Druckstösse und Resonanzeffekte in dem Luftpolster weitgehend verhindert.

[0020] Das Steuerventil ist vorzugsweise in einer Kompressionsphase des Antriebskolbens mindestens zeitweise geschlossen und in einer Dekompressionsphase des Antriebskolbens mindestens zeitweise geöffnet.

[0021] Beispielsweise ist das Steuerventil während der Dekompressionsphase des Antriebskolbens ab einem Kurbelwellenwinkel geöffnet, der zwischen 0 deg. und 30 deg.

   nach dem oberen Totpunkt des Antriebskolbens liegt, wobei sich ein Wert von 10 deg. als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

[0022] Das Steuerventil ist dagegen während der Dekompressionsphase des Antriebskolbens vorzugsweise ab einem Kurbelwellenwinkel geschlossen, der zwischen 30 deg. und 0 deg. vor dem unteren Totpunkt des Antriebskolbens liegt, wobei sich ein Wert von 10 deg.

   als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

[0023] Während der Kompressionsphase des Antriebskolbens ist das Steuerventil dagegen vorzugsweise permanent geschlossen, damit der Antriebskolben seine Schlagenergie über das Luftpolster auf den Schlagkörper übertragen kann.

[0024] Vorzugsweise sind sowohl der Antriebskolben als auch der Schlagkörper axial verschiebbar in einem stationären Rohr angeordnet, so dass das Luftpolster in dem Rohr zwischen dem Schlagkörper und dem Antriebskolben eingeschlossen ist.

[0025] Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Antriebskolben als so genannter Topfkolben ausgebildet ist, in dem der Schlagkörper axial verschiebbar ist. Ein derartiger Topfkolben besteht aus einem einseitig geschlossenen Rohr, in dem der Schlagkörper axial verschiebbar angeordnet ist.

   Bei einer axialen Relativbewegung zwischen dem Topfkolben und dem Schlagkörper wird also das Luftpolster in dem Topfkolben komprimiert bzw. dekomprimiert.

[0026] Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch eine Werkzeugmaschine, insbesondere einen Bohrhammer oder einen Meisselhammer, mit einem erfindungsgemässen Luftpolsterschlagwerk.

[0027] Schliesslich umfasst die Erfindung auch einen erfindungsgemäss ausgestalteten Antriebskolben nach Anspruch 13 für ein Luftpolsterschlagwerk der vorstehend beschriebenen Art mit einem Steuerventil bestehend aus Drehschieber/Kolbenbolzen, Lüftungsbohrung, Ventilbohrung und Dichtung.

Zeichnung

[0028] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

   Der Fachmann wird die Merkmale im Rahmen der unabhängigen Ansprüche zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0029] Es zeigen:
<tb>Fig. 1a<sep>eine Schnittansicht eines Antriebskolbens eines erfindungsgemässen Luftpolsterschlagwerks,


  <tb>Fig. 1b<sep>eine Schnittansicht einer Kurbelwelle zum Antrieb des Antriebskolbens,


  <tb>Fig. 1c<sep>eine Seitenschnittansicht des Antriebskolbens entlang der Linie 1c-1c in Fig. 1a,


  <tb>Fig. 1d<sep>eine andere Seitenschnittansicht entlang der Linie 1d-1d in Fig. 1a,


  <tb>Fig. 2a<sep>die Schnittansicht aus den Fig. 1a und 1b bei einer anderen Kolbenstellung,


  <tb>Fig. 2b<sep>eine Schnittansicht entlang der Linie 2b-2b in Fig. 2a,


  <tb>Fig. 2c<sep>die Schnittansicht entlang der Linie 2c-2c in Fig. 2a,


  <tb>Fig. 3a<sep>die Schnittansicht aus Fig. 1a bei einem anderen Ausführungsbeispiel eines Antriebskolbens,


  <tb>Fig. 3b<sep>eine Schnittansicht einer Kurbelwelle zum Antrieb des Antriebskolbens aus Fig. 3a,


  <tb>Fig. 3c<sep>eine Seitenschnittansicht entlang der Linie 3c-3c in Fig. 3a sowie


  <tb>Fig. 3d<sep>eine andere Seitenschnittansicht entlang der Linie 3d-3d in Fig. 3a.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0030] Die Schnittansichten in den Fig. 1a, 1c und 1d sowie 2b-2c zeigen einen Antriebskolben 10, der in einem Luftpolsterschlagwerk einer Werkzeugmaschine verwendet wird und dort in einem Rohr axial verschiebbar ist, um einen Schlagkörper anzutreiben, der ebenfalls axial verschiebbar in dem Rohr angeordnet ist.

[0031] Der Antriebskolben 10 wird über eine Pleuelstange 12 und eine Exzenterscheibe 14 von einer Kurbelwelle 16 angetrieben, die von einem Elektromotor gedreht wird, wobei der Elektromotor zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Das kolbenseitige Ende der Pleuelstange 12 ist hierbei durch einen Kolbenbolzen 18 in einem Kolbenauge des Antriebskolbens 10 gelagert.

   Bei einer Drehung der Kurbelwelle 16 führt der Antriebskolben 10 also eine axial oszillierende Bewegung in dem Rohr des Bohrhammers aus.

[0032] Hierbei wirkt der Antriebskolben 10 auf ein Luftpolster, das in dem Rohr zwischen dem Antriebskolben 10 und dem Schlagkörper eingeschlossen ist. Das Luftpolster wird deshalb abwechselnd komprimiert und dekomprimiert, wodurch die Bewegungsenergie des Antriebskolbens 10 mechanisch entkoppelt auf den Schlagkörper übertragen wird, der somit ebenfalls eine axial oszillierende Bewegung in dem Rohr ausführt und dabei Schläge auf den Werkzeugschaft abgibt.

[0033] Die Abdichtung des Luftpolsters zwischen dem Schlagkörper und dem Antriebskolben 10 ist jedoch nicht absolut leckagefrei möglich,

   so dass zum Ausgleich der Leckageverluste und zur Aufrechterhaltung der Schlagwerksfunktion eine Be- und Entlüftung des Luftpolsters erforderlich ist.

[0034] Hierzu ist in dem Antriebskolben 10 eine axial durchgehende Lüftungsbohrung 20 angeordnet, durch die Luft aus dem Luftpolster entweichen oder in das Luftpolster eindringen kann. Die Lüftungsbohrung 20 geht von den beiden Stirnseiten des Antriebskolbens 10 aus und mündet innen in das Kolbenauge, in dem der Kolbenbolzen 18 drehbar gelagert ist.

[0035] Die Be- und Entlüftung des Luftpolsters wird hierbei durch ein Steuerventil gesteuert, das im Wesentlichen durch den Kolbenbolzen 18 gebildet wird und die Lüftungsbohrung 20 in Abhängigkeit von seiner Drehstellung freigibt oder versperrt.

   So weist der Kolbenbolzen 18 eine bezüglich seiner Drehachse radial durchgehende Ventilbohrung 22 auf, wobei die Ventilbohrung 22 in der in Fig. 1c gezeigten Drehstellung des Kolbenbolzens 18 beidseitig in die Lüftungsbohrung 20 mündet und diese dadurch freigibt. In der in Fig. 2b gezeigten Drehstellung des Kolbenbolzens 18 wird die Lüftungsbohrung 20 dagegen durch die Mantelfläche des Kolbenbolzens 18 verschlossen, so dass keine Be- oder Entlüftung des Luftpolsters möglich ist.

[0036] Zur Abdichtung der Kontaktstelle zwischen der Mantelfläche des Kolbenbolzens 18 mit den darin befindlichen Mündungsöffnungen der Ventilbohrung 22 und der Innenfläche des Kolbenauges mit den darin befindlichen Mündungsöffnungen der Lüftungsbohrung 20 sind zwei Dichtringe 24.1, 24.2 vorgesehen,

   die den Kolbenbolzen 18 ringförmig umgeben und beiderseits der Ventilbohrung 22 angeordnet sind.

[0037] Die Drehung des Kolbenbolzens 18 in die gewünschte Stellung erfolgt hierbei durch die Pleuelstange 12 und damit in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle 16. Hierzu ist das kolbenseitige Ende der Pleuelstange 12 drehfest mit dem Kolbenbolzen 18 verbunden, so dass sich der Kolbenbolzen 18 mit der Pleuelstange 12 dreht. Die verdrehsichere Verbindung zwischen der Pleuelstange 12 und dem Kolbenbolzen 18 wird dadurch erreicht, dass das kolbenseitige Ende der Pleuelstange 12 eine sechseckige Aufnahme aufweist, wie aus Fig. 1d ersichtlich ist.

   Der Kolbenbolzen 18 weist im Bereich der sechseckigen Aufnahme eine entsprechend angepasste sechseckige Aussenform auf, so dass der Kolbenbolzen 18 formschlüssig mit der Pleuelstange 12 verbunden ist.

[0038] Die Fig. 1a bis 1d zeigen den Antriebskolben 10 während der Dekompressionsphase bei einem Kurbelwellenwinkel alpha 1=90  , wobei sich die Kurbelwelle 16 mit der Exzenterscheibe 14 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.

   Aus Fig. 1c ist ersichtlich, dass die Ventilbohrung 22 die Lüftungsbohrung 20 während der Dekompressionsphase ab einem Kurbelwellenwinkel alpha AUF=10 deg. öffnet und ab einem Kurbelwellenwinkel von alpha ZU=170 deg. wieder schliesst.

[0039] Die Fig. 2a bis 2c zeigen den Antriebskolben 10 dagegen während der Kompressionsphase bei einem Kurbelwellenwinkel alpha 2=270  , wobei sich die Kurbelwelle 16 mit der Exzenterscheibe 14 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Aus Fig. 2b ist ersichtlich, dass der Kolbenbolzen 18 die Lüftungsbohrung 20 während der gesamten Kompressionsphase schliesst, so dass während der Kompressionsphase keine Be- oder Entlüftung des Luftpolsters möglich ist.

   Dies ist sinnvoll, damit der Antriebskolben 10 seine Bewegungsenergie über das Luftpolster auf den Schlagkörper übertragen kann.

[0040] Das in den Fig. 3a bis 3d dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird und im Folgenden für funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die zur Unterscheidung lediglich durch ein Apostroph gekennzeichnet sind.

[0041] Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass in dem Antriebskolben 10 ¾ zwei Lüftungsbohrungen 20.1, 20.2 angeordnet sind, um den effektiven Lüftungsquerschnitt zu vergrössern.

[0042] Die beiden Lüftungsbohrungen 20.1,

   20.2 gehen jeweils von den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Antriebskolbens 10 ¾ aus und münden innen in das Kolbenauge, in dem der Kolbenbolzen 18 ¾ drehbar gelagert ist.
In dem Kolbenbolzen 18 ¾ sind entsprechend zwei Ventilbohrungen 22.1, 22.2 angeordnet, wobei die Ventilbohrung 22.1 die Lüftungsbohrung 20.1 in Abhängigkeit von der Drehstellung des Kolbenbolzens 18 ¾ freigibt oder verschliesst, während die Ventilbohrung 22.2 die Lüftungsbohrung 20.2 in Abhängigkeit von der Drehstellung des Kolbenbolzens 18 ¾ freigibt oder verschliesst.

[0043] Die beiden Ventilbohrungen 22.1, 22.2 sind hierbei in dem Kolbenbolzen 18 ¾ bezüglich der Drehachse des Kolbenbolzens 18 ¾ radial durchgehend in demselben Winkel angeordnet.

   Dies bedeutet, dass die beiden Ventilbohrungen 22.1, 22.2 die zugehörigen Lüftungsbohrungen 20.1, 20.2 in Abhängigkeit von der Drehstellung des Kolbenbolzens 18' gleichzeitig freigeben und versperren. Die Abhängigkeit des effektiven Öffnungsquerschnitts der Be- oder Entlüftung von dem Kurbelwellenwinkel alpha  ist also bei den beiden Lüftungsbohrungen 20.1, 20.2 phasengleich.

[0044] Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.

   Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen im Rahmen der unabhängigen Ansprüche möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Bezugszeichen

[0045] 
10, 10 ¾ : Antriebskolben
12, 12 ¾ : Pleuelstange
14, 14 ¾ : Exzenterscheibe
16, 16 ¾ : Kurbelwelle
18, 18 ¾ : Kolbenbolzen
20, 20.1, 20.2 : Lüftungsbohrung
22, 22.1, 22.2 : Ventilbohrung
24.1, 24.2, 24.1 ¾, 24.2 ¾, 24.3 ¾, 24.4 ¾ : Dichtring
alpha  : Kurbelwellenwinkel



  State of the art

The invention relates to a Luftpolsterschlagwerk according to the preamble of claim 1.

In conventional electro-pneumatic drilling or chipping hammers the impact energy is generated by a so-called air cushion impact. The air cushion impact mechanism consists essentially of a cylindrical tube, a drive piston which is axially movable in the tube, and an impact body ("racket") which is also axially movable in the tube, wherein an air cushion which contains the impact energy is enclosed in the tube between the drive piston and the impactor transfers from the drive piston to the striker and mechanically decouples the striker from the drive piston.

The drive piston is in this case driven via a connecting rod by a crankshaft, which is rotated by an electric motor,

   such that the drive piston in the tube performs an axially oscillating movement.

The sealing of the air cushion between the impactor and the drive piston is not absolutely leak-free possible, so that to compensate for the leakage losses and to maintain the percussion function a ventilation of the air cushion is required. For this purpose, compensation holes are arranged in the wall of the tube in the region of the air cushion, which are released or closed depending on the axial position of the impactor and the drive piston and thereby allow ventilation of the air cushion.

   In the known Luftpolsterschlagwerken the ventilation of the air cushion is thus controlled by the impactor and possibly also by the drive piston.

Advantages of the invention

The invention provides a Luftpolsterschlagwerk according to claim 1 for a machine tool, in particular for a rotary hammer or a chisel hammer, with an axially displaceable drive piston for generating a striking energy, an axially displaceable impactor for delivering the impact energy to a tool, one between the drive piston and the impactor located air cushion for transmitting the impact energy of the drive piston on the striker and with at least one control valve with a variable valve position for ventilation and / or ventilation of the air cushion.

It is suggested

   the valve position of the control valve is independent of the axial position of the impactor.

Therefore, the amount of air contained in the air cushion can be controlled as needed even with changing operating conditions by different tools, different workpieces or changed beat frequencies.

In a preferred embodiment of the invention, the drive piston at least one axially continuous vent hole for ventilation and / or ventilation of the air cushion, wherein the control valve has a valve disposed in the drive piston rotary valve, which releases the ventilation hole depending on its rotational position or closes.

   Here, the ventilation of the trapped between the drive piston and the impact body air cushion thus takes place in the axial direction through the drive piston, including the axially continuous vent hole is used. The control valve for ventilation or substantially consists in this case of a rotary valve, which is arranged in the drive piston and the vent hole releases depending on its rotational position or closes.

Preferably, the drive piston is connected via a connecting rod with a rotatable crankshaft, wherein the rotary valve of the control valve is connected to a rotation axis parallel to the crankshaft rotatably and non-rotatably connected to the connecting rod.

   The rotationally secure connection of the connecting rod with the rotary valve of the control valve in this case causes the rotary valve is rotated by the connecting rod, so that the valve position of the control valve is dependent on the crankshaft position. Preferably, the rotationally secure connection of the connecting rod is achieved with the rotary valve by a positive connection.

In a preferred embodiment of the invention, the connecting rod is mounted via a piston pin in a piston eye of the drive piston, wherein the piston pin forms the rotary valve of the control valve.

   The piston pin thus has two technical functions, namely, on the one hand, the mechanical bearing of the connecting rod in the piston eye of the drive piston and, secondly, the control of the ventilation of the air cushion by the piston pin forms the rotary valve of the control valve.

   During operation of the air cushion impact device according to the invention, therefore, the piston pin is rotated by the connecting rod, the piston pin acting as a rotary slide and releasing or closing the ventilation bore in the drive piston as a function of its rotational position.

To fulfill its function as a rotary valve, a radially continuous valve bore is preferably arranged in the piston pin, which forms a part of the ventilation hole in the drive piston in certain rotational positions of the piston pin, thereby allowing a ventilation or venting of the air cushion.

Preferably, at least one seal is provided for sealing the piston pin, wherein the seal surrounds the piston pin advantageously annular.

   Preferably, however, two seals are provided for sealing the piston pin, which are each arranged laterally next to the radially extending valve bore in the piston pin.

Further, the rotary valve or the drive piston preferably elongated holes which extend parallel to the axis of rotation of the rotary valve over a predetermined length, wherein the length of the slots is greater than the extension in the circumferential direction.

   In this way, a sufficient ventilation cross section is achieved even with small rotational movements of the rotary valve.

In an advantageous variant of the invention, two axially continuous ventilation holes are arranged in the drive piston, wherein the rotary valve releases the two ventilation holes in dependence on its rotational position or closes.

Here, the two ventilation holes can be released or closed in accordance with the rotational position of the rotary valve in the same mass, so that only the effective ventilation cross-section is increased by the additional ventilation hole.

   Here, the dependence of the released from the control valve ventilation cross-section of the position of the drive piston or the crankshaft angle so in the two ventilation holes in phase, so that both ventilation holes are opened or closed simultaneously.

However, it is alternatively also possible that the two ventilation holes are released or closed in dependence on the rotational position of the rotary valve to varying degrees, so that takes place through the additional ventilation hole, a change in the ventilation behavior. In this case, the dependence of the released by the control valve ventilation cross-section of the position of the drive piston or the crankshaft angle is therefore phase-shifted in the two ventilation holes, so that both ventilation holes are opened or closed with a time delay.

   This time-shifted control leads to a softer response when opening and closing the ventilation.

Thus, when opening the control valve initially only one of the two ventilation holes open, while the other vent hole is initially closed. After a predetermined delay time and a correspondingly changed position of the drive piston or the crankshaft and the second vent hole is then opened, so that the effective ventilation cross-section assumes its maximum value.

When closing the control valve is initially closed only one of the two ventilation holes, while the other vent hole initially remains open.

   After a predetermined delay time and a correspondingly changed position of the drive piston or the crankshaft then the second vent hole is closed, so that the effective ventilation cross-section is zero.

By this stepwise opening or closing of the control valve and the associated softer response pressure surges and resonance effects in the air cushion are largely prevented.

The control valve is preferably at least temporarily closed in a compression phase of the drive piston and at least temporarily open in a decompression phase of the drive piston.

For example, the control valve is opened during the decompression phase of the drive piston from a crankshaft angle, which is between 0 deg. and 30 deg.

   after the top dead center of the drive piston, with a value of 10 deg. has proved to be particularly advantageous.

The control valve, however, is preferably closed during the decompression phase of the drive piston from a crankshaft angle, which is between 30 deg. and 0 deg. before the bottom dead center of the drive piston, with a value of 10 deg.

   has proved to be particularly advantageous.

By contrast, during the compression phase of the drive piston, the control valve is preferably permanently closed, so that the drive piston can transmit its impact energy via the air cushion on the striker.

Preferably, both the drive piston and the impactor are arranged axially displaceable in a stationary tube, so that the air cushion is enclosed in the tube between the impactor and the drive piston.

However, it is alternatively also possible that the drive piston is designed as a so-called pot piston, in which the impactor is axially displaceable. Such a pot piston consists of a tube closed on one side, in which the impactor is arranged axially displaceable.

   In an axial relative movement between the pot piston and the impactor so the air cushion is compressed or decompressed in the pot piston.

In addition, the invention also includes a machine tool, in particular a hammer drill or a chisel hammer, with an inventive air cushion impact mechanism.

Finally, the invention also includes an inventively designed drive piston according to claim 13 for a Luftpolsterschlagwerk of the type described above with a control valve consisting of rotary valve / piston pin, vent hole, valve bore and seal.

drawing

Further advantages will be apparent from the following description. In the drawing, two embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination.

   The skilled person will conveniently consider the features within the scope of the independent claims individually and summarize meaningful further combinations.

In the drawings:
<Tb> FIG. 1a <sep> is a sectional view of a drive piston of an inventive air cushion impact mechanism,


  <Tb> FIG. 1b is a sectional view of a crankshaft for driving the drive piston,


  <Tb> FIG. Fig. 1c <sep> is a side sectional view of the drive piston taken along the line 1c-1c in Fig. 1a,


  <Tb> FIG. 1d <sep> is another side sectional view along the line 1d-1d in Fig. 1a,


  <Tb> FIG. 2a <sep> is the sectional view from FIGS. 1a and 1b at a different piston position,


  <Tb> FIG. 2b is a sectional view taken along the line 2b-2b in FIG. 2a, FIG.


  <Tb> FIG. 2c <sep> the sectional view taken along the line 2c-2c in Fig. 2a,


  <Tb> FIG. 3a <sep> the sectional view of Fig. 1a in another embodiment of a drive piston,


  <Tb> FIG. 3b is a sectional view of a crankshaft for driving the drive piston of FIG. 3a, FIG.


  <Tb> FIG. Fig. 3c <sep> is a side sectional view along the line 3c-3c in Fig. 3a as well


  <Tb> FIG. FIG. 3d is another side sectional view taken along line 3d-3d in FIG. 3a. FIG.

Description of the embodiments

The sectional views in Figs. 1a, 1c and 1d and 2b-2c show a drive piston 10 which is used in a Luftpolsterschlagwerk a machine tool and there is axially displaceable in a tube to drive a striking body, which is also axially displaceable in the tube is arranged.

The drive piston 10 is driven via a connecting rod 12 and an eccentric disc 14 by a crankshaft 16, which is rotated by an electric motor, wherein the electric motor is not shown for simplicity. The piston-side end of the connecting rod 12 is in this case supported by a piston pin 18 in a piston eye of the drive piston 10.

   Upon rotation of the crankshaft 16, the drive piston 10 thus performs an axially oscillating movement in the tube of the hammer drill.

Here, the drive piston 10 acts on an air cushion, which is enclosed in the tube between the drive piston 10 and the impactor body. The air cushion is therefore alternately compressed and decompressed, whereby the kinetic energy of the drive piston 10 is mechanically decoupled transmitted to the impactor, which thus also performs an axially oscillating movement in the tube and thereby emits blows on the tool shank.

However, the sealing of the air cushion between the impactor and the drive piston 10 is not absolutely leak-free possible,

   so that to compensate for the leakage losses and to maintain the percussion function a ventilation of the air cushion is required.

For this purpose, an axially continuous vent hole 20 is disposed in the drive piston 10, escape through the air from the air cushion or can penetrate into the air cushion. The vent hole 20 extends from the two end faces of the drive piston 10 and opens inside the piston eye, in which the piston pin 18 is rotatably mounted.

The ventilation of the air cushion is in this case controlled by a control valve, which is essentially formed by the piston pin 18 and the vent hole 20 releases or blocked in dependence on its rotational position.

   Thus, the piston pin 18 a with respect to its axis of rotation radially continuous valve bore 22, wherein the valve bore 22 opens in the rotational position of the piston pin 18 shown in Fig. 1c on both sides in the vent hole 20 and thereby releases. In the rotational position of the piston pin 18 shown in Fig. 2b, however, the ventilation hole 20 is closed by the lateral surface of the piston pin 18, so that no ventilation of the air cushion is possible.

To seal the contact point between the lateral surface of the piston pin 18 with the therein orifices of the valve bore 22 and the inner surface of the piston eye with the therein orifices of the vent hole 20, two sealing rings 24.1, 24.2 are provided

   surrounding the piston pin 18 in an annular shape and arranged on both sides of the valve bore 22.

The rotation of the piston pin 18 in the desired position takes place here by the connecting rod 12 and thus in dependence on the angular position of the crankshaft 16. For this purpose, the piston-side end of the connecting rod 12 is rotatably connected to the piston pin 18, so that the piston pin 18th with the connecting rod 12 rotates. The rotationally secure connection between the connecting rod 12 and the piston pin 18 is achieved in that the piston-side end of the connecting rod 12 has a hexagonal receptacle, as shown in Fig. 1d can be seen.

   The piston pin 18 has in the region of the hexagonal receptacle on a suitably adapted hexagonal outer shape, so that the piston pin 18 is positively connected to the connecting rod 12.

1a to 1d show the drive piston 10 during the decompression phase at a crankshaft angle alpha 1 = 90, wherein the crankshaft 16 rotates counterclockwise with the eccentric disc 14.

   From Fig. 1c it can be seen that the valve bore 22, the vent hole 20 during the decompression phase from a crankshaft angle alpha OPEN = 10 deg. opens and from a crankshaft angle of alpha CLOS = 170 deg. closes again.

2a to 2c show the drive piston 10, however, during the compression phase at a crankshaft angle alpha 2 = 270, wherein the crankshaft 16 with the eccentric disc 14 also rotates counterclockwise. From Fig. 2b it can be seen that the piston pin 18, the vent hole 20 closes during the entire compression phase, so that during the compression phase no ventilation of the air cushion is possible.

   This is useful so that the drive piston 10 can transmit its kinetic energy via the air cushion on the striker.

The embodiment shown in FIGS. 3a to 3d is largely consistent with the embodiment described above, so reference is made to avoid repetition of the above description and below the same reference numerals are used for functionally identical components, the only by way of distinction an apostrophe are marked.

A special feature of this embodiment is that in the drive piston 10 ¾ two ventilation holes 20.1, 20.2 are arranged to increase the effective ventilation cross-section.

The two ventilation holes 20.1,

   20.2 go out each of the two opposite end faces of the drive piston 10 ¾ and open into the inside of the piston eye, in which the piston pin 18 is rotatably mounted ¾.
In the piston pin 18 ¾ correspondingly two valve holes 22.1, 22.2 are arranged, the valve bore 22.1 the vent hole 20.1 depending on the rotational position of the piston pin 18 ¾ releases or closes, while the valve bore 22.2 the vent hole 20.2 depending on the rotational position of the piston pin 18 ¾ releases or closes.

The two valve bores 22.1, 22.2 are in this case in the piston pin 18 ¾ with respect to the axis of rotation of the piston pin 18 ¾ radially arranged at the same angle.

   This means that the two valve bores 22.1, 22.2 simultaneously release and obstruct the associated ventilation bores 20.1, 20.2 as a function of the rotational position of the piston pin 18 '. The dependence of the effective opening cross-section of the ventilation or venting of the crankshaft angle alpha is so in the two ventilation holes 20.1, 20.2 in phase.

The invention is not limited to the preferred embodiments described above.

   Rather, a variety of variants and modifications within the scope of the independent claims are possible, which also make use of the concept of the invention and therefore fall within the scope.

reference numeral

[0045]
10, 10 ¾: drive piston
12, 12 ¾: connecting rod
14, 14 ¾: eccentric disc
16, 16 ¾: crankshaft
18, 18 ¾: piston pin
20, 20.1, 20.2: Ventilation hole
22, 22.1, 22.2: Valve bore
24.1, 24.2, 24.1 ¾, 24.2 ¾, 24.3 ¾, 24.4 ¾: Sealing ring
alpha: crankshaft angle

Claims

1. Air cushion percussion for a machine tool, in particular for a hammer drill or a chisel hammer, with an axially displaceable drive piston (10, 10 ¾) for generating a striking energy, an axially displaceable impactor for delivering the impact energy to a tool, between the drive piston (10, 10 ¾) and the impactor air cushion to transmit the impact energy from the drive piston (10, 10 ¾) on the striker and with at least one control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) with a variable Valve position for ventilation and / or ventilation of the air cushion, characterized in that the valve position of the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) is independent of the axial position of the impactor.

2. Air cushion impact mechanism according to claim 1, characterized in that in the drive piston (10, 10 ¾) at least one axially continuous vent hole (20, 20.1, 20.2) is arranged for ventilation and / or ventilation of the air cushion, wherein the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) a in the drive piston (10, 10 ¾) arranged rotary valve (18, 18 ¾), which releases the vent hole (20, 20.1, 20.2) depending on its rotational position or closes.

3. Luftpolsterschlagwerk according to claim 2, characterized in that the drive piston (10, 10 ¾) via a connecting rod (12, 12 ¾) with a rotatable crankshaft (16, 16 ¾) is connected to the rotary valve (18, 18 ¾) of the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) about a parallel to the crankshaft (16, 16 ¾) axis of rotation and rotation with the connecting rod (12, 12 ¾) is connected.

4. Luftpolsterschlagwerk according to claims 2 and 3, characterized in that the connecting rod (12, 12 ¾) via a piston pin (18, 18 ¾) in a piston eye of the drive piston (10, 10 ¾) is mounted, wherein the piston pin (18 , 18 ¾) forms the rotary valve of the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2).

5. Luftpolsterschlagwerk according to claim 4, characterized in that for sealing the piston pin (18, 18 ¾) at least one seal (24.1, 24.2, 24.1 ¾, 24.2 ¾, 24.3 ¾, 24.4 ¾) is provided.

6. air cushion percussion according to one of claims 2 to 5, characterized in that in the rotary valve (18, 18 ¾) with respect to its axis of rotation radially continuous valve bore (22, 22.1, 22.2) is arranged.

7. Luftpolsterschlagwerk according to one of claims 2 to 6, characterized in that in the drive piston (10, 10 ¾) two said axially continuous ventilation holes (20.1, 20.2) are arranged and the rotary valve (18, 18 ¾), the two ventilation holes (20.1 , 20.2) depending on its rotational position releases or closes.

8. Luftpolsterschlagwerk according to claim 7, characterized in that the rotary valve (18, 18 ¾), the two ventilation holes (20.1, 20.2) depending on its rotational position releases or closes in different degrees.

9. Luftpolsterschlagwerk according to claim 7, characterized in that the rotary valve (18, 18 ¾), the two ventilation holes (20.1, 20.2) depending on its rotational position in the same mass releases or closes.

10. Luftpolsterschlagwerk according to any one of the preceding claims, characterized in that the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) in a compression phase of the drive piston (10, 10 ¾) at least temporarily closed and in a Decompression phase of the drive piston (10, 10 ¾) is at least temporarily open.

11. Luftpolsterschlagwerk according to claim 10, characterized in that the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) during the decompression phase of the drive piston (10, 10 ¾) from a crankshaft angle (alpha) is open which is between 0 deg. and 30 deg. after top dead center of the drive piston (10, 10 ¾).

12. Luftpolsterschlagwerk according to claim 10 and / or claim 11, characterized in that the control valve (18, 18 ¾, 20, 20.1, 20.2, 22, 22.1, 22.2) during the decompression phase of the drive piston (10, 10 ¾) from a crankshaft angle (alpha) closed between 30 deg. and 0 deg. before the bottom dead center of the drive piston (10, 10 ¾).

13. Drive piston for an air cushion impact mechanism according to one of claims 1 to 12, comprising a control valve consisting of rotary valve (18, 18 ¾), vent hole (20, 20.1, 20.2), valve bore (22, 22.1, 22.2) and seal (24.1, 24.2 , 24.1 ¾, 24.2 ¾, 24.3 ¾, 24.4 ¾).

14. Machine tool, in particular hammer drill or chisel hammer, with an air cushion impact mechanism according to one of claims 1 to 12.