DE102007000827A1

DE102007000827A1 - Handwerkzeugmaschine mit einem Kurbelgetriebe

Info

Publication number: DE102007000827A1
Application number: DE102007000827A
Authority: DE
Inventors: Josef Fünfer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-04-09
Also published as: EP2047951B1; DE502008001811D1; EP2047951A1; ATE488330T1

Abstract

Eine zumindest teilweise schlagende Handwerkzeugmaschine (1) weist ein Kurbelgetriebe (2) mit einer Pleuelstange (8) und eine die Pleuelstange (8) an einem Kurbelzapfen (9) lagernde, axial drehbare Kurbelwelle (10) auf, die koaxial hohl ausgebildet und axial beidseitig geschlossen ist.

Description

Die Erfindung bezeichnet eine Handwerkzeugmaschine mit einer Pleuelstange und einer axial drehbaren Kurbelwelle, insbesondere einen zumindest teilweise schlagenden Kombihammer oder einen Meisselhammer.
Das Kurbelgetriebe dient zur Umsetzung der Rotationsbewegung in eine Hin- und Herbewegung zum Antrieb des Erregerkolbens, der über eine Luftfeder den Schagkolben antreibt, der den Schlag auf das Werkzeug erzeugt.
Üblicherweise sind die Pleuelstange und die, diese über einen exzentrischen Kurbelzapfen antreibende, axial drehbare Kurbelwelle massiv ausgebildet, um eine hinreichende Bauteilsteifigkeit und Bauteilfestigkeit zu erzielen.
Bei der Pleuelstange handelt es sich um ein stark (wechselnd) beschleunigtes Bauteil. Eine Verringerung ihrer Masse führt somit zu Skaleneffekten in der Masseverringerung bei anderen Bauteilen. Deshalb ist bspw. nach der DE3910599 die Pleuelstange hohl ausgebildet.
Bei den rotierenden Bauteilen wie dem Läufer des antreibenden Elektromotors, der Zahnräder des Getriebes und der Kurbelwelle hingegen trägt eine hohe Masse dieser Teile zu einem hohen Rotationsträgheitsmoment bei, welches als solches wegen der gespeicherten Rotationsenergie für den Gleichlauf prinzipiell erwünscht ist. Andererseits erhöht eine hohe Masse, ohne einen Zusatznutzen zu erbringen, wie das bspw. bei der Leitung des magnetischen Flusses im Läufer der Fall ist, die gesamte Maschinenmasse.
Nach der DE3120834 ist eine auf einem Gehäusezapfen innengelagerte einstückige Kurbelwelle koaxial hohl ausgebildet. Nach der EP1355764 ist eine aussengelagerte einstückige Kurbelwelle vollständig koaxial hohl ausgebildet. Um bei diesem vollständig koaxial hohl ausgebildeten Raumformen eine hinreichende Bauteilsteifigkeit und Bauteilfestigkeit zu erzielen, beträgt die verbleibende Wandstärke jeweils etwa ein Fünftel des Durchmessers.
Die Aufgabe besteht in der Verringerung der Maschinenmasse durch eine hohle, hinreichend steife und feste Kurbelwelle.
Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So weist eine Handwerkzeugmaschine ein Kurbelgetriebe mit einer Pleuelstange und eine, die Pleuelstange an einem Kurbelzapfen lagernde, axial drehbaren Kurbelwelle auf, die koaxial hohl ausgebildet und axial beidseitig geschlossen ist.
Durch die Ausbildung der Kurbelwelle als koaxial hohle, jedoch axial beidseitig geschlossene Raumform bildet diese eine dreidimensional geschlossene Oberfläche aus (topologisch ähnlich einer Kugeloberfläche). Dadurch wird im Vergleich zu den (topologisch) zweifach axial offenen Raumformen bei gegebenem Material, gegebener Wandstärke und (bis auf den axialen Abschluss) gegebener Raumform eine wesentliche Steigerung der Bauteilsteifigkeit und Bauteilfestigkeit erzielt, bzw. eine Verringerung der Wandstärke und somit der Bauteilmasse ermöglicht. Dies trägt zur Verringerung der Maschinenmasse bei.
Vorteilhaft ist die Kurbelwelle zweiteilig ausgebildet, insbesondere ist an dem zum Kurbelzapfen gegenüberliegenden axialen Ende ein Pfropfen vorhanden, welcher die ansonsten (topologisch) einfache offene Raumform der restlichen Kurbelwelle verschliesst, wodurch sich letztere durch Innenhochdruckumformen (engl. Hydroforming) kostengünstig und technologisch einfach herstellen lässt.
Vorteilhaft beträgt die Wandstärke der restlichen Kurbelwelle (bis auf den Pfropfen) weniger als ein Zehntel des zugeordneten Wellendurchmessers, wodurch die Bauteilmasse der Kurbelwelle weiter verringert wird.
Vorteilhaft ist der Kurbelzapfen selbst hohl ausgebildet, wodurch die Bauteilmasse und Exzentrizität der Kurbelwelle weiter verringert wird.
Vorteil ist ein den Kurbelzapfen tragender Kurbelteller hohl ausgebildet, wodurch die Bauteilmasse der Kurbelwelle weiter verringert wird.
Vorteilhaft sind auf der Kurbelwelle zwei zylindrische Lagerführungen ausgebildet, denen weiter vorteilhaft jeweils ein Axialanschlag zugeordnet ist, wodurch (über je ein zugeordnetes Radiallager) eine aussengeführte Lagerung im Gehäuse unterstützt wird.
Vorteilhaft ist die Kurbelwelle axial zwischen den Lagerführungen radial verjüngt, wodurch die Bauteilmasse der Kurbelwelle minimiert wird.
Vorteilhaft ist die Kurbelwelle zumindest teilweise ein Innenhochdruckumformbauteil, weiter vorteilhaft aus einer Aluminiumlegierung, wodurch es in hohen Stückzahlen aus rohrförmigen Rohlingen technologisch einfach herstellbar ist.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
1 als Handwerkzeugmaschine
2 als Kurbelwelle
Nach 1 weist eine drehende und schlagende Handwerkzeugmaschine 1 in Form eines Kombihammers ein Kurbelgetriebe 2 zur Umsetzung der Rotationsbewegung eines Läufers 13 des Elektromotors 14 in eine Hin- und Herbewegung zum Antrieb des Erregerkolbens 3 auf, der über eine Luftfeder 4 den Schagkolben 5 antreibt, der über einen Döpper 6 den Schlag auf ein Werkzeug 7 in Form eines Bohrmeissels erzeugt. Das Kurbelgetriebe 2 weist eine Pleuelstange 8 und eine, diese über einen exzentrischen Kurbelzapfen 9 antreibende, axial drehbaren Kurbelwelle 10 auf, die in einem Radiallager 11 im Gehäuse 12 geführt ist.
Nach 2 ist die zweiteilig ausgebildete Kurbelwelle 10 bezüglich einer Kurbelachse A koaxial hohl ausgebildet und axial beidseitig geschlossen, wobei an dem zum Kurbelzapfen 9 gegenüberliegenden axialen Ende ein Pfropfen 15 vorhanden ist, welcher die ansonsten einfach offene Raumform der restlichen Kurbelwelle 10 verschliesst. Die restliche Kurbelwelle 10 ist dabei durch Innenhochdruckumformen aus einem rohrförmigen Rohling (nicht dargestellt) aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Die Wandstärke W dieser restlichen Kurbelwelle 10 beträgt weniger als ein Zehntel des zugeordneten Wellendurchmessers D. Zudem ist der Kurbelzapfen 9 sowie ein diesen tragender Kurbelteller 16 selbst hohl ausgebildet. Auf der Kurbelwelle 10 sind zwei axial beabstandete zylindrische Lagerführungen 17 für Radiallager 11 (1) ausgebildet, denen jeweils ein Axialanschlag 18 zugeordnet ist. Die Kurbelwelle 10 ist axial zwischen den Lagerführungen 17 radial verjüngt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3910599 [0004]
- DE 3120834 [0006]
- EP 1355764 [0006]

Claims

Eine Handwerkzeugmaschine mit einem Kurbelgetriebe (2) mit einer Pleuelstange (8) und mit einer, die Pleuelstange (8) an einem Kurbelzapfen (9) lagernde, axial drehbaren Kurbelwelle (10), wobei die Kurbelwelle (10) koaxial hohl ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) axial beidseitig geschlossen ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) zweiteilig ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Kurbelzapfen (9) gegenüberliegenden axialen Ende der Kurbelwelle (10) ein Pfropfen (15) vorhanden ist, welcher die ansonsten einfach offene restliche Kurbelwelle (10) verschliesst.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W) der hohlen Kurbelwelle (10) weniger als ein Zehntel des zugeordneten Wellendurchmessers (D) beträgt.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelzapfen (9) selbst hohl ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kurbelzapfen (9) tragender Kurbelteller (16) hohl ausgebildet ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kurbelwelle (10) zwei zylindrische Lagerführungen (17) ausgebildet sind.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerführung (17) ein Axialanschlag (18) zugeordnet ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) axial zwischen den Lagerführungen (18) radial verjüngt ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) zumindest teilweise ein Innenhochdruckumformbauteil ist.