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Die
Erfindung betrifft einen Kolben für eine Schlageinheit, insbesondere
eines Bohr- und/oder Schlaghammers, mit mindestens einem in einer
Aufnahmeöffnung
zumindest bereichsweise einliegenden Radial-Dichtelement.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit,
die einen in einem Zylinder antreibbaren Kolben aufweist.
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Schließlich betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs.
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Stand der Technik
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Kolben,
Elektrohandwerkzeuge sowie Verfahren zum Betreiben von Elektrohandwerkzeugen der
eingangs genannten Art sind dem Fachmann bekannt. Bei einem Bohr-
und/oder Schlaghammer dient zum Beispiel der Kolben als Antriebselement zum
Antreiben eines frei beweglichen Schlägers, der beim Aufprall auf
einen Döpper
seine gesamte Schlagenergie beziehungsweise kinetische Energie auf Letzteren überträgt, welcher
wiederum die Energie an ein Schlag-Werkzeug weiterleitet. Kolben, Schläger und
Döpper
sind dabei in einem Zylinder derart angeordnet, dass sie sich im
Wesentlichen nur axial bewegen können.
Der Kolben wird dabei in der Regel über ein Pleuel angetrieben.
Wobei häufig
ein Elektromotor vorgesehen ist, dessen Rotationsbewegung mittels
des Pleuels in eine Linear- beziehungsweise Translationsbewegung
des Kolbens gewandelt wird.
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Im
Betrieb wird der Kolben zunächst
in dem Zylinder in Richtung des Schlägers angetrieben beziehungsweise
beschleunigt. Dadurch wird zwischen dem Schläger und dem Kolben ein Überdruck
beziehungsweise eine sogenannte Luftfeder erzeugt, die den Schläger nach
vorne treibt, bis er gegen den Döpper
trifft und an diesen seine Schlagenergie abgibt. Anschließend wird
der Kolben in dem Zylinder in die andere Richtung beschleunigt,
wodurch zwischen dem Schläger
und dem Kolben ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen der Schläger angesaugt und
von dem Döpper
weg in Richtung des Kolbens beschleunigt wird. Während sich der Schläger noch in
Richtung auf den Kolben bewegt, wird Letzterer bereits wieder in
den Zylinder eingeschoben, wodurch die Luftfeder zwischen dem Schläger und
dem Kolben erneut, diesmal mit höheren
Druck, gespannt beziehungsweise verdichtet wird. Bevor der Schläger auf
den Kolben trifft, wechselt er durch den hohen Druck seine Bewegungsrichtung
und wird in Richtung des Döppers
mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt.
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Zum
Beschleunigen des Schlägers
wird also ein Überdruck
und ein Unterdruck abwechselnd erzeugt. Um die dafür notwendigen
Druckdifferenzen erzeugen zu können,
befinden sich am Kolben und am Schläger Dichtelemente, die den
Kolben und den Schläger
radial gegen den Zylinder abdichten. Das Radial-Dichtelement des Kolbens liegt dabei
in einer Aufnahmeöffnung
des Kolbens zumindest bereichsweise ein, sodass es nicht axial von
dem Kolben gelöst
werden kann, und ist dabei zwischen dem Kolben und einer Innenseite
des Zylinders eingespannt. Da das Radial-Dichtelement jedoch sowohl
beim Komprimieren als auch beim Saugen an der Zylinderinnenwand
reibt, entsteht ein hoher Verschleiß, der zu einer kurzen Lebensdauer
des Radial-Dichtelements und somit der Schlageinheit beziehungsweise
des Elektrohandwerkzeugs führt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Kolben
sieht vor, dass in dem Kolben eine axial verschiebbare Vorspannhülse angeordnet
ist, die eine das Radial-Dichtelement in der Aufnahmeöffnung nach
außen
drängende
Schräge
aufweist. Der Kolben weist also ein Vorspannhülse auf, die in dem Kolben
axial, also in Bewegungsrichtung des Kolbens, hin und her verschiebbar
gelagert beziehungsweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Vorspannhülse in einer
Kolbenwand des Kolbens axial verschiebbar gelagert. Die Schräge der Vorspannhülse dient
zum nach au ßen drängen des
Radial-Dichtelements bei einer axialen Verschiebung der Vorpsannhülse, sodass
das Radial-Dichtelement gegen die Innenseite des Zylinders vorgespannt
wird. Somit ist es möglich,
die Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder bedarfsgerecht
zu schalten. So wird vorteilhafterweise die Vorspannhülse beim
Druckvorgang derart verschoben, dass das Radial-Dichtelement vorgespannt ist und somit
eine hohe Druckdifferenz und eine hohe Verdichtung der Luftfeder
gewährleistet
ist. Während des
Saugvorgangs kann dann das Radial-Dichtelement durch Verschieben
der Vorspannhülse
entspannt werden, sodass nur eine geringe Reibung entsteht, der
Schläger
jedoch durch die noch ausreichende Druckdifferenz angesaugt wird.
Beim darauf folgenden Druckvorgang wird das Radial-Dichtelement
durch Verschieben der Vorspannhülse
zweckmäßigerweise
wieder vorgespannt. Die Schräge
ist zweckmäßigerweise
mit dem Radial-Dichtelement in Wirkkontakt bringbar oder stets in
Wirkkontakt mit diesem. Durch Verschieben der Vorspannhülse wird das
in der Aufnahmeöffnung
einliegende Radial-Dichtelement dann zwangsweise in seiner Radial-Lage
verändert.
Ist das Radial-Dichtelement vorteilhafterweise elastisch verformbar
ausgebildet, so ist durch Verlagern der Vorspannhülse außerdem der Anpressdruck
des Radial-Dichtelements an die Zylinderinnenwand entsprechend veränderbar.
Eine Veränderung
der Radial-Lage findet nicht unbedingt statt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorspannhülse eine
Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung auf. Üblicherweise wird der Kolben
mit dem Pleuel mittels eines Kolbenbolzens verbunden, der in einer
Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung des Kolbens sowie des Pleuels einliegt
und somit die beiden formschlüssig
verbindet. Der erfindungsgemäße Kolben
sieht jedoch – wie
bereits gesagt – vor,
dass die Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung in der Vorspannhülse ausgebildet
ist. Die Bewegung des Pleuels wird somit nicht auf den Kolben, sondern
auf die in dem Kolben axial verschiebbare Vorspannhülse übertragen.
Dadurch wird die Vorspannhülse
durch das Pleuel in dem Kolben verschoben. Aufgrund der Trägheit des
Kolbens und aufgrund der auf den Kolben wirkenden Reib- und Druckkräfte wird
die Vorspannhülse
relativ zu dem Kolben verlagert.
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Zweckmäßigerweise
weist der Kolben Axialanschläge
für die
Vorspannhülse
auf. Diese begrenzen den Bewegungsweg der Vorspannhülse in dem Kolben
zu jeweils einer (axialen) Seite, sodass eine sichere Mitnahme des
Kolbens durch die Vorspannhülse
sowohl bei der Hin- als auch bei der Her-Bewegung, also sowohl bei
einem Druckvorgang wie auch bei einem Saugvorgang, stets gewährleistet
ist. Gleichzeitig wird durch die Axialanschläge in Abhängigkeit von der Ausbildung
der Schräge
die auf das Radial-Dichtelement aufbringbare Vorspannkraft definiert
beziehungsweise begrenzt.
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Bevorzugt
ist die Schräge
derart ausgerichtet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Druckvorgang
des Kolbens nach außen
gedrängt
wird. Die Schräge
ist also derart ausgebildet, dass wenn die Vorspannhülse bei
einem Druckvorgang durch das Pleuel verschoben wird, das Radial-Dichtelement nach
außen
gedrängt
wird.
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Besonders
bevorzugt weist der Kolben ein in einer weiteren Aufnahmeöffnung zumindest
bereichsweise einliegendes weiteres Radial-Dichtelement auf, das
zweckmäßigerweise
dem oben beschriebenen Radial-Dichtelement entspricht. Während das
oben beschriebene Radial-Dichtelement bevorzugt während eines
Druckvorgangs vorgespannt und während
eines Saugvorgangs entspannt wird, dient das weitere Radial-Dichtelement
dazu, eine ausreichende Druckdifferenz beim Saugvorgang zu gewährleisten.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Vorspannhülse eine weitere Schräge für das weitere
Radial-Dichtelement aufweist, sodass auch das weitere Radial-Dichtelement mittels
der Vorspannhülse
vorgespannt werden kann. Die Vorspannhülse wirkt somit sowohl auf
das Radial-Dichtelement als auch auf das weitere Radial-Dichtelement.
Entsprechend der Position und/oder Ausrichtung der Schräge beziehungsweise
der weiteren Schräge
können
somit durch Verschieben der Vorspannhülse in dem Kolben das Radial-Dichtelement
und/oder das weitere Radial-Dichtelement vorgespannt beziehungsweise
entspannt werden.
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Bevorzugt
ist die weitere Schräge
derart ausgerichtet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Saugvorgang nach
außen
gedrängt
wird. Der Kolben ist also derart ausgebildet, dass wenn die Vorspannhülse in dem
Kolben durch das Pleuel zunächst
axial bis zu dem Axialanschlag verschoben wird, und dann den Kolben
mitnimmt, die weitere Schräge
das weitere Radial-Dichtelement nach außen drängt, sodass dieses gegen die
Zylinderinnenwand vorgespannt wird. Ist der Kolben wie oben beschrieben
ausgebildet, so wird gleichzeitig das Radial-Dichtelement, das während des Druckvorgangs nach
außen
gedrängt
war, ent spannt, sodass die Reibung zwischen dem (ersten) Radial-Dichtelement
und der inneren Zylinderinnenwand verringert oder verhindert wird. Insgesamt
führt die
vorteilhafte Ausbildung des Kolbens dazu, dass die Radial-Dichtelemente
abwechselnd vorgespannt werden, wobei das eine Radial-Dichtelement
für den
Druckvorgang und das weitere Radial-Dichtelement für den Saugvorgang
vorgespannt wird. Der Verschleiß aufgrund
von Reibung zwischen den Radial-Dichtelementen
und dem Zylinder wird dadurch wesentlich verringert und eine zumindest
theoretische Lebensdauerverdoppelung erreicht.
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Vorteilhafterweise
ist das (jeweilige) Radial-Dichtelement als elastisch verformbarer
Dichtring, insbesondere als O-Ring, ausgebildet. Somit erstreckt
sich das Radial-Dichtelement über
den gesamten Umfang des Kolbens und dichtet diesen vollumfänglich sicher
an dem Zylinder ab. Darüber
hinaus bewirkt die Ausbildung als elastisch verformbarer Dichtring,
dass wenn das Radial-Dichtelement durch Verschieben der Vorspannhülse entspannt
wird, es sich aufgrund seiner Eigenelastizität zusammen zieht und somit
stets an der Vorspannhülse
beziehungsweise an der Schräge
der Vorspannhülse
anliegt. Dadurch kann die Bewegung beziehungsweise Verformung des
Radial-Dichtelements sehr genau gesteuert werden.
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bilden die Schräge und die
weitere Schräge
zusammen eine Erhebung auf der Vorspannhülse. Mit anderen Worten laufen
die Schrägen
mit einer positiven Steigung aufeinander zu, sodass sich ihr Durchmesser
beziehungsweise Radius zueinanderhin vergrößert. Dies führt dazu,
dass stets das in Bewegungsrichtung vorne liegende Radial-Dichtelement durch
die Vorspannhülse
nach außen
gedrängt wird.
Alternativ ist es auch denkbar, dass die Schräge und die weitere Schräge eine
Vertiefung bilden, dass also die Schrägen mit einer negativen Steigung
aufeinander zu verlaufen, wobei sich ihre Durchmesser beziehungsweise
ihre Radien zueinanderhin verkleinern. In diesem Fall ist dann stets
das in Bewegungsrichtung hinten liegende Radial-Dichtelement vorgespannt.
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Zweckmäßigerweise
erstrecken sich die Schräge
und/oder die weitere Schräge über den
gesamten Umfang der Vorspannhülse.
Dadurch wird eine gleichmäßige Vorspannung
des Radial-Dichtelements beziehungsweise des Dichtrings über den gesamten
Umfang gewährleistet.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Aufnahmeöffnung, in der das jeweilige
Radial-Dichtelement einliegt,
axial durch einen Kolbenanschlag und durch einen Vorspannhülsenanschlag
begrenzt ist. Mit anderen Worten wird eine Seitenwand der Aufnahmeöffnung von
dem Kolben und die andere Seitenwand von der Vorspannhülse gebildet.
Da die Vorspannhülse
relativ zu dem Kolben verschiebbar ist, bedeutet das, dass die Aufnahmeöffnung in
ihrer Breite variabel ist, wodurch das jeweilige Radial-Dichtelement beziehungsweise
der jeweilige Dichtring über
die Schräge
frei abgleiten beziehungsweise abrollen kann, wenn das Radial-Dichtelement entspannt
wird.
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Bevorzugt
ist die Aufnahmeöffnung
jedoch axial durch jeweils einen Kolbenanschlag begrenzt und im
Wesentlichen so breit wie der Dichtring ausgebildet. Hierbei werden
also beide Seitenwände
der Aufnahmeöffnung
durch den Kolben gebildet. Der Kolben weist dazu zweckmäßigerweise
in seiner Mantelfläche
eine nutartige Aussparung auf, in der der Dichtring einliegt. Bei
einem Verschieben der Vorspannhülse
kann der Dichtring aufgrund der Breite der Aufnahmeöffnung dann
nur in radialer Richtung bewegt werden. In axialer Richtung gesehen
behält der
Dichtring beziehungsweise das Radial-Dichtelement seine Position
stets bei.
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Schließlich ist
vorgesehen, dass zwischen der Vorspannhülse und dem Kolben mindestens
ein Axial-Dämpferelement
und/oder eine Axial-Federelement angeordnet ist. Es ist also mindestens
ein Dämpfer-
und/oder Federelement vorgesehen, das in axialer Richtung zwischen
dem Kolben und der Vorspannhülse
wirkt. Durch Vorsehen von Axial-Dämpferelementen jeweils im Bereich
der Axialanschläge für die Vorspannhülse wird
ein hartes Auftreffen der Vorspannhülse auf den Kolben im Betrieb
verhindert, sodass Geräusche
sowie Vibrationen vermindert werden. Wird anstelle des Axial-Dämpfer-Elements jeweils
ein Axial-Federelement
vorgesehen, wird aus der gesteuerten Vorspannung der Radial-Dichtelemente eine
geregelte Vorspannung: Umso stärker die
Luftfeder (Über-/Unterdruck) auf
den Kolben wirkt, umso stärker
wird das entsprechende Axial-Federelement
zusammengedrückt,
die Vorspannhülse also
weiter in dem Kolben verschoben, und somit das entsprechende Radial-Dichtungselement
stärker nach
außen
gedrängt.
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Das
erfindungsgemäße Elektrohandwerkzeug
zeichnet sich durch einen Kolben aus, der nach einer oder mehrerer
der oben beschriebenen Ausführungsformen
ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist das Elektrohandwerkzeug
als Bohr- und/oder Schlaghammer
ausgebildet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Druckvorgang
des Kolbens gegen den Zylinder vorgespannt und bei einem Saugvorgang
entspannt wird.
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Vorteilhafterweise
wird ein weiteres Radial-Dichtelement des Kolbens während des
Saugvorgangs des Kolbens gegen den Zylinder vorgespannt und während des
Druckvorgangs entspannt wird. Dadurch wird je nach Bewegungsrichtung
des Kolbens nur eines der Radial-Dichtelemente mit Reibkräften belastet,
sodass die Lebensdauer des Elektrohandwerkzeugs beziehungsweise
der Radialdichtung des Kolbens erhöht wird.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
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Dazu
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Schlageinheit eines Bohr- und/oder
Schlaghammers,
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2A und 2B eine
erste Ausführungsform
eines vorteilhaften Kolbens der Schlageinheit in unterschiedlichen
Betriebszuständen,
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3 eine
zweite Ausführungsform
des Kolbens,
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4 eine
dritte Ausführungsform
des Kolbens und
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5 eine
vierte Ausführungsform
des Kolbens.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine Schlageinheit 1 eines
hier nicht näher dargestellten
als Bohr- und/oder Schlaghammer 2 ausgebildeten Elektrohandwerkzeugs 3.
Die Schlageinheit 1 weist ein als Zylinder 4 ausgebilde tes Hammerrohr 5 auf,
in welchem ein Döpper 6,
ein Schläger 7 sowie
ein Kolben 8 hintereinander axial verlagerbar angeordnet
sind. Der Kolben 8 ist dabei über ein Pleuel 9 mit
einer von einem Elektromotor antreibbaren Kurbel 10 verbunden.
Wird die Kurbel 10 in Richtung eines Pfeils 11 gedreht,
so wird über das
Pleuel 9 der Kolben 8 in Richtung eines Pfeils 12 axial
nach vorne bewegt. Die zwischen dem Kolben 8 und dem Schläger 7 befindliche
Luft wird dadurch komprimiert, wodurch eine sogenannte Luftfeder 13 erzeugt
wird. Die Luftfeder 13 treibt den Schläger 7 an, sodass sich
dieser in Richtung eines Pfeils 14 auf den Döpper 6 zubewegt,
bis er auf diesen auftrifft und seine kinetische Energie beziehungsweise
Schlagenergie auf diesen überträgt. Diese
Schlagenergie wird von dem Döpper 6 auf
ein mit ihm wirkverbundenes Schlagwerkzeug, beispielsweise ein Meißel, übertragen.
Durch Weiterdrehen der Kurbel 10 wird der Kolben 8 entgegen
der Richtung des Pfeils 12 zurückgezogen, sodass zwischen
dem Kolben 8 und dem Schläger 7 ein Unterdruck
entsteht. Während die
Luftfeder 13, wie oben beschrieben, vorher auf Druck beansprucht
wurde, wird sie nunmehr sozusagen auf Zug beansprucht. Durch die
Rückbewegung des
Kolbens 8 wird der Schläger 7 angesaugt
und ebenfalls zurück
entgegen der Richtung des Pfeils 14 gezogen. In dieser
Saugphase wird der Schläger 7 also
in Richtung des Kolbens 8 beschleunigt. Im nächsten Schritt
wird der Kolben 8 durch Weiterdrehen der Kurbel 10 wieder
nach vorne getrieben, während
der Schläger 7 sich
noch entgegen der Richtung des Pfeils 14 auf den Kolben 8 zubewegt.
Die gegenläufigen
Bewegungen des Kolbens 8 und des Schlägers 7 erzeugen einen
hohen Überdruck
in der Luftfeder 13. Dieser bremst zunächst die Bewegung des Schlägers 7 ab,
und beschleunigt ihn anschließend
in Richtung des Pfeils 14 auf den Döpper 6 zu. Eine Umdrehung
der Kurbel 10 entspricht somit einer Druckphase, beziehungsweise
einem Druckvorgang, mit einer anschließenden Saugphase, beziehungsweise
einem Saugvorgang. Um den Wirkungsgrad der Luftfeder 13 zu
erhöhen,
sind sowohl an dem Schläger 7 als
auch an dem Kolben 8 jeweils ein Radial-Dichtelement 15 beziehungsweise 16 vorgesehen,
das jeweils in einer Aufnahmeöffnung 17, 18 des Schlägers 7 beziehungsweise
des Kolbens 8 bereichsweise einliegen und mit dem Zylinder 4,
genauer gesagt mit dessen Innenseite, in Berührungskontakt stehen. Die Radial-Dichtelemente 15 und 16 sind dabei
als Dichtringe 19 und 20 in Form von O-Ringen ausgebildet
und erstrecken sich über
den gesamten Umfang des Schlägers 7 beziehungsweise
des Kolbens 8.
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Vorteilhafterweise
ist in dem Kolben 8 eine axial verschiebbare Vorspannhülse angeordnet,
die eine das Radial-Dichtelement 16 in der Aufnahmeöffnung nach
außen
drängende
Schräge
aufweist. Dadurch kann der Anpressdruck beziehungsweise die Vorspannkraft
des Radial-Dichtelements 16 beziehungsweise des Dichtrings 20 je
nach Bedarf eingestellt werden. Um während der Saugphase beziehungsweise
während
dem Saugvorgang Leckageverluste durch Spalte im Bereich des nicht
vorgespannten Dichtrings 20 zu verringern, ist der Einsatz einer
zusätzlichen
Dichtung, die ohne Vorspannung an dem Hammerrohr 5 und
an dem Kolben 8 anliegt, möglich, da diese trotzdem eine
gewisse Dichtungwirkung erfüllt.
Vorteilhafte Ausführungsformen
des Kolbens sollen in den folgenden Figuren näher erläutert werden.
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Die 2A und 2B zeigen
jeweils in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer ersten
vorteilhaften Ausführungsform
des Kolbens 8. In seinem Mantel beziehungsweise in seiner
Kolbenwand 21 weist der Kolben 8 eine im Wesentlichen kreisringförmige Aussparung 22 auf,
in welcher eine Vorspannhülse 23 axial
verlagerbar angeordnet ist. Die Vorspannhülse 23 weist mittig
eine Erhebung 24 auf, die im Wesentlichen von zwei Schrägen 25 und 26 gebildet
wird. Die Schrägen 25 und 26 laufen
nach außen
hin in einen ebenen/flachen Bereich der Vorspannhülse 23 über. In
der Vorspannhülse 23 ist
weiterhin eine Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung 27 ausgebildet,
welche quer durch die Vorspannhülse 23 in Höhe der Erhebung 24 verläuft.
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Der
Kolben 8 weist weiterhin in seiner Kolbenwand 21 eine
Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 auf,
durch welche ein Kolbenbolzen 29 in die Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung 27 der
Vorspannhülse 23 eingeführt werden
kann. Die Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 ist
dabei langlochartig ausgebildet, sodass der Kolbenbolzen 29 in
der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 axial
(in Bezug auf den Kolben) verlagerbar ist. Zwischen seiner die Luftfeder 13 erzeugenden
Stirnwand 30 und der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 weist
der Kolben 8 in seiner Kolbenwand 21 die Aufnahmeöffnung 18 auf,
in der das Radial-Dichtelement 16 einliegt.
Axial wird die sich über
den gesamten Umfang des Kolbens 8 erstreckende Aufnahmeöffnung 18 durch
Kolbenanschläge 31 und 32,
also durch von dem Kolben 8 gebildete Anschläge, derart
begrenzt, dass die Aufnahmeöffnung 18 im
Wesentlichen so breit wie der Dichtring 20 beziehungsweise
das Radial-Dichtelement 16 ausgebildet ist. Nach innen
wird die Aufnahmeöff nung 18 durch
die Oberfläche
der Vorspannhülse 23 begrenzt,
auf welcher das Radial-Dichtelement 16 beziehungsweise
der Dichtring 20 aufliegt. in dem dargestellten Zustand
der 2A ist die Vorspannhülse 23 in der Aussparung 22 derart
weit verschoben, dass sie an einen von dem Kolben 8 gebildeten Axialanschlag 33 anliegt.
Der Kolben 8 und die Vorspannhülse 23 sind dabei
derart ausgebildet, dass in diesen Zustand das Radial-Dichtelement 16 beziehungsweise
der Dichtring 20 im oberen Bereich der Schräge 25,
also nahe zu der Erhebung 24, aufliegt.
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Zwischen
der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 des
Kolbens 8 und der der Stirnwand 30 gegenüberliegenden
offenen Stirnseite 34 weist der Kolben 8 ein weiteres
als Dichtring 35 ausgebildetes Radial-Dichtelement 36 auf,
welches in einer weiteren Aufnahmeöffnung 37 einliegt.
Wie die Aufnahmeöffnung 18 wird
die Aufnahmeöffnung 37 von
zwei Kolbenanschlägen 38, 39 derart
begrenzt, dass die Aufnahmeöffnung 37 im
Wesentlichen so breit wie der Dichtring 35 ausgebildet
ist. Weiterhin wird auch die Aufnahmeöffnung 37 radial nach
innen durch die Oberfläche
der Vorspannhülse 23 begrenzt.
In dem in der 2A dargestellten Zustand liegt
dabei der Dichtring 35 auf einem ebenen äußeren Bereich
der Vorspannhülse 23 auf.
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Im
Folgenden soll die Funktion der oben beschriebenen Ausführungsform
erläutert
werden: Befindet sich der Kolben 8 in einer Druckphase
beziehungsweise im Druckvorgang, wird er also, wie in der 1 dargestellt,
in Richtung des Pfeils 12 mittels des Pleuels 9 bewegt,
so schiebt das an dem Kolben 29 angreifende Pleuel 9 zunächst die
Vorspannhülse 23 mittels
des Kolbenbolzens 29 bis an den vorderen Axialanschlag 33,
wie in der 2 dargestellt. Sobald die
Vorspannhülse
an dem Axialanschlag 33 anliegt, wird der gesamte Kolben 8 nach
vorne bewegt. Durch die Position der Vorspannhülse 23 in dem Kolben 8 ist
der Dichtring 20 gegen den Zylinder 4 vorgespannt,
während
der Dichtring 35 entspannt in der Aufnahmeöffnung 37 einliegt.
Erfolgt eine Bewegungsumkehr, wird also der Bolzen 29 durch
das Pleuel 9 entgegen der Richtung des Pfeils 12 bewegt, so
wird die Vorspannhülse 23 in
der Aussparung 22 des Kolbens 8 zunächst soweit
verschoben, bis sie auf einen dem Axialanschlag 33 gegenüberliegenden hinteren
Axialanschlag 40 trifft. Ab diesem Zeitpunkt nimmt die
Vorspannhülse 23 den
Kolben 8 mit. Durch das Verschieben der Vorspannhülse 23 gleitet
der Dichtring 20 die Schräge 25 in der Aufnahmeöffnung 18 hinab
und kommt auf einem ebe nen äußeren Bereich
der Vorspannhülse 23,
wie in der 2B dargestellt, zum Liegen.
Gleichzeitig gerät
die Schräge 26 in
Kontakt mit dem Dichtring 35 und drängt diesen, während die
Vorspannhülse
in Richtung des Axialanschlags 40 bewegt wird, in der Aufnahmeöffnung 37 nach
außen.
Dabei wird der Dichtring 35 gegen den Zylinder 4 beziehungsweise
das Hammerrohr 5 gedrückt
beziehungsweise vorgespannt. Während
in der Druckphase also der Dichtring 20 vorgespannt ist,
ist nunmehr in der Saugphase der Dichtring 35 vorgespannt
und der Dichtring 20 entspannt. Hierdurch wird erreicht,
dass die Dichtringe 20 und 35 abwechselnd vorgespannt
und somit abwechselnd den hohen Reibkräften ausgesetzt sind. Die Dichtringe 20, 35 werden
jeweils nur in der Druck- beziehungsweise in der Saugphase vorgespannt,
sodass der Verschleiß bezüglich jedes
Dichtrings 20, 35 verringert und gleichzeitig
eine optimale Abdichtung des Kolbens 8 gegen den Zylinder 4 gewährleistet
wird. Die Dichtringe 20, 35 sind zweckmäßigerweise
elastisch verformbar ausgebildet, sodass sie ohne Weiteres durch
die Vorspannhülse 23 nach
außen
gedrängt
werden können
und aufgrund ihrer Eigenelastizität stets an der Vorspannhülse 23 anliegen.
Je nach Ausbildung der Vorpsannhülse
kann ein entspannter Dichtring 20, 35 nur leicht
an dem Zylinder 4 anliegen oder sogar beabstandet zu diesen
in der Aufnahmeöffnung 18, 37 liegen.
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Die 3 zeigt
in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer zweiten
Ausführungsform
des vorteilhaften Kolbens 8, wobei hier und in den Folgenden
Figuren gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind,
sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen
wird. Die zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dahingehend,
dass zwischen der Vorspannhülse 23 und
dem Kolben 8 zwei Axial-Federelemente 41, 42 angeordnet
sind. Die Axial-Federelemente 41, 42 bewirken,
dass die Vorspannung der Dichtringe 20, 35 geregelt
wird: Umso stärker
die in der Luftfeder 13 erzeugte Kraft (Über-/Unterdruck)
auf den Kolben 8 wirkt, umso stärker wird das entsprechende
Axial-Federelement 41, 42 (bei Überdruck
das Axial-Federelement 41, bei Unterdruck das Axial-Federelement 42)
zusammengedrückt
beziehungsweise gespannt, und umso stärker wird der entsprechende
Dichtring 20, 35 gegen den Zylinder 4,
beziehungsweise dessen Innenwand vorgespannt. Alternativ oder zusätzlich zu
den Axial-Federelementen 41, 42 könnten auch
Axial-Dämpferelemente
vorgesehen sein, die einen Aufprall der Vorspannhülse 23 gegen
den Kolben 8 dämpfen.
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In
der 4 ist eine entsprechende dritte Ausführungsform
des Kolbens 8 beispielhaft dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
sind anstelle der Axial-Federelemente 41, 42 Axial-Dämpferelemente 43, 44 vorgesehen.
Vorteilhafterweise sind die Axial-Dämpferelemente 43, 44 an
den Axialanschlägen 33 beziehungsweise 40 angeordnet
und wirken mit den Stirnseiten der Vorspannhülse 23 zusammen.
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Die
dritte Ausführungsform
weist noch einen weiteren wesentlichen Unterschied zu den vorhergehenden
Ausführungsformen
auf: Die Aufnahmeöffnungen 18 beziehungsweise 37 werden
gemäß der ersten
Ausführungsform
durch die äußeren Kolbenanschläge 31 und 39 und
jeweils einen gegenüberliegenden
Vorspannhülsenanschlag 45, 46 begrenzt. Da
die Vorspannhülse 23 axial
verschiebbar gelagert ist, bedeutet das, dass die Breite der jeweiligen
Aufnahmeöffnung 18, 37 je
nach Stellung der Vorspannhülse 23 variiert.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der 4 ist zu sehen, dass die Aufnahmeöffnung 18 während der
Druckphase im Wesentlichen so breit wie der Dichtring 20 und
die Aufnahmeöffnung 37 sehr
viel breiter als der Dichtring 35 ausgebildet ist. Wird
die Vorspannhülse 23 in
der Saugphase entgegen der Richtung des Pfeils 12 in der Aussparung 22 verlagert,
so ändern
sich die Größenverhältnisse
derart, dass die Aufnahmeöffnung 37 schmaler
wird, bis sie im Wesentlichen der Breite des Dichtrings 35 entspricht,
während
die Aufnahmeöffnung 18 breiter
wird. Die Dichtringe 20 und 35 können somit
bei einer Verlagerung der Vorspannhülse 23 frei auf den
Schrägen 25, 26 abgleiten
beziehungsweise abrollen. Natürlich
könnten
auch bei dieser Ausführungsform
anstelle oder zusätzlich
zu den Axial-Dämpferelementen 43, 44 die
aus der zweiten Ausführungsform
bekannten Axial-Federelemente 41, 42 vorgesehen
sein.
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Die 5 zeigt
in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer vierten
Ausführungsform
des vorteilhaften Kolbens 8. Die vierte Ausführungsform
entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gemäß den 2A und 2B mit
dem Unterschied, dass die Schrägen 25 und 26 der
Vorspannhülse 23 keine
Erhebung sondern eine Vertiefung 47 in der Vorspannhülse 23 bilden.
Mit anderen Worten sind die Schrägen 25 und 26 jeweils spiegelverkehrt
zu den vorhergehenden Ausführungsformen
ausgerichtet. Das hat zur Folge, dass jeweils das in Bewegungsrichtung
hinten liegende Radial-Dichtelement 36 (dargestellt) beziehungsweise 16 vorgespannt
ist.
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Vorteilhafterweise
sind bei den unterschiedlichen Ausführungsformen einzelne Bestandteile
des Kolbens 8 mehrteilig – wie dargestellt – ausgebildet, um
die Montage sowie die Herstellung des Kolbens 8 beziehungsweise
des Elektrohandwerkeugs zu vereinfachen. So ist beispielsweise insbesondere
in Bezug auf das Ausführungsbeispiel
der 5 auch eine zweiteilige Ausbildung der Vorspannhülse 23 (in
ihrer Längserstreckung)
zweckmäßig.
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Insgesamt
bieten der vorteilhafte Kolben 8 und das Elektrohandwerkzeug
somit auf einfache Art und Weise eine hohe Lebensdauer bei Gewährleistung
der vollen Dichtwirkung beziehungsweise Leistung.