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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen
motorisch angetriebenen Bohr- und/oder Meisselhammer, mit einem
in einem Gehäuse
angeordneten Schlagwerk und einem im Gehäuse angeordneten Motor, der über ein
Getriebe mit dem Schlagwerk in Antriebsverbindung steht. Das Schlagwerk
weist einen Exzenter und einen über
einen Pleuel mit dem Exzenter verbundenen Kolben auf.
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Bei
den gattungsgemässen
Handwerkzeugmaschinen werden im Betrieb auftretende Druckspitzen,
beziehungsweise Stösse über den
Pleuel, beziehungsweise über
den Exzenter ungedämpft
an die umliegenden Bauteile abgegeben. Daher sind die entstehenden
Stösse
und Vibrationen für
den Anwender am Handgriff der Handwerkzeugmaschine spürbar. Dies
führt,
insbesondere bei einem längeren Arbeitseinsatz
mit der Handwerkzeugmaschine, zu einer frühzeitigen Ermüdung des
Anwenders und einer Reduktion der Arbeitsleistung.
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Aus
der
DE 37 17 694 A1 ist
eine Handwerkzeugmaschine mit einem Schlagwerk mit einem Schläger bekannt,
wobei das Schlagwerk zwei hintereinander geschaltete Luftkammern
mit veränderlichem
Volumen aufweist. In der Rücksaugphase
ist nur eine und in der Schlagphase sind beide Kammern mit ihren
Luftfedern tätig.
Die Wirkung der Anordnung wird noch dadurch erhöht, dass eine Kammer unter
Einsatz eines Ventils und Ausnutzung der Massenträgheit des
Schlägers
mit erhöhtem
Gasdruck beaufschlagt wird. Dadurch wird unter anderem eine Steigerung
der Rückstossdämpfung bei
diesen Handwerkzeugmaschinen erreicht.
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Darstellung
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die auftretenden Druckspitzen frühmöglichst
zu reduzieren und somit die Belastungen auf die umliegenden Bauteile sowie
den Anwender zu minimieren.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Gemäss der Erfindung
weist der Pleuel einen ersten Teil, welcher mit dem Excenter verbunden
ist, und einen zweiten Teil auf, welcher mit dem Kolben verbunden
ist. Der erste Teil und der zweite Teil sind teleskopartig zueinander
versetzbar. Zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ist eine
Feder zur Dämpfung
der im Betrieb entstehenden Vibrationen angeordnet.
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Die
Feder steift den erfindungsgemässen Pleuel
ausreichend aus und sichert dessen Funktionsfähigkeit während dem Betrieb der Handwerkzeugmaschine.
Nur auftretende Druckspitzen werden von der Feder gespeichert und
reduziert abgegeben, so dass diese nicht auf die umliegenden Bauteile
und den Handgriff der Handwerkzeugmaschine weitergeleitet werden.
Damit werden die Belastungen auf die umliegenden Bauteile wesentlich
verringert, was deren Gebrauchstauglichkeit verbessert und die konstruktiven
Massnahmen zur Befestigung dieser reduziert. Die gesamte Handwerkzeugmaschine
ist kostengünstiger
fertigbar. Zudem treten beim Anwender gegenüber den bekannten Handwerkzeugmaschinen
später
Ermüdungserscheinungen während einem
längeren
Einsatz der erfindungsgemässen
Handwerkzeugmaschine auf, was zu einer verbesserten Arbeitseffizienz
führt.
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Vorzugsweise
ist der Kolben ein Erregerkolben, der pneumatisch mit einem Schlagkolben
des Schlagwerkes zusammenwirkt. Diese Schlagwerke sind dem Fachmann
als pneumatische Schlagwerke bekannt und finden insbesondere in
Bohr- und/oder Meisselhämmern
Anwendung. Der erfindungsgemässe
Pleuel dämpft
den Rückimpuls
und die Vibrationen, welche von dem Erregerkolben ausgehen.
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Bevorzugt
weist einer der Teile des Pleuels einen Hülsenabschnitt zur Aufnahme
eines Stösselabschnitts
des anderen Teils des Pleuels auf. Dabei kann beispielsweise der
erste, mit dem Excenter verbundene Teil des Pleuels den Hülsenabschnitt
und der zweite, mit dem Kolben verbundene Teil des Pleuels den Stösselabschnitt
aufweisen. In einer Variante dazu weist der erste Teil des Pleuels
den Stösselabschnitt
und der zweite Teil des Pleuels den Hülsenabschnitt auf. Mit dieser
konstruktiven Ausgestaltung können
der erste Teil und der zweite Teil des erfindungsgemässen Pleuels
zueinander versetzt werden, wobei einer der beiden Teile des Pleuels
entlang einer Achse durch den anderen Teil geführt ist.
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Vorzugsweise
weist wenigstens einer der Teile des Pleuels zumindest eine Führungsnut
und wenigstens einer der Teile des Pleuels zumindest einen, mit
der zumindest einen Führungsnut
zusammenwirkenden Vorsprung auf. Die Führungsnut ist in deren Länge derart
ausge bildet, dass die beiden Teile unter maximaler Druckbelastung
auf die Feder zueinander versetzbar sind, aber der maximale Versetzweg
begrenzt ist. Mit dieser Ausführungsform sind
die beiden Teile des Pleuels unverlierbar gehalten. Die Führungsnut
ist beispielsweise an dem Stösselabschnitt
und der Vorsprung an dem Hülsenabschnitt
ausgebildet. Dabei kann der Vorsprung an einem zusätzlichen
Element ausgeformt sein, welches an dem Hülsenabschnitt in einer Öffnung anordnenbar
ist. Bei dieser Ausführung
können
die beiden Teile des Pleuels zusammengeführt und mittels des zusätzlichen
Elementes zueinander gesichert werden. In einer Variante dazu weist
der erste Teil des Pleuels und der zweite Teil des Pleuels jeweils
mehrere Führungsnuten
auf, in denen an dem ersten Teil und an dem zweiten Teil angeordnete
Vorsprünge
eingreifen.
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Vorteilhafterweise
ist die Feder eine Schraubenfeder. Die Schraubenfeder ist als Druckfeder
ausgebildet. Die Grundspannung der Schraubenfeder ist auf den Normalbetrieb
ausgelegt, so dass die Schraubenfeder erst bei auftretenden Druckspitzen die
auftretende Belastung übernimmt
und ausgleichend abgibt.
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Vorteilhafterweise
ist an dem ersten Teil des Pleuels eine erste Abstützstelle
und an dem zweiten Teil des Pleuels eine zweite Abstützstelle
für die Schraubenfeder
ausgebildet. Die Schraubenfeder liegt in der Ausgangsstellung an
diesen Abstützstellen
an. Werden die beiden Teile des Pleuels unter Belastung zueinander
versetzt, stützt
sich die Schraubenfeder an den Abstützstellen ab und drückt die
beiden Teile anschliessend wieder in die ursprüngliche Länge des Pleuels auseinander.
Die maximale axiale Erstreckung der Schraubenfeder ist derart gewählt, dass
immer eine ausreichende Überlappung
der beiden Teile des Pleuels vorhanden ist und die beiden Teile
des Pleuels axial nicht ausknicken können. Die Schraubenfeder kann
jeweils an ihren Enden fest mit der ersten Abstützstelle an dem ersten Teil
des Pleuels und mit der zweiten Abstützstelle an dem zweiten Teil
des Pleuels, beispielsweise durch Schweissen oder Löten, fest
verbunden sein. Damit sind die beiden Teile des erfindungsgemässen Pleuels
zusätzlich
verliersicher und doch zueinander versetzbar miteinander verbunden.
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In
einer alternativen, erfindungsgemässen Ausführungsform ist die Feder eine
Luftfeder. Die Luftfeder ist durch einen abgeschlossenen Luftraum gebildet.
Für die
Montage des Pleuels ist eine Lüftungsöffnung vorgesehen,
welche nach dem Zusammenführen
des ersten Teils des Pleuels mit dem zweiten Teil des Pleuels verschlossen
wird. Unter Belastung werden die beiden Teile des Pleuels zueinander
versetzt und die Luft wird in dem abgeschlossenen Luftraum komprimiert.
Anschliessend dehnt sich die komprimierte Luft aus und versetzt
die beiden Teile des Pleuels wieder auf die ursprüngliche
Länge des
Pleuels. Unter Zugbelastung der beiden Teile des Pleuels entsteht
eine Sogwirkung, welche ohne das Öffnen der Monta geöffnung ein
Auseinandergleiten der beiden Teile des Pleuels verhindert, womit
die beiden Teile des Pleuels unverlierbar gehalten sind. Durch die
teleskopartige Ausgestaltung der beiden Teile des Pleuels wird bei
einem Versagen der Luftfeder, beispielsweise durch Leckschlagen
der Abdichtung der Lüftungsöffnung,
der maximale Versetzweg vorgegeben und dieser begrenzt.
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Vorzugsweise
ist an dem zweiten Teil des Pleuels und/oder an dem ersten Teil
des Pleuels ein Dichtungselement angeordnet. Damit wird die Dichtigkeit
des abgeschlossenen Luftraums gewährleistet. Das Dichtungselement
ist beispielsweise ein O-Ring aus Gummi, der am ersten Teil des
Pleuels oder am zweiten Teil des Pleuels vorteilhafterweise in einer
Aufnahme angeordnet ist. Zur Sicherstellung der Dichtigkeit können sowohl
am ersten Teil wie auch am zweiten Teil Dichtungselemente angeordnet sein.
Ebenfalls ist die Anordnung von mehreren Dichtungselementen an einem
oder an beiden Teilen des Pleuels denkbar.
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Aus
der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich
weitere vorteilhafte Ausführungsformen
und Merkmalskombinationen der Erfindung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Einen Teilschnitt durch
eine erfindungsgemässe
Handwerkzeugmaschine;
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2 eine Ansicht des in 1 dargestellten Pleuels;
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3 einen Längsschnitt
durch den Pleuel entlang der Linie III-III in der 2;
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel
des Pleuels im Längsschnitt;
und
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5 ein Diagramm des Kraft-/Zeitverlaufs.
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Grundsätzlich sind
in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Die
in 1 dargestellte Handwerkzeugmaschine 1 umfasst
ein Gehäuse 2 mit
einem darin angeordneten Schlagwerk 3 und einem Motor 4,
der über
ein Getriebe 5 mit dem Schlagwerk 3 in Antriebsverbindung
steht. Das Schlagwerk 3 weist einen Exzenter 6 und
einen über
einen Pleuel 21 mit dem Exzenter 6 verbundenen
Erregerkolben 7 auf. Der Erregerkolben 7 wirkt
pneumatisch mit einem im Schlagwerk 3 angeordneten Schlagkolben 8 zusammen.
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Der
Pleuel 21 umfasst einen ersten Teil 22, welcher
mit dem Exzenter 6 verbunden ist, und einen zweiten Teil 23,
welcher mit dem Erregerkolben 7 verbunden ist, sowie eine,
zwischen dem ersten Teil 22 und dem zweiten Teil 23 angeordnete
Schraubenfeder 24. Der erste Teil 22 weist eine
Aufnahme 25 für einen
am Exzenter 6 angeordneten Zapfen 9 sowie einen
Hülsenabschnitt 26 auf.
Der zweite Teil 23 weist eine Aufnahme 27, für einen
Verbindungsbolzen 10, welcher den zweiten Teil 23 mit
dem Erregerkolben 7 verbindet, sowie einen Stösselabschnitt 28 auf.
Der Stösselabschnitt 28 an
dem zweiten Teil 23 wird von dem Hülsenabschnitt 26 an
dem ersten Teil 22 umfasst und der erste Teil 22 und
der zweite Teil 23 sind zueinander versetzbar. Der freie
Rand des Hülsenabschnittes 26 bildet
die erste Abstützstelle 29 für die Schraubenfeder 24.
An dem zweiten Teil 23 ist eine zweite Abstützstelle 30 für die Schraubenfeder 24 ausgebildet.
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Die
als Druckfeder dienende Schraubenfeder 24 hält einerseits
den ersten Teil 22 des Pleuels 21 zum zweiten
Teil 23 des Pleuels 21 in einem vorbestimmten
Abstand und stellt andererseits die Funktion des Pleuels 21 als
weitgehend steifes Kraftübertragungselement
zwischen dem Exzenter 6 und dem Erregerkolben 7 sicher.
Treten im Betrieb der Handwerkzeugmaschine 1 Druckspitzen
auf, kann sich der zweite Teil 23 in den ersten Teil 22 verschieben,
wobei die Schraubenfeder 24 die auftretenden hohen Kräfte speichert
und verzögert
abgibt. Damit ist eine direkte Überleitung
dieser Kräfte
auf die umliegenden Bauteile und den Handgriff der Handwerkzeugmaschine 1 weitgehend
verhindert. Der vorgegebene Abstand X zwischen dem freien Ende 31 des
Stösselabschnitts 28 des
zweiten Teils 23 und dem Boden 32 des Hülsenabschnitts 26 des
ersten Teils 22 gibt den maximalen Versetzweg des zweiten
Teils 23 zum ersten Teil 22 vor. Gleichzeitig
bildet der Boden 32 des Hülsenabschnitts 26 einen
Anschlag für
das freie Ende 31 des Stösselabschnitts 28 bei
einem allfälligen
Versagen der Schraubenfeder 24.
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Das
Stösselelement 28 ist
mit zwei Führungsnuten 33 versehen,
in welche zwei Vorsprünge 34 eingreifen.
Die Vorsprünge 34 sind
an separaten Elementen 35 ausgeformt, welche in Aufnahmeöffnungen 36 am
Hülsenabschnitt 26 festgelegt
sind. Die Führungsnuten 33 bilden
mit den Vorsprüngen 34 eine
Verliersicherung und verhindern, dass der zweite Teil 23 aus
dem ersten Teil 22 beispielsweise durch die Schraubenfeder 24 herausgedrückt oder
z. B. manuell aus diesem herausgezogen werden kann.
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Bei
dem in der 4 dargestellten,
zweiten Ausführungsbeispiel
des Pleuels 41 ist die Feder als Luftfeder ausgebildet.
Der Pleuel 41 weist ebenfalls einen mit dem Exzenter 6 verbindbaren,
ersten Teil 42 und einen mit dem Erregerkolben 7 verbindbaren, zweiten
Teil 43 auf. Die Luftfeder wird durch einen abgeschlossenen
Luftraum 44 gebildet. Bei auftretenden Druckspitzen versetzen
sich der erste Teil 42 und der zweite Teil 43 zueinander,
wobei die Luft im abgeschlossenen Luftraum 44 komprimiert
wird. Sobald die Belastung abnimmt, kann sich die komprimierte Luft
im abgeschlossenen Luftraum 44 wieder ausdehnen und dabei
den zweiten Teil 43 zum ersten Teil 42 versetzen,
bis der Pleuel 41 wieder seine ursprüngliche Länge aufweist. Infolge der Sogwirkung kann
sich der zweite Teil 43 nur begrenzt zu dem ersten Teil 42 versetzen,
womit auf eine zusätzliche
Verliersicherung für
den Pleuel 41 verzichtet werden kann.
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Zur
Abdichtung des abgeschlossenen Luftraums 44 ist am Stösselabschnitt 45 des
zweiten Teils 43 in einer umlaufenden Aufnahme 46 ein O-Ring
angeordnet. An dem Hülsenabschnitt 48 des ersten
Teils 42 ist eine verschliessbare Montageöffnung 49 ausgebildet,
welche ein Zusammensetzen sowie ein Auseinandernehmen des Pleuels 41 ermöglicht.
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5 zeigt in einem schematischen
Diagramm den Abbau von Druckspitzen. An der Abszisse ist die Zeit
t und an der Ordinate die Kraft P abgetragen. Die Kurve 51 zeigt
den Verlauf der auftretenden Druckbelastung mit einer bisherigen
Handwerkzeugmaschine. Die Kurve 52 zeigt den Verlauf der auftretenden
Druckbelastung mit einer erfindungsgemässen Handwerkzeugmaschine 1.