DE2508693A1

DE2508693A1 - Umlaufender druckluftmotor

Info

Publication number: DE2508693A1
Application number: DE19752508693
Authority: DE
Inventors: Kurt Haefner; Horst Weidner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-09-09
Also published as: SE426186B; JPS611601U; JPS6341524Y2; GB1513201A; DE2508693C2; JPS51111527A; SE7602507L

Description

13. Januar 197E Bü/Sch

Anlage zur

Patent- und

Gebrau chsiauster-Hilf sanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH. STUTTGART

Umlaufender Druckluftmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen umlaufenden Druckluftmotor, insbesondere Flügelzellenmotor, vorzugsweise für Kraftwerkzeuge, mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Druckluft-Zuströme ffmmg, mit einem Drehzahlregler, der als Fliehgewichte eine Anzahl loser

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Kugeln aufweist, die in einer mit dem Motorläufer achsgleich drehfest verbundenen Kammer zwischen einer axial unverschiebbaren und einer gegen den Widerstand eines federnden Bauteils axial verschiebbaren Stirnwand der Kammer geführt sind, von denen wenigstens die verschiebbare Stirnwand eine kegelförmige, den Kugeln zugewandte Innenfläche aufweist, und mit einem Schieber, der in einer Hülse im Bereich mindestens eines in der Hülsenwand angeordneten Schlitzes axial verschiebbar geführt und mit der axial verschiebbaren. Stirnwand verbunden ist.

Druckluftmotoren dieser Art sind z.B. in bekannten Handschleifmaschinen verwendet. Bei diesen steht der in der nicht umlaufenden Hülse geführte Schieber unter der Wirkung einer ersten Druckfeder, die handseitig am Gehäuse abgestützt ist und den Schieber werkzeugseitig zu verschieben sucht. Werkzeugseitig hat der Schieber einen angefornrben Stößel, mit dem er sich gegen eine in der axial verschiebbaren Stirnwand der Kammer mittig eingepreßte Kugel abstützt. Die Kugel überträgt die Verschiebung der axial verschiebbaren umlaufenden Stirnwand auf den nicht umlaufenden Schieber. Als federndes Bauteil ist eine zweite Druckfeder angeordnet, die die axial verschiebbare Stirnwand werkzeugseitig zu verschieben sucht. Die Vorspannung dieser zweiten Druckfeder ist zum Erzielen der gewünschten Leerlauf-Drehzahl des Schleifers mittels einer Kutter einstellbar. Die Kammer zusammen mit der zweiten Druckfeder ist als zum Einstellen der gewünschten Drehzahl herausnehmbarer Kugelregler"ausgebildet und in den Motorläufer eingeschraubt. Die Hülse und der darin bewegbare Schieber mit der ersten Druckfeder bilden als Reglerventil ein zweites herausnehmbares Teil, das in das Gehäuse eingesetzt ist.

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Die Mehrteiligkeit des Reglers verteuert diese bekannten Druckluftmotoren und vergrößert ihre Baulänge, was bei Kraftwerkzeugen als von Hand geführton Maschinenwerkzeugen besonders nachteilig ist. Weiter ist die Verwendung zweier Federn nachteilig, von denen eine in ihrer Vorspannung einstellbar ist, die jedoch beide mit ihrer Federkraft die erzielbare Drehzahl beeinflussen.

Es war 'daher die Aufgabe gestellt, einen Druckluftmotor der genannten Art zu entwickeln, der besonders kurz und leicht ist, und der hinsichtlich seines Reglers einfacher und in seinem Regelverhalten von nur einem, und zwar einstellbaren Federglied beeinflußt ist.

Die Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülse als ein zylindrischer Wsndteil der Kammer ausgebildet und der Schieber mit der axial verschiebbaren Stirnwand einstückig verbunden ist. Dadurch ist der Vorteil erzielt, daß die Hülse und die Kammer ein gemeinsam mit den Motorläufer umlaufender Bauteil sind, wodurch eine zweite Feder ebenso überflüssig wird wie eine besondere Hülse und ein besonderer Schieber, die gesamte Baulänge sich entsprechend verringert und die der Fliehkraft entgegenwirkenden federnden Kräfte eindeutig einstellbar sind. Die umlaufende Kammer, die mit der umlaufenden Hülse baulich vereinigt ist, wird gegen das Gehäuse zweckmäßig dadurch abgedichtet, daß eine der Druckluft-Zuströmöffnung zugekehrte, zu der Drehachse senkrechte Stirnfläche der Hülse von einem Ausgleichring berührbar ausgebildet ist, der in dem Gehäuse dichtend axial verschiebbar geführt ist. Dabei werden die Berührungsfläche des Ausgleichringes und die Stirnfläche der Hülse als Dichtflächen ausgebildet. Um eine dichtende Anlage des Ausgleichringes an der Stirnfläche der Kammer ohne die Verwendung zusätzlich bremsender federnder Mittel zu erreichen, wird zweckmäßig die mittige öffnung des Ausgleichringes

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als Drosselstelle für die durchströmende Luft ausgebil-.det. Die durch den Ausgleichring in die Hülse strömende Luft drückt dadurch den Ausgleichring bereits beim Anlaufen des Motors dichtend gegen die Hülse.

Wenn ein mit der Kammer verbundenes, der Einstellung des federnden Bauteils dienendes Mittel in den Bereich der Drosselstelle des Ausgleichringes ragt, wird dadurch sowohl die drosselnde Wirkung mit einer größeren öffnung des Ausgleichringes erreicht, der dadurch leichter wird, als auch die Zugänglichkeit des der Einstellung des federnden Bauteils dienenden Mittels und damit die Einstellung der gewünschten Leerlaufdrehzahl erleichtert.

.Um das Atmen des die Kugeln enthaltenden Raumes der Kammer zu ermöglichen, wird in der verschiebbaren Stirnwand mindestens eine öffnung vorgesehen, durch die der die Kugeln enthaltende Raum der Kammer mit dem den oder die Steuerschlitze in seiner Wand aufweisenden Raum in der Hülse miteinander in druckausgleichender Verbindung stehen. Dabei wird zweckmäßig die Öffnung als Mittel zur Schwingungsdämpfung des Drehzahlreglers ausgebildet, was am einfachsten dadurch geschieht, daß der Querschnitt der öffnung so bemessen wird, daß die Reibung der zum Druckausgleich durchströmenden Luft zur Schwingungsdämpfung ausreicht.

Dabei wird zweckmäßig das mit der Kammer verbundene, der Führung des federnden Bauteils dienende Mittel durch die öffnung ragend ausgebildet.

Weitere Einzelheiten sind an einem als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellten mit Druckluftmotor versehenen Geradschleifer im folgenden näher erläutert.

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Es zeigen

Fig. 1 den Geradschleifer mit Druckluftmotor im Aufriß, teilweise geschnitten,

Fig· 2 den Reglerteil des Druckluftmotors der Fig. 1 im Grundriß, vergrößert, im Schnitt,

Fig. 3 eine andere Ausbildung des Reglerteils des Druckluftmotors im Grundriß, vergrößert, im Schnitt.

Im folgenden ist unter "handseitig" die Richtung zu der Druckluft-Einströaiöffmmg hin, unter "werkzeugseitig" die entgegengesetzte Richtung zu der aufzuspannenden Schleifscheibe hin, verstanden.

In einer Handschleifmaschine 1 ist ein Druckluftmotor 2 mit einem Ständer 3 und einem Läufer 4- in einem Gehäuse untergebracht. Der Motorständer 3 ist an beiden Stirnseiten durch je einen Deckel 6 bzw. 7 verschlossen. Die beiden Deckel 6, 7 nehmen je ein Kugellager 8, 9 auf, in dem der Läufer 4- in dem Ständer gelagert ist. Vor dem handseitigen Kugellager 9 ist in dem Gehäuse 5 sin zylindrischer Hohlraum ΊΟ ausgespart, der durch einen Kanal 11, der sich in einem Kanal 12 des handseitigen Deckels und einem Kanal 13 des Ständers fortsetzt, mit dem Inneren des Motors verbunden ist.

Der Läufer 4 hat handseitig einen Zapfen 14-, mit dem er in dem Kugellager 9 gelagert ist. In dem Zapfen 14 ist eine Rewindebohrung 15» in die mit einem Zapfen 16 eine im wesentlichen zylindrische Kammer 17 eingeschraubt ist. Die Kammer 17 hat eine we.rkzeugseitige Stirnwand und eine einen Zylindermantel oder eine Hülse bildende Wand 19. Handseitig ist die Kammer 17 offen. In der innenzylindrischen Begrenzungsfläche 20 der Hülse 19 ist axial verschiebbar eine Wand 21 geführt. Die verschiebbare Wand 21 lind die werkzeugseitige, unverschiebbare Stirnwand sind im Bereich der Achse und anschließend über den grös-

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seren Teil ihrer Fläche"^ zur Achse senkrechte ebene Flächen

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7 ausgebildet, an die sich, auf etwa dem äußeren Drittel des Radius je eine kegelige Fläche anschließt. Der kegelige Teil 22 der verschiebbaren Stirnband 21 und der kegelige Teil 23 der unverschiebbaren Stirnwand 18 sind mit zunehmendem Eadius aufeinander zustrebend ausgebildet. Die handseitige Begrenzungsfläche der verschiebbaren Stirnwand 21 stellt eine zur Achse senkrechte ebene Fläche 24 dar.

Achsgleich mit der Kammer 17 ist in deren Zapfen 16, die Stirnwände 18 und 21 durchdringend, ein Bolzen 25 eingesetzt. Die verschiebbare Wand 21 hat dazu eine mittige Bohrung 26, die den Bolzen 25 mit einem Spalt 27 umgibt. Der Bolzen 25 ragt aus der handseitig offenen Hülse ein Stück heraus. Im Bereich seines handseitigen Endes trägt er ein Gewinde 28, auf das eine Mutter 29 aufgeschraubt ist. Tn die handseitige Begrenzungsebene 24 der verschiebbaren Wand 21 ist im Bereich der mittigen Bohrung 26 eine zylindrische Vertiefung JO eingeformt. Zwischen der Mutter 29 und dem Boden der Vertiefung 30 ist eine als Druckfeder ausgebildete Schraubenfeder 31 eingespannt. In der Kammer 17 sind 4 lose Stahlkugeln 32 enthalten.

In der Hülse 19» die eine einen Zylindermantel darstellende Wand der Kammer 17 bildet, sind im Bereich der handseitigen Begrenzungsebene 24 der verschiebbaren Wand 21 zwei einander gegenüberliegende Schlitze 33 eingeformt, die sich über etwa ein. Drittel des Umfangs erstrecken und deren zwei hauptsächliche Begrenzungskanten in zur Achse senkrechten Ebenen liegen.

Handseitig vor der einen Kreisring bildenden hsndseitigen Stirnfläche 34 der Hülse 19 weist der zylindrische Hohlraum 10 des Gehäuses einen gegenüber dem die Kammer 17 bzw, Hülse 19 umgebenden Raum etwas verkleinerten Durchmesser 35 auf. In diesem Teil des Hohlraums ist ein

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Au.sgleich.ring 36 axial verschiebbar geführt, der in seiner äußeren Kantelfläche in einer Rille 37 einen Dichtungsring 38 hat. Mit dem Dichtring 38 dichtet der Ausgleichring gegenüber dem Durchmesser 35 des Gehäuses ab.

Das die Kutter 29 tragende handseitige Ende des Bolzens 25 ragt handseitig durch den Ausgleichsring 36 hindurch. Handseitig vor diesem Ende des Bolzens 25 endet der Gehäuseiiohlraum 10. Er weist dort eine achsgleich ausgebildete Einströmöffnung 39 für die ankommende Druckluft auf.

Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Wird der Druckluftmotor 2 durch ein nicht näher beschriebenes Ventil mit der Druckluftleitung verbunden, so strömt Druckluft durch die Einströmöffnung 39 in den durch, den Durchmesser 35 gekennzeichneten Innenraum des Gehäuses 5i ^d durch den Ausgleichsring 36 in die Hülse 19 und durch den Spalt 27 in das Innere der Kammer

Da der Kotor noch steht, drückt die Feder 31 die verschiebbare Wand 21 in ihre werkzeugseitige Endlage, wo sie sich über die Kegelfläche 22 auf den Kugeln 32 abstützt. Die Kugeln 32 sind dabei zwischen den beiden Kegelflächen und 23 und der zylindrischen Oberfläche des Bolzens eingespannt. Sie. sind so bemessen, daß sie sich in dieser Ruhelage außerdem gegenseitig berühren. In dieser Ruhelage steht die verschiebbare Wand 21 so, daß sie mit ihrer handseitigen. Begrenzungsebene 2A-, die dabei als Regelkante wirkt, die Schlitze 33 in der Hülse 19 vollständig freigibt.

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Infolge der Bemessung des Innendurchmessers des Ausgleichringes 36 in Verbindung mit der durch die Mutter 29 verursachten Verringerung des Durchströmquer— Schnitts stellt sich in Strömungsrichtung der Luft vor und hinter dem Ausgleichsring 36 ein Druckgefälle ein. Dies verschiebt den Ausgleichsring 36 werkzeugseitig, bis er mit seiner werkzeugseitigen Stirnfläche an der handseitigen Kreisringfläche 3^ der Hülse 19 zur Anlage kommt. Von diesem Augenblick an ist die dem Luftdruck zugängliche werkzeugseitige Stirnfläche des Ausgleichsrings 36 stark verkleinert, so daß der Ausgleichsring dichtend gegen die Kreisringfläche 3^ <3.er Hülse 19 gedrückt wird.

Die Luft strömt indessen durch den Schlitz 35 der Hülse 19 in den zylindrischen Hohlraum 10 im Gehäuse und von dort durch die Kanäle 11, 12, 13 in den Motor.

Bei ansteigender Drehzahl bleiben die Kugeln 32 zunächst, durch die Feder 31 gehalten, in ihrer achsnahen Ruhelage. Bei Überschreiten einer mittels der Mutter 29.eingestellten Grenzdrehzahl bewegen sie sich radial nach außen und handseitig nach rückwärts und verschieben dabei mittels der Kegelfläche 22 die bewegliche Stirnwand 21 handseitig. Die bewegliche Stirnwand 21 überstreicht dabei mit der als Regelschieber wirkenden Kante der handseitigen Begrenzungsebene 24- die Schlitze 33 der Hülse 19 und verschließt diese um so mehr, je höher die Drehzahl ansteigt. Dadurch stellt sich ein Beharrungszustand ein. Bei zunehmender Belastung des Motors sinkt die Drehzahl, worauf der Regler die Schlitzeweiter öffnet> und die Drehzahl wieder ansteigt. Auf diese Weise hält der Regler bei jeder Belastung des Hotors dessen Drehzahl so hoch wie möglich innerhalb der eingestellten Leerlaufdrehzahl.

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Der Spalt 27 zwischen der Bohrung 26 der verschiebbaren Stirnwand 21 und dem Bolzen 25 ist dabei so bemessen, daß die Reibung der zum Druckausgleich diesen Spalt durchströmenden Luft ein Hin- und Herschwingen der verschiebbaren Stirnwand 21 und damit ein Pendeln der Drehzahl mit Sicherheit verhindert.

Die beschriebene Einrichtung ist durch den gedrängten Aufbau des Reglers besonders klein, leicht und kostengünstig herstellbar. Diese Vorzüge kommen besonders bei kleinen druckluftgetriebenen Handwerkzeugmaschinen zur Geltung.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausbildung des Reglerteils des Druckluftmotors sind Teile, die denen der Ausbildung nach Fig. 2 gleich oder ähnlich sind, durch um 100 erhöhte, sonst gleiche Nummern, neue Teile durch neue Nummern bezeichnet.

In die Hülse 119 ist an ihrem handseitigen Ende ein Dek~ kel 140 eingesetzt, der es der verschiebbaren Stirnwand 121 ermöglicht, die Schlitze 133 in der Hülse 119 vollständig zu überdecken. Der Deckel 140 ist scheibenförmig ausgebildet und hat handseitig einen mittigen Vorsprung 141. Der Deckel 140 weist einen achsgleichen zylindrischen Durchbruch 142 auf, durch den der Bolzen 125 und die daraufgeschraubte Mutter 129 hindurchragen.

Der zylindrische Hohlraum 110 des Gehäuses 105 ist handseitig des Deckels 140 durch eine zur Achse senkrechte Wand 143 abgeschlossen. Handseitig schließt sich an den Hohlraum 110 ein achsgleicher zylindrischer Hohlraum klei neren Durchmessers 144 an, der den Vorsprung 141 des Dekkels 140 mit einem engen Spalt 145 umgibt. Durch eine achsgleich angeordnete Einströmöffnung 139 kann Druckluft in den kleinen Hohlraum 144 eintreten.

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Um einen einwandfreien Rundlauf der Kammer 117 zu erreichen und damit den Spalt 145 möglichst eng ausbilden zu können, ist die Kammer 117 werkzeugseitig mit einem als Außenzyiinder ausgebildeten Führungsstück versehen, mit dem sie in dem Innenring des Kugellagers 109 geführt ist.

Bei dieser Ausbildung des Reglerteils des Druckluftmotors ist der kleine Hohlraum 144 gegen den größeren Hohlraum 110 durch den Spalt 145 abgeteilt. Vollständige Dichtheit ist nicht zu erzielen, ein Regeln bis zum Stillstand ist damit nicht möglich, es ist aber auch nicht erforderlich.

Diese Ausbildung des handseitigen Hülsenendes hat den Vorteil verminderter Reibung, was besonders bei grösseren Druckluftwerkzeugen ins Gewicht fallen kann.

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Claims

Ansprüche

1.) Umlaufender Druckluftmotor, insbesondere Flügel zellenmotor, vorzugsweise für Kraftwerkzeuge, mit einem Gehäuse und einer darin angeordneten Druckluftzuströmöffnung, mit einem Drehzahlregler, der als Fliehgewichte eine Anzahl loser Kugeln aufweist, die in einer mit dem Motorläufer achsgleich drehfest verbundenen Kammer zwischen einer axial unverschiebbaren und einer gegen den Widerstand eines federnden Bauteils axial verschiebbaren Stirnwand der Kammer geführt sind, von denen wenigstens die verschiebbare Stirnwand eine kegelförmige, den Kugeln zugewandte Innenfläche aufweist, und mit einem Schieber, der in einer Hülse im Bereich mindestens eines in der Hülsenwand angeordneten Schlitzes axial verschiebbar geführt und mit der axial verschiebbaren Stirnwand verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse als ein zylindrischer Wandteil (19) der Kammer (17) ausgebildet und der Schieber mit der axial verschiebbaren Stirnwand (21) einstückig verbunden ist.

2. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Druckluftzuströmöffnung (39) zugekehrte, zu der Drehachse senkrechte Stirnfläche (34-) der Hülse (19) von einem Ausgleichring (36) berührbar ausgebildet ist, der in dem Gehäuse dichtend axial verschiebbar geführt ist.

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3· Druckluftmotor nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche des Ausgleichsringes (36)

. und die Stirnfläche (34) der Hülse (19) als Dichtflächen ausgebildet sind.

4-. Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die mittige öffnung des Ausgleichsringes (36) als Drosselstelle für die durchströmende Luft ausgebildet ist.

5. Druckluftmotor nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,

daß ein mit der Kammer verbundenes der Einstellung des

Baufedernden .teils (31) dienendes Hittel (29) in den Bereich der Drosselstelle des Ausgleichsringes (36) ragt.

6. Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der die Kugeln (32) enthal-

oder die tende Raum der Kammer (17) und der den^Steuerschlitze(33) in seiner Wand (19) aufweisende Raum in der Hülse durch mindestens eine in der verschiebbaren Stirnwand (21) vorgesehene Öffnung (27) miteinander in druckausgleichender Verbindung stehen.

7. Druckluftmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (27) als Mittel zur Schwingungsdämpfung des Drehzahlreglers ausgebildet ist.

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8. Druckluftmotor nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Öffnung (27) so bemessen ist, daß die Reibung der zum Druckausgleich durchströmenden Luft zur Schwingungsdämpfung ausreicht.

9. Druckluftmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Kammer (17) verbundene der Führung des federnden Bauteils (31) dienende Mittel (25) durch die Öffnung ragend ausgebildet ist.

10. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Kugeln (32) in Umfangsrichtung wenigstens in einer Stellung der Kugeln deren gegenseitige Abstützung vorgesehen ist.

11. Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vier Kugeln (32) angeordnet sind,

12. Druckluftmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Hülse (119) umgebender Raum (110) durch einen zylindrischen Spalt (145) gegen einen mit der Druckluftzuströmöffnung (139) verbundener Raum (144) abgeteilt ist.

13· Druckluftmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Spalt (145) zwischen einem mit der Hülse (119) verbundenen, einen gegenüber der Hülse (119) . kleineren Durchmesser aufweisenden Bauteil (140) und einem

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stiistehenden Bauteil, z.B. dem Gehäuse (105) gebildet ist.

14. Druckluftmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (117) unmittelbar in einem der Lagerung des Läufers (104) dienenden Wälz lager (109) gelagert ist.

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