DE3121616A1

DE3121616A1 - Bohrhammer

Info

Publication number: DE3121616A1
Application number: DE19813121616
Authority: DE
Inventors: Manfred 7022 Leinfelden Bleicher; Manfred Dipl.-Ing. 7024 Filderstadt Buck; Manfred 6920 Sinsheim Giese; Frank 7022 Leinfelden Müller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-05-30
Filing date: 1981-05-30
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3121616C2; GB2099748A; CH656340A5; JPS57201185A

Description

R. 7071

22.5.1981 Vo/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Bohrhammer

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von.einem Schlagwerk für einen Bohrhammer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Bohrhammer ist der vom Schläger gesteuerte Überströmkanal zur Umgebungsluft des Schlagwerks als an der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens angeordnete beidseitig geschlossene Längsnut ausgestaltet. Die Länge dieser Längsnut ist so bemessen, daß die Fut die dichtende Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers an beiden Stirnflächen um einen geringen Betrag überragt. So kann im Schlagbetrieb im Moment des axialen Aufschiagens des Schlägers auf das Werkzeug ein bei der Kompression des hinteren Luftpolsters möglicherweise aufgetretener Luftverlust über den Überströmkanal ausgeglichen werden. Dieses Schlagwerk, bei dem der Hohlkolben wie auch der Schläger aus Stahl bestehen, arbeitet zufriedenstellend. Besonders für kleine Bohrhämmer ist es abr notwendig, Schlagwerke mit geringem Gewicht und notwendigerweise geringen Abmessungen zu konzipieren. Durch die geringen Abmessungen werden aber notwendigerweise die dichtenden Berührflächen zwischen der Mantelfläche des Schlägers und der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens immer kleiner, so daß die auf-

- .a· - er

tretenden Luftverluste wegen der ungenügenden Abdichtung ansteigen. Ganz besonders groß können die Luftverluste dann ■werden, wenn der Hohlkolben aus Aluminium oder Kunststoff einem Werkstoff mit relativ großem Wärmeausdehnungskoeffizienten - und der Schläger weiterhin aus Stahl - einem Werkzeug mit relativ kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Schlagwerk mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteils daß die Abdichtung durch die Verwendung elastischer Dichtmittel aus bei relativ großen Spalten zwischen dem Schläger und dem Hohlkolben sehr gut ist. Die innere Ausmmündung der den Überströmkanal bildenden Bohrung läßt sich sehr gut entgraten, was bei der Verwendung elastischer Dichtmittel zur Verhinderung von überraässigem Verschleiß an denselben notwendig ist.

Durch die inden Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Schlagwerks möglich.. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Länge der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers mit der Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens 0,7 "bis 1,3 mal so lang ist wie der Hub des Hohlkolbens.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Bohrhammer im Teillängsschnitt s Figur 2 einen parallel zum Längsschnit der

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Figur 1 verlaufenden Längsschnitt durch eine Zwischenwelle des Bohrhammers, Figur 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel und Figur h einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks für einen Bohrhammer.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Bohrhammer hat ein aus Metall bestehendes Getriebegehäuse 1, welches in einer äußeren Kunststoffschale 2 angeordnet ist. An ihrem vorderen Ende geht die Kunststoffschale in einen zylindrischen Gehäusefortsatz 3 über, der etwa zum Festspannen von Zusatzgeräten oder einen Handgriff ausgebildet ist. Am vorderen Ende des Gehäusefortsatzes 3 ist am Bohrhammer ein Werkzeughalter k angeordnet, der zur Aufnahme eines Werkzeugs - hier ein Bohrer 5 - dient. Der Schaft des Bohrers 5· weist mindestens eine beidseitig geschlossene Längsnut 6 auf, in die im Werkzeughalter h ein zugeordnetes radial verschiebliches Verriegelungselement - Kugel T - eingreift. Die. Kugel T ist in einer radialen Bohrung eines Werkzeughalterrohres 8 geführt und mittels einer federbelasteten Schiebehülse 9 in ihrer radialen Beweglichkeit gehindert·. Wie in Figur 1 erkenntlich ist, kann sich der Bohrer 5 im Werkzeughalterrohr 8 axial bewegen. Die Länge dieser axialen Bewegungsmöglichkeit ist durch die axiale Länge der Längsnut 6 festgelegt.

Am hinteren, dem Werkzeughalter h abgewandten Ende ist an die Gehäuseschale 2 ein Pistolenhandgriff 10 angeformt. In den Pistolenhandgriff ist ein mit einem Drücker 11 versehener Schalter eingebaut, über den der Bohrhammer in Betrieb gesetzt werden kann. Am unteren Ende des Pistolenhandgriffs ist durch eine elastische Tülle ein Stromzuleitungskabel 12

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eingeführt.

In einer Querwand 13 des Getriebegehäuses 1 ist etwa mittig ein Lagersitz für ein vorderes, als Kugellager \\ ausgebildetes Lager einer Ankerwelle 15 eines Elektromotors angeordnet. Auf der dem Elektromotor angewandten Seite trägt die Eckquerwand 13 einen Rohrfortsatz 16, in dem sich ein Schlagwerk 18 bewegt. An ihrem vorderen, dem Werkzeughalter h zugewandten Ende trägt der Rohrfortsatz \6 einen Flansch 19₅ der in einem zugeordneten Einpaß 20 im Innern der Kunststoffschale 2 eingreifend das Getriebegehäuse abstützt.

Der Rohrfortsatz 16 und die Ankerwelle 15 sind in der Längsmittelebene des Hammers (Schnittebene von Figur 1) angeordnet. Die Ankerwelle 15 trägt an ihrem vorderen freien Ende ein Mbtorritzel 21, welches mit einem Zahnrad 22 kämmt, das drehfest auf einer Zwischenwelle 23 sitzt. Die Zwischenwelle 23 ist in einer zur Längsmittelebene (Figur 1) seitlich versetzten Ebene (Figur 2) angeordnet. Sie trägt über fast ihre ganze Länge eine Außenkeilwellenverzahnung 2k und stützt sich einerseits in einem Rillenkugellager 25 und andererseits in einem Nadellager 26 ab.

Neben dem Zahnrad 22 ist ebenfalls drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ein Nabenkörper 27 eines Taumelscheibenantriebs.für das Schlagwerk 18 angeordnet. An seiner Außenseite weist der Nabenkörper 27 eine ringförmig in sich geschlossene, zur Achse des Nabenkörpers 27 in einer schiefen Ebene liegende Laufrille 28 für Kugeln 29 auf.

Der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 weisen jeweils an ihrer Bohrung Innenkeilwellenverzahnungen 30, 31 auf, die in die Außenkeilwellenverzahnung 2U der Zwischenwelle 23 ein-

greifen. In axialer Richtung stützen sich der Nabenkörper 27 und das Zahnrad 22 einerseits an einem in eine zugeordnete Nut der Außenkeilwellenverzahnung 2\ eingelegten Spannring 32 und andererseits am Innenring des Rillenkugellagers 2 5 ab.

Der vordere, dem Nadellager 26 zugewandte Teil der Keilwellenverzahnung 2h bildet das Abtriebsritzel 33 der Zwischenwelle 22, welches mit einem Zahnrad 3^ kämmt. Das Zahnrad 3k ist am hinteren Ende des Werkzeughalterrohres 8 angeformt .

Der Laufrille 28 am Nabenkörper 27 ist eine an der Innenseite eines Rings 35 eingeschnittene Außenlaufrille 36 zugeordnet, zwischen denen die Kugeln 29 geführt sind. Um die Kugeln in einem definierten Abstand zu halten, sind sie in einem von Kugellagern her bekannten Käfig 37 geführt. Einstückig ist am Ring 35 ein Taumelfinger 38 angeformt, der das Luftpolsterschlagwerk 18 des Bohrhammers hin- und hergehend antreibt.

Das Schlagwerk 18 des Bohrhammers ist im Innern des dreh-· henden Werkzeughalterrohres 8, das gewissermaßen dafür ein Führungsrohr bildet, angeordnet. Das Schlagwerk 18 hat einen im zylindrischen Innenraum kO des Werkzeughalterrohres 8 dicht und gleitend geführten Hohlkolben 39. Der Hohlkolben besteht aus einer Aluminiumlegierung, einem Werksoff mit relativ großem Wärmeausdehnungskoeffizienten. In der zylindrischen Bohrung 1*1 des Hohlkolbens 39 ist ein aus Stahl bestehender, als frei fliegender Kolben ausgebildeter Schläger k2 geführt. An seiner dem Boden U 3 des Hohlkolbens 39 abgewandten Stirnseite hat der Schläger einen dem Werkzeug 5 zugewandten Fortsatz kk, der über

seine ganze Länge einen gleich großen kreiszylxnarischen Querschnitt aufweist. An seinem vorderen freien Ende ist er mit einem kurzen Übergangskegel versehen.

An seinem vorderen, dem Fortsatz kk zugewandten Ende ist in einer zugeordneten, als Ringnut ausgebildeten Aussparung ^5 der Mantelfläche des Schlägers k-2 ein als O-Ring U6 ausgebildetes elastisches Dichtmittel eingelegt. Dieser Ö-Ring h6 dichtet den zwischen dem Boden 1*3 des Hohlkolbens 39 und dem Schläger k2 eingeschlossenen Raum k8, in dem sich ein Luftpolster ausbildet, nach außen hin ab.
Dieser Raum kS ist über eine achsparallel im Schläger k2 verlaufende·Längsbohrung ^T mit der Aussparung 1+5 verbunden.

In der zylindrischen Wandung des Hohlkolbens 39 ist ein als Bohrung \9 ausgestalteter Überströmkanal angeordnet, über den das Luftpolster zur Umgebungsluft des Schlagwerks
(Atmosphäre) entlastbar ist. Dazu befindet sich die Bohrung 1+9 in Achsrichtung gesehen, so weit vor dem Boden
1+3 des Hohlkolbens 39 > daß sie während des in Figur 1
dargestellten Schlagbetriebs - das Werkzeug 5 ist bis
zu seinem inneren Anschlag in das Werkzeughalterrohr 8
eingeschoben - in der vorderen Totpunktlaghe der Aussparung 1+5 gegenüberliegt, wodurch der Raum 1+8 mit der Bohrung 1*9 verbunden ist. Die Mündung der Bohrung 1+9 an der Außenseite des Hohlkolbens 39 wirkt mit einer in die Wandung im Innenraum IiO des Werkzeughalterrohres 8 angeordneten Steuernut 50 zusammen, die über einen Durchgang 51 mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist. Die. axiale Erstreckung S der als Ringnut ausgebildeten Steuernut 50 ist kürzer als die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers 1+2. Zweck-

mäßigerweise beträgt die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers h-2 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung hl des Hohlkolbens 39 70 bis 130 % des Hubveges H des Hohlkolbens 39. Der Hubweg ist dabei als der Weg definiert, den der Hohlkolben 39 von seinem hinteren bis zu seinem vorderen Totpunkt zurücklegt. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungs beispiel, bei dem der von der Bohrung ^9 gebildeten Über strömkanal einerseits vom Schläger hz und andererseits durch die axiale Begrenztheit der Steuernut 50 gesteuert ■wird, kann die axiale Länge L der dichtenden Berührfläche - wenn die Schlagenergieverhältnisse dies zulassen - sich näher zu den kürzeren Längen des angegebenen Längenbereichs hin bewegen.

Das hintere, den Werkzeughalter U abgewandte Ende des Hohlkolbens 39 ist gabelartig ausgebildet und trägt einen Drehbolzen 55· Mittig ist' im Drehbolzen 55 eine Querbohrung angeordnet, in die der Taumelfinger 38 mit geringem Bewegungsspiel eingreift. Dadurch kann sich der Taumelfinger 38 leicht in axialer Richtung in der Querbohrung bewegen. In Figur 1 ist strichpunktiert die Lage des Taumelfingers 38 im hinteren Totpunkt des Hohlkolbens 39 dargestellt. Das Maß H zeigt den Hubweg desselben an.

In den vorderen, dem Taumelfinger 38 abgewandten Endbereich der zylindrischen Bohrung U1 des Hohlkolbens 39 erstreckt sich das innere Ende einer feststehenden Trägerhülse 56. In der Axialbohrung der Trägerhülse 56 ist ein Zwischendöpper 57 dicht und gleitend geführt. Der Zwischendöpper 57 ist kolbenförmig ausgebildet und weist einen zylindrischen, sich zum Schläger k2 hin erstrek-

kenden Kolbenfortsatz auf. Der Durchmesser des Kolbenfortsatzes ist wesentlich geringer als der Fortsatz kk des Schlägers 1*2.

Durch einen in der Axialbohrung der Trägerhülse 56 vorstehenden Ringwulst 58' ist sichergestellt, daß der Zwiachendöpper 57 die Axialbohrung nicht in Richtung auf den Schläger 1*2 zu verlassen kann. An dem dem Schläger 1*2 zugewandten freien Ende ist in einer in die Wandung der Axialbohrung der Trägerhülse 56 eingeschnittenen Ringrille ein Bremsring 58 eingelegt. Der Bremsring S8 •bildet eine Fangvorrichtung für den Schläger 1*2 in dessen Leerlaufstellung. In der Leerlaufstellung befindet sich das Werkzeug 5 in seiner vordersten, am wenigsten weit in das Werkzeughalterrohr 8 eingeschobenen, durch die Längsnut 6 begrenzten Stellung. In dieser Stellung ist der Fortsatz kk des Schlägers k2 in den Bremsring 58 eingedrungen, der sich radial aufgeweitet hat und so den Schläger 1*2 festhält. In dieser Stellung ist der zwischen Kolbenboden 1*3 und Schläger k2 befindliche Raum 1*8 ständig über den Überströmkanal 1*9 entlastet, so daß sich ein Luftpolster nicht aufbauen kann.

Eine Drehbewegung des Nabenkörper π 27 erzeugt eine hin- und hergehende Bewegung den Hohlkolbens 39- Über das in der Schlagstellung sich zwischen dem Boden 1*3 des. Hohlkolbens 39 und dem Schläger 1*2 sich ausbildende Luftpolster, welches als Energiespeicher wirkt, wird der Schläger ebenfalls in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzt. Die bei der Vorwärtsbewegung des Hohlkolbens 39 unvermeidlich auftretenden Luftverlust wer-, den im vorderen Totpunkt des Topfkolbens wie auch des Schlägers 1*2 (Figur 1) über den geöffneten Überstrom-

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kanal (Durchgang 51, Bohrung U9, Aussparung U5 und Längs "bohrung hj) ersetzt. Bei der anschließenden Rückwärtsbewegung des Hohlkolbens 39 steuert zunächst der Schläger U2 die Bohrung U9 an ihrer inneren"Ausmündung und dann zusätzlich der Hohlkolben 39 die Bohrung U9- an ihrer äußeren Ausmündung zu: Über das sich jetzt im abgeschlossenen Raum U8 ausbildende Unterdruckpolster wird der Schläger U2 nach hinten mitgenommen. Schließlich erreicht der Hohlkolben 39 nach Zurücklegung des Hubweges H seinen hinteren Totpunkt, wodurch die im Raum U8 eingeschlossene Luft komprimiert wird, bis der Schläger k2 auch seinen hinteren Totpunkt erreicht und wieder nach vorne beschleunigt wird.

Das in Figur 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Schlagwerks weist auch wieder einen Hohlkolben auf, in dem ein Schläger 72 geführt ist. Der Schläger 72 ist prinzipiell genauso aufgebaut, wie der Schläger UP dor. eratpti Ausf ührungsbei spi eis , weshalb auch für übereinstimmende Teile mit dem ersten Ausführungsbeispiel die gleichen Bezugszahlen verwendet werden. Der Hohlkolben 69 ist wiederum im Innern eines Werkzeughalterrohres 68 geführt. In der Wandung des Topfkolbens befindet sich ein als Bohrung 79 ausgestalteter Überströmkanal. Allerdings ist die Mündung der Bohrung 79 an· der Außenseite des Hohlkolbens 69 über eine in die Außenseite des Hohlkolbens 69 eingearbeitete Längsnut 80 ständig mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also der Überströmkanal (Bohrung U7, Aussparung U5, Bohrung 79, Längsnut 80) nur durch den Schläger 72 gesteuert. Aus diesem Grunde· soll to bei diesem Aus führungsbni spiel die axiale Länge L der (dichtenden) Berührfläche der Mantel-

fläche des Schlägers 72 mit der Wandung der zylindrischen Bohrung des Hohlkolhens 69 größer als oder zumindest gleich groß sein wie der Huh H des Topfkolhens 69. Der Huh H ist hei diesem Ausführungsheispiel, hei dem der Topfkolhen üher einen an sich "bekannten Kurheltrieh in Bewegung gesetzt wird doppelt so groß wie der Exzenterradius der Kurhelscheihe 81. Das in Figur 3 dargestellte Schlagwerk kann etwa in einem Bohrhammer ■verwendet werden, der aus der DE-AS 22 h2 9^ "bekannt g3worden ist.

Das in Figur k dargestellte dritte Ausführungsheispiel eines Schlagwerks hat· wiederum einen Hohlkolhen 89, dem dicht und gleitend ein Schläger 92 geführt ist. Der Schläger 92 entspricht wieder prinzipiell dem Schläger \2 des ersten Ausführungsheispiels.

Der Topfkolhen 89, der heispielsweise in einem Bohrhammer wie er aus der DE-Α3.£5Ί€ιHQ&"bekannt geworden ist, ist in einem feststehenden Führungsrohr $6, in dessen Bohrung eine Laufbuchse 9T angeorndet ist, geführt.

In der Wandung des Hohlkolhens 89 ist wiederum ein als Bohrung 99 ausgestalteter Üherströmkanal angeordnet. Die Mündung der Bohrung 99 an der Außenseite des Hohlkolhens 89 wirkt, wie im ersten Ausführungsheispiel mit einer in der Wandung des Führungsrohres angeordneten Steuernut zusammen. Die Steuernut 100 ist hei diesem ■Ausführungsheispiel, da das Führungsrohr 96 feststehend angeordnet ist, natürlich als achsparallel verlaufende Nut ausgebildet. Die Steuernut 100 ist wiederum üher einen Durchgang 101 in-der Wandung des Führungsrohres 96 mit der

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das Schlagwerk umgehenden Atmosphäre verbunden.

Die Wirkungsweise dieses dritten Ausführungsbeispieles ist natürlich "sinngemäß die gleiche wie "beim ersten Ausführungsbeispiel. ' .

Leerseite

Claims

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25.5.1981 Vo/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

1 J Schlagwerk für einen'Bohrhammer, "bei dem ein heim Aufschlag seine Schlagenergie an ein Werkzeug abgehender Schläger im zylindrischen Innenraum eines von einem Motor in eine axiale Hin- und Herbewegung versetzten Hohlkorbens geführt und im Schlagbetrieb durch.ein zwischen dem Boden des Hohlkolbens und dem Schläger eingeschlossenes Luftpolster mitgenommen wird, das im Leerlaufbetrieb durch mindestens einen vom Schläger gesteuerten Überströmkanal zur Umgebungsluft des Schlagwerks (Atmosphäre) entlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schläger (1*2, 72, 92) durch in eine insbesondere am vorderen, dem Werkzeug zugewandten - Ende angeordneten, zugeordnete Aussparung (U5) in seiner Mantelfläche eingelegte, vorzugsweise elastische Diehtmittel (Π6), wie O-Ring, die den als Bohrung (^9, 79, 99) in der Wandung des Hohlkolbens (39_S 69» 89) ausgestalteten Überströmkanal steuern,; gegen die Innenfläche der Wandung des Hohlkolbens (39, 69, 89) abgedichtet ist und daß die Aussparung (^5) über eine Längsbohrung (hf) im Schläger (k2_t 72, 92) mit dem das Luftpolster bildenden Raum (U8) im Hohlkolben verbunden ist.
2. Schlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlagbetrieb in der vorderen Totpunktlage des Hohlkolbens (39, 69, 89) die Bohrung (U9, 79, 99) in dessen Wandung der Aussparung (^5) wenigstens zum Teil gegenüberliegt.
3. Schlagwerk nach Anspruch .1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (L) der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (^2, 72, 92) mit der Wandung der zylindrischen Bohrung (Ui) des Hohlkolbens (39, 69, 89) 0,7 bis 1,3 Mal so lang ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (39, 69, 89).
h. Schlagwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung der Bohrung (U9, 99) an der Außenseite des Hohlkolbens (39, 89) mit einer in die Aussenseite des Hohlkolbens bzw. in die Wandung des Führungsrohres (8, 96) oder einer Laufbauchse (97) angeordneten Steuernut (50, 100) zusammenwirkt, die mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist.
5. Schlagwerk nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung (S) der Steuernut (50, 100) kürzer ist als die axiale Länge (L) der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (U2, 92).
6. Schläger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Mündung der Bohrung (79) an der Außenseite des Hohlkolbens (69) > insbesondere über eine in die Außenseite des Hohlkolbens (69) eingearbeitete Längsnut (80), ständig mit der Umgebungsluft des Schlagwerks verbunden ist.
7· Schlagwerk nach Anspruch 6₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der (dichtenden) Berührfläche der Mantelfläche des Schlägers (72) größer als oder gleich groß ist wie der Hub (H) des Hubkolbens (69)·
8.· Schläger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schläger (U2, 72, 92) aus Stahl und der Hohlkolben (39, 69, 89) aus Aluminium besteht.