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1. Bereich der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen pneumatische Werkzeuge und im
besonderen Betätigungsventile
für solche
Werkzeuge.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Die
Motoren vieler Werkzeuge werden pneumatisch gesteuert. Kopfventile
zum Beschränken und
Steuern des Luftstroms für
diese pneumatischen Werkzeuge wurden bisher bereitgestellt. Wie
in 2 zu sehen ist, umfassen diese Ventile nach dem Stand
der Technik einen Ventilsitz mit einer Bohrung (damit Luft durch
diese hindurchfließen
kann) mit einer mittigen Achse und ein zweites Ventilglied mit einer
gegen den Ventilsitz vorgespannten Eingriffsfläche, um eine im wesentlichen
fluiddichte Dichtung zu bilden, und einen Schaft, welcher mit dem
zweiten Ventilglied verbunden ist und in der normalen, geschlossenen
Position koaxial durch die Bohrung hindurch angeordnet ist. Der
Schaft ist mit einem Auslösemechanismus
zum Öffnen
und Schließen
des Ventils verbunden. Durch Drücken
des Auslösers
werden der Schaft und die Eingriffsfläche von dem Ventilsitz weg
gekippt oder geneigt.
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Eine ähnliche
Anordnung ist in U.S. 5,205,540 offenbart, bei welcher mit Hilfe
eines Auslösers
ein Ventilelement von einem ringförmigen Ventilsitz weg gekippt
wird, um in einen Schaft oder eine Spindel einzugreifen, die/der
mit dem Ventilglied verbunden ist und sich in normaler, geschlossener
Position, in welche das Ventilglied von einer Feder elastisch vorgespannt
wird, koaxial in der Bohrung in dem Ventilsitz erstreckt.
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Durch
dieses Kippen wird ein Luftstrom durch die Bohrung des Ventilsitzes
hindurchgelassen. Jedoch lassen es die Zwänge des Zylinders, in welchem
das zweite Ventilglied sitzt, nicht zu, das zweite Ventilglied weit
genug zu kippen, so dass es den Lufstrom nicht einschränkt und
einen maximalen Strom durch die Bohrung hindurchlässt, um
den pneumatischen Motor wirksam zu betätigen.
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Bei
Versuchen zur Lösung
des Problems gehörte
einfach auch das Vergrößern des
zweiten Ventilglieds und der hindurch führenden Bohrung. Diese Lösung führt jedoch
dazu, dass sich die Handhabe des den Ventilsitz umgebenden Werkzeugs
verbreitert, wodurch die Handhabe zu groß und zu beschwerlich zur bequemen
Verwendung wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die grundsätzliche
Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kopfventil für pneumatische Werkzeuge zu
schaffen, bei dem die Nachteile bisheriger Ventile vermieden und
dabei zusätzliche
Vorteile in Konstruktion und Betätigung
geboten werden.
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Ein
wichtiges Merkmal der Erfindung ist, dass ein Ventil geschaffen
wird, das eine verhältnismäßig einfache
und ökonomische
Konstruktion aufweist.
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Noch
ein weiteres Merkmal des Kopfventils gemäß der Erfindung ist, dass es
einen maximalen Luftstrom durch sich hindurch ermöglicht,
ohne die Größe des Werkzeugs
zu erhöhen,
in welches es eingebaut ist.
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Ein
Kopfventil gemäß der Erfindung
ist in Anspruch 1 definiert. Weiterentwicklungen und Modifizierungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Eines
oder mehrere der obigen Merkmale können erzielt werden, indem
ein Kopfventil für
ein pneumatisches Werkzeug mit einem Körper geschaffen wird, wobei
das Kopfventil folgendes umfaßt:
ein erstes Ventilglied, das eine Bohrung mit einer mittigen Achse
aufweist und einen Ventilsitz um die Bohrung herum bildet; ein zweites
Ventilglied mit einer Eingriffsfläche, die mit dem Ventilsitz
in Eingriff gebracht werden kann, um eine im wesentlichen fluiddichte
Dichtung mit diesem zu bilden; einen Schaft, der fest mit dem zweiten
Ventilglied verbunden und durch die Bohrung hindurch angeordnet
ist; ein Ventilbetätigungsglied,
das mit dem Schaft verbunden und in dem Körper angebracht ist, um sich
zwischen einer geschlossenen Position, in der das zweite Ventilglied
in Eingriff mit dem Ventilsitz steht, und einer offenen Position
zu bewegen, in der das zweite Ventilglied gegenüber dem Ventilsitz gekippt
ist, um einen Luftstrom durch die Bohrung hindurch zuzulassen; und eine
in dem Körper
angeordnete federnde Konstruktion, welche das zweite Ventilglied
gegen den Ventilsitz und das Ventilbetätigungsglied in seine geschlossene
Position drückt,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein Abschnitt des Schafts gegenüber
der Achse versetzt ist.
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Die
Erfindung besteht aus bestimmten neuartigen Merkmalen und einer
Kombination von Teilen, die im folgenden vollständig beschrieben, in den anliegenden
Zeichnungen dargestellt und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigt
sind, wobei es sich versteht, dass ohne Abweichung vom Wesen oder
ohne Verzicht auf die Vorteile der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen
an den Einzelheiten vorgenommen werden können.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Zum
Zwecke des leichteren Verständnisses der
Erfindung ist in den anliegenden Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform
derselben dargestellt, aus deren Prüfung bei Betrachtung in Verbindung
mit der folgenden Beschreibung die Erfindung, deren Konstruktion
und Funktionsweise und viele von deren Vorteilen leicht zu verstehen
und zu erkennen sind.
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1 ist
eine Seitenansicht des pneumatischen Werkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine fragmentarische Schnittansicht eines Kopfventils gemäß dem Stand
der Technik;
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3 ist
eine teilweise herausgebrochene und teilweise im Schnitt geführte, vergrößerte fragmentarische
Seitenansicht der Handhabe des Werkzeugs gemäß 1 zur Darstellung
des Kopfventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine weiter vergrößerte, fragmentarische
Schnittansicht des Kopfventils gemäß 3 in der
geschlossenen Position;
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5 ist
eine Ansicht des Kopfventils ähnlich 4 in
der offenen Position;
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6 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von einigen der
Bestandteile des Kopfventils gemäß 3;
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7 ist
eine im allgemeinen entlang der Linie 7-7 gemäß 4 geführte Schnittansicht;
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8 ist
eine Ansicht ähnlich 4,
welche ein zweites Kopfventil gemäß der vorliegenden Erfindung
in der geschlossenen Position darstellt;
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9 ist
eine im allgemeinen entlang der Linie 9-9 gemäß 8 geführte Schnittansicht;
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10 ist
eine Ansicht ähnlich 8,
welche das Kopfventil gemäß derselben
in der offenen Position darstellt;
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11 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von einigen der
Bestandteile des Kopfventils gemäß 8;
und
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12 ist
eine im allgemeinen entlang der Linie 12-12 gemäß 8 geführte Schnittansicht.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 und 3 ist
ein pneumatisches Werkzeug dargestellt, beispielsweise ein Schlagschrauber 10.
Der Schlagschrauber 10 umfasst einen Körper 12, welcher einen
Handgriffabschnitt 14 und einen Motorgehäuseabschnitt 16 umfasst.
Der (nicht gezeigte) Motor des Schlagschraubers 10 wird in
bekannter Weise durch Druckluft betätigt, die durch eine äußere Luftleitung 18,
die mit einer (nicht gezeigten) Luftquelle verbunden ist, und durch
einen zylindrischen Luftkanal 20 hindurch zugeführt wird, der
von einer zylindrischen Wand 21 innerhalb des Handgriffabschnitts 14 gebildet
wird.
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Zur
Steuerung der dem Motor zugeführten Luft
ist ein Kopfventil 22 vorgesehen. Wie in 4–6 zu
sehen ist, umfasst das Kopfventil 22 ein erstes Ventilglied 24,
welches durch einen Reibschluss oder dergleichen in dem oberen Ende
des Luftkanals 20 befestigt ist. Das erste Ventilglied 24 umfasst
eine mittige Bohrung 2b mit einer mittigen Achse "A" (6).
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Das
erste Ventilglied weist ein unteres Ende 28 auf, welches
einen Ventilsitz 30 um die Bohrung 26 herum bildet.
Wie im folgenden erläutert,
umfasst das erste Ventilglied 24 eine vorstehende Konstruktion 32,
welche von dem unteren Ende 28 vorsteht und herabhängt.
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Das
Kopfventil 22 umfasst auch ein zweites Ventilglied 34 mit
einer mittigen Achse, einem oberen sternförmigen Abschnitt 36 und
einem in Axialrichtung von diesem herabhängenden, gewehrkugelförmigen unteren
Abschnitt 38. Der Außenumfang
des sternförmigen
Abschnitts 36 bildet eine Mehrzahl von Ausnehmungen 37 zwischen
dem sternförmigen
Abschnitt 36 und der zylindrischen Wand 21. Der
sternförmige
Abschnitt 36 weist eine im wesentlichen planare Eingriffsfläche 40 auf,
die in der in 4 zu sehenden Weise mit dem
Ventilsitz 30 in Eingriff gebracht werden kann, um eine
im wesentlichen fluiddichte Dichtung zu bilden.
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Das
Kopfventil 22 umfasst auch einen langgestreckten, geraden
Schaft 42 mit einer Achse, die gegenüber der mittigen Achse des
zweites Ventilglieds 34 versetzt und parallel zu dieser
ist. Der Schaft 42 weist ein erstes Ende 44, das
mit dem zweiten Ventilglied 34 verbunden oder darin eingebettet
ist, und ein zweites Ende 46 auf, das durch die Bohrung 26 hindurch
angeordnet ist.
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Das
Kopfventil 22 umfasst ferner ein Betätigungsglied 48, das
einen Auslöseknopf 50 umfasst, welcher
aus dem Körper 12 heraus
vorsteht und mit einem Ende eines langgestreckten Stabes 52 verbunden
ist. Der langgestreckte Stab 52 enthält an einem anderen Ende eine
Bohrung 54. Die Bohrung 54 ist an ihren beiden
Enden abgeschrägt
und besitzt einen mittigen Abschnitt 56 mit engerem Durchmesser. Das
Betätigungsglied 48 ist
eingriffsfähig
mit dem Schaft 42 verbunden, der durch die Bohrung 54 hindurch
angeordnet ist.
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Das
Kopfventil 22 umfasst auch eine federnde Konstruktion,
beispielsweise eine Spiralfeder 58, welche in dem Luftkanal 20 des
Körpers 12 und
um den unteren Abschnitt 38 des zweiten Ventilglied 34 angeordnet
ist, um das Ventil in seine geschlossene Position vorzuspannen.
Wie in 4 zu sehen ist, drückt die Spiralfeder 58 die
Eingriffsfläche 40 des zweiten
Ventilglieds 34 in Eingriff mit dem Ventilsitz 30,
um eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte
Dichtung dazwischen zu bilden, wobei der mit dem langgestreckten
Stab 52 verbundene Schaft 42 das Betätigungsglied 48 in
der geschlossenen Position hält. Wenn
sich das Betätigungsglied 48 in
der geschlossenen Position befindet, ist der Schaft 42 gegenüber der
mittigen Achse "A" der Bohrung 26 versetzt
und ist zwischen der Achse "A" und dem Auslöseknopf 50 angeordnet.
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Das
Betätigungsglied 48 ist
in der in 5 gezeigten Weise aus der geschlossenen
Position gemäß 4 in
eine offene Position bewegbar. Ein Benutzer drückt einfach den Auslöseknopf 50 in
die Richtung des Pfeils A gemäß 5,
wodurch sich der langgestreckte Stab 52 in der gleichen
Richtung bewegt und bewirkt, dass der damit verbundene Schaft 42 die
Eingriffsfläche 40 des
zweiten Ventilglieds 34 von dem Ventilsitz 30 weg
kippt, um einen Luftstrom durch die Bohrung 26 hindurch
fließen
zu lassen, um den pneumatischen Motor anzutreiben. Da der Schaft 42 gegenüber der
Achse des zweiten Ventilglieds 34 versetzt ist, kann dadurch
die Eingriffsfläche 40 um
mindestens 30 Grad von der Ebene des Ventilsitzes 30 weg
gekippt werden, um die Einschränkung
des Luftstroms durch die Bohrung 26 hindurch durch das
zweite Ventilglied 34 zu vermindern. Es wurde festgestellt,
dass das zweite Ventilglied 34, wenn der zwischen der Ebene
der Eingriffsfläche 40 und
der Ebene des Ventilsitzes 30 gebildete Winkel größer als
etwa 30 Grad ist, das zweite Ventilglied 34 den Luftstrom
durch die Bohrung 26 hindurch nicht wesentlich einschränkt.
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Das
ist eine große
Verbesserung gegenüber den
Kopfventilen nach dem Stand der Technik, von denen ein Beispiel
in 2 zu sehen ist, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche
Teile bezeichnen. Das Kopfventil 22' nach dem Stand der Technik weist
ein zweites Ventilglied 34' mit
einer mittigen Achse und einem langgestreckten, graden Schaft 42' auf, der mit
der Achse des zweiten Ventilglieds 34' im wesentlichen koaxial ist. Auf
Grund der Lagestelle des Schafts 42' in Bezug auf die Achse des zweiten
Ventilglieds 34' kann
die Eingriffsfläche 40' des zweiten Ventilglieds 34' nur in einem
verhältnismäßig kleinen Winkel,
im wesentlichen von weniger als 30 Grad, gegenüber der Ebene des Ventilsitzes 30 gekippt
werden. Bei diesem kleineren Kippwinkel schränkt das zweite Ventilglied 34' den Luftstrom
durch die Bohrung 26 hindurch ein.
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Das
Kopfventil 22 gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst auch eine Konstruktion, um im wesentlichen zu verhindern,
dass sich das zweite Ventilglied 34' und der Schaft 42 bei
Gebrauch um jede ihrer jeweiligen Achsen dreht. Wenn das zweite
Ventilglied 34 gedreht würde, könnte der Schaft 42 in
der geschlossenen Position des Betätigungsglieds 48 nicht
mehr zwischen der Achse "A" und dem Auslöseknopf 50 angeordnet
werden, wodurch die Eingriffsfläche 40 nicht
in einem so großen
Winkel, wie er in 5 gezeigt ist, gekippt werden
könnte.
Wie am besten in 7 zu sehen ist, ist die vorstehende Konstruktion 32 in
einer Ausnehmung 37 angeordnet, welche diese Drehung verhindert.
Alternativ braucht die vorstehende Konstruktion 32 nicht
erforderlich zu sein, wenn der mittige Abschnitt 56 der Bohrung 54 des
langgestreckten Stabs 52 klein genug ist, um die Drehung
zu verhindern.
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Die 8–12 zeigen
ein zweites Kopfventil 122, das im wesentlichen mit dem
Kopfventil 22 von 1 und 3–7 identisch
ist. Wie in 8, 10 und 11 zu
sehen ist, umfasst das Kopfventil 122 ein erstes Ventilglied 124,
welches durch einen Reibschluss oder dergleichen in dem oberen Ende
des Luftkanals 20 befestigt ist. Das erste Ventilglied 124 umfasst
eine mittige Bohrung 126 mit einer mittigen Achse "E" (8) und ein
unteres Ende 128, welches einen Ventilsitz 130 um
die Bohrung 126 herum bildet.
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Das
Kopfventil 122 umfasst auch ein zweites Ventilglied 134 mit
einer mittigen Achse, einem oberen sternförmigen Abschnitt 136 und
einem in Axialrichtung von diesem herabhängenden, gewehrkugelförmigen unteren
Abschnitt 138. Der sternförmige Abschnitt 136 weist
eine im wesentlichen planare Eingriffsfläche 140 auf, die in
der in 10 zu sehenden Weise mit dem
Ventilsitz 130 in Eingriff gebracht werden kann, um eine
im wesentlichen fluiddichte Dichtung zu bilden.
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Das
Kopfventil 122 umfasst auch einen stabförmigen Schaft 142.
Der Schaft 42 besitzt einen ersten Abschnitt 144,
der mit dem zweiten Ventilglied 134 verbunden oder darin
koaxial mit diesem eingebettet ist, und einen zweiten Abschnitt 146,
der durch die Bohrung 126 hindurch angeordnet und in Bezug auf
den ersten Abschnitt 144 geneigt ist.
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Das
Kopfventil 122 umfasst ferner ein Betätigungsglied 148.
Das Betätigungsglied 148 umfasst einen
Auslöseknopf 50,
welcher aus dem Körper 12 heraus vorsteht
und mit einem Ende eines langgestreckten Stabes 152 verbunden
ist. Das andere Ende des langgestreckten Stabes 1 ist gegabelt,
um einen Schlitz 154 zu bilden. Der zweite Abschnitt 146 des
Betätigungsglieds 148 steht,
wie am besten in 9 zu sehen ist, mit dem Schlitz 154 in
Eingriff.
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Das
Kopfventil 122 umfasst auch eine federnde Konstruktion,
beispielsweise eine Spiralfeder 158, welche um den unteren
Abschnitt 138 herum und in dem Luftkanal 20 des
Körpers 12 angeordnet ist
und das Ventil in geschlossene Position drückt. Wie in 8 zu
sehen ist, drückt
die Spiralfeder 158 die Eingriffsfläche 140 des zweiten
Ventilglieds 134 in Eingriff mit dem Ventilsitz 130,
um eine im wesentlichen flüssigkeitsdichte
Dichtung dazwischen zu bilden. Des weiteren hält der zweite Abschnitt 146 des mit
dem langgestreckten Stab 152 verbundenen Schafts 142 das
Betätigungsglied 48 in
der geschlossenen Position. Wenn sich das Betätigungsglied 148 in
der geschlossenen Position befindet, ist der zweite Abschnitt 146 des
Schafts 142 gegenüber
der mittigen Achse "E" der Bohrung 126 geneigt
und zwischen der Achse "E" und dem Auslöseknopf 150 angeordnet.
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Das
Betätigungsglied 48 ist
aus der geschlossenen Position gemäß 9 in eine
offene Position bewegbar, die in 10 gezeigt
ist. Ein Benutzer drückt
einfach den Auslöseknopf 150 in
die Richtung des Pfeils H gemäß 9,
wodurch sich der langgestreckte Stab 152 und der Schaft 142 in der
gleichen Richtung bewegen und die Eingriffsfläche 140 des zweiten
Ventilglieds 134 um mehr als 30 Grad von dem Ventilsitz 130 weg
kippen, um den Luftstrom im wesentlichen uneingeschränkt durch
die Bohrung 26 hindurch fließen zu lassen, um den pneumatischen
Motor anzutreiben.
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Zwar
wurden spezielle Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, der Fachmann wird
jedoch erkennen, dass Änderungen
und Modifizierungen ohne Abweichung von der Erfindung in deren breiteren
Ausgestaltungen vorgenommen werden können. Deshalb ist es in den
beigefügten
Ansprüchen
das Ziel, alle diese Änderungen
und Modifizierungen zu erfassen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung
liegen. Der in der vorstehenden Beschreibung und den anliegenden
Zeichnungen dargelegte Gegenstand wird nur veranschaulichend und nicht
einschränkend
geboten. Der tatsächliche
Umfang der Erfindung soll in den folgenden Ansprüchen bei Betrachtung derselben
in deren richtiger, auf dem Stand der Technik basierender Perspektive
definiert werden.