DE7718338U1 - Bohrhammer mit pneumatisch angetriebenem schlagkolben - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE B MÜNCHEN 80 ■ M AjJ ERKIRC H ER8TR. 45

Anwaltaakte 28 227 10. Juni 1977

HILTI AKTIENGESELLSCHAFT IN SCHAAN (Fürstentum Liechtenstein)

Bohrhammer mit pneumatisch angetriebenem Schlagkolben

Die Erfindung betrifft einen Bohrhammer mit einem Zylinder zur Führung eines motorisch hin und her verschieblichen Antriebskolbens und eines Schlagkolbens unter Zwischenschaltung eines Luftpolsters.

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Bei bekannten Bohrhämmern sind im Zylinder Ausgleichsbohrungen vorgesehen, über welche die beim normalen Arbeitsbetrieb des Gerätes auftretenden Leckverluste des Luftpolsters sukzessive ausgeglichen werden. Bei ordnungsgemäss dichtendem Antriebskolben bzw. Schlagkolben wird auf diese Weise sichergestellt, dass zwischen den beiden Kolben ein ausreichendes Luftpolster besteht, sodass sich die Kolben gegenseitig mechanisch nicht beaufschlagen können. Durch den üblichen Verschleiss bedingt, lässt jedoch die Dichtwirkung naturgemäss nach., wodurch die Leckverluste des Luftpolsters zunehmen. Bei stark verschlissenen Dichtelementen kommt es deshalb vor, dass der Schlagkolben plötzlich am Antriebskolben aufschlägt. Dies führt erfahrungsgemäss zu erheblichen Schaden am Gerät: so werden zumeist nebst dem Pleuel des Antriebskolbens auch dessen Antriebsorgane, der Zylinder und weitere Teile beschädigt. Hin und wieder durchschlagen die beschädigten Teile sogar das Gerätegehäuse, sodass auch | eine Verletzungsgefahr für die Bedienungsperson besteht. |

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung I

( einen Bohrhammer zu schaffen, dessen Schlagkolben bei einem | Aufeinanderschlagen von Antriebskolben und Schlagkolben zur I Vermeidung von Folgeschäden die Hubbewegung unterbricht. |

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der I

Schlagkolben ein bei dessen Zusammentreffen mit dem Antriebs- |

kolben unter bleibender Verformung gegen die Zylinderwandung |

pressbares Bremsglied aufweist. I

Beim Aufschlagen des Schlagkolbens am Antriebskolben, zufolge eines zuwenig komprimierbaren Luftpolsters, wird das Bremsglied entsprechend der kinetischen Aufprallenergie des Schlagkolbens verformt und damit gegen die Wandung der Zylinderbohrung gedrückt. Bei entsprechend hoher kinetischer Energie des Schlagkolbens wird dabei das verformbare Bremsglied mit so hohem Druck gegen die Zylinderwandung gepresst, dass der entstandene Reibschluss ein weiteres oszillieren des Schlagkolbens unterbindet. Dadurch ist ein abermaliges Zusammenschlagen der beiden Kolben ausgeschlossen. Durch anschliessenden Austausch des dieserart verschlissenen Bremsgliedes gegen ein neues und. Ersetzen der abgenützten Dichtelemente der Kolben kann der Bohrhammer ohne grosse Folgeschäden alsdann wieder intakt gesetzt werden.

Als Materialien für das Bremsglied eignen sich plastisch verformbare Werkstoffe unterschiedlichster Art, wie beispielsweise Blei, Zinklegierungen, Kupfer, Kunststoff und dgl. In formmässiger Hinsicht kann das Bremsglied verschiedenartig gestaltet sein. Grundsätzlich ist es nur wesentlich, dass dieses bei axialer Beabschlagung durch den Antriebskolben sich unter plastischer Verformung gegen die Zylinderwandung anlegt.

Vorzugsweise ist das Bremsglied als Scheibe mit im wesentlichen dem Schlagkolben entsprechendem Aussendurchmesser ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich ein besonders sensibles Reagieren des Bremsgliedes erzielen, da die Scheibe im Arbeitsbetrieb bereits an der Zylinderwandung anliegt und folglich auch schon bei energiearmem Zusammenschlagen der Kolben unmittelbar das Festklemmen des Schlagkolbens eintritt. Die Scheibe

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kann, je Konstruktion des Schlagkolbens, sowohl Vollquerschnitt als auch Ringquerschnitt mit beispielsweise ebener oder gewellter stirnseitiger Oberfläche aufweisen.

Mit Vorteil ist das Bremsglied an der dem Antriebskolben zugewandten Stirnseite des Schlagkolbens angeordnet. Es haben sich dazu im besonderen scheibenförmige Bremsglieder mit einem umlaufenden, gegen den Antriebskolben hin gerichteten Rand bewährt. Die Bremsglieder lassen sich beispielsweise durch eine zentrische Zapfenverbindung am Endbereieh des Schlagkolbens festlegen.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Bremsglied zwischen einem werkzeugseitigen Abschnitt und einem diesem gegenüber.axial verschiebbaren antriebskolbenseitigen Abschnitt des Schlagkolbens angeordnet. Diese Ausbildungsform hat den Vorteil geringen Materialaufwandes, da ringförmige Bremsglieder klein-/ sten Querschnitts verwendet werden können. Dabei kann die Form des Querschnitts des Bremsgliedes beliebiger Art sein.

Als weitere Ausbildungsvariante hat es sich zweckmässig ί

erwiesen, das Bremsglied als in einer Radialbohrung des Schlagkolbens geführter Stift auszubilden, wobei in die Radialbohrung eine Axialbohrung mündet, die der Führung eines axial verschieblichen, die Stirnseite des Schlagkolbens gegen den Antriebskolben hin überragenden, mit dem Bremsglied in Kontakt stehenden Umlenkzapfens dient. Der Umlenkzapfen überträgt so den beim Beaufschlagen des Antriebskolbens auftretenden Schlagimpuls an den Stift, der dadurch unter plastischer Verformung

» · zum Zwecke des besagten Festklemmens des Schlagkolbens gegen die Zylinderwandung gepresst wird. Der den Schlag-

* kolben mit Vorteil über den ganzen Durchmesser radial durchsetzende Stift ist zweckmässig längsgeteilt, wobei

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die Axialbohrung im Bereich der Trennstelle des Stiftes in die Radialbohrung eintritt. Dadurch wird das radiale Verschieben der beiden Stift-Teile gegen die Zylinderwandung hin erleichtert, da der zweckmässig keilförmig zugespitzte Umlenkzapfen so lediglich Umlenkfunktion und zusätzlich nicht auch Trennfunktion zu erfüllen hat. Auch auf diese Weise lässt sich also ein sensibles Stoppen des Schlagkolbens erzielen. Grundsätzlich ist es auch möglich, nur einen einteiligen oder mehrere zueinander winkelversetzte stiftförmige Bremsglieder zum gleichzeitigen Anpressen an der 'Zylinderwandung durch Betätigen eines Umlenkzapfens vorzusehen.

Als eine funktionstüchtige Abart eines stiftförmigen Bremsgliedes hat sich ein bügeiförmiges Bremsglied erwiesen. Dieses ist in Bohrungen, die den Schlagkolben von der antriebskolbenseitigen Stirnfläche her diametral und schräg verlaufend durchsetzen, mit den Schenkein gefasst und überragt mit dem Rücken die Stirnfläche zum Antriebskolben hin. Beim Aufsehlagen am Antriebskolben wird der Bügel in der Weise verformt, dass die Enden der Schenkel aus den Schrägbohrungen treten und an die Zylinderwandung gepresst werden, wodurch wiederum der Bremseffekt erzielt wird.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Bohrhammer im ordnungsgemassen Arbeitseinsatz, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 den Bohrhammer gemäss Fig. 1, mit zufolge Aufschiagens am Antriebskolben verformtem Bremsglied, teilweise im Schnitt,

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Fig. 3 einen Schlagkolben in zweigeteilter Ausführung,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Schlagkolbens.

Der in Fig. 1 dargestellte Bohrhammer besteht aus einem Gehäuse 1, in welchem über ein vorderseidiges Kugellager 2 und ein rückseitiges Nadellager 3 ein Zylinder drehbar gelagert ist. Im vorderen Bereich ist der Zylinder 4 als Aufnahme für ein andeutungsweise erkennbares Bohrwerkzeug 5 ausgebildet. Letzteres weist Mitnahmenuten 5a zum Eingriff nicht dargestellter Mitnahmeelemente auf. Ein gehäuseseitig abgestützter Dichtring 6 unterbindet einerseits das Eindringen von Schmutz in das Gerät und andererseits das Austreten von Schmierstoffen.

Auf dem Zylinder 4 ist über einen Sicherungsstift 7 ein Kegelrad 8 drehfest angeordnet. Der Drehantrieb des Kegelrades 8 bzw. des Zylinders 4 erfolgt durch ein motorisch angetriebenes Kegelritzel 9. Ferner wird vom nicht gezeigten Motor auch eine Exzenterwelle 11 angetrieben, die über einen Pleuel 12 einem im Zylinder 4 gelagerten gesamthaft mit 13 bezeichneten Antriebskolben Hubbewegung verleiht. Zur Kupplung des Pleuels 12 mit dem Antriebskolben 13 sind die genannten Teile von einem Kolbenbolzen 14 durchsetzt. Der Antriebskolben 13 trägt ferner ein ringförmiges Dichtelement 15.

Im Zylinder 4 ist vor dem Antriebskolben 13 auch ein gesamthaft mit 16 bezeichneter Schlagkolben gelagert. Dieser weist einen Schaft 17 zur Uebertragung der kinetischen (Arbeits)-Energie an das Bohrwerkzeug 5 sowie rückseitig einen Kopf 18 auf. Der Kopf 18 ist

ebenso wie der Antriebskolberi 13 mit einem Dichtelement 19 versehen. Ferner trägt der Kopf 18 ein die zum Antriebskolben 13 hin gerichtete Stirnseite überragendes Bremsglied 21. Dieses besteht aus plastisch verformbarem Kunststoff und ist durch Eingiessen über ein Pussteil 21a im Kopf 18 formschlüssig gehaltert. Die Oberseite des Bremsgliedes 21 ist tellerförmig gestaltet und weist einen abstehenden verformbaren Rand 21b auf..

Durch die Hubbewegung des Antriebskolbens 13 wird der Schlagkolben 16 von dem zwischen "den beiden Kolben im Zylinder 4 stehenden Luftpolster entsprechend phasenverschoben ebenso in hin-und hergehende Bewegung versetzt. Um dabei, das Vorlaufen des Schlagkolbens 16 in die gezeigte schlagabgebende Stellung nicht zu hemmen, weist der Zylinder 4 vorderseitig Abblasbohrungen 4a auf. Des weiteren ist im Zylinder 4 eine Ausgleichsbohrung 4b vorgesehen, welche dichtungsbedingt auftretende Leckverluste des Luftpolsters in begrenzten Umfange sukzessive ausgleicht. Mit zunehmender Einsatzzeit des Bohrhammers lässt erfahrungsgemäss jedoch die Wirkung der Dichtelemente 15, 19 erheblich nach, was zur Folge hat, dass der Antriebskolben 13 und der Schlagkolben 16 bei der aufeinander zugerichteten Hubbewegung immer näher aneinandergelangen, bis plötzlich die Stirnseiten der Kolben aufeinanderprallen. Mit abnehmender Dichtheit nimmt demnach auch die Aufschlagenergie zu.

Die Festigkeit bzw. plastische Verformbarkeit des Bremsgliedes 21 ist so vorbestimmt, dass dieses entsprechend verformt wird bevor die vom Schlagkolben 16 | an den Antriebskolben 13 abgegebene kinetische Energie etwa ein Beschädigen des Pleuels 12 oder anderer Geräteteile hervorrufen kann.

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Die Pig. 2 zeigt den Bohrhammer nachdem der Schlagkolben 16 am Antriebskolben 13 aufgeschlagen hat, wodurch die Oberseite des Bremsgliedes 21 und im besonderen der Rand 21b plastisch verformt wurde. Die besagten Zonen des Bremsgliedes 21 werden demnach unter bleibendem Druck gegen die Zylinderwandung gepresst, sodass der Schlagkolben 16, zufolge der hohen Haftreibung des Bremsgliedes 21 vom Antriebskolben 13 über das Luftpolster nicht mehr weiter verschiebbar ist. Der Schlagkolben 16 wird nach dem·Aufprallen am Antriebskolben lediglich noch beim nächsten Vorwärtshub in die gezeigte vordere Position gebracht. Damit ist die Schlagabgabe an das Bohrwerkzeug 5 unterbrochen, was der Bedienungsperson anzeigt, dass ein neues Bremsglied 21 sowie funktionstüchtige Dichtelemente 15, 19 einzubauen sind.

Der in Fig. 3 dargestellte gesamthaft mit 22 bezeichnete Schlagkolben weist am Schaft 23 rückseitig einen zweigeteilten Kopf 24 auf, wobei auf einem vorderseitigen Abschnitt 24a ein rückseitiger Abschnitt 24b durch eine Sieherungsscheibe 24c axial begrenzt verschiebbar ist. Zwischen· dem vorderseitigen Abschnitt 24a und dem rückseitigen Abschnitt 24b ist ein als Scheibe 25 ausgebildetes metallenes Bremsglied eingelegt. Ferner trägt der Kopf 24 wiederum ein Dichtelement 26.

Bei dieser Ausführungsform des Schlagkolbens 22 wird beim Aufschlagen des rückseitigen Abschnittes 24b am Antriebskolben 13 der besagte Abschnitt gegen den vorderseitigen Abschnitt 24a axial verschoben, wobei die Scheibe 25 plastisch verformt wird und sich dabei zum Festlegen des Schlagkolbens 22, wie prinzipiell bereits erläutert, gegen die Zylinderwandung presst.

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Die Ausführungsform des gesamthaft mit 27 bezeichneten SchlagkoDbens gemäss Pig. 4 weist ebenso einen Schaft 28 sowie einen Kopf 29 mit Dichtelement 31 auf. Der Kopf 29 ist von einer Radialbohrung 32 durchsetzt, in der zwei plastisch verformbare Stiftteile 33a, 33b angeordnet sind. Eine zentrale Axialbohrung 34 mündet von der rückseitigen Stirnseite des Kopfes 2 9 her in die Radialbohrung 32. In die Axialbohrung 34 ist ein Umlenkzapfen 35 eingesetzt, der vorderseitig kegelig ausgebildet ist, um beim Aufschlagen des Schlagkolbens

|^; 27 am Antriebskolben 13 durch axiales Eindrücken des Umlenkzapfens 35 ein radiales Auslenken .der Stiftteile 33a und 33b zu bewirken. Dies wiederum führt zu dem besagten Verklemmen des Schlagkolbens 27 an der Zylinderwandung .

Die erfindungsgemässe Lösung ist grundsätzlich auch bei Meisselhämmern ohne Drehantrieb verwertbar.

Claims (5)

■ftfrsprüche

1. Bohrhammer mit einem Zylinder zur Führung eines motorisch hin und her verschieblichen Antriebskolbens und eines Schlagkolbens unter Zwischenschaltung eines Luftpolsters, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben (16, 22, 27) ein bei dessen Zusammentreffen mit dem Antriebskolben (13) unter bleibender Verformung gegen die Zylinderwandung pressbares Bremsglied (21, 25, 33a, 33b) aufweist.

2. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied als Scheibe (21, 25) mit im wesentlichen dem Schlagkolben (16, 22) entsprechendem Aussendurchmesser ausgebildet ist.

3. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied (21) an der dem Antriebskolben (13) zugewandten Stirnseite des Schlagkolbens (16) angeordnet ist.

4. Bohrhammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied (25) zwischen einem werkzeugseitigen Abschnitt (24a) und einem diesem gegenüber axial verschiebbaren antriebskolbenseitigen Abschnitt (24b) des Schlagkolbens (22) angeordnet ist.

5. Bohrhammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsglied als in einer Radialbohrung (32) des Sehlagkolbens (27) geführter Stift (33a, 33b) ausgebildet ist, wobei in die Radialbohrung (32) eine Axialbohrung (34) mündet, die der Führung eines axial verschieblichen, die Stirnseite des Schlagkolbens (27) gegen den Antriebskolben (13) hinüberragenden, mit dem Bremsglied (33a, 33b) in Kontakt stehenden Umlenkzapfens (35) dient.