EP1089856A1 - Percussive mechanism for a percussive or rotary percussive tool - Google Patents

Percussive mechanism for a percussive or rotary percussive tool

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Publication number
EP1089856A1
EP1089856A1 EP99923508A EP99923508A EP1089856A1 EP 1089856 A1 EP1089856 A1 EP 1089856A1 EP 99923508 A EP99923508 A EP 99923508A EP 99923508 A EP99923508 A EP 99923508A EP 1089856 A1 EP1089856 A1 EP 1089856A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
inner rotor
percussive
percussion piston
control channel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99923508A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Briem
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1089856A1 publication Critical patent/EP1089856A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D16/00—Portable percussive machines with superimposed rotation, the rotational movement of the output shaft of a motor being modified to generate axial impacts on the tool bit

Definitions

  • the invention relates to a percussion mechanism for a percussive or rotary percussion working tool with a rotatingly driven external rotor and an internal rotor arranged axially parallel and eccentrically, rotatingly driven at a relative speed to the external rotor, in the cavity of which a reciprocating piston is guided, whereby One or more control channels open into the cavity, which are alternately connected during the rotation to a compression space and suction space which form between the outer contour of the inner rotor and the inner contour of the outer rotor.
  • Such a striking mechanism is identified as known in DE 42 16 071 A1.
  • an inner rotor rotates at a relative speed in an outer rotor, the two axes of rotation of the inner rotor and outer rotor being arranged parallel and eccentrically to one another.
  • a cavity is formed in the inner rotor, in which a percussion piston is displaceably guided.
  • At least one control channel opens into the cavity near its axial ends, and the control channels located at the opposite ends are alternately connected during rotation to a compression chamber and suction chamber which form between the outer contour of the inner rotor and the inner contour of the outer rotor.
  • the invention has for its object to develop a percussion mechanism of the type mentioned in such a way that a substantial increase in performance is achieved with a smaller design, higher functional reliability, simple drive and simple structure.
  • a spring mechanism is formed which stores the kinetic energy of the returning percussion piston and, when the direction of movement of the percussion piston reverses, releases the stored energy for moving the percussion piston in the forward direction thereof.
  • the energy storage and retransfer to the percussion piston is advantageously achieved in that the spring mechanism is formed by means of an air column located in the rear section of the cavity and compressed during the backward movement of the percussion piston. This also results in good vibration damping during impact operation.
  • the spring mechanism is formed by means of a metallic spring. Other spring mechanisms, e.g. with plastic or rubber elements are conceivable.
  • Pressing in compressed air during the forward movement in addition to the spring action can be effected in that the air from the compression space through at least one control channel on the facing partial surface of the outer contour of the inner rotor in front of or behind the percussion piston or one - 4 -
  • a pulse-like pressing and suction effect by the compressed air in the cavity of the inner rotor can be generated in that a fixed sleeve, which is concentric with the axis of rotation of the inner rotor and is fitted into the cavity, is arranged in the rotating inner rotor, which sleeve fits onto the at least one control channel and the at least one further control channel has matched holes.
  • FIG. 1 shows a hammer mechanism installed in a hammer drill in cross section with a control channel in the front region of the cavity
  • FIG. 2 shows a hammer mechanism similar to that in FIG. 1, but a control channel is additionally provided in the rear region of the cavity,
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a striking mechanism in cross section, in which a fixed sleeve with a bore that can be brought into register with the control channels is provided in the cavity of an inner rotor, - 5 -
  • FIG. 3a shows a modified embodiment of the striking mechanism according to FIG. 3 with a fixed sleeve
  • Fig. 4 shows another embodiment of a hammer mechanism, in which only a control bore in the front portion of the cavity and a fixed sleeve with a corresponding bore are provided, and
  • Fig. 5 shows another embodiment of the striking mechanism, in which a pressure plate is provided at the end of the cavity of the inner rotor.
  • a striking mechanism is shown in longitudinal section and in cross section, the basic function of which largely corresponds to the striking mechanism according to DE 42 16 071 A1 from the same applicant.
  • the volume of chambers 3 and 4 formed between them alternately changes in size when an inner rotor 1.1 and an outer rotor 2.1 rotate.
  • the air flows alternately from the chamber 3 via one or more control channels 5.1 and 6 through one or more ring channels 7 in the percussion piston 1 1 .1 via one or more control channels - 6 -
  • the resulting excess pressure in the chamber 13 accelerates the percussion piston 1 1 .1 backwards.
  • the air is compressed in a further chamber 15.1.
  • the percussion piston 1 1.1 is braked in its backward movement, stopped and accelerated forward.
  • the percussion piston 1 1.1 transmits its kinetic energy as impact energy to the tool via the firing pin 10.
  • the process can start again.
  • the striking process ends when the machine is switched off or the percussion piston 1 1.1 moves forward and the connection between the chambers 3 and 4 is re-established via his or her ring channels 7 and thus reaches the idle stroke.
  • Air losses in the further chamber 15.1 can be compensated for by means of a check valve 19 and / or a ventilation hole 16.1.
  • one or more further check valves 20 (cf. FIG. 2) and / or one or more further ventilation bores 16 and / or - 7 -
  • a chamber 1 1 .1 .1 located in front of the percussion piston 1 1 .1 changes in volume during the reciprocating movement of the percussion piston 1 1 .1 and can be ventilated and vented with one or more channels 18. In order to compensate for air losses in chamber 1 5.1, lost air can be returned via one or more check valves.
  • at least one seal 21 should be attached between the axial sealing parts 1 .1 .2 and 1 .1 .3 and the outer rotor 2.1; sealing strips 1 .1 .1 should be attached in the inner rotor 1 .1.
  • the sealing strips 1 .1 .1 can also be supported with resilient elements.
  • a planetary gear 22.1 .1 (special tungsten gear) can be used to drive the drilling shaft 22.1.
  • the sleeve freewheel 22.1 .2 allows a rotary movement of the drilling shaft 22.1 and thus a power transmission for drilling operation only in one direction of rotation of the motor. If the motor rotates in the other direction, the sleeve freewheel 22.1.2 runs freely, and the drilling shaft 22.1 stops for chiseling. In addition, the drilling shaft 22.1 can still be locked in any position.
  • the drive and / or the 2: 1 ratio of the outer rotor 2.1 and the inner rotor 1 .1 can be realized with a countershaft 23.
  • the toothing of the countershaft should have an integer module 1 or 2 etc.
  • axial bearings 24.1 .1 to 24.1 .4 can be used, which compensate for the temperature expansion with a preload of one or more spring elements, such as disc springs.
  • Fig. 2 shows a striking mechanism similar in function, as specified in DE 42 1 6 071 A.
  • a resilient element 1 5.2 at the rear end which in the present case is designed as an air spring.
  • FIG. 3 shows a further striking mechanism.
  • this striking mechanism there is a non-rotating component 1 .3 in the inner rotor, e.g. B. a sleeve in the form of a cylinder tube, in which a resilient element 1 5.3.2, e.g. also an air spring, is formed.
  • the air from the chambers 3 and 4 only flows into the chamber 27 and / or 28 when the bores 5.3 and / or 9.3 of the rotating inner rotor overlap with the bores 5.3.1 and / or 9.3.1 of the stationary component 1 .3 .
  • an overpressure and / or a vacuum is alternately generated in the chambers 3 and 4. Since the overpressure and / or the underpressure in the chambers 3 and 4 can be higher, the speed of the percussion piston can also be increased.
  • This design can be applied to all of the methods described here according to FIGS. 1 to 5.
  • the tubular component located in the inner rotor 1 .1 can also be mounted in a rotating manner instead of being fixed, its speed being in a fixed ratio to the speed of the inner rotor 1 .1 and the outer rotor 2.1 and being driven, for example, by the same rotating mechanism.
  • the rotating component can function as a drilling shaft.
  • FIG. 3a shows a modification of the striking mechanism according to FIG. 3 with only one bore or one control channel 5.3 as shown in FIG. 1.
  • both the inflow and the outflow due to the fixed bore 5.3.1 are superimposed in a pulsed manner over the same control channel 5.3 arranged on the side facing the tool. In doing so, - 9 -
  • one of the two fixed bores is designed as a fixed outflow channel 5.3.1 'and is offset in the circumferential direction against the direction of rotation relative to the diametrical opposite side of the other fixed bore 5.3.1, which in turn is designed as a fixed inflow channel .
  • 3c is an enlarged cross-sectional view of this structure.
  • FIG. 4 shows an impact mechanism according to FIG. 3, but with only one control channel 5.4. - 10 -
  • FIG. 5 shows an impact mechanism according to FIG. 1, in which, however, a pressure plate 26 is arranged at the rear end of the cavity 15.5 of the inner rotor 1 .1. With their help, it is possible to produce a mass balance movement to the percussion piston 1 1. This can be done via a deflection, not shown here, which results from the backward movement of the pressure plate 26, a forward movement of a balancing mass, e.g. of the engine.

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Abstract

The invention relates to a percussive mechanism for a percussive or rotary percussive tool, comprising a rotating external rotor and an internal rotor which rotates in the former at a relative speed. Within the internal rotor a hollow space extending in an axial direction is embodied in which a percussive piston is moved back and forth by means of a suction chamber and a compacting chamber which are alternately created between the internal rotor and the external rotor. The aim of the invention is to provide a percussive mechanism which is more effective and compact as well relatively light. To this end a spring mechanism is provided for in the rear end area of the hollow space facing away from the tool which stores the kinetic energy of the returning percussive piston and when the percussive piston moves in the other direction releases the stored energy to move the percussive piston forward.

Description

Schlagwerk für ein schlagend oder drehschlagend arbeitendes WerkzeugStriking mechanism for a striking or rotary striking tool
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schlagwerk für ein schlagend oder drehschlagend arbeitendes Werkzeug mit einem rotierend angetriebenen Außenläufer und einem in diesem achsparallel und exzentrisch angeordneten, mit einer Relativgeschwindigkeit zum Außenläufer rotierend angetriebenen Innenläufer, in dessen Hohlraum ein hin und her verschiebbarer Schlagkolben geführt ist, wobei in dem Hohlraum ein oder mehrere Steuerkanäle münden, die während der Rotation abwechselnd mit einem zwischen der Außenkontur des Innenläufers und der Innenkontur des Außenläufers sich bildenden Verdichtungsraum und sich bildenden Saugraum verbunden sind.The invention relates to a percussion mechanism for a percussive or rotary percussion working tool with a rotatingly driven external rotor and an internal rotor arranged axially parallel and eccentrically, rotatingly driven at a relative speed to the external rotor, in the cavity of which a reciprocating piston is guided, whereby One or more control channels open into the cavity, which are alternately connected during the rotation to a compression space and suction space which form between the outer contour of the inner rotor and the inner contour of the outer rotor.
Ein derartiges Schlagwerk ist in der DE 42 16 071 A1 als bekannt ausgewiesen. Bei diesem bekannten Schlagwerk dreht sich ein Innenläufer mit einer Relativgeschwindigkeit in einem Außenläufer, wobei die beiden Drehachsen von Innenläufer und Außenläufer parallel und exzentrisch zueinander angeordnet sind. In - 2 -Such a striking mechanism is identified as known in DE 42 16 071 A1. In this known percussion mechanism, an inner rotor rotates at a relative speed in an outer rotor, the two axes of rotation of the inner rotor and outer rotor being arranged parallel and eccentrically to one another. In - 2 -
dem Innenläufer ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem ein Schlagkolben verschiebbar geführt ist. In den Hohlraum mündet nahe seinen axialen Enden jeweils mindestens ein Steuerkanal, und die an den entgegengesetzten Enden befindlichen Steuerkanäle werden während der Rotation abwechselnd mit einem zwischen der Außenkontur des Innenläufers und der Innenkontur des Außenläufers sich bildenden Verdichtungsraum und sich bildenden Saugraum verbunden. Mit diesem Drehkolbenschlagwerk wird ohne Steuerventile für die Preßluftzufuhr ein langer Flugweg für den Schlagkolben und eine hohe Schlagenergie erzielt.a cavity is formed in the inner rotor, in which a percussion piston is displaceably guided. At least one control channel opens into the cavity near its axial ends, and the control channels located at the opposite ends are alternately connected during rotation to a compression chamber and suction chamber which form between the outer contour of the inner rotor and the inner contour of the outer rotor. With this rotary piston hammer mechanism, a long flight path for the percussion piston and high impact energy is achieved without control valves for the compressed air supply.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schlagwerk der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine wesentliche Leistungssteigerung bei einer kleineren Bauweise, höherer Funktionssicherheit, einfachem Antrieb und einfachem Aufbau erreicht wird.The invention has for its object to develop a percussion mechanism of the type mentioned in such a way that a substantial increase in performance is achieved with a smaller design, higher functional reliability, simple drive and simple structure.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, daß in dem Hohlraum in dessen von dem Werkzeug abgekehrten hinteren Endbereich ein Federmechanismus ausgebildet ist, der die Bewegungsenergie des sich zurückbewegenden Schlagkolbens speichert und mit Umkehr der Bewegungsrichtung des Schlagkolbens die gespeicherte Energie zum Bewegen des Schlagkolbens in Vorwärtsrichtung an diesen abgibt.This object is achieved with the features of claim 1. According to this, it is provided that in the cavity in its rear end area facing away from the tool, a spring mechanism is formed which stores the kinetic energy of the returning percussion piston and, when the direction of movement of the percussion piston reverses, releases the stored energy for moving the percussion piston in the forward direction thereof.
Mit diesen Maßnahmen wird die Energie des Schlagkolbens bei seiner Rückwärtsbewegung ausgenutzt, um ihn anschließend in seiner Vorwärtsbewegung anzutreiben. Es ergibt sich dadurch bei relativ kurzem Hub des Schlagkolbens ein günstiger Bewegungsablauf des Schlagkolbens für die Betätigung des Werkzeugs, wie Versuche und Simulationen bewiesen haben. - 3 -With these measures, the energy of the percussion piston is used during its backward movement in order to then drive it in its forward movement. With a relatively short stroke of the percussion piston, this results in a favorable movement sequence of the percussion piston for the actuation of the tool, as tests and simulations have proven. - 3 -
Vorteilhaft wird die Energiespeicherung und Rückübertragung auf den Schlagkolben dadurch erzielt, daß der Federmechanismus mittels einer in dem hinteren Abschnitt des Hohlraums befindlichen, bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens komprimierten Luftsäule gebildet ist. Dadurch ergibt sich auch eine gute Vibrationsdämpfung während des Schlagbetriebs. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß der Federmechanismus mittels einer metallischen Feder gebildet ist. Auch andere Federmechanismen, z.B. mit Kunststoff- oder Gummielementen sind denkbar.The energy storage and retransfer to the percussion piston is advantageously achieved in that the spring mechanism is formed by means of an air column located in the rear section of the cavity and compressed during the backward movement of the percussion piston. This also results in good vibration damping during impact operation. Alternatively or additionally, it can be provided that the spring mechanism is formed by means of a metallic spring. Other spring mechanisms, e.g. with plastic or rubber elements are conceivable.
Im Laufe der Untersuchungen hat sich gezeigt, daß eine gute Energieausbeute bei relativ leichtem, kompaktem Aufbau dadurch erzielt werden kann, daß nur ein Steuerkanal oder eine Gruppe von Steuerkanälen im vorderen Bereich des Hohlraums mündet, wobei über den Steuerkanal oder die Gruppe der Steuerkanäle beim Entstehen des Verdichtungsraums am Eingang des Steuerkanals oder der Gruppe der Steuerkanäle Luft zum Rückwärtstreiben des Schlagkolbens in den vorderen Bereich des Hohlraums eingepreßt wird und beim Entstehen des Saugraums am Eingang dieses Steuerkanals oder dieser Gruppe der Steuerkanäle Luft durch diese(n) aus dem vorderen Bereich des Hohlraums abgesaugt wird. Dabei wird die Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens großenteils durch den Federmechanismus bewirkt und durch die Saugwirkung während der Bildung des Saugraums im Bereich des Steuerkanaleingangs unterstützt. Das Einpressen von zusätzlicher Druckluft über einen Steuerkanal hinter dem Fiugkolben ist dabei nicht erforderlich.In the course of the investigations it has been shown that a good energy yield with a relatively light, compact construction can be achieved in that only one control channel or a group of control channels opens into the front region of the cavity, with the control channel or the group of control channels emerging during the process of the compression chamber at the entrance of the control channel or group of control channels, air is pressed into the front area of the cavity to drive the percussion piston backwards and, when the suction chamber arises at the entrance of this control channel or group of control channels, air is drawn through them from the front area of the cavity is suctioned off. The forward movement of the percussion piston is largely effected by the spring mechanism and supported by the suction effect during the formation of the suction space in the area of the control channel entrance. It is not necessary to press in additional compressed air via a control channel behind the piston.
Ein Einpressen von Druckluft während der Vorwärtsbewegung zusätzlich zu der Federwirkung kann dadurch bewirkt werden, daß die Luft aus dem Verdichtungsraum durch mindestens einen Steuerkanal an .der zugekehrten Teilfläche der Außenkontur des Innenläufers vor oder hinter dem Schlagkolben oder einem - 4 -Pressing in compressed air during the forward movement in addition to the spring action can be effected in that the air from the compression space through at least one control channel on the facing partial surface of the outer contour of the inner rotor in front of or behind the percussion piston or one - 4 -
gleitend gelagerten Abschnitt desselben in den Hohlraum eingepreßt wird, während die Luft durch mindestens einen weiteren Steuerkanal an einer radial versetzten Teilfläche der Außenkontur des Innenläufers hinter oder vor dem Schlagkolben oder dem gleitend gelagerten Abschnitt desselben abgesaugt wird.slidably mounted section of the same is pressed into the cavity, while the air is sucked out through at least one further control channel on a radially offset partial surface of the outer contour of the inner rotor behind or in front of the percussion piston or the slidably mounted section thereof.
Eine impulsähnliche Preß- und Ansaugwirkung durch die Druckluft im Hohlraum des Innenläufers kann dadurch erzeugt werden, daß in dem rotierenden Innenläufer eine feststehende, zur Rotationsachse des Innenläufers konzentrische, in den Hohlraum eingepaßte Hülse angeordnet ist, die auf den mindestens einen Steuerkanal und den mindestens einen weiteren Steuerkanal abgestimmte Bohrungen aufweist.A pulse-like pressing and suction effect by the compressed air in the cavity of the inner rotor can be generated in that a fixed sleeve, which is concentric with the axis of rotation of the inner rotor and is fitted into the cavity, is arranged in the rotating inner rotor, which sleeve fits onto the at least one control channel and the at least one further control channel has matched holes.
Ein Ausführungsbeispiel und weitere Gestaltungsmöglichkeiten sowie verschiedene Funktionsweisen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren hervor. Es zeigen:An exemplary embodiment and further design options as well as various functional modes are evident from the following description of the figures. Show it:
Fig. 1 ein in einem Schlagbohrgerät eingebautes Schlagwerk im Querschnitt mit einem Steuerkanal im vorderen Bereich des Hohlraums,1 shows a hammer mechanism installed in a hammer drill in cross section with a control channel in the front region of the cavity,
Fig. 2 ein ähnliches Schlagwerk wie in Fig. 1 , wobei jedoch zusätzlich im hinteren Bereich des Hohlraums ein Steuerkanal vorgesehen ist,2 shows a hammer mechanism similar to that in FIG. 1, but a control channel is additionally provided in the rear region of the cavity,
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk im Querschnitt, bei dem in dem Hohlraum eines Innenläufers eine feststehende Hülse mit einer mit den Steuerkanälen in Deckung bringbaren Bohrung vorgesehen ist, - 5 -3 shows a further exemplary embodiment of a striking mechanism in cross section, in which a fixed sleeve with a bore that can be brought into register with the control channels is provided in the cavity of an inner rotor, - 5 -
Fig. 3a eine abgewandelte Ausführungsform des Schlagwerks nach Fig. 3 mit feststehender Hülse,3a shows a modified embodiment of the striking mechanism according to FIG. 3 with a fixed sleeve,
Fig. 3b und 3c eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Schlagwerks nach Fig. 3 mit feststehender Hülse,3b and 3c a further modified embodiment of the striking mechanism according to FIG. 3 with a fixed sleeve,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Schlagwerk, bei dem nur eine Steuerbohrung im vorderen Abschnitt des Hohlraums und eine feststehende Hülse mit einer entsprechenden Bohrung vorgesehen sind, undFig. 4 shows another embodiment of a hammer mechanism, in which only a control bore in the front portion of the cavity and a fixed sleeve with a corresponding bore are provided, and
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schlagwerks, bei dem am Ende des Hohlraumes des Innenläufers eine Druckplatte vorgesehen ist.Fig. 5 shows another embodiment of the striking mechanism, in which a pressure plate is provided at the end of the cavity of the inner rotor.
In Fig. 1 ist ein Schlagwerk im Längsschnitt und im Querschnitt dargestellt, das in der prinzipiellen Funktion weitgehend dem Schlagwerk gemäß der von dem selben Anmelder stammenden DE 42 16 071 A1 entspricht. Bei diesem Schlagwerk verändert sich bei der Rotation eines Innenläufers 1.1 und eines Außenläufers 2.1 das Volumen von zwischen diesen gebildeten Kammern 3 und 4 abwechselnd in seiner Größe. Beim sogenannten Leerlaufschlag, d.h. bei der Rotation des Innenläufers 1 .1 und des Außenläufers 2.1 und der gleichzeitigen vorderen Endstellung des Schlagbolzens 10 strömt die Luft abwechselnd aus der Kammer 3 über ein oder mehrere Steuerkanäle 5.1 und 6 durch ein oder mehrere Ringkanäle 7 im Schlagkolben 1 1 .1 über ein oder mehrere Steuerkanäle - 6 -In Fig. 1, a striking mechanism is shown in longitudinal section and in cross section, the basic function of which largely corresponds to the striking mechanism according to DE 42 16 071 A1 from the same applicant. In the case of this percussion mechanism, the volume of chambers 3 and 4 formed between them alternately changes in size when an inner rotor 1.1 and an outer rotor 2.1 rotate. During the so-called idling stroke, ie during the rotation of the inner rotor 1 .1 and the outer rotor 2.1 and the simultaneous front end position of the firing pin 10, the air flows alternately from the chamber 3 via one or more control channels 5.1 and 6 through one or more ring channels 7 in the percussion piston 1 1 .1 via one or more control channels - 6 -
8 und 9.1 in die Kammer 4 und in umgekehrter Reihenfolge entsprechend der Erzeugung eines Ansaugraums und Verdichtungsraums wieder zurück. Dabei findet keine Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens 1 1.1 statt. Um den Schlagkolben 1 1.1 in Bewegung zu versetzen, wird die Verbindung und somit der Luftaustausch zwischen den Kammern 3 und 4 unterbrochen. Dies geschieht, indem während des Leerlaufschlages oder vor dem Einschalten der Maschine der Schlagbolzen 10 durch einen Bohrer, Meißel oder ein anderes Werkzeug in Richtung seiner hinteren Endstellung geschoben wird. Durch die Verschiebung des Schlagkolbens 1 1.1 nach hinten bewegen sich der oder die Ringkanäle 7 aus dem Bereich der Steuerkanäle 5.1 , 6, 8 und 9.1. Die Luft aus der sich verkleinernden Kammer 3 strömt nun über ein oder mehrere Steuerkanäle 5.1 , 6 und 12 in eine weitere Kammer 13. Der dabei entstehende Überdruck in der Kammer 13 beschleunigt den Schlagkolben 1 1 .1 nach hinten. Dabei verdichtet sich die Luft in einer weiteren Kammer 15.1. Der Schlagkolben 1 1.1 wird in seiner Rückwärtsbewegung abgebremst, angehalten und nach vorn beschleunigt. Wenn der Schlagkolben 1 1 .1 auf den Schlagbolzen 10 aufschlägt gibt der Schlagkolben 1 1.1 seine Bewegungsenergie als Schlagenergie über den Schlagbolzen 10 an das Werkzeug weiter. Der Vorgang kann von neuem beginnen. Der Schlagvorgang endet, wenn die Maschine abgestellt wird oder der Schlagkolben 1 1.1 nach vorne bewegt und die Verbindung zwischen den Kammern 3 und 4 über seinen oder seine Ringkanäle 7 wieder hergestellt wird und somit in den Leerlaufschlag gelangt. Luftverluste in der weiteren Kammer 15.1 können mittels eines Rückschlagventils 19 und/oder einer Belüftungsbohrung 16.1 ausgeglichen werden.8 and 9.1 in the chamber 4 and in reverse order according to the generation of a suction space and compression space back. There is no reciprocating movement of the percussion piston 1 1.1. In order to set the percussion piston 1 1.1 in motion, the connection and thus the air exchange between the chambers 3 and 4 is interrupted. This is done by pushing the firing pin 10 through a drill, chisel or other tool in the direction of its rear end position during the idling stroke or before the machine is switched on. By moving the percussion piston 1.1 to the rear, the ring channel or rings 7 move out of the area of the control channels 5.1, 6, 8 and 9.1. The air from the shrinking chamber 3 now flows through one or more control channels 5.1, 6 and 12 into a further chamber 13. The resulting excess pressure in the chamber 13 accelerates the percussion piston 1 1 .1 backwards. The air is compressed in a further chamber 15.1. The percussion piston 1 1.1 is braked in its backward movement, stopped and accelerated forward. When the percussion piston 1 1 .1 strikes the firing pin 10, the percussion piston 1 1.1 transmits its kinetic energy as impact energy to the tool via the firing pin 10. The process can start again. The striking process ends when the machine is switched off or the percussion piston 1 1.1 moves forward and the connection between the chambers 3 and 4 is re-established via his or her ring channels 7 and thus reaches the idle stroke. Air losses in the further chamber 15.1 can be compensated for by means of a check valve 19 and / or a ventilation hole 16.1.
Um eine optimale Füllung und Entleerung der Kammern 3 und 4 mit Luft zu erreichen, können ein oder mehrere weitere Rückschlagventile 20 (vgl. Fig. 2) und/oder ein oder mehrere weitere Be- und Entlüftungsbohrungen 16 und/oder - 7 -In order to achieve an optimal filling and emptying of the chambers 3 and 4 with air, one or more further check valves 20 (cf. FIG. 2) and / or one or more further ventilation bores 16 and / or - 7 -
17 angebracht werden, die entweder ständig geöffnet (17) oder nur teilweise (16) geöffnet sind. Eine sich vor dem Schlagkolben 1 1 .1 befindliche Kammer 1 1 .1 .1 verändert sich während der Hin- und Herbewegung des Schlagkolbens 1 1 .1 in ihrem Volumen und kann mit einem oder mehreren Kanälen 18 belüftet und entlüftet werden. Um Luftverluste in der Kammer 1 5.1 auszugleichen, kann verlorene Luft über ein oder mehrere Rückschlagventile zurückgeführt werden. Zur Abdichtung der Kammern 3 und 4 sollten zwischen den Axialabdichtteilen 1 .1 .2 und 1 .1 .3 und dem Außenläufer 2.1 jeweils mindestens eine Dichtung 21 angebracht werden, in dem Innenläufer 1 .1 sollten Dichtleisten 1 .1 .1 angebracht werden. Die Dichtleisten 1 .1 .1 können auch mit federnden Elementen unterstützt werden.17 are attached, which are either always open (17) or only partially (16) open. A chamber 1 1 .1 .1 located in front of the percussion piston 1 1 .1 changes in volume during the reciprocating movement of the percussion piston 1 1 .1 and can be ventilated and vented with one or more channels 18. In order to compensate for air losses in chamber 1 5.1, lost air can be returned via one or more check valves. To seal the chambers 3 and 4, at least one seal 21 should be attached between the axial sealing parts 1 .1 .2 and 1 .1 .3 and the outer rotor 2.1; sealing strips 1 .1 .1 should be attached in the inner rotor 1 .1. The sealing strips 1 .1 .1 can also be supported with resilient elements.
Für den Antrieb der Bohrwelle 22.1 kann ein Planetengetriebe 22.1 .1 (Sonderform Wolframgetriebe) verwendet werden. Der Hülsenfreilauf 22.1 .2 läßt eine Drehbewegung der Bohrwelle 22.1 und somit eine Kraftübertragung für den Bohrbetrieb nur in einer Drehrichtung des Motors zu. Dreht sich der Motor in die andere Richtung, läuft der Hülsenfreilauf 22.1 .2 frei mit, und die Bohrwelle 22.1 bleibt für den Meißelbetrieb stehen. Zusätzlich kann die Bohrwelle 22.1 noch in beliebiger Stellung arretiert werden. Der Antrieb und/oder die 2: 1 Übersetzung des Außenläufers 2.1 und des Innenläufers 1 .1 kann mit einer Vorgelegewelle 23 realisiert werden. Die Verzahnung der Vorgelegewelle sollte dabei einen ganzzahligen Modul 1 oder 2 usw. aufweisen. Um das Schlagwerk und die Bohrwelle zusammenzuhalten, können Axiallager 24.1 .1 bis 24.1 .4 verwendet werden, die mit einer Vorspannung von einem oder mehreren Federelementen, wie z.B. Tellerfedern, die Temperaturausdehnung ausgleichen. - 8 -A planetary gear 22.1 .1 (special tungsten gear) can be used to drive the drilling shaft 22.1. The sleeve freewheel 22.1 .2 allows a rotary movement of the drilling shaft 22.1 and thus a power transmission for drilling operation only in one direction of rotation of the motor. If the motor rotates in the other direction, the sleeve freewheel 22.1.2 runs freely, and the drilling shaft 22.1 stops for chiseling. In addition, the drilling shaft 22.1 can still be locked in any position. The drive and / or the 2: 1 ratio of the outer rotor 2.1 and the inner rotor 1 .1 can be realized with a countershaft 23. The toothing of the countershaft should have an integer module 1 or 2 etc. In order to hold the striking mechanism and the drilling shaft together, axial bearings 24.1 .1 to 24.1 .4 can be used, which compensate for the temperature expansion with a preload of one or more spring elements, such as disc springs. - 8th -
Fig. 2 zeigt ein von der Funktion her ähnliches Schlagwerk, wie es in der DE 42 1 6 071 A angegeben ist. Zusätzlich befindet sich am hinteren Ende ein federndes Element 1 5.2, das vorliegend als Luftfeder ausgebildet ist.Fig. 2 shows a striking mechanism similar in function, as specified in DE 42 1 6 071 A. In addition, there is a resilient element 1 5.2 at the rear end, which in the present case is designed as an air spring.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Schlagwerk. Bei diesem Schlagwerk befindet sich in dem Innenläufer ein nicht rotierendes Bauteil 1 .3, z. B. eine Hülse in Form eines Zylinderrohrs, in welchem am hinteren Ende ein federndes Element 1 5.3.2, z.B. ebenfalls eine Luftfeder, ausgebildet ist. Die Luft aus den Kammern 3 und 4 strömt nur bei der Überlagerung der Bohrung 5.3 und/oder 9.3 des rotierenden Innenläufers mit den Bohrungen 5.3.1 und/oder 9.3.1 des stehenden Bauteils 1 .3 in die Kammer 27 und/oder 28 ein. Dadurch wird in den Kammern 3 und 4 jeweils abwechselnd ein Überdruck und/oder ein Unterdruck erzeugt. Da der Überdruck und/oder der Unterdruck in den Kammern 3 und 4 höher sein kann, kann auch die Geschwindigkeit des Schlagkolbens erhöht werden. Diese Bauweise läßt sich auf alle hier beschriebenen Verfahren gemäß den Fig. 1 bis 5 anwenden.3 shows a further striking mechanism. In this striking mechanism there is a non-rotating component 1 .3 in the inner rotor, e.g. B. a sleeve in the form of a cylinder tube, in which a resilient element 1 5.3.2, e.g. also an air spring, is formed. The air from the chambers 3 and 4 only flows into the chamber 27 and / or 28 when the bores 5.3 and / or 9.3 of the rotating inner rotor overlap with the bores 5.3.1 and / or 9.3.1 of the stationary component 1 .3 . As a result, an overpressure and / or a vacuum is alternately generated in the chambers 3 and 4. Since the overpressure and / or the underpressure in the chambers 3 and 4 can be higher, the speed of the percussion piston can also be increased. This design can be applied to all of the methods described here according to FIGS. 1 to 5.
Das in dem Innenläufer 1 .1 befindliche rohrförmige Bauteil kann anstelle festzustehen seinerseits auch rotierend gelagert sein, wobei seine Drehzahl in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Innenläufers 1 .1 und des Außenläufers 2.1 steht und beispielsweise vom selben Drehmechanismus angetrieben wird. In einer Weiterbildung kann das sich drehende Bauteil als Bohrwelle fungieren.The tubular component located in the inner rotor 1 .1 can also be mounted in a rotating manner instead of being fixed, its speed being in a fixed ratio to the speed of the inner rotor 1 .1 and the outer rotor 2.1 and being driven, for example, by the same rotating mechanism. In a further development, the rotating component can function as a drilling shaft.
In Fig. 3a ist eine Abwandlung des Schlagwerks nach Fig. 3 mit nur einer Bohrung bzw. einem Steuerkanal 5.3 wie in Fig. 1 gezeigt. Dadurch wird sowohl die Einströmung als auch die Ausströmung wegen der feststehenden Bohrung 5.3.1 bei Überlagerung impulsartig über denselben, auf der dem Werkzeug zugekehrten Seite angeordneten Steuerkanal 5.3 bewirkt. Dabei können, - 9 -FIG. 3a shows a modification of the striking mechanism according to FIG. 3 with only one bore or one control channel 5.3 as shown in FIG. 1. As a result, both the inflow and the outflow due to the fixed bore 5.3.1 are superimposed in a pulsed manner over the same control channel 5.3 arranged on the side facing the tool. In doing so, - 9 -
wie Fig. 3a zeigt, der Steuerkanal 5.3 sowie die mit diesem zusammenarbeitende feststehende Bohrung 5.3.1 beidseitig vorgesehen sein. Die Luft strömt dabei abwechselnd in die beiden Kammern 3 und 4 ein und aus diesen aus. Dadurch tragen beide Kammern zur Bewegung des Schlagkolbens 1 1 bei, wobei sie entsprechend, aber phasenverschoben (im vorliegenden Fall um 180°) auf den Schlagkolben 1 1 zum Rückwärtsbewegen und Vorwärtsbewegen einwirken.3a shows, the control channel 5.3 and the stationary bore 5.3.1 cooperating with it can be provided on both sides. The air flows alternately into and out of the two chambers 3 and 4. As a result, both chambers contribute to the movement of the percussion piston 11, whereby they act accordingly, but out of phase (in the present case by 180 °) on the percussion piston 11 for moving backwards and forwards.
Bei einer vollen Umdrehung des Innenläufers 1 .1 wird dadurch der Schlagkolben 1 1 zweimal vor und zurück bewegt.With a full revolution of the inner rotor 1 .1, the percussion piston 11 is moved back and forth twice.
Bei dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 3b und 3c ist eine der beiden feststehenden Bohrungen als feststehender Ausströmkanal 5.3.1 ' ausgebildet und in Umfangsrichtung entgegen der Rotationsrichtung gegenüber der diametralen Gegenseite der anderen feststehenden Bohrung 5.3.1 versetzt, die ihrerseits als feststehender Einströmkanal ausgebildet ist. Die Position, die Ausdehnung und die Form der feststehenden Bohrungen 5.3.1 bzw. 5.3.1 ' bestimmen so im Zusammenwirken mit den Kanälen 5.3 bzw. 5.3' die Steuerzeitpunkte und -Zeitdauern des Ein- und Ausströmens der Luft. Damit ist eine Abstimmung und Optimierung des Schlagwerkes in Verbindung mit seinen übrigen Komponenten und im Hinblick auf evtl. Einsatzbedingungen möglich. Fig. 3c ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung dieses Aufbaus.In the exemplary embodiment in FIGS. 3b and 3c, one of the two fixed bores is designed as a fixed outflow channel 5.3.1 'and is offset in the circumferential direction against the direction of rotation relative to the diametrical opposite side of the other fixed bore 5.3.1, which in turn is designed as a fixed inflow channel . The position, the extent and the shape of the fixed bores 5.3.1 and 5.3.1 ', in cooperation with the channels 5.3 and 5.3', determine the timing and duration of the inflow and outflow of the air. This makes it possible to coordinate and optimize the striking mechanism in conjunction with its other components and with regard to any operating conditions. 3c is an enlarged cross-sectional view of this structure.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß auch andere Drehzahlverhältnisse zwischen Innenläufer 1 .1 und Außenläufer 2.1 , wie 2:3, 3:4, denkbar sind, wobei jeweils eine Trochioden-Form vorliegt.It should also be pointed out that other speed ratios between inner rotor 1 .1 and outer rotor 2.1, such as 2: 3, 3: 4, are also conceivable, each having a trochiod shape.
Fig. 4 zeigt ein Schlagwerk gemäß Fig. 3, jedoch mit nur einem Steuerkanal 5.4. - 10 -FIG. 4 shows an impact mechanism according to FIG. 3, but with only one control channel 5.4. - 10 -
Fig. 5 zeigt ein Schlagwerk gemäß Fig. 1 , bei dem jedoch am hinteren Ende des Hohlraums 15.5 des Innenläufers 1 .1 eine Druckplatte 26 angeordnet ist. Mit deren Hilfe ist es möglich, eine Massenausgleichsbewegung zum Schlagkolben 1 1 herzustellen. Dies kann über eine hier nicht bildlich dargestellte Umlenkung geschehen, die aus der Rückwärtsbewegung der Druckplatte 26 eine Vorwärtsbewegung einer Ausgleichsmasse, z.B. des Motors macht. FIG. 5 shows an impact mechanism according to FIG. 1, in which, however, a pressure plate 26 is arranged at the rear end of the cavity 15.5 of the inner rotor 1 .1. With their help, it is possible to produce a mass balance movement to the percussion piston 1 1. This can be done via a deflection, not shown here, which results from the backward movement of the pressure plate 26, a forward movement of a balancing mass, e.g. of the engine.

Claims

- 1 1 -A n s p r ü c h e - 1 1 claims
1 . Schlagwerk für ein schlagend oder drehschlagend arbeitendes Werkzeug mit einem rotierend angetriebenen Außenläufer und einem in diesem achsparallel und exzentrisch angeordneten, mit einer Relativgeschwindigkeit zum Außenläufer rotierend angetriebenen Innenläufer, in dessen Hohlraum ein hin und her verschiebbarer Schlagkolben geführt ist, wobei in dem Hohlraum ein oder, mehrere Steuerkanäle münden, die während der Rotation abwechselnd mit einem zwischen der Außenkontur des Innenläufers und der Innenkontur des Außenläufers sich bildenden Verdichtungsraum und sich bildenden Saugraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (2.8) in dessen von dem Werkzeug abgekehrten hinteren Endbereich ein Federmechanismus ausgebildet ist, der die Bewegungsenergie des sich zurückbewegenden Schlagkolbens (1 1.1) speichert und mit Umkehr der Bewegungsrichtung des Schlagkolbens (1 1 .1 ) die gespeicherte Energie zum Bewegen des Schlagkolbens (1 1 .1 ) in Vorwärtsrichtung an diesen abgibt.1 . Striking mechanism for a striking or rotary striking tool with a rotationally driven outer rotor and an inner rotor arranged axially parallel and eccentrically and rotatingly at a relative speed to the outer rotor, in the cavity of which a reciprocating piston which is displaceable is guided, with one or, several control channels open, which are alternately connected during rotation with a compression space which forms between the outer contour of the inner rotor and the inner contour of the outer rotor and a suction space which is formed, characterized in that in the cavity (2.8) in its rear end area facing away from the tool Spring mechanism is formed, which stores the kinetic energy of the returning percussion piston (1 1.1) and reversing the direction of movement of the percussion piston (1 1 .1), the stored energy for moving the percussion piston (1 1 .1) in the forward direction surrenders to this.
2. Schlagwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, - 12 -2. striking mechanism according to claim 1, characterized in - 12 -
daß der Federmechanismus mittels einer in dem hinteren Abschnitt des Hohlraums befindlichen, bei der Rückwärtsbewegung des Schlagkolbens (1 1.1 ) komprimierten Luftsäule gebildet ist.that the spring mechanism is formed by means of an air column located in the rear section of the cavity and compressed during the backward movement of the percussion piston (1.1).
3. Schlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federmechanismus mittels einer metallischen Feder gebildet ist.3. Striking mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that the spring mechanism is formed by means of a metallic spring.
4. Schlagwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Steuerkanal (5.1 , 5.3, 5.3') oder eine Gruppe von Steuerkanälen im vorderen Bereich des Hohlraums (2.8) mündet, wobei über den Steuerkanal (5.1 ) oder die Gruppe der Steuerkanäle beim Entstehen des Verdichtungsraums am Eingang des Steuerkanals (5.1 , 5.3, 5.3') oder der Gruppe der Steuerkanäle Luft zum Rückwärtstreiben des Schlagkolbens (1 1.1 ) in den vorderen Bereich des Hohlraums eingepreßt wird und beim Entstehen des Saugraums am Eingang dieses Steuerkanals (5.1 , 5.3, 5.3') oder dieser Gruppe der Steuerkanäle Luft durch diese(n) aus dem vorderen Bereich des Hohlraums abgesaugt wird.4. Percussion mechanism according to one of the preceding claims, characterized in that only one control channel (5.1, 5.3, 5.3 ') or a group of control channels opens in the front region of the cavity (2.8), with the control channel (5.1) or the group of Control channels when the compression chamber arises at the entrance of the control channel (5.1, 5.3, 5.3 ') or the group of control channels air for driving the percussion piston (1 1.1) back into the front area of the cavity and when the suction chamber arises at the entrance of this control channel (5.1 , 5.3, 5.3 ') or this group of control channels, air is sucked through them from the front region of the cavity.
5. Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft aus dem Verdichtungsraum durch mindestens einen Steuerkanal an der zugekehrten Teilfläche der Außenkontur des Innenläufers (1.1 ) vor oder hinter dem Schlagkolben (1 1.1 ) oder einem gleitend gelagerten Abschnitt desselben in den Hohlraum eingepreßt wird, während die Luft durch mindestens einen weiteren Steuerkanal an einer radial versetzten Teilfläche der Außenkontur des Innenläufers (1 .1 ) hinter oder vor - 13 -5. Impact mechanism according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air from the compression chamber through at least one control channel on the facing partial surface of the outer contour of the inner rotor (1.1) in front of or behind the percussion piston (1 1.1) or a slidably mounted section thereof is pressed into the cavity, while the air behind or in front through at least one further control channel on a radially offset partial surface of the outer contour of the inner rotor (1 .1) - 13 -
dem Schlagkolben oder dem gleitend gelagerten Abschnitt desselben abgesaugt wird.is sucked off the percussion piston or the slidably mounted portion thereof.
6. Schlagwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rotierenden Innenläufer (1 .1 ) eine feststehende oder seinerseits in einem festen Drehzahlverhältnis zu der Drehzahl des Innenläufers (1 .1 ) und des Außenläufers (2.1 ) rotierende, zur Rotationsachse des Innenläufers (1 .1 ) konzentrische, in den Hohlraum eingepaßte Hülse angeordnet ist, die auf den mindestens einen Steuerkanal (5.3) und den mindestens einen weiteren Steuerkanal (5.3') abgestimmte Bohrungen aufweist.6. Striking mechanism according to one of the preceding claims, characterized in that in the rotating inner rotor (1 .1) a fixed or in turn in a fixed speed ratio to the speed of the inner rotor (1 .1) and the outer rotor (2.1) rotating to the axis of rotation of the inner rotor (1 .1) is arranged concentric sleeve fitted into the cavity, which has holes matched to the at least one control channel (5.3) and the at least one further control channel (5.3 ').
7. Schlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der rotierenden Hülse in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Innenläufers (1 .1 ) und des Außenläufers (2.1 ) steht und daß die Hülse als Bohrwelle fungiert.7. Impact mechanism according to claim 6, characterized in that the speed of the rotating sleeve is in a fixed ratio to the speed of the inner rotor (1 .1) and the outer rotor (2.1) and that the sleeve acts as a drilling shaft.
8. Schlagwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pro Umdrehung des Innenläufers (1 .1 ) der Schlagkolben (1 1 ) zweimal vor und zurück bewegt wird. 8. Impact mechanism according to one of the preceding claims, characterized in that the percussion piston (1 1) is moved twice back and forth per revolution of the inner rotor (1 .1).
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