EP1182012A2 - Elektrohandwerkzeuggerät mit elektropneumatischem Schlagwerk - Google Patents

Elektrohandwerkzeuggerät mit elektropneumatischem Schlagwerk Download PDF

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EP1182012A2
EP1182012A2 EP01810685A EP01810685A EP1182012A2 EP 1182012 A2 EP1182012 A2 EP 1182012A2 EP 01810685 A EP01810685 A EP 01810685A EP 01810685 A EP01810685 A EP 01810685A EP 1182012 A2 EP1182012 A2 EP 1182012A2
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EP
European Patent Office
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bearing
hand tool
tool device
electric hand
roller bearing
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Erwin Manschitz
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/06—Means for driving the impulse member
    • B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
    • B25D11/125—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/331—Use of bearings

Definitions

  • the invention relates to an electric hand tool device such as a rotary hammer or Chisel hammer with an electro-pneumatic hammer mechanism with crank gear for Generation of an at least partially striking movement of a recorded one Tool.
  • an electropneumatic striking mechanism In the case of an electropneumatic striking mechanism, it is powered by an electric drive generated rotary motion is transformed into a reciprocating motion of an excitation piston, which ultimately generates axial impacts on the tool via a gas spring.
  • a crankshaft is mounted on one side in double bearings in radial roller bearings with a gear arranged at a free end through an engaging drive shaft pinion driven, the gear designed as an eccentric parallel and includes eccentrically offset eccentric, which is axially over the free end extends and into a connecting rod of an exciter piston of a pneumatic Percussion mechanism intervenes.
  • the disadvantage of this solution is that of the radial Crank forces on the eccentric pin are transmitted to the radial roller bearings via the long lever arm acting high bending moments.
  • the crankshaft which is driven by a gearwheel, is cup-shaped and according to DE4300021A1 sleeve-shaped and coaxial on the inside with the bearing journal is firmly connected on one side twice as a needle bearing trained radial roller bearings, with a first radial roller bearing in the plane of Gear and a second radial roller bearing adjacent to an end cam is arranged, which is an axially projecting, radially eccentrically offset Includes eccentric pin.
  • the object of the invention is to realize a crank drive for a pneumatic Impact mechanism of an electric hand tool device with a low bending moment of the stored waves. Another aspect is the shortening of the crank drive required axial length.
  • a pneumatic striking mechanism it is essentially an electric hand tool device a radial portion of a shaft of the crank drive within an axial bearing area designed as a bearing means in the form of a roller bearing ring of a radial roller bearing, whereby a radial nesting of at least one storage means of the Shaft is formed with at least one additional means for an additional function. Since this Additive thus does not require an additional axial length range of the shaft, this is shorter realizable, which results in lower bending moments and that for the crank drive required axial length is shortened.
  • the drive shaft includes an end permanently mountable drive pinion, which is radially outside in an axial bearing area Inner bearing ring of a radial roller bearing and a mounting hole in the coaxial interior forms in which a stub shaft of the remaining drive shaft, advantageously the rotor shaft of the electric drive, is attached coaxially engaging non-positively or positively.
  • crankshaft the radial roller bearing radially inside as well as in the plane arranged of the gear
  • the crankshaft designed as an eccentric one includes axially projecting, radially free eccentric pin.
  • the gear shows advantageously an axial, annular groove on the side opposite the eccentric on, the inner shell of which receives the outer bearing ring of the radial roller bearing in a non-positive manner.
  • a driven by a gear is in the Housing of the electric hand-held tool crankshaft with two bearings Eccentric connected, which the axially projecting, radially free eccentric pin includes, the eccentric in the radially outer area the inner ring of a radial roller bearing formed.
  • the advantageously arranged between two radial roller bearings, driven Gear is also advantageously associated with a gear wheel, which has a rotary drive shaft drives the tool spindle of the handheld power tool via a bevel gear rotates.
  • crankshaft, the eccentric and / or the one that can be mounted on the drive shaft Drive pinions are advantageous with a shape suitable for the extrusion process without Undercuts formed with respect to the axis of rotation.
  • Electric hand tool device within an axial bearing area 2 of a drive shaft 3 of the crank drive, which includes a drive pinion 4 which can be permanently mounted at the end radial section of the drive pinion 4 of the drive shaft 3 an inner bearing ring 5 one as Radial roller bearing 6 executed as a bearing means and coaxial inside forms a mounting hole 7 as an additive, in which a stub shaft 8 Rotor shaft 9 of the electric drive 10 is fixed coaxially engaging.
  • crankshaft 14 is the radial roller bearing 6' arranged radially inside and in the plane of the gear 11, the front as an eccentric 15 formed crankshaft 14 an axially projecting, radially free Includes eccentric pin 16.
  • the gear wheel 11 faces the eccentric pin 16 opposite side on an axial, annular groove 17, the inner lateral surface receives an outer bearing ring 18 of the radial roller bearing 6 'non-positively. That on the Drive shaft 3 mountable drive pinion 4 and the crankshaft 14 are without undercuts with respect to an axis of rotation A, B.
  • Electric hand tool device double-mounted crankshaft 14 with the eccentric 15th connected which contains the axially projecting, radially free eccentric pin 16, the eccentric 15 in the radially outer region of the inner bearing ring 5 'of the radial roller bearing 6 ".
  • a gear gear 20 assigned which drives a rotary drive shaft 21, which via a bevel gear Tool spindle of the electrical hand tool device rotates.
  • the eccentric 15 is without undercuts with respect to an axis of rotation B '.

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Abstract

Ein Elektrohandwerkzeuggerät mit einem, ein elektropneumatisches Schlagwerk (1) antreibendes, Kurbelgetriebe mit einer in zumindest einem Radialwälzlager (6, 6') gelagerten Welle (3, 14) bildet innerhalb eines axialen Lagerbereiches (2) in einem radialen Teilbereich der Welle (3, 14) zumindest ein Lagerungsmittel als Wälzlagering (5, 5', 18) des Radialwälzlagers (6, 6') aus, wobei eine radiale Ineinanderverschachtelung des Lagerungsmittels der Welle (3, 14) mit zumindest einem Zusatzmittel (8, 11, 15) für eine Zusatzfunktion ausgebildet wird.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein Elektrohandwerkzeuggerät wie einen Bohrhammer oder Meisselhammer mit einem elektropneumatischem Schlagwerk mit Kurbelgetriebe zur Erzeugung einer zumindest teilweise schlagenden Bewegung eines aufgenommenen Werkzeugs.
Bei einem elektropneumatischem Schlagwerk wird die von einem elektrischen Antrieb erzeugte Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung eines Erregerkolbens transformiert, welcher über eine Gasfeder letztendlich axiale Schläge auf das Werkzeug erzeugt. Eine der Möglichkeiten zur Transformation, auf welche sich diese Erfindung eingrenzt, besteht in der Verwendung eines Kurbelgetriebes mit einer sich drehenden Kurbelwelle und einem auf einem Exzenter radial exzentrisch angeordneten Exzenterzapfen, welcher mit einer um diesen verdrehbaren Pleuelstange verbunden ist.
Sowohl durch die Pleuelstange über den Exzenterzapfen als auch durch das Abwälzen des angetriebenen Zahnritzels werden hohe Radialkräfte auf die Kurbelwelle ausgeübt, welche von den im Gehäuse angeordneten Lagern aufgenommen werden müssen. Dabei werden die Lager zudem mit Biegemomenten belastet, welche sich über den Abstand der Kraftangriffspunkte zu den Lagern bestimmen.
Nach der DE3936849 wird eine einseitig zweifach in Radialwälzlagern gelagerte Kurbelwelle mit einem, an einem freien Ende angeordneten, Zahnrad durch ein eingreifendes Antriebswellenritzel angetrieben, wobei das als Exzenter ausgebildete Zahnrad einen parallel und exzentrisch versetzt angeordneten Exzenterzapfen beinhaltet, welcher sich axial über das freie Ende hinaus erstreckt und in eine Pleuelstange eines Erregerkolbens eines pneumatischen Schlagwerks eingreift. Nachteilig bei dieser Lösung sind die durch die radialen Kurbelkräfte auf den Exzenterzapfen vermittelt über den langen Hebelarm auf die Radialwälzlager wirkenden hohen Biegemomente.
Nach der DE3505544 wird eine zweifach gelagerte Kurbelwelle mit einem innerhalb der Lagerungen angeordneten Zahnrad durch ein eingreifendes Antriebswellenritzel angetrieben, wobei an einem durch eine Kröpfung des freien Endes der Kurbelwelle ausgebildeten Exzenter der nichtparallele Exzenterzapfen exzentrisch versetzt angeordnet ist. Das dem Exzenterzapfen benachbarte Radialwälzlager ist in Form eines Kugellagers ausgebildet. Nachteilig sind die für den Exzenter benötigte axiale Baulänge sowie die mit dem damit entstehenden Hebelarm auf die Radialwälzlager wirkenden hohen Biegemomente.
Nach der EP583710A1 ist die über ein Zahnrad angetriebene Kurbelwelle topfförmig und nach der DE4300021A1 hülsenförmig ausgebildet und in ihrem Inneren koaxial auf einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Lagerzapfen einseitig zweifach über als Nadellager ausgebildete Radialwälzlager gelagert, wobei ein erstes Radialwälzlager in der Ebene des Zahnrades und ein zweites Radialwälzlager benachbart zu einem stirnseitigen Exzenter angeordnet ist, welcher einen axial überstehenden, radial exzentrisch versetzt angeordneten Exzenterzapfen beinhaltet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines Kurbelantriebs für ein pneumatisches Schlagwerk eines Elektrohandwerkzeuggerätes mit einem geringen Biegemoment der gelagerten Wellen. Ein weiterer Aspekt besteht in der Verkürzung der für den Kurbelantrieb benötigten axialen Baulänge.
Die Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im wesentlichen ist bei einem pneumatischen Schlagwerk eines Elektrohandwerkzeuggerätes innerhalb eines axialen Lagerbereiches ein radialer Teilbereich einer Welle des Kurbelantriebs als Lagerungsmittel in Form eines Wälzlagerings eines Radialwälzlagers ausgebildet, wodurch eine radiale Ineinanderverschachtelung zumindest eines Lagerungsmittels der Welle mit zumindest einem Zusatzmittel für eine Zusatzfunktion ausgebildet wird. Da dieses Zusatzmittel somit keinen zusätzlichen axialen Längenbereich der Welle erfordert, ist diese kürzer realisierbar, wodurch geringere Biegemomente auftreten und die für den Kurbelantrieb benötigte axiale Baulänge verkürzt ist.
In einer vorteilhaften ersten Ausführungsvariante beinhaltet die Antriebswelle ein endseitig fest montierbares Antriebsritzel, welches in einem axialen Lagerbereich radial aussen den Innenlagerring eines Radialwälzlagers und im koaxial Inneren eine Befestigungsbohrung ausbildet, in welcher ein Wellenstumpf der restlichen Antriebswelle, vorteilhaft die Rotorwelle des Elektroantriebs, koaxial eingreifend kraft- oder formschlüssig befestigt ist.
Vorteilhaft ist an einer, vom Antriebsritzel über ein Zahnrad angetriebenen, im Gehäuse des Elektrohandwerkzeuggerätes über einen koaxialen Lagerzapfen und ein Radialwälzlager zweifach gelagerten, Kurbelwelle das Radialwälzlager radial innerhalb sowie in der Ebene des Zahnrades angeordnet, wobei die stirnseitig als Exzenter ausgebildete Kurbelwelle einen axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen beinhaltet. Dabei weist das Zahnrad vorteilhaft auf der dem Exzenter gegenüberliegenden Seite eine axiale, kreisringförmige Nut auf, deren Innenmantel den Aussenlagerring des Radialwälzlagers kraftschlüssig aufnimmt.
In einer vorteilhaften zweiten Ausführungsvariante ist an einer, von einem Antriebsritzel über ein Zahnrad angetriebenen, im Gehäuse des Elektrohandwerkzeuggerätes über einen koaxialen Lagerzapfen und ein Radialwälzlager zweifach gelagerten, Kurbelwelle das Radialwälzlager radial innerhalb sowie in der Ebene des Zahnrades angeordnet, wobei die stirnseitig als Exzenter ausgebildete Kurbelwelle einen axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen beinhaltet sowie das Zahnrad, vorteilhaft auf der dem Exzenterzapfen gegenüberliegenden Seite, eine axiale, kreisringförmige Nut aufweist, wobei der verbleibende radial äussere Bereich des Zahnrades den Aussenlagerring des Radialwälzlagers ausbildet.
In einer vorteilhaften dritten Ausführungsvariante ist eine über ein Zahnrad angetriebene, im Gehäuse des Elektrohandwerkzeuggerätes zweifach gelagerte Kurbelwelle fest mit einem Exzenter verbunden, welcher den axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen beinhaltet, wobei der Exzenter im radial äusseren Bereich den Innenring eines Radialwälzlagers ausbildet. Dem vorteilhaft zwischen zwei Radialwälzlagern angeordneten, angetriebenem Zahnrad ist weiter vorteilhaft ein Getriebezahnrad zugeordnet, welches eine Drehantriebswelle antreibt, die über einen Kegeltrieb die Werkzeugspindel des Elektrohandwerkzeuggerätes dreht.
Die komplette Kurbelwelle, der Exzenter und/oder das auf die Antriebswelle montierbare Antriebsritzel sind vorteilhaft mit einer für das Fliesspressverfahren geeigneten Form ohne Hinterschneidungen bezüglich der Drehachse ausgebildet.
Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert mit:
  • Fig. 1 als einen ersten Kurbelantrieb
  • Fig. 2 als einen zweiten Kurbelantrieb
  • Fig. 3 als einen dritten Kurbelantrieb
    • Nach Fig. 1 ist bei einem nur teilweise dargestellten pneumatischen Schlagwerk 1 eines Elektrohandwerkzeuggerätes innerhalb eines axialen Lagerbereiches 2 einer Antriebswelle 3 des Kurbelantriebs, welche ein endseitig fest montierbares Antriebsritzel 4 beinhaltet, ein radialer Teilbereich des Antriebsritzel 4 der Antriebswelle 3 einen Innenlagerring 5 eines als Kugellager ausgeführten Radialwälzlagers 6 als ein Lagerungsmittel und koaxial im Inneren eine Befestigungsbohrung 7 als ein Zusatzmittel ausbildet, in welcher ein Wellenstumpf 8 der Rotorwelle 9 des Elektroantriebs 10 koaxial eingreifend kraftschlüssig befestigt ist. An einer, vom Antriebsritzel 4 über ein Zahnrad 11 angetriebenen, in einem Gehäuse 12 des Elektrohandwerkzeuggerätes über einen koaxialen Lagerzapfen 13 und ein als Kugellager ausgeführtes Radialwälzlagers 6' zweifach gelagerten, Kurbelwelle 14 ist das Radialwälzlager 6' radial innerhalb sowie in der Ebene des Zahnrades 11 angeordnet, wobei die stirnseitig als ein Exzenter 15 ausgebildete Kurbelwelle 14 einen axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen 16 beinhaltet. Dabei weist das Zahnrad 11 auf der dem Exzenterzapfen 16 gegenüberliegenden Seite eine axiale, kreisringförmige Nut 17 auf, deren Innenmantelfläche einen Aussenlagerring 18 des Radialwälzlagers 6' kraftschlüssig aufnimmt. Das auf die Antriebswelle 3 montierbare Antriebsritzel 4 und die Kurbelwelle 14 sind ohne Hinterschneidungen bezüglich einer Drehachse A, B ausgebildet.
    Nach Fig. 2 ist an der, von dem Antriebsritzel 4 über das Zahnrad 11 angetriebenen, im Gehäuse 12 des Elektrohandwerkzeuggerätes über den koaxialen Lagerzapfen 13 und das als Kugellager ausgeführte Radialwälzlager 6' zweifach gelagerten, Kurbelwelle 14 das Radialwälzlager 6' radial innerhalb sowie in der Ebene des Zahnrades 11 angeordnet, wobei die stirnseitig als Exzenter 15 ausgebildete Kurbelwelle 14 den axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen 16 beinhaltet sowie das Zahnrad 11, auf der dem Exzenter 15 gegenüberliegenden Seite, die axiale, kreisringförmige Nut 17 aufweist, wobei der verbleibende radial äussere Bereich des Zahnrades 11 den Aussenlagerring 18 des Radialwälzlagers 6' ausbildet.
    Nach Fig. 3 ist die über das Zahnrad 11 angetriebene, im nicht dargestellten Gehäuse des Elektrohandwerkzeuggerätes zweifach gelagerte Kurbelwelle 14 fest mit dem Exzenter 15 verbunden, welcher den axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen 16 beinhaltet, wobei der Exzenter 15 im radial äusseren Bereich den Innenlagerring 5' des Radialwälzlagers 6" ausbildet. Dem zwischen dem als Kugellager ausgeführten Radialwälzlager 6" und einem zweiten Lager 19 angeordneten, angetriebenem Zahnrad 11 ist ein Getriebezahnrad 20 zugeordnet, welches eine Drehantriebswelle 21 antreibt, die über einen Kegeltrieb die Werkzeugspindel des Elektrohandwerkzeuggerätes dreht. Der Exzenter 15 ist ohne Hinterschneidungen bezüglich einer Drehachse B' ausgebildet.

    Claims (8)

    1. Elektrohandwerkzeuggerät mit einem, ein elektropneumatisches Schlagwerk (1) zur Erzeugung einer zumindest teilweise schlagenden Bewegung eines aufgenommenen Werkzeugs antreibendes, Kurbelgetriebe mit einer in zumindest einem Radialwälzlager (6, 6') gelagerten Welle (3, 14), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines axialen Lagerbereiches (2) ein radialer Teilbereich der Welle (3, 14) zumindest ein Lagerungsmittel als einen Wälzlagering (5, 5', 18) des Radialwälzlagers (6, 6') ausbildet und dass eine radiale Ineinanderverschachtelung des Lagerungsmittels der Welle (3, 14) mit zumindest einem Zusatzmittel (8, 11, 15) für eine Zusatzfunktion ausgebildet wird.
    2. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (3) ein endseitig fest montierbares Antriebsritzel (4) beinhaltet, welches in dem axialen Lagerbereich (2) radial aussen den Innenlagerring (5) des Radialwälzlagers (6) und im koaxial Inneren eine Befestigungsbohrung (7) ausbildet, in welcher ein Wellenstumpf (8) der restlichen Antriebswelle (3) koaxial eingreifend kraft- oder formschlüssig befestigbar ist.
    3. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im koaxial Inneren der Befestigungsbohrung (7) des montierbaren Antriebsritzels ein Wellenstumpf (8) der Rotorwelle (9) des Elektroantriebs (10) koaxial eingreifend kraft- oder formschlüssig befestigbar ist.
    4. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einer, von dem Antriebsritzel (4) über ein Zahnrad (11) angetriebenen, im Gehäuse (12) des Elektrohandwerkzeuggerätes über einen koaxialen Lagerzapfen (13) und ein Radialwälzlager (6') zweifach gelagerten, Kurbelwelle (14) das Radialwälzlager (6') radial innerhalb sowie in der Ebene des Zahnrades (11) angeordnet ist, wobei die stirnseitig als Exzenter (15) ausgebildete Kurbelwelle (14) einen axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen (16) beinhaltet sowie das Zahnrad (11) eine axiale, kreisringförmige Nut (17) aufweist, wobei der verbleibende radial äussere Bereich des Zahnrades (11) einen Aussenlagerring (18) des Radialwälzlagers (6') ausbildet.
    5. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine über ein Zahnrad (11) angetriebene, im Gehäuse (12) des Elektrohandwerkzeuggerätes zweifach gelagerte Kurbelwelle (14) fest mit einem Exzenter (15) verbunden ist, welcher den axial überstehenden, radial freien Exzenterzapfen (16) beinhaltet, wobei der Exzenter (15) im radial äusseren Bereich den Innenring (5') des Radialwälzlagers (6') ausbildet.
    6. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Zahnrad (11) zwischen dem Radialwälzlager (6') und einem zweiten Lager (19) angeordnet ist.
    7. Elektrohandwerkzeuggerät nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem angetriebenen Zahnrad (11) ein Getriebezahnrad (20) zugeordnet ist.
    8. Elektrohandwerkzeuggerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (14) und/oder der Exzenter (15) und/oder das auf die Antriebswelle (3) montierbare Antriebsritzel (4) ohne Hinterschneidungen bezüglich der Drehachse (A, B, B') ausgebildet sind.
    EP01810685A 2000-07-18 2001-07-09 Elektrohandwerkzeuggerät mit elektropneumatischem Schlagwerk Withdrawn EP1182012A3 (de)

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