EP1261459B1 - Luftfederschlagwerk mit hohlem schlagkolben - Google Patents

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EP1261459B1
EP1261459B1 EP00942113A EP00942113A EP1261459B1 EP 1261459 B1 EP1261459 B1 EP 1261459B1 EP 00942113 A EP00942113 A EP 00942113A EP 00942113 A EP00942113 A EP 00942113A EP 1261459 B1 EP1261459 B1 EP 1261459B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
idling
percussive mechanism
pneumatic spring
guide sleeve
piston
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP00942113A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1261459A2 (de
Inventor
Wolfgang Schmid
Mirko Lysek
Rudolf Berger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Construction Equipment AG filed Critical Wacker Construction Equipment AG
Publication of EP1261459A2 publication Critical patent/EP1261459A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1261459B1 publication Critical patent/EP1261459B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D17/06Hammer pistons; Anvils ; Guide-sleeves for pistons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25DPERCUSSIVE TOOLS
    • B25D11/00Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
    • B25D11/04Portable percussive tools with electromotor or other motor drive in which the tool bit or anvil is hit by an impulse member

Definitions

  • the invention relates to an air spring hammer mechanism for a percussion and / or Hammer drill.
  • a design has proven itself in which a drive piston is driven by a Crank drive in a hollow, also called a hollow club Percussion piston is axially reciprocated.
  • the percussion piston is in the Percussion mechanism housing also axially movable, with one Cavity between the drive piston and the percussion piston an air spring trains the axial movement of the drive piston on the percussion piston transmits and drives it against a tool shank or an anvil where the kinetic energy of the percussion piston is suddenly implemented.
  • a Percussion piston and a diameter-equal drive piston in one Guide tube are arranged axially movable. Are in the guide tube Idle openings arranged when the tool is lifted from the machining rock can be run over by the percussion piston, so that the cavity between the percussion and drive pistons with the environment can communicate. This creates a suck back effect through the drive piston avoided so that the percussion piston remains in its forward position.
  • the invention has for its object an air spring hammer mechanism with a hollow Specify percussion piston, in which the disadvantages described above avoided be without having to forego the advantages mentioned.
  • the air spring hammer mechanism is on the inside the cavity of the percussion piston guide sleeve of the percussion piston at least one axially extending air compensation pocket is provided. Furthermore, at least one idle opening extends radially through the Guide sleeve. There is no connection between the idle opening in impact operation and an idle channel leading to the environment in the striking mechanism housing, so that the air spring receiving cavity between the drive piston and the percussion piston is decoupled from the environment. In contrast, in idle mode, the idle opening can be moved via the idle channel, so that the cavity through the idle port and the idle channel can be connected to the environment. This enables an intense Air balance at idle, so that any suction effect of the drive piston can be prevented.
  • the air compensation pocket preferably has a greater axial length than a contact surface of the drive piston with the guide sleeve. That means, that the air escaping from the air spring with each blow in blow operation can be refilled via the air compensation pocket.
  • the idle ports In a particularly advantageous embodiment of the invention are in the Guide sleeve provided several idle openings, which in terms of Axial position can be arranged offset.
  • the idle ports have different opening cross-sections. Depending on the arrangement of the idle ports and the cross sections it is possible to transition between gently running idle and blow operation, which in particular is perceived as pleasant by the operator and the application of the tool made possible in exposed areas without the tool jumping off.
  • the guide sleeve has several sliding surfaces on which they are guided in the striking mechanism housing becomes. There are recesses with a smaller radius between the sliding surfaces intended. Due to the reduced friction surfaces and thus less There may be friction between the percussion piston and the percussion mechanism housing better cold start behavior can be achieved at low temperatures. Farther the manufacturing costs can be processed due to the lower Reduce the outside area.
  • the idle ports should be arranged so that they each penetrate a sliding surface, as this means no additional sealing between the guide sleeve of the percussion piston and the percussion mechanism housing is required.
  • an air damper can be generated in the front cavity. If the front Cavity during the transition of the percussion piston from the percussion mode to the idle mode - That is, with a forward movement of the percussion piston towards idle position - temporarily separated from the environment is, air pressure can build up in the cavity, so that part of the kinetic Energy of the percussion piston to the air spring created in the cavity is delivered.
  • the front cavity can be connected to the environment via one of the recesses.
  • the compressed air in the front cavity can escape, so that the energy stored in the air spring is dissipated by the pressure reduction becomes.
  • the air spring also works as an air damper and breaks down the kinetic energy of the percussion piston so that it hits the piston on a housing end wall and thus reaching its idle position is braked. Accordingly, the impact piston strikes too violently avoided on the housing, which the operator also found pleasant becomes.
  • a percussion piston is located on a guide surface 1 of a striking mechanism housing 2 3 guided axially movable. Inside the hollow one on one end face Percussion piston 3, a drive piston 4 is guided in a known manner is axially reciprocated by a connecting rod 5.
  • A is formed between the percussion piston 3 and the drive piston 4 Air spring enclosing cavity 6.
  • the percussion piston 3 has at least one, but expediently two, three or more air compensation pockets 7, which are axially in the inside of a the hollow guide sleeve 8 of the percussion piston 3 with a length greater than the axial length of a contact surface of the drive piston 4 with the Extend percussion piston 3.
  • the air compensation pockets 7 are even on Scope of the guide sleeve 8 distributed.
  • the percussion piston 3 consists essentially from the guide sleeve 8, a piston crown and one of the Piston extension 9 extending piston crown.
  • a shaft 10 of a tool 11 is arranged in front of the piston extension 9 in such a way that that the percussion piston 3 with its piston extension 9 on the shaft 10 can open (Fig. 1).
  • the guide sleeve 8 are at least one, but preferably two, three or more idle openings 12 formed, the guide sleeve 8 penetrate radially and through which the cavity 6 with an idle channel 13 can be connected (FIGS. 3 and 4).
  • the idle openings 12 are as uniform as possible for reasons of symmetry distributed around the circumference of the guide sleeve 8, but in other places than the air compensation pockets 7.
  • the symmetry of the guide sleeve 8 and the impact piston 3 is therefore to be aimed primarily at for manufacturing reasons, to delay the impact piston 3 z. B. to avoid grinding.
  • Idle openings 12 are Idle openings 12, however, also in the same places as the air compensation pockets 7 arranged, that is, they penetrate the opposite of the Thickness of the guide sleeve 8 thinner rear wall of the air compensation pockets 7 outward.
  • the bore axes of the idle openings 12 can be perpendicular to Stroke axis, that is to the direction of movement of the percussion piston 3. However, it is particularly advantageous if the bore axes are at an angle to Stroke axis and the idle openings 12 in the guide sleeve 8th are directed forward and outward. This will make fat that is in one has collected previous stroke at the idle opening 12, when hitting of the percussion piston 3 thrown out of the idling opening 12 onto the shaft 10. Otherwise, that is, at a right-angled position between the bore axis the idle ports 12 and the flapping axis may be the problem occur that the holes at least partially clog with grease, which the Can decrease reliability when transitioning to idle.
  • the idle channel 13 is connected to the environment via a connecting channel 14, z. B. the crankcase of the crank mechanism for the drive piston 4, in connection.
  • the idle channel 13 is in the illustrated embodiment as Ring channel formed.
  • the idle channel 13 and the connecting channel 14 also have other shapes and z. B. only consist of a correspondingly generous recess. It is important that the cavity 6 is suitably associated with the environment can be achieved in order to achieve the desired pressure equalization.
  • An outer surface guided in the guide surface 1 of the striking mechanism housing 2 the percussion piston 3 is formed by several - here three - sliding surfaces 15. There is a recess between each two adjacent sliding surfaces 15 16 provided.
  • a front air spring is formed in a cavity 18 when the front sliding surface 15 interrupts a connection to the idle channel 13, as shown in Figs. 1 and 2.
  • the percussion piston 3 In the striking position shown in FIGS. 1 and 2 the percussion piston 3 cannot move forward (in the figures to the left). This means that the air pressure in cavity 18 is essentially corresponds to the ambient air pressure because the percussion piston 3 in the shown position just a control edge 19 on the striking mechanism housing 2nd has run over.
  • the front sliding surface 15 already seals with the Guide surface 1 of the striking mechanism housing 2 against the front cavity 18 the environment.
  • the percussion piston 3 can also move in the next percussion cycle move further forward.
  • the cavity 18 is thereby reduced and compresses the air in the air spring. As a result, the percussion piston 3 braked.
  • air compensation pockets 7 and idle openings 12 - make it possible to optimize each of the functions independently of the other and target them to adapt to the demands.
  • Over large air cross sections with several air equalization pockets 7 can intensive air equalization to the air spring in the cavity 6 take place, whereby the tendency of the striking mechanism to collapse, d.
  • the axial arrangement of the idle openings, which is important for perfect idling 12 can be varied within wide limits without the Air compensation pockets 7 must be taken into account.
  • the symmetry of the percussion piston 3 results in its manufacture practically no delay, which lowers manufacturing costs and durability elevated.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer.
Unter den heute üblichen Schlagwerkstypen für Bohr- oder Schlaghämmer hat sich unter anderem eine Bauart bewährt, bei der ein Antriebskolben durch einen Kurbeltrieb in einem hohl ausgebildeten, auch als Hohlschläger bezeichneten Schlagkolben axial hin- und herbewegt wird. Der Schlagkolben wird im Schlagwerksgehäuse ebenfalls axial beweglich geführt, wobei sich in einem Hohlraum zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben eine Luftfeder ausbildet, die die Axialbewegung des Antriebskolbens auf den Schlagkolben überträgt und diesen gegen einen Werkzeugschaft oder einen Döpper treibt, wo die Bewegungsenergie des Schlagkolbens schlagartig umgesetzt wird.
Ein derartiges, z. B. aus der DE-OS 22 60 365 bekanntes Schlagwerk weist gegenüber anderen Typen zahlreiche Vorteile auf. Zum einen erzeugt der verhältnismäßig leichte Antriebskolben nur geringe Vibrationen im Leerlauf. Weiterhin ist das Schlagwerk einfach aufgebaut, wodurch die Herstellkosten gering und die Reparaturmöglichkeiten gut sind. Zudem weist das Schlagwerk gute Kaltstarteigenschaften durch eine rasche Erwärmung infolge der Fettreibung zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben auf.
Schwierig gestaltet sich bei einem derartigen Schlagwerk jedoch die Auslegung bezüglich Rücksaugverhalten und Leerlaufverhalten. Wird nämlich das Schlagwerk derart gestaltet, daß der Schlagkolben nach erfolgtem Schlag immer zuverlässig vom Antriebskolben zurückgesaugt wird, kann dies zur Folge haben, daß der Übergang in den Leerlauf bei Abheben des Werkzeugs vom zu bearbeitenden Gestein erschwert wird. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß der Schlagkolben auch in Leerlaufstellung Schläge durchführt. Diese sogenannten Leerschläge sind für den Bediener höchst unangenehm und bewirken eine hohe Beanspruchung des Hammers. Wird das Schlagwerk jedoch im Hinblick auf einen zuverlässigen Übergang in den Leerlauf ausgelegt, besteht das Risiko, daß der Schlagkolben auch im Schlagbetrieb nicht immer vom Antriebskolben zurückgesaugt wird, was zu einer Unterbrechung des Schlagbetriebs und zu einem unregelmäßigen Arbeiten führen kann.
Aus der DE-OS 22 62 273 ist ein anderer Schlagwerkstyp bekannt, bei dem ein Schlagkolben und ein durchmessergleicher Antriebskolben in einem gemeinsamen Führungsrohr axial beweglich angeordnet sind. In dem Führungsrohr sind Leerlauföffnungen angeordnet, die bei einem Abheben des Werkzeugs vom zu bearbeitenden Gestein durch den Schlagkolben überfahren werden können, so daß der Hohlraum zwischen Schlag- und Antriebskolben mit der Umgebung kommunizieren kann. Dadurch wird ein Rücksaugeffekt durch den Antriebskolben vermieden, so daß der Schlagkolben in seiner vorderen Stellung verbleibt.
Aus der DE 196 21 057 A1 ist ein Luftfederschlagwerk bekannt, bei dem der Schlag des Schlagkolbens durch eine zusätzliche Luftfeder vor dem Schlagkolben gedämpft werden kann.
In der DE 23 35 924 A1 wird ein Luftfederschlagwerk mit einem Schlagwerksgehäuse, einem hohlen Schlagkolben mit Führungshülse und einem in der Führungshülse geführten Antriebskolben beschrieben. Zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ist ein Hohlraum ausgebildet. Darüberhinaus ist auf der Innenseite der Führungshülse des Schlagkolbens eine Luftausgleichstasche zum Auffüllen des Hohlraums mit Luft vorgesehen. Ein Leerlaufbetrieb ist bei dem gezeigten Luftfederschlagwerk nicht möglich. Vielmehr muss zur Unterbrechung der Arbeit der Antriebsmotor abgeschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk mit hohlem Schlagkolben anzugeben, bei welchem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden, ohne daß auf die genannten Vorteile verzichtet werden muß.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Luftfederschlagwerk gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerk ist auf der Innenseite einer die Höhlung des Schlagkolbens bildenden Führungshülse des Schlagkolbens wenigstens eine sich axial erstreckende Luftausgleichstasche vorgesehen. Weiterhin erstreckt sich wenigstens eine Leerlauföffnung radial durch die Führungshülse. Im Schlagbetrieb besteht keine Verbindung zwischen der Leerlauföffnung und einem zur Umgebung führenden Leerlaufkanal im Schlagwerksgehäuse, so daß auch der die Luftfeder aufnehmende Hohlraum zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben von der Umgebung abgekoppelt ist. Im Leerlaufbetrieb hingegen ist die Leerlauföffnung über den Leerlaufkanal bewegbar, so daß der Hohlraum über die Leerlauföffnung und den Leerlaufkanal mit der Umgebung in Verbindung bringbar ist. Dies ermöglicht einen intensiven Luftausgleich im Leerlauf, so daß jegliche Saugwirkung des Antriebskolbens verhindert werden kann.
Die Luftausgleichstasche weist vorzugsweise eine größere axiale Länge auf als eine Berührfläche des Antriebskolbens mit der Führungshülse. Das bedeutet, daß im Schlagbetrieb die bei jedem Schlag aus der Luftfeder entwichene Luft wieder über die Luftausgleichstasche aufgefüllt werden kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind in der Führungshülse mehrere Leerlauföffnungen vorgesehen, die hinsichtlich der Axiallage versetzt angeordnet sein können. Darüber hinaus können die Leerlauföffnungen unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. Je nach Anordnung der Leerlauföffnungen und der Querschnitte ist es möglich, den Übergang zwischen Leerlauf- und Schlagbetrieb sanft zu gestalten, was insbesondere vom Bediener als angenehm empfunden wird und das Ansetzen des Werkzeugs an exponierten Stellen ermöglicht, ohne daß das Werkzeug verspringt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Führungshülse mehrere Gleitflächen aufweist, an denen sie in dem Schlagwerksgehäuse geführt wird. Zwischen den Gleitflächen sind Ausnehmungen mit geringerem Radius vorgesehen. Aufgrund der reduzierten Reibungsflächen und damit geringeren Reibung zwischen dem Schlagkolben und dem Schlagwerksgehäuse kann ein besseres Kaltstartverhalten bei tiefen Temperaturen erreicht werden. Weiterhin lassen sich die Herstellkosten aufgrund der geringeren zu bearbeitenden Außenfläche vermindern. Die Leerlauföffnungen sollten so angeordnet werden, daß sie jeweils eine Gleitfläche durchdringen, da dadurch keine zusätzliche Abdichtung zwischen der Führungshülse des Schlagkolbens und dem Schlagwerksgehäuse erforderlich ist.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in einem zwischen einer Vorderseite des Schlagkolbens und dem Schlagwerksgehäuse vorgesehenen vorderen Hohlraum ein Luftdämpfer erzeugbar. Wenn der vordere Hohlraum beim Übergang des Schlagkolbens vom Schlagbetrieb in den Leerlaufbetrieb - das heißt bei einer nach vorne gerichteten Bewegung des Schlagkolbens in Richtung Leerlaufstellung - zeitweilig von der Umgebung getrennt ist, kann sich in dem Hohlraum ein Luftdruck aufbauen, so daß ein Teil der kinetischen Energie des Schlagkolbens an die im Hohlraum entstehende Luftfeder abgegeben wird.
Wenn schließlich der Schlagkolben die Leerlaufstellung erreicht hat, ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der vordere Hohlraum über eine der Ausnehmungen mit der Umgebung in Verbindung bringbar. Dadurch kann die in dem vorderen Hohlraum komprimierte Luft entweichen, so daß die in der Luftfeder gespeicherte Energie durch den Druckabbau abgeführt wird. Im Ergebnis funktioniert also die Luftfeder auch als Luftdämpfer und baut kinetische Energie des Schlagkolbens ab, so daß dieser vor dem Auftreffen auf eine Gehäusestirnwand und damit Erreichen seiner Leerlaufstellung abgebremst wird. Dementsprechend wird ein zu heftiger Schlag des Schlagkolbens auf das Gehäuse vermieden, was auch vom Bediener als angenehm empfunden wird.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk in Schlagstellung;
Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1;
Fig. 3
einen Schnitt durch das Luftfederschlagwerk in Leerlaufstellung; und
Fig. 4
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3.
Da alle Figuren prinzipiell das gleiche Luftfederschlagwerk zeigen, jedoch lediglich in unterschiedlichen Betriebsstellungen, werden auch gleiche Bezugszeichen verwendet.
An einer Führungsfläche 1 eines Schlagwerksgehäuses 2 wird ein Schlagkolben 3 axial beweglich geführt. Im Inneren des an einer Stirnseite hohl ausgebildeten Schlagkolbens 3 wird ein Antriebskolben 4 geführt, der in bekannter Weise durch ein Pleuel 5 axial hin- und hergetrieben wird.
Zwischen dem Schlagkolben 3 und dem Antriebskolben 4 bildet sich ein eine Luftfeder umschließender Hohlraum 6 aus.
Der Schlagkolben 3 weist wenigstens eine, zweckmäßigerweise aber zwei, drei oder mehr Luftausgleichstaschen 7 auf, die sich axial in der Innenseite einer die Höhlung bildenden Führungshülse 8 des Schlagkolbens 3 mit einer Länge größer als die axiale Länge einer Berührfläche des Antriebskolbens 4 mit dem Schlagkolben 3 erstrecken. Die Luftausgleichstaschen 7 sind gleichmäßig am Umfang der Führungshülse 8 verteilt. Der Schlagkolben 3 besteht im wesentlichen aus der Führungshülse 8, einem Kolbenboden und einem sich von dem Kolbenboden erstreckenden Kolbenfortsatz 9.
Vor dem Kolbenfortsatz 9 ist ein Schaft 10 eines Werkzeugs 11 derart angeordnet, daß der Schlagkolben 3 mit seinem Kolbenfortsatz 9 auf den Schaft 10 aufschlagen kann (Fig. 1).
In der Führungshülse 8 sind weiterhin wenigstens eine, vorzugsweise aber zwei, drei oder mehr Leerlauföffnungen 12 ausgebildet, die die Führungshülse 8 radial durchdringen und über die der Hohlraum 6 mit einem Leerlaufkanal 13 in Verbindung bringbar ist (Fig. 3 und 4).
Die Leerlauföffnungen 12 sind aus Symmetriegründen möglichst gleichmäßig am Umfang der Führungshülse 8 verteilt angeordnet, jedoch an anderen Stellen als die Luftausgleichstaschen 7. Die Symmetrie der Führungshülse 8 und damit des Schlagkolbens 3 ist vor allem aus Fertigungsgründen anzustreben, um einen Verzug des Schlagkolbens 3 z. B. beim Schleifen zu vermeiden. Bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Leerlauföffnungen 12 jedoch auch an den gleichen Stellen wie die Luftausgleichstaschen 7 angeordnet, das heißt sie durchdringen die gegenüber der Dicke der Führungshülse 8 dünnere Rückwand der Luftausgleichstaschen 7 nach außen.
Die Bohrungsachsen der Leerlauföffnungen 12 können senkrecht zur Schlagachse, das heißt zur Bewegungsrichtung des Schlagkolbens 3 stehen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Bohrungsachsen winklig zur Schlagachse stehen und die Leerlauföffnungen 12 in der Führungshülse 8 nach vorne und außen gerichtet sind. Dadurch wird Fett, das sich bei einem vorangehenden Hub an der Leerlauföffnung 12 gesammelt hat, beim Auftreffen des Schlagkolbens 3 auf den Schaft 10 aus der Leerlauföffnung 12 herausgeschleudert. Anderenfalls, das heißt bei rechtwinkliger Stellung zwischen Bohrungsachse der Leerlauföffnungen 12 und der Schlagachse kann das Problem auftreten, daß die Bohrungen zumindest teilweise mit Fett verstopfen, was die Zuverlässigkeit beim Übergang in den Leerlauf herabsetzen könnte.
Der Leerlaufkanal 13 steht über einen Verbindungskanal 14 mit der Umgebung, z. B. dem Kurbelraum des Kurbeltriebs für den Antriebskolben 4, in Verbindung. Der Leerlaufkanal 13 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Ringkanal ausgebildet. Selbstverständlich können der Leerlaufkanal 13 und der Verbindungskanal 14 auch andere Formen aufweisen und z. B. lediglich aus einer entsprechend großzügigen Aussparung bestehen. Wichtig ist dabei, daß der Hohlraum 6 in geeigneter Weise mit der Umgebung in Verbindung gebracht werden kann, um den gewünschten Druckausgleich zu erzielen.
Eine in der Führungsfläche 1 des Schlagwerksgehäuses 2 geführte Außenfläche des Schlagkolbens 3 wird durch mehrere - hier drei - Gleitflächen 15 gebildet. Zwischen zwei benachbarten Gleitflächen 15 ist jeweils eine Ausnehmung 16 vorgesehen.
Dadurch, daß lediglich ein Teil der Außenfläche des Schlagkolbens 3 als Gleitfläche 15 bearbeitet werden muß, können Herstellungskosten gespart werden. Weiterhin wird aufgrund der geringeren Flächenreibung zwischen dem Schlagkolben 3 und dem Schlagwerksgehäuse 2 ein verbessertes Kaltstartverhalten erzielt.
Zwischen einer Vorderseite 17 des Schlagkolbens 3 und dem Schlagwerksgehäuse 2 ist eine vordere Luftfeder in einem Hohlraum 18 ausgebildet, wenn die vordere Gleitfläche 15 eine Verbindung zum Leerlaufkanal 13 unterbricht, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt. In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schlagstellung kann sich der Schlagkolben 3 nicht weiter nach vorne (in den Figuren nach links) bewegen. Das bedeutet, daß der Luftdruck im Hohlraum 18 im wesentlichen dem Umgebungsluftdruck entspricht, weil der Schlagkolben 3 in der gezeigten Stellung gerade erst eine Steuerkante 19 am Schlagwerksgehäuse 2 überfahren hat. Die vordere Gleitfläche 15 dichtet allerdings bereits mit der Führungsfläche 1 des Schlagwerksgehäuses 2 den vorderen Hohlraum 18 gegen die Umgebung ab. Wenn dann das Werkzeug 11 vom zu bearbeitenden Gestein abgehoben wird und sich daraufhin das Werkzeug 11 mit seinem Schaft 10 aus dem Schlagwerksgehäuse 2 um eine bestimmte Strecke nach vorne herausbewegt, kann sich auch der Schlagkolben 3 im nächsten Schlagzyklus weiter nach vorne bewegen. Dadurch wird der Hohlraum 18 verkleinert und die Luft in der Luftfeder komprimiert. Dadurch der Schlagkolben 3 abgebremst.
Wenn schließlich der Schlagkolben 3 die in Figuren 3 und 4 gezeigte Leerlaufstellung erreicht hat, hat auch eine am vorderen Ende der vorderen Ausnehmung 16 am Schlagkolben 3 ausgebildete Steuerkante 20 eine Steuerkante 21 am Schlagwerksgehäuse 2 überfahren. Dadurch wird der Hohlraum 18 über die Ausnehmung 16 und den Leerlaufkanal 13 mit der Umgebung in Verbindung gebracht, woraufhin die komprimierte Luft aus der Luftfeder im Hohlraum 18 entweichen kann. Das bedeutet, daß die in der Luftfeder gespeicherte und aus der Vorwärtsbewegung des Schlagkolbens 3 resultierende Energie ebenfalls an die Umgebung abgeführt wird. Der Schlag des Schlagkolbens 3 gegen das Schlagwerksgehäuse 2 wird also bei Erreichen der Leerlaufstellung spürbar gedämpft, so daß die im Hohlraum 18 erzeugte Luftfeder auch als Luftdämpfer fungiert. Dadurch, daß die Luft im Hohlraum 18 in Leerlaufstellung wieder Umgebungsluftdruck aufweist, wird ein Zurückdrücken des Schlagkolbens 3 aus der Leerlaufstellung verhindert. Dies ist erst durch Wiederaufsetzen des Werkzeugs 11 auf das Gestein möglich, wodurch der Schaft 10 den Schlagkolben 3 in die Schlagstellung bewegt.
Nachfolgend wird die Funktion des Luftfederschlagwerks erläutert:
In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schlagstellung überfährt der Antriebskolben 4 regelmäßig die Luftausgleichstaschen 7 wodurch jeweils kurzzeitig eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 6 und der Umgebung, also dem Kurbelraum geschaffen wird. Dadurch kann ein Luftverlust in der Luftfeder im Hohlraum 6 nach jedem Schlagzyklus wieder ausgeglichen werden.
Beim Abheben des Werkzeugs 11 vom zu bearbeitenden Gestein gleitet der Werkzeugschaft 10 etwas aus dem Hammergehäuse heraus, so daß der Schlagkolben 3 die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Leerlaufstellung einnehmen kann. Dabei überfährt wenigstens eine der Leerlauföffnungen 12 eine als Steuerkante 22 dienende Hinterkante des Leerlaufkanals 13, wodurch eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum 6 über die Leerlauföffnung 12, den Leerlaufkanal 13 und den Verbindungskanal 14 zur Umgebung geschaffen wird. Damit kann jegliche Rücksaugwirkung der Luftfeder im Hohlraum 6 vermieden werden, so daß das Schlagwerk zuverlässig in Leerlaufbetrieb gelangt, ohne daß die Gefahr von Leerschlägen besteht.
Wie bereits beschrieben, sind vorteilhafterweise mehrere Leerlauföffnungen 12 in der Führungshülse 8 vorzusehen, so daß der Übergang zwischen Leerlaufund Schlagbetrieb nicht plötzlich, sondern weich durchgeführt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Leerlauföffnungen 12 zu unterschiedlichen Zeitpunkten und mit unterschiedlichen Querschnitten die Steuerkante 22 überfahren.
Zusätzlich tritt die bereits oben beschriebene Wirkung durch die Luftfeder bzw. den Luftdämpfer im vorderen Hohlraum 18 ein.
Die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, die Funktionen "Luftausgleich" und "Leerlauf" durch unterschiedliche Bauelemente - hier: Luftausgleichstaschen 7 und Leerlauföffnungen 12 - durchzuführen, ermöglicht es, jede der Funktionen unabhängig von der anderen zu optimieren und gezielt den Forderungen anzupassen. Über große Luftquerschnitte bei mehreren Luftausgleichstaschen 7 kann ein intensiver Luftausgleich zur Luftfeder im Hohlraum 6 stattfinden, wodurch die Neigung des Schlagwerks zum Zusammenschlagen, d. h. Auftreffen des Antriebskolbens 4 auf den Schlagkolben 3, vermindert wird, während gleichzeitig das bei ausbleibendem Rückstoß wichtige Rücksaugen des Schlagkolbens 3 nicht beeinträchtigt wird.
Die für einen einwandfreien Leerlauf wichtige axiale Anordnung der Leerlauföffnungen 12 kann innerhalb großer Grenzen variiert werden, ohne daß auf die Luftausgleichstaschen 7 Rücksicht genommen werden muß.
Durch die Symmetrie des Schlagkolbens 3 entsteht bei seiner Fertigung praktisch kein Verzug, was die Herstellungskosten senkt und die Dauerhaltbarkeit erhöht.

Claims (14)

  1. Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer mit
    einem Schlagwerksgehäuse (2);
    einem axial hin- und herbewegbaren Schlagkolben (3), der an einer Stirnseite hohl ausgebildet ist und eine in dem Schlagwerksgehäuse (2) geführte Führungshülse (8) aufweist;
    einem in der Führungshülse (8) des Schlagkolbens (3) geführten, axial hin- und herbewegbaren Antriebskolben (4);
    einem zwischen dem Antriebskolben (4) und dem Schlagkolben (3) ausgebildeten und eine Luftfeder aufnehmenden Hohlraum (6);
    wobei
    sich auf der Innenseite der Führungshülse (8) des Schlagkolbens (3) wenigstens eine Luftausgleichstasche (7) axial erstreckt;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Führungshülse (8) des Schlagkolbens (3) von wenigstens einer Leerlauföffnung (12) durchdrungen ist;
    in dem Schlagwerksgehäuse (2) ein mit der Umgebung kommunizierender Leerlaufkanal (13, 14) ausgebildet ist;
    in einem Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks keine Verbindung zwischen der Leerlauföffnung (12) und dem Leerlaufkanal (13, 14) besteht; und dass
    in einem Leerlaufbetrieb die Leerlauföffnung (12) über den Leerlaufkanal (13, 14) bewegbar ist und der Hohlraum (6) über die Leerlauföffnung (12) und den Leerlaufkanal (13, 14) mit der Umgebung in Verbindung bringbar ist.
  2. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausgleichstasche (7) eine größere axiale Länge aufweist, als eine Berührfläche des Antriebskolbens (4) mit der Führungshülse (8).
  3. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungshülse (8) drei Luftausgleichstaschen (7) und drei Leerlauföffnungen (12) jeweils am Umfang gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.
  4. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungshülse (8) mehrere Leerlauföffnungen (12) in, bezüglich einer Hauptachse der Führungshülse (8), unterschiedlicher Axiallage vorgesehen sind.
  5. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Leerlauföffnungen (12) mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten vorhanden sind.
  6. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer äußeren Umfangsfläche der Führungshülse (8) mehrere Gleitflächen (15) zum Führen der Führungshülse (8) in dem Schlagwerksgehäuse (2) vorgesehen sind.
  7. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Gleitflächen (15) jeweils eine Ausnehmung (16) mit einem geringeren Radius vorgesehen ist.
  8. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Gleitflächen (15) von der Leerlauföffnung (12) durchdrungen wird.
  9. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufkanal (13) in einer den Schlagkolben (3) führenden Führungsfläche (1) des Schlagwerksgehäuses (2) ringförmig ausgebildet ist.
  10. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufkanal (13) über einen Verbindungskanal (14) mit der Umgebung kommuniziert.
  11. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen einer Vorderseite (17) des Schlagkolbens (3) und dem Schlagwerksgehäuse (2) ausgebildeten vorderen Hohlraum (18) ein Luftdämpfer erzeugbar ist.
  12. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Hohlraum (18) beim Übergang des Schlagkolbens (3) vom Schlagbetrieb in den Leerlaufbetrieb zeitweilig von der Umgebung getrennt ist.
  13. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Hohlraum (18) im Leerlaufbetrieb mit der Umgebung in Verbindung steht.
  14. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausgleichstasche (7) und die Leerlauföffnung (12) an verschiedenen Stellen in der Führungshülse (8) angeordnet sind.
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