EP1368160A1 - Luftfederschlagwerk mit bewegungsfrequenzgesteuertem leerlaufzustand - Google Patents

Abstract

Ein Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer weist einen durch eine Kurbelwelle (1) hin- und herbewegbaren Antriebskolben (3) auf, der in einem ebenfalls hin- und herbewegbaren Schlagkolben (4) angeordnet ist. Ein zwischen dem Antriebskolben (1) und dem Schlagkolben (4) ausgebildeter und zur Aufnahme einer Luftfeder dienender Hohlraum (6) ist über einen Leerlaufluftkanal (8, 9, 10) mit einem Ausgleichsraum (11) verbindbar. In den Leerlaufluftkanal (8, 9, 10) ist ein Ventil (12) angeordnet, dessen Offen- und Schließstellung von der Drehzahl der Kurbelwelle (1) abhängt. Wenn die Drehzahl der Kurbelwelle (1) einen vorbestimmten Wert unterschreitet, öffnet das Ventil (12) die Verbindung zwischen dem Hohlraum (6) und dem Ausgleichsraum (11), so dass sich im Hohlraum (6) keine Luftfeder mehr ausbilden kann und sich das Luftfederschlagwerk in einem Leerlaufbetrieb befindet.

Description

Luftfederschlagwerk mit bewegungsfrequenzgesteuertem

Leerlaufzustand

Die Erfindung betrifft ein Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Seit langem sind Luftfederschlagwerke in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt, bei denen ein Antriebskolben von einer Kurbelwelle hin- und herbewegt wird. Vor dem Antriebskolben befindet sich ein ebenfalls hin- und herbewegbarer Schlagkolben, so dass zwischen dem Antriebskolben und dem Schlagkolben ein Hohlraum ausgebildet ist, der zur Aufnahme einer Luftfe- der dient. Diese als Luftpolster fungierende Luftfeder überträgt die Bewegung des angetriebenen Antriebskolben auf den Schlagkolben, der somit der Bewegung des Antriebskolbens mit zeitlicher Verzögerung folgt. Der Schlag- kolben schließlich schlägt auf einen Schaft eines Werkzeugs oder einen zwischengeschalteten Döpper und gibt seine Schlagenergie an das Werkzeug ab.

Derartige Luftfederschlagwerke haben sich in der Praxis sowohl bei Hämmern mit elektromotorischem Antrieb als auch bei brennkraftbetriebenen Hämmern bewährt.

Insbesondere die brennkraftbetriebenen Hämmer besitzen zwischen einer Motorwelle und der Kurbelwelle des Luftfederschlagwerks eine Fliehkraftkupplung, die dazu dient, den Schlagwerksantrieb dann abzukoppeln, wenn der Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl dreht. Dadurch soll zum einen ein einwandfreier Leerlauf des Motors sichergestellt und zum anderen ein leichteres Starten des Motors ermöglicht werden. Eine derartige Fliehkraftkupplung ist technisch aufwändig, benötigt Bauraum und führt schliej31ich zu einem relativ teuren, schweren und verschleißbehafteten Hammer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederschlagwerk anzugeben, bei dem die Vorteile der Drehmomentübertragung und -Unterbrechung durch die Fliehkraftkupplung beibehalten werden können, ohne die beschriebenen Nachteile in Kauf zu nehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Luftfederschlagwerk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerk ist ein Leerlaufluftkanal vorgesehen, über den der im Schlagbetrieb eine Luftfeder aufnehmende Hohlraum zwischen Antriebs- und Schlagkolben mit einem Ausgleichsraum verbindbar ist. Der Ausgleichsraum kann z. B. der Kurbelraum sein, in dem sich die Kurbelwelle zum Antrieb des Antriebskolben dreht. Alternativ dazu kann es sich bei dem Ausgleichsraum auch um die Umgebung des Luftfederschlagwerks handeln, wobei sichergestellt sein sollte, dass Schmutz, Staub, Feuchtigkeit o. ä. nicht über den Ausgleichsraum und den Leerlaufluftkanal in den Hohlraum eindringen können.

Weiterhin ist erfindungsgemäß in dem Leerlaufluftkanal ein Ventil angeordnet, dessen Offen- und Schlicßstellung von der Bewegungsfrequenz des An- triebskolbens abhängt. Dadurch wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Abschaltung des Luftfederschlagwerks, also der Übergang vom Schlagbetrieb in den Leerlaufbetrieb nicht in der bekannten Weise mechanisch über eine Fliehkraftkupplung erfolgt, sondern über eine bewegungsfrequenzgesteuerte Unterbrechung der Saugwirkung des Schlagwerks.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil bei Unterschreiten einer vorbestimmten Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens offenbar, so dass über den Leerlaufluftkanal eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Ausgleichsraum besteht. In dem sich dadurch einstellenden Leerlaufbetrieb kann sich in dem Hohlraum auch bei einer weiterhin oszillierenden Bewegung des Antriebskolbens keine Luftfeder mehr aufbauen, was dazu führt, dass der im Schlagbetrieb von der Luftfeder angetriebene Schlagkolben nunmehr weder nach vorne getrieben noch nach hinten gesaugt wird. Eine zuverlässige Unterbrechung des Schlagbetriebs ist somit gewährleistet.

Die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens stellt einen Parameter dar, der - soweit es die Erfindung betrifft - mit einer Reihe von weiteren Parametern äquivalent ist. Dazu gehören insbesondere die Drehzahl einer den Antriebs- kolben antreibenden Kurbelwelle bzw. Taumelwelle sowie die Drehzahl des einen Antriebsmechanismus beaufschlagenden Antriebsmotors. Die Drehzahl des Antriebsmotors wiederum lässt sich z. B. durch die Zündfrequenz, also die Zündtakte bestimmen, wenn der Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor ist. Bei einem Elektromotor lässt sich die Drehzahl aufgrund der Stromaufnahme ermitteln. Da der Antriebsmotor stets mit dem Antriebskolben über den Antriebsmechanismus verbunden ist, lässt sich aus dem Bewegungsver- halten eines dieser Elemente auch das Bewegungsverhalten der anderen Elemente ermitteln. Durch die meist formschlüssige Energieübertragung vom Antriebsmotor zum Antriebskolben besteht ein linearer Zusammenhang zwischen den einzelnen Bewegungsparametern.

Entsprechendes gilt auch für andere Antriebskonzepte. Wenn der Antriebskolben z. B. über einen Linearmotor angetrieben wird, bieten sich dem Fachmann weitere Möglichkeiten, aufgrund verschiedener Betriebsparameter die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens zu ermitteln.

Dementsprechend ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen der Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens derart auszubilden, dass sie auch einen Bewegungsparameter erfassen kann, der nicht direkt dem Antriebskolben zuor- denbar ist. Danach ist die Sensoreinrichtung z. B. in der Lage, die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens durch Erfassen der Drehzahl der den Antriebskolben antreibenden Kurbelwelle zu bestimmen.

Das Ventil ist somit bei einer bevorzugten Ausführungsform in Abhängigkeit von einem Signal eines die Drehzahl der Kurbelwelle erfassenden Drehzahlsensors offen- und schließbar.

Als Drehzahlsensor ist dabei im weiteren Sinne auch ein an der Kurbelwelle angeordnetes, bewegliches Fliehkraftgewicht anzusehen, über das das Ventil ansteuerbar ist, wobei das Ventil in Abhängigkeit von einer Stellung des Fliehkraftgewichts offen- und schließbar ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient der Drehzahlsensor zur elektrischen oder elektronischen Erfassung der Kurbelwellendrehzahl. Sein Signal ist in geeigneter Weise an das Ventil, z. B. ein elektromagnetisches Ventil zu liefern.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung vorgesehen, mit der unabhängig von der Be- wegungsfrequenz des Antriebskolbens bzw. der Drehzahl der Kurbelwelle der Hohlraum mit dem Ausgleichsraum in kommunizierende Verbindung bringbar ist, wenn der Schlagkolben durch Herausgleiten eines von ihm beaufschlagten Werkzeugs aus einem Gehäuse des Schlag- und/oder Bohrham- mers in eine als Leerlaufstellung dienende vordere Axialstellung gelangt. Dadurch ist es möglich, dass das Luftfederschlagwerk unabhängig von dem oben beschriebenen bewegungsfrequenz- bzw. drehzahlabhängigen Leerlaufbetrieb in einen Leerlaufzustand gelangt. Bei diesem Luftfederschlagwerk bestehen daher zwei Möglichkeiten, einen Leerlauf zu erreichen: Zum einen wird der Leerlauf automatisch eingestellt, wenn die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens bzw. die Drehzahl der Kurbelwelle unter den vorbestimmten Wert fällt. Zum anderen gelangt das Luftfederschlagwerk auch unabhängig davon in den Leerlaufzustand, wenn der Bearbeiter das Werkzeug vom zu bearbeitenden Stein abhebt und das Werkzeug dementsprechend etwas aus dem Gehäuse des Hammers herausgleiten kann.

Das erfindungsgemäße Luftfederschlagwerk kann bei verschiedenen Bauartprinzipien realisiert werden, so z. B. bei dem sogenannten Hohlschlägerschlagwerk, bei dem sich der Antriebskolben in einem hohlen Bereich des Schlagkolbens bewegt, bei einem Hohlkolbenschlagwerk, bei dem der Antriebskolben einen hohlen Bereich aufweist, in dem der Schlagkolben axial bewegbar aufgenommen ist oder bei einem Rohrschlagwerk, bei dem der Schlagkolben und der Antriebskolben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen und gemeinsam in einem Schlagwerksrohr geführt sind.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines als "Hohlschlägerschlagwerk" ausgeführten erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerks im Schlagbetrieb;

Fig. 2 das Luftfederschlagwerk von Fig. 1 im Leerlaufbetrieb;

Fig. 3 ein als "Hohlkolbenschlagwerk" ausgeführtes erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk; Fig. 4 ein als "Rohrschlagwerk" ausgeführtes erfmdungsgemäßes

Luftfederschlagwerk; und

Fig. 5 ein als "Hohlkolbenschlagwerk" ausgeführtes erfindungsge- mäßes Luftfederschlagwerk mit elektronisch angesteuertem

Ventil.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk im Schlagbetrieb.

Eine Kurbelwelle 1 treibt über ein Pleuel 2 einen Antriebskolben 3 axial hin und her. Der Antriebskolben 3 ist in einem Schlagkolben 4 geführt, der wiederum in einem rohrförmigen Schlagwerksgehäuse 5 axial hin- und herbeweglich ist.

Ein derartiges Luftfederschlagwerk wird auch als Hohlschlägerschlagwerk bezeichnet und ist an sich bekannt.

Im Schlagbetrieb bewegt sich der Antriebskolben 3 im Schlagkolben 4 hin und her, wodurch in einem zwischen dem Antriebskolben 3 und dem Schlagkolben 4 ausgebildeten Hohlraum 6 eine Luftfeder aufgebaut wird. Bei Vorwärtsbewegung des Antriebskolbens 3 (in Fig. 1 nach links) wird die Luft im Hohlraum 6 komprimiert. Die Energie der als Luftfeder komprimierten Luft wird an den Schlagkolben 4 abgegeben und treibt ihn ebenfalls nach vorne auf einen schematisch dargestellten Schaft 7 eines Meißelwerkzeugs. Anstelle des Schafts 7 kann auch ein nicht dargestellter, aber an sich bekannter Döpper durch den Schlagkolben 4 beaufschlagt werden.

Nach erfolgtem Schlag hat der Antriebskolben 3 durch die Drehbewegung der Kurbelwelle 1 bereits seinen Rückweg nach hinten angetreten und saugt den vom Schaft 7 zurückprallenden Schlagkolben 4 weiter nach hinten, bis der Antriebskolben 3 schließlich wieder in die Vorwärtsbewegung übergeht und durch Aufbau eines Drucks in der Luftfeder der Schlagzyklus von neuem beginnt.

Der Hohlraum 6 ist über eine Leerlauföffnung 8, eine auf der Innenseite des Schlagwerksgehäuses 5 ausgebildete Ringnut 9 und einen Kanal 10 mit ei- nem als Ausgleichsraum dienenden Kurbelraum 11 verbunden. Der Kurbelraum 11 umschreibt im Wesentlichen den Raum, in dem die Kurbelwelle 1 mit dem Pleuel 2 und dem Antriebskolben 3 bewegbar ist.

Die Leerlauföffnung 8, die Ringnut 9 und der Kanal 10 bilden zusammen einen Leerlaufluftkanal.

Am kurbelraumseitigen Ende des Kanals 10 ist ein Ventil 12 angeordnet, das einstückig mit einem Fliehgewicht 13 gekoppelt ist. Das Ventil 12 ist zusam- men mit dem Fliehgewicht 13 gegen die Wirkung einer an einem Anschlag 14 abgestützten Feder 15 bezüglich der Kurbelwelle 1 radial in einer Führung 16 beweglich.

Fig. 1 zeigt den Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks, in dem die Kurbel- welle 1 mit der Betriebsdrehzahl eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors bzw. - falls zwischen dem Verbrennungsmotor und der Kurbelwelle 1 ein Getriebe angeordnet ist - mit einer der Betrieb sdrehzahl entsprechenden Drehzahl angetrieben wird. Aufgrund der auf das Fliehgewicht 13 und gegebenenfalls auch auf das Ventil 12 wirkenden Fliehkraft wird das Ventil 12 zusammen mit dem Fliehgewicht 13 gegen die Wirkung der Feder 15 in der Führung 16 radial nach außen in der in Fig. 1 gezeigten Stellung gehalten. Der Kanal 10 ist durch das Ventil 12 geschlossen.

Fig. 2 zeigt das gleiche Luftfederschlagwerk wie Fig. 1 , jedoch im Leerlaufbe- trieb.

Der Leerlaufbetrieb ist ein Zustand, in dem sich der nicht dargestellte Verbrennungsmotor nicht mit Betriebsdrehzahl, sondern mit einer niedrigeren Drehzahl, insbesondere der Leerlaufdrehzahl dreht.

Aufgrund der reduzierten Drehzahl der Kurbelwelle 1 ist die Feder 15 nun stark genug, das Fliehgewicht 13 mit dem Ventil 12 radial nach innen in die Führung 16 zu drücken. Das Ventil 12 gelangt dadurch in eine Offenstellung, in der eine Öffnung 17 mit dem Kanal 10 fluchtet und diesen öffnet.

Dadurch entsteht eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum 6 über die Leerlauföffnung 8, die Ringnut 9 und den Kanal 10 mit dem Kurbelraum 11. Als Folge davon kann sich in dem Leerlauf 6 kein Luftdruck und dementsprechend auch keine Luftfeder mehr aufbauen. Obwohl sich der Antriebskolben 3 im Schlagkolben 4 nach wie vor hin- und herbewegt, verharrt der Schlagkolben 4 in seiner Leerlaufstellung, da aufgrund fehlender Luftdruckänderungen keine pneumatischen Kräfte mehr auf ihn wirken. Das Luftfederschlagwerk befindet sich somit zuverlässig im Leerlaufbetrieb.

Erst bei Erhöhen der Motordrehzahl und damit der Drehzahl der Kurbelwelle 1 wird die Wirkung der Feder 15 überwunden, so dass das Fliehgewicht 13 mit dem Ventil 12 radial nach außen gleitet und die Öffnung 17 verschließt. Dadurch wird der Hohlraum 6 vom Kurbelraum 11 getrennt, und es kann sich wieder eine Luftfeder im Hohlraum 6 aufbauen.

Das Fliehgewicht 13 dient streng genommen ebenfalls als Drehzahlsensor, da es durch Verlagern seiner Radialstellung eine Drehzahländerung detek- tiert. Die Verlagerung der Radialstellung wiederum ist als Signal zu werten, in Abhängigkeit von welchem das einstückig mit dem Fliehgewicht 13 verbundene Ventil 12 geöffnet oder geschlossen wird.

Die Drehzahl der Kurbelwelle 1 stellt bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Kriterium dar, nach dem die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens 3 bestimmt wird. Anstelle der Kurbelwellendrehzahl könnte jedoch auch die Drehzahl des nicht dargestellten Antriebsmotors durch das Fliehgewicht 13 erfasst werden.

Anstelle der Kurbelwelle 1 ist es möglich, den Antriebskolben 3 durch andere Antriebsmechanismen, wie z. B. eine Taumelscheibe in oszillierende Hin- und Herbewegung zu bringen.

Ergänzend wird noch erwähnt, dass durch die Leerlauföffnung 8, einen Durchbruch 18 und einen Kanal 19 eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung gebildet wird. Über die Leerlauföffnung 8, den Durchbruch 18 und einen Kanal 19 lässt sich unabhängig von der oben beschriebenen Verbindung über die Ringnut 9 und den Kanal 10 eine weitere kommunizierende Verbindung zwi- sehen dem Hohlraum 6 und dem Kurbelraum 11 herstellen. Die Funktionsweise der zusätzlichen Leerlaufeinrichtung wird später anhand von Fig. 3 erläutert. Die Fig. 3 und 4 zeigen andere Bauprinzipien für erfindungsgemäße Luftfederschlagwerke, wobei die Funktionsweise von Ventil 12 und Fliehgewicht 13 in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehzahl mit dem Luftfederschlagwerk gemäß Fig. 1 und 2 vergleichbar ist. Es sollen daher lediglich die wesentli- chen Unterschiede erläutert werden.

Fig. 3 zeigt in schematischem Schnitt ein auch als Hohlkolbenschlagwerk bezeichnetes erfindungsgemäßes Luftfederschlagwerk, bei dem durch das Pleuel 2 ein hohl ausgebildeter Antriebskolben 20 hin- und herbewegt wird.

Im Inneren der Höhlung des Antriebskolbens 20 ist ein massiver Schlagkolben 21 ebenfalls axial hin- und herbewegbar.

In der zylindrischen Seitenwand des Antriebskolbens 20 sind mehrere Leer- lauföff ungen 22 vorgesehen, über die ein zwischen dem Antriebskolben 20 und dem Schlagkolben 21 ausgebildeter Hohlraum 23 mit einem Durchbruch 24 und dem Kanal 10 verbindbar ist.

Der Kanal 10 führt zu dem als Ausgleichsraum dienenden Kurbelraum 1 1 , wobei das Ventil 12 mit dem Fliehgewicht 13 in der bereits oben beschriebenen Weise dazwischengeschaltet ist.

Die Leerlauföffnungen 22 sind axial zueinander angeordnet, so dass zwischen dem Hohlraum 23 und dem Durchbruch 24 eine ständige Verbindung in jeder Axialstellung des Antriebskolbens 20 sichergestellt ist.

Zusätzlich ist ein Durchbruch 25 vorgesehen, der zu einem weiteren Kanal 26 führt, der ebenfalls in kommunizierender Verbindung mit dem Kurbelraum 11 steht. Der Durchbruch 25 ist von weiteren im Antriebskolben 20 vorgesehenen Leerlauföffnungen 27 überfahrbar.

Auf diese Weise wird eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung realisiert, mit der unabhängig von der oben beschriebenen, von der Kurbelwellendrehzahl abhängigen Leerlaufeinrichtung der Hohlraum 23 mit dem Kurbelraum 11 in kommunizierende Verbindung bringbar ist, wenn der Schlagkolben 21 in seine vorderste, in Fig. 3 nicht gezeigte Axialstellung gelangt. Diese auch als Leerlaufstellung bezeichnete Axialstellung ist dann möglich, wenn der Bedie- ner den Meißel vom zu bearbeitenden Gestein abhebt, so dass der Schaft 7 etwas aus dem Gehäuse des Hammers herausgleitet. Dann überfährt eine hintere Kante 28 des Schlagkolbens 21 den Durchbruch 25 und gibt eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 und dem Durchbruch 25 frei. In die- sem Fall wird der Hohlraum 23 mit dem Kurbelraum 11 in kommunizierende Verbindung gebracht, so dass sich im Hohlraum 23 keine Luftfeder aufbauen kann. Diese Leerlaufeinrichtung ermöglicht unabhängig von dem bewe- gungsfrequenzabhängigen Leerlaufbetrieb bzw. von der Drehzahl der Kurbelwelle 1 die Erreichung eines Leerlaufzustands und dient somit der Ergän- zung.

Fig. 4 zeigt eine auch als Rohrschlagwerk bezeichnete Variante des erfindungsgemäßen Luftfederschlagwerks.

Ein von der Kurbelwelle 1 und dem Pleuel 2 angetriebener Antriebskolben 30 ist in einem auch als Schlagwerksrohr 31 bezeichneten Gehäuseteil axial hin- und herbewegbar.

Im gleichen Schlagwerksrohr 31 ist ein massiver Schlagkolben 32 mit im We- sentlichen gleichem Durchmesser des Antriebskolbens 30 ebenfalls axial beweglich angeordnet.

Zwischen dem Antriebskolben 30 und dem Schlagkolben 32 ist ein Hohlraum 33 ausgebildet, der zur Aufnahme einer Luftfeder zum Antrieb des Schlag- kolbens 32 dient. Über einen Durchbruch 34 und den Kanal 10 ist der Hohlraum 33 mit dem Kurbelraum 11 in kommunizierende Verbindung bringbar, wobei am Ende des Kanals 10 das Ventil 12 mit dem Fliehgewicht 13 in der bereits beschriebenen Weise angeordnet ist.

Auch hier lässt sich somit die kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum 33 und dem Kurbelraum 11 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kurbelwelle 1 steuern.

Weiterhin ist als zusätzliche Leerlaufeinrichtung ein Durchbruch 35 vorgese- hen, der zu einem weiteren Kanal 36 und damit zum Kurbelraum 11 führt.

Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, dient diese zusätzliche Leerlaufeinrichtung dazu, dass das Schlagwerk auch dann in einen Leerlaufzustand gelangen kann, wenn der Schlagkolben 32 nach Abheben des Meißels vom zu bearbeitenden Gestein und entsprechendem Herausgleiten des Schafts 7 aus dem Gehäuse in seine vorderste, in Fig. 4 nicht dargestellte Stellung gelangt. In dem Fall gleitet eine hintere Kante 37 des Schlagkolbens 32 über den Durchbruch 35 und gibt eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 33 und dem Kanal 36 frei.

Die zusätzliche Leerlaufeinrichtung hat zur Folge, dass das Schlagwerk auch unabhängig von der Motor- bzw. Kurbelwellendrehzahl in den Leerlaufzustand gelangen kann.

Nach erneutem Aufsetzen des Werkzeugs auf das zu bearbeitende Gestein und dementsprechendem Verschieben des Schafts 7 in das Innere des Ge- häuses wird der Schlagkolben 32 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung geschoben, wodurch die Verbindung zwischen Hohlraum 33 und Kanal 36 bzw. Kurbelraum 11 geschlossen wird. Soweit sich die Kurbelwelle 1 auf Betriebsdrehzahl befindet und dementsprechend die Öffnung 17 am Ventil 12 geschlossen ist, kann der Schlagbetrieb wieder aufgenommen werden.

Fig. 5 zeigt ein Luftfederschlagwerk, das nach dem gleich Prinzip wie das Luftfederschlagwerk von Fig. 3 arbeitet. Auf eine erneute Beschreibung der mechanischen Wirkzusammenhänge wird daher verzichtet.

Anstelle des Ventils 12 und des Fliehgewichts 13 ist hierbei jedoch ein Drehzahlsensor 40 in der Nähe der Kurbelwelle 1 angeordnet. Der Drehzahlsensor 40 dient zum Erfassen der Drehzahl der Kurbelwelle 1. Er kann nach verschiedenen, an sich bekannten Prinzipien arbeiten, wie z. B. magnetisch, optisch, induktiv etc.

Der Drehzahlsensor 40 liefert ein Signal an eine nicht dargestellte Steuerung, die ein in einem den Hohlraum 23 mit dem Kurbelraum 1 1 verbindenden Kanal 42 angeordnetes elektromagnetisches Ventil 41 in Abhängigkeit des ermittelten Drehzahlwerts ansteuert. Soweit die Drehzahl der Kurbelwel- le 1 über einem vorbestimmten Wert liegt, ist das Ventil 41 geschlossen und unterbricht eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 und dem Kurbelraum 11. Bei dem Ventil 41 handelt es sich z. B. um ein 2/2-Wegeventil mit einem zwischen zwei Stellungen elektromagnetisch verschwenkbaren Ventilköper.

Wenn jedoch die Drehzahl der Kurbelwelle 1 unter dem vorbestimmten Wert liegt, öffnet die Steuerung das Ventil 41 , so dass eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum 23 über den Kanal 42 zum Kurbelraum 11 besteht.

Die in Fig. 5 gezeigte elektronische Lösung weist gegenüber der in Zusam- menhang mit den Fig. 1 bis 4 vorgestellten mechanischen Lösung den Vorteil auf, dass die "Toträume", d. h. der zwischen den Hohlräumen 6, 23 und 33 und dem Ventil 12, 41 vorhandene Raum, aufgrund des geringeren Abstände kleiner sind. Dadurch ist ein besseres Rücksaugen im Schlagbetrieb möglich.

Bei allen vorgestellten Ausführungsformen der Erfindung wurde beschrieben, dass der Hohlraum zwischen Antriebs- und Schlagkolben mit dem als Ausgleichsraum dienenden Kurbelraum in Verbindung zu bringen ist. Alternativ dazu können als Ausgleichsraum auch andere Hohlräume in einem Schlag- und/ oder Bohrhammer dienen, die eine gewisse Staubfreiheit und damit Sauberkeit garantieren. Grundsätzlich wäre es auch möglich, den Hohlraum mit der Umgebung des Schlag- und/ oder Bohrhammers in Verbindung zu bringen. In diesem Fall müsste allerdings durch einen Luftfilter Vorsorge getroffen werden, dass kein Schmutz in den Hohlraum eindringen kann.

Außer den bereits beschriebenen mechanisch und elektromagnetisch wirkenden Ventilen 12, 41 können auch andere, an sich bekannte Ventilarten, wie z. B. Piezoventile eingesetzt werden.

In obiger Beschreibung wird angenommen, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 1 identisch ist mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Selbstverständlich sind auch Varianten möglich, bei denen zwischen dem Motor und der Kurbelwelle 1 ein Getriebe zur Drehzahlwandlung geschaltet ist. Zweckmäßi- gerweise wird dabei der als Grenzwert für das Öffnen und Schließen des Ventil dienende vorbestimmte Drehzahlwert der Kurbelwelle 1 entsprechend an die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors angepasst. Anstelle der Ermittlung der Kurbelwellendrehzahl durch die Sensoreinrichtung ist es auch möglich, direkt die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens, z. B. über einen Näherungssensor oder auch die Bewegung des Pleuels 2 zu erfassen. Weiterhin bestehen zahlreiche Möglichkeiten, die Bewegungs- frequenz des Antriebskolbens anhand der Drehzahl des Antriebsmotors, seiner Zündfrequenz oder - wenn es sich um einen Elektromotor handelt - der elektrischen Antriebsfrequenz oder seiner Stromaufnahme zu ermitteln.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Luftfederschlagwerk für einen Schlag- und/oder Bohrhammer, mit einem durch einen Antriebsmechanismus (1) hin- und herbewegbaren Antriebskolben (3; 20; 30); einem koaxial zu dem Antriebskolben (3; 20; 30) angeordneten und hin- und herbewegbaren Schlagkolben (4; 21 ; 32); und mit einem zwischen dem Antriebskolben (3; 20; 30) und dem Schlagkolben (4; 21; 32) ausgebildeten Hohlraum (6; 23; 33) zur Aufnahme einer Luftfeder in einem Schlagbetrieb des Luftfederschlagwerks; gekennzeichnet durch einen Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34), über den der Hohlraum (6; 23; 33) mit einem Ausgleichsraum (11) verbindbar ist; und durch ein in dem Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 22, 24; 34; 42) angeordnetes Ventil (12; 41), dessen Offen- und Schließstellung von einer Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) abhängt.

2. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12; 41) bei Unterschreiten einer vorbestimmten Bewegungs- frequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) offenbar ist, so dass über den Leerlaufluftkanal (8, 9, 10; 24; 34) eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Hohlraum (6; 23; 33) und dem Ausgleichsraum (11) besteht und sich das Luftfederschlagwerk in einem Leerlaufbetrieb befindet.

3. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) durch eine Sensoreinrichtung (13; 40) erfassbar ist.

4. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) durch die Sensoreinrichtung (13; 40) an Hand von nicht direkt dem Antriebskolben zuordenbaren Parametern erfassbar ist, nämlich einer Drehzahl einer zu dem Antriebsmechanismus gehörenden und den Antriebskolben (3; 20; 30) antreibenden Taumel- oder Kurbelwelle (1); - einer Drehzahl eines den Antriebsmechanismus beaufschlagenden Antriebsmotors; - einer Zündfrequenz eines als Antriebsmotor dienenden Verbrennungsmotors; oder einer Stromaufnahme eines als Antriebsmotor dienenden Elektromotors.

5. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12, 41) in Abhängigkeit von einem Signal eines die Drehzahl der Kurbelwelle erfassenden, zu der Sensoreinrichtung gehörenden Drehzahlsensors (13; 40) offen- und schließbar ist.

6. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) über ein an der Kurbelwelle (1) angeordnetes, bewegliches Fliehgewicht (13) ansteuerbar ist.

7. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (12) in Abhängigkeit von einer Stellung des Fliehgewichts (13) offen- und schließbar ist.

8. Luftfederschlagwerk nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Ausgleichsraum ein der Kurbelwelle (1) zugeordneter Kurbelraum (1 1) oder die Umgebung des Luftfederschlagwerks ist.

9. Luftfeder Schlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Leerlaufeinrichtung (25, 26; 35, 36) vorgesehen ist, mit der unabhängig von der Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) der Hohlraum (23; 33) mit dem Ausgleichsraum (11) oder einem anderen Ausgleichsraum in kommunizierende Verbindung bringbar ist, wenn der Schlagkolben (4; 21; 32) durch Herausgleiten eines von ihm beaufschlagten Werkzeugs aus einem Gehäuse des Schlag- und/ oder Bohrhammers in eine als Leerlaufstellung dienende, vordere Axialstellung gelangt ist, so dass sich unabhängig von dem bewegungsfrequenzab- hängigen Leerlaufbetrieb ein Leer lauf zu stand einstellt.

10. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Leerlaufeinrichtung wenigstens eine eine Seitenwand des Antriebskolbens (3; 20; 30) oder des Schlagkolbens (4; 21; 32) durchdringende Leerlauföffnung (25; 35) aufweist.

11. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagkolben (4) wenigstens einen hohlen Bereich aufweist, in dem der Antriebskolben (3) axial bewegbar aufgenommen ist.

12. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskolben (20) wenigstens einen hohlen Bereich aufweist, in dem der Schlagkolben (21) axial bewegbar aufgenommen ist.

13. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlagwerksrohr (31) vorgesehen ist, in dem der Schlagkolben (32) und der Antriebskolben (30) axial bewegbar geführt sind.

14. Luftfederschlagwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die den Antriebskolben (3; 20; 30) antreibende Kurbelwelle (1) von einem Verbrennungsmotor antreibbar ist.

15. Luftfederschlagwerk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Bewegungsfrequenz des Antriebskolbens (3; 20; 30) im wesentlichen einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entspricht.