EP2176036B1

EP2176036B1 - Handwerkzeugmaschine mit federeinheit

Info

Publication number: EP2176036B1
Application number: EP08760367.6A
Authority: EP
Inventors: Joachim Hecht; Gerd Schlesak; Klaus Kuespert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: CN101772401B; RU2482957C2; CN101772401A; WO2009015924A1; DE102007035699A1; EP2176036A1; RU2010107375A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 100 66 115 A1 ist eine gattungsgemäße Handwerkzeugmaschine bekannt. Die Handwerkzeugmaschine weist eine in einem Gehäuse angeordnete Antriebseinheit auf, mit dem eine Werkzeugaufnahme schlagend antreibbar ist. Ein Teil des Gehäuses ist als Betätigungshandgriff ausgebildet. Zusätzlich weist die Handwerkzeugmaschine einen zweiten Handgriff auf, welcher insbesondere zum Führen bzw. Halten von schwingenden Vorrichtungen ausgebildet ist, indem der Handgriff eine Schwingungsdämpfungseinrichtung aufweist. Hierzu weist der Handgriff ein Griffelement auf, in das die Dämpfungseinrichtung integriert ist.
Aus der FR 446 414 A und der JP 2003 245871 A sind Handwerkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und/oder Meißelhammer, mit einer Antriebseinheit und einer Schlagwerkeinheit, die eine Getriebeeinheit und einen von der Antriebseinheit antreibbaren, bidirektional verschiebbar angeordneten Kolben aufweist, sowie mit mindestens einer ersten, in der Getriebeeinheit in Wirkrichtung der Antriebseinheit zwischen der Antriebseinheit und dem Kolben vorgesehenen Federeinheit.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Getriebeeinheit um einen Exzenterantrieb mit einer zweigeteilten Exzenterscheibe, wobei die Exzenterscheibe eine Antriebsscheibe und eine mit der Antriebsscheibe über die mindestens eine erste Federeinheit gekoppelte Abtriebsscheibe aufweist. Hierdurch wird die Schwingungsdämpfung besonders Platz sparend und kostengünstig in die Exzenterscheibe integriert. Zusätzlich ist die Exzenterscheibe durch die zweiteilige Ausgestaltung und die Integration der Federeinheiten besonders stabil ausgeführt. Vorteilhafterweise sind Federeinheiten vorgesehen, welche entweder eine Wirkrichtung oder zwei Wirkrichtungen aufweisen. Dadurch, dass die mindestens eine erste Federeinheit in eine vorhandene Konstruktion integriert werden kann, hat dies keinen Einfluss auf die Baulänge der Handwerkzeugmaschine bzw. auf die Getriebeeinheit der Handwerkzeugmaschine. Die Schwingungsdämpfung erfolgt hierbei vorteilhafterweise ohne Aufwendung zusätzlicher Energie. Das erfindungsgemäße Schwingungsdämpfungssystem reagiert direkt auf den Kompressionsdruck, so dass das System unabhängig von der Betriebsart und der Beanspruchung auf das Getriebe der Handwerkzeugmaschine ist.
Die Antriebseinheit beaufschlagt den Kolben über die Getriebeeinheit mit einer Antriebskraft und ist bevorzugt als Elektromotor ausgebildet. Unter "Federeinheit" sollen sowohl insbesondere mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Federn als auch Gaspolster sowie alle, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Federeinrichtungen verstanden werden. Unter "Wirkrichtung der Antriebseinheit" soll dabei insbesondere die Richtung des Kraftflusses der Antriebskraft auf den Kolben verstanden werden. Unter einer "Schlagwerkeinheit" sollen dabei insbesondere zwei als Kolben und Schläger ausgebildete bewegliche Teile, die in einem separaten, gegenüber den beweglichen Teilen feststehenden Führungsrohr axial hintereinander aufgenommen sind und darin axial, bidirektional verschiebbar geführt sind, verstanden werden, wobei der Schläger in bekannter Weise über den vom Antrieb bewegbaren Kolben über ein Luftpolster aktivierbar ist. Unter einer "Getriebeeinheit" soll dabei insbesondere eine Einheit zur Übertragung der Antriebskraft der Antriebseinheit und/oder zur Umwandlung der als Rotations- bzw. Drehbewegung vorliegenden Antriebskraft in eine Linear- bzw. Hubbewegung verstanden werden. Es können alle, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Getriebeanordnungen verwendet werden.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird die Getriebeeinheit von folgenden Elementen gebildet, und zwar von dem Teil der Motorwelle ab einer Oberkante des Elektromotors sowie den zur Übertragung der Antriebskraft vom Elektromotor auf den Kolben der Schlagwerkeinheit antriebstechnisch gekoppelten, weiteren Getriebemitteln, wie beispielsweise einem Pleuel. Ist ein Getriebemittel wie in den vorliegenden Ausführungsbeispielen von einer Motorwelle gebildet, die ausdrücklich ebenfalls als Teil der Getriebeeinheit angesehen werden soll, kann insbesondere die Antriebseinheit besonders bauraumsparend ausgebildet werden. Ferner kann ein Schwerpunkt der Antriebseinheit in seiner Lage vorteilhaft auf Randbestimmungen abgestellt werden. Dabei soll unter einer "Motorwelle" insbesondere eine Welle verstanden werden, die unmittelbar mittels einer Turbineneinheit und/oder mittels einer elektromagnetischen Einheit der Antriebseinheit antreibbar ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine Reduktion von Schwingungen der schlagenden Handwerkzeugmaschine. Über die Antriebseinheit wird der Kolben aus einer Ausgangsposition in eine hin- und hergehende, axiale Hubbewegung im Führungsrohr versetzt, wobei ein Luftpolster in einem Kompressionsraum abwechselnd komprimiert und entspannt wird. Der Schläger wird durch den Kompressionsdruck beschleunigt und gibt seine Energie in Form einer Schlagleistung an ein Werkzeug ab.
Der Exzenterantrieb weist einen Exzenterbolzen, ein Pleuel und einen Kolbenbolzen auf, wobei eine weitere Federeinheit zwischen dem Exzenterbolzen und dem Pleuel oder zwischen dem Pleuel und dem Kolbenbolzen oder im Pleuel oder zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kolben vorgesehen ist. Diese Ausführungsformen ermöglichen eine Integration der Federeinheit in eine gängige Getriebeeinheit, indem nur ein Bauteil oder wenige Bauteile angepasst bzw. ergänzt werden müssen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass es sich bei der mindestens einen ersten Federeinheit um eine mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Feder und/oder ein Gaspolster handelt. Die freie Auswahl der unterschiedlichen Federarten ermöglicht eine genaue Abstimmung des Dämpfungssystems. Über die Art der mindestens einen Federeinheit sind sowohl Federkraft als auch Federweg wählbar bzw. einstellbar.
Ferner wird vorgeschlagen, dass es sich bei der mindestens einen ersten Federeinheit um eine Druckfeder handelt, wodurch die Getriebeeinheit bzw. das Dämpfungssystem konstruktiv einfach und besonders kostengünstig hergestellt werden kann.
Zudem wird vorgeschlagen, dass es sich bei der mindestens einen ersten Federeinheit um ein Element aus einem elastischen Material handelt. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Lösung möglich, da eine einfache Herstellung des Federelements durchführbar ist.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

Fig. 1: eine Prinzipskizze eines Teils einer Handwerkzeugmaschine gemäß einer gegenüber den Figuren 6 bis 8 weiteren Ausführungsform in einer Draufsicht mit einem Exzenterantrieb und einem Teilschnitt durch eine Schlagwerkeinheit, wobei eine Federeinheit zwischen der Antriebseinheit und einem Kolben der Schlagwerkeinheit angeordnet ist,
Fig. 2: eine Prinzipskizze der Handwerkzeugmaschine gemäß Fig. 1 in einer Seitenansicht, wobei die Federeinheit zwischen einem Exzenterbolzen des Exzenterantriebs und einem Pleuel der Schlagwerkeinheit angeordnet ist,
Fig. 3: die Handwerkzeugmaschine in einer weiteren Ausführungsform mit einem Exzenterantrieb, wobei die Federeinheit zwischen dem Pleuel und dem Kolbenbolzen vorgesehen ist,
Fig. 4: die Handwerkzeugmaschine in einer gegenüber den Figuren 6 bis 8 weiteren Ausführungsform mit einem Exzenterantrieb, wobei die Federeinheit am Pleuel vorgesehen ist,
Fig. 5: die Handwerkzeugmaschine in einer gegenüber den Figuren 6 bis 8 weiteren Ausführungsform mit einem Exzenterantrieb, wobei die Federeinheit zwischen dem Kolbenbolzen und dem Kolben vorgesehen ist,
Fig. 6: die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit einem Exzenterantrieb, der eine Exzenterscheibe mit einer Antriebsscheibe und einer mit der Antriebsscheibe gekoppelte Abtriebsscheibe aufweist, wobei die Antriebsscheibe über die Federeinheit mit der Abtriebsscheibe gekoppelt ist,
Fig. 7: die Exzenterscheibe aus Fig. 6, bei welcher die Federeinheit eine Wirkrichtung aufweist,
Fig. 8: die Exzenterscheibe aus Fig. 6, bei welcher die Federeinheit zwei Wirkrichtungen aufweist,
Fig. 9: eine Federeinheit aus elastischem Material,
Fig. 10: eine Federeinheit mit zwei Druckfedern,

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figuren zeigen Prinzipskizzen eines Teils einer als Elektrohammer ausgebildeten Handwerkzeugmaschine. Der Elektrohammer weist eine in einem Gehäuse 48 angeordnete, in Fig. 1 sichtbare Antriebseinheit 10 und eine Schlagwerkeinheit 12 auf. Die Antriebseinheit 10 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet. Die Antriebseinheit 10 wirkt über eine Getriebeeinheit 14a auf die Schlagwerkeinheit 12, wobei die Getriebeeinheit 14a als Exzenterantrieb ausgebildet ist.
Die Schlagwerkeinheit 12 umfasst zwei als Kolben 18 und Schläger 20 ausgebildete bewegliche Teile, die in einer separaten, gegenüber den beweglichen Teilen feststehenden Führung 16 axial hintereinander aufgenommen sind und darin axial, bidirektional verschiebbar geführt sind. Die Führung 16 ist vorzugsweise als Rohr ausgebildet. Die Antriebseinheit 10 treibt über die Getriebeeinheit 14a den in dem Führungsrohr 16 verschiebbar angeordneten Kolben 18 an.
Eine erste Stirnfläche des Kolbens 18 und eine erste Stirnfläche des Schlägers 20, welche sich einander gegenüberliegen, begrenzen einen Kompressionsraum 50, in welchem ein Luftpolster eingeschlossen ist. Eine Achse des Führungsrohrs 16 fluchtet mit der Achse einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme, in welcher ein Werkzeug aufnehmbar ist. Eine vom Motor 10 auf die Getriebeeinheit 14a übertragene Drehbewegung wird in eine lineare Hubbewegung eines Pleuels 26a-26g umgesetzt und über den Kolben 18 an den Schläger 20 übertragen.
Bei einer Rückwärtsbewegung des Kolbens 18 entsteht ein Unterdruck, der den Schläger 20 nach hinten zieht. Bei einer Vorwärtsbewegung des Kolbens 18 entsteht ein Überdruck zwischen Kolben 18 und Schläger 20, der den Schläger 20 nach vorne beschleunigt. Der nach vorne fliegende Schläger 20 trifft auf einen hier nicht dargestellten Schlagbolzen und gibt seine kinetische Energie ab. Der Impuls des Schlägers 20 wird vom Schlagbolzen auf das hier ebenfalls nicht dargestellte Werkzeug (Bohrer oder Meißel) übertragen.
Somit wird der Kolben 18 über die Antriebseinheit 10 aus einer beispielsweise in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition in eine hin- und hergehende, axiale Hubbewegung im Führungsrohr 16 versetzt, wobei das Luftpolster im Kompressionsraum 50 abwechselnd komprimiert und entspannt wird. Der Schläger 20 wird durch den Kompressionsdruck beschleunigt und gibt seine Energie an das Werkzeug ab.
Die Getriebeeinheit 14a ist als Exzenterantrieb ausgebildet und umfasst eine Motorwelle 52, eine Exzenterscheibe 30a, 30b mit einem Exzenterbolzen 24 und ein Pleuel 26a-26g mit einem Kolbenbolzen 28. Die Exzenterscheibe 30a, 30b wird vom Motor 10 über die Getriebeeinheit 14a angetrieben. Die Exzenterscheibe 30a, 30b ist über eine Exzenterwelle 54 im Gehäuse 48 der Handwerkzeugmaschine gelagert. Zum Antrieb steht die Motorwelle 52 über ein Ritzel 58 mit der Exzenterscheibe 30a, 30b in Eingriff. Die Exzenterscheibe 30a, 30b ist über den Exzenterbolzen 24 mit dem Pleuel 26a-26g verbunden. Das Pleuel 26a-26g ist durch den Kolbenbolzen 28 mit dem Kolben 18 der Schlagwerkeinheit 12 verbunden, welcher mit dem Schläger 20 wirkverbunden ist bzw. auf den Schläger 20 wirkt.
Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit einer als Exzenterantrieb 14a ausgebildeten Getriebeeinheit, der eine zweigeteilte Exzenterscheibe 30a aufweist, und zwar eine Antriebsscheibe 32a, 32b und eine mit der Antriebsscheibe 32a, 32b gekoppelte Abtriebsscheibe 34, wobei die Antriebsscheibe 32a, 32b über die erste Federeinheit 22b, 22c mit der Abtriebsscheibe 34 gekoppelt ist. Hierbei treibt die Motorwelle 52 die Antriebsscheibe 32a, 32b an, welche die Abtriebsscheibe 34 über die Federeinheiten 22b, 22c mitnimmt. Hierdurch werden die durch den Kompressionsdruck verursachten Kraftspitzen ebenfalls reduziert. Fig. 7 zeigt die Exzenterscheibe 30a aus Fig. 6 in einer ersten Variante. Hierbei sind zwischen Antriebsscheibe 32a und Abtriebsscheibe 34 zwei Federeinheiten 22b vorgesehen, welche die Kraftreduktion nur in einer Wirkrichtung bzw. Drehrichtung 36 bewirken können. Fig. 8 zeigt die Exzenterscheibe 30a aus Fig. 6 in einer zweiten Variante. Hierbei sind zwischen Antriebsscheibe 32b und Abtriebsscheibe 34 wiederum zwei Federeinheiten 22c vorgesehen, die jedoch eine Kraftreduktion in zwei Wirkrichtungen bzw. Drehrichtungen 36, 38 bewirken können.
Um insbesondere das Schwingungsverhalten der Handwerkzeugmaschine zu verbessern bzw. die Schwingung der Handwerkzeugmaschine zu reduzieren, ist erfindungsgemäß mindestens die erste Federeinheit 22b, 22c, und fakultativ mindestens eine weitere Federeinheit 22a, 22d, 22f, in Wirkrichtung der Antriebseinheit 10 zwischen der Antriebseinheit 10 und dem Kolben 18 in der Getriebeeinheit 14a vorgesehen.
In einem gegenüber den Figuren 6 bis 8 weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 ist die weitere Federeinheit 22a zwischen dem Exzenterbolzen 24 und dem Pleuel 26a vorgesehen.
Alternativ hierzu kann in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die weitere Federeinheit 22a zwischen dem Pleuel 26b und dem Kolbenbolzen 28 vorgesehen sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die weitere Federeinheit 22a am bzw. im Pleuel 26c vorgesehen, indem das Pleuel 26c zweiteilig ausgeführt und die Federeinheit 22a zwischen den beiden Teilen vorgesehen ist. Hierdurch lassen sich die beiden Teile des Pleuels 26c gegeneinander verschieben.
Des Weiteren kann die weitere Federeinheit 22a gemäß Fig. 5 zwischen dem Kolbenbolzen 28 und dem Kolben 18 angeordnet sein, und zwar derart, dass der Kolbenbolzen 28 im Kolben 18 verschiebbar gelagert ist.
Bei der mindestens einen ersten Federeinheit 22b, 22c und bei der weiteren Federeinheit 22a, 22d, 22f, kann es sich um mindestens eine mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Feder und/oder ein Gaspolster handeln. Vorzugsweise ist die Federeinheit 22a-22e als Druckfeder ausgebildet. Alternativ hierzu kann es sich gemäß Fig. 9 aber auch um ein Element 22d aus einem federelastischen Material oder gemäß Fig. 10 um ein Element 22e mit zwei einander gegenüberliegenden Federelementen handeln.

Claims

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Bohr- und/oder Meißelhammer, mit einer Antriebseinheit (10) und einer Schlagwerkeinheit (12), die eine Getriebeeinheit (14a) und einen von der Antriebseinheit (10) antreibbaren, bidirektional verschiebbar angeordneten Kolben (18) aufweist, sowie mit mindestens einer ersten, in der Getriebeeinheit (14a) in Wirkrichtung der Antriebseinheit (10) zwischen der Antriebseinheit (10) und dem Kolben (18) vorgesehenen Federeinheit (22b, 22c), dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Getriebeeinheit (14a) um einen Exzenterantrieb mit einer zweigeteilten Exzenterscheibe (30a) handelt, wobei die Exzenterscheibe (30a) eine Antriebsscheibe (32a, 32b) und eine mit der Antriebsscheibe (32a, 32b) über die mindestens eine erste Federeinheit (22b, 22c) gekoppelte Abtriebsscheibe (34) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenterantrieb einen Exzenterbolzen (24), ein Pleuel (26a-26g) und einen Kolbenbolzen (28) aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Federeinheit (22a, 22d, 22e) zwischen dem Exzenterbolzen (24) und dem Pleuel (26a, 26f, 26g) des Exzenterantriebs vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Federeinheit (22a) zwischen dem Pleuel (26b) und dem Kolbenbolzen (28) des Exzenterantriebs vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Federeinheit (22a) in dem Pleuel (26c) des Exzenterantriebs vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Federeinheit (22a) zwischen dem Kolbenbolzen (28) des Exzenterantriebs und dem Kolben (18) vorgesehen ist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mindesten einen ersten Federeinheit (22b, 22c) und bei der weiteren Federeinheit (22a, 22d, 22f) um eine mechanische, hydraulische und/oder pneumatische Feder und/oder ein Gaspolster handelt.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Federeinheit (22b, 22c) und die weitere Federeinheit (22a, 22d, 22f) als Druckfeder ausgebildet sind.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Federeinheit (22b, 22c) und die weitere Federeinheit (22a, 22d, 22f) ein Element aus einem federelastischen Material aufweisen.