EP2653270B1

EP2653270B1 - Hand-held machine tool

Info

Publication number: EP2653270B1
Application number: EP13163889.2A
Authority: EP
Inventors: Markus Hartmann; Eduard Pfeiffer
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP2013223918A; US20130284473A1; JP6203524B2; CN103372852A; DE102012206452A1; EP2653270A2; EP2653270A3

Description

FIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine meißelnde Handwerkzeugmaschine, z.B. einen handgehaltenen Bohrhammer oder einen handgehaltenen Breaker, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und wie aus EP 1 607 187 A1 und DE 25 38 896 A1 bekannt.The present invention relates to a chiseling hand tool, for example a hand-held hammer drill or a hand-held breaker, according to the preamble of claim 1 and as of EP 1 607 187 A1 and DE 25 38 896 A1 known.

DE 28 54 953 C2 beschreibt einen Bohrhammer. Der Bohrhammer hat einen Schläger, der über eine zwischengeschaltete pneumatische Kammer von einem motorgetriebenen Kolben erregt wird. Der Wirkungsgrad und der Leistungsgrad des Bohrhammers sollen durch einen Radialverdichter erhöht sein. Die von dem Radialverdichter vorkomprimierte Luft strömt durch eine von dem Schlagkörper verdeckbaren Öffnungen in die pneumatische Kammer ein. Der Radialverdichter erhöht den Luftdruck in der pneumatischen Kammer gerade zu dem Zeitpunkt oder während der Zeitspanne, der bzw. die eine optimale Beschleunigung des Schlägers bedingt. Der Schläger erhält kurz vor dem Aufschlag auf einen Döpper einen zusätzlichen Schub, um die Schlagenergie zu erhöhen. DE 28 54 953 C2 describes a hammer drill. The hammer drill has a racket that is energized by an engine-driven piston via an intermediate pneumatic chamber. The efficiency and the efficiency of the hammer drill should be increased by a centrifugal compressor. The precompressed air from the centrifugal compressor flows through a concealable from the impactor body openings in the pneumatic chamber. The centrifugal compressor increases the air pressure in the pneumatic chamber just at the time or during the period that causes optimum acceleration of the racket. The bat receives an additional boost just before the impact on an anvil to increase the impact energy.

Der Anwender muss eine Haltekraft aufbringen, wenn Energie auf den Schläger übertragen wird. Die Übertragung erfolgt periodisch mit der Schlagfrequenz von typischerweise 10 Hz bis 100 Hz der Handwerkzeugmaschine, weshalb der Anwender die Haltekraft als Vibrationen wahrnimmt. Die Vibrationen sollen aus physiologischen Gründen gering bleiben. Daher kann die Schlagenergie nicht beliebig erhöht werden.The user must apply a holding force when energy is transferred to the racket. The transmission occurs periodically with the beat frequency of typically 10 Hz to 100 Hz of the power tool, which is why the user perceives the holding force as vibrations. The vibrations should remain low for physiological reasons. Therefore, the impact energy can not be arbitrarily increased.

DISCLOSURE OF THE INVENTION

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 hat eine Werkzeugaufnahme zum Haltern eines meißelnden Werkzeugs auf einer Arbeitsachse. Ein pneumatisches Schlagwerk hat einen durch einen Motor um einen Hub zwischen einem werkzeugfernen Totpunkt und einem werkzeugnahen Totpunkt hin-und-her getriebenen Erreger, einen auf der Arbeitsachse zwischen einem werkzeugfernen Umkehrpunkt und einem Schlagpunkt hin-und-her bewegten Schläger, und eine von dem Erreger und dem Schläger abgeschlossene pneumatische Kammer, die die Bewegung des Schlägers an die Bewegung des Erregers ankoppelt. Eine Dämpfeinrichtung erhöht den Druck in der pneumatischen Kammer, wenn der Erreger sich bei seiner Bewegung in Richtung zu dem werkzeugfernen Totpunkt auf weniger als den halben Hub an den werkzeugfernen Totpunkt angenähert hat. Das Steuerungsverfahren für die Handwerkzeugmaschine erhöht den Druck in der pneumatischen Kammer durch eine Pumpe, wenn der Erreger sich bei seiner Bewegung in Richtung zu dem werkzeugfernen Totpunkt auf weniger als den halben Hub an den werkzeugfernen Totpunkt angenähert hat. Das Erhöhen des Drucks wird vorzugsweise allein basierend auf der Position des Erregers gestartet.The hand tool according to the invention according to claim 1 has a tool holder for holding a chiseling tool on a working axis. A pneumatic percussion mechanism has a driven by a motor by a stroke between a tool-remote dead center and a tool-close dead center exciter, a on the working axis between an off-tool reversal point and a point of impact back and forth moving racket, and one of the Pathogen and the bat finalized pneumatic chamber, which couples the movement of the racket to the movement of the exciter. A damping device increases the pressure in the pneumatic chamber when the pathogen is present has approached the tool-remote dead center to less than half the stroke to the tool dead center. The control method for the portable power tool increases the pressure in the pneumatic chamber by a pump when the exciter has approached the off-tool dead center as it moves toward the off-tool dead center to less than half the stroke. The increase in pressure is preferably started based solely on the position of the agent.

Die pneumatische Kammer oder Luftfeder koppelt den Schläger bei Umgebungsdruck nur schwach an den Erreger an. Der mit der Dämpfeinrichtung erhöhte Druck führt zu einer effektiv längeren Ankopplung. Eine Energieübertragung kann somit über die längere Dauer gedehnt werden, was die notwenigen Haltekräfte senkt. Der maximale Druck in der pneumatischen Kammer kann gesenkt werden.The pneumatic chamber or air spring weakly couples the bat to the pathogen at ambient pressure. The increased pressure with the damping device leads to an effectively longer coupling. An energy transfer can thus be stretched over the longer duration, which reduces the necessary holding forces. The maximum pressure in the pneumatic chamber can be lowered.

Die Dämpfeinrichtung erhöht den Druck in der pneumatischen Kammer vorzugsweise, bevor der Erreger bei seiner Bewegung in Richtung zu dem werkzeugfernen Totpunkt sich auf weniger als 10 % des Hubs an den werkzeugfernen Totpunkt angenähert hat. Der Druck wird vor dem Erreichen des Totpunkts des Erregers erhöht.The damping device preferably increases the pressure in the pneumatic chamber before the exciter, as it moves toward the off-tool dead center, has approached the off-tool dead center to less than 10% of the stroke. The pressure is increased before reaching the dead center of the pathogen.

Die Erfindung sieht vor, dass die Dämpfeinrichtung eine Pumpe beinhaltet, die über eine in Abhängigkeit der Position des Erregers weggesteuerte Ventileinrichtung mit der pneumatischen Kammer verbunden ist. Der Erreger kann unmittelbar durch seinen eigenen Körper, mittelbar durch eine zwischengeschaltete Mechanik oder eine seine Position ermittelnde Sensorik mit ansprechenden Aktuator die Ventileinrichtung steuern. Die Pumpe hat vorzugsweise einen von dem Schlagwerk entkoppelten Antrieb.The invention provides that the damping device includes a pump, which is connected via a function of the position of the exciter-controlled valve device with the pneumatic chamber. The pathogen can directly control the valve device by its own body, indirectly by means of an interposed mechanism or a sensor that detects its position with an appealing actuator. The pump preferably has a decoupled from the percussion drive.

Die Ventileinrichtung beinhaltet eine Öffnung zu der pneumatischen Kammer, die der Erreger freigibt, wenn der Erreger sich auf weniger als den halben Hub an den werkzeugfernen Totpunkt angenähert hat.The valve means includes an opening to the pneumatic chamber which the exciter releases when the exciter has approached less than half the stroke to the off-tool dead center.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der weggesteuerten Ventileinrichtung, ein druckgesteuertes Ventil nachgeschaltet ist, welches einen Luftstrom von der pneumatischen Kammer zu der Dämpfeinrichtung unterbindet. Während die weggesteuerte Ventileinrichtung den Beginn für einen Luftstrom in die pneumatische Kammer markiert, beendet das druckgesteuerte Ventil die Verbindung zu der Pumpe, bevor die weggesteuerte Ventileinrichtung schließt. Der Zeitpunkt für das Öffnen der gesamten Ventilanordnung kann somit in größerem Abstand zu dem werkzeugfernen Totpunkt als der Zeitpunkt für das Schließen eingerichtet werden.A preferred embodiment provides that the path-controlled valve device, a pressure-controlled valve is connected downstream, which prevents an air flow from the pneumatic chamber to the damping device. While the path controlled valve means marks the beginning of a flow of air into the pneumatic chamber, the pressure controlled valve terminates the connection to the pump before the path controlled valve device closes. The time for the opening of the entire valve assembly can thus be set at a greater distance to the tool remote dead center than the time for closing.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Dämpfeinrichtung den Druck in der pneumatischen Kammer auf wenigstens 1,5 bar und/oder höchstens auf 3,0 bar einstellt. Das Erhöhen des Drucks bewirkt ein Abbremsen des Schlägers auf seinem Rückweg. Der Druck darf daher nicht zu groß gewählt sein, da sonst der Schläger nicht mehr rückkehrt.A preferred embodiment provides that the damping device adjusts the pressure in the pneumatic chamber to at least 1.5 bar and / or at most to 3.0 bar. Increasing the pressure causes the racket to slow down on its return. The pressure must therefore not be too large, otherwise the bat will not return.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Dämpfeinrichtung den Druck in der pneumatischen Kammer für wenigstens 40 % einer Periodendauer auf über 2 bar hält. Vorzugsweise erreicht der Druck in der pneumatischen Kammer den Druck von über 2 bar bereits vor dem werkzeugfernen Totpunkt des Erregers. Die Dämpfeinrichtung kann anfänglich aktiv den Druck erhöhen und dann für einen Erhalt des Drucks beispielsweise durch Verschluss der pneumatischen Kammer sorgen.A preferred embodiment provides that the damping device keeps the pressure in the pneumatic chamber for at least 40% of a period over 2 bar. Preferably, the pressure in the pneumatic chamber reaches the pressure of more than 2 bar even before the dead center of the exciter remote from the tool. The damping device can initially actively increase the pressure and then provide for maintaining the pressure, for example by closing the pneumatic chamber.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Dämpfeinrichtung den Druck in der pneumatischen Kammer während der Bewegung des Schlägers in Richtung zu dem Erreger verringert, wenn der Schläger weniger als ein Drittel der Wegstrecke des Schlagpunkts von dem hinteren Umkehrpunkt von dem Schlagpunkt entfernt ist. Der von der Dämpfeinrichtung in Abhängigkeit der Position des Erregers erhöhte Druck führt zu einem Abbremsen des Schlägers auf seinem Rückweg. Das anfängliche Absenken kann das Abbremsen kompensieren und die Periodendauer unverändert halten. Vorzugsweise senkt die Dämpfeinrichtung den Druck in der pneumatischen Kammer auf einen Wert zwischen 0,3 bar und 0,7 bar.A preferred embodiment provides that the damping device reduces the pressure in the pneumatic chamber during movement of the racket towards the pathogen when the racket is less than one third of the distance of the impact point from the rear reversal point of the impact point. The increased pressure of the damping device in dependence on the position of the exciter leads to a deceleration of the racket on its return. The initial lowering can compensate for the deceleration and keep the period unchanged. Preferably, the damping device lowers the pressure in the pneumatic chamber to a value between 0.3 bar and 0.7 bar.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Pumpe über eine von dem Schläger gesteuerte Ventileinrichtung mit der pneumatischen Kammer verbunden ist. Der Beginn für den Aufbau des Unterdrucks in der pneumatischen Kammer vorzugsweise allein in Abhängigkeit der Position des Schlägers gesteuert.A preferred embodiment provides that the pump is connected to the pneumatic chamber via a valve device controlled by the racket. The beginning of the build-up of the negative pressure in the pneumatic chamber is preferably controlled solely as a function of the position of the racket.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die von dem Schläger gesteuerte Ventileinrichtung eine Öffnung zu der pneumatischen Kammer beinhaltet, welche von dem Schläger freigegeben wird, wenn der Schläger weniger als ein Drittel der Distanz des Schlagpunkt von dem hinteren Umkehrpunkt von dem Schlagpunkt entfernt ist.A preferred embodiment provides that the valve means controlled by the racquet includes an opening to the pneumatic chamber which is released by the racquet when the racquet is less than one third of the distance of the impact point from the rear reversal point from the impact point.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Fig. 1 a hammer drill
Fig. 2 to 5 a striking mechanism of the hammer drill in four operating positions
Fig. 6 schematized path curve of exciter and racket of the percussion mechanism
Fig. 7 Representation of the pressure curve in the striking mechanism over time
Fig. 8 Representation of the amount of air in the striking mechanism over time.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.Identical or functionally identical elements are indicated by the same reference numerals in the figures, unless stated otherwise.

EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Fig. 1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrmeißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Bohrmeißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen. Fig. 1 schematically shows a hammer drill 1 as an example of a chiseling hand tool. The hammer drill 1 has a tool holder 2, in which a shank end 3 of a tool, for example one of the drill bit 4, can be used. A primary drive of the hammer drill 1 is a motor 5, which drives a striking mechanism 6 and an output shaft 7 . A user can guide the hammer drill 1 by means of a handle 8 and take means of a system switch 9, the hammer drill 1 is in operation. In operation, the hammer drill 1 rotates the drill bit 4 continuously about a working axis 10 and can beat the drill bit 4 in the direction of impact 11 along the working axis 10 in a substrate.

Das Schlagwerk 6 ist beispielsweise ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erreger 12 und ein Schläger 13 sind in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erreger 12 ist über einen Exzenter 14 oder einen Taumelfinger an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 15 zwischen Erreger 12 und Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregers 12 an. Der Schläger 13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 16 einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel 4 übertragen. Der Schläger 13 und der Erreger 12 können beispielsweise als Kolben ausgebildet sein, welche in einem Führungsrohr 17 angeordnet sind. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 18 angeordnet.The striking mechanism 6 is, for example, a pneumatic impact mechanism 6 . An exciter 12 and a racket 13 are movably guided in the striking mechanism 6 along the working axis 10 . The exciter 12 is coupled via an eccentric 14 or a wobble finger to the motor 5 and forced to a periodic, linear movement. An air spring formed by a pneumatic chamber 15 between exciter 12 and racket 13 couples a movement of the racket 13 to the movement of the exciter 12 at. The racket 13 can strike directly on a rear end of the drill bit 4 or indirectly transfer part of its pulse to the drill bit 4 via a substantially resting intermediate racket 16 . The racket 13 and the exciter 12 may be formed, for example, as a piston, which are arranged in a guide tube 17 . The striking mechanism 6 and preferably the further drive components are arranged within a machine housing 18 .

Fig. 2 bis Fig. 5 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform des Schlagwerks 6 in vier aufeinanderfolgenden Phasen der Bewegung des Erregers 12. Die relativen Abmessungen des Schlagwerks 6 sind schematisch und dienen nur der Illustration des mechanischen Aufbaus. Fig. 6 zeigt die Bewegung des Erregers 12 und des Schlägers 13 über einen die Zeit repräsentierenden Winkel 19 aufgetragen. Die Kurven sind einer Meßreihe entnommen. Fig. 2 to Fig. 5 show an exemplary embodiment of the impact mechanism 6 in four successive phases of the movement of the exciter 12th The relative dimensions of the percussion mechanism 6 are schematic and serve only to illustrate the mechanical structure. Fig. 6 shows the movement of the exciter 12 and the bat 13 over a time representing angle 19 plotted. The curves are taken from a series of measurements.

Der dargestellte Abstand 20 des Erregers 12 zu dem Schläger 13 ist maßstabsgetreu zu dem Abstand 21 des Schlägers zu dem Döpper 16, wobei die Position letzteren mit der x-Achse zusammenfällt. Erreger und Schläger eines klassischen Schlagwerks sind als gestrichelte Kurven eingezeichnet.The illustrated distance 20 of the exciter 12 to the racket 13 is to scale to the distance 21 of the racket to the striker 16 , the latter position coinciding with the x-axis. The exciters and clubs of a classic percussion mechanism are shown as dashed curves.

Fig. 2 zeigt den Erreger 12 in seinem hinteren oder werkzeugfernen Totpunkt 22, Fig. 3 zeigt den Erreger 12 auf halben Weg zwischen dem hinteren Totpunkt 22 und seinem vorderen oder werkzeugnahen Totpunkt 23, Fig. 4 zeigt den Erreger 12 in seinem vorderen Totpunkt 23 und Fig. 5 zeigt den Erreger 12 auf halben Weg zurück zu dem hinteren Totpunkt 22. Die Länge des Abstandes zwischen dem vorderen Totpunkt 23 und dem hinteren Totpunkt 22 wird nachfolgend als Hub 24 bezeichnet. Fig. 2 shows the exciter 12 in its dead center or remote from the tool 22 , Fig. 3 shows the exciter 12 midway between the rear dead center 22 and its front or close to the tool dead center 23, Fig. 4 shows the exciter 12 in its front dead center 23 and Fig. 5 shows the exciter 12 half way back to the rear dead center 22nd The length of the distance between the front dead center 23 and the rear dead center 22 is hereinafter referred to as hub 24 .

Bei dem beispielhaften Schlagwerk 6 ist der Erreger 12 von einem Exzenter 14 getrieben. Ein Pleuel 25 verbindet einen Exzenterzapfen 26 mit dem Erreger 12. Die Winkelstellung 19 des Exzenters 14 bzw. dessen Exzenterzapfens 26 wird für die nachfolgende Beschreibung als Null Grad festgelegt, wenn der Erreger 12 in seinem hinteren Totpunkt 22 ist (Fig. 2). Die weiteren in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellten Phasen entsprechen einer Winkelstellung 19 von 90 Grad, 180 Grad bzw. 270 Grad. 360 Grad entsprechen einer Periodendauer 27 oder abgeschlossenen hin-und-her Bewegung des Erregers 12. Die Winkelstellung 19 wird synonym zur der Zeit verwendet, unabhängig davon ob ein Exzenter 14 oder ein anderer periodischer Antrieb für den Erreger 12 verwendet ist.In the exemplary striking mechanism 6 , the exciter 12 is driven by an eccentric 14 . A connecting rod 25 connects an eccentric pin 26 with the exciter 12th The angular position 19 of the eccentric 14 or its eccentric pin 26 is set for the following description as zero degrees when the exciter 12 is in its rear dead center 22 ( Fig. 2 ). The others in FIG. 3 to FIG. 5 shown phases correspond to an angular position 19 of 90 degrees, 180 degrees and 270 degrees. 360 degrees correspond to a period 27 or closed reciprocating motion of the exciter 12. The angular position 19 is used synonymously with the time, regardless of whether an eccentric 14 or another periodic drive is used for the exciter 12 .

Der Schläger 13 bewegt sich periodisch zwischen einem Schlagpunkt 28 und einem werkzeugfernen Umkehrpunkt 29 hin-und-her. Der Schläger 13 erreicht vorzugsweise den werkzeugfernen Umkehrpunkt 29, wenn der Erreger 12 sich zwischen 25 % und 40 % des Hubs 24 von dem hinteren Totpunkt 22 entfernt hat (Fig. 3). Der Schläger 13 erreicht den Schlagpunkt kurz bevor der Erreger 12 den werkzeugnahen Totpunkt 23 erreicht. Der Schläger 13 benötigt von dem werkzeugfernen Umkehrpunkt 29 bis zu dem Schlagpunkt 28 etwa die gleiche Zeit wie der Erreger 12 für den halben Hub 24. Die von dem Schläger 13 zurückgelegte Wegstrecke 31 ist um 10 % bis 30 % größer als der Hub 24 des Erregers 12.The racket 13 periodically moves back and forth between an impact point 28 and a tool-remote reversal point 29 . The beater 13 preferably reaches the off-tool turning point 29 when the exciter 12 has moved between 25% and 40% of the stroke 24 from the rear dead center 22 (FIG. Fig. 3 ). The bat 13 reaches the point of impact shortly before the exciter 12 reaches the tool-close dead center 23 . The racket 13 needs from the off-tool reversal point 29 to the impact point 28 about the same time as the exciter 12 for the half stroke 24. The covered by the racket 13 distance 31 is greater by 10% to 30% than the stroke 24 of the exciter 12th

Ein Abstand 20 des Erregers 12 zu dem Schläger 13 ändert sich periodisch. Der geringste Abstand 20 ergibt sich, wenn der Schläger 13 den hinteren Umkehrpunkt 29 erreicht. Die damit einhergehende Volumenänderung der pneumatischen Kammer 15 führt zu einer Kompression bzw. Dekompression des in der pneumatischen Kammer 15 befindlichen Gases. Auf den Schläger 13 wirkt eine Kraft in Schlagrichtung 11, wenn der Druck in der pneumatischen Kammer 15 den Umgebungsdruck übersteigt, und eine Kraft entgegen der Schlagrichtung 11, wenn der Druck in der pneumatischen Kammer 15 geringer als der Umgebungsdruck ist. Der Druck in der pneumatischen Kammer 15 stellt sich etwa auf den Umgebungsdruck ein, wenn der Schläger 13 im Schlagpunkt 28 ist. Das im Schlagpunkt 28 eingenommene Volumen, d.h. Schläger 13 am Döpper 16 anliegend und der Erreger 12 auf etwa halben Weg zwischen hinteren Totpunkt 22 und vorderen Totpunkt 23, wird daher nachfolgend als neutrales Volumen bezeichnet. Fig. 7 zeigt den Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 über die Zeit aufgetragen. Die gestrichelte Linie gibt den Druck für ein herkömmliche Schlagwerk an.A distance 20 of the exciter 12 to the racket 13 changes periodically. The smallest distance 20 results when the racket 13 reaches the rear reversal point 29 . The concomitant change in volume of the pneumatic chamber 15 leads to a compression or decompression of the gas located in the pneumatic chamber 15 . On the racket 13 acts a force in the direction of impact 11 when the pressure in the pneumatic chamber 15 exceeds the ambient pressure, and a force against the direction of impact 11 when the pressure in the pneumatic chamber 15 is less than the ambient pressure. The pressure in the pneumatic chamber 15 adjusts itself to approximately the ambient pressure when the bat 13 is in the impact point 28 . The volume taken in the impact point 28 , ie bat 13 on the striker 16 fitting and the exciter 12 to about halfway between the rear dead center 22 and the front dead center 23 , therefore, hereinafter referred to as neutral volume. Fig. 7 shows the pressure 32 plotted in the pneumatic chamber 15 over time. The dashed line indicates the pressure for a conventional percussion.

Bei dem beispielhaften Schlagwerk 6 ist der Erreger 12 als Kolben ausgebildet, welcher passgenau an der Innenwand 33 des Führungsrohrs 17 geführt ist. Der Schläger 13 ist ebenfalls als ein zu dem Führungsrohr 17 passgenauer Kolben ausgebildet. Das Volumen der pneumatischen Kammer 15 ist somit in Schlagrichtung 11 durch eine entgegen der Schlagrichtung 11 weisende Stirnfläche 34 des Schlägers 13, entgegen der Schlagrichtung 11 durch eine in die Schlagrichtung 11 weisende Stirnfläche 35 des Erregers 12 und in radialer Richtung durch das Führungsrohr 17 luftdicht abgeschlossen. Dichtungsringe können in den Umfang des Erregers 12 und des Schlägers 13 zum Ausgleichen von Toleranzen eingesetzt sein.In the exemplary striking mechanism 6 , the exciter 12 is designed as a piston, which is guided in a precisely fitting manner on the inner wall 33 of the guide tube 17 . The racket 13 is also designed as a matching to the guide tube 17 piston. The volume of the pneumatic chamber 15 is thus completed in the impact direction 11 by a counter to the direction of impact 11 facing end face 34 of the racket 13, against the impact direction 11 by a forwardly in the direction of impact 11 end face 35 of the exciter 12 and in the radial direction by the guide pipe 17 airtightly , Sealing rings can be inserted into the periphery of the exciter 12 and the racket 13 to compensate for tolerances.

Der Döpper 16 liegt während des Betriebs des Schlagwerks 6 in seiner Grundstellung entgegen der Schlagrichtung 11 an einem Anschlag 36 an. Der Döpper 16 wird unter anderen durch das Anpressen des Werkzeugs 4 an einen Untergrund in der Grundstellung gehalten. Die entgegen die Schlagrichtung 11 weisende Schlagfläche 37 des Döppers 16 definiert den Schlagpunkt 28. Der Schläger 13 trifft im Schlagpunkt 28 mit seiner in die Schlagrichtung 11 weisenden Stirnfläche 38 auf die Schlagfläche 37 des Döppers 16 auf. Falls der Döpper 16 nicht in der Grundstellung gehalten ist, stellt das Schlagwerk 6 vorzugsweise den Betrieb ein.The striker 16 is located during operation of the striking mechanism 6 in its normal position against the direction of impact 11 against a stop 36 . The striker 16 is held, among other things by pressing the tool 4 to a substrate in the basic position. The impact surface 37 of the striker 16 pointing counter to the direction of impact 11 defines the impact point 28 . The bat 13 strikes the impact surface 37 of the striker 16 in the impact point 28 with its end face 38 pointing in the direction of impact 11 . If the striker 16 is not held in the home position, the striking mechanism 6 preferably stops operating.

Der Bohrhammer 1 ist mit einer Dämpfeinrichtung 39 versehen. Die Dämpfeinrichtung 39 verringert rückwirkende Spitzenbelastungen auf den Anwender. Die beispielhafte Dämpfeinrichtung 39 basiert auf einer Pumpe 40, welche gesteuert in Abhängigkeit der Stellung des Erregers 12 den Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 anhebt. Die Pumpe 37 kann durch eine Druckkammer 41 unterstützt sein.The hammer drill 1 is provided with a damping device 39 . The damping device 39 reduces retroactive peak loads on the user. The exemplary damping device 39 is based on a pump 40 which controls the pressure 32 in the pneumatic chamber 15 in response to the position of the exciter 12 . The pump 37 may be supported by a pressure chamber 41 .

Eine Druckkammer 41 ist in dem Maschinengehäuse 18 angeordnet. Die Druckkammer 41 ist ein geschlossener Raum, der beispielsweise mit starren oder elastischen Wänden versehen ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Druckkammer 41 eine Hülse, welche das Führungsrohr 17 umgibt. In alternativen Ausführungsformen kann die Druckkammer 41 als eine Gummiblase oder ein separater Tank mit steifen Wänden ausgebildet sein, welche beispielsweise räumlich getrennt von dem Schlagwerk 6 in dem Maschinengehäuse 18 angeordnet und über eine Zuleitung 42 mit dem Schlagwerk 6 verbunden sind. Das Volumen der Druckkammer 41 liegt vorzugsweise zwischen 50 % und 200 % dem neutralen Volumen der pneumatischen Kammer 15.A pressure chamber 41 is arranged in the machine housing 18 . The pressure chamber 41 is a closed space, which is provided for example with rigid or elastic walls. In the exemplary embodiment, the pressure chamber 41 is a sleeve which surrounds the guide tube 17 . In alternative embodiments, the pressure chamber 41 may be formed as a rubber bladder or a separate tank with rigid walls, which are arranged for example spatially separated from the percussion mechanism 6 in the machine housing 18 and connected via a feed line 42 with the impact mechanism 6 . The volume of the pressure chamber 41 is preferably between 50% and 200% of the neutral volume of the pneumatic chamber 15th

Eine Pumpe 40 pumpt Luft in die Druckkammer 41, um den Druck in der Druckkammer 41 auf einen Wert zwischen 1,5 bar und 3 bar anzuheben. Der Druck in der Druckkammer 41 ist höher als der Umgebungsdruck, vorzugsweise um wenigstens 0,5 bar und vorzugsweise höchstens um 2,5 bar. Die Pumpe 40 ist beispielsweise eine Membranpumpe, deren Membran 43 von einem Motor oder einem Piezoelement 44 zu einer Oszillation angeregt wird. Ein Rückschlagventil 45 kann eine Rückströmen von Luft aus der Druckkammer 41 in die Pumpe 40 unterbinden.A pump 40 pumps air into the pressure chamber 41 to raise the pressure in the pressure chamber 41 to a value between 1.5 bar and 3 bar. The pressure in the pressure chamber 41 is higher than the ambient pressure, preferably at least 0.5 bar and preferably at most around 2.5 bar. The pump 40 is, for example, a diaphragm pump whose diaphragm 43 is excited by an engine or a piezoelectric element 44 to oscillate. A check valve 45 can prevent backflow of air from the pressure chamber 41 into the pump 40 .

Die Druckkammer 41 ist mit der pneumatischen Kammer 15 über ein Ventil 46 verbunden. Das Ventil 46 öffnet und schließt in Abhängigkeit der Stellung des Erregers 12. Das Ventil öffnet (Zeitpunkt 52), wenn der Erreger 12 auf seinem Rückweg zu dem hinteren Totpunkt 22 mehr als den halben Hub 24 zurückgelegt, spätestens nachdem er 90 % des Hubs 24 zurückgelegt hat. Die Winkelstellung 19 liegt somit zwischen 270 Grad und 342 Grad, zu dem Zeitpunkt an dem das Ventil 46 öffnet. Bei dem geöffnetem Ventil 46 strömt Luft aus der Druckkammer 41 in die pneumatische Kammer 15 ein.The pressure chamber 41 is connected to the pneumatic chamber 15 via a valve 46 . The valve 46 opens and closes depending on the position of the exciter 12 . The valve opens (time 52 ) when the exciter 12 on its way back to the rear dead center 22 more than half the stroke 24 covered , at the latest after he has covered 90% of the stroke 24 . The angular position 19 is thus between 270 degrees and 342 degrees, at the time the valve 46 opens. With the valve 46 open, air from the pressure chamber 41 flows into the pneumatic chamber 15 .

Fig. 8 zeigt die Luftmenge 47 (Masse) in der pneumatischen Kammer 15 aufgetragen über die y-Achse. Die gestrichelte Linie gibt die Luftmenge des herkömmlichen gleichgroßen Schlagwerks an. Dessen Luftmenge bleibt näherungsweise konstant, d.h. entspricht der Luftmenge des neutralen Volumens bei Umgebungsdruck. Erkennbar steigt die Luftmenge in der pneumatischen Kammer 15 um wenigstens 50 % an. Der Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 erreicht vorzugsweise innerhalb 10 % der Periodendauer 27 (36 Grad) ab Öffnen des Ventils 46 einen Druck von 2 bar. Insbesondere steigt der Druck auf über 2 bar an, bevor der Erreger 12 den hinteren Totpunkt (0 Grad) erreicht. Fig. 8 shows the amount of air 47 (mass) in the pneumatic chamber 15 plotted along the y-axis. The dashed line indicates the amount of air of the conventional equal impact mechanism. Its air volume remains approximately constant, ie corresponds to the air volume of the neutral volume at ambient pressure. As can be seen, the amount of air in the pneumatic chamber 15 increases by at least 50%. The pressure 32 in the pneumatic chamber 15 preferably reaches a pressure of 2 bar within 10% of the period 27 (36 degrees) from the opening of the valve 46. In particular, the pressure rises above 2 bar before the exciter 12 reaches the rear dead center (0 degrees).

Das Ventil 46 schließt zum Zeitpunkt 48 weggesteuert in Abhängigkeit der Stellung des Erregers 12. Das Ventil 46 schließt spätestens, wenn der Erreger 12 sich bei seiner Vorwärtsbewegung zu dem vorderen Totpunkt 23 mehr als den halben Hub 24 von dem hinteren Totpunkt 22 entfernt hat (90 Grad). Verzugsweise schließt das Ventil 46 erst, wenn der Erreger 12 sich mehr als 10 % von dem hinteren Totpunkt 22 entfernt hat (ca. 10 Grad).The valve 46 closes at time 48 in a controlled manner in response to the position of the exciter 12. The valve 46 closes at the latest when the exciter 12 has moved in its forward movement to the front dead center 23 more than half the stroke 24 from the rear dead center 22 (90th Degree). Preferably, the valve 46 closes only when the exciter 12 has moved more than 10% from the rear dead center 22 (about 10 degrees).

Das beispielhafte Ventil 46 ist eine Öffnung 46 in dem Führungsrohr 17. Der mit der Innenwand 33 des Führungsrohrs 17 bündig abschließende Erreger 12 bildet den Verschlusskörper des Ventils 46. Das Ventil 46 ist geschlossen, wenn der Erreger 12 mit seiner Mantelfläche oder seinem Dichtring die Öffnung 49 überdeckt. Die Öffnung 46 ist längs der Arbeitsachse 10 auf der Höhe der Stirnfläche 35 bzw. des Dichtrings angeordnet, die diese einnehmen, wenn der Erreger 12 je nach Bewegungsrichtung das Ventil 46 öffnen bzw. schließen soll.The exemplary valve 46 is an opening 46 in the guide tube 17. The flush with the inner wall 33 of the guide tube 17 exciter 12 forms the closure body of the valve 46. The valve 46 is closed when the exciter 12 with its lateral surface or its sealing ring the opening 49 covered. The opening 46 is arranged along the working axis 10 at the level of the end face 35 or the sealing ring, which occupy this when the exciter 12 to open or close the valve 46 depending on the direction of movement.

Anstelle die Öffnung 46 unmittelbar durch den Erreger 12 zu verschließen, kann ein Verschluss synchron zu dem Erreger 12 bewegt und als Verschlusskörper für die Öffnung 49 angeordnet sein. Der Verschluss kann beispielsweise von dem Exzenter 14 angetrieben sein. Die Position der Öffnung 46 ist damit nicht mehr an die von dem Erreger 12 eingenommenen Stellungen gebunden. Ferner kann anstelle eines mechanischen Aktuators ein elektrisch betätigtes Ventil verwendet werden. Ein Sensor erfasst beispielsweise die Position des Erregers 12 und schaltet ansprechend auf die erfasste Position das Ventil.Instead of closing the opening 46 directly by the exciter 12 , a closure can be moved synchronously with the exciter 12 and arranged as a closure body for the opening 49 . The closure may be driven by the eccentric 14 , for example. The position of the opening 46 is thus no longer bound to the positions occupied by the pathogen 12 . Further, instead of a mechanical actuator, an electrically operated valve may be used. For example, a sensor detects the position of the exciter 12 and switches the valve in response to the sensed position.

Dem weggesteuerten Ventil 46 ist vorzugsweise ein Rückschlagventil 50 nachgeschaltet. Das Rückschlagventil 50 verhindert ein Rückströmen von Luft aus der pneumatischen Kammer 15 in die Druckkammer 41, wenn der Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 den Druck in der Druckkammer 41 übersteigt. Der Schwellwert für den Druck 32, ab dem das Rückschlagventil 50 schließt, entspricht dem Druck auf den die Druckkammer 41 durch die Pumpe 40 aufgeladen wird.The path-controlled valve 46 is preferably followed by a check valve 50 . The check valve 50 prevents backflow of air from the pneumatic chamber 15 into the pressure chamber 41 when the pressure 32 in the pneumatic chamber 15 exceeds the pressure in the pressure chamber 41 . The threshold value for the pressure 32 , from which the check valve 50 closes, corresponds to the pressure to which the pressure chamber 41 is charged by the pump 40 .

Etwas bevor der Erreger 12 den hinteren Totpunkt 22 erreicht beginnt der Schläger 13 den Erreger 12 einzuholen. Spätestens wenn der Erreger 12 den hinteren Totpunkt überschreitet (Fig. 2) und seine Bewegung in Schlagrichtung 11 beginnt, verringert sich der Abstand 20 zwischen Erreger 12 und Schläger 13. Das Volumen der pneumatischen Kammer 15 sinkt und die Luft wird durch Erreger 12 und Schläger 13 komprimiert. Der Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 steigt auf einen Wert höher als in der Druckkammer 41 und das Rückschlagventil 50 schließt. Der Zeitpunkt 51 des Schließens liegt etwa zwischen 5 % und 15 % einer Periodendauer 27 nach dem Öffnen (52), vorzugsweise deutlich bevor der Erreger 12 seinen hinteren Totpunkt 22 erreicht und deutlich bevor das weggesteuerte Ventil 46 schließt (48).Just before the exciter 12 reaches the rear dead center 22 , the bat 13 begins to catch the pathogen 12 . At the latest when the exciter 12 exceeds the rear dead center ( Fig. 2 ) And starts its movement in the direction of impact 11, the distance 20 is reduced between the exciter 12 and rackets. 13 The volume of the pneumatic chamber 15 decreases and the air is compressed by exciter 12 and racket 13 . The pressure 32 in the pneumatic chamber 15 rises to a value higher than in the pressure chamber 41 and the check valve 50 closes. The time 51 of closure is approximately between 5% and 15% of a period 27 after opening ( 52 ), preferably well before the pathogen 12 reaches its rear dead center 22 and well before the path-controlled valve 46 closes ( 48 ).

Final erreicht der Druck in der pneumatischen Kammer 15 wenigstens 8 bar jedoch vorzugsweise höchstens 15 bar, z.B. höchstens 12 bar, wenn der Schläger 13 den hinteren Umkehrpunkt 29 erreicht (Fig. 3). Das vergleichbare herkömmliche Schlagwerk erreicht einen maximalen Druck von 20 bar.Finally, the pressure in the pneumatic chamber 15 reaches at least 8 bar, but preferably at most 15 bar, eg at most 12 bar, when the beater 13 reaches the rear reversal point 29 ( Fig. 3 ). The comparable conventional percussion reaches a maximum pressure of 20 bar.

Der Druck in der pneumatischen Kammer 15 ist für wenigstens 40 % vorzugsweise wenigstens 50 % der Periodendauer 27 größer als der Umgebungsdruck. Der Druck bei der Kompression im hinteren Umkehrpunkt 29 des Schlägers 13 ist jedoch mit einem Wert zwischen 6 bar und 10 bar moderat. Dem einhergehenden moderaten Druckwechsel muss der Anwender nur mit einer moderaten Anpresskraft entgegenwirken. Die Druckkammer 41 hat eine dämpfende Wirkung. Bei herkömmlichen Schlagwerken ohne die Überdruckkammer 41 ergibt sich nur für 20 % bis 25 % der Periodendauer 27 ein Überdruck in der pneumatischen Kammer 15. Dafür steigt der Spitzenwert der Kompression auf wenigstens 15 bar, um die gleiche Energie von dem Erreger 12 auf den Schläger 13 übertragen zu können.The pressure in the pneumatic chamber 15 is 27 greater than the ambient pressure for at least 40% preferably at least 50% of the period. The pressure at the compression in the rear turning point 29 of the racket 13 , however, is moderate with a value between 6 bar and 10 bar. The associated moderate pressure change, the user must counteract only with a moderate contact force. The pressure chamber 41 has a damping effect. In conventional striking mechanisms without the overpressure chamber 41 , an overpressure in the pneumatic chamber 15 results only for 20% to 25% of the period duration 27 . For this, the peak value of the compression increases to at least 15 bar in order to be able to transmit the same energy from the exciter 12 to the racket 13 .

Eine Unterdruckkammer 53 ist in dem Maschinengehäuse 18 angeordnet. Die Unterdruckkammer 53 ist ein geschlossener Raum mit starren Wänden. Beispielsweise kann die Unterdruckkammer 53 als Hülse das Führungsrohr 17 umgeben. Das Volumen der Unterdruckkammer 53 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 50 % und 200 % des neutralen Volumens. Die Pumpe 40 saugt aus der Unterdruckkammer 53 Luft ab, um den Druck in der Unterdruckkammer 53 auf 0,3 bar bis 0,7 bar abzusenken. In der dargestellten Ausführungsform pumpt die Pumpe 40 Luft aus der Unterdruckkammer 53 in die Überdruckkammer 41. In alternativen Ausführungsformen kann für jede der Kammern 41, 53 eine eigene Pumpe vorgesehen sein. Ferner kann die Pumpe 40 mit einem druckgesteuerten Ventil versehen sein, welches ein Ansaugen von Luft aus der Umgebung zusätzlich zu der Luft aus der Unterdruckkammer 53 ermöglicht.A negative pressure chamber 53 is disposed in the engine case 18 . The vacuum chamber 53 is a closed room with rigid walls. For example, the vacuum chamber 53 may surround the guide tube 17 as a sleeve. The volume of the vacuum chamber 53 is preferably in the range between 50% and 200% of the neutral volume. The pump 40 sucks from the vacuum chamber 53 from air to decrease the pressure in the vacuum chamber 53 to 0.3 bar to 0.7 bar. In the illustrated embodiment, the pump 40 pumps air from the vacuum chamber 53 into the overpressure chamber 41 . In alternative embodiments, a separate pump may be provided for each of the chambers 41 , 53 . Further, the pump 40 may be provided with a pressure-controlled valve which allows intake of air from the environment in addition to the air from the vacuum chamber 53 .

Die Unterdruckkammer 53 ist mit der pneumatischen Kammer 15 durch eine Öffnung 54 in dem Führungsrohr 17 verbunden. Die Öffnung 54 bildet zusammen mit dem Schläger 13 ein weggesteuertes Ventil. Die Mantelfläche oder der Dichtungsring des Schlägers 13 decken die Öffnung 54 zum Schließen des Ventils 54 ab. Das Ventil 54 ist vorzugsweise offen oder öffnet, wenn der Erreger 12 den Schlagpunkt 28 erreicht. Luft strömt aus der pneumatischen Kammer 15 in die Unterdruckkammer 53. Die Luftmenge in der pneumatischen Kammer 15 wird um wenigstens 30 % reduziert. Vorzugsweise sinkt der Druck in der pneumatischen Kammer 15 auf weniger als 0,7 bar ab, bevor der Erreger 12 den vorderen Totpunkt 23 (180 Grad) erreicht. Das Ventil 54 schließt zum Zeitpunkt 55, bevor der Schläger 13 ein Drittel seiner Wegstrecke 31 bis zu dem hinteren Umkehrpunkt 28 zurückgelegt hat. Der Druck 32 in der pneumatischen Kammer 15 bleibt vorzugsweise für etwa 20 % bis 30 % der Periodendauer 27 des Erregers 12 unterhalb des Umgebungsdrucks.The vacuum chamber 53 is connected to the pneumatic chamber 15 through an opening 54 in the guide tube 17 . The opening 54 forms together with the racket 13 a path-controlled valve. The lateral surface or the sealing ring of the racket 13 cover the opening 54 for closing the valve 54 from. The valve 54 is preferably open or open when the exciter 12 reaches the impact point 28 . Air flows from the pneumatic chamber 15 into the negative pressure chamber 53 . The amount of air in the pneumatic chamber 15 is reduced by at least 30%. Preferably, the pressure in the pneumatic chamber 15 decreases to less than 0.7 bar before the exciter 12 reaches the front dead center 23 (180 degrees). The valve 54 closes at time 55 before the bat 13 has traveled a third of its distance 31 to the rear reversal point 28 . The pressure 32 in the pneumatic chamber 15 preferably remains for about 20% to 30% of the period 27 of the exciter 12 below the ambient pressure.

Das beispielhaft mit dem Schläger 13 als Verschlusskörper ausgebildete Ventil 54 öffnet zum Zeitpunkt 56, bevor der Schläger 13 den Schlagpunkt 28 erreicht. Obwohl durch den Druckabfall in pneumatischen Kammer 15 eine bremsende Wirkung auf den Schläger 13 zu erwarten wäre, zeigt sich ein nur vernachlässigbarer Effekt durch das geöffnete Ventil 54.The example designed with the racket 13 as a closure body valve 54 opens at time 56 before the racket 13 reaches the impact point 28 . Although a braking effect on the bat 13 would be expected by the pressure drop in the pneumatic chamber 15 , only a negligible effect through the open valve 54 is shown .

Claims

Hand-held power tool, comprising
a tool holder (2) for clamping a chiselling tool on a working axis (10),
a pneumatic percussion mechanism (6), wherein the percussion mechanism (6) includes
an exciter (12) driven back and forth by a motor (5) along a stroke (24) between a tool-remote dead centre (22) and a tool-near dead centre (23), a striker (13) moved back and forth on the working axis (10) between a tool-remote reversal point (23) and an impact point, and
a pneumatic chamber (15) which is occluded by the exciter (12) and the striker (13) and which couples the motion of the striker (13) to the motion of the exciter (12), and comprising
a damping device (39) which increases the pressure (32) in the pneumatic chamber (15) when the exciter (12), during its movement towards the tool-remote dead centre (22), has approached the tool-remote dead centre (22) to less than half the stroke (24), wherein
the damping device (39) includes a pump (40) which is connected to the pneumatic chamber (15) via a valve device (46) which is displacement-controlled in dependence on the position of the exciter (12), wherein
the displacement-controlled valve device (46) includes an opening (46) to the pneumatic chamber (15),
characterised in that
the exciter (12) unblocks the opening (46) when the exciter (12) has approached the tool-remote dead centre (22) to less than half the stroke (24).
Hand-held power tool according to Claim 1, characterised in that the damping device (39) increases the pressure (32) in the pneumatic chamber (15) before the exciter (12), during its movement towards the tool-remote dead centre (22), has approached the tool-remote dead centre (22) to less than 10% of the stroke (24).
Hand-held power tool according to Claim 1 or 2, characterised in that a pressure-controlled valve (50) which cuts off an air flow from the pneumatic chamber (15) to the damping device (22) is connected downstream of the displacement-controlled valve device (46).
Hand-held power tool according to any one of the preceding claims, characterised in that the damping device (39) sets the pressure (32) in the pneumatic chamber (15) to not less than 1.5 bar and/or not more than 3.0 bar.
Hand-held power tool according to Claim 4, characterised in that the damping device (39) maintains the pressure (32) in the pneumatic chamber (15) above 2 bar for not less than 40% of a period duration (27).
Hand-held power tool according to any one of the preceding claims, characterised in that the damping device (22) reduces the pressure in the pneumatic chamber (15), during the movement of the striker (13) towards the exciter (12), when the striker (13) is remote from the impact point (28) by less than one-third of the distance (31) of the impact point (28) from the rear reversal point (29).
Hand-held power tool according to Claim 6, characterised in that the damping device (39) lowers the pressure in the pneumatic chamber (15) to a value of not less than 0.3 bar and not more than 0.7 bar.
Hand-held power tool according to Claim 7, characterised in that the pump (40) is connected to the pneumatic chamber (15) via a valve device (54) controlled by the striker (13).
Hand-held power tool according to Claim 8, characterised in that the valve device (54) controlled by the striker (13) includes an opening (54) to the pneumatic chamber (15) which is unblocked by the striker (13) when the striker (13) is remote from the impact point (28) by less than one-third of the distance (31) of the impact point (28) from the rear reversal point (29).