EP3960379A1 - Manual machine tool - Google Patents
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- EP3960379A1 EP3960379A1 EP20193601.0A EP20193601A EP3960379A1 EP 3960379 A1 EP3960379 A1 EP 3960379A1 EP 20193601 A EP20193601 A EP 20193601A EP 3960379 A1 EP3960379 A1 EP 3960379A1
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- EP
- European Patent Office
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- recesses
- hand
- percussion piston
- held power
- power tool
- Prior art date
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- Withdrawn
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
- B25D11/06—Means for driving the impulse member
- B25D11/12—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism
- B25D11/125—Means for driving the impulse member comprising a crank mechanism with a fluid cushion between the crank drive and the striking body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
- B25D17/06—Hammer pistons; Anvils ; Guide-sleeves for pistons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25D—PERCUSSIVE TOOLS
- B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
- B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
- B25D2217/0015—Anvils
Definitions
- the present invention relates to a hand-held power tool.
- Percussion or chiseling hand-held power tools such as rotary hammers, usually have a pneumatic percussion mechanism driven by an electric motor.
- the pneumatic percussion mechanism has a percussion piston which is moved back and forth in a guide tube by an air spring and which strikes the front end of a tool held in a tool holder via a die or directly.
- a cylinder surface of the percussion piston is guided in the guide tube, and a gap between the percussion piston and the guide tube can contain a lubricant to reduce friction.
- a breakaway force must be overcome, which is made up of static friction between the impact piston and the guide tube and shearing friction of the lubricant in the lubricating gap.
- Lubrication, seals, dimensions and tolerances of the hammer mechanism are designed with regard to a typical operating temperature of the rotary hammer, which is typically between 80°C and 150°C due to heating caused by friction of moving components and thermal losses in the air spring. At these temperatures, the breakaway force of the percussion piston is low and can be overcome by the rotary hammer without any problems, so that impact operation can begin immediately when the rotary hammer is switched on.
- the object of the present invention is to improve the cold start behavior of a hand-held power tool with an impact mechanism.
- the pneumatic percussion mechanism has a percussion piston which can be moved back and forth along a working axis in a guide tube by means of an air spring.
- a cylindrical surface of the percussion piston has a plurality of recesses distributed in the circumferential direction. The recesses occupy at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference of the cylindrical surface of the percussion piston.
- a guide surface of the percussion piston guided in the guide tube is reduced by the recesses.
- an expansion of a lubricating gap formed between the guide surface of the percussion piston and the guide tube is reduced.
- a breakaway force of the percussion piston when the hand-held power tool is started up can be reduced. This allows the percussion mechanism to start quickly even at cold temperatures and therefore with very viscous, tough and sticky lubricants.
- the expansion of the lubricating gap is reduced here in particular without changing the radial tolerances (fit) between the percussion piston and the guide tube. In other words, the expansion of the lubricating gap is reduced without changing a lubricating gap width in the radial direction between the guide surfaces of the percussion piston and the guide tube.
- the hand-held power tool is in particular a striking or chiseling hand-held power tool.
- the hand tool is, for example, a hammer drill.
- the pneumatic percussion mechanism serves in particular to percussively drive a tool, such as a drill, into a substrate to be machined.
- the impact direction is parallel to the working axis.
- the impact mechanism is driven by a motor of the hand tool.
- the percussion mechanism has in particular an exciter (z. B. an exciter piston), which is set up by the engine by means of a Eccentric and a connecting rod to be periodically moved back and forth along the working axis.
- the percussion piston is coupled to the exciter, in particular via the air spring, and is moved by it.
- the air spring is formed by a pneumatic chamber between the percussion piston, the exciter and the guide tube. If there is overpressure in the pneumatic chamber (air pressure in the chamber exceeds ambient pressure), a force acts on the percussion piston in the direction of impact. If there is a negative pressure in the pneumatic chamber (air pressure in the chamber is lower than the ambient pressure), a force acts on the percussion piston in the opposite direction to the impact.
- the percussion piston has an essentially cylindrical shape.
- the cylindrical shape has a first end for receiving an impulse from the exciter and a second end for delivering an impulse (via a die or directly) to the tool held in a tool holder.
- the cylindrical shape also has a lateral surface between the two end faces, which has the cylindrical surface.
- the circumferential direction of the cylindrical surface is a direction along a circumference of the cylindrical shape in cross section.
- the circumferential direction is in particular a direction along a circumference of the lateral surface.
- the plurality of recesses are distributed in the circumferential direction in such a way that they are distributed along a circular circumference of the cylindrical lateral surface.
- the recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference, i. H. the circumferential length of the cylindrical surface of the percussion piston at one or more specific axial positions of the percussion piston.
- the cylindrical surface of the percussion piston has at least one guide ring area and the recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the at least one guide ring area.
- the guide ring surface has the recesses, which represent interruptions in the guide surface, and guide surfaces remaining between the recesses.
- the recesses are evenly distributed in the circumferential direction.
- the recesses have an elongate shape extending parallel to the working axis.
- the guide surface per circular ring can be greatly reduced, as a result of which the cold start behavior of the percussion mechanism can be further improved, while at the same time the risk of the percussion piston tilting can be reduced or prevented.
- the elongated shape of the recesses extends parallel to a longitudinal direction of the percussion piston.
- the recesses are indentations, troughs, facets and/or wrench flats.
- the recesses are only arranged in a radial edge area of the cylindrical percussion piston, while a core area of the cylindrical percussion piston forms a solid body.
- a depth of the recesses in the radial direction is less than a radius of the cylindrical shape of the percussion piston.
- the depth of the recesses measured radially from the cylindrical surface is less than 50%, less than 70%, less than 90% of the radius of the cylindrical shape of the percussion piston .
- the recesses are produced by means of machining, in particular grinding, milling and/or faceting.
- the recesses are made by means of centerless grinding (through grinding, centerless grinding).
- the recesses are made by non-cutting deformation.
- the recesses are knurls, which are produced by means of knurling and subsequent smooth grinding.
- the cylindrical surface of the percussion piston has at least three recesses in the circumferential direction.
- the cylindrical surface of the percussion piston has at least three recesses along a circumference of the cylindrical surface.
- the percussion piston has a first end face for receiving an impulse from an exciter, a second end face for delivering an impulse to a tool, and an annular groove arranged adjacent to the first end face for accommodating a sealing ring.
- the cylindrical surface of the percussion piston has at least two guide ring surfaces which are arranged between the annular groove and the second end face and which have the plurality of recesses.
- a radially inwardly offset ring surface is arranged between the at least two guide ring surfaces.
- the ring-shaped groove allows a preloaded sealing ring (e.g. O-ring) to be accommodated.
- the pneumatic chamber of the air spring can be better sealed with the sealing ring.
- the guide surface of the percussion piston can be further reduced by the annular surface offset radially inwards, which does not constitute a guide surface for guidance in the guide tube.
- the at least two guide ring surfaces, which are spaced apart by the ring surface offset radially inward, can provide guidance over a large length of the percussion piston (eg the entire length of the percussion piston). As a result, tilting of the percussion piston can be reduced or prevented even more.
- the second end face is set up in particular for delivering an impulse to a tool via a snap die and a tool holder.
- the cylindrical surface of the percussion piston can also have a further guide ring surface with the recesses between the annular groove and the first end face.
- the recesses of one of the guide ring surfaces can be offset in the circumferential direction to the recesses of another of the guide ring surfaces.
- the recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of each of the at least two guide ring surfaces.
- the cylindrical surface of the percussion piston is divided in the circumferential direction by the plurality of recesses into a plurality of guide segments for guidance on an inner surface of the guide tube.
- the percussion mechanism has an exciter piston, which is set up to be periodically moved back and forth along the working axis in the guide tube by a motor of the handheld power tool, the percussion piston being movably coupled to the exciter piston along the working axis via the air spring .
- FIG. 1 1 schematically shows a hammer drill 1 as an example of a percussive or chiselling hand-held power tool.
- a motor 5 which drives a percussion mechanism 6 and a drive shaft 7 forms a primary drive of the hammer drill 1 .
- a battery 8 or a power line supplies the motor 5 with power.
- a user can hold and guide the hammer drill 1 using a handle 9 .
- the user can put the hammer drill 1 into operation by means of a main switch 10 .
- the drive shaft 7 coupled to the tool holder 2 causes the tool holder 2 to rotate about a working axis 11.
- the tool 4 is rotated about the working axis 11.
- the hammer drill 1 can hit the tool 4 in addition to rotating about the working axis 11 in a direction of impact 12 along the working axis 11 into a substrate.
- the hammer drill 1 has an operating selector switch (not shown), by means of which the tool holder 2 can be decoupled from the drive shaft 7, so that the hammer drill 1 can be operated in a purely percussive/chiselling manner.
- Impact mechanism 6 is a pneumatic impact mechanism.
- An exciter piston 13 and an impact piston 14 are movably guided in a guide tube 15 in the impact mechanism 6 along the working axis 11 .
- the exciter piston 13 is coupled to the motor 5 via an eccentric 16 and is forced to perform a periodic, linear movement.
- a connecting rod 17 connects the eccentric 16 to the exciter piston 13.
- An air spring 18 formed by a pneumatic chamber 19 between the exciter piston 13 and the percussion piston 14 couples a movement of the percussion piston 14 to the movement of the exciter piston 13.
- the percussion piston 14 strikes a die 20, which transmits the impact to the drill 4.
- the percussion mechanism 6 and preferably the other drive components are arranged inside a machine housing 21 .
- FIG. 2 shows part of the percussion mechanism 6 1 in an enlarged view.
- the pneumatic chamber 19 of the air spring 18 of the exciter piston 13 the percussion piston 14 and the guide tube 15 is limited.
- both the exciter piston 13 and the percussion piston 14 are guided on an inner surface 24 of the guide tube 15 and coaxially with the working axis 11 .
- the percussion piston 14 by means of a preloaded O-ring 22 and the exciter piston 13 by means be sealed against the inner surface 24 of the guide tube 15 by a preloaded O-ring 23 .
- the percussion piston 14 has an essentially cylindrical shape 25 with a cylindrical surface 26 which is a lateral surface of the cylindrical shape 25 .
- the two base surfaces of the cylindrical form 25 are defined by an impulse-receiving end face 27 (first end face 27), which faces the exciter piston 13 and forms a boundary of the pneumatic chamber 19, and an impulse-emitting end face 28 (second end face 28), which rests on the die 20 beats, formed (see also figures 1 and 2 ).
- the percussion piston 14 has an annular groove 29 arranged adjacent to the first end face 27 for receiving the sealing ring 22 ( 2 ) on.
- the cylindrical surface 26 of the percussion piston 14 has a plurality of recesses 30 distributed in the circumferential direction U. In 3 only some of the recesses 30 are provided with a reference number for reasons of clarity.
- the recesses 30 divide the cylindrical surface 26 in the circumferential direction U into a plurality of guide segments 31 for guidance on the inner surface 24 of the guide tube 15 ( 2 ) divided.
- the cylindrical surface 26 of the percussion piston 14 has two guide ring surfaces 32 , 33 arranged between the annular groove 29 and the second end face 28 .
- Each of the guide ring surfaces 32, 33 has the plurality of recesses 30 distributed in the circumferential direction U and the guide segments 31 lying between them.
- the cylindrical surface 26 has an annular surface 34 offset radially inward.
- the annular surface 34 which is offset radially inwards, itself has no recesses and does not form a guide surface for guiding on the inner surface 24 of the guide tube 15.
- the guide segments 31 of the three guide ring surfaces 32, 33, 35 are guided on the inner surface 24 of the guide tube 15.
- the gap 36 is filled with a lubricant (not shown).
- the cylindrical surface 26 of the percussion piston 14 has the recesses 30.
- These recesses 30 take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of a circumference C ( 3 ) of the cylindrical surface 26 of the percussion piston 14.
- the recesses 30 occupy at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference C of the cylindrical surface 26 of the percussion piston 14 at a specific axial position A1, A2 of a length L of the percussion piston 14.
- the recesses 30 occupy at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of each of the guide ring surfaces 32, 33, 35.
- the recesses 30 are distributed uniformly in the circumferential direction U. In other examples, the recesses 30 can also be distributed unevenly in the circumferential direction U.
- all recesses 30 of the guide ring surface 32 have an elongated shape 37 extending parallel to the working axis 11, ie parallel to a longitudinal direction L of the percussion piston 14.
- the recesses 30 of the guide ring surfaces 33, 35 do not have an elongated shape extending parallel to the working axis 11.
- the recesses 30 of the guide ring surfaces 33, 35 can also have elongate shapes 37 or the recesses 30 of the guide ring surface 32 can also have no elongate shape 37.
- the recesses 30 are in particular indentations or troughs which are deepened radially inwards from an imaginary closed rotationally symmetrical cylindrical shape.
- the recesses 30 are produced in particular by means of machining, in particular grinding, milling and/or faceting. In other exemplary embodiments, the recesses 30 can also be produced by means of non-cutting deformation and/or by means of knurling and subsequent smooth grinding.
- a cylindrical surface 126 of the percussion piston 114 has three guide ring surfaces 132 , 138 and 133 arranged between an annular groove 129 and a second end face 128 .
- Each of the guide ring surfaces 132, 138, 133 has a plurality of recesses 130, 230, 330 distributed in the circumferential direction U and guide segments in between (without reference numbers in 4 ) on.
- the cylindrical surface 126 has an annular surface 134 offset radially inward.
- the annular surface 134 which is offset radially inwards, itself has no recesses and does not form a guide surface for guiding on the inner surface 24 of the guide tube 15.
- the cutouts 130 in the annular guide surface 132 are offset in the circumferential direction U with respect to the cutouts 230 in the annular guide surface 138 . Furthermore, the recesses 330 of the guide ring surface 133 are offset in the circumferential direction U to the recesses 430 of the guide ring surface 135 .
- the percussion piston 114 can be guided uniformly in the guide tube 15 despite the interruptions in the guide surface caused by the recesses.
- the percussion piston 114 can be manufactured particularly easily and inexpensively by means of centerless grinding (centerless grinding, through-feed grinding), since the recesses 130, 230, 330, 430 are arranged in such a way that the percussion piston 114 during manufacture despite the recesses 130, 230, 330, 430 can roll evenly on one level.
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- Percussive Tools And Related Accessories (AREA)
Abstract
Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine, welche ein pneumatisches Schlagwerk mit einem Schlagkolben aufweist, der mittels einer Luftfeder längs einer Arbeitsachse in einem Führungsrohr vor - und zurückbewegbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens mehrere in Umfangsrichtung verteilte Aussparungen aufweist, und die Aussparungen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% des Umfangs der zylindrischen Oberfläche des Schlagkolbens einnehmen.The hand-held power tool according to the invention, which has a pneumatic percussion mechanism with a percussion piston that can be moved back and forth along a working axis in a guide tube by means of an air spring, is characterized in that a cylindrical surface of the percussion piston has a plurality of recesses distributed in the circumferential direction, and the recesses have at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference of the cylindrical surface of the percussion piston.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine.The present invention relates to a hand-held power tool.
Schlagende oder meißelnde Handwerkzeugmaschinen, wie beispielsweise Bohrhammer, weisen üblicherweise ein durch einen Elektromotor angetriebenes pneumatisches Schlagwerk auf. Das pneumatische Schlagwerk weist einen in einem Führungsrohr durch eine Luftfeder hin- und herbewegten Schlagkolben auf, welcher über einen Döpper oder direkt auf das Stirnende eines in einer Werkzeugaufnahme aufgenommenen Werkzeugs schlägt. Dabei wird eine Zylinderfläche des Schlagkolbens im Führungsrohr geführt, wobei ein Spalt zwischen Schlagkolben und Führungsrohr zur Reibungsreduzierung ein Schmiermittel enthalten kann.Percussion or chiseling hand-held power tools, such as rotary hammers, usually have a pneumatic percussion mechanism driven by an electric motor. The pneumatic percussion mechanism has a percussion piston which is moved back and forth in a guide tube by an air spring and which strikes the front end of a tool held in a tool holder via a die or directly. A cylinder surface of the percussion piston is guided in the guide tube, and a gap between the percussion piston and the guide tube can contain a lubricant to reduce friction.
Zum Starten des Schlagbetriebs ist eine Losbrechkraft zu überwinden, welche sich aus einer Haftreibung zwischen Schlagkolben und Führungsrohr und einer Scherreibung des Schmiermittels im Schmierspalt zusammensetzt. Schmierungen, Dichtungen, Abmessungen und Toleranzen des Schlagwerks sind im Hinblick auf eine typische Betriebstemperatur des Bohrhammers ausgelegt, welche aufgrund einer Erwärmung durch Reibung bewegter Komponenten und thermischer Verluste in der Luftfeder typischerweise zwischen 80°C und 150°C liegt. Bei diesen Temperaturen ist die Losbrechkraft des Schlagkolbens gering und kann von dem Bohrhammer ohne Probleme überwunden werden, so dass der Schlagbetrieb bei Anschalten des Bohrhammers sofort beginnen kann.To start impact operation, a breakaway force must be overcome, which is made up of static friction between the impact piston and the guide tube and shearing friction of the lubricant in the lubricating gap. Lubrication, seals, dimensions and tolerances of the hammer mechanism are designed with regard to a typical operating temperature of the rotary hammer, which is typically between 80°C and 150°C due to heating caused by friction of moving components and thermal losses in the air spring. At these temperatures, the breakaway force of the percussion piston is low and can be overcome by the rotary hammer without any problems, so that impact operation can begin immediately when the rotary hammer is switched on.
Bei niedrigen Temperaturen, insbesondere unter dem Gefrierpunkt, besteht jedoch das Problem, dass die Viskosität des Schmierstoffs im Spalt zwischen Schlagkolben und Führungsrohr und damit die Losbrechkraft erhöht ist und damit ein zuverlässiges Starten des Bohrhammers verhindert wird. Dies kann dazu führen, dass der Bohrhammer erst mehrere Minuten im Leerlauf erwärmt werden muss, bis das Schlagwerk startet und der Bohrhammer vollständig zur Verfügung steht.However, at low temperatures, in particular below freezing point, there is the problem that the viscosity of the lubricant in the gap between the percussion piston and the guide tube and thus the breakaway force is increased and reliable starting of the rotary hammer is prevented. This can mean that the rotary hammer first has to be warmed up for several minutes while idling before the impact mechanism starts and the rotary hammer is fully available.
Eine zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens in der
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kaltstartverhalten einer Handwerkzeugmaschine mit Schlagwerk zu verbessern.Against this background, the object of the present invention is to improve the cold start behavior of a hand-held power tool with an impact mechanism.
Demgemäß wird eine Handwerkzeugmaschine mit einem pneumatischen Schlagwerk vorgeschlagen. Das pneumatische Schlagwerk weist einen Schlagkolben auf, der mittels einer Luftfeder längs einer Arbeitsachse in einem Führungsrohr vor - und zurückbewegbar ist. Eine zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens weist mehrere in Umfangsrichtung verteilte Aussparungen auf. Die Aussparungen nehmen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% des Umfangs der zylindrischen Oberfläche des Schlagkolbens ein.Accordingly, a hand-held power tool with a pneumatic percussion mechanism is proposed. The pneumatic percussion mechanism has a percussion piston which can be moved back and forth along a working axis in a guide tube by means of an air spring. A cylindrical surface of the percussion piston has a plurality of recesses distributed in the circumferential direction. The recesses occupy at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference of the cylindrical surface of the percussion piston.
Durch die Aussparungen wird eine Führungsfläche des in dem Führungsrohr geführten Schlagkolbens verringert. Dadurch wird eine Ausdehnung eines Schmierspalts, der zwischen der Führungsfläche des Schlagkolbens und dem Führungsrohr gebildet wird, verringert. Durch die Verringerung der Ausdehnung des Schmierspalts kann eine Losbrechkraft des Schlagkolbens bei Inbetriebnahme der Handwerkzeugmaschine verringert werden. Damit kann das Schlagwerk auch bei kalten Temperaturen und somit bei sehr viskosem, zähen und klebrigen Schmierstoff schnell starten. Die Ausdehnung des Schmierspalts wird hierbei insbesondere verringert, ohne radiale Toleranzen (Passung) zwischen dem Schlagkolben und dem Führungsrohr zu verändern. Mit anderen Worten wird die Ausdehnung des Schmierspalts verringert, ohne eine Schmierspaltbreite in radialer Richtung zwischen den Führungsflächen des Schlagkolbens und dem Führungsrohr zu verändern.A guide surface of the percussion piston guided in the guide tube is reduced by the recesses. As a result, an expansion of a lubricating gap formed between the guide surface of the percussion piston and the guide tube is reduced. By reducing the expansion of the lubricating gap, a breakaway force of the percussion piston when the hand-held power tool is started up can be reduced. This allows the percussion mechanism to start quickly even at cold temperatures and therefore with very viscous, tough and sticky lubricants. The expansion of the lubricating gap is reduced here in particular without changing the radial tolerances (fit) between the percussion piston and the guide tube. In other words, the expansion of the lubricating gap is reduced without changing a lubricating gap width in the radial direction between the guide surfaces of the percussion piston and the guide tube.
Die Handwerkzeugmaschine ist insbesondere eine schlagende oder meißelnde Handwerkzeugmaschine. Die Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise ein Bohrhammer.The hand-held power tool is in particular a striking or chiseling hand-held power tool. The hand tool is, for example, a hammer drill.
Das pneumatische Schlagwerk dient insbesondere zum schlagenden Antreiben eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Bohrers, in einen zu bearbeitenden Untergrund. Die Schlagrichtung ist parallel zur Arbeitsachse. Das Schlagwerk wird von einem Motor der Handwerkzeugmaschine angetrieben. Das Schlagwerk weist insbesondere einen Erreger (z. B. einen Erregerkolben) auf, welcher dazu eingerichtet ist, von dem Motor mittels eines Exzenters und eines Pleuels periodisch entlang der Arbeitsachse vor- und zurückbewegt zu werden. Der Schlagkolben ist insbesondere über die Luftfeder an den Erreger angekoppelt und wird von diesem mitbewegt.The pneumatic percussion mechanism serves in particular to percussively drive a tool, such as a drill, into a substrate to be machined. The impact direction is parallel to the working axis. The impact mechanism is driven by a motor of the hand tool. The percussion mechanism has in particular an exciter (z. B. an exciter piston), which is set up by the engine by means of a Eccentric and a connecting rod to be periodically moved back and forth along the working axis. The percussion piston is coupled to the exciter, in particular via the air spring, and is moved by it.
Die Luftfeder wird durch eine pneumatische Kammer zwischen dem Schlagkolben, dem Erreger und dem Führungsrohr gebildet. Bei einem Überdruck in der pneumatischen Kammer (Luftdruck in der Kammer übersteigt Umgebungsdruck), wirkt auf den Schlagkolben eine Kraft in Schlagrichtung. Bei einem Unterdruck in der pneumatischen Kammer (Luftdruck in der Kammer ist geringer als Umgebungsdruck), wirkt auf den Schlagkolben eine Kraft entgegen der Schlagrichtung.The air spring is formed by a pneumatic chamber between the percussion piston, the exciter and the guide tube. If there is overpressure in the pneumatic chamber (air pressure in the chamber exceeds ambient pressure), a force acts on the percussion piston in the direction of impact. If there is a negative pressure in the pneumatic chamber (air pressure in the chamber is lower than the ambient pressure), a force acts on the percussion piston in the opposite direction to the impact.
Der Schlagkolben weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Die zylindrische Form hat eine erste Stirnseite zur Aufnahme eines Impulses des Erregers, und eine zweite Stirnseite zur Abgabe eines Impulses (über einen Döpper oder direkt) an das in einer Werkzeugaufnahme aufgenommene Werkzeug. Die zylindrische Form hat außerdem zwischen den beiden Stirnseiten eine Mantelfläche, welche die zylindrische Oberfläche aufweist.The percussion piston has an essentially cylindrical shape. The cylindrical shape has a first end for receiving an impulse from the exciter and a second end for delivering an impulse (via a die or directly) to the tool held in a tool holder. The cylindrical shape also has a lateral surface between the two end faces, which has the cylindrical surface.
Die Umfangsrichtung der zylindrischen Oberfläche ist insbesondere eine Richtung entlang eines Kreisumfangs der zylindrischen Form im Querschnitt. Die Umfangsrichtung ist insbesondere eine Richtung entlang eines Kreisumfangs der Mantelfläche.Specifically, the circumferential direction of the cylindrical surface is a direction along a circumference of the cylindrical shape in cross section. The circumferential direction is in particular a direction along a circumference of the lateral surface.
Die mehreren Aussparungen sind insbesondere derart in Umfangsrichtung verteilt, dass sie entlang eines Kreisumfangs der zylindrischen Mantelfläche verteilt sind.In particular, the plurality of recesses are distributed in the circumferential direction in such a way that they are distributed along a circular circumference of the cylindrical lateral surface.
Die Aussparungen nehmen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% des Umfangs, d. h. der Umfangslänge, der zylindrischen Oberfläche des Schlagkolbens an einer oder mehreren bestimmten axialen Positionen des Schlagkolbens ein.The recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the circumference, i. H. the circumferential length of the cylindrical surface of the percussion piston at one or more specific axial positions of the percussion piston.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens mindestens eine Führungsringfläche auf und nehmen die Aussparungen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% der mindestens einen Führungsringfläche ein.According to one embodiment, the cylindrical surface of the percussion piston has at least one guide ring area and the recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of the at least one guide ring area.
Insbesondere weist die Führungsringfläche die Aussparungen, welche Unterbrechungen der Führungsfläche darstellen, und zwischen den Aussparungen übrigbleibende Führungsflächen auf.In particular, the guide ring surface has the recesses, which represent interruptions in the guide surface, and guide surfaces remaining between the recesses.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt.According to a further embodiment, the recesses are evenly distributed in the circumferential direction.
Dadurch sind auch die zwischen den Aussparungen übrigbleibenden Führungsflächen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, wodurch eine gute Führung des Schlagkolbens im Führungsrohr erreicht wird.As a result, the guide surfaces remaining between the recesses are also distributed uniformly in the circumferential direction, as a result of which good guidance of the percussion piston in the guide tube is achieved.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Aussparungen eine sich parallel zur Arbeitsachse erstreckende längliche Form auf.According to a further embodiment, the recesses have an elongate shape extending parallel to the working axis.
Dadurch kann die Führungsfläche pro Kreisring stark reduziert, wodurch das Kaltstartverhalten des Schlagwerks weiter verbessert werden kann, während gleichzeitig die Gefahr einer Verkantung des Schlagkolbens reduziert oder verhindert werden kann.As a result, the guide surface per circular ring can be greatly reduced, as a result of which the cold start behavior of the percussion mechanism can be further improved, while at the same time the risk of the percussion piston tilting can be reduced or prevented.
Insbesondere erstreckt sich die längliche Form der Aussparungen parallel zu einer Längsrichtung des Schlagkolbens.In particular, the elongated shape of the recesses extends parallel to a longitudinal direction of the percussion piston.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen Vertiefungen, Mulden, Facetten und/oder Schlüsselflächen.According to a further embodiment, the recesses are indentations, troughs, facets and/or wrench flats.
Insbesondere sind die Aussparungen nur in einem radialen Randbereich des zylindrischen Schlagkolbens angeordnet, während ein Kernbereich des zylindrischen Schlagkolbens einen Vollkörper bildet. Insbesondere ist eine Tiefe der Aussparungen in radialer Richtung geringer als ein Radius der zylindrischen Form des Schlagkolbens. Beispielsweise beträgt die Tiefe der Aussparungen in radialer Richtung von der zylindrischen Oberfläche aus gemessen (d. h. von der Oberfläche der zwischen den Aussparungen übrigbleibenden Führungssegmente aus gemessen) weniger als 50%, weniger als 70%, weniger als 90% des Radius der zylindrischen Form des Schlagkolbens.In particular, the recesses are only arranged in a radial edge area of the cylindrical percussion piston, while a core area of the cylindrical percussion piston forms a solid body. In particular, a depth of the recesses in the radial direction is less than a radius of the cylindrical shape of the percussion piston. For example, the depth of the recesses measured radially from the cylindrical surface (ie measured from the surface of the guide segments remaining between the recesses) is less than 50%, less than 70%, less than 90% of the radius of the cylindrical shape of the percussion piston .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen mittels Spanens, insbesondere Schleifens, Fräsens und/oder eines Facettierungsschliffs gefertigt.According to a further embodiment, the recesses are produced by means of machining, in particular grinding, milling and/or faceting.
Dies ermöglicht eine einfache Fertigung der Aussparungen.This enables the cutouts to be manufactured easily.
Beispielsweise sind die Aussparungen mittels spitzenlosen Schleifens (Durchgangsschleifen, Centerless-Schleifen) gefertigt.For example, the recesses are made by means of centerless grinding (through grinding, centerless grinding).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen mittels spanlosen Verformens gefertigt.According to a further embodiment, the recesses are made by non-cutting deformation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Aussparungen Rändelungen, welche mittels Rändelns und anschließenden Glattschleifens gefertigt sind.According to a further embodiment, the recesses are knurls, which are produced by means of knurling and subsequent smooth grinding.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens mindestens drei Aussparungen in Umfangsrichtung auf.According to a further embodiment, the cylindrical surface of the percussion piston has at least three recesses in the circumferential direction.
Insbesondere weist die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens mindestens drei Aussparungen entlang eines Umfangs der zylindrischen Oberfläche auf.In particular, the cylindrical surface of the percussion piston has at least three recesses along a circumference of the cylindrical surface.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Schlagkolben eine erste Stirnseite zur Aufnahme eines Impulses eines Erregers, eine zweite Stirnseite zur Abgabe eines Impulses an ein Werkzeug, und eine zur ersten Stirnseite benachbart angeordnete ringförmige Nut zur Aufnahme eines Dichtrings auf. Des Weiteren weist die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens mindestens zwei zwischen der ringförmigen Nut und der zweiten Stirnseite angeordnete Führungsringflächen auf, welche die mehreren Aussparungen aufweisen. Zudem ist zwischen den mindestens zwei Führungsringflächen eine radial nach innen versetzte Ringfläche angeordnet.According to a further embodiment, the percussion piston has a first end face for receiving an impulse from an exciter, a second end face for delivering an impulse to a tool, and an annular groove arranged adjacent to the first end face for accommodating a sealing ring. Furthermore, the cylindrical surface of the percussion piston has at least two guide ring surfaces which are arranged between the annular groove and the second end face and which have the plurality of recesses. In addition, a radially inwardly offset ring surface is arranged between the at least two guide ring surfaces.
Die ringförmige Nut ermöglicht die Aufnahme eines vorgespannten Dichtrings (z. B. O-Ring). Durch den Dichtring kann die pneumatische Kammer der Luftfeder besser abgedichtet werden. Durch die radial nach innen versetzte Ringfläche, welche keine Führungsfläche zur Führung in dem Führungsrohr darstellt, kann die Führungsfläche des Schlagkolbens noch weiter verringert werden. Durch die mindestens zwei Führungsringflächen, welche durch die radial nach innen versetzte Ringfläche beabstandet sind, kann eine Führung über eine große Länge des Schlagkolbens (z. B. die gesamte Länge des Schlagkolbens) bereitgestellt werden. Dadurch kann ein Verkanten der Schlagkolbens noch stärker reduziert oder verhindert werden.The ring-shaped groove allows a preloaded sealing ring (e.g. O-ring) to be accommodated. The pneumatic chamber of the air spring can be better sealed with the sealing ring. The guide surface of the percussion piston can be further reduced by the annular surface offset radially inwards, which does not constitute a guide surface for guidance in the guide tube. The at least two guide ring surfaces, which are spaced apart by the ring surface offset radially inward, can provide guidance over a large length of the percussion piston (eg the entire length of the percussion piston). As a result, tilting of the percussion piston can be reduced or prevented even more.
Die zweite Stirnseite ist insbesondere zur Abgabe eines Impulses an ein Werkzeug über einen Döpper und eine Werkzeugaufnahme eingerichtet.The second end face is set up in particular for delivering an impulse to a tool via a snap die and a tool holder.
Die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens kann zudem in Ausführungsformen zwischen der ringförmigen Nut und der ersten Stirnseite eine weitere Führungsringfläche mit den Aussparungen aufweisen.In some embodiments, the cylindrical surface of the percussion piston can also have a further guide ring surface with the recesses between the annular groove and the first end face.
In Ausführungsformen können die Aussparungen einer der Führungsringflächen in Umfangsrichtung versetzt zu den Aussparungen einer anderen der Führungsringflächen angeordnete sein.In embodiments, the recesses of one of the guide ring surfaces can be offset in the circumferential direction to the recesses of another of the guide ring surfaces.
Dadurch ist eine bessere Führung des Schlagkolbens im Führungsrohr möglich und eine einfachere Fertigung des Schlagkolbens zum Beispiel mittels Durchgangsschleifens.This allows better guidance of the percussion piston in the guide tube and simpler production of the percussion piston, for example by means of through-feed grinding.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform nehmen die Aussparungen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% von jeder der mindestens zwei Führungsringflächen ein.According to a further embodiment, the recesses take up at least 30%, at least 50% and/or at least 70% of each of the at least two guide ring surfaces.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zylindrische Oberfläche des Schlagkolbens in Umfangsrichtung durch die mehreren Aussparungen in mehrere Führungssegmente zur Führung an einer Innenfläche des Führungsrohrs geteilt.According to a further embodiment, the cylindrical surface of the percussion piston is divided in the circumferential direction by the plurality of recesses into a plurality of guide segments for guidance on an inner surface of the guide tube.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Schlagwerk einen Erregerkolben auf, welcher dazu eingerichtet ist, von einem Motor der Handwerkzeugmaschine periodisch entlang der Arbeitsachse in dem Führungsrohr vor- und zurückbewegt zu werden, wobei der Schlagkolben beweglich entlang der Arbeitsachse über die Luftfeder an den Erregerkolben angekoppelt ist.According to a further embodiment, the percussion mechanism has an exciter piston, which is set up to be periodically moved back and forth along the working axis in the guide tube by a motor of the handheld power tool, the percussion piston being movably coupled to the exciter piston along the working axis via the air spring .
Bei einem solchen Erregerkolbenschlagwerk, bei dem der Schmierspalt zwischen dem Schlagkolben und dem passiven, statischen Führungsrohr gebildet wird (anstatt wie bei einem Erregerzylinderschlagwerk zwischen dem Schlagkolben und einem zwangserregtem Erregerzylinder) ist die Verbesserung des Kaltstartverhaltens durch die Aussparungen besonders wünschenswert.With such an exciter piston percussion mechanism, in which the lubricating gap is formed between the percussion piston and the passive, static guide tube (instead of between the percussion piston and a positively excited exciter cylinder, as is the case with an exciter cylinder impact mechanism), the improvement of the cold start behavior through the recesses is particularly desirable.
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines Bohrhammers;
- Fig. 2
- eine schematische Ansicht eines Teils eines pneumatischen Schlagwerks des Bohrhammers aus
Fig. 1 ; - Fig. 3
- eine schematische Ansicht eines Schlagkolbens des Schlagwerks aus
Fig. 2 gemäß einer ersten Ausführungsform; und - Fig. 4
- eine schematische Ansicht eines Schlagkolbens des Schlagwerks aus
Fig. 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 1
- a schematic view of a rotary hammer;
- 2
- a schematic view of a part of a pneumatic impact mechanism of the rotary hammer
1 ; - 3
- a schematic view of a percussion piston of the
percussion mechanism 2 according to a first embodiment; and - 4
- a schematic view of a percussion piston of the
percussion mechanism 2 according to a second embodiment.
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.Elements that are the same or have the same function are indicated by the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated.
Das Schlagwerk 6 ist ein pneumatisches Schlagwerk. Ein Erregerkolben 13 und ein Schlagkolben 14 sind in einem Führungsrohr 15 in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 11 beweglich geführt. Der Erregerkolben 13 ist über einen Exzenter 16 an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Ein Pleuel 17 verbindet den Exzenter 16 mit dem Erregerkolben 13. Eine Luftfeder 18 gebildet durch eine pneumatische Kammer 19 zwischen dem Erregerkolben 13 und dem Schlagkolben 14 koppelt eine Bewegung des Schlagkolbens 14 an die Bewegung des Erregerkolbens 13 an. Der Schlagkolben 14 schlägt auf einen Döpper 20 auf, der den Schlag auf den Bohrer 4 weiterleitet. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 21 angeordnet.
Wie in
Die zylindrische Oberfläche 26 des Schlagkolbens 14 weist mehrere in Umfangsrichtung U verteilte Aussparungen 30 auf. In
Insbesondere weist die zylindrische Oberfläche 26 des Schlagkolbens 14 zwei zwischen der ringförmigen Nut 29 und der zweiten Stirnseite 28 angeordnete Führungsringflächen 32, 33 auf. Jede der Führungsringflächen 32, 33 weist die mehreren in Umfangsrichtung U verteilten Aussparungen 30 und die dazwischenliegenden Führungssegmente 31 auf. Zwischen den Führungsringflächen 32, 33 weist die zylindrische Oberfläche 26 eine radial nach innen versetzte Ringfläche 34 auf. Die radial nach innen versetzte Ringfläche 34 weist selbst keine Aussparungen auf und bildet keine Führungsfläche zur Führung an der Innenfläche 24 des Führungsrohrs 15.In particular, the
Außerdem ist bei dem
Bei dem in
Um eine Scherreibung des Schmiermittels zwischen dem Schlagkolben 14 und dem Führungsrohr 15 zu verringern - insbesondere auch bei tiefen Temperaturen, bei denen das Schmiermittel hochviskos und dementsprechend zäh und klebrig ist - weist die zylindrische Oberfläche 26 des Schlagkolbens 14 die Aussparungen 30 auf. Diese Aussparungen 30 nehmen mindestens 30%, mindestens 50% und/oder mindestens 70% eines Umfangs C (
In dem in
In dem in
Die Aussparungen 30 sind insbesondere Vertiefungen bzw. Mulden, welche von einer gedachten geschlossenen rotationssymmetrischen Zylinderform radial nach innen vertieft sind. Die Aussparungen 30 sind insbesondere mittels Spanens, insbesondere Schleifens, Fräsens und/oder eines Facettierungsschliffs gefertigt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Aussparungen 30 auch mittels spanlosen Verformens und/oder mittels Rändelns und anschließenden Glattschleifens gefertigt sein.The
Außerdem ist bei dem in
Bei dem Schlagkolben 114 sind die Aussparungen 130 der Führungsringfläche 132 in Umfangsrichtung U versetzt zu den Aussparungen 230 der Führungsringfläche 138 angeordnet. Weiterhin sind die Aussparungen 330 der Führungsringfläche 133 in Umfangsrichtung U versetzt zu den Aussparungen 430 der Führungsringfläche 135 angeordnet.In the
Durch die versetzte Anordnung der Aussparungen 130 zu den Aussparungen 230 und der Aussparungen 330 zu den Aussparungen 430 kann der Schlagkolben 114 trotz der durch die Aussparungen erzeugten Unterbrechungen der Führungsfläche gleichmäßig im Führungsrohr 15 geführt werden.Due to the offset arrangement of the
Außerdem kann der Schlagkolben 114 besonders einfach und kostengünstig mittels spitzenlosen Schleifens (Centerless-Schleifen, Durchgangsschleifen) gefertigt werden, da die Aussparungen 130, 230, 330, 430 so angeordnet sind, dass der Schlagkolben 114 bei der Fertigung trotz der Aussparungen 130, 230, 330, 430 gleichmäßig auf einer Ebene abrollen kann.In addition, the
- 11
- Handwerkzeugmaschinehand tool
- 22
- Werkzeugaufnahmetool holder
- 33
- Schaftendeshaft end
- 44
- Werkzeugtool
- 55
- Motorengine
- 66
- Schlagwerkpercussion
- 77
- Antriebswelledrive shaft
- 88th
- Batteriebattery
- 99
- Handgriffhandle
- 1010
- Hauptschaltermain switch
- 1111
- Arbeitsachseworking axis
- 1212
- Schlagrichtungimpact direction
- 1313
- Erregerpathogen
- 1414
- Schlagkolbenpercussion piston
- 1515
- Führungsrohrguide tube
- 1616
- Exzentereccentric
- 1717
- Pleuelconnecting rod
- 1818
- Luftfederair spring
- 1919
- pneumatische Kammerpneumatic chamber
- 2020
- DöpperDripper
- 2121
- Gehäusehousing
- 2222
- Dichtringsealing ring
- 2323
- Dichtringsealing ring
- 2424
- InnenflächeInner surface
- 2525
- zylindrische Formcylindrical shape
- 2626
- zylindrische Oberflächecylindrical surface
- 2727
- Stirnseiteface
- 2828
- Stirnseiteface
- 2929
- ringförmige Nutannular groove
- 3030
- Aussparungrecess
- 3131
- Führungssegmentleadership segment
- 3232
- Führungsringflächeguide ring surface
- 3333
- Führungsringflächeguide ring surface
- 3434
- Ringflächering surface
- 3535
- Führungsringflächeguide ring surface
- 3636
- Spaltgap
- 3737
- längliche Formelongated shape
- 114114
- Schlagkolbenpercussion piston
- 126126
- zylindrische Oberflächecylindrical surface
- 128128
- zweite Stirnseitesecond face
- 129129
- ringförmige Nutannular groove
- 130130
- Aussparungrecess
- 132132
- Führungsringflächeguide ring surface
- 133133
- Führungsringflächeguide ring surface
- 134134
- Ringflächering surface
- 135135
- Führungsringflächeguide ring surface
- 138138
- Führungsringflächeguide ring surface
- 230230
- Aussparungrecess
- 330330
- Aussparungrecess
- 430430
- Aussparungrecess
- A1A1
- axiale Positionaxial position
- A2A2
- axiale Positionaxial position
- CC
- Umfangscope
- Uu
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- LL
- Länge, Längsrichtunglength, longitudinal
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