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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk zur alternierenden Beaufschlagung eines Werkzeugs, umfassend ein von einem Führungsgehäuseteil des Maschinengehäuses aufgenommenes Führungsrohr, in welchem ein Erregerkolben und ein gegenüberliegender Schlagkolben dynamisch abgedichtet geführt sind.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf handgehaltene Elektrowerkzeuge, wie insbesondere Bohrhämmer, Meißelhämmer und dergleichen. Gemeinsames Merkmal dieser Elektrowerkzeuge ist ein pneumatisches Schlagwerk zur Aufbringung einer Schlagenergie auf das Werkzeug, beispielsweise einem Schlagbohrer, Meißelbohrer oder Meißel. Mechanische Lasten, die beim Bohren und/oder Meißeln entstehen, wirken gewöhnlich auf die Antriebskomponenten zurück, was sich unter anderem als störende Vibrationen äußert.
Stand der Technik
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Aus der
EP 3 181 298 A1 geht ein gattungsgemäßes Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk hervor, dessen von einem Elektromotor erzeugte rotierende Antriebsbewegung über einen hier als Umlenkeinrichtung bezeichneten Exzentertrieb in eine linear alternierende Antriebsbewegung eines Erregerkolbens des pneumatischen Schlagwerks umgewandelt wird. Der Erregerkolben ist über eine Luftsäule getrennt gegenüberliegend eines Schlagkolbens innerhalb eines Führungsrohrs dynamisch abgedichtet angeordnet. In weiterer Fortsetzung der koaxialen Wirkkette schließt sich dem Schlagkolben ein sogenannter Döpper an, der das in einer Werkzeugaufnahme gehaltene Werkzeug rückwärtig mit Stoßimpulsen beaufschlagt. Der Döpper wird dabei von einem sogenannten Führungsgehäuseteil geführt, welches bei diesem Stand der Technik in koaxialer Fortsetzung des Führungsrohrs direkt hieran angeformt ist.
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Am Führungsrohr ist ein ringförmig ausgebildetes Rückschlagventil angeordnet, welches mit einer in der Mantelfläche des Führungsrohrs eingebrachten Auslassöffnung fluchtet und einen Schließmechanismus zum Schließen des Rückschlagventils gegen einen Luftstrom aus dem Inneren des Führungsrohrs aufweist. Die im Führungsrohr eingebrachte Auslassöffnung ist im schlagenden Betrieb durch Überdeckung mit dem Schlägerkolben verschlossen und ansonsten geöffnet. Hierdurch öffnet das Rückschlagventil, wenn der Schlagkolben einen sogenannten Leerschlag ausführt. Durch Einströmen von Luft in den Zwischenkolbenbereich wird die Luftfeder des pneumatischen Schlagwerks deaktiviert. Das Rückschlagventil sorgt jedoch dafür, dass keine Luft aus dem Zwischenkolbenbereich entweicht, um sofortige Betriebsbereitschaft herzustellen, wenn das Werkzeug neu angesetzt wird. Damit trägt der Ventilmechanismus zu einem erhöhten Arbeitskomfort bei.
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Der Döpper kann bei diesem vorbekannten Elektrowerkzeug also im Leerschlagfall wieder über das Werkzeug angeregt werden. Eine Veränderung der sogenannten Stoßzahl, das Verhältnis der Anfluggeschwindigkeit zur Rückfluggeschwindigkeit des Döppers, ist dabei ursächlich. Der Schlagkolben wird wieder vom Döpper angeregt, überfährt in diesem Fall wieder die Auslassöffnungen im Führungsrohr und wird wieder vom Erregerkolben angesaugt. Hierdurch schlägt das Elektrowerkzeug nach und verursacht ein unangenehmes Geräusch mit hohen Vibrationen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk dahingehend weiter zu verbessern, dass mit einfachen technischen Mitteln ein Nachschlagen vermieden wird.
Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Elektrowerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in einem werkzeugseitigen Ringspalt zwischen dem Führungsgehäuseteil und dem Führungsrohr, welcher Teil eines in Schlagrichtung vor dem Schlagkolben befindlichen Bewegungsraums des Schlagkolbens ist, ein Schlagkolbenventil zur Überdruckentlüftung des Bewegungsraums im Leerschlagfall angeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung öffnet das vor dem Schlagkolben befindliche Luftvolumen das Schlagkolbenventil durch Überdruck in Vorzugsrichtung. Das Schlagkolbenventil schließt bei Druckausgleich, wenn vor und nach dem Schlagkolbenventil Druckgleichgewicht besteht. Hierzu ist das Schlagkolbenventil vorzugsweise über einen entlang des Führungsrohrs zwischen diesem und dem Führungsgehäuseteil verlaufenden Entlüftungsringspalt mit einem radial außerhalb des Führungsgehäuseteils angeordneten Raum, insbesondere einem Schlagwerks- und/oder Getrieberaum verbunden.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass das Führungsrohr im werkzeugseitigen Endbereich mindestens eine mit dem Entlüftungsringspalt verbundene Entlüftungsbohrung aufweist, die im Leerschlagfall durch Überdeckung mit dem Schlagkolben verschlossen ist. Die mindestens eine Entlüftungsbohrung, welche vorzugsweise als eine Reihe entlang des Umfangs des Führungsrohrs eingebrachte Entlüftungsbohrungen ausgeführt ist, sind nur im Betriebszustand geöffnet. Dies kann ein Nachschlagen nahezu ausschließen, welches sich ansonsten durch Anregen des Schlagkolbens durch den Erregerkolben ergibt. Dadurch wird sichergestellt, dass im normalen Arbeitsmodus keine Verluste durch das Ventil entstehen. Im Leerschlagfall erzeugt das Ventil beim Rückflug des Schlagkolbens eine Bremswirkung, die ein Nachschlagen verhindert bzw. beim Abstellen hilft.
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Bei dieser Anordnung fließt das umgewälzte Luftvolumen im Betriebszustand ausschließlich über die Entlüftungsbohrungen. Das Schlagkolbenventil wird erst im Leerschlagfall aktiv.
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Das Schlagkolbenventil ist vorzugsweise nach Art eines Nutrings bzw. Wellendichtrings ausgebildet und umfasst einen starren Haltering, an dem eine in Radialrichtung federnde schräg verlaufende Dichtlippe aus einem Elastomermaterial angeformt ist.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Schlagkolbenventilgehäuse fest am Führungsgehäuseteil angeordnet, beispielsweise eingepresst, und kommt radial dichtend gegen die Außenmantelfläche des Führungsrohrs elastisch zur Anlage.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann das Schlagkolbenventil auch an der Außenmantelfläche des Führungsrohrs angebracht, beispielsweise aufgepresst, sein und kommt radial dichtend gegen das Führungsgehäuseteil elastisch zur Anlage.
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Alternativ zu einer solchen Ausbildung des Schlagkolbenventils als zusätzliches Bauelement kann dieses auch in ein Radialdämpfelement des Führungsrohrs mit integriert sein. Ein solches Radialdämpfelement besteht aus einem Elastomermaterial und ist werkzeugaufnahmeseitig zwischen dem Führungsrohr und dem Führungsgehäuseteil angeordnet.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische, teilgeschnittene Seitenansicht eines Elektrowerkzeugs, hier in Form eines Bohrhammers,
- Fig. 2a
- einen schematischen Längsschnitt im werkzeugaufnahmeseitigen Bereich des pneumatischen Schlagwerks in einer ersten Kolbenstellung,
- Fig. 2b
- einen schematischen Längsschnitt im werkzeugaufnahmeseitigen Bereich des pneumatischen Schlagwerks in einer zweiten Kolbenstellung,
- Fig. 3a
- eine schematische Längsansicht im Bereich des pneumatischen Schlagwerks mit hieran angeordneter Werkzeugaufnahme mit integriertem Schlagkolbenventil als Zusatzbauelement in einer ersten Kolbenstellung,
- Fig. 3b
- eine schematische Längsansicht im Bereich des pneumatischen Schlagwerks mit hieran angeordneter Werkzeugaufnahme mit integriertem Schlagkolbenventil als Zusatzbauelement in einer zweiten Kolbenstellung,
- Fig. 4a
- eine schematische Längsansicht im Bereich des pneumatischen Schlagwerks mit hieran angeordneter Werkzeugaufnahme und einem in einem Radialdämpfelement integrierten Schlagkolbenventil in einer ersten Kolbenstellung, und
- Fig. 4b
- eine schematische Längsansicht im Bereich des pneumatischen Schlagwerks mit hieran angeordneter Werkzeugaufnahme und einem in einem Radialdämpfelement integrierten Schlagkolbenventil in einer zweiten Kolbenstellung.
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Gemäß Fig. 1 besteht ein in Form eines Bohrhammers ausgebildetes Elektrowerkzeug im Wesentlichen aus einem Elektromotor 1, dessen Drehbewegung über einen Exzentertrieb 2 in eine linear alternierende Arbeitsbewegung umgewandelt und auf ein pneumatisches Schlagwerk 3 übertragen wird. Das pneumatische Schlagwerk 3 wirkt auf einen Döpper 4, dessen Schlagmasse wiederum rückwärtig auf ein in einer Werkzeugaufnahme 5 eingesetztes Werkzeug 6 einwirkt. Die vorgenannten Antriebskomponenten sind samt dem pneumatischen Schlagwerk in einem Maschinengehäuse 7 untergebracht, wobei die Werkzeugaufnahme 5 hiervon hervorsteht.
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Gemäß Fig. 2a umgibt ein Führungsgehäuseteil 8 eines - hier nicht weiter dargestellten - Maschinengehäuses 7 ein Führungsrohr 9 des pneumatischen Schlagwerks 3, in welchem ein Erregerkolben 10 und ein gegenüberliegender Schlagkolben 11 dynamisch abgedichtet und von einem Arbeitsdruckraum 12 getrennt angeordnet sind.
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In einem sich in Axialrichtung im Bereich zwischen dem Döpper 4 und dem Schlagkolben 11 befindlichen werkzeugseitigen Ringspalt 13, welcher in Radialrichtung zwischen dem Führungsgehäuseteil 8 und dem Führungsrohr 9 besteht und Teil eines in Schlagrichtung vor dem Schlagkolben 11 befindlichen Bewegungsraums 14 des Schlagkolbens 11 ist, ist ein Schlagkolbenventil 15 zur Überdruckentlüftung des in Schlagrichtung vor dem Schlagkolben 11 befindlichen Bewegungsraums 14 im Leerschlagfall angeordnet. Das Schlagkolbenventil 15 ist andererseits über ein entlang des Führungsrohrs 9 zwischen diesem und dem Führungsgehäuseteil 8 verlaufenden Entlüftungsringspalt 16 mit einem radial außerhalb des Führungsgehäuseteils 8 angeordneten Raum, insbesondere einem Schlagwerks- und/oder Getrieberaum verbunden. Das Schlagkolbenventil 15 ist als ein Rückschlagventil ausgebildet, das einen Luftfluss in Richtung des Bewegungsraums 14 absperrt.
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Das Führungsrohr 9 ist im werkzeugseitigen Endbereich mit mehreren mit dem Entlüftungsringspalt 16 verbundenen Entlüftungsbohrungen 17 versehen, welche im Leerschlagfall durch Überdeckung mit dem Schlagkolben 11 der dargestellten Kolbenstellung verschlossen sind.
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Gemäß Fig. 2b sind die Entlüftungsbohrungen 17 dagegen im Betriebszustand geöffnet, in welchem der Erregerkolben 10 in der zurückgezogenen antriebsseitigen Stellung ist und über den Druck im Arbeitsraum 12 den Schlagkolben 11 mitzieht. Der Erregerkolben 10 wird direkt über den Exzenterantrieb 2 und das Pleuel angetrieben. Im Betriebszustand bewegt sich der Schlagkoben 11 angetrieben von der Luftfeder zwischen dem Schlagkoben 11 und dem Erregerkolben 10 vor und zurück, wobei er im vorderen Punkt auf den Döpper 4 schlägt, der dann die Energie an das Werkzeug 6 weitergibt. Die in Fig. 2b abgebildete Position entspricht der vordersten Position des Schlagkolbens 11 kurz vor einem Stoß auf den Döpper 4. Die Löcher 17 haben die Wirkung, dass keine Bremswirkung durch das Ventil 15 entsteht, wodurch eine Schlagleistung während eines normalen Betriebs unerwünscht reduziert werden würde. Im Leerschlagfall kann sich der Döpper 4 weiter nach vorne bewegen, sodass auch der Schlagkolben 11 weiter nach vorne fliegen kann. Sobald der Schlagkolben 11 die Bohrungen 17 überfährt bzw. Überdeckt, wird das Ventil 15 aktiv und lässt die Luft im Bereich 14 in das Schlagwerksgehäuse entweichen. Wenn der Schlagkolben 11 nach dem Stoß mit dem Döpper 4 wieder zurückfliegen will, wird er durch einen sich aufbauenden Unterdruck im Bereich 14 gebremst. Dies begünstigt das Abstellen des Schlagwerks 3.
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Gemäß Fig. 3a ist das Schlagkolbenventil 15 als Zusatzbauelement ausgebildet und gehäusefest am Führungsrohr 9 angebracht. Das Schlagkolbenventil 15 dichtet insoweit radial gegen das Führungsgehäuseteil 8 ab. Während des normalen Betriebszustands sind die vorderen Entlüftungsbohrungen 17a geöffnet, so dass der Bewegungsraum 14 des Schlagkolbens 11 über den Entlüftungsringspalt 16 direkt mit einem radial außen angeordneten Raum, insbesondere einem Schlagwerks- und/oder Getrieberaum verbunden ist, also in der dargestellten Kolbenstellung entlüftet wird.
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In der Fig. 3b befindet sich der Schlagkolben 11 in der werkzeugaufnahmeseitigen Anschlagstellung, so dass die Reihe von Entlüftungsbohrungen 17 den Arbeitsdruckraum 12 entlüften.
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Das Schlagkolbenventil 15 besteht im Übrigen aus einem starren Ringelement 18 aus einem Hartelastomer, welches auch eine Dämpfung des Führungsrohrs 9 gegenüber dem Führungsgehäuseteil 8 übernimmt. Daneben bildet das Ringelement 18 auch die Tragstruktur für einen Dichtlippenabschnitt 19 zum Luftdurchlass nach außen in Erfüllung der vorstehend beschriebenen Rückschlagventilfunktion.
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Gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a ist das Schlagkolbenventil 15' direkt integriert in ein Radialdämpfelement 20 ausgebildet, in dem das Schlagkolbenventil 15' in axialer Fortsetzung des Radialdämpfelements 20 hieran angeformt ist. Das Radialdichtelement 15 wirkt zwischen der Werkzeugaufnahme 5 und dem Führungsgehäuseteil 8 zur Dämpfung werkzeugseitig eingebrachter mechanischer Lasten. Über die vorderen Entlüftungsbohrungen 17a ist der Bewegungsraum 14 des Schlagkolbens 11 über den Entlüftungsringspalt 16 mit dem radial außen angeordneten Raum, insbesondere einem Schlagwerks- und/oder Getrieberaum verbunden ist, also in der dargestellten Kolbenstellung entlüftet wird.
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Gemäß Fig. 4b befindet sich der Schlagkolben 11 in der werkzeugaufnahmeseitigen Anschlagstellung. Es findet eine Entlüftung des Bewegungsraums 14 über das Schlagkolbenventil 15' statt.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Exzenterantrieb
- 3
- Schlagwerk
- 4
- Döpper
- 5
- Werkzeugaufnahme
- 6
- Werkzeug
- 7
- Maschinengehäuse
- 8
- Führungsgehäuseteil
- 9
- Führungsrohr
- 10
- Erregerkolben
- 11
- Schlagkolben
- 12
- Arbeitsdruckraum
- 13
- Ringspalt
- 14
- Bewegungsraum
- 15
- Schlagkolbenventil
- 16
- Entlüftungsringspalt
- 17
- Entlüftungsbohrungen
- 18
- Ringelement
- 19
- Dichtlippenabschnitt
- 20
- Radialdämpfelement