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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk zur alternierenden Schlagbeaufschlagung eines in einer Werkzeugaufnahme eingespannten Werkzeugs, wobei die Werkzeugaufnahme an einem dem pneumatischen Schlagwerk zugeordneten Führungsgehäuseteil des Maschinengehäuses angebracht ist, in dem eine rückwärtige Verbindungshülse der Werkzeugaufnahme in den distalen Endbereich des Führungsgehäuseteils eingesetzt ist.
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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 dem allgemein bekannten Stand der Technik gehen Elektrowerkzeuge mit pneumatischen Schlagwerken hervor, deren Antrieb über einen Elektromotor erfolgt, dessen Drehbewegung über einen Exzentertrieb in eine alternierend lineare Bewegung eines Erregerkolbens des pneumatischen Schlagwerks umgewandelt wird. Der Erregerkolben ist dynamisch abgedichtet in einem Führungsrohr geführt und beaufschlagt über eine rohrinterne Druckluftsäule einen gegenüberliegenden Schlagkolben, welcher in Wirkrichtung mit einem koaxialen Döpper korrespondiert, dessen massenbedingte Schlagenergie wiederum koaxial an das in der Werkzeugaufnahme gehaltene Werkzeug weitergegeben wird.
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Bei den hier interessierenden Elektrowerkzeugen ist die Werkzeugaufnahme über eine rückwärtige Verbindungshülse in einen distalen Endbereich eines Führungsgehäuseteils des Elektrowerkzeugs eingesetzt und meist per Sprengring oder dergleichen gesichert. Auch bei anderen vorbekannten Elektrowerkzeugen wird die Werkzeugaufnahme prinzipiell in Führungsgehäusen, Getriebegehäusen oder Buchsen axial und radial geführt. Dies führt dazu, dass Vibrationen und statische und dynamische Biegelasten, welche beim Bohren/Meißeln entstehen, direkt an die angrenzenden Bauteile übertragen werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrowerkzeug der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass die von einem Werkzeug her eingeleiteten mechanischen Lasten in einfacher Weise kompensiert werden.
Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Elektrowerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 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 Radialspalt zwischen der rückwärtigen Verbindungshülse einer Werkzeugaufnahme und dem Maschinengehäuse, vorzugsweise dem an die Werkzeugaufnahme angrenzenden Führungsgehäuseteil, eine Elastomerhülse zur radialen Dämpfung von werkzeugseitig in das Maschinengehäuse eingebrachten Schwingungen angeordnet ist.
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Mit anderen Worten stellt eine Elastomerhülse die Verbindung zwischen der meist aus Stahl bestehenden Werkzeugaufnahme und dem meist aus einem Leichtmetall bestehenden Führungsgehäuseteil oder dergleichen her. Zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Elastomerhülse ist ein entsprechender Radialspalt zwischen den ansonsten direkt aneinander zur Anlage kommenden Bauteilen bereitzustellen, der hier als Radialspalt bezeichnet wird.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass hierdurch ein spielfreies Führen der Verbindungshülse der Werkzeugaufnahme gegenüber dem Maschinengehäuse mit Ausgleich von geometrischen Bauteiltoleranzen möglich ist. Gleichzeitig erfolgt eine Übertragung und Dämpfung von axial wirkenden Kräften, die insbesondere durch Leerschläge oder Prellschläge entstehen. Außerdem werden die bei Einsatz des Werkzeugs entstehenden statischen und dynamischen Biegelasten übertragen. Durch die insoweit elastische Führung der Werkzeugaufnahme im Führungsgehäuseteil können all diese mechanischen Lasten auf die nachgelagerten Bauteile, insbesondere dem Führungsgehäuseteil, einem anschließenden Getriebegehäuseteil oder einem Gesamtgehäuse sowie auch den Antrieb während des Betriebs signifikant reduziert werden. Die dämpfenden Eigenschaften der Elastomerhülse reduzieren ferner die Übertragung von Vibrationen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Elastomerhülse einen werkzeugseitigen Dämpfungsabschnitt höherer Wanddicke, woran sich ein antriebsseitiger Dichtungsabschnitt geringerer Wanddicke anschließt. Dank der höheren Wanddicke des werkzeugseitigen Dämpfungsabschnitts lässt sich eine signifikante Vibrationsentkopplung realisieren. Da zu Dichtungszwecken eine geringere Wanddicke hinreicht, ist der sich koaxial anschließende antriebsseitige Dichtungsabschnitt entsprechend dünner gestaltet und kann insoweit in einem schmaleren Ringspalt untergebracht werden. Außerdem können an dem antriebsseitigen Dichtungsabschnitt auch hiervon erhabene Materialanformungen vorgesehen werden, die für die Lagesicherung der Elastomerhülse relativ zu den angrenzenden Bauteilen genutzt werden können.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, auch seitens des distalen Endbereichs des Dämpfungsabschnitts der Elastomerhülse mindestens eine außenradial angeformte Dichtlippe zur statischen Abdichtung gegenüber dem Führungsgehäuseteil anzuformen. Auf diese Weise dichtet die Elastomerhülse in funktionsintegrierter Weise einerseits gegenüber dem Führungsgehäuseteil und andererseits gegenüber der Werkzeugaufnahme ab, so dass weder ein Staubeintritt in das Maschinengehäuse als auch ein Ölaustritt aus dem Maschinengehäuse heraus möglich ist.
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Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Elastomerhülse an der Innen- und/oder Außenmantelfläche mehrere entlang des Umfangs beabstandet voneinander angeordnete Längsstege aufweist, welche zur Verdrehsicherung formschlüssig in hierzu korrespondierende Ausnehmungen seitens des Führungsgehäuseteils beziehungsweise der Verbindungshülse der Werkzeugaufnahme zum Eingriff kommen. Durch die angeformten Längsstege kann eine Relativdrehung zwischen den angrenzenden Bauteilen vermieden werden.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme kann an den antriebsseitigen Führungsabschnitt der Elastomerhülse zusätzlich ein sich in Richtung Führungsrohr erstreckender Führungsabschnitt angeformt werden, welcher einen zwischen Führungsgehäuseteil und dem angrenzenden Rohrende des Führungsrohrs bestehenden Radialspalt überbrückt und insoweit eine zumindest radiale Führung des Führungsrohrs des pneumatischen Schlagwerks gegenüber dem Führungsgehäuseteil in funktionsintegrierter Weise übernimmt. Damit verbunden ist dann auch eine radialelastische Lagerung des Führungsrohrs. Biegebelastungen des Führungsgehäuseteils auf das Führungsrohr werden dadurch deutlich reduziert.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der antriebsseitige Dichtungsabschnitt der Elastomerhülse alternativ oder zusätzlich eine innenradial angeformte Ventillippe aufweist, die federnd außenmantelseitig am Führungsrohr zur Anlage kommt, um ein Schlagkolbenventil zu bilden. Wenn der Schlagkolben im Leerschlagfall nach vorne fliegt, kann die Luft vor dem Schlagkolben durch das Ventil in den Schlagwerksraum weichen. Beim anschließenden Rückflug des Schlagkolbens schließt das Ventil, sodass vor dem Schlagkolben ein bremsender Unterdruck entsteht.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme kann in einem Axialspalt zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Führungsgehäuseteil des Maschinengehäuses ein an der Verbindungshülse befestigter, ringförmiger, metallischer Kühlkörper angebracht sein. Der Kühlkörper kühlt zusätzlich den Bereich der Werkzeugaufnahme, um zu hohen Temperaturen im pneumatischen Schlagwerk entgegenzuwirken. Diese Zusatzmaßnahme kann aufgrund der thermisch isolierenden Wirkung der Elastomerhülse erforderlich sein, um deren Elastomermaterial zu schützen. Der ringförmige metallische Kühlkörper besitzt vorzugsweise eine mit Kühlrippen versehene runde Scheibenform.
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Die Elastomerhülse besteht aus einem möglichst temperaturbeständigen Elastomermaterial, das ausgewählt ist aus einer Elastomergruppe, umfassend hydrierter Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR), Fluor-Kautschuk (FPM). Diese Materialien haben sich für den vorliegenden Einsatzfall als hinreichend temperaturbeständig erwiesen.
Detailbeschreibung anhand Zeichnung
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische, teilgeschnittene Seitenansicht eines Elektrowerkzeugs, hier in Form eines Bohrhammers,
- Fig. 2
- einen Teillängsschnitt an der Verbindungsstelle zwischen Werkzeugaufnahme und Führungsrohrgehäuseteil des Elektrowerkzeugs im Bereich einer an dieser Stelle angeordneten Elastomerhülse,
- Fig. 3
- einen detaillierten Längsschnitt der Elastomerhülse nach Fig. 2,
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht der Elastomerhülse,
- Fig. 5
- einen Teillängsschnitt im Bereich einer Elastomerhülse gemäß einer alternativen Ausführungsform,
- Fig. 6
- einen Teillängsschnitt im Bereich der Schnittstelle zwischen Werkzeugaufnahme und Führungsgehäuseteil mit an dieser Stelle angeordnetem Kühlkörper, und
- Fig. 7
- mehrere Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen des Kühlkörpers gemäß Fig. 6.
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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 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 eingespanntes 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. 2 ist die Werkzeugaufnahme 5 derart in einem Führungsgehäuse 8 des - hier nicht weiter dargestellten - Maschinengehäuses angebracht, in dem eine rückwärtige Verbindungshülse 9 der Werkzeugaufnahme 5 in den distalen Endbereich des Führungsgehäuseteils 8 eingesetzt ist. Eine dämpfende Elastomerhülse 10 füllt dabei einen Ringspalt 11 zwischen der Verbindungshülse 9 und dem Führungsgehäuseteil 8, um werkzeugseitig in das Maschinengehäuse eingebrachte Schwingungen zu dämpfen.
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Das Führungsgehäuseteil 8 umschließt bei diesem Ausführungsbeispiel ein werkzeugseitiges Rohrende eines Führungsrohrs 11 des pneumatischen Schlagwerks sowie einen innerhalb des distalen Endbereichs der Verbindungshülse 9 der Werkzeugaufnahme 5 untergebrachten und geführten Döpper 12 zur Beaufschlagung des - hier nicht weiter dargestellten - Werkzeugs.
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Gemäß Fig. 3 umfasst die Elastomerhülse 10 einen werkzeugseitigen Dämpfungsabschnitt 13 höherer Wanddicke. Hieran schließt sich ein antriebsseitiger Dichtungsabschnitt 14 geringerer Wanddicke an. Der antriebsseitige Dichtungsabschnitt 14 weist zwei innenradial angeformte Dichtlippen 15 auf, die eine statische Abdichtung gegenüber der Verbindungshülse 9 der Werkzeugaufnahme 5 bilden. Am gegenüberliegenden Ende weist der distale Endbereich des Dämpfungsabschnitts 13 der Elastomerhülse 10 ein Paar sich nach radial außen erstreckende Dichtlippen 16 zur statischen Abdichtung gegenüber dem Führungsgehäuseteil 8 auf.
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Der antriebsseitige Dichtungsabschnitt 14 verfügt ferner über einen innenradial angeformten Ringsteg 17, der in eine hierzu korrespondierende Umfangsnut an der Verbindungshülse 9 zum Eingriff kommt, um eine axiale Fixierung der Elastomerhülse 10 gegenüber der Verbindungshülse zu bilden. Im Zusammenwirken hiermit ist die Elastomerhülse 10 über einen Sprengring 18 in Axialrichtung gegenüber dem Führungsgehäuseteil 8 fixiert.
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Wie aus der perspektivischen Darstellung der Fig. 4 ersichtlich ist, weist die Elastomerhülse 10 an der Außenmantelfläche mehrere entlang des Umfangs parallel zueinander beabstandet angeordnete Längsstege 19 (exemplarisch) auf, welche zur Verdrehsicherung formschlüssig in hierzu korrespondierende Ausnehmungen seitens des - hier nicht weiter dargestellten - Führungsgehäuseteils zum Eingriff kommen.
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Gemäß Fig. 5 ist am antriebsseitigen Dichtungsabschnitt 14 zusätzlich eine sich federnd nach innenradial erstreckende Ventillippe 20 angeformt, die außenmantelseitig am Führungsrohr 10 zur Anlage kommt, um ein Schlagkolbenventil zu bilden.
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Nach Fig. 6 kann das distale Ende des antriebsseitigen Dichtungsabschnitts 14 anstelle der vorstehend beschriebenen Schlagkolbenventilfunktionalität auch mit einer Führungsfunktionalität ausgestattet sein. Hierzu weist die Elastomerhülse 10 einen antriebsseitigen Führungsabschnitt 21 zur radialen Führung des hiervon umschlossenen Führungsrohrs 10 des - nicht weiter dargestellten - pneumatischen Schlagwerks auf.
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In einem Axialspalt 22 zwischen der Werkzeugaufnahme 5 und dem Führungsgehäuseteil 8 ist ferner ein an der Verbindungshülse 9 lösbar befestigter ringförmiger Kühlkörper aus Metall angeordnet. Der Kühlkörper 23 sorgt für eine Ableitung von im Bereich der Werkzeugaufnahme 5 während des Betriebs entstehender Wärme, um das Elastomermaterial der Elastomerhülse 10 vor Überhitzung zu schützen.
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Aus der Fig. 7 sind verschiedene Geometrien eines solchen Kühlkörpers 23 veranschaulicht. Die konkrete konstruktive Auslegung hinsichtlich der Kühlkörperfläche sowie der geometrischen Abmessungen richtet sich nach den konstruktiven Randbedingungen des Elektrowerkzeugs.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass das hier so genannte Führungsgehäuseteil auch in einstückiger Ausführung mit dem Maschinengehäuse ausgebildet sein kann.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Exzenterantrieb
- 3
- Schlagwerk
- 4
- Döpper
- 5
- Werkzeugaufnahme
- 6
- Werkzeug
- 7
- Maschinengehäuse
- 8
- Führungsgehäuseteil
- 9
- Verbindungshülse
- 10
- Elastomerhülse
- 11
- Radialspalt
- 12
- Döpperkolben
- 13
- Dämpfungsabschnitt
- 14
- Dichtungsabschnitt
- 15
- Dichtlippe
- 16
- Dichtlippe
- 17
- Ringsteg
- 18
- Sprengring
- 19
- Längssteg
- 20
- Ventillippe
- 21
- Führungsabschnitt
- 22
- Axialspalt
- 23
- Kühlkörper