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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk zur alternierenden Schlagbeaufschlagung eines Werkzeugs, umfassend einen elektromotorisch über einen Exzentertrieb angetriebenen Erregerkolben, der mit einem gegenüberliegenden Schlagkolben zusammenwirkt, wobei Erreger- und Schlagkolben in einem Führungsrohr dynamisch abgedichtet geführt sind, das seitens eines antriebsseitigen Rohrendes von einem Getriebegehäuseteil aufgenommen ist und das seitens eines werkzeugseitigen Rohrendes von einem Führungsgehäuseteil aufgenommen ist, welches lösbar am Getriebegehäuseteil befestigt 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 der Schlagenergie auf das Werkzeug, beispielsweise einen Schlagbohrer, Meißelbohrer oder Meißel. Ein pneumatisches Schlagwerk erzeugt neben der gewünschten axial gerichteten Schlagenergie für das Werkzeug antriebsbedingt auch in Radial- und Axialrichtung wirkende Schwingungen, welche sich als störende Vibrationen äußern.
Stand der Technik
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Aus der
WO 2021/198023 A1 geht ein Elektrowerkzeug mit einem pneumatischen Schlagwerk hervor, dessen Antrieb über einen Elektromotor erfolgt, dessen Drehbewegung über einen Exzentertrieb in eine alternierend lineare Bewegung des 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 auf einen koaxialen Döpper einwirkt, dessen massebedingte Schlagenergie wiederum koaxial an das in einer Werkzeugaufnahme lösbar befestigte Werkzeug weitergegeben wird.
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Das Getriebegehäuse nimmt das Führungsrohr bei diesem Stand der Technik vollständig auf und ist hierfür in eine Hauptschale und eine Deckschale längsgeteilt. Zur Fixierung gegenüber dem Getriebegehäuse weist das Führungsrohr an beiden Rohrenden angeordnete Haltekragen auf, die eine formschlüssige Verbindung zum Getriebegehäuse sicherstellen.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik gehen auch pneumatische Schlagwerke hervor, deren Führungsrohr von einem Getriebegehäuseteil des Exzentertriebs einerseits und von einem Führungsgehäuseteil des Döppers andererseits aufgenommen sind, was einer Querteilung des Gehäuses entspricht.
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Die das Führungsrohr aufnehmenden Gehäusestrukturen bestehen gewöhnlich aus Stahl, Kunststoff oder sind in Form von metallischen Sinterbuchsen ausgebildet und übertragen durch den direkten Kontakt die vom Führungsrohr emittierten mechanischen Lasten, wie Biegungslasten, Torsionslasten oder auch Leerschlag-/Prellschlaglasten auf die umgebende Gehäusestruktur. Dies äußert sich unter anderem auch in den bereits vorstehend erwähnten störenden Vibrationen.
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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 pneumatischen Schlagwerk emittierten 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 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 zwischen dem werkzeugseitigen Rohrende des Führungsrohres eines pneumatischen Schlagwerks und dem diesen umgebenden Führungsgehäuseteil eine in Radial- und Axialrichtung elastisch wirkende erste Lagereinrichtung angeordnet ist, und/oder dass zwischen dem antriebsseitigen Rohrende des Führungsrohres und dem diesen umgebenden Getriebegehäuseteil eine in Radial- und Axialrichtung elastisch wirkende zweite Lagereinrichtung angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme bewirkt eine zumindest teilweise elastische Entkopplung des Führungsrohres des pneumatischen Schlagwerks gegenüber der umgebenden Gehäusestruktur, so dass die vom Führungsrohr emittierten mechanischen Lasten signifikant gedämpft werden. Die erfindungsgemäße elastische Lagerung und die dämpfenden Eigenschaften der mindestens einen elastischen Lagereinrichtung reduziert die Übertragung von Vibrationen vom Führungsrohr auf die umgebende Gehäusestruktur. Die Vibrationen des Führungsrohres entstehen vornehmlich durch die Druckspitzen der Luftfeder. Zudem werden Vibrationen, welche bei einer spielbehafteten Lagerung des Führungsrohres durch Spieldurchschläge entstehen, verhindert. Die erfindungsgemäße Lagereinrichtung lässt sich dabei in einfacher Weise bauraumsparend zwischen dem Führungsrohr und der umgebenden Gehäusestruktur anordnen. Für eine hinreichende Dämpfung ist es ausreichend, wenn eine elastische Lagereinrichtung an nur einem der beiden Rohrenden des Führungsrohres implementiert wird. Die mindestens eine elastische Lagereinrichtung gleicht dabei auch fertigungsbedingte geometrische Toleranzen aus, verhindert eine spielbehaftete Lagerung des Führungsrohres und ermöglicht geringfügige Relativbewegungen zwischen Führungsrohr und der umgebenden Gehäusestruktur, insbesondere eine leichte Verkippbewegung durch über das Werkzeug während des Betriebes eingebrachte Biegelasten.
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Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform ist die erste Lagereinrichtung als ringförmige erste Lagerbuchse und/oder die zweite Lagereinrichtung als ringförmige zweite Lagerbuchse ausgeführt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine elastische Lagerbuchse im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und ist derart auf der Mantelfläche des zugeordneten Rohrendes des Führungsrohres angeordnet, dass in Radialrichtung ein elastisches Bewegungsspiel relativ zum Führungsgehäuseteil bzw. dem Getriebegehäuseteil besteht. Auf diese Weise lässt sich das Führungsrohr samt Lagerbuchse(n) vormontieren, um die anschließende Endmontage innerhalb der Gehäusestruktur zur vereinfachen. Das elastische Bewegungsspiel ermöglicht den vorstehend erwähnten Toleranzausgleich sowie die Verkippungskompensation.
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Zur Gewährleistung des elastischen Bewegungsspiels in Axialrichtung wirkt die elastische Lagerbuchse vorzugsweise mit mindestens einem gehäuseseitigen Axialanschlag zusammen. Mit anderen Worten wird die axiale Beweglichkeit über einen stirnseitigen Kontakt der hohlzylindrischen Lagerbuchse gegenüber einem ortsfesten Gehäuseanschlag realisiert, der vorzugsweise zu beiden Stirnseiten der elastischen Lagerbuchse, also in beide Bewegungsrichtungen ausgebildet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Lagereinrichtung und/oder die zweite Lagereinrichtung mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt an dem Führungsrohr angeordneten Lagerelementen ausgeführt ist, wobei die Lagerelemente derart auf der Außenmantelfläche des zugeordneten Rohrendes des Führungsrohres angeordnet sind, dass in Radialrichtung ein elastisches Bewegungsspiel relativ zum Getriebegehäuseteil bzw. zum Führungsgehäuseteil besteht. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zwei, drei, vier, fünf, sechs oder eine beliebige größere Zahl an Lagerelementen vorgesehen sein, die insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Führungsrohres verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise weist das Führungsrohr für jedes Lagerelement eine Aufnahmeeinrichtung auf, die insbesondere als in radialer Richtung nach außen vorstehende Elemente ausgeführt sind, mit welchen die Lagereinrichtung zur Positionssicherung insbesondere in axialer und Umfangsrichtung zusammenwirken.
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Um eine in Umfangsrichtung ringförmige Lagerbuchse zu bilden, kann es vorgesehen sein, dass die Lagerelemente in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind.
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Zur Gewährleistung der vorstehend erwähnten Vormontage der mindestens einen elastischen Lagereinrichtung auf dem Führungsrohr wird vorgeschlagen, dass die Bauteilverbindung stoffschlüssig oder formschlüssig ausgeführt ist, beispielsweise durch Aufvulkanisieren oder Kleben. Daneben ist es auch denkbar, dass die elastische Lagereinrichtung lediglich auf das Führungsrohr elastisch aufgepresst ist, sofern sich hieraus eine zumindest bis zur Endmontage zuverlässige Bauteilverbindung ergibt.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Führungsgehäuseteil und/oder das Getriebegehäuseteil als ein aus Leichtmetall bestehendes Druckgussteil ausgebildet ist. Eine solche Gehäusestruktur gewährleistet zum einen eine hinreichende Gehäusestabilität und lässt sich zum anderen leichtbauend ausführen. Die Gehäusestruktur kann insoweit beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder einer Magnesiumlegierung oder dergleichen hergestellt werden. Die erfindungsgemäße elastische Lagerung verhindert dabei zuverlässig ein Verformen oder gar Reißen der Gehäusestruktur, welche das Führungsrohr umgibt.
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Vorzugsweise ist die elastische Lagereinrichtung hinsichtlich Bauraum, Materialsteifigkeit und Vorspannung derart ausgelegt, dass im Betrieb eine axiale sowie eine radiale Verschiebung oder Verformung des Führungsrohres um bis zu 1 mm ermöglicht ist. Dieses elastische Bewegungsspiel gewährleistet eine hinreichende Dämpfung und verhindert eine Beschädigung der umgebenden Gehäusestruktur durch die auftretenden mechanischen Lasten.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist sowohl dem werkzeugseitigen Rohrende als auch dem antriebsseitigen Rohrende je eine elastische Lagereinrichtung zugeordnet. Die insoweit beidseitige elastische Lagerung gewährleistet ein Maximum an Dämpfwirkung. Es sei darauf hingewiesen, dass allerdings eine allein werkzeugseitige oder allein antriebsseitige Lagerung des Führungsrohres für eine hinreichende Dämpfwirkung genügt.
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Vorzugsweise besteht die elastische Lagereinrichtung aus einem temperaturstabilen Elastomermaterial, beispielsweise Hydrierter Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk (HNBR) oder Fluor-Kautschuk (FPM). Insofern werden die Elastizitätseigenschaften überwiegend materialbedingt bereitgestellt. Es ist jedoch auch denkbar, die elastische Lagereinrichtung aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie Polyamid 66 (PA66), auszuführen und über die Bauteilgeometrie, beispielsweise durch Anformung kleinerer federnder Laschen, die gewünschten Elastizitätseigenschaften gegenüber der umgebenden Gehäusestruktur zu erzeugen.
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. 2
- einen Teillängsschnitt durch das Elektrowerkzeug im Bereich des pneumatischen Schlagwerks;
- Fig. 3
- eine dreidimensionale Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Lagereinrichtung, in einem auf einem Führungsrohr angeordneten Zustand, wobei die Lagereinrichtung als ringförmige Lagerbuchse ausgeführt ist; und
- Fig. 4
- eine dreidimensionale Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Lagereinrichtung, in einem auf einem Führungsrohr angeordneten Zustand, wobei die Lagereinrichtung mit mehreren Lagerelementen ausgeführt ist.
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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.
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Die vorgenannten Antriebskomponenten samt dem pneumatischen Schlagwerk 3 sind in einem Maschinengehäuse 7 untergebracht.
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Gemäß Fig. 2 besteht das pneumatische Schlagwerk 3 aus einem vom Exzentertrieb 2 angetriebenen Erregerkolben 8, der über eine Luftsäule mit einem gegenüberliegenden Schlagkolben 9 zusammenwirkt. Der Erregerkolben 8 und der Schlagkolben 9 sind in einem gemeinsamen Führungsrohr 10 dynamisch abgedichtet geführt. Das Führungsrohr 10 ist seitens des antriebsseitigen Rohrendes 11 von einem Getriebegehäuseteil 12 des Maschinengehäuses aufgenommen. Seitens des werkzeugseitigen Rohrendes 13 ist das Führungsrohr 10 von einem Führungsgehäuseteil 14 aufgenommen. Das Führungsgehäuseteil 14 ist lösbar am Getriebegehäuseteil 12 angeflanscht.
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Zwischen dem werkzeugseitigen Rohrende 13 des Führungsrohres 10 und dem diesen umgebenden Führungsgehäuseteil 14 ist eine in Fig. 3 näher ersichtliche, in Radial- und Axialrichtung elastisch wirkende erste Lagereinrichtung 15a angeordnet, wobei die erste Lagereinrichtung als ringförmige erste Lagerbuchse 15a ausgeführt ist. Gegenüberliegend ist auch zwischen dem antriebsseitigen Rohrende 11 des Führungsrohres 10 und dem diesen umgebenden Getriebegehäuseteil 12 eine in Radial- und Axialrichtung elastische wirkende ringförmige zweite Lagereinrichtung 15b angeordnet, die als ringförmige zweite Lagerbuchse 15b ausgeführt ist. Die beiden elastischen Lagereinrichtungen 15a und 15b bestehen aus einem temperaturbeständigen Elastomermaterial und bewirken eine dämpfende Lagerung des Führungsrohres 10 innerhalb der umgebenden Gehäusestruktur.
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Die beiden Lagereinrichtungen 15a und 15b können jeweils als hohlzylindrische elastischen Lagerbuchsen 15a und 15b ausgeführt und derart auf der Außenmantelfläche des zugeordneten Rohrendes 11 bzw. 13 des Führungsrohres 10 angeordnet sein, dass in Radialrichtung ein elastisches Bewegungsspiel relativ zum Getriebegehäuseteil 12 bzw. zum Führungsgehäuseteil 14 besteht. Zur Gewährleistung des elastischen Bewegungsspiels in Axialrichtung wirken die auf der Außenmantelfläche des Führungsrohres 10 befestigten elastischen Lagereinrichtungen 15a und 15b mit mindestens einem gehäuseseitigen Axialanschlag 16 (exemplarisch) zusammen.
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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist sowohl dem antriebsseitigen Rohrende 11 als auch dem werkzeugseitigen Rohrende 13 je eine elastische Lagereinrichtung 15a bzw. 15b zugeordnet.
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Die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Lagereinrichtungen können in beliebiger Kombination im Bereich des antriebsseitigen Rohrendes 11 und/oder im Bereich des werkzeugseitigen Rohrendes 13 angeordnet sein.
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Die Lagereinrichtung 15a gemäß Fig. 3 weist vorliegend vier Lagerelemente 151, 152, 153 und 154 auf, die gleichmäßig über dem Umfang des Führungsrohres 10 verteilt angeordnet sind. Jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte Lagerelemente 151, 152, 153, 154 sind über Stege derart miteinander verbunden, dass die Lagerelemente 151, 152, 153, 154 zusammen mit den Stegen eine ringförmige Lagerbuchse 15a bilden. Die Lagerelemente 151, 152, 153 und 154 wirken dabei derart mit dem Führungsrohr 10 zusammen, dass sie in Umfangsrichtung gegenüber dem Führungsrohr 10 gesichert sind. Darüber hinaus sind sie über einen Axialanschlag 16 gegenüber dem Führungsrohr 10 gelagert.
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Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung der Lagereinrichtung 15a. Die Lagereinrichtung 15a weist hierbei vorliegend vier separate Lagerelemente 151, 152, 153 auf, die gleichmäßig über den Umfang des Führungsrohres 10 verteilt angeordnet sind. Zur Anordnung der Lagerelemente 151, 152, 153 sind hier auf dem Führungsrohr 10 für jedes Lagerelement 151, 152, 153 eine Aufnahmeeinrichtung in Form eines in radialer Richtung nach außen vorstehenden Elements 100 vorgesehen, mit denen die Lagerelemente 151, 152, 153 formschlüssig zusammenwirken. Die Lagerelemente 151, 152, 153 sind an den Elementen 100 in Umfangsrichtung und in axialer Richtung definiert festgelegt, so dass die Lagerelemente 151, 152, 153 in ihrer Position gegenüber dem Führungsrohr 10 gesichert sind. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch denkbar, lediglich an einem der beiden Rohrenden, vorzugsweise an dem werkzeugseitigen Rohrende 13, eine elastische Lagereinrichtung 15a anzuordnen, um eine signifikante Vibrationsdämpfung des Führungsrohres 10 zu erzielen.
Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotor
- 2
- Exzentertrieb
- 3
- pneumatisches Schlagwerk
- 4
- Döpper
- 5
- Werkzeugaufnahme
- 6
- Werkzeug
- 7
- Maschinengehäuse
- 8
- Erregerkolben
- 9
- Schlagkolben
- 10
- Führungsrohr
- 100
- Element des Führungsrohrs
- 11
- antriebsseitiges Rohrende
- 12
- Getriebegehäuseteil
- 13
- werkzeugseitiges Rohrende
- 14
- Führungsgehäuseteil
- 15a
- erste elastische Lagereinrichtung
- 15b
- zweite elastische Lagereinrichtung
- 16
- Axialanschlag
- 151
- Lagerelement
- 152
- Lagerelement
- 153
- Lagerelement