WO2011035954A1 - Pleuelantrieb mit zusatzschwinger - Google Patents
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- WO2011035954A1 WO2011035954A1 PCT/EP2010/060848 EP2010060848W WO2011035954A1 WO 2011035954 A1 WO2011035954 A1 WO 2011035954A1 EP 2010060848 W EP2010060848 W EP 2010060848W WO 2011035954 A1 WO2011035954 A1 WO 2011035954A1
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- B25D11/00—Portable percussive tools with electromotor or other motor drive
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- B25D2217/0073—Arrangements for damping of the reaction force
- B25D2217/0076—Arrangements for damping of the reaction force by use of counterweights
- B25D2217/0088—Arrangements for damping of the reaction force by use of counterweights being mechanically-driven
Definitions
- the present invention relates to a counteroscillator, which is provided to compensate for housing vibrations of a power tool, which in particular comprises a percussion device, in this, and which comprises a drive means and a balancing mass.
- a typical housing vibration of drills and percussion hammers which have a striking mechanism assembly in which a piston is driven by an eccentric, is composed of several frequency components.
- the cause of the housing vibrations are, for example, air forces from the pneumatic see impact mechanism, mass forces of the connecting rod piston drive and repercussions of the insert tool.
- a balancing mass is coupled to the drive of the electric tool and is driven in such a way that the reaction force resulting from the drive of the counteroscillator works as well as possible against the vibration source.
- balancing mass of a counter-oscillator can be divided into two classes: In the first case, the balancing mass is forcibly driven by means of an eccentric crank or cross-grinding drive.
- the balancing mass is driven by cams, wherein the required contact contact is made by means of a spring loading of the balancing mass. In this case, the balancing mass is not forced.
- EP 1 475 190 A2 and EP 1 439 038 A1 Examples of a positively driven leveling compound are shown in EP 1 475 190 A2 and EP 1 439 038 A1.
- the balancing mass is arranged around the hammer tube and is driven by an additional connecting rod linked to the striking mechanism eccentric.
- EP 1 439 038 A1 a parallelepiped compensating mass provided with a transverse slot is arranged above the eccentric. In the transverse slot runs to the axis of rotation eccentric bolt of Schlagtechniksexzenters so that the balancing mass is driven by a cross-loop.
- An example of a spring-loaded balancing mass is shown in document WO 2004/082897 A1.
- the hitherto known embodiments have in common that they primarily attenuate caused by the percussion mechanism housing vibration. Frequency components from other sources of vibration, for example by a center of gravity, which leads to not acting in the direction of impact housing vibrations, can not be adequately compensated with the previously known embodiments.
- the object of the invention is therefore to provide a power tool with a counteroscillator, with which the housing vibration of the power tool is better compensated, and in particular with the vibrations caused by a percussion mechanism also vibrations from other sources of vibration can be compensated.
- the object is achieved with a power tool with impact mechanism, which is cyclically driven in and against a direction of impact, and with a counteroscillator to compensate for vibrations of the power tool, in particular of housing vibrations, comprising a balancing mass, wherein the balancing mass by driving the striking mechanism in a direction of movement drivable, wherein the direction of movement extends at an angle to the direction of impact.
- a vibration-generating vibration can be counteracted by generating a counter-vibration of the same amount in the opposite direction. It is inventively provided that the direction of movement extends at an angle to the direction of impact. As a result, the direction of movement of the balancing mass is better adapted to the direction of the vibration-generating vibrations in the power tool. Because in the power tool not only vibration-generating vibrations in the direction of impact are effective, but other sources of vibration cause vibrations that act at an angle to the direction of impact. Such
- Vibrations arise, for example, from the center of gravity of the power tool.
- the angle, in which the balance mass moves substantially corresponds to the direction of movement, against which the sum of the vibration-generating vibrations acts, these can be at least partially compensated.
- the power tool has an eccentric disc, which is rotatable concentrically in a rotational direction about an eccentric axis, wherein the direction of movement of the balancing mass has a first movement component which extends in the direction of the eccentric axis.
- a direction of movement is formed from a sum of movement components which extend parallel to the coordinates of a Cartesian coordinate system. Therefore, this embodiment makes it possible to compensate for vibration-generating vibrations that extend in the direction of the eccentric axis.
- the movement direction further comprises a second movement component in the direction of impact, and / or a third component of movement transverse to the direction of impact and transversely to the direction of the eccentric axis. Therefore, vibration-generating vibrations acting in at least two or all three spatial directions can be compensated.
- the direction of movement changes when driving the percussion unit.
- the counteroscillator preferably comprises a drive means for driving the balancing mass that is provided eccentrically rotatable about the eccentric axis.
- a drive means for driving the balancing mass that is provided eccentrically rotatable about the eccentric axis.
- Such a drive means is easily and inexpensively providable on the eccentric disc.
- the drive means is an eccentric pin on which a connecting rod for driving the percussion mechanism assembly is arranged. Therefore, a component already required for driving the striking mechanism assembly is also used for driving the counter-oscillator.
- the balancing mass can be moved back and forth substantially in the direction of movement from a starting point and returns to the starting point.
- the balancing mass is therefore cyclically reciprocated by the drive means.
- the balancing mass is preferably forcibly driven.
- a transmission of motion between the drive means and the leveling compound is clear even at high reaction forces and high operating frequency.
- no additional pressure means such as springs are needed, so that the effort, space and cost is reduced compared to non-positively driven embodiments of counter-oscillators.
- no energy required for the pressing force or due to friction and additional wear effects, must be provided by the engine power.
- the counteroscillator comprises a drive pulley, which cooperates with the drive means, wherein by driving the percussion mechanism assembly, the drive pulley is rotatable about a drive axis.
- the rotational movement of the drive means is converted into a rotational movement of the drive disk.
- the drive axle preferably extends parallel to the eccentric axis.
- the drive axle extends at a second angle to the eccentric axis.
- the second angle is the same angle or an angle other than the angle of the direction of movement to the direction of impact.
- the balancing mass is preferably arranged on a push rod which is arranged eccentrically on the drive pulley and interacts with the balancing mass, so that the balancing mass is translationally movable by driving the drive pulley about the drive axle.
- the angle of the direction of movement to the direction of impact is constant.
- the translatory movement of the balancing mass preferably takes place cyclically back and forth.
- the counteroscillator comprises a link, in which engages the drive means, wherein by driving the percussion mechanism, the link is translationally movable back and forth.
- the rotational movement of the drive means is converted into a translatory movement.
- the backdrop preferably moves in and against the direction of impact, more preferably cyclically. But there are also embodiments possible in which the backdrop moves at a third angle to the direction of impact. In this case, third angle is the same angle or an angle other than the angle of the direction of movement to the direction of impact.
- the balancing mass is preferably arranged on a pivoting rocker, which is pivotally mounted about a pivot axis and cooperates with the gate, so that by driving the gate, the balancing mass is pivotable about the pivot axis. Since the balancing mass is pivoted about a pivot axis, in particular cyclically pivoted back and forth, the direction of movement of the balancing mass changes when driving the striking mechanism assembly.
- the counteroscillator is arranged in a cover assembly of the power tool.
- the power tool can be retrofitted with a counteroscillator according to the invention. Or an exchange of Schmidtingers, for example, to adapt the power tool to different operating modes is possible.
- An inventive power tool is, for example, a percussion hammer or a hammer drill.
- Fig. 2 shows another embodiment of a power tool according to the invention.
- Fig. 3 shows a detail of a further embodiment of a power tool according to the invention.
- the power tool 1 shows an embodiment of a power tool 1 according to the invention.
- the power tool 1 is a hammer drill.
- the electric tool 1 is driven by means of an electric motor 20, wherein the electric motor 20 drives a motor shaft 21 with a drive pinion 22, and wherein the drive pinion 22 drives a drive wheel 23 which is arranged concentrically in a rotational direction 8 about an eccentric axis 9. Furthermore, an eccentric disk 10 is arranged concentrically rotatable about the eccentric axis 9, so that by driving the drive wheel 23, the eccentric disk 10 is driven.
- a connecting rod 12 is eccentrically arranged eccentrically about the eccentric axis 33 by means of an eccentric pin 1 1.
- the rotational movement of the eccentric disc 10 is converted into a translational movement to a NEN piston 121 a striking mechanism assembly 3, which is arranged on the connecting rod 12, cyclically in or against a direction of impact 4 to drive.
- the power tool 1 has a counteroscillator 5, which is arranged in a cover assembly 19 of the power tool 1.
- the counteroscillator 5 is driven by means of a drive means 1 1, which is formed here by the eccentric pin 1 1.
- drive means 1 1 and eccentric pin 1 1 used synonymously.
- the eccentric pin 1 1 engages in a recess 161 of a drive pulley 16 of the counter-oscillator 5 a.
- the drive pulley 16 is arranged essentially parallel to the eccentric disk 10, and mounted rotatably about a drive axle 17. In the embodiment shown here, the drive axle 17 extends substantially parallel to the eccentric axis 9.
- the counteroscillator 5 has a balancing mass 2 which is displaceable in a movement direction 6 along a guide means 24, which is arranged in the cover assembly 19.
- the leveling compound 2 is arranged on a push rod 18 and in particular rotatable in the slot 24 in the cylindrically.
- the push rod 18 is further arranged eccentrically on the drive pulley 16, in particular by means of a ball joint. When driving the drive pulley 16, the rotational movement of the drive pulley 16 is therefore converted into a translatory thrust movement of the balancing mass 2 in the direction of movement 6.
- the direction of movement 6 extends at an angle 7 to the direction of impact 4. It is in a Cartesian coordinate system x, y, z in a first movement component 61, here in the y direction of the coordinate system, which runs parallel to the eccentric axis 9, and a second movement component 62, here in the z direction of the coordinate system, which runs parallel to the direction of impact 4, can be dismantled. Since the direction of movement 6 of the balancing mass 2 is formed not only from a movement component 62 extending parallel to the direction of impact 4, but also from a movement component 61 extending transversely to the direction of impact 4, vibration-generating oscillations which are not in the direction of impact can also be compensated with this counteroscillator 5 4 act.
- Power tools 1 with counter-oscillators 5 are also possible, in which the direction of movement 6 of the balancing mass 2 has a third movement component (not shown here) which extends in the third spatial direction, here the x direction of a Cartesian coordinate system.
- FIG. 2 shows a further embodiment of a power tool 1 according to the invention.
- the embodiment has a different counteroscillator 5, which however is likewise arranged in the cover assembly 19.
- the counteroscillator 5 of this embodiment also has as drive means 1 1 the eccentric pin 1 1, with which the connecting rod 12 is arranged to drive the piston 121 in the direction of impact 4 on the eccentric disc 10. Therefore, the terms eccentric pin 1 1 and drive means 1 1 are synonymous here used synonymous.
- a gate 13 is provided, in which the eccentric pin 1 1 engages, and which is rigidly connected to a slide bar 131, which is arranged slidably in the cover assembly 19 substantially in the direction of impact 4.
- the slide bar 131 is cyclically moved substantially in the direction of impact 4 back and forth.
- the balancing mass 2 is arranged on a pivoting oscillator 14, which is mounted rotatably about a pivot axis 15 in the cover assembly 19.
- the pivoting oscillator 14 has a mouth opening 141 into which a bolt 132 engages, which is arranged on the link 13.
- the bolt 132 is arranged on the slide bar 131.
- the pivoting oscillator 14 When moving the slide bar 131 in the direction of impact 4, the pivoting oscillator 14 is pivoted about the pivot axis 15. As a result, the balancing mass 2 is pivoted concentrically about the pivot axis 15. If the slide bar 131 is pushed back against the direction of impact 4, the pivoting oscillator 14 is pivoted back about the pivot axis 15, so that the balancing mass 2 is also pivoted back. The leveling compound 2 is therefore cyclically swung back and forth in this embodiment. Since the balancing mass 2 is pivoted about the pivot axis 15, the direction of movement 6 of the balancing mass 2 changes when driving the counter-oscillator 5. Because the balancing mass pivots along a circular path 60 concentrically about the pivot axis 15 back and forth.
- the direction of movement 6 can be found by applying a tangent to the circular path 60.
- the direction of movement 6 is composed of a first movement component 61 parallel to the eccentric axis 9 and a second movement component 62 parallel to the direction of impact 4.
- the movement direction 6 also has a third movement component (not shown here) in the third spatial direction, here the x direction of the Cartesian coordinate system.
- FIG. 3 shows a detail of another embodiment of a power tool 1 according to the invention with a counteroscillator 5.
- the balancing mass 2 of this counter-oscillator 5 is arranged on a pivoting rocker 14 which is rotatably mounted about a pivot axis 15.
- the pivoting oscillator 14 also has the mouth opening 141 into which the bolt 132 engages, which is arranged on the link 13, which is rigidly connected to the slide rod 131 which is drivable by means of the eccentric pin 1 1.
- this pivoting oscillator 14 has a second mouth opening 142, in which a second pin 241, which is arranged on the mass 2, engages.
- the mass 2 is mounted in a slot 24, for example, a housing of the power tool 1 (see Fig. 1, 2).
- the slide 24 extends substantially in a sliding direction 242.
- the pivoting rocker 14 is pivoted about the pivot axis 15 back and forth.
- the leveling compound 2 is moved back and forth in the direction of movement 6, which extends in the sliding direction 242.
- the movement direction 6 is in turn composed of a first movement component 61 parallel to the eccentric axis 9 and a second movement component 62 parallel to the direction of impact 4, so that also with this embodiment analogous to the embodiment of FIG 1 vibration-oscillating vibrations can be compensated with this counter-oscillator 5, which do not act in the direction of impact 4.
- the movement direction 6 has a third movement component (not shown here) in the third spatial direction, here the x direction of the Cartesian coordinate system.
- Embodiments are also conceivable in which, instead of the eccentric pin 1 1 as a drive means 1 1, a pin (not shown here) spaced from the eccentric pin 1 1 is used as drive means 1 1. Furthermore, it is also conceivable to use instead of the eccentric 10, another drive pulley (not shown here) for driving the drive means 1 1.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrowerkzeug (1) mit Schlagwerksbaugruppe (3), die zyklisch in und entgegen einer Schlagrichtung (4) antreibbar ist, und mit einem Gegenschwinger (5) zur Kompensation von Vibrationen des Elektrowerkzeugs (1), insbesondere von Gehäuseschwingungen, de eine Ausgleichsmasse (2) umfasst, wobei die Ausgleichsmasse (2) durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) in eine Bewegungsrichtung (6) antreibbar ist, wobei sich die Bewegungsrichtung (6) in einem Winkel zur Schlagrichtung (4) erstreckt.
Description
Beschreibung
Titel
Pleuelantrieb mit Zusatzschwinger Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenschwinger, der zum Ausgleich von Gehäusevibrationen eines Elektrowerkzeugs, welches insbesondere eine Schlagwerksbaugruppe umfasst, in diesem vorgesehen ist, und der ein Antriebsmittel sowie eine Ausgleichsmasse umfasst.
Durch Inkrafttreten der gesetzlichen Forderung, bei Verwendung von Elektrowerkzeu- gen das täglich zulässige Arbeitspensum an die auf den Bediener einwirkende, körperliche Belastung zu koppeln, findet bei Elektrowerkzeugen, vor allem bei Bohr- und Schlaghammern, das Thema Vibrationen eine immer größer werdende Bedeutung.
Beim Schlagbohren und Meißeln eines Hammers geht eine große körperliche Belastung für den Bediener von der durch das Schlagwerk erzeugten Gehäuseschwingung aus. Gerade bei großen Bohr- und Schlaghammern sind aufgrund der hohen Schlagenergie die Vibrationen sehr ausgeprägt. Für Bediener solcher Maschinen reduziert sich die erlaubte Arbeitszeit deshalb ohne weitere Maßnahmen zum Teil erheblich. In Folge dessen wird bei der Entwicklung zunehmend an Lösungen gearbeitet, bei denen Vibrationen von Elektrowerkzeugen reduziert sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch weiterhin uneingeschränkt mit diesen Geräten gearbeitet werden kann.
Es ist bekannt, dass eine typische Gehäuseschwingung von Bohr- und Schlaghammern, welche eine Schlagwerksbaugruppe aufweisen, bei der ein Kolben durch einen Exzentertrieb angetrieben wird, sich aus mehreren Frequenzanteilen zusammensetzt. Ursache der Gehäuseschwingungen sind beispielsweise Luftkräfte aus dem pneumati-
sehen Schlagwerk, Massen kräfte des Pleuel-Kolbentriebes und Rückwirkungen des Einsatzwerkzeuges.
Da nichtlineare Systeme mit nur bedingt harmonischen Bewegungsabläufen wirken, überlagern sich die einzelnen Vibrationsanteile in komplexer Weise. Durch Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen, durch nichtlineare Elastizitätsverläufe, durch nichtlineare Stoßvorgänge und durch nur angenähert harmonische Reaktionskräfte aus dem Schlagwerk ergeben sich unharmonische Gehäuseschwingungen komplexer Ordnung.
Da die Bauteile des Elektrowerkzeugs in verschiedene Raumrichtungen wirken, setzen sich außerdem die vibrationsgenerierenden Schwingungen aus Schwingungskomponenten aller Raumrichtungen zusammen.
In der Praxis erfolgt die Erzeugung von Gegenkräften beispielsweise mittels eines Gegenschwingers, der den Gehäusevibrationen entgegenwirkt. Beim Gegenschwinger ist eine Ausgleichsmasse an den Antrieb des Elektrowerkzeuges gekoppelt und wird so angetrieben, dass die aus dem Antrieb des Gegenschwingers resultierende Reaktionskraft der Vibrationsquelle möglichst gut entgegen wirkt.
Bekannte Antriebskonzepte für die Ausgleichsmasse eines Gegenschwingers lassen sich in zwei Klassen einteilen: Im ersten Fall wird die Ausgleichsmasse mittels eines exzentrischen Kurbel- oder Kreuzschleifentriebs zwangsangetrieben.
Im zweiten Fall wird die Ausgleichsmasse über Nocken angetrieben, wobei der erforderliche Berührkontakt mittels einer Federbeaufschlagung der Ausgleichsmasse hergestellt wird. In diesem Fall ist die Ausgleichsmasse nicht zwangsangetrieben.
Beispiele einer zwangsangetriebenen Ausgleichsmasse zeigen die Druckschriften EP 1 475 190 A2 und EP 1 439 038 A1. Bei der EP 1 475 190 A2 ist die Ausgleichsmasse um das Hammerrohr herum angeordnet und wird von einem zusätzlichen mit dem Schlagwerksexezenter verknüpften Pleuel angetrieben. Bei der EP 1 439 038 A1 ist eine quaderförmige, mit einem Querschlitz versehene Ausgleichsmasse oberhalb des Exzenters angeordnet. In dem Querschlitz läuft ein zur Drehachse exzentrischer Bolzen des Schlagwerksexzenters, so dass die Ausgleichsmasse über eine Kreuzschleife angetrieben wird.
Ein Beispiel einer federbeaufschlagten Ausgleichsmasse zeigt die Druckschrift WO 2004/082897 A1. Damit bei dieser Mimik die Ausgleichsmasse der Nockengeometrie folgen kann, müssen erhebliche Andruckkrafte über die elastischen Federelemente auf die Ausgleichsmasse aufgebracht werden. Dies erfordert nicht nur zusätzlichen Aufwand, Bauraum und Kosten. Sondern durch den zusätzlichen Federandruck werden Reibungs- und Verschleißeffekte verstärkt, und ein Großteil der für die Kompression der Feder benötigten Energie geht außerdem verloren, so dass der Gesamtwirkungsgrad verschlechtert wird und mehr Motorleistung zur Verfügung gestellt werden muss.
Den bisher bekannten Ausführungsformen ist gemein, dass sie vornehmlich die durch die Schlagwerksbaugruppe verursachte Gehäuseschwingung dämpfen. Frequenzanteile aus weiteren Vibrationsquellen, beispielsweise durch einen Geräteschwerpunkt, der zu nicht in Schlagrichtung wirkenden Gehäuseschwingungen führt, können mit den bisher bekannten Ausführungsformen nicht hinlänglich ausgeglichen werden.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Elektrowerkzeug mit einem Gegenschwinger bereit zu stellen, mit dem die Gehäuseschwingung des Elektrowerkzeugs besser kompensierbar ist, und insbesondere mit dem neben den durch eine Schlagwerksbaugruppe verursachten Vibrationen auch Vibrationen aus anderen Vibrationsquellen kompensierbar sind. Die Aufgabe wird gelöst mit einem Elektrowerkzeug mit Schlagwerksbaugruppe, die zyklisch in und entgegen einer Schlagrichtung antreibbar ist, und mit einem Gegenschwinger zur Kompensation von Vibrationen des Elektrowerkzeugs, insbesondere von Gehäuseschwingungen, der eine Ausgleichsmasse umfasst, wobei die Ausgleichsmasse durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe in eine Bewegungsrichtung antreib- bar ist, wobei sich die Bewegungsrichtung in einem Winkel zur Schlagrichtung erstreckt.
Einer vibrationsgenenerenden Schwingung kann entgegen gewirkt werden, indem eine Gegenschwingung desselben Betrages in entgegen gesetzter Richtung erzeugt wird.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die Bewegungsrichtung in einem Winkel zur Schlagrichtung erstreckt. Dadurch ist die Bewegungsrichtung der Ausgleichsmasse an die Richtung der vibrationsgenerierenden Schwingungen im Elektrowerk- zeug besser angepasst. Denn im Elektrowerkzeug sind nicht nur vibrationsgenerierende Schwingungen in Schlagrichtung wirksam, sondern weitere Vibrationsquellen verursachen Schwingungen, die in einem Winkel zur Schlagrichtung wirken. Solche
Schwingungen ergeben sich beispielsweise aus dem Schwerpunkt des Elektrowerk- zeugs. Indem der Winkel, in dem sich die Ausgleichsmasse bewegt, im Wesentlichen der Bewegungsrichtung entspricht, entgegen der die Summe der vibrationsgenerierenden Schwingungen wirkt, können diese zumindest teilweise kompensiert werden.
In dem erfindungsgemäßen Elektrowerkzeug sind daher nicht nur in Schlagrichtung wirkende vibrationsgenerierende Schwingungen kompensierbar, sondern auch weitere in einem Winkel zur Schlagrichtung wirkende vibrationsgenerierende Schwingungen, beispielsweise durch Stoß- oder Rückstoßvorgänge einer Schlagkette, durch Spiel zwischen Bauteilen, durch nichtlineare Elastizitätsverläufe, durch nur näherungsweise harmonische Reaktionskräfte des Schlagwerks oder durch unausgeglichene Massenkräfte des Antriebs hervorgerufene Schwingungen.
Bevorzugt weist das Elektrowerkzeug eine Exzenterscheibe auf, welche in eine Drehrichtung konzentrisch um eine Exzenterachse drehbar ist, wobei die Bewegungsrichtung der Ausgleichsmasse eine erste Bewegungskomponente aufweist, die sich in Richtung der Exzenterachse erstreckt. Dem Fachmann ist bekannt, dass eine Bewegungsrichtung aus einer Summe von Bewegungskomponenten gebildet ist, die sich parallel den Koordinaten eines kartesischen Koordinatensystems erstrecken. Daher ermöglicht diese Ausführungsform, vibrationsgenerierende Schwingungen zu kompensieren, die sich in Richtung der Exzenterachse erstrecken.
Vorzugsweise weist die Bewegungsrichtung weiterhin eine zweite Bewegungskomponente in Schlagrichtung, und/oder eine dritte Bewegungskomponente quer zur Schlagrichtung sowie quer zur Richtung der Exzenterachse auf. Daher können vibrationsgenerierende Schwingungen kompensiert werden, die in zumindest zwei oder alle drei Raumrichtungen wirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform ändert sich die Bewegungsrichtung beim Antrieb der Schlagwerksbaugruppe. Durch eine solche Ausführungsform ist es möglich, sich verändernde Belastungen zu kompensieren. Beispielsweise ändert sich der Schwerpunkt des Elektrowerkzeugs, auch Momentanpol genannt, während seiner Nutzung. Dadurch verändert sich die vibrationsgenerierende Schwingung, insbesondere ihre Richtung. Durch Anpassung der Bewegungsrichtung können solche sich verändernde vibrationsgenerierende Schwingungen zumindest teilweise kompensiert werden.
Der Gegenschwinger umfasst vorzugsweise ein Antriebsmittel zum Antrieb der Ausgleichsmasse, dass exzentrisch drehbar um die Exzenterachse vorgesehen ist. Ein solches Antriebsmittel ist einfach und kostengünstig an der Exzenterscheibe vorsehbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Antriebsmittel ein Exzenterpin, an dem ein Pleuel zum Antrieb der Schlagwerksbaugruppe angeordnet ist. Es wird daher ein bereits für den Antrieb der Schlagwerksbaugruppe benötigtes Bauteil auch für den Antrieb des Gegenschwingers genutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist durch Drehung des Antriebsmittels um die Antriebsachse die Ausgleichsmasse von einem Ausgangspunkt ausgehend im Wesentlichen in die Bewegungsrichtung hin und her bewegbar und kehrt zum Ausgangspunkt zurück. Die Ausgleichsmasse wird daher durch das Antriebsmittel zyklisch hin und her bewegt.
Die Ausgleichsmasse ist bevorzugt zwangsangetrieben. Dadurch ist eine Bewegungsübertragung zwischen dem Antriebsmittel und der Ausgleichsmasse auch bei hohen Reaktionskräften und hoher Betriebsfrequenz eindeutig. Außerdem werden keine zusätzlichen Andruckmittel wie beispielsweise Federn benötigt, so dass der Aufwand, Bauraum und Kosten gegenüber nicht zwangsangetriebenen Ausführungsformen von Gegenschwingern verringert ist. Zudem muss keine Energie, die für die Andruckkraft oder aufgrund von Reibung und zusätzlichen Verschleißeffekten benötigt wird, durch die Motorleistung zur Verfügung gestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Gegenschwinger eine Antriebsscheibe, die mit dem Antriebsmittel zusammenwirkt, wobei durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe die Antriebsscheibe um eine Antriebsachse drehbar ist. Dadurch wird die rotatorische Bewegung des Antriebsmittels in eine rotatorische Bewegung der Antriebsscheibe gewandelt. Dabei erstreckt sich die Antriebsachse bevorzugt parallel der Exzenterachse. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Antriebsachse sich in einem zweiten Winkel zur Exzenterachse erstreckt. Dabei ist zweite Winkel derselbe Winkel oder ein anderer Winkel als der Winkel der Bewegungsrichtung zur Schlagrichtung.
In dieser Ausführungsform ist die Ausgleichsmasse vorzugsweise an einer Schubstange angeordnet, die exzentrisch an der Antriebsscheibe angeordnet ist und mit der Ausgleichsmasse zusammenwirkt, so dass durch Antrieb der Antriebsscheibe um die Antriebsachse die Ausgleichsmasse translatorisch bewegbar ist. In dieser Ausführungsform ist der Winkel der Bewegungsrichtung zur Schlagrichtung konstant. Weiterhin erfolgt die translatorische Bewegung der Ausgleichsmasse bevorzugt zyklisch hin und her.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Gegenschwinger eine Kulisse, in die das Antriebsmittel eingreift, wobei durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe die Kulisse translatorisch hin und her bewegbar ist. Dadurch wird die rotatorische Bewegung des Antriebsmittels in eine translatorische Bewegung gewandelt. Die Kulisse bewegt sich bevorzugt in und entgegen der Schlagrichtung, besonders bevorzugt zyklisch. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen sich die Kulisse in einem dritten Winkel zur Schlagrichtung bewegt. Dabei ist dritte Winkel derselbe Winkel oder ein anderer Winkel als der Winkel der Bewegungsrichtung zur Schlagrichtung.
Bei dieser Ausführungsform ist die Ausgleichsmasse bevorzugt an einem Schwenkschwinger angeordnet, der um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist und mit der Kulisse zusammenwirkt, so dass durch Antrieb der Kulisse die Ausgleichsmasse um die Schwenkachse schwenkbar ist. Da die Ausgleichsmasse um eine Schwenkachse geschwenkt wird, insbesondere zyklisch hin und her geschwenkt wird, ändert sich die Bewegungsrichtung der Ausgleichsmasse beim Antrieb der Schlagwerksbaugruppe.
Bevorzugt ist der Gegenschwinger in einer Deckelbaugruppe des Elektrowerkzeugs angeordnet. Dadurch kann das Elektrowerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Gegenschwinger nachgerüstet werden. Oder ein Austausch des Gegenschwingers, beispielsweise um das Elektrowerkzeug an verschiedene Betriebsmodi anzupassen, ist möglich.
Ein erfindungsgemäßes Elektrowerkzeug ist beispielsweise ein Schlaghammer oder ein Bohrhammer.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs,
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs, und
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs 1 . Im vorliegenden Fall ist das Elektrowerkzeug 1 ein Bohrhammer.
Das Elektrowerkzeug 1 wird mittels eines Elektromotors 20 angetrieben, wobei der Elektromotor 20 eine Motorwelle 21 mit einem Antriebsritzel 22 antreibt, und wobei das Antriebsritzel 22 ein Antriebsrad 23 antreibt, welches konzentrisch in eine Drehrichtung 8 drehbar um eine Exzenterachse 9 angeordnet ist. Weiterhin ist eine Exzenterscheibe 10 konzentrisch drehbar um die Exzenterachse 9 angeordnet, so dass durch Antrieb des Antriebsrades 23 die Exzenterscheibe 10 angetrieben wird.
An der Exzenterscheibe 10 ist mittels eines Exzenterpins 1 1 ein Pleuel 12 exzentrisch um die Exzenterachse 33 drehbar angeordnet. Über das Pleuel 12 wird die Drehbewegung der Exzenterscheibe 10 in eine translatorische Bewegung umgewandelt, um ei-
nen Kolben 121 einer Schlagwerksbaugruppe 3, der am Pleuel 12 angeordnet ist, zyklisch in oder entgegen eine Schlagrichtung 4 anzutreiben.
Das Elektrowerkzeug 1 weist einen Gegenschwinger 5 auf, der in einer Deckelbau- gruppe 19 des Elektrowerkzeugs 1 angeordnet ist. Der Gegenschwinger 5 wird mittels eines Antriebsmittels 1 1 , welches hier durch den Exzenterpin 1 1 gebildet ist, angetrieben. Im Folgenden werden daher die Begriffe Antriebsmittel 1 1 und Exzenterpin 1 1 synonym verwendet. Der Exzenterpin 1 1 greift in eine Ausnehmung 161 einer Antriebsscheibe 16 des Gegenschwingers 5 ein. Die Antriebsscheibe 16 ist im Wesentli- chen parallel der Exzenterscheibe 10 angeordnet, und um eine Antriebsachse 17 drehbar gelagert. In der hier dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Antriebsachse 17 im Wesentlichen parallel der Exzenterachse 9.
Der Gegenschwinger 5 weist eine Ausgleichsmasse 2 auf, die entlang eines Füh- rungsmittels 24, welches in der Deckelbaugruppe 19 angeordnet ist, in eine Bewegungsrichtung 6 verschieblich ist. Als Führungsmittel 24 eignet sich beispielsweise eine Kulisse.
Die Ausgleichsmasse 2 ist an einer Schubstange 18 und insbesondere zylindrisch drehbar in der Kulisse 24 angeordnet. Die Schubstange 18 ist weiterhin exzentrisch an der Antriebsscheibe 16 angeordnet, insbesondere mittels eines Kugelgelenkes. Beim Antrieb der Antriebsscheibe 16 wird die Drehbewegung der Antriebsscheibe 16 daher in eine translatorische Schubbewegung der Ausgleichsmasse 2 in die Bewegungsrichtung 6 gewandelt.
Die Bewegungsrichtung 6 verläuft in einem Winkel 7 zur Schlagrichtung 4. Sie ist in einem kartesischen Koordinatensystem x, y, z in eine erste Bewegungskomponente 61 , hier in y- Richtung des Koordinatensystems, die parallel der Exzenterachse 9 verläuft, und eine zweite Bewegungskomponente 62, hier in z- Richtung des Koordinatensys- tems, die parallel der Schlagrichtung 4 verläuft, zerlegbar. Da die Bewegungsrichtung 6 der Ausgleichsmasse 2 nicht nur aus einer sich parallel der Schlagrichtung 4 erstreckenden Bewegungskomponente 62, sondern zudem aus einer sich quer zur Schlagrichtung 4 erstreckenden Bewegungskomponente 61 gebildet ist, können mit diesem Gegenschwinger 5 auch vibrationsgenerierende Schwingungen kompensiert werden, die nicht in Schlagrichtung 4 wirken.
Es sind auch Elektrowerkzeuge 1 mit Gegenschwingern 5 möglich, bei denen die Bewegungsrichtung 6 der Ausgleichsmasse 2 eine dritte Bewegungskomponente (hier nicht gezeigt) aufweist, die sich in die dritte Raumrichtung, hier die x- Richtung eines kartesischen Koordinatensystems, erstreckt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs 1. Im Vergleich zur Ausführungsform der Fig. 1 weist die Ausführungsform einen anderen Gegenschwinger 5 auf, der aber ebenfalls in der Deckelbaugruppe 19 angeordnet ist.
Der Gegenschwinger 5 dieser Ausführungsform weist ebenfalls als Antriebsmittel 1 1 den Exzenterpin 1 1 auf, mit dem das Pleuel 12 zum Antrieb des Kolbens 121 in die Schlagrichtung 4 an der Exzenterscheibe 10 angeordnet ist. Daher werden auch hier die Begriffe Exzenterpin 1 1 und Antriebsmittel 1 1 synonym verwendet. Jedoch ist hier eine Kulisse 13 vorgesehen, in die der Exzenterpin 1 1 eingreift, und die starr mit einer Gleitstange 131 verbunden ist, welche im Wesentlichen in Schlagrichtung 4 verschieblich in der Deckelbaugruppe 19 angeordnet ist. Beim Drehen des Exzenterpins 1 1 exzentrisch um die Exzenterachse 9 wird die Gleitstange 131 zyklisch im Wesenti- chen in die Schlagrichtung 4 hin und her bewegt.
Die Ausgleichsmasse 2 ist an einem Schwenkschwinger 14 angeordnet, der um eine Schwenkachse 15 drehbar in der Deckelbaugruppe 19 gelagert ist. Der Schwenkschwinger 14 weist eine Maulöffnung 141 auf, in die ein Bolzen 132 eingreift, der an der Kulisse 13 angeordnet ist. Es sind aber auch Ausführungsformen möglich, bei denen der Bolzen 132 an der Gleitstange 131 angeordnet ist.
Beim Verschieben der Gleitstange 131 in Schlagrichtung 4 wird der Schwenkschwinger 14 um die Schwenkachse 15 geschwenkt. Dadurch wird auch die Ausgleichsmasse 2 konzentrisch um die Schwenkachse 15 geschwenkt. Wird die Gleitstange 131 entgegen der Schlagrichtung 4 zurück geschoben, wird der Schwenkschwinger 14 um die Schwenkachse 15 zurück geschwenkt, so dass auch die Ausgleichsmasse 2 zurück geschwenkt wird. Die Ausgleichsmasse 2 wird daher in dieser Ausführungsform zyklisch hin und her geschwenkt.
Da die Ausgleichsmasse 2 um die Schwenkachse 15 geschwenkt wird, ändert sich die Bewegungsrichtung 6 der Ausgleichsmasse 2 beim Antrieb des Gegenschwingers 5. Denn die Ausgleichsmasse schwenkt entlang einer Kreisbahn 60 konzentrisch um die Schwenkachse 15 hin und her. Für jeden Augenblick kann die Bewegungsrichtung 6 durch Anlegen einer Tangente an die Kreisbahn 60 gefunden werden. Wie Fig. 2 zeigt, setzt sich auch hier die Bewegungsrichtung 6 aus einer ersten Bewegungskomponente 61 parallel der Exzenterachse 9 und einer zweiten Bewegungskomponente 62 parallel der Schlagrichtung 4 zusammen.
Es sind aber auch hier Ausführungsformen denkbar, bei denen die Bewegungsrichtung 6 außerdem eine dritte Bewegungskomponente (hier nicht gezeigt) in die dritte Raumrichtung, hier die x- Richtung des kartesischen Koordinatensystems, aufweist.
Mit dieser Ausführungsform sind auch vibrationsgenerierende Schwingungen kompensierbar, deren Wirkrichtung sich während des Betriebes des Elektrowerk- zeugs 1 ändern. Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrowerkzeugs 1 mit einem Gegenschwinger 5. Analog der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Ausgleichsmasse 2 dieses Gegenschwingers 5 an einem Schwenkschwinger 14 angeordnet, der um eine Schwenkachse 15 drehbar gelagert ist. Der Schwenkschwinger 14 weist ebenfalls die Maulöffnung 141 auf, in die der Bolzen 132 eingreift, der an der Kulisse 13 angeordnet ist, die starr mit der Gleitstange 131 , welche mittels des Exzenterpins 1 1 antreibbar ist, verbunden ist.
Jedoch weist dieser Schwenkschwinger 14 eine zweite Maulöffnung 142 auf, in die ein zweiter Bolzen 241 eingreift, der an der Masse 2 angeordnet ist. Die Masse 2 ist in einer Kulisse 24, beispielsweise eines Gehäuses des Elektrowerkzeugs 1 (s. Fig. 1 , 2), gelagert. Die Kulisse 24 erstreckt sich im Wesentlichen in eine Kulissenrichtung 242. Bei Antrieb des Exzenterpins 1 1 um die Exzenterachse 9 wird die Gleitstange 131 in Schlagrichtung 4 hin und her bewegt. Dabei wird der Schwenkschwinger 14 um die Schwenkachse 15 hin und her verschwenkt.
Dadurch wird die Ausgleichsmasse 2 in die Bewegungsrichtung 6, die sich in Kulissenrichtung 242 erstreckt, hin und her bewegt.
Wird die Kulissenrichtung 242 in einem Winkel 7 zur Schlagrichtung 4 angeordnet, setzt sich die Bewegungsrichtung 6 wiederum aus einer ersten Bewegungskomponente 61 parallel der Exzenterachse 9 und einer zweiten Bewegungskomponente 62 parallel der Schlagrichtung 4 zusammen, so dass auch mit dieser Ausführungsform analog der Ausführungsform der Fig. 1 mit diesem Gegenschwinger 5 vibrationsgenerierende Schwingungen kompensiert werden können, die nicht in Schlagrichtung 4 wirken.
Auch bei dieser Ausführungsform ist es denkbar, dass die Bewegungsrichtung 6 eine dritte Bewegungskomponente (hier nicht gezeigt) in die dritte Raumrichtung, hier die x- Richtung des kartesischen Koordinatensystems, aufweist.
Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen anstelle des Exzenterpins 1 1 als Antriebsmittel 1 1 ein vom Exzenterpin 1 1 beabstandeter Pin (hier nicht gezeigt) als Antriebsmittel 1 1 genutzt wird. Weiterhin ist es auch denkbar, anstelle der Exzenterscheibe 10 eine andere Antriebsscheibe (hier nicht gezeigt) zum Antrieb des Antriebsmittels 1 1 zu nutzen.
Bei dem erfindungsgemäßen Elektrowerkzeug 1 ermöglicht die sich in einem
Winkel 7 zur Schlagrichtung 4 bewegende Ausgleichsmasse 2 neben der Kompensation von Schwingungen, die durch die Schlagwerksbaugruppe 3 verursacht sind, auch die Kompensation von weiteren vibrationsgenerierenden Schwingungen, die durch Vibrationsquellen verursacht sind, die nicht in Schlagrichtung 4 wirken.
Claims
1 . Elektrowerkzeug (1 ) mit Schlagwerksbaugruppe (3), die zyklisch in und entgegen einer Schlagrichtung (4) antreibbar ist, und mit einem Gegenschwinger (5) zur Kompensation von Vibrationen des Elektrowerkzeugs (1 ), insbesondere von Gehäuseschwingungen, wobei der Gegenschwinger (5) eine Ausgleichsmasse (2) umfasst, wobei durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) die Ausgleichsmasse (2) in eine Bewegungsrichtung (6) antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Bewegungsrichtung (6) in einem Winkel (7) zur Schlagrichtung (4) erstreckt.
2. Elektrowerkzeug (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es eine Exzenterscheibe (10) aufweist, welche in eine Drehrichtung (8) konzentrisch um eine Exzenterachse (9) drehbar ist, wobei die Bewegungsrichtung (6) der Ausgleichsmasse (2) eine erste Bewegungskomponente (61 ) aufweist, die sich in Richtung der Exzenterachse (9) erstreckt.
3. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (6) eine zweite Bewegungskomponente (62) in Schlagrichtung (4), und/oder eine dritte Bewegungskomponente (63) quer zur Schlagrichtung (4) sowie quer zur Richtung der Exzenterachse (9) aufweist.
4. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bewegungsrichtung (6) beim Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) ändert.
5. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (5) ein Antriebsmittel (1 1 ) zum Antrieb der Ausgleichsmasse (2) umfasst, dass exzentrisch drehbar um die Exzenterachse (9) vorgesehen ist.
6. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (1 1 ) ein Exzenterpin ist, an dem ein Pleuel (12) zum Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) angeordnet ist.
Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (2) zwangsangetrieben ist.
Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (5) eine Kulisse (13) umfasst, in c das Antriebsmittel (1 1 ) eingreift, wobei durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) die Kulisse (13) translatorisch hin und her bewegbar ist.
Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmasse (2) an einem Schwenkschwinger (14) angeordnet ist, der um eine Schwenkachse (15) drehbar gelagert ist und mit der Kulisse (13) zusammenwirkt, so dass durch Antrieb der Kulisse (13) die Ausgleichsmasse (2) um die Schwenkachse (15) schwenkbar ist.
10. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeich- net, dass der Gegenschwinger (5) eine Antriebsscheibe (16) umfasst, die mit dem Antriebsmittel (1 1 ) zusammenwirkt, wobei durch Antrieb der Schlagwerksbaugruppe (3) die Antriebsscheibe (16) um eine Antriebsachse (17) drehbar ist.
1 1 . Elektrowerkzeug (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausgleichsmasse (2) an einer Schubstange (18) angeordnet ist, die exzentrisch an der Antriebsscheibe (16) angeordnet ist und mit der Ausgleichsmasse (2) zusammenwirkt, so dass durch Antrieb der Antriebsscheibe (16) um die Antriebsachse (17) die Ausgleichsmasse (2) translatorisch bewegbar ist.
12. Elektrowerkzeug (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger (5) in einer Deckelbaugruppe (19) des Elektrowerkzeugs (1 ) angeordnet ist.
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