DE102008054976A1 - Kolben für eine Schlageinheit, insbesondere eines Bohr- und/oder Schlaghammers, Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit sowie Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs - Google Patents

Kolben für eine Schlageinheit, insbesondere eines Bohr- und/oder Schlaghammers, Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit sowie Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolben (8) für eine Schlageinheit, insbesondere eines Bohr- und/oder Schlaghammers, mit mindestens einem in einer Aufnahmeöffnung (18, 37) zumindest bereichsweise einliegenden Radial-Dichtelement (16, 36). Hierbei ist vorgesehen, dass in dem Kolben (8) eine axial verschiebbare Vorspannhülse (23) angeordnet ist, die eine das Radial-Dichtelement (16, 36) in der Aufnahmeöffnung (18, 37) nach außen drängende Schräge (25, 26) aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit (1), die einen in einem Zylinder antreibbaren Kolben (8) aufweist.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Schlageinheit, insbesondere eines Bohr- und/oder Schlaghammers, mit mindestens einem in einer Aufnahmeöffnung zumindest bereichsweise einliegenden Radial-Dichtelement.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit, die einen in einem Zylinder antreibbaren Kolben aufweist.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs.
  • Stand der Technik
  • Kolben, Elektrohandwerkzeuge sowie Verfahren zum Betreiben von Elektrohandwerkzeugen der eingangs genannten Art sind dem Fachmann bekannt. Bei einem Bohr- und/oder Schlaghammer dient zum Beispiel der Kolben als Antriebselement zum Antreiben eines frei beweglichen Schlägers, der beim Aufprall auf einen Döpper seine gesamte Schlagenergie beziehungsweise kinetische Energie auf Letzteren überträgt, welcher wiederum die Energie an ein Schlag-Werkzeug weiterleitet. Kolben, Schläger und Döpper sind dabei in einem Zylinder derart angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen nur axial bewegen können. Der Kolben wird dabei in der Regel über ein Pleuel angetrieben. Wobei häufig ein Elektromotor vorgesehen ist, dessen Rotationsbewegung mittels des Pleuels in eine Linear- beziehungsweise Translationsbewegung des Kolbens gewandelt wird.
  • Im Betrieb wird der Kolben zunächst in dem Zylinder in Richtung des Schlägers angetrieben beziehungsweise beschleunigt. Dadurch wird zwischen dem Schläger und dem Kolben ein Überdruck beziehungsweise eine sogenannte Luftfeder erzeugt, die den Schläger nach vorne treibt, bis er gegen den Döpper trifft und an diesen seine Schlagenergie abgibt. Anschließend wird der Kolben in dem Zylinder in die andere Richtung beschleunigt, wodurch zwischen dem Schläger und dem Kolben ein Unterdruck erzeugt wird, durch welchen der Schläger angesaugt und von dem Döpper weg in Richtung des Kolbens beschleunigt wird. Während sich der Schläger noch in Richtung auf den Kolben bewegt, wird Letzterer bereits wieder in den Zylinder eingeschoben, wodurch die Luftfeder zwischen dem Schläger und dem Kolben erneut, diesmal mit höheren Druck, gespannt beziehungsweise verdichtet wird. Bevor der Schläger auf den Kolben trifft, wechselt er durch den hohen Druck seine Bewegungsrichtung und wird in Richtung des Döppers mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt.
  • Zum Beschleunigen des Schlägers wird also ein Überdruck und ein Unterdruck abwechselnd erzeugt. Um die dafür notwendigen Druckdifferenzen erzeugen zu können, befinden sich am Kolben und am Schläger Dichtelemente, die den Kolben und den Schläger radial gegen den Zylinder abdichten. Das Radial-Dichtelement des Kolbens liegt dabei in einer Aufnahmeöffnung des Kolbens zumindest bereichsweise ein, sodass es nicht axial von dem Kolben gelöst werden kann, und ist dabei zwischen dem Kolben und einer Innenseite des Zylinders eingespannt. Da das Radial-Dichtelement jedoch sowohl beim Komprimieren als auch beim Saugen an der Zylinderinnenwand reibt, entsteht ein hoher Verschleiß, der zu einer kurzen Lebensdauer des Radial-Dichtelements und somit der Schlageinheit beziehungsweise des Elektrohandwerkzeugs führt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Kolben sieht vor, dass in dem Kolben eine axial verschiebbare Vorspannhülse angeordnet ist, die eine das Radial-Dichtelement in der Aufnahmeöffnung nach außen drängende Schräge aufweist. Der Kolben weist also ein Vorspannhülse auf, die in dem Kolben axial, also in Bewegungsrichtung des Kolbens, hin und her verschiebbar gelagert beziehungsweise angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Vorspannhülse in einer Kolbenwand des Kolbens axial verschiebbar gelagert. Die Schräge der Vorspannhülse dient zum nach au ßen drängen des Radial-Dichtelements bei einer axialen Verschiebung der Vorpsannhülse, sodass das Radial-Dichtelement gegen die Innenseite des Zylinders vorgespannt wird. Somit ist es möglich, die Dichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder bedarfsgerecht zu schalten. So wird vorteilhafterweise die Vorspannhülse beim Druckvorgang derart verschoben, dass das Radial-Dichtelement vorgespannt ist und somit eine hohe Druckdifferenz und eine hohe Verdichtung der Luftfeder gewährleistet ist. Während des Saugvorgangs kann dann das Radial-Dichtelement durch Verschieben der Vorspannhülse entspannt werden, sodass nur eine geringe Reibung entsteht, der Schläger jedoch durch die noch ausreichende Druckdifferenz angesaugt wird. Beim darauf folgenden Druckvorgang wird das Radial-Dichtelement durch Verschieben der Vorspannhülse zweckmäßigerweise wieder vorgespannt. Die Schräge ist zweckmäßigerweise mit dem Radial-Dichtelement in Wirkkontakt bringbar oder stets in Wirkkontakt mit diesem. Durch Verschieben der Vorspannhülse wird das in der Aufnahmeöffnung einliegende Radial-Dichtelement dann zwangsweise in seiner Radial-Lage verändert. Ist das Radial-Dichtelement vorteilhafterweise elastisch verformbar ausgebildet, so ist durch Verlagern der Vorspannhülse außerdem der Anpressdruck des Radial-Dichtelements an die Zylinderinnenwand entsprechend veränderbar. Eine Veränderung der Radial-Lage findet nicht unbedingt statt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorspannhülse eine Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung auf. Üblicherweise wird der Kolben mit dem Pleuel mittels eines Kolbenbolzens verbunden, der in einer Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung des Kolbens sowie des Pleuels einliegt und somit die beiden formschlüssig verbindet. Der erfindungsgemäße Kolben sieht jedoch – wie bereits gesagt – vor, dass die Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung in der Vorspannhülse ausgebildet ist. Die Bewegung des Pleuels wird somit nicht auf den Kolben, sondern auf die in dem Kolben axial verschiebbare Vorspannhülse übertragen. Dadurch wird die Vorspannhülse durch das Pleuel in dem Kolben verschoben. Aufgrund der Trägheit des Kolbens und aufgrund der auf den Kolben wirkenden Reib- und Druckkräfte wird die Vorspannhülse relativ zu dem Kolben verlagert.
  • Zweckmäßigerweise weist der Kolben Axialanschläge für die Vorspannhülse auf. Diese begrenzen den Bewegungsweg der Vorspannhülse in dem Kolben zu jeweils einer (axialen) Seite, sodass eine sichere Mitnahme des Kolbens durch die Vorspannhülse sowohl bei der Hin- als auch bei der Her-Bewegung, also sowohl bei einem Druckvorgang wie auch bei einem Saugvorgang, stets gewährleistet ist. Gleichzeitig wird durch die Axialanschläge in Abhängigkeit von der Ausbildung der Schräge die auf das Radial-Dichtelement aufbringbare Vorspannkraft definiert beziehungsweise begrenzt.
  • Bevorzugt ist die Schräge derart ausgerichtet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Druckvorgang des Kolbens nach außen gedrängt wird. Die Schräge ist also derart ausgebildet, dass wenn die Vorspannhülse bei einem Druckvorgang durch das Pleuel verschoben wird, das Radial-Dichtelement nach außen gedrängt wird.
  • Besonders bevorzugt weist der Kolben ein in einer weiteren Aufnahmeöffnung zumindest bereichsweise einliegendes weiteres Radial-Dichtelement auf, das zweckmäßigerweise dem oben beschriebenen Radial-Dichtelement entspricht. Während das oben beschriebene Radial-Dichtelement bevorzugt während eines Druckvorgangs vorgespannt und während eines Saugvorgangs entspannt wird, dient das weitere Radial-Dichtelement dazu, eine ausreichende Druckdifferenz beim Saugvorgang zu gewährleisten.
  • Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Vorspannhülse eine weitere Schräge für das weitere Radial-Dichtelement aufweist, sodass auch das weitere Radial-Dichtelement mittels der Vorspannhülse vorgespannt werden kann. Die Vorspannhülse wirkt somit sowohl auf das Radial-Dichtelement als auch auf das weitere Radial-Dichtelement. Entsprechend der Position und/oder Ausrichtung der Schräge beziehungsweise der weiteren Schräge können somit durch Verschieben der Vorspannhülse in dem Kolben das Radial-Dichtelement und/oder das weitere Radial-Dichtelement vorgespannt beziehungsweise entspannt werden.
  • Bevorzugt ist die weitere Schräge derart ausgerichtet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Saugvorgang nach außen gedrängt wird. Der Kolben ist also derart ausgebildet, dass wenn die Vorspannhülse in dem Kolben durch das Pleuel zunächst axial bis zu dem Axialanschlag verschoben wird, und dann den Kolben mitnimmt, die weitere Schräge das weitere Radial-Dichtelement nach außen drängt, sodass dieses gegen die Zylinderinnenwand vorgespannt wird. Ist der Kolben wie oben beschrieben ausgebildet, so wird gleichzeitig das Radial-Dichtelement, das während des Druckvorgangs nach außen gedrängt war, ent spannt, sodass die Reibung zwischen dem (ersten) Radial-Dichtelement und der inneren Zylinderinnenwand verringert oder verhindert wird. Insgesamt führt die vorteilhafte Ausbildung des Kolbens dazu, dass die Radial-Dichtelemente abwechselnd vorgespannt werden, wobei das eine Radial-Dichtelement für den Druckvorgang und das weitere Radial-Dichtelement für den Saugvorgang vorgespannt wird. Der Verschleiß aufgrund von Reibung zwischen den Radial-Dichtelementen und dem Zylinder wird dadurch wesentlich verringert und eine zumindest theoretische Lebensdauerverdoppelung erreicht.
  • Vorteilhafterweise ist das (jeweilige) Radial-Dichtelement als elastisch verformbarer Dichtring, insbesondere als O-Ring, ausgebildet. Somit erstreckt sich das Radial-Dichtelement über den gesamten Umfang des Kolbens und dichtet diesen vollumfänglich sicher an dem Zylinder ab. Darüber hinaus bewirkt die Ausbildung als elastisch verformbarer Dichtring, dass wenn das Radial-Dichtelement durch Verschieben der Vorspannhülse entspannt wird, es sich aufgrund seiner Eigenelastizität zusammen zieht und somit stets an der Vorspannhülse beziehungsweise an der Schräge der Vorspannhülse anliegt. Dadurch kann die Bewegung beziehungsweise Verformung des Radial-Dichtelements sehr genau gesteuert werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bilden die Schräge und die weitere Schräge zusammen eine Erhebung auf der Vorspannhülse. Mit anderen Worten laufen die Schrägen mit einer positiven Steigung aufeinander zu, sodass sich ihr Durchmesser beziehungsweise Radius zueinanderhin vergrößert. Dies führt dazu, dass stets das in Bewegungsrichtung vorne liegende Radial-Dichtelement durch die Vorspannhülse nach außen gedrängt wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Schräge und die weitere Schräge eine Vertiefung bilden, dass also die Schrägen mit einer negativen Steigung aufeinander zu verlaufen, wobei sich ihre Durchmesser beziehungsweise ihre Radien zueinanderhin verkleinern. In diesem Fall ist dann stets das in Bewegungsrichtung hinten liegende Radial-Dichtelement vorgespannt.
  • Zweckmäßigerweise erstrecken sich die Schräge und/oder die weitere Schräge über den gesamten Umfang der Vorspannhülse. Dadurch wird eine gleichmäßige Vorspannung des Radial-Dichtelements beziehungsweise des Dichtrings über den gesamten Umfang gewährleistet.
  • Weiterhin ist vorgesehen, dass die Aufnahmeöffnung, in der das jeweilige Radial-Dichtelement einliegt, axial durch einen Kolbenanschlag und durch einen Vorspannhülsenanschlag begrenzt ist. Mit anderen Worten wird eine Seitenwand der Aufnahmeöffnung von dem Kolben und die andere Seitenwand von der Vorspannhülse gebildet. Da die Vorspannhülse relativ zu dem Kolben verschiebbar ist, bedeutet das, dass die Aufnahmeöffnung in ihrer Breite variabel ist, wodurch das jeweilige Radial-Dichtelement beziehungsweise der jeweilige Dichtring über die Schräge frei abgleiten beziehungsweise abrollen kann, wenn das Radial-Dichtelement entspannt wird.
  • Bevorzugt ist die Aufnahmeöffnung jedoch axial durch jeweils einen Kolbenanschlag begrenzt und im Wesentlichen so breit wie der Dichtring ausgebildet. Hierbei werden also beide Seitenwände der Aufnahmeöffnung durch den Kolben gebildet. Der Kolben weist dazu zweckmäßigerweise in seiner Mantelfläche eine nutartige Aussparung auf, in der der Dichtring einliegt. Bei einem Verschieben der Vorspannhülse kann der Dichtring aufgrund der Breite der Aufnahmeöffnung dann nur in radialer Richtung bewegt werden. In axialer Richtung gesehen behält der Dichtring beziehungsweise das Radial-Dichtelement seine Position stets bei.
  • Schließlich ist vorgesehen, dass zwischen der Vorspannhülse und dem Kolben mindestens ein Axial-Dämpferelement und/oder eine Axial-Federelement angeordnet ist. Es ist also mindestens ein Dämpfer- und/oder Federelement vorgesehen, das in axialer Richtung zwischen dem Kolben und der Vorspannhülse wirkt. Durch Vorsehen von Axial-Dämpferelementen jeweils im Bereich der Axialanschläge für die Vorspannhülse wird ein hartes Auftreffen der Vorspannhülse auf den Kolben im Betrieb verhindert, sodass Geräusche sowie Vibrationen vermindert werden. Wird anstelle des Axial-Dämpfer-Elements jeweils ein Axial-Federelement vorgesehen, wird aus der gesteuerten Vorspannung der Radial-Dichtelemente eine geregelte Vorspannung: Umso stärker die Luftfeder (Über-/Unterdruck) auf den Kolben wirkt, umso stärker wird das entsprechende Axial-Federelement zusammengedrückt, die Vorspannhülse also weiter in dem Kolben verschoben, und somit das entsprechende Radial-Dichtungselement stärker nach außen gedrängt.
  • Das erfindungsgemäße Elektrohandwerkzeug zeichnet sich durch einen Kolben aus, der nach einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist das Elektrohandwerkzeug als Bohr- und/oder Schlaghammer ausgebildet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Radial-Dichtelement bei einem Druckvorgang des Kolbens gegen den Zylinder vorgespannt und bei einem Saugvorgang entspannt wird.
  • Vorteilhafterweise wird ein weiteres Radial-Dichtelement des Kolbens während des Saugvorgangs des Kolbens gegen den Zylinder vorgespannt und während des Druckvorgangs entspannt wird. Dadurch wird je nach Bewegungsrichtung des Kolbens nur eines der Radial-Dichtelemente mit Reibkräften belastet, sodass die Lebensdauer des Elektrohandwerkzeugs beziehungsweise der Radialdichtung des Kolbens erhöht wird.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
  • Dazu zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Schlageinheit eines Bohr- und/oder Schlaghammers,
  • 2A und 2B eine erste Ausführungsform eines vorteilhaften Kolbens der Schlageinheit in unterschiedlichen Betriebszuständen,
  • 3 eine zweite Ausführungsform des Kolbens,
  • 4 eine dritte Ausführungsform des Kolbens und
  • 5 eine vierte Ausführungsform des Kolbens.
  • Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schlageinheit 1 eines hier nicht näher dargestellten als Bohr- und/oder Schlaghammer 2 ausgebildeten Elektrohandwerkzeugs 3. Die Schlageinheit 1 weist ein als Zylinder 4 ausgebilde tes Hammerrohr 5 auf, in welchem ein Döpper 6, ein Schläger 7 sowie ein Kolben 8 hintereinander axial verlagerbar angeordnet sind. Der Kolben 8 ist dabei über ein Pleuel 9 mit einer von einem Elektromotor antreibbaren Kurbel 10 verbunden. Wird die Kurbel 10 in Richtung eines Pfeils 11 gedreht, so wird über das Pleuel 9 der Kolben 8 in Richtung eines Pfeils 12 axial nach vorne bewegt. Die zwischen dem Kolben 8 und dem Schläger 7 befindliche Luft wird dadurch komprimiert, wodurch eine sogenannte Luftfeder 13 erzeugt wird. Die Luftfeder 13 treibt den Schläger 7 an, sodass sich dieser in Richtung eines Pfeils 14 auf den Döpper 6 zubewegt, bis er auf diesen auftrifft und seine kinetische Energie beziehungsweise Schlagenergie auf diesen überträgt. Diese Schlagenergie wird von dem Döpper 6 auf ein mit ihm wirkverbundenes Schlagwerkzeug, beispielsweise ein Meißel, übertragen. Durch Weiterdrehen der Kurbel 10 wird der Kolben 8 entgegen der Richtung des Pfeils 12 zurückgezogen, sodass zwischen dem Kolben 8 und dem Schläger 7 ein Unterdruck entsteht. Während die Luftfeder 13, wie oben beschrieben, vorher auf Druck beansprucht wurde, wird sie nunmehr sozusagen auf Zug beansprucht. Durch die Rückbewegung des Kolbens 8 wird der Schläger 7 angesaugt und ebenfalls zurück entgegen der Richtung des Pfeils 14 gezogen. In dieser Saugphase wird der Schläger 7 also in Richtung des Kolbens 8 beschleunigt. Im nächsten Schritt wird der Kolben 8 durch Weiterdrehen der Kurbel 10 wieder nach vorne getrieben, während der Schläger 7 sich noch entgegen der Richtung des Pfeils 14 auf den Kolben 8 zubewegt. Die gegenläufigen Bewegungen des Kolbens 8 und des Schlägers 7 erzeugen einen hohen Überdruck in der Luftfeder 13. Dieser bremst zunächst die Bewegung des Schlägers 7 ab, und beschleunigt ihn anschließend in Richtung des Pfeils 14 auf den Döpper 6 zu. Eine Umdrehung der Kurbel 10 entspricht somit einer Druckphase, beziehungsweise einem Druckvorgang, mit einer anschließenden Saugphase, beziehungsweise einem Saugvorgang. Um den Wirkungsgrad der Luftfeder 13 zu erhöhen, sind sowohl an dem Schläger 7 als auch an dem Kolben 8 jeweils ein Radial-Dichtelement 15 beziehungsweise 16 vorgesehen, das jeweils in einer Aufnahmeöffnung 17, 18 des Schlägers 7 beziehungsweise des Kolbens 8 bereichsweise einliegen und mit dem Zylinder 4, genauer gesagt mit dessen Innenseite, in Berührungskontakt stehen. Die Radial-Dichtelemente 15 und 16 sind dabei als Dichtringe 19 und 20 in Form von O-Ringen ausgebildet und erstrecken sich über den gesamten Umfang des Schlägers 7 beziehungsweise des Kolbens 8.
  • Vorteilhafterweise ist in dem Kolben 8 eine axial verschiebbare Vorspannhülse angeordnet, die eine das Radial-Dichtelement 16 in der Aufnahmeöffnung nach außen drängende Schräge aufweist. Dadurch kann der Anpressdruck beziehungsweise die Vorspannkraft des Radial-Dichtelements 16 beziehungsweise des Dichtrings 20 je nach Bedarf eingestellt werden. Um während der Saugphase beziehungsweise während dem Saugvorgang Leckageverluste durch Spalte im Bereich des nicht vorgespannten Dichtrings 20 zu verringern, ist der Einsatz einer zusätzlichen Dichtung, die ohne Vorspannung an dem Hammerrohr 5 und an dem Kolben 8 anliegt, möglich, da diese trotzdem eine gewisse Dichtungwirkung erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsformen des Kolbens sollen in den folgenden Figuren näher erläutert werden.
  • Die 2A und 2B zeigen jeweils in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des Kolbens 8. In seinem Mantel beziehungsweise in seiner Kolbenwand 21 weist der Kolben 8 eine im Wesentlichen kreisringförmige Aussparung 22 auf, in welcher eine Vorspannhülse 23 axial verlagerbar angeordnet ist. Die Vorspannhülse 23 weist mittig eine Erhebung 24 auf, die im Wesentlichen von zwei Schrägen 25 und 26 gebildet wird. Die Schrägen 25 und 26 laufen nach außen hin in einen ebenen/flachen Bereich der Vorspannhülse 23 über. In der Vorspannhülse 23 ist weiterhin eine Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung 27 ausgebildet, welche quer durch die Vorspannhülse 23 in Höhe der Erhebung 24 verläuft.
  • Der Kolben 8 weist weiterhin in seiner Kolbenwand 21 eine Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 auf, durch welche ein Kolbenbolzen 29 in die Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung 27 der Vorspannhülse 23 eingeführt werden kann. Die Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 ist dabei langlochartig ausgebildet, sodass der Kolbenbolzen 29 in der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 axial (in Bezug auf den Kolben) verlagerbar ist. Zwischen seiner die Luftfeder 13 erzeugenden Stirnwand 30 und der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 weist der Kolben 8 in seiner Kolbenwand 21 die Aufnahmeöffnung 18 auf, in der das Radial-Dichtelement 16 einliegt. Axial wird die sich über den gesamten Umfang des Kolbens 8 erstreckende Aufnahmeöffnung 18 durch Kolbenanschläge 31 und 32, also durch von dem Kolben 8 gebildete Anschläge, derart begrenzt, dass die Aufnahmeöffnung 18 im Wesentlichen so breit wie der Dichtring 20 beziehungsweise das Radial-Dichtelement 16 ausgebildet ist. Nach innen wird die Aufnahmeöff nung 18 durch die Oberfläche der Vorspannhülse 23 begrenzt, auf welcher das Radial-Dichtelement 16 beziehungsweise der Dichtring 20 aufliegt. in dem dargestellten Zustand der 2A ist die Vorspannhülse 23 in der Aussparung 22 derart weit verschoben, dass sie an einen von dem Kolben 8 gebildeten Axialanschlag 33 anliegt. Der Kolben 8 und die Vorspannhülse 23 sind dabei derart ausgebildet, dass in diesen Zustand das Radial-Dichtelement 16 beziehungsweise der Dichtring 20 im oberen Bereich der Schräge 25, also nahe zu der Erhebung 24, aufliegt.
  • Zwischen der Kolbenbolzen-Aufnahmeöffnung 28 des Kolbens 8 und der der Stirnwand 30 gegenüberliegenden offenen Stirnseite 34 weist der Kolben 8 ein weiteres als Dichtring 35 ausgebildetes Radial-Dichtelement 36 auf, welches in einer weiteren Aufnahmeöffnung 37 einliegt. Wie die Aufnahmeöffnung 18 wird die Aufnahmeöffnung 37 von zwei Kolbenanschlägen 38, 39 derart begrenzt, dass die Aufnahmeöffnung 37 im Wesentlichen so breit wie der Dichtring 35 ausgebildet ist. Weiterhin wird auch die Aufnahmeöffnung 37 radial nach innen durch die Oberfläche der Vorspannhülse 23 begrenzt. In dem in der 2A dargestellten Zustand liegt dabei der Dichtring 35 auf einem ebenen äußeren Bereich der Vorspannhülse 23 auf.
  • Im Folgenden soll die Funktion der oben beschriebenen Ausführungsform erläutert werden: Befindet sich der Kolben 8 in einer Druckphase beziehungsweise im Druckvorgang, wird er also, wie in der 1 dargestellt, in Richtung des Pfeils 12 mittels des Pleuels 9 bewegt, so schiebt das an dem Kolben 29 angreifende Pleuel 9 zunächst die Vorspannhülse 23 mittels des Kolbenbolzens 29 bis an den vorderen Axialanschlag 33, wie in der 2 dargestellt. Sobald die Vorspannhülse an dem Axialanschlag 33 anliegt, wird der gesamte Kolben 8 nach vorne bewegt. Durch die Position der Vorspannhülse 23 in dem Kolben 8 ist der Dichtring 20 gegen den Zylinder 4 vorgespannt, während der Dichtring 35 entspannt in der Aufnahmeöffnung 37 einliegt. Erfolgt eine Bewegungsumkehr, wird also der Bolzen 29 durch das Pleuel 9 entgegen der Richtung des Pfeils 12 bewegt, so wird die Vorspannhülse 23 in der Aussparung 22 des Kolbens 8 zunächst soweit verschoben, bis sie auf einen dem Axialanschlag 33 gegenüberliegenden hinteren Axialanschlag 40 trifft. Ab diesem Zeitpunkt nimmt die Vorspannhülse 23 den Kolben 8 mit. Durch das Verschieben der Vorspannhülse 23 gleitet der Dichtring 20 die Schräge 25 in der Aufnahmeöffnung 18 hinab und kommt auf einem ebe nen äußeren Bereich der Vorspannhülse 23, wie in der 2B dargestellt, zum Liegen. Gleichzeitig gerät die Schräge 26 in Kontakt mit dem Dichtring 35 und drängt diesen, während die Vorspannhülse in Richtung des Axialanschlags 40 bewegt wird, in der Aufnahmeöffnung 37 nach außen. Dabei wird der Dichtring 35 gegen den Zylinder 4 beziehungsweise das Hammerrohr 5 gedrückt beziehungsweise vorgespannt. Während in der Druckphase also der Dichtring 20 vorgespannt ist, ist nunmehr in der Saugphase der Dichtring 35 vorgespannt und der Dichtring 20 entspannt. Hierdurch wird erreicht, dass die Dichtringe 20 und 35 abwechselnd vorgespannt und somit abwechselnd den hohen Reibkräften ausgesetzt sind. Die Dichtringe 20, 35 werden jeweils nur in der Druck- beziehungsweise in der Saugphase vorgespannt, sodass der Verschleiß bezüglich jedes Dichtrings 20, 35 verringert und gleichzeitig eine optimale Abdichtung des Kolbens 8 gegen den Zylinder 4 gewährleistet wird. Die Dichtringe 20, 35 sind zweckmäßigerweise elastisch verformbar ausgebildet, sodass sie ohne Weiteres durch die Vorspannhülse 23 nach außen gedrängt werden können und aufgrund ihrer Eigenelastizität stets an der Vorspannhülse 23 anliegen. Je nach Ausbildung der Vorpsannhülse kann ein entspannter Dichtring 20, 35 nur leicht an dem Zylinder 4 anliegen oder sogar beabstandet zu diesen in der Aufnahmeöffnung 18, 37 liegen.
  • Die 3 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Ausführungsform des vorteilhaften Kolbens 8, wobei hier und in den Folgenden Figuren gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dahingehend, dass zwischen der Vorspannhülse 23 und dem Kolben 8 zwei Axial-Federelemente 41, 42 angeordnet sind. Die Axial-Federelemente 41, 42 bewirken, dass die Vorspannung der Dichtringe 20, 35 geregelt wird: Umso stärker die in der Luftfeder 13 erzeugte Kraft (Über-/Unterdruck) auf den Kolben 8 wirkt, umso stärker wird das entsprechende Axial-Federelement 41, 42 (bei Überdruck das Axial-Federelement 41, bei Unterdruck das Axial-Federelement 42) zusammengedrückt beziehungsweise gespannt, und umso stärker wird der entsprechende Dichtring 20, 35 gegen den Zylinder 4, beziehungsweise dessen Innenwand vorgespannt. Alternativ oder zusätzlich zu den Axial-Federelementen 41, 42 könnten auch Axial-Dämpferelemente vorgesehen sein, die einen Aufprall der Vorspannhülse 23 gegen den Kolben 8 dämpfen.
  • In der 4 ist eine entsprechende dritte Ausführungsform des Kolbens 8 beispielhaft dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind anstelle der Axial-Federelemente 41, 42 Axial-Dämpferelemente 43, 44 vorgesehen. Vorteilhafterweise sind die Axial-Dämpferelemente 43, 44 an den Axialanschlägen 33 beziehungsweise 40 angeordnet und wirken mit den Stirnseiten der Vorspannhülse 23 zusammen.
  • Die dritte Ausführungsform weist noch einen weiteren wesentlichen Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen auf: Die Aufnahmeöffnungen 18 beziehungsweise 37 werden gemäß der ersten Ausführungsform durch die äußeren Kolbenanschläge 31 und 39 und jeweils einen gegenüberliegenden Vorspannhülsenanschlag 45, 46 begrenzt. Da die Vorspannhülse 23 axial verschiebbar gelagert ist, bedeutet das, dass die Breite der jeweiligen Aufnahmeöffnung 18, 37 je nach Stellung der Vorspannhülse 23 variiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 4 ist zu sehen, dass die Aufnahmeöffnung 18 während der Druckphase im Wesentlichen so breit wie der Dichtring 20 und die Aufnahmeöffnung 37 sehr viel breiter als der Dichtring 35 ausgebildet ist. Wird die Vorspannhülse 23 in der Saugphase entgegen der Richtung des Pfeils 12 in der Aussparung 22 verlagert, so ändern sich die Größenverhältnisse derart, dass die Aufnahmeöffnung 37 schmaler wird, bis sie im Wesentlichen der Breite des Dichtrings 35 entspricht, während die Aufnahmeöffnung 18 breiter wird. Die Dichtringe 20 und 35 können somit bei einer Verlagerung der Vorspannhülse 23 frei auf den Schrägen 25, 26 abgleiten beziehungsweise abrollen. Natürlich könnten auch bei dieser Ausführungsform anstelle oder zusätzlich zu den Axial-Dämpferelementen 43, 44 die aus der zweiten Ausführungsform bekannten Axial-Federelemente 41, 42 vorgesehen sein.
  • Die 5 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer vierten Ausführungsform des vorteilhaften Kolbens 8. Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform gemäß den 2A und 2B mit dem Unterschied, dass die Schrägen 25 und 26 der Vorspannhülse 23 keine Erhebung sondern eine Vertiefung 47 in der Vorspannhülse 23 bilden. Mit anderen Worten sind die Schrägen 25 und 26 jeweils spiegelverkehrt zu den vorhergehenden Ausführungsformen ausgerichtet. Das hat zur Folge, dass jeweils das in Bewegungsrichtung hinten liegende Radial-Dichtelement 36 (dargestellt) beziehungsweise 16 vorgespannt ist.
  • Vorteilhafterweise sind bei den unterschiedlichen Ausführungsformen einzelne Bestandteile des Kolbens 8 mehrteilig – wie dargestellt – ausgebildet, um die Montage sowie die Herstellung des Kolbens 8 beziehungsweise des Elektrohandwerkeugs zu vereinfachen. So ist beispielsweise insbesondere in Bezug auf das Ausführungsbeispiel der 5 auch eine zweiteilige Ausbildung der Vorspannhülse 23 (in ihrer Längserstreckung) zweckmäßig.
  • Insgesamt bieten der vorteilhafte Kolben 8 und das Elektrohandwerkzeug somit auf einfache Art und Weise eine hohe Lebensdauer bei Gewährleistung der vollen Dichtwirkung beziehungsweise Leistung.

Claims (18)

  1. Kolben (8) für eine Schlageinheit, insbesondere eines Bohr- und/oder Schlaghammers, mit mindestens einem in einer Aufnahmeöffnung (18, 37) zumindst bereichsweise einliegenden Radial-Dichtelement (16, 36), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (8) eine axial verschiebbare Vorspannhülse (23) angeordnet ist, die eine das Radial-Dichtelement (16, 36) in der Aufnahmeöffnung (18, 37) nach außen drängende Schräge (25, 26) aufweist.
  2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannhülse (23) eine Kolbenbolzen-Aufnahmebohrung (27) aufweist.
  3. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) Axialanschläge (33, 40) für die Vorspannhülse (23) aufweist.
  4. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge (25, 26) derart ausgerichtet ist, dass das Radial-Dichtelement (16, 36) bei einem Druckvorgang nach außen gedrängt wird.
  5. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) ein in einer weiteren Aufnahmeöffnung (37, 18) zumindest bereichsweise einliegendes weiteres Radial-Dichtelement (36, 16) aufweist.
  6. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannhülse (23) eine weitere Schräge (26, 25) für das weitere Radial-Dichtelement (36, 16) aufweist.
  7. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schräge (26, 25) derart ausgerichtet ist, dass das Radial-Dichtelement (36, 16) bei einem Saugvorgang nach außen gedrängt wird.
  8. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Radial-Dichtelement (16, 36) als elastisch verformbarer Dichtring (20, 35) insbesondere als O-Ring ausgebildet ist.
  9. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge (25, 26) und die weitere Schräge (26, 25) eine Erhebung (24) bilden.
  10. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge (25) und die weitere Schräge (26) eine Vertiefung (47) bilden.
  11. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schräge (25) und/oder die weitere Schräge (26) über den gesamten Umfang der Vorspannhülse (23) erstrecken.
  12. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (18, 37) axial durch einen Kolbenanschlag (31, 39) und durch einen Vorspannhülsenanschlag (45, 46) begrenzt ist.
  13. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (18, 37) axial durch jeweils einen Kolbenanschlag (31, 32, 38, 39) begrenzt und im Wesentlichen so breit wie der Dichtring (20, 35) ausgebildet ist.
  14. Kolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorspannhülse (23) und dem Kolben (8) mindestens ein Axial-Dämpferelement (43, 44) und/oder ein Axial-Federelement (41, 42) angeordnet ist.
  15. Elektrohandwerkzeug mit einer Schlageinheit (1), die einen in einem Zylinder (4) antreibbaren Kolben (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  16. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Bohr- und/oder Schlaghammer (2).
  17. Verfahren zum Betreiben eines Elektrohandwerkzeugs, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kolben mit einem Radial-Dichtelement in einem Zylinder zum Antreiben eines Schlägers einer Schlageinheit alternierend hin- und her bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Radial-Dichtelement bei einem Druckvorgang gegen den Zylinder vorgespannt und bei einem Saugvorgang entspannt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Radial-Dichtelement des Kolbens bei dem Saugvorgang gegen den Zylinder vorgespannt und bei dem Druckvorgang entspannt wird.
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