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Bohr- oder Schlaghammer
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Bohr- oder Schlaghammer
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein bekannter Bohr- oder Schlaghammer dieser
Art (DE-OS 33 07 482) enthält für das Schlag- oder Hammerwerk ein Führungsrohr,
in welchem ein von einem Antriebsglied axial hin- und herbewegbarer Kolben angeordnet
ist. Dieser im folgenden als Arbeitskolben bezeichnetc hin- und herbewegbare Kolben
enthält seinerseits einen soy. Flugkolben oder Schläger, der durch einen sich zwischen
ihm und dem Arbeitskolben aufbauenden überdruck in Richtung auf einen Döpper oder
direkt auf das in den Schlaghammer eingelegte Werkzeug beschleul t wird und anschließend,
verursacht durch die rückwärts gerichtete Bewegung des Arbeitskolbens,
nach
dem Auftreffen auf den Döpper durch einen zwischen ihm und dem Arbeitskolben entstehenden
Unterdruck in Richtung auf den Kolben rückbeschleunigt wird, wodurch sich dann wieder
ein Uberdruck aufbaut. Ein solches pneumatisches Hammerwerk wird üblicherweise von
einem Exzentertrieb beaufschlagt; dieser Exzentertrieb umfaßt bei der aus der genannten
Veröffentlichung bekannten Antriebsvorrichtung eine Winkelkurbel, deren einer Schenkel
mit seinem äußeren Ende am Arbeitskolben angelenkt ist, während der andere Schenkel
mit seinem einen Ende exzentrisch drehbar an einem angetriebenen Zahnrad und mit
seinem anderen Ende in einem Kugelgelenk gelagert wird. In diesem Zusammenhang ist
es ferner bekannt, zur Lagerung des nach vorn, also in Richtung auf das Hammerwerk
gerichteten Endes der Antriebswelle des Elektromotors sowie der Kugelgelenkpfanne
für die Winkelkurbel im üblicherweise aus zwei Kunststoffschalen bestehenden Gehäuse
ein Metallteil, beispielsweise aus Aluminiumguß anzuordnen, welches diesc Lagerungen
bildet und welches ferner eine solche Form hat, daß es, mindestens teilweise, ein
gesondertes Führungsrohr als Gleitbuchse für den Antriebskolben umgibt. Das Metallteil
kann Kühlrippen tragen, die angrenzend zu Gehäuseöffnungen angeordnet sind.
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Bei solchen, zum Teil heftigen Arbeitserschütterungen ausgesetzten
Elektro(hand)werkzeugen sind sichere, verschiebungsfreie Lagerungen und die Auf
rechterhaltung präziser Abstände in der Positionierung, insbesondere der sich bewegenden
Teile wesentlich für die einwandfreie, langandauernde Funktion. Bei der bekannten
Lagerung über das Aluminiumt3uß-Mctalltcil wird
zwar ein vorderes
Lager für den Elektromotor und eines der Lager für den Exzenterantrieb gebildet;
hierdurch ist jedoch nicht sichergestellt, daß die präzise Zuordnung gerade sämtlicher
sich bewegender Teile im Bereich des Hammerwerks, also sowohl des Antriebskolbens
mit dem in ihm gelagerten Flugkolben und des Exzentertriebs ständig gewährleistet
ist. Ferner ist möglicherweise die zusätzliche Anordnung eines gesonderten Führungsrohrs
für den Antriebskolben nachteilig, welches wiederum zum Metallteil eine vorgegebene
Relativposition einnehmen muß, soweit dies überhaupt angestrebt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Bohr- oder
Schlaghammer den Aufbau drastisch zu vereinfachen, den ganzen Hammerwerk-Antriebsbereich
zu stabilisieren und vor allen Dingen auch die Relativpositionen der sich in -diesem
Bereich bewegenden Elemente ein für alle Mal mit hoher Genauigkeit festzuliegen
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Bohr- und Schlaghammer löst diese Aufgabe
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den-Vorteil, daß durch
die Ausbildung des Metallteils als einstückiger Zylinderflansch das Rohrteil des
Zylinderflansches unmittelbar die Führung f-ür den Antriebskolben bilden kann, unter
Verzicht auf eine gesonderte Gleitbuchse, wobei darüber hinaus auch sämtliche weiteren,
sich für den Schlagantrieb
oder das Hammerwerk bewegenden Teile
an diesem Zylinderflansch befestigt, von diesem getragen und gelagert sind. Der
Zylinderflansch selbst ist dann in ein vorzugsweise aus zwei Kunststoffhalbschalen
gebildetem Gehäuse, welches auch axial nochmals unterteilt sein kann, eingelegt
undbeispielsa7eise durch entsprechende Gehäuselängs- und -querrippen, aber auch
durch gesonderte Befestigungsmittel (Schrauben) unverrückbar gehalten. Hierdurch
ergibt sich für die gesamte Mechanik eine stabilisierende Wirkung, insbesondere
aber auch eine beträchtliche Aufwandsreduzierung bezüglich der bei einem insoweit
vergleichsweise komplizierten Elektro(hand)werkzeug wie einem Bohrhammer erforderlichen
Einzelteile und deren Lagerung. Ferner wird durch die Anordnung eines einstückigen
Zylinder flansches im Bereich des Hammerwerkantriebs die Montage entscheidend vereinfacht,
wobei auch die Abnahme der Antriebsenergie von der von der Antriebswelle des Elektromotors
angetriebenen Vorgelegewelle problemlos über eine als Stellhülse ausgebildete Gleitkupplung
möglich ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Bohr- oder Schlaghammers
möglich. Besonders vorteilhaft ist die gleichzeitige Verwendung der Innenrohrwandung
des Zylinderflansches als Führungsbuchse für den Antriebskolben, wobei mindestens
eine der aufeinandergleitenden Zylinderflächen, vorzugsweise die Innengleitfläehe
des Rohrteils des Zylinderflansches eine sogenannte Iiardcoating-Beschichtung aufweist,
die eine
1ioxalbeschichtung des als Aluminiumdruckguß- oder -spritzgußteil
ausgebildeten Zylinderflansches sein kann. Hierdurch ergibt sich nicht nur die Entbehrlichkeit
gesonderter Gleitbuchsen für den Antriebskolben, sondern durch die innere Hardcoating-Beschichtung
ergibt sich gleichzeitig eine annähernd verschleiß freie Laufbahn für den Antriebskolben,
der im übrigen seinerseits ebenfalls aus Aluminium nach üblichen Spritzguß- oder
Druckgußverfahren hergestellt sein kann und dann vorzugsweise auf seiner Außenfläche,
die ja unmittelbar auf der inneren Hardcoating-Schicht des Zylinderflansch-Rohrteils
gleitet, ebenfalls nach dem Ilardcoating-Verfahren beschichtet (eloxalbeschichtet)
ist, gegebenenfalls auch auf seiner Innenrohrfläche, die selbst wieder die Gleitfläche
für den Flugkolben oder Schläger bildet. Die bei den Aluminiumdruckgußteilen im
Gleitbereich aufgebrachten Hardcoating- oder Eloxalschichten haben sich als besonders
verschleißfest erwiesen, mit dem weiteren Vorteil, daß sich hierdurch unmittelbare
Wärmeübergänge der aufeinander gleitenden, bewegenden Teile ergeben, so daß bei
einer Kühlung des Aluminium-Zylinderflansches durch entsprechende Kühlrippen, die,
wie für sich gesehen bekannt, dann angrenzend an Kühlöffnungen des Gehäuses liegen,
eine besonders wirkungsvolle Wärmeabfuhr sichergestellt ist, die einen störungsfreien
Dauerbetrieb zuläßt.
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Das Aluminiumskelett des Zylinderflansches ermöglicht problemlos die
Ausbildung anderer Teile aus geeignetem Kunststoff, da durch den Zylinderflansch
eine hinreichende Stabilität in allen Teilen des Gerätes eingebracht wird.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen lediglich als beispielhaften Anwendungsfall
für die erfindungsgemäße Aluskelettausbildung dienenden Bohrhammer; Fig. 2 eine
Teilseitenansicht des Bohrhammers der Fig. 1; Fig. 3 als Ausschnitt eine Detaildarstellung
hauptsächlich im Bereich der reziproken Hammerbewegung sowie der Zwischen- oder
Vorgelegewelle, entsprechend der Schnittangabe III-III der Fig. 4; Fig. 4 einen
Querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1; die Fig. 5a, Sb und 5c Darstellungen
der Stellhülse für die Einkupplung des Hammerwerks; während die folgenden Figuren
6-13 jeweils Ansichten des das Aluminiumskelett bildenden Zylinderflansches zeigen,
nämlich Fig. 6 eine Ansicht des Zylinderflansches von der Exzenterseite, also auf
das Werkzeug gesehen von hinten, Fig. 7 einen Längsschnitt längs der Linie VII-VII
der Fig. 6, Fig. 8 eine Ansicht des Zylinderflansches von der Vorderseite aus, Fig.
9 eine Seitenansicht des Zylinderflansches;
fig. 10 einen Schnitt
längs der Linie X-X der Fig. 6; Fig. 11 eine Ansicht des in Fig. 6 dargestellten
Zylinderflansches von oben, Fig. 12 die Schnittdarstellung des Zylinderflansches
längs der Linie XII-XII der Fig. 8 und Fig. 13 die Schnittdarstellung des Zylinderflansches
längs der Linie XIII-XIII der Fig. 8.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Grundgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, ein stabilisierendes Aluminiumskelett im gesamten Bereich
des Schlagantriebs oder Hammerwerks anzuordnen, welches mit einem Rohrteil gleichzeitig
die direkte, also unter Verzicht auf eine gesonderte Gleitbuchse, unmittelbare Führung
für den Antriebskolben als auch die Lagerung für den gesamten Exzentertrieb sicherstellt
derart, daß die von der Antriebswelle des L'lektromotors angetriebene Vorgelegewelle
lediglich noci als Verteilermittel für den Drehantrieb einerseits der Bohrspindelhülse
und andererseits der Exzenterwelle dient, ohne besonderen Schlag- und Stoßbelastungen
ausgesetzt zu sein. Mit anderen Worten, das im folgenden als Zylinderflansch bezeichnete
und in etwa so ausgebildete Aluminiumskelett übernimmt tragende, lagernde und stabilisierende
Aufgaben für den qesamten Hammerwerksbereich und -antrieb und verbindet so ein gutes
Wärmeabführvermögen mit geringer Reibung, geringem Bau-und Montageaufwand.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Bohrhammer 10 kann
das
Gehäuse in i.iblicller Weisc in Längsrichtung c3etcilL, also als Doppelschalengehäuse
ausgebildet sein, mit mindestens auch einer axialen Schnitt- oder Tren-nstelle,
die mit A bezeichnet ist; mit Längsschrauben 11 und 12 (vgl. Fig. 2), die in entsprechende
seitliche Ausnehmungen der hinteren Gehäusehälfte 10a eingesetzt und in innere Vorsprünge
der vorderen Gehäusehälfte 1Ob eingeschraubt und festgespannt werden.
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in der hinteren Gehäusehälfte ist bei 12 der Antriebsmotor mit Lüfterrad
13, Rotor 14 mit Motorantriebswelle 15, den Kohleführungen 16a, 16b und beidseitigen
Kugellagern 17 und 18 dargestellt; weiter unten im l-landgriff befinden sich noch
einige elektronische oder elektrische Schaltelemente u. dgl., die zusammen mit 19
bezeichnet sind und auf die im folgenden nicht weiter eingegangen wird, weil sie
nicht zur Erfindung gehören.
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Das Antriebsritzel 20 der Motorwelle 15 steht mit einem Zahnrad 21,
das fest auf einer Zwischen-oder Vorgelegewelle 22 für den Schlagantrieb und den
Antrieb einer Bohrspindelhülse 23 angeordnet ist, im Eingriff (vgl.
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hierzu auch die Teildarstellung der Fig. 3, die insbesondere den Bereich
der Vorgelegewelle und den Schlagantrieb genauer zeigt). Entsprechend der Darstellung
der Fig. 1 und 3 ist mit 24 ein eine Vielzahl von Lager-und Führungsaufgaben übernehmender
Zylinderflansch bezeichnet, der aus Aluminium besteht und im Spritzguß-oder Druckgußverfahren
hergestellt sein kann und eine innere Führungs-Gleitbohrung 25 ausbildet zur gleitverschieblichen
Lagerung des über eine Exzenterwirkung angetriebenen, sich in der Führungsbohrung
25 hin- und herbewegenden Arbeits- oder Antriebskolbens 26. Der sich nach vorn,
also zum Werkzeug und in der Zeichenebene nach links'erstreckende rohrförmige Führungsbereich
des Zylinderflansches 24 ist von einer Bohrspindelhülse 27 umgeben, die im Gehäuse
beispielsweise über ein bei 28 angedeutetes Nadellager und ein vorderes Kugellager
29 drehbar und axial unverschiebbar gehalten ist.
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Am hinteren, sich bei dieser Ausführungsform etwas erweiternden Teil
der Bohrspindelhülse 27 sitzt, axialverschieblich, jedoch drehfest in geeigneter
Ausführung, beispielsweise längsverschiebbar durch Längsnuten gelagert, ein Zahnradzwilling
30, wobei die Längsverschieblichkeit der beiden Zahnräder 30a, 30b der Gangumschaltung
dient. Mit besonderem Hinweis auf
Fig. 3 läßt sich entnehmen, daß
die Vorgelegewelle 22 beidseitig über Nadellager 31, 32 im Gehäuse stationär, aber
natürlich drehbar gelagert ist und im Bereich des Zahnradzwillings 30 über eine
entsprechende Zahnradpaaruny aus den Zahnrädern 32a, 32b verfügt, die drehfest und
axial unverschieblich auf der Vorgelegewelle 22 befestigt sind.
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Hierdurch ergibt sich die erste Umschaltmöglichkeit für eine entsprechende
Drehzahluntersetzung, denn die Bohrspindelhülse 27 verjüngt sich nach vorn bis zu
einem Werkzeugaufnahmebereich, der in Fig. 1 allgemein mit 33 bezeichnet ist und
der ein eingesetztes Werkzeug 34 über mindestens zwei, sich gegenüberliegende Keilkörper
35a, 35b lagert.
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Um den Bohrhammer in seiner Drehzahl umzuschalten, ist es daher erforderlich,
auf den Zahnradzwilling 30 eine Verschiebebewegung in axialer Richtung auszuführen,
so daß dieser sich entweder in der in Fig. 3 in durchgezogenen Linien dargestellten
ersten Position befindet, in welcher das Zahnrad 30b mit dem Zahnrad 32b auf der
Vorgelegewelle 22 kämmt, oder in der strichpunktierten Position, in welcher dann
das Zahnrad 30a mit dem Zahnrad 32a auf der Vorgelegewelle im Eingriff steht.
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Eine zweite Umschaltmöglichkeit - wie die Umschaltung bzw. die für
diese Umschaltung vorgesehenen Stellantriebe der hier durch eine axiale Verschiebung
bewegten Maschinenelemente und Teile im einzelnen arbeiten, wird weiter unten noch
erläutert - ergibt sich dann durch die ergänzend noch vorgesehene Möglichkeit, die
für
sich gesehen bei derartigen Bohrhammern auch bekannt ist, den Schlagantrieb wahlweise
ein- oder auszuschalten. Zu diesem Zweck ist in einer am Zylinderflansch 24 befestigten
Lagerung 36 eine Exzenterwelle 37 über geeignete Nadellager 38 quer zur Vorgelegewelle
22 drehbar gelagert, wobei die Exzenterwelle 37 an ihrem oberen Ende einen Exzenter-Drehzapfen
39 und an ihrem unteren Ende ein schrägverzahntes Zahnrad 40 lagert, welches mit
einem weiteren Zahnrad 41 kämmt, das frei drehbar, jedoch axial insoweit unverschieblich
auf der Vorgelegewelle 22 gelagert ist.
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Zur Drehmitnahme der Exzenterwelle 37, wodurch sich die Schlagwirkung
in einer weiter unten noch kurz erläuterten,Weise ergibt, ist eine Kupplungsmuffe
oder Stellhülse 42 vorgesehen, die in der Darstellung der Fig. 5a, b und c noch
.im einzelnen vergrößert gezeigt ist. Die Stellhülse 42, wie sie im folgenden lediglich
noch bezeichnet wird, ist drehfest auf der Vorgelegewelle 22, jedoch axial verschiebbar
angeordnet, beispielsweise durch eine entsprechende Keilnutenverzahnung, und kann
in Richtung auf das freidrehende Zahnrad 41 bewegt werden. Dabei verfügt die Stellhülse
42 über mindestens einen, vorzugsweise zwei oder gegebenenfalls auch noch mehrere,
Mitnahmezapfen 43, 44, die sich im Falle von nur zwei Mitnehmerzapfen diametral
gegenüberliegen. Beim axialen Verschieben der Stellhülse 42 in derZeichenebene der
Fig. 3 nach rechts, also in Richtung auf das Zahnrad 41 greifen die. Mitnahmezapfen
43, 44 in entsprechende Aufnahmeöffnungen am Zahnrad 41 ein, und der Schlagantrieb
wird betAtlgt. Hierzu ist ein pleuelartig wirkendes Verbindungsglied 45 zwischen
dem
Exzenterzapfen 39 auf der Exzenterwelle 37 und dem Arbeits- oder Antriebskolben
26 vorgesehen, der in der Führungsbohrung 25 des Zylinderflansches 24 gleitet.
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Im Inneren des Arbeits- oder Antriebskolbens befindet sich dann noch
ein axial freigeführter Schlagkolben oder -körper 46, dem so auf pneumatischem Weg
ebenfalls eine hin- und herverlaufende Bewegung vermittelt wird, wodurch dieser
Schlagkolben 46 beim jeweiligen Vorwärtshub jedenfalls die ihm innewohnende Bewegungsenergie
dann entweder unmittelbar auf den Schaft des eingesetzten Werkzeugs 34 oder auf
ein Schlagübertragungselement oder Döpper 48 überträgt. Durch die wahlweise Gangverschiebung
dreht sich also mit gewünschter Drehzahl das Werkzeug 34 über die Bohrspindelhülse
und übt gleichzeitig eine axiale Hammerwirkung durch den Schlagantrieb aus, der
sich durch eine Verschiebebewegung der Stellhülse 42 im Bereich der Vorgelegewelle
22 ergibt.
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Die spezielle Ausbildung des Zylinderflansches läßt sich am besten
den verschiedenen Ansichts- und Schnittdarstellungen entsprechend den Fig. 6-13
entnehmen; hierdurch läßt sich auch erkennen, daß die nach vorne, also in Richtung
auf das Werkzeug gerichtete, offene Rohrform 24a des Zylinderflansches etwa im hinteren
Drittel in eine querwandartige Verbreiterung 24b übergeht, die einmal, gegebenenfalls
mitweiteren an Quer- und Längsrippen bzw. Stegen des Gehäuses anschlagenden Teilen,
mindestens zwei Bohrungen 63, 64 enthält, mit welchen der Zylinderflansch 24 an
entsprechenden Bohrungsvorsprüngen des Gehäuses befestigt wird.
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In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, daß das Gehäuse, wie weiter
vorn schon erwähnt, längs einer quer verlaufenden Schnittstelle auch in dieser Richtung
noch zweigeteilt ist, so daß man den vorderen Werkzeugteil einschließlich der gesamten
Hammerwerklagerung unter Verwendung des tragenden Aluminiumskeletts des Zylinderflansches
komplett montieren und dann auf den hinteren Bereich aufsetzen kann, wobei lediglich
die Lagerung der Vorgelegewelle 22 und der Eingriff des Antriebswellenritzels in
das Zahnrad 21 der Vorgelegewelle 22 zu beachten sind.
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Der Querwandteil 24b des Zylinderflansches 24 bildet ferner für den
(schräggestellten) Exzentertrieb -vgl. Fig. 4 - durch Gewindebohrungen 65a, 65b
eine Befestigungsmöglichkeit, und zwar so, daß der Lagerkörper 36 für die den Exzenterzapfen
39 tragende Exzenterwelle 37 mittels zweier Befestigungsschrauben 66a, 66b, insofern
hochgenau zur vom einstückigen Rohrteil gebildeten inneren Gleitfläche für den Antriebskolben
positioniert werden kann.
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Von der Querwand 24b dann weiter nach rückwärts ausgehend ist am Zylinderflansch
24 dann noch eine nach oben dachartig geschlossene, an ihren Außenwänden Kühlrippen
67 aufweisende U-förmige, sich nach unten trapezförmig öffnende Verlängerung 24c
vorgesehen, die besonders gut zur Kühlung des gesamten, solchermaßen gebildeten
Aluminiumskeletts beiträgt. An dieser Stelle erweist es sich als zweckmäßig, darauf
hinzuweisen, daß die genaue Form des Zylinderflansches mit wünschenswerter Klarheit
der Vielfalt der Ansichten
und Schnitte der Fig. 6-13 entnommen
werden kann, so daß weitere Ausführungen mit Bezug auf seitliche Verstärkungsrippen,
Querflansche u. dgl. nicht erforderlich sind; sie gelten für den Fachmann als aus
der Zeichnung hinreichend offenbart.
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Ein besonderer Vorteil vorliegender Erfindung besteht noch darin,
daß entsprechend einem weiteren bevorzugten Merkmal die Innenbohrung 68 des vorderen
Rohrteils 24a des Zylinderflansches 24 unter Verzicht auf jede zusätzliche Gleitbuchse
unmittelbar die Gleitfläche für den Antriebskolben 26 bildet, und zwar mit einer
geeigneten, eine leichte Gleitfähigkeit bewirkenden Beschichtung, die bevorzugt
nach dem sogenannten Hardcoåting-Verfahren hergestellt ist und bei Ausbildung des
gesamten Zylinderflansches als Aluminiumdruck-oder Spritzgußstück eine Eloxalbeschichtung
darstellt.
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Diese ist extrem hart und verschleißfrei und verfügt über eine besonders
gute Gleitfähigkeit für den Antriebskolben.
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Entsprechend und in einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Erfindung
ist auch der Antriebskolben mindestens an seiner Außenseite, die auf der inneren
Zy-.
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linderfläche 68 des Rohrteils 24a gleitet, ebenfalls nach dem Hardcoating-Verfahren
beschichtet; da auch der Antriebskolben aus Aluminium nach bekannten Verfahren (Druckguß-
oder Spritzgußverfahren) bevorzugt hergestellt ist, ist diese Beschichtung ebenfalls
eine Eloxalbeschichtung.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ergibt sich daraus,
daß,
da man ohnehin auf dem Antriebskolben auf seiner äußeren Gleitfläche eine Eloxalbeschichtung
aufbringt, diese auch zweckmäßigerweise gleich auf seine innere Zylinderfläche ebenfalls
mit aufbringt, und zwar im gleichen Herstellungsschritt, so daß sich für den im
Inneren des Antriebskolbens gelagerten Flugkolben oder Schläger 46 gleichermaßen
hervorragende Gleiteigenschaften ergeben; in diesem Falle und wenn der Flugkolben
beispielsweise aus Stahl besteht, ergeben sich entsprechend gute Gleiteigenschaften
Stahl auf Eloxalbeschichtung.
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In der seitlichen Darstellung der Fig. 2 des Elektro-(hand)werkzeugs
erkennt man durch Kühlöffnungen 69 des Gehäuses die weiter vorn erwähnten Kühlrippen
67 des Xylinderflansches 24, die daher bevorzugt im vom Ventilator 17 erzeugten
Kühlluftstrom liegen.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung
dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
miteinander erfindungswesentlich sein.