EP3000560A1 - Eintreibgerät mit Gasfeder - Google Patents

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Publication number
EP3000560A1
EP3000560A1 EP14186424.9A EP14186424A EP3000560A1 EP 3000560 A1 EP3000560 A1 EP 3000560A1 EP 14186424 A EP14186424 A EP 14186424A EP 3000560 A1 EP3000560 A1 EP 3000560A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston rod
piston
piston head
head
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14186424.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Iwan Wolf
Mario Grazioli
Karl Franz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to EP14186424.9A priority Critical patent/EP3000560A1/de
Priority to TW104125766A priority patent/TWI602664B/zh
Priority to CN201580051602.2A priority patent/CN106715981A/zh
Priority to JP2017516482A priority patent/JP6373491B2/ja
Priority to ES15766836.9T priority patent/ES2693331T3/es
Priority to US15/511,359 priority patent/US20170282341A1/en
Priority to PCT/EP2015/071693 priority patent/WO2016046188A1/de
Priority to EP15766836.9A priority patent/EP3197642B1/de
Publication of EP3000560A1 publication Critical patent/EP3000560A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/04—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by fluid pressure, e.g. by air pressure
    • B25C1/047—Mechanical details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25C—HAND-HELD NAILING OR STAPLING TOOLS; MANUALLY OPERATED PORTABLE STAPLING TOOLS
    • B25C1/00—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices
    • B25C1/06—Hand-held nailing tools; Nail feeding devices operated by electric power

Definitions

  • the invention relates to a tacker, in particular a hand-held tacker, according to the preamble of claim 1.
  • WO 2009/046076 A1 describes a driving tool for driving a nail into a workpiece in which a gas spring is biased by an electric motor to drive in a setting piston.
  • a piston member of the gas spring is connected via a hinge joint with a substantially strip-shaped piston rod, so that an angle compensation between piston member and piston rod can be done only in one plane.
  • the loading of the hinge joint in the region of a hinge pin means a limitation of the transferable forces and thus the driving energy.
  • the piston head is usually guided in a cylinder.
  • the piston rod regularly has a considerably smaller diameter than the piston head. It can act within the meaning of the invention directly as setting piston by a nail-side end of the piston rod is formed accordingly.
  • the setting piston can also be designed as a component which is movable separately from the piston rod or as a separate component, but which is firmly connected to the piston rod.
  • the thrust bearing in the sense of the invention absorbs forces acting in the driving direction and transmits them to the piston rod. Other directed forces need not necessarily be transferable from the thrust bearing.
  • the thrust bearing preferably comprises a pair of each about a central axis of the piston head rotationally symmetrical pressing surfaces.
  • the one pressing surface is expediently formed on the piston head and the other pressing surface is formed on the piston rod.
  • the pressing surfaces in the region of your system have different radii of curvature from each other.
  • the pivoting of the thrust bearing to compensate for slants is particularly smooth.
  • one of the pressing surfaces, in particular the pressing surface of the piston rod is convex.
  • the other pressing surface may be correspondingly concave with a larger radius of curvature or even plan formed.
  • the pressing surfaces in the area of your system have the same radii of curvature. This can for example be in the formation of the thrust bearing as a ball joint. In such an embodiment, a particularly large contact of the pressing surfaces with correspondingly good power transmission is present.
  • Such an embodiment also includes planar pressing surfaces, wherein a corresponding compensation of a skew is achieved by elastic deformation of a correspondingly selected material of the piston head and / or piston rod.
  • At least one of the pressing surfaces is formed on an insert part, which is fixed to one of the two, piston head or piston rod.
  • the insert part for example, consist of a particularly hard material such as steel and transmit the forces occurring over a relatively small area contact.
  • the rest of the component, in particular the piston head may be made of a softer material such as plastic or aluminum.
  • the piston head of a material having a density of less than 3.5 g / cm 3
  • the piston rod may be made of a material having a density greater than 3.5 g / cm 3 .
  • the piston rod is made of a metal, in particular a steel. This allows the absorption of large impulses and the transmission of high energies to a nail member.
  • the piston head may be made of a softer material such as plastic or a light metal.
  • a radially inwardly directed, in particular curved edge is formed on the piston head, by means of which the piston rod is guided by the piston head in the radial direction.
  • Such a leadership of the piston rod is durable and works in a simple way with the thrust bearing.
  • an inlet bevel can be provided, by means of which the piston rod is centered on an axis of the piston head.
  • the piston rod is not connected in the driving direction with the piston head. This allows a free advance or lifting the piston rod in the drive direction, whereby the piston head is particularly spared, for example in the case of empty shots.
  • a non-uniform material structural part is fixed on the piston rod, by means of which the piston rod can be coupled to the electric motor.
  • the separate formation of the structural part allows a simple, for example rotationally symmetrical shaping of the piston rod, which gives advantages in particular at high material densities and material hardnesses of the piston rod.
  • the structural part is formed as a casting on the piston rod.
  • the piston rod may consist of a steel or other high-strength metal, wherein the structural part is cast as a plastic casting or as a light-metal casting on the piston rod.
  • the piston rod comprises a ball head as part of the thrust bearing. This allows a particularly large power transmission.
  • the piston rod is connected via an elastic snap connection with the piston head. This allows a simple Swiveling the piston rod by small angles due to the elasticity of the snap connection.
  • the piston rod is connected via a flexurally elastic plastic with the piston head.
  • a plastic may for example be molded to achieve a permanent positive connection of the piston rod to the piston head.
  • the elasticity of the plastic allows sufficient pivoting of the piston rod in several levels.
  • the plastic may preferably be a thermoplastic elastomer (TPE) of correspondingly optimized hardness.
  • a drive-in device is designed for high drive-in energies.
  • the drive-in energies can exceed values of 30 joules, preferably 40 joules.
  • FIG. 1 An inventive tacker is according to Fig. 1 received in a hand-held housing 1.
  • the housing 1 has a handle 1a with a trigger 1b for triggering a driving operation.
  • an accumulator 2 for storing electrical energy, an electronic control unit 3 and a safety sensor 4 for the secure release of a driving operation are provided.
  • each a nail is loaded into a mouth part 6 of the tacker. From this position, the nail is driven by impact of a setting piston 7 in a workpiece.
  • the setting piston 7 is designed as a front end of a piston rod 8 in the driving direction.
  • the piston rod 8 abuts at its rear end via a thrust bearing 9 on a piston head 10.
  • the piston head 10 is guided as a movable part of a gas spring 11 in a cylinder 12 and sealed by circumferential seals 13 pressure-tight.
  • the gas spring 11 is also in a maximum relaxed state ( Fig. 1 ) permanently filled with a gas under pressure to increase the energy consumption per stroke or the spring constant.
  • the gas spring is tensioned by the piston rod 8 is moved by means of an electric motor 14 counter to the driving direction.
  • a structure 15 is formed on the piston rod 8, which meshes with a rotating output member 16 of the electric motor 14 and thus forms a total of a tensioning mechanism.
  • the structure 15 has substantially the form and function of a rack.
  • Other parts of the tensioning mechanism may include, for example, a holding member, by means of which the tensioned gas spring can be triggered (not shown).
  • Fig. 1 The representation after Fig. 1 is purely schematic.
  • the combination of piston rod 8 and piston head 10 is formed in a special way, wherein the thrust bearing 9 allows a small pivoting of the piston rod 8 in several planes relative to the piston head 10.
  • the pivoting can be done in any direction.
  • various solutions and detailed designs are proposed, which are explained in more detail below.
  • the pressure bearing 9 is formed by means of two pressing surfaces 9a, 9b, which are pressed against each other at least during acceleration of the piston rod.
  • the pressing surfaces are rotationally symmetrical about a central axis Z extended in the driving direction.
  • the first pressing surface 9 a is formed as a substantially flat surface (infinite radius of curvature) on an end face of the piston head 10.
  • Fig. 2 it consists of the material of the piston head, in this case a plastic.
  • the second pressing surface 9b is formed as a convex surface (positive radius of curvature) at a mushroom-shaped rear end of the piston rod 8.
  • the pressing surfaces 9a, 9b therefore have different radii of curvature in the region of their abutment. The surfaces therefore only touch one another in a geometrical manner.
  • the actual contact area of the pressing surfaces is obviously larger, the size depending on the hardness of the sheet materials and the magnitude of the pressing force.
  • the piston rings are made of steel in order to be able to transfer large set energies of more than 40 joules to the nail.
  • a radially inwardly directed outer edge 17 is stepped, by means of which, at least during the installation of the pressing surfaces 9a, 9b, the rear, mushroom-shaped end of the piston rod 8 is guided in the radial direction.
  • the edge 17 also has a chamfer, by means of which the piston rod 8 is guided self-centering, if in the course of Eintreibvorgangs a release of the piston rod 8 takes place from the piston head 10.
  • Fig. 3 shows a further development of the example Fig. 2 , The only difference here is the pressing surface 9a formed on the side of the piston head 10 on an insert part 18 which is inserted into the end face of the piston head 10 and consists of a high-strength material such as steel. This allows a wear-free and low-friction transmission of high acceleration forces.
  • the remaining piston head 10 is made of a softer and lighter material such as plastic or light metal.
  • Structure 15 is shown in the examples Fig. 2 and Fig. 3 formed as a series of recesses, which are introduced into the steel piston rod 8.
  • the structure 15 has been sprayed onto a steel core of the piston rod 8 as a structural part made of plastic.
  • the piston rod 8 has a taper, by means of which the plastic of the structural part 15 is held in a form-fitting manner.
  • Fig. 5 shows a development of the example Fig. 4 wherein the structural member 15 has teeth for mating on at least two opposite sides. As a result, a particularly large adhesion can be realized.
  • the teeth are formed only on one side of the piston rod.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the invention.
  • the piston rod 8 is connected via a ball head 19 with the piston head 10.
  • the convex ball head 19 engages in a corresponding, formed on the piston head 10 ball socket 20 with the same radius of curvature. Accordingly, the pressing surfaces 9a, 9b are particularly large.
  • the ball joint may be closed or open. Accordingly, the piston rod can be held positively in the pulling direction or be movable away in the pulling direction of the piston head away.
  • the piston rod 8 is pivotable in each plane by an angle W relative to the piston head 10.
  • the angle W is exaggerated.
  • typical swivel angle to compensate for tolerances are usually less than a 1 degree.
  • the seal 13 of the piston head is in Fig. 6 shown as a construction of three rings.
  • a front in the driving direction ring is designed as a scraper ring, a middle ring is formed as oil-impregnated felt ring and a rear ring is formed as a pressure-tight seal.
  • Fig. 7 shows a variant in which the piston rod 8 has a circumferential bead 21 which is held by a resilient, circumferential locking ring 21 positively in the driving direction.
  • the piston rod is thereby connected in the manner of a snap connection with the piston head 10, so that a force can also be transmitted in the pulling direction.
  • the pressing surfaces 9a, 9b are each made flat, wherein a pivoting in all planes is achieved by the elasticity of the piston material or at least the material of the snap ring 22.
  • Fig. 8 indicates one Fig. 7 similar example in which instead of the snap ring, a front part of the piston head 10 as a ring 23 of a flexurally elastic plastic, in the present case a thermoplastic elastomer, is integrally formed.
  • the piston rod 8 is permanently connected in a form-fitting manner with the piston head, so that a force transmission in the pulling direction is also provided here.
  • the ring 23 can be formed, for example, by an injection molding on the piston head 10 and piston rod 8. The pivoting of the piston rod 8 in all planes is given above all by the elasticity of the ring 23.
  • At least one of the pressing surfaces 9a, 9b of the examples FIGS. 7 and 8 may have a convex curvature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, umfassend einen rotierenden Motor (14), insbesondere Elektromotor, eine Gasfeder (11) mit einem elastisch komprimierbaren Gasvolumen, und einen Setzkolben (8), wobei die Gasfeder (11) über eine Spannmechanik (15, 16) durch den Motor (14) gespannt werden kann, um nach einer Freigabe aus dem gespannten Zustand den Setzkolben (8) in eine Eintreibrichtung zu beschleunigen, wobei die Gasfeder (11) einen gasdicht geführten Kolbenkopf (10) umfasst, an den in Eintreibrichtung eine Kolbenstange (8) als separates Bauteil anschließt, wobei die Kolbenstange (8) über ein in mehreren Ebenen schwenkbares Drucklager (9) mit dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Eintreibgerät, insbesondere ein handgeführtes Eintreibgerät, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • WO 2009/046076 A1 beschreibt ein Eintreibgerät zum Eintreiben eines Nagels in ein Werkstück, bei dem eine Gasfeder durch einen Elektromotor vorgespannt wird, um einen Setzkolben einzutreiben. Ein Kolbenglied der Gasfeder ist über ein Scharniergelenk mit einer im Wesentlichen streifenförmigen Kolbenstange verbunden, so dass ein Winkelausgleich zwischen Kolbenglied und Kolbenstange nur in einer Ebene erfolgen kann. Zudem bedeutet die Belastung des Scharniergelenks im Bereich eines Scharnierstiftes eine Begrenzung der übertragbaren Kräfte und somit der Eintreibenergie.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Eintreibgerät anzugeben, das eine hohe Eintreibenergie ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Eintreibgerät erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Vorsehen eines in mehreren Ebenen schwenkbaren Drucklagers kann die Kolbenstange optimal gegenüber dem Kolbenkopf ausweichen, so dass möglichst wenige Momente an dem Kolbenkopf angreifen.
  • Dies erlaubt eine optimale und langlebige Abdichtung des Kolbenkopfes, so dass insbesondere Gasfedern mit hoher Vorspannung bzw. dauerhafter hoher Druckbeaufschlagung verwendet werden können.
  • Der Kolbenkopf ist üblicherweise in einem Zylinder geführt. Die Kolbenstange hat regelmäßig einen erheblich kleineren Durchmesser als der Kolbenkopf. Sie kann im Sinne der Erfindung unmittelbar als Setzkolben fungieren, indem ein nagelseitiges Ende der Kolbenstange entsprechend ausgeformt ist. Je nach Anforderungen kann der Setzkolben aber auch als separat zu der Kolbenstange bewegbares Bauteil oder als separates, aber fest mit der Kolbenstange verbundenes Bauteil ausgebildet sein.
  • Das Drucklager im Sinne der Erfindung nimmt in Eintreibrichtung wirkende Kräfte auf und überträgt sie auf die Kolbenstange. Anders gerichtete Kräfte müssen nicht notwendig von dem Drucklager übertragbar sein.
  • Zur optimalen Übertragung großer Kräfte umfasst das Drucklager bevorzugt ein Paar von jeweils um eine Zentralachse des Kolbenkopfes rotationssymmetrische Pressflächen. Dabei ist die eine Pressfläche zweckmäßig an dem Kolbenkopf ausgebildet und die andere Pressfläche ist an der Kolbenstange ausgebildet.
  • Bei einer ersten möglichen Ausführungsform weisen dabei die Pressflächen im Bereich Ihrer Anlage voneinander verschiedene Krümmungsradien auf. Hierdurch ist die Verschwenkung des Drucklagers zum Ausgleich von Schiefständen besonders leichtgängig. Bevorzugt ist eine der Pressflächen, insbesondere die Pressfläche der Kolbenstange, konvex ausgebildet. Die andere Pressfläche kann entsprechend konkav mit größerem Krümmungsradius oder auch plan ausgeformt sein.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform weisen die Pressflächen im Bereich Ihrer Anlage gleiche Krümmungsradien auf. Dies kann zum Beispiel bei Ausbildung des Drucklagers als Kugelgelenk vorliegen. Bei einer solchen Ausgestaltung liegt eine besonders große Berührung der Pressflächen mit entsprechend guter Kraftübertragung vor. Eine solche Ausgestaltung umfasst auch ebene Pressflächen, wobei ein entsprechender Ausgleich eines Schiefstands durch elastische Deformation eines entsprechend gewählten Materials von Kolbenkopf und/oder Kolbenstange erzielt wird.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine der Pressflächen an einem Einlageteil ausgebildet, das an einem von beiden, Kolbenkopf oder Kolbenstange, festgelegt ist. So kann das Einlageteil zum Beispiel aus einem besonders harten Material wie zum Beispiel Stahl bestehen und die auftretenden Kräfte über einen relativ kleinen Flächenkontakt übertragen. Das übrige Bauteil, insbesondere der Kolbenkopf, kann aus einem weicheren Material wie etwa Kunststoff oder Aluminium bestehen. Allgemein vorteilhaft kann der Kolbenkopf aus einem Material mit einer Dichte von weniger als 3,5 g/cm3 bestehen, und die Kolbenstange kann aus einem Material mit einer Dichte von mehr als 3,5 g/cm3 bestehen.
  • Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform besteht die Kolbenstange aus einem Metall, insbesondere einem Stahl. Dies erlaubt die Aufnahme großer Impulse und die Übertragung hoher Energien auf ein Nagelglied. Der Kolbenkopf kann aus einem weicheren Material wie etwa Kunststoff oder einem Leichtmetall bestehen.
  • Bei einer bevorzugten Detailgestaltung ist an dem Kolbenkopf ein radial nach innen gerichteter, insbesondere gekrümmter Rand ausgebildet, mittels dessen die Kolbenstange durch den Kolbenkopf in radialer Richtung geführt ist. Eine solche Führung der Kolbenstange ist langlebig und wirkt auf einfache Weise mit dem Drucklager zusammen. Dabei kann auch eine Einlaufschräge vorgesehen sein, mittels der die Kolbenstange auf eine Achse des Kolbenkopfes zentriert wird.
  • Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Kolbenstange in Eintreibrichtung nicht mit dem Kolbenkopf verbunden ist. Dies ermöglicht ein freies Voreilen bzw. Abheben der Kolbenstange in Eintreibrichtung, wodurch der Kolbenkopf besonders geschont wird, zum Beispiel im Fall von Leerschüssen.
  • Bei einer allgemein bevorzugten Eintreibvorrichtung ist an der Kolbenstange ein nicht materialeinheitliches Strukturteil festgelegt ist, mittels dessen die Kolbenstange mit dem Elektromotor verkoppelbar ist. Die separate Ausformung des Strukturteils erlaubt eine einfache, zum Beispiel rotationssymmetrische Formgebung der Kolbenstange, was insbesondere bei hohen Materialdichten und Materialhärten der Kolbenstange Vorteile ergibt. Besonders bevorzugt ist das Strukturteil dabei als Giessteil an der Kolbenstange angeformt. Zum Beispiel kann die Kolbenstange aus einem Stahl oder anderen hochfesten Metall bestehen, wobei das Strukturteil als Kunststoff-Giessteil oder auch als Leichmetall-Giessteil an der Kolbenstange angegossen ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kolbenstange einen Kugelkopf als Teil des Drucklagers. Dies ermöglicht eine besonders große Kraftübertragung.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolbenstange über eine elastische Schnappverbindung mit dem Kolbenkopf verbunden. Dies erlaubt eine einfache Verschwenkung der Kolbenstange um kleine Winkel aufgrund der Elastizität der Schnappverbindung.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Kolbenstange über einen biegeelastischen Kunststoff mit dem Kolbenkopf verbunden. Ein solcher Kunststoff kann zum Beispiel angespritzt sein, um eine dauerhaft formschlüssige Verbindung der Kolbenstange mit dem Kolbenkopf zu erzielen. Die Elastizität des Kunststoffs erlaubt die ausreichende Verschwenkung der Kolbenstange in mehreren Ebenen. Der Kunststoff kann bevorzugt ein thermoplastisches Elastomer (TPE) von entsprechend optimierter Härte sein.
  • Allgemein bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät für hohe Eintreibenergien ausgebildet. Die Eintreibenergien können dabei Werte von 30 Joule, bevorzugt 40 Joule, übersteigen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Gesamtansicht eines Eintreibgerätes gemäß der Erfindung.
    Fig. 2
    zeigt eine Schnittansicht eines Kolbenkopfes und einer Kolbenstange gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Fig. 3
    zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2.
    Fig. 4
    zeigt eine schematische Draufsicht und Schnittansicht entlang der Linie A-A einer Kolbenstange eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
    Fig. 5
    zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung der Kolbenstange aus Fig. 4.
    Fig. 6
    zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Kugelgelenk als Drucklager.
    Fig. 7
    zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als Clip ausgebildeten Aufnahme der Kolbenstange.
    Fig. 8
    zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer als elastische Umspritzung ausgebildeten Aufnahme der Kolbenstange.
  • Ein erfindungsgemäßes Eintreibgerät ist gemäß Fig. 1 in einem handgeführten Gehäuse 1 aufgenommen. Das Gehäuse 1 hat einen Handgriff 1a mit einem Trigger 1 b zum Auslösen eines Eintreibvorgangs. In dem Gehäuse 1 sind ein Akkumulator 2 zur Speicherung elektrischer Energie, eine Steuerelektronik 3 und ein Sicherheitssensor 4 zur gesicherten Freigabe eines Eintreibvorgangs vorgesehen.
  • Von einem Nagelmagazin 5 wird jeweils ein Nagel in ein Mündungsteil 6 des Eintreibgerätes geladen. Aus dieser Position wird der Nagel durch Aufschlag eines Setzkolbens 7 in ein Werkstück eingetrieben.
  • Der Setzkolben 7 ist vorliegend als in Eintreibrichtung vorderes Ende einer Kolbenstange 8 ausgebildet. Die Kolbenstange 8 liegt an ihrem hinteren Ende über ein Drucklager 9 an einem Kolbenkopf 10 an. Der Kolbenkopf 10 ist als beweglicher Teil einer Gasfeder 11 in einem Zylinder 12 geführt und über umlaufende Dichtungen 13 druckfest abgedichtet.
  • Die Gasfeder 11 ist auch in einem maximal entspannten Zustand (Fig. 1) dauerhaft mit einem Gas unter Uberdruck befüllt, um die Energieaufnahme pro Hub bzw. die Federkonstante zu vergrößern.
  • Die Gasfeder wird gespannt, indem die Kolbenstange 8 mittels eines Elektromotors 14 entgegen der Eintreibrichtung bewegt wird. Hierzu ist eine Struktur 15 an der Kolbenstange 8 ausgebildet, die mit einem rotierenden Abtriebsglied 16 des Elektromotors 14 verkämmt und so insgesamt eine Spannmechanik ausbildet. Die Struktur 15 hat im Wesentlichen die Form und Funktion einer Zahnstange. Weitere Teile der Spannmechanik können zum Beispiel ein Halteglied umfassen, mittels dessen die gespannte Gasfeder ausgelöst werden kann (nicht dargestellt).
  • Die Darstellung nach Fig. 1 ist rein schematisch. Im Sinne der Erfindung ist vorliegend die Kombination aus Kolbenstange 8 und Kolbenkopf 10 auf besondere Weise ausgeformt, wobei das Drucklager 9 eine kleine Verschwenkung der Kolbenstange 8 in mehreren Ebenen gegenüber dem Kolbenkopf 10 erlaubt. Insbesondere kann die Verschwenkung in jede Richtung erfolgen. Hierzu werden verschiedene Lösungen und Detailgestaltungen vorgeschlagen, die nachfolgend näher erläutert werden.
  • Gemäß dem Beispiel nach Fig. 2 ist das Drucklager 9 mittels zweier Pressflächen 9a, 9b ausgebildet, die zumindest während einer Beschleunigung der Kolbenstange aufeinander gepresst werden. Die Pressflächen sind dabei rotationssymmetrisch um eine in der Eintreibrichtung erstreckte Zentralachse Z ausgebildet.
  • Die erste Pressfläche 9a ist als im Wesentlichen ebene Fläche (unendlicher Krümmungsradius) an einer Stirnseite des Kolbenkopfes 10 ausgeformt. Im Beispiel nach Fig. 2 besteht sie aus dem Material des Kolbenkopfes, vorliegend ein Kunststoff.
  • Die zweite Pressfläche 9b ist als konvexe Fläche (positiver Krümmungsradius) an einem pilzartig geformten, hinteren Ende der Kolbenstange 8 ausgebildet. Die Pressflächen 9a, 9b haben im Bereich ihrer Anlage daher verschiedene Krümmungsradien rein geometrisch berühren die Flächen sich daher nur in einem Punkt. Der tatsächliche Kontaktbereich der Pressflächen ist natürlich größer, wobei die Größe von der Härte der Flächenmaterialien und von der Größe der Andruckkraft abhängt.
  • Vorliegend besteht die Kolbenstage aus einem Stahl, um auch große Setzenergien von mehr als 40 Joule auf den Nagel übertragen zu können.
  • An dem Kolbenkopf ist ein radial nach innen gerichteter äußerer Rand 17 abgestuft, mittels dessen zumindest während der Anlage der Pressflächen 9a, 9b das hintere, pilzförmige Ende der Kolbenstange 8in radialer Richtung geführt ist. Der Rand 17 hat zudem eine Abschrägung, mittels derer die Kolbenstange 8 selbstzentrierend geführt wird, falls im Zuge des Eintreibvorgangs ein Lösen der Kolbenstange 8 von dem Kolbenkopf 10 stattfindet.
  • Hierzu wird angemerkt, dass bei dem Beispiel nach Fig. 2 keine zugfeste Verbindung zwischen Kolbenstange 8 und Kolbenkopf 10 besteht, sondern nur eine druckfeste. In diesem Sinne ist die Kolbenstange in Eintreibrichtung nicht mit dem Kolbenkopf verbunden.
  • Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung des Beispiels aus Fig. 2. Als einziger Unterschied ist hier die Pressfläche 9a auf Seiten des Kolbenkopfes 10 an einem Einlageteil 18 ausgebildet, das in die Stirnseite des Kolbenkopfes 10 eingesetzt ist und aus einem hochfesten Material wie etwa Stahl besteht. Dies erlaubt eine verschleißfreie und reibungsarme Übertragung hoher Beschleunigungskräfte. Der übrige Kolbenkopf 10 besteht aus einem weicheren und leichteren Material wie etwa Kunststoff oder Leichtmetall.
  • Die Struktur 15 ist in den Beispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 als Reihe von Ausnehmungen ausgebildet, die in die stählerne Kolbenstange 8 eingebracht sind.
  • Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist die Strukur 15 als Strukturteil aus Kunststoff auf einen stählernen Kern der Kolbenstange 8 aufgespritzt worden. Die Kolbenstange 8 hat hierzu eine Verjüngung, durch die der Kunststoff des Strukturteils 15 formschlüssig gehalten ist.
  • Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels aus Fig. 4, wobei das Strukturteil 15 auf zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten Zähne zur Verkämmung aufweist. Hierdurch kann ein besonders großer Kraftschluss realisiert werden. Im Beispiel nach Fig, 4 sind die Zähne nur auf einer Seite der Kolbenstange ausgebildet.
  • Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist die Kolbenstange 8 über ein Kugelkopf 19 mit dem Kolbenkopf 10 verbunden. Der konvexe Kugelkopf 19 greift in eine entsprechende, am Kolbenkopf 10 ausgeformte Kugelpfanne 20 mit gleichem Krümmungsradius ein. Entsprechend sind die Pressflächen 9a, 9b besonders groß. Je nach Umfangswinkel der Kugelpfanne 20 kann das Kugelgelenk geschlossen oder offen sein. Entsprechend kann die Kolbenstange auch in Zugrichtung formschlüssig gehalten sein oder in Zugrichtung frei von dem Kolbenkopf weg bewegbar sein.
  • Die Kolbenstange 8 ist in jeder Ebene um einen Winkel W gegenüber dem Kolbenkopf 10 verschwenkbar. In Fig. 6 ist der Winkel W übertrieben groß dargestellt. In der Praxis typische Schwenkwinkel zum Ausgleich von Toleranzen sind meist kleiner als ein 1 Grad.
  • Bei der gezeigten Version nach Fig. 6 ist zudem die Struktur 15 ähnlich wie in Fig. 4 an die Kolbenstange 8 angespritzt.
  • Die Dichtung 13 des Kolbenkopfes ist in Fig. 6 als Aufbau von drei Ringen gezeigt. Ein in Eintreibrichtung vorderer Ring ist als Abstreifring ausgebildet, ein mittlerer Ring ist als ölgetränkter Filzring ausgebildet und ein hinterer Ring ist als druckfester Dichtung ausgebildet.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der die Kolbenstange 8 einen umlaufenden Wulst 21 aufweist, der von einem elastischen, umlaufenden Rastring 21 formschlüssig in Eintreibrichtung gehalten ist. Die Kolbenstange ist dadurch nach Art einer Schnappverbindung mit dem Kolbenkopf 10 verbunden, so dass auch in Zugrichtung eine Kraftübertragen werden kann. Die Pressflächen 9a, 9b sind vorliegend jeweils eben ausgeführt, wobei eine Verschwenkung in sämtlichen Ebenen durch die Elastizität des Kolbenmaterials bzw. zumindest des Materials des Schnapprings 22 erreicht wird.
  • Fig. 8 zeigt ein zu Fig. 7 ähnliches Beispiel, bei dem an Stelle des Schnapprings ein vorderer Teil des Kolbenkopfes 10 als Ring 23 aus einem biegeelastischen Kunststoff, vorliegend ein thermoplastisches Elastomer, einstückig angeformt ist. Hierdurch ist die Kolbenstange 8 dauerhaft formschlüssig mit dem Kolbenkopf verbunden, so dass auch hier eine Kraftübertragung in Zugrichtung gegeben ist. Der Ring 23 kann zum Beispiel durch eine Spritzgießtechnik an Kolbenkopf 10 und Kolbenstange 8 angeformt werden. Die Verschwenkung der Kolbenstange 8 in sämtlichen Ebenen ist dabei vor allem durch die Elastizität des Ringes 23 gegeben.
  • Es versteht sich, dass zumindest eine der Pressflächen 9a, 9b der Beispiele aus Fig. 7 und Fig. 8 eine konvexe Krümmung aufweisen kann.
  • Allgemein können die spezifischen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele je nach Anforderungen miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Ausformungen des Strukturteils 15 gemäß Fig. 4 und Fig. 5 bei sämtlichen Ausführungsbeispielen vorliegen.

Claims (13)

  1. Eintreibgerät, umfassend
    einen rotierenden Motor (14), insbesondere Elektromotor,
    eine Gasfeder (11) mit einem elastisch komprimierbaren Gasvolumen, und
    einen Setzkolben (8),
    wobei die Gasfeder (11) über eine Spannmechanik (15, 16) durch den Motor (14) gespannt werden kann, um nach einer Freigabe aus dem gespannten Zustand den Setzkolben (8) in eine Eintreibrichtung zu beschleunigen,
    wobei die Gasfeder (11) einen gasdicht geführten Kolbenkopf (10) umfasst, an den in Eintreibrichtung eine Kolbenstange (8) als separates Bauteil anschließt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kolbenstange (8) über ein in mehreren Ebenen schwenkbares Drucklager (9) mit dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.
  2. Eintreibgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklager (9) ein Paar von jeweils um eine Zentralachse (Z) des Kolbenkopfes (10) rotationssymmetrischen Pressflächen (9a, 9b) aufweist.
  3. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (9a, 9b) im Bereich Ihrer Anlage voneinander verschiedene Krümmungsradien aufweisen.
  4. Eintreibgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressflächen (9a, 9b) im Bereich Ihrer Anlage gleiche Krümmungsradien aufweisen.
  5. Eintreibvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Pressflächen (9a, 9) an einem Einlageteil (18) ausgebildet ist, das an einem von beiden, Kolbenkopf (10) oder Kolbenstange (8), festgelegt ist.
  6. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, besteht.
  7. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolbenkopf (10) ein radial nach innen gerichteter, insbesondere gekrümmter Rand (17) ausgebildet ist, mittels dessen die Kolbenstange (8) durch den Kolbenkopf (10) in radialer Richtung geführt ist.
  8. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) in Eintreibrichtung nicht mit dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.
  9. Eintreibvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kolbenstange (8) ein nicht materialeinheitliches Strukturteil (15) festgelegt ist, mittels dessen die Kolbenstange (8) mit dem Elektromotor (14) verkoppelbar ist.
  10. Eintreibvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturteil (15) als Giessteil an der Kolbenstange (8) angeformt ist.
  11. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) einen Kugelkopf (19) als Teil des Drucklagers (9) aufweist.
  12. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) über eine elastische Schnappverbindung 21, 22) mit dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.
  13. Eintreibvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (8) über einen biegeelastischen Kunststoff (23) mit dem Kolbenkopf (10) verbunden ist.
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