JP2007098568A - 燃焼力作動型打ち込み装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】釘、ボルト、ピンのような固定素子を下地に打ち込むための燃焼力作動型打ち込み装置(10)において、換気手段(41)を作動させるための電池を不要とすることによって、重量を顕著に軽減するとともに、ユーザによる電池交換の手間を省く。
【解決手段】少なくとも1個の閉鎖可能な入口開口(15)と少なくとも1個の閉鎖可能な出口開口(19)とを備える酸化剤と燃料混合物を燃焼させるための燃焼室(13)と、前記入口開口(15)から前記燃焼室(13)を通って前記出口開口(19)にいたる気流を発生させる換気手段(41)とを有する打ち込み装置(10)に、前記換気手段(41)のための燃焼エネルギー作動型駆動ユニット(42)を設ける。
【選択図】図2

Description

本発明は、少なくとも1個の閉鎖可能な入口開口と少なくとも1個の閉鎖可能な出口開口とを備える、酸化剤と燃料の混合物を燃焼させるための燃焼室と、前記入口開口から前記燃焼室を通って前記出口開口にいたる気流を発生させる換気手段とを有するような燃焼力作動型打ち込み装置(鋲打機)に関する。
この種の打ち込み装置は、燃焼室を有し、その内部において一定量の液化ガスまたは他の気化可能な燃焼物を酸化剤、例えば周囲の空気と一緒に燃焼させる。燃焼から可能な限り高い打ち込みエネルギーを得られるようにするには、燃焼プロセスの後に排気ガスを燃焼空間すなわち燃焼室から可能な限り完全に排出することが重要である。そのために、本技術分野では例えば換気手段を設け、この換気手段により、打ち込みプロセスの後、燃焼空間に外気を通過させ、燃焼空間を掃気することが行われている。
米国特許第4403722号明細書(特許文献1)には、空気と燃焼ガスとの混合物を燃焼させるための燃焼室を有する前記のような燃焼力作動型打ち込み装置が記載されており、その燃焼室の後壁には換気手段が配置される。この換気手段は、電池によって電気エネルギーの供給を受ける電動モータによって駆動される。この電池は、補給ケースの鋲体収容部に対して平行に設けられた収容部に配置される。
米国特許第4403722号明細書
このような打ち込み装置には、電池または蓄電池を必要とする、手動案内される打ち込み装置としては重量が大きいという欠点がある。さらに、蓄積されていた電気エネルギーを使い切ってしまった場合には、電池を交換しなければならないという欠点がある。
従って、本発明の課題は、前記のような打ち込み装置であって、上述のような欠点が回避されているともに、簡単な手法で燃焼空間の換気を行うものを開発することにある。この課題は、本発明により、請求項1に記載された対策によって解決される。
すなわち、本発明の打ち込み装置は、換気手段のための燃焼エネルギー作動型駆動ユニットを有し、この駆動ユニットは、打ち込み装置の燃焼エネルギーを直接的または間接的に、換気手段のための駆動エネルギーとして利用する。従って、換気手段を作動させるための電池を不要とすることが可能になり、これにより、一方で重量が顕著に軽減されるとともに、他方でユーザによる電池交換の手間を省くことができる。
この場合、燃焼エネルギー作動型駆動ユニットに、燃焼エネルギーから生じた運動エネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積装置を設け、このエネルギー蓄積装置を換気手段に連結すると好適である。このような対策により、換気手段のための駆動エネルギーを蓄積させ、その後のある時点において取り出して費消することができる。従って、燃焼エネルギーが解放される際、つまり打ち込みプロセス中に換気手段を作動させる必要がなくなり、打ち込みプロセスが終了した後初めて、または同様に打ち込みプロセスの前に利用することができるようになる。
エネルギー蓄積装置に複数回の燃焼プロセスによって発生するエネルギーを蓄積可能な蓄積容量を設けると好適である。これによって、打ち込みプロセスの際、例えば燃焼ガスのストックが底を尽き、不完全な燃焼が生じたことにより、ピストンから換気手段に充分なエネルギーを伝達することができない場合にも、換気手段を作動させることができる。エネルギー蓄積装置により、エネルギーの不足が補填されるとともに、外気による燃焼室の完全な掃気が保証される。
本発明の技術的に簡単な変更例において、エネルギー蓄積装置をばね素子、例えば渦巻ばねやぜんまい、板ばね、エラストマばねなどとして構成する。この場合、蓄積容量をより大きくするために、複数のばね素子をエネルギー蓄積装置として設けることもできる。
エネルギー蓄積装置が、ぜんまい装置として構成されたエネルギー蓄積ユニットの一部分であると、同様に好適である。この場合、ぜんまい装置とは、導入素子の回転エネルギーによってエネルギー蓄積装置にエネルギーを充填させるためのエネルギー蓄積装置とは別の装置と、蓄積されたエネルギーを駆動装置を介して放出させるための場合に応じて切替可能な装置とを有する機構をいい、これらの装置に、1個以上の空転装置(フリーホイール)および/または駆動運動を減速もしくは変速させる伝動装置を含めることができる。蓄積されたエネルギーを放出させるための切替可能な装置に、切替命令を受けた後に一定の時間間隔の間、ぜんまい装置を始動または駆動させるとともに、その時間の経過後に自動的にぜんまい装置を停止する機構を設けることができる。従って、予め定めた時間間隔の間、そのつど換気手段を作動させることができる。
燃焼エネルギー作動型駆動ユニットにシリンダの内部でガイドされるピストンを含めるとともに、このシリンダを燃焼室と連通させるとさらに好適である。ピストンのストローク移動が、燃焼エネルギー作動型駆動ユニットの内部で、簡単な手法により換気手段の回転運動に変換されるので、このような解決法は設計上の無駄が少ない。この場合、前記ピストンを、打ち込み装置の打ち込みピストンによって兼用することができ、あるいは摺動可能な燃焼室後壁によって形成することもできる。
前記ピストンをばね素子によってシリンダの前記燃焼室とは逆側の端部に支持させると好適である。これによって、簡単な手法によりピストンをその開始態勢に移行させることができる。この場合、ばね素子は、エネルギー蓄積装置としても利用することができる。
さらに、前記ピストンに、そのストローク運動を、ストローク運動を回転運動に変換するエネルギー蓄積装置の導入素子に伝達する伝達部材を配置すると有利である。ある設計上簡単な解決法では、前記伝達部材をラック歯車として、前記導入素子をピニオン歯車として構成する。
本発明のさらなる長所および対策を従属請求項、以下の説明および図面に示す。図面に、本発明の2つの実施例を示す。以下では、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図1〜3は、本発明による手動ガイド式燃焼力作動型打ち込み装置10を示しており、この打ち込み装置10は、液体の燃料または気化させた燃料によって作動する。
図1に示す打ち込み装置10は、打ち出し態勢または開始態勢にある。打ち込み装置10はハウジング11を有し、その内部に打ち込み機構が配置され、この打ち込み機構により、打ち込み装置を下地に押し付けて作動させたときに、固定素子、例えば釘や鋲、ピンなどを下地に打ち込むことができる。
打ち込み機構には、特に、燃焼室ハウジング12の内部に配置された燃焼室と、内部で打ち込みピストンを摺動可能に支持するピストンガイド17と、ピンガイド18とが含まれる。固定素子は、このピンガイド18の内部においてガイドされるとともに、打ち込みピストン16の前方に移動する打ち込み方向側端部によって移動させられ、従って、下地に打ち込まれうる。この場合、打ち込み素子は、例えば打ち込み装置10の補給庫37にストックすることができる。
燃焼室ハウジング12は、ピストンガイド17に固着されるとともに、ピストンガイド17に対面するその端部領域に少なくとも1個の出口開口19を有する。燃焼室12ハウジングの外側において、スリーブとして構成された第1閉鎖手段26が軸線方向に摺動ガイドされ、出口開口19は、この第1閉鎖手段26によって閉じることができる。この場合、出口開口19の第1閉鎖手段26に対する密封性を強化するために、例えばOリングとして構成された封止体28を設ける。さらに、第1閉鎖手段26は、押し付けロッドの形で構成された押し付けロッド25に連結され、この押し付けロッドは、ピンガイド18に摺動ガイドされる押し付けガイド58に連結されている。
燃焼室ハウジング12のピストンガイド17とは逆側の端部に、燃焼室後壁14を設け、その内部にハウジングの空気入口39に連通された入口開口15を配置する。この入口開口15は、閉鎖プレートとして構成された第2閉鎖手段27によって閉じることができ、この第2閉鎖手段27は、同様に押し付けロッド25に結合させる。この場合、入口開口15の第2閉鎖手段27に対する密封性を強化するために、例えばOリングとして構成された封止素子29を設ける。
この実施例において、燃焼室13は、分離壁33によって第1の小室31と第2の小室32とに分割され、第1小室31内のみに、燃焼室13の内部に存在する、空気と燃料の混合物を点火するための点火ユニット23が配置される。分離壁33には環状開口35が設けられ、横断開口60を備えた環状プレート34は、押し付けロッド25によってこの環状開口35の内部を移動することができる。さらに、環状プレート34は、押し付けロッド25に結合された支持素子59に載置され、この支持素子59は第2閉鎖手段27をも支持する。
燃焼室13の内部への燃料の供給は、例えば液体ガス用容器のような燃料タンク20から燃料導管21を経由させて行う。さらに、燃料導管21の内部には、全体として参照符号22が付された配量装置22が設けられ、この配量装置22は、例えば2個の配量バルブを含み、この配量バルブそれぞれが、各々の小室31、32に供給される燃料の計量を個別に行う。配量装置22の制御または作動は、押し付けロッド25、打ち込み装置10のハンドグリップ36に設けられた作動スイッチ、または図示されていない制御装置によって行うことができる。
打ち込み装置10は、さらに、全体として参照番号40が付された換気手段装置40を有し、この換気手段装置40は、燃焼エネルギーによって作動する駆動ユニット42によって作動させることのできる換気手段41を含み、この換気手段41は、入口開口15を空気入口39とつなげるチャネル139に配置される。この場合、換気手段41は、ピボット軸受56によって回転可能に軸受されるシャフト49に載置される。燃焼エネルギーによって作動する駆動ユニット42は、シリンダ43の内部で移動可能にガイドされるピストン44を有する。この場合、ピストン44は、ばね素子57によって、シリンダ43の燃焼室13とは逆側の端部に支持される。シリンダ43の他方の端部は、燃焼室13に対して開放されている。
燃焼エネルギーによって作動する駆動ユニット42は、さらにエネルギー蓄積ユニット147を有し、このエネルギー蓄積ユニット147は、ぜんまい装置として構成されているとともに、図において点線で示されている渦巻ばねとして構成されたエネルギー蓄積装置47を有する。エネルギー蓄積ユニット147は、歯車として構成された導入素子46を有し、この歯車は、ラックとして構成された伝達部材45とかみ合い、この伝達部材45はピストン44と結合している。従って、ピストン44が移動する際、そのばね素子57の方向へのストローク移動は、伝達部材45と、これと一緒に作用する導入素子46とを介してエネルギー蓄積ユニット147、および従ってエネルギー蓄積装置47に伝達される。エネルギー蓄積ユニット147は、回転可能に軸受された駆動素子48を有し、この駆動素子48は、歯車として構成されているとともに、エネルギー蓄積装置47に回転エネルギーの形で蓄積されたエネルギーによって再度始動することができる。この場合、駆動素子48は、同様に歯車として構成された導入歯車50を介して、シャフト49および従って換気手段41に連結させる。説明を加えた駆動素子48と導入歯車50との間の伝動部に加えて、エネルギー蓄積装置47と駆動素子48との間に、図示されないさらなるギア伝動部を設けることができる。
第2閉鎖手段27に、換気手段41に対向するとともに、ピンとして構成された制限素子30を配置する。制限素子30が図2に示されるように換気手段41のロータ板の間に突出しているとき、換気手段41はこの制限素子30によって回転を阻害される。
図2に示される打ち込み装置10は、図1で描写されている押し付け接触部58と一緒にすでに下地に押し付けられており、従って、押し付けロッド25は、矢印71の方向に燃焼室13に向かって摺動した状態である。これにより、入口開口15は第2閉鎖手段27によって、出口開口19は第1閉鎖手段26によって閉鎖される。制限素子30は、換気手段41のロータ板の間に突出しており、従って換気手段41を妨害する。さらに、環状のプレート34は、分離壁33の環状開口35に嵌合する。作動スイッチ38(図1参照)を作動させることによって、点火ユニット23が作動するとともに、燃焼室13の内部に存在する空気と燃料の混合物の点火が生じる。この燃焼は、この場合分離壁33または環状プレート34の縦断開口60を通って、第1小室31から第2小室に飛び火し(矢印61参照)、従って燃焼中の気体内における効率的な燃焼に必要な乱流が生じる。膨張する燃焼ガスによって、打ち込みピストン16が打ち込み方向62に移動する。燃焼室13に続くシリンダ43の開口があることにより、同様に、ピストン22は膨張する燃焼ガスによって押圧され、矢印63の方向にピストン44によって支持されたばね素子57に向かって移動し、その際、伝達部材45が一緒に移動する。これにより、導入素子46は矢印65の方向に回転し、従って、ぜんまい装置として構成されたエネルギー蓄積ユニット147が巻かれるとともに、渦巻ばねとして構成されたエネルギー蓄積装置47に荷重がかかる。しかし、同時に、導入素子46が回転することによって、エネルギー蓄積装置47の駆動素子48にも荷重がかかるが、にもかかわらず、その際動作するはずの前記駆動素子48は、換気手段41を妨害する制限素子30があることにより依然として妨害されている。
図3に示される打ち込み装置10は、下地から引き上げられたところである。これにより、出口開口19および入口開口15が開く。この場合、押し付けロッド25並びに第1および第2閉鎖手段26、27は、例えばここでは図示されていないばね素子によって、矢印70の方向に復帰させることができる。
制限素子30も、第2閉鎖手段と一緒に、矢印70の方向に移動する。これによって、換気手段41が開放され、従って、その際この換気手段41は、導入歯車50とかみ合う駆動素子48を介して、エネルギー蓄積ユニット147によって駆動されるとともに、矢印68の示す回転方向に回転する。矢印69の方向に空気入口39から燃焼室13の内部へ流れるとともに、さらに出口開口19を介してハウジング11の排気開口140にいたる気流が発生する(図1参照)。気流によって、依然として存在する排気ガスが周囲に排出される。
その際、換気手段41は、エネルギー蓄積ユニット147によって決定されるある一定時間だけ、エネルギー蓄積ユニット147によって作動する。その後、エネルギー蓄積ユニット147は、導入素子46が新たに矢印65の方向に回転するまで、駆動素子48を再度阻害する。
ピストン44は、出口開口19および入口開口19が開いた後に、再度ばね素子57によって図1および図2に示されるその開始態勢に復帰することができる。その後、導入素子46は、矢印66の方向に移動する伝達部材45によって今度は矢印67の方向に回転し、この場合、導入素子46はこの回転方向に空転可能である。
打ち込み装置10の作動を最初に開始させる前に、エネルギー蓄積ユニット147に圧縮荷重または引張荷重を掛けるために、燃焼エネルギーによって作動する駆動ユニット42に、手動で作動させることのできるハンドグリップ144をさらに設けることができ、ピストン44はこれによって移動させられる。しかし、ハンドグリップにピストン44を把持させる代わりに、例えば直接導入素子46を把持させるとともに、これを動作させることもできる。
上記で提案した解決法の代わりに、ばね素子57をエネルギー蓄積装置として機能させることもできる。すなわち、エネルギー蓄積ユニット147の代わりに、伝達部材45と換気手段41との間に伝動装置を1個のみ設け、その際、導入素子46の空転装置は、矢印65の回転方向に定める(図2参照)。その後、ピストン44が矢印66の方向に復帰移動する際(図3参照)、制限素子30が換気手段41を開放すると同時に、導入素子46と駆動素子48とを含む伝動装置が、ばね素子57によってシャフト49にある換気手段41を作動させる。エネルギー蓄積ユニット147を停止した後、シャフト49における換気手段41を惰性運転させるために、導入歯車50にシャフト49のための空転装置を構成することができる。
図4および5に示される手動ガイド式燃焼力作動型打ち込み装置10は、まず、上述のものと比較して、燃焼室ハウジング12がスリーブとして構成されているとともに、ピストンガイド17に対して摺動可能に軸受されている点で相違する。連動桿として構成された押し付けロッド25が、燃焼室ハウジング12の端部を把持する一方で、押し付けロッド25の他方の端部は、押し付け接触部58に連結されている。
換気手段41は、燃焼室13の内部に配置されるとともに、そのシャフト49によって燃焼室後壁14のピボット軸受56に保持される。燃焼室13が分割されていないので、配量装置22は、配量バルブを1個だけ有する。
燃焼エネルギーによって作動する駆動ユニット42は、すでに図1〜3に記載したものとほぼ同様である。唯一の相違点は、エネルギー蓄積ユニット147に切替手段53が設けられていることであり、駆動素子48はこの切替手段53によって切替えられる。この切替手段53は、切替レバーとして構成され、この切替レバーはその軸受55が切替ロッド54に関節連結され、この切替ロッド54は燃焼室ハウジング12に固定される。
図4に示される態勢では、打ち込み装置10はすでに下地Uに押し付けられており、従って、押し付けロッド25は矢印71の方向に移動した状態である。押し付けロッド25によって燃焼室ハウジング12または燃焼室スリーブは同様に矢印71の方向に移動しており、従って出口開口19および入口開口15は閉鎖されている。切替手段53も同様に矢印71の方向にその第1態勢51へ回動した状態であり、従って、エネルギー蓄積ユニット147の駆動素子48は作動中である。このとき、駆動素子48は回転するとともに、その回転は導入歯車50を介して、換気手段41を支持するシャフト49に伝達され、この換気手段41は矢印68の示す回転方向に回転する。換気手段41が回転することによって、燃焼室13に乱気流が発生し、従って、燃焼室13に封入された空気と燃料の混合物が点火および燃焼する際のエネルギー発生量がより大きくなる。換気手段41は、すでに上記で説明されたように、ある一定時間作動し、その際、エネルギー蓄積ユニット147は、その時間が経過した後に自動的に停止されるか、または、作動スイッチ38の作動によって停止される。この工程は、例えば、作動スイッチ38に連結された、エネルギー蓄積ユニット147の図示されない更なる切替素子によって行うことができる。
図5に示される打ち込み装置10は、打ち込みプロセスの実行後であって、すでに再度下地から引き上げられている。この場合、燃焼室ハウジング12または燃焼室スリーブは、押し付けロッド25によって矢印70の方向に移動した状態であり、出口開口19および入口開口15は再度開いている。例えば、図面には示されないばね素子によって、押し付けロッド25および燃焼室ハウジング12を矢印70の方向に復帰させることができる。燃焼室ハウジング12と一緒に、切替ロッド54も矢印70の方向に移動した状態であるとともに、切替手段53はその第2態勢に移行し、従って、エネルギー蓄積ユニット147の駆動素子48は、再度作動状態となっている。駆動素子48は回転するとともに、その回転は導入歯車50を介して、換気手段41を支持するシャフト49に伝達され、この換気手段41は矢印68の示す回転方向に回転する。換気手段41が回転することよって、矢印69の方向に空気入口39から燃焼室13の内部に流れ込むととも、さらに出口開口19を介してハウジング11の排気開口140にいたる気流が発生する。この気流によって、依然として存在する排気ガスが周囲に排出される。その際、換気手段41は、エネルギー蓄積ユニット147によって決定されるある一定時間だけ、エネルギー蓄積ユニット147によって作動する。その後、エネルギー蓄積ユニット147は、切替手段53が新たにその第1態勢に移行するまで、駆動素子48を再度阻害する。
図4および5に関する説明において説明されなかった参照符号および機能に関しては、上記の図1〜3に関する記述が完全に当てはまる。
本発明による打ち込み装置の休止態勢における部分縦断面図である。 下地に押し付けられた態勢にあるとともに、トリガスイッチが作動中の状態にある図1の打ち込み装置の部分図である。 図1の打ち込み装置の下地から引き上げられた態勢における部分図である。 本発明による変更型の打ち込み装置の下地に対して完全に押し付けられた態勢における説明図である。 図4の打ち込み装置の下地から引き上げられた態勢における説明図である。
符号の説明
10 打ち込み装置
11 ハウジング
12 燃焼室ハウジング
13 燃焼室
14 燃焼室後壁
15 入口開口
16 打ち込みピストン
17 ピストンガイド
18 ピンガイド
19 出口開口
20 燃料タンク
21 燃料導管
22 配量装置
23 点火ユニット
24 点火装置
25 押し付けロッド
26 第1閉鎖手段
27 第2閉鎖手段
28 封止体
29 封止素子
30 制限素子
31 第1小室
32 第2小室
33 分離壁
34 環状プレート
35 環状開口
36 ハンドグリップ
37 補給庫
38 作動スイッチ
39 空気入口
40 換気手段装置
41 換気手段
42 駆動ユニット
43 シリンダ
44 ピストン
45 伝達部材
46 導入素子
47 エネルギー蓄積装置
48 駆動素子
49 シャフト
50 導入歯車
51 第1態勢
52 第2態勢
53 切替手段
54 切替ロッド
55 軸受
56 ピボット軸受
57 ばね素子
58 押し付け接触部
59 支持素子
60 縦断開口
61〜71 矢印
139 チャネル
140 排気開口
144 ハンドグリップ
147 エネルギー蓄積ユニット
U 下地

Claims (9)

  1. 釘、ボルト、ピンのような固定素子を下地に打ち込むための燃焼力作動型打ち込み装置であって、
    少なくとも1個の閉鎖可能な入口開口(15)と少なくとも1個の閉鎖可能な出口開口(19)とを備える、酸化剤と燃料の混合物を燃焼させるための燃焼室(13)と、
    前記入口開口(15)から前記燃焼室(13)を通って前記出口開口(19)にいたる気流を発生させる換気手段(41)とを有する該打ち込み装置において、
    前記換気手段(41)のための燃焼エネルギー作動型駆動ユニット(42)を含むことを特徴とする打ち込み装置。
  2. 前記燃焼エネルギー作動型駆動ユニット(42)が、燃焼エネルギーから生じた運動エネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積装置(47)を有し、このエネルギー蓄積装置(47)が前記換気手段(41)に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の打ち込み装置。
  3. 前記エネルギー蓄積装置(47)が、複数回の燃焼プロセスによって発生するエネルギーを蓄積可能な蓄積容量を有することを特徴とする請求項1または2に記載の打ち込み装置。
  4. 前記エネルギー蓄積装置(47)がばね素子として構成されていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の打ち込み装置。
  5. 前記エネルギー蓄積装置(47)が、ぜんまい装置として構成されたエネルギー蓄積ユニット(147)の一部分であることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の打ち込み装置。
  6. 前記燃焼エネルギー作動型駆動ユニット(42)が、シリンダ(43)の内部でガイドされるピストン(44)を含むとともに、このシリンダ(43)が前記燃焼室(13)と連通していることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項に記載の打ち込み装置。
  7. 前記ピストン(44)が、ばね素子(57)によって前記シリンダ(43)の前記燃焼室(13)とは逆側の端部に支持されることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の打ち込み装置。
  8. 前記ピストン(44)に、前記ピストン(44)のストローク運動を前記エネルギー蓄積装置(47)の導入素子(46)に伝達する伝達部材(45)が配置されていることを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項に記載の打ち込み装置。
  9. 前記伝達部材(45)がラック歯車として、前記導入素子(46)がピニオン歯車として構成されていることを特徴とする請求項8に記載の打ち込み装置。
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