Fürstentum Liechtenstein

Elektropneumatisches Schlagwerk

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektropneumatisches Schlagwerk für eine elektrische Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Bohr- und/oder Meißelhammer. Das Schlagwerk ist ausgestattet mit einem Getriebegehäuse, einem zumindest abschnittsweise in dem Getriebegehäuse angeordneten Führungsrohr, einem in dem Führungsrohr beweglichen Erregerkolben, einem mit dem Erregerkolben gekoppelten Pleuel sowie mit einem als außenverzahntes Zahnrad ausgebildeten Exzenterrad. Das Exzenterrad ist einerseits mit dem Pleuel gekoppelt und andererseits drehbar bezüglich des Getriebegehäuses gelagert.

Schlagwerke der eingangs genannter Art sowie Handwerkzeugmaschinen mit solchen Schlagwerken sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schlagwerk bereitzustellen, das einen vergleichsweise flexibles Einsatz ermöglicht.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das zwischen einer dem Pleuel zugewandten Exzenterrad-Oberfläche und einer dem Exzenterrad zugewandten Pleuel-Oberfläche ein Axialspalt vorgesehen ist. Der Axialspalt dient vorzugsweise einer optionalen Aufnahme eines Schmierraumtrennelements, oder zumindest eines Teils davon. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zwischen einem in radialer Richtung am weitesten von der Drehachse entfernten Kontaktpunkt, der zwischen Pleuel und Exzenterrad besteht, und dem Fußkreis des als außenverzahntes Zahnrad ausgebildeten Exzenterrades ein Radialabstand vorgesehen ist. Der Radialabstand dient vorzugsweise zur optionalen Aufnahme eines/des Schmier raumtrennelements, oder zumindest eines Teils davon.

Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass durch ein optionales Einbringen eines Schmierraumtrennelements, etwa in solchen Märkten, wo eine Schmierraumtrennung nicht erforderlich ist, das Schmierraumtrennelement eingespart werden kann. In Märkten wo eine Schmierraumtrennung erforderlich ist, kann ein Schmierraumtrennelement mit etwaigen Dichtungen eingebracht werden. Durch eine Trennung von Schlagwerksschmierraum und Motorschmierraum ist eine verbesserte Schmierung der Verzahnungsteile, etwa zwischen einem Ritzel eines Elektromotors und einer Außenverzahnung eines Exzenterrades möglich. Zusätzlich ist dadurch eine verbesserte Abschottung gegen Gesteins- und Betonstaub gegeben, wodurch wiederum ein Verschleiß der Paarung Ritzel- Außenverzahnung reduziert oder zumindest zeitlich gestreckt wird. Es ist auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschinen und/oder die Schlagwerke bei Erstauslieferung ohne ein Schmierraumtrennelement ausgeliefert werden und je nach Art der Nutzung und des Verschleißes, im Servicefall das Schmierraumtrennelement eingebracht wird. Durch ein Reduzieren der Teileanzahl werden bei Schlagwerken und/oder Handwerkzeugmaschinen ohne Schmierraumtrennelement Kosten und Gewicht eingespart.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Axialspalt, bezogen auf die Drehachse des Exzenterrades in axialer Richtung, mindestens 20 Prozent so groß ist wie die Stärke des Exzenterrades in axialer Richtung. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Axialspalt wenigstens 5mm beträgt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, der Radialabstand zwischen dem Kontaktpunkt und dem Fußkreis wenigstens 5 Prozent eines Fußkreisdurchmessers (FD) des Fußkreises beträgt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Radialabstand wenigstens 5 mm beträgt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung, vorzugsweise für einen spezifischen Markt, weist das Schlagwerk ein Schmierraumtrennelement auf, welches in dem Axialspalt und/oder in dem Radialabstand aufgenommen ist. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Schmierraumtrennelement eine Ringdichtmanschette mit einem dynamischen Dichtring aufweist, der koaxial zur Drehachse angeordnet und gegen den Radialabstand gepresst ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Schmierraumtrennelement eine Stirndichtmanschette auf, die das Exzenterrad zumindest abschnittweise gegenüber einer Gehäusewand abdichtet. Die Stirndichtmanschette kann einen statischen Dichtring aufweisen, der koaxial zur Drehachse angeordnet und gegen einen Getriebeinnenrand gepresst ist. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Schmierraumtrennelement eine hülsenförmige Dichtkammer zur Aufnahme eines Ritzels eines Elektromotors auf. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Ringdichtmanschette, die Stirndichtmanschette und die Dichtkammer einstückig miteinander ausgebildet sind.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Schmierraumtrennelement frei von axialen Stützlasten, die mittelbar oder unmittelbar durch den Pleuel bewirkt werden. Vorteilhafterweise, ist eine Höhe der Ringdichtmanschette in axialer Richtung geringer als der Axialspalt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Deckschale, auf einer dem Exzenterrad zugewandten Seite, eine Haltelippe zur Sicherung des Pleuels in axialer Richtung aufweist. Vorzugsweise folgt ein Verlauf der Haltelippe zumindest abschnittsweise einer Kreisbahn eines Exzenterpunktes des Exzenterrades. Es können mehrere, jeweils konzentrisch zueinander ausgebildete Haltelippen vorgesehen sein. Die Haltelippen können voneinander verschiedene Durchmesser aufweisen. Der Verschlussdeckel kann einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stützkragen aufweisen, der in axialer Richtung auf der Stirndichtmanschette aufsteht.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine elektrische Handwerkzeugmaschine, insbesondere einen Bohr- und/oder Meißelhammer, mit einem vorbeschriebenen Schlagwerk. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Handwerkzeugmaschine einen Elektromotor mit einem Ritzel zum unmittelbaren Antreiben des Exzenterrades über dessen Außenverzahnung aufweist. Das Ritzel und die Außenverzahnung des Exzenterrades können in einem Motorschmierraum befindlich sein. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind der Pleuel und/oder ein der Deckschale zugewandter Oberflächenanteil des Exzenterrades in einem vom Motorschmierraum hydraulisch getrennten Schlagwerksschmierraum untergebracht.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Schmierraumtrennelement mit einer Ringdichtmanschette, einer Stirndichtmanschette und einer Dichtkammer, die einstückig miteinander ausgebildet sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Es zeigt:

Figur 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schlagwerks.

Ausführungsbeispiel:

Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines elektropneumatischen Schlagwerks 70 einer elektrischen Handwerkzeugmaschine ist in Fig. 1 dargestellt.

Das elektropneumatische Schlagwerk 70 weist ein Getriebegehäuse 60 und ein Führungsrohr 50 auf, wobei das Führungsrohr 50 zumindest abschnittsweise in dem Getriebegehäuse 60 angeordnet ist. Das elektropneumatische Schlagwerk 70 weist weiter ein in dem Führungsrohr 50 beweglichen Erregerkolben 40, einen mit dem Erregerkolben 40 gekoppelten Pleuel 30 sowie ein Exzenterrad 20 auf. Das Exzenterrad 20 ist einerseits mit dem Pleuel 30 gekoppelt und andererseits über ein Lagerschild 10 des Getriebegehäuses 60 um eine Drehachse DA drehbar bezüglich des Getriebegehäuses 60 gelagert. Das Lagerschild 10 ist in das Getriebegehäuses 60 integriert. Das Exzenterrad 20 ist auf einem Lagerkörper 25 mittels einer Gleitlagerpaarung 28 drehbar gelagert. Der Lagerkörper 25 ist drehfest in das Lagerschild 10 eingebracht. Das Exzenterrad 20 ist als außenverzahntes 29 Zahnrad ausgebildet, das über einen Elektromotor 90 rotatorisch angetrieben werden kann. Der Elektromotor 90 weist dafür ein Ritzel 91 auf, das mit der Außenverzahnung 29 gepaart ist.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, ist zwischen einer dem Pleuel 30 zugewandten Exzenterrad-Oberfläche EO und einer dem Exzenterrad 20 zugewandten Pleuel-Oberfläche PO ein Axialspalt AS vorgesehen. Der Axialspalt AS ist, bezogen auf die Drehachse DA des Exzenterrades 20 in axialer Richtung AR, beispielhaft etwa 30 Prozent so groß ist wie eine Stärke DE des Exzenterrades 20 in axialer Richtung AR. Wie ebenfalls der Fig. 1A entnommen werden kann, ist zwischen einem in radialer Richtung RR am weitesten von der Drehachse DA entfernten Kontaktpunkt KP, der zwischen Pleuel 30 und Exzenterrad 20 besteht, und dem Fußkreis FK der Außenverzahnung 29 des Exzenterrades 20 ein Radialabstand RA vorgesehen. Der Radialabstand RA zwischen dem Kontaktpunkt KP und dem Fußkreis FK beträgt beispielhaft 5 Prozent eines Fußkreisdurchmessers FD des Fußkreises FK des Exzenterrades. Der Pleuel 30 weist einen Pleuelzapfen 31 auf, der in das Exzenterrad 20 eingreift. Der Kontaktpunkt KP ist am Übergang von Pleuelzapfen 31 zum Exzenterrad 20 befindlich.

Das Schlagwerk 70 weist innerhalb des Getriebegehäuses 60 ein optional eingebrachtes Schmierraumtrennelement 90 auf, welches eine hydraulische Trennung zwischen Motorschmierraum 92 und Schlagwerksschmierraum 62 realisiert. Das Ritzel 91 und die Außenverzahnung 29 des Exzenterrades 20 sind im Motorschmierraum 92 befindlich. Der Pleuel 30 sowie eine der Deckschale 65 zugewandte Radoberfläche 26 (deren Durchmesser vorzugsweise höchstens dem Fußkreisdurchmesser FK entspricht) sind in einem Schlagwerksschmierraum 62 untergebracht, der vom Motorschmierraum 92 hydraulisch getrennt ist.

Das Schmierraumtrennelement 80 selbst weist eine Ringdichtmanschette 81 , eine Stirndichtmanschette 83 und eine Dichtkammer 85 auf. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ringdichtmanschette 81 , die Stirndichtmanschette 83 und die Dichtkammer 85 einstückig miteinander ausgebildet. Das Schmierraumtrennelement 80 besteht beispielhaft aus Kunststoff.

Die Ringdichtmanschette 81 dient dem Abdichten des Exzenterrades 20 auf seiner der Deckelschale 65 zugewandten Seite. Dazu ist die Ringdichtmanschette 81 , bezogen auf die axiale Richtung AR, im Axialspalt AS zwischen Pleuel 30 und Exzenterrad 20 untergebracht. Gleichsam liegt die Ringdichtmanschette 81 , bezogen auf die radiale Richtung RR, auf dem Radialabstand RA auf. Somit ist Axialspalt AS und Radialabstand RA mit ein- und demselben Trennelement in Form der Ringdichtmanschette 81 belegt. Die Ringdichtmanschette 81 ist ausgestattet mit einem dynamischen Dichtring 82, der koaxial zur Drehachse DA angeordnet und gegen den Radialabstand RA gepresst ist.

Die Stirndichtmanschette 83 dient dem Abdichten des Exzenterrades 20 zumindest abschnittweise gegenüber einer Gehäusewand 68. Die Stirndichtmanschette 83 weist dafür einen statischen Dichtring 84 auf, der gegen die Gehäusewand 68 in axialer Richtung AR gepresst ist. Dabei ist der statische Dichtring 84 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1A im Bereich des Exzenterrades 20 koaxial zur Drehachse DA angeordnet. Im Bereich des Ritzels 91 liegt der statische Dichtring 84 ebenfalls gegen die Gehäusewand 68 in axialer Richtung AR gepresst. In diesem Bereich erstreckt sich der Dichtring 84 allerdings koaxial zur Rotationsachse RO des Ritzels 91.

Die hülsenförmige Dichtkammer 85 des Schmierraumtrennelements 80 dient schließlich zur Aufnahme des Ritzels 91 des Elektromotors 90.

Wie der Fig. 1A entnommen werden kann, ist das Getriebegehäuse 60 an einer Oberseite 61 - von hier aus werden unter anderem der Pleuel 30 und das Exzenterrad 20 in das Getriebegehäuse 60 eingebracht - durch eine Deckschale 65, die beispielhaft aus Kunststoff besteht, verschlossen. Die Deckschale 65 weist auf einer dem Exzenterrad 20 zugewandten Seite 63 eine Haltelippe 67 auf, wobei ein Verlauf der Haltelippe 67 einer Kreisbahn 23 eines Exzenterpunktes 21 des Exzenterrades 20 folgt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1A sind vier zueinander konzentrische Haltelippen 67 mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. Die Haltelippen 67 dienen der Sicherung des Pleuels 80 in axialer Richtung AR. Durch einen ringförmigen Aufstand 33 des Pleuelzapfens 31 im Exzenterrad 20 - der Kontaktpunkt KP ist übrigens auf diesem ringförmigen Aufstand 33 - verortet, sichert der Pleuel 30 in axialer Richtung AR ebenfalls das Exzenterrad 20. Die Deckelschale 65 zeichnet sich somit unmittelbar für die Sicherung des Pleuels 30 und mittelbar (über den Pleuel 30) für die Sicherung des Exzenterrad 20 in axialer Richtung AR verantwortlich. Dieser hier beschriebene Kraftfluss kommt ohne die „Hilfe“ des Schmierraumtrennelements 90 aus. Mit anderen Worten ist eine axiale Sicherung des Pleuels 30 und des Exzenterrades 20 auch ohne das Schmierraumtrennelement 90 gegeben, so dass bedarfsweise - beispielsweise falls kein regulatorisches Erfordernis besteht - auf das Schmierraumtrennelement 90 verzichtet werden kann.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1A ist ein Schmierraumtrennelement 90 vorgesehen. Wie der Fig. 1A ebenfalls entnommen werden kann, weist die Deckelschale 65 einen sich in axialer Richtung AR erstreckenden Stützkragen 66 auf, der in axialer Richtung AR auf der Stirndichtmanschette 83 aufsteht und somit auch eine Presswirkung auf den statischen Dichtring 84 in axialer Richtung AR ausübt. Somit wird das Schmierraumtrennelement 90 selbst im Getriebegehäuse 60 gehalten. Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Kraftfluss ohne eingebrachtes Schmierraumtrennelement 90, ist bei eingebrachtem Schmierraumtrennelement 90 eine zusätzliche Sicherung des Exzenterrades 20 in axialer Richtung gegeben, nämlich mittelbar über den dynamischen Dichtring 82 der Ringdichtmanschette 81, die einstückig mit der Stirndichtmanschette 83 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise, die Höhe des Ringdichtmanschette 81 ist etwas geringer als der Axialspalt AS, ist die Ringdichtmanschette 81 und somit das gesamte Schmierraumtrennelement 90 frei von axialen Stützlasten ist die mittelbar oder unmittelbar durch den Pleuel 30 bewirkt werden. Das Schmierraumtrennelement 90 kann somit optional vom Schlagwerk 70 umfasst sein.

Bezugszeichenliste

10 Lagerschild

20 Exzenterrad

21 Exzenterpunkt

23 Kreisbahn

25 Lagerkörper

26 Radoberfläche

28 Gleitlagerpaarung

29 Außenverzahnung

30 Pleuel

31 Pleuelzapfen

33 Aufstand

40 Erregerkolben

50 Führungsrohr

60 Getriebegehäuse

61 Oberseite

62 Schlagwerksschmierraum

63 zugewandte Seite

65 Deckelschale

66 Stützkragen

67 Haltelippe

68 Gehäusewand

70 Schlagwerk

80 Schmierraumtrennelement

81 Ringdichtmanschette

82 dynamischer Dichtring

83 Stirndichtmanschette

84 statischer Dichtring

85 Dichtkammer 90 Elektromotor

91 Ritzel

92 Motorschmierraum AR axiale Richtung

AS Axialspalt

DA Drehachse des Exzenterrades

DE Stärke des Exzenterrades

EO Exenterradoberfläche FK Fußkreis

KP Kontaktpunkt

FD Fußkreisdurchmesser

PO Pleueloberfläche

RA Radialabstand RO Rotationsachse des Ritzels

RR radiale Richtung