Die Erfindung betrifft ein Taumelfingergetriebe gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

Unter der Bezeichnung Taumelfingergetriebe wird eine Vorrichtung zum Wandeln einer Rotationsbewegung in eine oszillierende Translationsbewe¬ gung verstanden. Hierbei wirkt ein drehend angetriebenes Rotationselement derart auf ein Taumelelement ein, dass dieses hin- und herkippend angetrie- ben wird und dabei ein weiteres Element in lineare Translationsbewegung versetzen kann.

Ein derartiges Taumelfingergetriebe ist z. B. aus der DE 198 51 888 C l be¬ kannt.

Taumelfingergetriebe werden - wie auch in der DE 198 51 888 Cl beschrie¬ ben - z. B. in Bohr- oder Schlaghämmern eingesetzt, um die Drehbewegung eines Antriebs in eine oszillierende Translationsbewegung zu wandeln, die in einem Schlagwerk dazu genutzt werden kann, Schläge auf ein Werkzeug auf- zubringen.

Fig. 1 zeigt exemplarisch ein bekanntes Taumelfingergetriebe für ein derarti¬ ges Luftfederschlagwerk.

Eine als Antriebswelle dienende Welle 1 wird von einem nicht dargestellten Antrieb (z. B. Elektromotor) über ein Zahnrad 2 drehend angetrieben. Die Welle 1 ist an schematisch dargestellten Lagerstellen 3 und 4 drehbar gela¬ gert. Bei diesen Lagerstellen 3, 4 handelt es sich üblicherweise um Wälzla¬ ger, die in einem nicht dargestellten Gehäuse abgestützt sind, wie dies z. B. auch in der DE 198 51 888 C l gezeigt ist.

Auf der Welle 1 ist ein Drehlager 5 mit einem Innenring 5a befestigt. Der In¬ nenring 5a muss mit der Welle 1 z. B. über einen Pressverband drehfest ver¬ bunden sein. Gegebenenfalls können auch die Welle 1 und der Innenring 5a einstückig hergestellt werden. Der Innenring 5a weist eine ringförmige Innenlauffläche 6 auf, die in einer Ebene liegt, die nicht senkrecht zu einer Drehachse 7 der Welle 1 steht. Bei dem Beispiel in Fig. 1 beträgt der Winkel α zwischen der Ebene der Innen¬ lauffläche und der senkrecht zu der Drehachse 7 stehenden Ebene ca. 30°.

Um den Innenring 5a ist ein Taumelfingerring 8 angeordnet, der auf seiner Innenseite eine der Innenlauffläche 6 zugeordnete AuJ3enlauffläche 9 auf¬ weist. Zwischen der Innenlauffläche 6 und der AuJ3enlauffläche 9 sind Wälz¬ körper 10 in bekannter Weise beweglich angeordnet. Der Innenring 5a mit der Innenlauffläche 6, der Taumelfingerring 8 mit der Außenlauffläche 9 und die Wälzkörper 10 bilden zusammen wirkungsmäßig das Drehlager 5, das im gezeigten Beispiel als Wälzlager ausgeführt ist. Alternativ können auch an¬ dere Lagerarten wie z. B. Gleitlager Verwendung finden.

Außen an dem Taumelfingerring 8 erstreckt sich von einer Anlenkstelle 1 1 ein Taumelfinger 12 radial zu einer Mittelachse 13 des Taumelfingerrings 8.

Ein dem Taumelfingerring 8 abgewandtes Ende des Taumelfingers 12 durch¬ dringt einen Kolbenbolzen 14, der wiederum an einem Antriebskolben 15 ei- nes Luftfederschlagwerks befestigt ist.

In dem Antriebskolben 15 ist in Fig. 1 ein zu dem Luftfederschlagwerk gehö¬ render Schlagkolben 16 gezeigt. Derartige Luftfederschlagwerke sind be¬ kannt. Da sie jedoch nicht den Gegenstand der Erfindung betreffen, wird von einer weiterem Erläuterung abgesehen.

Im Betrieb des Taumelfingergetriebes wird die Welle 1 zusammen mit dem Innenring 5a gedreht. Aufgrund der schräg liegenden Innenlauffläche 6 wer¬ den die darin umlaufenden Wälzkörper 10 und mit ihnen der Taumelfinger- ring 8 in eine Taumelbewegung versetzt, die durch die Führung des Kolben¬ bolzens 14 und des Antriebskolbens 15 in eine lineare Hin- und Herbewe¬ gung gewandelt werden kann.

Der Taumelfinger 12 stellt eine erhebliche Unwuchtmasse dar, die bei schneller Bewegung (mehrere hundert Schläge pro Minute) zu erheblichen zusätzlichen, pendelnden Lagerlasten führt, die sowohl auf die Maschine (Lager, Gehäuse) als auch auf den die Maschine haltenden Bediener wirken. Da derartige Taumelfingergetriebe häufig in Hämmern eingesetzt werden, be¬ deutet dies, dass der Bediener nicht nur einer Stoßbelastung durch die von dem Hammer ausgeführten Schläge, sondern auch der Unwuchtbelastung durch den sich bewegenden Taumelfinger ausgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Taumelfingergetriebe die durch die Bewegung des Taumelfingers erzeugten Unwuchtkräfte zu min¬ dern und damit einer Vibrationsunruhe des Taumelfingergetriebes vorzubeu¬ gen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Taumelfingergetriebe gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Er¬ findung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Bei einer ersten erfindungsgemäßen Lösung ist an der Welle wenigstens eine Auswuchtmasse ausgebildet. Die Auswuchtmasse ist zusätzlich zu dem von der Welle gehaltenen Drehlager und einer sich aus dessen unsymmetrischer Gestaltung bewirkten Unwucht vorzusehen.

Durch die zusätzliche, konstruktiv vorgesehene Auswuchtmasse wird an der Welle eine Unwuchtkraft erzeugt, die, bei entsprechender Dimensionierung und Gestaltung, der durch die Bewegung des Taumelfingers erzeugten Un¬ wuchtkraft derart überlagert werden kann, dass sich die Unwuchtkräfte zu¬ mindest teilweise aufheben bzw. jedenfalls in der Resultierenden vermin - dem.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Drehlager einen auf der Welle ausgebildeten Innenring auf, dem ein Taumelfingerring zugeordnet ist. Zwischen dem Innenring und dem Taumelfingerring können zu dem Drehlager gehörende Wälzkörper umlaufen.

Die Auswuchtmasse kann durch Hinzufügen von Masseelementen an der Welle erzeugt werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, eine entsprechen¬ de Auswuchtmasse durch Entfernen von Material an anderer Stelle der Welle herzustellen. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Welle an zwei Lagerstellen gelagert, wobei jeder der Lagerstellen eine Aus¬ wuchtmasse zugeordnet ist. Der Begriff "Auswuchtmasse" ist dabei abstrakt zu verstehen. Selbstverständlich kann eine Auswuchtmasse auch durch mehrere einzelne Masseelemente gebildet werden, die zum Erzeugen einer gemeinsamen Massenwirkung entsprechend zueinander anzuordnen sind.

Somit ist jede Auswuchtmasse an der ihr zugeordneten Lagerstelle in der Lage, gezielt eine die Wirkung des Taumelfingers überlagernde Gegenkraft zu erzeugen, um auf diese Weise die resultierende Lagerkraft zu reduzieren.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der axiale Abstand zwischen einer Lagerstelle und der jeweils ihr zugeordneten Aus¬ wuchtmasse minimal. Auf diese Weise lässt sich die Wirkung der Auswucht- masse besonders gut auf die ihr zugeordnete Lagerstelle übertragen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die den beiden Lagerstel¬ len zugeordneten Auswuchtmassen bezüglich der Drehachse der Welle ge¬ genüberliegend angeordnet. Das bedeutet, dass die durch die Auswuchtmas- sen erzeugten Fliehkräfte um 180° zu einander versetzt sind. Zudem erzeu¬ gen die beiden Auswuchtmassen um die Mitte der Welle ein Drehmoment, das dem durch den Taumelfinger erzeugten Taumelmoment entgegenwirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Taumelfingerring im Wesentlichen ro- tationssymmetrisch ist, mit Ausnahme von dem Bereich, von dem aus sich der Taumelfinger radial erstreckt. Der Taumelfingerring sollte ein möglichst geringes Gewicht aufweisen, um das Entstehen zusätzlicher Taumelmomente zu vermeiden.

Bei einer anderen, in Anspruch 10 definierten Lösung der der Erfindung zu¬ grunde liegenden Aufgabe ist an dem Taumelfingerring wenigstens eine Aus¬ wuchtmasse in einem Bereich vorgesehen, der weder an der Anlenkstelle, noch, bezogen auf die Mittelachse des Taumelfingerrings, gegenüber von der Anlenkstelle, an der sich der Taumelfinger radial von dem Taumelfingerring erstreckt, liegt. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass das Anbringen von Auswucht¬ massen, die bezogen auf den Taumelfingerring seitlich zu dem Taumelfinger stehen, eine Unwuchtkraft erzeugt, die dem Taumelmoment des Taumelfin¬ gers entgegenwirkt und somit zu einer Reduzierung der Vibrationskräfte führt.

Auch bei dieser Variante kann das zwischen der Welle und dem Taumelfin¬ gerring angeordnete, schräg stehende Drehlager durch verschiedene Lagerty¬ pen realisiert werden, wobei die Wälzlagerung aufgrund der geringeren Rei- bung und einer hohen Verschleißfestigkeit vorzuziehen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Auswuchtmassen vorgesehen sind, die an dem Taumelfingerring, bezogen auf die Mittelachse des Taumelfinger¬ rings, einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei sollen die Aus- wuchtmassen mit gleichem Winkelabstand, vorzugsweise mit 90° bezogen auf die Mittelachse des Taumelfingerrings, relativ zu der Anlenkstelle des Taumelfingers stehen.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der Taumelfingerring mit Ausnahme von der Anlenkstelle, von der aus sich der Taumelfinger erstreckt, und den Be¬ reichen, in denen die zusätzlichen Auswuchtmassen vorgesehen sind, im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die Anordnung von Auswuchtmassen in anderen Bereichen als den oben definierten nicht zu einer Verbesserung der Schwingungssituation, sondern eher zu einer Verstärkung der Unwuchtkräfte und damit der Vibra¬ tionen führt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die beiden oben getrennt voneinander beschriebenen Lösungen der Aufgabe miteinander kombiniert. Das bedeutet, dass das Taumelfingergetriebe zum einen eine Welle aufweist, an der zusätzliche Auswuchtmassen angebracht sind, und zum anderen auch an dem Taumelfingerring Auswuchtmassen in der oben beschriebenen Weise vorgesehen sind. Die Kombination der Aus¬ wuchtmassen und die daraus resultierenden Gesamtkräfte und -momente bewirken eine erhebliche Reduzierung der unerwünschten Vibrationen. Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein aus dem Stand der Technik bekanntes Taumelfingergetriebe für ein Luftfeder¬ schlagwerk;

Fig. 2 ein Diagramm mit den zu erwartenden Lagerkräften bei ei¬ nem nicht erfindungsgemäJ3 ausgestalteten Taumelfingerge- triebe;

Fig. 3 schematisch ein Taumelfingergetriebe gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Reduzierung der Gesamt- lagerlasten durch Auswuchtmassen auf der Welle (erste Aus¬ führungsform der Erfindung);

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Lagerlasten bei Unwuch- ten auf der Welle und auf dem Taumelfingerring (dritte Aus- führungsform der Erfindung).

Der prinzipielle Aufbau eines Taumelfingergetriebes ist bekannt und wurde bereits oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.

Bei dem bekannten Taumelfingergetriebe von Fig. 1 treten an den Lagerstel¬ len 3, 4 Lagerlasten auf, die in Fig. 2 anhand eines Beispiels über der Zeit aufgetragen sind. Die Kurve a repräsentiert dabei die Lagerkräfte in Rich¬ tung einer Querachse (Horizontalebene), während die Kurve b der Lagerbela- stung in Richtung der Maschinenhochachse entspricht. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Taumelfinger 12 im Wesentlichen vertikal, also in Richtung der Maschinenhochachse gerichtet ist.

Bei Überlagerung der Kurven a und b ergibt sich die Gesamtlagerlast gemäß Kurve c. Das erfindungsgemäße Taumelfingergetriebe wird anhand der schematischen Darstellung von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 greift aus Fig. 1 die wesentlichen Bauelemente auf, nämlich die Welle 1 , den Taumelfingerring 8 und den Taumelfinger 12. Weiterhin sind die Lagerstellen 3 und 4 symbolisch eingezeichnet. Die detaillierte technische Ausführung kann im Übrigen im Wesentlichen gemäß der Fig. 1 erfolgen.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind an der Welle 1 Aus- wuchtmassen 20 und 21 vorgesehen, wobei die Auswuchtmasse 20 mög¬ lichst nahe (bezogen auf den Axialabstand a) zu der Lagerstelle 3 und die Auswuchtmasse 21 möglichst dicht an der Lagerstelle 4 angeordnet sind. Weiterhin ist in Fig. 3 erkennbar, dass die Auswuchtmassen 20 und 21 be¬ züglich der Drehachse 7 der Welle gegenüberliegend angeordnet sind. Da- durch erzeugen die Auswuchtmassen 20 und 21 ein Drehmoment um die Achse X, welches dem Taumelmoment des Taumelfingers 12 entgegengerich¬ tet ist.

Die Dimensionierung der Auswuchtmassen 20, 21, insbesondere ihre Masse und ihr Abstand von der Drehachse 7 kann der Fachmann durch Versuche leicht ermitteln.

Der Abstand a der Auswuchtmasse 20 zu der Lagerstelle 3 und entspre¬ chend der Abstand von der Auswuchtmasse 21 zur Lagerstelle 4 sollte so ge- ring wie möglich sein, um eine maximale Wirkung der Auswuchtmassen 20, 21 zu entfalten. Dies resultiert daraus, dass, je näher die Auswuchtmassen 20, 21 an den Lagerstellen 3, 4 liegen, desto größer das Moment um die X- Achse wird.

Die Auswuchtmassen 20, 21 können, wie in Fig. 3 gezeigt, durch Anbringen zusätzlicher Masseelemente gebildet werden. Alternativ dazu kann auch je¬ weils auf der gegenüberliegenden Wellenseite Material von der Welle 1 ent¬ fernt werden, um die gewünschte Wucht zu erzeugen. Als Wucht wird dabei generell das Produkt einer Auswuchtmasse mit dem Abstand ihres Schwer- punkts von der Drehachse 7 bezeichnet. Bei geeigneter Dimensionierung und Anordnung der Auswuchtmassen 20, 21 lässt sich die in Fig. 2 gezeigte Gesamtlagerlast c reduzieren. In Fig. 4 wird die Kurve c aus Fig. 2 aufgegriffen. Die Kurve d entspricht dem Verlauf der Gesamtlagerlast, wenn auf der Welle 1 die Auswuchtmassen 20, 21 vor- gesehen sind. Die sich daraus ergebende erhebliche Reduzierung der Ge¬ samtlagerlasten ist unmittelbar in Fig. 4 erkennbar.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden zusätzliche Aus¬ wuchtmassen 22 und 23 an dem Taumelfingerring 8 angebracht (Fig. 3). Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch - im Gegensatz zu der Darstellung in Fig. 3 - keine Auswuchtmassen 20, 21 auf der Welle 1 ausgebildet.

Die Auswuchtmassen 22, 23 sind einander gegenüberliegend in einem Be- reich angeordnet, der jeweils um 90° gegenüber der Anlenkstelle 1 1 des Tau¬ melfingers 12 versetzt ist.

Die Auswuchtmassen 22, 23 führen zu einer Angleichung der maximalen La¬ gerkräfte in die Hoch- (Y) und Querrichtung (X) der Maschine, wodurch die wirksamen Lagerkräfte vergleichmäßigt werden können. Wie in Fig. 2 gezeigt war, sind die in Maschinenhochachse wirkenden Lagerkräfte (Kurve b) grö¬ ßer als die Kräfte in Maschinenquerachse (Kurve a).

Durch das Aufbringen der Auswuchtmassen 22, 23 ist somit bereits eine Verringerung der unerwünschten Vibrationskräfte erreicht.

Bei einer dritten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden die Lehren der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform kombiniert. Das bedeutet, das zunächst durch die Auswuchtmassen 22, 23 am Taumelfingerring 8 die in X- und Y-Richtung wirkenden maximalen La¬ gerkräfte einander angeglichen werden. Diese Kräfte werden dann durch die Auswuchtmassen 20, 21 auf der Welle 1 weitgehend kompensiert. Es wird schließlich ein Lagerkraftverlauf wie als Kurve e in Fig. 5 dargestellt erwar¬ tet.

Vergleicht man die Kurve e von Fig. 5 mit der Kurve c von Fig. 2, kann man deutlich erkennen, dass sich die ohne die zusätzlichen Auswuchtmassen 20, 21, 22, 23 bestehenden hohen Vibrationskräfte weitgehend aufheben lassen. Die erste und die zweite Ausführungsform für sich genommen bringen be¬ reits eine erhebliche Verbesserung zur Reduzierung der unerwünschten Vi¬ brationskräfte. Die Kombination der ersten und der zweiten Ausführungs¬ form zu der dritten Ausführungsform erlaubt eine noch weitergehende Schwingungsreduzierung.