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Dokumentenidentifikation DE4032203C2 21.10.1999
Titel Setzgerät für Befestigungselemente
Anmelder Hilti AG, Schaan, LI
Erfinder Büchel, Johann, Sevelen, CH;
Sprenger, Markus, Eschen, LI
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 11.10.1990
DE-Aktenzeichen 4032203
Offenlegungstag 16.04.1992
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.10.1999
IPC-Hauptklasse B25C 1/08
IPC-Nebenklasse F02B 63/02   F02B 71/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setzgerät für Befestigungselemente, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 4,759,318 ist ein Arbeitsgerät bekannt, das eine Brennkammer zur Verbrennung eines Luft-Brennstoffgemisches und einen in einem Führungszylinder geführten Kolben, der durch einen infolge der Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches erzeugten Arbeitsdruck antreibbar ist, enthält.

Beim bekannten Arbeitsgerät muß zunächst mit Hilfe einer separaten Pumpeinrichtung, die sich im Griff des Arbeitsgeräts befindet und von Hand zu bedienen ist, Luft in die Brennkammer hineingepumpt werden, um dort mit dem injizierten Brennstoff das Luft-Brennstoffgemisch zu bilden. Fürweitere Arbeitsvorgänge muß dann das Spülgas gespeichert werden, was einen gesonderten Speicher erfordert. Das gespeicherte Spülgas muß wieder in die Brennkammer zurückgeführt werden. Diese Lade- und Entladevorgänge sind umständlich und erfordern zudem unnötig Energie. Sie führen außerdem zu einem umständlichen Gerät.

Aus der US-A-4,405,072 ist ein weiteres Setzgerät für Befestigungselemente bekannt, dessen prinzipieller Aufbau hinsichtlich der Brennkammer und dem durch den Verbrennungsgasdruck axial verschiebbaren Arbeitskolben dem eingangs beschriebenen Arbeitsgerät entspricht. Dieses bekannte Setzgerät weist einen gegenüber einem ersten Gehäuseteil axial verschiebbaren zweiten Gehäuseteil auf, der als Bolzenführung dient und über einen federbelasteten Querarm mit einem Steuerschieber gekuppelt ist. Die Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil wird auf den Steuerschieber übertragen, der die Beladung der Brennkammer des Setzgeräts mit einem Gemisch aus Brennstoff und Luft steuert, die als Einzelkomponenten über gesonderte Steuerleitungen aus Druckbehältnissen zugeführt werden. Die einwandfreie Funktion dieses Geräts setzt eine exakte Kontrolle der Druckverhältnisse in den Druckbehältnissen und in den Steuerleitungen voraus. Die Spülung der Brennkammer von Verbrennungsrückständen erfolgt nur über die Rückstellung des Arbeitskolbens, was bei weiteren Arbeitszyklen zu unbefriedigenden Resultaten führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfacher aufgebaut ist, einen besseren Wirkungsgrad aufweist und dessen Betriebszustände sich in einfacher Weise steuern lassen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß das Brennkammervolumen der Brennkammer durch eine Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil veränderbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß sich das Brennkammervolumen der Brennkammer in Übereinstimmung mit der Relativbewegung der beiden Gehäuseteile verändern läßt, so daß es auf diese Weise möglich wird, jeweils bei einer Vergrößerung des Brennkammervolumens ein Luft-Brennstoffgemisch in die Brennkammer hineinzusaugen, und zwar infolge des dann in der Brennkammer vorhandenen Unterdrucks. Es ist also nicht mehr wie beim Stand der Technik ein separater Pumpvorgang erforderlich. Hierdurch vereinfacht sich die Bedienung des Arbeitsgeräts erheblich. Darüber hinaus läßt sich durch eine Verkleinerung des Brennkammervolumens die Brennkammer leicht reinigen, indem die Abgase lediglich herausgedrückt werden. Die Relativbewegung der beiden Gehäuseteile kann vorzugsweise mit dem betriebsüblichen Ansetz- und Abhebvorgang des Arbeitsgeräts erfolgen.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf Ausführungsformen, bei denen zumindest einzelne Teile (Repetierhebel, etc.) gegenüber dem ersten Gehäuseteil verschiebbar angeordnet sind, um durch entsprechende Relativbewegung für eine Veränderung des Brennkammervolumens zu sorgen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil eine Brennkammerwand der Brennkammer zwecks Veränderung des Brennkammervolumens verschoben.

Die Brennkammerwand kann z. B. die den Kolben aufnehmende stirnseitige Brennkammerwand eines zylindrischen Brennkammergehäuses sein, die sich im zylindrischen Brennkammergehäuse hin- und herschieben läßt und plattenförmig ausgebildet Ist. Es ist somit möglich, durch Relativverschiebung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil einerseits dafür zu sorgen, die Brennkammerwand in eine Ausgangsposition zu bringen, in der das Brennkammervolumen praktisch auf den Wert Null reduziert ist, und andererseis das Brennkammervolumen durch Verschiebung der Brennkammerwand wieder aufzuspannen, um auf diese Weise den für die Ansaugung des Luft-Brennstoffgemisches erforderlichen Unterdruck zu erzeugen. Mit Hilfe der plattenförmigen Brennkammerwand läßt sich also das Brennkammervolumen der Brennkammer in sehr einfacher Weise verändern.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer gegenüber dem bekannten Arbeitsgerät erheblich verringerten Kolbenmasse, da kein Differentialkolben verwendet zu werden braucht. Dies erlaubt eine höhere Arbeits- bzw. Setzgeschwindigkeit und führt darüber hinaus zu einer Energieeinsparung.

Die Verschiebung der Brennkammerwand und die Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil erfolgen vorzugsweise achsparallel, so daß es praktisch möglich ist, die gerade Arbeitsrichtung des Kolbens, die Verschieberichtung der Brennkammerwand und die Richtung der Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteile in Übereinstimmung zu bringen.

Die Brennkammerwand kann zum Aufspannen des Brennkammervolumens verschoben werden, wenn das erste und das zweite Gehäuseteil aufeinander zu bewegt werden. Ist das zweite und in Setzrichtung hintere Gehäuseteil beispielsweise mit einem Gerätehandgriff verbunden, so wird das Brennkammervolumen nur dann aufgespannt, wenn über den Gerätehandgriff das Arbeitsgerät mit seinem im ersten Gehäuseteil liegenden Mündungsteil gegen ein Bauteil gedrückt wird. Die Brennkammer kann also nur mit dem Luft-Brennstoffgemisch geladen werden, wenn auch tatsächlich beabsichtigt ist, das Arbeitsgerät zu benutzen. Dazu kann die Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil freigegeben werden, nachdem das Arbeitsgerät gegen das Bauteil gedrückt worden ist. Bei Verringerung der Andruckkraft nach Durchführung der gewünschten Aufgabe entfernt sich der Gerätehandgriff wieder vom ersten Gehäuseteil, so daß durch die entsprechende Verschiebung der Brennkammerwand das Volumen der Brennkammer wieder auf den nahezu bei Null liegenden Ausgangswert verringert wird. Im nichtbenutzten Zustand des Arbeitsgeräts befindet sich also kein Luft-Brennstoffgemisch innerhalb der Brennkammer, so daß das Arbeitsgerät nach der Erfindung außerordentlich betriebssicher ist.

Beim erfindungsgemäßen Arbeitsgerät liegen zwischen der Brennkammerwand und einer ihr gegenüberliegenden Rückwand des Brennkammergehäuses eine plattenförmige Trennwand und zwischen der plattenförmigen Trennwand und der genannten Rückwand eine weitere Trennwand, die als Zwischenwand bezeichnet wird. Die plattenförmige Trennwand dient zur Unterteilung der Brennkammer in eine kolbenseitige bzw. vordere Teil-Brennkammer und in eine rückseitige bzw. hintere Teil-Brennkammer, während die Zwischenwand zur Unterteilung der hinteren Teil-Brennkammer in zwei hintereinanderliegende Teilkammern dient. Die beiden Teilkammern stehen über den Umfangsrand der Zwischenwand miteinander in Verbindung, während die vordere dieser Teilkammern mit der vorderen Teil-Brennkammer über eine zentrale Durchgangsöffnung in der Trennwand in Verbindung steht, wobei die zentrale Durchgangsöffnung durch ein Rückschlagventil verschließbar ist. Dieses Rückschlagventil öffnet nur in Strömungsrichtung von der vorderen Teilkammer zur vorderen Teil-Brennkammer.

Die Wirkungsweise der genannten Trennwand wird bereits ausführlich in der US-PS 4,759,318 oder in der US-PS 4,365,471 beschrieben und wird hier nicht nochmals erläutert.

Dagegen dient die plattenförmige Zwischenwand dazu, nach Zündung des Luft- Brennstoffgemisches in der griffseitigen bzw. hinteren Teilkammer die entstehende Flammenfront über ihren Umfangsbereich umzulenken, um auf diese Weise unter Kompression des Luft-Brennstoffgemisches in der vorderen Teilkammer den Druck in der vorderen Teil-Brennkammer vor Zündung des darin enthaltenen Luft-Brennstoffgemisches zu erhöhen.

Sowohl die plattenförmige Trennwand als auch die plattenförmige Zwischenwand, die wie die Rückwand parallel zur Brennkammerwand liegen, lassen sich in gleicher Richtung wie die Brennkammerwand verschieben, um das Brennkammervolumen auf wenigstens annähernd den Wert Null zu reduzieren, und um ausgehend von dieser Ruhestellung das Brennkammervolumen wieder aufzuspannen, je nach Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil. Beim Aufspannen des Brennkammervolumens kann das Luft-Brennstoffgemisch zunächst in die hintere Teilkammer hinein und dann über den Umfangsrand der Zwischenwand in die zweite bzw. vordere Teilkammer sowie durch das Rückschlagventil in der Trennwand hindurch in die vordere Teil-Brennkammer strömen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Arbeitsgerät gemäß der Erfindung im Längsschnitt, schematisch,

Fig. 2 eine Detailvergrößerung gemäß dem Ausschnitt II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Detailvergrößerung gemäß dem Ausschnitt III in Fig. 1, und

Fig. 4 einen Teilschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1.

Mit Hilfe des Arbeitsgeräts nach der Erfindung lassen sich Befestigungselemente, wie z. B. Nägel, Bolzen, usw. direkt in Materialien hineintreiben, beispielsweise in Holz, Stahl, Beton und dergleichen.

Das Arbeitsgerät besteht aus einem mit einem Mündungsteil 1 versehenen vorderen, ersten Gehäuseteil 2 und einem in Setzrichtung hinteren, zweiten Gehäuseteil 3, an dem ein Gerätehandgriff angeordnet ist. Beide Gehäuseteile 2 und 3 sind miteinander verbunden und relativ zueinander verschiebbar.

Das Arbeitsgerät ist mit seinem Mündungsteil 1 auf eine Oberfläche A eines Bauteils B aufsetzbar, um in dieses Bauteil B ein Befestigungselement 4 hineinzutreiben, beispielsweise einen Nagel, der sich im Inneren eines Laufs 5 des Mündungsteils 1 befindet. Das Befestigungselement 4 wird an seinem Kopfende von einem Stößel 6 beaufschlagt, der mit einem Kolben 7 fest verbunden ist. Der Kolben 7 wird in einem Führungszylinder 8 geführt, der innerhalb des Gehäuses 2 in Zylinderlängsrichtung bewegbar gelagert ist.

Im vorliegenden Fall ist die Oberfläche A die Oberfläche eines Bleches B, das auf einem Stahlträger S montiert werden soll. Dazu wird das Befestigungselement 4 durch das Blech hindurch in den Stahlträger S hineingetrieben. Der Kopf des Befestigungselements 4 kommt dann auf der Oberfläche des Blechs B zu liegen und drückt dieses gegen den Stahlträger S.

Zum Antrieb des Kolbens 7 innerhalb des Führungszylinders 8 dient eine Brennkammer 9, die sich am griffseitigen Endbereich des Führungszylinders 8 befindet. Die Brennkammer 9 ist ebenfalls zylindrisch ausgebildet und fest im ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Sie besteht aus einem zylindrischen Brennkammergehäuse 10, in dessen Innerem sich eine kolbenseitige, ringförmige Brennkammerwand 11, eine plattenförmige Trennwand 12 und eine plattenförmige Zwischenwand 13 befinden. Das zylindrische Brennkammergehäuse 10 ist am hinteren bzw. griffseitigen Ende durch eine Rückwand 14 abgeschlossen. Die Wände 11 bis 13 liegen parallel zur Rückwand 14 und sind auf diese zu bzw. von dieser weg bewegbar. Sie liegen ferner senkrecht zur Zylinderlängsrichtung.

Die kolbenseitige Brennkammerwand 11 weist eine Durchgangsöffnung 15 auf, die durch den Kolben 7 bzw. durch einen sich nach hinten erstreckenden Kolbenansatz 7a verschließbar ist. Zur Halterung des Kolbens 7, 7a an der Brennkammerwand 11 dienen Permanentmagnete 7b, die an der der Brennkammerwand 11 gegenüberliegenden Kolbenfläche angeordnet sein können. Die Permanentmagnete 7b dienen dazu, den Kolben 7, 7a während des Ruhezustands des Arbeitsgeräts an der Brennkammerwand 11 zu halten.

Die Brennkammerwand 11 liegt über Abdichtringe dicht an der Innenwandung des zylindrischen Brennkammergehäuses 10 an, wobei ihre Bewegung in Richtung zum Mündungsteil 1 durch einen Anschlag 10a des zylindrischen Brennkammergehäuses 10 begrenzt wird. Dieser Anschlag 10a erstreckt sich radial nach innen. Er positioniert einen elastischen Ring 10b, gegen den die Brennkammerwand 11 zu liegen kommt, wenn sie ihre am nähesten zum Mündungsteil 1 liegende Position erreicht hat.

Die Brennkammerwand 11 enthält ferner neben der zentralen Durchgangsöffnung 15 einen Abgaskanal 16, der durch ein Flatter-Rückschlagventil 17 verschließbar ist. Dieses Rückschlagventil 17 ermöglicht nur einen Gasaustritt aus der Brennkammer 9 heraus. Hierzu muß allerdings die Brennkammerwand 11 vom elastischen Ring 10b weg bewegt werden.

Die Trennwand 12 dient zur Unterteilung der Brennkammer 9 in eine vordere bzw. kolbenseitige Teil-Brennkammer 9a und in eine hintere bzw. griffseitige Teil-Brennkammer 9b. Diese Trennwand 12 liegt ebenfalls mit ihrem äußeren Umfang über Abdichtringe dicht an der Innenwandung des zylindrischen Brennkammergehäuses 10 an und weist eine oder mehrere Öffnungen 12a auf, die durch ein in Form einer federnden Platte ausgebildetes Rückschlagventil 12b verschließbar sind. Das Rückschlagventil 12b liegt an der der Brennkammerwand 11 zugewandten Seite der Trennwand 12 und läßt sich von einem Ventilsitz in Richtung der Brennkammerwand 11 um einen vorbestimmten Betrag abheben.

Trennwand 12 und Rückschlagventil 12b dienen dazu, ein bereits in der hinteren Teil-Brennkammer 9b gezündetes Luft-Brennstoffgemisch in möglichst radialer Weise in die vordere Teil-Brennkammer 2a einzuleiten, um das in ihr vorhandene Luft-Brennstoffgemisch optimal verbrennen zu können. Dies ist an sich aus der US-PS 4,365,471 bereits bekannt.

Die Trennwand 12 weist ferner beidseitig Distanzelemente 12c auf. Sie dienen dazu, auch dann, wenn die Wände 11, 12, 13 schon sehr dicht zusammengeschoben sind, noch für eine ausreichende Entlüftung der einzelnen Kammern zu sorgen, indem sie die Bildung von Entlüftungskanälen zwischen den Wänden ermöglichen. Dies wird später noch genauer erläutert.

Die noch in der Brennkammer 9 vorhandene Zwischenwand 13 dient zur Unterteilung der hinteren Teil-Brennkammer 9b in eine hintere bzw. griffseitige Teilkammer 9c sowie in eine vordere bzw. kolbenseitige Teilkammer 9d. Die Zwischenwand 13 befindet sich also zwischen der Trennwand 12 und der Rückwand 14 und weist an ihrem Umfangsbereich Durchgangskanäle 13a auf, über die die hintere Teilkammer 9c und die vordere Teilkammer 9d miteinander in Verbindung stehen. Mehrere Durchgangskanäle 13a können unter gleichem Winkelabstand über den Umfang der Zwischenwand 13 verteilt angeordnet sein. Eine hintere Ausnehmung 13b dient im zusammengeschobenen Zustand der Wände zur Aufnahme von Zündelektroden 18a.

Die Rückwand 14 ist mit einem Zündmechanismus 18 ausgestattet, der zwei Elektroden 18a aufweist, die in die hintere Teilkammer 9c hineinragen. Mit Hilfe des Zündmechanismus 18 wird zunächst das Luft-Brennstoffgemisch in der hinteren Teilkammer 9c gezündet, wenn beispielsweise ein Abzugshebel 19 im Gerätehandgriff betätigt wird.

Zur Führung der Wände 11, 12 und 13 befinden sich mehrere Führungsstangen 20 innerhalb der Brennkammer 9, beispielsweise drei Führungsstangen 20, die unter gleichen Winkelabständen verteilt am Innenumfangsbereich des zylindrischen Brennkammergehäuses 10 angeordnet sind und parallel zur Längsrichtung der Brennkammer 9 verlaufen. Die Führungsstangen 20 sind in zylindrischen Ausnehmungen 21 in der Rückwand 14 gleitend gelagert und in ihrer Längsrichtung verschiebbar. Etwa im mittleren Bereich der Führungsstangen 20 ist die Trennwand 12 mit diesen Führungsstangen 20 fest verbunden. Führungsstangen 20 und Trennwand 12 sind also gemeinsam in Zylinderlängsrichtung des Brennkammergehäuses 10 verschiebbar. Auf einem vorderen Abschnitt 22 der Führungsstangen 20 ist die Brennkammerwand 11 gleitend gelagert, wobei die vorderen Abschnitte 22 durch entsprechende Bohrungen am Umfangsbereich der Brennkammerwand 11 hindurchlaufen. Am vorderen bzw. kolbenseitigen Ende eines jeden Abschnitts 22 befindet sich ein erweiterter Teil 23, beispielsweise eine Gewindehülse oder dergleichen, durch den verhindert wird, daß die Brennkammerwand 11 von dem vorderen Teil 22 der Führungsstangen 20 abgleiten kann. Die Brennkammerwand 11 läßt sich auf dem vorderen Teil 22 der Führungsstangen 20, also im Bereich zwischen den erweiterten Teilen 23 und der Trennwand 12, verschieben.

Die Zwischenwand 13 ist ebenfalls auf den Führungsstangen 20 gleitend verschiebbar, und zwar in einem Führungsstangenabschnitt 24, der sich ausgehend von der Trennwand 12 in Richtung der Rückwand 14 erstreckt. Die jeweiligen Führungsstangenabschnitte 24 durchlaufen wiederum entsprechende Durchgangsöffnungen im Umfangsbereich der Zwischenwand 13. Deren Verschiebung in Richtung von der Trennwand 12 weg wird durch einen Führungsstangenabschnitt 25 mit größerem Durchmesser begrenzt. Dieser letzte Führungsstangenabschnitt ist gleitend in der zylindrischen Ausnehmung 21 gelagert. Die Verschiebung der Zwischenwand 13 in Richtung zum Mündungsteil 1 wird durch einen Anschlag 10c an der Innenwand des Brennkammergehäuses 10 begrenzt. Der Anschlag 10c wird dadurch erhalten, daß das Brennkammergehäuse 10 im hinteren Bereich einen etwas größeren Innendurchmesser aufweist. Demzufolge ist der Durchmesser der Zwischenwand 13 etwas größer als der Durchmesser der Trennwand 12.

Eine Verschiebung der Wände 11, 12 und 13 sowie der Führungsstangen 20 erfolgt über eine Verschiebung des Führungszylinders 8, dessen griffseitiges Stirnende mit der kolbenseitigen Fläche der Brennkammerwand 11 fest verbunden ist. Wird also der Führungszylinder 8 in seiner Zylinderlängsrichtung angetrieben, so bewegt sich in derselben Richtung auch die Brennkammerwand 11. Ein Teil des Führungszylinders 8 kann daher in die Brennkammer 9 koaxial eingefahren werden.

Es sei noch erwähnt, daß der Führungszylinder 8 am mündungsseitigen Ende eine elastische Abbremseinrichtung 28 aufweist, die zur Abbremsung des Kolbens 7 dient. An diesem Ende befinden sich auch entlang des Umfangs axial zueinander versetzte Reihen von Durchgangsöffnungen 26 und 27 im Führungszylinder 8, deren Funktion später beschrieben wird.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist das mit dem Gerätehandgriff verbundene zweite Gehäuseteil 3 bewegbar mit dem ersten Gehäuseteil 2 verbunden, so daß eine Relativbewegung zwischen ihm und dem ersten Gehäuseteil 2 möglich ist.

Durch diese Relativbewegung läßt sich das Volumen der Brennkammer 9 verändern, und zwar auf Null reduzieren und vollständig aufspannen. Die Relativbewegung zwischen Gerätehandgriff und erstem Gehäuseteil 2 erfolgt in einer Richtung, die parallel zur Zylinderlängsrichtung des Brennkammergehäuses 10 liegt und darüber hinaus parallel zur Richtung der Arbeitsrichtung des Kolbens 7, also parallel zur Längsrichtung des Führungszylinders 8. Dabei ist vorgesehen, daß sich das Volumen der Brennkammer 9 aufspannt, wenn der Gerätehandgriff bzw. das zweite Gehäuseteil 3 in Richtung auf das erste Gehäuseteil 2 bewegt wird.

Genauer gesagt ist das zweite Gehäuseteil 3 über rohrförmige Elemente 29, 30 mit dem ersten Gehäuseteil 2 verbunden, wobei der freie Bereich zwischen dem zweiten Gehäuseteil 3 und dem ersten Gehäuseteil 2 durch einen Faltenbalg 30a abgedeckt ist. Die rohrförmigen Elemente 29, 30 sind entgegen einer Federkraft in ihrer Längsrichtung verschiebbar, wobei die Längsbewegung des rohrförmigen Elements 30 über ein Getriebe G auf den Führungszylinder 8 übertragen wird.

Das rohrförmige Element 30, das parallel zur Zylinderachse der Brennkammer 9 verläuft, ist mit seinem hinteren Ende fest im zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet. Dagegen ist das vordere Ende des rohrförmigen Elements 30 verschiebbar im ersten Gehäuseteil 2 gelagert. Etwa im Mittenbereich des rohrförmigen Elements 30 ist mit diesem ein Riegel 31 fest verbunden, gegen den in Richtung zum zweiten Gehäuseteil 3 eine Feder 32 drückt, die sich an einem Ansatz des ersten Gehäuseteils 2 abstützt. Die Feder 32 dient dazu, das rohrförmige Element 30 nach hinten in Richtung zum Gerätehandgriff und damit den Gerätehandgriff vom ersten Gehäuseteil 2 weg zu verschieben. Die Bewegung des rohrförmigen Elements 30 bzw. des mit ihm verbundenen Riegels 31 nach hinten wird jedoch durch einen geeigneten Anschlag im ersten Gehäuseteil 2 begrenzt, beispielsweise durch den Anschlag 33.

Das vordere Ende des rohrförmigen Elements 30 ist fest mit einem Schlitten 34 verbunden, der also bei Verschiebung des rohrförmigen Elements 30 mit verschoben wird. An diesem Schlitten 34 ist eine Drehachse 35 gelagert, die in der Figur senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Diese Drehachse 35 trägt fest ein erstes Ritzel 36 mit kleinem Durchmesser und ein zweites Ritzel 37 mit größerem Durchmesser. Das kleine Ritzel 36 kämmt mit einer Zahnstange 38, die fest am ersten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Dagegen kämmt das große Ritzel 37 mit einer Zahnstange 39, die fest am Außenumfang des Führungszylinders 8 angeordnet ist und sich in Zylinderlängsrichtung erstreckt. Beide Zahnstangen 38 und 39 liegen parallel zueinander.

Wird also das zweite Gehäuseteil 3 bzw. der Gerätehandgriff in Richtung auf das erste Gehäuseteil 2 bewegt, so verschiebt sich das rohrförmige Element 30 entgegen der Kraft der Feder 32 nach vorn, was bedeutet, daß auch die Drehachse 35 eine translatorische Bewegung nach vorn ausführt, und zwar aufgrund ihrer Verbindung mit dem rohrförmigen Element 30 über den Schlitten 34. Gleichzeitig kämmt das kleine Ritzel 36 mit der ersten Zahnstange 38, so daß es sich entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn dreht, also nach links in der Fig. 3. Dabei dreht sich auch das große Ritzel 37 entgegen der Uhrzeigerrichtung, also ebenfalls nach links in der Fig. 3, so daß es über die zweite Zahnstange 39 den Führungszylinder 8 antreibt. Beide Ritzel 36 und 37 sind fest mit der Drehachse 35 verbunden. Der Führungszylinder 8 erreicht auf diese Weise seine vorderste Position, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, wobei mit der Verschiebung des Führungszylinders gleichzeitig die Wände 11 bis 13 verschoben werden, um das Brennkammervolumen aufzuspannen.

Wird der Gerätehandgriff bei Abnahme des Arbeitsgeräts von der Oberfläche A nicht mehr druckbeaufschlagt, so schiebt unter anderem die Feder 32 das rohrförmige Element 30 nach hinten, was dazu führt, daß auch die Drehachse 35 eine translatorische Bewegung nach hinten ausführt. Beide Ritzel 36 und 37 drehen sich dann im Uhrzeigersinn, so daß der Führungszylinder 8 nach hinten in die Brennkammer 9 eingefahren wird, und zwar so weit, bis sich das Volumen der Brennkammer 9 praktisch auf Null reduziert hat. Der Führungszylinder 8 muß dabei allerdings entriegelt sein, worauf noch eingegangen wird.

Das Getriebe G, zu dem der Schlitten 34, die Drehachse 35, die Ritzel 36 und 37 sowie die Zahnstangen 38 und 39 gehören, ist in Ruhestellung des Arbeitsgeräts blockiert. In der Ruhestellung können das zweite Gehäuseteil 3 und das erste Gehäuseteil 2 also nicht gegeneinander bewegt werden, so daß sich auch die Brennkammer 9 nicht aufladen läßt. Um die Blockierung des Getriebes G aufzuheben, ist eine Entriegelungsstange 40 vorgesehen, die nach vorn aus dem ersten Gehäuseteil 2 heraussteht und das Mündungsteil 1 um einen kleinen Betrag überragt. Die Entriegelungsstange 40 läuft parallel zur Längsachse des Arbeitsgeräts. Sie ist entgegen der Kraft einer Feder 40a in ihrer Längsrichtung ins Innere des ersten Gehäuseteils 2 verschiebbar (Fig. 4). Wird das Arbeitsgerät mit seinem Mündungsteil 1 gegen die Oberfläche A geführt, so wird zuerst die Entriegelungsstange 40 in das erste Gehäuseteil 2 hineingedrückt, um auf diese Weise das Getriebe G zu entriegeln (Fig. 4). Erst jetzt ist es möglich, das zweite Gehäuseteil 3 in Richtung auf das erste Gehäuseteil 2 zu verschieben und die Brennkammer 9 aufzuspannen. Das mittels Feder 61b radial nach innen belastete Schiebeglied 61 läuft beim Hineindrücken der Verriegelungsstange 40 auf eine Auflaufschräge 40b der Stange 40 auf und wird radial nach außen verschoben, wobei es aus dem Wirkbereich einer am Schlitten 34 angeordneten Rastnut 61a gelangt, um das Getriebe G zu entriegeln. Nach Benutzung des Arbeitsgeräts wird zunächst das zweite Gehäuseteil 3 vom ersten Gehäuseteil 2 weg bewegt und anschließend das Getriebe G durch den Verriegelungsmechanismus erneut verriegelt, so daß die Entriegelungsstange 40 wieder nach vorn verschoben wird und den Mündungsteil 1 um den genannten Betrag überragt. Das Schiebeglied 61 läuft dabei wieder radial nach innen und greift in die Rastnut 61a am Schlitten 34.

Um zu verhindern, daß sich der Führungszylinder 8 während der Zündung des Luft-Brennstoffgemisches in der vorderen Teil-Brennkammer 9a oder unmittelbar nach Rückkehr des Kolbens 7 zur Brennkammerwand 11 verschiebt, ist eine weitere Führungskolben-Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Diese Verriegelungseinrichtung weist im wesentlichen ein radial verlaufendes Verriegelungsglied 41 und eine in Gerätelängsrichtung verlaufende Verriegelungsstange 42 auf. Die Verriegelungsstange 42 ist gleitend im Inneren des rohrförmigen Elements 30 gelagert und überragt diese nach hinten. Ferner ist die Verriegelungsstange 42 entgegen der Kraft einer Feder 43 verschiebbar, die sich zwischen dem vorderen Ende der Verriegelungsstange und einem Anschlag 44 abstützt, der sich im Schlitten 34 befindet. Die als Druckfeder ausgebildete Feder 43 versucht dabei, die Verriegelungsstange 42 aus dem rohrförmigen Element 30 nach hinten herauszudrücken. Das hintere Ende der Verriegelungsstange 42 wird von einem Arm 19a des Abzugshebels 19 beaufschlagt, der um eine Achse 19b drehbar ist. Wird der Abzugshebel 19 z. B. mit Hilfe des Zeigefingers gedrückt, so dreht er sich in Uhrzeigerrichtung um die Achse 19b, was dazu führt, daß der Arm 19a die Verriegelungsstange 42 entgegen der Kraft der Feder 43 nach vorn verschiebt. Abzugshebel 19. Arm 19a und Achse 19b sind im zweiten Gehäuseteil 3 gelagert.

Die Verriegelungsstange 42 weist eine Schulter 45 auf, die das Verriegelungsglied 41 radial nach innen drückt, wenn dieser auf die Schulter 45 aufläuft. Das Verriegelungsglied 41 wird dabei in eine Nut 46 hineingeschoben, die sich am äußeren Umfangsrand des Führungszylinders 8 befindet. Zur Reibungsverminderung kann am äußeren Ende des Verriegelungshebels 41, das der Verriegelungsstange 42 zugewandt ist, eine Rolle 41a befestigt sein, das auf die Schulter 45 aufläuft.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Stellung gezeigt, bei der das Brennkammervolumen der Brennkammer 9 voll ausgebildet ist, der Führungszylinder 8 jedoch noch nicht verriegelt ist. Diese Verriegelung erfolgt jedoch unmittelbar mit dem Betätigen des Abzugshebels 19, da die Schulter 45 sehr dicht an der Rolle 41a anliegt. Wird in der gezeigten Stellung der Abzugshebel 19 gedrückt, so wird also zunächst der Führungszylinder 8 verriegelt, bevor mit weiterer Verschiebung der Verriegelungsstange 42 nach vorn auch ein Zündvorgang eingeleitet wird, um das Luft-Brennstoffgemisch in der hinteren Teilkammer 9c zu zünden. Da die Zündung erst nach der Verriegelung des Führungszylinders 8 erfolgen kann, dieser aber erst im vollständig ausgefahrenen Zustand verriegelbar ist, da sich die Nut 46 an seinem hinteren Ende befindet, läßt sich das Luft-Brennstoffgemisch in der Brennkammer 9 nicht zünden, wenn das Brennkammervolumen nicht vollständig aufgespannt worden ist. Mit anderen Worten ist keine Zündung möglich, wenn das zweite Gehäuseteil 3 nicht vollständig gegen das erste Gehäuseteil 2 gedrückt worden ist.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Arbeitsgeräts im einzelnen beschrieben.

Das Arbeitsgerät soll sich dabei zunächst in seiner Ruhestellung befinden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die in der Brennkammer 9 vorhandenen Wände 11, 12 und 13 aufeinander sowie auf der Rückwand 14 liegen. Der Führungszylinder 8 befindet sich dabei zum großen Teil innerhalb des Brennkammergehäuses 10. Das Brennkammervolumen ist im wesentlichen Null. Ferner befinden sich beide Gehäuseteile 2, 3 am weitesten voneinander entfernt, während andererseits das Getriebe G verriegelt ist.

Zunächst wird ein Befestigungselement 4 in den Lauf 5 hineingeführt, das an einer vorgegebenen Stelle im Lauf 5 positionierbar ist. Wird dann das Arbeitsgerät mit seinem Mündungsteil 1 gegen die Oberfläche A geführt, so wird zunächst die Entriegelungsstange 40 in das erste Gehäuseteil 2 hineingedrückt, was zur Entriegelung des Getriebes G führt. Im weiteren Verlauf schlägt dann das Mündungsteil 1 gegen die Oberfläche A des Bauteils B, so daß nunmehr das zweite Gehäuseteil 3 auf das erste Gehäuseteil 2 zu verschoben wird. Mit dieser Verschiebung erfolgt eine Verschiebung des rohrförmigen Elements 30, so daß über das Getriebe G der Führungszylinder 8 aus der Brennkammer 9 gezogen wird. Die Übersetzung des Getriebes G ist so gewählt, das nach vollständigem Verschieben des zweiten Gehäuseteils 3 der Führungszylinder 8 vollständig aus der Brennkammer 9 herausgezogen worden ist und seine am weitesten vorn liegende Position erreicht hat.

Mit der Verschiebung des Führungszylinders 8 aus der Ruheposition wird zunächst die Brennkammerwand 11 in Richtung zum Mündungsteil 1 verschoben, und zwar so lange, bis sie gegen die erweiterten Teile 23 auf den Führungsstangen 20 schlägt. Bei weiterer Bewegung des Führungszylinders 8 nach vorn werden dann die Führungsstangen 20 mitgenommen und mit ihnen auch die Trennwand 12. Die Zwischenwand 13 wird spätestens dann in Richtung zum Mündungsteil 1 bewegt, wenn sie durch den den größeren Durchmesser aufweisenden Führungsstangenabschnitt 25 mitgenommen wird. Die Bewegung der Wände 11, 12 und 13 in Richtung zum Mündungsteil 1 erfolgt so lange, bis die Brennkammerwand 11 gegen den elastischen Ring 10b drückt, wobei gleichzeitig das Flatter-Rückschlagventil 17 fest verschlossen wird. Darüber hinaus wird die Bewegung der Zwischenwand 13 in Richtung zum Mündungsteil 1 durch den Anschlag 10c begrenzt.

Die bundförmigen Distanzelemente 12c an beiden Seiten der Trennwand 12 haben unter anderem die Aufgabe, ein vollständiges Aufeinanderliegen der Platten 11 und 12 bzw. 12 und 13 zu verhindern, um ein Verkleben dieser Platten aufgrund einer vorhandenen Restfeuchtigkeit in der Brennkammer zu vermeiden. Die Distanzelemente dienen aber auch gleichzeitig zur Bildung von Entlüftungskanälen beim Zusammenfahren der Brennkammer, um diese vollständig entlüften zu können.

Bei der Verschiebung der Elemente 8, 11, 12 und 13 nach vorn in Richtung zum Mündungsteil 1 wird das Brennkammervolumen zwischen den jeweiligen Platten 11 und 12 bzw. 12 und 13 aufgespannt, so daß sich infolge des ergebenden Unterdrucks, wie bereits erwähnt, das Luft-Brennstoffgemisch durch die Öffnung 10d in der hinteren Teilkammer 9c hindurch in die gesamte Brennkammer 9 hineinsaugen läßt. Das Luft-Brennstoffgemisch strömt also zunächst in die hintere Teilkammer 9c und dann durch die Kanäle 13a hindurch in die vordere Teilkammer 9d. Infolge der bestehenden Druckverhältnisse öffnet das Rückschlagventil 12b in der Trennwand 12, so daß das Luft-Brennstoffgemisch durch die Öffnungen 12a hindurch in die vordere Teil-Brennkammer 9a hineinströmen kann.

Nach vollständiger Aufspannung des Brennkammervolumens kommt die Nut 46 am Umfangsrand des Führungszylinders 8 oberhalb des Verriegelungshebels 41 zu liegen, so daß sich der Führungszylinder 8 nunmehr verriegeln läßt, wenn der Abzugshebel 19 betätigt wird.

Wird in dieser Stellung der Abzugshebel 19 gedrückt, so wird zunächst über den Arm 19a die Verriegelungsstange 42 nach vorn entgegen der Kraft der Feder 43 verschoben. Dabei läuft die Rolle 41a am unteren Ende des Verriegelungshebels 41 auf die Schulter 45 auf, so daß der Verriegelungshebel 41 in die Nut 46 hineinfährt. Der Führungszylinder 8 kann jetzt weder vor- noch zurückbewegt werden. Bei weiterem Hineindrücken des Abzugshebels 19 wird jetzt die Öffnung 10d in der hinteren Teilkammer 9c geschlossen und unmittelbar darauf die Zündeinrichtung 18 in Betrieb gesetzt. Ein zwischen den Elektroden 18a entstehender Funke zündet das Luft-Brennstoffgemisch in der hinteren Teilkammer 9c, so daß sich eine Flammenfront in der hinteren Teilkammer 9c radial nach außen ausbreitet. Sie gelangt über die Durchgangskanäle 13a in die vordere Teilkammer 9d, wobei zunächst das dort vorhandene Luft-Brennstoffgemisch und damit auch das in der vorderen Teil-Brennkammer 9a vorkomprimiert wird. Die Flammenfront erreicht dann das Rückschlagventil 12b und tritt durch die Ventilöffnung in die vordere Teil-Brennkammer 9a ein, so daß das darin vorhandene Luft-Brennstoffgemisch explosionsartig gezündet wird.

Dies hat zur Folge, daß der Kolben 7 nach vorn in Richtung zum Mündungsteil 1 beschleunigt wird und dabei das Befestigungselement 4 aus dem Lauf 5 hinaus- und in das Bauteil B hineintreibt.

Vor dem Kolben 7 und innerhalb des Führungszylinders 8 befindliche Luft wird durch die Öffnungen 26. 27 im Führungszylinder 8 abgelassen, so daß der Kolben 7 nicht durch ein Luftpolster gebremst wird. Im Fall von Überenergie schlägt er auf die elastische Abbremseinrichtung 28 auf, die sich am vorderen Ende des Führungszylinders 8 befindet.

Nach Überfahren der Öffnungen 27 durch den Kolben 7 können die in der Brennkammer und im hinteren Führungszylinderteil vorhandenen Verbrennungsgase durch die hinteren Öffnungen 27 ausströmen. Die restliche noch vorhandene Abgasenergie wird also durch die Öffnungen 27 ins Freie geleitet. Die Öffnungen 27 sind mit einem das Rückströmen verhindernden Einwegventil 88 versehen.

Durch die dabei entstehende Expansion des Abgasgemisches kühlt sich die Brennkammer 9 ab, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, der den Kolben 7 in Richtung zur Brennkammerwand 11 zurücksaugt. Während dieses Vorgangs ist die Brennkammer 9 nach außen abgedichtet.

Nachdem die Durchgangsöffnung 15 in der Brennkammerwand 11 durch den Kolben 7 bzw. durch den mit ihm verbundenen Ansatz 7a wieder verschlossen worden ist, kann der Führungszylinder 8 durch Loslassen des Abzugshebels 19 wieder entriegelt werden, so daß er sich nunmehr wieder in Axialrichtung verschieben läßt. Beim Loslassen des Abzugshebels 19 drückt die Feder 43 die Verriegelungsstange 42 nach hinten, so daß die Rolle 41a des Verriegelungshebels 41 von der Schulter 45 abläuft und der Verriegelungshebel 41 radial nach außen geführt wird, wobei er die Nut 46 verläßt und den Führungszylinder 8 freigibt. Der Verriegelungshebel 41 wird durch eine Feder 89 radial nach außen vorgespannt.

Wird nunmehr der Gerätehandgriff druckentlastet, so wird das zweite Gehäuseteil 3 mechanisch mit Hilfe von Federkraft vom ersten Gehäuseteil 2 entfernt. Diese Federkraft wird unter anderem mit Hilfe der Feder 32 erzeugt. Eine entsprechende Feder kann sich aber auch auf dem rohrförmigen Element 29 befinden.

Das rohrförmige Element 30 wird also nach hinten verschoben, so daß gleichzeitig über das Getriebe G der Führungszylinder 8 in die Brennkammer 9 eingefahren wird. Dabei wird zunächst die Brennkammerwand 11 auf den Führungsstangen 20 bewegt, wobei sie den Kolben 7 über die Magnete 7b mitnimmt. Mit dem Verschiebungsbeginn der Brennkammerwand 11 öffnet das Rückschlagventil 17, so daß über den Abgaskanal 16 Abgas aus der Brennkammer 9 entweichen kann.

Bei weiterer Verschiebung der Brennkammerwand 11 wird zunächst das Volumen der vorderen Teil-Brennkammer 9a reduziert, bis die Brennkammerwand 11 gegen die Trennwand 12 schlägt und diese mitnimmt. Sodann werden die Führungsstangen 20 zum Griffende hin verschoben, was eine Reduzierung des Volumens der vorderen Teilkammer 9d zur Folge hat. Nachdem die Trennwand 12 gegen die Zwischenwand 13 gedrückt worden ist, reduziert sich auch das Volumen der hinteren Teilkammer 9c, so daß letztlich ein Brennkammervolumen erhalten wird, das wenigstens annähernd den Wert Null aufweist. Das Abgas aus der hinteren Teilkammer 9c wird bei der Brennkammerreduzierung über die Durchgangskanäle 13a in die vordere Teilkammer 9d und von dieser über die Entlüftungskanäle im bundförmigen Distanzelement 12c und das Rückschlagventil 12b sowie über die an der anderen Seite der Trennwand 12 liegenden Entlüftungskanäle im bundförmigen Distanzelement 12c in die vordere Teil-Brennkammer 9a gedrückt bzw. direkt in den Abgaskanal 16, falls die Brennkammerwand 11 schon auf der Trennwand 12 liegt. Das Rückschlagventil 12b kann sich noch öffnen, auch wenn beide Wände 11 und 12 schon aneinanderliegen. Hierzu ist das Rückschlagventil 12b ein wenig in die Trennwand 12 eingelassen, so daß genügend Öffnungsspiel vorhanden ist.

Durch das Zusammenfahren des Innenteils der Brennkammer 9 läßt sich diese also mechanisch spülen.

Nachdem alle Kammerwände 11, 12 und 13 wieder ihre Ausgangsposition erreicht haben, wird schließlich auch die Entriegelungsstange 40 entlastet, so daß das Getriebe G wieder blockiert bzw. verriegelt wird. Wird das Arbeitsgerät horizontaler Stellung eingesetzt, so lassen sich die Bewegungsabläufe für die nach hinten gerichtete Bewegung des Gerätehandgriffs und die nach vorne gerichtete Bewegung der Entriegelungsstange 40 durch entsprechende Federkräfte aufeinander abstimmen. Wird das Arbeitsgerät in Vertikalstellung und mit dem Mündungsteil 1 nach unten betrieben, so wird sowieso die Entriegelungsstange 40 zuletzt entlastet, wenn das Arbeitsgerät bei bereits vollständig ausgefahrenem Gerätehandgriff und mit Hilfe des Gerätehandgriffs von der Oberfläche A abgehoben wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Tragbares, brennkraftbetriebenes Arbeitsgerät, insbesondere Setzgerät für Befestigungselemente, mit
    1. 1. einer Brennkammer (9) zur Verbrennung eines Luft-Brennstoffgemisches, die in einem ersten Gehäuseteil (2) des Arbeitsgeräts angeordnet ist, und
    2. 2. einem in einem Führungszylinder (8) geführten Kolben (7, 7a), der durch einen infolge der Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches erzeugten Arbeitsdruck antreibbar ist, wobei das Arbeitsgerät ein zweites Gehäuseteil (3) aufweist, das gegenüber dem ersten Gehäuseteil (2) bewegbar ist
    dadurch gekennzeichnet, daß
    1. 1. das Brennkammervolumen der Brennkammer (9) durch eine Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil (2, 3) veränderbar ist.
  2. 2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil (2, 3) eine Brennkammerwand (11) der Brennkammer (9) zwecks Veränderung des Brennkammervolumens verschiebbar ist.
  3. 3. Arbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Brennkammerwand (11) und die Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil (2, 3) achsparallel zueinander durchführbar sind.
  4. 4. Arbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Gehäuseteil (2, 3) in Setzrichtung hintereinander angeordnet und in und entgegengesetzt zur Setzrichtung relativ zueinander verschiebbar sind.
  5. 5. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennkammervolumen aufspannbar ist, wenn erstes und zweites Gehäuseteil (2, 3) aufeinander zu verschoben werden.
  6. 6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der verschiebbaren Brennkammerwand (11) der Führungszylinder (8) fest angeordnet.
  7. 7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe (G) zur mittelbaren oder unmittelbaren Übertragung der Relativbewegung zwischen erstem und zweitem Gehäusteil (2, 3) auf die Brennkammerwand (11) vorhanden Ist.
  8. 8. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Brennkammerwand (11) relativ zur Brennkammer (9) verriegelbar ist.
  9. 9. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Gehäuseteil (3) ein Gerätehandgriff angeordnet ist.






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