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Dokumentenidentifikation DE69837249T2 08.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000925880
Titel Aufhängungsmechanismus für einen Ventilatormotor des Brennraums eines verbrennungsgetriebenen Werkzeugs
Anmelder Illinois Tool Works Inc., Glenview, Ill., US
Erfinder Moeller, Larry, Mundelein, Illinois 60060, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69837249
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.12.1998
EP-Aktenzeichen 984032144
EP-Offenlegungsdatum 30.06.1999
EP date of grant 07.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse B25C 1/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufhängungsmechanismus für einen Motor eines Verbrennungskammerventilators gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Beispiel für solch einen Mechanismus wird in der US-PS 4 403 722 A offenbart.

Tragbare verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge zur Verwendung zum Eintreiben von Befestigungselementen in Werkstücke werden in der US-Reissue-PS Nr. 32,452 und den US-PS Nr. 4,552,162; 4,483,473; 4,483,474; 4,403,722; 5,197,646 und 5,263,439 beschrieben.

Solche Werkzeuge enthalten ein allgemein pistolenförmiges Werkzeuggehäuse, das einen kleinen Verbrennungsmotor einschließt. Der Motor wird durch einen Kanister mit druckbeaufschlagtem Brenngas angetrieben, der auch als Brennstoffzelle bezeichnet wird. Eine batteriebetriebene elektronische Energieverteilungseinheit erzeugt den Funken zur Zündung, und ein in der Verbrennungskammer angeordneter Ventilator sorgt für eine effiziente Verbrennung in der Kammer und erleichtert ein Ausspülen, einschließlich des Abgases der Verbrennungsnebenprodukte. Der Motor enthält einen Hubkolben mit einem in einem Zylinderkörper angeordneten länglichen, starren Treiber.

Eine Ventilhülse ist um den Zylinder in Axialrichtung hin- und herbewegbar und bewegt sich durch ein Gestänge zum Schließen der Verbrennungskammer, wenn ein Arbeitskontaktelement am Ende des Gestänges gegen ein Werkstück gepresst wird. Dieser Pressvorgang aktiviert auch ein Brennstoffdosierventil dahingehend, ein bestimmtes Brennstoffvolumen in die geschlossene Verbrennungskammer einzuleiten.

Beim Drücken des Auslöseschalters, wodurch das Zünden einer Gasladung in der Verbrennungskammer des Motors verursacht wird, schießen der Kolben und der Treiber nach unten, um auf ein positioniertes Befestigungselement aufzutreffen und es in das Werkstück einzutreiben. Dann kehrt der Kolben durch Differenzgasdrücke im Zylinder in seine ursprüngliche oder „Bereitschafts"-Position zurück. Befestigungselemente werden magazinartig in das Mundstück geführt, wo sie in einer ordnungsgemäß positionierten Ausrichtung zum Empfang des Aufpralls des Treibers gehalten werden.

Beim Zünden des brennbaren Brennstoff-/Luft-Gemisches verursacht die Verbrennung in der Kammer die Beschleunigung der Kolben-/Treiber-Anordnung und das Eindringen des Befestigungselements in das Werkstück, wenn das Befestigungselement vorliegt. Diese kombinierte Abwärtsbewegung verursacht eine Reaktionskraft oder einen Rückstoß des Werkzeugkörpers. Somit ist der Ventilatormotor, der im Werkzeugkörper aufgehängt ist, einer Beschleunigung ausgesetzt, die dem Antriebshub des Kolben-/Treibers und des Befestigungselements entgegengesetzt ist.

Dann wird die Bewegungskraft der Kolben-/Treiber-Anordnung von dem Puffer am gegenüberliegenden Ende des Zylinders innerhalb von Millisekunden gestoppt und der Werkzeugkörper wird zum Werkstück beschleunigt. Deshalb sind der Motor und die Welle einer Beschleunigungskraft ausgesetzt, die der Richtung der ersten Beschleunigung entgegengesetzt ist. Nachdem der Motor diese reziproken Beschleunigungen erfahren hat, schwingt er bezüglich des Werkzeugs.

Herkömmliche verbrennungskraftbetriebene Werkzeuge der oben angeführten Art erfordern speziell ausgeführte Motoren, um diesen reziproken Beschleunigungen der Welle und des Motors und den sich ergebenden Motorschwingungen widerstehen zu können. Unter anderem sind die Motoren mit inneren Pufferbuchsen, Schub- und Verschleißflächen und insgesamt einer leistungsstärkeren Konstruktion ausgestattet. Solche speziellen Modifikationen führen zu teuren Motoren, wodurch sich die Herstellungskosten der Werkzeuge erhöhen. Somit besteht Bedarf an einem Motoraufhängungsmechanismus für ein verbrennungskraftbetriebenes Werkzeug, der die Betriebsanforderungen an den Motor reduziert, die Zuverlässigkeit des Motors erhöht und die Verwendung von Ventilatormotoren standardmäßiger Produktion gestattet, um die Herstellungskosten für das Werkzeug zu verringern.

Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs der in der US-PS 4 403 722 definierten Art und mit einem verbesserten Aufhängungsmechanismus für einen Motor eines Verbrennungskammerventilators, der die betriebsbedingt induzierten reziproken Beschleunigungen des Motors verringert, während die Schwingungen des Motors in einem akzeptablen Bereich gehalten werden.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeug, das einen Mechanismus zum Dämpfen von betriebsbedingt induzierten Schwingungen des Motors für einen Verbrennungskammerventilator aufweist.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs mit einem Aufhängungsmechanismus für einen Motor eines Verbrennungskammerventilators, der die Verwendung eines standardmäßigeren kostengünstigen Motors gestattet.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs mit einem Aufhängungsmechanismus für einen Motor eines Verbrennungskammerventilators, der die Lebensdauer des Motors verlängert.

Die oben angeführten Probleme werden durch einen Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1 gelöst, der einen Mechanismus zum Aufhängen eines Motors eines Verbrennungskammerventilators aufweist, der die Wirkungen der reziproken Axialbeschleunigung des Motors und der sich ergebenden Schwingungen des Motors im Betrieb des Werkzeugs verringert, wobei der Mechanismus einen flexiblen Steg enthält, der an einem Motorhaltering und an einer von dem Ring radial beabstandeten Kopfbefestigungshalterung angebracht ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht der flexible Steg aus auf dem Motorhaltering auf vulkanisiertem Kautschuk. Der Steg kann auch auf der Befestigungshalterung des Zylinderkopfs aufvulkanisiert sein, so dass nur der Steg den Ring an der Befestigungshalterung befestigt. Der Steg kann in der Mitte dünner sein als die radial innen und außen liegenden Teile und mehrere Bohrungen aufweisen, die sich zumindest teilweise durch den Mittelteil erstrecken. Somit ist der vorliegende Motoraufhängungsmechanismus flexibler als herkömmliche Mechanismen. Es hat sich herausgestellt, dass ein Aufhängungsmechanismus, der zwar flexibler ist, aber auf die Eingangsdynamik abgestimmt ist, Beschleunigungen und Schwingungen verringert und dämpft.

Der Aufhängungsmechanismus begrenzt die beiden Axialbeschleunigungen, die von dem Motor bei der Verbrennung und bei Kolben-/Puffer-Kontakt erfahren werden, auf nicht mehr als ca. 50 g und dämpft die nachfolgenden Schwingungen des Motors auf keine zusätzlichen Schwingungen mit Beschleunigungen von über ca. 25 g.

Bei Lektüre der folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen besser verständlich werden; darin zeigen:

1 eine fragmentarische Seitenansicht des verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs zum Eintreiben von Befestigungselementen gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Werkzeug der Übersicht halber teilweise weggeschnitten ist;

2 eine Draufsicht des Zylinderkopfs des in 1 gezeigten Werkzeugs mit dem Aufhängungsmechanismus und dem Motor des Verbrennungskammerventilators gemäß der vorliegenden Erfindung;

3 eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Zylinderkopfs und des Aufhängungsmechanismus der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 3-3 von 2;

4 eine vergrößerte, als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht eines Teils des in 3 zu sehenden Aufhängungsmechanismus;

5 ein Schaubild, das die betriebsbedingt induzierte Beschleunigung und Schwingung eines auf herkömmliche Weise aufgehängten Motors eines Verbrennungskammerventilators nach dem Stand der Technik in einem verbrennungskraftbetriebenen Handwerkzeug zeigt; und

6 ein Schaubild wie in 5, das die Leistung eines verbrennungskraftbetriebenen Handwerkzeugs zeigt, das mit der verbesserten Motoraufhängung der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.

Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, wird ein verbrennungskraftbetriebenes Werkzeug jener Art, die sich zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung eignet, allgemein mit 10 bezeichnet. Das Werkzeug 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das eine Hauptantriebsquellenkammer 14, die zum Einschließen einer unabhängigen Verbrennungsmotor-Energiequelle 16 dimensioniert ist, eine Brennstoffzellenkammer 18, die sich allgemein parallel zur und neben der Hauptkammer 14 erstreckt, und einen Griffteil 20, der sich von einer Seite der Brennstoffzellenkammer und gegenüber der Hauptkammer erstreckt, enthält.

Darüber hinaus ist ein Befestigungselementmagazin 22 so angeordnet, dass es sich von einer Eingriffsstelle mit einem von einem unteren Ende 28 der Hauptkammer 14 herabhängenden Mundstück 26 allgemein parallel zum Griffteil 20 erstreckt. Eine (nicht gezeigte) Batterie ist zur Versorgung des Werkzeugs 10 mit Strom vorgesehen und ist freigebbar in einer (nicht gezeigten) röhrenförmigen Kammer untergebracht, die auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 12 bezüglich des Befestigungselementmagazins 22 angeordnet ist. Gegenüber dem unteren Ende 28 der Hauptkammer befindet sich ein oberes Ende 30. Eine Kappe 31 bedeckt das obere Ende 30 und ist lösbar am Gehäuse 12 befestigt, um den Ventilatormotor und die Zündkerze zu schützen. Wie hier verwendet, werden „untere(r)" und „obere(r)" dazu verwendet, sich auf das Werkzeug 10 in seiner Betriebsausrichtung gemäß den Darstellungen in 1 zu beziehen; es versteht sich jedoch, dass diese Erfindung in Abhängigkeit von der Anwendung in den verschiedensten Ausrichtungen verwendet werden kann.

Ein mechanisch verbundenes (nicht gezeigtes) Brennstoffdosierventil, wie zum Beispiel das in der US-PS 4,483,474 gezeigte, kann verwendet werden. Als Alternative dazu ist ein (nicht gezeigtes) elektromagnetisches Brennstoffdosier-Magnetventil oder ein Einspritzventil der in der US-PS 5,263,439 beschriebenen Art vorgesehen, um Brennstoff in die Verbrennungskammer einzuleiten, wie in der Technik bekannt. Ein druckbeaufschlagter flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff, wie zum Beispiel MAPP, ist in einer in der Brennstoffzellenkammer 18 enthaltenen Brennstoffzelle enthalten und wird durch ein Treibgas mit Druck beaufschlagt, wie in der Technik bekannt.

Nunmehr auf die 1, 2 und 3 Bezug nehmend, ist ein Zylinderkopf 34 am oberen Ende 30 der Hauptkammer angeordnet, definiert ein oberes Ende einer Verbrennungskammer 36 und bietet eine Zündkerzenöffnung 40 (nur in 2 gezeigt) für eine (nicht gezeigte) Zündkerze, einen elektrischen Ventilatormotor 42 und einen Dichtungs-O-Ring 44. Der Ventilatormotor 42 ist durch einen Mechanismus 48 zum Aufhängen eines Ventilatormotors verschiebbar in einem nach unten führenden Hohlraum 46 in der Mitte des Zylinderkopfs 34 so aufgehängt, dass eine gewisse Längsbewegung des Motors gestattet wird. Wie am besten in 3 zu sehen, wird der Motor 42 vorzugsweise in dem Hohlraum 46 so festgehalten, dass zwischen einem unteren Ende des Motors und einem Boden 49a des Hohlraums 46 ein Luftspalt 49 geschaffen wird. Eines der unterscheidenden Merkmale des vorliegenden Werkzeugs 10 ist, dass der Spalt 49, gemessen in Richtung der Längsachse des Motors 42, angemessen vergrößert worden ist, um ein dynamisches Betriebsspiel, das heißt ein Spiel für den Motor bei im Verlauf des Betriebs auftretenden Schwingungen, bereitzustellen. Darüber hinaus ist auch ein Spiel „C" (am besten in 1 zu sehen) zwischen dem Motor und einer Unterseite der Kappe 31 am oberen Ende des Motors 42 angemessen vergrößert worden. Diese vergrößerten Spiele gestatten eine zusätzliche Längsbewegung des Motors und verhindern einen Beschädigung des Motors 42 durch betriebsbedingte Motordynamik, wie oben beschrieben, die den Motor mit übermäßig starken Beschleunigungen beaufschlagen kann, wenn er an den Boden des Hohlraums oder die Kappe anschlägt oder mit der Oberseite daran anstößt.

Nunmehr auf die 3 und 4 Bezug nehmend, enthält die Anordnung 48 einen starren, kreisförmigen Motorhaltering 50 mit einem inneren, ringförmigen planaren Teil 51, einer abgerundeten äußeren Schulter 52 und einer herabhängenden Seitenwand 53, die an ihrem unteren Ende eine sich radial erstreckende Lippe 54 aufweist. Es versteht sich, dass bei Werkzeugen mit anderen Kopfformen der Verbrennungskammer auch andere Formen für den Ring 50 und Alternativen zur Befestigung des Kautschuks an Metall verwendet werden können. Zum Beispiel könnte bei gewissen Anwendungen des verbrennungskraftbetriebenen Werkzeugs der Motorhaltering 50 auch allgemein vertikal ausgerichtet sein und nicht den ringförmigen planaren Teil 51 und die Schulter 52 aufweisen. In solchen Fällen kann der Ring 50 immer noch durch Schnappklammern am Motor 42 befestigt sein. Der Motor 42 wird in dem Ring 50 aufgenommen und daran befestigt. Eine Nut 56 in der Seitenwand 58 des Motors 42 nimmt zwei (nicht gezeigte) Schnappklammern über und unter dem planaren Teil 51 des Rings 50 auf, um den Motor 42 am Ring 50 zu befestigen.

Die Anordnung 48 enthält des Weiteren eine Befestigungshalterung 60, die durch drei Gewindebefestigungselemente 61 am Zylinderkopf 34 befestigt ist. Wie am besten in den 3 und 4 zu sehen, enthält die Halterung 60 eine innere abgerundete Schulter 62 und eine herabhängende Seitenwand 64 mit einer sich radial nach innen erstreckenden Lippe 65. Die Schulter 62 und die Seitenwand 64 der Halterung 60 sind mit der Schulter 52 und der herabhängenden Seitenwand 53 des Rings 50 konzentrisch und radial davon beabstandet. Zwischen den herabhängenden Seitenwänden 53 und 64 und integral daran befestigt ist ein elastischer Steg 66 mit einem an der Seitenwand 53 befestigten Innenteil 68, einem Mittelteil 70 und einem an der Seitenwand 64 befestigten Außenteil 72. Bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Steg 66 um Kautschuk, der auf den Ring 50 und der Halterung 60 aufvulkanisiert ist. Es ist jedoch auch vorgesehen, dass andere Materialien und Verbindungsverfahren, wie sie in der Technik bekannt sind, die notwendigen Haft- und Flexibilitätseigenschaften ähnlich jenen von Kautschuk bereitstellen.

Wie am besten in 4 gezeigt, ist der Steg 66 unter den Schultern 52 und 62 an den Seitenwänden 53 und 64 so befestigt, dass eine Oberseite 74 des Stegs eine ringförmige schalenförmige Nut oder einen ausgesparten Bereich bildet. Es ist zu sehen, dass der Steg 66 die einzige Struktur ist, die zur Befestigung der Kopfbefestigungshalterung 60 am Motorhaltering 50 vorgesehen ist. Des Weiteren weist die Oberseite 74 bei der bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise mehrere gleichmäßig beabstandete herabführende Bohrungen 76 auf, die sich zumindest teilweise durch den Mittelteil 70 erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Bohrungen 76 Grundbohrungen, da sie sich nicht vollständig durch den Mittelteil 70 erstrecken. Diese Ausführung ist als Herstellungstechnik bevorzugt, um zu verhindern, dass sich durch Formen von Durchgangsbohrungen erzeugter Kautschukgrat vom Steg 66 löst und in den Motor fällt. Eine Unterseite 80 des Stegs 66 weist eine ringförmige Nut 82 auf, die so konfiguriert ist, dass die Nut nicht mit den Bohrungen 76 in Verbindung steht. Wie in 2 gezeigt, sind der Steg 66 und ein Teil des planaren Teils 51 des Rings 50 unterbrochen und bilden keine vollständigen Kreise, damit eine (nicht gezeigte) Zündkerze in der Öffnung 40 installiert werden kann.

Im Betrieb stellt der Steg 66 ein Stoßaufnahme- und -isolierungssystem bereit, um die durch die Verbrennung am Motor verursachte Betriebsdynamik der Hauptkammer 14 auf ein Minimum zu reduzieren und des Weiteren den Motor vor Axialbeschleunigung und großen Schwingungen zu schützen. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform die Bohrungen 76 in der Oberseite 74 und die ringförmige Nut 82 in der Unterseite 80 enthält, wird vorgesehen, dass sich die Bohrungen und die Nut in irgendeiner der beiden Flächen 74, 80 befinden könnten und dass die Tiefe der Nut 82 variieren kann. Die Tiefe und die Ausrichtung der Bohrungen 76 kann mit der Anwendung variieren. Zum Beispiel könnte auch ein zweiter Satz von Bohrungen am Steg 66 so vorgesehen sein, dass sie zur Unterseite 80 münden. Des Weiteren kann die Tiefe der Nut 82 mit der Anwendung variieren. Des Weiteren kommt in Betracht, dass mehrere andere Muster oder andere Durometer-Werte für den Kautschuk für den Steg ähnliche Stoßaufnahmeeigenschaften bereitstellen würden. Deshalb brauchen die Bohrungen 76 weder notwendigerweise rund noch die Nuten oder ausgesparten Bereiche 74, 82 ringförmig sein, des Weiteren brauchen sich nicht alle Bohrungen in der Oberseite 74 zu befinden, die durch abgerundete Ecken gekennzeichnet ist, um ein Reißen zu verhindern.

Wie in den 1 und 3 gezeigt, wird ein Ventilator 84 einer Verbrennungskammer durch eine Welle 86 am Motor 42 angetrieben und befindet sich in der Verbrennungskammer 36, um den Verbrennungsprozess zu verbessern und das Kühlen und Spülen zu erleichtern. Der Ventilatormotor 42 wird vorzugsweise durch einen Kopfschalter und/oder einen Auslöseschalter (nicht gezeigt) gesteuert, wie in den Patenten des Stands der Technik, auf die hiermit Bezug genommen wird, ausführlicher offenbart.

Wie in 1 gezeigt, wird die allgemein zylindrische Verbrennungskammer 36 durch eine Schiebebewegung des Ventilglieds 88 geöffnet und geschlossen, das in der Hauptkammer 14 durch ein Werkstückkontaktierelement 90 am Mundstück 26 unter Verwendung eines Gestänges auf bekannte Art bewegt wird. Das Ventilglied 88 dient als Gassteuervorrichtung in der Verbrennungskammer 36, und Seitenwände der Verbrennungskammer werden durch das Ventilglied 88 definiert, dessen oberes Ende den O-Ring 44 abdichtend in Eingriff nimmt, um das obere Ende der Verbrennungskammer abzudichten. Ein unterer Teil 94 des Ventilglieds 88 umschreibt einen allgemein zylindrischen Zylinderkörper oder Zylinder 96. Ein oberes Ende des Zylinderkörpers 96 ist mit einem äußeren O-Ring 98 versehen, der einen entsprechenden Teil 100 des Ventilglieds 88 in Eingriff nimmt, um ein unteres Ende der Verbrennungskammer 36 abzudichten.

In dem Zylinderkörper 96 ist ein Kolben 102 hin- und hergehend angeordnet, an dem ein starrer, länglicher Treiber 106 befestigt ist, der zum Eintreiben von zweckmäßigerweise in dem Mundstück 26 angeordneten (nicht gezeigten) Befestigungselementen in ein (nicht gezeigtes) Werkstück verwendet wird. Ein unteres Ende des Zylinderkörpers definiert einen Sitz 106 für einen Puffer 108, der die untere Hubgrenze des Kolbens 102 definiert. Am gegenüberliegenden Ende des Zylinderkörpers 96 ist ein Kolbenanschlaghaltering 100 befestigt, um den Aufwärtshub des Kolbens 102 zu begrenzen.

Im Griffteil 20 des Gehäuses 12 befinden sich Steuerungen zum Betrieb des Werkzeugs 10. Eine Auslöseschalteranordnung 112 enthält einen Auslöseschalter 114, einen Auslöser 116 und ein vorgespanntes Rückstellglied 118. Eine elektrische Steuereinheit 120 unter der Steuerung des Auslöseschalters 114 aktiviert die (nicht gezeigte) Zündkerze 40.

Durch Betätigung des Auslösers 116 wird ein Signal von der zentralen elektrischen Verteil- und Steuereinheit 120 erzeugt, um eine Entladung an der Funkenstrecke der Zündkerze zu verursachen, die den in die Verbrennungskammer 36 eingespritzten und durch den Ventilator 84 verdampften oder fragmentierten Brennstoff zündet. Diese Zündung zwängt den Kolben 102 und den Treiber 104 im Zylinderkörper 96 nach unten, bis der Treiber ein Befestigungselement berührt und ihn in den Träger treibt, wie in der Technik wohlbekannt. Dann kehrt der Kolben durch Differenzgasdrücke im Zylinder in seine ursprüngliche oder „Bereitschafts"-Position zurück, die teilweise durch den abgedichteten Zustand der Verbrennungskammer 36 aufrechterhalten werden.

Der Ventilatormotor 42 erfährt während dieses Zyklus mehrere Beschleunigungen. Zuerst erfährt das Werkzeug 10, wenn die Zündung der brennbaren Gase in der Kammer 36 den Kolben 102 nach unten zum Werkzeug und vorzugsweise ein Befestigungselement in das Werkstück zwängt, eine entgegengesetzte, nach oben gerichtete Kraft oder eine Rückstoßkraft in entgegengesetzter Richtung. Der Ventilatormotor 42, der durch die Anordnung 48 im Werkzeug 10 aufgehängt ist, wird durch eine durch den Aufhängungsmechanismus übertragene Kraft in Richtung des Rückstoßes des Werkzeugs nach oben beschleunigt. Des Weiteren wird die Welle 86 in die gleiche Richtung beschleunigt, weil sie bezüglich des Motors innerhalb von Axialspielgrenzen eine eingeschränkte Bewegung aufweist. Dann stößt der Kolben 102 im Zylinder 96 in weniger als ca. 20 Millisekunden mit der Unterseite an den Puffer 108. Dieser Vorgang ändert die Beschleunigung des Werkzeugs 10 zum Werkstück. Deshalb werden der Motor und die Welle nun in diese neue, entgegengesetzte Richtung beschleunigt. Diese reziproken Beschleunigungen sind wiederholbar, und der Aufhängungsmechanismus muss so abgestimmt werden, dass der Motor bezüglich des Werkzeugs nicht übermäßig schwingt und entweder mit der Unterseite oder mit der Oberseite, wie oben beschrieben, anschlägt. Mit „abstimmen" ist gemeint, dass die Elastizität des Aufhängungsmechanismus so eingestellt wird, dass ein bestimmter Motor daran gehindert wird, in Abhängigkeit von der durch die bestimmte Energiequelle 16 erzeugten verbrennungsinduzierten Kraft innerhalb von vorbestimmten, anwendungsspezifischen Grenzen übermäßig zu schwingen. Der vorliegende abgestimmte Aufhängungsmechanismus 48 antizipiert die beiden entgegengesetzten Beschleunigungen, die durch eine vorbestimmte, ziemlich wiederholbare Zeit getrennt sind, und hält den Motor elastisch innerhalb der Grenzen der Kappe und des Bodens des Hohlraums fest, um die von dem Motor erfahrene Beschleunigungskraft „g" auf ein Minimum zu reduzieren.

Bei Werkzeugen vor der gegenwärtigen Erfindung wurden durch die betriebsbedingt induzierten reziproken Axialbeschleunigungen, die fehlende Abstimmung im Aufhängungsmechanismus und die sich ergebenden Schwingungen des Motors 42 und der Welle 86 dem Motor innere Schäden zugefügt. Demgemäß erforderten die Motoren als Teil eines Qualitätswerkzeugs mit einer verlängerten Arbeitslebensdauer eine teure maßgeschneiderte Anordnung mit inneren Stoßdämpfungsmerkmalen, insbesondere Merkmalen zum Halten der Welle im Motor. Aufgrund des verbesserten Motoraufhängungsmechanismus der vorliegenden Erfindung mit dem Haltering 50, der Kopfbefestigungshalterung 60 und dem Steg 66 ist dies bei dieser Art von Motor nicht mehr erforderlich, da die Erfindung für eine verringerte Beschleunigung und nur dynamisch induzierte Belastungen des Motors sorgt, wodurch das Erfordernis, dass der Motor den zuvor erfahrenen extremen Bedingungen standhält, vermindert wird.

Die 5 und 6, in denen die X-Achse Zeit in Millisekunden und die Y-Achse Beschleunigungen in g, gemessen durch ein Beschleunigungsmesser, darstellt, zeigen die Beschleunigungen und Schwingungen, die von dem Motor bei Betrieb des Werkzeugs erfahren werden. Die in 5 gezeigten Ergebnisse stammen von einem Werkzeug nach dem Stand der Technik ohne die Vorzüge der vorliegenden Erfindung und mit einer herkömmlichen, relativ starren Aufhängung. Wie gezeigt, erfährt der Motor bei ungefähr 10 Millisekunden nach der Zündung, bei 122 gezeigt, eine Beschleunigungskraft von ca. 50 g von der Beschleunigung des Werkzeugs aufgrund einer Rückstoßkraft, die durch den herkömmlichen, relativ starren Motoraufhängungsmechanismus unmittelbar auf den Motor übertragen wurde. Bei ca. 14 Millisekunden, bei 124 gezeigt, erfuhr der Motor eine Beschleunigung von ca. 150 g in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Kolben 102 mit der Unterseite im Zylinder 96 anschlug, was wiederum durch den Motor unmittelbar übertragen wurde. Danach erfuhr der Motor eine Schwingung von ca. vier zusätzlichen Beschleunigungen von über 25 g, die als 126, 128, 130 und 132 bezeichnet werden und durch seine fehlende Abstimmung des Aufhängungsmechanismus verursacht wurden. Man hatte früher gedacht, dass ein relativ starrer Motoraufhängungsmechanismus erforderlich wäre, um die Amplitude der Schwingung des Motors innerhalb der Betriebsgrenzen zu halten und um den Motor daran zu hindern, mit der Unterseite oder Oberseite anzustoßen.

6 zeigt die Beschleunigung und Schwingung, die von dem Motor 42 in einem Werkzeug 10 mit dem vorliegenden verbesserten Ventilatormotoraufhängungsmechanismus erfahren wurde. Nach der Zündung betrug die erste Beschleunigung 122 des Motors 42 ca. 35 g, und die reziproke Beschleunigung 124 betrug nur ca. 50 g. Danach erfuhr der Motor 42 keine zusätzlichen Beschleunigungen über 25 g. Der abgestimmte, weniger starre Aufhängungsmechanismus 48 verursacht weniger unmittelbar übertragene Beschleunigungen, während er auch keine zu starke Schwingungsamplitude gestattet, deshalb kommt es zu keinem Anschlagen der Unter- oder Oberseite.

Ein Hauptunterschied zwischen dem vorliegenden Aufhängungsmechanismus 48 und den Anordnungen nach dem Stand der Technik besteht darin, dass der elastische Steg 66 eine reduzierte Masse aufweist und somit flexibler ist. Folglich wird der Motor 42 weniger starr als zuvor im Werkzeug 10 gehalten. Der flexiblere elastische Steg 66 stellt auch angemessene Eigenschaften zur Rückkehr des Motors 42 unter allen Betriebstemperaturbedingungen in seine ursprüngliche Betriebsposition vor der nächsten Zündfolge bereit.

Das Ergebnis der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der verbesserte Ventilatormotoraufhängungsmechanismus 48 nicht nur eine Beschleunigung des Motors 42 verringert, sondern auch den Gesamthub oder die Gesamtverschiebung des Motors und das Schwingungsausmaß des Motors vermindert. Es wäre zu erwarten, dass eine Anordnung, die eine größere Flexibilität gestattet, auch eine stärkere Schwingung gestattet. Jedoch verringert der verbesserte Motoraufhängungsmechanismus 48, wie in den 5 und 6 gezeigt, dank ordnungsgemäßer Abstimmung eine Beschleunigung, dämpft des Weiteren Schwingungen und wird ohne abträglichen Kontakt innerhalb der positiven Einschränkungen des Werkzeugs 10 (Anschlagen der Unter- oder Oberseite) betrieben. Ein Hauptvorteil dieser Entdeckung besteht darin, dass der Motor 42 nicht spezialangefertigt werden muss, um den durch das Werkzeug 10 erzeugten starken Beschleunigungskräften Rechnung zu tragen. Stattdessen kann, da der Aufhängungsmechanismus 48 die Beschleunigung aufnehmen und die Schwingungen dämpfen kann, ein weniger teurer Motor bereitgestellt werden, wodurch die Gesamtherstellungskosten des Werkzeugs reduziert werden, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird.


Anspruch[de]
Aufhängungsmechanismus für einen Motor (42) eines Verbrennungskammerventilators (84) in einem verbrennungskraftbetriebenen Handwerkzeug (10), das zum Antreiben eines Treibers (104) zum Eintreiben eines Befestigungselements in ein Werkstück ausgeführt und angeordnet ist, wobei das Werkzeug bei einer Verbrennung in der Kammer (36) eine Aufwärtsaxialbeschleunigung des Motors (42) und eine anschließende reziproke Axialbeschleunigung des Motors (42), wenn der Kolben (102) mit der Unterseite am Puffer anschlägt, erzeugt, wobei mindestens eine der Beschleunigungen ein Schwingen des Motors (42) bezüglich des Werkzeugs verursacht, wobei der Aufhängungsmechanismus (48) ein Aufhängungsmittel (50, 60, 66) umfasst, das zum Reduzieren der Axialbeschleunigung des Motors und/oder Dämpfen der Schwingungen des Motors bezüglich des Werkzeugs abgestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufhängungsmittel einen flexiblen Steg (66) enthält, der an einem Motorhaltering (50) und an einer von dem Ring (50) radial beabstandeten Kopfbefestigungshalterung (60) angebracht ist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem der Haltering (50) starr ist und einen Raum zur Aufnahme des Motors (42) definiert, die Kopfbefestigungshalterung (60) zur Befestigung an einem Zylinderkopf (34) der Verbrennungskammer (36) konfiguriert ist und der flexible Steg (66) zwischen dem Haltering (50) und der Befestigungshalterung (60) angeordnet ist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der flexible Steg (66) integral am Motorhaltering (50) und an der Kopfbefestigungshalterung (60) angebracht ist, so dass der Motorhaltering (50) nur durch den Steg (66) an der Befestigungshalterung (60) angebracht ist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 3, bei dem der flexible Steg (66) aus auf dem Ring (50) und der Halterung (60) aufvulkanisiertem Kautschuk besteht. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Motorhaltering (50) eine herabhängende Seitenwand (53) aufweist, die mit einer herabhängenden Seitenwand (64) der Kopfbefestigungshalterung (60) konzentrisch ist, und der Steg (66) integral an den Seitenwänden (53, 64) befestigt ist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 5, bei dem der flexible Steg (66) aus auf den Seitenwänden (53, 64) aufvulkanisiertem Kautschuk besteht. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 5, bei dem der Steg (66) eine Oberseite (74) mit einer Nut aufweist, die mit den Seitenwänden (53, 64) konzentrisch und zwischen ihnen angeordnet ist. Aufhängungsmechanismus nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem der Steg (66) eine Unterseite (80) mit einer hinterschnittenen ringförmigen Nut (82) aufweist, die mit den Seitenwänden (53, 64) konzentrisch und zwischen ihnen angeordnet ist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 7, bei dem die Nut in der Oberseite (74) des Stegs (66) weiterhin mehrere herabführende Bohrungen (76) enthält. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Steg (66) eine Oberseite (74) mit einer Nut, die mit dem Ring (50) und der Halterung (60) konzentrisch und zwischen ihnen angeordnet ist, eine Unterseite (80) mit einer hinterschnittenen ringförmigen Nut (82), die mit dem Ring (50) und der Halterung (60) konzentrisch und zwischen ihnen angeordnet ist, und mehrere Bohrungen (76) in mindestens einer der Nuten aufweist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 10, bei dem die Bohrungen (76) Grundbohrungen sind. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem der Steg (66) einen Innenteil (68), einen Außenteil (72) und einen Mittelteil (70) aufweist, wobei der Mittelteil dünner ist als der Innen- und der Außenteil. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 12, bei dem der Mittelteil (70) des Stegs (66) mehrere Bohrungen (76) aufweist. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem der Steg (66) unterbrochen ist, um ein Einführen einer Zündkerze (40) in die Verbrennungskammer (36) zu gestatten. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 13, bei dem die Bohrungen (76) alle an einer Ober- und einer Unterseite des Mittelteils (70) angeordnet sind. Aufhängungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug zum Antreiben des Treibers (104) zum Eintreiben eines Befestigungselements in ein Werkstück, entsprechend einer Startposition des Motors (42), ausgeführt und angeordnet ist, und wobei das Aufhängungsmittel (50, 60, 66) zum Rückführen des Motors (42) in seine Vorverbrennungs-Startposition vor der nächsten Zündfolge unter allen Betriebstemperaturbedingungen ausgeführt und angeordnet ist.






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