DE10105884C2 - Kolbenhalterung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenhalterung gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Aus der DE 38 19 813 A1 ist bereits eine Kolbenhalterung bekannt, insbeson­ dere für einen Treibkolben eines Setzgeräts, wobei der Treibkolben an seinem Umfang eine relativ zu seiner Zentralachse geneigte Stellfläche aufweist, die sich in Richtung zum hinteren Kolbenende von der Zentralachse entfernt, mit einer Druckeinrichtung, die die Stellfläche elastisch drückend beaufschlagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kolbenhalterung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein reibungsärmerer Kolbenbetrieb bei gleichzeitiger Abbremsung des Kolbenrücklaufs kurz vor Erreichen seiner Zündbereitschaftsstellung möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine Kolbenhalterung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Stellfläche durch einen Abschnitt wenigstens eines konvexen Umfangswulstes des Kolbens gebildet ist.

Durch diesen Umfangswulst wird zunächst eine Sicherung des Treibkolbens in seiner Zündbereitschaftsstellung erreicht. Nachdem jedoch der Umfangs­ wulst an der Druckeinrichtung vorbeigelaufen ist, kann letztere den Kolben nicht mehr so stark beaufschlagen und damit nicht mehr so stark bremsen. Dies erfolgt erst wieder kurz vor Erreichen der Zündbereitschaftsstellung des Kolbens. Insbesondere liefert somit der Umfangswulst den Vorteil eines rei­ bungsärmeren Betriebs des Treibkolbens bei gleichzeitiger Abbremsung des Kolbenrücklaufs kurz vor Erreichen seiner Zündbereitschaftsstellung.

Die Kolbenhalterung weist einen sehr einfachen Aufbau auf, da lediglich auf die Stellfläche wirkende Andruckmittel am Umfang des Kolbens bzw. seiner Kolbenführung vorgesehen sein müssen. Dabei können in Umfangsrichtung des Kolbens auch mehrere unter gleichen Winkelabständen zueinander ange­ ordnete Druckeinrichtungen vorhanden sein, um für eine möglichst symme­ trische Krafteinleitung in den Treibkolben zu sorgen.

Die Druckeinrichtung weist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ein An­ preßglied auf, das durch Federkraft gegen die Stellfläche gedrückt wird. Da­ bei kann es starr oder in sich elastisch ausgebildet sein. Wichtig ist, daß es nachgiebig gegen die Stellfläche drückt und über diese eine axial wirkende Kraftkomponente in den Treibkolben einleitet.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das durch Federkraft gegen die Stellfläche gedrückte Anpreßglied entgegen der Kolbenvorlaufrichtung gegen einen Axialanschlag drückbar. Hierzu kommt eine zum Kolben axial angeordnete Feder zum Einsatz, wodurch sich größere Kolbenfehlstellungen kompensieren lassen. Dadurch steht der Kolben beim Auslösen des Setzgeräts immer in einer optimalen Position.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise im Schnitt dargestelltes und pulverkraftbetriebenes Setzgerät, das mit einer erfindungsgemäßen Kolbenhalterung ausge­ stattet werden kann;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Kolbenhalterung mit konusför­ migem Umfangswulst;

Fig. 3 ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel der Kolbenhalterung mit jeweils elastischen Anpreßgliedern;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Kolbenhalterung mit konvexem Umfangswulst und Federring;

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Kolbenhalterung mit mehreren in Umfangsrichtung des Kolbens gleichmäßig voneinander beabstan­ deten Kontaktelementen und gemeinsamem Federring; und

Fig. 6 eine Ansicht entlang der Linie A-A in Fig. 5.

Die Fig. 1 zeigt ein teilweise im Schnitt dargestelltes Setzgerät, in welchem die Kolbenhalterung gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen kann. Hier handelt es sich um ein pulverkraftbetriebenes Setzgerät. Es kann sich aber auch um ein solches handeln, das durch Zünden eines Luft/Brenngasgemi­ sches betreibbar ist.

Das Setzgerät nach Fig. 1 verfügt über ein Gehäuse 1 mit Handgriff 2 und Trigger 3. Mit dem eintreibrichtungsseitigen Ende des Gehäuses 1 ist eine Anschlagmuffe 4 verschraubt. Im Gehäuse ist eine zweiteilige Kolbenführung 5 verschiebbar gelagert. Die Kolbenführung 5 besteht aus einem hinteren Teil 6 und einem vorderen Teil 7. In der Kolbenführung 5 befindet sich ein Treibkolben 8 mit einem im Teil 6 geführten Kopf 9 und einem im Teil 7 ge­ führten Schaft 10. In eine Führungsbohrung 11 des Teils 6 mündet hinter­ seitig ein Zuströmkanal 12 für die Explosionsgase einer Pulvertreibladung. Vorderseitig weist das Teil 6 Durchbrüche 13 zum Ableiten der vor dem Kopf 9 befindlichen Luft beim Vorlaufen des Treibkolbens 8 auf. Der vordere End­ bereich des Teils 6 übergreift konzentrisch den hinteren Bereich des Teils 7. Das Teil 7 überragt die Anschlagmuffe 4 nach vorn und bildet so ein Mün­ dungsrohr. Das hintere Ende des Teils 7 kann in Form eines rohrförmigen Ansatzes in die Führungsbohrung 11 hineinragen und so einen den Vorlauf­ weg des Treibkolbens 8 begrenzenden Anschlag bilden. Der Schaft 10 des Treibkolbens 8 weist einen vorderen zylindrischen Abschnitt 10a auf, an den sich zum hinteren Ende des Treibkolbens 8 ein konusförmiger Abschnitt 10b anschließt, der sich in Richtung zum hinteren Ende des Treibkolbens 8 er­ weitert bzw. im Durchmesser vergrößert, wobei sich in Richtung zum hinte­ ren Ende des Treibkolbens 8 an den konusförmigen Abschnitt 10b ein weite­ rer zylindrischer Abschnitt 10c anschließt.

In einem vorderseitigen Aufnahmebereich 14 ist die erfindungsgemäße Kol­ benhalterung untergebracht.

Verschiedene Ausführungsbeispiele dieser Kolbenhalterung werden nachste­ hend genauer beschrieben.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Kolbenhalterung ist in Fig. 2 gezeigt. Dort ist der Schaft 10 des Treibkolbens 8 in einer Kolbenführung 15 geführt, die sich im Teil 7 befindet. Der Schaft 10 des Treibkolbens 8 weist einen vor­ deren zylindrischen Abschnitt 10a mit relativ geringerem Durchmesser auf, an den sich ein konusförmiger Abschnitt 10b anschließt. Dieser konusförmi­ ge Abschnitt 10b erweitert sich im Durchmesser in Richtung des hinteren Endes des Treibkolbens 8.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel trägt der Kolben 8 im Bereich seines Schafts 10 einen Umfangswulst 31. Er ist dachförmig ausgebildet und weist eine Stellfläche 16 auf, die wulstseitig in Setzrichtung 18 vorn liegt. Diese Stellfläche 16 ist konusförmig ausgebildet und läuft über den gesamten Um­ fang des Schafts 10. Der Durchmesser des Konus erweitert sich also in Rich­ tung zum hinteren Ende des Schafts 10 bzw. in Richtung zum Kopf 9 des Treibkolbens 8.

Innerhalb einer zur Kolbenführung 15 hin radial offenen Ausnehmung 32 be­ findet sich ein Käfig 33, der ebenfalls in Richtung zur Kolbenführung 15 hin offen ist und in der Ausnehmung 32 in Axialrichtung des Schafts 10 ver­ schiebbar gelagert ist. Mittels einer axial wirkenden Druckfeder 34 in der Ausnehmung 32 wird der Käfig 33 in Richtung zum kolbenhinterseitigen Ende der Ausnehmung 32 gedrückt. Die Druckfeder 34 liegt dabei zwischen einer kolbenvorderseitigen Wand der Ausnehmung 32 und dem Käfig 33. In­ nerhalb des Käfigs 33 befindet sich eine radiale Druckfeder 35, die ein vom Käfig 33 gehaltenes rollenförmiges Kontaktelement 36 gegen den Schaft 10 drückt. Befindet sich der Kolben 8 in seiner Zündbereitschaftsstellung, so drückt das rollenförmige Kontaktelement 36 gegen die Stellfläche 16, so daß der Treibkolben 8 sicher in der Zündbereitschaftsstellung gehalten wird. Größere Kolbenfehlstände lassen sich dabei durch die axial wirkende Druck­ feder 34 ausgleichen, die den Käfig 33 entsprechend in Axialrichtung ver­ schiebt und damit für eine sichere Rückstellung des Treibkolbens 8 in seine Zündbereitschaftsposition sorgt.

Es sei darauf hingewiesen, daß das rollenförmige Kontaktelement 36 starr oder elastisch ausgebildet sein kann oder daß es durch ein gleitendes Kon­ taktelement ersetzbar ist.

Die Fig. 3 zeigt im oberen Teil ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kolben­ halterung und im unteren Teil ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kolben­ halterung nach der Erfindung. Gleiche Elemente wie im oberen Teil von Fig. 2 (erstes Ausführungsbeispiel) sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

Der Schaft 10 des Treibkolbens 8 ist hier wiederum mit einem Umfangswulst 31 versehen, der im Axialquerschnitt dachförmig erscheint. Der vorn liegen­ de Kolbenabschnitt 10a geht also in einen konusförmigen Abschnitt 10b mit Stellfläche 16 über, wobei sich die Stellfläche 16 zum hinteren Kolbenende hin von der Kolbenzentralachse 17 entfernt.

Innerhalb des Teils 7 befindet sich eine zur Kolbenführung 15 radial offene Ausnehmung 39, die zur Aufnahme eines Federarms 40 bzw. 41 dient. Der Federarm 40 bzw. 41 ist an einer zum hinteren Kolbenende weisenden Wand der Ausnehmung 39 gehalten und weist an seinem in Setzrichtung 18 vorde­ ren Ende eine Kontaktrolle bzw. -walze 42 auf oder, wie beim siebten Aus­ führungsbeispiel unten in Fig. 6, einen Kontaktbügel 43. Befindet sich der Treibkolben 8 in seiner Zündbereitschaftsstellung, so werden durch die ela­ stischen Eigenschaften der Federarme 40, 41 die Kontaktelemente 42 bzw. 43 gegen die jeweiligen Stellflächen 16 gedrückt und halten daher den Treib­ kolben 8 in der Zündbereitschaftsstellung.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß im Falle des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels die Kontaktelemente 36, 42 und 43 so positioniert sein können, daß sie nur im Bereich der Stellflächen 16 gegen den Schaft 10 drücken und in den taillierten Bereichen des Schafts 10 keinen Kontakt mit diesem haben.

Die Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kolbenhalterung. Zu beachten ist, daß hier die Kolbenvorlauf- bzw. -setzrichtung 18 nach rechts weist.

Der Kolbenschaft 10 ist hier mit einem oder, wie gezeigt, mehreren Umfangs­ wülsten 44, 45, 46 versehen, die in Axialrichtung des Schafts 10 im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Umfangswülste sind konvex ausgebildet. Auf diese Weise werden Stellflächen 16 erhalten, die in Richtung zum hinteren Ende des Treibkolbens 10 hin ansteigen und sich von der Kolbenzen­ tralachse 17 entfernen. Im Fall der Umfangswülste sind dies die zum vorder­ seitigen Kolbenende hin weisenden Umfangsabschnitte. Statt der konvexen Ausbildungen könnten die Umfangswülste auch konische Abschnitte aufwei­ sen.

Im Teil 7 befinden sich eine zum Führungskanal 15 radial offene Ausneh­ mung 50, die sich in Axialrichtung des Schafts 10 erstreckt. Innerhalb der Ausnehmung 50 befindet sich ein Federelement 52, das beispielsweise als umlaufender, axial geschlitzter Ring ausgebildet sein kann. In Axialrichtung gesehen wird das Federelement 52 mittels einer Druckfeder 54 entgegen der Setzrichtung 18 vorgespannt. Dabei kommt das Federelement 54 innerhalb der Ausnehmung 50 zu liegen und stützt sich an einer kolbenvorderseitigen Wand der Ausnehmung 50 ab. Das Federelement 52 ist so ausgebildet, daß es für den Fall der Umfangswülste diese in einer entsprechenden Nut auf­ nimmt. Durch den federnden Formschluß bzw. Reibschluß des Federele­ ments 52 wird der Treibkolben 8 beim Anpreßvorgang in der Ruheposition bzw. Zündbereitschaftsposition gehalten. Durch Hintereinanderschalten von mehreren Formschlüssen (mehrere Umfangswülste) kann eine größere bzw. sicherere Verzögerung erreicht werden. Durch die axiale Feder 54 können größere Kolbenfehlstellungen kompensiert werden. Dadurch steht der Treib­ kolben 8 beim Auslösen des Setzgeräts immer in optimaler Zündbereit­ schaftsstellung. Die Formschluß kraft kann durch einen Keil 56 an in Setz­ richtung 18 hinten liegenden Endpositionen der Ausnehmung 50 ohne Erhö­ hung der Steifigkeit des Federelements 52 verstärkt werden. Dies führt zu ei­ ner noch größeren Verzögerung des Treibkolbens 8 bei dessen Rückführung in die Zündbereitschaftsstellung. Da die Formschlußüberdeckung bei der Po­ sitionierung auf dem Kolbenschaft nur klein gestaltet werden kann, läßt sich als Abwandlung die Kolbenhalterung auch am Kolbenführungsdurchmesser oder am Kolbenkopf 9 anbringen. Um den sehr hohen Belastungen während des Setzvorgangs auszuweichen, kann die Positionierung des Federrings 52 in angepreßtem Zustand hinter dem letzten Formschluß liegen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Kolbenhalte­ rung. Dabei ist die Fig. 6 ein Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 5.

Der Schaft 10 des Treibkolbens 8 ist mit einem dachförmigen Umfangswulst 57 versehen. An einen vorderen zylindrischen Abschnitt 10a schließt sich so­ mit ein konischer Abschnitt 10b an, dessen Durchmesser sich in Richtung zum hinteren Ende des Treibkolbens 8 vergrößert. Dadurch wird die koni­ sche Stellfläche 16 erhalten. Diese konische Stellfläche 16 erstreckt sich über die gesamte Umfangsfläche des Schafts 10 und wird von vier Kontakt­ segmenten 58, 59, 60, 61 beaufschlagt, die im Umfangsrichtung des Schafts 10 unter gleichen Winkelabständen angeordnet sind. Mittels eines gemeinsa­ men und koaxial liegenden Federrings 62 werden die Kontaktelemente 58, 59, 60, 61 gegen die Stellfläche 16 gedrückt. Die Kontaktelemente 58-61 und der Federring 62 sind in einer im Teil 7 vorhandenen Ausnehmung 63 untergebracht, die radial zum Führungskanal 15 offen ist.

Die Kontaktelemente 58-61 und der Federring 62 halten den Treibkolben 8 in seiner Zündbereitschaftsstellung, wenn die Kontaktelemente gegen die Stellfläche 16 drücken. Durch die Federung des Federrings 62 und die Ko­ nusform der Kontaktelemente 58-61 sowie der Stellfläche 16 wird der Treibkolben 8, wenn er aus seiner Grundstellung heraustreten möchten, in diese zurückgeschoben. Im Bereich, wo der Treibkolben ohne Reibung laufen soll, weist dieser einen kleineren Durchmesser auf (Kolbenschafttaillierung), so daß jetzt die Kontaktelemente 58-61 nicht mehr mit dem Kolben bzw. dem Schaft 10 in Kontakt stehen. Die Neigung des Konus 10b bzw. der Stell­ fläche 16 muß so gewählt sein, daß eine Selbsthemmung ausgeschlossen ist. Durch Variation der Länge des Konus und auch der Überdeckung des Konus kann ein Kolbenfehlstand kompensiert werden.

Claims (9)

1. Kolbenhalterung, insbesondere für einen Treibkolben (8) eines Setzge­ räts, wobei der Treibkolben (8) an seinem Umfang eine relativ zu seiner Zen­ tralachse (17) geneigte Stellfläche (16) aufweist, die sich in Richtung zum hinteren Kolbenende von der Zentralachse (17) entfernt, mit einer Druckein­ richtung (35, 36; 40, 42; 41, 43; 58-61, 62), die die Stellfläche (16) ela­ stisch drückend beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellfläche (16) durch einen Abschnitt wenigstens eines konvexen Umfangswulstes (31; 44, 45, 46; 57) des Kolbens gebildet ist.

2. Kolbenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellfläche eine Keil- oder Konusfläche (16) ist.

3. Kolbenhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung ein Anpreßglied aufweist, das durch Federkraft ge­ gen die Stellfläche (16) gedrückt wird.

4. Kolbenhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßglied starr ausgebildet ist.

5. Kolbenhalterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßglied in sich elastisch ausgebildet ist.

6. Kolbenhalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpreßglied ein den Treibkolben (8) umgebender Federring (52) ist.

7. Kolbenhalterung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das durch Federkraft gegen die Stellfläche (16) gedrückte An­ preßglied (35, 36; 52) entgegen der Kolbenvorlaufrichtung (18) gegen einen Axialanschlag drückbar ist.

8. Kolbenhalterung nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung des Kolbens (8) mehrere unter gleichen Winkelabständen voneinander liegende Anpreßglieder angeordnet sind.

9. Kolbenhalterung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßglieder (58-61) durch einen gemeinsamen Federring (62) gegen die Stellfläche (16) gedrückt sind.