WO2001077497A1

WO2001077497A1 - Luftmotor

Info

Publication number: WO2001077497A1
Application number: PCT/EP2001/004205
Authority: WO
Inventors: Konrad Karl Kettner
Original assignee: Cooper Power Tools GmbH and Co OHG
Current assignee: Apex Tool Group GmbH and Co OHG
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2002-10-11
Also published as: EP1272737B1; US20040071579A1; US6857864B2; WO2001077497B1; ATE258646T1; JP2003530509A; DE50101404D1; DE20006683U1; EP1272737A1; JP3730571B2

Abstract

Ein Luftmotor, insbesondere für einen Schrauber, weist einen in einem Motorzylinder drehbar gelagerten Luftrotor auf, welcher eine Anzahl von in seiner Längsrichtung verlaufenden Längsschlitzen zur radialen Führung von Lamellen umfasst, wobei zwischen Luftrotor und Motorzylinder Kammern gebildet sind, die mit einem Lufteinlass und/oder einem Luftauslass in Verbindung bringbar sind. Damit bei einem gleichzeitig guten Wirkungsgrad des Motors ein gleichmässigeres Beschleunigungsvermögen, ein reduzierter Schallpegel und weniger Verschleiss bei gleichzeitiger Reduktion der Abluftdroselmassnahmen möglich ist, weist der Motorzylinder einen Innenraum mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt auf, wobei jeweils eine Kammer zwischen Luftrotor und einer Dreieckspitze gebildet ist.

Description

BESCHREIBUNG

LUFTMOTOR

Die Erfindung betrifft einen Luftmotor, insbesondere für einen Schrauber, mit einem in einem Motorzylinder drehbar gelagerten Luftrotor, welcher eine Anzahl von in seiner Längsrichtung verlaufender Längsschlitze zur radialen Führung von Lamellen aufweist, wobei zwischen Luftrotor und Motorzylinder Kammern gebildet sind, die mit einem Lufteinlass und/oder einem Luftauslass in Verbindung bringbar sind.

Aus der Praxis ist ein solcher Luftmotor bekannt, der in einem Schrauber eingebaut ist. Der Schrauber verfügt über einen Druckluftanschluss, um dem Lufteinlass des Luftmotors Druckluft zuführen zu können. Die Druckluft gelangt durch den Lufteinlass in eine der Kammern zwischen Motorzylinder und Luftrotor und beaufschlagt eine von den Lamellen. Dadurch wird der Luftrotor gedreht. Eine weitere Kammer gerät dann in Verbindung mit dem Lufteinlass, während die bereits mit Druckluft beaufschlagte Kammer über einen entsprechenden Luftauslass die Druckluft an die Umgebung wieder abgibt. Durch das alternierende Befüllen und Entleeren der Kammern mit Druckluft und durch die Beaufschlagung der radial vom Luftrotor nach außen vorstehenden Lamellen mit Druckluft erfolgt insgesamt eine Drehung des Luftrotors und der mit diesem verbundenen Abtriebsachse. Dadurch wird ein entsprechendes Schraubwerkzeug zum Einschrauben oder Lösen einer Schraube oder dergleichen gedreht.

Der bekannte Luftmotor weist zwei einander relativ zum Luftrotor gegenüberliegende Kammern auf. Ein solcher Luftmotor weist eine relativ hohe Leerlaufdrehzahl und Gesamtleistung auf. Teilweise muss die Leistung bzw. die Drehzahl eines solchen Luftmotors durch Abluftdrosselmaßnahmen reduziert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Luftmotor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass bei einem gleichzeitig guten Wirkungsgrad des Motors ein gleichmäßigeres Beschleunigungsvermögen, ein reduzierter Schallpegel und weniger Verschleiß bei gleichzeitiger Reduktion der Abluftdrosselmaßnahmen möglich ist.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Motorzylinder einen Innenraum mit im wesentlichen dreieckför- migem Querschnitt aufweist, wobei jeweils eine Kammer zwischen Luftrotor und einer Dreiecksspitze gebildet ist. Auf diese Weise weist der erfindungsgemäße Luftmotor drei Kammern auf. Bei einem solchen Dreikammer-Motor ergibt sich eine geringere Motordrehzahl und gleichzeitig ein gleichmäßigeres Beschleunigungsvermögen aufgrund der drei Kammern. Bei gleicher Baugröße wie bei einem Zweikammer-Motor ergibt sich eine Drehmomentsteigerung und ebenso aufgrund reduzierter Drehzahl ein reduzierter Schallpegel. Durch die geringere Motordrehzahl beim Eindrehen sind aufwendige Zuluft- und Abluftdrosselmaßnahmen insbesondere bei nicht abschaltenden Schraubern nicht mehr notwendig. Gleichzeitig ist aufgrund der niedrigeren Drehzahl ein ölfreier Lauf des Motors eher möglich als bei den bekannten Einkammer- und Zweikammer-Motoren.

Um eine Selbstzentrierung des Luftrotors in einfacher Weise zu ermöglichen weist vorteilhafter Weise der Innenraum des Motorzylinders einen Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks auf, wobei die Drehachse des Luftrotors insbesondere im Schnittpunkt der drei Mittelsenkrechten der entsprechenden Dreiecksseiten angeordnet ist.

Um den Luftrotor in diesem Zusammenhang noch besser zentriert zu lagern, können die Dreiecksseiten des Motorzylinders zumindest im Bereich der jeweiligen Mittelsenkrechten konvex gekrümmt sein. Die Krümmung stimmt dabei im wesentlichen mit der Krümmung des Luftrotors überein.

Um bei Drehung des Luftrotors die Lamellen in einfacher Weise entlang einer Innenfläche des Motorzylinders mit ihren freien Enden führen zu können, kann eine solche Innenfläche des Motorzylinders bevorzugt zumindest im Bereich der Dreiecksspitzen konvex gekrümmt sein. Auf diese Weise gleiten die freien Enden der Lamellen ohne Schwierigkeiten entlang der Innenfläche insbesondere auch im Bereich der Dreiecksspitzen.

Zur vereinfachten Herstellung des Motorzylinders und um eine möglichst gleichmäßige Bewegung des Luftrotors zu ermöglichen, kann die Innenfläche des Motorzylinders im Bereich der Dreiecksspitzen gleiche Krümmungsradien aufweisen.

Um den drei Kammern des erfindungsgemäßen Luftmotors in einfacherweise Druckluft zuführen und wieder abführen zu können, können auf Außenseiten jeder Dreiecksseite wenigstens ein Lufteinlass- und ein Luftauslasskanal benachbart zueinander in Längsrichtung des Luftrotors verlaufen. Eine einfache Herstellung für Lufteinlass- und Luftauslasskanal ergibt sich, wenn beispielsweise beide Kanäle in einem Kanalkörper des Motorzylinders ausgebildet sind.

Um den erfindungsgemäßen Luftmotor in einfacher Weise in einem entsprechenden Schrauber ohne maßliche Überbestimmung unterbringen zu können, sollte der Außendurchmesser des Motorzylinders auf einer solchen Kreislinie liegen, dass der gesamte Motorzylinder in einem Schrauber mit einer Aufnahme mit entsprechend größerem Durchmesser einsetzbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn auch der Durchmesser der Kreislinie im wesentlichen kleiner als ein Durchmesser eines vorderen und/oder hinteren Rotordeckels ist. Diese Rotordeckel verschließen die Kammern an in Längsrichtung des Luftrotors liegenden vorderen und hinteren Enden und dienen gleichzeitig zur Lagerung einer mit dem Luftrotor zumeist einteilig gebildeten Welle.

Eine vorteilhafte Fertigung des Luftmotors kann sich dadurch ergeben, dass die Kanalkörper sich zwischen den vorderen und hinteren Rotordeckeln über die gesamte Länge des Motorzylinders erstrecken.

Eine Luftzufuhr zu den Lufteinlässen kann beispielsweise aus radialer Richtung relativ zum Motorzylinder erfolgen. Dabei kann die Luftzuführung zwischen beispielsweise einem Rotordeckel und dem Motorzylinder erfolgen. Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel kann der hintere Rotordeckel wenigstens Lufteinlässe zur Luftzufuhr zu den Lufteinlasskanälen aufweisen.

Um die Luft in Längsrichtung von Motorzylinder bzw. Luftrotor zuzuführen, kann ein solcher Lufteinlass als den Rotordeckel durchsetzende Bohrung ausgebildet sein.

Der Querschnitt von Bohrung und/oder Lufteinlasskanal können unterschiedliche Formen haben. Im einfachsten Fall kann ein solcher Querschnitt kreisförmig sein.

Eine günstige Art der Auswahl der Drehrichtung des Luftrotors kann darin gesehen werden, wenn der vordere Rotordeckel zur alternativen Versorgung von Lufteinlass- bzw. Auslasskanal mit Luft relativ zum Motorzylinder verdrehbar ist. So sind einerseits die entsprechenden Bohrungen im Rohrdeckel mit den Lufteinlasskanälen beispielsweise zur Drehung in Uhrzeigerrichtung oder mit den Luftauslasskanälen in Verbindung bringbar, um beispielsweise den Luftrotor in Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen. Durch die entsprechende Zuordnung der Bohrungen im Rotordeckel wird dabei entschieden, welche dieser Kanäle zum Lufteinlass bzw. Luftauslass dienen.

Um auch die Luft aus den Kammern über den Rotordeckel wieder abführen zu können, können im vorderen und/oder hinteren Rotordeckel entsprechende Luftauslässe ausgebildet sein, die mit Lufteinlass- oder Luftauslasskanal, je nach Zuordnung der entsprechenden Lufteinlässe im Rotordeckel, verbindbar sind.

Die Luftauslässe können ähnlich wie die entsprechenden Lufteinlässe im Rotordeckel als in Längsrichtung des Motorzylinders verlaufende Bohrungen ausgebildet sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Luftauslass als im Rotordeckel ausgebildete, teilkreisringförmige, zumindest zum Motorzylinder offene Auslassvertiefung ausgebildet sein. Mit dieser steht zumindest der entsprechende Luftauslasskanal zur schnellen Abgabe von Luft in Verbindung.

Zur Abführung der Luft aus den entsprechenden Kammern insbesondere in radialer Richtung, kann die Auslassvertiefung radial nach außen über einen Auslassspalt geöffnet sein.

Um nicht nur über den Auslasskanal sondern auch zumindest teilweise direkt aus der entsprechenden Kammer Luft nach außen abgeben zu können, kann die Auslassvertiefung sich bei Verbindung mit einem Auslasskanal an einem ihrer Enden mit ihren anderen Ende bis in einem Bereich zwischen Dreiecksspitze und Kanalkörper erstreckt.

Auf diese Weise kann die Auslassvertiefung in Verbindung mit einer dem entsprechend zugeordneten Auslasskanal in Drehrichtung des Luftrotors nachgeordneten Kammer ebenfalls zur Abführung von Luft in die Umgebung in Verbindung stehen.

Die Auslassvertiefung ist in diesem Zusammenhang ausreichend groß, wenn ein Innenradius der Auslassvertiefung im wesentlichen gleich einem Außenradius des Luftrotors ist.

Um im Bereich von Lufteinlass- und Luftauslasskanal eine ausreichende Menge von Luft entsprechend schnell zu- bzw. abführen zu können, können Lufteinlass- und Luftauslasskanal auf der Innenseite des Motorzylinders sich über einen Teil ihrer jeweiligen Länge erstreckende, in Richtung Luftrotor offene Schlitze aufweisen, die durch einen Dichtsteg getrennt sind, mit dem der Luftrotor in dichtender Anlage ist. Der Luftrotor kann beispielsweise vier entsprechende Längsschlitze und darin angeordnete Lamellen aufweisen. Zur gleichmäßigeren Beschleunigung des Luftrotors sind allerdings mehr Lamellen und entsprechende Längsschlitze wünschenswert, wie beispielsweise fünf, sechs, sieben, acht oder mehr Längsschlitze mit entsprechenden Lamellen. Für einen gleichmäßigen Lauf des Luftrotors ohne entsprechende Unwucht ist es dabei weiterhin von Vorteil, wenn die Längsschlitze mit den entsprechenden Lamellen in Umfangsrichtung gleich beabstandet sind.

Um durch die Lamellen die Kammern in eine mit Luft zu befüllende und eine von Luft zu entleerende Teilkammer sicher unterteilen zu können, kann ein der Länge der Auslassvertiefung in Umfangsrichtung zugeordneter Mittelpunktswinkel größer als ein Winkel zwischen zwei benachbarten Lamellen sein.

Um die Lamellen in einfacher Weise in radialer Richtung nach außen mit Kraft zu beaufschlagen, werden bevorzugt gradzahlige Anzahlen von Längsschlitzen und Lamellen verwendet, wobei jeweils eine Druckfeder zwischen zwei diametral gegenüberliegender Lamellen angeordnet sein kann.

Um zusätzlich oder alternativ zu den Druckfedern die Lamellen an ihren radial inneren Enden mit Druckluft zu beaufschlagen, kann der hintere Rotordeckel um eine Mittelbohrung angeordnete Druckluftausnehmungen aufweisen, die sich konzentrisch zur Mittelbohrung erstrecken. Je nach Positionierung des hinteren Rotordeckels zum Motorzylinder wird den Längsschlitzen im Luftrotor gerade in den Bereichen durch die Druckluftausnehmungen Druckluft zugeführt, in denen die entsprechenden Lamellen im Bereich der Kammern aus dem Luftrotor ausgeschoben werden.

Um die Lamellen gleichmäßig und in dem Bereich der Kammern mit Druckluft zu versorgen, können die Druckluftausnehmungen gleich beabstandet zueinander in Umfangsrichtung der Mittelbohrung angeordnet und/oder seitlich zur Mittelbohrung geöffnet sei. Über die seitliche Öffnung zur Mittelbohrung kann in einfacher Weise die Druckluftzufuhr über die Mittelbohrung zu den Druckluftausnehmungen erfolgen.

Um je nach Orientierung der Lufteinlässe im hinteren Rotordeckel zur Rechts- oder Linksdrehung des Luftrotors entsprechend Druckluft zuführen zu können, kann eine Luftverteiler- einrichtung zur Zufuhr von Druckluft zu den Lufteinlässen des hinteren Rotordeckels an dessen dem Luftrotor gegenüberliegender Seite angeordnet sein.

Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel kann die Luftverteilereinrichtung scheibenförmig ausgebildet sind und drei von einer mittleren Luftversorgungsbohrung radial nach außen verlaufende Luftverteilungsnuten auf der dem hinteren Rotordeckel zuweisenden Seite aufweisen.

Entsprechend zur Form des Luftrotors können die Luftverteilungsnuten in Umfangsrichtung gleich beabstandet zueinander angeordnet und je nach Relativposition zum hinteren Rotordeckel einer Gruppe von Lufteinlässen zur Druckluftbeaufschlagung zugeordnet sein.

Statt einer Entlüftung der Kammern über die Luftauslässe radial nach außen relativ zum hinteren Rotordeckel können insbesondere bei Einsatz des erfindungsgemäßen Luftmotors in im wesentlichen geradlinigen Werkzeugen, bei Winkelschraubem oder dergleichen, die Luftauslässe den hinteren Rotordeckel durchsetzen, um in axialer Richtung die Kammern zu entlüften.

Um in einfacher weise zwischen Links- und Rechtsdrehung des Luftmotors umschalten zu können, kann der hintere Rotordeckel in zwei Stellungen relativ zum Motorzylinder zur Links- und Rechtsdrehung des Luftrotors rastbar gelagert sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass natürlich statt einer Drehung des hinteren Rotordeckels relativ zum Motorzylinder es ebenfalls möglich ist, vorderen Rotordeckel und Motorzylinder relativ zu einem drehfest angeordneten hinteren Rotordeckel zu verdrehen und so zwischen Links- und Rechtsdrehung des Luftrotors umzuschalten.

In beiden vorangehend genannten Fällen kann die Verstellung dadurch erfolgen, dass radial auswärts vom hinteren Rotordeckel beziehungsweise vom vorderen Rotordeckel oder vom Motorzylinder ein Umschaltknopf absteht. Ebenfalls ist es möglich, dass die Rastung zur Festlegung der beiden Stellungen zur Links- und Rechtsdrehung des Luftrotors mittels des Umschaltknopfes erfolgt.

Um hinteren und vorderen Rotordeckel sowie Motorzylinder mit Luftrotor in einfacherweise unterzubringen, kann der Luftmotor ein Motorgehäuse aufweisen, wobei das Motorgehäuse einen mit der Luftversorgungsbohrung in Verbindung stehenden Luftversorgungskanal und eine die Abtriebswelle des Luftrotors lagernde Rotorbohrung aufweisen kann. Um die Reaktionskraft des Motorzylinders aufnehmen zu können, kann ein Stift zwischen vorderem Rotordeckel und Motorzylinder angeordnet sein. Das Reaktionsmoment des vorderen Rotordeckels kann beispielsweise durch einen Schersplint oder dergleichen an das Motorgehäuse übertragen werden.

Im Zusammenhang mit dem Luftrotor sei noch darauf hingewiesen, dass dieser in seiner Axialstellung durch die beiden Rotordeckel bestimmt ist, während die Radialstellung allein durch den Luftrotor bestimmt ist, wobei ausreichend Freiraum zwischen Motorzylinder und Motorgehäuse verbleibt, indem der entsprechende Durchmesser des Motorzylinders geringer als der der Rotordeckel ist.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der in der Zeichnung beigefügten Figuren im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftmotor;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen hinteren Rotordeckel aus Richtung eines Motorzylinders;

Fig. 3 eine Ansicht einer Luftverteilereinrichtung aus Richtung hinterer Rotordeckel;

Fig. 4 eine Ansicht von innen auf eine teilweise dargestellte Dreiecksseite eines

Luftrotors im Bereich von Lufteinlass- und Luftauslasskanal;

Fig. 5 einen Schnitt durch Figur 1 entlang der Linie V-V für Linksdrehung;

Fig. 6 einen Schnitt entsprechend zu Figur 5 durch einen Motorzylinder, und

Fig. 7 einen Schnitt durch Figur 1 entsprechend zu Figur 5 für Rechtsdrehung.

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftmotors 1 dargestellt. Dieser weist eine sich konzentrisch zu einer Drehachse 16 erstreckende Abtriebswelle 51 auf, die einteilig mit einem Luftrotor 3, siehe Figur 5, ausgebildet ist. Der Luftmotor 1 weist im Bereich der Abtriebswelle 51 einen hinteren Rotordeckel 31 und in Richtung Drehachse 16 beabstandet von diesem einen vorderen Rotordeckel 32 auf. Zwischen den beiden Rotordeckeln ist ein Motorzylinder 2 angeordnet. Neben dem hinteren Rotordeckel 31 ist eine scheibenförmige Luftverteileinrichtung 61 angeordnet. An einem Ende 9, gegenüberliegend zur Luftverteileinrichtung 61 weist der hintere Rotordeckel 31 Auslassspalte 37 auf, die in radialer Richtung nach außen offen sind. Diese sind zwischen dem hinteren Rotordeckel 31 und dem Motorzylinder 2 angeordnet.

Rotorzylinder 2, hinterer und vorderer Rotordeckel 31, 32 weisen einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf.

Der Motorzylinder 2 weist in seiner Längsrichtung 4 bzw. in Längsrichtung des Luftmotors 1 verlaufende Seitenflanken 52, 53 auf, siehe auch Figur 5, die sich schräg radial nach innen erstrecken. Die Seitenflanken 52, 53 trennen Kanalkörper 26 und Dreiecksspitzen 13, 14, 15, siehe auch Figur 6. Die Dreiecksspitzen 13, 14, 15 bilden die entsprechenden Spitzen eines im Querschnitt im wesentlichen dreieckförmigen Innenraums des Motorzylinders 2.

Der im wesentlichen kreisförmige Querschnitt des Motorzylinders 2 ergibt sich durch von entsprechenden Dreiecksseiten 19, 20, 21, siehe Figuren 5 und 6, auf deren Außenseiten 23 vorstehende Kanalkörper 26, wobei sowohl die Dreiecksspitzen 13, 14, 15 als auch die Kanalkörper 26 auf ihren Außenflächen abgerundet sind und entlang einer Kreislinie 28, siehe Figur 6, verlaufen. Diese Kreislinie 28 weist einen Durchmesser etwas geringer als Durchmesser 29 nach Figur 1 auf.

In Figur 1 ist der vordere Rotordeckel 32 in dichtender Anlage am vorderen Ende des Motorzylinders 2.

Gegenüberliegend zum Motorzylinder 2 ist seitlich neben dem hinteren Rotordeckel 31 eine Luftverteilereinrichtung 61 angeordnet. Diese weist in etwa mittig eine Luftversorgungsbohrung 65 auf. In diese ragt teilweise eine vom Luftrotor 3 abstehende Stummelwelle hinein. Die Luftversorgungsbohrung 65 ist mit einem Luftversorgungskanal 66 im Motorgehäuse 64 verbunden. Radial nach außen stehen von der Luftversorgungsbohrung 65 auf der dem hinteren Rotordeckel 31 zuweisenden Seite der Luftverteilereinrichtung 61 drei Luftverteilungsnuten 62 ab, siehe auch Figur 3, die mit entsprechenden Lufteinlässen 10, 11 je nach relativer Drehposition von hinterem Rotordeckel 31 zur Luftverteilereinrichtung 61 in Verbindung sind. Der hintere Rotordeckel 31 weist auf seiner der Luftverteilereinrichtung 61 zuweisenden Seite eine konzentrisch zur Drehachse 16 angeordnete Ausnehmung auf, in der ein Kugellager 56 zur drehbaren Lagerung der Stummelwelle des Luftrotors 3 angeordnet ist. In der Ausnehmung münden Öffnungen von Druckluftausnehmungen 59, die in der von der Luftverteilereinrichtung 61 fortweisenden Seite des hinteren Rotordeckels 31 ausgebildet sind. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für solche Druckluftausnehmungen 59 ist in Figur 2 dargestellt.

Der vordere Rotordeckel 32 weist analog zum hinteren Rotordeckel 31 in seiner vom Luftrotor 3 fortweisenden Seite eine konzentrisch zur Drehachse 16 angeordnete Ausnehmung auf, in der ebenfalls ein Kugellager 55 angeordnet ist. Durch dieses erstreckt sich die Abtriebswelle 51 des Luftrotors 3.

Hinterer und vorderer Rotordeckel, Motorzylinder mit Luftrotor und Luftverteilereinrichtung 61 sind in dem Motorgehäuse 64 angeordnet, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist. Ein becherförmiger Teil 68 weist in seinem Boden den Luftversorgungskanal 66 auf und auf dessen freie Enden ist ein deckelartiger Teil 69 des Motorgehäuses 64 aufschraubbar.

Der hintere Rotordeckel 31 ist mit einem Umschaltknopf 63 verbunden, der vom hinteren Rotordeckel radial nach außen durch das Motorgehäuse 64 hindurchgeführt und von dessen Außenseite her betätigbar ist. Der Umschaltknopf 63 kann in zwei Stellungen rastbar sein, wobei eine Stellung des hinteren Rotordeckels 31 einer Linksdrehung, siehe Figur 5, und die andere Stellung einer Rechtsdrehung, siehe Figur 7, des Luftrotors 3 entspricht.

Zur Übertragung eines Reaktionsmoments vom Motorzylinder 2 auf den vorderen Rotordeckel 32 ist zwischen diesen ein Stift 67 angeordnet. Ein entsprechendes Mittel zur Übertragung des Reaktionsmoments vom vorderen Rotordeckel 32 auf das Motorgehäuse 64 ist zur Vereinfachung nicht dargestellt.

In Figur 2 ist eine Ansicht einer Innenseite des hineren Rotordeckels 31 aus Richtung des Motorzylinders 2 nach Figur 1 dargestellt.

In dem Rotordeckel sind verschiedene Bohrungen 34 als Lufteinlässe 33 angeordnet. Insgesamt sind sechs Bohrungen 34 vorgesehen, von denen jeweils drei bei entsprechender Ver- drehung des vorderen Rotordeckels 31 relativ zum Motorzylinder 2 einen Luftrotor 3, siehe Figur 5, in Uhrzeiger- bzw. Gegenuhrzeigerrichtung durch Druckluftzufuhr antreiben. Zwischen den Bohrungen 34 sind Auslassvertiefungen 36 als Luftauslässe 35 angeordnet. Die Auslassvertiefungen 36 sind teilkreisringförmig ausgebildet und erstrecken sich über eine Länge 47 in Umfangsrichtung 48, die einem Mittelpunktswinkel 49 entspricht. Radial nach außen sind Auslassvertiefungen 36 über Auslassspalt 37, siehe auch Figur 1 , mit der Umgebung des Luftmotors 1 in Verbindung.

Ein Innenradius 41 der Auslassvertiefung 36 entspricht dabei im wesentlichen einem Außenradius 42, siehe Figur 5, des Luftrotors 3. Der Durchmesser 30 sowohl des hinteren als auch vorderen Rotordeckels 31, 32 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser 29 des Motorzylinders 2.

In Figur 3 ist eine Vorderansicht der Luftverteilereinrichtung 61 aus Richtung des hinteren Rotordeckels 31 nach Figur 1 dargestellt. Konzentrisch zur Drehachse 16 beziehungsweise in der scheibenförmigen Luftverteilereinrichtung 61 ist die Luftversorgungsbohrung 65 angeordnet. Von dieser erstrecken sich in Umfangsrichtung 60 gleich beabstandet drei Luftverteilungsnuten 62, die vertieft in der Sichtoberfläche der Luftverteilereinrichtung 61 nach Figur 3 angeordnet und seitlich in Richtung Luftversorgungsbohrung 65 geöffnet sind, siehe auch Figur 1.

In Figur 4 ist eine Ansicht von Innen auf den Motorzylinder 2 im Bereich eines Kanalkörpers 26 teilweise dargestellt. In dem Kanalköφer erstrecken sich über dessen gesamte Länge ein Lufteinlasskanal 24 und ein Luftauslasskanal 25. Diese sind parallel und beabstandet zueinander in dem Kanalkörper, siehe auch Figuren 5 und 6, angeordnet. Auf einer Innenseite 43 des Motorzylinders 2 sind die beiden Kanälen 24, 25 über Schlitze 54, 55 in Richtung Luftrotor 3 geöffnet, siehe ebenfalls Figuren 5 und 6. Die Schlitze 44, 45 erstrecken sich in etwa mittig zu den Kanälen 24, 25 über einen Teil von deren Länge.

In Figur 5 ist ein Schnitt entlang der Linie V-V aus Figur 1 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur noch teilweise erwähnt.

In Figur 5 ist insbesondere der im wesentlichen dreieckförmige Querschnitt des Motorzylinders 2 erkennbar, wobei es sich um ein gleichschenkliges Dreieck mit Dreiecksseiten 19, 20, 21 und entsprechenden Dreiecksspitzen 13, 14 und 15 handelt, siehe auch Figur 6. Die Drehachse 16 verläuft durch einen Schnittpunkt 17 von Mittelsenkrechten 18 der Dreiecks- Seiten 19, 20, 21. Im Bereich der Mittelsenkrechte, siehe Figur 6, sind auf Außenseiten 23 der Dreiecksseiten 19, 20, 21 die Kanalkörper 26 mit jeweils einem Lufteinlasskanal 24 und einem Luftauslasskanal 25 angeordnet. Diese sind über ihre Schlitze 44, 45 in Richtung Luftrotor 3 geöffnet. Zwischen den Kanälen 24, 25 ist jeweils ein Dichtsteg 46 angeordnet, mit dem der Luftrotor 3 in dichtender Anlage ist.

Zwischen Luftrotor 3 und den entsprechenden Dreiecksspitzen 13, 14, 15 ist jeweils eine Kammer 7, 8, 9 gebildet. Im Bereich der Dreiecksspitzen ist eine Innenfläche 22 des Motorzylinders 2 konvex gekrümmt und die entsprechenden Krümmungen weisen im Bereich aller Dreiecksspitzen gleichen Krümmungsradius auf. Im Bereich der Dreiecksseiten 19, 20, 21 ist die Innenfläche 22 in geringem Maße konvex gekrümmt, wobei insbesondere die Krümmung im Bereich des Dichtsteges 46 der entsprechenden Krümmung des Luftrotors 3 an seinem Außenumfang im wesentlichen entspricht.

Bei der dargestellten Relativposition von hinterem Rotordeckel 31 zu Motorzylinder 2 ist jeweils ein Lufteinlass 10, siehe Figur 2, mit einem entsprechenden Lufteinlasskanal 24 in Verbindung, während die übrigen Lufteinlässe 11 , siehe nochmals Figur 2, in die Kammern 7, 8, 9 münden. Die Luftauslasskanäle 25 sind in Verbindung mit den Auslassvertiefungen 36 als entsprechendem Luftauslass 12, siehe Figur 2. Die Auslassvertiefungen 36 sind dabei mit einem Ende 38 im Bereich der Mündung des Luftauslasskanals 25 angeordnet und erstrecken sich bis zu ihrem anderen Ende 39 im Bereich der entsprechenden Kammern 7, 8, 9.

Bei der dargestellten Stellung von Lufteinlässen 10 relativ zu Lufteinlasskanal 24 erfolgt eine Drehung des Luftrotors 3 in Uhrzeigerrichtung 40 (Linksdrehung). Wird der hintere Rotordeckel 31 um etwa 90° relativ zum Motorzylinder 2 gedreht, bis die Lufteinlässe 11 mit den Luftauslasskanälen 25 in Verbindung sind, dienen diese als Lufteinlasskanäle, während die bisherigen Lufteinlasskanäle 24 in Verbindung mit den Auslassvertiefungen 36 stehen und als Luftauslasskanäle dienen. Bei einer solchen Stellung des hinteren Rotordeckels 31 erfolgt eine Drehung des Luftrotors 3 in Gegenuhrzeigerrichtung (Rechtsdrehung), das heißt entgegengesetzt zur in Figur 5 dargestellten Drehrichtung 40, siehe Figur 7.

Über die Auslassvertiefungen 36 erfolgt nach dem vorangehenden eine Verbindung der Kammern 7, 8, 9 mit den Auslassspalten 37 und damit mit der Umgebung des Luftmotors 1 zur Abgabe von in den Kammern enthaltener und über die Lufteinlasskanäle 24 zugeführter Druckluft. In Figur 5 ist insbesondere erkennbar, dass der Außenradius 42 des Luftrotors 3 im wesentlichen gleich den Innenradius 41, siehe Figur 2, der Auslassvertiefungen 36 ist. Weiterhin weist der Luftrotor 3 acht Längsschlitze 5 auf, in denen eine entsprechende Anzahl von Lamellen 6 in radialer Richtung geführt sind. Zwei benachbarte Lamellen 6 sind jeweils unter einem Winkel 50 zueinander angeordnet, der kleiner als der Mittelpunktswinkel 49 ist, der der Länge 47 der Auslassvertiefung 36 zugeordnet ist, siehe Figur 2.

Zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Lamellen ist jeweils eine Druckfeder angeordnet, die die Lamellen in radialer Richtung nach außen beaufschlagt, siehe Figur 7. Der Abstand zwischen zwei solch diametral gegenüberliegenden Lamellen bleibt wegen der Innenkontur des Motorzylinders 2 relativ konstant, so dass der Federhub sehr gering ausfällt und die Dauerfestigkeit der Feder gegeben ist.

Bei Figur 5 ist als Alternative zu den Druckfedem 57 nach Figur 7 der hintere Rotordeckel 31 mit den Druckluftausnehmungen 59 ausgebildet, die teilweise radial nach innen versetzt zu den ausgefahrenen Lamellen 6 in den Längsschlitzen 5 sichtbar sind. Diese dienen zur Druckluftzuführung in die Schlitze und damit zum Ausfahren der Lamellen.

Die drei Dichtlinien zwischen Luftrotor 3 und Motorzylinder 2, siehe die entsprechenden Dichtstege 46, trennen entsprechend Zuluft von Abluft. Eine Radialluft zwischen Luftrotor und Motorzylinder ist dabei so klein wie möglich. Eine Lagebestimmung des Motorzylinders wird vom Luftrotor selbst übernommen und eine Außenzentrierung, z,B. in einem Gehäuse, führt aufgrund von Maßtoleranzen zur Überbestimmung der Motorzylindereinbaulage.

In Figur 6 ist ein Schnitt analog zur Figur 5 nur durch den Motorzylinder 2 dargestellt. Auf die Beschreibung in Zusammenhang mit den vorangehenden Figuren wird verwiesen.

In Figur 6 ist insbesondere erkennbar, wie Mittelsenkrechten 18 der Dreiecksseiten 19, 20, 21 sich in einem Punkt 17 schneiden, der der Drehachse 16 entspricht. Insbesondere im Bereich der entsprechenden Fußpunkte der Mittelsenkrechten 18 sind die Dreiecksseiten auf der Innenseite 22 des Motorzylinder 2 konvex gekrümmt, wobei diese Krümmung insbesondere im Bereich der entsprechenden Dichtstege 46 der Außenkrümmung des Luftrotors 3 entspricht. Die Außenkontur bzw. Außenfläche 27 des Motorzylinders 2 verläuft im Bereich der Dreiecksspitzen 13, 14, 15 und der entsprechenden Kanalköφer 26 gekrümmt entlang einer Kreislinie 28 mit Durchmesser 29, siehe Figur 1.

In Figur 7 ist ein Schnitt analog zu Figur 5 für eine Rechtsdrehung des Luftrotors 3 dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die Beschreibung zu Figur 5 verwiesen.

Figur 7 unterscheidet sich von Figur 5 im wesentlichen nur dadurch, dass in den Längsschlitzen 5 Federn 57 zur Druckbeaufschlagung der Lamellen radial nach außen angeordnet sind und dass der hintere Rotordeckel 31 um in etwa 90° gegenüber der Position nach Figur 5 in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht ist.

Im folgenden wird kurz die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Dreikammer-Luftmotor 1 anhand der Figuren erläutert.

In der Stellung nach Figur 5 wird über Lufteinlässe 10, siehe Figur 2, und entsprechend Lufteinlasskanäle 24 mit Schlitzen 44 Druckluft den Kammern 7, 8, 9 zugeführt. Durch die Druckluftbeaufschlagung der den Lufteinlasskanälen 24 nächst benachbarten Lamellen 6 erfolgt eine Drehung des Luftrotors 3 in Drehrichtung 40, siehe Figur 5.

Bei Drehung des Luftrotors 3 gerät eine in Drehrichtung nachfolgende Lamelle schließlich mit dem Schlitz 44 in Anlage und wird bei Weiterdrehung durch die über den Schlitz zugeführte Druckluft in Drehrichtung 40 beaufschlagt. Die in Drehrichtung 40 vorgeordnete Lamelle erreicht Auslassvertiefung 36, so dass hinter dieser Lamelle 6 in der entsprechenden Kammer enthaltene Druckluft über die Auslassvertiefung und den entsprechenden Auslassspalt 37 radial nach außen aus dem Luftmotor 1, siehe Figur 1, entweichen kann.

Analog erfolgt bei den übrigen Kanalkörpern 26 die Druckluftzufuhr bzw. Druckluftabfuhr.

Werden die Lufteinlässe 11, siehe Figur 7, mit den Luftauslasskanälen 25 in Verbindung gebracht, indem der hintere Rotordeckel 31 um in etwa 90° relativ zum Motorzylinder 2 verdreht wird, so wird der Luftauslasskanal zum Lufteinlasskanal und der bisherige Lufteinlasskanal zum mit entsprechender Auslassvertiefung in Verbindung stehenden Luftauslasskanal, wobei die Beaufschlagung der entsprechenden Lamellen durch Druckluft in Richtung umgekehrt zur bisherigen Drehrichtung 40 nach Figur 5 erfolgt. Durch den Dreikammer-Luftmotor ergibt sich eine geringere Motordrehzahl als beim Zweikammer-Luftmotor, so dass entsprechende Abluftdrosselmaßnahmen nicht mehr erforderlich sind insbesondere bei nicht abschaltenden Schraubern. Gleichzeitig ist das Beschleunigungsvermögen aufgrund der drei Kammern und der entsprechenden Anzahl von Lamellen sehr gleichmäßig und es ergibt sich eine Drehmomentsteigerung im Vergleich zum Zweikammer-Luftmotor. Durch den weiterhin gleichmäßigen Lauf des Dreikammer-Luftmotor ist ein ölfreier Lauf eher möglich und es ergibt sich eine vorteilhafte Selbstzentrierung des Luftrotors mit reduziertem Schallpegel.

Claims

ANSPRUCHE

1. Luftmotor (1), insbesondere für einen Schrauber, mit einem in einem Motorzylinder (2) drehbar gelagerten Luftrotor (3), welcher eine Anzahl von in seiner Längsrichtung (4) verlaufender Längsschlitzen (5) zur radialen Führung von Lamellen (6) aufweist, wobei zwischen Luftrotor (3) und Motorzylinder (2) Kammern (7, 8, 9) gebildet sind, die mit einem Lufteinlass (10, 11) und/oder einem Luftauslass (12) in Verbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorzylinder (2) einen Innenraum mit im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt aufweist, wobei jeweils eine Kammer (7, 8, 9) zwischen Luftrotor (3) und einer Dreiecksspitze (13, 14, 15) gebildet ist.

2. Luftmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Motorzylinders (2) einen Querschnitt eines gleichschenkligen Dreiecks hat, wobei eine Drehachse (16) des Luftrotors (3) insbesondere im Schnittpunkt der drei Mittelsenkrechten (18) der Dreiecksseiten (19, 20, 21) angeordnet ist.

3. Luftmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreiecksseiten (19, 20, 21) des Motorzylinders (2) zumindest im Bereich der jeweiligen Mittelsenkrechten (18) konvex gekrümmt sind.

4. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen (22) des Motorzylinders (2) zumindest im Bereich der Dreiecksspitzen (13, 14, 15) konvex gekrümmt ist.

5. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Innenflächen (22) des Motorzylinders (2) im Bereich der Dreiecksspitzen (13, 14, 15) gleiche Krümmungsradien aufweisen.

6. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Außenseite (23) jeder Dreiecksseite (19, 20, 21) wenigstens ein Lufteinlass- und Luftauslasskanal (24, 25) benachbart zueinander in Längsrichtung (4) des Motorzylinders (2) verlaufen.

7. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lufteinlass- und Luftauslasskanal (24, 25) in einem Kanalkörper (26) des Motorzylinders (2) ausgebildet sind.

8. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (27) des Motorzylinders (2) im Bereich von Dreiecksspitzen (13, 14, 15) und Kanalkörper (26) auf einer Kreislinie (28) liegen.

9. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (29) der Kreislinie (28) kleiner als ein Durchmesser (30) eines vorderen und/oder hinteren Rotordeckels (31 , 32) ist.

10. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalkörper (26) sich zwischen vorderem und hinterem Rotordeckel (31 , 32) erstreckt.

11. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Rotordeckel (31) wenigstens Lufteinlässe (10, 11 ; 33) zur Luftzufuhr zu den Lufteinlasskanälen (24) ausgebildet sind.

12. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (33) als den hinteren Rotordeckel (31) durchsetzende Bohrung (34) ausgebildet ist.

13. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Bohrung (34) eine geringere Größe als ein Querschnitt des Lufteinlasskanals (24) aufweist.

14. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrung (34) und/oder Lufteinlasskanal (24) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

15. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Rotordeckel (31) zur alternativen Versorgung mit Luft von Lufteinlass- und Luftauslasskanal (24, 25) relativ zum Motorzylinder (2) verdrehbar ist.

16. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im vorderen und/oder hinteren Rotordeckel (31, 32) Luftauslässe (35) ausgebildet sind, die mit Lufteinlass- oder Luftauslasskanal (24, 25) verbindbar sind.

17. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (35) als im Rotordeckel (31 , 32) ausgebildete, teilkreisringförmige, zumindest zum Motorzylinder (2) offene Auslassvertiefung (12, 36) ausgebildet ist.

18. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassvertiefung (36) radial nach außen über einen Auslassspalt (37) geöffnet ist.

19. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassvertiefung (36) sich bei Verbindung mit einem Luftauslasskanal (25) an einem ihrer Enden (38) mit ihrem anderen Ende (39) bis in einen Bereich zwischen einer Dreiecksspitze (13, 14, 15) und einem Kanalkörper (26) erstreckt.

20. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassvertiefung (36) in Verbindung mit einer dem zugeordneten Luftauslasskanal (25) in Drehrichtung (40) des Luftrotors (3) nachgeordneten Kammer (7, 8, 9) ist.

21. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenradius (41) der Auslassvertiefung (36) im wesentlichen gleich einem Außenradius (42) des Luftrotors (3) ist.

22. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lufteinlass- und Luftauslasskanal (24, 25) auf der Innenseite (43) des Motorzylinders (2) sich über einen Teil ihrer jeweiligen Länge erstreckende, in Richtung Luftrotor (3) offene Schlitze (44, 45) aufweisen, die durch einen Dichtsteg (46) getrennt sind, mit dem der Luftrotor (3) in dichtender Anlage ist.

23. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftrotor (3) mindestens sieben Längsschlitze (5) mit entsprechend gleicher Anzahl Lamellen (6) aufweist.

24. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Länge (47) der Auslassvertiefung (36) in Umfangsrichtung (48) zugeordneter Mittelpunktswinkel (49) größer als der Winkel (50) zwischen zwei benachbarten Lamellen (6) ist.

25. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (57) zwischen zwei jeweils diametral gegenüberliegenden Lamellen (6) angeordnet ist.

26. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Rotordeckel (31) um eine Mittelbohrung (58) angeordnete Druckluftausnehmungen (59) aufweist, die sich konzentrisch zur Mittelbohrung erstrecken.

27. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftausnehmungen (59) gleich beabstandet zueinander in Umfangsrichtung (60) der Mittelbohrung (58) angeordnet und/oder seitlich zur Mittelbohrung geöffnet sind.

28. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftverteilereinrichtung (61) zur Zufuhr von Druckluft zu den Lufteinlässen (10, 11) des hinteren Rotordeckels (31) an dessen dem Luftrotor (3) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

29. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteileinrichtung (61) scheibenförmig ausgebildet ist und drei von einer mittleren Luftversorgungsbohrung radial nach außen verlaufende Luftverteilungsnuten (62) auf der dem hinteren Rotordeckel zuweisenden Seite aufweist.

30. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteilungsnuten (62) in Umfangsrichtung gleichbeabstandet zueinander angeordnet und je nach Relativposition zum hinteren Rotordeckel (31) einer Gruppe von Lufteinlässen (10, 11) zur Druckluftbeaufschlagung zugeordnet sind.

31. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslässe (12) den hinteren Rotordeckel (31) durchsetzen.

32. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Rotordeckel (31) in zwei Stellungen relativ zum Motorzylinder (2) zur Links- und Rechtsdrehung des Luftrotors (3) rastbar gelagert ist.

33. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial auswärts vom hinteren Rotordeckel (31) ein Umschaltknopf (63) absteht.

34. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmotor ein Motorgehäuse (64) aufweist, in dem die Rotordeckel (31, 32) und Motorzylinder (2) mit Luftrotor (3) angeordnet sind, wobei das Motorgehäuse einen mit der Luftversorgungsbohrung (65) in Verbindung stehenden Luftversorgungskanal (66) und eine die Abtriebswelle des Luftrotors lagernde Rotorbohrung (67) aufweist.

35. Luftmotor nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung eines Reaktionselements ein Stift (67) zwischen vorderem Rotordeckel (32) und Motorzylinder (2) angeordnet ist.