(57)【要約】【課題】効率が改善された空気式の揺動型リニア駆動装置を備えた手持形工具を提供する。【解決手段】駆動部ケーシング（１８）と、駆動部ケーシング（１８）内で可動のピストン（１７）とを有し、このピストンが駆動部ケーシング（１８）の２つの作動チャンバ（２０，２２）を相互に分離しかつ２つの作動チャンバ（２０，２２）の一方（２０）に向けられたピストンスカート（４４）を有する空気駆動式の揺動型リニア駆動装置を備えた手持形工具（１０）であって、駆動部ケーシング（１８）への圧縮空気管と、２つの作動チャンバ（２０，２２）の一方及び他方に交互に行なわれる圧縮空気供給を制御するバルブスプール（３６）とを有し、かつ駆動部ケーシング（１８）における排気口（３８）を有する。この手持形工具は、前記ピストン（１７）が付加的に２つの作動チャンバ（２０，２２）の他方（２０）に向けられたピストンスカート（４６）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部ケーシング（１８）と、前記駆動部ケーシング（１８）内で可動のピストン（１７）とを有し、前記ピストンが前記駆動部ケーシング（１８）の２つの作動チャンバ（２０，２２）を互に分離するとともに、かつ前記２つの作動チャンバ（２０，２２）の一方（２０）に向けられたピストンスカート（４４）を有する空気駆動式の揺動型リニア駆動装置を備えた手持形工具（１０）であって、前記駆動部ケーシング（１８）への圧縮空気管と、前記２つの作動チャンバ（２０，２２）の一方及び他方に交互に行なわれる圧縮空気供給を制御するバルブスプール（３６）とを有し、かつ前記駆動部ケーシング（１８）における排気口（３８）を有する手持形工具において、前記ピストン（１７）が付加的に前記２つの作動チャンバ（２０，２２）の他方（２０）に向けられたピストンスカート（４６）を有することを特徴とする手持形工具。
【請求項２】
前記ピストンスカート（４４，４６）の材料断面が前記ピストン（１７）のトップ（４８，４９）の材料断面より小さいことを特徴とする請求項１記載の手持形工具（１０）。
【請求項３】
前記ピストンスカート（４４，４６）がピストンスカートの材料及び寸法に関して、前記ピストンスカート（４４，４６）が圧縮空気の作用下において弾性的に膨張する程度に手持形工具（１０）の圧縮空気供給の作動圧力に適合していることを特徴とする請求項１又は２記載の手持形工具（１０）。
【請求項４】
前記ピストン（１７）及び前記駆動部ケーシング（１８）が金属材料から成ることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の手持形工具（１０）。
【請求項５】
前記ピストン（１７）及び／又は前記駆動部ケーシング（１８）の摺動面が摩擦を軽減する材料で被覆されているか、又は、摩擦を軽減する材料が前記ピストン（１７）及び／又は前記駆動部ケーシング（１８）の摺動面の金属材料に挿入されていることを特徴とする請求項４記載の手持形工具（１０）。
【請求項６】
金属材料が軽金属を含有するか、又は軽金属から成ることを特徴とする請求項４又は５記載の手持形工具（１０）。
【請求項７】
前記軽金属がアルミニウムであることを特徴とする請求項６記載の手持形工具（１０）。
【請求項８】
摺動面がハードコーティングされていることを特徴とする請求項６又は７記載の手持形工具（１０）。
【請求項９】
前記金属材料が鋼であることを特徴とする請求項４又は５記載の手持形工具（１０）。
【請求項１０】
硬化された表面を有すること特徴とする請求項９記載の手持形工具（１０）。
【請求項１１】
前記手持形工具（１０）のハンドリングボディ（１２）内の前記駆動部ケーシング（１８）が前記ピストン（１７）の移動方向に弾性的に可動に支持されていることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の手持形工具（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念により示される空気駆動式の揺動型リニア駆動装置を備えた手持形工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような手持形工具は特許文献１から公知である。
【０００３】
前記公知の手持形工具の空気駆動式の揺動型リニア駆動装置は駆動部ケーシング(Motorengehause)と、駆動部ケーシング内で可動のピストンとを有し、このピストンは駆動部ケーシングの２つの作動チャンバを相互に分離しかつ前記２つの作動チャンバの１つに向けられたピストンスカートを有する。駆動部ケーシングへの圧縮空気管及びバルブスプールを介してこれら２つの作動チャンバへの圧縮空気の供給が制御される。圧縮空気供給はピストンが交互にある方向とその他の方向とに駆動されかつ従って振動往復運動が実施されるよう行なわれる。駆動部ケーシングにおける排気口を介してこれら２つの作動チャンバはそれぞれ排気される。
【０００４】
ピストンはピストンロッドを介して振動式工具、例えば鋸歯又はやすり工具を駆動する。特許文献１によれば、ピストンの質量、ひいてはピストンの往復運動時の消去すべき反力をも低く抑えるために、ピストントップは壁薄であって湾曲して(bombiert)おり、かつその周囲で壁薄の円筒形のスリーブに移行している。このような壁薄の円筒状のスリーブは本願ではピストンスカートとも称している。ピストンスカートを形成する円筒状のスリーブとピストントップとでピストンクラウンを形成し、このピストンクラウンの内側面がこれら２つの作動チャンバの１つと向き合っている。換言すれば次のとおりである：ピストンの移動方向に沿いピストン中心線を通る切断によってＵ字形の横断面が得られ、この場合、Ｕの字の２本の脚が作動チャンバの１つと向き合っている。
【０００５】
このような手持形工具を用いて、圧縮空気に蓄積されたエネルギーは最終的に機械仕事に変換される。所定の寸法及び所定の圧力で可能な限り大きな力を発生させることができるようにするために、また圧縮空気の生成に関連するエネルギーを可能な限り十分に力学的エネルギーに変換することができるようにするために、空気式の揺動型（往復動型）リニア駆動装置の良好な効率に一般的に関心が持たれている。圧力及び流量といった一定の空気圧条件下に例えば、揺動型リニア駆動装置によって駆動される鋸の切断能力が効率の改善とともに上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１０２８８２６Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のことを背景にして本発明の課題は、効率が改善された空気式の揺動型（往復動型）リニア駆動装置を備えた手持形工具を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、冒頭に記載の種類の手持形工具において、請求項１の特徴部によって解決される。
【０００９】
本発明は、壁薄のピストンスカートが圧縮空気の作用下に半径方向に伸び、このことによってピストンと駆動部ケーシング間の環状隙間の密閉が改善されるという知識に基づいている。密閉が改善されればされるほど、２つの作動チャンバ間の圧力差、ひいては結果として生じる力も大きくなる。本発明によって改善された密閉がピストンの順方向の動きならびに逆方向の動きの際に達成される。このことはとりわけ、ピストンロッドの動く両方向において同じ力を生じさせる。
【００１０】
さらなる利点は従属請求項、明細書及び添付の図から明らかである。
【００１１】
上記の、そしてこれからまだ説明しようとする特徴は、それぞれの示した組合せばかりではなく、他の組合せでも、あるいは単独で、本発明の範囲を逸脱することなく使用可能であることは自明である。
【００１２】
本発明の実施例は図に示されており、次の記載で詳説される。図にはそれぞれ概略的な形で次のものが示されている：
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による手持形工具の実施例を示す図である。
【図２】このような手持形工具の構成要素としてのダブルピストンの代替的な形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳しくは図１は、ハンドリングボディ(Griffkorper)１２と、軸１６に沿って可動にハンドリングボディ１２内に支持されているピストンロッド１４とを備えた手持形工具１０を示している。
【００１５】
ピストンロッド１４はピストン１７と固く結合しており、このピストンはハンドリングボディ１２内部の駆動部ケーシング１８内で軸１６方向に可動に支持されていて駆動部ケーシング１８の第１の作動チャンバ２０を第２の作動チャンバ２２から可動に相互に分離する。２つの作動チャンバ２０，２２のそれぞれはそれ自体で見れば交互に圧縮空気が充填及び排気され、その際、２つの作動チャンバ２０，２２それぞれの充填は交替で行なわれる。
【００１６】
第１の作動チャンバ２０が充填される場合には結果として生じる力がピストン１６にもたらされ、この力によってピストンロッド１４がハンドリングボディ１２から外に出される。それに対して第２の作動チャンバ２２が圧縮空気で充填される場合にはピストンロッド１４はハンドリングボディ内に引っ込められる。圧縮空気の作用下に往復するピストン１７とこのピストンと固く連結されたピストンロッド１４とを備えた駆動部ケーシング１８は従って揺動型リニア駆動装置を表わしている。ハンドリングボディ１２と向かい合っていないピストンロッド１４の端部２４は工具、例えばスクレーパ、たがね、鋸歯、カッタもしくはやすりブレード(Feilenblatt)（この場合、この列挙は限定的ではない）の取付けに使用される。
【００１７】
手持形工具１０は圧縮空気制御弁２８を備えた圧縮空気取入口２６を有し、この圧縮空気制御弁を用いて作動チャンバ２０，２２内への圧縮空気の流れが制御可能である。圧縮空気制御弁２８は手持形工具１０の示されていない、例えば特許文献１にて手動で操作すべきトグルクランプ(Kniehebel)の形で開示されているような操作手段により操作される。
【００１８】
圧縮空気は手持形工具１０の圧縮空気取入口２６と駆動部ケーシング１８の圧縮空気コネクタ(Druckluftanschlussstuck)３０とを経て駆動部ケーシング１８に進入し、バルブスプール３６の位置に応じて第１の圧縮空気路３２を経て第１の作動チャンバ２０に流入するかあるいは第２の圧縮空気路３４を経て第２の作動チャンバ２２に流入する。バルブスプール３６の図示された位置の場合には圧縮空気は第１の圧縮空気路３２を経て第１の作動チャンバ２０に流入し、さらにピストン１７を左向きに押しやる。この場合にはピストン１７は駆動部ケーシング１８における排気口３８の全体にわたって進み、この排気口は手持形工具１０外側の外部空間への排気の横断面を示している。
【００１９】
駆動部ケーシング１８の作動チャンバ２０，２２の排気は、排気口３８と図面平面（紙面）の外側を延びる排気路とを経て、例えば手持形工具の振動式工具とは反対側の、外部空間に向かって行なわれる。図１に示された実施形態の場合には駆動部ケーシング１８の作動チャンバ２０，２２の代替的もしくは補完的な排気は排気口３８と図面平面の外側を延びる排気路とを経て排気容積部(Abluftvolumen)４０内へと、そしてそこから吹出し路４２を経て手持形工具の振動式工具側の外部空間へと行なわれる。
【００２０】
図示された位置の場合では左向きに進むピストン１７によって今まさに排気口３８への排気の横断面が開放されるところである。
【００２１】
このことによって第１の作動チャンバ２０内への圧縮空気の体積流量が増大する。結果としてバルブスプール３６における圧力比（差）により、このバルブスプールが左に引き寄せられてそれにより第１の作動チャンバ２０への流れの横断面を閉鎖し、かつバルブスプール３６におけるリング溝３７を経由する第２の作動チャンバ２２への流れの横断面を開放するように変化する。
【００２２】
その場合に第２の作動チャンバ２２に流入する圧縮空気によってピストン１７は引き続き右向きに押しやられる。右向きに進むピストン１７によって次に第２の作動チャンバから排気口３８への排気の横断面が開放され、その後にバルブスプール３６により再び第１の作動チャンバ２０の充填に切り替わる。
【００２３】
この手持形工具１０は、ピストン１７が第１の作動チャンバ２０と向い合わせの第１のピストンスカート４４ならびに第２の作動チャンバ２２と向い合わせの第２のピストンスカート４６を有することを特徴とする。
【００２４】
圧縮空気でそれぞれの作動チャンバ２０，２２が充填されることによってそれぞれの壁薄のピストンスカート４４，４６は半径方向に膨らみ、かつそれによりピストン１７のための摺動面及びシール面を形成する、駆動部ケーシング１８の内壁に密着する。この密着はピストン１７と駆動部ケーシング１８間の環状隙間を狭め、かつ、したがって２つの作動チャンバ間の改善された密閉をもたらす。そのことによって通気された作動チャンバから排気された作動チャンバへ流れる圧縮空気のピストン１７と駆動部ケーシング１８間の量が低下する。結果として作動チャンバ２０，２２間の圧力降下は高まり、空気減少は低下する。結果的に得られる圧縮力は工具における駆動力として利用できるのであるが、この圧縮力の値は、より大きな圧力降下のためにより大きくなる。
【００２５】
この改善された密閉効果は、それぞれのピストンスカート４４，４６と向い合わせの作動チャンバ２０，２２が圧縮空気で充填される場合には常に現れる。従来技術と異なり、本発明による空気式の揺動型リニア駆動装置は第１の作動チャンバ２０と向き合っている第１のピストンスカート４４に加えて、第２の作動チャンバ２２と向き合っている第２のピストンスカート４６を有する。そのことによって改善された密閉効果がピストン１７の往復どちらの動きでも達成される。第２の作動チャンバ２２が圧縮空気で充填される場合のピストン１７と駆動部ケーシング１８間の空気の流れ（貫流）は効率を下げるのであるが、この空気の流れは、従って本発明の場合には従来技術に比してよりわずかな程度でしか発生しない。
【００２６】
好ましい形態は、ピストンスカート４４，４６の材料断面がピストン１７のトップ４８，４９の材料断面より小さいことを特徴とする。そのことによって半径方向のピストンスカート４４，４６の柔軟性は、例えばピストントップ４８，４９におけるように材料の厚さがどこでも同じ形態と異なって、ピストントップ４８，４９の耐圧性が減少されることなく高められる。従って全体として作動チャンバ２０，２２間の密閉が一層改善される。
【００２７】
ピストンスカート４４，４６が、その材料及び寸法に関して、ピストンスカート４４，４６が圧縮空気の作用下において弾性的に膨張する程度に、手持形工具１０の圧縮空気供給の作動圧力に適合していることも好ましい。
【００２８】
この弾性的な膨張によって目的とする改善された密閉が、このために本質的に高められた摩擦を甘受する必要なく達成される、というのも膨張がそれに関係する作動チャンバ２０，２２の排気によりそのつど元どおりの大きさに戻るからである。
【００２９】
好ましい形態の場合にはピストン１７及び駆動部ケーシング１８は金属材料から成る。そのことによって手持形工具１０の高い有効寿命ならびに高い耐圧性及びこれに伴う性能が達成される。
【００３０】
もう１つの好ましい形態は、ピストン１７及び／又は駆動部ケーシング１８の摺動面が摩擦を軽減する材料で被覆されていること、あるいは摩擦を軽減する材料がピストン１７及び／又は駆動部ケーシング１８の摺動面の金属材料に挿入されていることを特徴とする。この形態によって摩擦が軽減され、このことは所望の結果として性能を高めかつ摩耗を低減する。
【００３１】
金属材料が軽金属を含有するか又は軽金属、特にアルミニウムから成ることが特に好ましい、というのもこのことによって手持形工具１０の作動の際の慣性力が相応に小さな値に制限されたままであるからである。
【００３２】
耐摩耗性ひいては有効寿命を高めるためにもう１つの好ましい形態は摺動面がハードコーティングされていることを特徴とする。
【００３３】
軽金属から成る実施形態の代替として駆動部ケーシング及び／又はピストンは鋼から成る。延性にとって重要な薄いピストンスカートの材料横断面が鋼から比較的容易かつ低コストに製造されることができるため、鋼から成るピストンの実施形態は製造技術上好ましい。鋼から成る実施形態の場合には硬化された表面は摩耗の軽減のために好ましい。
【００３４】
手持形工具１０のハンドリングボディ１２内の駆動部ケーシング１８がピストン１７の動く方向で弾性的に可動に支持されていることも特に好ましい。
【００３５】
この種の支持によってピストン１７の振動に対して逆位相で行なわれる駆動部ケーシング１８の振動が可能となり、このことは慣性力の所望の抹消に寄与する。
【００３６】
手持形工具１０の圧縮空気取入口２６は図示された形態の場合には、駆動部ケーシング１８の圧縮コネクタ(Druckanschlussstuck)３０の案内部として形成された部分５０を有しかつこの部分内に圧縮コネクタ３０が軸方向に可動に密接して支持されている。
【００３７】
案内５０内部の圧縮コネクタ３０の横断面に、駆動部ケーシング１８を弾性戻し要素５２、例えば排気容積部４０内に配置された渦巻きばねの力に抗して逸らせる圧縮力が作用する。この力に作動チャンバ２０，２２内部の圧縮力がさらに重なる。この圧縮力は駆動部ケーシング１８をそのつどピストン駆動力の方向とは逆向きに動かす。所望の結果として駆動部ケーシング１８とピストン１７は逆位相で動き、このことが手持形工具１０全体の良好な動吸振ひいてはハンドリング性(Handhabbarkeit)をもたらす。
【００３８】
いずれのピストンスカート４４，４６も付属のピストントップとともにピストンクラウン（冠部）５４，５６を形成し、従ってピストン１７は全体として２つの固く互いに結合されかつ反対側に開いたピストンクラウン５４，５６を有する。
【００３９】
いずれのピストンクラウン５４，５６もそのピストンスカート４４，４６の形の円筒形のジャケット、クラウン底部４８，４９及びこのクラウン底部４８，４９とは反対位置にあるクラウン開口部を有する。２つのピストンクラウン５４、５６のクラウン底部４８，４９は相互に一定の距離を有しかつクラウン開口部間に配置されており、従ってピストンクラウン５４，５６は逆向きに開いている。
【００４０】
好ましい形態の場合には揺動型リニア駆動装置はピストン１７のための各１つの終端位置ダンパを有する。図１に示された実施形態の場合にはこの終端位置ダンパはそれぞれ、駆動部ケーシング１８はピストン１７とは反対側にある作動チャンバ２０，２２の端にそれぞれ１つの環状の溝５８，６０を有し、この溝は円筒ジャケット状のピストンスカート４４，４６用の収納部を形成することによって得られる。圧縮空気路３２，３４はそれぞれ環状の溝５８，６０で終わっている。ピストン１７が左に動くと第２のピストンスカート４６は溝６０内に進み、そして圧縮空気路３４を遮断する。これにより一定の空気容積(Luftvolumen)が駆動部ケーシング１８の左端によって第２のピストンクラウン５６内に閉じ込められる。さらに左に進むピストン１７によってこの排気容積は圧縮され、従って可能な機械的な終端位置へのさらなる接近を制動し、右向きにピストン１７に作用する制動力が生じる。これは第１の作動チャンバ２０の同機能の構造に同じく有効である。
【００４１】
図２（ａ）は、スペーサ６２とピストンスラストワッシャ(Kolbendruckscheiben)６４，６６とを介してねじ６８でピストンロッド１４にねじ止めされた２つのピストンクラウン５４，５６で構成されたダブルピストン１７の一実施形態を示す。ピストントップの凸面で壁薄の実施形態によって、この実施形態は弾性に可変の直径を有する。この実施形態は、ピストン直径がピストンクラウン開口部の範囲内ばかりではなく、付加的にピストントップの範囲内にも拡張することができることを特徴とし、このことによって密閉が付加的に改善される。
【００４２】
図２（ｂ）はダブルピストン１７の一体型の別の選択肢を示し、このダブルピストンの場合にはピストンクラウン５４，５６がピストンロッド１４とともに固体材料から製造されている。
【００４３】
図２（ｃ）は同じくダブルピストン１７の一体型の別の選択肢を示し、このダブルピストンの場合にはピストンクラウン５４，５６がピストンロッド１４とともに固体材料から製造されている。この実施形態は全体として図２（ｂ）による実施形態に比べより堅牢である。もう１つの違いは２つのピストントップ間の中間空間が固体材料で埋められていることにあり、このことによってダブルピストンの慣性質量が増大する。
【００４４】
このより堅牢な実施形態によって、ダブルピストンがピストンロッド１４にねじ止めされなければならない場合にピストンスラストワッシャを省略することができる。このことは図２（ｄ）によって示されている。
【００４５】
図２（ｅ）はピストンロッド１４と結合されたダブルピストン１７の一実施形態を示し、その際、この結合は代替的にねじ止め、接着、ねじ止めと接着の組合又は圧縮接続によって行なわれる。強度的な理由から圧縮接続には、鋼から成るダブルピストンの実施形態が好ましい。
【００４６】
いずれの実施形態の場合にもピストンスカートの範囲内は比較的壁薄でありかつ外から被覆されたピストンクラウンはそれぞれ作動時に作動チャンバの圧縮空気充満により半径方向に膨張し、このことによってピストン外側面と駆動部ケーシングの摺動面及びシール面との間の環状の隙間の改善された密閉がもたらされる。これには改善された圧縮及び圧縮空気からピストンへのエネルギー伝達という利点がある。この密閉過程はダブルピストンがピストンの両方の動く方向で対称であることに基づいて得られ、かつ長い作動時間の後でもなお確実に機能する。
【符号の説明】
【００４７】
１８          駆動部ケーシング
１７          ピストン
２０，２２    作動チャンバ
４４，４６    ピストンスカート
１０          手持形工具
３６          バルブスプール
３８          排気口
【図１】
2010253672.tif 000003
【図２】
2010253672.tif 000004