CN1298512C - 手持式工具机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个冲击装置(14)和一个离合装置(12，100)，该离合装置为了产生和中断冲击装置(14)的驱动连接(16，102)可以接合和脱开。建议，离合装置(12，100)具有一个同步装置(18，112)，该同步装置具有一个传递驱动力矩的卡锁机构(20，110)，该卡锁机构在同步过程中具有至少两个相对应的卡锁元件(22，24，108)，其中，至少一个卡锁元件(22)在超越卡锁力矩下可克服一个弹簧元件(26，116)的弹簧力从其卡锁位置中移出，其中，该离合装置(12，100)具有两个带有相对应的爪式形状锁合元件(48，50)的离合器元件(32，44，104，122)，这些形状锁合元件在离合装置(12)的同步装置(18，112)的同步过程之后跨接该卡锁机构(20)。
Description
技术领域
本发明涉及一种手持式工具机、尤其是锤钻和/或錾锤，具有一个冲击装置和一个离合装置，该离合装置为了产生和中断冲击装置的驱动连接可以接合和脱开。
背景技术
已经知道了装有气动冲击装置的锤钻和/或錾锤，它们可以通过机械式摩擦离合器起动或者关闭。如果将锤钻和/或錾锤以一个刀具压到一个加工表面上，则一个固定该刀具的刀座向操作人员方向被引导进入锤钻和/或錾锤的壳体内。在此，摩擦离合器的锥形摩擦面接触并且气动冲击装置通过构成传力链的连接被驱动。在工作期间，冲击装置与在气缸中运行的可沿轴向移动的活塞一起产生一个压缩空气缓冲垫，它使冲击器加速沿轴向打击到撞击销上。冲击器打击到撞击销上，通过此产生一个脉冲。该脉冲被继续传送给位于刀座内的刀具。
如果锤钻和/或錾锤的刀具从加工表面上抬起，则摩擦离合器的摩擦面通过一个所谓的空转弹簧被分离，冲击装置的驱动连接中断。
发明内容
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个冲击装置和一个离合装置，为了产生和中断冲击装置的驱动连接，该离合装置可以接合和脱开。
建议，离合装置具有一个同步装置，该同步装置具有一个传递驱动力矩的卡锁机构，该卡锁机构在同步过程中具有至少两个相对应的卡锁元件，至少一个卡锁元件在超越卡锁力矩下(Ueberrastmoment)可逆着一个弹簧元件的弹簧力从其卡锁位置中移出，其中，该离合装置具有两个带有相对应的爪式形状锁合元件的离合器元件，这些形状锁合元件在离合装置的同步装置的同步过程之后跨接该卡锁机构。
借助该卡锁机构可以通过一个可脱开卡锁的形状锁合建成一个有利的同步装置，该同步装置在接合力较小的情况下即可传递一个相对较大的转矩。由于所要求的接合力较小，可以实现特别舒适的手持式工具机，这种手持式工具机通过一个小的操作力就可以进入其工作位置。
通过可脱开卡锁的形状锁合可以有利地经过一个短的行程达到同步，它在很大程度上不依赖于离合装置中所使用的润滑剂的粘度。此外，借助该同步装置可以达到振动衰减的接合，可以实现低磨损的离合装置。
有利的是，可克服弹簧力移动的卡锁元件由一个滚动体构成，与作为滚动体构成的该卡锁元件相对应的卡锁元件由一个凹部构成。滚动体可以例如由一个滚珠、一个滚子、一个鼓形滚子(Tonne)等构成。这些卡锁元件在超越卡锁时可以滚动，从而减小磨损。凹部特别是可以与滚动体的滚动相适配，可以达到均匀、低磨损的同步。在使用作为滚子构成的滚动体时可以得到大的传递面，与滚珠相比可以传递较大的转矩，而采用滚珠可以有利地实现在两个以上方向上滚动并且可以避免歪斜。但原则上也可以采用其它的对专业人员来说有意义的卡锁元件，例如滑块等。
就本发明的第一种构造方案而言，建议，作为滚动体构成的卡锁元件可逆着一个环形弹簧从其卡锁位置中移出。通过只有一个弹簧元件能构达到简单的和节省位置的结构。环形弹簧可以呈不同形式构成，例如作为具有防扭转装置的单个弹簧构成、作为不带防扭转装置和具有一个相应构成的缝隙的单个弹簧构成，该缝隙在弹簧被张紧的情况下阻止作为滚动体构成的卡锁元件脱开，或者作为弹簧组构成，由此有利地以小的弹簧应变就可以达到大的弹簧力。
如果卡锁元件在同步过程开始时沿一个锥形面逆着环形弹簧移动，则通过一个小的轴向力可以达到大的径向力从而达到大的同步力。在此，锥形面和/或卡锁元件可借助环形弹簧轴向移动地支承。采用锥形面可达到轴向力的一个传动比，确切地说，通过这样的方式，即：可以将一个具有较小轴向力的较大轴向运动转换成一个具有较大径向力的较小径向运动。此外，作为滚动体构成的卡锁元件可以借助连续运动进入作为凹部构成的卡锁元件内，可以达到均匀的加速和有利的接合。作为凹部构成的卡锁元件最好具有一个半球形的横截面。
有利的是，锥形面在一个在可被驱动的轴上不可相对转动和可轴向移动的构件的一端成形上，作为凹部构成的卡锁元件延伸到该锥形面内。可以节省位置、结构简单和具有少的附加构件地实现同步装置。
在本发明的另一个构造方案中建议，在开始同步过程时，卡锁元件可沿锥形面径向向外运行。这样可以有利地利用已有的径向向外的结构空间，并且可以利用一个大的、公差小的弹簧。然而原则上也可以设想，卡锁元件径向安置在环形弹簧之外并且可径向向内逆着环形弹簧移动。
如果传递冲击装置脉冲的构件通过一种连接与可移动的构件连接，该连接传递至少一个沿脉冲方向的力，则可以利用该脉冲以达到空转状态并且可以支持一个复位弹簧或者一个空转弹簧的作用。有利的是，复位弹簧可以比在传统接合离合器中更小地构成，可以达到小的操作力和较高的舒适性。
此外建议，至少两个作为凹部构成的卡锁元件的根内圆具有与作为滚动体构成的卡锁元件在空转状态中时的根内圆相同的直径。在静止状态中，滚动体可以不受阻挠地、不对弹簧加载地进入凹部内，可以达到简单地接合和脱开。此外，特别是可以达到，在工作状态期间环形弹簧不被加载。
就本发明第二种构造方案而言，建议，卡锁元件由一个滚珠构成，它支承在一个在可被驱动的轴上可逆着弹簧轴向移动的锥形环上。该弹簧可以承担同步弹簧和空转弹簧的功能，可以节省附加构件、结构空间、重量和费用。通过该锥形环可以达到一个传动比，借助该传动比可以将一个小的轴向力转换成一个大的径向力和一个大的同步力。
如果锥形环在驱动连接已形成时在轴向通过一个止挡件被固定，则可以利用卡锁元件来形成一个形状锁合的连接并且可以节省附加的形状锁合元件。
此外建议，作为滚珠构成的卡锁元件径向向内支承在可移动的锥形环上并且径向向外与作为凹部构成的相对应的卡锁元件作用连接。这样可以有利地利用已有的径向向外的结构空间。然而原则上也可以设想，卡锁元件径向向外支承在一个可轴向移动的锥形环上。
如果卡锁元件安置在冲击装置的驱动元件、特别是驱动轴承的一部分内，则可以利用现有构件并且节省附加的构件、结构空间和费用。
如果在离合装置上成形上形状锁合元件，除卡锁机构之外，这些形状锁合元件在同步过程之后啮合，则该卡锁机构可以在工作期间被卸载并且降低卡锁元件的磨损。
附图说明
从下面的附图说明中可以得知其它的优点。在附图中示出了本发明的一个实施例。附图和说明书包含许多组合特征。专业人员也可以根据目的单个考虑这些特征或做出有意义的其它组合。
图中示出：
图1一个锤钻和錾锤的局部剖视图，
图2处于空转状态中的图1所示锤钻和錾锤的离合装置，
图3同步期间的图2所示离合装置，
图4处于冲击式钻机状态中的图2所示离合装置，
图5从上面倾斜示出的图2所示离合装置的一个离合器元件，
图6具有另一种离合装置的锤钻和錾锤的局部剖视图，
图7处于空转状态中的图6所示离合装置，
图8同步期间的图6所示离合装置，
图9处于冲击式钻机状态中的图6所示离合装置，
图10沿轴向的图6所示离合装置的一个离合器元件，
图11图6所示离合装置的具有附加形状锁合元件的替换方案。
具体实施方式
图1示出一个锤钻和錾锤的局部剖视图，具有一个安置在壳体10内、未详细示出的电动机，该电动机具有一个驱动轴52。在驱动轴52上成形上一个小齿轮，该小齿轮与一个安置在平行于驱动轴52延伸的轴30上的固定轮118啮合。轴30在朝向一个刀座54的一侧上具有一个成形上的齿轮56，轴30通过该齿轮与一个安置在锤管60上的齿轮58啮合。齿轮58可转动地安装在锤管60上并且通过一个超越卡锁离合器62的滚动体与一个不可相对转动地安置在锤管60上的卡锁盘64连接。锤管60又不可相对转动地与刀座54连接。
在轴30上可转动地安装了一个具有驱动轴承74的冲击装置14。此外，在轴30上安装了一个离合装置12，为了产生和中断冲击装置14的驱动连接16，该离合装置可以接合和脱开。离合装置12在齿轮56背离刀座54的一侧上具有一个在轴30上可轴向移动并且不可相对转动地安置的第一离合器元件32。该第一离合器元件32在其朝向刀座54的一端上具有一个内齿部，第一离合器元件32借助该内齿部不可相对转动并可轴向移动地在齿轮56上被导向。在背离刀座54的一端上，在第一离合器元件32的一个外圆周上成形上了一个同步装置18的一部分，确切地说是一个锥形面28，其直径向刀座54方向逐渐增大(图1至5)。代替一个锥形面，也可以成形上其它的对专业人员来说有意义的面，例如凸形的和/或凹形的面，其直径最好向刀座方向逐渐增大。通过这些面的构造可以有利地影响同步特性。
同步装置18的一个卡锁机构20的向刀座54方向延伸、作为凹部构成的卡锁元件24在锥形面28中起始(图1和图5)。作为凹部构成的卡锁元件24具有一个半球形的横截面。为了达到柔和接合，沿圆周方向进入凹部中的过渡段在锥形面28的区域内被修圆(图5)。
第一离合器元件32以其背离刀座54的端部伸入到一个相对应的第二离合器元件44内，该元件此外构成冲击装置14的驱动轴承74的一部分。在第二离合器元件44中，卡锁机构20的作为滚珠构成的卡锁元件22安置在多个在圆周上分布的径向延伸孔内。在锤钻和錾锤的空转状态中，作为滚珠构成的卡锁元件22的一部分径向向内伸入越过第二离合器元件44的内圆周并且在此分别径向向内支承在一个在这些孔中成形上的凸缘上。作为滚珠构成的卡锁元件22形成一个根内圆36，它具有与作为凹部构成的卡锁元件24的根内圆34相同的直径(图1至图4)。此外，滚珠的数量与凹部的数量一致，这样，第一和第二离合器元件32、44在锤钻和錾锤处于静止状态中时可以没有力地接合。
作为滚珠构成的卡锁元件22径向向外被一个环形弹簧26包围。特别是通过作为凹部构成的卡锁元件24的构造并通过环形弹簧26可以调节同步特性。在图2至4中示出离合装置12的一个接合过程。如果锤钻和錾锤以一个未详细示出的刀具压向一个加工表面，则刀座54的反作用力通过一个安全环38、通过锤管60、通过一个安全环40传递到卡锁盘64上，并且从卡锁盘64通过一个形状锁合的连接76传递到第一离合器元件32上，特别是构件32、54、60、64被进一步推入壳体10内。在卡锁盘64的一个外圆周上成形上了一个环形槽70，一个在第一离合器元件32上成形上的凸缘72嵌入该环形槽内。环形槽70与凸缘72形成卡锁盘64和第一离合器元件32之间的轴向形状锁合的连接76(图1)。
通过卡锁盘64和通过连接76，第一离合器元件32逆着空转弹簧68被推入第二离合器元件44内。作为螺旋压缩弹簧构成的空转弹簧68安置在轴30上并且以其背离刀座54的端部通过一个支承环78和一个固定在轴30的环形槽内的安全环42支承在轴30上。空转弹簧68以其朝向刀座54的端部轴向伸入第一离合器元件32与轴30之间的一个环形凹部内并且以一个向刀座54方向的压力作用在一个在第一离合器元件32上成形上的止档件上。
作为滚珠构成的卡锁元件22在同步过程开始时沿锥形面28径向向外逆着环形弹簧26移动(图2和3)。在此，作为滚珠构成的卡锁元件22与作为凹部构成的卡锁元件24作用连接。作为滚珠构成的卡锁元件22在同步过程期间可以在一个超越卡锁力矩下从其卡锁位置、确切地说从作为凹部构成的卡锁元件24中逆着环形弹簧26径向向外脱开卡锁(图3)，通过此，达到可脱开卡锁的形状锁合。第一离合器元件32通过该可脱开的形状锁合使第二离合器元件44加速，其中，按照锥形面28达到卡锁机构20的最大转矩。
在第一和第二离合器元件32、44同步之后，在第一离合器元件32上成形上的、沿轴向向第二离合器元件44方向延伸的爪式形状锁合元件48与相应构造的、在第二离合器元件44上成形上的、沿轴向向第一离合器元件32方向延伸的爪式形状锁合元件50产生啮合。卡锁机构20被跨接，冲击装置14通过形状锁合元件48、50被驱动(图4)。如果在工作期间驱动力矩超过一个允许值，则齿轮58逆着超越卡锁弹簧(Ueberrastfeder)66沿轴向向刀座54偏移，刀具与电动机的驱动连接中断。图1和4示出处于冲击式钻机状态中的锤钻和錾锤以及离合装置12。
如果锤钻和錾锤从加工表面上抬起，则由空转弹簧68将第一离合器元件32通过连接76将卡锁盘64、通过安全环40将锤管60和通过安全环38将刀座54沿轴向向加工表面方向移动到其初始位置中。在此，空转弹簧68按其作用方式由一个在锤管60中被导向的冲击器80的空转冲击支持，确切地说通过这种方式，即：通过一个冲头46、通过刀座54、锤管60、卡锁盘64和通过连接76将冲击器80的脉冲传递到第一离合器元件32上。
在图6至10中示出具有另一种离合装置100的另一个实施例。原则上，基本相同的构件用相同参考标号表示。此外，有关的相同特征和功能可以参阅对图1至5所示实施例的说明。
一个带有驱动轴承74的冲击装置14可转动地安装在一个轴30上。此外，在轴30上还装有一个离合装置100，为了产生和中断冲击装置14的驱动连接102，该离合装置可以接合和脱开。离合装置100在齿轮56背离刀座54的一侧上具有一个在轴30上可轴向移动并且不可相对转动地安置的第一离合器元件104。第一离合器元件104在其朝向刀座54的一端上具有内齿部，第一离合器元件104借助该内齿部不可相对转动并可轴向移动地在齿轮56上被导向(图6)。
在第一离合器元件104上，在其背离刀座54的一侧上成形上一个套筒106，它通过一个相对应的第二离合器元件122作用。第二离合器元件122构成冲击装置14的驱动轴承74的一部分。
套筒106在其内圆周上具有作为凹部构成的、同步装置112的卡锁机构110的卡锁元件108。卡锁元件108朝向背离刀座54的一端倾斜地径向向外延伸并且具有一个逐渐减小的深度，在背离刀座54的端部前的一个最接近的区域内，套筒106具有一个与卡锁元件108的根圆126相当的内径(图10)。卡锁元件108具有一个半球形横截面。
在套筒106径向内部装有一个在轴30上不可相对转动并可轴向移动的锥形环114。锥形环114在朝向刀座54的一侧可逆着一个弹簧116移动。在与刀座54相反的方向上，锥形环114通过一个固定在轴30的一个环形槽内的安全环120支承在轴30上。弹簧116由一个螺旋压缩弹簧构成，它具有一个向刀座54方向逐渐增大的直径并且安置在第一离合器元件104与锥形环114之间。弹簧116以其朝向刀座54的端部在一个环形凹部内支承在第一离合器元件104的一个凸缘上。在其背离刀座54的一端，弹簧116支承在锥形环114上(图6至10)。通过选择弹簧116、锥形环114的圆锥角和通过作为凹部构成的卡锁元件108、特别是通过进入该凹部的过渡段，可以调整同步特性。
在第二离合器元件122中，卡锁机构110的作为滚珠构成的卡锁元件22安置在多个在圆周上分布的径向延伸孔内。这些作为滚珠构成的卡锁元件22以其一部分径向向内越过第二离合器元件122的内圆周伸出并且在此向内支承在可逆着弹簧116移动的锥形环114上(图6至9)。
在图7中示出处于脱开状态下的离合装置100。如果锤钻和錾锤以一个没有详细示出的刀具压到加工表面上，则刀座54的反作用力通过一个安全环38、通过锤管60和通过一个安全环40传递到卡锁盘64上并从卡锁盘64通过一个形状锁合的连接76传递到第一离合器元件104上，特别是构件54、60、64和104被进一步推入壳体10内。在卡锁盘64的外圆周上成形上一个环形槽70，一个在第一离合器元件104上成形上的凸缘72嵌入该环形槽内。环形槽70和凸缘72形成卡锁盘64与第一离合器元件104之间的轴向形状锁合的连接76。
第一离合器元件104逆着弹簧116通过第二离合器元件122被推移。弹簧116被压紧并且将第一离合器元件104的轴向运动带着压力传递到锥形环114上。作为滚珠构成的卡锁元件22通过锥形环114被径向向外压向第一离合器元件104的套筒106(图8)。
通过第一离合器元件104向冲击装置14方向的轴向运动，作为滚珠构成的卡锁元件22与第一离合器元件104的作为凹部构成的卡锁元件108作用连接。作为滚珠构成的卡锁元件22在同步过程期间在超越卡锁力矩下可以从其卡锁位置、确切地说从作为凹部构成的卡锁元件108中逆着锥形环114径向向内脱开卡锁，并且，锥形环114可以逆着弹簧116向刀座54方向移动，通过此，达到可脱开卡锁的形状锁合。通过该可脱开的形状锁合，第一离合器元件104使第二离合器元件122加速(图8)。
在产生驱动连接102时，锥形环114轴向通过第一离合器元件104的一个止挡件124向刀座54方向固定(图6和9)。作为滚珠构成的卡锁元件22径向向内支承在被轴向固定的锥形环114上并且可靠地啮合在作为凹部构成的相应卡锁元件108中。通过止挡件124避免卡锁元件22脱开卡锁，卡锁元件22、108形成第一与第二离合器元件104、122之间的一个形状锁合的连接。如果在工作期间驱动力矩超过一个允许值，则齿轮58逆着一个超越卡锁弹簧66沿轴向朝向刀座54偏摆并且驱动连接中断。
图6和9示出处于冲击式钻机位置中的锤钻和錾锤以及离合装置12。如果锤钻和錾锤从加工表面上抬起，则由弹簧116将第一离合器元件104、通过连接76将卡锁盘64、通过安全环40将锤管60和通过安全环38将刀座54沿轴向向加工表面方向移动到其初始位置中。在此，弹簧116按其作用方式通过在锤管60内被导向的冲击器80的空转冲击被支持，确切地说通过这样的方式，即：冲击器80的脉冲通过一个冲头46、通过刀座54、锤管60、卡锁盘64和通过连接76被传递到第一离合器元件104。
图11示出图7所示离合装置100的一个变型方案。在第一与第二离合器元件104、122同步之后，在第一离合器元件104上成形上的、沿轴向向第二离合器元件122方向延伸的爪式形状锁合元件128与相应构造的、在第二离合器元件122上成形上的、沿轴向向第一离合器元件104方向延伸的爪式形状锁合元件130啮合。卡锁机构110被跨接，冲击装置14通过形状锁合元件128、130被驱动。
参考标号
10 壳体 12 离合装置
14 冲击装置 16 驱动连接
18 同步装置 20 卡锁机构
22 卡锁元件 24 卡锁元件
26 环形弹簧 28 锥形面
30 轴 32 离合器元件
34 根内圆 36 根内圆
38 安全环 40 安全环
42 安全环 44 离合器元件
46 冲头 48 形状锁合元件
50 形状锁合元件 52 驱动轴
54 刀座 56 齿轮
58 齿轮 60 锤管
62 超越卡锁离合器 64 卡锁盘
66 超越卡锁弹簧 68 空转弹簧
70 环形槽 72 凸缘
74 驱动轴承 76 接合
78 支承环 80 冲击器
100 离合装置 102 驱动连接
104 离合器元件 106 套筒
108 卡锁元件 110 卡锁机构
112 同步装置 114 锥形环
116 弹簧 118 固定轮
120 安全环 122 离合器元件
124 止挡件 126 根圆
128 形状锁合元件 130 形状锁合元件
Claims (13)
1、手持式工具机，具有一个冲击装置(14)和一个离合装(12，100)，该离合装置为了产生和中断冲击装置(14)的驱动连接(16，102)可以接合和脱开，其中，离合装置(12，100)具有一个同步装置(18，112)，该同步装置具有一个传递驱动力矩的卡锁机构(20，110)，该卡锁机构在同步过程中具有至少两个相对应的卡锁元件(22，24，108)，其中，至少一个卡锁元件(22)在一个超越卡锁力矩下可克服一个弹簧元件(26，116)的弹簧力从其卡锁位置中运动出，其特征为，该离合装置(12，100)具有两个带有相对应的爪式形状锁合元件(48，50)的离合器元件(32，44，104，122)，这些形状锁合元件在离合装置(12)的同步装置(18，112)的同步过程之后跨接该卡锁机构(20)。
2、按照权利要求1所述的手持式工具机，其特征为，可克服弹簧力运动的卡锁元件(22)由一个滚动体构成，并且，与作为滚动体构成的该卡锁元件(22)相对应的卡锁元件(24，108)由一个凹部构成。
3、按照权利要求1或2所述的手持式工具机，其特征为，卡锁元件(22)可逆着一个环形弹簧(26)从其卡锁位置中运动出。
4、按照权利要求3所述的手持式工具机，其特征为，卡锁元件(22)在同步过程开始时沿一个锥形面(28)逆着环形弹簧(26)移动。
5、按照权利要求4所述的手持式工具机，其特征为，锥形面(28)在一个在可被驱动的轴(30)上不可相对转动和可轴向移动的构件(32)的一端成形上，一个作为凹部构成的卡锁元件(24)延伸到该锥形面(28)内。
6、按照权利要求5所述的手持式工具机，其特征为，在同步过程开始时，卡锁元件(22)被沿着锥形面(28)径向向外引导。
7、按照权利要求5所述的手持式工具机，其特征为，传递冲击装置(14)的脉冲的构件(64)通过一个连接(76)与可移动的构件(32)连接，该连接传递一个沿脉冲方向的力。
8、按照权利要求1或2所述的手持式工具机，其特征为，至少两个作为凹部构成的卡锁元件(24)的一个根内圆(34)具有与作为滚动体构成的卡锁元件(22)在空转状态中的根内圆(36)相同的直径。
9、按照权利要求2所述的手持式工具机，其特征为，作为滚动体构成的卡锁元件(22)由一个滚珠构成，它支承在一个在可被驱动的轴上可逆着一个弹簧(116)轴向移动的锥形环(114)上。
10、按照权利要求9所述的手持式工具机，其特征为，锥形环(114)在产生驱动连接时轴向通过一个止挡件(124)被固定。
11、按照权利要求9或10所述的手持式工具机，其特征为，作为滚珠构成的卡锁元件(22)径向向内支承在一个可移动的锥形环(114)上并且可径向向外被带入与作为凹部构成的相对应卡锁元件(108)的作用连接中。
12、按照权利要求1或2所述的手持式工具机，其特征为，卡锁元件(22)安置在冲击装置(14)的驱动元件(74)的一部分内。
13、按照权利要求1或2所述的手持式工具机，其特征为，离合装置(12)具有形状锁合元件(48，50，128，130)，除卡锁机构(20，110)之外，这些形状锁合元件在同步过程之后啮合。
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