ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ РУЧНОЙ МАШИНЫ
MANUAL MACHINE SWITCH

Настоящее изобретение относится к переключателю ручной машины, охарактеризованному в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из публикации ЕР 1259357 B1 известна ручная машина с переключателем, содержащим поворотный орган управления, имеющий приводимое во вращение соединительное звено, выполненное в виде зубчатого колеса и предназначенное для соединения с переключающим элементом, выполненным в виде зубчатой рейки. Переключатель ручной машины также содержит аккумулятор энергии, выполненный в виде упругого стержня и предназначенный для накопления энергии переключения в случае предварительного выбора. Аккумулятор энергии расположен между первой зубчатой рейкой и переключающей вилкой, взаимодействующей с муфтой управления расположенной в ручной машине коробкой передач со шпоночным переключением.
Объектом изобретения является переключатель ручной машины, содержащий поворотный орган управления, имеющий приводимое во вращение соединительное звено для соединения по меньшей мере с одним переключающим элементом. Кроме того, переключатель ручной машины содержит по меньшей мере один аккумулятор энергии, предусмотренный для накопления энергии переключения в случае предварительного выбора и интегрированный в поворотный орган управления.
В предлагаемом в изобретении переключателе аккумулятор энергии имеет по меньшей мере одну пружину кручения, которая по меньшей мере на 180° охватывает по меньшей мере один приводимый во вращение вал поворотного органа управления, а соединительное звено имеет по меньшей мере один эксцентриковый элемент. Применение эксцентрикового элемента позволяет получить конструктивно простой передаточный механизм для преобразования вращательного движения в осевое движение переключения. Кроме того, по меньшей мере в отдельных направлениях достигается эффективная виброизоляция аккумулятора энергии. В случае ручной машины с ударным механизмом, такой как ударная дрель, перфоратор и/или отбойный молоток, предпочтительно, чтобы эксцентриковый элемент по меньшей мере в одном положении переключения вдоль оси создания импульсов, вдоль которой на установленный в ручной машине сменный рабочий инструмент действуют ударные импульсы, был расположен в положении, отстоящем от другого положения переключения на пол-оборота вдоль вышеуказанной оси, что позволяет особенно эффективно изолировать аккумулятор энергии от вибраций, действующих вдоль оси создания импульсов.
Под "приводимым во вращение соединительным звеном поворотного органа управления" понимается, в частности, элемент или узел, который по меньшей мере в одном режиме работы по меньшей мере частично, а предпочтительно - полностью, приводится во вращение вокруг по меньшей мере одной оси для включения или выключения ступени коробки передач, выполняемого, в частности, оператором и/или аккумулятором энергии, и при этом совершает вращательное движение вокруг этой оси, причем соединительное звено предусмотрено, в частности, для непосредственного контакта с переключающим элементом. Предпочтительно, в частности, чтобы соединительное звено также представляло собой часть передачи, предусмотренной для преобразования вращательного движения в движение иного вида, в частности в поступательное движение переключения. Выражение ″предусмотренное″ понимается как специально оснащенное и/или выполненное для выполнения определенной функции. Под ″предварительным выбором″ понимается, в частности, совершаемое оператором движение в процессе выбора определенной ступени коробки передач с последующим движением включения этой ступени коробки передач, происходящим, в частности, со смещением во времени и, в частности, по меньшей мере частично автоматически, в частности при совмещении зубьев вводимых в зацепление зубчатых колес (когда зуб одного колеса не попадает во впадину, а упирается в зуб другого колеса). Под ″аккумулятором энергии″ понимается, в частности, элемент, специально предусмотренный для того, чтобы накапливать энергию, в частности энергию движения, совершаемого в процессе выбора ступени коробки передач, в другой форме, например, в форме энергии давления, химической энергии, а предпочтительно - в форме упругой энергии механических напряжений, и после операции выбора отдавать эту энергию в процессе операции переключения. Далее, под "интегрированием" понимается, в частности, расположение аккумулятора энергии в силовом потоке между двумя элементами поворотного органа управления, предпочтительно между ручкой поворотного органа управления и соединительным звеном и/или, в частности, встраивание аккумулятора энергии, по меньшей мере частично, внутри ручки поворотного органа управления. Благодаря соответствующему выполнению достигаются простота и компактность конструкции. Кроме того, сокращаются число конструктивных элементов и вес конструкции, а также затраты на сборку.
Аккумулятор энергии может быть выполнен в виде различных подходящих с точки зрения специалиста элементов, например газового аккумулятора, гидравлического аккумулятора и т.д., но особенно выгодным является выполнение аккумулятора энергии в виде механического пружинного элемента, способного упруго деформироваться в процессе выбора ступени передачи. Как указано выше, аккумулятор энергии содержит по меньшей мере одну пружину кручения, в том числе может быть выполнен в виде пружины кручения. При этом под пружиной кручения понимается, в частности, пружина, имеющая по меньшей мере одно плечо, предусмотренное для того, чтобы в процессе выбора ступени передачи отклоняться в окружном направлении вращательного движения, в частности, вокруг оси спирали пружины, т.е. пружина, работающая на кручение. Применение такой пружины позволяет особенно компактно интегрировать аккумулятор энергии в поворотный орган управления и позволяет, в частности, простым образом реализовать большое упругое отклонение плеча, а значит, и большой ход переключения после выбора ступени передачи, в частности, если пружина кручения охватывает по меньшей мере один приводимый во вращение вал поворотного органа управления по меньшей мере на 180°, а особенно предпочтительно - более чем на 360°.
Если аккумулятор энергии расположен в силовом потоке между первым приводимым во вращение валом поворотного органа управления и вторым приводимым во вращение валом поворотного органа управления, это опять же позволяет выгодно уменьшить монтажное пространство, в частности, если первый вал расположен, по меньшей мере частично, во втором валу, что также создает оптимальные условия опирания валов.
В еще одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из валов имеет выемку, проходящую в окружном направлении вала и имеющую угловую протяженность, превышающую 30° и предпочтительно превышающую 60°, чем достигается простота соединения аккумулятора энергии с валом, причем этот вариант особенно предпочтителен при выполнении аккумулятора энергии в виде пружины кручения.
Далее, по меньшей мере один из валов может быть выполнен за одно целое с концевым элементом поворотного органа управления. При этом под концевым элементом понимается, в частности, элемент соединительного звена, непосредственно сопряженный с примыкающим к нему переключающим элементом, т.е. контактирующий с ним, и/или элемент, за который оператор в процессе выбора ступени передачи непосредственно берется рукой, в частности, ручка поворотного органа управления. Это решение позволяет сократить количество конструктивных элементов, вес конструкции, затраты на ее сборку и стоимость.
Если аккумулятор энергии содержит по меньшей мере один предварительно напряженный в положении переключения пружинный элемент, это позволяет эффективно воспрепятствовать нежелательным перемещениям и, в частности, возбуждению вибраций, а также, в частности, соединительное звено и ручка управления могут быть точно установлены в однозначном положении относительно друг друга. При этом под "положением переключения" понимается, в частности, положение, при котором включена та или иная ступень коробки передач. При этом предпочтительно, чтобы рабочая частота ручной машины, содержащей предлагаемое в изобретении переключающее устройство (т.е. частота вынужденных колебаний, возбуждаемых при работе ручной машины), была меньше частоты собственных колебаний пружинного элемента.
Если переключатель ручной машины содержит по меньшей мере один механический упор для привода соединительного звена, это гарантирует надежное перемещение соединительного звена, даже если усилие привода возрастает сверх определенного значения, например, при защемлении. При этом упор предпочтительно выполнен таким образом, чтобы по меньшей мере частично перекрывать аккумулятор энергии, т.е. чтобы по меньшей мере часть аккумулятора энергии при контакте с упором была исключена из силового потока.
Предлагаемый в изобретении переключатель ручной машины может применяться в различных подходящих с точки зрения специалиста ручных машинах, но особенно выгодно его использовать в ручных машинах, имеющих передачи с передвижными зубчатыми колесами, в частности, благодаря возможности компактного встраивания переключателя в конструкцию ручной машины и/или простоты реализации большого хода переключения после выбора ступени передачи. При этом под "передачей с передвижными зубчатыми колесами" понимается, в частности, механическая передача, в которой зубчатое колесо, в частности цилиндрическое зубчатое колесо, при переключении ступеней передачи перемещается.
Другие преимущества изобретения и целесообразные варианты его осуществления раскрыты в прилагаемой формуле изобретения и в приведенном ниже описании осуществления изобретения, поясняемом чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - фрагмент ручной машины,
на фиг. 2 - разрез по линии II-II на фиг. 1,
на фиг. 3 - объемное изображение корпуса трансмиссии ручной машины при взгляде внутрь него,
на фиг. 4 - вид ручной машины сбоку с частичным вырезом корпуса трансмиссии,
на фиг. 5 - изображение отдельно взятой пластины-держателя,
на фиг. 6 - изображение отдельно взятого промежуточного вала с зубчатыми колесами,
на фиг. 7 - изображение отдельно взятого двойного блока зубчатых колес,
на фиг. 8 - изображение отдельно взятого ползуна,
на фиг. 9 - вид сбоку поворотного органа управления ручной машины,
на фиг. 10 - покомпонентное изображение поворотного органа управления,
на фиг. 11 - разрез поворотного органа управления по линии II-II на фиг. 1,
на фиг. 12 - разрез поворотного органа управления по линии XII-XII на фиг. 11,
на фиг. 13 - вид сверху поворотного органа управления с ползуном и опорной осью,
на фиг. 14 - узел, показанный на фиг. 13, в положении, повернутом относительно оси Ζ на 90°,
на фиг. 15 - вид сбоку аккумулятора энергии, выполненного в виде пружины кручения,
на фиг. 16 - вид сверху пружины кручения,
на фиг. 17 - объемное изображение соединительного звена поворотного органа управления,
на фиг. 18 - первый вид сверху соединительного звена,
на фиг. 19 - первый вид сбоку соединительного звена,
на фиг. 20 - второй вид сверху соединительного звена и
на фиг. 21 - второй вид сбоку соединительного звена.
На фиг. 1 показан фрагмент ручной машины, а именно ударной дрели, с коробкой передач, образованной переключаемой передачей 32 с передвижными зубчатыми колесами (фиг. 1-8).  Передача 32 с передвижными зубчатыми колесами расположена в корпусе 34 трансмиссии ручной машины и содержит двойной блок 36 зубчатых колес с двумя неподвижно соединенными друг с другом цилиндрическими зубчатыми колесами, имеющими разные диаметры и установленными на рабочем шпинделе 38 с фиксацией от проворачивания и с возможностью совместного перемещения в направлении оси Ζ (фиг. 3, 4 и 7). Рабочий шпиндель 38 выполнен в виде шлицевого вала и непосредственно с фиксацией от проворачивания соединен с патроном 40 ручной машины. Путем перемещения двойного блока 36 зубчатых колес в направлении оси Ζ его цилиндрические зубчатые колеса можно вводить в зацепление с зубчатыми колесами 44, 46, установленными на промежуточном валу 42 с фиксацией от проворачивания (фиг. 3, 4 и 6).
Для осуществления процесса переключения ручная машина имеет переключатель, содержащий поворотный орган 10 управления, имеющий приводимое во вращение соединительное звено 12, выполненное в виде эксцентрикового элемента и предназначенное для соединения с переключающим элементом 14, выполненным в виде ползуна (фиг. 1, 2, 4, а также фиг. 8-21). Соединительное звено 12 имеет концевой элемент 28, выполненный в виде эксцентрикового пальца и входящий в прорезь 70 переключающего элемента 14 (фиг. 4 и 8). Переключающий элемент 14 выполнен из гнутой листовой детали и входит своим вытянутым поводком 48 в промежуток между двумя цилиндрическими зубчатыми колесами двойного блока 36 зубчатых колес. Также переключатель ручной машины содержит аккумулятор 16 энергии, выполненный в виде пружины кручения, предусмотренный для накопления энергии переключения в случае предварительного выбора и интегрированный в поворотный орган 10 управления. Соединительное звено 12, аккумулятор 16 энергии и ручка 60 поворотного органа 10 управления представляют собой детали, входящие в состав одного узла.
Поворотный орган 10 управления вставлен в выемку 50 корпуса 34 трансмиссии 34 в направлении 56 установки и зафиксирован от извлечения в направлении, обратном направлению 56 установки, посредством стопорного замка 52 в расположенной в корпусе 34 трансмиссии пластине-держателе 54 (фиг. 2, 3 и 5). Для этого пластина-держатель 54 имеет U-образную опорную часть 58, в которую с защелкиванием входит поворотный орган 10 управления.
Аккумулятор 16 энергии, т.е. пружина кручения, расположен в силовом потоке между первым приводимым во вращение валом 18, относящимся к соединительному звену 12, и вторым приводимым во вращение валом 20, относящимся к ручке 60 поворотного органа 10 управления, причем пружина кручения охватывает приводимые во вращение валы 18, 20 на несколько оборотов по 360°, т.е. несколькими витками (фиг. 10, 11, 12, 15-21). Первый вал 18, относящийся к соединительному звену 12 и выполненный в виде полого вала, расположен во втором валу 20, относящемся к ручке 60 и также выполненном в виде полого вала, и посредством выполненного на нем шипа 72 установлен с возможностью вращения в опорной втулке 74 ручки 60. Валы 18, 20 имеют соответствующие выемки 22, 24, проходящие в окружном направлении валов 18, 20 и имеющие угловую протяженность 26 примерно 110° (см., в частности, фиг. 12). Вал 18 выполнен за одно целое с выполненным в виде эксцентрикового пальца концевым элементом 28 и с опорным шипом 72 (см., в частности, фиг. 17-21). Вал 20 выполнен за одно целое с концевым элементом 30 ручки 60, а именно с захватной частью, образующей поверхность захвата (см., в частности, фиг. 11).
Пружина кручения выполнена в виде винтовой пружины с несколькими витками и имеет на первом конце, в направлении оси 62 спирали пружины кручения, в основном совпадающей с осью 64 вращения поворотного органа 10 управления, первое плечо 66, выступающее радиально внутрь, а на втором конце, в направлении оси 62 спирали - второе плечо 68, выступающее радиально внутрь (фиг. 2, 10, 11, 12, 15 и 16). В собранном состоянии переключателя плечи 66, 68 проходят в радиальном направлении внутрь через выемку 24 вала 20 в выемку 22 вала 18 и в предварительно напряженном состоянии упираются в ограничивающие выемки 22, 24 кромки валов 18, 20 (фиг. 12).
Если для переключения ручной машины с одной ступени коробки передач на другую ступень коробки передач оператор повернет ручку 60 вокруг оси 64 вращения на 180° из первого углового положения 82, 84 во второе угловое положение, соответственно 84, 82, а вводимые в зацепление цилиндрические зубчатые колеса не окажутся при этом в положении совмещения зубьев (т.е. в положении, в котором зуб одного колеса не попадает во впадину, а упирается в зуб другого колеса), эксцентриковый палец соединительного звена 12 поворачивается в положения 76, 78 переключения, и посредством входящего в прорезь 70 эксцентрикового пальца переключающий элемент 14, установленный с возможностью перемещения на опорной оси 86, перемещается и включает требуемую ступень коробки передач (фиг. 1, 2, 14 и 18). Если потребное усилие переключения превысит усилие, прикладываемое пружиной кручения, плечо 66, 68, после поворота на 110° в пределах угловой протяженности 26 будет взаимодействовать с упорами 88, 90 переключателя ручной машины, и при этом произойдет перекрытие этих частей пружины кручения в силовом потоке, т.е. силовой поток пойдет в обход пружины кручения.
В каждом из положений 76, 78 переключения, когда включена соответствующая ступень коробки передач, эксцентриковый палец находится вдоль оси Ζ ударных импульсов, вдоль которой во время работы ручной машины импульс, создаваемый не показанным на чертежах ударным механизмом, действует на установленный в ручную машину сменный рабочий инструмент, в положении, отстоящем от другого положения переключения на пол-оборота вдоль вышеуказанной оси, благодаря чему пружина кручения изолирована от вибраций вдоль оси Ζ действия импульсов. В положениях переключения пружина кручения находится в предварительно напряженном состоянии. При нахождении в угловых положениях 82, 84 ручка 60 зафиксирована в окружном направлении встроенным подпружиненным штифтом-фиксатором 80, который в положениях 76, 78 переключения заскакивает в выемки в корпусе 34 трансмиссии.
Если для переключения ручной машины с одной ступени коробки передач на другую ступень коробки передач оператор повернет ручку 60 вокруг оси 64 вращения на 180° из одного углового положения 82, 84 в другое угловое положение, соответственно, 84, 82, а вводимые в зацепление цилиндрические зубчатые колеса окажутся при этом в положении совмещения зубьев (т.е., как отмечено выше, зуб одного колеса упрется в зуб другого колеса, а не попадет во впадину между зубьями), ручка 60 и соединительное звено 12, а соответственно, и валы 18, 20 провернутся относительно друг друга, и пружина кручения окажется в еще более напряженном состоянии. При выходе зубчатых колес из взаимного положения совмещения зубьев накопившаяся в пружине кручения упругая энергия обеспечивает включение предварительно выбранной ступени коробки передач, при этом под действием упругой энергии пружины кручения соединительное звено 12, т.е. эксцентриковый палец, поворачивается в свое положение 76, 78 переключения, переключающий элемент 14 совершает перемещение, и включается соответствующая ступень коробки передач.