УДАРНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РУЧНОЙ МАШИНЫ
IMPACT MECHANISM FOR ELECTRIC HAND MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к ударному механизму электрической ручной машины, прежде всего перфоратора и/или отбойного молотка, содержащему цилиндр, поршень, установленный своим направляющим участком в цилиндре с возможностью продольного перемещения, и внешнюю направляющую, к которой прилегает направляющая часть поршня с обеспечением направленного продольного перемещения последнего.
Уровень техники
Ударный механизм с цилиндром и поршнем (т.е. механизм компрессионно-вакуумного типа) и внешней направляющей поршня известен, например, в конструкции ручных машин отбойных молотков. При этом ударный механизм приводит в действие рабочий инструмент, например долото, сообщая ему периодические движения в ударном режиме. Для создания соответствующего импульса поршень, приводимый в возвратно-поступательное движение электрическим двигателем, перемещается в цилиндре, по меньшей мере частично находясь в нем, и сообщает движение ударнику, который также направленно движется в цилиндре, посредством воздушной подушки расположенной между поршнем и ударником. При этом движущаяся ударная масса ударника при соприкосновении с элементом оснастки передает импульс. При этом элементом оснастки может быть собственно рабочий инструмент, часть патрона, или зажима, для крепления рабочего инструмента, или боек, расположенный между рабочим инструментом и ударником. Поршень, предпочтительно имеющий цилиндрическую форму, установлен своим направляющим участком в цилиндре с возможностью продольного перемещения и приводится в движение приводом ударного механизма, например через шатун. Поскольку направляющая часть поршня в любом его положении при совершении возвратно-поступательного движения находится вне цилиндра, ударный механизм также имеет расположенную вне цилиндра внешнюю направляющую поршня. Таким образом, поршень, с одной стороны, установлен в цилиндре своим направляющим участком с возможностью продольного перемещения, а с другой стороны, его продольное движение направляется внешней направляющей поршня, которая расположена позади поршня, глядя в продольном направлении цилиндра со стороны рабочего инструмента. Обычно конструктивная длина ударного механизма с цилиндрическим поршнем складывается из длины ударника, воздушной подушки, поршня и соответствующего шатуна либо элемента привода поршня. Эту конструктивную длину невозможно просто сократить, не повлияв на работу ударного механизма.
Раскрытие изобретения
Объектом изобретения является ударный механизм электрической ручной машины, прежде всего перфоратора и/или отбойного молотка, содержащий цилиндр, поршень, установленный своим направляющим участком в цилиндре (стволе) с возможностью продольного перемещения, и внешнюю направляющую, к которой прилегает направляющая часть поршня с обеспечением направленного продольного перемещения последнего, причем на конце поршня, расположенном вне цилиндра, имеется отвернутый концевой участок, способный охватывать снаружи концевой участок цилиндра, а направляющая часть поршня по меньшей мере частично образована отвернутым концевым участком или закреплена на нем. В предлагаемом в изобретении ударном механизме на отвернутом концевом участке по меньшей мере частично выполнен или закреплен элемент привода поршня, причем привод поршня включает в себя кривошипный механизм для сообщения поршню движения за счет взаимодействия с элементом привода поршня, элемент привода поршня выполнен в виде кулисной направляющей, кривошипный механизм имеет кривошипный выступ, входящий в кулисную направляющую, внешняя направляющая поршня имеет в поперечном сечении С-образный контур, которым она окружает охватывающую втулку, образованную отвернутым концевым участком и концом поршня, и отвернутый концевой участок на своей внешней стороне имеет кулисную направляющую, находящуюся в угловом секторе, в котором внешняя направляющая не окружает охватывающую втулку.
В предлагаемом в изобретении ударном механизме направляющая часть поршня по меньшей мере частично расположена на наружной стороне отвернутого концевого участка по его окружности. Вследствие того, что выступающий из цилиндра конец поршня имеет отвернутый концевой участок, способный охватывать снаружи концевой участок цилиндра, а направляющая часть поршня по меньшей мере частично относится к этому отвернутому концевому участку или закреплена на нем, внешнюю направляющую поршня можно по меньшей мере частично расположить на участке ударного механизма, находящемся на том же уровне в продольном направлении, что и цилиндр. Соответственно, в продольном направлении возникает "зона перекрытия" внешней направляющей поршня и цилиндра. Такой "перенос" внешней направляющей поршня в направлении цилиндра позволяет уменьшить конструктивную длину ударного механизма и габаритную длину электрической ручной машины в целом, не ограничивая длину внешней направляющей поршня. Таким образом, изобретение позволяет при максимально большой площади скольжения внешней направляющей и прилегающей направляющей части получить ударный механизм минимальной длины. При этом, в частности, ударный механизм включает в себя привод поршня. Этот привод поршня является предпочтительно частью всей передачи или привода ручной машины, который обеспечивает передачу на рабочий инструмент всех предусмотренных в электрической ручной машине движений.
Далее, на отвернутом концевом участке может быть по меньшей мере частично выполнен или закреплен элемент привода поршня. Элемент привода поршня может быть, например, шатуном, закрепленным при помощи шплинта на отвернутом концевом участке и обеспечивающим приведение поршня в возвратно-поступательное движение. За счет выполнения элемента привода поршня на отвернутом концевом участке привод поршня воздействует на отвернутый концевой участок поршня сбоку, чем достигается особенно малая конструктивная длина ударного механизма.
Привод поршня может включать в себя кривошипный механизм для сообщения поршню движения за счет взаимодействия с элементом привода поршня. Кривошипный механизм имеет, в частности, кривошип. За счет взаимодействия кривошипа с элементом привода поршня вращательное движение привода поршня преобразуется в колебательное возвратно-поступательное движение поршня.
Элемент привода поршня может быть выполнен в виде кулисной направляющей. Кулисная направляющая может быть образована двумя расположенными друг напротив друга стенками, между которыми имеется паз. При этом стенки кулисной направляющей выполнены заодно с отвернутым концевым участком поршня. Кулисная направляющая расположена по существу перпендикулярно направлению движения поршня.
Кроме того, кривошипный механизм может иметь кривошипный выступ, входящий в кулисную направляющую, т.е. находящийся в зацеплении с ней. В результате взаимодействия кривошипного выступа с кулисной направляющей первоначальное вращательное движение привода поршня преобразуется в колебательное возвратно-поступательное движение поршня.
Далее, отвернутый концевой участок с концом поршня может образовывать охватывающую втулку или по меньшей мере одну охватывающую консоль. При этом выполнение отвернутого концевого участка поршня в виде охватывающей втулки дает то преимущество, что втулка имеет большую площадь для формирования или крепления направляющей части поршня и/или элемента привода поршня. Выполнение же отвернутого концевого участка поршня в виде по меньшей мере одной охватывающей консоли выгодно меньшей материалоемкостью. Кроме того, выполнение отвернутого концевого участка поршня в виде по меньшей мере одной охватывающей консоли имеет то преимущество, что этот концевой участок может быть выполнен таким образом, чтобы разместить в зоне конца цилиндра и другие элементы электрической ручной машины, прежде всего элементы ее передачи, или привода.
Поршень может быть выполнен в виде пустотелого поршня, имеющего полость. Выполнение поршня пустотелым дает экономию материала и дополнительное пространство, в котором можно разместить другие компоненты электрической ручной машины. Это позволяет еще более сократить длину конструкции электрической ручной машины. Под пустотелым поршнем в контексте предлагаемого в изобретении ударного механизма следует понимать также поршень, полость которого образована поршнем и его охватывающими консолями.
Полость пустотелого поршня может иметь отверстие для доступа, обращенное от цилиндра. Через это отверстие для доступа в полость пустотелого поршня входит, например, часть привода поршня или другого элемента электрической ручной машины. Понятие "пустотелый поршень" в контексте предлагаемого в изобретении ударного механизма не ограничивается известным в ударных механизмах поршнем в виде горшка, который одновременно вмещает в себя ударник для направления его движения.
Объектом изобретения является также электрическая ручная машина, прежде всего перфоратор и/или отбойный молоток, содержащая описанный выше ударный механизм.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание осуществления изобретения со ссылками на чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - первый вариант осуществления изобретения и
на фиг.2 - второй вариант осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг.1 в виде сбоку схематично представлена часть электрической ручной машины 1, выполненной в виде отбойного молотка 2. Отбойный молоток 2 имеет ударный механизм 5, расположенный в центральной части 3 корпуса 4. Между ударным механизмом 5 и рукояткой 6 на конце 7 корпуса находится узел 8 привода с электрическим двигателем 9 и двухступенчатым редуктором 10 с первой ступенью 11 и второй ступенью 12. Ударный механизм 5 в основном состоит из цилиндра 13 с продольной осью 14, расположенного в цилиндре 13 ударника 15, и поршня 17, расположенного в концевом участке 16 цилиндра 13. Между ударником 15 и поршнем 17 в цилиндре 13 образуется воздушная подушка 18, посредством которой движение поршня 17 вызывает движение ударника 15. Поршень 17 имеет обращенную к ударнику 15 торцевую поверхность 18, к которой примыкает направляющий участок 20 поршня 17. Направляющий участок 20 имеет боковую поверхность 21, расположенную напротив внутренней поверхности 22 цилиндра 13. Поршень 17 на направляющем участке 20 имеет на боковой поверхности 21 кольцевую канавку 23, в которой вложено уплотнительное кольцо 24 круглого сечения для уплотнения сопряжения поршня 17 с внутренней поверхностью 22 цилиндра 13. К направляющему отрезку 20 поршня 17 в осевом направлении примыкает внутренняя часть 25 поршня, которая проходит до конца 26 поршня 17 и имеет меньший диаметр по сравнению с поршнем 17 на направляющем участке 20. На конце 26 поршня имеется отвернутый концевой участок 27, который частично охватывает внутреннюю часть 25 поршня. Отвернутый концевой участок 27 и конец 26 поршня образуют вместе охватывающую втулку 28, которая при вдвинутом поршне, когда поршень 17 (кроме его конца 26) полностью располагается в цилиндре, также охватывает концевой участок 16 цилиндра 13. Боковая поверхность 21 охватывающей втулки 28 образует направляющую часть 29 поршня, которая взаимодействует с внутренней поверхностью 30 внешней направляющей 31 поршня. Внешняя направляющая 31 поршня расположена вне цилиндра 13 и охватывает концевой участок 16 цилиндра 13 на отрезке А и примыкающий к концевому отрезку 16 отрезок В, который примыкает к концевому отрезку 16 цилиндра 13. Внешняя направляющая 31 поршня имеет в сечении плоскостью, перпендикулярной продольной оси 14, С-образный контур, которым она окружает охватывающую втулку 28, за исключением углового сектора. В этом секторе отвернутый концевой участок 27 на внешней стороне 32 имеет кулисную направляющую 33, расположенную поперек продольной оси 14 цилиндра 13. Кулисная направляющая 33 представляет собой элемент 34 привода поршня и образована двумя стенками 35, 35', расположенными напротив друг друга и выполненными заодно с охватывающей втулкой 28 в рассматриваемом варианте осуществления изобретения. При этом между стенками 35, 35' имеется паз 36.
Узел 8 привода имеет электрический двигатель 9 и двухступенчатый редуктор 10 с первой ступенью 11 и второй ступенью 12. Вторая ступень является частью ударного механизма 5. Электрический двигатель 9 имеет выходной вал 37, расположенный параллельно установленному с возможностью вращения валу 38 первой ступени 11 редуктора. Первая ступень 11 редуктора состоит из вала 38, который опирается на два подшипника качения, расположенных на расстоянии друг от друга, и на котором с фиксацией от проворачивания установлены два разнесенных зубчатых колеса 39, 40. Зубчатое колесо 40 имеет при этом меньший диаметр, чем зубчатое колесо 39. На свободном конце 41 выходного вала 37 выполнен зубчатый венец, находящийся в зацеплении с цилиндрическим зубчатым колесом 39 редуктора.
Вторая ступень 12 редуктора в основном состоит из установленного с возможностью вращения вала 42, который опирается на два подшипника качения, расположенных на расстоянии друг от друга. На валу 42 расположены зубчатое колесо 43 и кривошипное колесо 44, которые соединены с валом 42 с фиксацией от проворачивания. Зубчатое колесо 43 второй ступени 12 редуктора находится в зацеплении с зубчатым колесом 40 первой ступени 11 редуктора. Кривошипное колесо 44 имеет кривошипный выступ 45, расположенный со смещением от продольной оси вала 42 и входящий в паз 36 кулисной направляющей 33. Таким образом, изображенная часть узла 8 привода представляет собой привод 46 поршня, который посредством кривошипного механизма 47 преобразует вращательное движение вала 42 в возвратно-поступательное движение поршня 17.
Предлагаемый в изобретении ударный механизм имеет следующие особенности: для сокращения конструктивной длины L ударного механизма 5, включающего в себя цилиндр (ствол) 13, поршень 17, установленный своим направляющим участком 20 в цилиндре 13 с возможностью продольного перемещения, и внешнюю направляющую 31, к которой прилегает направляющая часть 29 поршня 17 с обеспечением направленного продольного перемещения последнего, на конце 26 поршня, расположенном вне цилиндра 13, имеется отвернутый концевой участок 27. При этом направляющая часть 29 частично образована отвернутым концевым участком 27. Благодаря расположению направляющей части 29 поршня на отвернутом концевом участке 27 положение внешней направляющей 31 поршня может быть смещено в направлении цилиндра 13, по сравнению с обычным ударным механизмом, поршень которого не имеет отвернутого концевого участка, при такой же площади поверхности направляющей части 29 поршня. Такое смещение обусловливает наличие осевого отрезка А ("зона перекрытия"), на котором внешняя направляющая 31 поршня охватывает концевой участок 16 цилиндра 13. При этом конструктивная длина L ударного механизма 5 уменьшается на длину отрезка А, на которую внешняя направляющая 31 поршня стала меньше выдаваться в осевом направлении за концевым участком 16 цилиндра 13.
Кроме того, конструктивная длина L может быть дополнительно уменьшена за счет использования кривошипно-кулисного механизма 47, в котором кривошипный выступ 45 взаимодействует с элементом 34 привода поршня, выполненным в виде кулисной направляющей 33 и расположенным в зоне отвернутого концевого участка 27 поршня.
Электрическая ручная машина 1, показанная на фиг.2, в основном соответствует показанной на фиг.1, так что ниже рассмотрены лишь отличия. Поршень 17 ударного механизма 5, показанного на фиг.2, выполнен в виде пустотелого поршня 48, который имеет отверстие 49 для доступа, обращенное от цилиндра 13. В полости 50 пустотелого поршня 48 расположен привод 46 поршня. Этот привод состоит из электрического двигателя 9 со своим выходным валом 37, на котором установлено кривошипное колесо 44. Кривошипный выступ 45 кривошипного колеса 44 при этом входит в кулисную направляющую 33, расположенную на внутренней поверхности 51 плеча 52. Плечо 52 поддерживает отвернутый концевой участок 27 с направляющей частью 29 для направления движения поршня 27. При такой компоновке конструктивная длина L ударного механизма 5 и габаритная длина электрической ручной машины 1 еще более сокращается, потому что привод 46 поршня, состоящий из электрического двигателя 9 и кривошипного колеса 44 с кривошипным выступом 45, расположен в полости 50 пустотелого поршня 48.