УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАМЕРЫ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
GEARING CHAMBER SEAL

Уплотнительное устройство для камеры зубчатой передачи
Эта заявка притязает на приоритет японской заявки на патент с серийным номером 2008-274340, содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к уплотнительному устройству для камеры зубчатой передачи приводного инструмента, такого, как шуруповерт, чья камера зубчатой передачи включает в себя зубчатую передачу, которая может понижать скорость вращения электрического двигателя и отдавать вращательную мощность.
Описание области техники, относящейся к изобретению
Внутри основного корпуса такого типа приводных инструментов образована камера зубчатой передачи для вмещения понижающей зубчатой передачи, которая может понижать скорость вращения электрического двигателя в качестве приводного источника и отдавать вращательную мощность. Смазка (смазочное масло) герметично содержится в камере зубчатой передачи для смазывания зубчатой передачи, размещенной в этой камере зубчатой передачи. В камере зубчатой передачи, например, выходной вал электрического двигателя в качестве компонента входной стороны и шпиндель в качестве компонента выходной стороны, соответственно, поддерживаются с возможностью вращения, и между ними расположена понижающая зубчатая передача. Опорные секции для шпинделя и выходного вала разделительных стенок, определяющих камеру зубчатой передачи, включают в себя подшипники для поддерживания с возможностью вращения этих частей, и, дополнительно к этому, для предотвращения утечки смазки из подшипников присоединены уплотнительные элементы.
Известные способы, относящиеся к камере зубчатой передачи и уплотнительной структуре для уплотнения камеры зубчатой передачи, раскрыты в японской выложенной заявке на патент №11-245179 и в японских выложенных заявках на полезную модель №№5-45293 и 62-32783. Японская выложенная заявка на патент №11-245179 описывает технологию для принудительной циркуляции и рассеивания смазки, содержащейся, по меньшей мере, в одном из входного и выходного валов, каждый из которых выступает в камеру зубчатой передачи. Японская выложенная заявка на полезную модель №5-45293 описывает технологию эффективной смазки небольшим количеством смазки посредством использования ребра или вогнутой части в части зубчатого колеса зубчатой передачи для разбрызгивания смазки вверх под действием центробежной силы. Далее, японская выложенная заявка на полезную модель №62-32783 описывает технологию для предотвращения утечки смазки из подшипников, которые поддерживают с возможностью вращения вал двигателя посредством прикрепления винтовой катушки на вал двигателя для того, чтобы вызывать вращение винтовой катушки вместе с валом двигателя. Направление спирали винтовой катушки противоположно направлению вращения шестерни.
Однако технологии, описанные в японской выложенной заявке на патент №11-445179 и в японской выложенной заявке на полезную модель №5-45293, направлены на принудительную циркуляцию смазки внутри камеры зубчатой передачи и не служат для предотвращения утечки смазки. Согласно технологии для предотвращения утечки смазки, описанной в японской выложенной заявке на полезную модель №62-32783, существует проблема в том, что требуется увеличить размер длинного входного вала приводного инструмента в основном продольном направлении приводного инструмента из-за прикрепления винтовой катушки на валу двигателя (входном валу).
Поэтому в данной области техники существует потребность в разработке уплотнительного устройства компактной и простой структуры, которое может надежно предотвращать утечку смазки из камеры зубчатой передачи без увеличения размера приводного инструмента.
Сущность изобретения
Одна особенность согласно настоящему изобретению включает в себя уплотнительное устройство для уплотнения между камерой зубчатой передачи и электрическим двигателем. Камера зубчатой передачи вмещает в себя понижающую зубчатую передачу и содержит смазку для смазывания понижающей зубчатой передачи, при этом понижающая зубчатая передача понижает вращение электрического двигателя. Вращение электрического двигателя передается на понижающую зубчатую передачу через вращающийся вал. Уплотнительное устройство дополнительно включает в себя уплотнительный элемент, прикрепляемый к вращающемуся валу с возможностью вращения вместе с вращающимся валом, и на стороне камеры зубчатой передачи на уплотнительном элементе предусмотрена возвращающая смазку часть так, чтобы смазка не могла быть смещена в направлении от подшипника под действием центробежной силы, возникающей от вращения вращающегося вала.
Поэтому уплотнительный элемент, вращающийся вместе с выходным валом, заставляет смазку, прикрепленную к возвращающей смазку части уплотнительного элемента (сторона камеры зубчатой передачи), рассеиваться по направлению к центральной стороне камеры зубчатой передачи (направление от подшипника) под действием центробежной силы. Таким образом, смазка, текущая к подшипнику и получаемая возвращающей смазку частью, возвращается обратно к центральной стороне камеры зубчатой передачи под действием центробежной силы. Поэтому количество смазки, которая будет вытекать из подшипников наружу камеры зубчатой передачи, может быть уменьшено.
Следовательно, возможно надежно предотвратить вытекание смазки из камеры зубчатой передачи посредством простой структуры без дополнительного увеличения размера инструмента в продольном направлении, потому что необходимо только прикрепить кольцевой уплотнительный элемент к выходному валу, вместо известной винтовой катушки.
Предпочтительно, уплотнительный элемент находится в контакте с подшипником.
Предпочтительно, возвращающая смазку часть выполнена как единое целое с уплотнительным элементом.
Предпочтительно, возвращающая смазку часть имеет вогнутую поверхность, вогнутую к стороне подшипника.
Предпочтительно, диаметр вогнутой поверхности, измеренный от оси вращения вращательного вала, увеличивается в направлении от подшипника.
Предпочтительно, уплотнительный элемент имеет опорное отверстие, для размещения в нем вращательного вала.
Предпочтительно, поперечное сечение вогнутой поверхности вдоль оси вращения вращательного вала выполнено в виде прямой линии.
Согласно другому варианту осуществления, предпочтительно, поперечное сечение вогнутой поверхности вдоль оси вращения вращательного вала выполнено в виде искривленной линии.
Предпочтительно, возвращающая смазку часть предусмотрена с множеством ребер вдоль радиального направления относительно вращения.
Предпочтительно, подшипник является шарикоподшипником.
Согласно другому варианту осуществления, предпочтительно, подшипник является роликовым подшипником.
Предпочтительно, вращательный вал является выходным валом электрического двигателя.
Предпочтительно, устройство дополнительно содержит механизм понижающей зубчатой передачи, присоединенный к электрическому двигателю, при этом вращательный вал является валом зубчатой передачи, служащим в качестве выходного вала механизма понижающей зубчатой передачи
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сбоку, показывающий внутреннюю структуру приводного инструмента, включающего в себя уплотнительное устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - перспективное изображение уплотнительного элемента уплотнительного устройства.
Фиг.3 - перспективное изображение уплотнительного элемента согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 поперечное сечение уплотнительного элемента
согласно одному варианту осуществления изобретения.
Фиг.5 поперечное сечение уплотнительного элемента согласно другому варианту осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Каждые дополнительные отличительные признаки и способы, раскрытые выше и ниже, могут использоваться отдельно или в связи с другими отличительными признаками или способами для разработки улучшенных уплотнительных устройств. Характерные примеры настоящего изобретения, которые используют многие из этих дополнительных отличительных признаков и способов как отдельно, так и в связи с друг с другом, будут теперь подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Это подробное описание, в основном, предназначено для объяснения специалистам в данной области техники дополнительных деталей для осуществления на практике предпочтительных особенностей настоящих способов и не намерено ограничивать объем изобретения. Поэтому комбинация отличительных признаков и шагов, раскрываемых в последующем подробном описании, могут не являться необходимыми для осуществления изобретения в самом широком смысле, а вместо этого, просто изучаются для подробного описания характерных примеров изобретения. Более того, различные отличительные признаки характерных примеров и зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены способами, которые в особенности не перечислялись, чтобы предоставить дополнительные полезные варианты осуществления настоящих способов.
Далее будет описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг.1-3. Фиг.1 в основном показывает область камеры 10 зубчатой передачи приводного инструмента 1. Настоящий вариант изобретения иллюстрирует так называемый шуруповерт в качестве примера приводного инструмента 1. Между телом 2 основного корпуса и передним корпусом 3 этого приводного инструмента 1 зажата разделительная стенка 5. Пространство, определяемое между разделительной стенкой 5 и передним корпусом 3, служит в качестве камеры 10 зубчатой передачи.
В этой камере 10 зубчатой передачи размещена понижающая зубчатая передача G, которая в качестве приводного источника отдает мощность вращения электрического двигателя 11 после понижения скорости вращения. Выходной вал 12 электрического двигателя 11 опирается с возможностью вращения на шарикоподшипник 20, установленный на разделительной стенке 5. Выходной вал 12 проходит через разделительную стенку 5. Часть 12а ведущего зубчатого колеса образована на ведущем конце выходного вала 12 в положении внутри разделительной стенки 5 (на стороне камеры 10 зубчатой передачи). В настоящем варианте осуществления в качестве части 12а ведущего зубчатого колеса используется косозубое зубчатое колесо. К этому выходному валу 12 в положении на внешней стороне разделительной стенки 5 прикреплен охлаждающий вентилятор 13.
Зубчатая передача G, размещенная в камере 10 зубчатой передачи, включает в себя вышеупомянутую часть 12а ведущего зубчатого колеса и приводное зубчатое колесо 14, которое входит в зацепление с частью 12а ведущего зубчатого колеса. В качестве такого приводного зубчатого колеса 14 используется косозубое зубчатое колесо для соответствия части 12а ведущего зубчатого колеса.
Приводное зубчатое колесо 14 установлено на приводной вал 15. Приводной вал 15 опирается на передние и задние подшипники 16 и 17 с возможностью вращения вокруг своей оси. Передний подшипник 16 посажен в опорное отверстие 4b, образованное в шпинделе 4. Задний подшипник 17 посажен в разделительную стенку 5.
Шпиндель 4 опирается на передний корпус 3 через подшипник 19 с возможностью вращения. Хотя не показано на чертежах, сторона ведущего конца шпинделя 4 проходит в переднюю сторону переднего корпуса 3. Насадка для завинчивания шурупа прикрепляется к ведущему концу шпинделя 4.
Сжатая пружина 18 расположена между приводным зубчатым колесом 14 и шпинделем 4. Шпиндель 4 смещается вперед под действием этой сжатой пружины. На задней поверхности шпинделя 4 предусмотрены сцепляющие зубья 4а. В то же время на передней поверхности приводного зубчатого колеса 14 предусмотрены сцепляющие зубья 14а. Устанавливая насадку для завинчивания шурупа, прикрепленной к ведущей стороне шпинделя 4, на шурупе и прижимая приводной инструмент 1 направлении завинчивания шурупа в состоянии, когда установленный шуруп находится в положении, предназначенном для завинчивания шурупа, сцепляющие зубья 4а зацепляются со сцепляющимися зубьями 14а на стороне приводного зубчатого колеса 14 в результате обратного перемещения шпинделя 4 к сжатой пружине так, что вращательная мощность электрического двигателя 11 передается на шпиндель 4.
Поскольку шпиндель 4 прижимается сжатой пружиной 18, он перемещается вперед (в направлении завинчивания шурупа) по мере продвижения шурупа в направлении завинчивания. Когда шпиндель 4 передвинулся вперед с фиксированным шагом и шуруп был полностью завинчен, сцепляющие зубья 4а расцепляются от сцепляющих зубьев 14а, и передача вращательной мощности к шпинделю 4 останавливается, что приводит к холостому ходу приводного зубчатого колеса 14. После этого, когда прекращается операция прижимания приводного инструмента 1, шпиндель 4 перемещается вперед и возвращается в конечное положение под действием сжатой пружины 18. Далее, когда электрический двигатель 11 останавливается, приводное зубчатое колесо 14 также останавливается. Подробное объяснение механизма сцепления пропущено, поскольку этот механизм хорошо известен.
Сжатая пружина 18 и задняя часть шпинделя 4, также как и зубчатая передача G размещены в камере 10 зубчатой передачи. Внутри этой камеры 10 зубчатой передачи герметично содержится смазка, главным образом, для смазывания зубчатой передачи G. Как было описано выше, в качестве части 12а ведущего зубчатого колеса используется косозубое зубчатое колесо. По этой причине в зависимости от факторов, включающих в себя направление вращения части 12а ведущего зубчатого колеса, угол спирали и направление спирали части ведущего зубчатого колеса или косозубого зубчатого колеса 12а и так далее, содержащаяся смазка сгребается к стороне подшипника 20 частью 12а ведущего зубчатого колеса. Поскольку шарикоподшипник 20 сконструирован таким образом, что между внутренним кольцом и внешним кольцом расположены стальные шарики, существует узкий зазор между внутренним кольцом и внешним кольцом. Таким образом, существует возможность, что смазка, сгребаемая частью 12а ведущего зубчатого колеса, будет вытекать из камеры 10 зубчатой передачи через этот узкий зазор.
Согласно этому варианту осуществления уплотнительный элемент 21 присоединен к шарикоподшипнику 20 на внутренней стороне камеры 10 зубчатой передачи для того, чтобы предотвратить утечку смазки через этот шарикоподшипник 20. Этот уплотнительный элемент 21 имеет по существу кольцевую форму и прочно присоединен к выходному валу 12 таким образом, что уплотнительный элемент 21 вращается вместе с выходным валом 12. Как показано на фиг.1, уплотнительный элемент 21 всегда блокирует переднюю сторону шарикоподшипника 20 (сторона камеры 10 зубчатой передачи). Блокирование этим уплотнительным элементом 21 предотвращает утечку наружу смазки, находящейся внутри камеры 10 зубчатой передачи, через шарикоподшипник 20.
Кроме того, для того чтобы более надежно предотвращать утечку наружу через шарикоподшипник 20 смазки, находящейся внутри камеры 10 зубчатой передачи, через шарикоподшипник 20, на передней поверхности уплотнительного элемента 21 предусмотрена возвращающая смазку часть 21а. Таким образом, существует немного смазки, вытекающей к шарикоподшипнику 20.
На фиг.2 отдельно показан уплотнительный элемент 21. Уплотнительный элемент 21, например, выполнен из резины и напрессован на выходной вал 12. Однако он может быть выполнен из металла. В настоящем варианте осуществления, как показано на фиг.1, возвращающая смазку часть 21а выполнена в виде ступкообразной вогнутой части. Опорное отверстие 21b, через которое вставляется выходной вал 12 электрического двигателя 11, образовано в центре уплотнительного элемента 21. Возвращающая смазку часть 21а изогнута в таком направлении, что ее глубина становится глубже по направлению к этому опорному отверстию 21b. Когда электрический двигатель начинает работать, этот уплотнительный элемент 21 вращается вместе с выходным валом 12. По этой причине центробежная сила действует на смазку, прилипшую к возвращающей смазку части 21а, когда электрический двигатель 11 начинает работать и уплотнительный элемент 21 вращается. Поскольку центробежная сила действует на смазку, прилипшую к возвращающей смазку части 21а, смазка движется к внешней окружности, закручиваясь вдоль и внутри возвращающей смазку части 21а, и, в конечном счете, смазка смещается вперед.
Таким образом, смазка, сгребаемая к шарикоподшипнику 20, поступает в возвращающую смазку часть 21а уплотнительного элемента 21, и, в конечном итоге, предотвращается утечка наружу смазки внутри камеры 10 зубчатой передачи (внутри корпуса 2 основного тела) через шарикоподшипник 20. Дополнительно, поскольку смазка поступает в возвращающую смазку часть 21а, искривленную ступкообразным образом, под действие центробежной силы она возвращается диагонально вперед (в направлении от шарикоподшипника 20 и к центру камеры 10 зубчатой передачи), а не только радиально. По этой причине дополнительно обеспечивается предотвращение утечки смазки через шарикоподшипник 20.
Согласно уплотнительному устройству, сконструированному, как описано выше, в качестве части 12а ведущего зубчатого колеса и приводного зубчатого колеса 14 используются косозубые зубчатые колеса. В зависимости от направления вращения этих косозубых зубчатых колес, направления спирали или угла спирали косозубых зубчатых колес, смазка, содержащаяся внутри камеры 10 зубчатой передачи, подвержена сгребанию к шарикоподшипнику 20 в результате сгребающей силы косозубых зубчатых колес, возникающей при вращении ведущего зубчатого колеса 12а. В виду этого, согласно этому варианту осуществления уплотнительный элемент 21 присоединен к передней стороне шарикоподшипника 20 (внутри камеры 10 зубчатой передачи). Поскольку этот уплотнительный элемент 21 блокирует переднюю сторону шарикоподшипника 20, предотвращается перемещение смазки к шарикоподшипнику 20.
Дополнительно, поскольку возвращающая смазку часть 21а уплотнительного элемента 21 искривлена ступкообразным образом, смазка, сгребаемая к центру уплотнительного элемента 21 под действием вращения части 12а ведущего зубчатого колеса, смещается диагонально вперед по отношению к радиальному направлению в результате действия центробежной силы. Таким образом, можно предотвращать сгребание смазки к шарикоподшипнику 20 и вытекание наружу и, следовательно, возможно улучшить уплотнение камеры 10 зубчатой передачи.
Кроме того, вышеупомянутый эффект может быть получен посредством простой и компактной структуры, в которой кольцевой уплотнительный элемент 21, имеющий внешний диаметр меньше, чем внутренний диаметр шарикоподшипника 20, присоединен к выходному валу 12а.
К объясненному выше варианту осуществления могут быть выполнены различные модификации. Например, хотя в описанном выше варианте осуществления в качестве примера приводного инструмента 1 был проиллюстрирован электрический шуруповерт, настоящее изобретение может быть применено к любым другим приводным инструментам или пневматическим инструментам, имеющим камеру зубчатой передачи, в которой содержится смазочное масло.
Дополнительно, хотя в проиллюстрированной конструкции в качестве части 12а ведущего зубчатого колеса, к которой присоединен уплотнительный элемент 21, используется косозубое зубчатое колесо, настоящее изобретение может быть применено таким же образом к конструкции, в которой в качестве части 12а ведущего зубчатого колеса используется обычное прямозубое зубчатое колесо.
Дополнительно, хотя вогнутая часть, искривленная ступкоообразным образом, показана в качестве возвращающей смазку части 21а, возвращающая смазку часть 21а может иметь любую другую, отличную от этой конфигурацию. Например, изогнутая вогнутая часть может быть заменена на коническую часть. Дополнительно, как показано на фиг.3, может быть использована структура, имеющая радиальные ребра 22с, добавленные к конической вогнутой части. Возвращающая смазку часть 22а уплотнительного элемента 22, показанного на фиг.3, предусмотрена с множеством ребер 22 с вдоль радиального направления конусной вогнутой детали. Опорное отверстие 22b, через которое вставляется выходной вал 12, образовано в центре уплотнительного элемента 22.
Посредством возвращающей смазку части 22а этого уплотнительного элемента 22, центробежная сила также действует на смазку, поступающую в возвращающую смазку часть 22а, которая вращается вместе с выходным валом 12. По этой причине смазка, сгребаемая частью 12а ведущего зубчатого колеса к центральной стороне возвращающей смазку части 22а, возвращается к центральной стороне камеры 10 зубчатой передачи под действием центробежной силы. В случае такой возвращающей смазку части 22а, смазка, перемещаемая к центральной стороне возвращающей смазку части 22а, будет сгребаться каждым ребром 22c и смещаться наружу в радиальном направлении под действием центробежной силы, и, в конечном итоге, уплотнительные характеристики камеры 10 зубчатой передачи могут быть улучшены.
В описанных выше вариантах осуществления в качестве подшипников для опоры с возможностью вращения выходного вала 12 электрического двигателя 11 проиллюстрированы шарикоподшипники. Однако, чтобы достичь такого же эффекта, проиллюстрированный уплотнительный элемент 21 (22) может быть применен для другого типа подшипников, имеющих внутреннее кольцо и внешнее кольцо, таких как роликовые подшипники и конические роликовые подшипники.
Дополнительно, в описанных выше вариантах осуществления показана конструкция, в которой выходной вал 12 электрического двигателя 11 проходит напрямую в камеру 10 зубчатой передачи. Однако проиллюстрированный уплотнительный элемент 22 может быть применен для получения такого же эффекта в структуре, в которой скорость электрического двигателя понижается вне камеры 10 зубчатой передачи другим механизмом понижающей зубчатой передачи, имеющим понижающий вал, к которому присоединена понижающая зубчатая передача. Понижающий вал проходит в камеру 10 зубчатой передачи, в результате чего выходной вал электрического двигателя проходит не напрямую в камеру 10 зубчатой передачи так, что скорость электрического двигателя понижается посредством механизма понижающей зубчатой передачи и дополнительно понижается посредством понижающей зубчатой передачи G.