РУЧНАЯ МАШИНА
HAND-HELD MACHINE

Настоящее изобретение относится к ручной машине, охарактеризованной в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Из публикации DE 10066115 А1 известна ручная машина. Ручная машина имеет расположенный в корпусе привод (узел привода), посредством которого патрон или зажим для крепления рабочего инструмента ручной машины приводится в движение в ударном режиме. Часть корпуса выполнена в виде основной рукоятки, снабженной одним или несколькими органами управления. Дополнительно ручная машина имеет вторую рукоятку, которая выполнена, в частности, с расчетом на ее использование для удерживания и подачи вибрирующих аппаратов, для чего рукоятка снабжена виброгасящим устройством. С этой целью рукоятка имеет рабочую часть, в которую встроено виброгасящее устройство.
Из публикации FR 446414 А известна ручная машина, охарактеризованная в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Объектом изобретения является ручная машина, прежде всего перфоратор и/или отбойный молоток, содержащая привод и ударный механизм, включающий в себя передачу и поршень, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода, причем в состав передачи включено по меньшей мере одно упругое звено, расположенное между приводом и поршнем в направлении действия привода.
В предлагаемой в изобретении ручной машине передача представляет собой кривошипный передаточный механизм с кривошипным диском, содержащим ведущий элемент и сопряженный с ведущим элементом ведомый элемент, причем ведущий элемент кривошипного диска по меньшей мере частично сопряжен с ведомым элементом кривошипного диска через по меньшей мере одно упругое звено. Предлагаемое в изобретении решение применимо, в принципе, в любых ручных машинах с ударным механизмом, подходящих для этого с точки зрения специалиста. Привод нагружает поршень движущей силой через передачу и в предпочтительном случае выполнен в виде электродвигателя. Под "упругим звеном" следует понимать, в частности, как механические, гидравлические и/или пневматические пружины, так и газовые подушки, а также любые пружинящие, или упругие, устройства, подходящие с точки зрения специалиста. Под "направлением действия привода" следует понимать, в частности, направление силового потока при передаче движущей силы на поршень. Под "ударным механизмом" следует понимать, в частности, две подвижные детали, выполненные в виде поршня и бойка и установленные друг за другом в осевом направлении в отдельном, неподвижном относительно этих подвижных деталей направляющем цилиндре (стволе) с возможностью совершения в нем направленного осевого возвратно-поступательного перемещения, причем боек известным образом приводится в движение посредством работающего от привода поршня через воздушную подушку. Под "передачей" следует понимать, в частности, устройство для передачи движущей силы привода и/или для преобразования создаваемого движущей силой вращательного движения в линейное, или возвратно-поступательное, движение. При этом передача может быть образована различными средствами привода, подходящими с точки зрения специалиста, например опорными осями и валами, качающимися подшипниками, ременными шкивами, кривошипными дисками и т.д., но особенно выгоден вариант, в котором передача по меньшей мере частично образована валом и/или зубчатым колесом, что наряду с компактной компоновкой позволяет рационально направить силовой поток. Кроме того, можно использовать любые подходящие с точки зрения специалиста механизмы. В рассматриваемых ниже вариантах осуществления изобретения передача образована элементами, включающими в себя часть вала двигателя, проходящую от верхней кромки электродвигателя, а также другие средства привода, кинематически связанные для передачи движущей силы от электродвигателя на поршень ударного механизма, например шатун. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно упругое звено было включено в состав передачи. При этом "включение в состав передачи" следует понимать, в частности, в том смысле, что упругое звено в направлении действия привода или передачи установлено перед и/или между и/или за образующими передачу элементами или встроено (интегрировано) в эти элементы. Если средство привода, как это предусмотрено в рассматриваемых вариантах осуществления изобретения, образовано валом двигателя, который также следует рассматривать как часть передачи, привод может быть выполнен, в частности, особенно малогабаритным и компактным. Кроме того, при этом положение центра тяжести привода можно отрегулировать в соответствии с краевыми условиями. При этом под "валом двигателя" следует понимать, в частности, вал, который приводится в движение непосредственно турбинным узлом и/или электромагнитным узлом привода.
Предлагаемое в изобретении решение позволяет уменьшить колебания ручной машины ударного (в том числе ударно-вращательного) действия. Под действием привода поршень совершает в направляющем цилиндре (стволе) осевые возвратно-поступательные перемещения, т.е. движется вперед-назад, из своего исходного положения, причем в воздушной рабочей камере происходит попеременное сжатие воздушной подушки и сброс ее давления. Давлением сжатого воздуха боек ускоряется и отдает свою энергию в форме энергии удара рабочему инструменту. За счет встраивания упругого звена между поршнем и приводом уменьшаются пиковые значения усилий, создаваемых давлением сжатого воздуха. Благодаря этому уменьшается ускорение ручной машины, что позволяет снизить потребную движущую силу привода при неизменной энергии удара на бойке. Благодаря возможности интегрирования по меньшей мере одного упругого звена в имеющуюся конструкцию включение упругого звена не сказывается на габаритной длине ручной машины и не оказывает влияния на передачу ручной машины. При этом демпфирование колебаний происходит без затрачивания дополнительной энергии. Предлагаемая в изобретении система демпфирования колебаний реагирует непосредственно на давление сжатого воздуха, в результате чего эта система является независящей от режима работы и степени нагружения передачи ручной машины. Благодаря тому что ведущий элемент кривошипного диска по меньшей мере частично сопряжен с ведомым элементом кривошипного диска через по меньшей мере одно упругое звено, устройство демпфирования колебаний встроено в кривошипный диск особенно компактным и экономичным образом. Кроме того, кривошипный диск благодаря его выполнению из двух частей и встраиванию между ними по меньшей мере одного упругого звена выполнен особенно устойчивым и прочным. Предпочтительно предусмотреть упругие звенья, которые имеют либо одно, либо два направления действия.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения кривошипный передаточный механизм содержит кривошипный палец, шатун и поршневой палец, причем между кривошипным пальцем и шатуном и/или между шатуном и поршневым пальцем и/или в шатуне и/или между поршневым пальцем и поршнем может быть дополнительное упругое звено. Такие варианты выполнения передачи позволяют интегрировать упругое звено в передаточный механизм распространенного типа, приспособив для этого или добавив лишь один элемент конструкции или небольшое количество таких элементов.
В качестве упругого звена может выступать по меньшей мере одна механическая, гидравлическая и/или пневматическая пружина и/или газовая подушка. Свобода выбора различных типов пружин (рессор, амортизаторов) позволяет точно настроить систему демпфирования колебаний. Выбор того или иного типа упругого звена позволяет выбрать или отрегулировать как усилие пружины, так и ее ход.
Упругим звеном может быть, в частности, пружина сжатия, что позволяет изготавливать передачу и систему демпфирования колебаний конструктивно простым и особенно экономичным образом.
Упругим звеном также может быть элемент из эластичного материала. Это делает осуществление изобретения особенно экономичным, поскольку такой пружинный элемент прост в изготовлении.
Другие преимущества изобретения выявляются из приведенного ниже описания его осуществления. На чертежах представлено несколько вариантов осуществления изобретения. На чертежах, в описании и формуле изобретения многочисленные признаки раскрыты в комбинации. В соответствии с целесообразностью специалист сможет рассмотреть эти признаки и по отдельности и объединить их в другие целесообразные комбинации. На чертежах показано:
на фиг.1 - схематичное изображение при виде сбоку в разрезе фрагмента ручной машины в первом варианте осуществления изобретения, с кривошипным передаточным механизмом и ударным механизмом, в котором упругое звено расположено между приводом и поршнем ударного механизма,
на фиг.2 - схематичное изображение при виде сверху ручной машины, показанной на фиг.1, причем упругое звено расположено между кривошипным пальцем кривошипного передаточного механизма и шатуном ударного механизма,
на фиг.3 - ручная машина во втором варианте осуществления изобретения, с кривошипным передаточным механизмом, причем упругое звено между шатуном и поршневым пальцем предусмотрено,
на фиг.4 - ручная машина в третьем варианте осуществления изобретения, с кривошипным передаточным механизмом, причем упругое звено предусмотрено на шатуне,
на фиг.5 - ручная машина в четвертом варианте осуществления изобретения, с кривошипным передаточным механизмом, причем упругое звено предусмотрено между поршневым пальцем и поршнем,
на фиг.6 - ручная машина в пятом варианте осуществления изобретения, с кривошипным передаточным механизмом, содержащим кривошипный диск с ведущим элементом и ведомым элементом, сопряженным с ведущим элементом, причем ведущий элемент сопряжен с ведомым элементом через упругое звено,
на фиг.7 - кривошипный диск, показанный на фиг.6, в котором используется упругое звено одностороннего действия,
на фиг.8 - кривошипный диск, показанный на фиг.6, в котором используется упругое звено двустороннего действия,
на фиг.9 - упругое звено из эластичного материала,
на фиг.10 - упругое звено с двумя пружинами сжатия.
На фиг.1 и 2 приведены схематичные изображения фрагмента ручной машины, выполненной в виде электрического отбойного молотка с ударным механизмом компрессионно-вакуумного типа. Электрический отбойный молоток содержит расположенный в корпусе 48 привод 10, который виден на фиг.1 и 11, и ударный механизм 12. Привод 10 предпочтительно выполнен в виде электродвигателя. Привод 10 через передачу 14а действует на ударный механизм 12, причем в одних вариантах осуществления изобретения передача 14а выполнена в виде кривошипного или эксцентрикового передаточного механизма.
Ударный механизм 12 включает в себя две подвижные детали, выполненные в виде поршня 18 и бойка 20, расположенные друг за другом в осевом направлении в отдельной неподвижной относительно них направляющей 16 с возможностью направленного перемещения в обоих осевых направлениях, т.е. возвратно-поступательного движения. Направляющая 16 предпочтительно выполнена в виде цилиндра. Привод 10 через передачу 14а сообщает движение поршню 18, подвижно установленному в направляющем цилиндре 16.
Первая торцевая поверхность поршня 18 и первая торцевая поверхность бойка 20, которые расположены напротив друг друга, ограничивают воздушную рабочую камеру 50, в которой заключена воздушная подушка. Ось направляющего цилиндра 16 совпадает с осью не показанного на чертежах патрона, в котором устанавливается рабочий инструмент. Вращательное движение, передаваемое двигателем 10 на передачу 14а, преобразуется в линейное возвратно-поступательное движение шатуна 26a-26g и через поршень 18 передается бойку 20.
При движении поршня 18 назад возникает разрежение, которое тянет боек 20 назад. При движении поршня 18 вперед между поршнем 18 и бойком 20 возникает избыточное давление, ускоряющее движение бойка 20 вперед. Летящий вперед боек 20 ударяется в ударник (промежуточную массу), не показанный на чертежах, и отдает ему свою кинетическую энергию. Импульс бойка 20 передается ударником на рабочий инструмент (бур или зубило), на чертежах также не показанный.
Таким образом, поршень 18 под действием привода 10 совершает в направляющем цилиндре 16 возвратно-поступательное движение, например из показанного на фиг.1 исходного положения, причем давление воздушной подушки в воздушной рабочей камере 50 попеременно повышается и понижается. Боек 20 ускоряется давлением сжатого воздуха и отдает свою энергию рабочему инструменту.
На фиг.1-10 передача 14а выполнена в виде кривошипного, в частности кривошипно-шатунного, передаточного механизма. Передача 14а включает в себя вал 52 двигателя, кривошипный диск 30а, 30b с кривошипным пальцем 24 и шатун 26a-26g с поршневым пальцем 28. Кривошипный диск 30а, 30b приводится в движение двигателем 10 через передачу 14а. Кривошипный диск 30а, 30b установлен в корпусе 48 ручной машины посредством кривошипного вала 54. Для привода передаточного механизма вал 52 двигателя посредством шестерни 58 находится в зацеплении с кривошипным диском 30а, 30b. Кривошипный диск 30а, 30b соединен кривошипным пальцем 24 с шатуном 22а-22g. Шатун 22a-22g соединен поршневым пальцем 28 с поршнем 18 ударного механизма 12, который взаимодействует с бойком 20, т.е. воздействует на боек 20.
Для улучшения, в частности, вибрационной характеристики ручной машины и уменьшения уровня вибраций ручной машины в соответствии с изобретением между приводом 10 и поршнем 18 в направлении действия привода 10 предусмотрено по меньшей мере одно упругое звено 22а-22е. Предпочтительным является включение упругого звена 22а-22е в состав передачи 14а.
В первом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1 и 2, упругое звено 22а предусмотрено между кривошипным пальцем 24 и шатуном 26а.
В другом случае, а именно во втором варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, упругое звено 22а может быть предусмотрено между шатуном 26b и поршневым пальцем 28.
В третьем варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, упругое звено 22а предусмотрено на шатуне 26с или в нем, для чего шатун 26с выполнен из двух частей, а упругое звено 22а установлено между этими двумя частями. Это создает возможность перемещения обеих частей шатуна 26с относительно друг друга.
Далее, в четвертом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.5, упругое звено 22а может быть расположено между поршневым пальцем 28 и поршнем 18 таким образом, чтобы поршневой палец 28 был установлен в поршне 18 с возможностью перемещения.
На фиг.6 ручная машина показана в пятом варианте осуществления изобретения, где передача выполнена в виде кривошипного передаточного механизма 14а, в котором кривошипный диск 30а разделен на две части, а именно ведущий элемент 32а, 32b и сопряженный с ведущим элементом 32а, 32b ведомый элемент 34, причем ведущий элемент 32а, 32b сопряжен с ведомым элементом 34 через упругое звено 22b, 22с. При этом вал 52 двигателя приводит во вращение ведущий элемент 32а, 32b, который передает вращение на ведомый элемент 34 через упругие звенья 22b, 22с. Это также уменьшает пиковые значения усилий, создаваемых давлением сжатого воздуха. На фиг.7 кривошипный диск 30а, показанный на фиг.6, представлен в первом исполнении. В этом случае между ведущим элементом 32а и ведомым элементом 34 предусмотрено два упругих звена 22b, способных уменьшать усилия, действующие только в одном направлении, а именно в направлении 36 вращения. На фиг.8 кривошипный диск 30а, показанный на фиг.6, представлен во втором исполнении. В этом случае между ведущим элементом 32b и ведомым элементом 34 предусмотрено опять же два упругих звена 22с, которые, однако, способны уменьшать усилия, действующие в двух направлениях, а именно в направлениях 36, 38 вращения.
В качестве по меньшей мере одного упругого звена 22а-22е может использоваться по меньшей мере одна механическая, гидравлическая и/или пневматическая пружина и/или воздушная подушка. В предпочтительном случае упругое звено 22а-22е выполнено в виде пружины сжатия. В другом случае упругим звеном может быть элемент 22d из упругоэластичного материала, показанный на фиг.9, или элемент 22е с двумя расположенными напротив друг друга пружинными элементами, показанный на фиг.10.