РАБОЧИЙ МЕХАНИЗМ РУЧНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ УДАРНОГО СВЕРЛЕНИЯ И/ИЛИ ДОЛБЛЕНИЯ
PERCUSSION BORING HAND-HELD MACHINE

Настоящее изобретение относится к рабочему механизму ручной машины для ударного сверления и/или долбления (перфоратора и/или отбойного молотка).
В публикации EP 0200844 A1 раскрыт рабочий механизм перфоратора, содержащий ударный механизм с узлом привода и передаточный механизм, предназначенный для передачи движущего момента с двигателя на ударный механизм и содержащий планетарную передачу, которая служит для передачи вращения на ствол перфоратора, и дополнительное зубчатое колесо, на котором расположен ведущий элемент узла привода ударного механизма.
Исходя из решения по EP 0200844 A1, рассматриваемого в качестве ближайшего аналога изобретения, в основу изобретения положена задача уменьшения монтажного пространства, потребного для размещения передаточного механизма и обеспечения компактности конструкции рабочего механизма ручной машины.
Для решения поставленной задачи предложен рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и/или долбления, включающий в себя ударный механизм с узлом привода и передаточный механизм для передачи движущего момента с двигателя на ударный механизм, причем передаточный механизм содержит по меньшей мере одну планетарную передачу, содержащую по меньшей мере один связанный с водилом сателлит, который сцеплен с кольцевым зубчатым колесом снаружи в радиальном направлении и с солнечным колесом внутри в радиальном направлении, причем солнечное колесо, сателлит и кольцевое зубчатое колесо образованы круглыми зубчатыми колесами или согласованными друг с другом некруглыми зубчатыми колесами, а ведущий элемент узла привода расположен на выходном звене планетарной передачи.
Технический результат, достигаемый по сравнению с ближайшим аналогом за счет расположения ведущего элемента узла привода ударного механизма на выходном звене планетарной передачи, заключается в уменьшении размеров передаточного механизма и сокращении требуемого для него монтажного пространства, что обеспечивает компактность компоновки заявленного рабочего механизма.
Под ударным механизмом понимается, в частности, ударный механизм, содержащий боек, способный получать ускорение на участке его пути в направлении удара, прежде чем он столкнется с конструктивным элементом, создав ударный импульс, предпочтительно вакуумно-компрессионный (пневматический) ударный механизм, в котором боек приводится в движение от поршня посредством газовой подушки, или механический ударный механизм, в котором боек ускоряется механическим устройством, в частности плечом пружины. Под планетарной передачей понимается, в частности, передача, содержащая по меньшей мере один связанный с водилом (сателлитодержателем) сателлит, который сцеплен с кольцевым зубчатым колесом (зубчатым кольцом с внутренним зацеплением), расположенным снаружи в радиальном направлении, и/или с солнечным колесом, расположенным в радиальном направлении внутри, и таким образом имеющая, в частности, несколько соосных валов. Может быть предусмотрено несколько планетарных передач, расположенных друг за другом, и/или между сателлитом и кольцевым зубчатым колесо может быть расположено несколько ступеней. В качестве узла привода могут использоваться различные подходящие с точки зрения специалиста устройства, например качающий (также называемый "косым" или "пьяным") подшипник, качающийся элемент (рычаг) которого установлен в плоскости опоры, наклоненной под ненулевым углом к оси вращения на больший нуля угол, в частности в плоскости, определяемой беговой дорожкой для тел качения, узел привода с вращающимся кулачком и возвратно-поступательно движущимся толкателем и/или, что особенно предпочтительно, эксцентрик или кривошип, имеющий, в частности, эксцентрически расположенный ведущий элемент, в частности эксцентрически расположенный ведущий палец. При использовании эксцентрика или кривошипа достигается особенно простая и надежная конструкция узла привода. Узел привода служит, в частности, для преобразования вращательного движения в осевое ударное движение. Далее, выражение "расположен на выходном звене" следует понимать, в частности, в том смысле, что ведущий элемент, в частности элемент с наклонной беговой дорожкой качающегося подшипника или, что особенно предпочтительно, палец кривошипа, неподвижно соединен с выходным звеном планетарной передачи, в частности с кольцевым зубчатым колесом, водилом и/или сателлитом планетарной передачи.
Изобретение обеспечивает достижение требуемого передаточного числа при особенно компактной конструкции, в частности, если планетарная передача имеет входное звено, в частности солнечное колесо, ось вращения которого, по меньшей мере в основном, совпадает с осью вращения ведущего звена ударного механизма, т.е. входное звено планетарной передачи по меньшей мере в основном соосно ведущему звену ударного механизма. Выражение "в основном совпадает" следует понимать, в частности, в том смысле, что соответствующие валы образуют между собой угол менее 30° и предпочтительно менее 10°. При этом под "входным звеном" понимается, в частности, элемент или звено, через которое на передаточный механизм подается крутящий момент и ось вращения которого, в частности, совпадает с осью вращения двигателя. Далее, благодаря этому конструктивному решению передаточный механизм может быть выполнен в виде предварительно собранного узла, достигается меньшая нагрузка на вал двигателя, так что вал двигателя может быть выполнен меньшего диаметра, что позволяет и сам двигатель выполнить меньших размеров.
В одном варианте осуществления изобретения ось вращения планетарной передачи и ось удара ударного механизма образуют между собой угол, не равный нулю, т.е. взаимная ориентация (основной) оси вращения планетарной передачи и оси удара ударного механизма отличается от параллельной или коллинеарной, что позволяет, в частности, встраивать в ручную машину двигатели больших размеров, в частности, если ось вращения планетарной передачи и ось удара ударного механизма, вдоль которой во время работы ручной машины передается ударный импульс, образуют между собой угол, больший 10° и предпочтительно больший 20°. Особенно выгодной является L-образная компоновка, в которой ось вращения планетарной передачи и ось удара ударного механизма, по меньшей мере в основном, т.е. с возможным отклонением менее 10° и предпочтительно менее 5°, образуют между собой угол 90°.
Если по меньшей мере одно выходное звено планетарной передачи выполнено за одно целое с ведущим элементом ударного механизма, в частности эксцентриком или кривошипом и/или элементом качающегося подшипника, это позволяет сэкономить на дополнительных конструктивных элементах, уменьшить монтажное пространство и вес, сократить трудоемкость сборки и затраты. При этом под "выполнением за одно целое" понимается, в частности, изготовление детали из одной отливки. В принципе же возможно и выполнение из нескольких частей, в котором части соединены клепкой, сваркой и/или пайкой твердым припоем и т.д.
В еще одном варианте осуществления изобретения предлагаемый рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и/или долбления включает в себя по меньшей мере одну предохранительную муфту (в частности, предохранительную муфту зацепления, например пружинно-шариковую или кулачковую муфту), что позволяет предотвращать передачу нежелательно высоких крутящих моментов.
Предохранительная муфта может быть расположена в силовом потоке между водилом и другим элементом передаточного механизма. Кроме того, посредством предохранительной муфты кольцевое зубчатое колесо может быть установлено в корпусе ручной машины. В этих случаях предохранительная муфта может быть простым и компактным образом встроена в рабочий механизм.
Если планетарная передача по меньшей содержит мере один уплотнитель, предусмотренный для уплотнения внутреннего пространства, в котором находится планетарная передача, это позволяет обеспечить централизованную смазку. При этом под уплотнителем понимается, в частности, средство, специально предусмотренное для уплотнения или герметизации, в частности уплотнительное кольцо, лабиринтное уплотнение, резиноподобное уплотнение и т.д.
В еще одном варианте осуществления изобретения кольцевое зубчатое колесо и водило планетарной передачи связаны подшипниковым соединением, т.е., в частности, по меньшей мере одно кольцевое зубчатое колесо установлено посредством водила, опираясь на него, так что реакции опоры со стороны кольцевого зубчатого колеса воспринимаются посредством водила, и/или по меньшей мере одно водило установлено посредством кольцевого зубчатого колеса, так что реакции опоры со стороны водила воспринимаются посредством кольцевого зубчатого колеса. Это решение позволяет выгодно сэкономить на монтажном пространстве.
Далее предлагается вариант осуществления изобретения, в котором выходное звено планетарной передачи, на котором расположен ведущий элемент узла привода, по меньшей мере в одном режиме работы приводится в сложное вращательное движение таким образом, что ведущий элемент узла привода совершает линейное движение вдоль оси удара ударного механизма. Это конструктивное решение позволяет сэкономить на конструктивных элементах, таких, в частности, как шатуны, уменьшить вес, монтажное пространство и сократить затраты. В частности, ведущий элемент может быть непосредственно соединен с поршнем ударного механизма. При этом сложное вращательное движение может сообщаться различным видам выходных звеньев планетарной передачи, подходящим для этого с точки зрения специалиста, но особенно прост в реализации вариант, в котором выходное звено образовано сателлитом, а ведущий элемент узла привода расположен на сателлите планетарной передачи.
Другие преимущества изобретения раскрыты ниже в описании его осуществления, поясняемом чертежами. На чертежах представлен пример осуществления изобретения. Чертежи, описание и формула изобретения содержат множество признаков в определенной комбинации. Специалист, исходя из целесообразности, сможет также рассматривать эти признаки по отдельности и объединять их в другие рациональные комбинации. На чертежах показано:
на фиг. 1 - вид сбоку ручной машины для ударного сверления и долбления (комбинированного перфоратора) со схематически показанным рабочим механизмом,
фиг. 2 - фрагмент схематически изображенного на фиг. 1 рабочего механизма ручной машины для ударного сверления и долбления,
фиг. 3 - фрагмент альтернативного схематически изображенного рабочего механизма с двумя последовательно включенными планетарными передачами,
фиг. 4 - фрагмент альтернативного схематически изображенного рабочего механизма с другим выходным звеном,
фиг. 5 - фрагмент еще одного альтернативного рабочего механизма в аксонометрической проекции с местными разрезами,
фиг. 6 - вид снизу рабочего механизма, показанного на фиг. 5,
фиг. 7 - вид рабочего механизма в разрезе по линии VII-VII на фиг. 6 и
фиг. 8 - вид сверху показанного на фиг. 5 рабочего механизма, с местным разрезом.
На фиг. 1 показана ручная машина для ударного сверления и долбления (комбинированный перфоратор) с расположенным в корпусе 54a рабочим механизмом. На корпусе 54a с противоположной держателю 56a рабочего инструмента стороны выполнена основная рукоятка 58a скобообразной формы, а с обращенной к держателю 56a рабочего инструмента стороны закреплена дополнительная прямая рукоятка 60a. Рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и долбления включает в себя ударный механизм 10a, содержащий ствол 62a, поршень 34a, установленный в стволе 62a с возможностью направленного движения в нем, и боек 38a, приводимый в движение от поршня посредством газовой подушки 36a и действующий во время работы через переходник 66a на сменный рабочий инструмент 64a. Кроме того, ударный механизм 10a содержит узел привода с выполненным в виде кривошипа ведущим элементом 28a, предусмотренным для того, чтобы преобразовывать вращательное движение в осевое возвратно-поступательное движение и таким образом приводить поршень 34a в движение в осевом направлении ствола 62a (фиг. 1 и 2).
Рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и долбления включает в себя передаточный механизм 12a для передачи движущего момента с расположенного в корпусе 54a электродвигателя 14a на ударный механизм 10a, т.е. на ведущий элемент 28а узла его привода. Передаточный механизм 12а содержит планетарную передачу 16а. Планетарная передача 16а имеет входное звено 20а, которое образовано солнечным колесом и ось 24а вращения которого совпадает с осью 26а вращения ведущего звена 28а ударного механизма 10а. Солнечное колесо выполнено за одно целое с валом электродвигателя 14а. Ось 24а вращения (основная ось) планетарной передачи, т.е. ось вращения солнечного колеса, совпадает с осью вращения ротора электродвигателя 14а. Ось 24а вращения и ось 30а удара ударного механизма 10а образуют между собой угол 32а, составляющий 90°. В принципе же эти оси могут проходить и под другими углами друг к другу. Выходное звено передаточного механизма 12а планетарной передачи 16а образовано кольцевым зубчатым колесом 42а (зубчатым кольцом с внутренним зацеплением). Ведущий элемент 28а узла привода ударного механизма расположен на кольцевом зубчатом колесе 42а, а именно кольцевое зубчатое колесо 42а выполнено за одно целое с этим ведущим элементом 28а (фиг. 2). По внешней окружности кольцевого зубчатого колеса 42а образован наружный зубчатый венец 68а, предусмотренный для передачи вращательного движения с кольцевого зубчатого колеса 42а на ствол 62а во время работы ручной машины в режиме сверления. Кольцевое зубчатое колесо 42а установлено с возможностью вращения на водиле 46а планетарной передачи 16а посредством образованного подшипником 70а качения подшипникового соединения 69а, в котором беговые дорожки подшипника 70а качения выполнены за одно целое с водилом 46а и кольцевым зубчатым колесом 42а, т.е. водило 46а и кольцевое зубчатое колесо 42а образуют беговые дорожки для шариков 72а подшипника 70а качения. Вместо шариков, в принципе, могут использоваться и другие подходящие с точки зрения специалиста тела качения. На водиле 46а установлено несколько сателлитов 74а, зацепляющихся внутри в радиальном направлении с солнечным колесом, или входным звеном 20а планетарной передачи 16а, а снаружи в радиальном направлении - с внутренним зубчатым венцом 76а кольцевого зубчатого колеса 42а. Водило 46а установлено в корпусном элементе 48а передаточного механизма 12а посредством предохранительной муфты 44а рабочего механизма. Предохранительная муфта 44а имеет шарики 78а, расположенные в радиальных выемках 80а водила 46а с опорой на кольцевую пружину 82а и с возможностью перемещения против силы ее упругости и входящие в радиальном направлении наружу в фиксаторный контур 84a, выполненный по внутренней окружности кольцевого зубчатого колеса 42a. Если во время работы ручной машины крутящий момент, передаваемый кольцевым зубчатым колесом 42a, меньше определенного крутящего момента срабатывания предохранительной муфты, водило 46a посредством предохранительной муфты 44a удерживается в корпусном элементе 48a с фиксацией от проворачивания и с кольцевого зубчатого колеса 42a крутящий момент может передаваться на ударный механизм 10a и/или на ствол 62a. При достижении крутящего момента срабатывания предохранительной муфты шарики 78a муфты, преодолевая силу упругости кольцевой пружины 82a, отжимаются внутрь в радиальном направлении и водило 46a проворачивается в корпусном элементе 48a. Вместе с тем в другом варианте осуществления изобретения водило 46a также может быть выполнено за одно целое с корпусным элементом 48a.
Для обеспечения оптимальной смазки внутреннее пространство 52a, в котором расположена планетарная передача, в частности ее сателлиты 74a, заполнено смазкой. Внутреннее пространство 52a, в котором расположена планетарная передача, уплотнено посредством герметизированного игольчатого подшипника 86a, расположенного между входным звеном 20a и водилом 46a, а также посредством уплотнителя 50a, обеспечивающего контактное уплотнение. Кольцеобразный уплотнитель 50a своей радиально внутренней частью закреплен на водиле 46a, а своей радиально наружной частью прилегает под действием внутренней (собственной) упругости к торцевой стороне кольцевого зубчатого колеса 42a.
Фиг. 3 и 4 показаны фрагменты рабочего механизма в альтернативных вариантах осуществления изобретения. При этом оставшиеся неизменными конструктивные элементы, особенности и функции обозначены в принципе теми же номерами позиций. Для проведения различия между вариантами осуществления изобретения к номерам позиций добавлены буквы "a", "b" и "c". Последующее описание в основном ограничивается рассмотрением отличий от варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 1 и 2, причем в отношении конструктивных элементов, особенностей и функций, оставшихся без изменений, можно обратиться к описанию варианта осуществления изобретения, изображенного на фиг. 1 и 2.
На фиг. 2 представлен фрагмент альтернативного схематически изображенного рабочего механизма ручной машины для ударного сверления и долбления, имеющего передаточный механизм 12b с двумя расположенными последовательно планетарными передачами 16b, 18b. Планетарная передача 16b содержит входное звено 20b, связанное с фиксацией от проворачивания с не показанным на чертеже электродвигателем и образованное солнечным колесом, и кольцевое зубчатое колесо 88b. Кольцевое зубчатое колесо 88b планетарной передачи 16b связано с фиксацией от проворачивания с входным звеном 22b второй планетарной передачи 18b. Входные звенья 20b, 22b имеют общую ось 24b вращения. Далее, вторая планетарная передача 18b содержит кольцевое зубчатое колесо 42b, образующее выходное звено передаточного механизма 12b и выполненное за одно целое с ведущим элементом 28b ударного механизма 10b.
На фиг. 4 показан рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и долбления (комбинированного перфоратора), включающий в себя передаточный механизм 12c, содержащий планетарную передачу 16c. Планетарная передача 16c содержит входное звено 20c, которое образовано солнечным колесом и ось 24c вращения которого совпадает с осью 26c вращения узла привода, или ведущего элемента 28c узла привода, ударного механизма 10c. Солнечное колесо и выполненный за одно целое с ним вал двигателя установлены посредством игольчатого подшипника 86c в кольцевом зубчатом колесе 42c планетарной передачи 16c. В другом варианте осуществления изобретения солнечное колесо и/или вал двигателя могут быть установлены в водиле 40c планетарной передачи 16c. Водило 40c планетарной передачи 16c образует выходное звено передаточного механизма 12c. Ведущий элемент 28c расположен на водиле 40c, а именно водило 40c выполнено за одно целое с ведущим элементом 28c. Для передачи крутящего момента на вращательный привод ствола водило 40c может быть связано с зубчатым колесом или на водиле 40c может быть образован зубчатый венец. Водило 40c установлено посредством опоры 70c с возможностью вращения в кольцевом зубчатом колесе 42c планетарной передачи 16c. На водиле 40c установлено несколько сателлитов 74c, зацепляющихся внутри в радиальном направлении с солнечным колесом, или входным звеном 20c планетарной передачи 16c, а снаружи в радиальном направлении - с внутренним зубчатым венцом 76c кольцевого зубчатого колеса 42c. Каждый из сателлитов 74c установлен с фиксацией от проворачивания на оси, которая посредством подшипника 90с установлена в водиле 40с с возможностью вращения. В другом варианте осуществления изобретения сателлиты 74с могут быть установлены на осях с возможностью вращения, а оси могут быть установлены в водиле 40с с фиксацией от проворачивания. Планетарная передача 16с заполнена смазкой, а подшипники 70с, 86с, 90с уплотнены. Кольцевое зубчатое колесо 42с установлено с фиксацией от проворачивания в не показанном на чертеже корпусе комбинированного перфоратора. Для ограничения максимального передаваемого крутящего момента кольцевое зубчатое колесо 42с может быть установлено в корпусе комбинированного перфоратора посредством предохранительной муфты, и/или между водилом 40с и стволом может быть расположена предохранительная муфта.
На фиг. 5 показан рабочий механизм ручной машины для ударного сверления и долбления (комбинированного перфоратора), включающий в себя передаточный механизм 12d, содержащий планетарную передачу 16d. Планетарная передача 16d содержит входное звено 20d, которое образовано солнечным колесом и ось 24d вращения которого совпадает с осью 26d вращения узла привода, или ведущего элемента 28d узла привода, ударного механизма 10d. Планетарная передача 16d также содержит установленное с возможностью вращения водило 40d, на котором с обращенной к солнечному колесу стороны установлены с возможностью вращения три сателлита 74d. Сателлиты 74d зацепляются внутри в радиальном направлении с солнечным колесом, а снаружи в радиальном направлении - с кольцевым зубчатым колесом 42d планетарной передачи 16d, установленным с фиксацией от проворачивания в не показанном на чертеже корпусе.
Водило 40d планетарной передачи 16d имеет с обращенной от солнечного колеса стороны элемент 92d съема мощности. Элемент 92d съема мощности расположен эксцентрично, т.е. со смещением от оси 24d вращения. Элемент 92d съема мощности образован пальцем, выполненным за одно целое с водилом 40d. На элементе 92d съема мощности установлен с возможностью вращения сателлит 75d планетарной передачи 16d, зацепляющийся снаружи в радиальном направлении с кольцевым зубчатым колесом 42d. Ведущий элемент 28d расположен на сателлите 75d с обращенной от водила 40d стороны. Ведущий элемент 28d расположен эксцентрично, т.е. со смещением от оси 94d вращения сателлита 75d, вокруг которой сателлит 75d, установленный на элементе 92d съема мощности, может вращаться. Сателлит 75d, на котором расположен ведущий элемент 28d, во время работы ручной машины приводится в сложное вращательное движение, вследствие чего ведущий элемент 28d совершает линейное движение вдоль оси 30d удара. Ведущий элемент 28d имеет продольную ось 96d, проходящую через делительную окружность 98d сателлита 74d параллельно оси 94d вращения сателлита 75d. Делительная окружность 98d имеет диаметр, вдвое меньший диаметра делительной окружности 100d кольцевого зубчатого колеса 42d, по внутреннему венцу которого сателлит 75d обкатывается. Благодаря использованию одного кольцевого зубчатого колеса 42d, с которым зацепляются как сателлиты 74d, так и сателлит 75d, достигается особенно компактная конструкция. В принципе же может быть предусмотрено и два отдельных кольцевых зубчатых колеса.
Для передачи крутящего момента на вращательный привод ствола водило 40d может быть связано с зубчатым колесом или на водиле 40c может быть образован зубчатый венец. Водило 40d установлено с возможностью вращения в кольцевом зубчатом колесе 42d планетарной передачи 16d посредством подшипникового соединения 69d, образованного подшипником 70d качения. Для ограничения максимального передаваемого крутящего момента кольцевое зубчатое колесо 42d может быть установлено в корпусе комбинированного перфоратора посредством предохранительной муфты и/или между водилом 40d и стволом может быть расположена предохранительная муфта.