ИНСТРУМЕНТ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
IMPACT TOOL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к технологии защиты от вибрации инструмента ударного действия, когда рабочий элемент заставляют выполнять заданную операцию долбления за счет поступательного перемещения этого элемента в осевом направлении.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В выложенной японской патентной публикации № 2003-39344 описан электрический отбойный молоток, имеющий конструкцию корпуса, обеспечивающую защиту от вибрации. В известном электрическом отбойном молотке корпус с вертикальным расположением двигателя формирует внешнюю оболочку электрического отбойного молотка и выполнен как единое целое с рукояткой, удерживаемой пользователем, и этот корпус через упругий элемент связан с блоком ударного механизма, который обеспечивает удар рабочего элемента отбойного молотка.
В этом электрическом отбойном молотке передача вибрации от блока ударного механизма на рукоятку может быть уменьшена при помощи упругого элемента, но для эффективной защиты рукоятки от вибрации требуется дополнительное усовершенствование.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, задачей настоящего изобретения является дополнительная защита рукоятки инструмента ударного действия от вибрации.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Чтобы решить указанную выше проблему, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, предлагается инструмент ударного действия с рабочим элементом, который заставляют совершать поступательное перемещение в его осевом направлении и, таким образом, выполнять заданную операцию. Под "инструментом ударного действия" в настоящем изобретении понимаются отбойный молоток, в котором рабочий элемент заставляют совершать поступательное перемещение в осевом направлении, и перфоратор, в котором рабочий элемент заставляют совершать поступательное перемещение в осевом направлении и вращение вокруг этой же оси.
Инструмент ударного действия, соответствующий данному изобретению, отличается тем, что он включает рукоятку, удерживаемую пользователем, внешний корпус, выполненный как единое целое с рукояткой, электродвигатель, установленный во внешнем корпусе таким образом, что его ось вращения проходит в поперечном направлении относительно оси рабочего элемента инструмента, зубчатое колесо, приводимое во вращение крутящим моментом электродвигателя и расположенное во внешнем корпусе, узел создания удара, приводимый в действие зубчатым колесом и расположенный во внешнем корпусе, и ударный элемент, приводимый в действие узлом создания удара и обеспечивающий поступательное перемещение рабочего элемента инструмента. Кроме того, электродвигатель установлен на внешнем корпусе, и внешний корпус связан с узлом создания удара и зубчатым колесом через упругий элемент и выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении рабочего элемента инструмента относительно узла создания удара и зубчатого колеса.
Согласно данному изобретению, внешний корпус, выполненный как единое целое с рукояткой, связан через упругий элемент с узлом создания удара и зубчатым колесом, являющимися источниками вибрации, таким образом, что он может перемещаться в осевом направлении рабочего элемента инструмента относительно узла создания удара и зубчатого колеса, и электродвигатель прикреплен к внешнему корпусу. При такой конструкции, в которой электродвигатель представляет собой массу, прикрепленную к внешнему корпусу, массу рукоятки, выполненной как единое целое с внешним корпусом, можно сделать относительно большой по сравнению с узлом создания удара, что позволяет улучшить защиту рукоятки от вибрации. В частности, в данном изобретении внешний корпус связан через упругий элемент таким образом, что он может перемещаться относительно узла создания удара и зубчатого колеса в осевом направлении рабочего элемента инструмента. При такой конструкции взаимное расположение узла создания удара и зубчатого колеса, которое приводит в действие узел создания удара, сохраняется неизменным, что позволяет обеспечить устойчивое и плавное перемещение.
Согласно следующему варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, электродвигатель неподвижно закреплен во внешнем корпусе и выполнен как единое целое с рукояткой. При такой конструкции можно дополнительно увеличить интеграцию электродвигателя и рукоятки.
Согласно еще одному варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, этот инструмент включает элемент передачи крутящего момента, который установлен на стороне внешнего корпуса и вращается вокруг оси рабочего элемента инструмента под действием крутящего момента двигателя, и зубчатое колесо передачи мощности, которое вращается вместе с элементом передачи крутящего момента и передает крутящий момент на зубчатое колесо. Кроме того, зубчатое колесо передачи мощности выполнено с возможностью перемещения вместе с узлом создания удара в осевом направлении рабочего элемента инструмента относительно элемента передачи крутящего момента, при одновременном нахождении в сцеплении с зубчатым колесом. "Элемент передачи крутящего момента" в данном изобретении, как правило, содержит цилиндрический элемент, в предпочтительном случае имеющий отверстие, например паз или прорезь, на его окружной поверхности.
При такой конструкции, которая предлагается настоящим изобретением, когда узел создания удара и внешний корпус перемещаются в осевом направлении рабочего элемента инструмента друг относительно друга из-за вибрации, возникшей при приведении в действие узла создания удара и ударного элемента, элемент передачи крутящего момента и зубчатое колесо передачи мощности соответствующим образом перемещаются друг относительно друга. Таким образом, крутящий момент может устойчиво передаваться от электродвигателя на зубчатое колесо через элемент передачи крутящего момента и зубчатое колесо передачи мощности.
Согласно еще одному варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, этот инструмент дополнительно включает зубчатое колесо приведения в действие рабочего элемента инструмента, которое заставляет рабочий элемент вращаться в окружном направлении под действием крутящего момента электродвигателя. Кроме того, зубчатое колесо передачи мощности приводят во вращение при помощи зубчатого колеса приведения в действие рабочего элемента через элемент передачи крутящего момента. Согласно данному изобретению, при такой конструкции узел создания удара можно приводить в действие за счет мощности, получаемой от цепочки обеспечения вращения рабочего элемента инструмента.
Согласно следующему варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, концевая часть электродвигателя, дальняя по отношению к оси рабочего элемента инструмента в направлении по оси вращения электродвигателя, прикреплена к внешнему корпусу таким образом, чтобы электродвигатель мог поворачиваться в направлении по оси рабочего элемента инструмента.
Согласно данному изобретению, за счет установки электродвигателя на внешнем корпусе с возможностью поворота, электродвигатель можно использовать как массивную часть рукоятки, что позволяет уменьшить степень передачи вибрации от узла создания удара, являющегося источником вибрации, на рукоятку. При такой конструкции, когда внешний корпус и узел создания удара перемещаются друг относительно друга в осевом направлении рабочего элемента инструмента из-за вибрации, инструмент ударного действия может реагировать на такое перемещение при одновременном улучшении защиты рукоятки от вибрации, возникающей в узле создания удара.
Согласно еще одному варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, при конструкции, в которой концевая часть электродвигателя установлена на внешнем корпусе с возможностью поворота, выходной вал электродвигателя разделен в осевом направлении этого вала, и части разделенного вала сочленены при помощи универсального шарнира. Термин "универсальный шарнир" в данном изобретении относится к сочленению, которое не влияет на передачу крутящего момента, даже при изменении взаимного расположения двух частей разделенного вала и угла между ними. При этой конструкции, когда электродвигатель и узел создания удара перемещаются друг относительно друга в осевом направлении рабочего элемента инструмента из-за вибрации, инструмент ударного действия может плавно передавать крутящий момент электродвигателя в узел создания удара через зубчатое колесо, одновременно реагируя на такое относительное перемещение.
Согласно следующему варианту инструмента ударного действия, предлагаемого настоящим изобретением, этот инструмент имеет пылезащитную крышку, которая закрывает по меньшей мере универсальный шарнир.
ЭФФЕКТ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению, предлагается технология дополнительного снижения вибрации рукоятки при одновременном обеспечении устойчивого перемещения в инструменте ударного действия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид в разрезе, показывающий полную конструкцию перфоратора, конструкция корпуса которого обеспечивает защиту от вибрации, согласно первому варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.2 - еще один вид в разрезе, показывающий полную конструкцию перфоратора в состоянии деформирования винтовой пружины, работающей на сжатие.
Фиг.3 - вид в разрезе в увеличенном масштабе, иллюстрирующий конструкцию корпуса перфоратора, обеспечивающую защиту от вибрации.
Фиг.4 - вид в разрезе, показывающий полную конструкцию перфоратора, конструкция корпуса которого обеспечивает защиту от вибрации, согласно второму варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг.5 - еще один вид в разрезе, показывающий полную конструкцию перфоратора в состоянии, когда приводной электродвигатель повернут (наклонен).
Фиг.6 - вид в разрезе при сечении по линии А-А, показанной на фиг.4.
Фиг.7 - вид в разрезе при сечении по линии В-В, показанной на фиг.4.
Фиг.8 - вид в разрезе при сечении по линии С-С, показанной на фиг.4.
Фиг.9 - вид в разрезе при сечении по линии D-D, показанной на фиг.4.
Фиг.10 - вид в разрезе при сечении по линии Е-Е, показанной на фиг.4.
ПРИМЕРНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первый вариант реализации изобретения
Теперь со ссылкой на фиг.1-3 будет описан первый вариант реализации настоящего изобретения. В данном варианте, в качестве характерного примера инструмента ударного действия, рассмотрен электрический перфоратор. Как показано на фиг.1 и 2, перфоратор 101, соответствующий этому варианту реализации настоящего изобретения, в качестве основных компонентов включает внешний корпус 103, формирующий внешнюю оболочку перфоратора 101, рабочий элемент 119 перфоратора, с возможностью снятия установленный в передней концевой части (на фиг.1 - слева) внешнего корпуса 103 при помощи держателя 137, и рукоятку 109, предназначенную для удерживания пользователем и соединенную с внешним корпусом 103 со стороны, противоположной рабочему элементу 119. Рабочий элемент 119 перфоратора закреплен в полом держателе 137 инструмента таким образом, что он имеет возможность поступательно перемещаться относительно этого держателя в его осевом направлении. Внешний корпус 103, рабочий элемент 119 перфоратора и рукоятка 109 представляют собой компоненты, которые соответствуют "внешнему корпусу", "рабочему элементу" и "рукоятке" в терминологии данного изобретения. В данном варианте реализации настоящего изобретения, для удобства рассмотрения, сторона рабочего элемента 119 перфоратора считается передней, а сторона рукоятки 109 считается задней.
Во внешнем корпусе 103 расположены приводной электродвигатель 111, корпус 105 кривошипно-шатунного механизма, включающий стакан 106, и корпус 107 редуктора. Корпус 105 кривошипно-шатунного механизма, включая стакан 106, и корпус 107 редуктора образуют внутренний корпус 103. В корпусе 105 кривошипно-шатунного механизма расположены механизм 113 преобразования движения и ударный механизм 115, которые обеспечивают поступательное перемещение рабочего элемента 119 перфоратора в его осевом направлении. В корпусе 107 редуктора расположен механизм 117 передачи мощности, который обеспечивает вращение рабочего элемента 119 перфоратора вокруг его оси. Механизм 113 преобразования движения, ударный механизм 115 и механизм 117 передачи мощности образуют внутренний исполнительный механизм для приведения рабочего элемента 119 перфоратора в действие. Приводной электродвигатель 111 закреплен в нижней части внешнего корпуса 103 таким образом, чтобы ось его вращения проходила в вертикальном направлении (по вертикали на фиг.1) по существу перпендикулярно продольному направлению внешнего корпуса 103 (осевому направлению рабочего элемента 119). Рукоятка 109 выполнена как единое целое с внешним корпусом 103, в результате чего приводной электродвигатель 111 по существу составляет единое целое с рукояткой 109.
Механизм 117 передачи мощности подходящим образом уменьшает скорость вращения приводного электродвигателя 111 и передает крутящий момент в механизм 113 преобразования движения, а механизм 113 преобразования движения подходящим образом преобразует крутящий момент приводного электродвигателя 111 в поступательное перемещение и затем приводит в действие ударный механизм 115. В результате в осевом направлении (горизонтальном направлении на фиг.1) рабочего элемента 119 перфоратора при помощи ударного механизма 115 создают ударную силу. Механизм 113 преобразования движения представляет собой компонент, который соответствует "узлу создания удара" в терминологии данного изобретения. Кроме того, механизм 117 передачи мощности подходящим образом уменьшает скорость вращения приводного электродвигателя 111 и передает крутящий момент на рабочий элемент 119 перфоратора через цилиндр 131 и держатель 137, что вызывает вращение рабочего элемента 119 перфоратора в его окружном направлении. Приводной электродвигатель 111 включается, когда пользователь нажимает выключатель 109а, расположенный на рукоятке 109.
Как показано на фиг.3, механизм 113 преобразования движения, в качестве основных компонентов, включает вал 121 кривошипа, который приводится во вращательное движение в горизонтальной плоскости при помощи механизма 117 передачи мощности для передачи крутящего момента приводного электродвигателя 111, диск 123 кривошипа, который приводится во вращение вместе с валом 121 кривошипа, шатун 127, который нежестко соединен с диском 123 кривошипа при помощи шипа 125, и приводной элемент в виде поршня 129, который прикреплен к шатуну 127 при помощи пальца 128. Поршень 129 с возможностью скольжения установлен внутри цилиндра 131. Когда приводной электродвигатель 111 включают, поршень 129 начинает поступательно перемещаться в осевом направлении рабочего элемента 119 внутри цилиндра 131.
Ударный механизм 115, в качестве основных компонентов, включает ударный элемент в виде бойка 133, с возможностью скольжения установленный в отверстии цилиндра 131, и промежуточный элемент в виде переходника 135, который с возможностью скольжения установлен в держателе 137 и служит для передачи кинетической энергии бойка 133 рабочему элементу 119 перфоратора. Между поршнем 129 и бойком 133 в цилиндре 131 создана воздушная камера 131а. Боек 133 приводится в действие колебаниями давления (принцип воздушной пружины) в воздушной камере 131а при скользящем перемещении поршня 129. Как следствие, боек 133 сталкивается с переходником 135 (ударяет о него), который с возможностью скольжения установлен в держателе 137. В результате ударная сила, возникшая при столкновении, передается на рабочий элемент 119 перфоратора через переходник 135.
Механизм 117 передачи мощности, в качестве основных элементов, включает ведущее зубчатое колесо 141, ограничитель 143 крутящего момента, промежуточный вал 145, первое коническое зубчатое колесо 147, второе коническое зубчатое колесо 149, вращающуюся втулку 151, третье коническое зубчатое колесо 153 и четвертое коническое зубчатое колесо 155. Первое коническое зубчатое колесо 147, второе коническое зубчатое колесо 149, вращающаяся втулка 151, третье коническое зубчатое колесо 153 и четвертое коническое зубчатое колесо 155 механизма 117 передачи мощности установлены внутри корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма, а другие элементы механизма 117 установлены внутри корпуса 107 редуктора.
Крутящий момент приводного электродвигателя 111 передается от ведущего зубчатого колеса 141, созданного на выходном валу 112 приводного электродвигателя 111, на промежуточный вал 145 через ограничитель 143 крутящего момента. Ограничитель 143 крутящего момента установлен на промежуточном валу 145 в качестве устройства обеспечения безопасности, которое прерывает передачу мощности от ведущего зубчатого колеса 141 на промежуточный вал 145, когда на рабочем элементе 119 перфоратора возникает избыточная нагрузка, превышающая значение, заранее заданное пружиной 143а ограничителя 143 крутящего момента. После этого крутящий момент, переданный на промежуточный вал 145, передается от первого конического зубчатого колеса 147, которое вращается вместе с промежуточным валом 145 в горизонтальной плоскости, на второе коническое зубчатое колесо 149, которое вращается в вертикальной плоскости в сцеплении с первым коническим зубчатым колесом 147, и затем далее передается со второго конического зубчатого колеса 149 на вращающуюся втулку 151.
Вращающаяся втулка 151 представляет собой цилиндрический элемент, который расположен с внешней стороны цилиндра 131 соосно ему и выполнен с возможностью перемещения в продольном направлении относительно этого цилиндра 131, второго конического зубчатого колеса 149, установленного с внешней стороны передней концевой части вращающейся втулки 151, и третьего конического зубчатого колеса 153, установленного с внешней стороны задней концевой части вращающейся втулки 151. Второе коническое зубчатое колесо 149 в продольном направлении посажено на шлицы вращающейся втулки 151 в ее передней концевой части, а третье коническое зубчатое колесо 153 в продольном направлении посажено на шлицы вращающейся втулки 151 в ее задней концевой части. Таким образом, когда приводной электродвигатель 111 включается, данные три элемента, а именно второе коническое зубчатое колесо 149, вращающаяся втулка 151 и третье коническое зубчатое колесо 153, начинают вращаться вместе.
Третье коническое зубчатое колесо 153 сцеплено с четвертым коническим зубчатым колесом 155, установленным на валу 121 кривошипа. Таким образом, крутящий момент вращающейся втулки 151 передается от третьего конического зубчатого колеса 153, которое вращается в вертикальной плоскости вместе с вращающейся втулкой 151, на вал 121 кривошипа через четвертое коническое зубчатое колесо 155, в результате чего вал 121 кривошипа вращается в горизонтальной плоскости. Это позволяет привести в действие механизм 113 преобразования движения и ударный механизм 115. Вращающаяся втулка 151 и четвертое коническое зубчатое колесо 155 представляют собой компоненты, которые соответствуют "элементу передачи крутящего момента" и "зубчатому колесу" в терминологии данного изобретения. Третье коническое зубчатое колесо 153 с возможностью вращения установлено на подшипнике 169 скольжения, который расположен в кожухе 163 подшипников, а вал 121 кривошипа с возможностью вращения установлен на подшипнике 167 качения, который расположен в кожухе 163 подшипников.
Далее на внутренней окружной поверхности вращающейся втулки 151 созданы зубья 151а муфты, которые сцеплены с зубьями 131b муфты, созданными на внешней окружной поверхности цилиндра 131. Таким образом, крутящий момент вращающейся втулки 151 передается на цилиндр 131 при помощи зубьев 151а, 131b муфты, а затем - на рабочий элемент 119 перфоратора через держатель 137, который соединен с цилиндром 131 при помощи соединительного штифта 132, что приводит рабочий элемент 119 перфоратора во вращение.
На верхней поверхности корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма расположен элемент смены режима работы в виде поворотного переключателя 175 режима работы, который может вручную задействовать пользователь. Поворотный переключатель 175 режима работы обеспечивает переход между режимом отбойного молотка, в котором рабочий элемент 119 перфоратора начинает выполнять по меньшей мере операцию долбления только за счет перемещения с ударом, и режимом перфоратора, в котором рабочий элемент 119 перфоратора начинает выполнять операцию сверления с ударом за счет перемещения с ударом и вращения. При переключении поворотного переключателя 175 режима работы вращающаяся втулка 151 скользит в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора. Поворотный переключатель 175 режима работы установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, поперечной относительно оси рабочего элемента 119 перфоратора. Поворотный переключатель 175 режима работы имеет эксцентрик 175а, который входит в сопряжение с проходящей по окружности кольцевой канавкой 151b, созданной на внешней поверхности вращающейся втулки 151. Когда пользователь поворачивает поворотный переключатель 175 режима работы, вращающаяся втулка 151 сдвигается вдоль цилиндра 131 в осевом направлении рабочего элемента 119 под действием эксцентрика 175а.
Когда поворотный переключатель 175 режима работы переведен в режим перфоратора, вращающаяся втулка 151 сдвинута назад (в направлении рукоятки 109), и зубья 151а муфты на вращающейся втулке 151 сцеплены с зубьями 131b муфты на цилиндре 131, в результате чего крутящий момент передается на цилиндр 131. Таким образом, в этом случае приводятся в действие механизм 113 преобразования движения и ударный механизм 115, а крутящий момент вращающейся втулки 151 передается на цилиндр 131 и затем передается на рабочий элемент 119 перфоратора через держатель 137, который соединен с цилиндром 131 соединительным штифтом 132. Это вызывает перемещение с ударом и вращение рабочего элемента 119 перфоратора.
Когда поворотный переключатель 175 режима работы переведен в режим отбойного молотка, вращающаяся втулка 151 сдвинута вперед (в направлении рабочего элемента 119 перфоратора), и зубья 151а муфты на вращающейся втулке 151 выведены из сцепления с зубьями 131b муфты на цилиндре 131, в результате чего крутящий момент больше не передается на цилиндр 131. Таким образом, в этом случае под действием механизма 113 преобразования движения и ударного механизма 115 рабочий элемент 119 совершает только перемещение с ударом. Поэтому, согласно этому варианту реализации настоящего изобретения, вращающаяся втулка 151 служит не только для передачи (распределения) крутящего момента приводного электродвигателя 111, являющегося источником вращательной энергии, как в механизм 113 преобразования движения, так и на рабочий элемент 119 перфоратора, но также служит муфтовым элементом для смены режима работы.
Держатель 137 установлен в передней части корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма таким образом, чтобы он мог перемещаться в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора и вращаться в окружном направлении относительно корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма в переднем подшипнике 161 скольжения. Кожух 163 подшипников, расположенный в задней части корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма, установлен таким образом, чтобы он мог перемещаться в осевом направлении относительно этого корпуса 105 в заднем подшипнике 165 скольжения. Между задней торцевой поверхностью кожуха 163 подшипников и передней поверхностью задней торцевой части корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма по оси рабочего элемента в качестве упругого элемента связи установлена винтовая пружина 171, работающая на сжатие, которая сжимается и растягивается в осевом направлении упомянутого рабочего элемента. Винтовая пружина 171, работающая на сжатие, представляет собой компонент, который соответствует "упругому элементу" в терминологии данного изобретения. Винтовая пружина 171, работающая на сжатие, создает перемещающую силу, приводящую к толканию кожуха 163 подшипников вперед. Эта перемещающая сила воспринимается резиновым кольцом 173, которое установлено между задним фланцем 137а держателя 137 и внутренним буртиком 106а стакана 106.
Более конкретно, в данном варианте реализации настоящего изобретения не только держатель 137, цилиндр 131, механизм 113 преобразования движения и ударный механизм 115, но также и третье и четвертое конические зубчатые колеса 153 и 155 механизма 117 передачи мощности, опорой которым служит кожух 163 подшипников, установлены в корпусе 105 кривошипно-шатунного механизма таким образом, что они могут перемещаться в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора под действием винтовой пружины 171, работающей на сжатие. Корпус 105 кривошипно-шатунного механизма выполнен как единое целое с внешним корпусом 103. Поэтому внешний корпус 103, изготовленный как единое целое с рукояткой 109, связан с механизмом 113 преобразования движения и ударным механизмом 115 (которые здесь также будут называться узлом ударного механизма, включающим как механизм 113 преобразования движения, так и ударный механизм 115), являющимися источниками вибрации, через упругую винтовую пружину 171, работающую на сжатие.
В перфораторе 101, имеющем описанную выше конструкцию, когда пользователь удерживает рукоятку 109 и нажимает выключатель 109а, чтобы включить приводной электродвигатель 111, одновременно оказывая давление на внешний корпус 103 в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора и прижимая этот элемент к обрабатываемой детали, крутящий момент приводного электродвигателя 111 передается от вращающейся втулки 151 механизма 117 передачи мощности в механизм 113 преобразования движения через третье и четвертое конические зубчатые колеса 153, 155. В результате работа механизма 113 преобразования движения вызывает скольжение поршня 129 в цилиндре 131. Это скольжение заставляет боек 133 поступательно перемещаться внутри цилиндра 131 под действием колебаний давления воздуха или под действием "воздушной пружины", в воздушной камере 131а цилиндра 131. Как следствие, боек 133 сталкивается с переходником 135, что приводит к передаче кинетической энергии, созданной при таком столкновении, в рабочий элемент 119 перфоратора.
При этом, когда поворотный переключатель 175 режима работы установлен в режим отбойного молотка, вращающаяся втулка 151 сдвинута вперед, и зубья 151а муфты на вращающейся втулке 151 выведены из сцепления с зубьями 131b муфты на цилиндре 131, в результате чего крутящий момент больше не передается на цилиндр 131. Поэтому рабочий элемент 119 перфоратора выполняет операцию долбления только за счет перемещения с ударом в его осевом направлении.
С другой стороны, когда поворотный переключатель 175 режима работы установлен в режим перфоратора, вращающаяся втулка 151 сдвинута назад, и зубья 151а муфты на вращающейся втулке 151 сцеплены с зубьями 131b муфты на цилиндре 131, в результате чего крутящий момент приводного электродвигателя 111 через вращающуюся втулку 151 передается на цилиндр 131. Поэтому цилиндр 131 и держатель 137 приводятся во вращение в вертикальной плоскости, и рабочий элемент 119 перфоратора начинает вращаться вместе с держателем 137. Как следствие, рабочий элемент 119 перфоратора выполняет операцию сверления с ударом (операцию бурения) обрабатываемой детали (бетона) за счет перемещения с ударом в осевом направлении и вращения в окружном направлении.
Во время долбления или сверления с ударом в узле ударного механизма (механизме 113 преобразования движения и ударном механизме 115) возникают импульсные и циклические вибрации в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора. При такой вибрации винтовая пружина 171, работающая на сжатие, упруго деформируется, что приводит к перемещению связанного через эту пружину механизма 113 преобразования движения в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора относительно корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма. Таким образом, можно уменьшить передачу вибрации от механизма 113 преобразования движения на корпус 105 кривошипно-шатунного механизма. На фиг.2 показано состояние, когда винтовая пружина 171, работающая на сжатие, деформируется. Как следствие, внешний корпус 103, к которому прикреплен корпус 105 кривошипно-шатунного механизма, и рукоятка 109, выполненная как единое целое с внешним корпусом 103, защищены от вибрации.
При этом в данном варианте реализации настоящего изобретения, приводной электродвигатель 111 прикреплен к внешнему корпусу 103. При такой конструкции, когда приводной электродвигатель 111, как компонент большой массы, прикреплен к внешнему корпусу 103, можно сделать массу рукоятки 109, выполненной как единое целое с внешним корпусом 103, относительно большой по сравнению с механизмом 113 преобразования движения и ударным механизмом 115, который заставляет рабочий элемент 119 перфоратора совершать перемещение с ударом, что позволяет улучшить защиту рукоятки 109 от вибрации.
Кроме того, в данном варианте реализации настоящего изобретения, не только приводной электродвигатель 111, но также и внутренний корпус, содержащий корпус 105 кривошипно-шатунного механизма и корпус 107 редуктора, и большинство компонентов или элементов механизма 117 передачи мощности, установленных внутри корпуса 105 кривошипно-шатунного механизма и корпуса 107 редуктора, прикреплены к внешнему корпусу 103 или связаны с ним. Поэтому за счет этих элементов, также как за счет приводного электродвигателя 111, общая масса внешнего корпуса 103 дополнительно увеличивается, что позволяет дополнительно улучшить защиту рукоятки 109 от вибрации.
Далее, в данном варианте реализации настоящего изобретения, вращающаяся втулка 151 установлена таким образом, что она может перемещаться в осевом направлении относительно цилиндра 131 и третьего конического зубчатого колеса 153 и вращаться вместе с цилиндром 131 и третьим коническим зубчатым колесом 153. Поэтому вращающаяся втулка 151 может передавать крутящий момент со второго конического зубчатого колеса 149 на цилиндр 131 и третье коническое зубчатое колесо 153, не подвергаясь воздействию вибрации, возникающей в осевом направлении рабочего элемента.
Кроме того, в данном варианте реализации настоящего изобретения, крутящий момент приводного электродвигателя 111 распределяется вращающейся втулкой 151 по следующим направлениям: обеспечение мощности удара рабочего элемента 119 перфоратора и обеспечение мощности вращения рабочего элемента 119 перфоратора. Поэтому компоненты, относящиеся к передаче мощности между вращающейся втулкой 151 и ведущим зубчатым колесом 141, включая вращающуюся втулку 151, используются для обоих этих направлений. Как следствие, можно разумным образом уменьшить число деталей, необходимых для приведения в действие рабочего элемента 119 перфоратора.
Далее, в данном варианте реализации настоящего изобретения, чтобы привести в действие механизм 113 преобразования движения, третье и четвертое конические зубчатые колеса 153, 155, опорой которым служат подшипники 167, 169 в кожухе 163 подшипников, связаны таким образом, что они могут перемещаться вместе с механизмом 113 преобразования движения в осевом направлении рабочего элемента относительно внешнего корпуса 103. Поэтому взаимное расположение механизма 113 преобразования движения и третьего и четвертого конических зубчатых колес 153, 155 сохраняется неизменным, несмотря на вибрацию, что позволяет обеспечить устойчивое и плавное перемещение.
Долбление или сверление с ударом выполняются рабочим элементом 119 перфоратора в условиях, когда пользователь, удерживающий рукоятку 109, прикладывает давление к внешнему корпусу 103 в осевом направлении этого элемента 119 и прижимает этот элемент 119 к обрабатываемой детали. В данном варианте реализации настоящего изобретения держатель 137 и кожух 163 подшипников установлены в корпусе 105 кривошипно-шатунного механизма на переднем и заднем подшипниках 161, 165 скольжения, то есть их перемещение допускается только в осевом направлении этого корпуса 105. Такая конструкция позволяет обеспечить стабильные условия прижатия рабочего элемента 119 перфоратора к обрабатываемой детали.
Второй вариант реализации изобретения
Теперь со ссылкой на фиг.4-10 будет описан перфоратор 201, соответствующий второму варианту реализации настоящего изобретения. Внутренний исполнительный механизм, предназначенный для приведения в действие рабочего элемента 219 перфоратора (механизм 213 преобразования движения, заставляющий рабочий элемент 219 перфоратора совершать перемещение с ударом, и ударный механизм (не показаны)), и механизм 217 передачи мощности, предназначенный для передачи крутящего момента на рабочий элемент 219 перфоратора, по существу имеют ту же конструкцию, что и в описанном выше первом варианте реализации настоящего изобретения. Однако в данном варианте реализации настоящего изобретения, для удобства пояснения, на фиг.8 показана часть механизма 213 преобразования движения, а на фиг.7 показана часть механизма 217 передачи мощности. Механизм 213 преобразования движения является компонентом, который соответствует "узлу создания удара" в терминологии данного изобретения.
Как показано на фиг.4 и 5, внешний корпус 203 выполнен как единое целое с рукояткой 209. Внешний корпус 203 и рукоятка 209 представляют собой компоненты, которые соответствуют "внешнему корпусу" и "рукоятке" в терминологии данного изобретения. Как показано на фиг.4-6, во внешнем корпусе 203 расположены корпус 208 электродвигателя, в котором расположен приводной электродвигатель 211, и внутренний корпус 205, в котором расположены механизм 213 преобразования движения, ударный механизм и механизм 217 передачи мощности. Приводной электродвигатель 211 включается, когда пользователь нажимает выключатель 209а, расположенный на рукоятке 209. Приводной электродвигатель 211 установлен таким образом, чтобы его ось вращения проходила в вертикальном направлении (по вертикали на фиг.4), по существу перпендикулярно осевому направлению рабочего элемента 219 перфоратора, при этом со стороны концевой части (нижней концевой части) приводного электродвигателя, дальней по отношению к оси рабочего элемента 219 перфоратора, корпус 208 электродвигателя прикреплен к внешнему корпусу 203 таким образом, чтобы он мог поворачиваться на валу 281 в направлении по оси рабочего элемента.
В концевой части (задней), если смотреть в осевом направлении, внутренний корпус 205 связан с внешним корпусом 203 через упругие резиновые элементы 283, 284 в форме шариков, защищающие от вибрации (в данном варианте - по два на верхнем и нижнем краях), что позволяет этому корпусу 205 перемещаться в осевом направлении рабочего элемента 219 перфоратора относительно внешнего корпуса 203. Опорой другой концевой части внутреннего корпуса 205, если смотреть в осевом направлении, при установке во внешнем корпусе 203 служит резиновое кольцо 285, круглое в сечении, что позволяет этому корпусу 205 перемещаться в осевом направлении рабочего элемента 219 перфоратора относительно внешнего корпуса 203. Более конкретно, в данном варианте реализации настоящего изобретения, внутренний корпус 205, в котором расположены механизм 213 преобразования движения и ударный механизм, являющиеся источниками вибрации, и механизм 217 передачи мощности, прикреплен к внешнему корпусу 203, выполненному как единое целое с рукояткой 209, через упругие резиновые элементы 283, 284 таким образом, что этот корпус 205 может перемещаться в осевом направлении рабочего элемента относительно внешнего корпуса 203. Упругие резиновые элементы 283, 284 представляют собой компоненты, которые соответствуют "упругому элементу" в терминологии данного изобретения.
На фиг.9 показаны два верхних упругих резиновых элемента 283, а на фиг.10 показаны два нижних упругих резиновых элемента 284. Как показано на чертежах, верхний и нижний упругие резиновые элементы 283, 284 расположены с правой и левой сторон от оси рабочего элемента 219 перфоратора. Верхний и нижний упругие резиновые элементы 283, 284 зафиксированы между имеющей, в общем, форму полусферы вогнутой поверхностью 286а внешней опорной области 286 для резинового элемента, созданной на внешнем корпусе 203, и имеющей, в общем, форму полусферы вогнутой поверхностью 287а внутренней опорной области 287 для резинового элемента, созданной на внутреннем корпусе 205.
В данном варианте реализации настоящего изобретения, для связи внешнего и внутреннего корпусов 203, 205 через верхний и нижний упругие резиновые элементы 283, 284, в верхних правой и левой частях контактные поверхности внешней и внутренней опорных областей 286, 287 для резинового элемента, которые расположены друг против друга, имеют, в общем, форму перевернутой буквы V, если смотреть со стороны рукоятки 209, а в нижних правой и левой частях контактные поверхности внешней и внутренней опорных областей 286, 287 для резинового элемента, которые расположены друг против друга, имеют, в общем, форму буквы V, если смотреть со стороны рукоятки 209. Более конкретно, контактные поверхности внешней и внутренней опорных областей 286, 287 для резинового элемента, которые расположены друг против друга, проходят параллельно в осевом направлении рабочего элемента 119 перфоратора и наклонены под углом приблизительно 45 градусов к горизонтали и вертикали, проходящим в плоскости, перпендикулярной относительно этого осевого направления. При такой конструкции в упомянутом осевом направлении на упругие резиновые элементы 283, 284 действует, главным образом, сдвигающая сила, а в направлении, перпендикулярном упомянутому осевому направлению, на эти упругие резиновые элементы действует, главным образом, сжимающая сила.
Резиновое кольцо 285 установлено в качестве направляющего элемента, служащего для задания направления перемещения внутреннего корпуса 205 относительно внешнего корпуса 203 в осевом направлении рабочего элемента перфоратора. Резиновое кольцо 285 расположено в кольцевом пространстве, которое создано между внешней поверхностью внутреннего корпуса 205 (передней поверхностью внешнего буртика 205а кольцевой формы, созданного на внешней поверхности внутреннего корпуса 205) и внутренней поверхностью внешнего корпуса 203 (внутренней поверхностью буртика 203а кольцевой формы, созданного на внутренней поверхности внешнего корпуса 203). В результате резиновое кольцо 285 не дает внутреннему корпусу 205 ненужным образом перемещаться в направлении, поперечном осевому направлению рабочего элемента перфоратора, относительно внешнего корпуса 203. Таким образом, при выполнении операции долбления или сверления с ударом, когда рабочий элемент 219 перфоратора прижимают к обрабатываемой детали, можно предотвратить ненужное перемещение рабочего элемента 219 перфоратора в направлении, поперечном осевому направлению этого рабочего элемента, относительно внешнего корпуса 203, что позволяет выполнять данную операцию в стабильных условиях.
Как показано на фиг.6, выходной вал 212 приводного электродвигателя 211 проходит во внутренний корпус 205, и на дальнем конце выходного вала 212 выполнено ведущее зубчатое колесо 241, в результате чего механизм 213 преобразования движения приводится в действие ведомым зубчатым колесом 242, сцепленным с ведущим зубчатым колесом 241. Ведомое зубчатое колесо 242 представляет собой компонент, который соответствует "зубчатому колесу" в терминологии данного изобретения. На фиг.8 показаны вал 221 кривошипа, на котором закреплено ведомое зубчатое колесо 242, диск 223 кривошипа, шип 225 и шатун 227 механизма 213 преобразования движения.
На фиг.7 показаны ограничитель 243 крутящего момента, промежуточный вал 245 и первое коническое зубчатое колесо 247 механизма 217 передачи мощности. В данном варианте реализации настоящего изобретения ограничитель 243 крутящего момента приводится в действие ведомым зубчатым колесом 242, и крутящий момент передается от первого конического зубчатого колеса 247 на держатель (не показан) непосредственно или через второе коническое зубчатое колесо (не показано) и цилиндр (не показан).
Корпус 208 электродвигателя, в котором расположен приводной электродвигатель 211, поворачивается на валу 281 в направлении по оси рабочего элемента, когда внутренний корпус 205 и внешний корпус 203 перемещаются в осевом направлении этого элемента друг относительно друга. Чтобы соответствовать такому повороту, выходной вал 212 приводного электродвигателя 211 разделен в его осевом направлении на тело 212а вала и верхнюю часть 212b вала, на которой выполнено ведущее зубчатое колесо 241. На торце тела 212а выполнено осевое отверстие 291 шестиугольной формы, а в верхней части 212b создан сферический элемент 292, имеющий в сечении шестиугольную форму. Сферический элемент 292 устанавливают в отверстии 291 шестиугольной формы таким образом, чтобы он мог перемещаться относительно отверстия в направлении по его оси (в осевом направлении вала). В результате тело 212а вала и верхняя часть 212b вала сочленены таким образом, что между ними можно передавать крутящий момент и их можно сгибать в месте сочленения. Отверстие 291 шестиугольной формы и сферический элемент 292 образуют "универсальный шарнир" по терминологии данного изобретения. Кроме того, концевые в осевом направлении области верхней части 212b с возможностью вращения установлены во внутреннем корпусе 205 на подшипниках.
Далее, тело 212а вала установлено во внутреннем корпусе 205 на сферическом подшипнике 295 таким образом, что оно может перемещаться во всех направлениях относительно этого внутреннего корпуса. Сферический подшипник 295 включает сферическую вогнутую часть 293, которая прикреплена к внутреннему корпусу 205, и сферический элемент 294, который помещен в сферическую вогнутую часть 293. Сферический элемент 294 установлен на внешней поверхности концевой области тела 212а вала таким образом, что он может скользить в осевом направлении вала. На фиг.5 внутренний корпус 205 показан переместившимся назад (в направлении рукоятки 209) в осевом направлении рабочего элемента перфоратора относительно внешнего корпуса 203, в результате чего приводной электродвигатель 211 поворачивается назад, и выходной вал 212 сгибается, в общем, принимая ломаную форму.
Кроме того, зоны корпуса 208 двигателя и внутреннего корпуса 205, которые включают место сочленения тела 212а и верхней части 212b вала, закрыты гибкой (резиновой) пылезащитной крышкой 297.
Перфоратор 201, соответствующий данному варианту реализации настоящего изобретения, имеет описанную выше конструкцию. Поэтому во время работы, при приведении в действие узла ударного механизма, во внутреннем корпусе 205 в осевом направлении рабочего элемента 219 перфоратора возникают импульсные и циклические вибрации. Однако передача вибрации от внутреннего корпуса 205 на внешний корпус 203 и рукоятку 209 уменьшается за счет упругого деформирования упругих резиновых элементов 283, 284. При этом, в данном варианте реализации настоящего изобретения, приводной электродвигатель 211 установлен во внешнем корпусе 203 таким образом, чтобы он мог поворачиваться в направлении по оси рабочего элемента перфоратора. При такой конструкции, когда приводной электродвигатель 211, как компонент большой массы, прикреплен к внешнему корпусу 203, массу рукоятки 209, выполненной как единое целое с внешним корпусом 203, можно сделать относительно большой по сравнению с внутренним корпусом 205, в котором расположен узел ударного механизма, что позволяет улучшить защиту рукоятки 209 от вибрации.
Далее, упругие резиновые элементы 283, 284 имеют жесткость при сдвиге, более низкую по сравнению с их жесткостью при сжатии, или, другими словами, можно сильнее уменьшить вибрацию за счет деформации сдвига, чем за счет деформации сжатия. В данном варианте реализации настоящего изобретения, чтобы использовать это свойство, сделано так, что упругие резиновые элементы 283, 284 подвергаются деформации сдвига в осевом направлении рабочего элемента перфоратора. При такой конструкции можно усилить эффект снижения вибрации рукоятки 209 за счет деформации сдвига, возникающей в упругих резиновых элементах 283, 284.
Кроме того, упругие резиновые элементы 283, 284 подвергаются деформации сжатия в горизонтальном направлении и вертикальном направлении, поперечных осевому направлению рабочего элемента 219 перфоратора. При такой конструкции можно предотвратить ненужное перемещение внешнего корпуса 203 и внутреннего корпуса 205 друг относительно друга в горизонтальном направлении и вертикальном направлении, что позволяет обеспечить стабильные условия прижатия рабочего элемента 219 перфоратора к обрабатываемой детали.
Далее, в данном варианте реализации настоящего изобретения, ведущее зубчатое колесо 241 и ведомое зубчатое колесо 242, которые приводят в действие механизм 213 преобразования движения, расположены во внутреннем корпусе 205 и закреплены во внешнем корпусе 203 вместе с механизмом 213 преобразования движения таким образом, что они могут перемещаться в осевом направлении рабочего элемента перфоратора относительно внешнего корпуса 203. Поэтому взаимное расположение механизма 213 преобразования движения, ведущего зубчатого колеса 241 и ведомого зубчатого колеса 242 сохраняется неизменным, несмотря на вибрацию, что позволяет обеспечить устойчивое и плавное перемещение.
Для второго варианта реализации настоящего изобретения указано, что упругие резиновые элементы 283, 284 являются сферическими, но они также могут быть цилиндрическими. Далее, указано, что место сочленения разделенного выходного вала 212 имеет такую конструкцию, при которой в теле 212а вала выполнено отверстие 291 шестиугольной формы, а в верхней части 212b вала выполнен сферический элемент 292, имеющий в сечении шестиугольную форму, но их, кроме того, можно поменять местами. Универсальный шарнир не ограничивается конструкцией, содержащей отверстие 291 шестиугольной формы и сферический элемент 292, имеющий в сечении шестиугольную форму.
Далее, в описанных выше первом и втором вариантах реализации настоящего изобретения в качестве характерного примера инструмента ударного действия рассмотрен перфоратор, но изобретение также может быть применено к отбойному молотку, в котором рабочий элемент 119 или 219 заставляют совершать в осевом направлении только перемещение с ударом.
Принимая во внимание описанное выше изобретение, могут быть предусмотрены следующие аспекты.
Аспект 1
"Инструмент ударного действия по любому из пп.1-3, содержащий внутренний корпус, в котором расположен узел создания удара, причем внутренний корпус прикреплен к внешнему корпусу".
Аспект 2
"Инструмент ударного действия в соответствии с аспектом 1, в котором узел создания удара установлен во внутреннем корпусе на переднем и заднем подшипниках скольжения и выполнен с возможностью скольжения в осевом направлении рабочего элемента инструмента относительно внутреннего корпуса".
Аспект 3
"Инструмент ударного действия по п.3, дополнительно содержащий элемент переключения режима работы, обеспечивающий переключение между режимом отбойного молотка, в котором рабочий элемент совершает только перемещение с ударом, и режимом перфоратора, в котором рабочий элемент совершает перемещения с ударом и вращения, причем элемент передачи мощности также служит в качестве муфтового элемента для переключения режима работы, который передает крутящий момент электродвигателя на рабочий элемент, когда элемент переключения режима работы переведен в режим перфоратора, и прерывает передачу крутящего момента, когда элемент переключения режима работы переведен в режим отбойного молотка".
Аспект 4
"Инструмент ударного действия по любому из пп.1-6, содержащий механизм преобразования движения, который преобразует вращательное движение в поступательное, и ударный элемент, который совершает поступательное перемещение под управлением механизма преобразования движения и создает ударную силу, действующую на рабочий элемент инструмента".
Аспект 5
"Инструмент ударного действия по любому из пп.4-6, в котором упругий элемент содержит упругий резиновый элемент, и упругий элемент подвергается, главным образом, деформации сдвига в осевом направлении рабочего элемента и, главным образом, деформации сжатия в направлении, поперечном осевому направлению рабочего элемента перфоратора".
Аспект 6
"Инструмент ударного действия по п.6, в котором универсальный шарнир, предназначенный для сочленения частей разделенного вала, содержит отверстие шестиугольной формы, созданное в одной из частей разделенного вала, и сферический элемент, имеющий в сечении шестиугольную форму, созданный в другой части разделенного вала и установленный в отверстии шестиугольной формы".
Ссылочные обозначения
101 - Перфоратор (Инструмент ударного действия)
103 - Внешний корпус
105 - Корпус кривошипно-шатунного механизма
106 - Стакан
106а - Внутренний буртик
107 - Корпус редуктора
109 - Рукоятка
109а - Выключатель
111 - Приводной электродвигатель (Электродвигатель)
112 - Выходной вал
113 - Механизм преобразования движения (Узел создания удара)
115 - Ударный механизм
117 - Механизм передачи мощности
119 - Рабочий элемент перфоратора (Рабочий элемент инструмента)
121 - Вал кривошипа
123 - Диск кривошипа
125 - Шип
127 - Шатун
128 - Палец
129 - Поршень
131 - Цилиндр
131а - Воздушная камера
131b - Зубья муфты
132 - Соединительный штифт
133 - Боек
135 - Переходник
137 - Держатель
137а - Задний фланец
141 - Ведущее зубчатое колесо
143 - Ограничитель крутящего момента
143а - Пружина
145 - Промежуточный вал
147 - Первое коническое зубчатое колесо
149 - Второе коническое зубчатое колесо (Зубчатое колесо приведения в действие рабочего элемента)
151 - Вращающаяся втулка (Элемент передачи крутящего момента)
151а - Зубья муфты
151b - Кольцевая канавка
153 - Третье коническое зубчатое колесо (Зубчатое колесо передачи мощности)
155 - Четвертое коническое зубчатое колесо (Зубчатое колесо)
161 - Передний подшипник скольжения
163 - Кожух подшипников
165 - Задний подшипник скольжения
167 - Подшипник качения
169 - Подшипник скольжения
171 - Винтовая пружина, работающая на сжатие (Упругий элемент)
173 - Резиновое кольцо
175 - Поворотный переключатель режима работы (Элемент смены режима работы)
175а - Эксцентрик
201 - Перфоратор (Инструмент ударного действия)
203 - Внешний корпус
203а - Внутренний буртик
205 - Внутренний корпус
205а - Внешний буртик
208 - Корпус электродвигателя
209 - Рукоятка
209а - Выключатель
211 - Приводной электродвигатель (Электродвигатель)
212 - Выходной вал
212а - Тело вала
212b - Верхняя часть вала
213 - Механизм преобразования движения (Узел создания удара)
217 - Механизм передачи мощности
219 - Рабочий элемент перфоратора (Рабочий элемент инструмента)
221 - Вал кривошипа
223 - Диск кривошипа
225 - Шип
227 - Шатун
241 - Ведущее зубчатое колесо
242 - Ведомое зубчатое колесо
243 - Ограничитель крутящего момента
245 - Промежуточный вал
247 - Первое коническое зубчатое колесо
281 - Вал
283, 284 - Упругий резиновый элемент (Упругий элемент)
285 - Резиновое кольцо
286 - Внешняя опорная область для резинового элемента
286а - Сферическая вогнутая поверхность
287 - Внутренняя опорная область для резинового элемента
287а - Сферическая вогнутая поверхность
291 - Отверстие шестиугольной формы
292 - Сферический элемент
293 - Сферическая вогнутая часть
294 - Сферический элемент
295 - Сферический подшипник
297 - Пылезащитная крышка.