CN101203359B - 具有电动直线驱动装置的冲击机构 - Google Patents

Abstract

一种(例如)空气弹簧冲击机构型式的冲击机构，具有一个电动直线驱动装置、一个可在直线驱动装置作用下在冲击机构壳体(9)中进行往复运动的驱动活塞(1)、以及一个冲击活塞(3)。在驱动活塞(1)的前端以及/或者后端有一个辅助空腔(14，17)，且至少可以暂时将该空腔与大气隔绝，从而可以在辅助空腔(14，17)内形成空气弹簧。空气弹簧将驱动活塞(1)在其反转点中制动，从而有利于反向运动，且不会使得电动直线驱动装置承受负荷。

Description

具有电动直线驱动装置的冲击机构

技术领域

本发明涉及一种符合权利要求1所述特征的，具有电动直线驱动装置的冲击机构。

背景技术

通常均通过电机驱动冲击钻和/或者冲击锤(以下称作冲击锤)，电机的转子使得驱动轴转动，将旋转运动转变成传递给冲击机构中的驱动元件的往复直线运动。适合作为冲击机构的尤其是空气弹簧冲击机构，在其中能够使作为驱动元件的驱动活塞往复运动。

编号为DE 102 04 861 A1的公开说明书就公开了一种用于冲击锤的空气弹簧冲击机构，可通过电动直线驱动装置驱动其中的驱动活塞。驱动活塞与直线驱动装置的转子相耦合，从而将转子的直线往复运动传递到驱动活塞上。在空气弹簧冲击机构中，通常通过空气弹簧将驱动活塞的运动传递给冲击活塞，冲击活塞则按照已知的方式朝向冲头末端或者连接在中间的砧座冲击。

就此类电磁式直线驱动系统而言，必须在转子以及与其相耦合的驱动活塞到达其极限位置时对其进行制动，以便能够改变运动方向。唯有如此，才有可能实现往复冲击运转模式。当实施制动时，尽管可以将一部分动能转变成电能回馈到中间电路之中，但在围住转子的定子线圈中仍然会产生使得冲击系统效率变差的损耗热。此外，还必须利用适当的冷却装置排出损耗热。

因此，最好将由转子和驱动活塞所组成的驱动单元的动能暂时蓄存在弹簧之中，使其在反转运动方向之后可供反向运动使用，从而辅助直线驱动装置的电磁驱动力。

在编号为EP0 718 075 A1以及DE24 19 164A1的公开说明书中就公布了一种用于冲击机构的电动驱动装置，通过一个机械螺旋弹簧作为终端挡块来截止冲击活塞的反向运动。当冲击活塞重新向前运动时，螺旋弹簧就会释放出所蓄存的能量，并且以此来辅助前进或冲击运动。但上述冲击机构并非空气弹簧冲击机构，且驱动活塞和冲击活塞之间没有隔离装置。

此外，螺旋弹簧的缺点在于：可能会在高冲击速度下发生破裂，还会产生很大的振动噪声。除此之外，如果螺旋弹簧的尺寸过于偏小，且冲击活塞的冲击速度较高，弹簧就会压缩到底，从而可能会导致冲击机构受损。

发明内容

本发明的任务在于，阐述一种具有电动直线驱动装置的冲击机构，可在直线驱动装置的运动方向反转时对电磁驱动力进行辅助，且不必顾虑出现其它类型的冲击机构所具有的缺点。

本发明所述任务可通过权利要求1所述的冲击机构加以解决。本发明的有益设计型式均在相关独立权利要求中阐述。

本发明所述的冲击机构具有一个电动直线驱动装置、一个可在直线驱动装置作用下在冲击机构壳体中往复运动的驱动元件、一个用于朝向冲头冲击的冲击元件、以及一个在驱动元件和冲击元件之间起到联接作用的耦合装置，可通过该耦合装置将驱动元件的运动传递给冲击元件。本发明所述冲击机构的特征在于：在驱动元件的前端以及/或者后端(朝向冲击方向观察)有一个起到反转作用的空腔，且该反转空腔至少可以暂时与大气隔绝，从而在反转空腔中形成反作用于驱动元件以及/或者冲击元件的反转空气弹簧。

根据本发明所述，在冲击机构运转过程中，可以在驱动元件前端以及/或者后端形成空气弹簧。当驱动元件朝向空气弹簧或者容纳空气弹簧的反转空腔方向运动时，驱动元件的运动就会使得这种反转空气弹簧承载或受到压缩。当驱动元件的直线运动反转方向时，反转空气弹簧中的气压就会将作用力施加到驱动元件上，从而对运动方向的反转予以辅助，并且使驱动元件反向加速运动。

实际上并非一定要将反转空气弹簧在空间上沿轴向布置于驱动元件前端以及/或者后端，反转空腔中的反转空气弹簧其实可以在任意位置中。但关键在于：反转空气弹簧的作用力应可传递给驱动元件(或者冲击元件)，或者反过来通过驱动元件(冲击元件)使得反转空气弹簧承载。

空气弹簧系统在冲击机构方面已经取得了非常高的可靠性，并且在相应的设计中具有良好的效果。由于弹簧变形曲线具有渐变特性(尤其在末端范围内)，可避免完全压缩空气弹簧，从而使得构成空腔的彼此相对运动部件可避免发生猛烈的固体冲击负荷。因此，反转空气弹簧的结构长度短于线性金属弹簧系统(螺旋弹簧)的结构长度。此外，空气弹簧产生的噪声较少。

在本发明的一种特别有益的设计型式中，驱动元件与直线驱动装置的转子联接在一起，并且与转子构成一个整体驱动单元。特别有益的型式为：驱动元件支撑转子，或者基本上完全通过转子构成驱动元件，使得转子同时具有驱动元件的作用。

直线电机可以是一种开关磁阻电机(SR-电机)，在转子运动范围内具有多个驱动线圈(定子)，可根据所需的驱动元件运动控制这些线圈的开关。本发明所述直线电机也可以是一种电动驱动装置，例如单一电磁线圈形式的驱动装置，可将其作为驱动元件的驱动线圈。例如，只要通过在驱动元件前端的反向空腔内产生的反转空气弹簧，就可以使驱动元件反向运动。

在本发明所述的一种设计型式中，通过一个作用于驱动元件和冲击元件之间的挡块来构成耦合装置。可以通过该挡块直接将驱动元件的运动传递给冲击元件。也可以有一种变型，它通过使冲击元件根据驱动元件的运动进行往复运动的两个挡块来构成耦合装置。

最好将耦合装置设计成布置于驱动元件和冲击元件之间，且至少在某一个方向中具有弹性，尤其是具有弹簧弹性作用的元件。这样就可以减小噪声和相关部件的机械负荷。可以将耦合空气弹簧用作弹簧元件，以下还将对其进行详细解释。此外，还可以给上述挡块增加一个弹性元件，或者使其具有一个弹性层，以便发挥弹簧弹性作用。

在本发明所述的一种优选设计型式中，将反转空腔布置于驱动元件和冲击机构壳体之间，尤其在驱动单元和冲击壳体之间，且端面朝向驱动元件。因此，也可以布置成使反转空腔端面朝向与驱动元件耦合的转子。通过这种端面布置形式，可以使反转空腔中所产生的反转空气弹簧直接作用于驱动单元和驱动元件上。

特别有益的方式为：反转空腔中所产生的反转空气弹簧至少应可暂时反作用于驱动元件的运动。这样驱动元件就可以在其运动过程中将反转空气弹簧压缩，或者使其增压。在驱动元件的运动方向反转之后，反转空气弹簧就会释放出所储存的能量，从而辅助驱动元件进行反向运动。

特别有益的方式为：反转空腔中所产生的反转空气弹簧至少应可在驱动元件快要换向时反作用于驱动元件的运动方向，这样反转空气弹簧就可在驱动元件快要换向时对其进行制动。视直线驱动装置和反转空气弹簧的设计尺寸而定，某些情况下甚至在直线驱动装置被关闭的过程中，仅仅通过反转空气弹簧的作用，就能使驱动元件反向运动。同样也可以用具有较小功率的直线驱动装置控制驱动元件反向运动。必要时可以配置一个可以连续测量驱动元件或转子准确停留位置的传感装置，这样就可监控反转空气弹簧的作用。可以利用传感装置以及适当的调节装置对直线驱动装置进行适当控制，使得驱动元件和转子按照设定的特性曲线进行运动。

在本发明所述的一种特别有益的设计型式中，反转空腔是布置于驱动元件前端的“第一”空腔，且一部分冲击元件穿过第一空腔。

除了第一空腔之外，如果在驱动元件后端再配置一个“第二”空腔，且当驱动元件与冲击方向呈反向运动时，如果第二空腔中所产生的反转空气弹簧至少可在30％以上的驱动元件运动行程范围内起作用，尤其当其可在50％以上的驱动元件反向运动行程范围内起作用时，则特别有益。

如上所述，将布置于驱动元件前端的反转空腔称作“第一空腔”，布置于驱动元件后端的反转空腔则称为“第二空腔”。这种有区别的称法只是为了便于理解，并没有其它功能性含义。无论是驱动元件前端的第一空腔，还是驱动元件后端的第二空腔，均为用于容纳反转弹簧的“反转空腔”，通过反转弹簧支持驱动元件进行换向，并且适当进行反向加速。第一和第二空腔可以任选其一，或者同时布置于冲击机构之中。

第二空腔中的反转空气弹簧作用时间比较长，即驱动元件后端的反转空气弹簧尽可能长，使得驱动单元几乎可以在其全部反向行程范围内对该反转空气弹簧施力，以便对其进行压缩。而当驱动单元朝向冲击方向向前运动时，则将大部分驱动能量传递给冲击元件作为冲击能量，当驱动单元反向运动时，就会存在一定的过剩能量，因为在反向运动时不必进行冲击。现在可将这一过剩能量用来使位于驱动元件后端的反转空气弹簧在尽可能长的行程范围内受力。蓄存在反转空气弹簧中的能量可供再次向前运动时使用，并且对用于产生冲击的直线驱动装置起到辅助作用。这样就可以将直线驱动装置的尺寸设计得小一些，从而减少定子线圈中的功耗热量。

线圈所产生的驱动力与流过线圈的电流成正比，而线圈中的功耗热量则与电流平方成正比。冲击能量与作用力和行程的乘积成正比。如果延长驱动元件的行程，就可以减小直线驱动装置(即定子线圈)所产生的力，而所获得的能效相同，因此就可提高效率。即使空气弹簧自身也会产生损耗，但总体结果仍然优于在中间电路中以电气方式储存制动能量的方式。

最好在反转空腔和大气之间设计一个可暂时封闭的通气孔。可以通过通气孔在反转空腔和大气之间进行平衡，以便补偿压缩过程中所必然出现的间隙损耗。

最好将通气孔布置于冲击机构壳体上，且最好在驱动元件或驱动单元在冲击循环中所经过的范围内。采用这种方式，可以使驱动元件或驱动单元直接起到开启、闭合通气孔的作用，从而不必另外添加控制机构。

因此，如果能够在冲击循环过程中根据驱动元件和/或者驱动单元的位置来开启或闭合通气孔，则特别有益。

特别有益之处在于：将冲击机构设计成空气弹簧冲击机构型式。可将驱动元件作为驱动活塞，将冲击元件作为冲击活塞。通过驱动活塞和冲击活塞之间的耦合空腔中起作用的耦合空气弹簧来构成耦合装置。耦合空气弹簧可保证将驱动活塞的能量传递给冲击活塞，这就是已知“空气弹簧冲击机构”的名称来由。已知在现有技术条件下有多种型式的空气弹簧冲击机构。但本发明的新颖之处在于：可以通过辅助反转空气弹簧对驱动活塞和/或者冲击活塞进行制动。也可以将耦合空气弹簧当作主空气弹簧，因为大部分冲击能够均通过其进行传递。

在本发明的一种特别有益的设计型式中，驱动活塞基本上围住冲击活塞。冲击活塞具有一个活塞顶，且耦合空腔以及用于将冲击能量传递给冲击活塞的耦合空气弹簧布置于活塞顶后端(参照指向前端的冲击方向)。在驱动活塞与冲击活塞之间的活塞顶前端还有另一个用于容纳回位空气弹簧的空腔。这种带有双作用空气弹簧的空心活塞冲击机构早已为人所知。其驱动活塞具有一个空腔，冲击活塞可以在其中往复运动。回位空气弹簧可以确保冲击活塞在完成冲击之后进行有控制的反向运动。因此即使当冲击活塞反向运动时，也会将其与驱动活塞的运动强制联系在一起。

为了能够在活塞顶前端形成回位空气弹簧的空腔，需要使得驱动活塞不仅在后端区域内(也就是在主空气弹簧的区域内)，而且也要在活塞顶前面的前端区域内围住冲击活塞。仅仅从活塞顶延伸出的冲击活塞缸筒可以从驱动活塞中伸出。

在本发明的一种首选设计型式中，反转空气弹簧仅仅反作用于驱动活塞，而不是冲击活塞。冲击活塞因此可以自由活动，并且通过与驱动活塞的联接来获得其总动能。

在本发明的另一种设计型式中，反转空气弹簧至少在冲击活塞的运动方向中也可或者甚至仅仅反作用于冲击活塞。这种型式下的冲击活塞尤其可以在其进行反向运动时朝向反转空气弹簧运动，并且形成增压，使得并未与驱动活塞耦合的反转空气弹簧能够支持冲击活塞随后向前运动。

这一种设计型式的优点在于：当冲击活塞与反转活塞为形合连接时，反转活塞就会反作用于反转空气弹簧。然后就可以将反转空气弹簧布置于远离冲击活塞的地方上。

在本发明的另一种设计型式中，反转空气弹簧至少可以暂时沿轴向反作用于驱动元件或者冲击元件，且在并非与驱动元件呈轴向布置的区域中设计有反转空腔。因此就构成了一种传递机构，可以用来将驱动元件与反转空腔中所形成的反转空气弹簧以力锁合形式耦合在一起。例如，以这种方式可以在侧面将反转空腔布置于驱动元件的旁边，或者布置于冲击机构或被其所驱动的冲击锤的另一区域之中。

这种设计型式可以将反转空气弹簧自由地布置于适当的位置上。例如，可以将含有反转空气弹簧的反转空腔布置于驱动元件的旁边。

附图说明

以下将依据示例并参照附图，对本发明的这些以及其它优点和特征进行详细说明。相关附图如下：

附图1根据本发明第一种设计型式实现的空气弹簧冲击机构的剖面示意图，驱动单元处在后端极限位置中；

附图2附图1所示的空气弹簧冲击机构，驱动单元处在中间位置中；

附图3附图1所示的空气弹簧冲击机构，驱动单元处在前端极限位置中；

附图4根据本发明第二种设计型式实现的空气弹簧冲击机构的剖面示意图，驱动单元处在后端极限位置中；

附图5附图4所示的空气弹簧冲击机构，驱动单元处在中间位置中；

附图6附图4所示的空气弹簧冲击机构，驱动单元处在前端位置极限中；

附图7根据本发明第三种设计型式实现的冲击机构的剖面示意图；以及

附图8根据本发明第四种设计型式实现的冲击机构的剖面示意图。

具体实施方式

附图1～3以及4～6所示为本发明所述空气弹簧冲击机构两种不同设计型式的简化剖面图，尤其是省去了诸如电气接线端子和传感器之类的已知元器件，因为本发明并不设计这些元器件。本发明所述的冲击机构尤其可以应用于冲击钻和/或者冲击锤之中。可以实现不同类型的冲击机构，其中最为适用的是空气弹簧冲击机构。

附图1～3所示为本发明的第一种设计型式，具有通过电动直线驱动装置进行驱动的空气弹簧冲击机构。附图1所示驱动单元(以下还将详细解释)处在上端/后端极限位置中，附图2所示驱动单元处在中间位置，而附图3所示驱动单元则处在下端/前端极限位置之中。

空气弹簧冲击机构具有一个驱动活塞1，该驱动活塞将冲击活塞3的活塞顶2围住。冲击活塞3的缸筒4通过驱动活塞1的前端延伸到冲击活塞导向装置5之中，并且可以在其最前端位置中朝向冲头末端6施力，如附图3所示。也可以按照已知方式使用中间砧座来替代冲头末端6。

在驱动活塞1和冲击活塞3之间构成第一空腔7，主空气弹簧8就在此空腔中起作用。驱动活塞1可以在冲击机构壳体9中沿轴向往复运动，当冲击活塞向前运动时，就会在主空气弹簧8中形成压力，从而驱动冲击活塞3向前运动，使其可以最终朝向冲头末端6施力。

当驱动活塞1反向运动时，主空气弹簧8中就会出现负压，从而吸动冲击活塞3及其活塞顶2往回运动。也可通过作用于冲头末端6上的冲击反作用来支持冲击活塞3进行反向运动。此外还可在活塞顶2前面(朝向冲击方向观察)在另一个空腔中构成一个回位空气弹簧10，当驱动活塞1反向运动时，该回位空气弹簧就会起作用。该回位空气弹簧同样也可支持冲击活塞3进行反向运动。

为了补偿空气弹簧8、10中的空气损失，在驱动活塞1的内壁上设计有多个空气补偿口11，其作用原理就是现有技术所采用的原理，因此不再对其进行赘述。已知也有能够给空气弹簧8、10通气的其它空气通道来替代空气补偿口11，从而补偿因压缩而引起的空气损失。

通过电动直线驱动装置使得驱动活塞1产生直线往复运动。为此将驱动活塞1与直线驱动装置的转子12耦合在一起。可以通过多个叠层电工钢片构成转子12，通过直线驱动装置的转子13所产生的交变磁场使其往复运动。此类直线驱动装置的作用原理均已众所周知，例如在编号为DE 102 04 861 A1的公开说明书中就有相关描述。例如，所述直线电机可以是定子位于外侧的磁阻电机。

转子12和驱动活塞1构成一个整体驱动单元。

在驱动活塞1前面，即在驱动活塞1和冲击机构壳体9之间构成第二辅助空腔14，在附图1和附图2所示的位置中，该空腔通过通气孔15与大气连通。

当驱动单元处在附图3所示的位置中时，转子12已经将驱动活塞1向前适当移动，使得驱动活塞1越过了通气孔15。通气孔15因此被封闭，且将第二空腔14与大气隔离。因此就会在第二空腔14中形成空气弹簧，该空气弹簧反作用于驱动活塞1，并且对其在前进或冲击方向中的运动进行制动。

驱动活塞1在其前端构成活塞顶面16，以便能够在第二空腔14中以适当方式形成空气弹簧，尤其是不让空气弹簧反作用于冲击活塞3，即冲击活塞应当尽可能毫无阻碍地对冲头末端6施加作用力。活塞顶面16对第二空腔14中的空气弹簧进行压缩。

视设计尺寸而定，可以在通气孔15被驱动活塞1封闭的时刻断开定子13的电流。然后仅仅通过第二空腔14中的空气弹簧，对由驱动活塞1和转子12所组成的驱动单元进行制动。由于被压缩的空气弹簧随后将会松弛，因此还可逆冲击方向压迫驱动单元退回。必要时可以重新激励定子13，以便支持反向运动。

应当适当定位第二空腔14中的空气弹簧，或者适当设计其尺寸，使得在冲击活塞3朝向冲头末端6施力之前，在下端反转点将驱动单元截住。

在对面一侧，即在驱动活塞1后面或者整个驱动单元后面，在驱动活塞1或驱动单元与冲击结构壳体9之间构成与第二空腔14中的空气弹簧相对应的第三空腔17。在这些附图中仅以示意方式表示冲击机构壳体9。冲击机构壳体9当然也可以用不同的构件装配而成，或者具有不同于附图中所示的形状。

当驱动单元处在附图2和附图3所示的驱动单元位置中时，第三空腔17就在与大气连通的通气孔18上方。

而在附图1所示的位置中则相反，驱动单元已经越过通气孔18，且将其封闭。第三空腔17因此与大气隔离，从而可以在其中形成空气弹簧，尤其如附图1所示。该空气弹簧能够在驱动单元反向运动时对其运动进行制动。视设计尺寸而定，第三空腔17中的空气弹簧可以具有足够大的力量，以便对反向运动进行完全制动，并且使其转变成反运动，也就是朝向冲击方向运动。与第二空腔14中的空气弹簧的作用类似，这里也可以断开定子13的电源，或者仅仅以需要的方式接通其电源。

第三空腔17中的空气弹簧应当构造得尽可能长，从而能够在较长的驱动单元运动行程范围内对其进行压缩。与冲击运动相比，驱动单元反向运动时所需的能量较少，可以将能量储存在第三空腔17的空气弹簧之中。随后当驱动活塞1向前运动时，所储存的能量就可用来使其朝向冲击活塞3运动。储存在第三空腔17的空气弹簧中的能量具有辅助直线驱动装置的作用，可以减小其设计尺寸，或者用来达到明显较高的冲击能量。

附图4～6所示为本发明的第二种设计型式，其中电动直线驱动装置的形状与附图1～3所示第一种设计型式的形状有所不同。相同的构件均具有相同的附图标记。附图4所示为处在上端/后端极限位置中的驱动单元，附图5所示为中间位置，附图6所示为下端/前端极限位置。

例如可以通过永磁电机来实现此类直线驱动装置。

驱动活塞1支撑住形式为两个剑形或板形突起20的转子19。在突起20上固定有稀土磁铁21，且磁铁可在定子22中往复运动。

在并未绘出的本发明的另一种设计型式中，转子19也可以具有环形突起，且该环形突起可以在同样为环形的定子中运动。

在驱动活塞1后面构成与冲击机构壳体9共同发挥作用的第三空腔23，且可以在其中形成空气弹簧。如上所述，应对冲击机构壳体9这一概念作广义理解。关键之处仅仅在于：要能够在与驱动活塞1或者由驱动活塞1和转子19所构成的驱动单元共同作用下产生一个能够在其中形成空气弹簧的空腔。

在转子19中构成一个通气孔24，且在附图5所示的位置中将该通气孔与冲击机构壳体9中的通气孔25相互重叠，使得环境空气能够流入第三空腔23之中，以便对之前压缩空气弹簧时所损失的空气进行补充。在附图4和6所示的位置中，通气孔24和25并不相互重叠，使得第三空腔23与大气隔离。

驱动活塞1和冲击活塞3的共同作用以及第二空腔14的作用原理与第一种设计型式相同，在此不再予以赘述。

附图7所示为本发明第三种设计型式的剖面示意图。与以上根据附图1～6所描述的空弹簧冲击机构的不同之处在于，附图7所示的第三种设计型式涉及的是一种可以不通过空气弹簧来传递冲击运动所需能量的冲击机构。因此这种冲击机构并非空气弹簧冲击机构。

与上述空气弹簧冲击机构一样，以类似方式通过电动直线驱动装置来驱动冲击机构。该冲击机构具有一个将驱动元件和直线驱动装置转子的功能彼此融合在一起的驱动单元30。附图7仅仅是驱动单元30的示意图，因此并未详细表现出转子的构造，但以上针对转子12(附图1)或者转子19(附图4)所描述的细节均适用于该转子。

驱动单元30可以类似于以上所述的方式在一个环形冲击机构壳体9中往复运动，并且通过定子13产生运动。

驱动单元30为套筒形构造，且在其内部具有一个空腔区域，构成冲击元件的冲击活塞3可以在其中往复运动。冲击活塞3以已知的方式朝向附图7中并未绘出的冲头进行冲击。

由一个耦合装置将驱动单元30的运动传递给冲击活塞3。该耦合装置具有一个被冲击活塞3，尤其是冲击活塞3的活塞顶2所支撑的传动销31，该传动销可以沿着冲击机构的工作方向在驱动单元30的凹口中往复运动。例如可以通过穿过冲击活塞3的活塞顶2的横销来构成传动销31，如附图7所示。

通过两个轴向延伸的纵向槽32形成传动单元30中的凹口，且这些纵向槽穿过空心圆柱形驱动单元30的壁面。

在纵向槽32的端面上形成下挡块33和上挡块34，这些挡块可限定传动销31在纵向槽32中的纵向运动范围。

当驱动装置30进行往复运动时，就会通过相应的挡块33、34以及传动销31对冲击活塞3进行强制导向。当驱动单元30朝向冲头方向(工作方向)向前运动时(附图7所示为向下)，上挡块34就会压迫传动销31与冲击活塞3一起向下运动，同时冲击活塞3在快要冲击冲头或连接在中间的砧座之前应当可以自由运动，以避免对驱动单元30和传动销31造成有害的反作用。当驱动单元30随后作反向运动时，下挡块33就会与传动销31发生接触，并且逆工作方向将被冲头弹回的冲击活塞3向后拉。然后驱动单元30与上挡块34将冲击活塞3再次朝向冲头加速，重复执行该工作循环。

因此，在这种设计型式中，并非通过空气弹簧，而是通过纵向槽32、挡块33、34和传动销31来构成耦合装置，所述构造当然仅供参考。对于专业人士而言，明显可以看出还有若干方法能够用来将驱动单元30的运动传递给冲击活塞3。

附图8所示为根据本发明第四种设计型式实现的一种冲击机构的剖面示意图。

该冲击机构的基本构造与附图7所示的冲击机构相同。但还通过活塞杆35以形锁合形式将冲击活塞3的活塞顶2与一个反转活塞36耦合在一起。反转活塞36可以在(例如)属于冲击机构壳体9的反转缸筒37中根据冲击活塞3的运动进行往复运动。

反转活塞36和反转缸筒37构成反转空腔38，在其中形成反转空气弹簧39。

在附图1～3所示的第一种设计型式中，反转空腔17中的反转空气弹簧对驱动活塞1的反向运动进行制动，且随后对向前的运动进行支持，与这种型式相类似，也可在冲击活塞3反向运动时将附图7所示的反转空气弹簧39绷紧，从而使其能够随后对冲击活塞3的前进运动进行支持。

与上述设计型式一样，以类似方式对反转空气弹簧39的空气损失进行补偿，在此不再对其予以赘述。

就反转空气弹簧39而言，最好能够在冲击活塞3的较长运动行程范围内使其增压。在附图8所示第四种设计型式中，能够特别可靠地压缩反转空气弹簧39，因为可以通过耦合装置在驱动单元30和冲击活塞3之间形成的形锁合连接来强制冲击活塞3进行运动。

采用本发明可以提高直线驱动型冲击机构的效率。由于将能量暂时储存在空气弹簧之中，因此可以实现较为均匀的耗电量，且峰值负荷较小。除此之外，还可避免在驱动单元的反转点中对锤壳体形成骤然的冲击负荷。采用本发明所述的冲击机构可以实现较大的破碎功率，同时可减少手臂遭受的振动。

Claims (19)

1.一种冲击机构，具有

-一个电动直线驱动装置(12，13；19，22)；

-一个可在直线驱动装置(12，13；19，22)作用下在冲击机构壳体(9)中进行往复运动的驱动元件；

-一个用于朝向冲头(6)进行冲击的冲击元件；

-一个可在驱动元件和冲击元件之间起作用的耦合装置，可用来将驱动元件的运动传递给冲击元件；其特征在于

-朝向冲击方向观察，在驱动元件的前端以及/或者后端有一个起到反转作用的反转空腔(14，17；23)，反转空腔形成在驱动元件的前端和/或后端与冲击机构壳体(9)之间；且

-反转空腔(14，17；23)至少可以暂时与大气适当隔离，使得可以在反转空腔(14，17；23)中形成反作用于驱动元件和/或者冲击元件的反转空气弹簧。

2.根据权利要求1所述的冲击机构，其特征在于，驱动元件与直线驱动装置的转子(12)相连，且与转子(12)构成一个驱动单元。

3.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，耦合装置具有一个在驱动元件和冲击元件之间起作用的挡块(33，34)。

4.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，耦合装置具有一个在驱动元件和冲击元件之间至少可在一个方向中起到弹性作用的元件。

5.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，反转空腔(14，17；23)的端面朝向驱动元件和冲击机构壳体(9)之间。

6.根据权利要求5所述的冲击机构，其特征在于，反转空腔(14，17；23)的端面朝向驱动单元和冲击机构壳体(9)之间的驱动元件(1)。

7.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，可在反转空腔(14，17；23)中产生的反转空气弹簧至少可以暂时反作用于驱动元件的运动方向。

8.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，可在反转空腔(14，17；23)中产生的反转空气弹簧至少可以在驱动元件快要反转方向之前反作用于驱动元件的运动。

9.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，反转空腔是布置于驱动元件前面的第一空腔(14)；且冲击元件的一部分穿过第一空腔(14)。

10.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，反转空腔是布置于驱动元件后面的第二空腔(17；23)且当驱动元件逆冲击方向进行反向运动时，第二空腔(17；23)中所形成的空气弹簧至少可以在冲击元件运动行程30％以上的范围内、以及在驱动元件全部反向运动行程50％以上的范围内起作用。

11.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于，在反转空腔(14，17；23)和大气之间有一个可以暂时封闭的通气孔(15，18；24，25)。

12.根据权利要求11所述的冲击机构，其特征在于，冲击机构壳体(9)中的通气孔(15，18；24，25)在驱动元件或者驱动单元执行冲击循环时所越过的区域之中。

13.根据权利要求11所述的冲击机构，其特征在于，可在冲击循环过程中根据驱动元件和/或者驱动单元的位置来开启或封闭通气孔(15，18；24，25)。

14.根据权利要求1所述的冲击机构，其特征在于

-冲击机构是一种空气弹簧冲击机构；

-驱动元件构成驱动活塞(1)；

-冲击元件构成冲击活塞(3)；且

-耦合装置具有一个在驱动活塞(1)和冲击活塞(3)之间的耦合空腔(7)中起作用的耦合空气弹簧(8)。

15.根据权利要求14所述的冲击机构，其特征在于

-驱动活塞(1)基本上围住冲击活塞(3)；

-冲击活塞(3)具有活塞顶(2)；

-朝向冲击方向观察，耦合空腔(7)与耦合空气弹簧(8)布置于活塞顶(2)的后面；

-在驱动活塞(1)与冲击活塞(3)之间的活塞顶(2)前面构成用于形成回位空气弹簧(10)的另一个空腔。

16.根据权利要求14或者15所述的冲击机构，其特征在于，反转空气弹簧仅仅反作用于驱动活塞(1)，并不反作用于冲击活塞(3)。

17.根据权利要求14或者15所述的冲击机构，其特征在于，反转空气弹簧至少在冲击活塞的某一运动方向中仅仅反作用于冲击活塞(3)。

18.根据权利要求14或者15所述的冲击机构，其特征在于

-冲击机构还包括反转活塞，冲击活塞(3)与反转活塞(36)以形合方式相连；且

-反转活塞(36)反作用于反转空气弹簧(39)。

19.根据权利要求1或者2所述的冲击机构，其特征在于

-反转空气弹簧至少暂时沿轴向反作用于驱动元件(1)或者冲击元件(3)；

-反转空腔并非与驱动元件呈轴向布置；且

-有一个用于以力方式将驱动元件与反转空腔中所构成的反转空气弹簧相耦合的传递机构。

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