CN101856733A - 冲击钻 - Google Patents

Abstract

本发明提供具备扭矩限制器的冲击钻，维持齿轮的最适的耐久性并达成紧凑化。在冲击钻中，扭矩限制器由如下部分构成：凸轮环，其与齿轮相邻而以能够一体旋转的方式套装于最终输出轴，并且在与齿轮的相对面上突出设置有凸轮突起；滚动体，其被收容在与凸轮突起处于同心圆上且贯穿设置于齿轮的贯通孔内，并且可在旋转方向与凸轮突起卡合；和施力机构，其使滚动体向凸轮环侧施力，当扭矩在不超过设定扭矩的范围时，施力机构使滚动体与凸轮突起卡合，当扭矩超过了设定扭矩时，滚动体会克服施力机构的施力而在贯通孔内越过凸轮突起在凸轮环上滚动，从而使齿轮空转，切断向凸轮环传递扭矩。

Description

冲击钻

技术领域

本发明涉及可对前端的刀头提供旋转和/或打击的冲击钻。

背景技术

冲击钻，例如专利文献1所示那样，在壳体内的前方，用前端轴支承保持刀头的作为最终输出轴的刀夹，在其后方设置有利用往复运动的打击件通过介子间接地打击的打击机构，在其下方，与刀夹平行地轴支承传递马达的输出轴的旋转的中间轴，使设置于中间轴的齿轮与设置于刀夹的齿轮啮合，能够将中间轴的旋转传递给刀夹。

此外，在刀夹上设置有扭矩限制器，在向刀夹施加设定以上的扭矩时，切断来自中间轴的扭矩传递。该扭矩限制器，可旋转地且可向轴方向移动地套装刀夹侧的齿轮，通过螺旋弹簧向固定于刀夹的凸轮环侧施力，在齿轮和凸轮环之间设置跨越相互相对的面卡合的辊。即，在向刀夹的传递的扭矩不超过设定扭矩的范围内，齿轮的旋转被限制，扭矩传递给凸轮环和刀夹，如果由于向刀头传递的旋转负荷而使向刀夹传递的扭矩超过设定扭矩，则齿轮会克服螺旋弹簧的作用而前进空转，切断向凸轮环的扭矩传递。

【专利文献1】美国专利第5373905号说明书

在这样的冲击钻中，当扭矩限制器动作时，由于刀夹侧的齿轮在与中间轴侧的齿轮啮合的同时向轴方向滑动，所以有可能在齿轮彼此的啮合部分出现齿磨损的情况，使耐久性降低。此外，考虑到齿轮的行程，需要决定壳体的形状，因此妨碍紧凑化。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种虽然具备扭矩限制器，仍能够维持齿轮的最适的耐久性，并且能够不妨碍紧凑化的冲击钻。

为了达成上述目的，第一方面记载的发明，提供一种冲击钻，其特征在于，所述扭矩限制器由如下部分构成：凸轮环，其与齿轮相邻而以能够一体旋转的方式套装于最终输出轴，并且在与齿轮的相对面上突出设置有凸轮突起；滚动体，其被收容在与凸轮突起处于同心圆上且贯穿设置于齿轮的贯通孔内，并且可在旋转方向与凸轮突起卡合；和施力机构，其使滚动体向凸轮环侧施力，当向最终输出轴传递的扭矩在不超过设定扭矩的范围时，施力机构使滚动体与凸轮突起卡合，当扭矩超过了设定扭矩时，滚动体会克服施力机构的施力而在贯通孔内越过凸轮突起在凸轮环上滚动，从而使齿轮空转，切断向凸轮环传递扭矩。

第二方面记载的发明，其特征在于，在第一方面记载的发明中，滚动体采用使轴线与齿轮的半径方向一致的辊。

根据第一方面记载的发明，即使具备扭矩限制器，也能够维持齿轮的最适的耐久性。此外，由于齿轮不向轴方向移动，所以不需要在壳体内确保齿轮的移动行程，也能够容易地实现紧凑化。

根据第二方面记载的发明，除了第一方面的效果之外，通过采用辊，与滚珠相比，与凸轮环的接触面积增加。因此，不仅提高与凸轮突起的卡合的可靠性，而且也抑制了对于凸轮突起的负担从而提高凸轮环的耐久性。

附图说明

图1是冲击钻的局部纵向剖视图(通常时)。

图2是冲击钻的局部纵向剖视图(扭矩限制器动作时)。

符号说明

1...冲击钻；2...齿轮箱；4...马达；5...输出轴；6...刀夹；7...前端部；8...中间部；9...后方部；13...齿轮；14...凸轮环；16...垫圈；17...螺旋弹簧；18...凸轮突起；20...贯通孔；21...辊；30...冲击螺栓；35...活塞汽缸；37...撞击件；38...中间轴；41...第二齿轮；42...突起轴套；45...离合器；47...模式切换旋钮；48...卡合销。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示冲击钻的一例的局部纵向剖视图，冲击钻1具有将旋转机构和打击机构设于内部的齿轮箱2，和在其后方(图1的右侧)收容马达4的马达壳体3，在齿轮箱2的前方，将前端可安装刀头的作为最终输出轴的刀夹6轴支承为能够旋转。

刀夹6是中间部8在齿轮箱2的前端可旋转地轴支承于滚珠轴承10，后方部9可旋转地轴支承于组装在齿轮箱2的内后方的内壳体11的筒状体，在从齿轮箱2突出的前端部7设置有对插入到刀夹6的前端的未图示的刀头进行装卸操作的操作夹套12。

此外，在刀夹6的后方部9的外周可旋转地套装有齿轮13，凸轮环14通过止动滚珠15一体地套装在该齿轮13的前方。另一方面，在齿轮13的后方套装有垫圈16和螺旋弹簧17。

在凸轮环14的后表面(与齿轮13相对的面)靠周缘处向周方向等间隔地突出设置有六个凸轮突起18、18...，所述凸轮突起沿周方向的前后形成为倾斜面(如图2所示)，齿轮13的前表面(与凸轮环14相对的面)，在比凸轮环14稍微高的高度突出设置有在凸轮环14的凸轮突起18的内侧与凸轮环14的后表面抵接的突条19。进而，在齿轮13贯穿设置有与凸轮突起18共处同心圆上且相位重合的六个贯通孔20、20......，辊21以其轴线与齿轮13的半径方向一致的朝向可滚动地收容在各贯通孔20中。

而且，垫圈16具有可从后方闭塞齿轮13的贯通孔20的直径，通过螺旋弹簧17向前方施力来按压齿轮13。该垫圈16和螺旋弹簧17是本发明的施力机构。22是被保持于内壳体11的用于轴支承后方部9的轴承，23是在轴承22和螺旋弹簧22之间套装在后方部9的承受螺旋弹簧17的后端的弹簧座。

利用该垫圈16和螺旋弹簧17的按压，齿轮13在突条19与凸轮环14抵接的位置被限制前后方向的移动。在该状态下，贯通齿轮13的各辊21，被垫圈16按压而从贯通孔20向前方突出，不从齿轮13的后表面突出。

因而，在向刀夹6传递的扭矩不超过由螺旋弹簧17的作用力决定的设定扭矩的范围内，如果齿轮13旋转，则贯通孔20内的辊21也旋转，在凸轮环14的后表面滚动，与凸轮突起18卡合，因此齿轮13的扭矩从辊21经由凸轮环14传递给刀夹6。另一方面，如果向刀夹6传递的扭矩超过设定扭矩，则辊21克服螺旋弹簧17的作用而向后方顶起垫圈16，越过凸轮突起18进行滚动，因此齿轮13空转，向刀夹6传递的扭矩被切断。即，形成扭矩限制器。

另一方面，冲击螺栓(介子)30可前后移动地收容在刀夹6的中间部8内。该冲击螺栓30被在其后方设置在其与组装在中间部8内的筒状的帽31之间的弹性环32和挡环33限制了后退位置。在帽31的后端收容有O形环34，在通常的使用时O形环34与冲击螺栓30的后端嵌合，在进行刀夹6中无刀头时等的空打时，把持后述的撞击件37的前端限制其往复运动。

此外，在刀夹6的后方部9内，松动插入前方开口的筒状活塞汽缸35，在该活塞汽缸35内收容有撞击件37(打击件)，撞击件37借助空气室36能够前后移动。

进而，在齿轮箱2内中间轴38与刀夹6和马达4的输出轴5平行地轴支承在输出轴5的下方，设置在后端的第一齿轮39与输出轴5啮合。在该中间轴38的中间部位形成有花键齿40，第二齿轮41可与中间轴38分开旋转地套装在其前方，与刀夹6的齿轮啮合。进而，突起轴套42可与中间轴38分开旋转地套装在花键齿40的后方，轴线斜置的倾斜轴承(swash bearing)43被可旋转地外嵌在突起轴套42的外周，在倾斜轴承43的上部突出设置的连结臂44的上端，被连结成为可向活塞汽缸35的后端旋转。

在周面设置有V字状的嵌合槽46的套筒状离合器45可与中间轴38一体旋转且可向前后方向滑动地与中间轴38的花键齿40花键接合。在离合器45的下方，在齿轮箱2的下表面，嵌入安装有可旋转的模式切换旋钮47，在其上表面的偏心位置，将卡合销48保持为能够上下移动且保持在通过螺旋弹簧49而向上方施力的状态，且卡合销48的上端呈与离合器45的嵌合槽46嵌合的锥状。

因此，如果使模式切换旋钮47旋转，则卡合销48在与嵌合槽46嵌合的状态下做偏心运动，因此对应于卡合销48的前后方向的移动量，离合器45也前后移动，根据离合器45的前后的滑动位置，第二齿轮41和突起轴套42的一方或双方能够卡合脱离。

即，在离合器45的前进位置，离合器45仅与第二齿轮41卡合而与中间轴38在旋转方向上一体化(钻孔模式)，在离合器45的后退位置，离合器45仅与突起轴套42卡合而与中间轴38在旋转方向上一体化(锤击模式)，在离合器45的中间位置，离合器45与第二齿轮41和突起轴套42的双方卡合而与中间轴38在旋转方向上一体化(冲击钻模式)，由此能够选择各动作模式。

在如以上那样构成的冲击钻1中，当通过模式切换旋钮47的旋转操作选择钻孔模式并驱动马达4时，输出轴5的旋转从第一齿轮39传递给中间轴38，经由离合器45传递给第二齿轮41和齿轮13。在此如上所述，如果向刀夹6传递的扭矩在不超过设定扭矩的范围，则由于扭矩限制器不动作，所以齿轮13的旋转经由辊21传递给凸轮环14，使刀夹6旋转。因此，安装在刀夹6的前端的刀头也旋转。从该输出轴5至齿轮13的机构成为本发明的旋转机构。

另一方面，当选择锤击模式并驱动马达4时，输出轴5的旋转从第一齿轮13传递给中间轴38，并经由离合器45传递给突起轴套42。因此，突起轴套42的旋转经由倾斜轴承43变换成连结臂44的沿前后的摆动，使活塞汽缸35往复运动。由此，由于空气弹簧作用使撞击件联动且往复运动，对被刀头顶入而处于后退位置的冲击螺栓30进行打击，进而间接地打击刀头。从该输出轴5至刀头的机构成为本发明的打击机构。

而且，当选择冲击钻模式并驱动马达4时，输出轴5的旋转从第一齿轮39传递给中间轴38，并经由离合器45传递给第二齿轮41和突起轴套42的双方。由此，会同时产生刀夹6的旋转以及对刀头的打击。此时只要向刀夹6传递的扭矩在不超过设定扭矩的范围，扭矩限制器就不会动作，因此齿轮13的旋转经由辊21传递给凸轮环14，使刀夹6旋转。

在这些动作模式之中，在钻孔模式和锤击模式中，由于对刀头的旋转阻力等，使得向刀夹6传递的扭矩变高，如果超过扭矩限制器的设定扭矩，则如图2所示，扭矩限制器动作而使辊21越过凸轮环14的凸轮突起18在凸轮环14上滚动，齿轮13空转而解除与凸轮环14的结合，因此从齿轮13向凸轮环14和刀夹6的扭矩传递被切断。无论在该扭矩限制器的动作时或是非动作时，齿轮13都不向轴方向移动而仅进行旋转，因此与第二齿轮41的啮合部分的负担减小。

这样，根据上述方式的冲击钻1，扭矩限制器由如下机构构成，即：凸轮环14，其与齿轮13相邻并可一体旋转地套装于刀夹6，并且在与齿轮13的相对面上突出设置有凸轮突起18；辊21，其被收容在与凸轮突起18处于同心圆上且贯穿设置于齿轮13的贯通孔20内，并且可在旋转方向与凸轮突起18卡合；和施力机构(垫圈16和螺旋弹簧17)，其使辊21向凸轮环14侧施力，在向刀夹6传递的扭矩不超过设定扭矩的范围，施力机构使辊21与凸轮突起18卡合，当向刀夹6传递的扭矩超过了设定扭矩时，辊21会克服施力机构的作用而在贯通孔20内越过凸轮突起18在凸轮环14上滚动，从而使齿轮13空转，切断向凸轮环14的扭矩传递，由此即便具备扭矩限制器，也能够维持齿轮13、第二齿轮41的最适的耐久性。此外，由于齿轮13不向轴方向移动，所以不需要在齿轮箱2内确保齿轮13的移动行程，也能够容易地实现紧凑化。

特别是在此，将滚动体设为使轴线与齿轮13的半径方向一致的辊21，因此与滚珠相比不仅与凸轮环14的接触面积增加，与凸轮突起18的卡合的可靠性提高，而且还抑制了对凸轮突起18的负担，提高凸轮环14的耐久性。

另外，凸轮环的凸轮突起和齿轮的贯通孔的数量可最适增减，辊也只要与贯通孔一致进行最适增减即可。当然作为滚动体并不限定于辊，也能够使用滚珠。

此外，作为施力机构也可以使用碟形弹簧等其它弹性体代替螺旋弹簧，扭矩限制器的朝向并不限定于上述实施方式，也可以变更为夹隔齿轮在后方配置凸轮环，在前方配置垫圈和弹性体。

此外，冲击钻的形态也能够进行最适设计变更，例如将打击机构设为活塞在固定的汽缸内往复运动并使打击件联动的形态，或省略介子打击件直接打击刀头的形态，或采用曲轴机构用于活塞的往复运动等，也可以进行上述形态以外的最适变更。

Claims (2)

1.一种冲击钻，在将安装有刀头的最终输出轴轴支承为能够旋转的壳体内，设置有对以能够旋转的方式套装于所述最终输出轴的齿轮进行扭矩传递的旋转机构，和打击所述刀头的打击机构，另外在所述最终输出轴上设置有扭矩限制器，当向所述最终输出轴传递的扭矩在不超过设定扭矩的范围时，扭矩限制器限制所述齿轮的旋转并容许向所述最终输出轴传递扭矩，而当所述扭矩超过所述设定扭矩时，使所述齿轮空转从而切断向所述最终输出轴传递扭矩，该冲击钻的特征在于：

所述扭矩限制器由如下部分构成：凸轮环，其与所述齿轮相邻而以能够一体旋转的方式套装于所述最终输出轴，并且在与所述齿轮相对的相对面上突出设置有凸轮突起；滚动体，其被收容在与所述凸轮突起处于同心圆上且贯穿设置于所述齿轮的贯通孔内，并且可在旋转方向与所述凸轮突起卡合；和施力机构，其使所述滚动体向所述凸轮环侧施力，当所述扭矩在不超过所述设定扭矩的范围时，所述施力机构使所述滚动体与所述凸轮突起卡合，

当所述扭矩超过了所述设定扭矩时，所述滚动体会克服所述施力机构的施力而在所述贯通孔内越过所述凸轮突起并在所述凸轮环上滚动，从而使所述齿轮空转，切断向所述凸轮环传递扭矩。

2.根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于：

所述滚动体采用使轴线与所述齿轮的半径方向一致的辊。

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