CN102139481A - 手动操作电锤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有主轴的手动操作电锤(1)，所述主轴在钻孔模式中关于旋转轴(6)以旋转方式驱动夹头(5)，并且具有气动锤击装置，在锤击模式中锤打插入夹头(5)中的工具。锤击装置(4)具有活塞(10)，其在锤击模式被启动时平行于旋转轴(6)在与主轴(3)内部配合的圆筒(11)中执行往复运动(12)。活塞(10)具有至少一个其中布置有环形密封件(22)的径向凹槽(21)。如果径向凹槽(21)具有比环形密封件(22)的横截面(27)大且平行于旋转轴(6)的横截面(24)，并且在距圆筒(11)最大距离(32)的凹槽底座(26)处布置有一个区域(31)和在距圆筒(11)较小距离(35)处布置有至少一个区域(33,34)，该区域小于最大距离(32)，则可实现减少的磨损。

Description

手动操作电锤

技术领域

本发明涉及一种手动操作的电锤。

技术背景

手动操作电锤通常包括主轴，其在钻孔操作期间绕旋转轴驱动夹头。主轴自身通常由电动马达驱动。典型地，这样一种电锤也包括气动锤击装置，其在电锤工作期间将锤击作用施加于插在夹头中的工具上。这种类型的锤击装置典型地包括一个活塞，其在锤击模式中在形成于主轴中的圆筒内部平行于旋转轴而来回地运动。活塞的往复运动被用于引起圆筒内部的压力脉冲，其也引起致动活塞来回地运动，从而冲击撞击活塞，其将这些冲击依次传递至各工具。为了能够尽可能高效地产生这些压力脉冲，有利的是将活塞与圆筒密封。为此，活塞可配备至少一个径向凹槽，其中配置有一个环形密封件。由于活塞的往复运动，这个环形密封件很容易迅速磨损。

现代电锤也可装备使锤击作用失效的开关，其能够在无冲击作用的情况下执行钻孔。为此，例如，主轴和驱动电动马达之间的传动系被中断，例如通过联轴器等被中断。当关闭锤击模式时，活塞在圆筒中不执行任何往复运动。在钻孔模式中，主轴绕旋转轴因而也绕活塞旋转。当锤击模式未致动时，这使环形密封件经受特别高的压力。因此，它可能过热并损坏。损坏的环形密封件降低了活塞和圆筒之间的密封效果，其转而损害了锤击模式中压力脉冲的效力，因此也损害了电锤的性能。

发明内容

本发明提出了一种能够解决该问题的此类电锤的改进设计，其特征特别在于减少的磨损。

根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求的主题是有利的实施例。

本发明基于这样一个总的思想，即环形密封件能够在径向凹槽内部平行于旋转轴运动，从而使径向凹槽和环形密封件同步，并且径向凹槽具有平行于旋转轴的可变的槽深。活塞和圆筒之间的密封效果取决于通过环形密封件施加于圆筒上的触点压力。这个径向压力越大，有效摩擦力也越大。由于径向密封件的不同的槽深和环形密封件在径向凹槽中的可动性，环形密封件能够在活塞运动时占据凹槽较小深度的位置，以便于增加密封效果。一旦活塞停止运动，例如当通过振荡往复运动中的静止点时，环形密封件能够占据凹槽较大深度的位置，以便于显著地减少摩擦力。因此，可减少在锤击模式中环形密封件的磨损。如果锤击功能未启动，例如通过关闭锤击模式，则此磨损减少效果尤其明显，并且活塞没有持续运动。

凹槽底部在轴向相对于凹槽最深处的径向凹槽的横截面的旋转轴的区域距离圆筒最远。然后与其轴向邻近地存在较小距离。如果环形密封件位于距圆筒最远的区域，推动其压在圆筒上的压力则较小，从而在非锤击模式下用于钻孔作用的径向凹槽与圆筒之间的摩擦力减小。另一方面，如果环形密封件位于距离圆筒距离较小的横截面的轴向区域，推动环形密封件顶住圆筒的压力增加，其增加了密封件的隔离效果因而提高了锤击模式中电锤的性能。

特别有利地提供了平行于旋转轴的径向凹槽的横截面，其在距离圆筒最大距离的区域的任意侧具有距圆筒较小距离的区域。这个结构的优点是环形密封件在最大距离处在中间区域外加宽，并且因此径向向内偏置，以便环形密封件在最大距离处自动地趋于向中间区域运动。特别地这可发生于当锤击模式关闭并且当主轴静止时。当活塞没有运动但主轴在旋转时，进一步促进环形密封件在最大距离处向中间区域运动，从而环形密封件自动地移到最大距离处的区域，当活塞静止时这里出现环形密封件和圆筒之间的最小摩擦力。另一方面，如果启动锤击模式，活塞的往复运动使得环形密封件移出中间区域并且取决于冲程方向进入位于较小距离处的其它区域中的一个。一方面在环形密封件和径向凹槽之间的该相对运动可由惯性力支持，并且优选另一方面由在环形密封件和圆筒间产生的摩擦力支持。换句话说，当活塞运动时，即当锤击作用被启动时，环形密封件自动地位于径向凹槽中距圆筒距离较近的位置，这增加了它的密封效果，从而也增加了锤击装置的效力。

根据一有利实施例，径向凹槽的横截面可关于垂直于旋转轴延伸的对称面对称产生。位于最大距离处的区域从而位于径向凹槽的横截面的中间，并且两个相邻的末端区域大小相等。这基本上使得环形密封件在活塞两个冲程方向的效果一样。

根据另一有利实施例，在考虑制造公差所可能的程度，最大距离可等于或大于在凹槽底部和圆筒之间测得的环形密封件横截面的最大直径。换句话说，最大距离是以此方式适应环形密封件，即环形密封件没有作用力地与圆筒接触，或当其位于最大距离的轴向区域时完全不接触。从而最小化摩擦力。

本发明进一步的重要特征和优点在从属权利要求、附图和根据附图的相关附图说明中进行了解释。

当然，上述提及的和那些在本申请剩余部分要解释的特征在没有超出本发明的范围时，不仅用于所述的各个组合，也用于其它组合或独立使用。

本发明的优选实施例于图中示出并且在下面的说明中将更加详细地解释，其中相同附图标记用于表示相同或相似或功能相同的组件。

附图说明

在附图中，所有附图在本质上是示意性的，其中：

图1 是手动操作电锤的一部分的侧视图，

图2是电锤沿着图1中线II 的剖面图，

图 3-5 分别示出了在各种运行条件下通过锤击装置中的活塞的纵截面，

图6 是图3的活塞在径向凹槽区域中的细节VI的放大图，

图7 是另一实施例相当简化的如图6的剖面图。

具体实施例

根据图1和2，在此仅示出了手动操作电锤1的一部分，其包括在壳体2内部的主轴3和气动锤击装置4。在钻孔模式中，主轴3用于驱动夹头5。在钻孔模式中，夹头5和主轴3关于旋转轴6旋转。在图1和2中，旋转轴6位于剖面II-II中。例如主轴3自身以驱动方式与图1所示的电动马达7连接，电动马达7布置于壳体2的单独部分，但为了简洁的缘故在此省略。

在锤击模式中，锤击装置4用于锤打工具（在此未示出），为此工具插入夹头5中。电锤1优选地可装备有使锤击作用无效的开关8，其用于致动和停止锤击装置4。该开关可包含如手动操作的开关元件9，由此能够开启和关闭锤击模式。为此，例如使锤击作用无效的开关8可适当地中断电动马达7和锤击装置4之间的驱动路径，例如通过联接器。

如图2所示，锤击装置4包括活塞10，其在锤击模式中在圆筒11内部执行平行于旋转轴6的往复运动。圆筒11与主轴3配合。为此主轴3构造成一个空心圆柱体。当开启锤击装置时，活塞10如双向箭头12所示的执行来回地振荡运动，其运动在圆筒11的压力传动室13中产生压力脉冲。这些压力脉冲进而传递至传输活塞14。从而也使这个传输活塞14 执行平行于旋转轴6的振荡往复运动。在此过程中，传输活塞14撞击碰撞活塞15。最终，碰撞活塞15依次撞击插入夹头5中的工具。

为了提供活塞10的振荡驱动，锤击装置4可包括曲柄驱动16，其经由连杆17将活塞10与驱动轮18连接，并且当启动锤击模式时驱动轮关于垂直于旋转轴6的旋转轴19旋转并且携带关于旋转轴19偏心布置的带动销20以驱动连杆17。连杆17以非旋转方式与活塞10连接。当锤击模式未启动时，活塞10不执行往复运动，并且相对于旋转轴6保持静止。例如依靠螺栓23确保在连杆17和活塞10之间的旋转锁定，通过螺栓23将连杆17连接至活塞10。在图3-5的剖面图中，与图2的剖面相比，其剖面已经被旋转了90°，以便于更清楚地看到连杆17和活塞10之间的经由螺栓23的连接。

如图3-6所示，朝向圆筒11的活塞10的外侧布置有封闭的径向凹槽21，其相对旋转轴6周向地延伸，并且环形密封件22插入其中。

如图6的细节视图所示，径向凹槽21具有基本上是U型的横截面24。该横截面24位于包含旋转轴6的横截面内。横截面24具有两个侧壁25和凹槽底座26。在该实施例中，两个侧壁25大部分是平坦的，并且各自位于垂直于旋转轴6延伸的平面中。环形密封件22也具有横截面27。在该实施例中，横截面27基本是环形。因此，环形密封件22优选为O型环。

在平行于旋转轴6延伸的轴向49，在图6中由点划线指示，径向凹槽21的横截面24具有槽宽28，其大于环形密封件22的横截面27的槽宽29，其也平行于旋转轴6测量。因此，环形密封件22可轴向地也就是说平行于旋转轴6在径向凹槽21中移动，如在图6中由双向箭头30所指示的。

径向凹槽21的横截面24的凹槽底座26具有轴向区域31，其中凹槽底座26位于距圆筒11的最大距离32处。凹槽底座26也具有至少一个另外的轴向区域33、34，其中凹槽底座26具有至少一个距圆筒11较小的距离35，也就是说至少有一个距离35比最大距离32小。

如图6所示的优选实施例中，平行于旋转轴6的径向凹槽21的横截面24 具有一个区域33和34，其距圆筒具有至少一个较小的距离35，在区域31的任意一侧距圆筒具有最大距离32。因此，一个包括最大距离点32的区域31位于其他两个区域33、34之间，并且在下文中将被称为中间区域31，同时其它区域也被称为末端区域33、34。

径向凹槽21及其横截面24的优选配置是如图6所示的对称配置。在实施例中，径向凹槽21的横截面24关于垂直于旋转轴6延伸的对称面36对称。此外，图6也示出了可选择的特征。例如，凹槽底座26的中间区域31以凹面方式朝环形密封件22弯曲。特别地，这里可提供弧形弯率。在此情况下，特别有利的是选择该弯曲的中间区域31的曲率半径37以使其大于环形密封件22的环形横截面27的曲率半径38。

另一方面，末端区域33、34优选成形以便其至少主要部分呈直线状。图6中通过标记39和40示出这些直线部分。在它们之间，末端区域33、34的直线部分39、40形成钝角41，其特别地大于120°，并且例如可以是150°±10°。有利地，末端区域33、34的直线部分39、40成切线地并入弯曲的中间区域31中。在末端区域33、34这里也提供了描述为弧形，特别地是一个圆弧的过渡42，其过渡到径向凹槽21的横截面24的直线侧25。

图6进一步地示出了可选择的特征。图6中环形密封件22布置于径向凹槽21的中间区域31。因此，它位于径向凹槽21的凹槽最深的区域，也就是说它具有距圆筒的最大距离32。根据优选的配置，这个最大距离32可选为与环形密封件22的横截面27的直径43的大小相同，环形密封件22的横截面27的直径43平行于凹槽底座26和圆筒11之间的距离而测量。平行于距离32测得直径48，因为环形密封件22的初始圆形横截面通过径向张力以或多或少为椭圆形或椭圆形的方式变形，所述径向张力在图6所示的条件中出现。由于径向凹槽21和环形密封件22的制备可能会取决于制造公差， “大小相等”的表达实际上应当理解为最大距离32与允许制造时具有典型生产公差的直径43大小相等。因此，也应当包含由于公差产生的偏差。这里提出一个特殊实施例，环形密封件22实际上无作用力的与圆筒11接触，或甚至根本不接触。因此，当活塞10不运动和主轴3在旋转时，在环形密封件22和圆筒11之间有最小摩擦力。也可以选择最大距离32大于环形密封件22的直径43。

在实施例中，径向凹槽21的横截面24在轴向49上也就是说平行于旋转轴6时，比环形密封件的横截面27在同方向上也就是说平行于旋转轴6时至少要大20%。如果平行于旋转轴6的径向凹槽21的横截面24比环形密封件22的横截面27大50%，则是有益的。

在图7所示的实施例中，中间区域31符合这样一种方式，即沿直线且平行于轴向49延伸，并且从而平行于旋转轴6。在此方面，径向凹槽21的中间区域31在横截面24在轴向49上具有等截面。两个末端区域33、34弯曲且成切线地并入直线中间区域31。特别地，末端区域33、34的弯曲可以是圆弧，其中各具有半径50和51。如果两个半径50、51大小相等则是有利的；然而，它们也可以大小不等。各半径50、51比至少当环形密封件22不受任何拉力时呈现的环形密封件22的横截面27的半径38大。当环形密封件22在径向凹槽21中从中间区域31朝末端区域33、34中的一个运动时，末端截面33、34从而形成斜坡，环形密封件22沿其向外径向突出。

为了向电动马达7提供电力，电锤1可经由未示出的电缆连接至主电源。也可以为电锤1装备可充电电池，其允许电锤1不依靠主电源工作。然而这样的可充电电池未在图1中示出。参照图1的说明，其通常附于壳体2的底部

参考图3-5，此处描述的电锤1的操作模式和径向凹槽21的具体设计将在下面更详细地描述。

图3表示了一种操作状态，其中锤击模式已经由使锤击作用失效的开关8关闭。因此，活塞10相对圆筒11不执行任何往复运动；活塞10不运动。在此情况下，环形密封件22本身自动位于径向凹槽21的中间区域31，其代表距圆筒的最大距离32。因此，环形密封件22具有最小外径44，其引起相对于旋转主轴3的最小摩擦力。当锤击装置4未致动时，环形密封件22自动位于此中间位置，因为末端区域33、34以斜坡的方式作用在中间区域33中的中心环形密封件22上。环形密封件22也通过环形密封件22的内部预应力负载趋于此方向，当其通过末端区域33、34中的斜坡作用扩张时，其作用于密封件。当锤击模式启动时也可产生如图3所示的状态，活塞10每次在反转行进方向前通过一个静止点且暂时不动。

图4和5反映了当活塞10执行往复运动时出现的状态。这是当锤击模式经由使锤击作用失效的开关8被启动，并且锤击装置4已经开启时的情况。然后这些往复运动在活塞10的静止点之间产生，也就是所说的活塞运动。

图4示出了背离夹头5的冲程45期间的状况。然后在环形密封件22和圆筒11之间的惯性力和/或摩擦力引起环形密封件22在径向凹槽21中在冲程45的反向轴向运动，以便于它移入面朝夹头5的区域33。在图4中，冲程45被指向右侧，引起环形密封件22移入左端区域33。然后，它与径向凹槽21的左侧壁25齐平而静止。这个较小的距离35在这个末端区域33中是有效的，环形密封件22径向扩张，以便其外直径46比如图3所示当活塞10静止时的环形密封件22的外直径44大。

另一方面，图5示出了冲程47朝向夹头5的情况。作用于环形密封件22的支配力在径向凹槽21中背离夹头5的方向上移动环形密封件22，也就是说，再次在与冲程47相反的方向上。图5中，冲程47朝向左边。因此，环形密封件22在径向凹槽21中移向右边，也就是说进入右边的末端区域34。还有，末端区域34中的减少的距离35引起环形密封件22径向扩张，所以它又具有一个直径48。该直径48也大于图3所示的当活塞10不运动时存在的直径44。如果两个较大的直径46和48具有相同尺寸则更有利，其尤其发生于径向凹槽21对称一致时。

在锤击模式中环形密封件自动呈现的较大直径46、48，其增大了利用其将环形密封件22压在圆筒11上的压力，从而提高了密封效果且从而也提高了锤击装置4相应地电锤1的执行能力。

Claims (10)

1.手动操作电锤，其具有：

-   在钻孔模式中关于旋转轴(6)以旋转的方式驱动夹头(5)的主轴(3)，

-   气动锤击装置(4)，其在锤击模式中锤打插入夹头(5)的工具，

-   其中锤击装置(4)具有活塞(10)，当锤击模式启动时，所述活塞在与主轴(3)内部配合的圆筒(11)中平行于旋转轴(6)执行往复运动(12)，

-   其中活塞(10)具有至少一个径向凹槽(21)，其中布置有环形密封件(22)，

-   其中径向凹槽(21)具有横截面(24)，其平行于旋转轴(6)且大于环形密封件(22)的横截面(27)，并且在位于距圆筒(11)的最大距离(32)处的凹槽底座(26)处布置有一个区域(31)和位于距圆筒(11)的最小距离(35)处的至少一个区域(33，34)，其小于最大距离(32)。

2.如权利要求 1所述的电锤，其特征在于，平行于旋转轴(6)的径向凹槽(21)的横截面(24)具有一个区域(33，34)，其各自位于区域(31)任意一侧上的较小距离(35)处，区域(31)具有最大距离(32)。

3.如权利要求 2所述的电锤，其特征在于，径向凹槽(21)的横截面(24)相对于垂直于旋转轴(6)延伸的对称平面对称。

4.如权利要求 1至3中任一项所述的电锤，其特征在于，考虑到制造公差，最大距离(32)等于或大于环形密封件(22)的横截面(27)的最大直径(43)，其平行于距圆筒的距离测得。

5.如权利要求 1至4中任一项所述的电锤，其特征在于

-   具有最大距离(32)的一个区域(31)具有朝向环形密封件(22)凹曲度，

-   其中特别地提供了具有最大距离(32)的区域(31)以具有圆弧半径(37)的圆弧形式弯曲，圆弧半径(37)大于环形密封件(22)的圆形横截面(27)的圆弧半径(38)。

6.如权利要求 1至4中任一项述的电锤，其特征在于，具有最大距离(32)的一个区域(31)沿平行于旋转轴(6)的直线延伸。

7.如权利要求 1至6中任一项所述的电锤，其特征在于

-   具有较小距离(35)的各区域(33，34)是直线的或具有直线部分(39，40)，或

-   具有较小距离(35)的各区域(33，34)是弯曲的，尤其是成弓形，或具有弯曲的部分，尤其是弓形部分。

8.如权利要求 1至7中任一项所述的电锤，其特征在于，

具有较小距离(35)的各区域(33，34)成切线地并入具有最大距离(32)的区域(31)。

9.如权利要求 1至8中任一项所述的电锤，其特征在于，平行于旋转轴(6)的径向凹槽(21)的横截面(24)比环形密封件(22)的横截面(27) 至少大20%和/或至多50%。

10.如权利要求 1至9中任一项所述的电锤，其特征在于

-   提供可充电电池为电动机(7)提供电能以驱动主轴(3)和/或锤击装置(4)，和/或

-   提供使锤击装置无效的开关(8)以使无锤击作用的钻孔模式成为可能。

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