CN102149929B - 联接栓、工具机和用于联接栓的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可运动的铰链装置的、特别是活塞单元(32)的驱动铰链的联接栓(50、150)，具有纵向延伸尺寸(57、157)和基本上横向于该纵向延伸尺寸(57、157)延伸的、用于接收铰链装置的联接元件(28)的接收孔(74、174)。本发明提出，联接栓(150)至少在一个端面(160、161)中具有一个沿着纵向延伸尺寸(157)延伸的留空(154、155)，该留空通过一个从端面(160、161)看去凹形的底部(178、179)限界。
Description
技术领域
本发明涉及可运动的铰链装置的、特别是活塞单元的驱动铰链的联接栓，工具机和用于联接栓的制造方法。
背景技术
联接栓在可运动的铰链装置中、特别是在活塞单元的驱动铰链中早已公知，其具有纵向延伸尺寸和基本上横向于该纵向延伸尺寸延伸的、用于接收铰链装置的联接元件的接收孔。公知的铰链装置在此优选实施为关节铰链。该铰链装置在此将输入侧的铰链臂与输出侧的铰链臂连接。在优选的铰链装置中，输入侧的铰链臂被实施为联接元件。联接元件优选构造为被驱动的、特别是可摆动地被驱动的联接元件。输出侧的铰链臂在优选的实施方式中实施为活塞单元，该活塞单元通过铰链装置可被驱动作基本上轴向的振荡运动。这类铰链装置也可以被理解为活塞单元的驱动铰链。
在一种优选的、多样地公知的实施方式中，铰链装置、特别是活塞单元的驱动铰链设置在具有驱动装置的工具机中，该驱动装置包括至少一个用于驱动刀具的轴向驱动装置。在此，轴向驱动装置具有一个包括联接元件的运动传递单元。还设有一个具有接收区域和带有纵向轴线的活塞区域的活塞单元。公知的活塞单元、特别是公知的活塞单元的活塞区域在此具有基本上圆柱形的构型，其圆柱对称地围绕纵向轴线延伸。该运动传递单元的联接元件在活塞单元的接收区域中通过联接栓与活塞单元连接。联接栓在此优选具有带有栓纵向轴线的基本构型。在此，垂直于栓纵向轴线地设有接收孔，联接元件能够配合到该接收孔中。联接栓通常由圆柱形的支承销以或不以圆柱形壳面的附加车削加工制成。接收孔优选借助随后的开孔或铣削加工开设在支承销中。
活塞单元通常在工具机中借助轴向驱动装置激励作基本上轴向的振荡运动。在该振荡运动的换向点中由于运动的元件的惯性质量而出现所谓的惰性力或惯性力，该惰性力或惯性力能够以振动的形式反作用到工具机上。惯性力的强度除了与换向点中速度变化的大小有关外基本上取决于运动的元件本身的惯性质量。
因此已经公知这样的联接栓，其在至少一个端面中具有留空。这些留空在随后的车削加工中制造，因此该留空具有圆锥形底部。圆锥形底部的锥尖从端面指离。
发明内容
按照本发明，提出了一种可运动的铰链装置的联接栓，具有纵向延伸尺寸和基本上横向于该纵向延伸尺寸延伸的、用于接收该铰链装置的联接元件的接收孔，其中，所述联接栓至少在一个端面中具有一个沿着所述纵向延伸尺寸延伸的留空，该留空通过一个从所述端面看去凹曲形的底部限界，所述凹曲形的底部具有相对于所述接收孔的孔轴线弯曲的表面分布，该表面分布具有围绕该接收孔的孔轴线的正的曲率半径。
根据本发明的具有独立权利要求特征的联接栓具有以下优点：在承载能力高的同时实现最轻的重量。为此，联接栓具有纵向延伸尺寸和基本上横向于、特别是垂直于该纵向延伸尺寸延伸的、用于接收铰链装置的联接元件的接收孔。特别是对于用于工具机、特别是手操持的工具机中的铰链装置的联接栓，纵向延伸尺寸位于5至40mm之间、优选位于10至30mm之间的范围中。优选地，联接栓特别是实施为基本上圆柱形或圆锥形的支承销。该优选的联接栓在此特别是具有一个围绕设置在纵向延伸尺寸上的栓纵向轴线基本上轴向对称的外部轮廓。通过以下方式实现特别低的重量：联接栓至少在一个端面中具有一个沿着纵向延伸尺寸延伸的留空，该留空通过一个从端面看去凹曲形的底部限界。
通过在下面说明中列举的措施得到在上述技术方案中给出的特征的有利扩展和改进。
如果凹曲形的底部具有鞍座形的表面分布和相对于接收孔的孔轴线弯曲的表面分布，则得到联接栓的一种特别有利的构造。“鞍座形”在此特别是被理解为凹曲形的底部的一种表面分布，其沿着径向的直径测量方向具有一个中心纵向等高线，该中心纵向等高线平行于端面延伸并且高于其余的纵向等高线。围绕栓纵向轴线同心的圆周等高线以环绕的方式具有正弦形的分布。优选地，圆周等高线具有与中心纵向等高线的交点。“相对于孔轴线弯曲”在此特别是理解为，该表面分布具有围绕接收孔的孔轴线的正的曲率半径。凹曲形的底部在此可以特别是基本上垂直于栓纵向轴线取向。
有利地，根据本发明的联接栓的承载能力通过以下方式被影响：凹曲形的底部具有基本上不变的、特别是在内部的围绕栓纵向轴线延伸的内部区域中基本上不变的横截面分布。“横截面分布”在此特别是理解为沿着一剖平面的横截面，栓纵向轴线在该剖平面中延伸。
根据本发明的联接栓的一种特别优选的实施方式在整个联接栓上具有壁厚的在很大程度上统一的横截面分布。特别地，用于工具机、特别是手操持的工具机中的铰链装置的联接栓、例如工具机的活塞单元的驱动铰链中的联接栓典型地具有在0.5至3.0mm之间、特别是在0.7至1.7mm之间的壁厚。
如果留空具有对其限界的壳面、特别是对其限界的圆柱形壳面，则实现了根据本发明的联接栓的另一种有利的实施方式。此外，壳面与凹曲形的底部之间的棱边线具有到端面的距离A1，该距离大于凹曲形的底部的内部区域到端面的距离A2。特别地，该距离A1尤其是表示凹曲形的底部到端面的最大距离Amax。
根据本发明的联接栓的承载能力可以通过以下方式提高：留空的壳面到凹曲形的底部的过渡区域具有倒圆。有利地，倒圆特别是具有优选在留空中延伸的中心点线。特别是倒圆向着栓纵向轴线的方向弯曲。
如果每个端面都具有留空，则实现了根据本发明的联接栓的特别轻的实施方式。在一种扩展方案中，所有的留空以有利的方式基本上相同地构造。
如果联接栓由金属注射成型材料、特别是由金属粉末注射成型材料制成，则实现了根据本发明的联接栓的特别简单的制造。
根据本发明的联接栓的另外的有利的质量减少通过以下方式实现：联接栓由金属材料、特别是基于铝或镁的轻金属或相应的轻金属合金制成。“相应的轻金属合金”在此特别是理解为其重要的组成部分是轻金属、特别是铝或镁的合金。
在本发明的另一个方面中提出，在工具机、特别是具有驱动装置的手操持的工具机中，该驱动装置包括至少一个用于驱动刀具的轴向驱动装置，其中，轴线驱动装置具有一个包括联接元件的运动传递单元及一个具有接收区域和带有纵向轴线的活塞区域的活塞单元，运动传递单元的联接元件在接收区域中通过根据本发明的联接栓与活塞单元连接。由此实现了一种有利的工具机，在用于驱动刀具的轴向驱动装置的功率相同的情况下，该工具机与现有技术相比由于运动的惯性质量减小而在振荡运动的换向点中受到较小的惯性力。
在具有根据本发明的联接栓的工具机的优选实施方式中，轴向驱动装置是冲击机构、特别是空气垫冲击机构。活塞单元在此实施为冲击机构活塞。
但是根据本发明的工具机也可以例如实施为锯，其中根据本发明的活塞单元实施为锯驱动器的轴向振荡的刀具主轴。此外，其中可以有利地使用根据本发明的活塞单元的其它工具机实施方式也是可行的。
本发明的另一个方面涉及用于根据本发明的联接栓的制造方法，其中联接栓基本上在无切削的加工过程中制成。
在制造方法的一种有利的实施方式中，用于制造根据本发明的联接栓的无切削的加工过程是铸造过程、注射过程、注射成型过程、粉末注射成型过程或烧结过程。特别地，该无切削的加工过程可以是金属粉末注射成型过程。其尤其是也可以称为MIM过程。
在制造方法的成本压力的实施方式中，用于制造根据本发明的联接栓的无切削的加工过程是变形过程。在此特别是考虑使用冷锻过程、热锻过程或深拉过程。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在以下说明书中详细地阐述。其示出：
图1示出锤钻的示意性的、部分剖切的侧视图，
图2示出根据现有技术的联接栓的立体剖视图，
图3a示出根据本发明的联接栓的实施例的立体侧视图，
图3b示出联接栓在根据图3a的XZ平面中的剖视图，
图3c示出联接栓在根据图3a的XY平面中的剖视图，
图4示出用于根据图3a的联接栓的根据本发明的制造方法的流程图。
具体实施方式
图1示出作为工具机10a的、特别是手持式工具机10b的例子的锤钻10的示意图。锤钻10具有机器壳体12。在机器壳体12的前端面14上设有刀具保持器16。刀具保持器16用于接收、特别是可更换地接收刀具18。
在机器壳体12中设有驱动装置20，该驱动装置包括轴向驱动装置22。在此，驱动装置20为了驱动刀具18而与该刀具作用连接。驱动装置20还具有驱动马达24、特别是电动机26，其在图1中仅示意性地示出。轴向驱动装置22在此将驱动马达24、26的旋转运动100转换成轴向运动，特别是转换成基本上轴向的振荡运动102。轴向的振荡运动102通过运动传递单元30的联接元件28传递到活塞单元32上。联接元件28在此构成示例性的铰链装置31的第一铰链臂。
在锤钻10的情况下，活塞单元32构造为冲击机构36、特别是空气垫冲击机构38的冲击机构活塞34。活塞单元32在当前例子中基本上圆柱形地围绕纵向轴线52构造。在锤钻10中，活塞单元32可沿着刀具轴线40在锤管42中轴向运动地被接收。纵向轴线52在此基本上与刀具轴线40同轴地定向。这样的冲击机构36、38已充分公开，从而在这里取消对其结构和工作方式的说明。活塞单元32在该例子中构成示例性的铰链装置31的第二铰链臂。
活塞单元32的从锤管42伸出的端部区域44被实施为接收区域46。该接收区域46具有接收孔48。联接栓50被接收在该接收孔48中。联接栓50在此特别是可旋转运动地支承在接收孔中。运动传递单元30的联接元件28被接收在联接栓50的一个此处未示出的接收孔中。以这种方式可以将联接元件28的运动，特别是连接元件28的由轴向振荡运动102引起的摆动运动传递到活塞单元32上，该联接元件基本上轴向地沿着刀具轴线40延伸。联接栓50由此将示例性的铰链装置31的第一铰链臂与第二铰链臂连接。
图2示出根据现有技术的在两侧具有端侧的留空54、55的联接栓50。联接栓50在当前例子中具有主要圆柱形的基本构型56，该基本构型具有纵向延伸尺寸57。在此，圆柱形的基本构型56在纵向延伸尺寸57上沿着栓纵向轴线58延伸，联接栓50近似圆柱对称地包围该栓纵向轴线。圆柱形的基本构型56具有两个端面60、61，在这些端面中分别设有一个留空54、55。因为根据图2的留空54、55类似地、特别是基本上相同地实施，下面仅描述其中一个留空54。该描述可类似地转用到另一个留空55上。
留空54从联接栓50的一个端面60延伸到联接栓内部。在此，留空54具有圆柱形的壳面62，该壳面在很大程度上对称地围绕栓纵向轴线58延伸。该留空54在背对端面60的一侧上通过圆锥地成形的底部64、特别是通过圆锥形底面66限界。该圆锥形底面66特别是具有锥尖68，该锥尖基本上设置在栓纵向轴线58上。此外，锥尖68具有从该端面60看去到端面60、特别是到端侧的限界面70的一个垂直距离A1，该垂直距离A1基本上等于圆锥形底面66上任意一点到端面60的最大垂直距离Amax。留空54的圆柱形壳面62通过基本清晰的棱边线72从圆锥地成形的底部66分开。特别是圆柱形壳面62和圆锥形底面66在棱边线上相遇。
横向于纵向延伸尺寸57地、特别是垂直于纵向延伸尺寸57地在联接栓50中设有接收孔74。该接收孔74具有孔轴线75并且用于接收运动传递单元30的联接元件28的端部区域。在当前例子中，接收孔74基本上圆柱地实施。但是，视联接元件28的实施方式而定，接收孔74的不同于圆柱形状的构型也可能是有利的。接收孔74在其两个端部上分别具有一个倒角76。倒角76在当前例子中基本上圆锥形地实施。
图3a示出根据本发明的联接栓50的一个实施例的立体视图。相同的或相同作用的特征在此获得增加100的附图标记。
与根据现有技术公知的联接栓50类似地，根据本发明的联接栓150在根据图3a的当前实施例中具有圆柱形的基本构型，该基本构型具有一个栓轴向轴线158和两个端面160、161。在每个端面160、161中设有一个留空154、155。这些留空在当前例子中对称地构造，使得在这里也仅详细地描述其中一个留空154、155。对留空154的描述也能以类似的方式转用到留空155上。留空155的相同特征在此获得增加“1”的附图标记，它们不是在所有情况下都详细地在图中示出。
留空154具有圆柱形壳面162和从端面160看去基本上凹曲形的底面178、特别是凹曲形底面180。凹曲形底面178在此弯曲到留空154的内部中。特别地，凹曲形底面178具有设置在其表面的内部区域中的、到端面160的垂直距离A1，该垂直距离A1等于最小地设置的距离Amin。在当前例子中，具有至端面160的最小距离Amin的点基本上位于一个直的纵向等高线182上。该纵向等高线182与栓纵向轴线158相交并且基本上在整个凹曲形底面178上延伸。围绕栓纵向轴线158基本上同心延伸的圆周等高线194基本上正弦地延伸。该圆周等高线与纵向等高线182相交于其最大值。凹曲形底面178以这种方式获得基本上鞍座形的表面分布184。特别地，鞍座形的表面分布184根据图3a相对于接收孔174的孔轴线175弯曲。
在圆柱形壳面162和凹曲形底面178之间的过渡部中还设有倒圆186。该倒圆186在当前例子中具有在很大程度上在圆周上不变的倒圆半径Rv。特别地，每个倒圆半径Rv的中心点位于在留空160的内部中延伸的中心点线188上。倒圆186的结果是，在圆柱形壳面162和凹曲形底面178之间不构成任何清晰的棱边线。
图3b作为在根据图3a的XZ平面上的俯视图示出通过根据本发明的联接栓150的剖面。在该视图中，留空160、161的凹曲形底部178、179的鞍座形的表面分布184、185明显可见。两个留空160、161的凹曲形底部178几乎圆柱形地包围接收孔174。该剖面特别是也示出了壁厚190的几乎不变的分布。典型的壁厚190在此处于0.5至3.0毫米之间、优选在0.7至1.7毫米之间的范围中。在当前例子中，壁厚190仅在倒圆186、187的区域中较强烈地偏离它的其余不变的分布，从而基本上实现了壁厚(190)的不变的横截面分布(192)。
图3c作为在根据图3a的XY平面上的俯视图示出通过根据本发明的联接栓150的剖面。在该视图中特别是可见到与相应的端面160、161具有最小距离A1的点的等高线182、183的一个基本上直的、几乎平行于接收孔174定向的分布。仅仅在倒圆186、187的区域中，距离A1向着更小的值偏离。在根据图3c的视图中，这些留空作为经倒圆的圆柱出现，而由图3b可清楚看到根据本发明的留空154、155的鞍座形的表面分布184、185。
在特别优选的实施方式中，根据本发明的联接栓150由金属注射成型材料、特别是由金属粉末注射成型材料制成。在其它扩展方案中，联接栓由金属材料、特别是基于铝或镁的轻金属或相应的轻金属合金制成。
图4为此示出用于根据本发明的联接栓150的制造方法的示意性流程。在此将原材料200，例如金属粉末、金属熔液或坯件200输送给制造过程202。该制造过程202在此实施为铸造过程、注射过程、注射成型过程、粉末注射成型过程或者烧结过程、特别是所谓的MIM过程。变换地，制造过程202在一种变型中也可以是变形过程。
在制造方法的一种优选的实施方式中，制造过程202是唯一的制造步骤。在这种情况下，对于制造过程202可以作为过程结果204直接取得根据本发明的联接栓150。
在制造方法的一种变换实施方式中，在制造过程202后面接着至少一个再处理过程206。再处理过程206在此在开始时接收过程结果204并提供过程结果204’。过程结果204’在此是根据本发明的联接栓150。
Claims (24)
1.可运动的铰链装置的联接栓(50、150)，具有纵向延伸尺寸(57、157)和基本上横向于该纵向延伸尺寸(57、157)延伸的、用于接收该铰链装置的联接元件(28)的接收孔(74、174)，其特征在于，所述联接栓(150)至少在一个端面(160、161)中具有一个沿着所述纵向延伸尺寸(157)延伸的留空(154、155)，该留空通过一个从所述端面(160、161)看去凹曲形的底部(178、179)限界，所述凹曲形的底部(178、179)具有相对于所述接收孔(174)的孔轴线(175)弯曲的表面分布(184，185)，该表面分布具有围绕该接收孔的孔轴线的正的曲率半径。
2.根据权利要求1的联接栓，其特征在于，所述凹曲形的底部(178、179)具有鞍座形的表面分布(184)。
3.根据权利要求1或2的联接栓，其特征在于，所述凹曲形的底部(178、179)具有基本上不变的横截面分布(192)。
4.根据权利要求1或2的联接栓，其特征在于，所述留空(154、155)具有对其限界的壳面(162、163)，所述壳面(162、163)与所述凹曲形的底部(178、179)之间的棱边线(172、173)具有到所述联接栓的端面的垂直距离Ak，该垂直距离大于所述凹曲形的底部(178、179)的内部区域的垂直距离Ai。
5.根据权利要求4的联接栓，其特征在于，所述留空(154、155)的壳面(162、163)到所述凹曲形的底部(178、179)的过渡区域具有倒圆(186、187)。
6.根据权利要求5的联接栓，其特征在于，所述倒圆(186、187)具有在所述留空(154、155)中延伸的中心点线(188、189)。
7.根据权利要求1或2的联接栓，其特征在于，所述联接栓(150)在每个端面(160、161)具有一个留空(154、155)。
8.根据权利要求7的联接栓，其特征在于，所有的留空(154、155)基本上相同地构造。
9.根据权利要求1或2的联接栓，其特征在于，所述联接栓(150)由金属注射成型材料制成。
10.根据权利要求1或2的联接栓，其特征在于，所述联接栓(150)由金属材料制成。
11.根据权利要求1的联接栓，其特征在于，所述可运动的铰链装置是活塞单元(32)的驱动铰链。
12.根据权利要求3的联接栓，其特征在于，所述凹曲形的底部(178、179)具有在内部的围绕栓纵向轴线(158)延伸的内部区域中基本上不变的横截面分布(192)。
13.根据权利要求4的联接栓，其特征在于，所述壳面(162、163)是对所述留空限界的圆柱形壳面，所述到所述联接栓的端面的垂直距离Ak表示所述凹曲形的底部(178、179)到所述端面(160、161)的最大距离Amax。
14.根据权利要求9的联接栓，其特征在于，所述金属注射成型材料是金属粉末注射成型材料。
15.根据权利要求10的联接栓，其特征在于，所述金属材料是基于铝或镁的轻金属或相应的轻金属合金。
16.工具机，具有驱动装置(20)，该驱动装置包括至少一个用于驱动刀具(18)的轴向驱动装置(22)，其中，所述轴向驱动装置(22)具有一个包括联接元件(28)的运动传递单元(30)及一个具有接收区域(46)和带有纵向轴线(52)的活塞区域(54)的活塞单元(32)，其中，所述运动传递单元(30)的联接元件(28)在所述接收区域(46)中通过根据以上权利要求中任一项的联接栓(150)与所述活塞单元(32)连接。
17.根据权利要求16的工具机，其特征在于，所述轴向驱动装置(22)是冲击机构(36)，所述活塞单元(32a、32b)是冲击机构活塞(34)。
18.根据权利要求16的工具机，其特征在于，所述工具机是手操持的工具机。
19.根据权利要求17的工具机，其特征在于，所述冲击机构(36)是空气垫冲击机构(38)。
20.用于根据权利要求1至15中任一项的联接栓的制造方法，其特征在于，基本上在无切削的加工过程中制造所述联接栓。
21.根据权利要求20的制造方法，其特征在于，用于制造所述联接栓的无切削的加工过程是铸造过程、注射过程或烧结过程。
22.根据权利要求20的制造方法，其特征在于，用于制造所述联接栓的无切削的加工过程是注射成型过程。
23.根据权利要求20的制造方法，其特征在于，用于制造所述联接栓的无切削的加工过程是粉末注射成型过程。
24.根据权利要求21至23中任一项的制造方法，其特征在于，用于制造所述联接栓的无切削的加工过程是变形过程。
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