CN103047413A - 浮动活塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有至少一个圆周面（12a，12b）并且具有至少一个至少大部分地包围该圆周面（12a，12b）的密封圈（14a，16a，78b）的浮动活塞。本发明提出：密封圈（14a，16a，78b）具有一个轴向延伸长度（18a，20a），该轴向延伸长度大于密封圈（14a，16a，78b）的最大厚度。

Description

浮动活塞

技术领域

本发明涉及一种浮动活塞。

背景技术

已有人提出过具有至少一个圆周面及具有至少一个包围该圆周面的密封圈的浮动活塞。

发明内容

本发明的出发点是具有至少一个圆周面及具有至少一个至少大部分地包围该圆周面的密封圈的浮动活塞。

本发明提出：密封圈具有一个轴向延伸长度，该轴向延伸长度大于密封圈的最大厚度。在本发明方面对于“浮动活塞”尤其应理解为一个最好是圆柱形的构件，它在一个内圆柱形的导向单元、尤其一个导向缸和/或一个罐形活塞中并尤其可在两个反向点之间可轴向运动地被导向。浮动活塞最好被设置来在一个第一与一个第二反向点之间进行往复运动。浮动活塞特别优选地由一个冲击锤构成。在这里“冲击锤”一词尤其应定义一个构件，为了将一个冲击动量传递到冲击机构装置的另一构件上，尤其传递到一个冲击栓上，该构件在一个导向部件内部、尤其是在一个锤管和/或一个罐形活塞内部运动。为了产生冲击动量，优选地借助一个压力，尤其借助一个由在锤管中导行的活塞产生的空气压力使冲击锤在导向部件中运动。在本发明方面对于“圆周面”尤其应理解为一个与轴向延伸和/或一个浮动轴线平行地延伸的面。该圆周面最好环绕浮动轴线圆柱形地布置。在本发明方面对于“至少大部分”应理解为尤其一个整体的至少51%，最好一个整体的至少70%及特别优选地一个整体的至少90%。在本发明方面对于一个“密封圈”尤其应理解为一个环形部件，它被设置来至少在很大程度上密封两个构件之间的一个接触面以防止流体、尤其气体的侵入。密封圈特别优选地至少在很大程度上密封两个接触面，即使当这两个接触面相对运动时也如此。可以设想各种被专业人员视为有意义的横截面形状，例如具有一个或多个被整圆的角的横截面形状和/或半月形的横截面形状，但有利地密封圈具有两个矩形的横截面，特别有利地具有两个至少基本上圆形的横截面。此外密封圈可被设置在不同的构件上，例如被设置在导向缸上，但密封圈最好被设置在浮动活塞上。这里对于“设置”尤其应理解为在浮动活塞的运动方向上固定地连接。对于“环形部件”尤其应理解为一个环绕一环轴线弯曲的部件。至少一个曲度尤其达到超过至少185°的角度，最好超过至少300°的角度。在此情况下一个最大直径至少大于该部件两端之间的距离。该部件特别优选地具有一个闭合的环形。环轴线特别优选地具有至少一个点，该部件的所有点到该点至少基本上具有相同的距离，其中该点还确定为该部件的质量重心。在本发明方面对于“横截面形状”尤其应理解为一个平行地通过环轴线的截面上部件的形状。此外在本发明方面对于“至少基本上”尤其应理解为：对一个预定值的偏差尤其小于预定值的25%，最好小于预定值的10%及特别优选地小于预定值的5%。在本发明方面对于密封圈的“厚度”尤其应理解为密封圈的与密封圈环轴线平行的横截面的尺寸。

通过根据本发明的构型可有利地达到一个大的密封面或密封面的大的轴向延伸长度，由此可实现一个大的磨损面及小的单位面积磨损。通过小的单位面积磨损又可达到持久良好的润滑剂润湿及导向缸中空气容积的持久有利的密封。

此外还可想到，根据本发明的至少一个密封圈的构型及布置可变换地或附加地设在手持式工具机的冲击机构的一个驱动活塞上。

此外还提出：密封圈围绕至少一个相对浮动轴线垂直延伸的轴线倾斜。在本发明方面对于“浮动轴线”尤其应理解为一个轴线，浮动活塞在圆柱形的导向单元内在该轴线上运动。浮动轴线优选位于浮动活塞的旋转轴线上。在本发明方面对于“倾斜”尤其应理解为：限定密封圈的、具有最小距离的两个相互平行延伸的平面相对浮动轴线至少既不平行也不垂直。特别优选地这些平面与浮动轴线之间的最小角度在45°与90°之间及最好在50°与85°之间。由此可用简单的方式尤其在轴向上达到一个有利的大密封面，并由此可减小单位面积的磨损。此外可用小的材料花费在浮动轴线的方向上达到一个最大的面。

此外提出：密封圈至少围绕一个相对浮动轴线垂直延伸的轴线弯曲。在本发明方面对于“弯曲”尤其应理解为：在一个与其轴线垂直的平面中看密封圈具有至少一个部分区段，该部分区段具有至少一个不等于零的曲度。在本发明方面对于“部分区段”尤其应理解为密封圈的从环轴线出发的一个角区段，该角度最好至少为5°，特别优选地至少为10°。

通过该构型可特别有利地进一步达到一个大的密封面，由此可减小单位面积的磨损。此外可达到浮动活塞的高的浮动稳定性及小的振动。

此外还提出：浮动活塞设有至少一个另外的密封圈。由此可有利地达到一个特别大的密封面。此外可提供浮动活塞的特别高的浮动稳定性。

此外还提出：浮动活塞设有至少一个槽，该槽被设置来接收密封圈。在本发明方面对于“槽”尤其应理解为一个凹处，它在其主延伸尺度上具有一个至少近似不变的横截面形状。在本发明方面对于“至少近似”尤其应理解为：对一个预定值的偏差尤其小于预定值的25%，最好小于预定值的10%及特别优选地小于预定值的5%。由此可有利地达到密封圈的简单定位。

此外还提出：槽被设置来在组装时使密封圈变形成一个偏离平的圆圈的形状，确切地尤其弹性地变形。在本发明方面对于“平的圆圈”尤其应理解为一个环形的部件，从一个与环轴线平行的方向看该部件具有圆形的外边缘。此外对此尤其应理解为一个部件，该部件张开至少一个平面，该部件的至少任何点离该平面的最大距离为该部件的厚度。由此可有利地偏离密封圈的专门的原始构型，并由此可实现低的成本。

此外还提出：密封圈在组装前具有一个偏离平的圆圈的基本形状。在本发明方面对于“基本形状”尤其应理解为密封圈的一个形状，该形状为无外力作用时密封圈自行取得的形状。由此可有利地实现小的组装成本。

此外还提出：两个密封圈在一个浮动轴线的方向上各具有至少一个相同类型的极点，这些极点在圆周方向上相互错开地布置。在本发明方面对于一个“极点”尤其应理解为一个密封圈的一个点：该点至少被设置在一个相对浮动轴线垂直地延伸的、在浮动轴线的至少一个方向上限定密封圈的平面上。因此对此也尤其应理解为密封圈的一个点，该点在浮动轴线的方向上看确定为延伸长度最大的一个点或延伸长度最小的一个点。在本发明方面对于一个“相同类型”的极点尤其应理解为：这些极点各布置在一个平面中，该平面在相同的方向上限定与它们相关的密封圈。在本发明方面对于一个“在圆周方向上相互错开地布置”尤其应理解为：在圆周方向上两个点之间存在一个距离，该距离可通过一个角度来描述。最好该角度为90°并带有最大5°的偏差。

通过该构型可有利地达到浮动活塞特别平滑的飞行并可避免微振动。由此还可支持浮动活塞的自由转动。

此外可考虑，将密封圈的至少一个极点布置在圆周面的一个端部区域中。在本发明方面对于一个“端部区域”尤其应理解为一个区域，该区域最大为整个圆周面的20%，特别优选最大为整个圆周面的10%并一直延伸到该面的一个端部。由此可在最大密封面的情况下或在密封圈最大轴向延伸度的情况下得到一个特别紧凑的浮动活塞。

此外还提出：密封圈至少部分地由聚合物组成。可以想到各种被专业人员认为有意义的聚合物，但它特别优选地涉及一种弹性体，对其也可考虑热塑性塑料，尤其如聚四氟乙烯。但也可考虑其它的被专业人员认为有意义的、具有类似特性的材料。由此可有利地达到高的密封功能。此外可至少部分地使用传统的密封圈，由此可实现低成本。

此外还提出一种手持式工具机，尤其是具有根据本发明的浮动活塞的锤钻和/或冲击锤。在本发明方面对于一个“手持式工具机”尤其应理解为用手导控的冲击式电动工具机，该工具机具有一个气动的冲击机构。

此外还提出：该手持式工具机设有一个空心活塞，在其中浮动活塞至少部分地在至少一个方向上被导向。在本发明方面对于一个“空心活塞”尤其应理解为一个部件，该部件被设置来在一个工作状态中进行直线运动并尤其通过一个封闭在一个空间中的容积、尤其空气容积将该直线运动传递给另一部件、尤其一个浮动活塞或一个冲击锤。在一个特别优选的实施例中空心活塞具有一个空槽，在其中另一部件、尤其浮动活塞可被尤其直线地导向，及该空槽至少部分地限定一个空间，在该空间中设有所述容积、尤其空气容积，它被设置来将空心活塞的运动传递给另一部件、尤其浮动活塞。该空心活塞最好通过一个连接部件-该连接部件尤其可由一个连杆构成-与手持式工具机的一个驱动单元连接。通过根据本发明的构型可达到一个插接式刀具-该插接式刀具尤其被插入手持式工具机的刀具接收器中-的结构上简单、可靠的并尤其成本上有利的、优选冲击式的驱动。

此外还提出：手持式工具机包括一个通气单元，该通气单元至少部分地与空心活塞构成一体。在本发明方面对于一个“通气单元”尤其应理解为一个单元，该单元被设置来在浮动活塞及空心活塞相对于彼此的一个位置上形成封闭在一个空间中的容积、尤其空气容积与空心活塞的外围之间的至少一个连接，该连接被设置来最好补偿空气、尤其不同压力的空气。对于“一体”尤其应理解为至少材料锁合的连接，例如通过焊接工艺、粘接工艺、喷注工艺和/或其它的被专业人员认为有意义的工艺，和/或理解为有利地变形成一个块件，例如通过由一个铸件的制造和/或用单组分或多组分的喷注方法及有利地由单个毛坯的制造。由此可用结构上简单的方式来达到将空心活塞的尤其直线运动既精确又可靠地优选传递到浮动活塞上。

附图说明

其它的优点可由以下的附图说明中得到。在附图中表示出本发明的两个实施例。附图、说明书及权利要求书组合地包含多个特征。专业人员可适宜地个别地考察这些特征并总结出有意义的其它组合。

附图表示：

图1：具有根据本发明的浮动活塞及一个导向缸的手持式工具机的示意图，

图2：在一个导向缸中的根据本发明的浮动活塞的示意图，

图3：在导向缸中的根据本发明的浮动活塞的一个变换的示意图，

图4：在导向缸中的根据本发明的浮动活塞的一个变换的示意图，及

图5：根据本发明的浮动活塞的一个变换实施例的示意的剖视图。

具体实施方式

图1表示具有一个浮动活塞10a及一个导向缸46a的手持式工具机44a。手持式工具机44a由一个锤钻构成。导向缸46a由一个空心圆柱体构成。此外该导向缸46a被设置在手持式工具机44a的壳体48a中。浮动活塞10a可在轴向上运动地被设置在导向缸46a中。浮动活塞10a具有一个圆周面12a及两个包围着圆周面12a的密封圈14a，16a（图2至4）。浮动活塞10a具有一个圆柱形的基本形状。圆周面12a由圆柱形的基本形状的外表面构成。浮动活塞10a就其圆柱形的基本形状来说具有一个旋转轴线50a，该旋转轴线相应于导向缸46a的旋转轴线。圆周面12a部分地靠在导向缸46a的内表面52a上。

浮动活塞10a具有两个槽28a，30a，这些槽被设置来接收密封圈14a，16a。两个槽28a，30a各接收密封圈14a，16a中的一个。这些槽28a，30a由凹入部分构成。此外槽28a，30a被开设在浮动活塞10a的圆周面12a中（图2至4）。

密封圈14a，16a各具有一个轴向延伸长度18a，20a，这些延伸长度各大于密封圈14a，16a的最大厚度（图3）。密封圈14a，16a具有一个恒定的厚度。密封圈14a，16a的厚度基本上相应于槽28a，30a的厚度。第一密封圈14a环绕一个与浮动轴线22a垂直地延伸的轴线24a倾斜。密封圈14a被设置在一个平面中，该平面相对一个与浮动轴线22a垂直的平面倾斜。浮动活塞10a的浮动轴线22a相应于浮动活塞10a的旋转轴线50a。因此密封圈14a在一个张紧的状态中具有一个椭圆的基本形状。密封圈14a具有两个极点32a，34a。此外密封圈14a被设置在一个槽28a中。槽28a如密封圈14a那样被设置在一个平面中，该平面相对一个与浮动轴线22a垂直的平面倾斜。槽28a被设置来在组装时使密封圈14a变形成一个偏离平的圆圈的形状。在组装前密封圈14a具有一个平圆圈的形状。在组装状态中密封圈14a通过槽28a被拉成一个椭圆形状（图2至4）。

此外第二密封圈16a环绕一个相对浮动轴线22a垂直地延伸的轴线26a弯曲。密封圈16a在任何部分区域中具有一个不等于零的曲度。由此在圆周方向上观察密封圈16a成为一个正弦曲线。密封圈16a具有四个极点36a，38a，40a，42a，其中密封圈16a的各两个极点36a，38a；40a，42a在相同方向54a；56a上限定密封圈16a。密封圈16a被设置在槽30a中的一个中。密封圈16a在组装前具有一个偏离平的圆圈的基本形状。密封圈16a在组装前已具有与槽30a相应的形状。由此在组装状态中可避免密封圈16a由槽30a中滑出来（图2至4）。

两个密封圈14a，16a在浮动轴线22a的方向上各具有一个或两个相同类型的极点32a，34a；36a，38a，40a，42a，它们在圆周方向上相互错开地布置。第一密封圈14a具有两个极点32a，34a及第二密封圈16a具有四个极点36a，38a，40a，42a。第一密封圈14a的极点32a被设置在一个平面中，该平面在与浮动轴线22a平行的、从第一密封圈14a到第二密封圈16a的方向54a上限定密封圈14a。第二密封圈16a具有两个相同类型的极点36a，38a，它们在圆周方向上相对第一密封圈14a的极点32a相隔90°地布置。此外第一密封圈14a的第二极点34a被设置在一个平面中，该平面在与浮动轴线22a平行的、从第二密封圈16a到第一密封圈14a的方向56a上限定密封圈14a。第二密封圈16a具有两个相同类型的极点40a，42a，它们在圆周方向上相对第一密封圈14a的第二极点34a分别相隔0°及180°地布置（图3及4）。

第一密封圈14a用其一个极点34a在沿浮动轴线22a从第二密封圈16a到第一密封圈14a的方向56a上延伸到浮动活塞10a及圆周面12a的一个端部的前面短距离处。密封圈14a一直延伸到离浮动活塞10a的端部处与圆周面12a的一个边58a间隔最小可能的距离。通过该最小距离可在最大轴向延伸长度18a的情况下得到一个特别紧凑的浮动活塞10a。

密封圈14a，16a由聚合物组成，确切地密封圈14a，16a由弹性体组成。

在工作中浮动活塞10a在导向缸46a中不断地在两个反向点之间往复地运动。这些反向点之间的距离描述为浮动活塞10a的一个冲程。在运动期间浮动活塞10a可绕其旋转轴线50a自由转动。在反向点之间的距离上通过密封圈14a，16a在导向缸46a的内表面52a上形成了一个磨损面。在反向点上将出现较大的磨损。通过浮动活塞10a的自由旋转运动密封圈14a，16a总是在不同的相对位置上到达反向点，在反向点上形成了具有密封圈14a，16a的轴向延伸长度18a，20a的宽度的磨损面。由此产生出一个特别大的磨损面，这样便导致小的单位面积磨损。由此可防止较快的磨损，这样又可达到持久良好的润滑剂润湿及对导向缸46a中的空气容积的有利密封。

图5中表示出本发明的另一实施例。以下的描述基本上局限在各实施例中间的区别上，其中对于保持不变的构件、特征及功能可参考对其它实施例的说明、尤其对图1至4的说明。为了区分这些实施例在图1至4的实施例的标号中的字母a将由图5的实施例的标号中的字母b来代替。对于相同名称的构件、尤其关于具有相同标号的构件原则上也可参考图1至4的实施例的附图和/或说明。

图5表示一个手持式工具机44b的一个冲击机构，该冲击机构具有一个锤管60b、一个空心活塞62b及一个浮动活塞10b。空心活塞62b具有一个至少基本上圆柱形的外表面64b及在锤管60b中在与浮动活塞10b的浮动轴线22b平行地延伸的方向54b，56b上被导向。浮动活塞10b的浮动轴线22b相应于浮动活塞10b的旋转轴线50b或空心活塞62b的旋转轴线及锤管60b的旋转轴线。空心活塞62b具有一个区域66b，在该区域中空心活塞62b可通过一个未示出的连接部件与手持式工具机44b的一个驱动单元连接。该驱动单元包括一个电动机。连接部件则由一个连杆构成。此外空心活塞62b具有一个区域68b，在该区域中浮动活塞10b在方向54b，56b上被导向。为此空心活塞10b具有一个至少基本上构成圆柱形的空槽70b。一个由圆柱形的空槽70b构成的内表面72b相对空心活塞62b的外表面64b平行地延伸。

空心活塞62b在其内圆周面72b上具有一个在空心活塞62b的圆周方向上延伸的槽74b。槽74b具有圆弧段形状的横截面。槽74b在空心活塞62b的完整内表面72b上延伸并构成闭合的。槽74b限定了一个圆形面，该圆形面相对浮动活塞10b的浮动轴线22b垂直地延伸。

浮动活塞10b具有一个槽76b。槽76b被构成闭合的及限定了一个圆形面，该圆形面相对浮动活塞10b的浮动轴线22b夹持一个角度，该角度大于0°及小于90°。槽76b在其构形上至少基本上相应于上述实施例的槽28a。也可考虑，槽76b相应于上述实施例的槽30a地构型。在组装状态中在槽76b中设有一个密封圈78b。密封圈78b至少基本上相应于上述实施例的密封圈14a和/或密封圈16a。此外可考虑，设置不止一个密封圈78b。

浮动活塞10b在其圆周面12b上还具有一个槽80b，该槽与浮动轴线22b平行地延伸在浮动活塞10b的整个长度上。槽80b具有一个至少基本上矩形的横截面。在其中导入密封圈78b的槽76b与槽80b相交。槽74b及槽80b一起构成一个通气单元84b。

当空心活塞62b在向着手持式工具机44b的一个未示出的刀具接收器的方向56b运动时，一个封闭在由空心活塞62b及浮动活塞10b限定的空间82b内的空气容积被压缩。通过由此在空间82b中形成的过压力使浮动活塞10b朝方向56b加速到浮动活塞10b在方向56b上达到一个最大偏移量及将一个冲量输送到保持在刀具接收器中的插接式刀具上。在此时空心活塞10b将朝方向54b运动，由此在空心活塞62b与浮动活塞10b之间的空间82b中产生出一个负压。浮动活塞10b在输出冲量后通过该负压也朝方向54b运动。在手持式工具机44b的工作状态中该运动过程将重复下去。

当被空心活塞62b及浮动活塞10b封闭在空间82b内的空气容积受压缩时，空气将由被空心活塞62b及浮动活塞10b封闭的空间82b中逸出。为了补偿在压缩过程中所不希望的空气损失，使密封圈78b的密封功能短时有针对性地失效。密封圈78b的密封功能的该有针对性的失效将借助空心活塞62b的槽74b及浮动活塞10b的槽80b来实现。当浮动活塞10b在方向54b，56b上沿空心活塞62b的内表面72b运动时密封圈78b扫过沿空心活塞62b的内表面72b延伸的槽74b。浮动活塞10b相对空心活塞62b的该位置表示在图5中。在浮动活塞10b的该位置上空气可沿槽80b并通过槽74b流入和/或流出被空心活塞62b及浮动活塞10b封闭的空间82b，由此可补偿在压缩过程期间形成的在空间82b中的所不希望的空气损失。尤其通过与浮动轴线22b夹有一个0°与90°之间的角度的槽76b，可达到有利的柔和及缓慢的通气，由此可防止压力的突然变化及可能的、与此相关联的构件的附加载荷。此外密封圈78b的密封功能有针对性的失效的时间间隔可通过槽76b与浮动轴线22b之间的角度的改变被有利地被影响及适配。

Claims (12)

1.浮动活塞，其具有至少一个圆周面（12a，12b）并且具有至少一个至少大部分地包围所述圆周面（12a，12b）的密封圈（14a，16a，78b），其特征在于：所述密封圈（14a，16a，78b）具有一个轴向延伸长度（18a，20a），该轴向延伸长度大于所述密封圈（14a，16a，78b）的最大厚度。

2.根据权利要求1的浮动活塞，其特征在于：所述密封圈（14a，78b）围绕至少一个相对于一个浮动轴线（22a，22b）垂直延伸的轴线（24a）倾斜。

3.根据权利要求1或2的浮动活塞，其特征在于：所述密封圈（16a，78b）至少围绕一个相对于浮动轴线（22a，22b）垂直延伸的轴线（26a）弯曲。

4.根据以上权利要求中一项的浮动活塞，其特征在于：设有至少一个另外的密封圈（14a，16a，78b）。

5.根据以上权利要求中一项的浮动活塞，其特征在于：设有至少一个槽（28a，30a，76b），它被设置用于接收所述密封圈（14a，16a，78b）。

6.根据权利要求5的浮动活塞，其特征在于：所述槽（28a，76b）被设置用于在组装时使所述密封圈（14a，78b）变形成一个偏离平的圆圈的形状。

7.根据以上权利要求中一项的浮动活塞，其特征在于：所述密封圈（16a，78b）在组装前具有一个偏离平的圆圈的基本形状。

8.至少根据权利要求4的浮动活塞，其特征在于：两个密封圈（14a，16a，78b）在一个浮动轴线（22a，22b）的方向上各具有至少一个相同类型的极点（32a，34a，36a，38a，40a，42a），这些极点在圆周方向上相互错开地布置。

9.根据以上权利要求中一项的浮动活塞，其特征在于：所述密封圈（14a，16a，78b）至少部分地由聚合物组成。

10.手持式工具机，尤其锤钻和/或冲击锤，具有一个根据权利要求1至9中一项的浮动活塞（10a，10b）。

11.根据权利要求10的手持式工具机，其特征在于：设有一个空心活塞（62b），所述浮动活塞（10b）在所述空心活塞中至少部分地在至少一个方向（54b，56b）上被导向。

12.根据权利要求11的手持式工具机，其特征在于：设有一个通气单元（84b），该通气单元至少部分地与所述空心活塞（62b）构成一体。

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