CN107206578B - 冲击机构装置，尤其用于冲击式起子机 - Google Patents

冲击机构装置，尤其用于冲击式起子机 Download PDF

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Abstract

本发明从尤其用于冲击式起子机(10)的冲击机构装置出发，具有：可驱动的驱动轴(12)，该驱动轴具有至少一个引导槽(14，16)；从动轴(18)；以及冲击单元(20)，该冲击单元包括与从动轴(18)抗扭地耦合的铁砧(22)、锤(24)和至少一个球体(26，28)，其中，该锤(24)通过所述至少一个球体(26，28)沿着所述至少一个引导槽(14，16)支承在驱动轴(12)上。提出，所述锤(24)包括至少局部凹形弯曲的球体引导面(44)，该球体引导面在径向最内点处与所述至少一个球体(26，28)具有轴向间距(48)，该轴向间距大于所述至少一个球体(26，28)与所述至少一个引导槽(14，16)的凹形球体引导面(52)的径向最内点之间的径向间距(50)。

Description

冲击机构装置，尤其用于冲击式起子机
技术领域
背景技术
由EP 2168725 A1已知一种冲击机构装置，其用于冲击式起子机，具有可驱动的驱动轴，该驱动轴具有引导槽；从动轴；以及冲击单元，该冲击单元包括与从动轴抗扭地耦合的铁砧、锤和球体，其中，该锤通过球体沿着引导槽支承在驱动轴上。球体和槽在运行中在接触面上稍微变形。
发明内容
本发明从一种冲击机构装置出发，其尤其用于冲击式起子机，具有：可驱动的驱动轴，该驱动轴具有至少一个引导槽；从动轴；以及冲击单元，该冲击单元包括与从动轴抗扭地耦合的铁砧、锤和至少一个球体，其中，该锤通过所述至少一个球体沿着所述至少一个引导槽支承在驱动轴上。
提出，所述锤包括至少局部凹形弯曲的球体引导面，该球体引导面在径向最内点处与所述至少一个球体具有轴向间距，该轴向间距大于所述至少一个球体与所述至少一个引导槽的凹形球体引导面的径向最内点之间的径向间距。由此可有利地在所述至少一个球体和所述至少一个引导槽之间实现较大的接触面。因而，作用于所述至少一个球体上的压力可有利地分布在特别大的面上。所述至少一个球体的变形可有利地保持小。与现有技术不同，所述至少一个球体和所述至少一个引导槽之间的接触面可特别有利地变大约30％。冲击机构装置的使用寿命可由此有利地被延长。由此，可获得特别大的冲击力。
优选，锤的弯曲的球体引导面的径向最内点与所述至少一个球体具有轴向间距，该轴向间距比所述至少一个球体和所述至少一个引导槽的凹形球体引导面的径向最内点之间的径向间距大20％，特别优选大50％，完全特别优选是其两倍大，并且还有利地是其三倍大。“球体引导面”在上下文中应尤其理解为设置用于引导所述至少一个球体的面。优选，所述引导槽的所述至少一个球体引导面具有连续的曲率。还有利的是，所述引导槽的所述至少一个球体引导面没有转向点和/或平坦的面。
“径向间距”在上下文中应尤其理解为沿径向的间距。“径向”在上下文中应尤其理解为垂直于驱动轴的轴向的方向。“轴向间距”在上下文中应尤其理解为沿轴向的间距。“轴向”在上下文中应尤其理解为平行于驱动轴的主旋转方向延伸的方向。因而可在所述至少一个球体和所述球体引导面之间尤其是在具有充足的缝隙的情况下有利地实现大的接触面。
“径向最内点”在上下文中应尤其理解为一个点，该点与主旋转轴线最近和/或与锤的旋转对称轴线和/或驱动轴最近，驱动轴在运行状态中绕所述主旋转轴线实施主旋转运动。优选，所述至少一个球体构成钢球。优选，所述至少一个引导槽构成V形槽。“设置”尤其应理解为专门地设计和/或专门地构型。一个对象设置用于特定的功能应理解为，该对象在至少一个应用状态和/或运行状态中满足和/或实施该特定的功能。
在本发明的另一构型中提出，冲击机构装置具有挤压单元，该挤压单元设置用于将所述至少一个球体朝所述至少一个引导槽的方向进行径向挤压。由此可有利地在所述至少一个球体和所述至少一个引导槽之间实现较大的接触面。挤压单元优选将力沿主旋转轴线方向施加到所述至少一个球体上，驱动轴在运行状态中围绕该主旋转轴线实施主旋转运动。
还提出，挤压单元设置用于将所述至少一个球体以下述方式挤压到所述至少一个引导槽中，使得接触面在球体的球体周长的至少2％上延伸。由此可有利地减小球体和所述至少一个引导槽之间的贴靠压力。优选，所述接触面在球体的球体周长的至少5％，特别优选10％，完全特别优选20％，还优选24％上延伸。“球体周长”在上下文中应尤其理解为球体的假想大圆的长度。“接触面”在上下文中应尤其理解为一面，在该面上存在所述至少一个球体和所述至少一个引导槽之间的接触。
还提出，所述挤压单元包括柱形内壁，该柱形内壁设置用于挤压所述至少一个球体，其中，该内壁的直径至少基本上相当于球体直径的两倍加上驱动轴在所述至少一个引导槽的区域中的可能的最小厚度。由此可在结构上特别简单地构造挤压单元。“至少基本上”在上下文中应尤其理解为偏差小于0.5毫米，优选小于100微米，特别优选小于50微米，还优选小于10微米并且完全特别优选小于5微米。有利的是，球体直径的两倍加上驱动轴的可能的最小厚度与内壁在所述至少一个引导槽的区域中的直径之间的比例大于0.99，特别优选大于0.999并且完全特别优选大于0.9999。
还提出，锤的所述至少一个球体引导面设置用于将径向挤压力传递到所述至少一个球体上。由此可通过特别简单的方式实现对所述至少一个球体的挤压。所述锤的所述至少一个球体引导面优选凹形弯曲地构造。
在本发明的另一构型中提出，所述冲击机构装置具有至少一个弹簧力元件，所述弹簧力元件设置用于将径向挤压力通过所述锤的所述至少一个球体引导面施加到所述至少一个球体上。由此能以结构上小的耗费实现特别大的挤压力。所述弹簧力元件优选构成螺旋弹簧。弹簧力元件优选设置用于将平行于驱动轴的主旋转方向延伸的弹簧力相对于驱动轴施加到锤上。
还提出，所述锤包括球体引导面，该球体引导面在周向上看具有至少一个轴向隆起。由此可在非冲击运行中实现驱动轴相对于锤的特别低磨损的耦合。优选，至少两个轴向隆起构成锤的球体引导面的居中的凹进部。还有利地，锤的球体引导面构成两个凸形的子面，它们通过凹形的子面相互连接。
还提出，驱动轴包括至少两个引导槽并且冲击单元具有至少两个球体，这些球体至少在运行状态中支承在所述至少两个引导槽之内。由此可将挤压力有利地分布在特别大的接触面上。优选，所述至少两个引导槽在周向上相互错开180°地布置。
还提出，所述至少一个引导槽具有半圆形的槽底。由此可有利地在所述至少一个球体和所述至少一个引导槽之间实现特别大的接触面。优选，所述至少一个引导槽的径向延伸尺度大于所述至少一个球体的球体半径。
还提出一种具有根据本发明的冲击机构装置的冲击式起子机。该冲击式起子机有利地蓄电池驱动地构造。该冲击式起子机特别优选构成旋转冲击式起子机或蓄电池旋转冲击式起子机。
根据本发明的冲击机构装置在此应不局限于上述应用和实施方式。尤其地，根据发明的冲击机构装置可为了满足上述工作方式而具有与此提到的数量不同数量的各个元件、构件和单元。
附图说明
其他优点由后面的附图描述给出。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求中包括很多组合特征。本领域专业人员也能够有利地单独看待所述特征并且将其概括为有意义的其他组合。
附图示出：
图1具有冲击机构装置的冲击式起子机的示意性侧视图，
图2冲击机构装置的剖视图，
图3冲击机构装置的驱动轴的细节图，
图4具有关于与轴向错开相关的挤压力的信息的曲线图，以及
图5冲击机构装置的驱动轴、锤和两个球体的细节图。
具体实施方式
图1示出手持式工具机，其构造为冲击式起子机10。该冲击式起子机10具有壳体64，该壳体具有把手66。该冲击式起子机10具有冲击机构装置。冲击式起子机10为了独立于电网的供电而能与蓄电池68机械和电地连接。冲击式起子机10例如构造为蓄电池旋转冲击式起子机。但要指出，本发明不局限于蓄电池旋转冲击式起子机，而是可用在冲击式起子机的不同构型中，并且与相应的冲击式起子机是能独立于电网地驱动或是能由电网驱动无关。还要指出，本发明不局限于马达驱动的冲击式起子机，而是可普遍地用于以下工具，在所述工具中可使用在附图中示出的冲击机构装置。
冲击机构装置布置在壳体64之内。此外，在壳体64中还布置有通过蓄电池68来供应电流的电驱动马达70、一传动机构72和一冲击机构装置的冲击单元20。驱动马达70例如能通过手动开关74操纵，即，能开启和关断。驱动马达70可为任意的马达类型，例如电整流电机或直流电机。驱动马达70能以下述方式被电子控制和/或调节，使得可实现反向运行并且可在希望的转速方面进行预给定。合适的驱动马达70的工作方式和构造由现有技术充分已知，使得取消详细描述。驱动马达70通过配属的马达轴76与传动机构72连接，该传动机构将马达轴76的旋转转化成冲击机构装置的设置在传动机构72和冲击单元20之间的可驱动的驱动轴12的旋转。该转化优选以下述方式进行，使得驱动轴12相对于马达轴76以增大的转矩但以减小的转速旋转。
冲击机构装置构成旋转和/或转动冲击机构。冲击单元20设置用于产生具有高强度的冲击式旋转脉冲并且将其传递到冲击机构装置的从动轴18上。在从动轴18上设有工具接收部78，该工具接收部构造用于接收插入式工具。工具接收部78在此既能与具有外耦合结构的插入式工具、例如批头连接，也能与具有内耦合结构的插入式工具、例如套筒扳手连接。在该实施例中，工具接收部78能与具有多棱边外耦合结构的插入式工具80连接。
在图2中详细示出冲击机构装置。驱动轴12具有两个引导槽14，16。引导槽14，16分别具有半圆形的槽底62，82。各槽底62，82与严格的半圆有偏差。冲击单元20具有两个球体26，28，它们分别在其中一个引导槽14，16中被引导。引导槽14，16因而分别构成球体引导面52，84。球体26，28由钢球构成。各槽底62，82的曲率半径稍大于球体26，28的球体半径。换言之，各引导槽14，16的径向延伸尺度大于各球体26，28的球体半径。球体26，28因而在理论上分别仅在一个点上贴靠在球体引导面52，84上。
槽14，16在主延伸尺度方面既沿驱动轴12的轴向54也沿驱动轴12的周向60延伸。在此，各槽14，16在各自的主延伸尺度中具有V形形状。轴向54平行于驱动轴12的主旋转方向延伸。因为这些引导槽14，16以及这些球体26，28相同地构造，所以在后面出于简单性原因而仅涉及在图2中示出的上引导槽14和球体26附近的区域的构造。
为了传递冲击，冲击单元20具有与从动单元18抗扭地耦合的铁砧22。铁砧22在该视图中垂直于切割平面延伸并从而并不完全可见。冲击单元20还包括锤24。锤24柱形地构造。锤24和驱动轴12相互同轴地布置。从动轴18和驱动轴12相互同轴地布置。锤24通过球体26沿着引导槽14支承在驱动轴12上。锤24相对于驱动轴12受限地沿轴向54可运动。此外，锤24相对于驱动轴12受限地绕平行于轴向54延伸的主旋转轴线可旋转。为了引导球体26，锤24具有球体引导面44。球体引导面44部分凹形弯曲地构造。球体引导面44的弯曲半径大于球体26的球体半径。球体26因而在理论上仅在一个接触点上贴靠在锤24的球体引导面44上。如图3所示，球体26在引导槽14之内可运动地受支承。
冲击机构装置包括挤压单元30，该挤压单元设置用于将球体26朝引导槽14方向进行径向挤压。由此通过球体26和引导槽14的变形形成绕理论上的接触点的接触面32。挤压单元30设置用于将球体26挤压到引导槽14中，使得接触面32在球体26的球体周长的至少2％上延伸。挤压单元30在此包括柱形内壁34，该柱形内壁设置用于挤压球体26。内壁34的直径36基本上相当于球体26的球体直径38的两倍加上驱动轴12在引导槽14的区域42中的可能的最小厚度40。更确切地说，直径36比球体26的球体直径38的两倍加上驱动轴12在引导槽14的区域42中的可能的最小厚度40大，所大的值小于5微米。球体直径38的两倍加上驱动轴12的可能的最小厚度40与内壁34在引导槽14的区域42中的直径36的比例大于0.9999。
相对于现有技术，球体26和引导槽14之间的接触面32可变大约30％。图4示出通过球体26在引导槽14中的接触形成的合力的变化过程，该合力与轴向错开相关。纵轴示出所述合力。横轴示出锤24在运行中的轴向错开。已知的冲击机构装置的合力的变化过程以上面的线86示出。由于现有技术情况下的小的接触面得到总体上比下面的线88更大的负荷力，下面的线示出在根据本发明的冲击机构装置中的合力。
冲击机构装置具有弹簧力元件58。弹簧力元件58设置用于将径向挤压力通过锤24的球体引导面44施加给球体26。弹簧力元件58构成螺旋弹簧。弹簧力元件58设置用于将平行于驱动轴12的轴向54延伸的弹簧力相对于驱动轴12施加到锤24上。锤24包括球体引导面44，该球体引导面在周向60看具有两个轴向隆起。这两个轴向隆起构成锤24的球体引导面44的中间凹进部。锤24的球体引导面44在此构成两个凸起的子面，它们通过凹形的子面相互连接。锤24的球体引导面44设置用于将径向挤压力传递给球体26。锤24的球体引导面44局部凹形弯曲地构造。
如图5详细示出的那样，锤24的局部凹形弯曲的球体引导面44从径向最内点与球体26具有轴向间距48，该轴向间距大于球体26与引导槽14的凹形球体引导面52的径向最内点之间的径向间距50。换言之，锤24的凹形弯曲的球体引导面44在运行状态中从平行于驱动轴12的径向90延伸的区域46到球体26具有轴向间距48，该轴向间距大于球体26与引导槽14的凹形球体引导面52在平行于轴向54延伸的区域56中的径向间距50。弯曲的球体引导面44的径向最内点的轴向间距48超过球体26与引导槽14，16的凹形球体引导面52的径向最内点之间的径向间距50的三倍。

Claims (11)

1.一种冲击机构装置，该冲击机构装置具有：可驱动的驱动轴(12)，该驱动轴具有至少一个引导槽(14，16)；从动轴(18)；以及冲击单元(20)，该冲击单元包括与所述从动轴(18)抗扭地耦合的铁砧(22)以及包括锤(24)和至少一个球体(26，28)，其中，该锤(24)通过所述至少一个球体(26，28)沿着所述至少一个引导槽(14，16)支承在所述驱动轴(12)上，其特征在于，所述锤(24)包括至少局部凹形地弯曲的球体引导面(44)，该球体引导面在径向最内点处与所述至少一个球体(26，28)具有轴向间距(48)，该轴向间距大于所述至少一个球体(26，28)与所述至少一个引导槽(14，16)的凹形球体引导面(52)的径向最内点之间的径向间距(50)。
2.根据权利要求1所述的冲击机构装置，其特征在于，设有挤压单元(30)，该挤压单元设置用于将所述至少一个球体(26，28)朝所述至少一个引导槽(14，16)的方向进行径向挤压。
3.根据权利要求2所述的冲击机构装置，其特征在于，所述挤压单元(30)设置用于将所述至少一个球体(26，28)以下述方式挤压到所述引导槽(14，16)中，使得接触面(32)在所述至少一个球体(26，28)的球体周长的至少2％上延伸。
4.根据权利要求2或3所述的冲击机构装置，其特征在于，所述挤压单元(30)包括柱形内壁(34)，该内壁设置用于挤压所述至少一个球体(26，28)，其中，该内壁(34)的直径(36)至少基本上相当于球体直径(38)的两倍加上所述驱动轴(12)在所述至少一个引导槽(14，16)的区域(42)中的可能的最小厚度(40)。
5.根据权利要求1至3之一所述的冲击机构装置，其特征在于，所述锤(24)的球体引导面(44)设置用于将径向挤压力传递给所述至少一个球体(26，28)。
6.根据权利要求5所述的冲击机构装置，其特征在于，设有至少一个弹簧力元件(58)，所述弹簧力元件设置用于将所述径向挤压力通过所述锤(24)的球体引导面(44)施加给所述至少一个球体(26，28)。
7.根据权利要求1至3之一所述的冲击机构装置，其特征在于，所述锤(24)包括球体引导面(44)，沿周向(60)观察，该球体引导面具有至少一个轴向隆起。
8.根据权利要求1至3之一所述的冲击机构装置，其特征在于，所述驱动轴(12)包括至少两个引导槽(14，16)，并且所述冲击单元(20)具有至少两个球体(26，28)，所述至少两个球体至少在运行状态中支承在所述引导槽(14，16)之内。
9.根据权利要求1至3之一所述的冲击机构装置，其特征在于，所述引导槽(14，16)具有半圆形的槽底(62，82)。
10.根据权利要求1至3之一所述的冲击机构装置，其特征在于，所述冲击机构装置用于冲击式起子机(10)。
11.一种冲击式起子机(10)，其具有根据前述权利要求之一所述的冲击机构装置。
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