CN112703089B - 用于手持式工具机的偏心驱动件和手持式工具机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于手持式工具机(2)的偏心驱动件(1)，其具有马达(5)、偏心轮(6)、线性引导件(9)、滑动件(8)和连杆(7)，该连杆具有悬置在该滑动件(8)上的第一头部(17)以及悬置在该偏心轮(6)上的第二头部(15)。在第一头部(17)和第二头部之中的至少一个头部中设置有用于可旋转地安装该连杆(7)的支承衬套(16)。所述至少一个头部由注射成型材料构成。支承衬套(16)由纤维复合材料构成，该纤维复合材料包括嵌入在热塑性基质中的连续碳纤维(25)。本发明还涉及一种手持式工具机，其具有该偏心驱动件和联接至该偏心驱动件的气动撞击机构(4)。

Description

用于手持式工具机的偏心驱动件和手持式工具机

技术领域

本发明涉及一种用于手持式工具机的偏心驱动件。

背景技术

DE 3314414 A1描述了一种具有偏心驱动件的锤钻。偏心驱动件包含由聚酰胺制成的连杆。

由塑料制成的连杆可以在注射成型过程中生产。将塑料注入模具中。塑料沿着空腔流动，并且应将这些空腔完全充满。在连杆的情况下，流体在眼状部的前面分开，并且在眼状部的后面再次汇合。在此过程中，可能会形成接缝，并且这可以仅通过一些努力来避免。接缝是连杆的潜在弱点。

发明内容

根据本发明的用于手持式工具机的偏心驱动件具有马达、偏心轮(该偏心轮由马达驱动)、线性引导件、滑动件(该滑动件沿着轴线由该线性引导件引导)以及连杆，该连杆具有悬置在该滑动件上的第一头部以及悬置在该偏心轮上的第二头部。在第一头部和第二头部之中的至少一个头部中设置有用于可旋转地安装该连杆的支承衬套。该至少一个头部由注射成型材料构成。支承衬套由纤维复合材料构成，该纤维复合材料包括嵌入在热塑性基质中的连续碳纤维。

连续碳纤维吸收偏心轮在扩展区域上施加的载荷。在这种情况下，连续碳纤维基本上处于拉伸载荷下。支承衬套的热塑性基质仅承受很小的载荷，因此支承衬套保持其形状。力经由支承衬套外表面的很大一部分在很大的面积上从支承衬套传递至头部，由此减轻了在注射过程中形成的头部接缝上的负荷。

针对偏心轮的磨损和摩擦损失，使用碳纤维被证明是非常有利的。

一个实施例设想了注射成型材料包含热塑性塑料。注射成型材料可以在没有接合区域的情况下以在材质上一体的方式接合至支承衬套。由此改善了在支承衬套与头部之间的力的均匀传递。

一个实施例设想了连续碳纤维沿着支承衬套的内表面延伸。偏心轮的指状部直接抵靠连续碳纤维。由此降低了软热塑性基质的载荷。

一个实施例设想了连续碳纤维沿着支承衬套的内表面延伸。连续碳纤维优选地围绕内表面至少延伸一次，优选地多于三次。

一个实施例设想了这些连续碳纤维的长度至少对应于该支承衬套的内表面的周长。连续碳纤维围绕内表面，就好像该连续碳纤维呈环形，由此确保了高稳定性。

附图说明

以下描述参照示例性实施例和附图解释了本发明，在附图中：

图1以纵向截面示出了连杆；

图2以平面视图示出了连杆；

图3示出了图2中的连杆的支承衬套；

图4示出了锤钻。

除非另有说明，在图中相同或功能上相同的元件由相同的附图标记指示。

具体实施方式

图1示出了偏心驱动件1的说明性实施例。偏心驱动件1尤其设置用于在具有线性移动的工具3的手持式工具机2中使用，例如在锤钻(图4)、尖锤、机动锯、往复锯等的情况下。偏心驱动件1驱动例如机械撞击机构、气动撞击机构4或摆锤冲程机构。

偏心驱动件1包含马达5、偏心轮6、连杆7和线性引导件9中的滑动件8。滑动件8可在线性引导件9中移动，从而沿着工作轴线10被引导。偏心驱动件1使滑动件8沿着此工作轴线10周期性地前后移动。滑动件8可以是活塞、工具的驱动件等。用于移动的力由马达5供给。马达5优选地是电动马达。在替代性构型中，马达5也可以是内燃发动机。马达5具有输出轴11，马达5驱动该输出轴绕轴线旋转。输出轴11联接至偏心轮6。如在图1中，输出轴11可以直接连接至偏心轮6，或者如图4所示，可以经由变速器、滑动离合器或类似部件间接地连接至偏心轮6。偏心轮6被安装成可绕(旋转)轴线12旋转。旋转轴线12布置成与工作轴线10垂直。马达5驱动偏心轮6绕旋转轴线12旋转。偏心轮6具有相对于旋转轴线12偏移的(支承)指状部13。指状部13通常为圆柱形设计。偏心轴线14与旋转轴线12平行。连杆7藉由输入侧头部15安装在指状部13上。头部15具有支承衬套16，指状部13插入在该支承衬套中。指状部13和支承衬套16形成旋转支承。连杆7被悬置成可绕偏心轴线14相对于指状部13旋转。连杆7的输出侧头部17支撑在滑动件8上。输出侧头部17被悬置成可绕枢转轴线18相对于滑动件8枢转。头部17例如在滑动件8中被支撑在圆柱形轴19上。枢转轴线18与偏心轴线14平行。连杆7的柄部20刚性地连接输入侧头部15和输出侧头部17。柄部20通常是长形杆。该杆优选是直的。在特殊构型中，杆可以弯曲的、成角度的或成阶梯状的。

在图2中以平面视图示出了图1中的示例性连杆7。连杆7包括柄部20，在该柄部的两端处分别布置有输入侧头部15和输出侧头部17。在所示的实施例中，两个头部被不同地配置。在替代性实施例中，两个头部可以是相同的、具有相同的大小，或具有相同的结构同时具有不同的直径。

输入侧头部15具有环形结构。在头部15中存在空腔，该空腔被称为眼状部21。眼状部21可以居中地布置在头部15中。头部15的围绕眼状部21的壁可以是均匀的。壁的壁厚度优选地在眼状部22周长的至少四分之一、优选至少一半上相同。头部15的内表面23，即围成眼状部21的表面是圆柱形的。

示例性头部15包括外部主体24和嵌入在外部主体24中的支承衬套16。外部主体24围绕呈环形的支承衬套16。外部主体24形成壁的主要部分。外部主体24的壁厚度例如占头部15壁厚度的比例为至少75％。支承衬套16沿着偏心轴线14的尺寸(高度)等于或略小于头部15的尺寸。

头部15的外部主体24由注射成型材料构成。注射成型材料由热塑性塑料或热塑性塑料的混合物构成。特别合适的物质组是聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚酰胺(PA)，并且选自包括聚酰胺、聚(N,N’-六亚甲基己二酰胺)-聚-(六亚甲基己二酰胺)的物质组是特别合适的。其他合适的热塑性塑料选自包括聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚四氟乙烯(PTFE)的物质组。注射成型材料可以被充分地加工，并且连杆7具有足够的刚性和耐用性。

注射成型材料可以是纤维增强热塑性塑料。注射成型材料的基质是热塑性塑料，优选地由包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚酰胺(PA)的物质组中的一者构成。一个特别合适的聚酰胺是聚(N,N’-六亚甲基己二酰胺)-聚-(六亚甲基己二酰胺)。替代性物质组是聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)和聚醚酰亚胺(PEI)。纤维嵌入在基质中。适于制造头部15的纤维是“短纤维”。短纤维的长度显著小于头部15的尺寸或连杆7的尺寸。长度特别地小于连杆7的高度、连杆7的宽度和连杆7的长度。纤维优选地比注射模具中的空腔的每个尺寸短，例如比外部主体24的壁厚度短。纤维的长度可以例如在0.3mm至1mm之间的范围内。纤维的长度与直径的纵横比例如在50至500之间的范围内。短纤维可以在与热塑性塑料混合后注入注射模具中。短纤维以受控的方式均匀地分布在注射模具中。在注入热塑性塑料期间，这些纤维根据流动方向对齐。在此，相对对齐取决于纤维的长度和热塑性塑料的流动速度。短纤维趋于将其自身横向于流动方向对齐。短纤维可以是碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维或所述纤维的混合物。

支承衬套16由纤维复合材料构成，该纤维复合材料包括嵌入在热塑性基质中的连续碳纤维25。基质优选地由与外部主体24相同的热塑性塑料或至少由相同的物质组构成。在优选的配对的情况下，外部主体24和支承衬套16二者的热塑性塑料均由包括聚酰胺的物质组构成。例如，支承衬套16的基质由聚己内酰胺(PA6)构成，并且外部主体24的基质由聚(N,N’-六亚甲基二乙二酰胺)-聚-(六亚甲基己二酰胺)构成。所谓的连续碳纤维25嵌入在基质中。外部主体24的热塑性塑料和支承衬套16的热塑性塑料可以以在材质上一体的方式结合在一起。为此目的，当引入用于外部主体24的热塑性塑料时，支承衬套16的热塑性塑料可以略微熔化。可以尤其藉由外部热源(例如红外加热系统)，藉由外部主体24或类似物的静止液态热塑性塑料的热量实现略微熔化。为此目的，外部主体24的热塑性塑料的熔点优选地高于支承衬套16的热塑性塑料的熔点，熔点相差至少10℃(摄氏度)、例如至少20℃、至少30℃，并且至多相差40℃。熔点在200℃至350℃之间的范围内。

虽然外部主体24可以优选地包含短纤维，但是支承衬套16基本上仅包含连续碳纤维25。连续碳纤维25的长度受到支承衬套16的尺寸的限制。连续碳纤维25在支承衬套16的一端26处开始并且在支承衬套16的相反端27处结束。因此，连续碳纤维25的长度至少对应于支承衬套16的高度，该高度基本上等于连杆7的高度。

连续碳纤维25在圆柱形内表面23上有序地对齐。连续碳纤维25沿着内表面23周向地延伸。连续碳纤维25的最内侧暴露于内表面23上。连续碳纤维25的紧密布置使得内表面23的相当大的比例可以由连续碳纤维25形成。连续碳纤维25优选地占内表面23的比例为至少25％、例如至少50％。

连续碳纤维25的示例性布置在图3中示出。连续碳纤维25螺旋卷绕在内表面23上。连续碳纤维25围绕眼状部21延伸一次或优选地多次。因此，连续碳纤维25相对于偏心轴线14以恒定或近似恒定的半径延伸。连续碳纤维25的路径的曲率半径由支承衬套16的直径确定。连续碳纤维25的长度优选地大于支承衬套16的周长，例如为该周长的两倍多。连续碳纤维25可以分组为纤维束。纤维束可以具有相同的旋转方向。作为替代方案，一组纤维束可以围绕内表面23逆时针延伸，并且另一组纤维束可以围绕内表面顺时针延伸。多个纤维束片层可以是彼此上下布置的片层。纤维束可以卷绕、编织、纺织或铺设。

连续碳纤维25的周向布置产生支承衬套16的高稳定性。偏心轮6的指状部13在载荷下抵靠连续碳纤维25的区段而不是点接触连续碳纤维。连续碳纤维25使所引入的力沿着圆周分布，并且因此分布成沿着该连续碳纤维的长度的拉力。连续碳纤维25几乎可以单独吸收力，而不会在热塑性基质上施加载荷。热塑性基质可以是柔软的，即可以在出现的力的作用下偏转。

连续碳纤维25为碳纤维。与外部主体24不同，玻璃纤维不适用于支承衬套16。碳纤维与通常由钢制成的偏心轮6的组合具有良好的摩擦学性能。碳纤维的磨损会有助于支承的润滑。

连杆7的柄部20具有与头部15的外部主体24相同的材料成分。柄部20由与外部主体24相同的注射成型材料制成。柄部20和外部主体24可以在注射模具中共同制成。柄部20和头部15是整体的，即，在柄部20与头部15之间不存在接口、接合区域等。柄部20和头部15的细分仅基于几何考虑和功能关联性。

输出侧头部17在设计上可以类似于输入侧头部15。输出侧头部17可以同样具有眼状部22。眼状部22的圆柱纵向轴线与输出侧头部17的眼状部22的纵向轴线28平行。在替代性实施例中，连杆7在头部17上具有可旋转的或刚性的轴19，而不是眼状部22。

下面描述连杆7的示例性制造方法。支承衬套16被制造为由连续碳纤维25和热塑性塑料组成的半成品产品。将半成品产品插入到连杆7的注射模具中。另一种热塑性塑料被液化，并且与短纤维混合，然后注入到注射模具中。注射优选地在柄部20的中央进行，以便保持短的流动路径。短纤维由另一个热塑性塑料携带，并且在注射模具中基本上均匀地分布。另一个热塑性塑料围绕半成品产品延伸。在此过程中，半成品产品的表面略微熔化。略微熔化可以通过由另一个热塑性塑料输入的热量来实现，或者通过外部热源的附加辅助实现。两种热塑性塑料一起固化，从而获得了材料上一体的接合。两种热塑性塑料可以不同，优选地来自同一物质组。

如图所示，可以通过将连续碳纤维25围绕芯部卷绕、编织或铺设来生产半成品产品。在一个实施例中，连续碳纤维25作为纤维束被提供在已经包含热塑性塑料的带中。例如，可以通过将连续碳纤维25浸没在液态热塑性塑料的浴中来制造带。该带围绕芯部卷绕以形成管。例如，以每转与带的最大宽度相对应的间距来将带卷绕起来。带的相邻匝在此处不重叠。在另一个实施例中，带可以部分重叠地卷绕。由于带的宽度的波动，可以在相邻匝之间形成空腔。例如，在炉中加热管，以便使热塑性塑料略微熔化，其结果是，带的重叠片层接合在一起。替代性地，可以藉由激光、热空气或其他热源来实现加热。纤维片层融合在一起以形成固态主体。替代性地，在卷绕过程中，例如藉由加热的卷绕芯部或来自红外光源的热辐射，带可能已经略微熔化。然后可以将管冷却。最后，将管切成支承衬套16的长度。

图4示意性地示出了作为具有偏心驱动件1的手持式工具机2的示例的锤钻。示例性锤钻具有工具固持器29，工具3可以插入并且锁定在工具固持器中。工具3例如是钻头、凿子等。通过举例的方式展示的实施例使工具固持器29绕工作轴线10转动，并且同时沿着工作轴线10周期性地对工具施加撞击。手持式工具机2可以具有模式选择器按钮30，该模式选择器按钮允许使用者选择性地激活和停用旋转移动并且选择性地激活和停用冲击操作。使用者可以藉由开关31将手持式工具机2投入操作。

手持式工具机2具有手柄32。在操作过程中，使用者可以通过手柄固持并且引导手持式工具机2。按钮31优选地附接至手柄，其方式为使得使用者可以使用固持手柄32的手来对按钮31进行操作。手柄32可以藉由阻尼元件与机器壳体33脱离联接。

手持式工具机2具有旋转驱动件34，该旋转驱动件联接至工具固持器29。旋转驱动件34包含电动马达。除其他事项之外，电动马达可以具有减速齿轮机构35和/或滑动离合器36。旋转驱动件34的输出轴37连接至工具固持器29。使用者可以通过操作按钮31来打开和关闭旋转驱动件34，其中，按钮31相应地控制对电动马达的电力供应。在一个实施例中，可以藉由操作按钮31调节电动马达的转速。

手持式工具机2具有气动撞击机构4，该气动撞击机构由偏心驱动件1驱动。偏心驱动件1包含电动马达、偏心轮6和连杆7以及励磁活塞38，该励磁活塞可以沿着工作轴线10被驱动。激励活塞38在导管39中可沿着工作轴线10以受引导的方式移动。励磁活塞38随着电动马达的旋转而周期性地前后移动。励磁活塞38通过冲击活塞40包围气动腔室41。在所展示的实施例中，气动腔室41的径向封闭由导管39提供，该导管同时引导励磁活塞38和冲击活塞。在其他实施例中，冲击活塞可以呈中空设计，并且励磁活塞38在冲击活塞中被引导，反之亦然。封闭在气动腔室41中的空气被励磁活塞38压缩和减压。压力的变化将冲击活塞与励磁活塞38的移动结合起来，并且气动腔室41的行为类似于弹簧，因此也被称为气动弹簧。冲击活塞40可以藉由砧座42直接撞击工具或间接撞击工具。

Claims (14)

1.一种用于手持式工具机(2)的偏心驱动件(1)，该偏心驱动件具有：

马达(5)；

偏心轮(6)，该偏心轮由该马达(5)驱动；

线性引导件(9)；

滑动件(8)，该滑动件由该线性引导件(9)沿着轴线(10)引导；

连杆(7)，该连杆具有悬置在该滑动件(8)上的第一头部(17)以及悬置在该偏心轮(6)上的第二头部(15)；

其中，在第一头部(17)和第二头部(15)中的至少一个头部中设置有用于可旋转地安装该连杆(7)的支承衬套(16)，

其中，该至少一个头部由注射成型材料构成，并且该支承衬套(16)由纤维复合材料构成，该纤维复合材料包括嵌入在热塑性基质中的连续碳纤维(25)。

2.如权利要求1所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，这些连续碳纤维(25)沿着该支承衬套(16)的内表面(23)延伸。

3.如权利要求2所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，这些连续碳纤维(25)围绕该支承衬套(16)的内表面(23)至少延伸一次。

4.如权利要求2所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，这些连续碳纤维(25)的长度至少对应于该支承衬套(16)的内表面(23)的周长。

5.如权利要求1至4中任一项所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，这些连续碳纤维(25)在该支承衬套(16)的一端处开始并且在该支承衬套(16)的相反端处结束。

6.如权利要求1至4中任一项所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该注射成型材料包含热塑性塑料。

7.如权利要求6所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该支承衬套(16)以在材质上一体的方式连接至设置有该支承衬套的头部。

8.如权利要求6所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该热塑性塑料是聚己内酰胺。

9.如权利要求1至4中任一项所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该注射成型材料包含嵌入在热塑性基质中的短纤维。

10.如权利要求9所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该注射成型材料的热塑性基质与该纤维复合材料的热塑性基质融合。

11.如权利要求9所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该短纤维的长度小于该连续碳纤维(25)的长度的十分之一。

12.如权利要求9所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该注射成型材料的热塑性基质是聚(N,N’-六亚甲基己二酰胺)-聚-(六亚甲基己二酰胺)。

13.如权利要求9所述的偏心驱动件(1)，其特征在于，该注射成型材料的热塑性基质的熔点高于该纤维复合材料的热塑性基质的熔点。

14.一种手持式工具机(2)，该手持式工具机具有如权利要求1至13中任一项所述的偏心驱动件(1)和联接至该偏心驱动件(1)的气动撞击机构(4)。