CN1270866A - 回转锤 - Google Patents

Abstract

一种回转锤,包括:一工具柄;一个空气缓冲锤击机构,其中包含一活塞,一可滑动设在汽缸中的冲击件,活塞在汽缸中的往复运动使冲击件冲击工具柄中的工具;一装置,该装置除产生活塞的往复运动还产生汽缸的回转运动,使工具柄中的工具回转。活塞由塑料材料制成并通过环形密封件密封在汽缸中,环形密封件位于活塞的环形槽中。环形密封件的内径比槽的径向向外表面的直径大,槽的轴向尺寸比环形密封件的轴向尺寸大。当汽缸绕活塞回转(活塞不往复运动)时,密封件随汽缸一起回转。

Description

回转锤

本发明涉及回转锤，特别是涉及包含空气缓冲锤击机构的锤。

上述类型的锤通常包含有一个工具柄，该工具柄能够握持一个锤钻头或冲击式钻头作用于工作件上，还包含一个空气缓冲锤击机构，该机构包括一个活塞和一个冲击件，所述活塞和冲击件可滑动地位于一个汽缸内，结果活塞在汽缸内的往复运动将使得冲击件冲击位于工具柄中的钻头。然而，这种锤可以在不止一种的方式下工作。例如，一种锤能够只作为锤使用或在被称为凿(chiselling)模式下工作，这种方式中活塞在汽缸内往复运动从而使冲击件冲击钻头，而工具不作回转运动，或者所述的锤也能只在另外一种钻(drilling)模式下工作，在这种模式中汽缸形成一个与工具柄相连的转轴部分，并且该汽缸绕着所述的活塞转动，从而使夹在工具柄中的钻头回转。所述的锤也能够工作在组合回转锤模式下，在这种模式，活塞在汽缸内往复运动，使得冲击件冲击钻头的同时汽缸绕活塞的轴线回转，从而使钻头回转。

例如WO98/47670中所描述的一种锤。这种锤具有一个驱动马达，设置该马达使其转轴与锤转轴的轴线方向垂直，并且该锤具有一个开关机构，该开关机构能够在上述单纯转模式、单纯凿模式和转、凿组合方式之间进于切换。电动马达的转轴与一个驱动轴相连，在所述的驱动轴上安装着一个曲柄的一端，当所述的驱动轴回转时，所述的曲柄带动活塞在一水平方向的汽缸内往复运动。所述的活塞通过一个空气间隙与一个顶杆相连，该顶杆也位于所述的汽缸内，从而活塞的往复运动带动顶杆的往复运动，该顶杆冲击一个位于顶杆前端的冲击件，从而引起所述的冲击件冲击安装在工具柄中的钻头。通过一个开关可以将工作模式转换成回转模式，在该种模式活塞曲柄与所述的驱动轴不连接，而汽缸却绕着活塞、顶杆和冲击件回转，因此使得位于工具柄中的钻头回转。通过将开关移动到一个第三位置，活塞也能作往复运动，而汽缸作回转运动，从而钻头处于回转锤击或凿击的模式。

如果这种锤由塑料材料而不是用金属制成，则能降低这种锤的成本并且能够减小由往复运动部件引起的振动。然而，由这种材料制成的活塞将会带来这样的问题，即由于这种材料比金属的热传导率小的多，因此在工作时活塞会产生许多热量。

本发明的特征在于活塞由塑料材料制成，并且通过一个环形密封件将活塞密封在汽缸中，所述密封件位于活塞的一个环形槽中，所述环形密封件的内径比所述槽径向向外表面的直径大，所述槽的轴向尺寸比环形密封件的尺寸大，从而当汽缸绕活塞回转时(活塞不作往复运动)密封件将会随汽缸回转。

我们已经发现，当用一个由塑料材料制成的活塞替代一个传统密封的活塞时，在单纯凿击模式中能够很好的工作，所述的凿击模式中，活塞在汽缸中往复运动而汽缸不回转，但是当锤在回转模式工作时，活塞内的密封件和汽缸的表面以及活塞的槽表面之间的摩擦将使得在密封件和/或活塞中产生过度的温度上升和下降，这种温度的上升至少部分是由于活塞的塑料材料比迄今所采用的金属的热传导率小的多。然而，根据本发明，密封件是一种“浮”式密封。在单纯回转模式中，这种密封件没有与活塞槽底部接触，甚至不与活塞槽的侧壁接触，也不会给活塞槽壁施加力的作用。因此，在单纯回转模式中，密封件将会随着汽缸一起回转，但是却不在活塞中产生明显的摩擦热。当锤工作在凿击模式时，在密封件和金属汽缸之间将会产生一些摩擦热，并将会由汽缸把热量消散出去，所述的凿击模式中活塞在汽缸中往复运动，而汽缸不回转。

最好所述槽的轴向尺寸比密封件的轴向尺寸最多大0.5毫米，更好的是大0.1至0.3毫米。密封件的外径应当比活塞的外径大，最好是不超过1毫米，以便减小密封件的变形。

如上文所述，所述的锤也可以组合回转锤模式工作，在该模式中，汽缸围绕活塞回转，同时活塞在汽缸中往复运动。在这种情形中，环形密封件最好设置成能够绕活塞回转但是回转的速率小于汽缸转速。这可以简单的通过设置密封件相对于活塞的适当的尺寸而获得。在这种情形，由于密封件和活塞槽侧壁之间的摩擦将会产生一些热量，但是这是有限的，因为密封件相对于活塞槽壁的速度减小了，并且当活塞的往复运动方向改变时密封件将会与槽的相反侧接触。

下面将参照附图，以举例的方式说明本发明回转锤的一种形式，其中：

图1所示为一个回转锤的剖视图；

图2更加详细的示出图1中回转锤的局部。

参照附图，所示的是一个回转锤，该回转锤在WO98/47670和美国申请号US09/060395中进行了详细的说明，它们所公开的内容在此被引入作为参考，该回转锤具有一个锤外壳，该锤外壳由几个部件以通常的方式构成，在所述的锤外壳的后端形成一个握持部分3，使一个用来开关电动马达6的传统开关装置5突出形成在一个握持开口4中，所述的握持开口4由握持部分3限定形成其后侧。在锤外壳1的后下部引出主导线，用于将回转锤与电源连接。

在图1中，位于回转锤上部的是一个内壳1’，它由半壳构成，并且由铸铝或者类似材料制成，该内壳由回转锤壳体1向前伸出，并且在内壳内包着回转锤的转轴8。转轴8的后端形成导引管或者导引缸8’，该导引管或者导引缸以公知的方式设置有通气口，该通气口用于气压或空气缓冲锤机构，并且在所述导引管或者导引汽缸的前端安装着普通的工具柄2。所述的锤机构包含一个活塞9，该活塞由工程塑料如尼龙4，6或者尼龙6，6制成，其可含有少量的聚四氟乙烯以利于在所述导引缸中滑动。所述的活塞9通过一个装于其中的支轴11和一个曲柄12与一个曲柄销15相连，所述的曲柄销15偏心地设于驱动轴13上部的平板形端部14上。活塞9进行往复运动在其前端交替地形成负压和过压，从而相应地移动位于缸8’中的顶杆10，使得该运动将冲击传递到冲击件21上，该冲击件又将冲击传递给锤钻头或者冲击式钻头的后端，这里没有示出，该锤钻头夹在工具柄2中。这种工作方式和气压或空气缓冲锤机构的结构如上文提到的那样，本身已经是公知的了。

电动马达6以下述方式设置在锤外壳1中，即转轴7沿着垂直于锤的回转轴8和工具柄2的纵轴线的方向延伸，转轴7的纵轴线最好与锤转轴8和工具柄2的纵轴线处于同一个平面中。在图1中转轴7的上端，形成一个小齿轮7’，该小齿轮7’与一个齿轮18啮合，所述的齿轮18可回转地安装在用于锤机构的回转轴13上。所述的小齿轮7’还与一个齿轮23啮合，该齿轮23设置在转轴7的与转轴13所处位置相反的一侧，并且不回转地固定在一个轴22上，所述的轴22可回转的装在内壳1’中。在所述轴22的上端，形成一个斜齿轮，该斜齿轮与一个驱动套筒16的斜齿16’啮合，该斜齿16’通过一个示意示出的磨擦轴承可回转的但是不可轴向移动地安装在锤转轴8上，或者安装在转轴8的后端形成用于锤机构的导引管8’的部位上。由于采用在锤转轴8的外表面的花键连接，一个连接套管17可轴向移动但是不可转动地设置位于驱动套管16之前的锤转轴8上。该连接套管17能够在两个位置之间移动，在其中的一个位置，该连接套管17通过在其后端形成的齿或突出部与驱动套管16前端的齿或突出部处于刚性连接，而在另外一向前移的位置，连接套管17与驱动套管16之间处于不连接状态。一个螺旋弹簧30’在驱动套管16的方向上向连接套管17施加力。弹簧力作用的结果是，通过连接套管17向与驱动套管16进行刚性连接的方向上运动和随之通过连接套管17的齿端面与驱动套管16的齿端面之间相接产生刚性连接的闭锁，从而在连接套管17和驱动套管16产生一个相对扭转，也就是由于轴22驱动回转套管16时，自动形成起上述的刚性连接。

如图中所示的那样，当驱动套管16和连接套管17进行刚性连接时，通过齿轮23和转轴22的斜齿使转轴7回转引起驱动套管16回转，也就引起锤转轴8及工具柄2的回转。相应地，当驱动套管16和连接套管17之间没有进行刚性连接时，尽管驱动套管16回转但是锤转轴8也不转动。另外，如果连接套管17用其凸起物与位于轴套固定部24内相应的凹部进入一个刚性连接时，导致连接套管17的位置以及包含工具柄2的锤转轴8的位置锁定而不回转，其中所述的连接套管17的凸起物设置在其前端面，这些凸起物沿径向向外凸起。连接套管17的这种工作方式已经是公知的了。

为了驱动所述的锤机构，由转轴7的小齿轮7’驱动的齿轮18与驱动轴13结合，该结合的方式在WO98/47670中进行了更加详细的描述，从而使曲柄销15进行一个圆周运动，导致通过曲柄12在锤机构的导引汽缸8’中产生活塞9的往复运动。这种驱动方式在下述类型回转锤中已经是公知的了，在该回转锤中，驱动马达6的转轴7位于垂直于锤转轴8和工具柄2纵轴线的方向上。

为了在回转锤各个工作模式之间进行切换，回转锤具有一个开关元件(未示出)，该开关元件与WO98/47670中描述的工作方式相同。

图2中更详细显示了活塞9，该活塞9具有一个环槽26，该环槽26中放置一个O形环密封件27，该密封件由比较耐高温的合成橡胶材料如DuPont公司以商标“Viton”销售的材料制成。该密封件27在其自然状态时，其内径比所述环槽的底部的直径大约大0.5毫米，其外径比活塞的直径大约大0.5毫米。环槽26的轴向尺寸比密封件27的轴向尺寸大0.1至0.3毫米。图2中的密封件27和槽26之间的尺寸差被放大了。当回转锤仅仅工作在钻(drilling)模式，这样的尺寸使得密封件能绕着活塞9回转而不会使密封件相对于槽壁产生摩擦热。当回转锤工作在凿(chiselling)模式时，活塞9在所述的导引汽缸内往复运动而不使导引汽缸的回转，这时密封件将会对位于活塞9和顶杆10之间间隙部位的过压和负压状态的空气进行良好的密封，而不会在活塞9中引起任何摩擦热，这是因为在密封件27和活塞9之间没有回转运动。密封件27大约有0.5毫米的余量，也就是说外径比活塞的尺寸大大约0.5毫米，从而在每一个冲程活塞运动方向改变时能够形成密封。当回转锤处于一个组合回转锤工作模式时，活塞9在汽缸8’内往复运动，而汽缸8’围绕该活塞9回转，密封件27将会绕着活塞进行回转，回转的速度比汽缸的回转速度略低，因而在活塞内产生较小的热量。

图2中给出更加详细的示图，为了在顶杆10和汽缸8’的内表面之间实现一摩擦小的密封，在顶杆10的后端凹口31中设置一个密封件30。该密封件30通常为环形，该环具有大体上为“L”形的横截面，即具有一个通常为圆筒状环形部分36，该部分可位于上述凹口的圆周表面上，还具有一个通常为截头圆锥形的第二环形部分38在其前边缘(回转锤的使用方向)处挠性地连接，使得该第二环形部分在顶杆10和汽缸8’之间以一个锐角向着顶杆表面延伸，从而在活塞9和顶杆10之间区域中过压的作用下使顶杆10和汽缸8’密封(下文称“L环密封件”)。该密封件由相对来说弹性无形变的材料(如聚四氟乙烯)制成，从而不能将其设置在一个槽中，而是必须使其滑过顶杆10的后端进入所述凹口部。在所述的凹口部31的后端可以设置一个小的凸缘40来防止密封件30从顶杆10上滑落。鉴于存在上述的凹口31和L形横截面密封件30，所以顶杆10的后表面不是平面。鉴于此，活塞9向前的面上设置一个向前的边缘32沿着周边区域延伸，从而活塞9向前的面33通常与顶杆10的向后端面34的形状互补。使当活塞9到达顶杆10最近的点时，活塞9和顶杆34的互补表面形状能够使处于活塞9和顶杆10之间空气间隙的体积达到最小，而空气压力达到最大。这样通过空气缓冲能够将最大的推动力从活塞9传递给顶杆10，而活塞和顶杆彼此不接触。

Claims (8)

1、一种回转锤，包括：

(a)一个工具柄(2)；

(b)一个空气缓冲锤击机构，所述机构中包括一个活塞(9)，一个冲击件(21)，它们可滑动地设置在一个汽缸(8’)中，所述活塞在所述汽缸中往复运动将会使得冲击件冲击位于所述工具柄中的工具；

(c)一个装置，所述装置除用于或代替活塞的往复运动还用于使汽缸旋转，从而使得处于所述工具柄中的工具进行回转；

其中所述的活塞(9)由塑料材料制成，并通过一个环形密封件(27)密封在汽缸(8’)中，所述的环形密封件位于活塞的一个环形槽(26)中，所述的环形密封件具有的内径比所述槽的径向向外的表面直径大，所述槽具有的轴向尺寸比环形密封件的轴向尺寸大，从而当汽缸绕活塞回转(活塞不做往复运动)时，密封件(26)将随汽缸(8’)一起回转。

2、如权利要求1所述的锤，其中所述的槽(26)的轴向尺寸比密封件(27)的轴向尺寸最多大0.5毫米。

3、如权利要求2所述的锤，其中所述槽(26)的轴向尺寸比密封件的轴向尺寸大0.1至0.3毫米。

4、如权利要求1至3之一所述的锤，其中所述环形密封件(27)的外径比活塞(9)的外径大。

5、如权利要求4所述的锤，其中所述的环形密封件(27)的外径比活塞(9)的外径大不超过1毫米。

6、如权利要求1至5之一所述的锤，其中，当所述汽缸(8’)绕所述的活塞(9)回转并且活塞在汽缸内往复运动时，环形密封件(27)将绕所述活塞回转，但其回转的速度比所述汽缸回转的速度小。

7、如权利要求1至6之一所述的锤，还包括一个顶杆(10)，所述顶杆位于汽缸(8’)内活塞(9)和冲击件(21)之间，所述顶杆在其与所述活塞最近的端部具有一个环形凹口(31)，所述凹口用于容纳一个环形密封件(30)，所述活塞具有一个朝向顶杆的表面(33)，所述表面具有的形状与所述顶杆朝向活塞的端部表面形状互补。

8、如权利要求7所述的锤，其中所述位于所述顶杆上的环形密封件(30)具有一个大体上为“L”形的横截面，所述横截面具有一在顶杆和汽缸之间延伸的部分。

Images