CN1356192A - 有安全离合器的手持式电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种手持式电动工具的安全离合器,包括一个转子(8)和一个相对转子通过空气间隙(S)轴向弹性预紧的固定盘(9),固定盘可借助一个在转子一侧静止的、不可相对转动地同轴设置的、吸引磁极(12a、12b)的电磁线圈(11)的旋转对称的磁通量(φ),摩擦封闭地传递扭矩,其中,在磁通(φ)中起有效作用的空气间隙(S)以一个固定安装的轴向止挡(13)为界,在离合器脱开状态,固定盘(9)在轴向预紧力作用下贴靠在止挡上。可为在沿径向的外表面(15)上有渗氮层(17)的转子(8)配设一可控制的制动元件(10)。

Description

有安全离合器的手持式电动工具
本发明涉及有安全离合器的用于旋转刀具的手持式电动工具，尤其在冲击钻机中，在危急的工作状态安全离合器将储存有许多旋转能量的电动机与其余的传动链分开。
手持式电动工具，如冲击钻机，通常由快速旋转并由于其惯性力矩因而储存了许多旋转能量的电动机驱动。为了在危急的工作状态，尤其在刀具卡住时，保护使用者免受手操纵的电动工具不允许的偏转的伤害，必须足够快地衰减驱动能量，或足够快地断开储存旋转能量的电动机与刀具之间的传动链。对于功率较大的手持式电动工具，不采取附加措施不能足够快地衰减驱动能量。
为了切断传动链，作为中间连接的离合器设计为安全离合器，按EP666148它们设计为电控的电磁离合器，在发生故障的情况下它们非常迅速地切断传动链，以及在正常运行时电控的压紧力借助静摩擦造成力封闭连接。
按DE 2110609设计一可电控的磁离合器—制动器组合，包括一个在从动侧的转子和一个在主动侧的轴向弹性预紧的固定盘，固定盘借助一个静止的、不可相对转动地同轴设置的电磁线圈的旋转对称的磁通量，允许摩擦力封闭地传递扭矩，电磁线圈吸引一个沿径向隔开一定距离并且沿轴向定向的磁极。按EP 893616在传动链中设磁离合器-制动器组合的一个起制动作用的摩擦盘。此外，由EP 0537022已知电磁操纵的离合器—制动器组合。再者，EP 0947721公开了离合器通过渗氮硬化的表面，以及DE 3828854公开了一种具有沿径向从外部作用的制动蹄的离合器—制动器组合。
本发明的目的是实现一种节省空间的能传递大扭矩的电磁式安全离合器。本发明的另一个方面是转子可电控的主动制动。
此目的主要通过独立权利要求的特征达到。由从属权利要求说明有利的进一步发展。
设计为用作手持式电动工具安全离合器的离合器—制动器组合包括一个转子和一个相对转子通过一个空气间隙轴向弹性预紧的固定盘，固定盘借助一个在转子侧静止的不可相对转动地同轴设置的吸引磁极的电磁线圈的旋转对称磁通量，允许摩擦力封闭地传递扭矩，其中，在磁通中起有效作用的空气间隙以一个静止设置的轴向止挡为界，在离合器脱开状态，固定盘在轴向剩余预紧力作用下贴靠在此止挡上。
通过在离合器脱开状态受固定盘轴向剩余预紧力作用的止档，在一个为接合离合器可允许的间隙范围内，始终提供对于安全离合器而言为了快速脱开离合器必要的足够迅速的固定盘回弹。
有利地，环形止挡用一种溜滑的材料如红青铜制造，以及更有利地与脱开的固定盘只构成线接触。
有利地，沿轴向预紧固定盘的弹簧的轴向剩余预紧力大小确定在1-5N范围内，因此质量在45g范围内的固定盘在5ms以内回弹并由此脱开摩擦力封闭连接。上述弹簧有利地设计为在沿径向分开的固定盘内部的轴向板簧。
有利地，可允许的间隙范围在0.3至0.5mm的范围内变化，在此范围内不是精确地沿轴向旋转的转子和/或固定盘的空程以及为了克服轴向剩余预紧力所需的磁性力，均由对此足够的磁通量密度提供。
有利地，固定盘和转子按这样的方式互相旋转对称地成形和同轴配置，即构成两个沿径向隔开距离沿轴向定向的极靴，因此在接近离合器接合状态时磁通量密度比只有一个轴向极靴更强烈地增大，因而由摩擦法向力决定的可传递的扭矩较大。
有利地，转子设在主动侧和固定盘设在从动侧，因此在脱开时由于固定盘质量较小导致吸收较小的剩余旋转能量。
有利地，转子设计为三面紧密地围绕电磁线圈的罐形，由此获得高的磁通量密度。
有利地，转子有至少部分径向的更有利地为圆柱形的外壳面的外表面，它由于垂直于旋转轴线定向的表面法向，所以在加压力负荷的情况下它不造成轴向反力。
有利地，为转子部分的径向外表面配设一个可控制的、可沿径向运动的、更有利地配备一个沿径向在内部的摩擦面的制动元件，它造成转子可控的主动制动。
有利地，用具有规定硬度的磁性的软材料如9SMN28制的转子其起摩擦力封闭连接作用的径向外表面通过气体渗氮硬化，在这种情况下渗氮层的厚度更有利地在0.003至0.01mm的范围内。因此，经过10000次以上的制动，磁性的软材料可不发生磨损。有利地，由于渗氮层小量的亦即从0.008至0.020mm的厚度增加，转子的直径并没有显著的增加，由此可以获得高的构件精度。
有利地，制动元件设计为结构上较小的可电磁控制的制动蹄或设计为可电磁控制的制动带，因此在一种有狭小的有限空腔的手持工具中，可实现与转子连接的、在脱开后作惯性运动的电动机的主动制动。
下面进一步说明本发明的一种有利的实施例，其中：
图1有安全离合器的手持式电动工具；
图2设计为用于手持式电动工具的安全离合器的离合器—制动器组合。
按图1，在具有至少部分旋转的刀具2的手持式电动工具1中，在外壳3内装一冲击机构4以及在从旋转的电动机5到传动装置6的力流内设一安全离合器7。
按图2安全离合器7设计为离合器—制动器组合，包括一个可旋转的转子8和一个配属的可旋转并可沿轴向有限运动的固定盘9以及一个固定安装在外壳上的制动元件10。借助一个在转子侧与转子8同轴设置的、固定安装在外壳3上吸引两个轴向磁极12a、12b的环形电磁线圈11的旋转对称磁通量φ，允许摩擦力封闭地传递扭矩的固定盘9，在图示的离合器脱开状态，在固定盘9与转子8之间构成一个在磁通φ内的狭小的空气间隙S为0.4mm，空气间隙以一个固定安装在外壳3上的环形轴向止挡13为界，在图示的脱开状态固定盘9在轴向剩余预紧力作用下贴靠在止挡上并与已脱开的固定盘9只形成线接触。设计为片状的固定盘9沿径向被一个轴向预紧的设计为板簧的弹簧14分开，固定盘在从动侧配属于图中未表示的传动装置，以及，设计为罐状三面紧密地围绕着电磁线圈11的转子8在主动侧配属于电动机5。转子8有一个具有渗氮层16为0.007mm的沿径向在外部的圆柱形外表面15，为此外表面配设配备有沿径向在里面的摩擦面17、设计为制动蹄、可电磁控制径向运动的、摩擦封闭的制动元件10。

Claims (10)

1.手持式电动工具的安全离合器，包括一个转子(8)和一个相对转子通过一空气间隙(S)轴向弹性预紧的固定盘(9)，固定盘可借助一个在转子一侧不可相对转动的、静止的、同轴配置且吸引磁极(12a、12b)的电磁线圈(11)的旋转对称的磁通量(φ)，摩擦封闭地传递扭矩，其特征为：在磁通(φ)中起有效作用的空气间隙(S)以一个静止设置的轴向止挡(13)为界，在离合器的脱开状态，固定盘(9)在轴向剩余预紧力作用下贴靠在此止挡上。
2.按照权利要求1所述的安全离合器，其特征为：轴向止挡(13)用溜滑的材料制造，以及可按选择设计为环形的仅与脱开的固定盘(9)线接触。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的安全离合器，其特征为：沿轴向预紧固定盘的弹簧的轴向剩余预紧力大小确定在1-5N范围内。
4.按照前列诸权利要求之一所述的安全离合器，其特征为：空气间隙(S)在0.3至0.5mm的范围内变化。
5.按照前列诸权利要求之一所述的安全离合器，其特征为：固定盘(9)和转子(8)设计两个沿径向隔开一定距离且沿轴向定向的极靴(12a、12b)，其中，转子(8)可按选择设计为三面紧密地围绕着电磁线圈(11)的罐形。
6.按照前列诸权利要求之一所述的安全离合器，其特征为：转子(8)设在主动侧以及固定盘(9)设在从动侧。
7.按照前列诸权利要求之一所述的安全离合器，其特征为：为转子(8)配设一个可控制的、可沿径向运动的、按选择可配备摩擦面(17)的制动元件(10)。
8.按照权利要求7所述的安全离合器，其特征为：制动元件(10)设计为结构上较小的可电磁控制的制动蹄或设计为可电磁控制的制动带。
9.按照权利要求7或权利要求8所述的安全离合器，其特征为：制动元件(10)可控制和可摩擦封闭地配属于转子(8)的一个至少部分的沿径向在外部的表面(15)。
10.按照权利要求7至9之一所述的安全离合器，其特征为：转子(8)沿径向的外表面(15)有一渗氮层(17)。
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