CN1898066A - 摆动杆驱动器 - Google Patents

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Abstract

在一摆动杆驱动器中，一轴(1)通过一转动轴承(5)支承一摆动环(8)，一摆动杆(12)从该摆动环(8)伸出。为了减小由摆动杆的运动产生的振动，在轴(1)上构造至少一个平衡质量(20、21)。替代于或补充于这种做法，也可在摆动环(8)本身设置至少一个平衡质量(22、23)。这样可平衡由摆动杆(12)的运动自然产生的振动。

Description

摆动杆驱动器
本发明涉及一种如权利要求1和10的前序部分所述的摆动杆驱动器(Taumelfingergetriebe)。
摆动杆驱动器的名称应理解为一装置，它在一摆动的平移运动中用来变化一转动运动。由此，一被转动驱动的转动元件作用于一摆动元件，以使其来回地倾斜，其中，另一元件可作直线平移运动。
例如，从DE 198 51 888 C1中可了解该种类型的摆动杆驱动器。
也如DE 198 51 888 C1中所描述的，摆动杆驱动器可置入到钻孔或冲击锤中，以便将驱动的转动运动转变为往复的平移运动，该运动可用于一冲击机中以对一工具进行锤击。
图1示范地示出一用于该类型空气弹簧冲击机的已知的摆动杆驱动器。
一用作为驱动轴的轴1由一图中未示出的驱动器(例如，电动机)经一齿轮2而转动地被驱动。该轴1可转动地支承在图中示意地示出的轴支承部位3和4上。在该轴支承部位3、4中，通常涉及到滚动轴承，它们支承在一图中未示出的外壳内，例如，也如DE 198 51 888 C1中所示出的。
一转动轴承5用一内环5a固定到轴1上。该内环5a必须经一压配连接与轴1固定地连接。在某些情形下，轴1和内环5a也可做成一体。
内环5a具有一位于一平面内的环形的内滑动表面6，它不垂直于轴1的转动轴线7。在图1的实例中，内滑动表面的平面和垂直于转动轴线7的平面之间的夹角α约为30°。
围绕内环5a布置一摆动环8，它在内侧上具有一对应于内滑动表面6的外滑动表面9。内滑动表面6和外滑动表面9之间以已知的方式可移动地布置一滚动体10。带有内滑动表面6的内环5a、带有外滑动表面9的摆动环8以及滚动体10一起有效地构成转动轴承5，该轴承在所示实例中实施为一滚动轴承。替代地，也可应用诸如滑动轴承那样的其它轴承类型。
在摆动环8外面，一摆动杆12沿从铰接位置11到摆动环8的中心轴线13的径向方向延伸。
摆动杆12远离摆动环8的一端贯穿于活塞销14，活塞销14又固定到一空气弹簧冲击机的驱动活塞15上。
在驱动活塞15中，图1中示出一属于空气弹簧冲击机的锤击活塞16。该类型的空气弹簧冲击机是公知的。然而，由于它们不涉及到本发明的内容，所以，可省略对其进一步的描述。
在摆动杆驱动器的运行中，轴1连同内环5a一起转动。由于倾斜布置的内滑动表面6，使得在其中回转的滚动体10和与其相连的摆动环8作摆动运动，这通过活塞销14和驱动活塞15的导向转化为直线的往复运动。
摆动杆12呈现一很大的不平衡质量，这在较快的运动中(每分钟倾斜几百次)可导致很大的附加摆动轴承载荷，该载荷既作用于机器(轴承、外壳)也作用于握持机器的操作者手上。
由于这种摆动杆驱动器通常内置在冲击锤内，这就是说，操作者不仅因冲击锤实施锤击而受到冲击载荷，而且还通过运动的摆动杆受到不平衡力载荷。
本发明的任务在于，在一摆动杆驱动器中，减小由摆动杆的运动产生的不平衡力，并由此防止摆动杆驱动器的振动不稳定。
根据本发明，该任务通过如权利要求1和10所述的摆动杆驱动器得以解决。本发明其它有优点的技术开发在诸从属权利要求中被限定。
在本发明第一解决方案中，在轴上构造至少一个平衡质量。该平衡质量附加在由轴保持的转动轴承上，并形成一由不对称构造引起的不平衡。
通过该附加的结构上设置的平衡质量，可在轴上产生一不平衡力，在相应的尺寸和结构情形下，该不平衡力可叠加通过摆动杆运动所产生的不平衡力，以使诸不平衡力至少部分地被抵消或最总减小它们的合力。
在本发明的一优选的实施例中，转动轴承具有一构造在轴上的内环，它与一摆动环相对应。在内环和摆动环之间，属于转动轴承的滚动体可在其间回转。
通过质量元件添加在轴上可产生平衡质量。替代此做法，也可通过在轴的其它地方去除一些材料而形成对应的平衡质量。
在本发明一特别优选的实施例中，轴在两个轴承部位处被支承起来，其中，每一支承部位布置一平衡质量。在此对概念“平衡质量”应抽象地理解。不言而喻，平衡质量也可通过多个个别的质量元件构成，它们彼此布置成产生一相应的总的质量作用。
因此，每个位于与其相应轴承部位处的平衡质量能够有目的地产生一与摆动杆作用叠加的反力，以便用此方式减小合成的轴承力。
在本发明一特别优选的结构中，一轴承部位和与其对应的各平衡质量之间的轴向距离为最小。这样，平衡质量的作用特别好地承载在与其对应的轴承部位上。
在本发明另一特别优选的结构中，与两个轴承部位相对应的平衡质量相对于轴的转动轴线相对地布置。这就是说，通过平衡质量产生的离心力彼此偏差180°。为此，两个平衡质量围绕轴的中心产生一转矩，该转矩平衡由摆动杆产生的摆动力矩。
如果除摆动杆从其中沿径向延伸出的区域以外，摆动环基本上呈旋转对称是特别有利的。摆动环应具有尽可能小的重量，以避免产生附加的摆动力矩。
在本发明的权利要求10中所限定义的解决方案中提出的另一任务中，在摆动环上的一区域内至少设置一个平衡质量，该区域既不位于铰接位置，也不位于摆动杆沿径向从摆动环延伸出的、相对于摆动环的中心轴线的铰接位置的相对处。
以下的结果出乎意料地表明：设置平衡质量，使它们相对于摆动环位于摆动杆的侧面，则产生一对抗摆动杆的摆动力矩的不平衡力，由此减小了振动力的。
还在该变体中，布置在轴和摆动环之间的倾斜的转动轴承可通过不同的轴承类型予以实现，其中，根据摩擦力较小和耐磨性较高的特点可选用滚动轴承。
如果在摆动环上设置两个平衡质量，它们相对于摆动环的中心轴线彼此相对地布置，则显得特别有利。其中，平衡质量应具有相等的角度距离，较佳地是，相对于摆动杆的铰接位置，相对于摆动环的中心轴线保持90°夹角。
此外，如果除了摆动杆延伸出的铰接位置以及设置附加平衡质量的区域作为例外，摆动环呈旋转对称则显得有利。这就是说，平衡质量布置在上述之外的其它区域内不能改善振动的状态，相反，加大不平衡力而导致发生振动。
在本发明的一特别有利的实施例中，以上两个彼此分开描述的解决任务的方案互相组合起来。这就是说，一方面，摆动杆驱动器具有一设置有附加平衡质量的轴，另一方面，还以上述方式在摆动环上设置平衡质量。组合的平衡质量和由此生成的合力和合力矩大大地减小了不希望的振动。
下面将借助于附图解释本发明的上述和其它的优点和特征。其中：
图1是示出一通过用于空气弹簧冲击机的现有技术的摆动杆驱动器的示意的截面图；
图2是示出一不根据本发明构造的摆动杆驱动器中的预期的轴承力的曲线图；
图3是示出一根据本发明的摆动杆驱动器的示意图；
图4示出一曲线图，它用来解释通过轴上的平衡质量减小总的轴承载荷(Gesamtlagerlast)(本发明的第一实施例)；
图5示出一曲线图，它用来解释轴上和摆动环上不平衡时的轴承载荷(本发明的第三实施例)。
摆动杆驱动器的原理性结构是公知的，且以上已参照图1作了描述。为了避免重复可参阅那里的描述。
在图1的公知的摆动杆驱动器中，在轴支承部位3、4中产生轴承载荷，在图2中依据一实例随时间形成轴承载荷。其中，曲线a代表沿一横轴线方向(水平平面)的轴承力，而曲线b对应于沿机器垂直轴线方向的轴承载荷。由此可见，摆动式杆12基本上呈垂直，也即沿机器垂直轴线方向。
曲线a和b叠加，根据曲线c可得到合成的轴承载荷。
根据本发明的摆动杆驱动器凭借于图3的示意图予以描述。
图3中采用了图1中选取的主要的结构元件，即轴1、摆动环8和摆动杆12。此外，轴支承部位3和4用符号示出。另外，详细的技术细节基本上可根据图1来实施。
在本发明的第一实施例中轴1上设置有平衡质量20和21，其中，平衡质量20尽可能靠近(属于轴向距离a)轴承部位3，而平衡质量21尽可能紧靠于轴承部位4布置。此外，从图3中可见，平衡质量20和21相对于轴的转动轴线7相对地布置。由此，平衡质量20和21围绕轴线X产生一转矩，该转矩与摆动杆12的摆动矩相对。
平衡质量20和21的尺寸，尤其是其质量和离转动轴线7的距离可由技术人员通过试验容易地确定。
平衡质量20离轴支承部位3的距离a以及相应地平衡质量21离轴支承部位4的距离应尽可能地小，以便发挥平衡质量20、21的最大作用。由此可得出结论：平衡质量20、21位于轴支承部位3、4越近，则围绕X轴线的力矩越大。
如图3所示，平衡质量20和21通过附设附加的质量元件而构成。也可以采取替代的做法，在轴的各相对侧上从轴1上去除一些材料，以产生所希望的平衡。其中，平衡质量与其重心离转动轴线7距离的乘积被称之为荷重。
在平衡质量20和21的尺寸和布置合适时，图2中所示总的轴承载荷c减小。在图4中，曲线c由图2得出。曲线d对应于平衡质量20、21设置在轴1上时总的轴承载荷的进程。从图4中直接可见由此显著地减小了总的轴承载荷。
在本发明的一第二实施例中，平衡质量22和23附加地设置在摆动环8上(图3)。与图3中所示的不同，本发明的第二实施例在轴1上没有构置平衡质量20和21。
平衡质量22、23彼此相对地布置在一区域内，该区域相对于摆动杆12的铰接位置11各偏移90°。
平衡质量22、23导致沿机器垂直方向(Y)和横向(X)的最大垂直力得到平衡，由此，作用的轴承力可变得均匀。如图2所示，沿机器垂直轴线作用的轴承力(曲线b)大于沿机器横轴线作用的力(曲线a)。
通过设置平衡质量22、23可减小不希望的振动力。
在图3中所示的本发明的一第三实施例中，组合了以上第一和第二实施例所描述的理论。这就是说，首先，通过摆动环8上的平衡质量22、23，使沿X方向和Y方向作用的最大轴承力彼此平衡。然后，这些力通过平衡质量20、21在轴1上进一步得到补偿。最后，可得到如图5所示的曲线e那样的轴承力的进程。
比较图5的曲线e和图2的曲线c，可以清楚地看到：没有附加平衡质量20、21、22、23而产生的高的振动力被进一步减小了。
第一和第二实施例本身对减小不希望的振动力已经取得了显著的改进。可以相信，第一和第二实施例组合成的第三实施例还可进一步减小振动。

Claims (18)

1.一种摆动杆驱动器具有：
一轴(1)；
一布置在该轴(1)上、倾斜于轴(1)的转动轴线(7)的转动轴承(5)；
一从轴(1)的转动轴线(7)向外延伸且被该转动轴承(5)保持的摆动杆(12)；
其特征在于，至少一个平衡质量(20、21)被构造在轴(1)上。
2.如权利要求1所述的摆动杆驱动器，其特征在于，平衡质量(20、21)布置在轴(1)上，以使它们抵抗摆动杆驱动器依赖于设计概念的不平衡。
3.如权利要求1或2所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
转动轴承(5)具有一构造在轴(1)上的内环(5a)，该内环具有一用于滚动体(10)的环形内滑动表面(6)，其中，该内滑动表面(6)位于一平面内，该平面不垂直于轴(1)的转动轴线(7)；
一围绕该内环(5a)布置的摆动环(8)对应于转动轴承(5)，使一对应于内滑动表面(6)的环形外滑动表面(9)用于滚动体(10)；以及
摆动杆(12)沿朝向该摆动环(8)的中心轴线(13)的径向从摆动环(8)延伸。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
通过从轴(1)中去除一部分材料来形成平衡质量(20、21)。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
轴(1)至少被支承在两个轴承部位(3、4)处；
轴承部位(3、4)中的至少一个对应于一个平衡质量(20、21)。
6.如权利要求5所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
轴(1)被支承在两个轴承部位(3、4)处；以及
每一平衡质量(20、21)对应于轴承部位(3、4)。
7.如权利要求6所述的摆动杆驱动器，其特征在于，一轴承部位(3)和与其对应的平衡质量(20)之间的轴向距离(a)为最小。
8.如权利要求6或7所述的摆动杆驱动器，其特征在于，对应于两个轴承部位(3、4)的平衡质量(20、21)相对于轴(1)的转动轴线(7)相对地布置。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，除摆动杆(12)从其中延伸出的区域之外，摆动环(8)基本上呈旋转对称。
10.一种摆动杆驱动器具有：
一轴(1)；
一布置在该轴(1)上、倾斜于轴(1)的转动轴线(7)的转动轴承(5)；
一被该转动轴承(5)保持的摆动环(8)；
一在该摆动环(8)的铰接位置(11)上、沿朝向到摆动环(8)的中心轴线(13)的径向方向延伸的摆动杆(12)；
其特征在于，在摆动环(8)上的一区域内设置至少一个平衡质量(22、23)，该区域既不位于铰接位置(11)，也不相对于摆动环(8)的中心轴线(13)位于铰接位置(11)的相对处。
11.如权利要求10所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
转动轴承(5)具有一被构造在轴(1)上的内环(5a)，该内环具有一用于滚动体(10)的环形内滑动表面(6)，其中，该内滑动表面(6)位于一平面内，该平面不垂直于轴(1)的转动轴线(7)；以及
摆动环(8)对应于内环(5a)，并具有一对应于内滑动表面(6)的用于滚动体(10)的环形外滑动表面(9)。
12.如权利要求10或11所述的摆动杆驱动器，其特征在于，设置两个平衡质量(22、23)，它们相对于摆动环(8)的中心轴线(13)彼此相对地布置。
13.如权利要求10至12中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，设置两个平衡质量(22、23)，铰接位置(11)相对于摆动环(8)的中心轴线(13)与两个平衡质量(22、23)保持相等的角度距离。
14.如权利要求10至13中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，
一个平衡质量(22)布置在摆动环(8)的一区域内，该区域相对于摆动杆(12)的铰接位置(11)、相对于摆动环(8)的中心轴线(13)偏转+90°，以及
另一个平衡质量(23)布置在摆动环(8)的一区域内，该区域相对于摆动杆(12)的铰接位置(11)、相对于摆动环(8)的中心轴线(13)偏转-90°。
15.如权利要求10至14中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，除摆动杆(12)从其中延伸出的铰接位置(11)以及其中设置在平衡质量(22、23)的区域之外，摆动环(8)基本上呈旋转对称。
16.如权利要求10至15中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，通过从摆动环(8)中去除一部分材料来形成平衡质量(22、23)。
17.一种至少如权利要求1至9中任何一项所述以及至少如权利要求10至16中任何一项所述的摆动杆驱动器。
18.如权利要求1至17中任何一项所述的摆动杆驱动器，其特征在于，一平衡质量(20、21、22、23)由多个平衡质量单元构成。
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