FR2908483A1

FR2908483A1 - PORTABLE APPARATUS.

Info

Publication number: FR2908483A1
Application number: FR0758885A
Authority: FR
Inventors: Thomas Reichenberger
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2008-05-16
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: DE102006035417B4; FR2908483B1; DE102006035417A1; CN101176925A; CN101176925B; CH700352B1

Abstract

Appareil portatif (11) comprenant un arbre d'entraînement (17) pourvu d'un axe de rotation (R) et entraîné par un moteur (13) pour l'entraînement d'un outil (20), et comprenant un accouplement (30) dans l'arbre d'entraînement (17) qui comporte un premier élément d'accouplement (31) présentant plusieurs évidements axiaux qui possèdent un axe de symétrie qui est disposé sur un rayon et coupe l'axe de rotation (R), et un second élément d'accouplement (41) présentant plusieurs cames axiales qui possèdent un axe de symétrie. Les cames axiales peuvent être accouplées avec transmission de couple aux évidements axiaux par l'intermédiaire d'une surface de contact. L'axe de symétrie de chaque came axiale est disposé avec le même écartement par rapport à l'axe de rotation (R) dans une direction circonférentielle.Portable apparatus (11) comprising a drive shaft (17) provided with an axis of rotation (R) and driven by a motor (13) for driving a tool (20), and comprising a coupling (30) ) in the drive shaft (17) which has a first coupling element (31) having a plurality of axial recesses which have an axis of symmetry which is arranged on a radius and intersects the axis of rotation (R), and a second coupling element (41) having a plurality of axial cams having an axis of symmetry. The axial cams can be coupled with transmission of torque to the axial recesses via a contact surface. The axis of symmetry of each axial cam is arranged with the same spacing relative to the axis of rotation (R) in a circumferential direction.

Description

10 Appareil portatif L'invention concerne un appareil portatif comprenantPortable apparatus The invention relates to a portable apparatus comprising

un arbre d'entraînement pourvu d'un axe de rotation et entraîné par un moteur pour l'entraînement d'un outil 15 disposé dans l'appareil portatif, et comprenant un accouplement dans l'arbre d'entraînement. L'accouplement comporte un premier élément d'accouplement présentant plusieurs évidements axiaux qui sont disposés en décalage selon une symétrie de révolution et qui possèdent un axe 20 de symétrie qui est disposé sur un rayon et qui coupe l'axe de rotation, et un second élément d'accouplement présentant plusieurs cames axiales qui sont disposées en décalage selon une symétrie de révolution et qui possèdent un axe de symétrie de came, ainsi qu'un axe radial. Les 25 cames axiales du second élément d'accouplement peuvent être accouplées avec transmission de couple aux évidements axiaux du premier élément d'accouplement par l'intermédiaire d'une surface de contact. a drive shaft provided with an axis of rotation and driven by a motor for driving a tool 15 disposed in the portable apparatus, and comprising a coupling in the drive shaft. The coupling comprises a first coupling element having a plurality of axial recesses which are offset in a symmetry of revolution and which have an axis of symmetry which is arranged on one spoke and which intersects the axis of rotation, and a second coupling member having a plurality of axial cams which are offset in a symmetry of revolution and have a cam axis of symmetry and a radial axis. The axial cams of the second coupling member may be coupled with transmission of torque to the axial recesses of the first coupling member via a contact surface.

30 Sur les appareils portatifs, comme par exemple les burineurs ou les marteaux perforateurs, un accouplement est prévu pour la désactivation et l'activation d'un mécanisme de percussion. Si, par exemple, il faut réaliser 1 2908483 2 avec un marteau perforateur un trou de forage en n'entraînant qu'en rotation l'outil serré dans l'appareil portatif, les éléments d'accouplement sont déplacés axialement l'un par rapport à l'autre par un mécanisme à 5 levier et la chaîne cinématique entre le moteur et le mécanisme de percussion est interrompue, de sorte que le moteur n'entraîne plus que l'entraînement en rotation de l'appareil portatif. Pour réactiver le mécanisme de percussion, on actionne de nouveau le mécanisme à levier, ce qui a pour effet d'accoupler les cames axiales aux évidements axiaux en transmettant le couple. Pour encliqueter les cames axiales dans les évidements axiaux pendant le processus de commutation, un certain jeu est nécessaire dans la direction de la force de rotation afin que les pièces ne se coincent pas. Un tel appareil portatif est connu par exemple du document US 3,430,709. L'inconvénient de la solution connue est que lors de l'activation du mécanisme de percussion la came axiale vient brusquement en contact avec une arête radialement extérieure de l'évidement axial. En général, il apparaît dans cette région un effet d'entaille accru, ce qui entraîne de nettes traces d'usure même après une courte durée d'utilisation de l'appareil. Cette usure peut entraîner une défaillance prématurée de l'accouplement et donc de l'appareil portatif. Le but de l'invention est de fournir un appareil portatif équipé d'un accouplement, ledit accouplement présentant une grande durée d'utilisation et le coût d'entretien de l'appareil portatif étant par conséquent réduit.On hand-held devices, such as chisel or hammer drills, a coupling is provided for the deactivation and activation of a percussion mechanism. If, for example, it is necessary to carry out a drill hole with a hammer drill by only rotating the tool in the hand-held device in rotation, the coupling elements are moved axially relative to one another. to the other by a lever mechanism and the drive train between the engine and the percussion mechanism is interrupted, so that the motor causes only the rotational drive of the portable device. In order to reactivate the percussion mechanism, the lever mechanism is actuated again, which causes the axial cams to couple to the axial recesses by transmitting the torque. To snap the axial cams into the axial recesses during the switching process, some slack is needed in the direction of the rotational force so that the pieces do not jam. Such a portable device is known for example from US 3,430,709. The disadvantage of the known solution is that during the activation of the percussion mechanism the axial cam comes abruptly in contact with a radially outer edge of the axial recess. In general, there is an increased notch effect in this area, resulting in marked wear even after a short period of use of the apparatus. This wear can lead to premature failure of the coupling and therefore of the portable device. The object of the invention is to provide a portable device equipped with a coupling, said coupling having a long life and the maintenance cost of the portable device is therefore reduced.

2908483 3 Selon l'invention, l'axe de symétrie de came de chaque came axiale est disposé avec le même écartement par rapport à l'axe de rotation dans une direction circonférentielle.According to the invention, the axis of cam symmetry of each axial cam is arranged with the same spacing relative to the axis of rotation in a circumferential direction.

5 Étant donné que l'axe de symétrie de came de chaque came axiale est non congruent - c'est-à-dire non coïncidant et non coaxial - par rapport à un rayon s'étendant à partir de l'axe de rotation, la surface de contact entre 10 l'évidement axial du premier élément d'accouplement et la came axiale du second élément d'accouplement s'étend exclusivement sur une région radialement intérieure de l'évidement axial à l'état accouplé des éléments d'accouplement. De ce fait, la surface latérale de la came 15 axiale qui, à l'état accouplé de l'accouplement, transmet la force du second élément d'accouplement au premier élément d'accouplement est en contact avec la paroi de l'évidement axial à distance de la région radialement extérieure de ce dernier. Pour l'encliquetage des cames 20 axiales dans les évidements axiaux pendant le processus de commutation, un certain jeu est prévu dans la direction de la force de rotation afin que les pièces ne se coincent pas. A l'état quasiment neuf de l'accouplement, il se produit d'abord un contact sensiblement linéaire qui, avec 25 le temps, par suite de la pression sur la surface, se transforme en un contact plan. Étant donné que le matériau disponible du premier élément d'accouplement est plus abondant dans la région radialement intérieure que dans la région radialement extérieure de l'évidement axial, les 30 forces appliquées peuvent être absorbées de manière sûre. La durée d'utilisation et donc le nombre possible de cycles de commutation de l'accouplement sont nettement 2908483 4 plus élevés que sur les appareils portatifs équipés d'accouplements connus. De manière avantageuse, l'évidement axial possède une 5 hauteur orientée axialement, une longueur orientée radialement ainsi qu'une largeur orientée perpendiculairement à celles-ci, les portions de paroi d'évidement délimitant la largeur de l'évidement axial étant disposées parallèlement à l'axe de l'évidement.Since the axis of cam symmetry of each axial cam is non-congruent - i.e. non-coinciding and non-coaxial - with respect to a radius extending from the axis of rotation, the The contact surface between the axial recess of the first coupling element and the axial cam of the second coupling element extends exclusively over a radially inner region of the axial recess in the coupled state of the coupling elements. As a result, the lateral surface of the axial cam which, in the coupled state of the coupling, transmits the force of the second coupling element to the first coupling element is in contact with the wall of the axial recess. away from the radially outer region of the latter. For the engagement of the axial cams in the axial recesses during the switching process, a certain clearance is provided in the direction of the rotational force so that the parts do not jam. In the almost new condition of the coupling, a substantially linear contact is first produced which, with time, as a result of the pressure on the surface, becomes a planar contact. Since the available material of the first coupling member is more abundant in the radially inner region than in the radially outer region of the axial recess, the applied forces can be safely absorbed. The duration of use and therefore the possible number of switching cycles of the coupling are significantly higher than on portable devices equipped with known couplings. Advantageously, the axial recess has an axially oriented height, a radially oriented length, and a width oriented perpendicular thereto, the recess wall portions defining the width of the axial recess being disposed parallel to each other. the axis of the recess.

10 Cette configuration de l'évidement axial garantit une application avantageuse des forces au premier élément d'accouplement. De manière avantageuse, la came axiale possède une hauteur 15 orientée axialement, une longueur ayant une orientation radialement intérieure à radialement extérieure ainsi qu'une largeur orientée perpendiculairement à celles-ci, les portions de paroi de came qui délimitent la largeur de la came axiale étant disposées parallèlement à l'axe 20 radial. Cette configuration non ronde de la came axiale garantit une application avantageuse des forces au premier élément d'accouplement comportant l'évidement axial. Par came axiale non ronde , il faut comprendre dans le présent contexte une came axiale qui ne présente pas une 25 configuration circulaire en section axiale. La came axiale présente en section axiale une configuration polygonale, le cas échéant avec des arêtes arrondies, ou ovale. L'axe de symétrie de came est de préférence décalé 30 parallèlement par rapport à un rayon partant de l'axe de rotation, le décalage étant prévu dans la direction circonférentielle, c'est-à-dire dans la direction de la force de rotation de l'arbre d'entraînement. Cet 5 10 15 25 30 2908483 5 agencement garantit que la surface de contact entre la came axiale et l'évidement axial se situe dans la région radialement intérieure de l'évidement axial à l'état accouplé des éléments d'accouplement. Selon une variante, l'axe de symétrie de came peut s'étendre en angle par rapport au rayon correspondant. L'axe de symétrie de came est de préférence décalé de 0,05 mm à 1 mm par rapport au rayon. Il est particulièrement avantageux que l'axe de symétrie de came de la came axiale soit décalé de 0,1 mm à 0,5 mm par rapport au rayon. L'invention sera exposée plus en détail ci-après à l'aide d'exemples de réalisation. Sont montrés sur : la figure 1 un appareil portatif vu de côté, représenté en coupe partielle ; 20 la figure 2 un second élément d'accouplement vu de dessus ; la figure 3 une coupe du second élément d'accouplement suivant la ligne III-III de la figure 2 ; la figure 4 une came axiale en représentation détaillée selon le détail IV de la figure 2 ; le figure 5 un premier élément d'accouplement vu de dessus ; la figure 6 une coupe du premier élément d'accouplement suivant la ligne VI-VI de la figure 5 ; 5 2908483 6 la figure 7 une représentation schématique d'une came axiale et d'un évidement axial à l'état accouplé. Sur toutes les figures, les mêmes pièces sont munies des mêmes références numériques. La figure 1 représente un marteau perforateur formant un 10 appareil portatif 11 avec mécanisme de percussion 21 qui comporte un raccord d'outil 15 pour un outil 20. L'appareil portatif 11 peut entraîner l'outil 20 en rotation et en percussion ou seulement en rotation.This configuration of the axial recess ensures advantageous application of forces to the first coupling element. Advantageously, the axial cam has an axially oriented height, a length having a radially inner to a radially outer orientation and a width oriented perpendicular thereto, the cam wall portions which define the width of the axial cam. being arranged parallel to the radial axis. This non-round configuration of the axial cam ensures advantageous application of forces to the first coupling member having the axial recess. By non-round axial cam, it is necessary to understand in the present context an axial cam which does not have a circular configuration in axial section. The axial cam has in axial section a polygonal configuration, where appropriate with rounded edges, or oval. The axis of cam symmetry is preferably offset parallel to a radius extending from the axis of rotation, the offset being provided in the circumferential direction, i.e. in the direction of the rotational force. of the drive shaft. This arrangement ensures that the contact area between the axial cam and the axial recess is in the radially inner region of the coupled axial recess of the coupling elements. According to one variant, the axis of cam symmetry may extend at an angle with respect to the corresponding radius. The axis of cam symmetry is preferably offset from 0.05 mm to 1 mm with respect to the radius. It is particularly advantageous that the axis of cam symmetry of the axial cam is offset from 0.1 mm to 0.5 mm with respect to the radius. The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments. Are shown in: Figure 1 a portable device seen from the side, shown in partial section; Figure 2 a second coupling element as seen from above; Figure 3 a section of the second coupling element along the line III-III of Figure 2; Figure 4 an axial cam in detailed representation according to detail IV of Figure 2; Figure 5 a first coupling element seen from above; Figure 6 a section of the first coupling element along the line VI-VI of Figure 5; FIG. 7 is a diagrammatic representation of an axial cam and an axial recess in the coupled state. In all the figures, the same parts are provided with the same numerical references. FIG. 1 shows a rotary hammer forming a portable apparatus 11 with percussion mechanism 21 which includes a tool coupling 15 for a tool 20. The portable apparatus 11 can drive the tool 20 in rotation and percussion or only in rotation.

15 Un arbre de sortie 12 du moteur 13 génère, par l'intermédiaire d'une première transmission 14, l'entraînement en rotation pour l'outil. L'arbre de sortie 12 du moteur 13 entraîne par l'intermédiaire d'une seconde transmission 16 un arbre d'entraînement 17 en deux 20 parties, qui possède un axe de rotation R et comporte un disque excentrique 18 avec un tourillon excentré 19. Sur le tourillon excentré 19 est prévue une bielle 22 qui est reliée par une autre extrémité à un piston excitateur 23 du mécanisme de percussion 21 pour entraîner celui-ci en 25 va-et-vient. Dans l'arbre d'entraînement 17 est prévu un accouplement 30 qui sert à désactiver et activer le mécanisme de percussion 21 et qui comporte un premier élément 30 d'accouplement 31 et un second élément d'accouplement 41. Le second élément d'accouplement 41 est déplaçable axialement au moyen d'un levier 26 à l'encontre de la force d'un ressort 27.An output shaft 12 of the motor 13 generates, via a first transmission 14, the rotational drive for the tool. The output shaft 12 of the motor 13 drives via a second transmission 16 a drive shaft 17 in two parts, which has an axis of rotation R and comprises an eccentric disk 18 with an eccentric pin 19. On the eccentric pin 19 is provided a connecting rod 22 which is connected at another end to an exciter piston 23 of the percussion mechanism 21 to drive it back and forth. In the drive shaft 17 there is provided a coupling 30 which serves to deactivate and activate the percussion mechanism 21 and which has a first coupling element 31 and a second coupling element 41. The second coupling element 41 is axially displaceable by means of a lever 26 against the force of a spring 27.

2908483 7 Le second élément d'accouplement 41 est représenté en détail sur les figures 2 à 4. Le second élément d'accouplement 41 comporte trois cames axiales 42 qui sont 5 disposées en décalage selon une symétrie de révolution autour d'un axe de rotation R de l'arbre d'entraînement 17, et donc de l'accouplement 30, et qui possèdent un axe de symétrie de came 44. De l'axe de rotation R s'étendent, avec une symétrie de révolution trigone, trois rayons 43 10 qui sont décalés de 120 les uns par rapport aux autres. L'axe de symétrie de came 44 est décalé parallèlement d'un décalage V de 0,2 mm par rapport au rayon 43 dans la direction de la force de rotation D de l'arbre d'entraînement 17, de sorte que l'axe de symétrie de came 15 44 de chaque came axiale 42 est disposé avec le même écartement par rapport à l'axe de rotation R dans une direction circonférentielle. L'axe de symétrie de came 44 et le rayon 43 correspondant s'étendent de façon non congruente l'un par rapport à l'autre. Les cames axiales 20 42 possèdent chacune une hauteur H orientée axialement, une longueur L orientée radialement ainsi qu'une largeur B orientée perpendiculairement à celles-ci, les portions de paroi de came 45 qui délimitent la largeur B de la came axiale étant disposées parallèlement à l'axe de symétrie 25 de came 44 et également, dans cet exemple, parallèlement au rayon 43. Les deux arêtes axiales en position radialement intérieure de chaque came axiale 42 sont arrondies. À une extrémité axiale 46, chaque came axiale 42 comporte par endroits une seconde surface en spirale 47 30 avec un pas de 1 mm à 5 mm, avantageusement de 2 mm. La ligne de transition 48 de la seconde surface en spirale 47 vers une surface d'extrémité 49 de l'extrémité axiale 46, laquelle s'étend radialement par rapport à l'axe de 2908483 8 rotation R, forme avec l'axe radial 43 un angle U de 2 à 10 , avantageusement de 5 . Les figures 5 et 6 représentent le premier élément 5 d'accouplement 31. Le premier élément d'accouplement 31 comporte trois évidements axiaux 32 qui sont disposés en décalage selon une symétrie de révolution autour d'un axe de rotation R de l'arbre d'entraînement 17 et donc de l'accouplement 30 et qui possèdent un axe de symétrie 33 10 qui est disposé sur un rayon et qui coupe l'axe de rotation R. Les axes de symétrie 33 sont décalés de 120 les uns par rapport aux autres. Les évidements axiaux 32 présentent chacun une profondeur T orientée axialement, une longueur M orientée radialement ainsi qu'une largeur C 15 orientée perpendiculairement à celles-ci, les portions de paroi d'évidement 35 délimitant la largeur C de l'évidement axial 32 étant disposées parallèlement à l'axe de symétrie 33. Le premier élément d'accouplement 31 comporte au voisinage de chacun des évidements axiaux 32, 20 sur une surface axiale 36, une première surface en spirale 37 qui s'étend à partir de l'axe de symétrie 33 sur un secteur angulaire W de 40 à 90 , avantageusement de 75 . La première surface en spirale 37 présente un pas de 1 mm à 5 mm, avantageusement de 2 mm. Le pas de la première 25 surface en spirale 37 du premier élément d'accouplement 31 correspond de préférence au pas de la seconde surface en spirale 47 de la came axiale 42 sur le second élément d'accouplement 41. La ligne de transition 38 de la première surface en spirale 37 vers un plan 39 de la 30 surface d'extrémité axiale 36 du premier élément d'accouplement 31, lequel est orienté radialement par rapport à l'axe de rotation R, est orientée radialement par rapport à l'axe de rotation R.The second coupling element 41 is shown in detail in FIGS. 2 to 4. The second coupling element 41 comprises three axial cams 42 which are offset in a symmetry of revolution about an axis of rotation. R of the drive shaft 17, and therefore of the coupling 30, and which have a cam axis of symmetry 44. From the axis of rotation R extend, with a symmetry of trine revolution, three spokes 43 10 which are shifted by 120 relative to each other. The axis of cam symmetry 44 is shifted parallel to an offset V of 0.2 mm with respect to the radius 43 in the direction of the rotational force D of the drive shaft 17, so that the axis Cam symmetry member 44 of each axial cam 42 is disposed with the same spacing relative to the axis of rotation R in a circumferential direction. The axis of cam symmetry 44 and the corresponding radius 43 extend non-congruently with respect to each other. The axial cams 42 each have an axially oriented height H, a radially oriented length L and a width B oriented perpendicular thereto, the cam wall portions 45 defining the width B of the axial cam being disposed in parallel. to the axis of symmetry 25 of cam 44 and also, in this example, parallel to the radius 43. The two axial edges in radially inner position of each axial cam 42 are rounded. At an axial end 46, each axial cam 42 has in places a second spiral surface 47 with a pitch of 1 mm to 5 mm, preferably 2 mm. The transition line 48 of the second spiral surface 47 to an end surface 49 of the axial end 46, which extends radially with respect to the rotation axis R, forms with the radial axis 43. an angle U of 2 to 10, advantageously 5. FIGS. 5 and 6 show the first coupling element 31. The first coupling element 31 has three axial recesses 32 which are offset in a symmetry of revolution about an axis of rotation R of the shaft 17 and thus of the coupling 30 and which have an axis of symmetry 33 which is arranged on a radius and which intersects the axis of rotation R. The axes of symmetry 33 are shifted by 120 relative to each other . The axial recesses 32 each have an axially oriented depth T, a radially oriented length M and a width C 15 oriented perpendicular thereto, the recess wall portions defining the width C of the axial recess 32 being arranged parallel to the axis of symmetry 33. The first coupling element 31 comprises in the vicinity of each of the axial recesses 32, 20 on an axial surface 36, a first spiral surface 37 which extends from the axis of symmetry 33 over an angular sector W of 40 to 90, advantageously 75. The first spiral surface 37 has a pitch of 1 mm to 5 mm, preferably 2 mm. The pitch of the first spiral surface 37 of the first coupling element 31 preferably corresponds to the pitch of the second spiral surface 47 of the axial cam 42 on the second coupling element 41. The transition line 38 of the first spiral surface 37 to a plane 39 of the axial end surface 36 of the first coupling member 31, which is oriented radially with respect to the axis of rotation R, is oriented radially with respect to the axis of rotation. rotation R.

2908483 9 La figure 7 montre à l'aide d'un croquis schématique une came axiale 42 et un évidement axial 32 dans un état où l'accouplement 30 est accouplé et transmet un couple.FIG. 7 shows, with the aid of a schematic sketch, an axial cam 42 and an axial recess 32 in a state where the coupling 30 is coupled and transmits a torque.

5 Comme cela est visible sur cette représentation, dans cet état de fonctionnement de l'accouplement 30, la surface de contact K s'étend exclusivement sur une région radialement intérieure de l'évidement axial 32 puisque l'axe de symétrie de came 44 est disposé de façon non congruente 10 par rapport au rayon 43 correspondant. L'interstice entre la came axiale 42 et l'évidement axial 32 s'agrandit de plus en plus en direction de la région radialement extérieure de l'évidement axial 32. 30As can be seen from this representation, in this state of operation of the coupling 30, the contact surface K extends exclusively over a radially inner region of the axial recess 32 since the axis of cam symmetry 44 is arranged in a non-congruent manner with respect to the corresponding radius 43. The gap between the axial cam 42 and the axial recess 32 increases more and more in the direction of the radially outer region of the axial recess 32.

Claims

Portable apparatus comprising a drive shaft (17) provided with an axis of rotation (R) and driven by a motor (13) for driving a tool (20) disposed in the portable apparatus ( 11), and comprising a coupling (30) in the drive shaft (17), the coupling (30) having a first coupling element (31) having a plurality of axial recesses (32) which are offset in accordance with a symmetry of revolution and having an axis of symmetry (33) which is arranged on a radius and which intersects the axis of rotation (R), and a second coupling element (41) having a plurality of axial cams (42) which are axially symmetrically offset and have a cam axis of symmetry (44), the axial cams (42) of the second coupling member (41) being coupled with torque transmission to the axial recesses (32) of the first coupling element (31) via a cone surface tact (K), characterized in that the axis of cam symmetry (44) of each axial cam (42) is disposed with the same spacing relative to the axis of rotation (R) in a circumferential direction.

Portable apparatus according to claim 1, characterized in that the axis of cam symmetry (44) is offset parallel to a radius (43).

3. Portable device according to claim 2, characterized in that the axis of cam symmetry (44) 2908483 11 is offset from 0.05 mm to 1 mm with respect to the radius (43).

4. Portable device according to claim 3, characterized in that the axis of cam symmetry (44) is offset from 0.1 mm to 0.5 mm with respect to the radius (43).