РУЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2005 года по МПК B25F5/00 H02K5/173 

Настоящее изобретение относится к ручным машинам, имеющим расположенный в корпусе двигатель, как правило - электродвигатель.

В таких машинах приводной (выходной) вал двигателя обычно кинематически соединяется через редуктор и/или поводковый элемент со вставным инструментом. Приводной вал обычно установлен в двух подшипниках, один из которых расположен с ближней к вставному инструменту стороны, а другой - с дальней от него стороны.

Для уменьшения действующих на двигатель и прежде всего на коллектор электродвигателя вибраций и главным образом возникающей при работе ударной нагрузки и тем самым для увеличения срока службы двигателя расположенный с дальней от вставного инструмента стороны подшипник, как известно, устанавливают в его посадочном месте (гнезде) с опорой в радиальном направлении на виброгасящую пластмассовую вставку.

Из патента US 4487270 известно решение ручной машины указанного выше типа, в частности ручной электродрели, являющееся наиболее близким к изобретению по технической сущности. В известной машине приводной вал электродвигателя, имеющий возможность кинематического соединения со вставным инструментом, установлен в подшипниках, по меньшей мере один из которых установлен с опорой по меньшей мере в радиальном направлении на виброгасящую пластмассовую деталь, в частности на резиновое кольцо. Этим подшипником является шарикоподшипник, обеспечивающий опору приводного вала электродвигателя с противоположной от выходного конца последнего стороны. Шарикоподшипник опирается на резиновое кольцо и в осевом направлении. С дальней от выходного конца приводного вала стороны шарикоподшипника установлен датчик давления, позволяющий определять величину осевого усилия, обусловленного передаваемым на инструмент крутящим моментом.

В настоящем изобретении предлагается ручная машина, которая также имеет расположенный в корпусе двигатель, установленный в подшипниках приводной вал которого имеет возможность кинематического соединения со вставным инструментом. Как и в рассмотренной выше известной машине, в предлагаемой машине по меньшей мере один подшипник, на который опирается приводной вал, установлен с опорой по меньшей мере в радиальном направлении на виброгасящую пластмассовую деталь. Отличие предлагаемой машины заключается в том, что указанный подшипник в осевом направлении по меньшей мере одной контактной поверхностью соединен по меньшей мере с одной неподвижной относительно корпуса отдельной металлической деталью.

Несмотря на то что подшипник установлен с опорой на пластмассовую деталь, предпочтительно, например, на легкий пластмассовый корпус, в изобретении обеспечивается эффективный отвод тепла за счет высокой теплопроводности металлической детали. Кроме того, при оптимальном сочетании цены и качества устанавливаемого в ручную машину подшипника и используемой для него смазки удается значительно увеличить срок службы ручной машины в целом и ее отдельных узлов в частности. Помимо этого удается надежно исключить перегрев подшипника и повреждение смежных с ним деталей.

Виброгасящая пластмассовая деталь может быть выполнена в виде втулки.

Согласно одному из предпочтительных вариантов подшипник предлагается устанавливать в посадочном месте с опорой на виброгасящую пластмассовую деталь, что одновременно с эффективным отводом тепла позволяет обеспечить эффективную виброизоляцию двигателя, прежде всего электродвигателя, а тем самым и надежную его защиту.

Посадочное место под подшипник может быть образовано в различных деталях, прежде всего в отдельном корпусе двигателя или корпусе самой ручной машины. С целью уменьшить вес ручной машины и снизить ее стоимость корпуса двигателей, а также корпуса ручных машин часто изготавливают из пластмассы. Если посадочное место под подшипник образовано в пластмассовой детали, то особое преимущество, связанное с использованием согласно изобретению отдельной металлической детали, заключается именно в эффективном отводе тепла через эту металлическую деталь от места установки подшипника. Если же посадочное место под подшипник образовано в металлической детали, то также может оказаться целесообразным целенаправленно отводить тепло от подшипника через такую отдельную металлическую деталь и прежде всего в том случае, когда подшипник установлен в посадочном месте с опорой на виброгасящую пластмассовую деталь не только в радиальном, но и в осевом направлении.

В принципе с опорой в посадочном месте на виброгасящую пластмассовую деталь можно установить ближний к вставному инструменту подшипник и/или дальний от вставного инструмента подшипник и охлаждать такой подшипник или такие подшипники с помощью предлагаемой в изобретении металлической детали. Однако с целью обеспечить точную кинематическую связь, соответственно сопряжение между приводным валом и редуктором или поводковым элементом с малым отклонением параметров подобного сопряжения от номинальных значений ближний к вставному инструменту подшипник предпочтительно устанавливать непосредственно в металлическую корпусную деталь, а гашение вибраций предпочтительно обеспечивать со стороны дальнего от вставного инструмента подшипника. Таким образом, виброизолированный подшипник целесообразно располагать с дальней от вставного инструмента стороны.

У высокооборотных двигателей, у которых до высоких температур могут разогреваться прежде всего подшипники, что имеет место, например, у электродрелей ударно-вращательного действия, электрических зубил и т.п., приводной вал предпочтительно устанавливать в подшипниках качения, имеющих внутреннее и наружное кольца, при этом предпочтительно, чтобы металлическая деталь прилегала контактной поверхностью непосредственно к наружному кольцу, которое обычно установлено в корпусе неподвижно относительно него.

Согласно еще одному варианту предпочтительно, чтобы подшипник по меньшей мере перед установкой металлической детали выступал над его радиальным посадочным местом в осевом направлении в сторону будущего места установки металлической детали. В этом случае удается избежать попадания возможно имеющихся у металлической детали выступов или заусенцев внутрь посадочного места и его повреждения этими выступами, а также удается получить наиболее простую и рентабельную в изготовлении и сборке конструкцию.

Предпочтительно далее, чтобы при сборке виброгасящая пластмассовая деталь деформировалась или раздавалась в радиальном направлении прижимающей ее металлической деталью, что обеспечивает надежную фиксацию этой пластмассовой детали в посадочном месте, для чего согласно еще одному предпочтительному варианту перед установкой металлической детали виброгасящая пластмассовая деталь должна несколько выступать в осевом направлении над контактной поверхностью подшипника и/или посадочным местом под него. В зависимости от величины требуемого внутреннего напряжения, возникающего в пластмассовой детали в результате ее деформации, а также в зависимости от модуля упругости ее материала обычно вполне достаточно, чтобы такая пластмассовая деталь выступала над указанной контактной поверхностью и/или посадочным местом под подшипник на несколько десятых миллиметра.

С целью эффективно предотвратить образование осевого люфта между подшипником и металлической деталью и обеспечить постоянный контакт между ними по большой площади, а также обеспечить эффективный отвод тепла предпочтительно, чтобы подшипник в результате установки металлической детали был смещен в осевом направлении в сторону по меньшей мере упруго деформировавшегося при этом заплечика виброгасящей пластмассовой детали.

Предпочтительно далее, чтобы металлическая деталь прилегала к дальнему от двигателя торцу подшипника, что значительно упрощает монтаж и демонтаж этой металлической детали и позволяет согласно наиболее предпочтительному варианту располагать ее на пути потока охлаждающего воздуха. Поток охлаждающего воздуха позволяет за счет конвекции эффективно отводить тепло от металлической детали и за счет создающегося при этом высокого перепада температур обеспечивает эффективную передачу тепла от подшипника к металлической детали.

Согласно одному из вариантов предлагается выполнять металлическую деталь из листового металла в виде штампованной детали, что позволяет изготавливать такую деталь с большой площадью поверхности наиболее простым и рентабельным путем. Однако в принципе подобные детали можно изготавливать и иными методами, например литьем под давлением и т.д. В качестве материала для изготовления этих деталей можно использовать листовую сталь, которая имеет небольшую стоимость, или же при выделении больших количеств тепла можно использовать материалы с высокой теплопроводностью, например медь, алюминий, латунь и т.д.

Согласно еще одному предпочтительному варианту металлическая деталь пыленепроницаемо закрывает, соответственно уплотняет посадочное место под подшипник по меньшей мере с одной стороны. Благодаря этому обеспечивается защита подшипника от внешних воздействий, прежде всего от попадания в него грязи, пыли и/или воды, увеличивается срок его службы, а также отпадает необходимость в использовании с этой целью дополнительных деталей, что неминуемо привело бы к увеличению веса и габаритов ручной машины. Когда металлическая деталь практически полностью герметично закрывает снаружи подшипник, то согласно еще одному предпочтительному варианту в такой металлической детали, соответственно в ее углублении можно предусмотреть запас смазки для подшипника.

Предпочтительную, компактную и легкую конструкцию можно получить при применении имеющей форму колпачка металлической детали, у которой углубление, образованное таким имеющим форму колпачка участком, можно использовать для размещения крепежа подшипника, а также в качестве своего рода расходной емкости с запасом набитой в нее смазки для подшипника.

Для специалиста в данной области техники очевидна возможность эффективного использования предлагаемого в изобретении решения применительно к различным ручным машинам, преимущественно применительно к ручным машинам, оснащенным высокооборотными электродвигателями, таким, например, как электродрели ударно-вращательного действия, электрические зубила и т.д.

Другие преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлен один из возможных вариантов осуществления изобретения. Различные отличительные и конструктивные особенности изобретения представлены на чертежах, в описании и в формуле изобретения в различных комбинациях. Однако для специалиста в данной области очевидно, что подобные конструктивные особенности можно использовать по отдельности или в иных, целесообразных для того или иного конкретного применения сочетаниях. На прилагаемых к описанию чертежах, в частности, показано:

на фиг.1 - часть предлагаемой в изобретении ручной машины,

на фиг.2 - увеличенное изображение фрагмента II по фиг.2 перед установкой, выполненной из листовой стали, детали и

на фиг.3 - фрагмент сечения плоскостью III-III по фиг.1.

На фиг.1 в качестве примера ручной машины показан фрагмент дрели ударно-вращательного действия, в корпусе 10 которой расположен электродвигатель 12, приводной вал 14 которого кинематически соединяется с не показанным на чертеже вставным инструментом. С ближней к вставному инструменту, не показанной на чертеже стороны приводной вал 14 установлен в первом подшипнике, вставленном непосредственно в металлический корпус. Помимо этого с дальней от вставного инструмента стороны приводной вал 14 установлен в подшипнике 16, который расположен в посадочном месте (гнезде) 22 с опорой в радиальном направлении 20 на виброгасящую эластомерную втулку 18. Посадочное место (гнездо) 22 под подшипник образовано в отдельном пластмассовом корпусе 30 электродвигателя, закрепленном в корпусе 10 дрели.

Подшипник 16 представляет собой шарикоподшипник, состоящий из насаженного на приводной вал 14 и удерживаемого крепежной гайкой 42 внутреннего кольца 32 и вставленного в корпус 10 неподвижного относительно него наружного кольца 34. Согласно изобретению к образующему осевую контактную поверхность 26, дальнему от электродвигателя 12 торцу наружного кольца 34 своей контактной поверхностью 36 прилегает выполненная, например, штамповкой из листовой стали и имеющая форму колпачка деталь 28 (крышка).

При сборке виброгасящую эластомерную втулку 18, наружная поверхность которой имеет конически сужающуюся в направлении 60 установки форму, вставляют в имеющее соответствующую коническую форму посадочное место 22 в корпусе 30 двигателя, а именно, до упора обращенного в направлении 60 установки осевого торца этой эластомерной втулки 18 в заплечик 44 корпуса 30 электродвигателя. После этого в эластомерную втулку 18 вставляют подшипник 16, а именно до упора обращенного в направлении 60 установки осевого торца наружного кольца 34 подшипника 16 в выступающий радиально внутрь заплечик 46 эластомерной втулки 18, прижимаемый в результате к заплечику 44 корпуса 30 электродвигателя. Перед установкой выполненной из листовой стали детали 28 подшипник 16 несколько выступает в осевом направлении 24 из своего посадочного места 22 в сторону будущего места установки указанной детали 28. Кроме того, перед установкой выполненной из листовой стали детали 28 эластомерная втулка 18 также выступает в осевом направлении 24 на несколько десятых миллиметра над контактной поверхностью 26 подшипника 16 (фиг.2).

При затяжке двух винтов 48, 50 обращенная в направлении 60 установки контактная поверхность 36 выполненной из листовой стали детали 28 притягивается к торцу 52 эластомерной втулки 18 и к контактной поверхности 26 наружного кольца 34 подшипника 16, а именно до тех пор, пока торец 52 эластомерной втулки 18 и контактная поверхность 26 подшипника 16 не окажутся практически в одной плоскости 56, в которой лежит торец 54 корпуса 30 электродвигателя (фиг.1, 2 и 3). При этом эластомерная втулка 18, упруго деформируясь, соответственно раздаваясь в радиальном направлении, центрируется в посадочном месте 22 за счет сопряжения ее внешней конической поверхности с внутренней конической поверхностью этого посадочного места 22. После установки выполненной из листовой стали детали 28 подшипник 16 оказывается смещенным в осевом направлении, т.е. в направлении 60 установки, к упруго деформировавшемуся при этом заплечику 46 эластомерной втулки 18, в результате чего надежно исключается наличие осевого люфта между контактными поверхностями 26, 36 выполненной из листовой стали детали 28 и подшипника 16 и обеспечивается эффективная теплопередача.

Выполненная из листовой стали деталь 28 расположена на пути потока 38 охлаждающего воздуха, создаваемого не показанным на чертеже вентилятором электродвигателя, засасывающим атмосферный воздух через вентиляционные отверстия 58, которые предусмотрены в корпусе 10 с дальней от вставного инструмента стороны.

Выполненная из листовой стали деталь 28 пыленепроницаемо закрывает посадочное место 22 с дальней от электродвигателя 12 стороны. Помимо этого углубление, которое образовано имеющим форму колпачка участком выполненной из листовой стали детали 28 и в которое выступает конец приводного вала 14 с крепежной гайкой 42, образует своего рода расходную емкость 40 с запасом набитой в нее густой (консистентной) смазки для подшипника 16.

Изобретение относится к ручным машинам. Расположенный в корпусе двигатель установлен в подшипниках, приводной вал которого имеет возможность кинематического соединения со вставным инструментом. По меньшей мере один подшипник, на который опирается приводной вал, установлен с опорой по меньшей мере в радиальном направлении на виброгасящую пластмассовую деталь. Указанный подшипник в осевом направлении по меньшей мере одной контактной поверхностью соединен по меньшей мере с одной неподвижной относительно корпуса отдельной металлической деталью. Повышается срок службы и уменьшается вес ручной машины. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ручная машина, имеющая расположенный в корпусе (10) двигатель (12), установленный в подшипниках, приводной вал (14) которого имеет возможность кинематического соединения со вставным инструментом, при этом по меньшей мере один подшипник (16), на который опирается приводной вал (14), установлен с опорой, по меньшей мере, в радиальном направлении (20) на виброгасящую пластмассовую деталь (18), отличающаяся тем, что указанный подшипник (16) в осевом направлении (24) по меньшей мере одной контактной поверхностью (26) соединен по меньшей мере с одной неподвижной относительно корпуса (10) отдельной металлической деталью (28).2. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что виброгасящая пластмассовая деталь (18) выполнена в виде втулки.3. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что подшипник (16) установлен с опорой на виброгасящую пластмассовую деталь (18) в посадочном месте (22).4. Ручная машина по п.3, отличающаяся тем, что виброизолированный подшипник (16) расположен с дальней от вставного инструмента стороны.5. Ручная машина по п.3 или 4, отличающаяся тем, что подшипник (16) представляет собой подшипник качения с внутренним (32) и наружным (34) кольцами, при этом металлическая деталь (28) прилегает контактной поверхностью (36) к наружному кольцу (34).6. Ручная машина по п.3 или 4, отличающаяся тем, что подшипник, (16) по меньшей мере, перед установкой металлической детали (28) выступает над его радиальным посадочным местом (22) в осевом направлении (24) в сторону будущего места установки металлической детали (28).7. Ручная машина по любому из пп.2-6, отличающаяся тем, что в смонтированном состоянии виброгасящая пластмассовая деталь (18) деформирована прижимающей ее металлической деталью (28).8. Ручная машина по п.7, отличающаяся тем, что перед установкой металлической детали (28) виброгасящая пластмассовая деталь (18) несколько выступает в осевом направлении (24) над контактной поверхностью (26) подшипника (16) и и/или посадочным местом (22) под него.9. Ручная машина по п.7 или 8, отличающаяся тем, что подшипник (16) в результате установки металлической детали (28) смещен в осевом направлении (60) в сторону, по меньшей мере, упругодеформирующегося при этом заплечика (46) виброгасящей пластмассовой детали (18).10. Ручная машина по любому из пп.5-9, отличающаяся тем, что металлическая деталь (28) прилегает к дальнему от двигателя (12) торцу подшипника (16).11. Ручная машина по любому из пп.5-10, отличающаяся тем, что металлическая деталь (28) расположена на пути потока (38) охлаждающего воздуха.12. Ручная машина по любому из пп.5-11, отличающаяся тем, что металлическая деталь (28) выполнена из листового металла в виде штампованной детали.13. Ручная машина по любому из пп.5-12, отличающаяся тем, что металлическая деталь (28) пыленепроницаемо закрывает посадочное место (22) под подшипник (16) по меньшей мере с одной стороны.14. Ручная машина по п.13, отличающаяся тем, что в металлической детали (28) предусмотрен запас (40) смазки для подшипника.