МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ ИНСТРУМЕНТ Российский патент 2011 года по МПК B25D16/00 

Предпосылки изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к механизированному инструменту, содержащему головку инструмента, которая выполняет заданную операцию посредством вращения вокруг своей оси и, более конкретно, к механизированному инструменту, содержащему ограничитель крутящего момента, который селективно прерывает передачу крутящего момента на головку инструмента.

Описание известного уровня техники

Японская не прошедшая экспертизу опубликованная патентная заявка № 9-57511 раскрывает ударную дрель, оснащенную ограничителем крутящего момента. Известный ограничитель крутящего момента содержит шаровую опору для передачи крутящего момента между вращающимся элементом в виде ведущего механизма и вращающимся элементом в виде ведомого фланца, которые расположены на одной оси. Шаровая опора удерживается в радиальной удерживающей выемке, образованной на ведомом фланце, и зацепляется с кулачковым упором ведущего механизма в направлении вдоль окружности, так что крутящий момент ведущего механизма передается на ведомый фланец. Когда крутящий момент, действующий между ведущим механизмом и ведомым фланцем, превышает заданный крутящий момент, шаровая опора перемещается радиально внутрь вдоль удерживающей выемки под действием усилия смещения упругого элемента (тарельчатой пружины) через прижимную шайбу. Таким образом, зацепление шаровой опоры с кулачковым упором механизма размыкается, и передача крутящего момента прерывается.

Необходимо, чтобы ограничитель крутящего момента работал постоянно при заданном крутящем моменте или был выполнен с возможностью прерывания передачи крутящего момента, когда крутящий момент, действующий на ведомый фланец, превышает предварительно установленное значение. Известный ограничитель крутящего момента выполнен таким образом, что сила смещения упругого элемента постоянно действует на шаровую опору через прижимную шайбу. Следовательно, шаровая опора не может катиться, и шаровая опора обеспечивает точечный контакт с ведущим механизмом, ведомым фланцем и прижимной шайбой. Таким образом, происходит локальный износ, и в этой связи необходимо дополнительное усовершенствование для увеличения срока службы.

Краткое описание изобретения

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание эффективного способа для увеличения срока службы ограничителя крутящего момента в механизированном инструменте.

Указанная проблема может быть решена с помощью отличительных особенностей заявленного изобретения. В качестве одного из аспектов настоящего изобретения типичный механизированный инструмент может содержать головку инструмента, которая выполняет заданную операцию посредством вращения вокруг своей оси, ведущий механизм, который приводит в действие сверло устройства, и ограничитель крутящего момента для передачи крутящего момента ведущего механизма, когда крутящий момент, действующий на головку инструмента, меньше предварительно установленного значения, при прерывании передачи крутящего момента, когда крутящий момент, действующий на головку инструмента, превышает установленное значение. «Механизированный инструмент» в соответствии с данным изобретением обычно включает сверлильные инструменты, используемые для операции сверления на обрабатываемом изделии. Механизированный инструмент не ограничивается сверлильным инструментом и, соответственно, может включать механизированные инструменты различных типов, которые выполняют операцию посредством вращения головки инструмента, таких как абразивный инструмент для шлифовки обрабатываемого изделия, электрический разводной ключ для закрепления винтов и электрическая дисковая пила для операции резки.

Ограничитель крутящего момента в соответствии с настоящим изобретением может содержать первый вращающийся элемент, второй вращающийся элемент, шаровую опору, прижимной элемент и упругий элемент. Первый вращающийся элемент расположен для вращения вокруг заданной оси. Второй вращающийся элемент расположен таким образом, что второй вращающийся элемент может вращаться вокруг той же самой оси, как и первый вращающийся элемент, и периферийная поверхность вращения второго вращающегося элемента обращена к периферийной поверхности вращения первого вращающегося элемента.

Шаровая опора удерживается первым вращающимся элементом таким образом, что шаровая опора не может перемещаться в направлении вдоль окружности первого вращающегося элемента. Шаровая опора служит для передачи крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами посредством зацепления со вторым вращающимся элементом в направлении вдоль окружности. Прижимной элемент расположен для перемещения в осевом направлении первого вращающегося элемента и может контактировать с шаровой опорой. Упругий элемент прикладывает усилие смещения в осевом направлении первого вращающегося элемента относительно шаровой опоры через прижимной элемент.

Предпочтительно, когда крутящий момент, действующий между первым и вторым вращающимися элементами, меньше предварительно установленного значения, шаровая опора может оставаться в зацеплении со вторым вращающимся элементом. В результате, осуществляется передача крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами. С другой стороны, когда крутящий момент, действующий между первым и вторым вращающимися элементами, превышает установленное значение, шаровая опора перемещается в осевом направлении под действием усилия смещения упругого элемента, действующего через прижимной элемент. В результате, зацепление шаровой опоры со вторым вращающимся элементом в направлении вдоль окружности размыкается и, таким образом, передача крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами прекращаются.

Второй вращающийся элемент может содержать область передачи энергии, область прерывания передачи энергии и, предпочтительно, промежуточную область. Область передачи энергии содержит выемку, непрерывно образованную в направлении вдоль окружности от самой глубокой части выемки до самой мелкой части выемки для обеспечения передачи крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами посредством зацепления шаровой опоры в направлении вдоль окружности. Предпочтительно, выемка может иметь такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры. Выемка, которая «непрерывно образована в направлении вдоль окружности», предпочтительно, может включать непрерывную прямолинейную выемку, непрерывную криволинейную выемку и непрерывную выемку, образованную в сочетании прямолинейной и криволинейной форм.

Область прерывания передачи энергии может содержать выемку, непрерывно образованную в направлении вдоль окружности с меньшей глубиной, чем самая мелкая часть выемки области передачи энергии, для того чтобы прерывать передачу крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами посредством расцепления с шаровой опорой в направлении вдоль окружности. Предпочтительно, выемка может иметь приблизительно ту же самую кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры. Выемка может быть образована непрерывно в направлении вдоль окружности приблизительно с той же самой глубиной, как самая мелкая часть выемки.

Кроме того, промежуточная область, предпочтительно, может включать выемку, непрерывно образованную в направлении вдоль окружности с глубиной, большей, чем самая глубокая часть выемки области передачи энергии, или равной ей, для обеспечения перемещения шаровой опоры, расцепленной с областью прерывания передачи энергии, относительно промежуточной области в направлении вдоль окружности от области прерывания передачи энергии к области передачи энергии. Предпочтительно, выемка может иметь ту же самую кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры. Кроме того, выемка, предпочтительно, может обеспечивать качение во время перемещения в область передачи энергии.

Промежуточная область в соответствии с настоящим изобретением может быть образована областью, в которой крутящий момент не может передаваться, так что шаровая опора не может перемещаться относительно промежуточной области в направлении вдоль окружности от области прерывания передачи энергии к области передачи энергии. Обычно, выемка может быть образована непрерывно в направлении вдоль окружности приблизительно с той же самой глубиной, как самая глубокая часть выемки. Предпочтительно, когда шаровая опора находится в промежуточной области и в области передачи энергии, прижимной элемент может контактировать с первым вращающимся элементом и может удерживаться в положении, в котором усилие смещения упругого элемента не действует на шаровую опору. С другой стороны, когда крутящий момент, действующий на головку инструмента, превышает установленное значение, и шаровая опора перемещается из области передачи энергии в область прерывания передачи энергии, прижимной элемент может выталкиваться шаровой опорой в осевом направлении и прикладывать усилие смещения упругого элемента к шаровой опоре.

В соответствии с настоящим изобретением, когда шаровая опора находится в области передачи энергии, которая обеспечивает передачу крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами, прижимной элемент контактирует с первым вращающимся элементом, так что усилие смещения упругого элемента не действует на шаровую опору. Следовательно, нагрузка на контактную поверхность между шаровой опорой и вторым вращающимся элементом в положении передачи крутящего момента может быть уменьшена и в результате может быть уменьшен износ шаровой опоры и второго вращающегося элемента и увеличен срок службы механизированного инструмента.

Кроме того, когда каждая из области передачи энергии и области прерывания передачи энергии (и промежуточной области, если она предусмотрена) включает выемку с кривой поверхностью, имеющую приблизительно ту же самую кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры, то шаровая опора может осуществлять линейный контакт со вторым вращающимся элементом. Таким образом, площадь такого контакта может быть увеличена по сравнению с известным способом точечного контакта, так что дополнительно может быть уменьшен износ шаровой опоры и второго вращающегося элемента, и увеличен срок службы механизированного инструмента.

Кроме того, когда выемка промежуточной области образована непрерывно в направлении вдоль окружности с глубиной, большей, чем самая глубокая часть выемки области передачи энергии, или равной ей, и обеспечивает перемещения шаровой опоры, расположенной в выемке промежуточной области, относительно выемки при качении в выемке, то площадь контакта шаровой опоры относительно второго вращающегося элемента изменяется в результате качения. Таким образом, износ шаровой опоры может быть уменьшен.

Другие цели, отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения будут легко понятны после изучения нижеследующего подробного описания вместе с сопроводительными чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает вид в разрезе сбоку, схематически показывающий полностью ударную дрель в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 изображает вид в разрезе сбоку основной части ударной дрели.

Фиг.3 изображает продольное сечение, показывающее полностью ограничитель крутящего момента.

Фиг.4 изображает вид сверху ведомого фланца.

Фиг.5 изображает продольное сечение ведомого фланца.

Фиг.6 изображает развернутое сечение по линии A-A на фиг.4.

Фиг.7 иллюстрирует положение, в котором крутящий момент передается между промежуточным механизмом и ведомым фланцем.

Фиг.8 иллюстрирует положение, в котором передача крутящего момента между промежуточным механизмом и ведомым фланцем прервана.

Фиг.9 иллюстрирует форму выемки области зацепления, который зацепляется с шаровой опорой при передачи крутящего момента.

Подробное описание настоящего изобретения

Каждая из дополнительных отличительных особенностей и каждый из этапов способа, раскрытых выше и ниже, могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими отличительными особенностями и этапами способа для создания и изготовления усовершенствованных механизированных инструментов и создания способа использования таких механизированных инструментов. Типичные примеры настоящего изобретения, в которых используются в сочетании многие из этих дополнительных отличительных особенностей и этапов способа, будут описаны ниже со ссылкой на чертежи. Данное подробное описание предназначено только для изучения специалистом в данной области техники дополнительных деталей для практического применения предпочтительных аспектов реализации принципов настоящего изобретения и не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения. Только формула изобретения определяет объем заявленного изобретения. Следовательно, сочетания отличительных особенностей и этапов, раскрытых в нижеследующем подробном описании, необязательно могут быть использованы для практического осуществления настоящего изобретения в самом широком смысле и вместо этого только изучаются для конкретного описания некоторых типичных примеров настоящего изобретения, подробное описание которых будет приведено со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Типичный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.1-3. Фиг.1 изображает вид в разрезе сбоку, схематически показывающий полностью ударную дрель 101 в качестве типичного варианта осуществления механизированного инструмента в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг.1, типичная ударная дрель 101 содержит корпус 103, ударную головку 119, соединенную с возможностью съема с верхней концевой областью (на левой стороне, как показано на фиг.1) корпуса 103 с помощью полой державки 137, и рукоятку 109, которая захватывается пользователем и соединена с корпусом 103 на стороне, противоположной ударной головке 119. Ударная головка 119 удерживается державкой 137 таким образом, что она может совершать возвратно-поступательное движение относительно державки 137 в осевом направлении, и предотвращена от вращения относительно державки в направлении вдоль его окружности. Ударная головка 119 является отличительной особенностью, которая соответствует «ударной головке устройства» в соответствии с настоящим изобретением. В настоящем варианте осуществления с целью удобства объяснения сторона ударной головки 119 рассматривается в качестве передней стороны, а сторона рукоятки 109 рассматривается в качестве задней стороны.

Корпус 103 содержит отсек 105 электродвигателя, в который устанавливается приводной электродвигатель 111, отсек 107 механизма, в который устанавливается механизм 113 для преобразования движения, ударный механизм 115 и механизм 117 для передачи энергии. Механизм 113 для преобразования движения выполнен с возможностью соответствующего преобразования вращения на выходе приводного электродвигателя 111 в прямолинейное движение и затем сообщения его ударному механизму 115. В результате ударная сила генерируется в осевом направлении ударной головки 119 с помощью ударного механизма 115. Кроме того, скорость вращения на выходе приводного электродвигателя 111, соответственно, уменьшается за счет механизма 117 для передачи энергии и затем передается ударной головке 119. В результате ударная головка 119 вращается в направлении вдоль окружности. Приводной электродвигатель 111 приводится в действие при нажатии на пусковое устройство 109a, расположенное на рукоятке 109.

Фиг.2 изображает вид в разрезе в увеличенном масштабе основной части ударной дрели 101. Устройство 113 для преобразования движения содержит ведущий механизм 121, который вращается в горизонтальной плоскости приводным электродвигателем 111, ведомый механизм 123, коленчатый вал 122, кривошипный диск 125, плечо 127 кривошипа и ведущий элемент в виде поршня 129. Коленчатый вал 122, кривошипный диск 125, плечо 127 кривошипа и поршень 129 образуют кривошипно-шатунный механизм 114. Поршень 129 расположен с возможностью скольжения в цилиндре 141 и совершает возвратно-поступательное движение вдоль цилиндра 141 при приведении в действие приводного электродвигателя 111.

Ударный механизм 115 в основном содержит боек 143 и ударный стержень 145. Боек 143 расположен с возможностью скольжения в отверстии цилиндра 141. Ударный стержень 145 расположен с возможностью скольжения в державке 137 и служит в качестве промежуточного элемента для сообщения кинетической энергии бойка 143 сверлу 119 молотка. Боек 143 приводится в движение под действием пневмобаллонной пружины воздушной камеры 141a цилиндра 141, что обусловлено скольжением поршня 129. Затем боек 143 сталкивается (ударяет) с ударным стержнем 145, который расположен с возможностью скольжения в державке 137, и сообщает ударную силу сверлу 119 молотка через ударный стержень 145.

Механизм 117 для передачи энергии содержит промежуточный механизм 132, который зацепляется с ведущим механизмом 121, промежуточный вал 133, который вращается вместе с промежуточным механизмом 132 через ограничитель 151 крутящего момента, маленькое коническое зубчатое колесо 134, которое приводится во вращение в горизонтальной плоскости вместе с промежуточным валом 133, большое коническое зубчатое колесо 135, которое зацепляется с маленьким коническим зубчатым колесом 134 и вращается в вертикальной плоскости, и выдвижную гильзу 147, которая зацепляется с большим коническим зубчатым колесом 135 и приводится во вращение. Движущая сила вращения выдвижной гильзы 147 передается державке 137 через цилиндр 141, который вращается вместе с выдвижной гильзой 147, и затем далее передается в ударную головку 119, закрепленную с помощью державки 137.

В ударной дрели 101, выполненной таким образом, когда пользователь нажимает на пусковое устройство 109a для приведения в действие приводного электродвигателя 111, поршень 129 начинает совершать прямолинейное скольжение вдоль цилиндра 141 с помощью механизма 113 преобразования движения, который в основном содержит кривошипно-шатунный механизм. Боек 143 начинает совершать возвратно-поступательное движение в цилиндре 141 под действием пневмобаллонной пружины или колебания давления воздуха в воздушной камеры 141a цилиндра 141, что обусловлено скольжением поршня 129. Затем боек 143 сталкивается с ударным стержнем 145 и сообщает кинетическую энергию сверлу 119 молотка.

Между тем, вращение на выходе приводного электродвигателя 111 передается в качестве вращения в цилиндр 141 с помощью механизма 117 для передачи энергии. Цилиндр 141 приводится во вращение в вертикальной плоскости, и державка 137, прочно соединенная с цилиндром 141 с помощью соединительного штифта 171, приводится во вращение. Кроме того, ударная головка 119, удерживаемая державкой 137, вращается вместе с державкой 137. Таким образом, ударная головка 119 выполняет движение, предназначенное для забивания в своем осевом направлении, и движение, предназначенное для сверления в направлении вдоль своей окружности, так что операция забивания-сверления выполняется на обрабатываемом изделии (изделии из бетона).

Ударная дрель 101 в соответствии с данным вариантом осуществления может переключаться наряду с указанным режимом ударной дрели, в которой ударная головка 119 выполняет как перемещение, предназначенное для забивания, в осевом направлении, так и перемещение, предназначенное для сверления, в направлении вдоль окружности, в режим сверления, в котором ударная головка 119 выполняет только перемещение, предназначенное для сверления, и режим забивания, в котором ударная головка 119 выполняет только перемещение, предназначенное для забивания. Механизм для переключения режима для такого изменения режима не связан непосредственно с настоящим изобретением и, таким образом, не будет описан.

Ограничитель 151 крутящего момента механизма 117 для передачи энергии будет описан со ссылкой на фиг.3-9. Фиг.3 полностью изображает ограничитель 151 крутящего момента. Ограничитель 151 крутящего момента служит для передачи крутящего момента механизма 117 для передачи энергии, когда крутящий момент, действующий на ударную головку 119, меньше установленного значения, и для прерывания передачи крутящего момента, когда крутящий момент, действующий на ударную головку 119, превышает установленное значение.

Ограничитель 151 крутящего момента содержит промежуточный механизм 132, вращаемый ведущим механизмом 121 (см. фиг.2), ведомый фланец 153, соединенный с промежуточным валом 133 через шплинт 133a, множество шаровых опор 155, которые передают крутящий момент промежуточного механизма 132 ведомому фланцу 153, и тарельчатую пружину 159, которая прикладывает усилие пружины к шаровым опорам 155 через прижимную шайбу 157 для удержания шаровых опор 155 в положении передачи крутящего момента. Промежуточный механизм 132, ведомый фланец 153, прижимная шайба 157 и тарельчатая пружина 159 являются отличительными особенностями, которые соответствуют «первому вращающемуся элементу», «второму вращающемуся элементу», «прижимному элементу» и «упругому элементу», соответственно, в соответствии с настоящим изобретением.

Промежуточный механизм 132, промежуточный вал 133, ведомый фланец 153, прижимная шайба 157 и тарельчатая пружина 159 расположены на одной оси в ряд в вертикальном направлении (в направлении, пересекающем осевое направление ударной головки 119). Промежуточный механизм 132 размещен между ведомым фланцем 153 и прижимной шайбой 157, которые расположены напротив друг друга под промежуточным механизмом 132 и на нем, соответственно. Множество отверстий 132a для установки шаровых опор образованы в промежуточном механизме 132 с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг оси вращении промежуточного механизма 132. Отверстия 132a для установки шаровых опор являются сквозными отверстиями, образованными в промежуточном механизме 132 в осевом направлении и имеющими круглое сечение. Шаровые опоры 155 устанавливаются в соответствующих отверстиях 132a для установки шаровых опор. Нижняя концевая часть каждой из шаровых опор 155 выступает из нижней поверхности промежуточного механизма 132, и верхняя концевая часть каждой из шаровых опор 155 выступает из верхней поверхности промежуточного механизма 132 и может контактировать с нижней поверхностью прижимной шайбы 157. Прижимная шайба 157 свободно установлена на цилиндрическую часть 153 ведомого фланца 153, и тарельчатая пружина 159 расположена на прижимной шайбе 157. Тарельчатая пружина 159 устанавливается на цилиндрической части 153a с помощью гайки 161.

Фиг.4 и 5 изображают ведомый фланец 153. Множество (то же самое количество, что и количество шаровых опор; шесть в данном варианте осуществления) кулачковых упоров 163 образовано на контактной поверхности ведомого фланца 153, который контактирует с шаровыми опорами 155, с заданными интервалами в направлении вдоль окружности вокруг оси ведомого фланца 153 и выступают в осевом направлении ведомого фланца 153 (см. фиг.4). Как показано на фиг.6, каждый из кулачковых упоров 163 имеет наклонную поверхность 163a и плоскую поверхность 163b. Когда каждая из шаровых опор 155 зацепляется со связанной наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163 в направлении вращения, крутящий момент промежуточного механизма 132 передается ведомому фланцу 153 (см. фиг.7). Когда шаровая опора 155 перемещается вверх по наклонной поверхности 163a кулачкового упора 163 на плоскую поверхность 163b кулачкового упора 163 при выталкивании вверх прижимной шайбы 157 под действием силы смещения тарельчатой пружины 159, шаровая опора 155 расцепляется с наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163. Таким образом, передача крутящего момента от промежуточного механизма 132 к ведомому фланцу 153 прерывается (см. фиг.8). Наклонная поверхность 163a и плоская поверхность 163b кулачкового упора 163 являются отличительными особенностями, которые соответствуют «области передачи энергии» и «области прерывания передачи энергии», соответственно, в соответствии с данным изобретением. На фиг.7 и 8 направление вращения промежуточного механизма 132 показано стрелкой X. Кроме того, ведомый фланец 153 имеет межкулачковую область 164 между кулачковыми упорами 163. Каждая из межкулачковых областей 164 является плоской в направлении вдоль окружности и обеспечивает перемещение шаровой опоры 155 от плоской поверхности 163b кулачкового упора 163 к наклонной поверхности 163a соседнего кулачкового упора 163. Межкулачковая область 164 является отличительной особенностью, которая соответствует «промежуточной области» в соответствии с данным изобретением.

Кольцевая выемка 165 образована на контактной поверхности ведомого фланца 153, которая контактирует с шаровой опорой 155 и проходит по его окружности, включая кулачковые упоры 163. Кольцевая выемка 165 содержит криволинейную поверхность, имеющую приблизительно такую же кривизну, как кривизна сферической поверхности шаровой опоры 155. Таким образом, шаровая опора 155 осуществляет линейный контакт с ведомым фланцем 153, расположена ли шаровая опора 155 в межкулачковой области 164, или на наклонной поверхности 163a, или на плоской поверхности 163b кулачкового упора 163. Выемка 165 наклонной поверхности 163a непрерывно образована в направлении вдоль окружности при сохранении приблизительно такой же кривизны, как сферическая поверхность шаровой опоры 155, от самой глубокой части выемки до самой мелкой части выемки. Выемка 165 плоской поверхности 163b непрерывно образована в направлении вдоль окружности приблизительно с такой же глубиной, как самая мелкая часть выемки 165 наклонной поверхности 163a при сохранении приблизительно такой же кривизны, как сферическая поверхность шаровой опоры 155. Кроме того, кольцевая выемка 167 образована на поверхности контакта прижимной шайбы 157 с шаровой опорой 155 по ее окружности. Таким образом, шаровая опора 155 также осуществляет линейный контакт с прижимной шайбой 157.

В выемке 165, образованной по окружности ведомого фланца 153, часть выемки 165 в межкулачковой области 164 между кулачковыми упорами 163 или в области выемки 165, исключающей кулачковые упоры 163, имеет такую глубину, при которой нижняя поверхность прижимной шайбы 157 контактирует с верхней поверхностью промежуточного механизма 132, и заданный зазор C образуется между нижней поверхностью прижимной шайбы 157 и шаровой опорой 155, когда шаровая опора 155 находится в межкулачковой области 164 (см. фиг.3 и 7). Конкретно, выемка 165 в межкулачковой области 164 непрерывно образована в направлении вдоль окружности приблизительно с такой же глубиной, как самая глубокая часть выемки 165 на наклонной поверхности 163a кулачкового упора 163 при сохранении приблизительно такой же кривизны, как сферическая поверхность шаровой опоры 155. Следовательно, в данной конструкции, когда шаровая опора 155 находится в межкулачковой области 164, и когда шаровая опора 155 находится в положении передачи крутящего момента, в котором шаровая опора 155 зацепляется с наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163, усилие смещения (нагрузка) тарельчатой пружины 159 не действует на шаровую опору 155. Конкретно, ведомый фланец 153 имеет область, свободную от действия усилия смещения, в которой усилие смещения тарельчатой пружины 159 не прикладывается к шаровой опоре 155. Кроме того, когда шаровая опора 155 находится в межкулачковой области 164, шаровая опора 155 может катиться.

Кроме того, в выемке 165 на наклонной поверхности 163a кулачкового упора 163 пограничная область между наклонной поверхностью 163a и концом межкулачковой области 164 содержит область 165b зацепления, в которой шаровая опора 155 зацепляется с наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163 для передачи крутящего момента. Как показано на фиг.9, в этой области 165b зацепления выемка 165 имеет нижнюю часть 165c и боковую стенку 165d, причем обе содержат кривую поверхность, имеющую приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры 155. Таким образом, область 165b зацепления содержит в основном сферическую вогнутую поверхность. Следовательно, в положении передачи энергии, в котором шаровая опора 155 расположена в области 165b зацепления, шаровая опора 155 осуществляет поверхностный контакт с выемкой 165.

Будет описана работа ограничителя 151 крутящего момента, выполненного, как указано выше. Когда приводной электродвигатель 111 приводится в действие для выполнения работы ударной дрели или операции сверления с использованием ударной дрели 101 в положении, в котором крутящий момент, действующий на ударную головку 119, меньше заданного крутящего момента, шаровая опора 155 зацепляется с наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163 ведомого фланца 153, и крутящий момент промежуточного механизма 132 передается ведомому фланцу 153 (см. фиг.7). Следовательно, ударная головка 119 приводится в действие ведущей силой вращения, передаваемой от ведомого фланца 153 через промежуточный вал 133, маленькое коническое зубчатое колесо 134, большое коническое зубчатое колесо 135, выдвижную гильзу 147, цилиндр 141 и державку 137. Когда ударная головка 119 приводится в действие, прижимная шайба контактирует с верхней поверхностью промежуточного механизма 132, так что шаровая опора остается свободной от влияния усилия смещения тарельчатой пружины 159. При этом положение зацепления (положение передачи энергии) между шаровой опорой 155 и кулачковым упором 163 может изменяться от случайных изменений крутящего момента, действующего на ударную головку 119. Конкретно, шаровая опора 155 может передавать крутящий момент при изменении положения между контактным положением и бесконтактным положением относительно нижней поверхности (выемки 167) прижимной шайбы 157.

С другой стороны, когда крутящий момент, действующий на ударную головку 119 молотка, превышает заданное значение, шаровая опора 155 перемещается вверх по наклонной поверхности 163a кулачкового упора 163 на плоскую поверхность 163b кулачкового упора 163 при выталкивании вверх прижимной шайбы 157 под действием силы смещения тарельчатой пружины 159. Таким образом, шаровая опора 155 расцепляется с кулачковым упором 163 (см. фиг.8). В результате, передача крутящего момента от промежуточного механизма 132 к ведомому фланцу 153 прерывается.

В данном варианте осуществления выемки 165, 167 образованы в контактных частях ведомого фланца 153 и прижимной шайбы 157, которые контактируют с шаровой опорой 155, соответственно, и содержат соответствующие кривые поверхности, имеющие такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры 155. Таким образом, шаровая опора 155 осуществляет линейный контакт с ведомым фланцем 153 и прижимной шайбой 157. Следовательно, площади контактных частей ведомого фланца 153 и прижимной шайбы 157, которые контактируют с шаровой опорой 155, увеличиваются по сравнению с известным способом точечного контакта. Следовательно, износ шаровой опоры 155, ведомого фланца 153 и прижимной шайбы 157 может быть уменьшен.

Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления выемка 165, образованная по окружности ведомого фланца 153, выполнена более глубокой в межкулачковой области 164 между соседними кулачковыми упорами 163 по сравнению с другой областью или областью кулачкового упора 163. Когда шаровая опора 155 находится в межкулачковой области 164, прижимная шайба 157 контактирует с верхней поверхностью промежуточного механизма 132, и заданный зазор C образуется между прижимной шайбой 157 и шаровой опорой 155. Таким образом, усилие смещения тарельчатой пружины 159 не действует на шаровую опору 155. Кроме того, когда шаровая опора 155 находится в межкулачковой области 164, шаровая опора 155 может свободно катиться. Следовательно, площадь контакта шаровой опоры 155 относительно ведомого фланца 153 или прижимной шайбы 157 постоянно изменяется. В результате, локальный износ шаровой опоры 155 может быть уменьшен.

Кроме того, в данном варианте осуществления в области 165b зацепления, в которой шаровая опора 155 зацепляется с наклонной поверхностью 163a кулачкового упора 163, для обеспечения передачи шаровой опорой 155 крутящего момента ведомому фланцу 153, нижняя часть 165c и боковая стенка 165d выемки 165 ведомого фланца 153 содержат криволинейные поверхности, имеющие приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры 155, так что область 165b зацепления содержит в основном сферическую вогнутую поверхность. При такой конструкции в области 165b зацепления шаровая опора 155 осуществляет поверхностный контакт с выемкой 165. Следовательно, усилие, действующее на шаровую опору 155 и ведомый фланец 153, на единицу площади во время передачи крутящего момента может быть уменьшено, так что износ шаровой опоры 155 и ведомого фланца 153 может быть дополнительно уменьшен. Таким образом, в соответствии с данным вариантом осуществления срок службы ограничителя 151 крутящего момента может быть увеличен.

Кроме того, ограничитель 151 крутящего момента, описанный в данном варианте осуществления, является типом, в котором крутящий момент передается, когда шаровая опора 155, удерживаемая промежуточным механизмом 132, зацепляется с кулачковым упором 163 ведомого фланца 153, в то время как передача крутящего момента прерывается, когда шаровая опора 155 перемещается в осевом направлении промежуточного механизма 132 и отцепляется от кулачкового упора 163. Однако данное изобретение может также применяться к ограничителю крутящего момента известного уровня техники, в котором крутящий момент передается, когда шаровая опора, удерживаемая ведомым фланцем 153, зацепляется с кулачковым упором 163, образованным в промежуточном механизме 132, в то время как передача крутящего момента прерывается, когда шаровая опора 155 перемещается в радиальном направлении ведомого фланца 153 и отцепляется от кулачкового упора 163.

Кроме того, в данном варианте осуществления ударная дрель 101 описана в качестве примера механизированного инструмента настоящего изобретения. Однако данное изобретение может также применяться к любому механизированному инструменту, который выполняет заданную операцию посредством вращения головки инструмента.

Описание ссылочных номеров

101 - ударная дрель (механизированный инструмент)

103 - корпус

105 - отсек электродвигателя

107 - отсек механизма

109 - рукоятка

109a - пусковое устройство

111 - приводной электродвигатель

113 - механизм для преобразования движения

115 - ударный механизм

117 - механизм для передачи энергии

119 - сверло молотка (сверло устройства)

121 - ведущий механизм

123 - ведомый механизм

125 - кривошипный диск

127 - плечо кривошипа

129 - поршень

132- промежуточный механизм (первый вращающийся элемент)

132a -отверстие для установки шаровой опоры

133 - промежуточный вал

133a - шпонка

134 - маленькое коническое зубчатое колесо

135 - большое коническое зубчатое колесо

137 - державка

141 - цилиндр

141a - воздушная камера

143 - боек

145 - ударный стержень

147 - выдвижная гильза

151 - ограничитель крутящего момента

152 - ведомый фланец (второй вращающийся элемент)

153a - цилиндрическая часть

155 - шаровая опора

157 - прижимная шайба (прижимной элемент)

159 - тарельчатая пружина

161 - гайка

163 - кулачковый упор

163a - наклонная поверхность (область передачи крутящего момента)

163b - плоская поверхность (область прерывания передачи крутящего момента)

164 - межкулачковая область (промежуточная область)

165b - область зацепления

165c - нижняя часть

165d - боковая стенка

167 - выемка прижимной шайбы

Изобретение относится к механизированному инструменту. Инструмент содержит головку инструмента, ведущий механизм, который приводит в действие головку инструмента и ограничитель крутящего момента, который передает крутящий момент ведущего механизма на головку инструмента. Ограничитель крутящего момента содержит первый вращающийся элемент, второй вращающийся элемент, расположенный с возможностью его вращения вокруг оси вращения первого вращающегося элемента, шаровую опору, удерживаемую первым вращающимся элементом, прижимной элемент, расположенный с возможностью перемещения в осевом направлении первого вращающегося элемента для контакта с шаровой опорой, и упругий элемент. Второй вращающийся элемент содержит область передачи энергии с выемкой и область прерывания передачи энергии с выемкой. При расположении шаровой опоры в области передачи энергии прижимной элемент контактирует с первым вращающимся элементом таким образом, что предотвращается воздействие усилия смещения упругого элемента на шаровую опору. При перемещении шаровой опоры из области передачи энергии в область прерывания передачи энергии прижимной элемент выталкивается шаровой опорой в осевом направлении и прикладывает усилие смещения упругого элемента к шаровой опоре. В результате увеличивается срок службы ограничителя крутящего момента, используемого в механизированном инструменте. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Механизированный инструмент, содержащий:
головку инструмента, которая выполняет заданную операцию посредством вращения вокруг своей продольной оси;
ведущий механизм, который приводит в действие головку инструмента; и ограничитель крутящего момента, который передает крутящий момент ведущего механизма на головку инструмента, когда крутящий момент, действующий на головку инструмента, меньше предварительно установленного значения, и прерывает передачу крутящего момента ведущего механизма, когда крутящий момент, действующий на головку инструмента, превышает установленное значение,
при этом ограничитель крутящего момента содержит:
первый вращающийся элемент, расположенный с возможностью вращения вокруг заданной оси;
второй вращающийся элемент, расположенный с возможностью его вращения вокруг оси вращения первого вращающегося элемента, причем периферийная поверхность вращения второго вращающегося элемента обращена к периферийной поверхности вращения первого вращающегося элемента;
шаровую опору, удерживаемую первым вращающимся элементом таким образом, что предотвращается соответствующее перемещение шаровой опоры в направлении вдоль окружности относительно первого вращающегося элемента, причем шаровая опора передает крутящий момент ведущего механизма между первым и вторым вращающимися элементами посредством зацепления со вторым вращающимся элементом в направлении вдоль окружности;
прижимной элемент, расположенный с возможностью перемещения в осевом направлении первого вращающегося элемента для контакта с шаровой опорой;
упругий элемент, который прикладывает усилие смещения в осевом направлении первого вращающегося элемента относительно шаровой опоры через прижимной элемент,
при этом второй вращающийся элемент содержит:
область передачи энергии, содержащую выемку, которая образована непрерывно в направлении вдоль окружности от самой глубокой до самой мелкой ее части для обеспечения передачи крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами посредством зацепления с шаровой опорой в направлении вдоль окружности; и
область прерывания передачи энергии, содержащую выемку, которая образована непрерывно в направлении вдоль окружности с глубиной, меньшей самой мелкой части выемки области передачи энергии или равной ей для прерывания передачи крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами посредством расцепления с шаровой опорой в направлении вдоль окружности,
отличающийся тем, что при расположении шаровой опоры в области передачи энергии прижимной элемент контактирует с первым вращающимся элементом таким образом, что предотвращается воздействие усилия смещения упругого элемента на шаровую опору, а при перемещении шаровой опоры из области передачи энергии в область прерывания передачи энергии прижимной элемент выталкивается шаровой опорой в осевом направлении и прикладывает усилие смещения упругого элемента к шаровой опоре.

2. Механизированный инструмент по п.1, в котором, когда крутящий момент, действующий между первым и вторым вращающимися элементами, меньше установленного значения, шаровая опора остается в зацеплении со вторым вращающимся элементом, так что осуществляется передача крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами, при этом, когда крутящий момент, действующий между первым и вторым вращающимися элементами, превышает установленное значение, шаровая опора перемещается в осевом направлении под действием усилия смещения упругого элемента, действующего через прижимной элемент, так что шаровая опора расцепляется со вторым вращающимся элементом в направлении вдоль окружности, и, таким образом, передача крутящего момента между первым и вторым вращающимися элементами прекращается.

3. Механизированный инструмент по п.1, в котором по меньшей мере одна из выемок областей передачи энергии и прерывания передачи энергии имеет приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры.

4. Механизированный инструмент по п.1, дополнительно содержащий:
промежуточную область, имеющую выемку, непрерывно образованную в направлении вдоль окружности с глубиной большей, чем самая глубокая часть выемки области передачи энергии или равной ей для обеспечения соответствующего перемещения шаровой опоры, расцепленной с областью прерывания передачи энергии, в область передачи энергии;
в котором при расположении шаровой опоры в промежуточной области прижимной элемент контактирует с первым вращающимся элементом таким образом, что предотвращается воздействие усилия смещения упругого элемента на шаровую опору.

5. Механизированный инструмент по п.4, в котором выемка промежуточной области имеет приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры.

6. Механизированный инструмент по п.4, в котором шаровая опора, расцепленная с областью прерывания передачи энергии, перемещается посредством качения в направлении вдоль окружности из области прерывания передачи энергии в область передачи энергии.

7. Механизированный инструмент по п.4, в котором выемка области передачи энергии имеет боковую стенку и нижнюю часть на стороне, ограниченной выемкой промежуточной области, причем боковая стенка содержит кривую поверхность, имеющую приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры, и проходящую в направлении вдоль окружности второго вращающегося элемента, и нижняя часть содержит кривую поверхность, имеющую приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры, и проходящую в направлении, пересекающем направление вдоль окружности второго вращающегося элемента.

8. Механизированный инструмент по п.1, в котором прижимной элемент имеет кольцевую выемку, образованную в области контакта с шаровой опорой и проходящую непрерывно в направлении вдоль окружности первого вращающегося элемента, причем кольцевая выемка содержит кривую поверхность, имеющую приблизительно такую же кривизну, как сферическая поверхность шаровой опоры.

9. Механизированный инструмент по п.1, в котором головка инструмента селективно приводится в действие по меньшей мере в одном из трех задающих режимов, в которых первый режим определяется операцией сверления, при котором головка инструмента вращается для выполнения операции сверления на обрабатываемом изделии, второй режим определяется операцией забивания, в которой головка инструмента перемещается прямолинейно для выполнения операции забивания на обрабатываемом изделии, а третий режим определяется комбинацией операций сверления и забивания.