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CN100381257C - 用于旋转式和冲击式刀具的插接头 - Google Patents

用于旋转式和冲击式刀具的插接头 Download PDF

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CN100381257C CNB2004100567850A CN200410056785A CN100381257C CN 100381257 C CN100381257 C CN 100381257C CN B2004100567850 A CNB2004100567850 A CN B2004100567850A CN 200410056785 A CN200410056785 A CN 200410056785A CN 100381257 C CN100381257 C CN 100381257C
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Abstract

本发明涉及一种至少部分地沿一根轴(A)旋转和/或冲击式驱动的刀具(1)的插接头(2)，为传递大转矩，它具有一个恒定地、至少部分地沿轴延伸的径向基准尺寸(R)，在一个锁定区域(3)内，在一个截面(Ic)中，相对于所述轴具有至少三个在径向基准尺寸内构成的凹槽(5)，其中至少一个在轴向上朝自由端那边封闭并且其中三个在径向基准尺寸内在0°、120°和240°位置上构成，并且在该径向基准尺寸之外具有至少一个在圆周上配置两个相邻凹槽之间的凸棱(6)，一个在所述截面中在各凹槽的径向基准尺寸上得到的中心凹槽角(α)的总和至少为150°，一个在截面中在各凸棱的径向基准尺寸上得到的中心凸棱角(β)的总和小于150°，且其总和之差至少为15°。

Description

用于旋转式和冲击式刀具的插接头
技术领域
本发明涉及一种用于至少部分旋转和/或冲击式刀具的插接头，如加工岩石、水泥或墙体的镗刀、凿或空心切削钻的插接头。
背景技术
根据DE3941646A1已知，一种旋转式和冲击式刀具通常具有比如一个沿一根轴延伸的插接头、圆柱外周面形状的导引面、朝向自由端的轴向封闭的锁定槽以及轴向开口的旋转带动槽，其中轴向移动的锁定体将相配的刀具夹咬合在锁定槽中并限制刀具的轴向运动。
根据DE19604283A1，已知有另外一种插接头，它具有三个延伸至自由端的、圆周向配置在槽之间的附加接片。根据圆柱外周面形状的导引面的直径径向内置的旋转带动面由于其较小的径向轴距，因而要求有高的接触面压力来传递转矩，因此会使这些带动面很快磨损。通过切削加工将这种槽引入先前为圆形的插接头中将因此在轴向减少用于传递冲击力的截面积，由此则会产生影响脉冲力传递的干扰性反射。
如DE3413432A1所述的插接头具有三个圆周向对称分布的、轴向两侧封闭的槽，它们通过成型技术无切削地径向冲压在一个线材毛坯中，且在切向的槽边缘上形成径向的凸起，由此能稍稍增大用于旋转带动的插接头外径，该外径具有专门的导引面形状，用于将不同直径的插接头接收进一个专门的三爪卡盘中。由于导引面最终由形成在切向槽边缘上的凸起所形成，因此它们不适合用于强磨损的大转矩传递场合。
根据DE8433275U1的插接头具有三个圆周向对称分布的、轴向两侧封闭的槽，它们通过成型技术无切削地径向冲压在一个线材毛坯中，且形成有径向凸棱。其中的中心凹槽角始终小于等于中心凸棱角。采用合适的、能抑止成型时产生的线材毛坯纵向伸长的成型工具，便能够实现材料径向向外的等截面挤出，由此则能够相应地增大用于旋转带动的插接头外径。在一种替补可允许的长度伸长场合，插接头的外径约等于线材毛坯的外径。在这种宽成型的径向凸棱情况下，这种用于成型工艺的材料对于提高转矩的传递来说便不是最优的。
发明内容
因此本发明的任务是，实现一种用于旋转和/或冲击式刀具的插接头，该插接头能够低磨损地传递大转矩并具有好的脉冲响应。本发明的另一方面是能够在时间和材料上高效地制造该插接头。
因此，本发明提出一种至少部分地沿一根轴旋转和/或冲击式驱动的刀具的插接头，它具有一个恒定地、至少部分地沿轴向延伸的径向基准尺寸，其中，在一个锁定区域内，在一个截面中，相对于所述轴具有至少三个在径向基准尺寸内构成的凹槽，其中至少一个在轴向上朝自由端那边封闭并且其中三个在径向基准尺寸(R)内在0°、120°和240°位置上构成，并且在该径向基准尺寸之外具有至少一个在圆周上配置在两相邻凹槽之间的凸棱，其中，一个在所述截面中在各凹槽的径向基准尺寸上得到的中心凹槽角的总和至少为150°，以及一个在所截面中在各凸棱的径向基准尺寸上得到的中心凸棱角的总和小于150°，且中心凹槽角的总和与中心凸棱角的总和之差至少为15°。
由于中心凹槽角的总和之差至少比中心凸棱角的总和之差大15°，因此在一个由一根径向基准尺寸的线材毛坯至少部分成型加工形成的锁定区域中，通过在其中被挤出的材料，使得一个有着一个分别用反向半径所加长的凹槽尺寸的凹槽在圆周范围上造成一个更大的径向凸棱尺寸，该尺寸在将转矩传递到刀具上时，通过一种径向咬合在凸棱外侧的、单侧切向的夹紧作用达到较低的接触面压力和对插接头很小的磨损。
有利的是，所述至少三个凹槽的中心凹槽角分别大于60°，这样在这些凹槽的每一个中，一个径向咬合的锁定元件，尤其是一种锁定球，能够足够深地咬合住刀具夹来达到轴向锁定。
有利的是，中心凹槽角的总和与中心凸棱角的总和的比值为1.2-2.0，进一步有利的是相对于每个凸棱角和至少三个凹槽角，通过它们形成由一个仅轻微凹陷弯曲的凹槽截面轮廓，具有一个至少为最大凸棱尺寸和最大凹槽尺寸之和的最小弯曲半径，该截面轮廓在传递转矩时使凸棱在所受交变载荷方面显示出小的应力集中系数，且因此避免了材料因应力集中产生的疲劳。
有利的是，一个分别相对于径向基准尺寸所确定的最大凸棱尺寸和最大凹槽尺寸之比为0.65-1.20范围内的一个数值，优选相对于所述至少三个凹槽中的每一个，由此在这样一种截面轮廓时，能够保持一种足够大的、对冲击脉冲的传递是实质性的轴向内核直径。
有利的是，所述截面面积与基准尺寸的圆面积之比为0.9-1.0，由此，一个由一个径向基准尺寸的线材毛坯至少部分成型锁定区域的截面积优选地在插接头长度方向上能保持相同，且因此能消除降低功效的、导致冲击波反射的声阻抗跳变。
有利的是，截面轮廓构成一个从凹槽到凸棱的光滑过渡，这样能够避免产生对于磨蚀性灰尘堆积来说固有的堆积点以及对于所属的刀具夹装置来说是易磨损的局部压力点。
有利的是，在锁定区域中圆周向位于一个凹槽和一个凸棱之间，配置有一个轴向延伸的导引面，它进一步优选地设计成圆柱外周面形状，由此能实现一种导使刀具旋转的低磨损表面支撑层。
有利的是，具有配置在锁定区域的轴向两侧上的、轴向展开的导引面，它优选设计成圆柱外周面形状，由此能低磨损地将大的轴向弯矩传递到刀具上。此外也因此能够得到一个好的刀具回转性。
有利的是，一个朝自由端那边配置的导引面的轴向长度至少为径向基准尺寸的1.0倍，由此当在自由端有轴向冲击载荷时，也能提供足够的轴向密封面。
有利的是，正好三个凹槽在轴向上两侧封闭，这样，这三个凹槽的每一个在一个相配的刀具夹中用作为单独的轴向锁定装置。
有利的是，设有多个凸棱，更优选地为正好三个，这样，在允许的接触面压力情况下能低磨损地成倍增加所传递的转矩。
有利的是，在截面中具有正好三个凹槽和正好三个凸棱，其中更优选地每一个凸棱径向配置在每一个凹槽对面，这样，采用一种手动能操作的+/-60°的刀具转动，便能够始终实现到一个导入到相配刀具夹中的运动。
有利的是，每一个凸棱具有一个小于50°的凸棱角，由此，一个转矩传递所允许的磨损尺寸首先被在插接头上因凸棱角而变得细长的凸棱尺寸所超过，从而降低了刀具夹中的切向接触面压力，而不是通过一个尽可能长寿命的刀具夹的相配的宽尺寸转矩传递手段来实现。
有利的是，凹槽和凸棱在整个锁定区域上轴向延伸，由此在成型加工时由凹槽产生的挤出材料能实质性地径向流入凸棱中。
附图说明
以下根据多个优选实施例来进一步说明本发明，附图中：
图1a一种插接头的侧视图。
图1b图1a所示的插接头根据图1a的Ib-Ib面所做的纵剖图。
图1c图1a所示的插接头根据图1b的Ic-Ic面所做的截面图。
图2、图3、图4、图5和图6本发明的插接头的其他实施例，分别在所述截面中和放大比例的视图。
具体实施方式
如图1a、1b和1c所示，一个沿一轴A被旋转和冲击式驱动的、形式为一个钻头或凿的刀具1朝向其自由端方向上具有一个插接头2，它具有一个径向基准尺寸R和一个轴向锁定区域3。在锁定区域3的轴向两侧配置有两个圆柱外周面形状的导引面4a、4b，它们沿轴A以恒定的径向基准尺寸R延伸并且分别在轴向两侧封闭了三个在轴向锁定区域3之中构成的凹槽5。朝插接头2的自由端那边配置的导引面4a具有一个轴向长度F，它具有两倍于径向基准尺寸R的长度。三个凹槽5相对于径向基准尺寸R径向内置，在圆周范围上与之相互交替相邻地配置有三个径向外置形式的凸棱6。在位于锁定区域3的一个截面Ic-Ic中，三个凹槽5被精确配置在0°、120°和240°位置上，并与在圆周上相互交替的凸棱6形成一个三出的旋转对称形式或镜面对称形式。每个凸棱6精确地与每个凹槽5径向相对。凹槽5和凸棱6分别轴向延伸在长度V的整个锁定区域3上。一个与插接头2相配的、图中未画出的刀具夹的一个点划线画出的、径向位移的锁定球7径向咬合在锁定区域3的分别在轴向两侧封闭的凹槽5的一个中，且轴向锁定了刀具1。
根据图2的实施例，它具有小的凸棱6和扁平的凹槽5用于传递特别高的冲击能量，一个在三个凹槽5的径向基准尺寸R上组成的中心凹槽角α分别为75°而总和为225°，而一个在三个凸棱6的径向基准尺寸R上组成的中心凸棱角β分别为45°而总和为135°。中心凹槽角α对中心凸棱角β的比值，无论是其总和还是单个值，因此都是为1.66。一个分别由径向基准尺寸R所确定的最大凸棱尺寸Xa和最大凹槽尺寸Xe的比值对三个凹槽5和三个凸棱6的每一个来说都为1.0。凹槽5的截面轮廓S稍稍内凹，其中它的最小弯曲半径K，该弯曲半径对应于咬合锁定球7的半径，要大于最大凸棱尺寸Xa和最大凹槽尺寸Xe的两者之和，因为最大咬合的锁定球7的中点M位于一个径向上在外部限定凸棱6的边界的圆周U之外。在截面Ic-Ic中形成的截面积Q与一个基准尺寸R的圆面积πR2之比为0.95。在从一个凹槽5到一个相邻凸棱6的过渡中，截面轮廓S具有一个内凹的拐点8。
根据图3所示的实施例，它具有深的凹槽5和大而窄的凸棱6用于传递特别大的转矩，一个形成在截面Ic-Ic中的截面轮廓S具有一个数学上光滑的、无拐点的从凹槽5到凸棱6的过渡。一个在三个凹槽5的径向基准尺寸R上形成的中心凹槽角α分别为77°而总和为231°，而一个在三个凸棱6的径向基准尺寸R上组成的中心凸棱角β分别为43°而总和为129°。中心凹槽角α对中心凸棱角β的比值，无论是其总和还是单个值，因此都是1.79。一个分别由径向基准尺寸R所确定的最大凸棱尺寸Xa和最大凹槽尺寸Xe的比值对三个凹槽5和三个凸棱6的每一个来说都为1.0。
根据图4所示的实施例，截面轮廓S的内凹拐点8配置在一个具有直臂段9的臂形设计的凹槽5之中。
根据图5所示的实施例，三个相同的、冲压分布在约为0°、120°和240°位置上的、具有一个各为55°的中心凹槽角α的凹槽5不具有三出的的对称结构和镜面结构形式。单个大凸棱6的由径向基准尺寸R所确定的最大凸棱尺寸Xa和各个最大凹槽尺寸Xe的比值为1.2。
根据图6所示的实施例，圆周上分布有两个宽凹槽5具有一个55°的中心凹槽角α和两个窄的、中心凹槽角α各为30°的凹槽5，它们没有三出的旋转对称形式和镜面对称形式。两个凸棱6之一配置在一个窄的凹槽5和一个宽的凹槽5之间，其中在该凸棱6和两个圆周相邻的凹槽5之间形成有一个轴向延伸的、径向基准尺寸为R的圆柱形导引面4c。截面轮廓S在从导引面4c到凸棱6的过渡中具有一个内凹拐点8，且在到凹槽5的过渡中分别具有一个外凸的拐点8。在两种凸棱6的情况下，径向外截面轮廓S都形成为具有钝角10的扁平形状。

Claims (14)

1.一种至少部分地沿一根轴(A)旋转和/或冲击式驱动的刀具(1)的插接头，它具有一个恒定地、至少部分地沿轴(A)延伸的径向基准尺寸(R)，其中，在一个锁定区域(3)内，在一个截面(Ic)中，相对于所述轴(A)具有至少三个在径向基准尺寸(R)内构成的凹槽(5)，其中至少一个在轴向上朝自由端那边封闭并且其中三个在径向基准尺寸(R)内在0°、120°和240°位置上构成，并且在该径向基准尺寸(R)之外具有至少一个在圆周上配置在两个相邻凹槽(5)之间的凸棱(6)，其中，一个在所述截面(Ic-Ic)中在各凹槽(5)的径向基准尺寸(R)上得到的中心凹槽角(α)的总和至少为150°，其特征为：一个在该截面中在各凸棱(6)的径向基准尺寸(R)上得到的中心凸棱角(β)的总和小于150°，且中心凹槽角的总和与中心凸棱角的总和之差至少为15°。
2.如权利要求1所述的插接头，其特征为：所述至少三个凹槽(5)的中心凹槽角(α)分别大于60°。
3.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：中心凹槽角(α)的总和与中心凸棱角(β)的总和的比值为1.2-2.0。
4.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：一个分别相对于径向基准尺寸(R)所确定的最大凸棱尺寸(Xa)和最大凹槽尺寸(Xe)的比值为0.65-1.20范围内的一个数值。
5.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：截面面积(Q)与一个径向基准尺寸(R)的圆面积之比为0.9-1.0。
6.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：在所述凹槽(5)和凸棱(6)之间的截面轮廓(S)分别构成一个光滑过渡。
7.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：在锁定区域(3)中，圆周上在一个凹槽(5)和一个凸棱(6)之间配置有一个轴向延伸的导引面(4c)。
8.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：设有在轴向上在锁定区域(3)两侧设置的、轴向延伸的导引面(4a、4b)。
9.如上述权利要求8所述的插接头，其特征为：朝自由端那边设置的导引面(4a)具有一个至少为径向基准尺寸(R)1.0倍的轴向长度F。
10.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：正好三个凹槽(5)在轴向上两侧封闭。
11.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：设有多个凸棱(6)。
12.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：在截面(Ic)中具有正好三个凹槽(5)和正好三个凸棱(6)。
13.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：每单个凸棱(6)具有一个小于50°的中心凸棱角(β)。
14.如权利要求1或2所述的插接头，其特征为：所述凹槽(5)和凸棱(6)在整个锁定区域(3)上轴向延伸。
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