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CN101712146A - 转动式冲击工具 - Google Patents

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CN101712146A
CN101712146A CN200910176369A CN200910176369A CN101712146A CN 101712146 A CN101712146 A CN 101712146A CN 200910176369 A CN200910176369 A CN 200910176369A CN 200910176369 A CN200910176369 A CN 200910176369A CN 101712146 A CN101712146 A CN 101712146A
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curve
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Electric Works Power Tools Co Ltd
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种转动式冲击工具，其包括：驱动轴，其由转动驱动的动力源进行旋转驱动，并具有外周表面和形成在外周表面上的凸轮槽；锤体，其布置在驱动轴的周围，并具有内周表面和形成在内周表面上的凸轮槽；球体，其接合着驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽；砧座，其可沿转动方向与锤体相接合；以及弹簧，其用于朝向砧座推压着锤体。所述锤体被设计成沿着由驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽所确定的转动轨迹进行转动。从展开图来看，锤体的转动轨迹表现为这样一条曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。

Description

转动式冲击工具
技术领域
本发明涉及一种转动式冲击工具；更具体地说，涉及这样一种转动式冲击工具，其中利用与形成在驱动轴和锤体中的凸轮槽相接合的球体，来实现驱动轴和锤体之间的转动传送。
背景技术
传统上，转动式冲击工具公知地包括：由电动机或气动马达所旋动驱动的驱动轴；以及松散地装配到驱动轴外周表面上的锤体。凸轮槽被形成在驱动轴的外周表面上以及锤体的内周表面上。球体与驱动轴和锤体这两者的凸轮槽相接合，以使得驱动轴的转动可通过球体被传递到锤体。因为锤体在凸轮槽和球体的引导作用下相对于驱动轴进行向前及旋动运动，锤体向设置有输出钻头的砧座(anvil)施加转动式冲击(rotary impact)。
传统的转动式冲击工具的一个示例如图3所示。所述转动式冲击工具披露在日本专利申请公开文件No.2006-175553，其中通过包括有行星齿轮机构的减速机构2，电机的输出轴1作为转动动力源被连接到驱动轴3上。
由弹簧9向前推压的锤体5松散地装配到驱动轴3的外周表面上。倾斜延伸的V-型凸轮槽3a被形成在驱动轴3的外周表面上，而轴向延伸的直凸轮槽5a被形成在锤体5的内周表面上。球体4被布置成与凸轮槽3a和凸轮槽5a相接合。每个凸轮槽3a具有在向前转动中所使用的倾斜延伸部分，以及具有在反向转动中所使用的反向延伸部分。驱动轴3的转动通过球体4被传递到锤体5。锤体5设置有向前突伸的锁定爪6。
砧座8由轴承70可转动地支承在齿轮箱(gear case)7的前端部分上。砧座8在其前端设置有用于夹持着输出钻头的夹盘，且在其后端设置有臂部分8a，用于转动地接合着锤体5的锁定爪6。驱动轴3的前端部分被可转动地支承在形成于砧座8的后端处的轴承孔部分之中。图3中的附图标记18代表壳体。
当工作载荷较轻时，利用在锤体5的锁定爪6和砧座8的臂部分8a之间的接合作用，通过锤体5将驱动轴3的转动传递到砧座8。如果工作载荷变得较大时，由于锁定爪6和臂部分8a的接触表面的角度的原因，锤体5克服弹簧9的作用向后移动。在锁定爪6搭靠(ride over)在臂部分8a上的那个时刻，锤体5在弹簧9的推压力作用下向前移动。由于凸轮槽3a的倾斜，锤体5比驱动轴3转动得更快，且撞击着砧座8。随着砧座8受到锤体5的撞击(该锤体5的能量来自弹簧9的的推压力以及锤体5的转动速度以及惯性动量)，较大量级的转矩施加到砧座8上。驱动轴3继续转动，同时锤体5沿着凸轮槽3a相对于驱动轴3进行往复运动。因此，锤体5的锁定爪6搭靠在砧座8的臂部分8a上。当锁定爪6再次撞击臂部分8a时，锤体5在相对于砧座8转动180°的状态下撞击砧座8。
在此，如果在撞击砧座8时锤体5的转动速度变得更大，则锤体5对砧座8的冲击力会变得更大。换句话说，锤体5的转动速度可由满足动能守恒定律的以下公式得到：
由锤体5的向后移动弹簧9所蓄积的弹簧能量＝锤体5在转动过程中的总能量＝轴向动能+转动动能+弹簧能量。可表示为：KZmax2/2＝MZv2/2+JZr2/2+KZ2/2，其中K代表弹簧常数，Zmax表示锤体5的向后移动距离，M表示锤体5的质量，Zv表示锤体5的轴向速度，Zr表示锤体5的转动速度，Z是弹簧9的偏移变形量，J是锤体5的惯性矩。
由锤体5施加到砧座8上的转动撞击受到上述公式右侧中的第二项(即转动动能项)的较大影响。因此，需要增加撞击时的转动速度Zr。
转动速度Zr由以下公式确定：Zr＝Z·cosθ，其中θ代表锤体5的轨迹的导程角。为了增加转动速度Zr，凸轮槽5a的导程角θ被设定为很小。
传统地，从展开图(development view)来看，锤体5的转动轨迹被设定为线性变化，其具有以下的限制。凸轮槽3a和凸轮槽5a需要被形成在锤体5和驱动轴3的周向表面的两个点处。如果每个凸轮槽3a和凸轮槽5a的导程角(lead angle)在使凸轮槽3a或凸轮槽5a的两者不彼此干涉的这样一个范围内被设置得较小，则锤体5难以具有足够大的轴向位移。这意味着，由于锤体5的向后移动而在弹簧9中积蓄的能量变小，结果导致锤体5的转动速度减小。
发明内容
如上所述，本发明提供了一种转动式冲击工具，其在由凸轮槽所限制的范围内能够最大可能地增加其冲击力。
根据本发明的一个实施例，本发明提供了一种转动式冲击工具，其包括：驱动轴，其由转动驱动的动力源进行旋转驱动，并具有外周表面和形成在外周表面上的凸轮槽；锤体，其布置在驱动轴的周围，并具有内周表面和形成在内周表面上的凸轮槽；球体，其接合着驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽；砧座，其可沿转动方向与锤体相接合；以及弹簧，其用于朝向砧座推压着锤体，其中，所述锤体被设计成沿着由驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽所确定的转动轨迹进行转动，且从展开图来看，锤体的转动轨迹表现为这样一条曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
在根据本发明的转动式冲击工具中，从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽当中的其中之一被形成为随从着一条直线；并且从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽当中的另一个随从着一条曲线，以使得锤体的转动轨迹表现为这样一条曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。在转动式冲击工具中，从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽两者都被形成为随从着曲线，以使得锤体的转动轨迹表现为这样的曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
由于具有以上结构，通过优化锤体的转动轨迹，使得在撞击时锤体的转动速度得到提高。这样使得有可能增加施加到砧座上的冲击力以及增强转动式冲击工具的性能，而无需增加锤体的质量或电机的转速。如果将上述性能的增强转换为锤体质量的减少，则有可能使得转动式冲击工具变得容易操作以及质量较轻。
附图说明
结合附图以及对于实施例的以下描述，本发明的目的和特征将变得更加清楚，其中：
图1是用来解释根据本发明一实施例的转动式冲击工具的凸轮槽的形状；
图2是用来解释在转动式冲击工具中所使用的锤体的转动速度；
图3是显示转动式冲击工具的机械部件的剖视图。
具体实施例
以下，将参考附图来描述根据本发明实施例的转动式冲击工具。在结构方面，本发明的转动式冲击工具与如前描述的传统冲击工具大体相同。参考图3，转动式冲击工具包括驱动轴3以及由弹簧9向前推压的锤体。大体V-型的凸轮槽3a被形成在驱动轴3的外周表面上，并且凸轮槽5a被形成在锤体5的内周表面上。球体4接合着凸轮槽3a和5a，以可操作地互连着驱动轴3和锤体5。
驱动轴3的每个凸轮槽3a的中心轨迹不是直线L，而是如图1所示的摆线型曲线C。每个凸轮槽5a被形成为随从着一条直线。这样确保，当锤体5撞击着砧座8且向其施加撞击时，锤体5的转动轨迹从展开图看是一个摆线型曲线；在所述摆线型曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
在图1和2中，附图标记“A”代表锤体5处于最靠后位置时的时间点，附图标记“B”代表锤体5撞击砧座8时的时间点。从展开图来看，锤体5的转动轨迹描述了摆线型曲线C；在所述摆线型曲线C中，导程角θ在撞击时间点时变得很小。因此，与锤体5的转动轨迹在展开图中表现为直线L的情况相比，锤体5的转动速度在锤体5开始向前移动时较低，而锤体5的转动速度在锤体5撞击砧座8时变得较高，如图2所示，这样最终增加了施加到砧座8上的冲击力。
在锤体5处于最靠后位置时的时间点，导程角θ较大。这防止了其中一个凸轮槽3a与另一个凸轮槽相干涉的可能。尽管每个凸轮槽3a在所示实施例中具有摆线型曲线C，但是同样还可能通过采用高阶曲线、抛物线的一部分(或其他曲线)，来减少转动轨迹在撞击时的导程角(或倾斜角)θ。
通过将凸轮槽3a形成为直线形状以及将凸轮槽5a形成为圆弧形，也可实现同样的结果。在转动式冲击工具被设计成如实施例那样地、在向前及反向转动的过程中施加撞击力的情况下，凸轮槽5a的宽度优选地根据其轴向位置而平稳改变。也可以将凸轮槽3a和凸轮槽5a两者都形成为渐进变化的圆弧形状。通过这样，从展开图来看，锤体5的转动轨迹被设置成使得导程角θ在撞击时发生变化并变得平稳渐进。
尽管已参考实施例来显示和描述了本发明，但是可以理解，本领域的一般技术人员能够进行各种变化和修改，而不偏离以下权利要求书所限定的发明的范围。

Claims (3)

1.一种转动式冲击工具，其包括：
驱动轴，其由转动驱动的动力源进行旋转驱动，并具有外周表面和形成在外周表面上的凸轮槽；
锤体，其布置在驱动轴的周围，并具有内周表面和形成在内周表面上的凸轮槽；
球体，其接合着驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽；
砧座，其可沿转动方向与锤体相接合；以及
弹簧，其用于朝向砧座推压着锤体，
其中，所述锤体被设计成沿着由驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽所确定的转动轨迹进行转动，且从展开图来看，锤体的转动轨迹表现为这样一条曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
2.如权利要求1所述的转动式冲击工具，其特征在于：
从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽当中的其中之一被形成为随从着一条直线；并且从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽当中的另一个随从着一条曲线，以使得锤体的转动轨迹表现为这样一条曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
3.如权利要求1所述的转动式冲击工具，其特征在于：
从展开图来看，驱动轴的凸轮槽和锤体的凸轮槽两者都被形成为随从着曲线，以使得锤体的转动轨迹表现为这样的曲线，其中在所述曲线中，转动轨迹的导程角随着锤体转动角的变化而连续变化。
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