Результат интеллектуальной деятельности: ПАТРОН ДЛЯ РУЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, ПРЕЖДЕ ВСЕГО ДЛЯ ОТБОЙНОГО МОЛОТКА И/ИЛИ ПЕРФОРАТОРА

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к патрону, т.е. устройству для крепления сменного рабочего инструмента, для ручной машины, прежде всего для отбойного молотка и/или перфоратора, в соответствии с родовым понятием независимого пункта формулы изобретения.

Уровень техники

Для размещения и осевой фиксации буров или долот в ручных электрических машинах ударного действия известно применение патронов различной конструкции. Такого рода патроны, как они описываются, в том числе, в публикации DE 102005015100 A1, содержат держатель для размещения введенного через входное отверстие цилиндрического хвостовика сменного рабочего инструмента. В цилиндрической боковой поверхности хвостовика предусмотрено два выполненных диаметрально противоположно друг к другу стопорных углубления. Кроме того, патрон имеет замковое устройство, содержащее один стопорный элемент, один блокирующий элемент и один возвратный элемент.

Запирание сменного рабочего инструмента в держателе происходит автоматически при введении рабочего инструмента. При этом стопорный элемент перемещается в осевом направлении в направлении корпуса ручной электрической машины навстречу возвратному элементу, нагруженному восстанавливающим усилием, обычно создаваемым предварительно сжатой возвратной пружиной, пока он, оказавшись за блокирующим элементом, не сможет сместиться в радиальном направлении в образованную возвратным элементом приемную полость. Затем, при продолжающемся вхождении в держатель сменного рабочего инструмента, стопорный элемент, смещаясь обратно в радиальном направлении, заходит в стопорные углубления, предусмотренные под него в хвостовике сменного рабочего инструмента, и снова выдавливается в осевом направлении под блокирующий элемент предварительно поджатым в осевом направлении возвратным элементом.

За счет осевого смещения блокирующего элемента из нейтрального положения, определяемого восстанавливающим усилием и упором в контактную поверхность, стопорный элемент может выйти в радиальном направлении из стопорного углубления, что позволяет, потянув за сменный рабочий инструмент, извлечь его из держателя.

Замковое устройство должно гарантировать во всех рабочих состояниях или режимах надежное удержание сменного рабочего инструмента в держателе.

В частности, при переходе ручной электрической машины из состояния работы в ударном режиме в состояние холостого хода возникают интенсивные, ускоряющие сменный рабочий инструмент усилия, направленные по определяемой сменным рабочим инструментом оси ручной машины от ручной электрической машины. Вызываемое этим резкое смещение сменного рабочего инструмента должно останавливаться и поглощаться стопорным элементом. При этом стопорный элемент испытывает сильные нагрузки как в осевом, так и в радиальном направлениях.

Ввиду того, что энергия удара ручных электрических машин непрерывно растет, соответствующее повышение действующих на стопорный элемент нагрузок приводит к ускоренному изнашиванию компонентов замкового устройства, в особенности стопорного элемента. Кроме того, ударный или импульсный характер такого нагружения дополнительно возбуждает в склонном к колебаниям замковом устройстве колебания, неблагоприятно влияющие на распределение нагрузок.

Раскрытие изобретения

Объектом изобретения является патрон для ручной электрической машины, прежде всего для отбойного молотка и/или перфоратора, содержащий держатель для размещения введенного через входное отверстие цилиндрического хвостовика сменного рабочего инструмента, имеющего на своей боковой поверхности по меньшей мере два диаметрально противоположных стопорных углубления, и замковое устройство, содержащее:

- по меньшей мере два стопорных элемента, вводимых в зацепление с соответствующими стопорными углублениями введенного в патрон цилиндрического хвостовика сменного рабочего инструмента,

- по меньшей мере один блокирующий элемент, который своей контактной поверхностью, проходящей в осевом направлении и находящейся на его внутренней боковой поверхности, ограничивает перемещение стопорных элементов, направленное наружу в радиальном направлении от оси ручной машины, определяемой сменным рабочим инструментом, и

- по меньшей мере один возвратный элемент, который при введении цилиндрического хвостовика сменного рабочего инструмента в держатель (20) воздействует на отдельные стопорные элементы замкового устройства различными усилиями.

Как указано выше, предлагаемый в изобретении патрон, т.е. устройство для крепления на ручной машине сменного рабочего инструмента, содержит держатель и замковое устройство, содержащее два стопорных элемента, блокирующий элемент и возвратный элемент. Наличие двух стопорных элементов конструктивно простым и экономичным образом повышает эксплуатационную надежность и долговечность замкового устройства. При этом контактная поверхность, находящаяся на внутренней боковой поверхности блокирующего элемента и проходящая в осевом направлении, эффективно и одновременно экономически рационально ограничивает радиальное перемещение стопорных элементов.

Благодаря тому, что возвратный элемент, выполненный в соответствии с изобретением, при введении хвостовика сменного рабочего инструмента в держатель воздействует на отдельные стопорные элементы различными усилиями, этим исключается увеличение усилия, прикладываемого оператором при замене рабочего инструмента то, несмотря на повышенную силу стопорения хвостовика двумя стопорными элементами.

Мероприятия, указанные в зависимых пунктах формулы изобретения, развивают и улучшают решение, охарактеризованное в независимом пункте.

Подвижный в осевом направлении возвратный элемент обеспечивает возможность расширенного радиального перемещения стопорных элементов. Иначе говоря, блокирующий элемент, который подвижен в осевом направлении, при его осевом смещении с преодолением восстанавливающего усилия возвратного элемента позволяет стопорным элементам разойтись в радиальном направлении, в результате чего происходит отпирание сменного рабочего инструмента.

Этим достигается особенно надежное отпирание замкового устройства для введения в патрон сменного рабочего инструмента.

В своем предпочтительном выполнении возвратный элемент имеет упругий элемент и удерживающий элемент. Упругий элемент создает восстанавливающее усилие. Во время работы замкового устройства удерживающий элемент передает восстанавливающее усилие на блокирующий элемент и стопорные элементы. Эта конструкция обеспечивает возможность особенно экономичного изготовления возвратного элемента.

В особенно экономичном варианте упругий элемент может быть выполнен в виде пружины.

Особенно выгодным является исполнение упругого элемента с применением эластичного демпфирующего элемента. Такой элемент может, с одной стороны, создавать необходимое для запирания замкового устройства восстанавливающее усилие, а с другой стороны, оказывать демпфирующее воздействие на вызываемые ударными рабочими нагрузками колебания замкового устройства в одиночку или совместно с пружиной.

Вышеназванными особенностями предлагаемого в изобретении патрона, повышающими надежность стопорения в нем сменного рабочего инструмента, прежде всего достигается увеличение запирающих усилий. Выполненный в соответствии с изобретением возвратный элемент с упорным заплечиком и примыкающей к заплечику расширенной частью обеспечивает высокий уровень удобства обращения с патроном при замене сменного рабочего инструмента. Упорный заплечик опирается на блокирующий элемент. За счет восстанавливающего усилия со стороны возвратного элемента блокирующий элемент удерживается посредством упорного заплечика в своем осевом положении. Выполненная в соответствии с изобретением примыкающая к заплечику расширенная часть создает две неодинаковых приемных полости (приемных кармана) для стопорных элементов. В эти приемные полости стопорные элементы расходятся в радиальном направлении во время введения сменного рабочего инструмента, причем вследствие неодинаковой формы приемных полостей на отдельные стопорные элементы оказывается различное силовое воздействие. Так простым и надежным образом ограничивается усилие, прикладываемое во время введения сменного рабочего инструмента в патрон.

Экономичность изготовления и легкость установки возвратного элемента может быть достигнута выполнением примыкающей к заплечику расширенной части асимметрично кольцевой, прежде всего асимметрично конической формы. При этом асимметричная форма определяет формирование неодинаковых приемных полостей для стопорных элементов.

Примыкающая к заплечику расширенная часть с двумя язычками может быть особенно экономичной в изготовлении. При этом язычки наклонены к определяемой сменным рабочим инструментом оси ручной машины под различными углами W1 и W2. Это создает две неодинаковых полости для стопорных элементов.

В обоих вариантах осуществления выполнения примыкающей к заплечику расширенной части возвратный элемент в целом совершает при введении сменного рабочего инструмента осевое перемещение и/или наклоняется относительно окружающих, вмещающих замковое устройство элементов держателя. Это вызывает механическое нагружение и изнашивание замкового устройства и вмещающих его элементов. Выполненный в соответствии с изобретением возвратный элемент, у которого примыкающая к заплечику расширенная часть имеет два язычка, воздействующие на соответствующие стопорные элементы различными силами упругости, ограничивает эффективным и одновременно экономичным образом число элементов, подвижных относительно друг друга.

Колебания, возбуждаемые действующими на замковое устройство ударными нагрузками, распространяются вдоль оси ручной машины как в направлении торца хвостовика, так и в противоположном направлении. В случае установки вокруг держателя фронтального демпфирующего элемента, расположенного со стороны входного отверстия (т.е. смещением относительно стопорных элементов в направлении входного отверстия), такой демпфирующий элемент благоприятно повлияет на колебательные процессы в замковом устройстве, а значит, замедлит его изнашивание.

При этом особенно эффективное демпфирование колебаний обеспечивает комбинация фронтального демпфирующего элемента и демпфирующего элемента, используемого в качестве упругого элемента замкового устройства, в соответствии с признаками пунктов 4 и 9 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение рассматривается ниже более подробно со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - вид в продольном разрезе патрона электрического отбойного молотка или перфоратора с частично введенным в патрон рабочим инструментом,

на фиг.2 - вид в продольном разрезе патрона в другом варианте выполнения,

на фиг.3 - вид удерживающего элемента в одном варианте выполнения,

на фиг.4 - вид удерживающего элемента в другом варианте выполнения.

Осуществление изобретения

Изображенный на фиг.1 предлагаемый в изобретении патрон 10 отбойного молотка и/или перфоратора предусмотрен для размещения цилиндрического хвостовика 12 сменного рабочего инструмента 14. Цилиндрический хвостовик 12 этого сменного рабочего инструмента 14 имеет на своей боковой поверхности два диаметрально противоположных стопорных углубления 16, 18.

Патрон 10 содержит держатель 20, выполненный трубчатой формы внутри, защитный колпачок 22 и элемент 24 управления. Элемент 24 управления предпочтительно выполнен в виде управляющей (отпиранием замкового устройства) втулки 26. При этом держатель 20 служит для размещения и крепления цилиндрического хвостовика 12, введенного в патрон через торцевое входное отверстие 28 держателя 10. Кроме того, патрон 10 содержит замковое устройство 30 для запирания цилиндрического хвостовика 12 сменного рабочего инструмента 14.

В соответствии с изобретением замковое устройство 30 содержит два стопорных элемента 32, 34, блокирующий элемент 36 и возвратный элемент 38. В предпочтительном варианте осуществления изобретения стопорные элементы 32, 34 выполнены в виде стопорных шариков 32a, 34a, но возможны и другие формы выполнения стопорных элементов, например, стопорные ролики или шипы.

В показанном на фиг.1 предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении патрона 10 возвратный элемент 38 выполнен состоящим из двух частей, причем возможны и такие варианты выполнения возвратного элемента, в которых он состоит из одной, трех или более частей. В рассматриваемом варианте он содержит удерживающий элемент 40 и создающий восстанавливающее усилие упругий элемент 42. При этом упругий элемент 42 выполнен в виде пружинного элемента 42a.

Используемый в изобретении удерживающий элемент 40 характеризуется наличием упорного заплечика 44 и примыкающей к заплечику расширенной части 46. Примыкающая к заплечику расширенная часть 46 образует вместе с радиальной, т.е. проходящей в радиальном направлении, контактной поверхностью 48 блокирующего элемента 36 две неодинаковых приемных полости 50, 52. При этом оба контактных участка 54, 56 примыкающей к заплечику расширенной части 46 наклонены к оси 58 ручной машины, определяемой сменным рабочим инструментом 14, под разными углами W1 и W2.

Упругий элемент 42, 42a выполнен таким образом, чтобы создавать между обращенной к торцевому входному отверстию 28 базовой поверхностью 59 и удерживающим элементом 40 восстанавливающее усилие FR, стремящееся развести удерживающий элемент 40 и базовую поверхность 59 друг от друга. Этим восстанавливающим усилием FR упорный заплечик 44 удерживающего элемента 40 прижимается к радиальной контактной поверхности 48 блокирующего элемента 36, благодаря чему удерживающий элемент 40, будучи поджат восстанавливающим усилием FR, зафиксирован в своем осевом положении.

В держателе 20 на некотором расстоянии от торцевого входного отверстия 28 выполнены две диаметрально противоположных прорези 60, 62 под стопорные элементы. Эти прорези 60, 62 позволяют вводить стопорные элементы 32, 34 в зацепление с соответствующими стопорными углублениями 16, 18 введенного в патрон цилиндрического хвостовика 12 сменного рабочего инструмента 14. При этом прорези 60, 62 выполнены таким образом, чтобы стопорные элементы 32, 34 не могли проходить через держатель 20 полностью.

На фиг.1 также показано, что от торцевого входного отверстия 28 по направлению к замковому устройству 30 расположены две разблокирующие выемки 64, 66. Эти выемки ограничены, ближе к оси 58 ручной машины в радиальном направлении, держателем 20, а дальше от оси 58 ручной машины в радиальном направлении - двумя направляющими поверхностями 68. Направляющие поверхности 68 в том виде, как они показаны на чертеже, имеют конический и цилиндрический участки. Разумеется, возможны и иные формы выполнения направляющих поверхностей 68, например, гиперболическая. В осевом направлении эти выемки ограничены со стороны торцевого входного отверстия 28 двумя фронтальными ограничительными поверхностями 70, а с другой стороны - стопорными элементами 32, 34.

Подвижность стопорных элементов 32, 34 в радиальном направлении ограничена блокирующим элементом 36, а именно двумя проходящими в осевом направлении контактными поверхностями 72. Блокирующий элемент 36 расположен вокруг держателя 20, проходя относительно него в окружном направлении. Воздействуя на элемент 24, 26 управления с преодолением восстанавливающего усилия FR, блокирующий элемент 36 можно сместить относительно держателя 20 вдоль оси 58 ручной машины в направлении от торцевого входного отверстия 28. При этом две разблокирующие выемки 64, 66 устанавливаются вокруг стопорных элементов 32, 34, выравниваясь с ними по осевому положению и позволяя стопорным элементам 32, 34 разойтись в радиальном направлении из прорезей 60, 62. За счет такого расхождения стопорных элементов 32, 34 происходит отпирание сменного рабочего инструмента 14.

При введении цилиндрического хвостовика 12 сменного рабочего инструмента 14 в держатель 20 через торцевое входное отверстие 28 стопорные элементы 32, 34 сначала заблокированы от радиального смещения проходящей в осевом направлении контактной поверхностью 72. Вследствие этого стопорные элементы 32, 34 отодвигаются в осевом направлении и прижимаются к контактным участкам 54, 56 примыкающей к заплечику расширенной части 46 удерживающего элемента. За счет того, что контактный участок 54 выступает к оси более круто, т.е. наклонен к ней под большим углом W1, первый стопорный элемент 32 сначала входит в контакт с ним. При дальнейшем введении сменного рабочего инструмента 14 удерживающий элемент 40 смещается в осевом направлении и за счет вышеупомянутого одностороннего контакта наклоняется относительно оси 58 ручной машины. В результате открывается первая приемная полость 50, создавая возможность радиального перемещения первого стопорного элемента 32. Первый стопорный элемент 32 уже не оказывает сопротивления введению сменного рабочего инструмента 14. Поскольку противоположный контактный участок 56 еще не оказался в контакте с соответствующим ей вторым стопорным элементом 34, с этой стороны упорный заплечик 44 прижат восстанавливающим усилием FR к радиальной контактной поверхности 48, а блокирующий элемент 36 удерживается на своем месте.

Если теперь при продолжающемся введении сменного рабочего инструмента 14 второй стопорный элемент 34 также упрется во второй контактный участок 56 удерживающего элемента 40, выступающий к оси более полого, т.е. с меньшим углом W2 наклона к ней, и удерживающий элемент при этом сдвинется в осевом направлении, то этот стопорный элемент 34 сможет сместиться во вторую приемную полость 52. Блокирующий элемент 36 теперь удерживается на месте осевым восстанавливающим усилием FR, создаваемым упругим элементом 14 и прикладываемым через упорный заплечик 44 со стороны первого стопорного элемента 32 и сам этот стопорный элемент 32.

При дальнейшем введении сменного рабочего инструмента 14 стопорные элементы 32, 34, наконец, получают возможность зайти в стопорные углубления 16, 18 цилиндрического хвостовика 12, сместившись в радиальном направлении к оси 58 ручной машины. Упорный заплечик 44 удерживающего элемента 40 под действием восстанавливающего усилия FR, создаваемого упругим элементом 42, 42a возвратного элемента 38, возвращается в исходное положение, смещаясь в осевом направлении в сторону торцевого входного отверстия 28. Блокирующий элемент 36, который теперь расположен вокруг стопорных элементов 32, 34, своей проходящей в осевом направлении контактной поверхностью 72 препятствует радиальному смещению стопорных элементов 32, 34 наружу, а значит, и отпиранию сменного рабочего инструмента 14. Таким образом, нагрузки, возникающие во время работы ручной машины, распределяются по двум стопорным элементам, которые к тому же работают симметрично относительно оси 58 ручной машины.

На фиг.2-4 те элементы/признаки, что уже были рассмотрены выше при описании первого варианта осуществления изобретения, обозначены аналогичными номерами позиций. Элементы/признаки, выходящие за рамки описания первого варианта осуществления изобретения, обозначены на чертежах новыми номерами позиций, продолжающими принятую нумерацию. Для наглядности номера позиций при переходе к каждой последующей фигуре чертежей увеличиваются на 100.

На фиг.2 показан патрон 110 в еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, охарактеризованного в независимом пункте формулы. В этом варианте упругий элемент 142 выполнен в виде демпфирующего элемента 142b, установленного в предварительно напряженном состоянии между базовой поверхностью 159 и удерживающим элементом 140. При этом во время замены рабочего инструмента демпфирующий элемент 142b действует в качестве создающего восстанавливающее усилие FR упругого элемента 142, аналогично первому варианту осуществления изобретения. Импульсные или ударные ускорения сменного рабочего инструмента 114 в замковом устройстве 130, возникающие во время работы ручной машины, особенно при переходе из рабочего режима в режим работы на холостом ходу, вызывают в замковом устройстве 130 колебания, распространяющиеся вдоль оси 158 ручной машины, по направлению к не показанной на фиг.2 основной части ручной электрической машины. Эти колебания гасятся демпфирующим элементом 142b. Это позволяет существенно уменьшить создаваемые взаимные перемещения отдельных компонентов держателя 110, прежде всего замкового устройства 130.

Возможные модификации показанного на фиг.2 упругого элемента 142 могут предусматривать, среди прочего, использование комбинации из одного, двух или нескольких пружинных элементов 142a, аналогичных используемому в первом варианте, и/или одного, двух или нескольких демпфирующих элементов 142b.

Предлагаемый в изобретении патрон 110, показанный на фиг.2, также отличается наличием фронтального демпфирующего элемента 174. Этот демпфирующий элемент установлен со смещением относительно стопорных элементов по направлению к торцевому входному отверстию 128, между стопорными элементами 132, 134 и фронтальными ограничительными поверхностями 170. Во время работы ручной машины фронтальный демпфирующий элемент 174 действует аналогично описанному выше демпфирующему элементу 142b нате составляющие колебаний, которые распространяются вдоль оси 158 ручной машины по направлению к входному отверстию 128.

Как видно на чертежах, оба демпфирующих элемента 142b, 174 устанавливаются в предлагаемый в изобретении патрон независимо друг от друга. При этом описанные варианты осуществления изобретения относятся лишь к наиболее характерным формам реализации заявленных признаков изобретения. Так, например, один или оба демпфирующих элемента 142b, 174 могут быть выполнены, среди прочего, состоящими из двух, трех или более частей. Предпочтительным является выполнение демпфирующих элементов из эластомеров или упругих вспененных материалов. Также возможны варианты, в которых демпфирующие элементы используются в сочетании с пружинными элементами.

На фиг.3 показан первый вариант выполнения удерживающего элемента 240, имеющего упорный заплечик 244 и примыкающую к заплечику расширенную часть 246. В этом случае примыкающая к заплечику расширенная часть 246 выполнена в виде выдающейся структуры 276 асимметрично конической формы. При соответствующей установке эта выдающаяся структура 276 образует два контактных участка 254, 256, которые за счет асимметрично конической формы наклонены к оси 258 ручной машины под разными углами W1 и W2. При введении цилиндрического хвостовика 212 сменного рабочего инструмента 214 в держатель контактные участки 254, 256 и упорный заплечик 244 действуют на стопорные элементы 232, 234 и блокирующий элемент 236, как это было описано в отношении первого (фиг.1) и второго (фиг.2) вариантов осуществления изобретения, в качестве геометрических фиксирующих и направляющих элементов.

Рассмотренный выше удерживающий элемент 240 может быть очевидным для специалиста образом дополнен такими признаками, например, как элемент, исключающий возможность установки в неправильной ориентации, или поверхность с разрывами сплошности и/или структурированием.

На фиг.4 показан второй, отличный от рассмотренного выше, вариант выполнения удерживающего элемента 340, примыкающая к заплечику расширенная часть 346 которого образована двумя направляющими язычками 378, 380, расположенными с наклоном к оси ручной машины. Это общее конструктивное решение удерживающего элемента 340 может быть реализовано в двух модификациях, которые различаются принципом действия и могут применяться по отдельности или же в сочетании друг с другом.

В первой модификации направляющие язычки 378a, 380a выполнены под двумя различными углами W1 и W2 наклона к оси 358 ручной машины. Направляющие язычки 378a, 380a действуют таким образом в качестве контактных участков 354, 356 примыкающей к заплечику расширенной части 346 удерживающего элемента 340. Таким образом, контактные участки 354, 356 выполняют ту же самую функцию удерживающего элемента 340, что и в первом варианте осуществления изобретения.

Вторая модификация удерживающего элемента 340 в его втором варианте (фиг.4) отличается тем, что оба расположенных с наклоном к оси 358 ручной машины направляющих язычка 378b, 380b обладают различными упругими свойствами. Вследствие этого различия упругих свойств (и различия в податливости) направляющие язычки 378b, 380b, функционируя в качестве контактных участков 354, 358, воздействуют на стопорные элементы 332, 334 различными силами упругости. В этой модификации можно реализовать упорный заплечик 344, постоянно прилегающий к блокирующему элементу 336. Это исключает относительные перемещения между упорным заплечиком 344 удерживающего элемента 340, блокирующим элементом 336 и другими элементами держателя 310, а значит, исключает их изнашивание.

Другие модификации удерживающего элемента 340, имеющего по меньшей мере два направляющих язычка 378, 380, могут быть получены, в частности, комбинированием признаков обеих рассмотренных выше модификаций.

Показанные на фиг.3 и 4 варианты выполнения удерживающего элемента 40, 140, 240, 340 приведены лишь в качестве примеров осуществления изобретения. Так, в частности, удерживающий элемент 40, 140, 240, 340 для придания ему благоприятных характеристик может быть выполнен в незамкнутых или несплошных исполнениях, например, за счет применения щелевидных отверстий и/или вырезов. Кроме того, возможны варианты, в которых формы наружного и/или внутреннего контуров отклоняются от радиальной симметрии относительно оси 58, 158, 258, 358 ручной машины, например, формы с преимущественно четырех-, шести-, восьмиугольными линиями контура или линиями контура в виде других правильных или неправильных многоугольников.