Электроинструмент с предохранительной муфтой

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электроинструментам, содержащим предохранительную муфту. Электроинструмент с предохранительной муфтой содержит корпус, привод, шпиндель, редуктор, который передает вращение привода на шпиндель. В цепи редуктора на валу установлена предохранительная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты. Ведущая полумуфта выполнена в виде шестерни, свободно установленной в радиальном направлении на валу и имеющей ступицу. В ступице выполнен ряд радиальных отверстий для размещения в них кулачковых элементов, охваченных кольцевой плоской пружиной. Ведомая полумуфта выполнена в виде втулки, размещенной между валом и ступицей, связанной в радиальном направлении с валом и имеющей ряд ответных сквозных радиальных отверстий для зацепления с кулачковыми элементами. Вокруг плоской пружины с радиальным зазором относительно нее установлена ограничительная втулка. В шестерне выполнено торцевое отверстие, а плоская пружина имеет боковой выступ, размещенный в торцевом отверстии. Технический результат: обеспечение стабильного передаточного момента. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электроинструменту, содержащему предохранительную муфту, а именно к сверлильным машинам и перфораторам, применяемым в строительстве, геологоразведочных и буровзрывных работах, в машиностроении, для образования отверстий в различных конструкционных и строительных материалах, а также горных породах.

Известны электроинструменты с предохранительной муфтой, содержащие корпус, привод, шпиндель, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, и в цепи редуктора на валу установлена предохранительная муфта, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде шестерни, свободно установленную в радиальном направлении на ведомой полумуфте, и расцепление муфты происходит внутри корпуса шестерни. Патент ФРГ 1965275, кл. F 16 D 7/06 от 29.12.69 г. - аналог.

Такая машина обладает недостатком, заключающимся в больших диаметральных габаритах предохранительной муфты. Происходит это из-за того, что ведомая полумуфта, располагаясь внутри корпуса шестерни, содержит радиальные отверстия для установки в них цилиндрических пружин сжатия и кулачковых элементов, шариков, которые, в свою очередь, утоплены частью сферической поверхности в углубления на внутренней стороне зубчатого венца шестерни. Все отмеченные элементы муфты, благодаря их компоновке и радиальному расположению, увеличивают размеры муфты в диаметральном направлении.

Ближайшим по своей технической сущности является электроинструмент с предохранительной муфтой, содержащий корпус, привод, шпиндель, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, и в цепи редуктора на валу установлена предохранительная муфта, содержащая ведущую полумуфту, выполненную в виде шестерни, свободно установленной в радиальном направлении на валу, и имеющую ступицу, и в ступице выполнен ряд радиальных отверстий для размещения в них кулачковых элементов, охваченных плоской кольцевой пружиной, и на валу размещен ряд ответных глухих радиальных отверстий для зацепления с кулачковыми элементами. Патент ФРГ 3807308, кл. B 25 F 5/00 от 5.03.88 г. - прототип.

Несмотря на то, что в этом электроинструменте отсутствует недостаток аналога, тем не менее он обладает недостатком, заключающимся в нестабильности передаваемого муфтой момента, а также в увеличенных массогабаритных параметрах.

Предохранительная муфта такого электроинструмента имеет в конструкции ведомой полумуфты на ее валу ряд глухих радиальных отверстий для размещения в них кулачковых элементов. Допуск на глубину глухих радиальных отверстий достаточно широк, в силу особенностей технологического процесса их образования, вследствие чего высота выступающей над цилиндрической поверхностью вала части кулачковых элементов имеет определенный разброс, достаточно сильно влияющий на величину передаточного момента как у различных экземпляров муфт, так и у каждой муфты в отдельности.

Кроме того, в таком электроинструменте ведущая полумуфта выполнена в виде шестерни, которая охватывает ведомую полумуфту, образуя одновременно полость, обеспечивающую возможность расцепления полумуфт. Деформация плоской пружины при расцеплении полумуфт происходит в радиальном направлении, в полости ведущей полумуфты. С учетом радиальных габаритов самой шестерни общие диаметральные габариты предохранительной муфты в таком электроинструменте, а следовательно, и его масса, увеличены.

В основу изобретения поставлена задача создания электроинструмента с предохранительной муфтой, обладающего стабильным передаточным моментом.

Поставленная задача решается тем, что в электроинструменте с предохранительной муфтой, содержащем корпус, привод, шпиндель, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, и в цепи редуктора на валу установлена предохранительная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, и ведущая полумуфта выполнена в виде шестерни, свободно установленной в радиальном направлении на валу, и имеющей ступицу, и в ступице выполнен ряд радиальных отверстий для размещения в них кулачковых элементов, охваченных плоской кольцевой пружиной, ведомая полумуфта выполнена в виде втулки, размещенной между валом и ступицей, связанной в радиальном направлении с валом и имеющей ряд ответных радиальных отверстий для зацепления с кулачковыми элементами.

В предохранительной муфте такого электроинструмента кулачковые элементы располагаются в сквозных радиальных отверстиях втулки, связанной в радиальном направлении, например с помощью прессовой посадки, с валом, и опираются на последний. Глубина залегания кулачковых элементов в сквозных радиальных отверстиях определяется толщиной стенок втулки, диаметральные размеры которой выполняются с помощью финишных операций, в основном шлифованием и, следовательно, с большой точностью.

Стабильность передаваемого муфтой момента зависит от стабильности высоты выступающей над втулкой части кулачковых элементов. Эта высота зависит как от глубины залегания кулачковых элементов во втулке, так и от диаметральных размеров самих кулачковых элементов.

Применение в качестве кулачковых элементов шариков или роликов, являющихся элементами подшипников качения, обеспечивает высокую точность их диаметральных размеров.

Наличие же в ведомой полумуфте втулки обеспечивает точность и стабильность глубины залегания кулачковых элементов.

Вместе взятое обеспечивает стабильность высоты выступающей над втулкой части кулачковых элементов, а следовательно, стабильность передаваемого муфтой момента.

Кроме того, последовательное относительно оси вала расположение шестерни и собственно муфты позволяет снизить диаметральные габариты предохранительной муфты, а следовательно, и массу электроинструмента в целом.

Наряду с этим в электроинструменте с предохранительной муфтой в шестерне выполнено торцевое отверстие, а плоская пружина имеет боковой выступ, размещаемый в торцевом отверстии.

В таком электроинструменте исключено выпадение кулачковых элементов из-под плоской пружины при ее смещении вокруг ступицы, особенно во время срабатывания муфты, поскольку ограничено само это смещение. Торцевое отверстие в шестерне ограничивает смещение плоской пружины с помощью ее бокового выступа как в радиальном направлении, так и в направлении вращения вокруг ступицы. При этом зазор между концами плоской пружины, образуемый во время срабатывания муфты, находится всегда вне зоны расположения кулачковых элементов, что исключает выпадение последних из радиальных отверстий ступицы и повышает надежность электроинструмента в целом.

Наряду с этим в электроинструменте с предохранительной муфтой вокруг плоской пружины с радиальным зазором относительно нее установлена ограничительная втулка.

При резком нарастании момента сопротивления на муфте возможно неравномерное срабатывание кулачковых элементов и, как следствие, смещение плоской пружины от положения соосности с валом. В этом случае становится возможным выпадение кулачковых элементов из отверстий ступицы. Наличие ограничительной втулки, не меняющей своего соосного положения с валом, исключает смещение от соосности плоской пружины, удерживая кулачковые элементы от выпадения из отверстий ступицы шестерни. Такой электроинструмент обладает повышенной надежностью.

Наряду с этим в электроинструменте с предохранительной муфтой ограничительная втулка установлена на ступице.

В таком электроинструменте ограничение от смещения плоской пружины от соосности со ступицей происходит с помощью ограничительной втулки, установленной на ступице шестерни и вращающейся заодно с ней и плоской пружиной. При срабатывании муфты и деформации плоской пружины между ней и ограничительной втулкой отсутствует их взаимное трение, что исключает износ и увеличивает надежность.

Наряду с этим в электроинструменте с предохранительной муфтой в ответных сквозных радиальных отверстиях втулки размещены ответные кулачковые элементы, зацепляющиеся кулачковыми элементами, размещенными в ступице.

В таком электроинструменте зацепление кулачковых элементов и ответных кулачковых элементов, если в качестве таковых применяются шарики или ролики, происходит по цилиндрическим поверхностям, и срабатывание муфты происходит более плавно, что часто необходимо, особенно в тяжелом ручном электроинструменте с большим моментом сопротивления на рабочем инструменте, так как предохраняет оператора от механической травмы.

Конкретное выполнение предлагаемого изобретения поясняется описанием и чертежами.

Фиг. 1 изображает электроинструмент с предохранительной муфтой в продольном разрезе.

Фиг. 2 изображает предохранительную муфту с дополнительными кулачковыми элементами в продольном разрезе.

Фиг. 3 изображает предохранительную муфту с дополнительными кулачковыми элементами в поперечном разрезе.

Фиг. 4 изображает в поперечном разрезе предохранительную муфту в момент ее срабатывания при размещении бокового выступа плоской пружины в торцевом отверстии.

Фиг.5 изображает в продольном разрезе торцевое отверстие с размещенным в нем боковым выступом плоской пружины.

Фиг. 6 изображает предохранительную муфту с закрепленной на валу ограничительной втулкой в продольном разрезе.

Фиг. 7 изображает предохранительную муфту с размещенным в торцевом отверстии боковым выступом плоской пружины в поперечном разрезе.

Фиг. 8 изображает предохранительную муфту в продольном разрезе с ограничительной втулкой, закрепленной на ступице.

Электроинструмент с предохранительной муфтой содержит корпус 1 (фиг.1), размещенный в нем привод 2, вал-шестерня 3 которого передает вращение привода 2 на шестерню 4, которая является ведущей полумуфтой предохранительной муфты 5, размещенной на валу 6 редуктора 7. На валу 6 расположена ведущая шестерня 8, передающая вращение вала 6 на приводную шестерню 9, установленную на шпинделе 10, на котором закреплен сверлильный патрон 11 со сверлом 12. Шестерня 4 имеет ступицу 13, в которой выполнен ряд радиальных отверстий 14 для размещения в них кулачковых элементов 15, охваченных плоской пружиной 16. Между валом 6 и ступицей 13 размещена ведомая полумуфта, выполненная в виде втулки 17, связанной с валом 6 в радиальном направлении с помощью прессовой посадки и имеющей ряд сквозных ответных радиальных отверстий 18, в которых размещены кулачковые элементы 15.

Вариант исполнения электроинструмента предусматривает наличие в шестерне 4 (фиг. 4) торцевого отверстия 19, в котором размещается боковой выступ 20 (фиг.5) плоской пружины 16.

В другом варианте исполнения электроинструмента на валу 6 (фиг.6) установлена с радиальным зазором относительно плоской пружины 16 ограничительная втулка 21 стаканообразной формы, дно 22 которой закреплено между торцом втулки 17 и буртиком 23 вала 6.

В следующем варианте исполнения электроинструмента ограничительная втулка 21 установлена и закреплена на ступице 13 (фиг.8) с помощью пружинной шайбы 24.

Вариант исполнения электроинструмента предусматривает также наличие дополнительных кулачковых элементов 25 (фиг.2), размещаемых в ответных сквозных радиальных отверстиях 18 втулки 17 и находящихся в зацеплении с кулачковыми элементами 15 (фиг.3), расположенными в радиальных отверстиях 14 ступицы 13.

Электроинструмент с предохранительной муфтой работает следующим образом. Вращение привода 2 (фиг.1) передается на шестерню 4, которая является ведущей полумуфтой предохранительной муфты 5, с помощью кулачковых элементов 15 которой, вращение передается на втулку 17, являющуюся ведомой полумуфтой и закрепленной на валу 6 в радиальном направлении. Закрепленная на валу 6 ведущая шестерня 8 через приводную шестерню 9 передает вращение на шпиндель 10, на котором укреплен сверлильный патрон 11 с зажатым в нем сверлом 12. Вращение сверла 12 наряду с усилием подачи оператора на электроинструмент приводит к образованию отверстия в обрабатываемом материале. В случае заклинивания сверла 12, что часто происходит, например, при обработке комбинированного материала с различной твердостью, сверло 12, а вместе с ним и шпиндель 10 с валом 6 и втулкой 17, останавливаются. При этом привод 2 продолжает вращаться, вращая одновременно шестерню 4 со ступицей 13, которая своей радиально приложенной к кулачковым элементам 15 нагрузкой выдавливает последние, преодолевая действие плоской пружины 16 (фиг.4), из сквозных ответных радиальных отверстий 18 втулки 17. Происходит срабатывание предохранительной муфты 5, которая ограничивает момент, передаваемый на руки оператора, удерживающего электроинструмент.

Величина передаваемого предохранительной муфтой 5 момента зависит как от глубины залегания кулачковых элементов 15 (фиг.7) в ответных сквозных радиальных отверстиях 18 втулки 17, так и от внешних диаметральных размеров самих кулачковых элементов 15. Точность и стабильность этих двух параметров обеспечивает точность и стабильность передаваемого предохранительной муфтой 5 момента. Применение в качестве кулачковых элементов 15 шариков или роликов, аналогичных тем, что используются, например, в подшипниках качения, обеспечивает весьма высокую точность их диаметральных размеров. Наличие же втулки 17 обеспечивает высокую точность глубины залегания в ней кулачковых элементов 15, поскольку определяется эта глубина толщиной стенки втулки 17, диаметральные размеры которой с помощью финишных операций, таких, например, как шлифование, выполняются с большой степенью точности. Все это в конечном итоге приводит к большой точности и стабильности передаваемого момента как отдельно взятой предохранительной муфты 5, так и всех предохранительных муфт 5 одного типоразмера.

Располагая собственно предохранительную муфту 5 (фиг.1) по оси вала 6 последовательно с шестерней 4, диаметральные размеры всего узла значительно сокращаются, так как определяются только одним из двух параметров: или внешним диаметром шестерни 4, или внешним диаметром плоской пружины 16 в момент срабатывания предохранительной муфты 5 (фиг.4). При этом массогабаритные параметры электроинструмента в целом сокращаются.

Срабатывание предохранительной муфты 5 сопровождается выходом кулачковых элементов из ответных сквозных радиальных отверстий 18 и деформацией плоской пружины 16, концы которой при этом расходятся, образуя пространство, через которое кулачковые элементы 15 могут выпасть из радиальных отверстий 14 ступицы 13. Для исключения этого в шестерне 4 выполнено торцевое отверстие 19, а плоская пружина 16 имеет боковой выступ 20 (фиг.5), размещаемый в торцевом отверстии 19. При таком выполнении электроинструмента исключено вращение плоской пружины 16 относительно ступицы 13, а вместе с этим исключено попадание радиальных отверстий 14 ступицы 13 в пространство между концами плоской пружины 16 (фиг.4), тем самым исключается и выпадение через это пространство кулачковых элементов 15.

Выполнение радиальных отверстий 14 в ступице 13 и ответных сквозных радиальных отверстий 18 во втулке 17 осуществляется с определенными допусками, что определяет некоторый разброс от их геометрического положения. Вследствие этого при срабатывании предохранительной муфты 5 выход кулачковых элементов 15 из ответных сквозных радиальных отверстий 18 втулки 17 происходит не одновременно, что вызывает неравномерную в диаметральном выражении деформацию плоской пружины 16 с образованием одностороннего зазора между ступицей 13 и плоской пружиной 16. Через этот зазор возможно выпадение кулачковых элементов 15 из радиальных отверстий 14 ступицы 13. Для исключения такого выпадения на валу 6 (фиг.6) установлена ограничительная втулка 21 с радиальным зазором относительно плоской пружины 16. Ограничительная втулка 21 имеет стаканообразную форму, дно 22 которой зажато между буртиком 23 вала 6 и торцом втулки 17, и ограничивает диаметральную деформацию плоской пружины 16, исключая выпадение кулачковых элементов 15 из радиальных отверстий 14 ступицы 13, но в то же время не мешает срабатыванию предохранительной муфты 5. Такое выполнение электроинструмента увеличивает его надежность.

С целью достижения еще большей надежности электроинструмента ограничительная втулка 21 (фиг.8) закреплена на ступице 13. При срабатывании предохранительной муфты 5 и деформации плоской пружины 16, последняя может касаться ограничительной втулки 21. При этом вращательное движение плоской пружины 16 закрепленной вокруг ступицы 13, происходит вместе с ограничительной втулкой 21, также закрепленной на ступице 13, что исключает трение скольжения между ними, а следовательно, их износ.

В том случае, когда требуется более мягкое срабатывание предохранительной муфты 5, особенно в электроинструменте большой мощности и со значительным моментом сопротивления на сверле 12, в ответных сквозных радиальных отверстиях 18 втулки 17 (фиг.2) размещены ответные кулачковые элементы 25, зацепляющиеся с кулачковыми элементами 15 (фиг.3). При срабатывании предохранительной муфты 5 перекатывание кулачковых элементов 15 относительно ответных кулачковых элементов 25, если они выполнены в виде шариков или роликов, происходит по цилиндрической поверхности, а нарастание передаточного момента предохранительной муфты 5 происходит более плавно. Это существенно снижает возможность получения травмы оператором, удерживающего электроинструмент.

Формула изобретения

1. Электроинструмент с предохранительной муфтой, содержащий корпус, привод, шпиндель, редуктор, передающий вращение привода на шпиндель, и в цепи редуктора на валу установлена предохранительная муфта, содержащая ведущую и ведомую полумуфты, и ведущая полумуфта выполнена в виде шестерни, свободно установленной в радиальном направлении на валу и имеющей ступицу, и в ступице выполнен ряд радиальных отверстий для размещения в них кулачковых элементов, охваченных кольцевой плоской пружиной, отличающийся тем, что ведомая полумуфта выполнена в виде втулки, размещенной между валом и ступицей, связанной в радиальном направлении с валом и имеющей ряд ответных сквозных радиальных отверстий для зацепления с кулачковыми элементами.

2. Электроинструмент с предохранительной муфтой по п.1, отличающийся тем, что в шестерне выполнено торцевое отверстие, а плоская пружина имеет боковой выступ, размещенный в торцевом отверстии.

3. Электроинструмент с предохранительной муфтой по п.1 или 2, отличающийся тем, что вокруг плоской пружины с радиальным зазором относительно нее установлена ограничительная втулка.

4. Электроинструмент с предохранительной муфтой по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ограничительная втулка установлена на ступице.

5. Электроинструмент с предохранительной муфтой по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в ответных сквозных радиальных отверстиях втулки размещены ответные кулачковые элементы, зацепляющиеся с кулачковыми элементами, размещенными в ступице.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8