Ручная машина с приводным двигателем и передаточным механизмом
Изобретение относится к ручным приводным машинам. Ручная машина содержит приводной двигатель (10), прежде всего приводной электродвигатель, передаточный механизм (11) и эластомерный элемент (20, 21), приформованный к корпусу (2) с его внутренней стороны методом литья под давлением. Между приводным двигателем (10) и передаточным механизмом (11) расположен передающий движение конструктивный узел, посредством которого приводной двигатель (10) и передаточный механизм (11), по меньшей мере, частично развязаны в направлении продольной оси двигателя и/или поперек продольной оси двигателя. К корпусу (2) двигателя с внутренней стороны приформованы методом литья под давлением по меньшей мере два эластомерных элемента (20, 21), к которым прилегает двигатель (10) и которые образуют эластомерные опоры (20, 21) для установки приводного двигателя (10) в корпусе (2) двигателя. Технический результат заключается в уменьшении вибрации ручной машины. 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к ручной машине, содержащей приводной двигатель и передаточный механизм, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
В публикации DE 102006020172 А1 описана ручная машина, имеющая расположенный в корпусе приводной электродвигатель, движение выходного звена которого передается передаточным механизмом на рабочий инструмент.Приводной электродвигатель расположен в корпусе двигателя, соединенном с корпусом трансмиссии, предназначенным для размещения передаточного механизма. В области стыка корпуса двигателя и корпуса трансмиссии находится уплотнительный элемент, состоящий из двух полуколец, выполненных из термопластичного эластомера, приформованного методом литья под давлением к корпусу двигателя с торцевой стороны корпуса рядом с указанной областью стыка. Кроме того, полукольца служат для демпфирования вибраций передаточного механизма и для изоляции отсека передаточного механизма от отсека двигателя.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения была положена задача уменьшения вибраций ручной машины простыми конструктивными мероприятиями.
Эта задача решается согласно изобретению признаками пункта 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах приведены целесообразные варианты осуществления изобретения.
Предлагаемая в изобретении ручная машина имеет корпус двигателя с расположенным в нем приводным двигателем, в частности приводным электродвигателем, связанным с передаточным механизмом, в частности редуктором, посредством которого движение выходного звена двигателя передается на приводимый в движение рабочий инструмент. Между приводным двигателем и передаточным механизмом расположен передающий движение конструктивный узел, посредством которого по меньшей мере частично достигается развязка между приводным двигателем и передаточный механизм. Приводной двигатель и передаточный механизм механически развязаны в осевом направлении, т.е. в направлении продольной оси двигателя и/или в радиальном направлении, т.е. поперек продольной оси двигателя. В частности, с помощью такого передающего движение конструктивного узла по меньшей мере частично обеспечивается виброизоляция. Вместе с тем, конструктивный узел также обеспечивает компенсацию отклонений размеров и взаимного положения (допусков), например, позволяет компенсировать отклонения от соосности (несоосность) двигателя и передаточного механизма.
Кроме того, изобретением предусмотрено, что к корпусу двигателя с его внутренней стороны методом литья под давлением приформовано по меньшей мере два эластомерных элемента, образующих эластомерные опоры для установки приводного двигателя в корпусе двигателя. Применение эластомерных опор позволяет простым образом устанавливать двигатель в корпусе двигателя, в частности, благодаря применению эластомерных опор отпадает необходимость в использовании каких-либо других опорных элементов. Выполнение эластомерных опор на внутренней стороне корпуса двигателя методом литья под давлением может быть реализовано без проблем.
Кроме того, упрощается сборка ручной машины, поскольку опора двигателя не является отдельным конструктивным элементом, а интегрирована в корпус двигателя. Эластомерная опора по меньшей мере частично изолирует исходящие от двигателя вибрации, препятствуя их распространению на корпус двигателя.
В целом, предлагаемое в изобретении решение обеспечивает виброизоляцию несколькими путями. Во-первых, включение в кинематическую цепь привода промежуточного конструктивного узла обеспечивает, по меньшей мере частично, виброизоляцию передаточного механизма и двигателя, причем эта виброизоляция обладает двусторонним действием, благодаря чему как вибрации, толчки или удары, исходящие от передаточного механизма, передаются на двигатель лишь уменьшенными, так и в обратном направлении, вибрации двигателя распространяются на передаточный механизм, а значит, и на рабочий инструмент, также уменьшенными. Такая механическая развязка участков кинематической цепи привода действует по меньшей мере в одном направлении, т.е. либо в осевом направлении, либо в радиальном направлении, но предпочтительно действует в обоих направлениях.
Во-вторых, эффективная виброизоляция достигается за счет установки двигателя посредством формируемых простым образом эластомерных опор. Виброизоляция обеспечивается между приводным двигателем и корпусом двигателя, выполненным в виде оболочки, окружающей установленный в корпусе приводной двигатель.
По меньшей мере одна из эластомерных опор выполнена в виде по меньшей мере части кольца и проходит в окружном направлении корпуса двигателя. В случае, когда корпус двигателя собран из двух полуоболочек, целесообразно, чтобы каждая эластомерная опора состояла из двух полуокружностей, расположенных в соответствующих полуоболочках. В собранном состоянии корпуса обе полуокружности каждой эластомерной опоры соединяются в замкнутую окружность, чем достигается демпфирование вибраций эластомерной опорой по всей окружности корпуса.
В принципе, возможны и другие геометрические формы выполнения эластомерных опор: например, эластомерные опоры могут быть выполнены не круглыми, а ограниченными в осевом и окружном направлениях местом корпуса, которое служит опорой для двигателя, в частности, в случае выполнения корпуса двигателя из полуоболочек, они могут представлять собой участки, проходящие в окружном направлении и имеющие угловую протяженность, меньшую 180°, в результате чего в собранном состоянии корпуса опора имеет вид не замкнутой окружности, а окружности с разрывами.
Для достижения надежности соединения эластомера, формируемого методом литья под давлением, с корпусом двигателя, может быть целесообразным выполнять эластомерные опоры путем впрыскивания эластомера в имеющиеся в корпусе выемки и/или на имеющиеся в корпусе выступы, чем обеспечивается повышение стойкости к изнашиванию и случайному отделению эластомера от корпуса. В случае выполнения оболочки корпуса двигателя с выемкой также целесообразно, чтобы эластомер посредством этой выемки проходил через стенку корпуса двигателя с внутренней стороны на наружную сторону и был соединен за одно целое с другими эластомерными элементами, находящимися на наружной стороне корпуса. Подобным монолитным образом эластомерные опоры могут быть выполнены за одно целое и с дополнительными участками эластомера, расположенными на внутренней стороне корпуса. С точки зрения производственной технологичности, этот вариант осуществления изобретения имеет то преимущество, что для нанесения эластомера методом литья под давлением в требуемых местах на внутренней и наружной сторонах корпуса двигателя требуется только одна общая точка впрыскивания.
Эластомерная опора на внутренней стороне корпуса может иметь выдающийся внутрь в радиальном направлении выступ, образующий место контакта (подушку) для установки приводного двигателя и восприятия усилий от него. Таким образом, уменьшается площадь контакта эластомерной опоры с двигателем, благодаря чему уменьшаются усилия, которые приходится прикладывать при монтаже и сборке, поскольку при этом эластомерный материал должен расплющиваться, или сжиматься, на меньшем участке поверхности. Например, в случае кольцеобразных эластомерных опор в качестве мест контакта или восприятия усилий предусмотрено четыре распределенных по окружности выступа.
Может быть целесообразным вариант осуществления изобретения, в котором на внутренней стороне корпуса двигателя выполнен упор, к которому непосредственно прилегает эластомерная опора. Этот упор воспринимает усилия, действующие со стороны установленного двигателя, в осевом направлении, причем в собранном состоянии эластомерная опора расположена между двигателем и упором на корпусе, что позволяет ей выполнять свою демпфирующую функцию.
Согласно еще одному целесообразному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна из эластомерных опор соединена с проходящей в осевом направлении наклонной направляющей площадкой, также состоящей из эластомерного материала и приформованной к корпусу с его внутренней стороны методом литья под давлением. Таким образом, наклонная направляющая площадка выполнена за одно целое с эластомерной опорой. Наклонная направляющая площадка облегчает введение двигателя в осевом направлении до занятия им окончательного сборочного положения.
В качестве эластомерного материала предпочтительно использовать термопластичный эластомер, обладающий вибродемпфирующими качествами, необходимыми опорам двигателя.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения конструктивный узел, расположенный между приводным двигателем и передаточным механизмом, выполнен в виде узла вентилятора, содержащего рабочее колесо (крыльчатку) вентилятора, причем целесообразно, чтобы на вал приводного двигателя была надета зубчатая втулка, приводящая рабочее колесо вентилятора во вращение. При этом зубчатая втулка на валу двигателя и рабочее колесо вентилятора кинематически связаны таким образом, что между ними имеется по меньшей мере осевой люфт, а при необходимости - и радиальный люфт, чем достигается виброизоляция, соответственно, в осевом и радиальном направлениях. В частности, при наличии осевого люфта между зубчатой втулкой и рабочим колесом вентилятора вибрации и толчки, действующие в осевом направлении, передаются между передаточным механизмом и двигателем уменьшенными, причем такая механическая развязка в осевом направлении не ограничивает передачи движения с вала двигателя на передаточный механизм.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества изобретения и целесообразные варианты его осуществления раскрыты в прилагаемой формуле изобретения и в приведенном ниже описании осуществления изобретения, поясняемом чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - перспективное изображение ручной электрической машины, выполненной в виде аккумуляторной угловой шлифовальной машины,
на фиг.2 - вид ручной машины в разрезе,
на фиг.3 - покомпонентное изображение двух полуоболочек корпуса двигателя с расположенным между ними приводным электродвигателем,
на фиг.4 - отдельно изображенные участки эластомера на одной полуоболочке корпуса, в том числе две эластомерные опоры, выполненные в виде частей кольца,
на фиг.5 - изображения полуоболочки корпуса при взгляде на ее внутреннюю сторону под двумя различными углами зрения,
на фиг.6 - полуоболочка корпуса двигателя с установленным в нее приводным электродвигателем,
на фиг.7 - вид в плане рабочего колеса вентилятора, устанавливаемого приводным двигателем и передаточным механизмом,
на фиг.8 - рабочее колесо вентилятора в разрезе.
Осуществление изобретения
На чертежах одни и те же конструктивные элементы снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями.
Изображенная на фиг.1 ручная электрическая машина 1 представляет собой аккумуляторную угловую шлифовальную машину, имеющую корпус 2 двигателя для размещения приводного электродвигателя, корпус 3 трансмиссии для размещения передаточного механизма (редуктора), кинематически связанного с приводным двигателем, и рабочий инструмент 4, выполненный в виде шлифовального круга. Рабочий инструмент 4 частично огражден защитным кожухом 5, соединенным с корпусом. Электроснабжение электродвигателя обеспечивает аккумуляторная батарея 6, расположенная в задней части машины и примыкающая к корпусу 2 двигателя. В передней части, соседствующей с корпусом 3 трансмиссии, на корпусе 2 двигателя находится орган 7 управления, предназначенный для включения и выключения приводного электродвигателя. Для улучшения ведения ручной машины и манипулирования ею корпус двигателя с наружной стороны частично снабжен покрытием из эластомера, в частности термопластичного эластомера (ТПЭ). Кроме того, на корпусе расположена дополнительная выступающая в сторону рукоятка 8. Корпус 2 двигателя выполнен сборным из двух частей и включает в себя две собираемые вместе полуоболочки 2а и 2b.
Как показано в разрезе на фиг.2, в корпусе 2 двигателя расположен приводной электродвигатель 10, кинематически связанный с передаточным механизмом (редуктором) 11, размещенным в корпусе 3 трансмиссии. Передаточный механизм 11 сообщает вращение выходному валу, или шпинделю 13, на торце которого съемным образом крепится рабочий инструмент 4. Шпиндель 13 расположен перпендикулярно валу 12 приводного электродвигателя 10.
Передача движения между приводным двигателем и передаточным механизмом осуществляется через узел вентилятора, содержащий рабочее колесо 15 вентилятора, посаженное на вал 16 с фиксацией от проворачивания. На вал 12 двигателя надета с фиксацией от проворачивания зубчатая втулка 10, приводящая во вращение установленное соосно с ней рабочее колесо 15 вентилятора. Зубчатая втулка 14 и рабочее колесо 15 вентилятора сопряжены таким образом, что между этими конструктивными элементами имеется осевой люфт, а при необходимости - и радиальный люфт.
Вал 16, расположенный соосно валу 12 двигателя, установлен с возможностью вращения в корпусе 3 трансмиссии посредством шарикоподшипника 17. С противоположной валу 12 двигателя стороны на валу 16 установлено ведущее коническое зубчатое колесо 18, находящееся в зацеплении с ведомым коническим зубчатым колесом 19, неподвижно соединенным со шпинделем 13. Таким образом, передаточный механизм 11 представляет собой угловую зубчатую передачу, содержащую ведущее коническое зубчатое колесо 18 и ведомое коническое зубчатое колесо 19.
Приводной электродвигатель 10 устанавливается в корпусе 2 двигателя посредством эластомерных опор 20 и 21, приформованных с внутренней стороны к корпусу 2 двигателя методом литья под давлением соответственно в передней и задней частях корпуса двигателя. Эластомерные опоры 20 и 21 выполнены из термопластичного эластомера (ТПЭ), причем двигатель установлен в корпусе только на передней и задней эластомерных опорах 20, 21. Каждая из эластомерных опор 20, 21 выполнена круговой, т.е. в форме окружности, и проходит по внутренней стороне корпуса 2 двигателя в окружном направлении.
На покомпонентном изображении, приведенном на фиг.3, видно, что каждая из передней и задней эластомерных опор 20, 21 состоит из выполненных в виде частей кольца участков, каждый из которых расположен в соответствующей полуоболочке 2а, 2b. В собранном состоянии корпуса эти участки, выполненные в виде частей кольца, дополняют друг друга с образованием, соответственно, общей передней и задней круговой эластомерной опоры 20, 21. При этом возможны как варианты выполнения эластомерных опор, в которых каждый выполненный в виде части кольца участок описывает полуокружность, в результате чего эластомерная опора в целом является кольцеобразной, так и варианты, в которых указанные участки в каждой полуоболочке тянутся в пределах углового расстояния, меньшего 180°, в результате чего в собранном состоянии корпуса эластомерные опоры не образуют непрерывного кольца, а между выполненными в виде частей кольца участками эластомера находятся промежутки в виде пустых сегментов (секторов). Также возможные смешанные варианты, в которых полностью кольцеобразной является только одна из эластомерных опор, а другая эластомерная опора состоит из двух выполненных в виде частей кольца участков с угловой протяженностью менее 180°.
Как показано на фиг.3 в сочетании с фиг.4, в задней эластомерной опоре 21 выполнена выемка 22, через которую проходит выступ, выполненный на внутренней стороне корпуса двигателя. Эластомерная опора 21 сформирована методом литья под давлением путем впрыска расплава эластомера вокруг этого выступа, чем достигается улучшение соединения между приформованным к корпусу эластомером и внутренней стороной корпуса.
Таким образом, в зоне эластомерной опоры сформирован радиальный упор, который, однако, вступает в действие только при воздействии на машину сильных ударов. Этот радиальный упор ограничивает возможные перемещения двигателя в корпусе, обусловленные податливостью эластомерной опоры. В нормальном режиме работы двигатель находится в контакте только с эластомерной опорой, а при ударе или толчке может кратковременно войти в контакт с выполненным на корпусе упором. После такого удара двигатель снова контактирует только с эластомерной опорой.
Как показано на фиг.4, выполненная в виде части кольца задняя эластомерная опора 21 имеет на обращенной радиально внутрь стороне расположенные на расстоянии друг от друга выступы 23, 24, выдающиеся в радиальном направлении внутрь относительно остальной части внутренней поверхности эластомерной опоры. Эти выступы 23 и 24 образуют места контакта, к которым в собранном состоянии ручной машины прилегает приводной двигатель. Таким образом достигается уменьшение площади контакта между задней эластомерной опорой 21 и двигателем, благодаря чему уменьшаются усилия, которые необходимо прикладывать при сборке ручной машины.
Соответственно, передняя эластомерная опора 20 также может быть выполнена с подобными выступами, образующими места контакта с двигателем.
Далее, как показано на фиг.4, эластомерные опоры могут быть выполнены за одно целое с другими участками эластомера. Эти другие участки эластомера могут быть нанесены на корпус как с его внутренней, так и с его наружной стороны. Для такого выполнения эластомерной опоры, например передней эластомерной опоры 20, за одно целое с покрытием 9, нанесенным на наружную сторону корпуса, эластомер проходит насквозь через стенку оболочки корпуса посредством выемки в этой стенке, в результате чего между внутренней стороной и наружной стороной корпуса сформирована эластомерная перемычка, соединяющая эластомерную опору с наружным покрытием.
На фиг.5 приведено два изображения внутренней стороны оболочки корпуса при взгляде на нее под двумя различными углами зрения, т.е. в различных ракурсах. Передняя эластомерная опора 20 упирается в осевом направлении, по направлению к передней стороне корпуса двигателя, в упоры 25, выполненные на внутренней стороне корпуса. При вводе приводного двигателя в корпус двигателя передняя эластомерная опора 20 прижимается к упорам 25. Упоры 25 также ограничивают возможные перемещения двигателя в корпусе, обусловленные податливостью эластомерной опоры. При сильных толчках или ударах двигатель может кратковременно входить в непосредственный контакт с выполненными на корпусе упорами 25, тогда как в нормальном режиме работы двигатель прилегает только к эластомерной опоре и напрямую с упорами 25 не контактирует.
Как показано на правом изображении, содержащемся на фиг.5, за одно целое с передней эластомерной опорой 20 выполнена наклонная направляющая площадка 26, которая вытянута в осевом направлении и проходит от передней эластомерной опоры 20 в осевом направлении назад к задней эластомерной опоре 21. Эта наклонная направляющая площадка сформирована методом литья под давлением в канале на внутренней стороне стенки корпуса двигателя. Наклонная направляющая площадка 26 имеет на протяжении своей осевой длины изменяющуюся радиальную составляющую: со стороны, обращенной от передней эластомерной опоры 20, она имеет большее радиальное расстояние до центральной, или продольной, оси двигателя, чем в области передней опоры двигателя. Изменение радиальной составляющей наклонной направляющей площадки 26 достигается, например, за счет изменения толщины стенки.
На фиг.6 изображен приводной двигатель 10, расположенный в собранном состоянии ручной машины в корпусе 2 двигателя. Передняя эластомерная опора 20 сдавлена усилием, приложенным со стороны двигателя 10 в осевом направлении, причем осевые силы в опоре воспринимаются упором на внутренней стороне корпуса двигателя. Соответствующие упоры 27 находятся также в задней части корпуса двигателя, эти упоры 27 поддерживают двигатель в осевом направлении сзади.
На фиг.7 и 8 отдельно показано рабочее колесо 15 вентилятора, которое в собранном состоянии ручной машины расположено между приводным электродвигателем и передаточным механизмом и передает движение выходного звена (вала) приводного электродвигателя на передаточный механизм и далее на рабочий инструмент. В рабочее колесо 15 вентилятора интегрирован (встроен) звездообразный эластомерный элемент 29, который, как показано в разрезе на фиг.8, расположен между ступицей 28 и основным корпусом 30 рабочего колеса вентилятора. Ступица 28 соединена с основным корпусом 30 рабочего колеса вентилятора только расположенным между ними эластомерным элементом 29, состоящим, в частности, из термопластичного эластомера. Ступица 28 имеет гнездо 31 под вал, в котором при собранной ручной машине расположена зубчатая втулка 14. В основном корпусе 30 также выполнено гнездо 32, которое служит для установки конического зубчатого колеса 16. Таким образом, эластомерный элемент 29 находится на пути передачи движения между приводным двигателем и передаточным механизмом. Посредством эластомерного элемента достигается 29 по меньшей мере частичная механическая развязка двигателя и передаточного механизма, в частности позволяющая за счет податливости эластомерного элемента компенсировать отклонения от соосности выходного вала двигателя и вала передаточного механизма. Эластомерный элемент 29 выполнен податливым как в радиальном направлении, так и в осевом направлении. Кроме того, эластомерный элемент 29, обладая демпфирующими качествами, также обеспечивает по меньшей мере смягчение вибраций, в результате чего виброизоляция достигается, по меньшей мере частично, также в радиальном направлении и в осевом направлении.
1. Ручная машина, содержащая приводной двигатель (10), прежде всего приводной электродвигатель, передаточный механизм (11) и эластомерный элемент (20, 21), приформованный к корпусу (2) с его внутренней стороны методом литья под давлением, отличающаяся тем, что между приводным двигателем (10) и передаточным механизмом (11) расположен передающий движение конструктивный узел, посредством которого приводной двигатель (10) и передаточный механизм (11), по меньшей мере, частично развязаны в направлении продольной оси двигателя и/или поперек продольной оси двигателя, а к корпусу (2) двигателя с внутренней стороны приформованы методом литья под давлением по меньшей мере два эластомерных элемента (20, 21), к которым прилегает двигатель (10) и которые образуют эластомерные опоры (20, 21) для установки приводного двигателя (10) в корпусе (2) двигателя.
2. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что приводной двигатель (10) установлен в корпусе (2) двигателя только посредством эластомерных опор (20, 21).
3. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна эластомерная опора (20, 21) выполнена в виде по меньшей мере части кольца и проходит в окружном направлении корпуса (2) двигателя.
4. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что эластомерная опора (20, 21) на своей обращенной к приводному двигателю (10) стороне имеет выступы (23, 24), образующие места контакта для установки приводного двигателя (10).
5. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что корпус (2) двигателя состоит из двух полуоболочек (2а, 2b), а каждая эластомерная опора (20, 21) содержит выполненные в виде частей кольца два участка, расположенные для каждой эластомерной опоры (20, 21) по одному в соответствующей полуоболочке (2а, 2b).
6. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна эластомерная опора (20, 21) соединена с другими участками (9) эластомера, приформованными к корпусу (2) двигателя методом литья под давлением.
7. Ручная машина по п.6, отличающаяся тем, что в стенке корпуса имеются выемки, посредством которых эластомерный материал, с которым соединена эластомерная опора (20, 21), проходит через стенку корпуса насквозь.
8. Ручная машина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна эластомерная опора (20, 21) выполнена путем впрыскивания эластомерного материала в выемку или на выступ на внутренней стороне корпуса.
9. Ручная машина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна эластомерная опора (20, 21) прилегает в осевом направлении к расположенному на корпусе упору (25, 27).
10. Ручная машина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна эластомерная опора (20, 21) соединена с проходящей в осевом направлении наклонной направляющей площадкой (26), также состоящей из эластомерного материала.
11. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что эластомерные опоры (20, 21) состоят из термопластичного эластомера.
12. Ручная машина по п.1, отличающаяся тем, что передающий движение конструктивный узел, расположенный между приводным двигателем (10) и передаточным механизмом (11), содержит узел вентилятора с рабочим колесом (15) вентилятора.
13. Ручная машина по п.12, отличающаяся тем, что на вал (12) приводного двигателя (10) насажена зубчатая втулка (14), приводящая во вращение рабочее колесо (15) вентилятора, причем зубчатая втулка (14) и рабочее колесо (15) вентилятора кинематически связаны между собой с осевым и/или радиальным люфтом.
14. Ручная машина по п.12 или 13, отличающаяся тем, что в рабочее колесо (15) вентилятора интегрирован эластомерный элемент (29).
15. Ручная машина по п.12 или 13, отличающаяся тем, что эластомерный элемент (29) расположен в рабочем колесе (15) вентилятора между ступицей (28) и основным корпусом (30) рабочего колеса (15) вентилятора.
