锤钻的制作方法

专利名称：锤钻的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锤钻，包括将冲击力施加到操作工具的冲击力传输机 构和将旋转力传输到操作工具的旋转力传输机构。
背景技术：
目前，市面上的锤钻工具根据不同的应用场合，具有四种操作模式 将冲击力施加到操作工具上同时驱动操作工具旋转的锤钻模式；仅驱动操作 工具旋转的单钻模式；仅将沖击力施加到操作工具上的单锤模式；以及机械 中断传输到操作工具的旋转力的锤转角模式。这些模式的转换通常是通过不 同的操作模式切换机构来实现的。
美国专利公告第6,1 1 6 , 3 5 2号中公开了一种锤钻，气缸上间隔的设置 一组控制透气孔和 一 组辅助透气孔，气缸外套设有与壳体相对固定的控制元 件，气缸本身可以相对于壳体轴向往复移动，从而，控制透气孔被控制元件 盖住或者打开。如果电锤夹头上安装带有台阶的操作工具，沖击块将无法盖 住辅助透气孔，也就无法在气缸内形成密闭的空气室，此时，操作工具不能 够执行锤击往复运动。如果电锤夹头上安装的操作工具没有台阶，能够直接 推动冲击元件向活塞的方向移动，冲击块能够被推动并将辅助透气孔密封， 从而，在气缸内形成空气弹簧，电锤的冲击力传输机构传输的冲击力可以通 过活塞和空气弹簧传递给操作工具。这种锤钻不需要设置单独的转换机构就 可以控制锤击功能的开与关，但是，与其相配的操作工具的形状有特定的要 求，对于普通的操作工具而言，不易控制其操作模式。
美国专利公开第2 0 0 6 / 0 1 0 8 1 3 2 A1号公开了一种锤钻，气缸上开设有 一组通孔，通过气缸与滑套之间的相对位移，切换机构可选择的在第一模式 和第二模式之间切换操作模式。在第一操作模式中，通孔在操作工具朝着壳 体的一端移动时被关闭，并且在通孔被关闭时，气缸的往复运动在空气室中 产生往复运动，允许冲击件将冲击力传输到操作工具。在第二操作模式中， 通孔是恒定打开的，限制冲击件将冲击力传输到操作工具。这种功能切换机 构中，滑套与气缸需要良好的配合，制造要求高，相应的成本大。同时，整
5套切换元件在操作过程中要发生相对的轴向位移，整套机构所需的空间大， 操作过程中各零部件的运动复杂。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，成本低的锤钻工具。
根据本发明， 一种锤钻，包括壳体；设置于壳体中产生旋转力的电 机；操作工具；冲击力传输机构，包括可旋转的支撑在壳体中并具有轴向延 伸第一端和第二端的气缸，操作工具通过夹头与第一端相连，设置于气缸中 邻近第二端并且可轴向移动的活塞，将电机的旋转力转换为活塞的往复运动 的运动转换机构，以及设置在气缸中位于操作工具和活塞之间并可轴向移动 的移动元件，活塞与移动元件之间的气缸中形成空气室，气缸具有至少一个 通孔提供空气室与气缸外的流体连通；旋转力传输机构包括旋转气缸和操作 工具的齿轮；以及在第一操作模式和第二操作模式之间切换操作模式的切换 机构，在第一操作模式中，所述通孔与空气室之间流体连通切断，在第二操 作模式中，通孔与空气室保持流体连通，切换机构包括限制移动元件的位移 量的限位机构。
本发明中采用设置于气缸外壁与壳体之间的限位机构，不需要额外占 用工具的空间，即可实现对锤钻的模式切换。整个工具的结构紧凑，制造和 装配成本低。
根据本发明，所述限位机构包括相对气缸径向移动或者相对气缸枢轴 转动的锁定元件。这样，与气缸外壁配合的零件变少了 ，相应的加工要求较 高配合面也不存在了，生产成本因此降低。
优选的，所述限位机构包括套设于气缸外的环形套，所述环形套驱动 锁定元件在邻近移动元件的位置和远离移动元件的位置之间移动或者转动。 切换机构通过一个功能切换钮就可以驱动限位机构起作用，操作者操作简 单、方便。
优选的，所述限位机构还包括设于环形套和气缸之间的弹性元件，这 样，环形套被释放时，锁定元件能够在弹性元件的弹性力作用下自动的回复 到脱离气缸内壁内的位置上去。不需要施加额外的驱动力。优选的，所述弹 性元件是压缩弹簧。优选的，所述环形套主体为环形，其内壁包括锥面和圆柱面，所述锁 定元件可在锥面和圆柱面间移动。锥面与圆柱面之间光滑过渡，既可以为锁 定元件处于不同的位置提供空间，也可以为锁定元件保持在不同的位置提供 一定驱动力。当然，锥面也可以由部分球面代替，所述锁定元件是钢球的情 况下，球面与钢球配合更有利于锁定元件的移动和定位。
锁定元件的结构形式也可以不是钢球。所述锁定元件包括截面形状为 圆柱的顶部和延伸部，所述延伸部截面直径小于顶部截面直径。这样，小直 径截面的延伸部可以伸入到气缸内壁中限定移动元件的轴向位移量，而大直 径截面的顶部突出于气缸外，与切换机构相配合。
优选的，所述延伸部的截面直径自顶部沿轴向逐渐减小。从而，延伸 部可以比较容易从气缸上的孔中移动。
优选的，所述顶部邻近延伸部的一端开设有凹槽，弹性件收容于凹槽 内。由此，在锁定元件和环形套之间建立起自动复位的连接关系。
优选的，所述延伸部伸入气缸内的长度大于所述移动元件外壁与气釭 内壁之间的距离。
根据本发明的一方面，所述移动元件是收容操作工具的夹头套筒。所 述夹头套筒包括接收操作工具的前端和收容于气缸中的后端，滑槽自外壁径 向设置且轴向延伸，气缸与夹头套筒之间设置滚动体收容于所述滑槽内，所 述夹头套筒相对气缸在滚动体位于滑槽邻近夹头套筒前端的一端和滚动体位 于滑槽远离夹头套筒前端的另 一端之间移动。所述气缸上设有与所述通孔轴 向间隔设置的孔，所述孔的轴向位置处于所述滚动体位于滑槽邻近夹头套筒 前端的一端时夹头套筒后端之前。
根据本发明的另 一方面，所述移动元件是与操作工具直接接触的冲 头。所述冲头包括与操作工具接触的前端和收容于气缸中的后端，滑槽自外 壁径向设置且轴向延伸，气缸与所述冲头之间设置滚动件收容于所述滑槽 内，所述冲头相对气缸在滚动件位于滑槽邻近冲头前端的一端和滚动体位于 滑槽远离沖头前端的另 一端之间移动。所述气缸上设有与所述通孔轴向间隔 设置的孔，所述孔的轴向位置处于所述滚动件位于滑槽邻近沖头前端的 一 端 时所述冲头的后端之前。 7根据本发明的另 一 方面，所述移动元件是具有环槽的冲击块。优选 的，所述环形套包括轴向延伸的第一环形部分和第二环形部分，第一环形部 分的外径大于第二环形部分的外径，两环形部分的内径相同。这样，锁定元 件相对气缸枢轴转动时，第一环形部分与第二环形部分之间的部分能够为锁 定元件的转动提供足够的空间。
优选的，切换才几构包括具有偏心销的控制旋钮，所述偏心销驱动所述 限位机构在限定移动元件的轴向位移量的位置和解除对移动元件轴向位移量 的位置之间移动。所述控制旋钮还包括凸轮，所述凸轮驱动切换元件在打开 旋转力传输的位置和关闭旋转力传输的位置之间移动。所述凸轮还驱动切换 元件在限制气缸旋转的位置和允许气缸旋转的位置之间移动。这样，通过一 个功能切换旋钮，锤钻工具就可以轻松的切换不同的工作模式，操作简单方 便。


下面结合附图对本发明的优选实施例进行具体的阐述。 图1是根据本发明的第一实施例的锤钻的部分剖视示意图。 图2是沿图1中A-A线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于冲击力 传输打开状态。
图3是沿图1中A-A线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于冲击力 传输关闭状态。
图4是^f艮据本发明的第一实施例的锤钻的局部剖#见图，此时，锤钻处 于旋转力传输打开状态；
图5是根据本发明的第一实施例的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处
于旋转力传输关闭状态；
图6是根据本发明的第一实施例的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处 于气缸旋转锁定打开状态；
图7是根据本发明的第一实施例的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处 于气缸旋转锁定关闭状态；
图8是根据本发明的第 一 实施例的锤钻的切换机构中调节旋钮的凸轮 和偏心销处于不同工作位置的示意图9是根据本发明的第二实施例的锤钻的部分剖视示意图。
8图10是沿图9中B-B线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于冲击 力传输打开状态。
图11是沿图9中B-B线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于冲击
力传输关闭状态。
图12是根据本发明的第三实施例的锤钻的部分剖视示意图。
图13是沿图12中C-C线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于冲击
力传输打开状态。
图14是沿图12中C-C线的锤钻的局部剖视图，此时，锤钻处于沖击 力传输关闭状态。
图15是沿图14中D-D线的锤钻的局部剖视图。
其中，
1, 1A, 1B锤钻 2壳体 2A电机壳体
2B气缸壳体 4手柄 6开关
8电缆1 0，1 OA, 1 0B切换机构1 2旋钮
14偏心销1 6凸轮1 8机壳内齿
1 9筋板2 0切换元件21弹性体
2 2夕卜齿24内花键26辅助手柄
2 8操作工具30沖击力传输机构31旋转力传输机构
3 3电机34电#几轴36小齿轮
3 8曲柄轴4 0第一齿轮42曲柄销
44连接杆46活塞48活塞销
50气缸5 1纵向轴线52通孑L
53突起54空气室5 5密封圈
5 6, 5 6 A冲击块57环槽58中间轴
6 0第二齿轮62锥齿轮64锥齿轮
6 6外花键68扭力脱扣机构7 0第一离合元件
7 2外齿74内端齿76第二离合元件
7 8外端齿8 0内齿82第一弹性元件
84挡圏86轴承88中间部件
90冲头92滑槽94滚动件
96夹头98夹头套筒1 0 0滑槽101滚动体 106转套 1 1 4 , 2 1 4锥面 118,218,318锁定元件 224顶部 23 0凹槽 3 2 2销
328第二止挡部
104弹性元件 110, 210， 310环形套 116， 2 16， 316弹性元件 120,220,320止挡件 22 8弹性件 3 1 4第二环形部分 326第 一止挡部
10 2钢球
1 0 8,2 0 8,3 0 8限位机构 115,215圆柱面
11 9 ， 2 1 9 ， 3 1 9孑L
2 2 6延伸部
3 12第一环形部分 324扭簧 3 30推力接收部
具体实施例方式
第一实施例
参见下面附图1-8,根据本发明的第一实施例的锤钻1,包括壳体2, 电机33,操作工具28,冲击力传输机构30,旋转力传输机构31，切换机 构10等。锤钻l可以在旋转和冲击模式(锤钻)、只冲击模式(锤)、只 旋转模式(钻)以及中间模式(锤转角)中操作。
锤钻1包括设置在壳体2的后端上的手柄4,设置在手柄4上的开关 6，连接到手柄4上用于将电能供给到锤钻1的电缆8,可旋转的设置在壳 体2上用于切换操作模式的切换机构10,以及设置在靠近壳体2的前端的 辅助手柄26。操作工具28通过夹头96被安装在锤钻1的前端。操作工具 28接收电机33传输过来的冲击力和旋转力，对工件实施不同的加工操作。
壳体2包括电机壳体2A和气缸壳体2B。电机壳体2A容纳电机33作 为锤钻的动力源。电机33上设有电机轴34,小齿轮36与电机轴34 —体 形成。气缸50沿着其纵向轴线51延伸，收容于气缸壳体2B中，并可相对 于气缸壳体2B关于其纵向轴线51转动。
冲击力传输机构30包括曲柄轴38,第一齿轮40,连接杆44,气缸 50,活塞46,沖击块56和中间部件88等，将电机3 3的旋转力转换为活 塞46的往复运动。
冲击块56设置于操作工具28和活塞46之间的气缸中并可轴向滑动。
中间部件8 8包括冲头90。冲头90位于操作工具28和活塞46之间， 外壁上径向延伸有滑槽92,钢球94收容于滑槽92中。通过钢球94与滑 槽92的连接，冲头90可相对于气缸50轴向移动。曲柄轴38平行的设于电机轴34 —侧。第一齿轮40套设于曲柄轴38 上与电机小齿轮36啮合，将电机33的旋转传输到曲柄轴38，进而通过曲 柄轴38的顶部偏心设置的曲柄销42、套设在曲柄销42上的连接杆44转 换为与连接杆44通过活塞销48相连的活塞46的轴向往复运动。
空气室54形成于气缸50中活塞46和冲击块56之间。与空气室54连 通有至少一个通孔52。本实施例中通孔的个数为1个。也可以根据需要设 计为沿着气缸50圆周方向均匀分布的2个，3个或者4个。气缸50与空 气室54之间的流体连通就是通过通孔52打开或者闭合来控制的。当通孔 52打开时，空气室54内的气压与气缸50外气压一致，活塞46在气缸50 内的往复移动不会使冲击块56往复移动。当通孔52闭合时，空气室54内 的压力会随着活塞46的往复移动发生变化，从而移动沖击块56。在此，空 气室54的作用是一个气体弹簧，为冲击块56的往复移动提供动力。
气缸50可旋转地由轴承86和87支撑在气缸壳体2B中，具有沿着其 纵向轴线51延伸的第一端和第二端。
活塞46设于气缸50中邻近第二端，并可以在气缸5 0中相对于气缸5 0 轴向往复移动。
夹头96包括部分的收容于气缸50中的夹头套筒98、套设于夹头套筒 98外的夹头转套106以及设于气缸50前壁与夹头转套106之间的弹性元 件104。夹头套筒98前端开设有若干个径向均布的通孔，钢球102收容于 通孔中，用于锁定操作工具28。夹头套筒98的外壁上轴向延伸有滑槽 100,气缸50前端与夹头套筒98配合的部分设有若干个径向均布的通孔， 钢球94收容于通孔中，并可限定夹头套筒98在滑槽100的轴向长度上移 动。操作元件28通过夹头96与气缸50的第一端相连。
旋转力传输机构3 1包括中间轴58，第二齿轮60,锥齿轮62和64， 离合元件70, 76以及气缸50等。中间轴58垂直于气缸50的纵向轴线5 1 设置，并可旋转的支撑在气缸壳体2B中，位于电机轴34相对曲柄轴38的 另一侧，即曲柄轴38与中间轴58相互平行并分别设置于电机轴34的不同 侧。第二齿轮60固定的连接于中间轴58上，与电机小齿轮36啮合。锥齿 轮62设置于中间轴5 8的一端，与套设在气缸5 0外的锥齿轮64相互啮 合。锥齿轮62与锥齿轮64的轴线相互垂直。第二离合元件76的内齿80 与气缸50外壁上设置的突起53啮合，第一离合元件70与第二离合元件
1176通过内端齿74和外端齿78相互配合在一起，并且通过切换机构10使 第一离合元件70与锥齿轮64结合在一起，带动气缸50转动，将电机轴 34传递的旋转驱动力传递到气缸50。
切换机构10包括通孔52,限位机构108,切换元件20,控制旋钮12 和旋转锁定机构18等。控制旋钮12包括凸轮16和偏心销14。控制旋钮 12用于打开和关闭沖击力到操作工具28的传输，并打开和关闭旋转力到操 作工具28的传输，由此在旋转和冲击模式(锤钻)、只冲击模式(锤)以 及只旋转模式(钻)之间切换操作模式。
本实施例中，限位机构1 0 8限制夹头套筒9 8的轴向位移。
夹头套筒98包括接收操作工具28的前端和收容于气缸50中的后 端，滑槽100自外壁径向设置且轴向延伸，气缸50与夹头套筒98之间设 置滚动体101收容于滑槽100内，夹头套筒98相对气缸50在滚动体101 位于滑槽100邻近夹头套筒98前端的一端和滚动体101位于滑槽100远 离夹头套筒98前端的另一端之间移动。夹头套筒98的轴向位移量为Sl, 由滑槽100的轴向长度决定。气缸50上设有与通孔52轴向间隔设置的孔 119,孑L 119的轴向位置处于滚动体IOI位于滑槽IOO邻近夹头套筒98前 端的一端时夹头套筒98后端之前。
限位机构108包括环形套110,锁定元件118,弹性元件116以及止 挡件120。气缸50与夹头套筒98的端部相邻的位置上径向开设有若干均 布的孔119,锁定元件118在此处是钢球，收容于孔119中。弹性元件 116是压缩弹簧，其一端抵靠在轴承86上，另 一端抵靠在环形套110的端 面上。环形套110主体为环形主体，其内壁包括锥面114和圆柱面115。 其中，圆柱面1 15与锥面1 14光滑连接，锁定元件1 18能够不需要很大的 力在两个面之间移动。当然，锥面也可以由部分球面代替，锁定元件是钢球 的情况下，球面与钢球配合更有利于锁定元件的移动和定位。
通常状态下，弹性元件116施加弹性力使环形套110抵靠在止挡件 120上，钢球的球面与环形套110内部锥面/部分球面114啮合。此时，钢 球全部位于气缸50的壁内，夹头套筒98可以自由的在气缸5 0内轴向移 动，移动到最大位移Sl。沖击块56能够越过通孔52，冲击块56的轴向 移动足以使活塞46的轴向移动产生气室54内的压力变化，实现对冲头90 和操作工具28的冲击。
12与当环形套110被偏心销14推动，克服弹性元件116的弹性力反方 向移动时，钢球与环形套1 10的内部锥面/部分球面114脱开，进而^皮环形 套110的内圆柱面115压向孔119的直径较小的一端，即锁定元件118相 对气缸50径向移动，从而，钢球的部分球面超出气缸50内壁，限制夹头 套筒98沿着朝向活塞46轴向移动的位移量，夹头套筒98无法移动到最大 位移Sl,也就无法使冲头90与冲击块56接触。这样，即使冲击力传输机 构30工作的状态下，由于夹头套筒98不能够实现足够的轴向位移Sl ,使 得冲击块56无法越过通孔52,也就无法关闭气室54,产生压力变化，实 现冲击。
切换元件20,包括其外表面上设置的外齿22和其内表面上设置的内花 24。切换元件20可在凸轮16的作用下沿着气缸50的轴线5 1方向移动 到不同的工作位置，可选择的与机壳内齿18啮合或脱开，同时可选择的使 第一离合元件70和锥齿轮64相连或脱开。当切换元件20位于图1所示的 位置时，其外齿22与机壳内齿18相啮合，其内花键24与第一离合元件 70的外齿72相喷合，第一离合元件70的内端齿74与第二离合元件76的 外端齿7 8相啮合，第二离合元件76的内齿80与气缸50上的突起53相啮 合。此时，锥齿轮64相对于气缸50空转，气缸50相对于气缸壳体2B固 定。切换元件20与壳体2之间设置有弹性体21 ,为切换元件20的移动提 供弹性回复力。弹性体21在此处是压缩弹簧，其一端抵靠在切换元件20 的端面上，另一端抵靠在壳体2上。气缸壳体2B内部设置有筋板19,用 于抵住弹性体21 。
机壳内齿18是一个旋转锁定机构，通过切换元件20的移动，与气缸 50结合或者脱开，由此锁定和解锁气缸50的旋转。
扭力脱扣机构68包括第一离合元件70、第二离合元件76以及第一弹 性元件82。第一离合元件70可轴向移动的套设于气缸50外，具有径向设 置的外齿72和轴向设置的内端齿74。第二离合元件76同样套设于气缸5 0 外，其外径小于第一离合元件70的内部凹槽的直径，具有外端齿78和内 齿80。第一弹性元件82是弹簧，套设在气缸50外， 一端抵靠在第一离合 元件70的端面上，另 一端抵靠在固定于气缸50外的挡圈84上。第一弹性 元件82始终将第一离合元件70压向第二离合元件76。当旋转力传输机构 3 1工作时，锥齿轮64与第一离合元件70通过切换元件20相连，电机33将旋转力传递到锥齿轮64,进而传递给气缸50和操作工具28。当操作工具28承受的扭矩载荷超过一定数值时，第一离合元件70与第二离合元件76的内端齿74与外端齿78会脱扣。此时，虽然第一离合元件70与锥齿轮64是相互连接的，但是由于气缸50受到的负载过大，停止转动，而与气缸50相连的第二离合元件76也会停止转动，第一离合元件70会克服第一弹性元件82的弹性力发生轴向移动，内端齿74与外端齿78之间打滑。电机33仍然驱动锥齿轮64转动，但是不再带动气缸5 0转动，而气缸5 0固定不动也不会影响锥齿轮64的转动，不会引起电机33堵转。
特别的，切换机构IO对锤钻1的功能模式转换操作状况如下所述。
冲击力传输的打开/关闭
切换机构10中的控制旋钮12旋转，环形套110在弹性元件116的弹性力作用下， 一端抵靠在止挡件120上，锁定元件1 18位于气缸50壁内，与夹头套筒98脱开接合。当操作工具28抵靠到工件上，反作用力推动中间部件88向后移动，中间部件88中的冲头90朝向冲击块56移动达到最大行程后，能够继续推动冲击块56向后移动，使密封圈55越过通孔52，从而在冲击块56和活塞46之间形成密封的空气室54。此时，通孔52与空气室54之间的流体连通被切断，冲击力的传输处于打开状态。
切换机构10中的控制旋钮12旋转，使环形套110与锁定元件118克服弹簧力作用移动，将气缸50与夹头套筒98相对轴向锁定，即夹头套筒98朝向冲击块56的轴向位移量被限定。当操作工具28抵靠到工件上，反作用力推动中间部件88向后移动，中间部件88中的沖头90朝向冲击块56移动达到最大行程后，不能够相对气缸50继续移动，也就不能使冲击块56移动密封通孔52。此时，通孔52与空气室54之间保持流体连通，冲击力的传输处于关闭状态。
旋转力传输的打开/关闭
切换机构10中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向后移动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66啮合。这样，电机小齿轮36通过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，并通过离合元件70， 76使气缸50与锥齿轮64 —起旋转。此时，旋转力的传输处于打开状态。切换机构10中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向前移动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66脱开。这样，电机小齿轮36通过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，但锥齿轮64的旋转无法传递到气缸50，锥齿轮64套在气缸50上空转。此时，旋转力的传输处于关闭状态。气釭旋转锁定的打开/关闭
切换机构10中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向前移动，其外齿22与机壳内齿18啮合，离合元件70, 76相对机壳2圆周方向固定，因而气缸50与壳体2相对周向固定。此时，气缸5 0的旋转锁定处于打开状态。切换机构10中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向后移动，其外齿22与机壳内齿18脱开，从而离合元件70, 76与气缸50相对于壳体2可周向旋转。此时，气缸50的旋转锁定处于关闭状态。
下面对本发明中的锤钻1处于不同的操作模式时的操作进行说明。1 )只冲击模式，即锤模式
在锤模式中，操纵工具28能够执行往复沖击，但不能被电机33驱动旋转。即锤钻1的冲击力传输处于打开状态，而旋转力传输处于关闭状态，同时，气缸的旋转锁定处于打开状态。切换机构10中的偏心销14和凸轮16的位置如图8中虚线I所示。此时，切换元件20与锥齿轮64脱离而与机壳内齿1 8结合，锁定元件1 1 8部分的落入气缸5 0内壁内。
2) 中间模式，即锤转角模式
在锤转角模式中，操作工具28能够执行往复冲击，不能被电机33驱动旋转，而能够被操作者主动旋转。即锤钻1的冲击力传输处于打开状态，而旋转力传输处于关闭状态，同时，气缸的旋转锁定处于关闭状态。切换机构1 0中的偏心销1 4和凸轮1 6的位置如图8中虚线所示的位置II 。位置I与位置II之间转角为a 1 。此时，切换元件20与锥齿轮64和机壳内齿18同时脱开，锁定元件1 1 8部分的落入气缸50内壁内。
3) 旋转和冲击模式，即锤钻模式
在锤钻模式中，锤钻1将冲击力施加到操作工具28上同时驱动其旋转。即锤钻1的冲击力传输和旋转力传输均处于打开状态，而气缸的旋转锁定处于关闭状态。当切换机构10被旋转以选择锤钻操作模式时，切换机构10中的偏心销14和凸轮16的位置如图8中实线所示的位置III。位置
15II与位置III之间转角为a 2。此时，切换元件20与锥齿轮64结合而与机壳内齿18脱开，锁定元件118部分的落入气缸5 0内壁内。4 )只旋转模式，即钻模式
在钻模式中，操作工具28被电机33驱动旋转，但不能执行往复冲击。即锤钻1的冲击力传输处于关闭状态，旋转力传输均处于打开状态，同时，气缸的旋转锁定处于关闭状态。切换机构10中的偏心销14和凸轮16的位置如图8中虚线所示的位置IV。位置III与位置IV之间转角为a3。此时，切换元件20与锥齿轮64结合并且与机壳内齿18脱开，锁定元件1 18位于气缸50壁中。
第二实施例
参照附图9-11,说明本发明第二实施例的锤钻1A。在第二实施例中，锤钻1 A的基本结构与第一实施例相同，因此，对应的零部件的标号也相同。在此仅针对不同的部分做出说明。
本实施例中，限位^L构208限制冲头90的轴向位移。
冲头90与操作工具28直接接触。冲头90包括与操作工具28接触的前端和收容于气缸50中的后端，滑槽92自外壁径向设置且轴向延伸，气缸50与沖头90之间设置滚动件94收容于滑槽92内，冲头90相对气缸5 0在滚动件94位于滑槽92邻近冲头90前端的一端和滚动体94位于滑槽92远离冲头90前端的另 一端之间移动。冲头90的轴向位移量为S2,由滑槽92的轴向长度决定。气缸50上设有与通孔52轴向间隔设置的孔219,孔219的轴向位置处于滚动件94位于滑槽92邻近冲头90前端的一端时冲头90的后端之前。
限位机构208包括环形套210,锁定元件218,弹性元件216以及止挡件220。气缸50与沖头90的端部相邻的位置上径向开设有若干均布的锥形孔219，锁定元件218在此处是钢柱，部分的收容于锥形孔119中。环形套210驱动锁定元件218在部分落入气缸50内壁内的位置和远离气缸50内壁的位置之间移动。限位机构208还包括设于环形套210和气缸50之间的弹性元件216,这样，环形套210被释放时，锁定元件218能够在弹性元件216的弹性力作用下自动的回复的远离气缸50内壁内的位置上去。此处，弹性元件216是压缩弹簧。环形套210主体为环形，其内壁包括锥面2 1 4和圆柱面215,锁定元件2 1 8可在锥面2 1 4和圆柱面215间移
16动。锥面214与圆柱面215之间光滑过渡，既可以为锁定元件218处于不同的位置提供空间，也可以为锁定元件218保持在不同的位置提供一定驱动力。锁定元件218包括截面形状为圆柱的顶部224和延伸部226,延伸部226截面直径小于顶部224截面直径。并且，延伸部226的截面直径自顶部224沿轴向逐渐减小。顶部224邻近延伸部226的一端开设有凹槽230,弹性件228收容于凹槽230内。延伸部22 8伸入气缸5 0内的长度大于沖头90外壁与气缸50内壁之间的距离。在本实施例中，冲头90与气缸50之间设置的是夹头套筒98,也就是说，冲头90的外壁与气缸50的内壁之间的距离是夹头套筒98的壁厚。锁定元件218可以相对气缸50径向移动，延伸部226在与冲头90的后端相抵的位置和远离沖头90后端的位置之间移动。
通常状态下，弹性元件216施加弹性力使环形套210抵靠在止挡件220上，锁定元件218的顶部224与环形套210内部锥面214啮合。此时，延伸部226的一部分位于气缸50的壁内，另一部分位于气缸50的内壁之内，其端部不超过夹头套筒98的内壁，因而，不会与冲头90相接触。夹头套筒98和冲头90均可以自由的在气缸50内轴向移动，夹头套筒98可移动到最大位移Sl ，而冲头90可以移动到最大位移S2。此时，沖击块56能够越过通孔52,冲击块56的轴向移动足以使活塞46的轴向移动产生气室54内的压力变化，实现对冲头90和操作工具28的冲击。
与当环形套210被偏心销14推动，克服弹性元件216的弹性力反方向移动时，锁定元件218的顶部224与环形套210的内部锥面214脱开，进而锁定元件218的顶部224被环形套210的内圆柱面215径向向气缸50内压，进而锁定元件218的延伸部226进一步向气缸50内移动，直至端部超出夹头套筒98的内壁，限制沖头90朝向活塞46的轴向移动。这样，即使冲击力传输机构30工作的状态下，由于沖头90不能够实现足够的轴向位移S2,不能与冲击块56接触，使得沖击块56无法越过通孔52,也就无法关闭气室54,产生压力变化，实现沖击。
针对本实施例中的切换机构IOA对锤钻1A的功能模式转换操作状况如下所述。
冲击力传输的打开/关闭
17切换机构10A中的控制旋钮12旋转，环形套210与锁定元件218在 弹性元件216的弹性力作用下，锁定元件218的延伸部226部分的位于气 缸50内，同时与夹头套筒98和冲头90脱开接合。当操作工具28抵靠到 工件上，反作用力推动中间部件8 8向后移动，中间部件8 8中的冲头90朝 向沖击块56移动达到最大行程S2后，能够继续推动冲击块56向后移动， 使密封圏55越过通孔52,从而在沖击块56和活塞46之间形成密封的空 气室54。此时，冲击力的传输处于打开状态。切换机构IOA中的控制旋钮 12旋转，使环形套210与锁定元件218克服弹簧力作用移动，将气缸50 与沖头90相对轴向锁定，即冲头90朝向冲击块5 6的轴向位移量被限定。 当操作工具28抵靠到工件上，反作用力推动中间部件88向后移动，中间 部件88中的冲头90朝向冲击块56移动无法达到最大行程S2,不能够相 对气缸50继续移动与冲击块56接触，也就不能使冲击块56移动密封通孔 52。此时，沖击力的传输处于关闭状态。
旋转力传输的打开/关闭
切换机构10A中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向后移 动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66啮合。这样，电机小齿轮36通 过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，并通过离合 元件70, 76使气缸50与锥齿轮64 —起旋转。此时，旋转力的传输处于打 开状态。切换机构10A中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20 向前移动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66脱开。这样，电机小齿轮 36通过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，但锥 齿轮64的旋转无法传递到气缸50,锥齿轮64套在气缸50上空转。此 时，旋转力的传输处于关闭状态。 气缸旋转锁定的打开/关闭
切换机构10A中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向前移 动，其外齿22与机壳内齿18啮合，离合元件70, 76相对壳体2圆周方向 固定，因而气缸50与壳体2相对周向固定。此时，气缸50的旋转锁定处 于打开状态。切换机构10A中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件 20向后移动，其外齿22与机壳内齿18脱开，从而离合元件70, 76与气 缸50相对于壳体2可周向旋转。此时，气缸50的旋转锁定处于关闭状 态。
18由此，锤钻1A可在切换机构10A的作用下分别处于单锤、单钻、锤钻以及锤转角的工作模式。第三实施例
参照附图12-15,说明本发明第三实施例的锤钻1B。在第三实施例中，锤钻1B的基本结构与第一实施例相同，因此，对应的零部件的标号也相同。在此仅针对不同的部分做出说明。
限位机构3 08限制冲击块56A的轴向位移量。
冲击块56A收容于气缸50中，可在轴向越过通孔52,从而使通孔52与气室54保持流体连通或者将通孔52与气室54之间的流体连通切断。当通孔52^皮密封时，冲击块56A会在气缸50内往复移动，对冲头90施加沖击力。夹头套筒98与冲头90均可相对气缸50轴向移动，其位移量分别取决于各自外壁上开设的滑槽的长度。当夹头套筒98与冲头90朝向沖击块56A移动至最大行程Sl和S2，冲头90推动沖击块56A朝向活塞46移动，越过通孔52,则传递锤击，若冲头90不推动冲击块56A,则无法传递锤击。本实施例中，在气缸50上设有与通孔52轴向间隔设置的孔319,收容限位机构308。冲击块56A朝向活塞46方向的轴向移动被限位机构308限定。
冲击块56A基本上呈圆柱形，其外壁上开设有一圏环槽57。环槽57具有预定的轴向长度。
限位机构308包括环形套310，锁定元件3 18，弹性元件316,枢轴销322,扭簧324以及止挡件320等。
气缸5 0与冲击块56A的端部相邻的位置上径向开设有若干均布的孔319，本实施中，孔319的个数是一个。本领域技术人员可根据沖击力的需要设置不同个数的孔。锁定元件318在此处是一个楔形件，通过销322与气缸50枢转相连，气缸50与锁定元件318之间还设置扭簧324。其中，销322的轴线与气缸50轴线垂直但不相交。锁定元件318包括第一止挡部326、第二止挡部328以及推力接收部330。其中第一止挡部326和第二止挡部3 28与推力接收部330分别位于锁定元件318的不同端面，方向相反。锁定元件318可以相对气缸50围绕销322枢轴转动，从而位于远离冲击块56A的位置和邻近冲击块56A的位置。环形套310套设于气缸50外，驱动锁定元件318在邻近冲击块56A 的位置和远离冲击块56A的位置之间移动。环形套310主体为环形，包括 两个轴向延伸的环形部分3 1 2和314。第 一 环形部分312的外径大于第二 环形部分314的外径，两环形部分312和314的内径相同。这样，锁定元 件3 18相对气缸50枢轴转动时，第一环形部分312与第二环形部分314 之间的部分能够为锁定元件318的转动提供足够的空间。
限位机构308还包括设于环形套310和气缸50之间的弹性元件 316，这样，环形套310被释放时，锁定元件318能够在弹性元件316的 弹性力作用下自动的回复到邻近冲击块56A的位置上去。此处，弹性元件 316是压缩弹簧，其一端抵靠在轴承86上，另一端抵靠在第一环形部分 3 1 2朝向第二环形部分3 1 4的端面上。
通常状态下，弹性元件316施加弹性力使环形套310抵靠在止挡件 320上，锁定元件3 18与环形套3 10脱开结合，在扭簧324的作用下，第 二止挡部326位于气缸50内壁以内。如果第二止挡部328与冲击块56A 的环槽57端面相"l氐，冲击块56A不能朝接近活塞46的方向移动。如果第 二止挡部328位于气缸50内壁以内，并且冲击块56A与推力接收部330 相抵，而与第二止挡部328相背离，则冲击块56A可以在冲头90的作用 下轴向移动，冲击块56A可以朝远离活塞46的方向移动，推动锁定元件 318围绕销322转动，使第二止挡部328与气缸50内壁相抵，进而冲击块 56A越过锁定元件318，锁定元件318将位于沖击块56A的环槽57中。 此时，如果沖击块56A继续朝接近活塞46的方向移动，锁定元件318的 第二止挡部328将会与环槽57端面相抵，而锁定元件318的第一止挡部 326与气缸内壁相抵，锁定元件318不能够围绕销322转动，冲击块56A 朝接近活塞46的方向的轴向移动被限定，无法越过通孔52。此时，虽然夹 头套筒98和冲头90均可以自由的在气缸50内轴向移动。但是，由于冲击 块56A朝接近活塞46方向的轴向移动被限位机构308限定，不能够越过 通孔52,无法产生气室54内的压力变化，不能实现冲击块56A对冲头90 和操作工具28的冲击。
与当环形套310被偏心销14推动，克服弹性元件316的弹性力反方 向移动时，其第二环形部分3 1 4与锁定元件3 18的推力4妻收部3 3 0相抵， 锁定元件318被推动围绕销322克服扭簧324的作用力转动，直至第一止挡部326和第二止挡部328同时与气缸50内壁相抵。此时，锁定元件318的第二止挡部328收容于气缸50内壁上径向开设的槽内，不会与气缸50内的移动元件接触，也就是说，锁定元件318不会限定冲击块56A在气缸5 0内的轴向移动。这样，由于夹头套筒98和冲头90均可以自由的在气缸50内轴向移动，夹头套筒98可移动到最大位移Sl ，而冲头90可以移动到最大位移S2。此时，冲击块56A能够越过通孔52，冲击块56A的轴向移动足以使活塞46的轴向移动产生气室54内的压力变化，实现对冲头90和操作工具28的沖击。
针对本实施例中的切换机构IOB对锤钻1B的功能模式转换操作状况如下所述。
沖击力传输的打开/关闭
切换机构10B中的控制旋钮12旋转，偏心销14不与环形套310接触，锁定元件3 18与环形套310脱开结合，在扭簧324的作用下，第二止挡部326位于气缸50内壁以内，并与沖击块56A的环槽57端面相抵，而锁定元件3 18的第一止挡部326与气缸50内壁相抵，锁定元件3 18不能够围绕销322转动，沖击块56A朝接近活塞46的方向的轴向移动被限定，无法越过通孔52。当操作工具28抵靠到工件上，反作用力推动中间部件8 8向后移动，中间部件8 8中的冲头90朝向沖击块5 6 A移动达到最大行程S2，但是，冲击块56A由于被锁定元件318抵住，不能够朝接近活塞46的方向移动，也就无法传递冲击力。此时，冲击力的传输处于关闭状态。切换机构1 OB中的控制旋钮1 2旋转，使偏心销1 4驱动环形套3 1 0与锁定元件318克服弹簧力作用移动，锁定元件318相对气缸50围绕销322转动直至第一止挡部326和第二止挡部328同时与气缸50内壁相抵。当操作工具2 8抵靠到工件上，反作用力推动中间部件88向后移动，中间部件88中的沖头90朝向冲击块56A移动达到最大行程S2后，由于锁定元件3 18的第二止挡部3 28收容于气缸50内壁上径向开设的槽内，不会与气缸50内的移动元件接触，因而沖击块56A不能向后移动，使密封圈55越过通孔52，从而无法在冲击块56A和活塞46之间形成密封的空气室54。此时，冲击力的传输处于打开状态。
旋转力传输的打开/关闭切换机构10B中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向后移 动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66啮合。这样，电机小齿轮36通 过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，并通过离合 元件70, 76使气缸50与锥齿轮64 —起旋转。此时，旋转力的传输处于打 开状态。切换机构10B中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20 向前移动，其内花键24与锥齿轮64的外花键66脱开。这样，电机小齿轮 36通过旋转力传输机构31将电机33的旋转力传输到锥齿轮64上，但锥 齿轮64的旋转无法传递到气缸50，锥齿轮64套在气缸50上空转。此 时，旋转力的传输处于关闭状态。 气缸旋转锁定的打开/关闭
切换机构10B中的控制旋钮12旋转，凸轮16推动切换元件20向前移 动，其外齿22与机壳内齿18啮合，离合元件70, 76相对气缸壳体2B圆 周方向固定，因而气缸50与气缸壳体2B相对周向固定。此时，气缸50的 旋转锁定处于打开状态。切换机构10B中的控制旋钮12旋转，凸轮16推 动切换元件20向后移动，其外齿22与机壳内齿18脱开，从而离合元件 70, 76与气缸50相对于壳体2可周向旋转。此时，气缸50的旋转锁定处 于关闭状态。
由此，锤钻可在切换机构10B的作用下分别处于单锤、单钻、锤钻以 及锤转角的工作模式。只是，由于限位机构3 08中环形套3 10的移动方向 对于功能切换的作用与前两个实施例不同，相应的控制旋钮上凸轮16与偏 心销14的位置关系也会相应的发生变化，以适应于不同的工作模式需要。
当然，本发明中的切换机构也可以设置的简单。如果仅控制冲击力传输 的打开和关闭，锤钻可以仅处于单钻和锤钻两种工作模式。此时，控制旋钮 12上只需要设置偏心销14,由偏心销14的不同位置确定限位机构限制移 动元件的位移，或者解除限位机构对移动元件轴向位移的限定。或者仅控制 冲击力传输的打开和关闭，以及旋转力传输的打开和关闭，锤钻可以处于单 锤、单钻和锤钻三种工作模式。此时，控制旋钮12上的凸轮16与偏心销 14共同作用，确定限位才几构和旋转力传输机构的位置，相应地，切换机构 中的切换元件的结构也设置的筒单。
2权利要求
1.一种锤钻，包括壳体(2)；设置于壳体中产生旋转力的电机(33)；操作工具(28)；冲击力传输机构(30)，包括可旋转的支撑在壳体中并具有轴向延伸第一端和第二端的气缸(50)，操作工具通过夹头(96)与第一端相连，设置于气缸中邻近第二端并且可轴向移动的活塞(46)，将电机的旋转力转换为活塞的往复运动的运动转换机构，以及设置在气缸中位于操作工具和活塞之间并可轴向移动的移动元件(98；90；56A)，活塞与移动元件之间的气缸中形成空气室(54)，气缸具有至少一个通孔(52)提供空气室与气缸外的流体连通；旋转力传输机构(31)包括旋转气缸和操作工具的齿轮；以及在第一操作模式和第二操作模式之间切换操作模式的切换机构(10)，在第一操作模式中，所述通孔与空气室之间流体连通切断，在第二操作模式中，通孔与空气室保持流体连通，其特征在于切换机构包括限制移动元件的位移量的限位机构(108；208；308)。
2. 根据权利要求1所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(108; 208 ) 包括相对气缸径向移动的锁定元件(118; 218)。
3. 根据权利要求2所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(108; 208 ) 包括套设于气缸外的环形套(110; 210),所述环形套驱动锁定元件在 邻近移动元件的位置和远离移动元件的位置之间移动。
4. 根据权利要求3所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(108; 208 ) 还包括设于环形套和气缸之间的弹性元件(116; 216)。
5. 根据权利要求4所述的锤钻，其特征在于所述弹性元件是压缩弹簧。
6. 根据权利要求4所述的锤钻，其特征在于所述环形套主体为环形，其 内壁包括锥面(114; 214)和圆柱面(115; 215),所述锁定元件可在 锥面和圆柱面间移动。
7. 根据权利要求4所述的锤钻，其特征在于所述锁定元件(118)是钢 球。
8. 根据权利要求4所述的锤钻，其特征在于所述锁定元件(218)包括截 面形状为圆柱的顶部(224 )和延伸部(226 )，所述延伸部截面直径小 于顶部截面直径。
9. 根据权利要求8所述的锤钻，其特征在于所述延伸部的截面直径自顶部沿轴向逐渐减小。
10. 根据权利要求8所述的锤钻，其特征在于所述顶部邻近延伸部的一端 开设有凹槽(230 )，弹性件(228 )收容于凹槽内。
11. 根据权利要求8所述的锤钻，其特征在于所述延伸部伸入气缸内的长 度大于所述移动元件外壁与气缸内壁之间的距离。
12. 根据权利要求1-11中任一个所述的锤钻，其特征在于所述移动元件(98)是收容操作工具的夹头套筒。
13. 根据权利要求12所述的锤钻，其特征在于所述夹头套筒包括接收操作 工具的前端和收容于气缸中的后端，滑槽(IOO)自外壁径向设置且轴向 延伸，气缸与夹头套筒之间设置滚动体(101)收容于所述滑槽内，所述 夹头套筒相对气缸在滚动体位于滑槽邻近夹头套筒前端的一端和滚动体位于滑槽远离夹头套筒前端的另 一端之间移动。
14. 根据权利要求13所述的锤钻，其特征在于所述气缸上设有与所述通孔 轴向间隔设置的孔(119),所述孔的轴向位置处于所述滚动体位于滑槽 邻近夹头套筒前端的一端时夹头套筒后端之前。
15. 根据权利要求1-11中任一个所述的锤钻，其特征在于所述移动元件(90)是与操作工具直接接触的冲头。
16. 根据权利要求15所述的锤钻，其特征在于所述沖头包括与操作工具接 触的前端和收容于气缸中的后端，滑槽(92)自外壁径向设置且轴向延 伸，气缸与所述冲头之间设置滚动件(94)收容于所述滑槽内，所述冲 头相对气缸在滚动件位于滑槽邻近冲头前端的 一 端和滚动体位于滑槽远 离沖头前端的另 一 端之间移动。
17. 根据权利要求16所述的锤钻，其特征在于所述气缸上设有与所述通孔 轴向间隔设置的孔(219),所述孔的轴向位置处于所述滚动件位于滑槽 邻近冲头前端的 一 端时所述冲头的后端之前。
18. 根据权利要求1所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(308 )包括相 对气缸枢轴转动的锁定元件(318)。
19. 根据权利要求18所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(308 )包括 套设于气缸外的环形套(310 ),所述环形套驱动锁定元件在邻近移动元 件的位置和远离移动元件的位置之间转动。
20. 根据权利要求19所述的锤钻，其特征在于所述限位机构(308 )还包括设于环形套和气缸之间的弹性元件(316)。
21. 根据权利要求20所述的锤钻，其特征在于所述环形套(310)包括轴 向延伸的第 一 环形部分(312)和第二环形部分(314)，第 一 环形部分 的外径大于第二环形部分的外径，两环形部分的内径相同。
22. 根据权利要求18-21中任一个所述的锤钻，其特征在于所述移动元件 是具有环槽(57)的冲击块(56A)。
23. 根据权利要求1所述的锤钻，其特征在于所述切换机构(10)包括具 有偏心销(14)的控制旋钮(1 2 ),所述偏心销驱动所述限位机构在限 定移动元件的轴向位移量的位置和解除对移动元件轴向位移量的位置之 间移动。
24. 根据权利要求23所述的锤钻，其特征在于所述控制旋钮还包括凸轮(16),所述凸轮驱动切换元件(20)在打开旋转力传输的位置和关闭 旋转力传输的位置之间移动。
25. 根据权利要求24所述的锤钻，其特征在于所述凸轮还驱动切换元件在 限制气缸旋转的位置和允许气缸旋转的位置之间移动。
全文摘要
本发明公开了一种锤钻，包括壳体；设置于壳体中产生旋转力的电机；操作工具；冲击力传输机构，包括可旋转的支撑在壳体中并具有轴向延伸第一端和第二端的气缸，操作工具通过夹头与第一端相连，设置于气缸中邻近第二端并且可轴向移动的活塞，将电机的旋转力转换为活塞的往复运动的运动转换机构，以及设置在气缸中位于操作工具和活塞之间并可轴向移动的移动元件，活塞与移动元件之间的气缸中形成空气室，气缸具有至少一个通孔提供空气室与气缸外的流体连通；以及在第一操作模式和第二操作模式之间切换操作模式的切换机构，切换机构包括限制移动元件的位移量的限位机构。整个工具的结构紧凑，制造和装配成本低。
文档编号B25D16/00GK101664917SQ200810215010
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者张士松, 顾育明 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司