專利名稱：具有電動直線驅(qū)動裝置的沖擊機(jī)構(gòu)的制作方法
具有電動直線驅(qū)動裝置的沖擊機(jī)構(gòu)
本發(fā)明涉及一種符合權(quán)利要求1所述特征的，具有電動直線驅(qū)動裝置的沖 擊機(jī)構(gòu)。
通常均M31電機(jī)驅(qū)動沖擊鉆和/或者沖，(以下稱作沖擊錘)，電機(jī)的轉(zhuǎn)
子使得驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn) 傳遞給沖擊機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動元件的往 : 線運(yùn)動。適合作為沖擊機(jī)構(gòu)的尤其是空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，在其中育,使作為驅(qū) 動元件的驅(qū)動活塞往復(fù)運(yùn)動。
編號為DE102 04 861A1的公開說明書就公開了一種用于沖擊錘的空氣 彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，可通過電動直線驅(qū)動裝置驅(qū)動其中的驅(qū)動活塞。驅(qū)動活塞與直 線驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子相耦合，從而將轉(zhuǎn)子的直線往復(fù)運(yùn)動傳遞到驅(qū)動活塞上。在 空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)中，通常通過空氣彈簧將驅(qū)動活塞的運(yùn)動傳遞給沖擊活塞， 沖擊活塞則按照已知的方式朝向沖頭末端或#^接在中間的砧座沖擊。
就此類電磁式直線驅(qū)動系統(tǒng)而言，必須在轉(zhuǎn)子以及與其相耦合的驅(qū)動活塞 到達(dá)其極限位置時對其進(jìn)行制動，以便育,改變運(yùn)動方向。唯有如此，才有可 能實現(xiàn)往復(fù)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)模式。當(dāng)實施制動時，盡管可以將一部分動能轉(zhuǎn)'頓電能 回饋到中間電路之中，但在圍住轉(zhuǎn)子的定子線圈中仍然會產(chǎn)生使tf^擊系統(tǒng)效 率變差的損耗熱。此外，還必須禾擁適當(dāng)?shù)腲i卩體排出損耗熱。
因此，最好將由轉(zhuǎn)子和驅(qū)動活塞所組成的驅(qū)動單元的動能暫時蓄存在彈簧 之中，使其在反轉(zhuǎn)運(yùn)動方向之后可供反向運(yùn)動使用，從而輔助直線驅(qū)動裝置的 電磁驅(qū)動力。
在編號為EP 0 718 075 Al以及DE24 19 164 Al的公開說明書中就公布 了一種用于沖擊機(jī)構(gòu)的電動驅(qū)動裝置，ttt—個機(jī)械螺旋彈簧作為終端擋塊來 截止沖擊活塞的反向運(yùn)動。當(dāng)沖擊活塞重新向前運(yùn)動時，螺旋彈簧就^f畢放出 所蓄存的能量，并且以此來輔助前進(jìn)或沖擊運(yùn)動。但上述沖擊機(jī)構(gòu)并非空氣彈 簧沖擊機(jī)構(gòu)，且驅(qū)動活塞和沖擊活塞之間沒有隔離裝置。
此外，螺旋彈簧的缺點在于可能會在高沖擊速度下發(fā)生破裂，還會產(chǎn)生
很大的振動噪聲。除itk^外，如果螺旋彈簧的尺寸過于偏小，且沖擊活塞的沖擊速度較高，彈簧就會壓縮到底，從而可能會導(dǎo)致沖擊機(jī)構(gòu)受損。
本發(fā)明的任務(wù)在于，闡述一種具有電動直線驅(qū)動裝置的沖擊機(jī)構(gòu)，可在直 線驅(qū)動裝置的運(yùn)動方向反轉(zhuǎn)時對電磁驅(qū)動力進(jìn)行輔助，且不必顧慮出現(xiàn)其它類 型的沖擊機(jī)構(gòu)所具有的缺點。
本發(fā)明所述任務(wù)可3M:權(quán)利要求1所述的沖擊機(jī)構(gòu)加以解決。
本發(fā)明的
有益設(shè)計型式均在相關(guān)^^權(quán)利要求中闡述。
本發(fā)明所述的沖擊機(jī)構(gòu)具有一個電動直線驅(qū)動裝置、 一個可在直線驅(qū)動裝 置作用下在沖擊機(jī)構(gòu)殼體中往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動元件、 一個用于朝向沖頭沖擊的沖 擊元件、以及一個在驅(qū)動元件和沖擊元件之間起到聯(lián)接作用的聯(lián)接裝置，可通 過該耦M置將驅(qū)動元件的運(yùn)動傳遞給沖擊元件。本發(fā)明所述沖擊機(jī)構(gòu)的特征 在于在驅(qū)動元件的前端以風(fēng)或者后端(朝向沖擊方向觀察)有一個起到反轉(zhuǎn) 作用的空腔，且該反轉(zhuǎn)空腔至少可以暫時與大氣隔絕，從而在反轉(zhuǎn)空腔中形成 反作用于驅(qū)動元件以^/或者沖擊元件的反轉(zhuǎn)空氣彈簧。
根據(jù)本發(fā)明BW，在沖擊機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可以在驅(qū)動元件前端以^/或者 后端形成空氣彈簧。當(dāng)驅(qū)動元件朝向空氣彈簧或者容納空氣彈簧的反轉(zhuǎn)空腔方 向運(yùn)動時，驅(qū)動元件的運(yùn)動就會使得這種反轉(zhuǎn)空氣彈簧7承載或受到壓縮。當(dāng)驅(qū) 動元件的直線運(yùn)動反轉(zhuǎn)方向時，反轉(zhuǎn)空氣彈簧中的氣壓就會將作用力施加至鵬 動元件上，從而對運(yùn)動方向的反轉(zhuǎn)予以輔助，并且使驅(qū)動元件反向加速運(yùn)動。
實際上荊卜定要將反轉(zhuǎn)空氣彈簧在空間上沿軸向布置于驅(qū)動元件前端以 ^/或者后端，反轉(zhuǎn)空腔中的反轉(zhuǎn)空氣彈簧其實可以在任意位置中。但關(guān)鍵在 于反轉(zhuǎn)空氣彈簧的作用力應(yīng)可傳遞給驅(qū)動元件(或者沖擊元件)，或者反過 M過驅(qū)動元件(沖擊元件)使得反轉(zhuǎn)空氣彈簧承載。
空氣彈簧系統(tǒng)在沖擊機(jī)構(gòu)方面已經(jīng)取得了非常高的可靠性，并且在相應(yīng)的 設(shè)計中具有良好的效果。由于彈簧變形曲線具有漸變特性(尤其^端范圍 內(nèi))，可避免完全壓縮空氣彈簧，從而使得構(gòu)成空腔的彼此相對運(yùn)動部件可避 免發(fā)生猛烈的固體沖擊負(fù)荷。因此，反轉(zhuǎn)空氣彈簧的結(jié)構(gòu)長度短于線'ft^屬彈 簧系統(tǒng)(螺旋彈簧)的結(jié)構(gòu)長度。此外，空氣彈簧產(chǎn)生的噪聲較少。
在本發(fā)明的一種特別有益的設(shè)計型式中，驅(qū)動元件與直線驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子 聯(lián)接在一起，并且與轉(zhuǎn)子構(gòu)成一個 #^驅(qū)動單元。特別有益的型式為驅(qū)動元 件支撐轉(zhuǎn)子，或者基本上完全通過轉(zhuǎn)子構(gòu)成驅(qū)動元件，使得轉(zhuǎn)子同時具有驅(qū)動
元件的作用。
直線電機(jī)可以是一種開關(guān)磁阻電機(jī)(SR-電機(jī))，在轉(zhuǎn)子運(yùn)動范圍內(nèi)具有多 個驅(qū)動線圈(定子)，可根據(jù)所需的驅(qū)動元件運(yùn)動控制這些線圈的開關(guān)。本發(fā)
明戶;M直線電機(jī)也可以是一種電動驅(qū)動裝置，例如單一電磁線圈形式的驅(qū)動裝
置，可將其作為驅(qū)動元件的驅(qū)動線圈。例如，只要m3i在驅(qū)動元件前端的反向 空腔內(nèi)產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧，就可以使驅(qū)動元件反向運(yùn)動。
在本發(fā)明所述的一種設(shè)計型式中，通過—個作用于驅(qū)動元件和沖擊元件之 間的擋塊來構(gòu)成耦合裝置?？梢酝ㄟ^該擋塊直接將驅(qū)動元件的運(yùn)動傳遞給沖擊
元件。也可以有一種變型，它通過使沖擊元件根據(jù)驅(qū)動元件的運(yùn)動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)
動的兩個擋塊來構(gòu)成耦合裝置。
最好將耦合裝置設(shè)計成布置于驅(qū)動元件和沖擊元件之間，且至少在某一個 方向中具有彈性，尤其是具有彈簧彈性作用的元件。這樣就可以減小噪聲和相
關(guān)部件的機(jī)械負(fù)荷。可以將耦合空氣彈簧用作彈簧元件，以下還將對其進(jìn)行詳
細(xì)解釋。此外，還可以給上述擋塊增加一個彈性元件，或者使其具有一個彈性 層，以便發(fā)揮彈簧彈性作用。
在本發(fā)明所述的一種優(yōu)選設(shè)計型式中，將反轉(zhuǎn)空腔布置于驅(qū)動元件和沖擊 機(jī)構(gòu)殼體之間，尤其在驅(qū)動單元和沖擊殼體之間，且端面朝向驅(qū)動元件。因此，
也可以布置成使反轉(zhuǎn)空腔端面朝向與驅(qū)動元件耦合的轉(zhuǎn)子。通過這種端面布置
形式，可以使反轉(zhuǎn)空腔中所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧直接作用于驅(qū)動單元和驅(qū)動元 件上。
特別有益的方式為反轉(zhuǎn)空腔中所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少應(yīng)可暫時反作 用于驅(qū)動元件的運(yùn)動。這樣驅(qū)動元件就可以在其運(yùn)動過程中將反轉(zhuǎn)空氣彈簧壓 縮，或者使其增壓。在驅(qū)動元件的運(yùn)動方向反轉(zhuǎn)之后，反轉(zhuǎn)空氣彈簧就會釋放 出所儲存的肯讀，從而輔助驅(qū)動元件進(jìn)行反向運(yùn)動。
特別有益的方式為反轉(zhuǎn)空腔中所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少應(yīng)可在驅(qū)動元 件快要換向時反作用于驅(qū)動元件的運(yùn)動方向，這樣反轉(zhuǎn)空氣彈簧就可在驅(qū)動元 件快要換向時對其進(jìn)行制動。視直線驅(qū)動裝置和反轉(zhuǎn)空氣彈簧的設(shè)計尺寸而定，某些隋況下甚至在直線驅(qū)動驢被關(guān)閉的過程中，僅僅通過反轉(zhuǎn)空氣彈簧的作用，就能使驅(qū)動元件反向運(yùn)動。同樣也可以用具有較小功率的直線驅(qū)動裝 置控制驅(qū)動元件反向運(yùn)動。必要時可以配置一個可以連續(xù)測量驅(qū)動元件或轉(zhuǎn)子
準(zhǔn)確停留位置的傳感裝置，這樣就可監(jiān)控反轉(zhuǎn)空氣彈簧的作用?？梢岳脗鞲?裝置以及適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置對直線5區(qū)動^S進(jìn)行適當(dāng)控制，使得驅(qū)動元件和轉(zhuǎn)子 按照設(shè)定的特性曲線進(jìn)fi^動。
在本發(fā)明所述的一種特別有益的設(shè)計型式中，反轉(zhuǎn)空腔是布置于驅(qū)動元件 前端的"第一"空腔，且一部分沖擊元件穿過第一空腔。
除了第一空腔之外，如果在驅(qū)動元件后端再配置一個"第二"空腔，且當(dāng)驅(qū) 動元件與沖擊方向呈反向運(yùn)動時，如果第二空腔中所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少
可在30%以上的驅(qū)動元件運(yùn)動行程范圍內(nèi)起作用，尤其當(dāng)其可在50%以上的驅(qū)動元件反向運(yùn)動行程范圍內(nèi)起作用時，則特別有益。
如上所述，將布置于驅(qū)動元件前端的反轉(zhuǎn)空腔稱作"第一空^"，布置于驅(qū) 動元件后端的反轉(zhuǎn)空腔則稱為"第二空腔'。斑中有區(qū)別的稱法只是為了便于理 解，并沒有其它功能性含義。無論是驅(qū)動元件前端的第一空腔，還是驅(qū)動元件 后端的第二空腔，均為用于容納反轉(zhuǎn)彈簧的"反轉(zhuǎn)空te"，通過反轉(zhuǎn)彈簧支持驅(qū) 動元件進(jìn)行換向，并且適當(dāng)進(jìn)行反向加速。第一和第二空腔可以任選其一，或 者同時布置于沖擊機(jī)構(gòu)之中。
第二空腔中的反轉(zhuǎn)空氣彈簧作用時間比較長，即驅(qū)動元件后端的反轉(zhuǎn)空氣 彈簧盡可能長，使得驅(qū)動單元幾乎可以在其全部反向行程范圍內(nèi)對該反轉(zhuǎn)空氣 彈簧施力，以便對其進(jìn)行壓縮。而當(dāng)驅(qū)動單元朝向沖擊方向向前運(yùn)動時，則將 大部分驅(qū)動能量傳遞給沖擊元件作為沖擊能量，當(dāng)驅(qū)動單元反向運(yùn)動時，就會 存在一定的過剩能量，因為在反向運(yùn)動時不必進(jìn)行沖擊?，F(xiàn)在可將這一過剩能 量用來使位于驅(qū)動元件后端的反轉(zhuǎn)空氣彈簧在盡可能長的行程范圍內(nèi)受力。蓄 存在反轉(zhuǎn)空氣彈簧中的能量可供再次向前運(yùn)動時使用，并且對用于產(chǎn)生沖擊的 直線驅(qū)動裝置起到輔助作用。這樣就可以將直線驅(qū)動裝置的尺寸設(shè)計得小一 些，從而減少定子線圈中的功耗熱量。
線圈所產(chǎn)生的驅(qū)動力與流過線圈的電流成正比，而線圈中的功耗熱量則與 電流平方成正比。沖擊能量與作用力和行程的乘積成正比。如果延長驅(qū)動元 件的行程，就可以減小直線驅(qū)動裝置(即定子線圈)所產(chǎn)生的力，而所獲得的 能效相同，因此就可提高效率。即使空氣彈簧自身也會產(chǎn)生損耗，但總體結(jié) 果仍然優(yōu)于在中間電路中以電氣方式儲存制動能量的方式。
最好在反轉(zhuǎn)空腔和大氣之間設(shè)計一個可暫時封閉的通氣孔?？梢酝ㄟ^通氣
8
孔在反轉(zhuǎn)空腔和大氣之間進(jìn)行平衡，以便補(bǔ)償壓縮過程中所必然出現(xiàn)的間隙損耗。
最好將通氣 L布置于沖擊機(jī)構(gòu)殼體上，且最好在驅(qū)動元件或驅(qū)動單元在沖 擊循環(huán)中所經(jīng)過的范圍內(nèi)。采用這種方式，可以使驅(qū)動元件或驅(qū)動單元直接起 到開啟、閉合通氣孔的作用，從而不必另外添加控制機(jī)構(gòu)。
因此，如果能夠在沖擊循環(huán)過程中根據(jù)驅(qū)動元件和/或者驅(qū)動單元的位置來開啟或閉合通氣孔，則特別有益。
特別有益之處在于將沖擊機(jī)構(gòu)設(shè)計成空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)型式。可將驅(qū)動 元件作為驅(qū)動活塞，將沖擊元件作為沖擊活塞。通過驅(qū)動活塞和沖擊活塞之間 的耦合空腔中起作用的耦合空氣彈簧來構(gòu)成耦M置。耦合空氣彈簧可保證將 驅(qū)動活塞的能量傳遞給沖擊活塞，這就是已知"空氣彈簧沖擊機(jī)枸'的名稱來由。 己知在現(xiàn)有技術(shù)條件下有多種型式的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)。但本發(fā)明的新穎之處 在于可以通過輔助反轉(zhuǎn)空氣彈簧對驅(qū)動活塞和/或者沖擊活塞進(jìn)行制動。也可 以將耦合空氣彈簧當(dāng)作主空氣彈簧，因為大部分沖擊能夠均通過其進(jìn)行傳遞。
在本發(fā)明的一種特別有益的設(shè)計型式中，驅(qū)動活塞基本上圍住沖擊活塞。 沖擊活塞具有一個活塞頂，且耦合空腔以及用于將沖擊能量傳避合沖擊活塞的 耦合空氣彈簧布置于活塞頂后端(參照指向前端的沖擊方向)。在驅(qū)動活塞與 沖擊活塞之間的活塞頂前端還有另一個用于容納回位空氣彈簧的空腔。這種帶 有雙作用空氣彈簧的空心活塞沖擊機(jī)構(gòu)早己為人所知。其驅(qū)動活塞具有一個空 腔，沖擊活塞可以在其中往復(fù)運(yùn)動。回位空氣彈簧可以確保沖擊活塞在完成沖 擊之后進(jìn)行有控制的反向運(yùn)動。因此即使當(dāng)沖擊活塞反向運(yùn)動時，也會將其與 驅(qū)動活塞的運(yùn)動強(qiáng)制聯(lián)系在一起。
為了能夠在活塞頂前端形成回位空氣彈簧的空腔，需要使得驅(qū)動活塞不僅 在后端區(qū)域內(nèi)(也就是在主空氣彈簧的區(qū)域內(nèi))，而且也要在活塞頂前面的前端區(qū)域內(nèi)圍住沖擊活塞。僅i^人活塞頂延伸出的沖擊活塞缸筒可以從驅(qū)動活塞中伸出。
在本發(fā)明的一種首選設(shè)計型式中，反轉(zhuǎn)空氣彈簧僅僅反作用于驅(qū)動活塞， 而不是沖擊活塞。沖擊活塞因此可以自由活動，并且M與驅(qū)動活塞的聯(lián)接來 獲得其總動能。
在本發(fā)明的另一種設(shè)計型式中，反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少在沖擊活塞的運(yùn)動方向
中也可或者甚至僅僅反作用于沖擊活塞。這種型式下的沖擊活塞尤其可以在其 進(jìn)行反向運(yùn)動時朝向反轉(zhuǎn)空氣彈簧運(yùn)動，并且形成增壓，使得并未與驅(qū)動活塞 耦合的反轉(zhuǎn)空氣彈簧能夠支持沖擊活塞隨后向前運(yùn)動。
這一種設(shè)計型式的優(yōu)點在于當(dāng)沖擊活塞與反轉(zhuǎn)活塞為形合連接時，反轉(zhuǎn) 活塞就會反作用于反轉(zhuǎn)空氣彈簧。然后就可以將反轉(zhuǎn)空氣彈簧布置于遠(yuǎn)離沖擊 活塞的地方上。
在本發(fā)明的另一種設(shè)計型式中，反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少可以暫時沿軸向反作用 于驅(qū)動元件或者沖擊元件，且在并非與驅(qū)動元件呈軸向布置的區(qū)域中設(shè)計有反 轉(zhuǎn)空腔。因此就構(gòu)成了一種傳遞機(jī)構(gòu)，可以用來將驅(qū)動元件與反轉(zhuǎn)空腔中所形 成的反轉(zhuǎn)空氣彈簧以力鎖合形式耦合在一起。例如，以這種方式可以在側(cè)面將 反轉(zhuǎn)空腔布置于驅(qū)動元件的旁邊，或者布置于沖擊機(jī)構(gòu)或被其所驅(qū)動的沖擊錘 的另一區(qū)域之中。
這種設(shè)計型式可以將反轉(zhuǎn)空氣彈簧自由地布置于適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。例如，?br> 以將含有反轉(zhuǎn)空氣彈簧的反轉(zhuǎn)空腔布置于驅(qū)動元件的旁邊。
以下將依據(jù)示例并參照附圖，對本發(fā)明的這些以及其它優(yōu)點和特征進(jìn)行詳細(xì)說明。相關(guān)附圖如下
附

圖1:根據(jù)本發(fā)明第一種設(shè)計型式實現(xiàn)的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)的剖面示意
圖，驅(qū)動單元處在后端極限位置中；
附圖2:附圖1所示的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，驅(qū)動單元處在中間位置中；
附圖3:附圖1所示的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，驅(qū)動單元處在前端極限位置中；
附圖4:根據(jù)本發(fā)明第二種設(shè)計型式實現(xiàn)的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)的剖面示意
圖，驅(qū)動單元處在后端極限位置中；
附圖5:附圖4所示的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，驅(qū)動單元處在中間位置中；
附圖6:附圖4所示的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)，驅(qū)動單元處在前端位置極限中；
附圖7:根據(jù)本發(fā)明第三種設(shè)計型式實現(xiàn)的沖擊機(jī)構(gòu)的剖面示意圖；以及
附圖8:根據(jù)本發(fā)明第四種設(shè)計型式實現(xiàn)的沖擊機(jī)構(gòu)的剖面示意圖。
附圖1 3以及4 6所示為本發(fā)明所述空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)兩種不同設(shè)計
型式的簡化剖面圖，尤其是省去了諸如電氣接線端子和傳感器之類的已知元器
件，因為本發(fā)明并不設(shè)計這些元器件。本發(fā)明所述的沖擊機(jī)構(gòu)尤其可以應(yīng)用于
沖擊鉆/或者沖擊錘之中?？梢詫崿F(xiàn)不同類型的沖擊機(jī)構(gòu)，其中最為適用的是空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)。
附圖1 3所示為本發(fā)明的第一種設(shè)計型式，具有通過電動直線驅(qū)動， 進(jìn)行驅(qū)動的空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)。附圖1所示驅(qū)動單元(以下還將詳細(xì)解釋)
處在上端/后端極限位置中，附圖2所示驅(qū)動單元處在中間位置，而附圖3所
示驅(qū)動單元則處在下端/前端極限位置之中。
空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)具有一個驅(qū)動活塞1，該驅(qū)動活塞將沖擊活塞3的活塞 頂2圍住。沖擊活塞3的缸筒4通過驅(qū)動活塞1的前端延伸到?jīng)_擊活塞導(dǎo) 向裝置5之中，并且可以在其最前端位置中朝向沖頭末端6施力，如附圖3所 示。也可以按照己知方式使用中間砧座來替代沖頭末端6。
在驅(qū)動活塞1和沖擊活塞3之間構(gòu)成第一空腔7，主空氣彈簧8就在此 空腔中起作用。驅(qū)動活塞1可以在沖擊機(jī)構(gòu)殼體9中沿軸向往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)沖 擊活塞向前運(yùn)動時，就會在主空氣彈簧8中形成壓力，從而驅(qū)動沖擊活塞3向 前運(yùn)動，使其可以最終朝向沖頭末端6施力。
當(dāng)沖擊活塞1反向運(yùn)動時，主空氣彈簧8中就會出現(xiàn)負(fù)壓，從而吸動沖擊 活塞3及其活塞頂2往回運(yùn)動。也可M作用于沖頭末端6上的沖擊反作用 來支持沖擊活塞3進(jìn)行反向運(yùn)動。此外還可在活塞頂2前面(朝向沖擊方向 觀察)在另一個空腔中構(gòu)成一個回位空氣彈簧10，當(dāng)驅(qū)動活塞1反向運(yùn)動時， 該回位空氣彈簧就會起作用。該回位空氣彈簧同樣也可支持沖擊活塞3進(jìn)行 反向運(yùn)動。
為了補(bǔ)償空氣彈簧8、 10中的空氣損失，在驅(qū)動活塞1的內(nèi)壁上設(shè)計有多 個空氣補(bǔ)償口 11，其作用原理就是現(xiàn)有技術(shù)所采用的原理，因此不再對其進(jìn) 行贅述。已知也有肖,給空氣彈簧8、 10通氣的其它空氣通道來替代空氣補(bǔ) 償口 11，從而補(bǔ)償因壓縮而引起的空氣損失。
通過電動直線驅(qū)動裝置使得驅(qū)動活塞1產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動。為此將驅(qū)動 活塞1與直線驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子12耦合在一起?？梢詅flil多個疊層電工鋼片構(gòu) 成轉(zhuǎn)子12，通過直線驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子13所產(chǎn)生的交變磁場使^^主復(fù)運(yùn)動。此 類直線驅(qū)動裝置的作用原理均已眾所周知，例如在編號為DE102 04 861A1的 公開說明書中就有相關(guān)描述。例如，戶皿直線電機(jī)可以是定子位于外側(cè)的磁阻 電機(jī)。
轉(zhuǎn)子12和驅(qū)動活塞1構(gòu)成一個整體驅(qū)動單元。
在驅(qū)動活塞1前面，即在驅(qū)動活塞1和沖擊機(jī)構(gòu)殼體9之間構(gòu)麟二輔 助空腔14，在附圖1和附圖2所示的健中，該空腔SiliI氣孔15與大氣 魏。
當(dāng)驅(qū)動單元處在附圖3所示的位置中時，轉(zhuǎn)子12已經(jīng)將驅(qū)動活塞1向前 適當(dāng)移動，使得驅(qū)動活塞1越過了通氣孔15。通氣孔15因此被封閉，且將 第二空腔14與大氣隔離。因此就會在第二空腔14中形成空氣彈簧，該空氣 彈簧反作用于驅(qū)動活塞1，并且對其在前進(jìn)或沖擊方向中的運(yùn)動進(jìn)行制動。
驅(qū)動活塞1在其前端構(gòu)成活塞頂面16，以便f灘在第二空腔14中以適當(dāng) 方式形成空氣彈簧，尤其是不讓空氣彈簧反作用于沖擊活塞3，即沖擊活塞應(yīng) 當(dāng)盡可能毫無阻礙iM沖頭末端6施加作用力?；钊斆?6對第二空腔14 中的空氣彈 行壓縮。
視設(shè)計尺寸而定，可以在通氣孔15被驅(qū)動活塞1封閉的時刻斷開定子13 的電流。然后僅僅M31第二空腔14中的空氣彈簧，對由驅(qū)動活塞1和轉(zhuǎn)子12 所組成的驅(qū)動單^it行制動。由于被壓縮的空氣彈簧隨后將會松弛，因lt極可 逆沖擊方向壓迫驅(qū)動單元退回。必要時可以重新激勵定子13，以便支持反向 運(yùn)動。
應(yīng)當(dāng)適當(dāng)定位第二空腔14中的空氣彈簧，或者適當(dāng)設(shè)計其尺寸，使ff^ 沖擊活塞3朝向沖頭末端6施力之前，在下端反轉(zhuǎn)點將驅(qū)動單元截住。
在對面一側(cè)，即在驅(qū)動活塞1后面或者旨驅(qū)動單元后面，在驅(qū)動活塞1 或驅(qū)動單元與沖擊結(jié)構(gòu)殼體9之間構(gòu)成與第二空腔14中的空氣彈簧相對應(yīng)的 第三空腔17。在這些附圖中僅以示意方式表示沖擊機(jī)構(gòu)殼體9。沖擊機(jī)構(gòu)殼 體9當(dāng)然也可以用不同的構(gòu)j機(jī)配而成，或者具有不同于附圖中所示的開鄰。
當(dāng)驅(qū)動單元處在附圖2和附圖3所示的驅(qū)動單元位置中時，第三空腔17 就在與大氣M的通氣孔18上方。
而在附圖1所示的iM中則相反，驅(qū)動單元己^^lil氣孔18，且將其 封閉。第三空腔17因此與大氣隔離，從而可以在其中形成空氣彈簧，尤其如 附圖1所示。該空氣彈簧育嫩在驅(qū)動單元反向運(yùn)動時對其運(yùn)動進(jìn)行制動。視 設(shè)計尺寸而定，第三空腔17中的空氣彈簧可以具有足夠大的力量，以便對反 向運(yùn)動進(jìn)行完全制動，并且使其轉(zhuǎn)變成反運(yùn)動，也就是朝向沖擊方向運(yùn)動。與 第二空腔14中的空氣彈簧的作用類似，這里也可以斷開定子13的電源，或者僅僅以需要的方式接通其電源。
第三空腔17中的空氣彈簧應(yīng)當(dāng)構(gòu)造得盡可能長，從而肯,在較長的驅(qū)動 單元運(yùn)動行程范圍內(nèi)對其進(jìn)行壓縮。與沖擊運(yùn)動相比，驅(qū)動單元反向運(yùn)動時所 需的能量較少，可以將能量儲存在第三空腔17的空氣彈簧之中。隨后當(dāng)驅(qū)動 活塞1向前運(yùn)動時，所儲存的能量就可用來使其朝向沖擊活塞3運(yùn)動。儲存 在第三空腔17的空氣彈簧中的能量具有輔助直線驅(qū)動裝置的作用，可以減小 其設(shè)計尺寸，或者用皿到明顯較高的沖擊能量。
附圖4 6所示為本發(fā)明的第二種設(shè)計型式，其中電動直線驅(qū)動裝置的形 狀與附圖1 3所示第一種設(shè)計型式的形狀有所不同。相同的構(gòu)件均具有相同 的附圖^H己。附圖4所示為處在上端/后端極限位置中的驅(qū)動單元，附圖5所 示為中間位置，附圖6所示為下端/前端極限位置。
例如可以通過永磁電機(jī)來實5貼匕類直線驅(qū)動裝置。
驅(qū)動活塞1支撐住形式為兩個劍形或板形突起20的轉(zhuǎn)子19。在突起20 上固定有稀土磁鐵21，且磁鐵可在定子22中往復(fù)運(yùn)動。
在并未繪出的本發(fā)明的另一種設(shè)計型式中，轉(zhuǎn)子19也可以具有環(huán)形^， 且該環(huán)形突起可以在同樣為環(huán)形的定子中運(yùn)動。
在驅(qū)動活塞1后面構(gòu)成與沖擊機(jī)構(gòu)殼體9共同發(fā)揮作用的第三空腔23，且可以在其中形成空氣彈簧。如上戶;M，應(yīng)對沖擊機(jī)構(gòu)殼體9這一概念作廣義理解。關(guān)鍵之處僅僅在于要能夠在與驅(qū)動活塞1或者由驅(qū)動活塞1和轉(zhuǎn) 子19所構(gòu)成的驅(qū)動單元共同作用下產(chǎn)生一個能夠在其中形成空氣彈簧的空 腔。
在轉(zhuǎn)子19中構(gòu)成一個通氣孔24，且在附圖5所示的位置中將該通氣孔與 沖擊機(jī)構(gòu)殼體9中的通氣孔25相互重疊，使得環(huán)境空氣肖,^1A第三空腔23 之中，以便對之前壓縮空氣彈簧時所損失的空氣進(jìn)行補(bǔ)充。在附圖4和6所 示的位置中，通氣孔24和25并不相互重疊，使得第三空腔23與大氣隔離。
驅(qū)動活塞1和沖擊活塞3的共同作用以及第二空腔14的作用原理與第 一種設(shè)計型式相同，在此不再予以贅述。
附圖7所示為本發(fā)明第三種設(shè)計型式的剖面示意圖。與以上根據(jù)附圖l 6所描述的空彈簧沖擊機(jī)構(gòu)的不同之處在于，附圖7所示的第三種設(shè)計型式涉 及的是一種可以不M空氣彈簧來傳遞沖擊運(yùn)動所需能量的沖擊機(jī)構(gòu)。因lt爐種沖擊機(jī)構(gòu)并非空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)。
與上述空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)一樣，以類似方式M電動直線驅(qū)動，來驅(qū)動 沖擊機(jī)構(gòu)。該沖擊機(jī)構(gòu)具有一個將驅(qū)動元件和直線驅(qū)動，轉(zhuǎn)子的功育離此融
合在一起的驅(qū)動單元30。附圖7僅僅是驅(qū)動單元30的示意圖，因此并未詳 細(xì)表現(xiàn)出轉(zhuǎn)子的構(gòu)造，但以上針對轉(zhuǎn)子12 (附圖1)或者轉(zhuǎn)子19 (附圖4) 所描述的細(xì)節(jié)均適用于該轉(zhuǎn)子。
驅(qū)動單元30可以類似于以上^M的方式在一個環(huán)形沖擊機(jī)構(gòu)殼體9中往 復(fù)運(yùn)動，并且通過定子13產(chǎn)生運(yùn)動。
驅(qū)動單元30為套筒形構(gòu)造，且在其內(nèi)部具有一個空腔區(qū)域，構(gòu)成沖擊元 件的沖擊活塞3可以在其中往復(fù)運(yùn)動。沖擊活塞3以已知的方式朝向附圖7 中并未繪出的沖頭進(jìn)行沖擊。
由一W禹M置將驅(qū)動單元30的運(yùn)動傳遞給沖擊活塞3。該耦M置具 有一個被沖擊活塞3，尤其是沖擊活塞3的活塞頂2所支撐的傳動銷31，該 傳動銷可以沿著沖擊機(jī)構(gòu)的工作方向在驅(qū)動單元30的凹口中往復(fù)運(yùn)動。例如 可以通過穿過沖擊活塞3的活塞頂2的橫銷來構(gòu)成傳動銷31，如附圖7所 示。
通過兩W由向延伸的縱向槽32形成傳動單元30中的凹口，且這些縱向槽 穿過空心圓柱形驅(qū)動單元30的壁面。
在縱向槽32的端面上形成下?lián)鯄K33和上擋塊34，這些擋i央可限定傳動 銷31在縱向槽32中的縱向運(yùn)動范圍。
當(dāng)驅(qū)動裝置30進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動時，就會M相應(yīng)的擋塊33、 34以及傳動銷 31對沖擊活塞3進(jìn)行強(qiáng)制導(dǎo)向。當(dāng)驅(qū)動單元30朝向沖頭方向(工作方向) 向前運(yùn)動時(附圖7所示為向下)，上擋塊34就會壓迫傳動銷31與沖擊活 塞3 —起向下運(yùn)動，同時沖擊活塞3在快要沖擊沖頭或連接在中間的砧座之前 應(yīng)當(dāng)可以自由運(yùn)動，以避fet驅(qū)動單元30和傳動銷31造成有害的反作用。當(dāng) 驅(qū)動單元30隨后作反向運(yùn)動時，下?lián)鯄K33就會與傳動銷31發(fā)生接觸，并且 逆工作方向?qū)⒈粵_頭彈回的沖擊活塞3向后拉。然后驅(qū)動單元30與上擋±央 34將沖擊活塞3再次朝向沖頭加速，重復(fù)執(zhí)行該工作循環(huán)。
因此，在這種設(shè)計型式中，并非ilil空氣彈簧，而MM縱向槽32、擋塊 > 33、 34和傳動銷31來構(gòu)成耦，置，0M構(gòu)造當(dāng)然僅供參考。對于專業(yè)人士
而言，明顯可以看出還有若干方法肖,用來將驅(qū)動單元30的運(yùn)動傳遞給沖擊
活塞3。
附圖8所示為根據(jù)本發(fā)明第四種設(shè)計型式實現(xiàn)的一種沖擊機(jī)構(gòu)的剖面示 意圖。
該沖擊機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)造與附圖7所示的沖擊機(jī)構(gòu)相同。但CT1活塞桿 35以形鎖合形式將沖擊活塞3的活塞頂2與一個反轉(zhuǎn)活塞36耦合在一起。 反轉(zhuǎn)活塞36可以在(例如)屬于沖擊機(jī)構(gòu)殼體9的反轉(zhuǎn)缸筒37中根據(jù)沖擊 活塞3的運(yùn)動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。
反轉(zhuǎn)活塞36和反轉(zhuǎn)缸筒37構(gòu)成反轉(zhuǎn)空腔38，在其中形成反轉(zhuǎn)空氣彈簧39。
在附圖1 3所示的第一種設(shè)計型式中，反轉(zhuǎn)空腔17中的反轉(zhuǎn)空氣彈簧對 驅(qū)動活塞1的反向運(yùn)動進(jìn)行制動，且隨后對向前的運(yùn)動進(jìn)行支持，與這種型式 相類似，也可在沖擊活塞3反向運(yùn)動時將附圖7所示的反轉(zhuǎn)空氣彈簧39繃 緊，從而使其冑^I多隨后對沖擊活塞3的前進(jìn)運(yùn)動進(jìn)行支持。
與上述設(shè)計型式一樣，以對以方式對反轉(zhuǎn)空氣彈簧39的空氣損，行補(bǔ) 償，在此不再對其予以贅述。
就反轉(zhuǎn)空氣彈簧39而言，最好能夠在沖擊活塞3的較^ii動行程范圍內(nèi) 使其增壓。在附圖8所示第四種設(shè)計型式中，會的斜寺別可靠地壓縮反轉(zhuǎn)空氣 彈簧39，因為可以Mii耦^^置在驅(qū)動單元30和沖擊活塞3之間形成的形鎖 合連接來強(qiáng)制沖擊活塞3進(jìn)4，動。
采用本發(fā)明可以提高直線驅(qū)動型沖擊機(jī)構(gòu)的效率。由于將能量暫時儲存在 空氣彈簧之中，因此可以實現(xiàn)較為均勻的耗電量，且峰值負(fù)荷較小。除lifct外， 還可避免在驅(qū)動單元的反轉(zhuǎn)點中對錘殼體形成驟然的沖擊負(fù)荷。采用本發(fā)明所 述的沖擊機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)較大的破碎功率，同時可減少手臂遭受的振動。
權(quán)利要求
1.一種沖擊機(jī)構(gòu)，具有-一個電動直線驅(qū)動裝置(12，13；19，22)；-一個可在直線驅(qū)動裝置(12，13；19，22)作用下在沖擊機(jī)構(gòu)殼體(9)中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動元件(1)；-一個用于朝向沖頭(6)進(jìn)行沖擊的沖擊元件(3)；-一個可在驅(qū)動元件(1)和沖擊元件(3)之間起作用的耦合裝置(8)，可用來將驅(qū)動元件(1)的運(yùn)動傳遞給沖擊元件(3)；其特征在于-朝向沖擊方向觀察，在驅(qū)動元件(1)的前端以及/或者后端有一個起到反轉(zhuǎn)作用的空腔(14，17；23)；且-反轉(zhuǎn)空腔(14，17；23)至少可以暫時與大氣適當(dāng)隔離，使得可以在反轉(zhuǎn)空腔(14，17；23)中形成反作用于驅(qū)動元件(1)和/或者沖擊元件(3)的反轉(zhuǎn)空氣彈簧。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，驅(qū)動元件(1)與直線驅(qū) 動裝置的轉(zhuǎn)子(12)相連，且與轉(zhuǎn)子(12)構(gòu)成一個驅(qū)動單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其1t征在于，耦，置具有一 個在驅(qū)動元件(1)和沖擊元件(3)之間起作用的擋塊(33， 34)。
4. 根據(jù)權(quán)禾腰求1 3中任一項戶腿的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，耦^g具 有一個在驅(qū)動元件(1)和沖擊元件(3)之間至少可在一個方向中起到彈性作 用的元件(8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，反轉(zhuǎn)空腔 (14， 17; 23)的端面朝向驅(qū)動元件(1)和沖擊機(jī)構(gòu)殼體(9)之間，尤其是驅(qū) 動單元和沖擊機(jī)構(gòu)(9)之間的驅(qū)動元件(1)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，可在反轉(zhuǎn)空 腔(14， 17; 23)中產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少可以暫時反作用于驅(qū)動元件(1) 的運(yùn)動方向。
7. 根據(jù)權(quán)禾腰求1 6中任一項戶腿的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，可在反轉(zhuǎn)空 腔(14， 17; 23)中產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少可以在驅(qū)動元件(1)快要反轉(zhuǎn)方 向之前反作用于驅(qū)動元件(1)的運(yùn)動。
8. 根據(jù)權(quán)禾腰求1 7中任一項戶腿的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，反轉(zhuǎn)空腔是布置于驅(qū)動元件(1)前面的第一空腔(14);且沖擊元件(3)的一部分穿過 第一空腔(14)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項戶腿的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，反轉(zhuǎn)空腔是 布置于驅(qū)動元件(1)后面的第二空腔(17; 23);且當(dāng)驅(qū)動元件(1)逆沖擊 方向進(jìn)行反向運(yùn)動時，第二空腔(17; 23)中所形成的空氣彈簧至少可以在沖 擊元件(1)運(yùn)動行程30%以上的范圍內(nèi)，尤其是在驅(qū)動元件(1)全部反向運(yùn) 動行程50%以上的范圍內(nèi)起作用。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項戶誠的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，在反 轉(zhuǎn)空腔(14， 17; 23)和大氣之間有一個可以暫時封閉的通氣孔(15， 18; 24， 25)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10戶腿的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，沖擊機(jī)構(gòu)殼體(9) 中的通氣孔(15， 18; 24， 25)在驅(qū)動元件(1)或者驅(qū)動單元執(zhí)行沖擊循環(huán)時 戶，過的區(qū)域之中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或者11所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，可在沖 擊循環(huán)過程中根據(jù)沖擊元件(1)和/或者驅(qū)動單元的位置來開啟或封閉通氣孔 (15， 18; 24， 25)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1 12中任一項0M的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于 -沖擊機(jī)構(gòu)是一種空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)；-驅(qū)動元件構(gòu)成驅(qū)動活塞(1); -沖擊元件構(gòu)成沖擊活塞(3);且-耦合裝置置具有一個在驅(qū)動活塞(1)和沖擊活塞(3)之間的耦合空腔(7) 中起作用的耦合空氣彈簧(8)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13戶，的沖擊裝置，其特征在于 -驅(qū)動活塞(1)基本上圍住沖擊活塞(3);-沖擊活塞(3)具有活塞頂(2);-朝向沖擊方向觀察，耦合空腔(7)與耦合空氣彈簧(8)布置于活塞頂(2) 的后面；-在驅(qū)動活塞(1)與沖擊活塞(3)之間的活塞頂(2)前面構(gòu)成用于形成 回位空氣彈簧(10)的另一個空腔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或者14所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，反轉(zhuǎn)空 氣彈簧僅僅反作用于驅(qū)動活塞(1)，并不反作用于沖擊活塞(3)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13或者14所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于，反轉(zhuǎn)空 氣彈簧至少在沖擊活塞的某一運(yùn)動方向中僅僅反作用于沖擊活塞(3)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13 16中任一項所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于 -沖擊活塞(3)與反轉(zhuǎn)活塞(36)以形合方式相連；且-反轉(zhuǎn)活塞(36)反作用于反轉(zhuǎn)空氣彈簧(39)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1 17中任一項所述的沖擊機(jī)構(gòu)，其特征在于-反轉(zhuǎn)空氣彈簧至少暫時沿軸向反作用于驅(qū)動元件(1)或者沖擊元件(3); -反轉(zhuǎn)空腔荊肖驅(qū)動元件呈軸向布置；且-有一個用于以力方式將驅(qū)動元件與反轉(zhuǎn)空腔中所構(gòu)成的反轉(zhuǎn)空氣彈簧相 耦合的傳遞機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種(例如)空氣彈簧沖擊機(jī)構(gòu)型式的沖擊機(jī)構(gòu)，具有一個電動直線驅(qū)動裝置、一個可在直線驅(qū)動裝置作用下在沖擊機(jī)構(gòu)殼體(9)中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動活塞(1)、以及一個沖擊活塞(3)。在驅(qū)動活塞(1)的前端以及/或者后端有一個輔助空腔(14，17)，且至少可以暫時將該空腔與大氣隔絕，從而可以在輔助空腔(14，17)內(nèi)形成空氣彈簧?？諝鈴椈蓪Ⅱ?qū)動活塞(1)在其反轉(zhuǎn)點中制動，從而有利于反向運(yùn)動，且不會使得電動直線驅(qū)動裝置承受負(fù)荷。
文檔編號B25D11/06GK101203359SQ200680022593
公開日2008年6月18日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者O·W·斯坦佐, R·伯格, W·斯米德 申請人:威克建設(shè)設(shè)備有限公司