全文摘要
本实用新型公开了一种冲击工具，包括：壳体；电机，容纳于壳体中，电机包括以转动轴线为轴转动的转子；电池，用于为电机供电，电池连接或容纳于壳体；输出轴，被电机驱动；冲击工具还包括：传动机构，用于将电机的转动进行减速后传递至输出轴；冲击机构，用于对输出轴施加冲击力，冲击机构连接传动机构和输出轴；冲击机构包括被传动机构驱动的锤和与锤相配合并受其打击的锤砧，锤砧驱动输出轴转动；冲击机构还包括设置于锤和传动机构之间的弹性件，弹性件能够在锤和传动机构之间缩短或伸长从而带动锤产生沿其形变方向的位移。本实用新型的冲击工具工作效率高、运行稳定、可靠性强。
主设计要求
1.一种冲击工具，包括：壳体；电机，容纳于所述壳体中，所述电机包括以转动轴线为轴转动的转子；电池，用于为所述电机供电，所述电池连接或容纳于所述壳体；输出轴，被所述电机驱动；其特征在于：所述冲击工具还包括：传动机构，用于将所述电机的转动进行减速后传递至所述输出轴；冲击机构，用于对所述输出轴施加冲击力，所述冲击机构连接所述传动机构和所述输出轴；所述电机的转速与所述传动机构的减速比的比值大于等于4000rpm且小于等于7000rpm，或者，所述冲击工具的最大冲击频率大于等于4350ipm且小于等于7000ipm；所述冲击机构包括被所述传动机构驱动的锤和与所述锤相配合并受其打击的锤砧，所述锤砧驱动所述输出轴转动；所述冲击机构还包括设置于所述锤和所述传动机构之间的弹性件，所述弹性件能够在所述锤和所述传动机构之间缩短或伸长从而带动所述锤产生沿其形变方向的位移，所述弹性件的弹性系数K大于等于35N\/mm且小于等于70N\/mm。
设计方案
1.一种冲击工具，包括：
壳体；
电机，容纳于所述壳体中，所述电机包括以转动轴线为轴转动的转子；
电池，用于为所述电机供电，所述电池连接或容纳于所述壳体；
输出轴，被所述电机驱动；
其特征在于：
所述冲击工具还包括：
传动机构，用于将所述电机的转动进行减速后传递至所述输出轴；
冲击机构，用于对所述输出轴施加冲击力，所述冲击机构连接所述传动机构和所述输出轴；所述电机的转速与所述传动机构的减速比的比值大于等于4000 rpm且小于等于7000rpm，或者，所述冲击工具的最大冲击频率大于等于4350 ipm且小于等于7000 ipm；
所述冲击机构包括被所述传动机构驱动的锤和与所述锤相配合并受其打击的锤砧，所述锤砧驱动所述输出轴转动；所述冲击机构还包括设置于所述锤和所述传动机构之间的弹性件，所述弹性件能够在所述锤和所述传动机构之间缩短或伸长从而带动所述锤产生沿其形变方向的位移，所述弹性件的弹性系数K大于等于35 N\/mm 且小于等于70 N\/mm。
2.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述弹性件的弹性系数K大于等于45 N\/mm 且小于等于60 N\/mm。
3.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述电机的转速与所述传动机构的减速比的比值大于等于4200 rpm且小于等于 6500rpm或所述冲击工具的最大冲击频率大于等于4500 ipm且小于等于6500 ipm。
4.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述电机的转速与所述传动机构的减速比的比值大于等于4000 rpm且小于等于7000rpm，且所述冲击工具的最大冲击频率大于等于4350 ipm且小于等于7000 ipm。
5.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述传动机构包括传动轴和滚球，所述滚球设置于所述传动轴和所述锤之间，所述传动轴通过所述滚球驱动所述锤转动；所述传动轴和所述锤的径向之间设置有供所述滚球移动的球道，所述球道大约成V形，且所述球道的轨迹的角度大于等于100度且小于等于130度。
6.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述冲击工具还包括用于供用户手动调节所述冲击工具的输出扭力的扭力调节机构，所述扭力调节机构连接至所述电机且设置有多个调节档位；或者，所述冲击工具还包括自适应调节所述冲击工具的输出扭力的扭力调节机构，所述扭力调节机构包括构成电连接或者信号连接的电机控制器和传感器组件，所述传感器组件包括电流传感器或\/和力矩传感器，所述电机控制器与所述电机构成电连接。
7.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述锤的转动惯量与所述冲击工具的输出扭力的比值大于等于1×10-4<\/sup>kg·mm\/N且小于等于2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。
8.根据权利要求7所述的冲击工具，其特征在于：
所述锤的转动惯量与所述冲击工具的输出扭力的比值等于1.2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。
9.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述电机的转速大于等于12000 rpm且小于等于28000 rpm；所述传动机构的减速比大于等于3且小于等于7。
10.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述电机为内转子电机；所述电机包括定子，所述定子包括叠片组，所述叠片组形成有朝向所述转动轴线径向延伸的多个磁极；所述叠片组的叠长与所述冲击工具的输出扭力的比值大于等于5×10-5<\/sup>N且小于等于2×10-4<\/sup>N。
11.根据权利要求10所述的冲击工具，其特征在于：
所述叠片组的叠长与所述冲击工具的输出扭力的比值等于1×10-4<\/sup>N。
12.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于：
所述冲击工具为冲击螺丝批、冲击钻、冲击扳手或者电锤。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种冲击工具。
背景技术
目前市场上的冲击工具，如冲击螺丝批、冲击扳手、冲击钻等冲击工具的空载输出转速和最高冲击频率较低，最高空载输出转速只有约三千转\/分钟，最高冲击频率只能达到约四千次\/分钟，使得冲击工具的工作效率不高。即使有少数通过提高电机转速来提高空载输出转速和\/或最大冲击频率的冲击工具，也存在着负载时冲击频率与冲击机构的转速不匹配从而导致机器震动、齿轮箱内部零件疲劳损伤或失效等问题，虽然短期内机器的工作效率有所提高，但是带来了操作不稳定、机器可靠性低等问题。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种工作效率高、运行稳定、可靠性高的冲击工具。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种冲击工具，包括：壳体；电机，容纳于壳体中，电机包括以转动轴线为轴转动的转子；电池，用于为电机供电，电池连接或容纳于壳体；输出轴，被电机驱动；冲击工具还包括：传动机构，用于将电机的转动进行减速后传递至输出轴；冲击机构，用于对输出轴施加冲击力，冲击机构连接传动机构和输出轴；电机的转速与传动机构的减速比的比值大于等于4000 rpm且小于等于7000 rpm，或者，冲击工具的最大冲击频率大于等于4350 ipm且小于等于7000 ipm；冲击机构包括被传动机构驱动的锤和与锤相配合并受其打击的锤砧，锤砧驱动输出轴转动；冲击机构还包括设置于锤和传动机构之间的弹性件，弹性件能够在锤和传动机构之间缩短或伸长从而带动锤产生沿其形变方向的位移，弹性件的弹性系数K大于等于35 N\/mm 且小于等于70 N\/mm。
进一步地，弹性件的弹性系数K大于等于45 N\/mm 且小于等于60 N\/mm。
进一步地，电机的转速与传动机构的减速比的比值大于等于4200 rpm且小于等于6500 rpm和\/或冲击工具的最大冲击频率大于等于4500 ipm且小于等于6500 ipm。
进一步地，电机的转速与传动机构的减速比的比值大于等于4000 rpm且小于等于7000 rpm，且冲击工具的最大冲击频率大于等于4350 ipm且小于等于7000 ipm。
进一步地，传动机构包括传动轴和滚球，滚球设置于传动轴和锤之间，传动轴通过滚球驱动锤转动；传动轴和锤的径向之间设置有供滚球移动的球道，球道大约成V形，且球道的轨迹的角度大于等于100度且小于等于130度。
进一步地，冲击工具还包括用于供用户手动调节冲击工具的输出扭力的扭力调节机构，扭力调节机构连接至电机且设置有多个调节档位；或者，冲击工具还包括自适应调节冲击工具的输出扭力的扭力调节机构，扭力调节机构包括构成电连接或者信号连接的电机控制器和传感器组件，传感器组件包括电流传感器或\/和力矩传感器，电机控制器与电机构成电连接。
进一步地，锤的转动惯量与冲击工具的输出扭力的比值大于等于1×10-4<\/sup>kg·mm\/N且小于等于2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。
进一步地，锤的转动惯量与冲击工具的输出扭力的比值等于1.2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。
进一步地，电机的转速大于等于12000 rpm且小于等于28000 rpm；传动机构的减速比大于等于3且小于等于7。
进一步地，电机为内转子电机；电机包括定子，定子包括叠片组，叠片组形成有朝向转动轴线径向延伸的多个磁极；叠片组的叠长与冲击工具的输出扭力的比值大于等于5×10-5<\/sup>N且小于等于2×10-4<\/sup>N。
进一步地，叠片组的叠长与冲击工具的输出扭力的比值等于1×10-4<\/sup>N。
进一步地，冲击工具为冲击螺丝批、冲击钻、冲击扳手或者电锤。
本实用新型的有益之处在于：本实用新型通过提高冲击工具的空载输出转速或最高冲击频率来提高机器的工作效率，同时通过优化冲击机构的结构来提高机器的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的第一实施例的冲击工具的平面图；
图2是图1中的冲击工具的部分结构的平面图；
图3是图1中的冲击工具的部分结构的剖视图；
图4是图1中的冲击工具的部分结构的立体图；
图5是图1中的冲击工具的部分结构的爆炸图；
图6是图1中的冲击工具的部分结构的剖视图；
图7是图1中的冲击工具的部分结构的平面图。
具体实施方式
图1本实用新型的第一实施例的冲击工具100的示意图，其中，图1中冲击工具100为冲击螺丝批，在其他实施例中，冲击工具100也可以是冲击扳手、冲击钻、电锤、电镐等冲击工具，在此不作限定。事实上，只要这些工具包括本实用新型中的以下描述的实质性内容均属于本实用新型所保护的范围。为方便说明，本实施例中设定有如图1所示的前后方向。
如图1至图3所示，冲击工具100包括壳体11、电机12、电池13，其中，壳体11围绕形成有用于容纳电机12的容纳空间，电机12包括定子和转子，转子以转动轴线101为轴转动，本实施例中电机12为内转子电机12，转子包括电机12轴；电池13为电机12供电，且连接至壳体11或者容纳于壳体11中。本实施例中，电池13安装至壳体11下部，且与壳体11构成可拆卸连接，便于更换与维修。冲击工具100还包括被电机12驱动的输出轴15和传动机构14，这里的驱动可以是通过传动机构14间接驱动也可以是直接驱动，本实施例中，电机12转子的转动经过传动机构14减速后传递至输出轴15，电机12包括电机风扇121。
在本实施例中，传动机构14包括一个齿轮箱，齿轮箱内收容有行星齿轮减速系统，行星齿轮减速系统是一个一级减速系统，包括单排单级行星齿轮，具体由由太阳轮、行星齿轮架142、行星轮143和齿圈144组成。齿圈相对于齿轮箱固定设置，行星架142包括圆柱形的基座和周向均匀间隔的设置于基座端面上的多个行星轮支轴（图未标），行星轮支轴从基座后端延伸，每个行星轮支轴上安装一个行星轮143，电机12的电机12轴延伸到齿轮箱内，与容纳在其中的行星轮143啮合，具体地，电机12轴驱动太阳轮转动。当然，本实施例中齿轮传动的具体结构不限于此，只要能够实现预设的传动比即可。
冲击工具100还包括冲击机构16，冲击机构16设置于传动机构14与输出轴15之间并连接传动机构14和输出轴15，用于对输出轴15施加冲击力。具体地，冲击机构16包括被传动机构14驱动的锤161和与锤161相配合并受其打击的锤砧162，锤砧162驱动输出轴15转动。锤161的前端面上径向对称凸设有一对第一端齿，锤161的前端还设有锤砧162，锤砧162与锤161相对的后端面上径向对称的凸出设置有一对第二端齿。输出轴15伸出齿轮箱前端，连接于锤砧162，可以理解的是，锤砧162与输出轴15可以是一体成形或是分开形成的独立零件。输出轴15前端设有收容槽，可在实现不同功能时收容相应的工作头，例如螺丝批、钻头、接杆等。冲击机构16还包括位于锤161与传动机构14之间的弹性件163，具体地，弹性件163为压簧且设置于锤161与行星架之间。冲击机构16还包括位于锤161和传动轴141径向之间的滚球164与容纳滚球164的球道165，本实用新型中球道165大致呈V形。
下面详述本实用新型实施方式中冲击工具100的实现冲击的原理，电机12的电机12轴旋转，电机12轴驱动太阳轮绕行星轮支轴自转，同时行星轮沿着内齿圈的环状的内齿爬行，绕电机12轴的转动轴线101公转。行星轮的公转带动行星架自转，并将旋转传递到与行星架构成传动连接或者与行星架一体成型的传动轴141，锤161与传动轴141上分别设置有向内凹陷的V形槽共同形成球道165，滚球164设置于锤161与传动轴141之间并嵌入至球道165，从而传动轴141通过滚球164即可驱动锤161转动，锤161通过锤砧162的配合驱动锤砧162转动进一步地驱动输出轴15转动。当冲击工具100空载时，冲击机构16不发生冲击，冲击机构16起到传动作用，将电机12的转动传递至输出轴15。当冲击工具100被施加负载时，输出轴15的转动受阻，由于负载的大小不同，输出轴15可能转速降低也可能完全停止转动。当输出轴15完全停止转动时，锤砧162也停止转动，由于锤砧162对锤161在周向上的限位作用锤161也停止转动，但是传动轴141继续转动，这使得滚球164受挤压沿着球道165轨迹移动，从而带动锤161产生沿轴向的位移同时挤压弹性件163直至锤砧162与锤161完全脱开，此时传动轴141驱动锤161以一定转速转动，弹性件163沿轴向回弹，此时锤161与锤砧162之间的相对转速即为锤161的转速，当锤161转动至与锤砧162接触时，便会对锤砧162施加一个冲击力，在此冲击力的作用下，输出轴15克服负载继续转动一定角度，之后输出轴15再次停转，重复以上过程，由于冲击频率足够大，便会对输出轴15产生一个相对连续的冲击力，从而使得工作元件持续工作。具体地，传动轴141每转动一圈，锤161对输出轴15施加两次冲击，且此时的冲击频率为最大冲击频率。
当负载不足够大，输出轴15不停转而只是其转述降低时的冲击过程与负载足够大时大致相同，具体实现原理相同，不同的是此时输出轴15仍以一定速率进行与传动轴141同向的转动，这使得弹性件163回弹时锤砧162与锤161之间具有更小的相对转速，此时传动轴141每转动一圈锤161对输出轴15施加的平均冲击次数小于等于两次，此时的冲击频率小于等于最大冲击频率。
以上阐述的过程为冲击频率与冲击机构16的转速匹配时的冲击过程。但是为提高冲击工具100的工作效率，我们需要提高冲击工具100空载时输出转速和\/或负载时的最大冲击频率。具体地，本实用新型中电机12的转速与传动机构14的减速比的比值大于等于4000 rpm且小于等于7000 rpm和\/或冲击工具100的最大冲击频率大于等于4350 ipm且小于等于7000 ipm，进一步地，电机12的转速与传动机构14的减速比的比值大于等于4200rpm且小于等于 6500 rpm和\/或冲击工具100的最大冲击频率大于等于4500 ipm且小于等于6500 ipm。具体地实施方式如下为：电机12的转速大于等于12000 rpm且小于等于28000rpm；传动机构14的减速比大于等于3且小于等于7。具体地，在本实施例中，采用电机12转速为2000 rpm且传动机构14的减速比为5实现电机12的转速与传动机构14的减速比的比值等于4000 rpm，从而提高冲击工具100的空载输出转速。
当冲击工具100的空载输出转速提高，冲击机构16的转速也随着提高，整个传动机构14和冲击机构16若仍然沿用低转速时的结构，便可能出现冲击频率与冲击机构16的转速不匹配的问题，进一步导致冲击点异位，冲击频率降低等问题。具体地，冲击点异位即可能锤161与锤砧162在冲击时不能完全接触，锤161可能打击至部分锤砧162，如此便会导致冲击机构16疲劳损伤或失效，同时也会引起机器的震动，导致用户使用感不佳；冲击频率降低则是由于锤161与锤砧162的相对转速降低导致。
针对以上问题，本实用新型对冲击机构16的结构进行了优化，使得冲击频率与冲击机构16的转速能够较好地匹配，从而避免以上问题。具体地，经过分析与实验，我们发现影响冲击频率与冲击机构16的转速之间的匹配度的主要有弹性件163的弹性系数、球道165轨迹的角度以及锤161的转动惯量，可通过调整弹性件163的弹性系数、球道165轨迹的角度以及锤161的转动惯量使得冲击频率与冲击机构16的转速较好地匹配。具体地，本实施例中调整弹性件163的弹性系数K使得弹性件163沿轴向回弹时间减少，从而与增大的转速进行匹配，具体地，弹性系数K大于等于35 N\/mm 且小于等于70 N\/mm，进一步地，弹性系数K大于等于45 N\/mm且小于等于60 N\/mm，本实施例中，弹性系数K为 45 N\/mm；作为一种可选择的实施方式，对球道165的角度α进行调整，如图7所示，球道165的轨迹的角度α大于等于100度且小于等于130度；作为另一种可选择的实施方式，对锤161的转动惯量进行了微调，本领域技术人员应当了解，对于不同输出扭力的冲击工具100，锤161的大小及质量相差较大，因此锤161的转动惯量范围较大，在此，我们经过多次实验分析，将锤161的转动惯量与冲击工具100的输出扭力的比值大于等于1×10 -4<\/sup>kg·mm\/N且小于等于2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。需要说明的是，以上三种提高冲击频率与冲击机构16的转速之间的匹配度的实施方式可以同时采用也可以只采用其一或者其二。本实施例中，锤161的转动惯量与所述冲击工具100的输出扭力的比值等于1.2×10-4<\/sup>kg·mm\/N。
需要说明的是，对弹性件163的弹性系数K的调整，不仅仅能够在存在较大负载时使得弹性件163沿轴向回弹时间减少从而有利于匹配冲击频率与转速，在存在较小负载时，有利于提高冲击工具100的稳定性。具体地，当一个较小地负载作用于输出轴15，滚球164受到一定挤压力产生沿球道165运动的趋势，此时若弹性件163的弹性系数K较大，便能够产生较小的轴向位移而使得锤161与锤砧162不脱开且使得锤161相对于锤砧162产生较小的轴向位移，从而使得冲击工具100在该负载作用下不产生冲击同时能够稳定的输出转动，提高了冲击工具100的可靠性。
电机12的定子包括叠片组，叠片组形成有朝向转动轴线101径向延伸的多个磁极。由于冲击工具100的冲击频率较高，为进一步提高冲击工具100运行时的稳定性与可靠性，我们对电机12的结构进行了优化，在本实施例中体现为加长叠片组的叠长，但不同输出扭力的冲击工具100的电机12叠片组的叠长差别较大，我们经过分析得出针对特定输出扭力的冲击工具100的适合的叠长范围，具体地，叠片组的叠长与冲击工具100的输出扭力的比值大于等于5×10-5<\/sup>N且小于等于2×10-4<\/sup>N，本实施例中，叠片组的叠长与冲击工具100的输出扭力的比值等于1×10-4<\/sup>N。
冲击工具100还包括用于供用户手动调节冲击工具100的输出扭力的扭力调节机构，扭力调节机构连接至电机12且设置有多个调节档位，扭力调节机构包括供用户操作的操作件以及与电机12构成电连接的调节器，操作件连接至调节器，用户操作操作件进而触发调剂器动作；作为一种可选择的实施方式，冲击工具100还包括自适应调节冲击工具100的输出扭力的扭力调节机构，扭力调节机构包括电机12控制器和传感器组件，电机12控制器和传感器组件构成电连接或者信号连接，传感器组件包括电流传感器或\/和力矩传感器，电机12控制器与电机12构成电连接。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920108864.3
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:84(南京)
授权编号:CN209717602U
授权时间:20191203
主分类号:B25D16/00
专利分类号:B25D16/00;B25D11/04;B25D11/06
范畴分类:26G;
申请人:南京德朔实业有限公司
第一申请人:南京德朔实业有限公司
申请人地址:211106 江苏省南京市江宁经济技术开发区将军大道529号
发明人:吹拔正敏;柯洪涛;尹培
第一发明人:吹拔正敏
当前权利人:南京德朔实业有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计