流动介质驱动的手持式工具机的制作方法

专利名称：流动介质驱动的手持式工具机的制作方法
200680014088.6
说明书
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流动介质驱动的手持式工具机
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的流动介质驱动的手持式 工具机。
由专利说明书US 6347985 Bl公知了一种手持式工具机，它仅通 过吸尘器的吸入空气流来驱动。该公知的手持式工具机的核心部件是 传统的水斗式涡轮(Pelton-Turbine)，它使用吸尘器的吸入空气来使 驱动主轴转动并由此驱动刀具。该公知的手持式工具机具有轴向涡轮 和水斗式涡轮，它也被称为阻力转子，仅基于空气脉冲将机械功率输 送给轴，该手持式工具机的效率及耐用性仅可有条件地满足对该可由 市场常见的吸尘器驱动的手持式工具机的工作能力及吸出功率的高要 求。尤其是与吸入空气流一起吸入的颗粒可到达涡轮与涡轮壳体之间 的由结构限定的窄的密封间隙中。在那里，对于粗大颗粒不存在排出 的可能性，它们通过在其中的聚集可使涡轮被夹紧并且其功率受到不 利的影响。
本发明的优点
具有权利要求1的特征的本发明具有的优点是，可仅通过例如吸 尘器的吸入空气驱动的、具有可转动的涡轮和固定的涡轮机壳体的涡 轮机用作切削用的、尤其是构造为磨削机或铣削机的无自己的电动机 的手持式工具机的驱动装置，其中在涡轮与涡轮机壳体之间设有用于 排出意外进入的颗粒如灰尘及磨屑的装置，对于其应用目的具有与高的耐用性相结合的高效率。由此吸入或吹入空气的流动能量的特别高 的份额可转换成机械功率。此外通过持续输出在磨削过程中形成的尘 屑颗粒对于环境空气保证了几乎无尘屑的磨、铣、钻等，由此使高的 切削量与磨削尘屑的高效吸出相统一，简言之，得到一种特别有利的 涡轮机的变型，近乎传统通流的径向涡轮机与轴向涡轮机之间的中间 形式，它构成为对角通流的径向涡轮机。它将压力损失小的优点与空 气流能量产出高的优点相结合，由此对于通过空气流的电动工具机构 成高效驱动装置。由驱动涡轮机并为此流过它的含颗粒排出空气引起 的危险通过一定的装置来消除。这些装置设置在涡轮与涡轮机壳体之 间用于输出或排出杂散的灰尘及磨屑颗粒，这些颗粒可离开主空气流 并进入涡轮机的运动部件之间，千扰它们的运动。
这些装置构成为至少一个在驱动空气的流入点附近穿透涡轮机壳 体的孔，由此，颗粒可在短的路径上又离开涡轮机，而不会出现可感 觉到的阻塞或制动作用。通过涡轮机壳体的特殊构型及所布置的孔可 达到尤其是粗大颗粒在它们可能引起卡紧前基于其运动方向可在径 向上从涡轮与涡轮机壳体之间的间隙导出。
所述装置还通过涡轮的表面凹陷和/或提高的表面粗糙度构成，尤 其与涡轮机壳体的孔相邻地布置，用于携带颗粒和产生优选脉动的、 朝向所述孔的空气流，以便通过该孔吹出颗粒，由此改善了连续的颗 粒输出并进一步降低了涡轮相对涡轮机壳体卡紧的危险。
安置一个连接在涡轮前面的、固定不动的前导栅，该前导栅用作 涡轮轴的轴承的轴承座，由此它承担手持式工具机壳体结构的承载功 能，由此该手持式工具机的制造成本可保持特别低。
驱动装置仅由轻的塑料件组成，由此该手持式工具机特别轻及使 用便捷。
该手持式工具机设置有一个无线开关，借助该无线开关可接通及 关断吸尘器，由此可舒适和简单地操作手持式工具机或吸尘器。
借助可不同地调节的空气活门来进行对手持式工具机的转速调 节，由此可用简单的手段简单和成本有利地使机器转速适配于当前的 工作条件。
手持式工具机的壳体由管状的、彼此可通过法兰连接的件组成， 由此在自重小的情况下特别形状稳定和坚固。
附图
下面借助实施例与附图来详细描述本发明。 附图表示
图l:振动式磨削机的一个纵剖面，
图2:用于驱动振动式磨削机的带有前导栅的涡轮机的纵剖面，
图3:根据图2的涡轮机的一个侧视图，
图4:具有涡轮机壳体的涡轮机的侧向剖视图，
图5:涡轮与涡轮机壳体的俯视图，
图6:涡轮与涡轮机壳体的斜视图，
图7:涡轮机壳体的俯视图，
图8:涡轮的俯视图，
图9:涡轮机壳体中的切屑排出口的侧视图，

图10:涡轮机壳体中的切屑排出口的俯视图。
实施例的说明
图1示出手持式工具机10，它构成为振动式磨削机，看到以其内 侧朝向观察者的壳体纵向壳14。该壳体壳与一个未示出的、基本对称
的第二壳体壳构成一个具有纵轴线13的钟状的壳体12。该壳体12由 两个壳体壳用螺钉组合成，这些螺钉可从外部穿过未示出的外部的壳 体壳旋入到螺钉座35中，由此使两个壳体壳在接缝处相接合。壳体12 在其上侧面20上过渡到横向于纵轴线13竖起的空心圆柱形的把手16 中，该把手用作抽吸空气出口 18。壳体12在其上侧面20上带有空气 活门22，该空气活门根据需要释放或关闭通到壳体12内部的流动通道 26的孔24以调节空气进入。为此一个通道壁28的区域86通到孔24 的紧附近，使得软管式的流动通道26中的吸入空气可与外部空气连通。 通道壁28通过支承肋30保持在壳体壳14上。支承肋30与壳体壳14 内部的加强肋32连接并通过这些加强肋与壳体外壁或壳体壳14连接。 由此空气通道26或通道壁28被加固，尤其可抵抗随流过的吸入空气 振动或共振。
壳体12在下部终止在一个直的环绕的下棱边34中，该下棱边在 其向下的垂直投影中构成具有向外拱曲的边的三角形。与下棱边平行 地设有一个磨削盘70，该磨削盘通过弹性的振动体75与壳体12形成 可弹性运动的连接。磨削盘70以其熨斗形底面向外超过下棱边34的 三角形的、垂直向下投影的轮廓并且在其下侧面上具有保持装置，用 于接收未示出的磨削片。磨削盘通过轴72及未示出的、不相对转动地 配合在其端部上的偏心轮可被轨道式驱动，以致磨削盘的每个点、由 此磨削片的每个磨粒描出一个小的圆，即轨道式振动磨削机的典型的 磨削图。
轴72通过一个可用空气驱动的涡轮机36的涡轮38被携带转动并 且通过一个上部的及一个下部的滚动轴承64, 66可转动地支承在壳体 12或前导栅74中，以其下端部配合在第三滚动轴承68中，后者用其 外圈不相对转动地配合在磨削盘70中。在下部的滚动轴承与第三滚动
轴承66, 68之间轴72不相对转动地与平衡质量78连接，该平衡质量 用于补偿不平衡，以便使偏心运动的磨削盘70的振动与壳体12脱离。
平衡质量78在其向着前导栅74的上侧面带有向上突出的环形轮 廓80。该环形轮廓在上面被一环形槽82带有小间距地包围，该环形槽 设置在前导栅74的紧邻的下侧面中并与环形轮廓80共同构成一个下 部的回曲形的迷宫式密封84。该迷宫式密封可防止通过手持式工具机 10内部的空腔中、尤其是平衡质量78与前导栅74之间的负压使灰尘 和切屑移动到该间隙或下部的轴承66，由此使它们长期保持不受影响。
轴72被涡轮38在中心不相对转动地包围，其中借助大致在轴72 中部一个确定的圆周区域中的滚花73在这两个件之间产生紧密的形状 锁合的连接，在注塑过程中流动的塑料进入该滚花的凹陷中并由此导 致该连接。
涡轮38具有钟形的外轮廓，其中在下棱边34上轴向向下连接一 个不相对转动地保持在壳体12中或可夹持在壳体壳14之间的带有栅 叶片75的前导栅74。栅叶片75与涡轮38的祸轮叶片42 —样构成为 在其窄侧面上伸出的塑料条。构造为短截锥的前导栅74在外部被也不 相对转动地安置在壳体12中的涡轮机壳体60至少部分地搭接，隔开 栅叶片75的高度的距离，以致由此构成涡轮38的环形流动通道49的 下部继续部分，通过该流动通道抽吸或引导吸入空气。从下面流入的 用于驱动涡轮38的吸入空气通过栅叶片75偏转到其流动方向上或流 动通道49的或涡轮38的涡轮叶片42的方向上并被去涡旋，以致由此 可显著改善涡轮机36的尤其是输入侧的效率。前导栅74以其下侧上 的一个中心开口 76构成用于轴72下部区域的轴承66的轴承座，该轴 承使该轴固定在壳体12中并对其导向。
涡轮机壳体以环形槽57在其上部区域中隔开一定间隙距离地包围
涡轮38的外侧及其环形的密封凸缘56，并在那里构成上部迷宫式密封 51。为了使到达涡轮38的外侧与涡轮机壳体60之间的杂散的切屑和 灰尘颗粒能尽可能快地再从那里排出而不会首先使涡轮38制动或阻 塞，在涡轮机壳体60中在环形槽57附近在两个相对立的侧上各设有 一个孔102 (图5)。从这些孔102可将不受欢迎的颗粒移出，不仅通 过涡轮38的机械输送作用，而且通过除用于驱动涡轮的吸入空气流之 外的空气流，该空气流通过涡轮38的外表面在孔102的区域中的构型 在涡轮38转动时在涡轮38与涡轮机壳体60之间的间隙中形成。
图2作为细节示出涡轮38与轴向向下连接的、固定在壳体12中 的前导栅74的一个纵剖面，它们在图1中以组装状态示出。在此可看 到类似柠檬压搾机的挤压锥的一个截锥形的、向外拱曲的支承锥48， 它在外部带有多个涡轮叶片42，这些叶片的构型具有以其窄侧面从支 承锥48上伸出地布置的扁平的塑料条，它们的高度朝向虚拟的锥顶的 方向逐渐增大。在涡轮叶片42上连接着一个相对于支承锥48或涡轮 叶片42的上棱边大致平行地延伸的盖锥44。由此在支承锥与盖锥48， 44之间形成一个横截面为环形的流动通道49。该流动通道被涡轮叶片 42划分成多个迂回的单个通道，在这些单个通道中用于驱动涡轮机36 的吸入空气能以特别小的流动阻力流动。支承锥48的下边缘相对于锥 轴线倾斜大致45°角，不是如在传统的径向涡轮机中那样相对于锥轴线 垂直弯曲约90°。在涡轮机36的一个特别有利的实施例中叶片的入流 角为40。并且其出流角为30。。运动箭头62表示沿着涡轮叶片42上 运动的空气相对于轴线40测量偏转45°，其中还未考虑相对于图面垂 直的偏转。
盖锥44在上部在虚拟的锥顶46的区域中以最小的距离邻接空气 通道26的通道壁28，吸入空气通过该空气通道有利于流动地被朝向负 压源或吸尘器引导。
支承锥48或涡轮38的截锥被一个用于接收轴销72的中心空心圆 柱体54穿过。该空心圆柱体54在上部在虚拟锥顶的区域中构成一个 突出的环形的环圈52。由此空心圆柱体54达到这样的长度，使得轴 72在确定的轴向突出量和其滚花73的确定区域上相对于涡轮用该滚 花73防松地定位在空心圆柱体54的内部并被该空心圆柱体包围，由 此在涡轮38与轴72之间达到可靠的防转动固定。
朝向虚拟的锥顶46方向逐渐增大地凹形拱曲的截锥形盖锥44在 其高度的下部三分之一处在其外侧面上带有一个环形的密封凸缘56。 为了轴向配合，该密封凸缘设置在一个搭接的环形槽57中，该环形槽 设置在壳状涡轮机壳体60的朝向涡轮48的内侧上，通过密封凸缘56 的搭接起到上部迷宫式密封51的作用，可防止涡轮机36内部的压力 损失并由此显著提高其效率。
为了运行手持式工具机10，空气在吸入空气出口 18上被吸出并从 外部流过磨削盘70中的吸孔71和磨削盘70的上侧面与壳体下棱边34 之间。由外部吸入的空气到达前导栅74的环形通道49中并继续到达 到涡轮38的环形通道中。
涡轮38和前导 栅74与磨蚀的、含尘的空气的接触可在那里导致 磨损效应和灰尘积聚效应，这会对驱动装置的功率及其寿命产生不利 影响。为了应对这一点，与吸入空气接触的面尤其通过小的、均匀的、 高尔夫球式的凹陷被这样结构化，以致这些面在提高表面强度的情况 下具有小的流动阻力。
在图3所示的、根据图2的涡轮机36的侧视图中可看到涡轮机壳 体60连同两个孔102中的一个，其中涡轮机壳体60根据图1不相对 转动地保持在壳体12中并固定或夹紧在支承肋30上，密封地或带有
间隙距离地包围前导栅74和涡轮38，构成前面己解释的上部迷宫式密 封51。
在该手持式工具机的一个未示出的实施例中，与上述实施例相似， 其壳体带有无线开关，该无线开关与配置给吸尘器的对应开关通信并 借助它舒适且成本有利地解决吸尘器和手持式工具机的接通和关断。
流过手持式工具机10的空气不是如在传统的径向涡轮机中那样在 其在涡轮机36内偏转到轴向以前纯径向地向内流动，而是不仅在前导 栅74中而且在径向涡轮机中相对于纵轴线40以约45。角流动(见图2)。 该斜向入流的优点是明显提高了涡轮机的效率，因为涡轮机36和前导 栅74中的压力损失被减至最小。叶片的入流角度为60。并且出流角度 为30°，为了使出流损失也保持尽可能小。用于入流区域的角度可在O。 与70。之间变化，出流区域中的角度可在10°至60。之间变化。角度的 选择既取决于空气流量，也取决于所期望的转速。前导栅74的任务是 度空气流施加尽可能大的预扭转，出于此原因它具有出口角度为约80° 的栅叶片75。前导栅74与涡轮机36之间的小距离是必要的，由此涡 轮机36可理想地迎流。支撑肋90之间在支承锥48下侧面上的附加支 撑环88阻止涡轮机的强烈波动且不受控制的空载转速，该空载转速可 取得很高的值(〉20 000转/分钟)，因为由此不会出现由于纯径向布置 的肋而产生的风扇效应。支撑环88和支撑肋90从径向内部向外其尺 寸确定得逐渐变薄，由此在压力注塑时材料可由内向外快速并且阻力 小地流动并注满铸模的所有空腔。
在涡轮38的内环上的附加环圈52是必要的，以便置入的或被注 塑包封的轴72能够在中部被滚花。由于位置原因下部的轴承66直接 组合在前导栅74中，使手持式工具机10可具有扁平的结构方式。
图4中立体描述的涡轮机36包括一个涡轮38，该涡轮被一个涡轮
机壳体60包围，该涡轮机壳体在涡轮38的下面包围前导栅74。
在部分剖切地示出的涡轮机壳体60与涡轮38的外表面之间可看 到三个被描述成圆形的颗粒，例如磨削尘屑或切屑108。此外在涡轮 38的外表面上加工出椭圆形的压印103，它们可使周围空气加速并产 生脉动的空气流，由此可带走或最好向前导栅74方向上输送杂散在涡 轮机壳体60与涡轮38之间的颗粒108，在此这些颗粒可到达朝向外部 吸尘器方向的主空气流中，后者不仅作为驱动介质用于驱动涡轮机36, 而且用于导出颗粒。变换地，颗粒108可被推向和/或吹向孔102(图3， 5)。
图5表示涡轮机36的俯视图，其中可看到涡轮38,它在上部区域 中被涡轮壳体60包围，其中还可看到两个在上部区域中在彼此对立的 侧上穿透涡轮机壳体60的用于导出切屑的孔102，透过这些孔可看到 涡轮38的相邻的外侧面。
图6表示涡轮机36的一个空间侧视图，其中主要可看到与图5中 相同的细节，但能更清楚地看到钥匙孔式的孔102的构型。阶梯圆柱 形的涡轮机壳体60钟状扩宽地成四个阶梯区段错开地向下延伸。最上 面的圆柱形阶梯区段在彼此对立的侧上各被一个径向和轴向穿透的孔 102穿过，这些孔延伸到紧接着的轴向向下跟随的锥形的阶梯区段中。 孔102构造成钥匙孔式。它们在上面9mm宽，在下面3mm宽，约15mm 高。它们的下部孔区域111相对于上部孔区域112偏心布置，在观察 方向上向左偏。
孔102的观察方向上处于左边的上升边缘120相对于纵轴线40不 仅在轴向上向左上向外倾斜地延伸，见图9，角a，而且在径向上向外 倾斜地张开。因此上升边缘120对在涡轮38的根据旋转方向箭头130 的旋转方向上向外排出的切屑提供仅很小的阻挡面，由此建立了有利
的切屑排出状况。
根据图5和7可以看出，孔102的上部区域112在阶梯圆柱形的 涡轮机壳体60的水平的顶面中具有半圆形的轮廓，该轮廓朝向垂直下 降的外表面被v形的下部孔区域111穿过。半圆形的上部区域112过 渡到与它连接的向下v形收縮的区段或下部孔区域111的v形棱边 120， 121中，其中在上升边缘120向半圆形区域112的过渡部中构成 一个成角度(3的斜坡式的刀棱边140，它改善了切屑排出，因为由此颗 粒面对最小的阻挡面。
图7示出涡轮机壳体60的俯视图，具有两个对立布置的孔102。
图8示出涡轮38的细节，带有设置在其下面的前导栅74，涡轮机 壳体60可轴向夹持到该前导栅上。
图9示出根据图6的侧视图中的一个孔102的放大细节，其中运 动箭头160示出颗粒108的排出方向，其中可看到孑L 102的不一致的v 形轮廓，具有向上折曲出的棱边，以致构成下部的锐角的V形，它在 更远的上部过渡到一个钝角的V形中。
图10作为细节示出根据图5或7的垂直投影图中的一个孔102的 放大俯视图，其中尤其可清楚地看到刀棱边140。
所产生的到达涡轮38与涡轮机壳体60之间的切屑108通过孔102 的角形几何形状和它在涡轮机壳体60中的位置在顺时针方向上借助涡 轮38被引导刀上升边缘120上并在那里被斜向上沿上升边缘120和从 那里径向向外推或吹入到壳体12的内室中。
出自孔102的切屑可通过未示出的向下引出的通道从壳体12中出 来。在壳体12中可在孔102的区域中设置检査活门或 L,通过它们可 从外部用手排除可能顽固的切屑积聚。
权利要求
1. 手持式工具机，具有一个壳体(12)和一个可被旋转驱动地设置在该壳体上的、尤其是进行切削的刀具(70)，该刀具可借助尤其通过吸尘器产生的吸入空气流根据规定运行，其特征在于一个具有可转动的涡轮(38)和固定的涡轮机壳体(60)的涡轮机(36)用作驱动装置，其中在涡轮(38)与涡轮机壳体(60)之间设置有用于排出不希望地进入的颗粒(108)如灰尘和切屑的装置(100)。
2. 根据权利要求1的手持式工具机，其特征在于所述装置(100) 以至少一个穿透涡轮机壳体(60)的孔(102)的构型构成。
3. 根据权利要求1或2的手持式工具机，其特征在于所述装置 (100)在涡轮(38)中具有表面凹陷(103)和/或提高的表面粗糙度，尤其与涡轮机壳体(60)的孔(102)相邻地布置，用于携带颗粒和产 生优选脉动的、朝向所述孔(102)的空气流，以便通过该孔(102) 吹出颗粒。
4. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于该涡轮 机设有用于使流入或流出的空气平静的装置，尤其设有前导栅(74) 和/或后导栅，其中流到涡轮(38)上的空气流相对于涡轮(38)的纵 轴线(40)以一个锐角、尤其以50。被继续导送或偏转。
5. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于涡轮(38) 设置有迷宫式密封(51)，它保护涡轮机(36)以免压力损失。
6. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于前导栅(74)用作用于轴(72)的轴承(66)的轴承座(76)。
7. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于它具有 平衡质量(78)，该平衡质量与前导栅(74)的结构(80， 82)共同 构成一个迷宫式密封(84)。
8. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于前导栅 (74)这样装入壳体(12)的结构中，以致该前导栅使该壳体加强。
9. 根据权利要求1至8之一的手持式工具机，其特征在于用于 驱动涡轮(38)的空气在径向外部在涡轮机(36)的转动方向上从外 部被引导到该涡轮上，然后径向倾斜地、接着过渡到轴向地被从涡轮(38)的外边缘吸出。
10. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于它构 成为平面磨削机，尤其是振动式磨削机。
11. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于紧接着孔(102)在涡轮机壳体(60)与壳体(12)之间安置向下引出的通 道，用于排出离开孔(102)的切屑。
12. 根据以上权利要求之一的手持式工具机，其特征在于在壳 体(12)上在孔(102)的区域中安置通向孔的检查活门(150)，穿 过它们可从外部用手排除切屑积聚。
全文摘要
本发明涉及一种手持式工具机，具有一个壳体(12)和一个可被旋转驱动地设置在该壳体上的、尤其是进行切削的刀具(70)，该刀具可借助尤其通过吸尘器产生的吸入空气流根据规定运行。一个具有可转动的涡轮(38)和固定的涡轮机壳体(60)的涡轮机(36)用作驱动装置，其中在涡轮(38)与涡轮机壳体(60)之间设置有用于排出不希望地进入的颗粒(108)如灰尘和切屑的装置(100)，由此达到特别坚固和不易于被切屑堵塞。
文档编号B24B55/10GK101389448SQ200680014088
公开日2009年3月18日 申请日期2006年3月16日 优先权日2005年4月28日
发明者F·富克斯, J·黑塞, S·蒂德 申请人:罗伯特·博世有限公司