冲击钻.pdf

一种将传输给用户手持的手柄的振动最小化的冲击钻。主轴通过主框架延展，并可以沿其轴向移动并可以围绕其轴线旋转。第一棘齿可以旋转并可以与主轴一起轴向移动。第二棘齿可以轴向移动但是不能旋转。第一棘齿具有第一锯齿表面，并且第二棘齿具有与第一锯齿表面相对的第二锯齿表面。在冲击钻模式中，第一锯齿表面与第二锯齿表面相邻接，这样主轴沿轴向往复运动。弹簧设置在主框架和第二棘齿之间，以朝第一棘齿推动第二棘齿。在冲击钻模式中，第二棘齿总是从主框架脱离接触，并可浮动地保持在主框架之内，即使15－25kg的力朝向工件施加到主框架上。

1.  一种用于在工件上钻孔的冲击钻，包括：
主框架；
容纳在主框架中的电机；
主轴，所述主轴通过主框架可移动地支撑并可以通过电机旋转，并可以沿其轴向移动；
第一棘齿，所述第一棘齿被固定到主轴并具有第一锯齿表面，所述锯齿表面包括交替的凸起和凹陷；
第二棘齿，所述第二棘齿具有第二锯齿表面，所述第二锯齿表面包括交替凸起和凹陷，并与第一锯齿表面相对；以及
第一弹簧，所述第一弹簧朝第一棘齿偏压第二棘齿，第一锯齿表面在主轴轴向移动时邻接在第二锯齿表面上，第一棘齿和第二棘齿之间的相对旋转导致凸起和凹陷以及凸起与凸起之间的交替邻接，从而沿着其轴线往复运动所述主轴；
所述第一弹簧提供弹簧常数，当15至25kg的力施加到主框架上以对工件钻孔时，所述弹簧常数能够防止第二棘齿和主轴邻接在主框架上。

2.  根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于，f/fc不小于2，其中f表示第二棘齿的振动频率，fc表示通过包括主框架并排除第二棘齿的部件以及通过第一弹簧的弹簧常数所确定的正常频率。

3.  根据权利要求2所述的冲击钻，其特征在于，f/fc不小于3。

4.  根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿可以相对主框架沿轴向滑动，以及
其中第二棘齿不可旋转地支撑到主框架。

5.  根据权利要求4所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿具有通常的圆柱形状并形成有切除部分；以及
其中主框架具有通常的圆柱形空间，其设有与切除部分互补的较厚的区域。

6.  根据权利要求4所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架与主轴之间，用于通常沿凸出主框架的方向推动主轴；以及
制动部件，所述制动部件支撑在主框架内以限制第二棘齿朝向第一棘齿的运动，第一棘齿可移动通过所述制动部件。

7.  根据权利要求6所述的冲击钻，其特征在于，振动部件由弹性材料制成。

8.  根据权利要求4所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架和主轴之间，用于通常沿凸出主框架的方向推动主轴；
垫圈，所述垫圈在主框架之内可以沿轴向移动，第二棘齿邻接在垫圈上；以及
第二弹簧，所述第二弹簧设置在主框架与垫圈之间，用于沿离开第一棘齿的方向偏压第二棘齿。

9.  根据权利要求8所述的冲击钻，其特征在于，还包括阻尼部件，所述阻尼部件设置在主框架与第二棘齿之间。

10.  根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿可以相对主框架沿轴向的方向滑动，所述冲击钻还包括：
选择性连接单元，所述选择性连接单元设置在主框架与第二棘齿之间，并可以在用于将主框架连接到第二棘齿的第一位置和用于将第二棘齿自主框架脱离连接的第二位置之间移动。

11.  根据权利要求10所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架与主轴之间，用于通常沿凸出主框架的方向推动主轴；
垫圈，所述垫圈可以在主框架之内沿轴向移动，第二棘齿邻接在垫圈上；以及
第二弹簧，所述第二弹簧设置在主框架与垫圈之间，用于沿离开第一棘齿的方向偏压第二棘齿。

12.  根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于，所述电机具有电机轴；并且冲击钻还包括变速机构，包括：
第一齿轮传动机构，所述第一齿轮传动机构设置在电机轴与主轴之间，用于以第一速度旋转主轴；
第二齿轮传动机构，所述第二齿轮传动机构设置在电机轴与主轴之间，用于以高于第一速度的第二速度旋转所述主轴；以及
离合器单元，所述离合器单元用于可选地将第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构之一连接到所述主轴。

13.  根据权利要求1所述的冲击钻，其特征在于，第一棘齿可以移动到离开第二棘齿的第一位置以提供钻孔模式，并可移动到与第二棘齿邻接的第二位置以提供冲击钻模式。

14.  一种用于在工件上钻孔的冲击钻，包括：
主框架；
容纳在主框架中的电机；
主轴，所述主轴通过主框架可移动地支撑并通过电机可旋转，并可以沿其轴向在凸起位置和收缩位置之间移动；
第一棘齿，所述第一棘齿与主轴的旋转一起旋转，并可以沿轴向与主轴一起移动；
第二棘齿，所述第二棘齿与第一棘齿相对，并可以沿轴向移动，但是不能围绕其轴线旋转；以及
第一弹簧，所述第一弹簧设置在第二棘齿与主框架之间，用于朝向第一棘齿偏压第二棘齿，主轴的收缩位置导致第一棘齿和第二棘齿之间的邻接，第一棘齿和第二棘齿之间的相对旋转导致主轴沿轴向往复运动，第一弹簧具有的偏压力能够防止第二棘齿和主轴在弹簧被移动到收缩位置时邻接在主框架上。

15.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，第一棘齿具有包括交替的凸起和凹陷的第一锯齿表面；以及
其中第二棘齿具有包括交替凸起和凹陷并与第一锯齿表面相对的第二锯齿表面，第一锯齿表面在主轴轴向移动到收缩位置时邻接在第二锯齿表面上。

16.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，f/fc不小于2，其中f表示第二棘齿的振动频率，fc表示通过包括主框架并排除第二棘齿的部件以及通过第一弹簧的弹簧常数所确定的正常频率。

17.  根据权利要求16所述的冲击钻，其特征在于，f/fc不小于3。

18.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿可以相对主框架沿轴向滑动。

19.  根据权利要求18所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿具有通常的圆柱形状并形成有切除部分；以及
其中主框架具有通常的圆柱形的空间，其设有与切除部分互补的较厚的区域。

20.  根据权利要求18所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架与主轴之间，用于通常朝向凸出位置推动主轴；以及
制动部件，所述制动部件支撑在主框架内以限制第二棘齿朝向第一棘齿的运动，第一棘齿可移动通过所述制动部件。

21.  根据权利要求20所述的冲击钻，其特征在于，制动部件由弹性材料制成。

22.  根据权利要求18所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架与主轴之间，用于通常朝向凸出位置推动主轴；
垫圈，所述垫圈可以沿轴向在主框架之内移动，第二棘齿邻接在垫圈上；以及
第二弹簧，所述第二弹簧设置在主框架与垫圈之间，用于沿离开第一棘齿的方向偏压第二棘齿。

23.  根据权利要求22所述的冲击钻，其特征在于，还包括阻尼部件，所述阻尼部件设置在主框架与第二棘齿之间。

24.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，第二棘齿可以相对主框架沿轴向滑动，所述冲击钻还包括：
选择性连接单元，所述选择性连接单元设置在主框架与第二棘齿之间，并可以在用于将主框架连接到第二棘齿的第一位置和用于将第二棘齿自主框架脱离连接的第二位置之间移动。

25.  根据权利要求24所述的冲击钻，其特征在于，还包括：
主轴弹簧，所述主轴弹簧设置在主框架与主轴之间，用于通常朝向凸出位置推动主轴；
垫圈，所述垫圈可以沿轴向在主框架之内移动，第二棘齿邻接在垫圈上；以及
第二弹簧，所述第二弹簧设置在主框架与垫圈之间，用于沿离开第一棘齿的方向偏压第二棘齿。

26.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，所述电机具有电机轴；并且冲击钻还包括变速机构，包括：
第一齿轮传动机构，所述第一齿轮传动机构设置在电机轴与主轴之间，用于以第一速度旋转主轴；
第二齿轮传动机构，所述第二齿轮传动机构设置在电机轴与主轴之间，用于以高于第一速度的第二速度旋转所述主轴；以及
离合器单元，用于可选地将第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构之一连接到所述主轴。

27.  根据权利要求14所述的冲击钻，其特征在于，所述第一棘齿可以移动到离开第二棘齿的第一位置上以提供钻孔模式，并可移动到与第二棘齿邻接的第二位置上以提供冲击钻模式。

冲击钻
技术领域
本发明涉及在混凝土、灰浆和石板中钻孔的冲击钻，具体而言，涉及这样的冲击钻：其提供钻孔模式和冲击钻模式，在所述钻孔模式中通过旋转钻头执行钻孔，在所述冲击钻模式中，通过旋转和冲击或者振动钻头执行钻孔。
背景技术
传统的此类型冲击钻显示在图15-18中。主框架401包括齿轮罩417、内罩418、外罩419、壳体407和连接到其的手柄部分406，这些部件限定了钻的外部结构并在其中给定的位置上容纳不同的部件。主轴402通过齿轮罩417延展，钻头卡盘3连接到主轴402的前端。主轴402具有中间部分，所述中间部分设有可旋转棘齿404，所述棘齿404可以与主轴402的旋转一起旋转，并可以与主轴402的轴向位移而一起移动。旋转棘齿404的一侧404a形成有锯齿状或者交替的凸起和凹陷。
固定棘齿405与旋转棘齿404相对设置，并具有一侧405a形成有锯齿状或者交替凸起和凹陷。所述固定棘齿405具有中空圆柱形状并固定在位，而不管主轴402的旋转和轴向位移。
同时，电机408设置在外壳407之内。电机408的旋转驱动力通过旋转轴409被传输到齿轮410。齿轮410被压入配合到小齿轮411中，这样前述提及的旋转驱动力被传输到小齿轮411。小齿轮411具有两个小齿轮411a和411b，这两个齿轮具有彼此不同数目的齿，并分别与低速齿轮412和高速齿轮413啮合。在小齿轮411旋转时，齿轮412和413也旋转。这些齿轮412和413形成有凹入部分。
离合器摩擦片414设置在主轴402上并与主轴402配合，并在轴向的方向可以移动。如图1中所示，当离合器摩擦片414被可滑动地移动并挤压到低速齿轮412的凹入部分中时，小齿轮411的旋转通过低速齿轮412和离合器摩擦片414被传输到主轴402。另一方面，如果离合器摩擦片414自图15中的位置向右滑动，并在插入到高速齿轮413的凹入部分中时，小齿轮411的旋转通过高速齿轮413和离合器摩擦片414被传输到主轴402。结果，主轴402可以基于离合器摩擦片414的运动而赋予较低速度的旋转或者较高速度的旋转。
变速杆415被设置用于在钻孔模式和冲击钻模式之间改变冲击钻的操作模式。变速轴416被压入配合到变速杆415中。通过围绕其旋转轴旋转变速杆415，变速轴416围绕其轴线与变速杆415一起旋转。如图16-18中所示，变速轴416形成有切口416a。冲击钻在切口416a位于图16中的位置时在钻孔模式中操作，并在切口416a位于图17中的位置时在冲击钻模式中操作。
现在将说明钻孔模式。如果连接到钻头夹盘403的钻头(未示出)与工件(未示出)接触，手柄406沿图15中的箭头的方向受压，如果变速轴416中的切口416a位于图16中所示的位置时，主轴402的内端将邻接在变速轴416的外周表面上并再也不能向右移动。结果，旋转棘齿404的外形锯齿表面404a和固定棘齿405的外形锯齿表面405a将不再接触。结果，电机408的旋转驱动力通过低速齿轮412或者高速齿轮413被传输到主轴402，只有旋转力被传递给钻头。
在冲击钻模式中，变速杆415围绕其轴线旋转以将变速轴416中的切口416a的位置移动到图17中所示的位置中。在此状态中，如果连接到钻头夹盘403的钻头与工件接触，并且如果手柄406沿图15中的箭头的方向受压，主轴402的内端将进入切口416a，如图18所示。换言之，由于主轴402可以稍微向右移动，结果旋转棘齿404的外形表面404a与固定棘齿405的外形表面405a相接触。
在钻入工件时，如果主轴402在图18中的状态中旋转，可旋转棘齿404接合固定棘齿405，这样通过棘齿404和405的锯齿表面404a、405a的交替凸起和凹陷之间的压力接触而产生振动，并且此振动通过主轴202被传输到钻头(未示出)。换言之，钻孔通过组合旋转力和振动力来执行。
但是，当如上所述的振动钻头在冲击钻模式中操作时，振动不仅被传输到钻头，而且通过固定棘齿405、内罩418和壳体407被传输到手柄406。这导致的问题在于：较大量的振动被传输到冲击钻的用户，这样导致不舒服。特别是，如果冲击钻被连续使用较长的时间，那么就必须注意不能对用户的身体健康造成负面影响。
好几个对于减小传递给用户的振动的机构已经被提出。例如，根据日本实用新型申请公开出版物No.S59-69808，如图19所示，主轴520被可旋转地和轴向可移动地通过轴承511支撑到壳体。旋转凸轮521被固定到主轴520，这样旋转凸轮521与主轴520的旋转一起旋转并可以与主轴520一起运动。锯齿外形形成在旋转凸轮521的凸轮表面521a上。
离合器齿轮522支撑在主轴520上，并可以沿主轴520的轴向滑动移动。离合器凸轮522包括中空圆柱部分以及凸缘部分522b，所述中空圆柱部分相对主轴520可滑动。锯齿外形形成在凸缘部分522b的凸轮表面522c上。此外，调整槽522a形成在靠近中空圆柱部分的后端部分522d的位置上的外周表面上。垂直于主轴520延展的板524与调整槽522a接合。弹簧523设置在凸缘部分522b和所述板524之间。
弹簧523持续地向旋转凸轮521推动离合器凸轮522，在主轴520收缩到壳体中时凸轮表面521和522c被挤压在一起。然后，在施加到主轴520的力超过弹簧523的偏压力时，弹簧523受到压缩并且离合器凸轮522收缩(向图19中地右方移动)。但是，离合器凸轮522的移动在槽522a的长度之内受到限制。当离合器凸轮522自收缩位置通过弹簧523的偏压力向前移动时，离合器凸轮522触上旋转凸轮521，旋转凸轮521与主轴520一起振动。
由于由凸轮表面521a和522c之间的接触所产生的振动通过弹簧523在被传输到手柄(未示出)之前减轻，与图15所示的其中棘齿405被安置在固定的位置的机构相比，图19所示的机构在减小传输到用户的振动上是有利的。
发明内容
但是，本发明发现在图19中所示的结构中存在缺陷。即，由于离合器凸轮522在横过与板524接合的槽522a的长度上往复前后移动，离合器凸轮522的后端522d反复碰撞板524。
结果，在此部分中所产生的振动被传输到手柄的问题仍然不能避免，并且进一步地，后端522d或者所述板524由于机械疲劳而易于断裂。此外，如果弹簧523的功能不足，主轴520或者离合器凸轮522将碰撞后部，振动传输到手柄不能避免，即使在钻孔的过程中将较小的力施加到钻头上。
因此，本发明的一个目标是解决上述问题并提供一种解决上述问题的冲击钻。
特别地，本发明的一个目标是提供一种能够减小传输到用户的振动并且不导致钻孔功率降低的冲击钻。
本发明的另外一方面是提供一种能够在钻头产生大量反复冲击力的冲击钻，但是使得传输到手柄的振动被最小化。
本发明的这些和其它方面将通过一种用于在工件上钻孔的冲击钻来实现，包括：主框架、电机、主轴、第一棘齿、第二棘齿和第一弹簧。电机容纳在主框架中。主轴通过主框架可移动地支撑并通过电机可旋转，并可以沿其轴向移动。第一棘齿被固定到主轴并具有第一锯齿表面，包括交替凸起和凹陷。第二棘齿具有第二锯齿表面，并包括交替凸起和凹陷，并与第一锯齿表面相对。第一弹簧朝第一棘齿偏压第二棘齿。第一锯齿表面在主轴轴向移动时邻接在第二锯齿表面上，第一棘齿与第二棘齿之间的相对旋转导致凸起和凹陷以及凸起与凸起之间的交替邻接以沿着其轴线往复运动所述主轴。第一弹簧提供弹簧常数，所述弹簧常数能够在15至25kg的力施加到对工件钻孔的主框架上时防止第二棘齿和主轴邻接在主框架上。
在本发明的另外一方面中，提供了一种用于对工件进行钻孔的冲击钻，包括：主框架、电机、主轴、第一棘齿、第二棘齿和第一弹簧。电机容纳在主框架中。主轴通过主框架可移动地支撑并通过电机可旋转，并在凸起位置与收缩位置之间沿其轴向可移动。第一棘齿可以与主轴的旋转一起旋转，并可以与主轴沿轴向一起移动。第二棘齿与第一棘齿相对安置并可以沿轴向移动，但是不能围绕其轴线旋转。第一弹簧设置在第二棘齿和主框架之间用于朝向第一棘齿偏压第二棘齿。主轴的收缩位置导致第一棘齿和第二棘齿之间的邻接，第一棘齿和第二棘齿之间的相对旋转导致主轴沿轴向往复运动。第一弹簧具有的偏压力能够在弹簧被移动到收缩位置时防止第二棘齿和主轴邻接在主框架上。
附图说明
下图中：
图1(a)显示了根据本发明的第一实施例的冲击钻的横截面图；
图1(b)是沿着图1(a)的线I-I所取的横截面图；
图2显示了冲击钻的横截面图，同时显示了较小的挤压力施加到钻头上的情况；
图3显示了冲击钻的横截面图，并显示了较大的力施加到钻头上的情况；
图4是根据本发明的实施例的冲击钻中的振动传输的说明视图；
图5是根据本发明的冲击钻的振动传输特性曲线表示；
图6是根据本发明的第二实施例的冲击钻的横截面图；
图7是根据本发明的第二实施例的冲击钻的横截面图，并显示了较小的力施加到钻头上的情况；
图8是根据本发明的第二实施例的冲击钻的横截面图，并显示了大于图7中所示的挤压力的中等挤压力被施加到钻头上的情况；
图9是根据本发明的第二实施例的冲击钻的横截面图，并显示了大于图8中的中间挤压力的更大的挤压力被施加到钻头的情况；
图10是根据本发明的第二实施例的修改的冲击钻的横截面图，并显示了没有挤压力施加到钻头上的情况；
图11(a)显示了根据本发明的第三实施例的冲击钻的横截面图；
图11(b)显示了根据本发明的第三实施例中的冲击钻中的主要部分的放大横截面图；
图12是自图11(a)的线XI-XI所取的横截面图，并显示了滚珠与凹陷脱离接合的状态；
图13显示了自图11(a)的线XI-XI所取的横截面图，并显示了滚珠与凹陷接合的状态；
图14(a)是根据本发明的第四实施例的冲击钻的横截面图；
图14(b)是自图14(a)的线XIV-XIV所取的横截面图；
图15显示了传统冲击钻的横截面图；
图16显示了用于说明钻孔模式的图15的主要部分的放大横截面图；
图17显示了用于说明冲击钻模式的启动阶段的图15的主要部分的放大横截面图；
图18显示了用于说明冲击钻模式的图15的主要部分的放大横截面图；以及
图19显示了另外的传统冲击钻中的主要部分的横截面图。
具体实施方式
下面将参照附图1-5说明根据本发明的第一实施例的冲击钻。主框架1通过轴承24支撑主轴2，这样主轴2相对工件19前(图中的左方)后(图中的右方)移动。用于固定钻头18的夹盘3被安置在主轴2的前部尖端。主轴弹簧23设置在主轴2和轴承24的内座圈之间，用于通常地向前偏压主轴(图1中的左方)。主轴2的内端部分设有变速机构，这将在后面说明。
第一棘齿4和第二棘齿5基本与主框架1同心设置。第一棘齿4与主轴2的旋转和轴向移动一起可旋转地和轴向地移动。第一棘齿4具有的一个表面具有锯齿轮廓或者交替的凸起和凹陷。主框架1形成有环形凹陷1a，其中设置制动部件25。制动部件25的前端与轴承24的外座圈相接触。制动部件25足够厚并不产生应力集中。制动部件25优选地由诸如橡胶的弹性材料制造。第一棘齿4的外周表面与制动部件25的内周表面滑动接触。此外，在第一棘齿4和制动部件25之间不会产生冲击邻接。
第二棘齿5包括内圆柱5a、外圆柱5b和将内、外圆柱5a、5b一体连接的基壁5c，以形成双同心圆柱形状。基壁5c被安置在内、外圆柱5a、5b的前端上。基壁5c的前表面邻接在制动部件25的后端表面上。
外圆柱5b的轴向长度大于内圆柱5a的长度，外圆柱5a具有内端表面5d。内圆柱5a在主轴2之上可以滑动。外圆柱5b沿主轴2的轴向可以滑动并相对主框架1的内周表面可以滑动。如图1(b)所示，外圆柱2形成有一对切除部分，主框架1的内周表面设有一对互补增加的厚度部分。这样，第二棘齿5可以轴向运动，但是不能围绕其轴线旋转。具有锯齿轮廓或者交替凸起和凹陷的凸轮表面设置在基壁5c上。
座壁22自主框架1朝向主轴2径向向内凸起，卷簧20设置在座壁22和基壁5c之间。弹簧20提供特定的弹簧常数，这样d即使在钻头18挤压工件19时第二棘齿5的内端表面5也不会与座壁22相接触。
下面说明变速机构。提供了具有输出齿轮10的旋转轴9，电机(未示出)的旋转驱动力被传输至旋转轴9。小齿轮11围绕其轴线旋转并通过轴承支撑到主框架1。齿轮32同轴固定到小齿轮11并与输出齿轮10啮合。小齿轮11包括第一小齿轮11A和第二小齿轮11B。与第一小齿轮11A啮合的低速齿轮12和与第二小齿轮11B啮合的高速齿轮同轴安装在主轴2上。离合器摩擦片14可移动地安装在主轴2上并设置在低速齿轮12和高速齿轮13之间的位置上。离合器摩擦片14可选地与低速齿轮12和高速齿轮13之一相接合。变速杆17被设置以移动离合器摩擦片14，从而与低速齿轮12和高速齿轮13之一接合。
在变速杆17将离合器摩擦片14移动到低速齿轮12和主轴2彼此接合的位置上时，小齿轮11的旋转力通过低速齿轮12被传输到主轴2。结果，主轴2在低速旋转。另一方面，在变速杆17将离合器摩擦片14移动到高速齿轮13和主轴2彼此接合的位置上时，小齿轮11的旋转力通过高速齿轮13被传输到主轴2。结果，主轴2在高速旋转。
接着，弹簧20将被详细说明。本发明人发现，尽管各人之间的不同，普通人使用冲击钻时，挤压冲击钻的主框架的力范围自15至25kgf以相对工件挤压钻头。在本实施例中，弹簧20提供的弹簧常数在15-25kgf的挤压力被施加到主框架1时能够避免将第二棘齿105的后端表面5d与主框架1的座壁22直接接触。换言之，如果挤压力在15-25kgf的范围之内，第二棘齿5通过弹簧20的特定弹簧常数浮动离开。这样，如上所述的将被传递给用户的振动即使在冲击钻模式中也可以减小。
接着，将详细说明减小传输给用户的振动的原因。在第一实施例中，第二棘齿5与弹簧20的一端相接触，与第二棘齿5不同的其它部件(此后简称为“主体”)与弹簧20的另外一端相接触。此结构可以表述为图4中所示的简单模型，其中M表示主体。如果由于第二棘齿5的振动原因而产生的位移被表示为“Zr”，如果主体M由于第二棘齿5的振动所引起的位移被表示为“Zb”，振动传输率“T”可以如下表述。
T＝|Zb/Zr|         (1)
此外，如果第二棘齿5的振动频率为“f”，从弹簧常数和主体M所确定的自然频率被取为“fc”，传输率“T”可以如下公式所表述。
T＝|Zb/Zr|＝1/|1-(f/fc)²|    (2)
此处，如果第一棘齿4的旋转频率被取为“N”，各第一和第二棘齿上的凸起的数目被取为“A”，那么第二棘齿5的振动频率可以被表达为NXA。例如，如果N＝36.7r.p.s.以及A＝13，那么f大约为480Hz。从公式(2)可以理解，第二棘齿5相对主体M的振动传输比率被减小，如果第二棘齿5的振动频率对主体M的自然频率的比率大于1的话。
图5显示了公式(2)的对数曲线。在f/fc＝1时，T是无穷大，这是危险的区域，其中会发生共振。但是，从公式(2)可见，如果 f / fc = 2 , ]]>那么T＝1。如果f/fc不小于并逐渐增加，振动传输比率T逐渐减小。试验显示如果振动传输比率T不大于0.5，振动减小的效果足够。为了达到所述振动传输比率，f/fc必须大于大约2。此外，如果f/fc大于3，那么T将大约为0.1，并且效果更为显著。
在操作中，图1显示了其中传递到主框架1上的挤压力为0的情况，第一棘齿4和第二棘齿5彼此分离。具体而言，当钻头18脱离与工件19相接触时，设置在主轴2和轴承24之间的主轴弹簧23向前偏压主轴2(图1中向左)，并相应地，第一棘齿4也向前移动。此外，第二棘齿5与制动部件5邻接并保持制动位置。同时，主轴2和第一棘齿4通过主轴弹簧23的偏压力被进一步向前移动，并移动至棘齿没有彼此啮合的位置。在挤压力为0时，只有旋转被传输到主轴2而不产生振动。
如果此后产生较小的挤压力，主轴2稍微往右移动，这样第一棘齿4和第二棘齿5彼此相接触，如图2中所示。此外，在此情况下，第二棘齿5与制动部件25在有相对较小量的挤压力时彼此冲突，振动就可能通过制动部件25被传输到主框架1。但是，如上所述，由于制动部件25足够的厚，并且没有应力集中，且由弹性材料制造，通过弹性力以及橡胶的阻尼效应，振动的传输可以被减小或者受到抑止。
如果诸如15-25kg范围的更大的挤压力出现的话，那么弹簧20将受到压缩，如图3中所示。即使在更大的挤压力出现时，第二棘齿5也保持在浮动的状态中，如图3中所示，由于弹簧20的弹簧常数被设置在如上所规定的范围之中。此外，从图3中可以确定，主轴2也不邻接在主框架1上。
由于即使在冲击钻模式中第二棘齿5也相对主框架1保持在其浮动阶段中，自第一和第二棘齿4、5所导致的被传输到主框架1的振动可以减小。结果，就不会给冲击钻的用户带来不舒适，也就不需要关注损害健康效果。
尽管说明中假设冲击钻关闭，但是试验证明即使在实际的钻孔过程中，传输到手的振动可以被减小，只要挤压力在15-25kgf范围中。
根据本发明的第二实施例的冲击钻将参照图6-9进行说明，其中相似的部件用图1-5中所示的部件的附图标记加上100所指示的附图标记，以避免重复说明。
在第二实施例中，对应第一实施例的制动部件25的部件不再需要。相反，垫圈128沿着主框架101的环形凹陷101a可滑动移动地设置在对应制动部件25的位置上。环形凹陷101a在其后端上限定邻接表面101b。垫圈128具有的内径大于第一棘齿104的外径以允许第一棘齿104进入垫圈128。
第二棘齿105的前端邻接在垫圈128的后表面上。此外，第二弹簧121设置在轴承124的外座圈和垫圈128的前表面之间以克服第一弹簧120的偏压力将第二棘齿105偏离第一棘齿104。此外，垫圈128邻接在环形凹陷101a的邻接表面101b上。
使用此结构，在传递到主框架101的挤压力是0时，如图6中所示，主轴102由于主轴弹簧123的偏压力的作用而向前移动，结果第一棘齿104也向前移动。此外，第二棘齿105向前移动到第一弹簧120的力与第二弹簧121的力平衡的位置上。通过合适地选择弹簧120和121的弹簧常数，第一棘齿104和第二棘齿105被安置在彼此分离的位置上。
然后，如图7所示，在低于15kgf的压力被施加到主框架101上时，极小的挤压力被施加在主轴102上，第一棘齿104和第二棘齿105采取其中所述第一棘齿104和第二棘齿105稍微啮合的位置。在此情况下，垫圈128自邻接表面101b分离，第二棘齿105完全自冲击钻的主体浮动分离。结果，传输到用户的振动由于第二棘齿105的振动由于浮动的缘故没有传输到主框架101而极小。此外，工件19中的钻孔位置可以很容易设置，因为主框架101的波动非常小。
如图8中所示，接着稍微以更强的力挤压主框架101，垫圈128与主框架101中的邻接表面101b接触。但是，此邻接就传递到主框架101的冲击而言不会导致严重的问题。这主要是因为垫圈128的重量与第二棘齿105相比质量极轻，并且部分因为第二弹簧121的偏压力没有用作外力来移动主框架101，但是用作主框架101上的内力。这也通过试验进行了确认。
如图9中所示，如果主框架101被进一步用15-25kgf范围中的力进一步挤压，主轴102和第一棘齿104往后移动(图中的向右方向)，同时垫圈128与邻接表面101b相邻接。如果第一棘齿104自此位置进一步往后移动，那么第一棘齿104将往后移动与第二棘齿105一起互锁。但是，在与第一实施例中相同的方式，用15-25kgf范围中的挤压力，第二棘齿105仍然保持其浮动位置，即，第二棘齿105不与弹簧座122相邻接，因为第一弹簧120提供的特定的弹性常量足够大，可以在第二棘齿105和弹簧座122之间提供间隙。结果，第二棘齿105的振动不是很容易地传送到主框架101，也不会被用户带来不舒适。
图10显示了第二实施例的修改。在第二实施例中，在挤压力为0时，第二棘齿105被保持在第一弹簧120的力与第二弹簧121的力彼此平衡的给定的浮动位置上，如图6中所示。根据图10中所示的修改，在挤压力为0时，第二棘齿105保持在垫圈128与邻接表面101b相接触的位置上。使用此结构，第二棘齿105的静止位置可以精确确定。此外，即使使用此结构，因为上述的原因，由于垫圈128和邻接表面101b之间的邻接关系而不会产生显著的振动。
如上所述，在第二实施例中以及其修改实施例中，由于除了第一弹簧120之外提供了第二弹簧121，第二棘齿105也相对主框架101被保持在其浮动的阶段中。结果，由自第一和第二棘齿104、105被传输到主框架101的振动可以被进一步减小。结果，就不会给冲击钻的用户传递不舒适，也就不需要关注对身体的损害效果。
根据本发明的第三实施例的冲击钻将参照图11(a)-13进行说明，其中相似的部件用第一实施例的附图标记加上200的附图标记进行指示。
第三实施例涉及对第二实施例的修改方面在于：凹陷201a被形成在其纵向方向中的主框架201的中心部分上。凹陷201a在其底部形成有通孔，滚珠部件229设置在凹陷201a中。滚珠部件229可以通过通孔。此外，变速杆226可移动地设置在凹陷201a上并位于自球形部件229径向向外的位置上。
外圆柱205b在其外周表面上形成有槽205e以容纳滚珠部件229。变速杆226具有可激活磁体用于吸引滚珠部件229。即，变速杆226可以移动到图11(b)中所示的第一位置，在所述第一位置滚珠部件229由于变速杆226的励磁而被吸引到变速杆226，并且滚珠部件229自槽205e分离，如图12中所示。在此状态中，第二棘齿205自主框架201分离。因此，在主轴202旋转时，第一棘齿204和第二棘齿205都旋转，冲击钻在钻孔模式中操作。
另一方面，如果变速杆226切换到非励磁阶段，同时移动到第二位置，如图11(a)所示，滚珠部件229通过变速杆226被径向向内挤压以与槽205e接合，如图13所示。在此状态中，第二棘齿205连接到主框架201。结果，在主轴202旋转时，第一棘齿204与主轴202的旋转一起旋转，而第二棘齿205不旋转。因此，由于第一和第二棘齿204、205之间的锯齿轮廓表面，产生重复的打击力，冲击钻在冲击钻模式中操作。
在第三实施例中，第二棘齿205在钻孔模式以及冲击钻模式中保持其浮动位置。此外，传递到用户的振动可以减小，因为由于第一和第二棘齿204、205所导致的振动不是很容易传输到主框架201。此外，作用在第二棘齿205和外圆柱205b之间的摩擦力可以通过滚珠部件229的滚动而减小。因此，可以减小摩擦损失。
图14(a)和14(b)显示了根据本发明的第四实施例，其中相似的部件用第一实施例中的部件的附图标记加上300的附图标记来指示。
在第四实施例中，弹性套筒部件331被设置在与外圆柱305b相对的位置上的主框架301的内周表面上。此外，棘齿固定器330设置在弹性套筒部件331的内周表面上以围绕外圆柱305b。棘齿固定器330用于防止第二棘齿305围绕其轴线旋转。
与前述实施例相似，第二棘齿305的振动变得不是很容易传输到用户，因为第一弹簧320设置在第二棘齿305和主框架301之间，以可浮动地保持第二棘齿305。此外，由于弹性套筒部件331设置在棘齿固定器330和主框架301之间，传递到用户的振动由于弹性套筒部件331的缓冲功能而被进一步减小。
尽管对参照本发明的特定的实施例进行了详细说明，普通技术人员可以理解，在不背离本发明的精神的情况下可以进行不同的改变和修改。