CN104209586A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电动工具的往复机构，其包括：旋转轮，所述旋转轮具有第一中心轴线；设置于上述旋转轮上的第一偏心部，所述第一偏心部随着旋转轮的自转而绕第一中心轴线为旋转中心线进行公转，被上述第一偏心部公转而驱动的输出构件；以及第一平衡块，所述第一平衡块设置于旋转轮上，第一平衡块的重心与上述第一偏心部分别位于旋转轮的第一中心轴线的两侧，所述第一平衡块随旋转轮转动时产生的离心力在第一方向上的第一分力能平衡旋转轮的第一偏心部在驱动电动工具的输出构件运动时在第一方向上的反作用力；所述往复机构还包括第二平衡块，第二平衡块被旋转轮驱动时能平衡上述第一平衡块的离心力在与第一方向相垂直的第二方向上的第二分力。

Description

电动工具

技术领域.

本申请涉及电动工具领域，尤其涉及具有往复运动功能的电动工具。

背景技术

常见的电动工具，例如电锤、往复锯等，都包括用于将旋转运动转换为线性运动的运动转换机构。

上述类型的电动工具的输出构件执行往复运动而对目标工件进行往复冲击或往复切割等操作，位于工具内部进行往复运动的零部件会产生反作用力。此反作用力导致工具振动，而工具的振动传递到操作人员的手上，使操作人员不舒服或者伤害到操作人员，也使电动工具的使用寿命降低。

为了使电动工具获得理想的操作性能，同时降低产生的振动，本领域内的技术人员已经做了许多努力。

例如在美国专利No.USRE35258E中描述了一种往复式锯，其运动转换机构包括第一偏心销，该第一偏心销的中心从齿轮的旋转轴线偏置一距离，用于通过中间块驱动轴杆做往复直线运动；从齿轮的旋转轴线朝向与偏心销相反的一侧（成180度）偏心的偏心圆部。齿轮被转动时，锯的输出构件即轴杆和平衡构件分别通过偏心销和偏心圆部驱动而在相反的方向上往复直线运动，如此起到平衡和降低振动的目的。

美国专利No.US7996996B2公开了一种往复式锯。锯的轴杆的驱动装置（偏心销）与平衡构件的驱动部分离开，使得平衡构件的质量可以减小，这样锯本身结构更紧凑更轻。

类似的运动传递结构还应用于电锤，例如在美国专利No.US6907943B2中公开的电锤。

发明内容

本发明的目的是提供另外一种降低输出往复直线运动的电动工具的振动的方法，或者至少为使用者提供一种选择。

为此，本发明提供了一种用于电动工具的往复机构，其包括：被电动工具的动力源驱动而自转的旋转轮，所述旋转轮具有第一中心轴线，旋转轮以第一中心轴线为旋转中心线而自转；设置于上述旋转轮上的第一偏心部，所述第一偏心部随着旋转轮的自转而绕第一中心轴线为旋转中心线进行公转，被上述第一偏心部公转而驱动，沿第一方向进行往复运动的电动工具的输出构件；以及第一平衡块，所述第一平衡块设置于旋转轮上，第一平衡块的重心与上述第一偏心部分别位于旋转轮的第一中心轴线的两侧，所述第一平衡块随旋转轮转动时产生的离心力在第一方向上的第一分力能平衡旋转轮的第一偏心部在驱动电动工具的输出构件运动时在第一方向上的反作用力；所述往复机构还包括被旋转轮驱动的第二平衡块，第二平衡块被旋转轮驱动时能平衡上述第一平衡块的离心力在与第一方向相垂直的第二方向上的第二分力。

根据一个优选实施方式，上述旋转轮上设置有第二偏心部，第二偏心部随着旋转轮的自转而绕第一中心轴线为旋转中心进行公转，以驱动第二平衡块进行往复运动。

根据一个优选实施方式，所述第二平衡块被所述第一偏心部驱动进行往复运动。

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块被第二偏心部驱动沿第二方向往复运动，第二平衡块沿第二方向往复运动对第二偏心部产生的沿第二方向的反作用力能平衡第一平衡块的离心力在第二方向的第二分力。

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块设有长孔，上述第二偏心部收容于长孔内而驱动第二平衡块沿第二方向往复运动，第二平衡块以长孔的延长方向为中心两侧对称。

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块的长孔的延长方向与第一方向相同，第二偏心部随旋转轮转动而公转时，在第一方向上相对于长孔的延长方向沿长孔滑动。

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块的长孔的延长方向与第一方向的夹角小于等于60度，第二偏心部随旋转轮转动而公转时，在长孔的延长方向上相对于长孔滑动

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块与电动工具本体之间设置有导向第二平衡块沿垂直于长孔延伸方向的直线运动的导向机构。

根据一个优选实施方式，第二偏心部上设置开设有一孔，上述第一偏心部为一端收容于上述第二偏心部上的孔内的销，销具有第二中心轴线。

根据一个优选实施方式，第二偏心部为一圆柱体，圆柱体具有第三中心轴线，上述第一中心轴线、第二中心轴线以及第三中心轴线互相平行。

根据一个优选实施方式，上述第一平衡块为设置于旋转轮一侧的扇形重量块。

根据一个优选实施方式，上述第二平衡块被第一偏心部驱动运动。

如此，电动工具内的运动部件在运动过程中产生的包括惯性力和离心力等基本上所有的力都达到了平衡，所以电动工具所产生的振动得以降低，避免电动工具因为产生的振动而导致内部部件破坏，既延长了电动工具的使用寿命，又使得操作人员能够舒适地进行操作。

附图说明

从下面结合附图描述的本申请的优选实施例中可以更好地理解本申请的上述和其它特征和优势，其中：

图1是根据本发明的往复式锯的立体图，其中，诸如外壳等的部分零部件被移除了；

图2是图1的往复式锯的纵向剖面图；

图3是根据本发明的电锤的立体图，其中，诸如外壳等的部分零部件被移除了；

图4是图3的正视图；以及

图5是图3的俯视图。

具体实施方式

在本文中，术语“电动工具”包括，但不仅限于，往复式电锯和电锤。而且，具有上述特征的其它类型的便携式电动工具也被包含在本发明的范围内。

电动工具包括输出旋转运动的驱动组件、执行往复运动的输出组件以及将来自驱动组件的旋转运动转换为输出组件的往复运动的运动转换机构。输出组件被驱动进行往复运动时，因在往复的过程中会产生运动方向的改变，由运动方向的改变产生的作用力和反作用力的改变，会使电动工具产生振动，这会降低电动工具的使用寿命，也对操作人员带来生理上疲劳性损伤，同时也影响操作人员操作电动工具的舒适性。

本发明的目的是降低电动工具的输出组件在进行往复运动时产生的振动，这一目的通过根据的本发明的新颖运动转换机构得以实现。

下面以往复式锯和电锤为例详细说明根据本发明的运动转换机构。

图1示出了根据本发明的往复式锯的一部分的立体图。本实施例中的往复式锯包括驱动组件、运动转换组件6以及输出组件。运动转换组件6将驱动组件的旋转运动转化为输出组件的往复运动，以此，使组装于输出组件上的锯片能进行往复运动，从而达成往复据的往复切割功能。

如图1和图2所示，驱动组件包括电机（未图示）和由电机驱动转动的驱动轴2。运动转换组件6包括齿轮12、偏心销14、平衡构件18和配重构件50。

运动转换组件的齿轮12通过旋转轴16安装于电动工具内，齿轮12与旋转轴16之间具有轴承，使齿轮12能相对电动工具的本体旋转。齿轮12被上述驱动组件的驱动轴2驱动而转动，齿轮12的中心轴线和驱动轴2的中心轴线垂直，齿轮12和驱动轴2上分别设有能互相啮合的锥齿，驱动轴2通过啮合的锥齿驱动齿轮12绕其中心轴线转动。

齿轮12包括本体部30，本体部30包括形成有锥齿的上表面32，以及与上表面32相反的下表面34。从齿轮12的本体部30的上表面32垂直向上突伸有圆形突部40，圆形突部40的中心轴线从齿轮12的中心轴线偏离一设定的距离。圆形突部40上设直有销压配孔24，偏心销14的下端被压配合到销压配孔24内，随着齿轮12的转动而转动。偏心销14的中心轴线与齿轮12的中心轴线也偏离一设定的距离。在齿轮12被驱动而绕其中心轴线转动时，圆形突部40和偏心销14均绕旋转轴16公转。

输出组件包括进行往复运动的芯轴4、组装于芯轴4的一端的锯片夹持部3以及被锯片夹持部3夹持的锯片（未图示）。芯轴4上设置由U型的导引件20，导引件20的延长方向与芯轴4的纵向延长方向相垂直。上述偏心销14的另一端收容于上述芯轴4的U型导引件20内，在偏心销14随着齿轮12转动，绕齿轮12的中心轴线的公转时，偏心销14通过导引件20驱动芯轴4使其纵向延伸方向D1往复移动。其中，偏心销14的收容于导引件20内的末端处还设置有一中间块28，通常为滚针轴承，中间块28位于导引件20的U型结构内。在偏心销14绕中心轴线公转时，偏心销14会在导引件20内相对其移动以驱动芯轴4在方向D1上往复运动，中间块28帮助其滑动顺畅。以此，使组装于芯轴4上的锯片能在方向D1上往复运动，达成锯切的功能。此驱动结构均为现有技术，在此不再详述。

当芯轴4被驱动在方向D1上进行往复运动时，其在方向D1上改变的运动会对偏心销14产生反作用力。偏心销14将此反作用力传递至齿轮12，此时，齿轮12在方向D1上受到不平衡的力，此不平衡的力的力将使电工工具产生振动。为降低此振动，本发明的电动工具的运动转换组件6上设有配重构件50和平衡构件18。

本申请中，配重构件50被设置位于齿轮12的下方，从齿轮12的本体部30的下表面34向下突伸，能随着齿轮12一起转动。配重构件50大致呈扇形，具有重心。配重构件50可以是和齿轮12一体的，也可以是组装至齿轮12上的。配重构件50与圆形突部40位于齿轮12的中心轴线的两相对侧，尤其指配重构件50的重心和圆形突部40的中心轴线位于齿轮12的中心轴线的两相对侧。

当齿轮12绕其中心轴线自转时，配重构件50随齿轮12一起绕该中心轴线转动，由此会产生离心力F。根据力学原理，此离心力可以被分解成沿方向D1的第一分力F1和与方向D1向垂直的方向D2的第二分力F2。配重构件50的尺寸和重量被设置成方向D1上的第一分力F1能够平衡芯轴4在方向D1上对齿轮12的反作用力。以此，消除齿轮12在方向D1上具有的不平衡力。但是，上述方向D2上的第二分力F2也会使电动工具产生振动，并且对操作者带来不利影响。为了消除此第二分力F2不平衡的力，本发明在运动转换组件6设有一平衡构件18。

如图1所示，平衡构件18为一左右对称的重量块，在其中部对称线上设置有一长孔36，根据实际的运用环境，平衡构件18可以为左右不对称的结构。本实施例中，平衡构件18具有矩形和半圆形的组合形状，其他左右对称的结构也可以。上述齿轮12的圆形突出部收容于上述平衡构件18的长孔36内。平衡构件18被设置成其长孔36的延伸方向与方向D1相同，即与方向D2向垂直。

平衡构件18的上表面19上设置有被导轨段42导引，能沿方向D2滑动的构件（未图示）。导轨段42与电动工具的本体相对固定，开设有沿方向D2延伸形成的导引槽46，借助上述导引槽，使平衡构件18只能在方向D2上滑动。现有技术中，能实现导引而使其沿一预定方向滑动的结构，均可使用于此技术。

当圆形突部40随齿轮12的自转而绕其中心轴线公转时，在方向D1上，圆形突部40在平衡构件18的长孔36内移动，而不会驱动平衡构件18在方向D1上移动。在方向D2上，圆形突部40驱动平衡构件18往复滑动。如此。在上述导引段42的导引下，圆形突部40驱动平衡构件18在方向D2直线往复滑动。

当平衡构件18在方向D2上往复直线滑动时，其在方向D2上的滑动的运动轨迹会产生改变，由此会产生反作用力作用于圆形突部40上。并由圆形突部40将由平衡构件18产生的反作用力传递至齿轮12，由此可以消除由配重构件50的离心力在方向D2上产生的第二分力F2。

通过上述结构可知，在往复锯整体的相垂直的方向D1和方向D2的力均处于平衡状态，根据力学原理可知，相垂直的方向D1和方向D2的力被平衡后，也就消除了导致往复据产生振动的不平衡的力。

上述平衡构件18在方向D2上产生的反作用力的大小，可以根据平衡构件18的重量，圆形突出部40相对齿轮12的中心轴线的位置调整。以此，通过配重构件50和平衡构件18的作用，可以消除或极大的降低往复锯在切割时因锯片的往复运动而产生的振动。以此，消除由于往复锯的振动而产生的不利的影响。

其中，上述平衡构件18的长孔36可以被设置成与方向D1具有一定角度的位置，并且通过相应的导引段42将平衡构件18设置成只能沿垂直于长孔36的方向D3直线往复滑动。在圆形突部40驱动平衡构件18沿方向D3直线往复滑动时，平衡构件18将在方向D3上对圆形突部40产生反作用力，以此对齿轮12产生反作用力。根据力学的力的分解原理，由平衡构件18在方向D3的反作用力也可以被分解成方向D1上的第一分力和方向D2上的第二分力。由此可知，即使平衡构件18的运动方向在方向D3上，也可以在方向D2上产生力，而此在方向D2的力也可以被用来平衡配种构件50在方向D2上的离心力的第二分力F2。而由平衡构件18在D1方向产生的分力可以被配重构件50在方向D1上产生的第一分力F1平衡。经过试验，本申请的平衡构件18的长孔36的延长方向可以被设置成与方向D1构成一小于等于60度的角的位置。优选为上述实施例中揭示的平衡构件18的长孔36的延长方向被设置成与方向D1相同的位置，即两者间的角度为零度。

综上所述，考虑所有运动部件在锯操作过程中产生的力，配置和设计齿轮12的圆形突部40和偏心销14的几何参数，包括各自的中心轴线的位置、相关联的中心轴线之间的偏离角度或偏离距离，配置和设计平衡构件18和配重构件50的几何参数，包括各自的形状、质量或重心位置等，使得电动工具在使用中产生的振动最大程度地降低，同时电动工具结构更简单，易于生产。

下面给出了可能存在的变异方式：

在本实施例中，圆形突部40的中心轴线与偏心销14的中心轴线不重合。在其它实施例中，圆形突部的中心轴线与偏心销的中心轴线可以重合，并且在重叠后，圆形突部40与偏心销14可以为一个部件。

在本实施例中，圆形突部40与齿轮12的本体部30一体地形成。在其它实施例中，圆形突部40可与齿轮12的本体部30分开形成并且固定于其上，例如通过螺纹连接或焊接等本领域内已知的方式。

可选地，销压配孔24可不穿透齿轮12的本体部30，或者，偏心销14可以其它方式固定地连接到圆形突部40或齿轮12的本体部30，例如上面提及的螺纹连接或焊接等方式。偏心销14一体地形成于齿轮12的圆形突部40或本体部30上也是可能的。

在本实施例中，配重构件50是与齿轮12的本体部30一体形成的部分。当然，如前述，配重构件50也可以是固定于本体部30上的可分离件。

下面描述根据本发明的另一种电动工具-电锤。

在图4-6所示，电锤包括作为驱动组件的一部分的驱动轴102，其被电池或外接电源供电的电机驱动并且输出旋转运动。

电锤的运动转换机构106包括与驱动轴102啮合而被其驱动转动的齿轮112，齿轮112被驱动转动时，如上述往复锯的齿轮12一样绕其自身的中心轴线（未示出）转动。

与往复式锯的实施例不同的是，电锤的齿轮112和驱动轴102的中心轴线是平行的，两者通过普通的直齿啮合而驱动。

与往复锯相同，电锤的运动转换机构106也包括一从齿轮112的上表面121向上伸出圆形突部140。圆形突部140的中心轴线从齿轮112的中心轴线偏离一设定的距离。

电锤的输出组件包括连接板9、活塞13和冲击件15。

偏心销114从圆形突部140向上伸出，偏心销114的中心轴线从齿轮112的中心轴线偏离一设定的距离，与连接板9的一端构成枢纽结构，以此，构成凸轮枢纽结构，连接板9的另一端与活塞13枢纽连接。当齿轮112被驱动转动时，偏心销114随齿轮112转动，通过连接板9，驱动电锤的活塞13往复运动。活塞13被组装在气缸内（未标号），通过活塞13在气缸内的直线往复运动，压缩活塞13和冲击件15之间的间隙17内空气，冲击件15承受空气压力突破临界设定的力，冲击件15会向前高速弹出，推动位于其前端的工具头冲击至工件上后，达成电锤的冲击的效果。

上述活塞13被驱动往复直线运动时会如上述往复锯一样，在方向D1上通过连接板9对偏心销114产生反作用力，而偏心销114会将此反作力传递至齿轮112，使齿轮112在方向D1上受到不平衡的力，而使电锤产生振动。

如上述往复锯的描述，本申请通过在齿轮112上设置与上述往复锯相类似的配重构件150，并由其随齿轮112转动而产生的离心力在方向D1上的第一分力来平衡齿轮在方向D1上的上述不平衡的力，使齿轮112在方向D1上的力平衡。

与上述往复锯的情况相同，配重构件150在与方向D1相垂直的方向D2上也具有其离心力的第二分力，为消除此第二分力。本申请设置如上述往复锯相类似的左右对称的平衡构件118来平衡配重构件150在方向D2上的第二分力。此平衡构件118的长孔136的延长方向也可以设置成与方向D1小于等于60的角，其最优的实施方式为长孔136的延长方向与方向D1相同，即两者间的角度为零度。

如上述，在操作过程中，电锤整体在方向D1和方向D2的力基本上达到平衡，从而最大程度地降低了可能产生的振动。

如上述，可以说，根据本发明的电动工具的输出组件在往复直线运动过程中产生的惯性力被配重构件的离心力沿该方向的分量平衡，配重构件的离心力沿垂直于该方向的方向上的力分量通过另一偏心构件的惯性力达到平衡。从而实现了降低电动工具在工作过程中产生的振动这一目的。

上面关于本发明的多个实施例进行了描述，但本发明并不意于限制于上面描述和附图示意的实施例。关于一个实施例描述的特征同样适用于本发明的其它实施例，不同实施例的特征可相互结合形成新的实施例。在不偏离由下面的权利要求限定的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员可以对上述实施例进行各种修改和变异。

Claims (12)

1.一种用于电动工具的往复机构，其包括：

被电动工具的动力源驱动而自转的旋转轮，所述旋转轮具有第一中心轴线，旋转轮以第一中心轴线为旋转中心线而自转；

设置于上述旋转轮上的第一偏心部，所述第一偏心部随着旋转轮的自转而绕第一中心轴线为旋转中心线进行公转，

被上述第一偏心部公转而驱动，沿第一方向进行往复运动的电动工具的输出构件；以及

第一平衡块，所述第一平衡块设置于旋转轮上，第一平衡块的重心与上述第一偏心部分别位于旋转轮的第一中心轴线的两侧，所述第一平衡块随旋转轮转动时产生的离心力在第一方向上的第一分力能平衡旋转轮的第一偏心部在驱动电动工具的输出构件运动时在第一方向上的反作用力；

其特征在于，所述往复机构还包括被旋转轮驱动的第二平衡块，第二平衡块被旋转轮驱动时能平衡上述第一平衡块的离心力在与第一方向相垂直的第二方向上的第二分力。

2.根据权利要求1所述的往复机构，其中，上述旋转轮上设置有第二偏心部，第二偏心部随着旋转轮的自转而绕第一中心轴线为旋转中心进行公转，以驱动第二平衡块进行往复运动。

3.根据权利要求1所述的往复机构，其中，所述第二平衡块被所述第一偏心部驱动进行往复运动。

4.根据权利要求2所述的往复机构，其中，上述第二平衡块被第二偏心部驱动沿第二方向往复运动，第二平衡块沿第二方向往复运动对第二偏心部产生的沿第二方向的反作用力能平衡第一平衡块的离心力在第二方向的第二分力。

5.根据权利要求4所述的往复机构，其中，上述第二平衡块设有长孔，上述第二偏心部收容于长孔内而驱动第二平衡块沿第二方向往复运动，第二平衡块以长孔的延长方向为中心两侧对称。

6.根据权利要求5所述的往复机构，其中，上述第二平衡块的长孔的延长方向与第一方向相同，第二偏心部随旋转轮转动而公转时，在第一方向上相对于长孔的延长方向沿长孔滑动。

7.根据权利要求5所述的往复机构，其中，上述第二平衡块的长孔的延长方向与第一方向的夹角小于等于60度，第二偏心部随旋转轮转动而公转时，在长孔的延长方向上相对于长孔滑动

8.根据权利要求5或6项所述的往复机构，其中，上述第二平衡块与电动工具本体之间设置有导向第二平衡块沿垂直于长孔延伸方向的直线运动的导向机构。

9.根据权利要求2所述的往复机构，其中，第二偏心部上设置开设有一孔，上述第一偏心部为一端收容于上述第二偏心部上的孔内的销，销具有第二中心轴线。

10.根据权利要求9所述的往复机构，其中，第二偏心部为一圆柱体，圆柱体具有第三中心轴线，上述第一中心轴线、第二中心轴线以及第三中心轴线互相平行。

11.根据权利要求1所述的往复机构，其中，上述第一平衡块为设置于旋转轮一侧的扇形重量块。

12.根据权利要求4-8项所述的往复机构，其中，上述第二平衡块被第一偏心部驱动运动。