CN118123121A - 一种电动工具的配平结构、配平方法及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动工具的配平结构、配平方法及电动工具，包括驱动模块、曲柄连杆模块以及输出模块，所述曲柄连杆模块用以将驱动模块的旋转运动转化成输出模块的直线运动，所述输出模块作用于加工对象，还包括两个相对设置的平衡机构，所述平衡机构包括传动齿轮以及配重体，所述驱动模块带动传动齿轮转动，所述配重体可随传动齿轮转动，其中，两个平衡机构中的两个传动齿轮的旋转方向相反，且所述配重体相对于传动齿轮偏心设置。本发明具有良好的减震功能，配重体的旋转速度形成变角速度，使得配重体产生的不平衡惯性力为两阶惯性力，可以和输出模块的输出惯性力完全抵消，从而达到降低振动的效果。

Description

一种电动工具的配平结构、配平方法及电动工具

技术领域

本发明涉及电动工具技术领域，尤其是涉及一种电动工具的配平结构、配平方法与相应的电动工具。

背景技术

目前，传统的电动工具，以往复结构类为例，其输出是往复运动，而电动工具大多的动力来源是电机，驱动为旋转形式，这种从旋转到直线运动都是需要不同类型的连杆机构进行转换，其不可避免的会存在不平衡关系，因此，该类产品的振动都会非常大，严重影响用户的体验感受。目前，市面上的产品采用的配平结构如图8所示，其原理是通过在旋转副上增加一个配重块，计算配重块在往复方向上的力来抵消输出的不平衡力，而配重块由此产生一个垂直往复运动方向的力，所以，该方案实际上是转移不平衡力到其他方向，改善振动的效果不明显。因此，迫切需要一种可以从根本上抵消振动而不是转移的配平结构。

发明内容

本发明是为了避免现有技术存在的不足之处，提供了一种通过变角速度结构来抵消不平衡力的电动工具的配平结构。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种电动工具的配平结构，包括驱动模块、曲柄连杆模块以及输出模块，所述曲柄连杆模块用以将驱动模块的旋转运动转化成输出模块的直线运动，所述输出模块作用于加工对象，还包括两个相对设置的平衡机构，所述平衡机构包括传动齿轮以及配重体，所述驱动模块带动传动齿轮转动，所述配重体可随传动齿轮转动，其中，两个平衡机构中的两个传动齿轮的旋转方向相反，且所述配重体相对于传动齿轮偏心设置。

在数个实施方式中，所述平衡机构还包括一联结体，所述联结体一侧向外凸起并构成第一轴体，所述第一轴体内沿其轴向贯穿的设置有轴孔，所述轴孔供第二轴体穿入，所述配重体套设在第一轴体上并绕第一轴体转动，所述第二轴体与传动齿轮相连接且同轴设置，所述轴孔相对于第一轴体偏心设置。

在数个实施方式中，所述传动齿轮一侧凸出的设置有一传动体，所述配重体一侧向内凹陷的设置有一传动槽，所述传动体与传动槽协作以形成滑动副。

在数个实施方式中，两个所述传动齿轮被设置为由驱动模块的输出轴同步带动旋转，两个所述传动齿轮分别位于曲柄连杆模块的运动平面的两侧，并带动两个配重体沿相反方向旋转。

在数个实施方式中，所述平衡机构还包括主齿轮、传动轴、副齿轮以及中间齿轮，所述主齿轮与副齿轮通过传动轴相连接且同轴设置，所述主齿轮被设置为由驱动模块的输出轴带动旋转，一个所述传动齿轮与副齿轮啮合配合，另一个所述传动齿轮与中间齿轮啮合配合，所述中间齿轮与副齿轮啮合配合，两个所述传动齿轮分别位于传动轴的两侧，并带动两个配重体沿相反方向旋转。

在数个实施方式中，一个所述传动齿轮的一个侧面上偏心的设置有一导销一，所述曲柄连杆模块与导销一转动连接。

在数个实施方式中，所述主齿轮的一个侧面上偏心的设置有一导销二，所述曲柄连杆模块与导销二转动连接。

以及，一种基于上述配平结构的配平方法，所述配平结构用以抵消电动工具运行过程中的不平衡力，所述配平方法按照以下配平公式进行配平：

其中，M为输出模块的等效质量，R为曲柄长度，k＝r/e，r为配重体的等效半径，即其质心的旋转半径，e为配重体的旋转中心与传动齿轮的旋转中心的距离，x为配重体的配平重量占比，y为传动齿轮的配比重量占比，边界条件为min(x+y)。

在数个实施方式中，所述配平公式包括以下计算过程：

令ΣF＝0，求取x、y、k值，wt值取0°和180°，结合权重x、y，得到以下方程：

得到x、y、k值，并在下列条件下进行计算：

m₁r₁＝y·MR；

mr＝x·MR；其中，m为配重块的等效质量，m₁为传动齿轮的等效质量，r₁为传动齿轮的等效半径，即其质心的旋转半径；

并根据得到的r以及计算k值，得到e值。

以及，一种采用了上述配平结构的电动工具，主要还包括外壳等零部件。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明具有良好的减震功能，通过两个对称设置且旋向相反的平衡机构，以及平衡机构中传动齿轮与配重体的偏心旋转运动，使得配重体的旋转速度与传动齿轮的旋转速度产生差异，配重体的旋转速度形成变角速度，使得配重体产生的不平衡惯性力为两阶惯性力，可以和输出模块的输出惯性力完全抵消，从而达到降低振动的效果。

2、本发明结构稳定，可移植性强，便于安装至各类电动工具。

附图说明

本文所描述的附图仅用于所选择实施例的阐述目的，而不代表所有可能的实施方式，且不应认为是本发明的范围的限制。

图1示意性的示出了实施例1中电动工具整体结构；

图2示意性的示出了图1中配平结构的放大结构；

图3示意性的示出了图2的爆炸结构；

图4示意性的示出了图3的平衡机构的爆炸结构；

图5示意性的示出了图4的部分爆炸结构；

图6示意性的示出了图5中联结体的俯视结构；

图7示意性的示出了实施例2中配平结构的分解结构；

图8示意性的示出了现有配平结构的运动简图；

图9示意性的示出了实施例3中配平结构的运动简图。

具体实施方式

下面，详细描述本发明的实施例，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文使用的术语旨在解释实施例，并且不旨在限制和/或限定本发明。

实施例1

如图1-图6所示，本实施例中的电动工具，主要包括外壳10以及配置在外壳10内的配平结构，该配平结构主要包括驱动模块20、曲柄连杆模块30、输出模块40以及两个平衡机构50，所述曲柄连杆模块30用以将驱动模块20的旋转运动转化成输出模块40的直线运动，所述输出模块40作用于加工对象，驱动模块20为电机，曲柄连杆模块30常规的由转动连接的曲柄31以及连杆32所构成，同时包括一大体呈U形的导向架33，通过导向架33限制连杆32在其内的直线往复运动，输出模块40常规的由工具夹头与工具所构成，例如锯条构成的电动往复锯结构，当然，还可以是其他功能的电动工具，在此不一一描述。

其中，平衡机构50包括传动齿轮51、配重体52以及联结体53，所述驱动模块20带动传动齿轮51转动，所述配重体52可随传动齿轮51转动，其中，两个平衡机构50中的两个传动齿轮51的旋转方向相反，且所述配重体52相对于传动齿轮51偏心设置。

以及，联结体53是固定在外壳10内的，联结体53一侧中部位置向外凸起并构成第一轴体531，所述第一轴体531内沿其轴向贯穿的设置有轴孔532，所述轴孔532供第二轴体533穿入，所述配重体52套设在第一轴体531上并绕第一轴体531转动，所述第二轴体533与传动齿轮51的中心位置相连接且同轴设置，第二轴体533上套设有多个轴承58，轴承58配置在外壳10内，便于第二轴体533随传动齿轮51的转动，减少摩擦，且，轴孔532的圆心相对于第一轴体531的圆心偏心设置，即两者圆心之间存在间距。

在此，两个所述传动齿轮51被设置为由驱动模块20的输出轴同步带动旋转，两个所述传动齿轮51分别位于曲柄连杆模块30的运动平面的两侧，即两个传动齿轮51与驱动模块20的输出轴直接啮合，并带动两个配重体52沿相反方向旋转，且一个所述传动齿轮51的一个侧面上偏心的设置有一导销一501，所述曲柄连杆模块30与导销一501转动连接，由此通过曲柄连杆模块30实现对输出模块的直线运动驱动。

以及，传动齿轮51一侧凸出的设置有一传动体511，所述配重体52一侧向内凹陷的设置有一传动槽521，所述传动体511与传动槽521协作以形成滑动副，通过传动体511在传动槽521内的直线运动配合，可实现偏心状态下传动齿轮51旋转带动配重体52的旋转运动。

同时，平衡机构50在此被围绕固定在固定壳60内，方便进行移植装配。

实施例2

如图7所示，在此，对平衡机构50的安装位置进行了改变，假定实施例1中为竖直方向的上下位置，则实施例2中为水平方向的左右位置，在此，平衡机构50还包括主齿轮54、传动轴55、副齿轮56以及中间齿轮57，所述主齿轮54与副齿轮56通过传动轴55相连接且同轴设置，所述主齿轮54被设置为由驱动模块20的输出轴带动旋转，一个所述传动齿轮51与副齿轮56啮合配合，另一个所述传动齿轮51与中间齿轮57啮合配合，所述中间齿轮57与副齿轮56啮合配合，两个所述传动齿轮51分别位于传动轴55的两侧，并带动两个配重体52沿相反方向旋转，主齿轮54的一个侧面上偏心的设置有一导销二，所述曲柄连杆模块30与导销二转动连接。

实施例3

本实施例提供了上述配平结构的配平方法，首先参考图8，等效质心所述等效块的运动方程及惯性力如下：

其中，S为等效质心的位移，L为连杆的长度，R为曲柄的长度，β为连杆与水平方向的夹角，α为曲边与水平方向的夹角。

把上述公式中的根号用泰勒级数展开，由于λ＝R/L<<1，收敛较快，考虑取前两项得：

速度

加速度

运动方向力F_s＝Ma＝MRω²(cosα+λcos2α)；

现有的配重块在图中构成配平质心，其受力为

F_c＝m_ceω²

F_cx＝F_c·cosα

F_cy＝F_c·sinα；

则X、Y方向的合力为

ΔF_x＝MRω₀ ²·(cosα+λcos2α)-m_ceω²·cosα

ΔF_y＝F_c·sinα-f≈m_ceω²·sinα；

该配重原理是通过在旋转副上增加一个配重块，计算配重块在往复方向上的力来抵消输出的不平衡力，而配重块由此产生一个垂直往复运动方向的力，所以，该方案实际上是转移不平衡力到其他方向，改善振动的效果不明显。

如图9所示，图中主动块为传动齿轮，绕O点旋转，从动块为配重体，绕O’旋转，其运动方程如下：

旋转角度

旋转速度

旋转加速度

为了等效运动垂直方向(如图Y方向)的不平衡力，配平拆分为两部分，并绕转轴沿相反方向旋转，则在Y方向的不平衡力可以完美抵消，只需要考虑X方向的力配平，按照权重定义：

配重体等效质量为m，等效半径为r，令mr＝x·MR；

传动齿轮等效质量为m₁，等效半径r₁，令m₁r₁＝y·MR；

则，得出配平结构等效X方向的合力方程为：

设k＝r/e，结合两者的权重设置，则方程可以转化为以下配平公式：

其中，M为输出模块40的等效质量，R为曲柄长度，k＝r/e，r为配重体52的等效半径，e为配重体52的旋转中心与传动齿轮51的旋转中心的距离，x为配重体52的配平重量占比，y为传动齿轮51的配平重量占比，边界条件为min(x+y)。

其中，配平公式包括以下计算过程：令ΣF＝0，求取x、y、k值，wt值取0°和180°，结合权重x、y，得到以下方程：

得到x、y、k值，并在下列条件下进行计算：m₁r₁＝y·MR；mr＝x·MR；其中，m为配重块的等效质量，m₁为传动齿轮51的等效质量，r₁为传动齿轮51的等效半径；并根据得到的r以及计算k值，得到e值。由此，得到相应的数据对平衡机构50进行设置，满足配平需求。

本发明的示出的例子，表示的实施例和特殊的形式已经在附图和前述说明中详细示出和说明，同样应被认为是说明性的而非限制性的。在一个实施例中特别的特征的说明不意味着那些特别的特征必需限制与那一个实施例。一个实施例的特征可以被用于与其它实施例的特征组合使用，其可以被本领域普通技术人员理解，无论是否明确地如此说明。示例性的实施例已经得以示出和说明，所有的变化和改进落入本发明的精神中且期望得以保护。

Claims (10)

1.一种电动工具的配平结构，包括驱动模块(20)、曲柄连杆模块(30)以及输出模块(40)，所述曲柄连杆模块(30)用以将驱动模块(20)的旋转运动转化成输出模块(40)的直线运动，所述输出模块(40)作用于加工对象，其特征在于，还包括两个相对设置的平衡机构(50)，所述平衡机构(50)包括传动齿轮(51)以及配重体(52)，所述驱动模块(20)带动传动齿轮(51)转动，所述配重体(52)可随传动齿轮(51)转动，其中，两个平衡机构(50)中的两个传动齿轮(51)的旋转方向相反，且所述配重体(52)相对于传动齿轮(51)偏心设置。

2.根据权利要求1所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，所述平衡机构(50)还包括一联结体(53)，所述联结体(53)一侧向外凸起并构成第一轴体(531)，所述第一轴体(531)内沿其轴向贯穿的设置有轴孔(532)，所述轴孔(532)供第二轴体(533)穿入，所述配重体(52)套设在第一轴体(531)上并绕第一轴体(531)转动，所述第二轴体(533)与传动齿轮(51)相连接且同轴设置，所述轴孔(532)相对于第一轴体(531)偏心设置。

3.根据权利要求2所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，所述传动齿轮(51)一侧凸出的设置有一传动体(511)，所述配重体(52)一侧向内凹陷的设置有一传动槽(521)，所述传动体(511)与传动槽(521)协作以形成滑动副。

4.根据权利要求3所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，两个所述传动齿轮(51)被设置为由驱动模块(20)的输出轴同步带动旋转，两个所述传动齿轮(51)分别位于曲柄连杆模块(30)的运动平面的两侧，并带动两个配重体(52)沿相反方向旋转。

5.根据权利要求3所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，所述平衡机构(50)还包括主齿轮(54)、传动轴(55)、副齿轮(56)以及中间齿轮(57)，所述主齿轮(54)与副齿轮(56)通过传动轴(55)相连接且同轴设置，所述主齿轮(54)被设置为由驱动模块(20)的输出轴带动旋转，一个所述传动齿轮(51)与副齿轮(56)啮合配合，另一个所述传动齿轮(51)与中间齿轮(57)啮合配合，所述中间齿轮(57)与副齿轮(56)啮合配合，两个所述传动齿轮(51)分别位于传动轴(55)的两侧，并带动两个配重体(52)沿相反方向旋转。

6.根据权利要求4所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，一个所述传动齿轮(51)的一个侧面上偏心的设置有一导销一(501)，所述曲柄连杆模块(30)与导销一(501)转动连接。

7.根据权利要求5所述的一种电动工具的配平结构，其特征在于，所述主齿轮(54)的一个侧面上偏心的设置有一导销二(502)，所述曲柄连杆模块(30)与导销二(502)转动连接。

8.根据一种采用权利要求1-7任一项所述的电动工具的配平结构的配平方法，其特征在于，所述配平结构用以抵消电动工具运行过程中的不平衡力，所述配平方法按照以下配平公式进行配平：

其中，M为输出模块(40)的等效质量，R为曲柄长度，k＝r/e，r为配重体(52)的等效半径，e为配重体(52)的旋转中心与传动齿轮(51)的旋转中心的距离，x为配重体(52)的配平重量占比，y为传动齿轮(51)的配比重量占比，边界条件为min(x+y)。

9.根据权利要求8所述的一种电动工具的配平方法，其特征在于，所述配平公式包括以下计算过程：

令ΣF＝0，求取x、y、k值，wt值取0°和180°，结合权重x、y，得到以下方程：

得到x、y、k值，并在下列条件下进行计算：

m₁r₁＝y·MR；

mr＝x·MR；其中，m为配重块的等效质量，m₁为传动齿轮(51)的等效质量，r₁为传动齿轮(51)的等效半径；

并根据得到的r以及计算k值，得到e值。

10.一种电动工具，包括如权利要求1-7所述的一种电动工具的配平结构。