CN1278821C - 用于燃烧驱动工具的风扇电动机悬挂安装架 - Google Patents

用于燃烧驱动工具的风扇电动机悬挂安装架 Download PDF

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Abstract

一种电动机安装架，用于悬挂燃烧致动工具中的风扇电动机，其包括一个用于固定到电动机的内侧圈、一个固定到工具一部分上的外侧圈，和一个位于内侧圈和外侧圈之间的薄片部分，该薄片部分将内侧圈和外侧圈连接在一起。所述内侧圈、外侧圈和薄片部分作为一个整体件成形。最好，所述安装架由热塑聚酯弹性体形成。

Description

用于燃烧驱动工具的风扇电动机悬挂安装架
技术领域
本发明总体上涉及手提式燃烧致动紧固件驱动工具，具体地说，涉及一种用于燃烧室风扇电动机的安装架。
背景技术
手提式燃烧致动紧固件驱动工具用于将紧固件驱入工件中。在美国专利号4,522,162；4,483,473；4,483,474；4,403,722；5,197,646；5,263,439；和Re.32,452中描述了紧固件驱动工具的示例性实例，这些专利的内容均在此引用作为参照。紧固件驱动工具的特定实例由，例如，Illinois Vernon Hills的Illinois Tool Works以IMPULSE和TRIMMASTER商标出售。
上述类型的工具通常配备了一个总体为枪形的工具外壳，其内部容纳一个小型内燃机。内燃机由充高压可燃气体的金属罐驱动，这种充高压可燃气体的金属罐也称为燃料箱。电池供电的电子配电单元产生用于点火的火花，而位于燃烧室内的风扇提供燃烧室内的有效燃烧并有助于排除废气，包括燃烧副产品的排除。内燃机包括一个往复运动的活塞，该活塞具有一个位于汽缸体内部的细长刚性驱动板。
阀套可沿汽缸轴向地往复运动，并且在位于连杆末端的工作接触元件压靠向工件时，该阀套通过连杆移动去关闭燃烧室。这个按压动作还触发了燃料调节阀以向关闭的燃烧室中注入一定量的燃料。
当扣动扳机开关时，内燃机燃烧室中的气体点火，活塞和驱动板向下射出以冲击放在适当位置的紧固件并将紧固件打入工件中。然后活塞通过汽缸内的气压压差返回到其初始或“准备”位置。紧固件以料箱方式进给至喷嘴，紧固件保持在适当定位方向用于接受驱动板的冲击。
当可燃燃料/空气混合物点火时，燃烧室中的燃烧使活塞/驱动板组件加速，并且如果存在紧固件，则将该紧固件穿入工件中。这种组合的向下运动引起工具体的反作用力或后坐力。因此，悬挂在工具体内的风扇电动机沿与活塞/驱动板和紧固件动力冲程相反的方向加速。
然后，在毫秒的时间内，活塞/驱动板组件的动量被位于汽缸另一端的缓冲器阻止，并且工具体向工件加速。因此，风扇电动机和轴受到与第一加速方向相反的加速力。这些往复加速使风扇电动机相对于工具摆动。这些加速的大小如果不加控制的话会对燃烧室风扇电动机的寿命和可靠性不利。
近来的手提式燃烧致动紧固件驱动工具通过包含一个将电动机悬挂在汽缸头空腔内的悬挂机构解决了电动机加速和摆动的问题。该悬挂机构减少了工具作业期间电动机轴向往复加速和因而引起的摆动，并且允许在工具中使用标准的铁芯电动机。在这种悬挂机构之前，在工具中需要特定设计的电动机以抵抗往复加速，从而增加了生产成本。
在普通转让专利EP 1197300和EP 0925880中描述了这种新型悬挂机构的示例性实施例，其全文引用在此作为参照。EP‘300和EP‘880中描述的这种悬挂机构将电动机悬挂在例如汽缸头部中心处的悬腔中。悬挂机构包括一个弹性橡胶片，该橡胶片可以被硫化或粘接到固定风扇电动机的保持机构，例如，固定环或固定杯上。该橡胶片还可以被硫化或粘接到诸如钢制固定架或钢圈之类的机构上，该机构径向地与固定环间隔开并固定在汽缸头上。仅仅弹性片将固定电动机的保持机构固定到汽缸头上。该橡胶片可以配备许多优选封闭端钻孔。
这种以及类似类型的悬挂机构减少或抑制了由作业引起的电动机的往复加速，同时将电动机摆动保持在可接受的范围内，从而延长了电动机的寿命。因为可以在带有悬挂机构的手提式工具中使用标准电动机，所以工具的生产成本降低。
但是，除了其它许多东西之外还由于冲压橡胶片以及硫化或粘接橡胶片的成本的缘故，制造上述悬挂机构很困难而且成本高。由于制造商降低成本的持续商业压力，需要提供一种燃烧室风扇电动机悬挂机构，该机构能在降低的成本的基础上提供现有技术中悬挂机构的优点。
发明内容
本发明提供了一种安装架，用于燃烧致动工具的风扇电动机悬挂机构。所述工具在燃烧室内燃烧时产生电动机向上的轴向加速，并随后产生电机相反的轴向加速，其中，至少一个加速使得电动机相对于工具摆动。所述悬挂机构包括一个安装架，该安装架具有一个构造成可固定到电动机上的内侧圈，一个构造成可固定到工具一部分上的外侧圈，和一个径向布置在内侧和外侧圈之间并将内侧和外侧圈连接在一起的薄片。安装架的内侧圈、外侧圈和薄片是一个整体件。
最好，安装架的薄片包括至少一个波纹用于改善或调整薄片的弹性。该薄片还可以被一对或多个间隙分成至少两部分。此外，该安装架最好由热塑聚酯弹性体形成，例如由E.I.DuPont de Nemours和Company，Wilmington，Del制造的HYTREL弹性体。
在本发明的优选实施例中，所述工具包括一个汽缸头，该汽缸头限定了至少一部分燃烧室，而安装架的外侧圈通过固定环固定到汽缸头上。内侧圈通过一对固定环固定到电动机上，并且至少部分地悬挂在汽缸头的空腔内。
附图说明
图1是根据本发明实施例的燃烧致动的紧固件工具的局部侧视图，为了清楚起见，该工具被局部切除并且处于垂直截面；
图2是根据本发明实施例的汽缸头和悬挂机构的垂直截面图，包括本电动机安装架的第一实施例；
图3是电动机安装架第二实施例的透视图；
图4是电动机安装架第三实施例的透视图；
图5是第三实施例电动机安装架沿图4中5-5线截开并沿所示方向看去的剖面图；
图6是电动机安装架第四实施例的透视图；和
图7是图6中电动机安装架的波纹的剖面图。
具体实施方式
现在参照图1，适合与本发明使用的燃烧致动的工具总体上用10表示。虽然在此描述了一种燃烧驱动的工具，但是可以预期具有其他结构和布置的工具也适合用于本发明。工具10具有：一个外壳12，其包括一主动力源室14，主动力源室14的大小适合容纳一独立的内部燃烧动力源16；一个整体上与主室14平行并邻接的燃料箱室18；和一个从燃料箱室一侧伸出并与主室相对的手柄部分20。
另外，紧固件料箱22总体上平行于手柄部分20，从主室14的下端28下垂的喷嘴26的接合点处延伸。电池(未示出)用于向工具10提供电力，并且可拆卸地容纳在位于外壳12上与紧固件箱22相反的一侧上的隔间(未示出)内。与主室下端28相对的是上端30。盖32覆盖上端30并且可拆卸地固定到外壳12上以保护风扇电动机和火花塞。在此，“下”和“上”指的是相对于处于图1中所述操作方向的工具10；但是，应理解，本发明还可以根据实际应用用于各种方向。
可以使用美国专利No.4,483,474中所示的机械地连接的燃料调节阀(未示出)。或者，如本领域公知的提供电磁螺线管型燃料调节阀(未示出)或者普通转让美国专利No.5,263,439中所述的注射阀以将燃料引入燃料室中。诸如MAPP之类的加压液烃燃料被容纳在位于燃料箱室18内的燃料箱中，并由本领域公知的推进剂加压。
现在参照图1和图2，位于主室上端30的汽缸头34限定了燃烧室36的上端，并且提供了一个用于火花塞(未示出)的火花塞口(未示出)、一个电扇电动机40，和一个O型密封圈(未示出)。在本发明中，风扇电动机40是常规的铁芯电动机，这种铁芯电动机也以日本东京Nidec Copal以及其他著名电动机制造商生产的永磁有刷直流电动机著称。电动机40具有一个电枢轴端42，电枢轴端42具有一个电枢(未示出)和一个电枢轴43，以及一个与电枢轴端相对的电刷端45。
风扇电动机40由位于汽缸头34中心处的悬腔52中的风扇电动机悬挂机构50滑动地悬挂，汽缸头34允许电动机具有一定的纵向运动。如图2所示，电动机40最好保持在空腔52中以便在电动机的下端或电枢轴端42与空腔52的底盘56之间产生空隙54。空隙54的作用是为电动机在工作过程中发生摆动期间提供间隙。最好，电枢轴43延伸穿过底盘56的孔57。
进一步如图2所示，悬挂机构50包括一个电动机安装架60，它具有一个内侧环形圈62、一个中间弹性片部分(弹性片)64以及一个外侧环形圈66。内侧圈62在电动机侧壁63处接触并固定风扇电动机40，内侧圈62最好位于电动机上沿纵向相对于电枢轴端42来说更接近电刷端45的部分。为了将内侧圈62固定到电动机40上，设置了两个内侧固定环68，例如开口环，两个内侧固定环68至少部分地围绕电动机的侧壁63并且轴向地环绕所述内侧圈。内侧固定环68最好容纳进形成在侧壁63中的一对相应凹槽70内，所述凹槽具有用于轴向地限制所述固定环的内壁71。从而，内侧圈62被固定环68夹在当中或者轴向地被紧紧夹住，并且提供了用于电动机40的安装点。
安装架60的外侧圈66固定到工具10的一部分上，并且最好是固定到汽缸头34上。在图2示出的示例性实施例中，外侧圈66保持在汽缸头34的环形台肩上。另一个固定环74例如比所述的一对固定环68直径大的开口环将所述外侧圈固定到汽缸头34上。固定环74设置在外侧圈66上，在固定时，固定环74容纳进形成在汽缸头中并且位于台肩72上的凹槽76中，以便由所述凹槽的内壁77轴向地被紧紧夹往。从而，外侧圈66轴向地固定在台肩72和固定环74之间。
薄片64径向地延伸在内侧圈62和外侧圈66之间，并且将所述内侧圈和外侧圈连接在一起。为了允许电动机40具有一定的轴向运动，薄片64构形成具有一个或多个折皱、褶皱或波纹80。尽管波纹80在此被描述为薄片的优选结构，但应理解，还可以使用褶皱、折皱或类似形状。最好，波纹80轴向地延伸一个或多个不超过内侧圈62和外侧圈66的轴向外表面的波峰82，以便波纹80(包括波峰82)相对于内侧圈62和外侧圈66的轴向外表面凹进。波纹80使薄片64具有弹性，从而能够吸收电动机40的振动。
图3示出了第二实施例的电动机安装架100，该装置具有一个与图1-2中所示电动机安装架60不同结构的薄片102。外侧圈66包含一个凹口83以提供用于位于汽缸头34内部的火花塞(未示出)的空间。如图3所示，但是，外侧圈66最好是连续的，内侧圈也一样。这有助于保持空腔52内部的电动机40的恒定轴向对准，从而减少电枢轴43和空腔的孔57之间的不同轴性。电动机安装架100中的连接板102被由该薄片限定形成的一对间隙88分成两个不连续部分87。间隙88之一沿径向位于凹口83向内的位置以提供用于所述凹口的间隙。在优选实施例中，两个间隙88沿直径彼此相对设置以平衡电动机40的轴向往复运动。形成在外侧圈66上并从外侧圈66沿轴向向外伸出的一对楔90用于配合进入位于临近台肩72的汽缸头34内的互补设置的凹口(未示出)中。可以设想，楔90的数量和结构可以改变以适合应用。此外，可以设想，如果楔90是凹口，则汽缸头34具有一个相匹配的楔形结构。楔90，如果不是消除，可以显著地减少汽缸头34内部的安装架60的旋转。
相比于现有技术中具有一个硫化或被粘接到金属圈或架上的独立橡胶片的悬挂机构，安装架60、100的特征在于它成形在一个整体件中。另外，安装架60最好由热塑聚酯弹性体形成，例如由E.I.DuPont de Nemoursand Company，Wilmington，Del制造的HYTREL弹性体。本发明者已经发现由HYTREL弹性体形成的安装架60、100提供了用于吸收或抑制电动机加速所期望的弹性，同时与现有的悬挂机构比较，可以显著地降低生产和定制的成本。安装架60、100还可以与现有的燃烧工具配合使用，从而代替悬挂机构中的金属/橡胶电动机安装架。
悬挂机构50应被调整以便在作业中电动机40不相对于工具10过度地振动，也不到底或到顶。“调整”意思是，调整悬挂机构50的电动机安装架60、100的弹性以防止特定电动机由特定动力源16产生的燃烧感生力在预定的具体应用极限内过度振动。本领域的技术人员可以理解，如果安装架60、100由HYTREL弹性体或其他热塑聚酯弹性体制成，则安装架60、100可以模制或其它方式形成定制的形状、尺寸等用于最优化工具或用于改型。
可以容易地改变用于调整根据本发明的安装架60、100的参数包括薄片64、102的形状、薄片波纹80的数量和高度、薄片或圈62、66的厚度，以及薄片部分之间的间隙88的数量、尺寸和形状(进一步包括薄片部分87的数量)。利用HYTREL弹性体或类似材料构造安装架60、100能够容易地设计和生产在一个或多个这些参数方面不同的安装架。
例如，图4和图5描述了第三实施例的电动机安装架110，该安装架具有一个单个间隙112和一个薄片114。图6和图7描述了第四实施例的电动机安装架120，该安装架具有六个间隙122和六个带有薄片126的部分124。比较图5和图7，还可以看出薄片114和薄片116之间不同形状的例子。例如，图5示出薄片114具有在剖面方向呈波形的波纹80，该波纹80具有被相对较直的下降94分开的上波峰82和下波谷92(如图5中取向所示)。这种结构能够减少电动机40的限制性移动。相反，图7示出了总体上呈M型，具有正弦波截面的薄片116，薄片116具有一对带有两个波峰82的波纹80(如图7中取向所示)。此外，图2中所示薄片64包括一个单个波纹80。本领域的技术人员可以理解，通过改变上面列出的参数以及本领域普通技术人员所公知的其他参数，很多实施例可以用安装架60、100、110、120，并且所有这些实施例都可以通过本发明实现。
现在重新参照图1，基本上为圆柱形的燃烧室36通过滑动阀构件130打开和关闭，构件130通过以公知方式连接到喷嘴26上的工件接触元件132在主室14中移动。阀构件130充当燃烧室中的气体控制装置，并且燃烧室的侧壁由阀构件130限定形成，阀构件130的上端密封地啮合O型圈(未示出)以密封燃烧室的上端。阀构件130的下部分136外接圆柱体或汽缸138。圆柱体138的上端配备了一个与阀构件130相应部分啮合的外部O型圈(未示出)以密封燃烧室36的下端。
在汽缸体138内部是一个倒置的活塞144，在活塞144上固定了一个细长刚性驱动板146用于将适当置于喷嘴26内的紧固件(未示出)驱入工件(未示出)。汽缸体的下端界定了一个用于缓冲器150的底座148，底座148界定了活塞144运行的下限。在汽缸体138另一端，设置了一个活塞停止限位环152以限制活塞144向上运行。
位于外壳12手柄部分20上的是用于操作工具10的控制机构。扳机开关组件154包括扳机开关156、扳机158和偏置扳机复位构件160。在扳机开关156控制下面的ECU162激活火花塞(未示出)。
在作业中，当扣动扳机158时，从ECU160产生一个信号以使火花塞38的火花隙放电，从而点燃已经注入燃烧室36并被风扇164汽化或粉碎的燃料。风扇164由电枢轴43驱动，并且风扇164位于燃烧室36内部以加速燃烧过程并促进冷却和清除。风扇电动机40最好由头部开关和/或扳机开关156控制，与引用在此作为参照的现有专利中所公开的一样。
在本领域中，众所周知：点火使活塞144和驱动板146沿汽缸体138向下运动直到驱动板接触紧固件并将紧固件打入基板中。然后活塞通过汽缸内的气压压差返回到其原始或“准备”位置，这一点在某种程度上由燃烧室36的密封状态维持。
风扇电动机40在这个循环期间经受两个主要加速。首先，当室36中可燃气体的点火使活塞144向下朝工件运动并且最好使紧固件进入工件中时，工具10经受一个向上的反作用力或沿相反方向的后坐力。由工具10中的悬挂机构50悬挂的风扇电动机40受到悬挂机构传送的力沿工具后坐方向向上加速。此外，由于相对于电动机40具有约束运动，电枢轴43在轴向间距限制内沿相同方向加速。然后，在小于近似十毫秒的时间内，活塞144在汽缸内降至最低点接触缓冲器150。这个动作改变了工具10向工件的加速。因此，现在，电动机和轴沿这个新的、相反的方向加速。本发明的悬挂机构50和电动机安装架60、100、110、120提供了振动的吸收和隔离系统以使由电动机40上的燃烧造成的主室14的工作动态最小化也防止电动机轴向加速和巨大振荡。
电动机安装架60、100、110、120悬挂地支撑电动机40并且减少作业期间由燃烧所引起的电动机的加速。电动机安装架60、100、110、120还能够(最好在适当调整后)抑制振动和在工具10可靠约束内没有损伤接触(到底或到顶)的情况下动态地操作。电动机安装架60、100、110、120预先考虑了由预定可重复时间分隔开的两个反向加速，并且弹性地将电动机40限制，最好限制在空腔52的边界范围内，以便最小化由电动机承受的加速力“g’s”。电动机40不必为由工具10产生的加速力定制设计。相反，由于悬挂机构50能够吸收加速并且抑制振动，所以可以降低电动机的成本，从而可以在不削弱性能的情况下降低工具的总制造成本。
本领域的技术人员可以理解，可以利用上述变型以及图1-7中所示的例子设计和/或调整电动机安装架60、100、110、120以最优化用于电动机40的安装架的支撑和抑制特征。
本发明提供了一种电动机安装架，用于手提式燃烧致动工具的悬挂机构，该安装架最好成本较低、容易调整，并且可以被改型用于某些现有工具，包括具有标准电动机的工具。本发明的安装架能够以较低的成本提供上述钢/橡胶悬挂机构的优点。
虽然已经示出和描述了用于本发明燃烧致动工具的安装架的特定实施例，但是，本领域内的技术人员可以理解，在不背离本发明的情况下，在本发明更宽的方面以及下面权利要求书所描述的范围内可以对发明做出改变和修改。

Claims (13)

1、一种悬挂机构，用于燃烧致动工具中的燃烧室的风扇电动机，该工具用于将紧固件驱入工件中，在燃烧室内进行燃烧时，该工具使电动机产生向上的轴向加速，并随后使电动机产生反向的轴向加速，至少一个加速使所述电动机相对于所述工具振动，所述悬挂机构包括：
一个安装架，其具有一个固定到所述电动机上的内侧圈，一个固定到所述工具一部分上的外侧圈，和一个径向地位于所述内侧和外侧圈之间并将所述内侧和外侧圈连接在一起的薄片，
所述内侧圈、外侧圈和薄片形成一个整体件；
所述安装架构造成可将电动机至少部分地悬挂在工具汽缸头的空腔内；
所述安装架构造成与该电动机直接接合，并在该电动机和该汽缸头之间提供一个单独的位于该汽缸头内的连接；
所述薄片包括至少一个波纹。
2、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述外侧圈构造成可固定到所述汽缸头上。
3、如权利要求2所述的悬挂机构，其特征在于，所述内侧圈构造成可固定到所述电动机上。
4、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述安装架由热塑聚酯弹性体形成。
5、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片界定至少一对间隙以便将所述薄片分成至少两部分。
6、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述至少一个的波纹限定了一个波峰。
7、如权利要求6所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片界定至少一对间隙以便将所述薄片分成至少两部分。
8、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片具有基本上像波形的截面。
9、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片具有波纹，该波纹延伸到至少一个上波峰和一个下波谷。
10、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片具有至少两个波纹。
11、如权利要求1所述的悬挂机构，其特征在于，所述薄片具有“M”形截面。
12、一种悬挂机构，用于燃烧致动工具中的燃烧室的风扇电动机，该工具用于将紧固件驱入工件中，在燃烧室内进行燃烧时，该工具使电动机产生向上的轴向加速，并随后使电动机产生反向的轴向加速，至少一个加速使所述电动机相对于所述工具振动，所述悬挂机构包括：
一个由热塑聚酯弹性材体形成的安装架，其具有一个固定到所述电动机上的内侧圈，一个固定到所述工具一部分上的外侧圈，和一个径向地位于所述内侧和外侧圈之间并将所述内侧和外侧圈连接在一起的薄片，所述薄片具有波纹，所述波纹轴向地延伸到至少一个波峰；
所述内侧圈、外侧圈和薄片形成一个整体件；
所述安装架构造成可将电动机至少部分地悬挂在工具汽缸头的空腔内。
13、如权利要求12所述的悬挂机构，其特征在于其中所述的至少一个波峰不超过内侧圈和外测圈的轴向外表面以便波纹相对于内侧圈和外测圈的轴向外表面凹进。
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