ES2283383T3 - Suspension de herramienta activada por combustion para motor de ventilador con nucleo ferrico. - Google Patents

Abstract

Una herramienta manual impulsada por combustión, construida y dispuesta para impulsar una hoja impulsora (146) para impulsar un fiador dentro de una pieza de trabajo, generando la herramienta una aceleración axial hacia arriba del motor durante la combustión en la cámara (30), una aceleración axial de vaivén subsiguiente del motor cuando el pistón (144) toca un tope (150), causando al menos una de las aceleraciones que el motor oscile respecto a la herramienta, comprendiendo: una cámara de combustión definida en parte por un cabezal (34) de cilindro; un ventilador (164) de cámara de combustión; un motor (40)conectado a dicho ventilador; un mecanismo (50) de suspensión para el motor (40) del ventilador (164) de cámara de combustión; y unos medios de suspensión configurados para proporcionar una amortiguación progresiva al motor durante la generación de dichas aceleraciones axiales; en el que dichos medios para suspender el motor incluyen una abrazadera (68) montada en el cabezal, caracterizada porque dicha abrazadera (68) de montaje de cabezal está asegurada elásticamente al cabezal (34) de cilindro de la cámara de combustión y el mecanismo de combustión incluye una pluralidad de puntos de unión para unir dicha abrazadera (68) al cabezal (34) de cilindro, estando cada punto de unión provisto de cuando menos un miembro separador elástico (94).

Description

Suspensión de herramienta activada por combustión para motor de ventilador con núcleo férrico.

La presente invención se refiere a herramientas portátiles activadas por combustión para impulsar fiadores, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Tal herramienta es conocida a partir del documento EP 0.925.880A.

La presente solicitud está relacionada con la Solicitud de Patente de los EE.UU. con No. De Serie 08/996,284, registrada el 22 de diciembre de 1997, para "Herramienta activada por combustión con suspensión para motor de ventilador con cámara de combustión perfeccionada".

Las herramientas portátiles activadas por combustión, o conocidas como herramientas de marca IMPULSE®, que se utilizan para impulsar fiadores en piezas de trabajo, se describen en las patentes de los EE.UU. de asignación común para Nikolich, No. de Reg. de Pat. 32,452, y las patentes de los EE.UU. No. 4,522,162; 4,483,473; 4,483,474; 4,403,722; 5,197,646 y 5,263,439. Hay herramientas similares activadas por combustión para impulsar clavos y grapas, comercialmente disponibles de ITW-Paslode de Vernon Hills, Illinois, EE.UU., bajo la marca IMPULSE®.

Estas herramientas incorporan un compartimento de herramienta con forma general de pistola en el que se aloja un pequeño motor de combustión interna. El motor es activado por una reserva de gas combustible a presión, también conocida como celda de combustible. Una unidad electrónica de distribución de energía activada por baterías produce la chispa para la ignición, y un ventilador ubicado en la cámara de combustión proporciona una combustión eficiente dentro de la cámara y facilita la expulsión, incluyendo el escape de productos secundarios de la combustión. El motor incluye un pistón de vaivén con una hoja impulsora alargada y rígida dispuesta dentro de un cuerpo de cilindro.

Una manga de válvula se mueve a vaivén alrededor del cilindro y, mediante una articulación, se mueve para cerrar la cámara de combustión cuando se oprime un elemento de contacto de trabajo en el extremo de la articulación contra una pieza de trabajo. Esta acción de presión también activa una válvula medidora de combustible para introducir un volumen específico de combustible hacia la cámara de combustión cerrada.

Al tirar de un interruptor activador, que causa la ignición de una carga de gas en la cámara de combustión del motor, el pistón y la hoja impulsora son disparados hacia abajo para impactar con un fiador colocado, e impulsarlo hacia la pieza de trabajo. Luego el pistón regresa a su posición original, o "preparada", mediante diferenciales de presión de gas dentro del cilindro. Los fiadores son alimentados como por cargador en la boquilla, donde son sostenidos en una orientación apropiadamente colocada para recibir el impacto de la hoja impulsora.

Al producirse la ignición de la mezcla de combustible y aire, la combustión de la cámara produce la aceleración del ensamblaje de pistón y hoja impulsora y la penetración del fiador en la pieza de trabajo si el fiador está presente. Este movimiento combinado hacia abajo produce una fuerza reactiva o retroceso del cuerpo de la herramienta. Por consiguiente, el motor de ventilador, que está suspendido en el cuerpo de la herramienta, está sujeto a una aceleración opuesta a la carrera de trabajo del pistón, la hoja impulsora y el fiador.

Luego, en un lapso de milisegundos, el momento del ensamblaje de pistón y hoja impulsora es detenido mediante el tope en el extremo opuesto del cilindro, y el cuerpo de herramienta es acelerado hacia la pieza de trabajo. Por consiguiente, el motor y el eje quedan sujetos a una fuerza de aceleración opuesta a la dirección de la primera aceleración. Estas aceleraciones de vaivén hacen que el motor oscile respecto a la herramienta. La magnitud de las aceleraciones, si no se mantienen bajo control, son perjudiciales para la vida y fiabilidad del motor.

Las herramientas convencionales impulsadas por combustión del tipo IMPULSE® requieren motores especialmente diseñados para resistir estas aceleraciones de vaivén del eje y el motor, y las oscilaciones resultantes del motor. Entre otras cosas, los motores son preferiblemente del tipo de núcleo sin hierro, y están equipados con bujes internos de absorción de impactos, superficies de impulso y desgaste y una construcción general para trabajos pesados. Estas modificaciones hechas a la medida resultan en motores relativamente costosos que aumentan el coste de producción de las herramientas.

Por consiguiente, existe la necesidad de un mecanismo de suspensión de motor para una herramienta activada por combustión que reduzca las demandas de operación sobre el motor, aumente la fiabilidad del motor y permita el uso de motores de ventilador más semejantes a los que se producen convencionalmente, para reducir el costo de producción de la herramienta. En un intento continuo para reducir los costes de fabricación, es deseable utilizar el motor de ventilador de menor coste posible para esta aplicación. En tal momento, el motor es un motor de núcleo férrico convencional, también conocido como motor DC con escobillas de imán permanente, del tipo producido por Canon y Nidec Copal de Japón, así como muchos otros fabricantes conocidos de motores. Cuando se utilizaron motores de núcleo férrico como motores de ventilador de herramienta de combustión, se descubrió que la suspensión convencional resultaba en una condición subamortiguada, donde el motor oscilaba excesivamente y fuera de coordinación respecto a la oscilación operativa de la herramienta de combustión, como se describió anteriormente. En otras palabras, existe una descoordinación de impedancia mecánica entre la herramienta de combustión y el motor de ventilador de la cámara de combustión. Esto se debe en gran parte al peso muy reducido de los motores de núcleo férrico en comparación a los motores convencionales. Los motores de núcleo férrico pesan tan sólo 1/3 de los motores de ventilador de cámara de combustión sin núcleo férrico. Los motores de núcleo férrico son menos durables y son incapaces de resistir fuerzas de 50 g o mayores que se generan mediante la combustión.

Como resultado, en la operación, las suspensiones convencionales para motor de herramientas de combustión subamortiguan el motor de núcleo férrico. Esta subamortiguación reduce significativamente la efectividad de la suspensión, y somete al motor a fuerzas axiales perjudiciales. En vez de ello, el objetivo es lograr una amortiguación crítica, en la que se obtenga la amortiguación exacta y suficiente para recibir el movimiento generado por combustión e impedir oscilaciones que excedan el punto de equilibrio.

Una forma de lograr una amortiguación crítica entre el motor de ventilador y la herramienta de combustión es aumentar su flexibilidad, como al reducir la masa del miembro elástico de suspensión que circunscribe y se proyecta radialmente del motor y el contenedor de motor para sujetar estas componentes a la cabeza de combustión de la herramienta. Se ha descubierto que aumentar la flexibilidad de esta forma, a un grado en que se suspenda satisfactoriamente el motor de núcleo férrico, también resulta en la situación insatisfactoria en que el miembro de suspensión pierde su elasticidad y, al generarse las fuerzas iniciadas por la combustión, es incapaz de hacer regresar al motor a la posición designada de inicio.

Otro parámetro de diseño de las herramientas de combustión es que, aunque se conocen condensadores para reducir picos de voltajes y transitorios para motores de escobilla, y es ventajoso colocar el condensador cerca de la fuente de picos y transitorios, los condensadores no fueron capaces de sobrevivir a las fuerzas de impacto generadas en una herramienta de combustión en el motor de ventilador. Por consiguiente, estos condensadores de supresión de ruido debieron ser montados en ubicaciones más remotas y por ello menos efectivas en la herramienta.

Por consiguiente, existe la necesidad de una suspensión para motor de ventilador de herramienta de combustión que pueda acomodar un motor de núcleo férrico y proporcionar suficiente amortiguación para proteger al motor de fuerzas de impacto generadas por la combustión. Existe también la necesidad de una suspensión para motor de ventilador de herramienta de combustión que permita el montaje de un condensador de supresión de ruido en o cerca del motor de ventilador.

Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar una herramienta perfeccionada activada por combustión con un mecanismo de suspensión perfeccionado para un motor de ventilador para cámara de combustión de núcleo férrico, en el que la suspensión reduce las aceleraciones de vaivén inducidas operativamente del motor, en tanto que mantienen las oscilaciones del motor dentro de un rango aceptable.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una herramienta perfeccionada activada por combustión caracterizada por un mecanismo para amortiguar la oscilación operativamente inducida del motor de ventilador de cámara de combustión, especialmente cuando el motor es del tipo de núcleo férrico.

Otro objeto más de la presente invención es proporcionar una herramienta perfeccionada activada por combustión que posea una suspensión montada en la herramienta para "flotar" respecto a la cámara de combustión y por consiguiente amortiguar las vibraciones inducidas por la combustión.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una herramienta perfeccionada activada por combustión que posea un mecanismo de suspensión para un motor de ventilador para cámara de combustión que aumente la vida del motor.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una herramienta perfeccionada activada por combustión que posea un mecanismo de suspensión para un motor de ventilador para cámara de combustión que pueda acomodar el montaje de un condensador de supresión de ruido en o cerca del motor de venti-
lador.

Los objetos antes descritos son cumplidos o excedidos por la presente herramienta perfeccionada sujetadora activada por combustión, que incluye un mecanismo para suspender un motor de ventilador para cámara de combustión que reduce los efectos de la aceleración axial de vaivén del motor, y la oscilación resultante del motor, durante la operación de la herramienta. En la realización preferida, el ensamblaje incluye una red flexible de goma vulcanizada a un anillo de retención del motor. La red también está vulcanizada a una abrazadera de montaje de cabezal de cilindro, de manera que sólo la red asegura el anillo a la abrazadera. Además, la abrazadera está montada mediante fiadores y bujes con cuerda con el cabezal de cilindro, de forma que "flota" respecto al movimiento de la cámara de combustión. Para este fin, la abrazadera incluye salientes elásticos ubicados en los puntos de montaje del cabezal de cilindro que proporcionan amortiguación progresiva. Según el motor cambia de posición, se incrementa la amortiguación. Como tal, el presente mecanismo de suspensión de motor proporciona una amortiguación afinada con mayor precisión a los motores de ventilador de núcleo férrico que las suspensiones convencionales. Otra característica de la presente suspensión de motor es que permite el montaje de un condensador de supresión de ruido en el motor de ventilador.

Más específicamente, la presente invención proporciona un mecanismo de suspensión para un motor de un ventilador para cámara de combustión en una herramienta portátil de acuerdo con la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista lateral fragmentada de una herramienta fiadora activada por combustión de acuerdo con la presente invención, donde la herramienta está parcialmente cortada y en sección vertical, con propósitos de claridad;

La Figura 2 es una vista despiezada en perspectiva del cabezal de cilindro de la herramienta que se muestra en la Figura 1, con el mecanismo de suspensión y el motor de ventilador para cámara de combustión de acuerdo con la presente invención;

La Figura 2A es una sección tomada a lo largo de la línea 2A de la Figura 2, y en la dirección generalmente indicada;

La Figura 3 es una sección transversal del cabezal de cilindro y el mecanismo de suspensión de la presente invención tomado sobre la línea 3-3 de la Figura 2, y en la dirección generalmente indicada;

La Figura 4 es una vista plana superior del presente mecanismo de suspensión, con porciones omitidas para más claridad;

La Figura 5 es una vista fragmentada y aumentada del mecanismo que se muestra en la Figura 4;

La Figura 6 es una sección transversal tomada sobre la línea 6-6 de la Figura 4 y en la dirección que se indica en general;

La Figura 7 es una vista plana superior de un tablero de circuito configurado para montarse en el presente motor de ventilador por combustión;

La Figura 8 es una gráfica que muestra la aceleración y oscilación operativamente inducidas de un motor de ventilador de núcleo férrico para cámara de combustión con suspensión convencional en una herramienta portátil activada por combustión. El eje X representa el tiempo en milisegundos y el eje Y representa la aceleración en g, medida por un acelerómetro, y

La Figura 9 es una gráfica del tipo de la Figura 8, mostrando el funcionamiento de un motor de ventilador de núcleo férrico en una herramienta portátil activada por combustión, equipada con la suspensión perfeccionada para motor de la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Haciendo ahora referencia a la Figura 1, una herramienta activada por combustión del tipo adecuado para utilizarse con la presente invención se designa en general como 10. La herramienta 10 posee un compartimento 12 que incluye una cámara principal 14 de fuente de energía con dimensiones para contener una fuente de energía autónoma de combustión interna 16, una cámara 18 de celda de combustible en general paralela y adyacente a la cámara principal 14, y una porción 20 de mango que se extiende desde un lado de la cámara de celda de combustible y opuesta a la cámara principal.

Además, un cargador 22 de fiadores está colocado para extenderse en general paralelo a la porción 20 de mango desde un punto de unión con una boquilla 26 que depende de un extremo inferior 28 de la cámara principal 14. Se proporciona una batería (no mostrada) para proporcionar energía eléctrica a la herramienta 10, y está alojada desprendiblemente en un compartimento (no mostrada) ubicado en el lado opuesto del compartimento 12 respecto al cargador 22 de fiadores. Opuesto al extremo inferior 28 de la cámara principal, está un extremo superior 30. Un tapón 32 cubre el extremo superior 30 y está unido desprendiblemente con el compartimento 12 para proteger el motor de ventilador y la bujía. Tal y como se utilizan en la presente, "inferior" y "superior" se utilizan para hacer referencia a la herramienta 10 en un orientación operativa, como se muestra en la Figura 1; sin embargo, se comprenderá que la presente invención puede utilizarse en una variedad de orientaciones, dependiendo de la aplicación.

Puede utilizarse una válvula medidora de combustible mecánicamente unida (no mostrada), como la mostrada en la patente de los EE.UU. No. 4,483,474. Alternativamente, se proporciona una válvula electromagnética medidora de combustible de tipo solenoide (no mostrada) o una válvula inyectora del tipo descrito en la patente de los EE.UU. de asignación mancomunada No. 5,263, 439, para introducir combustible en la cámara de combustión, como es conocido en la técnica. Un combustible de hidrocarburo líquido a presión, como MAPP, está contenido dentro de una celda de combustible ubicada en la cámara 18 de celda de combustible, y está presurizado mediante un propelente, como se conoce en la técnica.

Haciendo referencia a las Figuras 1, 2 y 3, un cabezal 34 de cilindro, dispuesto en el extremo superior 30 de la cámara principal 14, define un extremo superior de una cámara 36 de combustión, y proporciona un puerto de bujía (no mostrada) para una bujía 38 (sólo Figura 4), un motor de ventilador eléctrico 40 y un sello de junta tórica 41. En la presente invención, el motor 40 de ventilador es un motor convencional de núcleo férrico, también conocido como motor DC de escobillas e imán permanente del tipo producido por Nidec Copal de Tokio, Japón, Canon de Japón, y muchos otros fabricantes de motores. El motor 40 posee un extremo de eje 42 de armadura con una armadura (no mostrada), un eje 43 de armadura y cuando menos una abertura de montaje 44, que puede tener cuerda, dependiendo de la aplicación.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 2, 2A y 3, el motor incluye un extremo 45 de escobilla opuesto al extremo de eje 42 de armadura. Como es conocido en la técnica, el eje 43 de armadura (y la armadura, no mostrada) está soportado en el motor por cojinetes. Un cojinete 46 en el extremo 45 de escobilla, y similarmente en el extremo de eje 42 de armadura, soportan axialmente el eje 43 de armadura y la armadura. Una característica del presente motor 40 es que el cojinete 46 posee un reborde 47 que está ubicado dentro de un compartimento de motor 48, en vez de estar en el exterior, como sucede con muchos motores convencionales, se descubrió que esta disposición del cojinete 46 y el reborde 47 previene un desasentamiento indeseable de los bujes convencionales tras quedar expuesto a fuerzas de vaivén repetidas del tipo generado por las herramientas de combustión, y que se describieron anteriormente. Además de las modificaciones anteriormente descritas, el motor convencional de núcleo férrico está preferiblemente reforzado para resistir mejor el desafiante entorno de una herramienta de combustión. Por ejemplo, el conmutador está preferiblemente provisto de pestañas plásticas para impedir que gire respecto al eje 43 de armadura, se aplica adhesivo adicional al conmutador para incrementar las capacidades de carga axial y rotacional, y los extremos de cable de las bobinas de la armadura están envueltas varias veces alrededor del aislante para impedir que se desenrollen.

El motor 40 de ventilador está suspendido deslizantemente mediante un mecanismo de suspensión de motor de ventilador, designado en general como 50, dentro de una cavidad dependiente 52 en el centro del cabezal 34 de cilindro, para permitir algún movimiento longitudinal del motor. Como puede apreciarse mejor en la Figura 3, el motor 40 está preferiblemente retenido en la cavidad 52, de forma que se crea un espacio de aire 54 entre el extremo inferior o de eje 42 de armadura del motor (alojado dentro de un tapón protector, como se describirá posteriormente) y un piso 56 de la cavidad 52. La función del espacio de aire 54 es proporcionar un espacio dinámico operativo, es decir, proporcionar espacio para el motor durante las oscilaciones que ocurren en el transcurso de la operación.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 2, 3 y 6, en una realización preferida el mecanismo 50 incluye una taza 58 de retención de motor circular y rígida con un reborde anular exterior 59, una pared lateral en general cilíndrica 60 y un piso 62. En la realización preferida, la taza 58 de retención de motor está hecha al troquelar un disco plano de hoja metálica o material equivalente, y está dimensionado para circunscribir y alojar el motor 40, aunque sin embargo puede apreciarse que pueden utilizarse otras formas para la taza 58 en herramientas que poseen diferentes formas de cabezal de cámara de combustión. Una ventaja de esta estructura de la taza 58 es que proporciona una barrera para proteger el motor 40 contra el calor y el polvo. Además, la taza 58 proporciona el punto de unión para el motor 40, puesto que el piso 62 está provisto de una abertura central de eje de armadura 64 (Figura 6) para acomodar el eje 43 de armadura, y aberturas 65 a través de las que los fiadores 66 aseguran el extremo de eje 42 de armadura al piso 62.

Por consiguiente, una característica 50 es que el motor 40 está asegurado con la taza 58 sólo en el extremo de eje 42 de armadura. Otra característica más de la taza 58 de retención del motor es que una vez que se asegura el motor 40 a ésta, funciona como cojinete lineal para el movimiento axial del motor respecto a la cavidad 52 en el cabezal 34 de cilindro.

El mecanismo 50 de suspensión también incluye una abrazadera 68 de montaje que está asegurada al cabezal 34 de cilindro con una pluralidad de, y preferiblemente tres, aberturas 70 por las que pasan fiadores roscados 71. Como mejor puede apreciarse en las Figuras 3 y 6, la abrazadera 68 incluye una esquina con radio interno 72 y una pared lateral dependiente 74. La esquina 72 y la pared lateral 74 de la abrazadera 68 son concéntricas con, y radialmente separadas de, un reborde radial 76 de la taza 58 de retención de motor. En la realización preferida, la taza 58 de retención de motor está provista de un tope elástico en forma de "C" 75 (Figura 4) vulcanizado o unido al reborde anular exterior 59 de la taza 58. El tope 75 impide que la taza 58 de retención del motor haga contacto con un tablero 116 de circuito si la herramienta
cae.

Colocada entre la pared lateral dependiente 74 y el reborde radial 76, y asegurada a estos, hay una red elástica 78 con una porción interior 80 asegurada al reborde de pared lateral 76, una porción media 82 y una porción externa 84 asegurada a la pared lateral 74 (que puede apreciarse en la Figura 6). En la realización preferida, la red 78 es una goma de neopreno con una dureza durométrica de 25 a 30, vulcanizada con la taza 58 y la abrazadera 68. Sin embargo, se contempla que otros materiales y métodos de unión conocidos en la técnica pueden proporcionar la adhesión y propiedades de flexibilidad necesarias y similares a las de la goma.

Como mejor puede apreciarse en la Figura 6, la red 78 está asegurada a la pared lateral 74 y el reborde 76, de forma que una superficie superior 86 de la red forma una zona de depresión o muesca anular similar a un plato. Podrá apreciarse que la red 78 es la única estructura proporcionada para asegurar la abrazadera de montaje de cabezal 68 a la taza 58 de retención de motor. Además, en la realización preferida, la superficie superior 86 preferiblemente posee una pluralidad de perforaciones descendientes y separadas equidistantemente 88 que se extienden cuando menos parcialmente por la porción media 82. En la realización preferida, las perforaciones 88 son ciegas, en el sentido de que no se extienden enteramente por la porción media 82. Se prefiere esta construcción como técnica de fabricación, para impedir que las rebabas de goma creadas al moldear las perforaciones se separen de la red 78 y caigan en el motor. Una superficie inferior 90 de la red 78 posee una muesca anular 92 configurada para que la muesca no se comunique con las perforaciones 88. Como se muestra en la Figura 4, la red 78 y una parte de la abrazadera 68 de montaje están interrumpidas, y no forman círculos completos, para permitir un espacio para instalar la bujía 38.

La red 78 proporciona un sistema aislante y de absorción de impactos para minimizar la dinámica operativa de la cámara principal 14 causada por la combustión en el motor, y también para proteger el motor de la aceleración axial y oscilaciones grandes. Aunque la realización preferida incluye las perforaciones 88 en la superficie superior 86 y la muesca anular 92 en la superficie inferior 90, se contempla que las perforaciones y la muesca podrían estar en la superficie 86 o 90, y que la profundidad de la muesca 92 puede variar. La profundidad y orientación de las perforaciones 88 puede variar con la aplicación. Por ejemplo, también puede proporcionarse un segundo conjunto de perforaciones en la red 78 para que se abran hacia la superficie inferior 90. Además, la profundidad de la muesca 92 puede variar según la aplicación. Además, se contempla que muchos otros patrones o durometrías para la goma de la red 78 podrían proporcionar características similares de absorción de impactos. Por consiguiente, las perforaciones 88 y la muesca 92 no necesariamente deben estar presentes, y si lo están, no necesariamente deben ser redondas, y tampoco es necesario que las muescas o zonas deprimidas 86 y 92 sean anulares, y las perforaciones no necesitan estar en la superficie superior 86 caracterizada por esquinas redondeadas para impedir que se rompan. Se contempla que el conocedor de la técnica es capaz de variar la cantidad, separación, disposición y configuración de las perforaciones 88 o la muesca 92 para adecuarla a alguna aplicación en particular.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 4 a 6, una importante característica del presente mecanismo 50 de suspensión es que proporciona amortiguación progresiva al motor 40 al generarse fuerzas de impacto por la combustión en la herramientas 10. En la presente solicitud, "amortiguación progresiva" significa que el mecanismo 50 de suspensión proporciona mayor absorción de energía conforme el motor 40 se mueve axialmente respecto al cabezal 34 de cilindro. Esta amortiguación progresiva reduce la aceleración y oscilación operativamente inducida del motor 40, y permite el uso de motores más convencionales para impulsar el ventilador.

Un aspecto del presente mecanismo 50 de suspensión que proporciona esta ventaja es que la abrazadera 68 de montaje está parcialmente desacoplada respecto al cabezal 34 de cilindro. En vez de estar rígidamente asegurada al cabezal 34 de cilindro, la abrazadera 68 de montaje está asegurada al cabezal de cilindro con una pluralidad (preferiblemente tres) fiadores roscados 71 y una pluralidad de bujes que se describen posteriormente, pero se retiene en una relación axialmente separada respecto al cabezal de cilindro mediante una pluralidad similar de miembros separadores elásticos 94 en cada punto de unión. Cada uno de los miembros separadores 94 posee una base 96 que, en la realización preferida es en general circular, aunque quedan contempladas otras formas. Se proporciona una abertura central 98 para acomodar el buje y el sujetador 71. Además, cada miembro separador 94 posee una pluralidad de, y preferiblemente tres, topes 100 de goma o de otro material elástico y periféricamente separados que se proyectan en general axialmente desde la base 96.

Vistos lateralmente, los topes 100 de goma son cónicos y forman un extremo superior puntiagudo o punta 102 al extenderse desde un extremo inferior 104 que se une a la base 96. Ésta es una configuración cónica o triangular que proporciona la amortiguación progresiva. También se contempla que la cantidad y configuración precisa de los topes 100 puede variar para adecuarse a la aplicación. Cabe hacerse notar que los miembros separadores 94 preferiblemente están hechos del mismo material similar a la goma que forma la red elástica 78, y preferiblemente están vulcanizados a la abrazadera 68 de montaje cuando se forma la red 78.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 2 y 6, el recorrido hacia arriba de la abrazadera 68 de montaje y los miembros separadores 94 está restringido por un buje rígido 106 de montaje asociado con cada miembro separador. Cada uno de los bujes 106 de montaje está configurado para unirse coincidentemente con el miembro separador elástico 94, y posee un reborde 108 que se proyecta radialmente para proporcionar un tope al movimiento axial de la abrazadera montada en el cabezal 68. El reborde 108 está provisto de un diámetro suficiente para unirse con los topes 100. Además, los bujes 106 se unen con el cabezal 34 de cilindro en sus extremos inferiores, y están provistos de una longitud axial suficiente para acomodar el recorrido vertical de la abrazadera 68 de montaje durante la operación. En sus extremos superiores 110, los bujes 106 poseen un acoplador 112 con dimensiones para unirse coincidentemente con una abertura 114 correspondiente en un tablero 116 de circuito (Figura 6). En cada punto de unión, una vez que el fiador 71, con la asistencia de una arandela de bloqueo 118, asegura el tablero 116 de circuito y el buje 106 al cabezal 34 de cilindro, la abrazadera 68 de montaje y la suspensión 50 de hecho "flotan", o son móviles independientemente de, y respecto a, el cabezal de cilindro.

Debido a la construcción de los topes 100, cuando las fuerzas operativas causan que la suspensión 50 se mueva hacia arriba respecto al cabezal 34 de cilindro, los topes 100 se comprimen, y su configuración cónica proporciona progresivamente más amortiguación al aumentar el movimiento axial de la abrazadera 68 de montaje. Por consiguiente, mientras más recorrido axial de la abrazadera 68 de montaje, más energía es absorbida por los miembros separadores elásticos 94 para desacelerar el motor 40. La amortiguación es limitada por el reborde radial 108 y el tablero 116 de circuito. De ser necesario, la red elástica 78 absorbe energía adicional, lo que permite que la taza 58 de retención del motor se mueva respecto a la abrazadera 68 de montaje.

Haciendo ahora referencia a las Figuras 2 y 7, otra característica de la presente herramienta 10 es que la efectividad aumentada del mecanismo 50 de suspensión permite el montaje de un condensador 120 de supresión de ruido directamente sobre el motor 40. Como se indicó anteriormente, los condensadores de supresión de ruido son conocidos para el propósito de reducir picos y transitorios de voltaje. En las herramientas convencionales de combustión del tipo vendido con la marca IMPULSE®, los motores para trabajos relativamente pesados con núcleo no férrico no generaban picos de voltaje hasta el grado que fuera necesario un condensador de supresión de ruido. Sin embargo, la presente herramienta 10 utiliza los motores de núcleo férrico 40 para trabajos típicamente más ligeros, para los que es aconsejable esta supresión, especialmente para proteger la unidad (ECU) de control electrónico que genera la señal para la bujía 38. De la misma manera, estos tipos de condensador normalmente no pueden sobrevivir en las significativas fuerzas "g" que se generan en una herramienta de combustión. Por consiguiente, el presente mecanismo 50 de suspensión proporciona otro beneficio, en el sentido de que el condensador 120 puede montarse directamente sobre el motor 40, para mayores cualidades supresivas.

Más específicamente, el condensador 120, que preferiblemente es del tamaño luf, aunque quedan contemplados otros tamaños, dependiendo de la aplicación, se conecta a un tablero de circuita 122 que posee un circuito convencional 124 de supresión de ruido, como se conoce en la técnica. El tablero 122 de circuito y el condensador 120 están montados adyacentes al extremo de cepillo 45 del motor 40. Para resistir los impactos experimentados por el motor 40, el tablero 122 de circuito está asegurado mediante una adhesivo químico al extremo 45 de escobilla del motor, además de puntos de soldadura 126. Un tapón protector 128 cubre el tablero 122 de circuito y se une a presión con el borde del tablero 122 de circuito.

Haciendo ahora referencia a la Figura 1, la cámara 36 de combustión en general cilíndrica se abre y cierra mediante el movimiento de deslizamiento del miembro 130 de válvula que se mueve dentro de la cámara principal 14 mediante un elemento de contacto con pieza de trabajo 132 en la boquilla 26 utilizando un vínculo de manera conocida. El miembro 130 de válvula funciona como dispositivo de control de gas en la cámara 36 de combustión, y las paredes laterales de la cámara de combustión están definidas por el miembro 130 de válvula, cuyo extremo superior se une con una junta tórica 41 para sellar el extremo superior de la cámara de combustión. Una porción inferior 136 del miembro 130 de válvula circunscribe un cuerpo de cilindro en general cilíndrico o cilindro 138. Un extremo superior del cuerpo de cilindro 138 está provisto de una junta tórica exterior (no mostrada) que se une con una porción correspondiente del miembro 130 de válvula para sellar un extremo inferior de la cámara 36 de combustión.

Dentro del cuerpo cilíndrico 138 hay un pistón de vaivénmente dispuesto 144 al que está unida una hoja impulsora 146 rígida y alargada que se utiliza para impulsar fiadores (no mostrada), adecuadamente colocada en la boquilla 26, hacia una pieza de trabajo (no mostrada). Un extremo inferior del cuerpo de cilindro define un asiento 148 para un tope 150 que define el límite inferior de recorrido del pistón 144. En el extremo opuesto del cuerpo cilíndrico 138, está fijado un anillo de retención 152 de tope de pistón para limitar el recorrido hacia arriba del pistón 144.

Ubicados en la porción 20 de mango del compartimento 12 están los controles para operar la herramienta 10. Un montaje 154 de interruptor de gatillo incluye un interruptor 156 de gatillo, un gatillo 158 y un miembro inclinado de retorno de gatillo 160. La ECU 162, bajo el control del interruptor 156 de gatillo, activa la bujía 38.

Al tirar del gatillo 158, se genera una señal desde la ECU 160 para causar una descarga en el estallador de la bujía 38, que enciende el combustible que se inyecta a la cámara 36 de combustión y se vaporiza o fragmenta por un ventilador 164. El ventilador 164 es impulsado por el eje 43 de armadura, y está ubicado dentro de la cámara 36 de combustión para aumentar el proceso de combustión y facilitar el enfriamiento y escape. El motor 40 de ventilador está controlado preferiblemente por un interruptor de cabezal y/o un interruptor 156 de gatillo, como se revela con mayor detalle en las patentes anteriores incorporadas como referencia.

La ignición obliga al pistón 144 y la hoja impulsora 146 a que desciendan por el cuerpo cilíndrico 138, hasta que la hoja impulsora entra en contacto con un fiador y lo impulsa hacia el substrato de forma bien conocida en la técnica. El pistón luego regresa a su posición original o "lista" mediante diferenciales de presión de gas dentro del cilindro, que se mantienen en parte por la condición sellada de la cámara 36 de combustión.

El motor 40 de ventilador experimenta dos aceleraciones primarias durante este ciclo. Primero, cuando la ignición de gases combustibles en la cámara 36 obligan al pistón 144 hacia abajo y hacia la pieza de trabajo, y preferiblemente un fiador hacia la pieza de trabajo, la herramienta 10 experimenta una fuerza opuesta hacia arriba, o fuerza de retroceso, en la dirección opuesta. El motor 40 de ventilador, que está suspendido por el mecanismo 50 en la herramienta, es acelerado hacia arriba en la dirección del retroceso de la herramienta por una fuerza transmitida a través del mecanismo de suspensión. Además, el eje 43 de armadura es acelerado en la misma dirección al tener un movimiento constreñido respecto al motor dentro de los límites del juego axial. Entonces, en menos de aproximadamente 10 milisegundos, el pistón 144 sube por el cilindro 138 contra el tope 150. Esta acción cambia la aceleración de la herramienta 10 hacia la pieza de trabajo. Por consiguiente, el motor y eje se aceleran ahora en esta nueva dirección opuesta.

Estas aceleraciones de vaivén son repetitivas y el mecanismo 50 de suspensión debe ser afinado para que el motor no oscile excesivamente con respecto a la herramienta, y sobresalga hacia arriba o hacia abajo como se discutió anteriormente. Por "afinado" se quiere decir que la elasticidad del mecanismo de suspensión está ajustada para impedir que algún motor en particular oscile excesivamente dentro de límites predeterminados y específicos a la aplicación, dependiendo de la fuerza inducida por la combustión generada por la fuente de energía particular 16. El presente mecanismo de suspensión afinada 50 anticipa las dos aceleraciones opuestas separadas por un tiempo predeterminado razonablemente repetible y las limitaciones de elasticidad del motor dentro de los límites del tapón y el piso en la cavidad, para minimizar la fuerza de aceleración de las "g" sufridas por el motor.

Las Figuras 8 y 9 muestran la aceleración y oscilación experimentadas por el motor durante la operación de la herramienta. Los resultados que se muestran en la Figura 8 son de una herramienta que posee una suspensión que incorpora la red elástica 78 dispuesta entre la taza 58 y la abrazadera 68, y que incorpora un motor de núcleo férrico 40, que es más ligero que el motor para el que se diseñó la suspensión. Como se muestra, aproximadamente 4 milisegundos después de la ignición (que ocurre aproximadamente en el punto de 5 milisegundos en la gráfica), que se muestra en 170, el motor experimentó una fuerza de aceleración de aproximadamente 40 g de la aceleración de la herramienta debido a la fuerza de retroceso que se transmitió inmediatamente al motor a través del mecanismo de suspensión. Aproximadamente 9 milisegundos tras la ignición, que se muestra en 172, el motor experimentó una aceleración en la dirección opuesta de aproximadamente 135 g luego del momento en que el pistón 144 llegó al fondo del cilindro 138 que fue transmitido nuevamente al motor. Posteriormente, el motor experimentó una oscilación de aproximadamente dos aceleraciones adicionales mayor, marcada como 174 (40 g) y 176 (25 g) causadas por la falta de afinación del mecanismo de suspensión. Nótese que esta suspensión no poseía la presente abrazadera de montaje "flotante" 68 y los topes 100.

La Figura 9 muestra la aceleración y oscilación experimentadas por el motor 40 en una herramienta 10 equipada con el presente mecanismo perfeccionado de suspensión de motor de ventilador 50. Tras la ignición, la primera aceleración 170 del motor 40 fue de aproximadamente 30 g, y la aceleración de vaivén 172 fue de aproximadamente 35 g. Posteriormente, el motor 40 no experimentó ninguna aceleración adicional superior a las 30 g. La amortiguación progresiva "flotante" proporcionada por el presente mecanismo 50 de suspensión causa menos aceleración inmediatamente transmitida, en tanto que tampoco permite una amplitud excesiva de oscilación, por lo que no hay piezas que sobresalen hacia arriba o hacia abajo.

El resultado de la presente invención es que el mecanismo de suspensión perfeccionado para motor de ventilador 50 no sólo disminuye la aceleración del motor 40, sino que también disminuye el recorrido o desplazamiento general del motor y la cantidad de oscilación del motor. Como se muestra en las Figuras 8 y 9, y debido a una afinación apropiada, el mecanismo de suspensión perfeccionado de motor 50 disminuye la aceleración y también amortigua la oscilación y opera dinámicamente sin contacto nocivo con las limitaciones positivas de la herramienta 10 (sobresalir hacia arriba o hacia abajo). Uno de los principales beneficios de este descubrimiento es que el motor 40 puede ser del tipo económico y ligero de núcleo férrico, y aún así puede resistir las severas fuerzas de aceleración generadas por la herramienta 10.

En tanto que se mostró y describió uña realización particular de la suspensión de herramienta de combustión para el motor de ventilador de núcleo férrico de la presente invención, los expertos en la técnica podrán apreciar cambios y modificaciones que pueden hacerse en la presente invención sin apartarse de la invención en sus aspectos más amplios y que se describen en las reivindicaciones anexas.

Claims (11)

1. Una herramienta manual impulsada por combustión, construida y dispuesta para impulsar una hoja impulsora (146) para impulsar un fiador dentro de una pieza de trabajo, generando la herramienta una aceleración axial hacia arriba del motor durante la combustión en la cámara (30), una aceleración axial de vaivén subsiguiente del motor cuando el pistón (144) toca un tope (150), causando al menos una de las aceleraciones que el motor oscile respecto a la herramienta, comprendiendo:

una cámara de combustión definida en parte por un cabezal (34) de cilindro;

un ventilador (164) de cámara de combustión;

un motor (40)conectado a dicho ventilador;

un mecanismo (50) de suspensión para el motor (40) del ventilador (164) de cámara de combustión; y unos medios de suspensión configurados para proporcionar una amortiguación progresiva al motor durante la generación de dichas aceleraciones axiales; en el que dichos medios para suspender el motor incluyen una abrazadera (68) montada en el cabezal, caracterizada porque dicha abrazadera (68) de montaje de cabezal está asegurada elásticamente al cabezal (34) de cilindro de la cámara de combustión y el mecanismo de combustión incluye una pluralidad de puntos de unión para unir dicha abrazadera (68) al cabezal (34) de cilindro, estando cada punto de unión provisto de cuando menos un miembro separador elástico (94).

2. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 1, caracterizada porque cuando menos un miembro separador elástico (94) tiene una pluralidad de topes espaciados (100)

para proporcionar dicha amortiguación progresiva.

3. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 2, caracterizada porque existen tres topes espaciados (100) por cada punto de montaje.

4. La herramienta manual impulsada por combustión de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque incluye buje rígido (106) de montaje configurado para unirse coincidentemente con dicho miembro separador elástico (94) y para proporcionar un tope al movimiento axial de dicha abrazadera (68) montada en el cabezal.

5. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 4, caracterizada porque dicho miembro separador elástico (94)incluye una pluralidad de topes cónicos (100), y dicho buje de montaje incluye un reborde (108) que se proyecta radialmente para unirse coincidentemente con dichos topes (100).

6. La herramienta manual impulsada por combustión de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque dichos medios para suspender el motor incluyen una taza rígida (58) de retención del motor que define un espacio para aceptar el motor (40), estando la abrazadera (68) montada en el cabezal espaciada radialmente de la taza (58) y configurada para la unión al cabezal (34) de cilindro de la cámara de combustión, una red elástica (78) dispuesta entre dicha taza (58) de retención y dicha

abrazadera (68) de montaje y estando provisto cada uno de dicha pluralidad de puntos de unión de un miembro espaciador elástico (94) configurado para proporcionar dicha amortiguación progresiva.

7. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 6, caracterizada porque la taza rígida (58) de retención del motor define un espacio para aceptar el motor, teniendo el motor un extremo de eje (42) de armadura, estando dicha taza rígida (58) de retención del motor configurada de manera que el motor está asegurado a la misma solamente en el extremo de eje de armadura.

8. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 7, caracterizada porque dicha taza (58) está configurada para circunscribir sustancialmente al motor.

9. La herramienta manual impulsada por combustión de la reivindicación 8, caracterizada porque dicha taza (58) está configurada para actuar como un cojinete lineal para el movimiento del motor respecto al cabezal de cilindro.

10. La herramienta de la reivindicación 7, caracterizada porque dicho motor incluye un alojamiento y un cojinete para sostener el eje de armadura, teniendo dicho cojinete un reborde que está situado dentro de dicho alojamiento de motor.

11. La herramienta de la reivindicación 7, caracterizada porque dicho motor (40) incluye un condensador (120) de supresión de ruido sujetado a dicho motor.