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CN104339031B - 往复驱动机构以及包括所述往复驱动机构的电动工具 - Google Patents

往复驱动机构以及包括所述往复驱动机构的电动工具 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于电动工具的往复驱动机构，包括：可旋转地安装的传动轴，其具有第一中心轴线；芯轴，其包括具有第二中心轴线的芯轴主体，其中所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线；平衡配重，其被至少一个导杆引导而能进行直线往复移动，并且所述平衡配重包括配重主体；安装在所述传动轴上的摆动轴承，其包括反向延伸的第一臂和第二臂，所述第一臂与所述第二臂分别与芯轴和平衡配重配合，随着所述传动轴旋转，所述摆动轴承的第一臂和第二臂能够分别驱动所述芯轴和所述平衡配重沿平行于第二中心轴线的方向彼此相反地往复运动；其中，所述第一臂和所述第二臂的延伸方向与由所述第一中心轴线和所述第二中心轴线所限定的平面成一夹角。

Description

往复驱动机构以及包括所述往复驱动机构的电动工具
技术领域
本发明涉及一种电动工具的往复驱动机构，并且涉及一种包括所述往复驱动机构的电动工具。
背景技术
当前，电动工具、尤其是摆动驱动式往复锯的操作方式越来越便捷，并且结构尺寸也更加紧凑。为了减小往复锯在作业过程中的振动，从而减小用户在使用往复锯时产生疲劳性损伤或被割伤的危险。已经开始使用平衡配重作为平衡机构，以最小化振动。
在美国专利No.22566905 A中公开了一种便携式电动往复锯，其具有分别为前摆动轴承和后摆动轴承的双摆动轴承。其中，前摆动轴承的摆动臂驱动芯轴往复运动，同时后摆动轴承的摆动臂驱动平衡配重做与芯轴呈180°相位偏差的往复运动，以实现往复锯作业过程中的平衡特性。虽然这种往复锯中的平衡配重合芯轴彼此共轴，可以实现合理的平衡效果并减小振动，但由于所述往复锯具有双摆动轴承，所以整体结构偏大，非常不适于用作紧凑型往复锯。
在美国专利No.7707729 B2中公开了另一种往复锯，其对后摆动轴承的摆动臂结构进行改进，以进一步减小往复锯的振动，但是由于所述往复锯结构复杂，因此不易于制造且不利于维护。
在德国专利No.19648972 B4中公开了又另一种往复锯，图1和图2示出了所述往复锯的纵向剖视图和横向剖视图。如图1和图2所示，在所述往复锯中，小径齿轮1通过大径齿轮2将旋转运动传递给次轴3，次轴3继而驱动单一摆动轴承4往复运动，单一摆动轴承4具有分别位于其相反两端的前臂5和后臂6，其中前臂5驱动芯轴9往复运动，同时后臂6通过驱动孔7驱动平衡配重8往复运动，所述平衡配重8通过两个导杆11引导。这种往复锯的结构更加简单紧凑，但是，正如图2所示，由于平衡配重8的重心10与驱动孔7相隔较大一段距离，使得二者之间形成额外的扭矩作用，同时由于平衡配重8的重心10与导杆11相隔较大的一段距离，使得二者之间也形成额外的扭矩作用，这些扭矩作用会增加对平衡配重8、驱动孔7和导杆11的磨损，从而导致对平衡配重8、驱动孔7和导杆11的使用寿命的降低。此外，由于平衡配重8的重心10与芯轴9的重心之间也相隔较大的一段距离，使得平衡配重8和芯轴9之间形成的扭矩作用较大，这会加大往复锯的振动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摆动驱动式往复锯，其既具有平衡特性、又能实现高效和简单紧凑的结构。
为此，本发明提供了一种用于电动工具的往复驱动机构，其包括：可旋转地安装的传动轴，其具有第一中心轴线；芯轴，其包括具有第二中心轴线的芯轴主体，其中所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线；平衡配重，其被至少一个导杆引导而能进行直线往复移动，并且所述平衡配重包括配重主体；安装在所述传动轴上的摆动轴承，其包括反向延伸的第一臂和第二臂，所述第一臂与所述第二臂分别与芯轴和平衡配重配合，随着所述传动轴旋转，所述摆动轴承的第一臂和第二臂能够分别驱动所述芯轴和所述平衡配重沿平行于第二中心轴线的方向彼此相反地往复运动；其中，所述第一臂和所述第二臂的延伸方向与由所述第一中心轴线和所述第二中心轴线所限定的平面成一夹角。
根据一个优选的实施例，所述配重主体位于芯轴和摆动轴承之间，并且成形为匹配芯轴和摆动轴承之间的空间，以使得平衡配重的重心靠近芯轴的重心。
根据一个优选的实施例，所述芯轴还包括从所述芯轴主体径向向外延伸的芯轴突起，所述平衡配重还包括从所述配重主体径向向外延伸的配重突起。
根据一个优选的实施例，所述芯轴主体通过至少一个衬套被引导，并且所述芯轴突起通过至少一个导板被引导，以使得所述摆动轴承能够驱动所述芯轴沿基本直线的路径进行往复运动，所述至少一个衬套和所述至少一个导板相对电动工具主体被固定。
根据一个优选的实施例，所述芯轴突起和所述配重突起的末端分别与所述第一臂和所述第二臂的末端相互配合连接，并且所述芯轴突起和所述配重突起的所述末端被设置成带孔末端，所述第一臂和所述第二臂的所述末端被设置成球状，以分别可转动地容纳在所述带孔末端中。
根据一个优选的实施例，还包括齿轮传动装置，所述齿轮传动装置包括彼此啮合的大径齿轮和小径齿轮，其中所述大径齿轮不可相对旋转地安装在所述传动轴上，所述小径齿轮被动力源驱动以带动所述大径齿轮和所述传动轴转动。
根据一个优选的实施例，所述平衡配重设有至少一个孔，所述孔可滑动地接收所述至少一个导杆，从而使得所述至少一个导杆能够引导所述平衡配重做基本直线的往复运动，所述导杆被设置成与所述芯轴的延伸方向平行。
根据一个优选的实施例，所述孔的位置靠近或位于所述平衡配重的重心。
根据一个优选的实施例，所述夹角在10°到45°之间。
根据一个优选的实施例，本发明还提供了一种摆动式往复锯，其包括前述的本发明的往复驱动机构。
根据一个优选的实施例，本发明还提供了一种电动工具，其包括前述的本发明的往复驱动机构。
附图说明
图1示出根据现有技术的一个实施例的往复锯的纵向剖视图。
图2示出根据现有技术的一个实施例的往复锯的横向剖视图。
图3示出根据本发明的一个实施例的往复驱动机构的立体图。
图4示出根据本发明的一个实施例的往复驱动机构的侧视图。
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锯。而且，具有上述特征的其它类型的电动工具也被包含在本发明的范围内。
摆动驱动式往复锯的电动工具大体上包括：驱动组件，用于为摆动驱动式往复锯的切割作业提供动力；锯片夹持组件，用于夹持锯片以使锯片能往复运动；以及将来自驱动组件的旋转运动转换为锯片的往复运动的往复驱动机构。在摆动驱动式往复锯进行往复运动期间，往复驱动机构会产生运动方向的交替变化，运动方向的交替变化继而产生作用力的交替变化，使得摆动驱动式往复锯产生振动，这会降低摆动驱动式往复锯的使用寿命，也对操作人员带来生理上的疲劳性损伤，同时也影响操作人员操作电动工具的舒适性。
因此，需要提供这样一种往复驱动机构，其通过设置的平衡结构而使得电动工具、尤其是摆动驱动式往复锯的振动减小。
如图3所示，根据本发明的一个实施例的往复驱动机构包括：可旋转地安装的传动轴3，其具有第一中心轴线A；芯轴7，其包括具有第二中心轴线B的芯轴主体7’，其中第一中心轴线A平行于第二中心轴线B；平衡配重13，其被至少一个导杆14引导而能进行往复移动，并且所述平衡配重13包括配重主体13’；大径齿轮2，其不可相对传动轴3旋转地安装在其上、或者也可以与传动轴3一体成形，以驱动传动轴3随着其一起旋转，例如，可以设置与所述大径齿轮2相啮合的小径齿轮1，所述小径齿轮1将电机的能量转换为旋转能传递给大径齿轮2；摆动轴承4，其以驱动芯轴7执行往复运动的方式安装在传动轴3上。
以下将详细描述摆动轴承4执行往复运动的方式、以及其驱动芯轴7往复运动的过程。
继续参考图3，摆动轴承4包括位于其两端的第一臂5和第二臂11：所述第一臂5以与由传动轴3的第一中心轴线A和芯轴7的第二中心轴线B所限定的平面成一夹角17的方式延伸，以使得第一臂5与芯轴7的芯轴突起6相互配合连接，从而所述摆动轴承4能够驱动芯轴7往复运动；所述第二臂11以相同的方式反向于第一臂5延伸，以使得第二臂11与平衡配重13的配重突起12相互配合连接，从而所述摆动轴承4也能够同时驱动平衡配重13反向于芯轴7的运动方向往复运动。在这里可以采取多种已知的方式使芯轴突起6和第一臂5之间、以及配重突起12和第二臂11之间相互配合连接。优选地，所述芯轴7还包括从芯轴主体7’径向向外延伸的芯轴突起6，并且所述平衡配重13还包括从配重主体13’径向向外延伸的配重突起12。所述芯轴突起6和配重突起12的与所述第一臂5和第二臂11相互配合连接的末端被设置成带孔末端，并且第一臂5和第二臂11的末端被设置成球状，以可转动地容纳在芯轴突起6和配重突起12的带孔末端中，以此使第一臂5和第二臂11能分别驱动芯轴7和平衡配重13。
摆动轴承4还包括内圈41和外圈42，所述内圈41不可相对于传动轴3旋转地安装在其上，并且所述内圈41的中心轴线相对于传动轴3的第一中心轴线A倾斜地设置。内圈41也可以与传动轴3一体形成。所述外圈42连接于第一臂5和第二臂11。在内圈41与外圈42之间设有滚道(未示出)，在所述滚道内设有滚珠43，以使得内圈41可以相对于外圈42旋转。当传动轴3带动倾斜设置的内圈41旋转时，摆动轴承4的外圈42将会在传动轴3的延长方向上往复运动。这种摆动轴承4的配置方式在本领域中是公知的。
芯轴7的芯轴主体7’在两个衬套8、9之间被引导，以沿两个衬套8、9限定的直线的路径往复运动，芯轴突起6两侧设置有具有导引作用的两个导板10。在芯轴主体7’往复运动时，芯轴突起6在两个导板10之间被引导，以跟随所述芯轴主体7’进行上述直线的往复运动。所述衬套8、9和所述导板10都被相对电动工具主体固定。
从图4中还可以看出，本发明的芯轴7的重心16由于芯轴突起6的存在而偏离第二中心轴线B，但是由于芯轴主体7’是芯轴7质量的主要组成部分，因此偏离量并不明显。
平衡配重13的配重主体13’位于芯轴7和传动轴3之间的空间，以实现尽量紧凑的配置方式。并且由平衡配重13的重心15和芯轴7的重心16之间的距离所产生的变化的扭矩也会减小，从而降低往复运动机构的振动。优选地，所述平衡配重13成形为匹配芯轴7和摆动轴承4之间的空间形状，以使得平衡配重13的重心15靠近芯轴7。平衡配重13可以通过多种方式被导杆14引导，其中导杆14被设置成与芯轴7的延伸方向平行。例如，在平衡配重13上设置至少一个孔，所述孔相对滑动地接收所述至少一个导杆14，从而使得所述至少一个导杆14能够引导所述平衡配重13做限定的直线的往复运动。优选地，所述孔的位置靠近或位于所述平衡配重13的重心15。
继续参考图4，平衡配重13的重心15位于传动轴3的第一中心轴线A和芯轴7的第二中心轴线B之间。虽然本发明的平衡配重13的重心15由于配重突起12的存在而会朝靠近第一中心轴线A的方向移动，但是由于配重主体13’是平衡配重13质量的主要组成部分，因此偏离量并不明显。平衡配重13的重心15被设置成更加靠近芯轴7的重心16。
当使用本发明的往复驱动机构的电动工具运行时，电机(未示出)驱动小径齿轮1将旋转运动传递给大径齿轮2，大径齿轮2继而带动传动轴3一起旋转，从而导致摆动轴承4的外圈42往复运动。当摆动轴承4的外圈42进行往复运动过程中朝一侧方向摆动时，所述摆动轴承4的第一臂5驱动芯轴7沿其延伸方向往复运动，同时，所述摆动轴承4的第二臂11驱动平衡配重13沿基本平行于第二中心轴线B的方向反向于芯轴7地运动方向运动。当摆动轴承4的外圈42改变方向朝相反侧方向摆动时，将引起芯轴7和平衡配重13的运动同时向反向运动。在芯轴7和平衡配重13向反向运动时，平衡配重13和芯轴7在改变运动方向的时候分别会对第一臂5和第二臂11产生反作用力，上述在第一臂5和第二臂11产生反作用力的方向相反，因而可以互相抵消，以达到平衡。
摆动轴承4的第一臂5和第二臂11的布置方式使得它们的延伸方向以与由传动轴3的第一中心轴线A和芯轴7的第二中心轴线B所限定的平面成一夹角17，并且优选所述夹角17在10°到45°之间，从而更好地实现具有本发明的往复驱动机构的电动工具的运行。当第一臂5和第二臂11所在的延伸的方向和第一中心轴线A与第二中心轴线B所限定的平面构成夹角17时，与没有构成夹角的结构相比，在整体结构上，首先，芯轴7能够更加靠近传动轴3地设置，而可以不再考虑第一臂5和第二臂11对二者之间的距离的影响。这意味着芯轴7的重心16能够更靠近传动轴3的中心轴线，从而使得芯轴7和传动轴3之间的结构更加紧凑；其次，平衡配重13与第二臂11之间的连接位置能够更靠近平衡配重13的重心15，当摆动轴承4通过第二臂11驱动平衡配重13时，由于连接位置12和平衡配重13之间的距离较小，可以减小二者之间的扭矩作用力，进而作用在导杆14上的扭矩减小，从而减小对导杆14的磨损；最后，由于芯轴7的重心16和平衡配重13的重心15之间的距离能更加靠近，也使得所述往复驱动机构的平衡作用能够以较好地减小振动的方式实现。总而言之，这将使得整个工具的尺寸更加紧凑，同时还能提高往复驱动机构的工作效率、降低振动并且减小磨损。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 (11)

1.一种用于电动工具的往复驱动机构，包括：
可旋转地安装的传动轴(3)，其具有第一中心轴线(A)；
芯轴(7)，其包括具有第二中心轴线(B)的芯轴主体(7’)，其中所述第一中心轴线(A)平行于所述第二中心轴线(B)；
平衡配重(13)，其被至少一个导杆(14)引导而能进行直线往复移动，并且所述平衡配重(13)具有配重主体(13’)；
安装在所述传动轴(3)上的摆动轴承(4)，其包括反向延伸的第一臂(5)和第二臂(11)，所述第一臂(5)与所述第二臂(11)分别与芯轴(7)和平衡配重(13)配合，随着所述传动轴(3)旋转，所述摆动轴承(4)的第一臂和第二臂能够分别驱动所述芯轴(7)和所述平衡配重(13)沿平行于第二中心轴线(B)的方向彼此相反地往复运动；
其中，所述第一臂(5)和所述第二臂(11)的延伸方向与由所述第一中心轴线(A)和所述第二中心轴线(B)所限定的平面成一夹角。
2.根据权利要求1所述的往复驱动机构，其特征在于，所述配重主体(13’)位于芯轴(7)和摆动轴承(4)之间，并且成形为匹配芯轴(7)和摆动轴承(4)之间的空间，以使得平衡配重(13)的重心(15)靠近芯轴(7)的重心(16)。
3.根据权利要求1所述的往复驱动机构，其特征在于，所述芯轴(7)还包括从所述芯轴主体(7’)径向向外延伸的芯轴突起(6)，所述平衡配重(13)还包括从所述配重主体(13’)径向向外延伸的配重突起(12)。
4.根据权利要求3所述的往复驱动机构，其特征在于，所述芯轴主体(7’)通过至少一个衬套(8，9)被引导，并且所述芯轴突起(6)通过至少一个导板(10)被引导，以使得所述摆动轴承(4)能够驱动所述芯轴(7)沿基本直线的路径进行往复运动，所述至少一个衬套(8，9)和所述至少一个导板(10)被相对电动工具主体固定。
5.根据权利要求3或4所述的往复驱动机构，其特征在于，所述芯轴突起(6)和所述配重突起(12)的与所述第一臂(5)和所述第二臂(11)相互配合连接的末端被设置成带孔末端，所述第一臂(5)和所述第二臂(11)的末端被设置成球状，以可转动地容纳在所述带孔末端中以驱动芯轴和平衡配重移动。
6.根据权利要求1至4任一所述的往复驱动机构，其特征在于，还包括齿轮传动装置，所述齿轮传动装置包括彼此啮合的大径齿轮(2)和小径齿轮(1)，其中所述大径齿轮(2)不可相对旋转地安装在所述传动轴(3)上，所述小径齿轮被动力源驱动以带动所述大径齿轮(2)和所述传动轴(3)转动。
7.根据权利要求1或4任一所述的往复驱动机构，其特征在于，所述平衡配重(13)设有至少一个孔，所述孔可滑动地接收所述至少一个导杆(14)，从而使得所述至少一个导杆(14)能够引导所述平衡配重(13)做基本直线的往复运动，所述导杆(14)被设置成与所述芯轴(7)的延伸方向平行。
8.根据权利要求7所述的往复驱动机构，其特征在于，所述孔的位置靠近或位于所述平衡配重(13)的重心(15)。
9.根据权利要求1至4任一所述的往复驱动机构，其特征在于，所述夹角(17)在10°到45°之间。
10.一种电动工具，其包括根据权利要求书1-9任一所述的往复驱动机构。
11.根据权利要求10所述的电动工具，其为摆动式往复锯。
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