专利名称：装有改进的燃烧室风扇电动机悬挂装置的燃烧动力工具的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及手提式燃烧动力工具的改进，尤其涉及为降低工具工作时引起的电动机轴向加速度和振动，以减小电动机的磨损，而对燃烧室风扇电动机悬挂装置的改进。
用来将紧固件钉入工件的手提式燃烧动力工具，或称作IMPULSE工具，通常在授权予尼柯利克的美国再颁布专利32,452,和美国专利4,522,162；4,483,473；4,483,474；4,403,722；5,197,646和5,263,439中都有描述，本文引用这些专利作为参考。类似的燃烧动力的钉子和卡钉工具可从美国伊利诺斯州弗农希尔斯的ITW-Paslode买到，品牌为IMPULSE。
这类工具通常有一个手枪形的外壳，其内装有一个小型内燃机。内燃机用一个压缩燃气罐，也称作燃料室，作动力。一个用电池作能源的电力分配装置产生点火用的火花，配置在燃烧室内的一个风扇，保证燃烧室内的有效燃烧和便于除垢，包括燃烧产生的废气。内燃机有一个往复式活塞，它带有一个装在气缸内的细长刚性的驱动叶轮。
一个阀套可绕气缸轴向往复运动，并通过一联动装置，在该联动装置端部的一个工件接触元件压住工件时，关闭燃烧室。这个紧压工件的动作触发了燃料调节阀，将规定额量的燃料输入关闭的燃烧室。
扣动触发开关，内燃机燃烧室内的气体燃料点火，活塞和驱动叶轮被射向下方，撞击一个已定位的紧固件，并将其钉入工件。然后，通过气缸内的气体压力差，使活塞回到其原来的或“待命”位置。紧固件由一个钉匣送进工具的管口，紧固件在钉匣内被正确定位以接受驱动叶轮的撞击。
在点燃可燃烧的燃料/空气混合体后，燃烧室内的燃烧使活塞/驱动叶轮装置产生加速度，从而使紧固件穿进工件。这种组合的向下运动使工具产生一个反作用力或后坐力。因此，悬挂在工具壳体内的风扇电动机会受到一个与活塞/驱动叶轮和紧固件的动力冲程方向相反的加速度。
然后，在几毫秒之内，活塞/驱动叶轮装置的动量被气缸另一端上的缓冲器终止并使工具向工件方向加速。这样，电动机和轴便会受到一个与第一加速度方向相反的加速度力。在经受这些往复的加速度之后，电动机会产生相对于工具的振动。
IMPULSE类型的常规燃烧动力工具，需要专门设计的电动机，以便能够承受轴和电动机的往复加速度，和由此产生的电动机的振动。另外，电动机还需要装备内部吸震衬套、推力和磨损表面，以及整体上的重型结构。这类传统的改装使得电动机花费大，从而提高了燃烧动力工具的生产成本。因此有必要为燃烧动力工具装一个电动机悬挂装置，以减少对电动机的工作要求、提高电动机的可靠性，并可以使用标准生产的风扇电动机，以降低工具的生产成本。
为此，本发明的目的是提供一种改进的燃烧动力工具，在其燃烧室风扇电动机上装一个改进的悬挂装置，以减小工具工作引起电动机的往复加速度，从而将电动机的振动保持在允许的范围之内。
本发明的另一目的是提供一种改进的燃烧动力工具，它装有一个减小燃烧室风扇电动机工作时引起的振动的减振装置。
本发明的再一个目的是提供一种在燃烧室风扇电动机上装一个悬挂装置的改进的燃烧动力工具，使其可以使用较标准的、成本-效率好的电动机。
本发明还有一个目的是提供一种在燃烧室风扇电动机上装一个悬挂装置的改进的燃烧动力工具，以提高电动机的寿命。
本发明的改进的燃烧动力工具达到或超过了上述目的，该工具装有一个悬挂燃烧室风扇电动机的装置，它减小了工具工作时电动机的轴向往复加速度的影响和电动机的振动。在最佳实施例中，该悬挂装置包括一个硫化橡胶弹性片连接到一个电动机的固定环上。该弹性片同时还与一个气缸头安装架相接，因此唯有弹性片将环固定在安装架上。该弹性片的中段要比其径向的内段和外段薄，弹性片上有许多孔，至少一部分孔穿过弹性片的中段。因此，本发明的电动机悬挂装置比现有的悬挂装置的柔性更好。人们发现，柔性较好的悬挂装置不仅可以调节输入动力，而且还能大大地减小和减弱加速度和振动。
更具体的说，本发明为手提式燃烧动力工具的燃烧室风扇电动机提供一种悬挂装置，这种工具通过一个驱动叶轮将紧固件钉入工件，当其燃烧室燃烧时，工具会使电动机产生一个向上的轴向加速度，当活塞向下伸出触及缓冲器时，结果会使电动机产生一个反方向轴向加速度，因此至少有一个加速度使电动机产生相对于工具的振动。本发明的悬挂装置至少可以减小电动机的一个轴向加速度并减弱电动机相对于工具的振动。
本发明的弹性片的上表面有许多孔，而其下表面有一个凹陷的圆槽。在燃烧时和活塞与缓冲器接触时，悬挂装置将电动机受到的两个轴向加速度限制在不大于50g并减弱电动机的振动，使其因加速度而增加的振动不大于25g。
图1是本发明的燃烧动力工具的局部侧视图，为了看得清楚，该工具被局部地剖开；图2是图1中本发明的装有悬挂装置和燃烧室风扇电动机的工具的气缸头的顶部立视图；图3是图2所示本发明的气缸头和悬挂装置沿3-3线的剖视图；图4是图3所示悬挂装置的放大侧视图；图5是手提式燃烧动力工具的燃烧室风扇电动机用现有技术悬挂，工作时产生的加速度和振动的曲线图。图中的X-轴由表示时间/毫秒，Y-轴表示加速计测得的加速度g’s。
图6是图5类型的曲线图，表示装有本发明的改进的电动机悬挂装置和手提式燃烧动力工具的性能。
现在参见图1，它是一种适合用于本发明的燃烧动力工具，总的标记为10。工具10有一个外壳12，包括一个主动力源室14，内装一个自足式内燃烧动力源16，一个燃料室18大体上与主动力源室14平行并靠近它，以及一个手柄20，它从燃料室一侧伸出并与主动力源室相对。
此外，一个钉匣22与从主动力室14的下端28伸出的工具管口26相接，并从连接处向外延伸与手柄20平行。装有一个为工具10提供电力的电池(图中未示出)，电池装在外壳12内与钉匣22相对的一个小室内(图中未示出)。与主动力室的下端28相对的是上端30。一个帽31盖住上端30，并且是活动地安装在外壳12上以保护风扇电动机和火花塞。这里用的“上”和“下”是指图1中工具10的工作方向，但是应该知道，本发明的工具根据工作需要可用于各个方向。
可以采用一种如美国专利4,483,474号中所描述的机械连接的燃料计量阀(图中未示出)。或者采用美国专利5,263,439号中所描述的电磁、螺线管式燃料计量阀(图中未示出)或这种类型的喷注阀把燃料输入燃烧室。位于燃料室18中的燃料箱内装有加压液态碳氢化合物燃料，如MAPP，并用现有的一种推进剂加压。
从图1、2和3中可以看到，一个装在主动力室14上端30上的气缸头34，它构成燃烧室36的上端，并有一个火花塞座40(仅在图2中示出)、一个风扇电动机42和一个O形密封圈44。一个风扇电动机悬挂装置48将风扇电动机滑动地悬挂在气缸头34中心处的悬挂空腔46内，使电动机可作纵向运动。从图3可以清楚地看到电动机42被恰当地悬挂在空腔46内，电动机的下端与空腔46的底板49a之间有一个空隙49。本发明工具10的一个显著优点是空隙49在电动机42的纵轴方向上被适当地增大，形成工作动力间隙，即在工具工作时为电动机提供振动间隙。另外，在电动机42的上端，电动机与帽31的底面之间的间隙“C”(从图1中可清楚看到)也被适当地增大。这些间隙的增大使得电动机的纵向运动范围增大，从而防止因工作产生的电动机动力对电动机造成的损坏，如前文所述，当电动机动力撞击空腔的底板或者上出顶碰帽时，会对电动机产生超高加速度。
参看图3和图4，在最佳实施例中，悬挂装置48包括一个刚性的圆形电动机固定环50，它有一个内环状平面51，一个圆拱外肩52和一个悬挂侧壁53，侧壁53的下端有一个径向伸出的前缘54。燃烧室头形不同的工具可以使用其它形状的环50，并且可将橡胶环改成金属环。例如，在某些燃烧动力工具中，电动机固定环50一般是垂直方向的，而且没有环状平面51和肩52。在这种情况下环50仍然可以由卡夹固定在电动机42上。电动机42固定在环50内。电动机42的侧壁58内有一个槽56装有两个卡夹(未示出)，位于环50的环状平面51的上部和下部，将电动机42固定在环50上。
悬挂装置48还包括一个安装架60，用三个螺钉61将安装架60固定在气缸头34上。从图3和图4中可以清楚地看到，安装架60包括一个圆拱内肩62和一个带有径向内伸前缘65的悬挂侧壁64。安装架60的肩62和侧壁64与环50的肩52和悬挂侧壁53同轴并径向隔开。在悬挂侧壁53和64之间有一个整体地固定在该两侧壁上的弹性片66，其内段68固定在侧壁53上。中段70和外段72固定在侧壁64上。在最佳实施例中，弹性片66是硫化橡胶做的，与环50和安装架60连接。但是，可以预期，现有技术中的其它材料和粘结方法也可以提供所需的类似于橡胶的粘性和柔性。
从图4中可以清楚地看到，弹性片66被固定在肩52和62下面的侧壁53和64上，从而使弹性片的上表面74形成一个圆盘状的凹槽或凹入区。可以看到，弹性片66是将安装架60固定在电动机固定环50上的唯一构件。同样，在最佳实施例中，可取的是上表面74上有多个间距相等的下行孔76，这些孔至少部分地穿过中段70。在最佳实施例中，孔76是盲孔，因此它不能完全穿过中段70。从制造技术方面来讲，这种构造是可取的，它可以防止模压穿孔时产生的橡胶区边从弹性片66上分离掉进引擎。弹性片66的下表面80有一个凹陷的圆槽82，该槽不与孔76相通。如图2中所示，弹性片66与环50的平面51的一部分是断开的，不是构成完整的圆环，断开的部分形成安装火花塞(未示出)的安装座40。
在使用时，弹性片66装有一个减振和隔振系统，将燃烧引起的主动力室14作用在电动机上的动力减小到最低限度，并防止电动机产生轴向加速度和较大的振动。虽然在最佳实施例中上表面74有孔76和在下表面80上有圆槽82，但是在表面74和80上都可以有孔和槽，而且槽82的深度是可变的。孔76的深度和方向随着用途的不同也是可变的。例如，在弹性片66上也可以设有第二组孔，使它们的口朝向下表面80。同样，槽82的深度也可以因用途而变。另外，其它几种样式或硬度的橡胶弹性片也可以提供同样的减振性能。因此，孔76不必是圆的，而槽或凹入区74,82也不一定是圆的，而且不必要使全部孔都在上表面74上成圆拱角以防止扯裂。
如图1和图3所示，燃烧室风扇84由一个装在电动机42上的轴86驱动，该风扇84装在燃烧室36内以加强燃烧过程和便于冷却和清除污垢。风扇电动机42由一个头部开关和/或触发开关(未示出)来控制，在本文引用的先前的专利中对其有较详细地描述。
如图1所示，大体成圆筒形的燃烧室36由滑动阀88开关，该滑动阀被工具管口26上面的一个工件接触件90通过一个链杆在主动力室14内滑动。阀88在燃烧室36内起着气体控制装置的作用，阀88构成燃烧室的侧壁，阀88的上端封闭地与O形密封圈44接合，将燃烧室的顶端封住。阀88的下部94围着一个大体上成圆柱形的气缸体或气缸96。气缸体96的上端有一个外形环98与阀88的对应部分100相接合，将燃烧室36的下端封闭。
在气缸体96内装有一个往复运动的活塞102，其上有一个刚性细长的驱动叶轮104，叶轮用来将正确定位于工具的管口26内的钉(未示出)钉入工件(未示出)。气缸体的下端构成缓冲器108的座106，它是活塞102的运动下限。气缸体96的另一端上装有一个活塞运动终止圈100，限制活塞102的向上运动。
在外壳12的手柄20上装有工具10的操作控制装置。触发开关装置112包括一个触发开关114，一个板机116和一个偏压板机返回件118。一个受触发开关114控制的电控装置120触发火花塞座40里的火花塞(未示出)。
扣动板机116，中心电分配和控制装置120产生一个信号使火花塞的火花隙放电，将已经喷入燃烧室36的并由风扇84汽化或使成碎粒的燃料点燃。燃料点燃后迫使活塞102和驱动叶轮104向气缸体96下方运动，直到驱动叶轮触到一个紧固件并将其钉入工件。然后，活塞借助因燃烧室36的密封而保留在气缸内的部分气体的气压差，返回到其原来位置或“待命”位置。
在这个过程中，风扇电动机42会经受几个加速度。首先，当燃烧室36中的可燃气体被点燃后迫使活塞向下朝工件运动，并将紧固件钉入工件，此时工具10会产生一个方向相反的向上的力或后座力。而由悬挂装置48悬挂在工具内的风扇电动机42会受到一个通过悬挂装置传送的工具向上的后座加速度。另外，轴86也受到一个上述同方向的加速度，被强制在限定的轴向活动距离内，相对于电动机运动。随后，在大约少于20毫秒后，活塞102从气缸96伸出抵在缓冲器108上。这一动作将工具10的加速度改变成朝向工件。这样，电动机和轴此时被加速到这个新的相反的方向。这些往复加速度是重复的。因此悬挂装置必须可以调节，以便使电动机相对于工具的上下振动不致过量。所谓的“调节”，是指悬挂装置的弹性是可调的，以防止某个特定的电动机由于动力源16产生的燃烧力而发生超出预定的使用规定限度的振动。本发明可调节的悬挂装置48将两个相反方向的加速度以预定的完全重复的时间间隔隔开，并以可恢复原状地将电动机限制在帽的边缘之内和空腔底板之内，从而使电动机承受的加速度“g’s”的力最小。
在本发明的以前的工具中，由于悬挂装置不能调节工作时产生的往复轴向加速度，使电动机42和轴86产生振动，从而造成电动机内部损伤。因此，延长工具的工作寿命成为其质量要求的一部分，要求电动机配装传统的带有内部减振器的装置，特别是固定电动机轴的装置。本发明改进后的电动机悬挂装置包括安装环50，气缸头安装架60和弹性片66，而勿需对这类电动机提出要求，因为本发明减小了加速度而且仅使电动机产生动力负载，因此可以减少电动机为承受以往极端条件所需要的特种要求。
图5和图6是工具工作时电动机经受的加速度和振动的曲线图。图5是未采用本发明的改进的悬挂装置，而是装配现有的较刚性的悬挂装置的工具的曲线图。图中示出点火的10毫秒之后，122所示，电动机承受来自工具的加速度约为40g，即通过常规的较刚性的电动机悬挂装置迅速传到电动机上的后座力所产生的加速度。在点火约14毫秒之后，124所示，当活塞102在气缸96内下冲时，电动机承受的相反方向的加速度约为150g。此后，由于悬挂装置缺少调节能力，电动机要经受另外4个大于25g’s的加速度，如图中126、128、130和132所示。以往认为需要一个比较刚性的电动机悬挂装置，以便保持电动机的振幅在限度以内，并保持电动机不至于上下振出。
图6是装有本发明的改进的风扇电动机悬挂装置的工具10中的电动机42经受的加速度和振动曲线图。点火之后，电动机42的第1加速度122约为35g，而反向的加速度124仅约为50g。此后，电动机42经受的几个加速度不大于25g’s。这种可调节的刚性较弱的悬挂装置48使得加速度不会立即传递，同时不会使电动机振幅过大，从而避免了电动机上下振出。
本发明的悬挂装置48与现有技术的装置的主要差别在于弹性片66是压缩体，因此具有较好的柔性。所以，电动机42以比以往较小的刚性装在工具10内。柔性较好的弹性片66还可以在全部工作温度条件下，在进行下一次点火之前为使电动机回到其原来的位置提供适当的能力。
本发明的改进的风扇电动机悬挂装置48不仅降低了电动机42的加速度，而且减小了电动机的整个运动或位移，以及电动机的振动。人们会认为一个柔性较好的装置必然会有较大的振动。但是，正如图5和图6所示，由于恰当的调节，改进的电动机悬挂装置48降低了加速度，同时还减弱了振动，而且在工具10的可靠的约束下积极有效地工作不会造成有害的(上、下)碰撞。本发明的一个重要优点是电动机42不需要传统的设计，要求它承受工具10产生的强烈的加速度。相反，用本发明的悬挂装置48可以减小加速度和减弱振动，从而可以提供一种较便宜的电动机，这样便在不降低性能的情况下降低了整个制造成本。
上文已经描述和示出了装有本发明的改进的燃烧室风扇电动机悬挂装置的燃烧动力工具的一个具体实施例，那些熟悉本技术领域的人们可以不背离本发明的广扩的特征，对本发明做出变更和修改，为此提出下列权利要求。
权利要求
1.一种手提式燃烧动力工具的燃烧室风扇电动机用的悬挂装置，该工具被制造和配备用来驱动一个叶轮将紧固件钉进工件，燃烧室燃烧时工具使电动机产生一个向上的轴加速度，当活塞伸出触及缓冲器时使电动机产生一个反向的轴加速度，至少其中一个加速度使电动机相对于工具振动，所述的悬挂装置包括多个可调的悬挂构件，其中至少一个减小电动机的轴加速度和减弱电动机相对于工具的振动。
2.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于悬挂电动机的构件包括一个悬挂装置，它有一个刚性的电动机固定环作为电动机的容纳空间，一个气缸安装架，径向地与固定环隔开并与燃烧室的气缸连接，以及一个弹性片，装在固定环和气缸头安装架之间。
3.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于弹性片是整体地固定在电动机固定环和气缸头安装架上，这样所述的电动机固定环仅是由所述弹性片固定在所述安装架上。
4.根据权利要求3所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片是硫化橡胶做的，与所述的固定环和所述的安装架连接。
5.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于所述的电动机固定环有一个与所述的气缸头安装架的悬挂侧壁同轴的悬挂侧壁，而且所述的弹性片是整体地固定在该侧壁上。
6.根据权利要求5所述的悬挂装置，其特征在于所述弹性片是用橡胶硫化在所述侧壁上。
7.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于所述弹性片有一个上表面，其上有一个与所述的侧壁同轴的槽并位于所述的侧壁之间。
8.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片有一个下表面，其上有一个与所述的侧壁同轴的凹陷的圆槽，并位于所述的侧壁之间。
9.根据权利要求7所述的悬挂装置，其特征在于所述弹性片的上表面上的槽还有一组悬挂孔。
10.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片有一个上表面，其上有一个与所述的固定环和所述的安装架同轴并位于该环和该架之间的槽，所述的弹性片有一个下表面，其上有一个与所述的固定环和所述的安装架同轴并位两者之间的凹陷的圆槽，至少在一个槽中有一组孔。
11.根据权利要求10所述的悬挂装置，其特征在于所述的孔是盲孔
12.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于作用在悬挂装置上的反向加速度限制在两个加速输入。
13.一种手提式燃烧动力工具的燃烧室风扇电动机用的悬挂装置，该工具被制造和配备用来驱动一个叶轮将紧固件钉进工件，燃烧室燃烧时工具使电动机产生一个向上的轴加速度，当活塞伸出触及缓冲器时使电动机产生一个反向的轴加速度，至少其中一个加速度使电动机相对于工具振动，所述的悬挂装置包括多个可调的悬挂构件，其中至少一个减小电动机的轴加速度和减弱电动机相对于工具的振动。所述的悬挂构件的制造和配置使得电动机因上下往复加速度而产生的振动被保持在25g’s以下。
14.根据权利要求13所述的悬挂装置，其特征在于所述的悬挂构件可使打钉时电动机的轴加速度不大于80g。
15.根据权利要求13所述的悬挂装置，其特征在于所述的悬挂构件包括一个整体地固定在电动机固定环上的弹性片和一个与该环径向隔开的气缸头安装架，所述的弹性片固定在所述的环和所述的安装架上。
16.根据权利要求15所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片有一个内段、外段和一个中段，中段较内段和外段薄。
17.根据权利要求16所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片的中段有一组孔。
18.根据权利要求15所述的悬挂装置，其特征在于所述的弹性片是被断开的，以便将火花塞插入燃烧室。
19.根据权利要求17所述的悬挂装置，其特征在于所述的孔全部位于中段的上表面和下表面上。
20.一种手提式燃烧动力工具的燃烧室风扇电动机用的悬挂装置，该工具被制造和配备用来驱动一个叶轮将紧固件钉进工件，在电动机的起始位置上，当燃烧室燃烧时工具使电动机产生一个向上的轴加速度，当活塞伸出触及缓冲器时使电动机产生一个反向轴加速度，至少其中一个加速度使电动机相对于工具振动，所述的悬挂装置包括多个可调的悬挂构件，其中至少一个减小电动机的加速度和减弱电动机相对于工具的振动，所述的悬挂构件的制造和配置能使电动机在全部工作温度条件下，在进行下一次点火之前返回到其燃烧前的起始位置。
全文摘要
一种将燃烧室风扇电动机装在手提式燃烧动力工具内的悬挂装置,它包括一个橡胶弹性片,固定在一个电动机固定环和气缸头安装架之间。悬挂装置至少可以减小电动机的一个轴向加速度并减弱电动机相对于工具的振动。该弹性片的上表面和下表面上有多个同轴槽,并且在上表面上有许多孔,以提供工具性能所需要的弹性。
文档编号B25C1/08GK1222432SQ9812588
公开日1999年7月14日 申请日期1998年12月22日 优先权日1997年12月22日
发明者拉里·莫勒 申请人:伊利诺斯工具工程有限公司