对多方向旋转电机的吸入空气在单个旋转方向上的控制的制作方法
【专利摘要】通过限制流入工具的电机中的气流减少动力工具的功率输出的机构。功率调节器可以仅在旋转方向中的一个，例如正向（或顺时针）方向实现，并且可以独立于正向/反向机构以避免用户混淆触觉反馈的来源。通过限制输入电机的空气，而不是排出电机输出端，该机构防止浪费功率输出。此外，功率调节机构可以靠近电机以更有效地限制气流。
【专利说明】
对多方向旋转电机的吸入空气在单个旋转方向上的控制
技术领域
[0001 ]本发明一般涉及对旋转工具(比如气动或液压动力工具)输出的功率的量进行控制。更特别地，本发明涉及通过限制进入旋转电机的、用于电机两个旋转方向中的仅一个方向的空气或流体的量控制功率输出。【背景技术】
[0002]动力工具通常使用气动或液压机构以驱动该工具。例如，冲击扳手使用具有转子的旋转电机，该电机接纳加压空气或流体，以使工件产生旋转力。该加压空气或流体使电机的转子旋转。
[0003]许多时候，用户可能希望扭转动力工具的旋转方向，例如，当工件带左手螺纹时， 或当用户希望用动力工具松开该工件而不是拧紧该工件时。传统的动力工具包括换向机构，该换向机构改变工具的旋转方向，使得用户可以在工具的顺时针和逆时针旋转方向之间切换。这通常由将加压空气或流体的内部方向从转子的一侧切换至另一侧的内部阀组件来实现。
[0004]类似地，常规的动力工具包括一机构，从而通过控制使转子有效地转动的加压空气或流体的量来控制该工具的功率输出。但是，这样的电动工具不能独立地调节该工具的顺时针或逆时针旋转方向中的仅一个方向的功率输出。相反，这样的工具在未经斟酌的情况下，调节顺时针和逆时针方向。然而，通常希望有区别地调节顺时针和逆时针旋转方向的功率输出。例如，通常希望在拧紧工件时(比如在顺时针方向操作工件时)，需要较小的功率，而在松开工件(比如在逆时针方向操作工具时)时，需要不受限制的或最大化的功率。但是，由于一些电动工具调节两个旋转方向的功率输出，而不进行区分，因此常规系统不能控制旋转方向中的仅一个方向的功率输出。此外，工具通常调节使用与正向和反向机构相同的机构调节功率，使用户将来自正向和反向机构的触觉反馈混淆为功率调节器的触觉反馈。
[0005]此外，一些动力工具通常通过使递送至电机转子的一定量的加压空气重新定向并释放，以降低使电机的转子有效地旋转的加压空气的量，从而调节功率。所释放的空气的压力通常是从工具释放至环境中，常称为“排出”。因此，这样排出的空气被浪费掉，并且未经使用，从而增加成本和时间(例如，由于所释放的和未经使用的空气，空气加压机必须更频繁地运转)。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例包括通过选择性地控制递送至电机转子的空气或流体的量控制气动或液压动力工具的顺时针和逆时针旋转方向中的一个方向的功率输出的方法和系统。 功率调节器可以独立于正向/反向选择机构，从而提供其自身的、单独的触觉反馈。通过控制输入转子的空气或流体的量，而不是允许递送至转子的不希望的空气“排出”，本发明实现了较大的功率效益和较少的浪费。另外，由于功率调节机构靠近电机，所述机构可以更有效地控制空气或流体流动，并提供紧凑和符合人体工程学的构造。
[0007]本发明的实施例广泛地包括通过包括板、阀，和限制器活塞控制流入具有转子的旋转电机的空气或流体的机构，该板具有管道和使一定量的空气或流体通向电机转子的通道，该阀适于插入该管道中并且保持在该板内以控制电机的旋转方向，在该位置，所述阀可由用户选择性地移动以选择操作电机的顺时针和逆时针旋转方向中的一个方向，所述限制器活塞设置在所述板内，并且可在受限位置和不受限位置之间选择性地移动，在该受限位置，所述活塞至少部分地覆盖开口并且控制进入电机转子的空气或流体的量，在不受限位置，所述开口基本上不受活塞的限制，并允许基本上不受限制的空气或流体流入电机转子中，以使旋转功率最大化。
[0008]另一实施例是一种工具，其包括电机、控制机构，该电机适于利用加压空气或流体驱动工具，该控制机构可操作地连接至电机和包括板、阀，和活塞，该板具有管道和开口，所述开口允许空气或流体流入电机转子，该阀适于插入所述管道中并且保持在所述板内，所述阀可由用户选择性地移动以选择操作该工具的顺时针或逆时针方向中的任何一个方向， 所述活塞设置在所述板内，并且可在受限位置和不受限位置之间选择性地移动，在所述受限位置，所述活塞至少部分地覆盖所述开口并且限制进入电机转子的空气或流体的量，在不受限位置，所述开口基本上不受活塞限制，并且允许基本上不受限制的空气或流体流入电机转子中以使旋转功率最大化。
[0009]此外，另一实施例是一种在工具内引导空气的方法，该方法包括使电机运转，从而向工具的转子提供空气、在操作的顺时针或逆时针方向中的一个方向操作工具，并且仅在顺时针方向操作所述工具时驱动销以控制进入工具的电机中的气流。【附图说明】
[0010]为了易于理解本发明，在此描述带附图的实施例，结合下面的说明，将会更好地理解和领会本发明、其结构和操作，以及其许多优点。
[0011]图1为根据本申请的实施例的工具的前透视分解图。
[0012]图2为组装好并设置在较高限制位置的工具的顶部透视图。
[0013]图3为组装好并设置在较低限制位置的工具的顶部透视图。
[0014]图4为根据本申请的实施例的、与气缸组装在一起的工具的顶部透视图。【具体实施方式】
[0015]虽然本发明的实施例可以有很多形式，图中展示出、并将在本文中详细描述的包括优选实施例的本发明的实施例，应该理解的是，本公开为本发明原理的举例，且不用于将本发明广泛的方面限制到所说明的实施例中。
[0016]虽然本发明讨论的是气动工具，例如冲击扳手，可以理解的是，本发明可以与任何流体或空气驱动工具，比如液压工具，一起使用，而不脱离本发明的范围和本质。
[0017]本发明的实施例广泛地包括用于控制具有输出端的动力工具，例如气动工具，在该工具的第一和第二旋转输出方向(比如顺时针和逆时针)中仅一个方向的旋转功率的方法和系统。该系统通过限制性地控制流入电机转子的气流的量控制功率输出。此外，该功率控制机构可以独立于换向机构以避免用户混淆。通过控制输入电机转子的空气的量，而不是排出递送至转子的空气，本发明防止浪费功率，比如以加压空气或流体的形式。此外，由于该功率控制机构靠近所述电机，该机构更有效地控制流入转子的气流并使该工具的设计紧凑且经济。
[0018]参考图1-4,所示功率控制机构100具有气缸105,该气缸105接纳用于旋转工具的电机转子的加压空气。所述气缸105可以连接至板110，并且垫圈115设置在气缸105和板110 之间，从而在气缸105和板110之间创建基本上不漏气和不漏流体的连接。该垫圈115可以包括第一垫圈部分115a和第二垫圈部分115b，该第一垫圈部分115a与第一板部分110a对准， 该第二垫圈部分115b与第二板部分110b和第三板部分110c对准。特别地，该垫圈115可以包括垫圈周缘120和垫圈隔件125,该垫圈隔件125将所述垫圈划分为第一垫圈部分115a和第二垫圈部分115b。类似地，所述板110可以包括板周缘130、板隔件135，和壁140，该板周缘 130围绕板110的外周延伸，该板隔件135轴向地划分所述板110，该壁140使第二板部分11 Ob 与第三板部分ll〇c分开。扣件200,比如螺钉或铆钉，也可以用于使该板110连接至该气缸 105,或任何其它部件。该扣件200可以是能够将两个或更多个部件紧固在一起的任何物体。 例如，该扣件200可以为任何类型的螺钉、螺栓、铆钉、钉子、粘合剂、焊接，或能够使两个物体连接在一起的任何其它机构。[0019 ]所述气缸105容纳电机的转子，该转子旋转以向动力工具的输出端提供功率。常规工具常在气缸中包括阀或其它设备，以“排出”进入该气缸的过多的空气，从而控制功率输出，浪费空气，而减低电机的功率输出。但是，本发明限制或控制进入容纳转子的气缸105的空气的量，以提供期望的功率输出，而不是从该气缸中排出过多的空气。
[0020]所述板110可以包括管道145,该管道145适于接纳阀150,所述阀150具有屏障155， 该屏障155将加压空气选择性地引入所述气缸105中，并且由此引入转子中，从而便于电机转子的顺时针或逆时针旋转方向转变为该工具的输出端的分别的顺时针和逆时针旋转方向。例如，该阀150可以在第一位置对准，使得屏障155将加压空气引向第一方向(例如，引向第一板部分ll〇a)，使得该动力工具在顺时针方向操作，或该阀150可以在第二位置对准，使得该屏障155将加压空气引向第二方向(例如，引向第二板部分110b)，使得该动力工具在逆时针方向操作。在一个实施例中，该逆时针方向是不受限制的，以允许最大化的、不受限制的空气压力递送至所述转子中，从而使逆时针方向的旋转功率最大化。在实施例中，用户可在第一和第二位置之间选择性地旋转所述阀150以选择所述工具的顺时针或逆时针旋转方向中的任何一个方向。
[0021]参考图2和3,所示机构100被选定在正向(或顺时针)方向操作，因为该屏障155对准第三板部分ll〇c，从而使来自第三板部分110c的空气通过。例如，如果在反向方向操作该机构100和动力工具，该屏障155会向第一板部分110a对准。结果，当在相反方向操作时，该机构100在基本上全功率输出容量下操作该电极，并且流入气缸105中的空气基本上不受限制。用户可以以任何方式(例如旋转阀150)选择正向或反向机构，并且，在这样做时，可以使该屏障155转向第一板部分110a或第三板部分110c，从而选择操作的正向或反向方向。
[0022]所述板110还可以包括气缸160,该气缸160适于接纳偏压元件165、控制活塞170、 和销175。0环180可以围绕销175周向地设置在第一凸块，当销175设置在所述气缸160中，并且偏压元件165可以围绕销175的延伸部190周向设置并紧靠第二凸块195,从而形成可以由用户可移动地驱动以控制流入所述机构100的电机中的空气的量的弹性偏压元件时，在气缸的内壁和销175之间提供基本上不漏气体的或不漏流体的密封。[〇〇23] 该活塞170可以以任何已知的方式连接至所述销175。例如，该活塞170可以用粘合剂或扣件连接至销175,或可以基于所述活塞170和所述销175之间的干涉配合或卡扣配合连接至销175。在一些实施例中，该活塞170可以由橡胶或其它柔性材料制成，并且所述销 175可通过所述活塞170的开口插入到所述柔性材料中。可以在活塞170和销175之间实现任何其它连接机构而不脱离本发明的本质和范围。[〇〇24] 该机构100可以包括第一开口 205和第二开口 207，该第一开口连接第一板部分 115a和气缸105的第一部分，该第二开口 207连接第二110b和第三板部分110c与气缸105的第二部分。例如，当在反向或逆时针方向操作时，该第一开口 205可以将来自板110的气流引入气缸105中，当在正向或顺时针方向操作时，该第二开口 207可以将来自板110的气流引入气缸105中。该开口205,207可以是通向气缸105的进气口和来自板110的排气口，从而基于阀150的定位，向气缸105选择性地提供空气。例如，当阀150的屏障155将空气引向第一板部分110a时，该第一开口 205可以向该气缸105提供必要的空气，并且当该屏障155将空气引向第二110b和第三110c板部分时，该第二开口可以向该气缸105提供必要的空气。[〇〇25] 该机构100通过轴向地移动活塞170以改变通向气缸105的第二开口 207的尺寸和表面积控制进入气缸105的加压空气的量。例如，如图2所示，该活塞170可以部分覆盖第二开口 207,从而减少第二开口 207的尺寸。因此，为了限制功率输出，该活塞170降低流入气缸 105中的空气的量，而不是允许量不受限制的空气流入电机中并排出过多的空气以降低功率输出。因此，该机构100通过例如，仅控制在顺时针方向的功率输出，实现功率的有效分布，同时允许在相反方向，例如逆时针方向，的功率最大化。
[0026]所述销175向内驱动以使用任何方法在空气受限位置操作该机构100。例如，按钮能向内驱动所述销，或者旋钮，该旋钮基于旋钮(例如，凸轮机构)的旋转使销175旋转并使销175轴向移位。销175的轴向驱动使活塞170选择性移动以控制第二开口 207的尺寸，从而控制递送至所述气缸105的加压空气的量。例如，如果该销175仅稍微向内驱动，则该活塞 170仅仅部分地限制第二开口 207,以稍微减小该第二开口 207的尺寸从而稍微减少递送至气缸105的空气的量。可以理解的是，用户使销175轴向向内移动的越多，活塞170对该第二开口 207的限制越多，从而减小该第二开口 207的尺寸，这就减少了递送至气缸105的加压空气的量。可以进一步理解的是，由于该活塞170仅影响该第二开口 207的尺寸，因此，其仅影响为电机的一个旋转方向递送的空气的量，而不影响另一方向的的空气的量。因此，例如， 销175的运动仅控制顺时针方向的功率输出，而不控制逆时针方向的功率输出。在这样的配置中，当选择逆时针旋转方向时，比如当移除或松开工件时，可以利用最大的旋转输出，这是理想的，并且不修改顺时针旋转方向的功率限制。在另一方面，当选择工具的顺时针旋转方向时，比如当拧紧工件时，可以利用受控的旋转输出。
[0027]该机构100还可以包括用于在机构100操作期间保持阀150的位置的支架210。该支架210可以为弧形或圆柱形主体，该弧形或圆柱形主体连接至所述板110并基本上保持阀 150并防止该阀150在动力工具操作期间离开原位。因此，该支架210允许该阀150围绕阀150 的纵轴旋转并且基于用户控制旋转以选择操作的顺时针或逆时针旋转方向。即，当用户使该阀150在第一旋转方向旋转时，所述屏障155与阀150—起旋转并且使自身对准与动力工具的转子的期望旋转方向基本上相切的方向。通过用支架210保持阀150的定位，该阀150可以在管道145内旋转并且在阀150的轴端处连接至该动力工具的其它部件，从而避免阀150 的轴向移位。
[0028]该偏压元件165可以围绕销175在延伸部190处延伸，使第二凸块195紧靠在弹性元件165的一端上。结果，朝基本上不会限制空气的第二位置弹性偏压该机构100,如图3所示， 并且因此获得最大的功率输出。但是，如果用户选择驱动所述销175并轴向向内推动该销， 所述机构100可以在可变的受限制位置操作，在该受限制位置，可以基于销175轴向向内驱动的量通过限制控制进入气缸105的空气的量，如图2所示。
[0029]如图所示，该偏压元件165为螺旋弹簧，但所述偏压元件165可以为片簧、扭簧或双扭转弹簧，拉簧，加压弹簧，锥形弹簧，或仅仅是弹性偏压所述壁140和第二凸块195的物体。 进一步地，所述偏压元件165不必是弹簧，或甚至不必是弹性偏压设备，并且可以是向所述壁140和第二凸块195施加电、磁、机械或任何其它类型的力从而使所述机构100更好地偏压在不受限位置的任何物体。可以以其它器具实现所述偏压元件165,而不脱离本发明的本质和范围。[〇〇3〇]在此使用的术语“连接”及其功能等同的表达不是必然限定为两个或更多个部件的直接的机械连接。相反，术语“连接”及其功能等同的表达意为两个或更多个物体、特征、 工件，和/或环境物质的直接或间接的、机械、电力，或化学连接。在一些实施例中，“连接”也意为一个物体与另一物体集成。
[0031]上述说明以及附图仅为示例，并非限制本发明。虽然展示和/或描述了具体的实施例，对于本领域技术人员来说，在不偏离本申请的精神和广泛面的情况下可做出修改和改善。以恰当的观点来看，本发明的实际保护范围限定在以下权利要求中。
【主权项】
1.一种用于控制递送至电机转子的加压流体或空气量的机构，所述电机具有适于在 第一和第二旋转方向中的任何一个方向旋转的输出端，所述机构包括:板，其具有第一和第二开口，每个开口允许通向所述转子的加压流体或空气的通路，其 中当加压流体或空气穿过所述第一开口时，所述输出端在第一旋转方向旋转，并且当加压 流体或空气穿过所述第二开口时，所述输出端在第二旋转方向旋转；以及活塞，其设置在所述板内，并且可相对于所述第一开口移动以选择性地控制所述第一 开口的尺寸，其中所述活塞可在受限位置和不受限位置之间移动，在该受限位置，所述活塞 使所述第一开口的尺寸最小化，在该不受限位置，所述活塞使所述第一开口的尺寸最大化。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述板还包括管道，所述管道具有阀，所述 阀可由用户移动以使加压流体或空气穿过第一和第二开口中的任何一个，从而选择所述输 出端的第一和第二旋转方向中的任何一个。3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，其进一步包括销，所述销连接至所述活塞。4.根据权利要求3所述的机构，其特征在于，其进一步包括弹性元件，所述弹性元件可 操作地连接至所述销以朝不受限位置弹性地偏压所述活塞。5.根据权利要求3所述的机构，其特征在于，所述销包括凸块，并且所述板包括壁，其中 所述弹性元件抵住所述凸块和所述壁弹性地偏压。6.根据权利要求2所述的机构，其特征在于，所述阀可旋转地移动以选择所述第一和第 二旋转方向中的一个方向。7.根据权利要求2所述的机构，其特征在于，所述阀包括可在第一和第二位置之间选择 性地移动的屏障，其中，当所述屏障设置在第一位置时，所述屏障引导空气以使所述输出端 在第一旋转方向操作，并且当所述屏障设置在第二位置时，所述屏障引导空气以使所述输 出端在第二旋转方向操作。8.根据权利要求7所述的机构，其特征在于，所述板包括板隔件，所述板隔件将所述板 划分为第一部分和第二部分，其中当所述输出端在第一方向操作时，所述屏障适于将空气 引向所述第一部分，并且当所述输出端在第二方向操作时，所述屏障适于将所述空气引向 第二部分。9.根据权利要求8所述的机构，其特征在于，所述活塞靠近所述第一部分并且适于控制 仅通向第一部分的气流。10.—种工具，其包括:电机，其具有转子和输出端，所述转子适于用空气或流体操作，所述输出端在第一和第 二旋转方向中的任何一个方向旋转；以及用于对操作转子的空气或流体的量和方向进行控制的机构，所述机构包括:板，其具有第一和第二开口，每个开口允许通向所述转子的空气或液体的通路，其中当 空气或流体穿过所述第一开口时，所述输出端在第一旋转方向旋转，并且当空气或流体穿 过所述第二开口时，所述输出端在第二旋转方向旋转；以及活塞，其设置在所述板内并且可相对于所述第一开口移动，以选择性地控制所述第一 开口的尺寸，其中所述活塞可在受限位置和不受限位置之间移动，在所述受限位置，所述活 塞使所述第一开口的尺寸最小化，在所述不受限位置，所述活塞使所述第一开口的尺寸最 大化。11.根据权利要求10所述的工具，其特征在于，所述板进一步包括管道，所述管道具有 阀，所述阀可由用户移动以使空气或流体穿过所述第一和第二开口中的一个，从而选择所 述输出端的第一和第二旋转方向中的一个。12.根据权利要求10所述的工具，其特征在于，其进一步包括销，所述销连接至所述活塞。13.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，其进一步包括弹性元件，所述弹性元件 可操作地连接至所述销以朝不受限位置弹性地偏压所述活塞。14.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，所述销包括凸块，并且所述板包括壁，其 中所述弹性元件抵住所述凸块和所述壁弹性地偏压。15.根据权利要求11所述的工具，其特征在于，所述阀可旋转地移动，以选择所述第一 和第二旋转方向中的任何一个。16.根据权利要求11所述的工具，其特征在于，所述阀包括屏障，所述屏障可在第一和 第二位置之间选择性地移动，其中当所述屏障设置在第一位置时，所述屏障引导空气或流 体以使所述输出端在第一旋转方向旋转，并且当所述屏障设置在第二位置时，所述屏障引 导所述空气和流体以使所述输出端在第二旋转方向旋转。17.根据权利要求16所述的工具，其特征在于，所述板包括板隔件，所述板隔件将所述 板划分为第一部分和第二部分，其中当所述屏障设置在第一位置时，空气或流体被引向所 述第一部分，从而使所述输出端在第一旋转方向旋转，并且当所述屏障设置在第二位置时， 空气或流体被引向所述第二部分，从而使所述输出端在第二旋转方向旋转。18.根据权利要求17所述的工具，其特征在于，所述活塞靠近所述第一部分并且适于限 制仅通向第一部分的气流。19.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，所述板进一步包括孔并且进一步包括销， 所述销连接至所述活塞并且设置在所述孔中。
【文档编号】B25F5/00GK105965449SQ201610110672
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】丹尼斯·A·小诺瓦克, 约翰·R·威廉姆斯
【申请人】施耐宝公司