具有快速制動組件的可攜式電動工具的製作方法
2023-05-31 03:09:11 1
專利名稱：具有快速制動組件的可攜式電動工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有改進的制動組件的可攜式電動工具，該制動組件能在操作電動工具後快速地停下電動工具。
背景技術：
具有旋轉輸出的可攜式電動工具被廣泛使用。許多可攜式電動工具沒有制動功能。通常，在操作可攜式電動工具後，操作員必須握住電動工具一段時間直至電動工具的主軸完全停止。然後，操作員可以放下工具。這對操作員而言是耗時且不便的。此外，這種情況具有高的受傷風險。具體地講，當操作員在工具的主軸仍然轉動的時候放下工具，該工具可能傷害其它物品或人員。為處理這一問題，一些可攜式電動工具裝有制動器，以快速並平穩地停下工具，這樣給予操作員更高的安全性和更好的感受。在現有技術領域，停下工具的一種解決方案是使用電控制動器給電動工具提供制動力。該電動工具包括位於電機和電源之間的制動模塊，其用於在電源與電機分離時向電機提供當前有限的制動力。電控制動器具有高的成本和低的可靠性。另一種解決方案是使用機械制動器，類似於在車輛中採用的制動器。具體地講，制動輪被固定於電動工具的電機主軸上，同時覆蓋有橡膠的槓桿適於在壓縮彈簧的力的作用下接觸並停下制動輪。機械制動器的操縱獨立於電機的操作。換言之，操作工具之後，操作員需要執行另外的動作來停下工具。這樣做是繁瑣的。此外，例如，為了更換受主軸驅動的工具頭或刀具，有時在操作工具後需要將工具的主軸鎖定以防止轉動。雖然具有制動器的常規電動工具在操作後能夠快速停下，但它們的主軸並沒有鎖定在合適位置以防止轉動。因此，期望提供一種具有簡單、可靠的制動器的可攜式電動工具，該制動器能夠在操作電動工具後快速並平穩地停止工具主軸的轉動。
發明內容
鑑於現有技術領域中存在的問題，本發明的目的是提供一種具有改進的快速制動器的可攜式電動工具。為達到這一目的，在一方面，本發明提供了一種可攜式電動工具，其包括電機，其具有旋轉主軸；和凸輪制動組件，其包括加裝到主軸上的制動板，制動凸輪，其具有在與制動板相對的位置處承載有摩擦材料的第一表面和形成有至少兩個凸輪部分的第二表面，和固定支撐件，其具有與制動凸輪的第二表面相對且在與制動凸輪的凸輪部分對應的位置處形成有至少兩個凸輪部分的表面，
其中，制動凸輪能夠繞主軸的轉動軸線轉動，且當制動凸輪轉動時，通過制動凸輪的凸輪部分和固定支撐件的凸輪部分之間的凸輪作用，制動凸輪能沿主軸的轉動軸線在兩個方向中的任一方向上移動，從而，摩擦材料移動至與制動板接觸或遠離制動板。根據本發明的一個優選的實施例，所述可攜式電動工具還包括固定在主軸上的風扇，其中，制動板安裝在風扇上，且制動凸輪軸向上布置在固定支撐件和風扇之間。根據本發明的另一個優選的實施例，所述可攜式電動工具還包括啟停裝置，所述啟停裝置適於被致動和釋放，以相應地啟動和關停電機；其中，制動凸輪在運動學上與啟停裝置連接，以便能被啟停裝置轉動，使得當啟停裝置被致動時，制動凸輪朝向固定支撐件移動，以使摩擦材料與制動板脫離接觸；和當啟停裝置被釋放時，制動凸輪遠離固定支撐件移動，以使摩擦材料與制動板緊密接觸。根據本發明的另一個優選的實施例，所述凸輪制動組件還包括復位彈簧，所述復位彈簧連接在制動凸輪和固定支撐件之間，且被構造為向制動凸輪施加復位力；和其中，所述復位彈簧趨向於使制動凸輪沿與由啟停裝置的致動動作弓I起的轉動方向相反的方向轉動。根據本發明的另一個優選的實施例，所述凸輪制動組件還包括形成在制動凸輪上/形成在制動凸輪中的的引導結構，所述引導結構用於當制動凸輪在凸輪作用下沿轉動軸線方向移動時引導制動凸輪相對於固定支撐件轉動。根據本發明的另一個優選的實施例，所述固定支撐件具有圓柱形主體和從圓柱形主體凸出的圓柱形凸出部分，固定支撐件的凸輪部分形成在所述圓柱形主體上；所述制動凸輪具有大致圓環形狀，且可移動地環繞著固定支撐件的圓柱形凸出部分安裝。根據本發明的另一個優選的實施例，所述固定支撐件承載可旋轉地支撐主軸的軸承。根據本發明的另一個優選的實施例，所述制動凸輪的凸輪部分在制動凸輪的圓周方向上對稱地布置；所述固定支撐件的凸輪部分在固定支撐件的圓周方向上對稱地布置。根據本發明的另一個優選的實施例，所述引導結構包括形成於制動凸輪的支柱部分中的引導槽、和形成於固定支撐件的圓柱形主體的外周邊表面上的引導脊，且所述引導槽被構造為適於在其中容納引導脊且可沿引導脊滑動。替代性地，所述引導結構包括形成於制動凸輪的支柱部分上的引導脊、和形成於固定支撐件的圓柱形主體的外周邊表面中的引導槽，且引導脊可在引導槽中滑動。根據本發明的另一個優選的實施例，所述制動凸輪和所述固定支撐件均在凸輪部分之間具有低洼部分，所述低洼部分是平坦的或凹入的。本發明提供了一種具有新的凸輪制動機構的可攜式電動工具，所述凸輪制動機構在運動學上與啟停裝置相聯接並可由啟停裝置自動地操作。因此，本發明的凸輪制動組件是簡單且易於操作的。另外，用於制動的凸輪作用區域大，這實現了平穩、快速和可靠的制動和鎖定。本發明的凸輪制動器思想能夠被用在圓鋸、角磨機、大理石切割機和輸出方式為旋轉的此類電動工具上。
下面，將通過閱讀參考附圖所作的詳細說明進一步理解本發明，在附圖中圖1是示出了根據本發明的一個實施例的可攜式電動工具的一部分的示意性剖視圖；圖2是圖1的可攜式電動工具的凸輪制動組件的制動凸輪的沿與圖1相同的方向所作的示意性前視圖；圖3是沿圖1中的箭頭A所示的方向所作的制動凸輪的示意性俯視圖；圖4是沿圖1中的箭頭B所示的方向所作的制動凸輪的示意性側視圖；圖5是圖1的可攜式電動工具的凸輪制動組件的固定支撐件的沿與圖1相同的方向所作的示意性前視圖；圖6是沿圖1中的箭頭A所示的方向所作的固定支撐件的示意性俯視圖；以及圖7是沿圖1中的箭頭B所示的方向所作的固定支撐件的示意性側視圖。
具體實施例方式現在，將參考圖1來描述根據本發明的一個優選的實施例的可攜式電動工具。所述可攜式電動工具包括殼體(未示出);電機2，其固定地安裝在殼體中，且具有限定出旋轉軸線Z的旋轉主軸6 ;風扇4，其固定到旋轉主軸6，從而可被主軸旋轉來冷卻電機；和固定支撐件50，其固定到殼體或與殼體整體形成，且用於承載可旋轉地支撐主軸6的軸承8。所述可攜式電動工具還包括制動組件，所述制動組件用於在工具的操作結束後停止主軸的轉動。所述凸輪制動組件主要包括環形制動板10、制動凸輪30和摩擦材料墊12，其中，所述環形制動板10安裝在風扇4的前表面上(該表面背向電機2)，所述制動凸輪30布置在固定支撐件50和風扇4之間,所述摩擦材料墊12在向後朝向制動板10的位置處安裝在制動凸輪30的後表面上。如圖2-4所示，制動凸輪30以大致圓環形狀形成，其具有中心孔和相反的前表面31a和後表面31b。所述前表面31a向前面向固定支撐件50，而所述後表面31b向後面向風扇4。後表面31b是大致平坦的，且形成有環形凹部37，以在其中容納摩擦材料墊12。前表面31a具有較低部分和至少兩個凸輪部分40 (在所述的實施例中為兩個，但多於兩個也是可行的)，所述至少兩個凸輪部分40從較低部分向前突出，且對稱地布置在制動凸輪30的圓周方向上。每個凸輪部分40分別具有頂點部分(距離較低部分的最高部分)40a和過渡部分40b和40c，所述過渡部分40b和40c在頂點部分和較低部分之間光滑地形成。較低部分可以是平坦部分或凹入部分。如圖5-7所示，固定支撐件50具有圓柱形主體和圓柱形凸出部分52。所述主體具有環形的後表面51,所述後表面51向後面向制動凸輪30的前表面31a,且圓柱形凸出部分52從後表面51的內圓周向後凸出。固定支撐件50沿旋轉軸線Z的方向是中空的，用以容納軸承8和使主軸6從其中通過。凸出部分52具有外圓柱形周邊表面，所述外圓柱形周邊表面對應於制動凸輪30的中心孔的內表面。在如圖1所示的該工具的組裝狀態下，凸出部分52被嵌入到制動凸輪30的中心孔中，且使制動凸輪30可沿旋轉軸線Z雙向運動和繞旋轉軸線Z轉動。固定支撐件50的後表面51具有較低部分(平坦部分或凹入部分)和凸輪部分60，所述凸輪部分60從較低部分向後突出，且在固定支撐件50的圓周方向上對稱地布置。凸輪部分60的數目等於制動凸輪30的凸輪部分40的數目。雖然在所述的實施例中示出了兩個凸輪部分60，但多於兩個也是可行的。每個凸輪部分60分別具有頂點部分(距離較低部分的最高部分)60a和過渡部分60b和60c，所述過渡部分60b和60c在頂點部分和較低部分之間光滑地形成。當制動凸輪30和固定支撐件50被組裝到一起時，在固定支撐件50的凸出部分52被嵌入穿過制動凸輪30的中心孔的情況下，固定支撐件50的後表面51和制動凸輪30的前表面31a互相接觸。當制動凸輪30繞旋轉軸線Z轉動時，制動凸輪30的凸輪部分40接觸固定支撐件50的凸輪部分60和較低部分，且沿固定支撐件50的凸輪部分60和較低部分移動，使得制動凸輪30朝向和遠離固定支撐件50移動。具體地講，當制動凸輪30的頂點部分40a從其面對的頂點部分60a向固定支撐件50的較低部分移動時，制動凸輪30沿圖1中示出的箭頭Rl所示的旋轉軸線Z的方向向著固定支撐件50移動；當頂點部分40a從其面對的固定支撐件50的較低部分向頂點部分60a移動時，制動凸輪30沿圖1中示出的箭頭R2所示的旋轉軸線Z的方向遠離固定支撐件50移動。通過以上所述的制動凸輪30和固定支撐件50之間的凸輪作用，制動凸輪30獲得軸向移動。因此，由制動凸輪30承載的摩擦材料墊12相應地朝向和遠離由風扇4承載的制動板10移動。當摩擦材料墊12接觸制動板10時，主軸6的旋轉能夠被限制，因而，向電機2執行制動。當摩擦材料墊12遠離制動板10時，主軸可被旋轉。圖1示出了該工具的停用狀態，其中，頂點部分40a直接面對且接觸頂點部分60a，因而，摩擦材料墊12通過制動凸輪30被推壓到制動板10上。為實現制動凸輪30相對於固定支撐件50的轉動，制動凸輪30設有致動條35，所述致動條35在所述兩個凸輪部分40 (或者當凸輪部分40的數目大於兩個時，其中的兩個)之間的中間位置處形成於制動凸輪30的圓環體的外圓周表面上，並從所述外圓周表面徑向地延伸。致動條35在接近其末端處形成有凹部36，以在運動學上將致動條35與工具的啟停裝置100連接。啟停裝置及其與致動條35之間的運動學連接在圖3中示意性地示出。本領域技術人員能夠理解，所述啟停裝置可以具有任意適合的形狀和結構，且所述啟停裝置與致動條之間的運動學連接能夠通過任意適合的運動機構來建立。例如，可使用傳動機構將致動條35與啟停裝置連接，以將啟停裝置的致動動作轉換為致動條35沿圖3中的箭頭S所示的方向的移動，從而使制動凸輪30沿圖3中的箭頭SI所示的方向繞旋轉軸線Z轉動，這實現了使制動凸輪30沿圖1中的箭頭Rl所示的方向向著固定支撐件50移動。致動條35還形成有整體式的支柱部分32，所述支柱部分32從致動條的前表面向前延伸。支柱部分32形成有引導槽33和連接端部34，其中，所述引導槽33面向固定支撐件50的主體的外圓周表面，所述連接端部34用於連接下面描述的復位彈簧的端部。在固定支撐件50的主體的外圓周表面上，在與引導槽33嚙合的位置處沿一軌跡形成有引導脊16，當制動凸輪30藉助於由啟停裝置致動的致動條35在制動凸輪30和固定支撐件50之間的凸輪作用下轉動時，所述軌跡對應於引導槽33的移動路徑。上述弓I導脊和弓I導槽可以以顛倒的方式布置。也就是說，支柱部分32可形成有引導脊，所述引導脊可在形成於固定支撐件50中的引導槽中滑動。復位彈簧18被用來將制動凸輪30拉至圖1中示出的它的初始位置。所述復位彈簧是具有兩個端部的拉伸螺旋彈簧，其中，一個端部連接到形成於制動凸輪30的支柱部分32上的連接端部34，而另一個端部連接到連接部件55，所述連接部件55形成於固定支撐件50的主體的外圓周表面上。復位彈簧18常態下向制動凸輪30的支柱部分32施加回復力，所述回復力趨向於沿圖3和圖6中的箭頭S2所示的方向拉動制動凸輪30，所述箭頭S2所示的方向與箭頭SI所示的方向相反。當啟停裝置被釋放時，在復位彈簧18的拉力作用下，制動凸輪30沿箭頭S2所示的方向繞旋轉軸線Z轉動，這實現了使制動凸輪30沿圖1中箭頭R2所示的方向遠離固定支撐件50移動。由制動凸輪30承載的摩擦材料墊12向由風扇4承載的制動板10移動並接觸制動板10，因而向電機2執行制動。可以理解的是，雖然在每個頂點部分40a的相反的兩邊都形成有相應的過渡部分40b和40c(且在每個頂點部分60a的相反的兩邊都形成有相應的過渡部分60b和60c)，但是僅其中一個在制動凸輪30和固定支撐件50之間的凸輪作用中起作用。具體地講，只有圖3和圖6中示出的過渡部分40b和過渡部分60b在凸輪作用中互相接合，而過渡部分40c和過渡部分60c在凸輪作用中未被接觸到。制動凸輪30的旋轉角被設成:允許每個頂點部分40a從直接面向的對應的頂點部分60a的位置，沿著對應的過渡部分60b，移動到與對應的固定支撐件50的較低部分接觸的位置。因此，對於如圖3所示的具有弧度角α的過渡部分40b和如圖6所示具有弧度角β的過渡部分60b，引導脊16可繞旋轉軸線Z延伸一個弧度角，所述弧度角等於或稍大於弧度角α和β中較大的一個。引導脊16可具有位於支柱部分32的移動路徑末端處的止動部16a，以防止支柱部分32被啟停裝置沿引導脊16拉到超過移動路徑極限位置。可設有類似的止動部(未示出)，以防止支柱部分32被復位彈簧沿引導脊16拉回到超過另一移動路徑極限位置。根據上述的可攜式電動工具，當該工具處於停用狀態時，制動凸輪30位於圖1中示出的相對於固定支撐件50的位置處，即，頂點部分40a直接面向頂點部分60a並與之接觸。因此，摩擦材料墊12接觸制動板10以限制主軸6的旋轉。當操作員通過致動啟停裝置來操作工具時，啟停裝置沿箭頭S所示的方向拉動致動條35,因此,制動凸輪30沿箭頭SI所示的方向轉動。因此,制動凸輪30在上述的凸輪作用下向固定支撐件50移動，且摩擦材料墊12遠離制動板10移動；因此，制動凸輪30釋放主軸6而允許主軸旋轉。通過致動條35的力矩，復位彈簧被支柱部分32拉伸。當工具的操作結束或應當停下時，操作員釋放啟停裝置。因此，電機的電力供應被斷開。在復位彈簧18的拉力作用下，制動凸輪30沿箭頭S2所示的方向轉動，因此制動凸輪30在上述的凸輪作用下遠離固定支撐件50移動，且摩擦材料墊12向制動板10移動並與之接觸；因此，制動凸輪30向主軸6執行制動以限制主軸的旋轉。可以看出，本發明的基本思想是，為可攜式電動工具提供凸輪制動組件。該凸輪制動組件與啟停裝置連接，並通過啟停裝置被自動地操作，從而，當啟停裝置被啟動時，凸輪制動組件釋放主軸，而當啟停裝置被釋放時，對主軸執行制動。任何能夠構成具有以上功能的凸輪制動組件的結構都落入本發明的範圍內。雖然已經描述了某些實施例，但這些實施例僅作為示例提供，因此並不意圖限制本發明的範圍。隨附的權利要求及它們的等同替換意圖包含落入本發明的範圍和精神內的所有修改、替換和改變。
權利要求
1.一種可攜式電動工具，包括: 電機，其具有旋轉主軸；和 凸輪制動組件，其包括: 加裝到主軸上的制動板， 制動凸輪，其具有在與制動板相對的位置處承載有摩擦材料的第一表面和形成有至少兩個凸輪部分的第二表面，和 固定支撐件，其具有與制動凸輪的第二表面相對且在與制動凸輪的凸輪部分對應的位置處形成有至少兩個凸輪部分的表面， 其中，制動凸輪能夠繞主軸的轉動軸線轉動，且 當制動凸輪轉動時，通過制動凸輪的凸輪部分和固定支撐件的凸輪部分之間的凸輪作用，制動凸輪能沿主軸的轉動軸線在兩個方向中的任一方向上移動，從而，摩擦材料移動至與制動板接觸或遠離制動 板。
2.如權利要求1所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述可攜式電動工具還包括固定在主軸上的風扇，其中，制動板安裝在風扇上，且制動凸輪軸向上布置在固定支撐件和風扇之間。
3.如權利要求1或2所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述可攜式電動工具還包括啟停裝置，所述啟停裝置適於被致動和釋放，以相應地啟動和關停電機； 其中，制動凸輪在運動學上與啟停裝置連接，以便能被啟停裝置轉動，使得: 當啟停裝置被致動時，制動凸輪朝向固定支撐件移動，以使摩擦材料與制動板脫離接觸；和 當啟停裝置被釋放時，制動凸輪遠離固定支撐件移動，以使摩擦材料與制動板緊密接觸。
4.如權利要求3所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述凸輪制動組件還包括復位彈簧，所述復位彈簧連接在制動凸輪和固定支撐件之間，且被構造為向制動凸輪施加復位力；和 其中，所述復位彈簧趨向於使制動凸輪沿與由啟停裝置的致動動作引起的轉動方向相反的方向轉動。
5.如權利要求3或4所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述凸輪制動組件還包括形成在制動凸輪上/形成在制動凸輪中的的引導結構，所述引導結構用於當制動凸輪在凸輪作用下沿轉動軸線方向移動時引導制動凸輪相對於固定支撐件轉動。
6.如權利要求5所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述固定支撐件具有圓柱形主體和從圓柱形主體凸出的圓柱形凸出部分，固定支撐件的凸輪部分形成在所述圓柱形主體上；和 其中，所述制動凸輪具有大致圓環形狀，且可移動地環繞著固定支撐件的圓柱形凸出部分安裝。
7.如權利要求6所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述固定支撐件承載可旋轉地支撐主軸的軸承。
8.如權利要求6所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述制動凸輪的凸輪部分在制動凸輪的圓周方向上對稱地布置；和其中，所述固定支撐件的凸輪部分在固定支撐件的圓周方向上對稱地布置。
9.如權利要求6所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述引導結構包括形成於制動凸輪的支柱部分中的引導槽、和形成於固定支撐件的圓柱形主體的外周邊表面上的引導脊，且所述引導槽被構造為適於在其中容納引導脊且可沿引導脊滑動。
10.如權利要求6所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述引導結構包括形成於制動凸輪的支柱部分上的引導脊、和形成於固定支撐件的圓柱形主體的外周邊表面中的引導槽，且引導脊可在引導槽中滑動。
11.如權利要求1-10中任一所述的可攜式電動工具，其特徵在於，所述制動凸輪和所述固定支撐件均在凸輪部分之間具有低洼部分，所述低洼部分是平坦的或凹入的。
12.如權利要 求1-11中任一所述的可攜式電動工具，其特徵在於，可攜式電動工具是圓鋸、角磨機或大理石切割機。
全文摘要
一種可攜式電動工具包括電機(2)，其具有旋轉主軸(6)；和凸輪制動組件。所述凸輪制動組件包括制動板(10)，其加裝到主軸(6)上；制動凸輪(30)，其承載有摩擦材料且形成有至少兩個凸輪部分；和固定支撐件(50)，其在與制動凸輪(30)的凸輪部分對應的位置處形成有至少兩個凸輪部分。所述制動凸輪(30)可繞主軸(6)的轉動軸線轉動。當制動凸輪(30)轉動時，通過制動凸輪(30)的凸輪部分和固定支撐件(50)的凸輪部分之間的凸輪作用，制動凸輪(30)可沿主軸(6)的轉動軸線在兩個方向中的任一方向上移動，從而摩擦材料被移動至與制動板(10)接觸或遠離制動板(10)。
文檔編號B24B47/00GK103079772SQ201080068539
公開日2013年5月1日 申請日期2010年8月11日 優先權日2010年8月11日
發明者符紀中, 王愛貴, 金松濤 申請人:博世電動工具(中國)有限公司