自平衡机构及电动工具的制作方法

本实用新型涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种自平衡机构及电动工具。

背景技术：

电动工具的使用为操作者带来了极大的便利，节省了大量的劳动力，提高了操作速度和处理效果，受到了操作者的广大欢迎。电动工具以一次性电池包或二次电池包作为电源模块，为工作头提供动力源，适用于园林、农业、建筑业、制造业等多个领域中。

电动工具包括很多种类，其中，在旋转类的电动工具中，由于旋转轴的高速运转，容易引起电动工具的振动，进而产生不平衡量，影响电动工具的操作准确性和操作者的操作舒适度。

技术实现要素：

基于此，有必要针对不平衡量影响电动工具的操作准确性和操作者的操作舒适度的问题，提供一种自平衡机构及电动工具。

一种自平衡机构，包括：至少一个支撑轴承；旋转轴，由所述支撑轴承支撑；至少一个不平衡体，安装于所述旋转轴；至少一个自平衡体，安装于所述旋转轴，所述自平衡体包括安装在所述旋转轴的本体，及可相对于所述本体运动以绕所述旋转轴转动的滚体，所述自平衡体相对所述支撑轴承更靠近所述不平衡体。

上述技术方案至少具有以下技术效果：本技术方案所提供的自平衡机构，支撑轴承用于限制旋转轴的径向位移，也可以提高旋转轴的转动稳定性，减少旋转轴的晃动；自平衡体安装于旋转轴，利用相对本体运动的滚体在高速运转的过程中，在离心力的作用下找到自身的平衡点，来抵消不平衡体在旋转轴的带动下所产生的不平衡量，进而使得电动工具的运行更加平稳，减少振动带来的操作失误和操作者的不适感。自平衡体相对支撑轴承更靠近不平衡体，能够减少自平衡体和不平衡体产生的不平衡力矩。

在其中一个实施例中，所述自平衡体位于所述支撑轴承和所述不平衡体之间。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承、所述不平衡体和所述自平衡体均设有一个，沿所述旋转轴的轴向，所述支撑轴承、所述自平衡体和所述不平衡体依次设置，其中所述自平衡体紧挨所述不平衡体设置。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承的质心与所述自平衡体的质心之间沿所述旋转轴的轴向的距离设为d1，所述支撑轴承的质心与所述不平衡体的质心之间沿所述旋转轴的轴向的距离设为d2，d1/d2的取值范围是0.6至0.8。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承和所述不平衡体均设有一个，所述自平衡体设有两个，分别定义为第一自平衡体和第二自平衡体，沿所述旋转轴的轴向，所述第二自平衡体、所述支撑轴承、所述第一自平衡体和所述不平衡体依次设置。

在其中一个实施例中，所述第一自平衡体紧挨所述不平衡体设置，所述第二自平衡体紧挨所述支撑轴承设置。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承和所述自平衡体均设有多个，多个所述支撑轴承和多个所述自平衡体依次交替设置。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承设有多个，至少一个的所述自平衡体设置于多个所述支撑轴承形成的限定区域内。

在其中一个实施例中，所述支撑轴承设有多个，至少一个的所述自平衡体设置于多个所述支撑轴承形成的限定区域外。

在其中一个实施例中，所述不平衡体位于所述旋转轴的任一位置。

一种电动工具，包括如上任一实施例所述的自平衡机构。

上述技术方案至少包括以下技术效果：本技术方案所提供的电动工具采用如上任一实施例所述的自平衡机构，支撑轴承用于限制旋转轴的径向位移，也可以提高旋转轴的转动稳定性，减少旋转轴的晃动；自平衡体套设于旋转轴，利用相对本体运动的滚体在高速运转的过程中，在离心力的作用下找到自身的平衡点，来抵消不平衡体在旋转轴的带动下所产生的不平衡量，进而使得电动工具的运行更加平稳，减少振动带来的操作失误和操作者的不适感。自平衡体相对支撑轴承更靠近不平衡体，能够减少自平衡体和不平衡体产生的不平衡力矩。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的自平衡机构的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的自平衡机构的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例的自平衡机构的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例角磨机的结构示意图；

图5为图4所示角磨机的另一结构示意图；

图6为图5所示角磨机的自平衡机构的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例直磨机的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例砂光机的结构示意图；

图9为本实用新型一实施例摆动机的结构示意图。

其中：

100、自平衡机构110、支撑轴承120、旋转轴

130、不平衡体140、自平衡体142、环状本体

144、滚球146、第一自平衡体148、第二自平衡体

150、齿轮160、顶板法兰

200、角磨机210、电源模块220、机身

230、护罩242、第一安装部244、第二安装部

250、辅助手柄

300、直磨机310、支撑轴承320、支撑轴承

330、支撑轴承340、自平衡体350、自平衡体

400、砂光机410、支撑轴承420、支撑轴承

430、自平衡体

500、摆动机510、支撑轴承520、支撑轴承

530、自平衡体

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1至图3，本实用新型的实施例提供了一种自平衡机构100，包括：至少一个支撑轴承110；旋转轴120，由支撑轴承110支撑；至少一个不平衡体130，安装于旋转轴120；至少一个自平衡体140，安装于旋转轴120，自平衡体140包括安装在旋转轴120的本体142，及可相对于本体142运动以绕旋转轴120转动的滚体144，自平衡体140相对支撑轴承110更靠近不平衡体130。

支撑轴承110用于限制旋转轴120的径向位移，也可以提高旋转轴120的转动稳定性，减少旋转轴120的晃动。

图1至图3所示的齿轮150可以带动旋转轴120的旋转，旋转轴120可以带动自平衡体140和不平衡体130的旋转。顶板法兰160用于锁定限位不平衡体130，当然，如果不平衡体130可以依靠自身结构与旋转轴120紧密配合，不发生轴向位移，也可以舍弃顶板法兰160。

本体142可以是带有通孔的环状本体，环状本体包括密封的环形滚道及设置于环形滚道内的滚体144，滚体144可以是滚球、滚柱等。具体地，环形滚道可以由配合安装的法兰盖和法兰座形成，环状本体可以通过可拆卸地方式设置于旋转轴120，也可以通过不可拆卸的方式设置于旋转轴120，本实用新型的实施例中并不限制自平衡体140的设置方式。在高速运转的过程中，环形滚道内的滚体144依靠离心力可以自动找到平衡点，从而减少电动工具的振动。为了保证旋转轴120匀速转动过程中，滚体144的分布更易于趋于中心对称，滚体144的个数可以选择为偶数个，例如4个，6个或者8个等。

由于不平衡体130的不平衡量，导致不平衡体130的质心a2偏离旋转轴120的轴线x。自平衡体140则可以在转动的过程中，利用滚体144依靠离心力自动找到平衡点，使得自平衡体140的质心a1与不平衡体130的质心a2处于旋转轴120的轴线x相反的两侧，从而使得自平衡体140的和不平衡体130的等效质心a更贴近或位于旋转轴120的轴线x上，从而抵消不平衡体130的不平衡量，达到较好的减振效果，使得电动工具更加平稳地运行，减少振动引起的操作失误，提高操作者的舒适感。同时，也提高了电动工具各部件的使用寿命。另外，由于不平衡体130和自平衡体140在沿旋转轴120的轴线x方向上，存在轴向尺寸差，为了减少不平衡体130的质心a2与自平衡体140的质心a1所产生的不平衡力矩，因此，将自平衡体140相对支撑轴承110更靠近不平衡体130。

另外，本实用新型的实施例中，对于支撑轴承110、不平衡体130和自平衡体140的分布情况和数量情况不做具体限制，根据不平衡量的大小和电动工具内的空间布局确定，具体可以见下文中的实施例，当然，下文所提到的实施例仅用以说明，并不限制支撑轴承110轴承、不平衡体130和自平衡体140的分布和数量。可以理解的是，不平衡体130并不局限于工作头，还可以是电机，以及套设于旋转轴120的齿轮150等可能存在不平衡量的部件。

上述技术方案至少具有以下技术效果：本技术方案所提供的自平衡机构100，支撑轴承110用于限制旋转轴120的径向位移，也可以提高旋转轴120的转动稳定性，减少旋转轴120的晃动；自平衡体140套设于旋转轴120，利用相对本体142运动的滚体144在高速运转的过程中，在离心力的作用下找到自身的平衡点，来抵消不平衡体130在旋转轴120的带动下所产生的不平衡量，达到较好的减振效果，进而使得电动工具的运行更加平稳，减少振动带来的操作失误和操作者的不适感。自平衡体140相对支撑轴承110更靠近不平衡体130，能够减少自平衡体140和不平衡体130产生的不平衡力矩。

在一些实施例中，滚体144相对本体142运动时，自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2的等效质心a位于旋转轴120的轴线x上。本实施例中，为了更好地降低不平衡力矩的作用，故将自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2的等效质心a设置成位于旋转轴120的轴线x上。

在一些实施例中，自平衡体140位于支撑轴承110和不平衡体130之间。如果自平衡体140相距支撑轴承110较远，则在自平衡体140的转动过程中，容易产生较大的摆动，为了布局更加紧凑，减少额外摆动的产生，故可以将自平衡体140设置于支撑轴承110和不平衡体130之间。

请继续参考图1，在一些实施例中，支撑轴承110、不平衡体130和自平衡体140均设有一个，沿旋转轴120的轴向，支撑轴承110、自平衡体140和不平衡体130依次设置，其中自平衡体140紧挨不平衡体130设置。为了更好地起到降低不平衡力矩的作用，故而将自平衡体140紧挨支撑轴承110设置，使得自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2在旋转轴120的轴向上更贴近。紧挨，可以理解为自平衡体140的本体142接触不平衡体130的表面。

进一步地，支撑轴承110的质心与自平衡体140的质心a1之间沿旋转轴120的轴向的距离设为d1，支撑轴承110的质心与不平衡体130的质心a2之间沿旋转轴120的轴向的距离设为d2，d1/d2的取值范围是0.6至0.8。在支撑轴承110、自平衡体140和不平衡体130依次设置时，由于自平衡体140沿旋转轴120的轴向尺寸和不平衡体130沿旋转轴120的轴向尺寸不同，在旋转的过程中，自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2无法处于与旋转轴120的轴线x垂直的同一平面上，且分别位于旋转轴120的轴线x两侧，因而产生不平衡力矩。经过多次计算，发现d1/d2的取值范围小于0.6时，会产生较大的力矩，不平衡量较大；大于0.8时，自平衡体140和不平衡体130自身的尺寸很难做到。因此在d1/d2的取值范围为0.6至0.8时，能够使得自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2的等效质心a更贴近或者位于旋转轴120的轴线x上。该取值范围可以是0.6,0.64,0.68,0.7,0.74,0.78,0.8。

更进一步地，d1/d2的取值为0.7。此时，自平衡体140的质心a1和不平衡体130的质心a2的等效质心a大致处于旋转轴120的轴线x上，进而降低了不平衡力矩，达到较好的减振效果。

请继续参考图2，在其他一些实施例中，支撑轴承110和不平衡体130均设有一个，自平衡体140设有两个，分别定义为第一自平衡体146和第二自平衡体148，沿旋转轴120的轴向，第二自平衡体148、支撑轴承110、第一自平衡体146和不平衡体130依次设置。在支撑轴承110、第一自平衡体146和不平衡体130依次设置时，由于第一自平衡体146沿旋转轴120的轴向尺寸和不平衡体130沿旋转轴120的轴向尺寸不同，在旋转的过程中，第一自平衡体146的质心a1和不平衡体130的质心a2无法处于与旋转轴120的轴线x垂直的同一平面上，且分别位于旋转轴120的轴线x两侧，因而产生不平衡力矩。为了降低不平衡力矩产生的不良影响，可以使第一自平衡体146的质心a1和不平衡体130的质心a2的等效质心a更贴近于或者位于旋转轴120的轴线x上，进而消除不平衡力矩。故，在支撑轴承110的另一侧再设置一个第二自平衡体148，第二自平衡体148在旋转的过程中会产生一个平衡质心a3，该平衡质心a3与前述等效质心a的最终等效质心a会更贴近或者位于旋转轴120的轴线x上，以平衡产生的不平衡力矩，达到更好的减振效果。

进一步地，第一自平衡体146紧挨不平衡体130设置，第二自平衡体148紧挨支撑轴承110设置。紧挨，可以理解为第一自平衡体146的本体142接触不平衡体130的表面，第二自平衡体148接触支撑轴承110的表面。为了更好地起到降低不平衡力矩的作用，故而将第一自平衡体146紧挨不平衡体130设置，第二自平衡体148紧挨支撑轴承110设置。当然，处于安装工况的考虑，第一自平衡体146也可以不紧挨不平衡体130，第二自平衡体148也可以不紧挨支撑轴承110，第二自平衡体146位于不平衡体130背离支撑轴承110的一侧。例如，如图3所示，第二自平衡体148紧挨齿轮150设置。

在一些实施例中，支撑轴承110和自平衡体140均设有多个，多个支撑轴承110和多个自平衡体140依次交替设置。本实施例中，为了保证自平衡体140的转动稳定性，可以在支撑轴承110和自平衡体140设置多个时，支撑轴承110和自平衡体140依次交替设置。例如，如图7所示的直磨机300中，包括三个支撑轴承，分别是支撑轴承310、支撑轴承320和支撑轴承330，以及两个自平衡体，分别是自平衡体340和自平衡体350，沿旋转轴120的轴向，按照支撑轴承310、自平衡体340、支撑轴承320、自平衡体350、支撑轴承330的顺序依次排列。

在其他一些实施例中，支撑轴承110设有多个，至少一个的自平衡体140设置于多个支撑轴承110形成的限定区域内。限定区域内指的是，多个支撑轴承110依次排列形成限定区域，自平衡体140设置于限定区域内的任意两个支撑轴承110之间。本实施例中，旋转轴120上设置多个支撑轴承110，以为了更好地限制旋转轴120的径向位移，也更好地提高旋转轴120的转动稳定性。自平衡体140的数量根据不平衡量的大小进行选择，例如，自平衡体140设置一个，可以设置于任两个支撑轴承110之间。又例如，自平衡体140设置两个，则两个自平衡体140可以同时设置于任两个支撑轴承110之间，或者两个自平衡体140可以分别设置于不同的两个支撑轴承110之间。例如，如图8所示的砂光机400中，包括两个支撑轴承，分别是支撑轴承410和支撑轴承420，以及一个自平衡体430，沿旋转轴120的轴向，按照支撑轴承410、自平衡体430、支撑轴承420的顺序依次排列。

或者，支撑轴承110设有多个，至少一个的自平衡体140设置于多个支撑轴承110形成的限定区域外。限定区域外指的是，多个支撑轴承110依次排列形成限定区域，限定区域的两端分别为第一端支撑轴承110和第二端支撑轴承110，自平衡体140设置于第一端支撑轴承背离第二端支撑轴承的一侧，或设置于第二端支撑轴承110背离第一端支撑轴承的一侧。本实施例中，旋转轴120上设置多个支撑轴承110，以为了更好地限制旋转轴120的径向位移，也更好地提高旋转轴120的转动稳定性。自平衡体140的数量根据不平衡量的大小进行选择，例如，自平衡体140设置一个，可以设置于多个支撑轴承110形成的限定区域的任一侧。又例如，自平衡体140设置两个，则两个自平衡体140可以同时设置于多个支撑轴承110形成的限定区域的任一侧，或者两个自平衡体140分别设置于多个支撑轴承110形成的限定区域的两侧。例如，如图9所示的摆动机500中，包括两个支撑轴承，分别是支撑轴承510和支撑轴承520，以及一个自平衡体530，沿旋转轴120的轴向，按照支撑轴承510、支撑轴承520、自平衡体530的顺序依次排列。

在上述实施例中，不平衡体130位于旋转轴120的任一位置。可以理解的是，当支撑轴承110、自平衡体140和不平衡体130均设置一个时，不平衡体130可以设置于支撑轴承110与自平衡体140之间，可以设置于支撑轴承110背离自平衡体140的一侧，也可以设置于自平衡体140背离支撑轴承110的一侧。当支撑轴承110、自平衡体140和不平衡体130其中之一或其中的两个或三个设置为多个时，不平衡体130可以设置在任一位置。

本实用新型的实施例还提供了一种电动工具，包括如上任一实施例所述的自平衡机构100。电动工具不限于角磨机200、直磨机300、砂光机400，还可以是摆动机500等存在旋转引起不平衡量的电动工具。不平衡体130可以是工作头、电机，以及其他安装于旋转轴120的部件。例如，请继续参考图4至图6，角磨机200包括电源模块210、机身220、辅助手柄250、工作头(不平衡体130)以及保护工作头的护罩230。旋转轴120上还设有第一安装部242和第二安装部244，分别用于安装自平衡体140和不平衡体130。本实施例中，角磨机200的工作头作为不平衡体130。又例如，如图7所示的直磨机300包括依次排列的支撑轴承510、支撑轴承520、自平衡体530。再例如，如图8所示的砂光机400包括依次排列的支撑轴承410、自平衡体430、支撑轴承420。此外，还可以是摆动机，如图9所示的摆动机500包括依次排列的支撑轴承510、支撑轴承520、自平衡体530。

上述技术方案至少包括以下技术效果：本技术方案所提供的电动工具采用如上任一实施例所述的自平衡机构100，支撑轴承110用于限制旋转轴120的径向位移，也可以提高旋转轴120的转动稳定性，减少旋转轴120的晃动；自平衡体140套设于旋转轴120，利用位于环形滚道内的滚球144在高速运转的过程中，在离心力的作用下找到自身的平衡点，来抵消不平衡体130在旋转轴120的带动下所产生的不平衡量，进而使得电动工具的运行更加平稳，减少振动带来的操作失误和操作者的不适感。自平衡体140相对支撑轴承110更靠近不平衡体130，能够减少自平衡体140和不平衡体130产生的不平衡力矩。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。