用于动力工具的换向机构的制作方法
【专利摘要】一种用于气动或液压动力工具的换向机构，所述工具具有转子，所述转子适于在第一和第二旋转方向中的任何一个方向旋转。所述换向机构使用户能够启动按钮并且旋转阀，以引导气流通过所述工具。通过按压按钮，所述按钮将横向移动基座，并且这样做会使阀旋转。接着，旋转所述阀，使阀的屏障对准与工具的所选旋转方向相切的方向，从而更好地引导受压迫的空气或流体，并且使空气或流体更有效地分布在所选旋转方向。
【专利说明】
用于动力工具的换向机构
技术领域
[0001]本发明广泛地涉及用于气动或液压动力工具的换向机构。更具体地，本发明一般涉及通过将空气或流体重新引向期望的方向而选择性地改变气动或液压动力工具的旋转方向的换向机构。
【背景技术】
[0002]许多工具是由向该工具提供必要的气动或液压动力的气动空气或液压流体驱动的。例如，冲击扳手可以使用压缩空气向工件施加扭矩以松开或拧紧该工件。有时，工具的旋转方向必须换向，例如，当该工件是左旋螺或当用户希望用动力工具拧紧该工件而非松开它时。
[0003 ]现有的气动和液压工具包括选择性地控制刀具的旋转方向的换向机构。在一些常规的气动或液压工具中，所述换向机构位于所述工具附近，并且可以为旋转旋钮，因此，在旋转时，用户可以使用该旋钮以选择期望的工具旋转方向。在其它工具中，所述换向机构为可轴向按压的按钮，该按钮通过将空气或流体引向顺时针或逆时针方向改变该工具的旋转方向。但是，这些换向机构也通常位于该工具后方，或在难以够到的地方，并且在该工具使用期间不是符合人体工程学地位于用户的手指附近，而是，例如，位于会引起压缩空气或流体释放的触发器附近。这样的位置通常要求用户将工具从工件处解开以改变该工具的旋转方向。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例包括用于气动或液压动力工具的换向机构，该换向机构将机械按钮的轴向运动转变成设置在该工具中的阀的旋转运动，以选择性地改变该工具的旋转方向。用户可以选择性地按压该按钮以选择，例如，工具的顺时针或逆时针旋转方向。通过按压该按钮，所述按钮线性地移动设置在内部的基座，从而使连接至所述基座的阀旋转。该阀的旋转使设置在阀上的屏障对准一位置，以将压缩空气或流体沿与该工具的所选旋转方向大致相切的方向导入转子壳体中。
[0005]本发明的另一实施例广泛地包括一种工具，其具有电机和换向机构，该电机具有转子，该转子适于气动或液压操作以在第一和第二旋转方向(比如，顺时针和逆时针)中的任何一个方向旋转，该换向机构适于使用户能够选择第一和第二旋转方向中的任何一个方向。
[0006]所述换向机构包括基座、第一和第二按钮和阀，所述基座具有第一和第二开口，所述第一和第二按钮分别连接至基座的第一和第二开口并且相对地设置在该工具上(例如，第一按钮设置在该工具的左边，第二按钮设置在该工具的右边)，所述阀可旋转地或可移动地连接至所述基座，使得所述第一或第二按钮的轴向运动引起所述阀旋转并且将该空气或流体引向期望的方向，从而使得所述工具在第一和第二方向中的任何一个方向上旋转。
[0007]另一实施例包括换向机构，该换向机构包括基座、第一和第二按钮和阀，所述基座具有第一和第二开口，所述第一和第二按钮分别连接至所述基座的第一和第二开口，从而使用户能够基于所按压的第一和第二按钮的其中之一选择工具的第一和第二旋转方向中的任何一个方向，所述阀可旋转地连接至所述基座，使得所述第一和第二按钮的轴向运动引起所述阀旋转并且将空气或流体引向期望的方向，从而使得所述工具在所述第一和第二旋转方向中的任何一个方向旋转。
[0008]另一实施例包括操作工具的方法，该方法包括提供可在第一和第二位置之间旋转的阀，其中当设置在第一位置时，所述阀适于将空气或流体引向第一方向，以使该工具在第一方向旋转，当设置在第二位置时，所述阀适于将空气引向第二方向，以使该工具在第二方向旋转；启动在轴向方向的第一按钮，以使阀可操作地连接至第一按钮，从而旋转至第一位置;并且启动触发器以分布空气或流体，从而使该工具在第一旋转方向旋转。
【附图说明】
[0009]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。
[0010]图1为结合有根据本发明的实施例的换向机构的工具的前透视图。
[0011 ]图2A为根据本发明的实施例的换向机构的前透视分解图。
[0012]图2B为根据本发明的实施例的换向机构的后透视分解图。
[0013]图3A为根据本发明的实施例的换向机构的前透视组装图。
[0014]图3B为根据本发明的实施例的换向机构的后透视组装图。
[0015]图4A为根据本发明的实施例的工具沿图1中的线4-4剖开的后剖视图，其中该工具具有沿顺时针方向流动的气流。
[0016]图4B为根据本发明的实施例的工具沿图1中的线4-4剖开的后剖视图，其中该工具具有沿逆时针方向流动的气流。
[0017]图5为根据本发明的实施例的、与电机板相互作用的换向机构的部分剖视图。
[0018]图6为根据本发明的实施例的阀的前透视图。
[0019]图7为根据本发明的实施例的工具的一部分的侧透视图。
[0020]图8为沿图7中的线8-8剖开的工具的该一部分的后剖视图。
[0021]图9为沿图7中的线9-9剖开的工具的该一部分的后剖视图。
【具体实施方式】
[0022]本发明能够有多种不同形式的实施方式，需要理解的是，附图所示的和以下所描述的本发明的实施例，包括优选实施例，仅作为本发明原理的范例，而不是将本发明的范围限制为任何一个或多个实施例所述。
[0023]本发明的实施例包括用于气动或液压操作工具的换向机构。该换向机构使用户能够通过按压分别设置在所述工具的相对的第一和第二侧上的第一和第二按钮来选择性地改变电机的旋转方向，所述电机具有设置在该工具上的转子。该按钮可以连接至设置在所述工具的内部的基座，当启动时，引起可旋转地或可移动地连接至所述基座的阀旋转，并且使设置在所述阀上的屏障发生转移，从而使得压缩流体或空气在与工具所选旋转方向相切的方向行进。所述屏障选择性地引导来自外部来源的压缩空气或流体，并通过使空气或流体成与转子的期望旋转方向基本相切的角度，更有效地使所述空气或流体驱动设置在所述电机壳体中的转子在期望旋转方向上旋转。应该意识到，虽然本发明一般描述为可应用于气动动力工具，但本发明也可以应用于使用压缩空气或流体的任何类型的工具，比如液压动力工具或其它工具。
[0024]参见图1，工具10(比如，具有输出凸耳107的气动冲击扳手)具有触发器105，该触发器邻近把手，所述触发器可以由用户启动，从而使来自外部供应的压缩空气操作该工具10。该输出凸耳107可以连接至其它设备，比如插座，从而以众所周知的手段向工件施加扭矩。所述触发器105可被偏压，使得用户可以相对于所述工具10向内按压该触发器105，从而通过气动或流体动力操作该工具10，并释放触发器105，其中所述触发器105的偏压性质致使所述触发器105相对于所述工具10向外移动，从而结束所述工具的操作。为了改变所述输出凸耳107的旋转方向，用户可以分别按压设置在所述工具10的相对的第一和第二侧上的第一或第二按钮110，115中的任何一个。例如，按压所述第一按钮110可以引起所述输出凸耳107在第一或顺时针旋转方向旋转，并且按压第二按钮115可以引起所述输出凸耳107在第二或逆时针旋转方向旋转。在一些实施例中，所述第一和第二按钮110，115设置于所述触发器105附近、位于工具10操作期间用户的手指易于触及处，使得用户可以通过按压所述第一和第二按钮110，115中的任何一个来改变旋转方向而不需要将工具10从工件上解开。
[0025]在一些实施例中，所述第一和第二按钮110，115可操作地连接在一起，使得每次仅可以按压所述第一和第二按钮110，115中的一个。在这样的实施例中，相对于所述工具10向内按压所述第一按钮110会引起所述第二按钮115相对于所述工具10向外移动。同样地，相对于所述工具10向内按压所述第二按钮115会引起所述第一按钮110相对于所述工具10向外移动。例如，所述第一和第二按钮110，115能够可旋转地或可移动地连接至设置在所述工具10内的基座120 ο所述基座120充当换向机构100的结构骨架。所述基座120连接至阀125，所述阀125从基座120向所述工具10的背面延伸。所述阀可旋转地连接至所述基座120，使得所述基座120的平移移动引起所述阀125绕该阀125的轴旋转并且选择性地分布空气或流体，从而引起设置在所述工具10内的转子的顺时针或逆时针方向旋转。
[0026]参见图2A-3B，所述换向机构100包括第一和第二按钮110，115，所述第一和第二按钮110，115可移动地连接至所述基座120。所述第一和第二按钮110，115分别包括第一和第二按钮臂135，140，该第一和第二按钮臂135，140伸入所述基座120中。该第一和第二按钮臂135，140分别包括第一和第二按钮凹槽145，150，该第一和第二按钮凹槽145，150分别与第一和第二保持元件155，160连接，从而使第一和第二臂135，140的末端保持在基座120中并且可操作地连接至所述基座120。例如，所述第一和第二臂135，140设置成使得所述第一和第二按钮凹槽145，150分别延伸穿过第一和第二基座开口 165，170，其中所述第一和第二保持元件155，160分别与第一和第二按钮凹槽145，150周向地接合，以保持所述第一和第二臂135，140并将其可操作地连接至所述基座120。
[0027]所述第一和第二保持元件155，160的外径可以比所述第一和第二基座开口 165，170的直径更大，使得所述保持元件155，160将所述第一和第二按钮臂135，140的末端保持在所述基座120内，并将所述按钮臂135，140可操作地连接至所述基座120，且进一步地防止所述按钮臂135，140从所述基座120解开。进一步地，所述按钮臂135，140可以具有按钮臂端171，172，当相关的按钮110，115朝基座120向内推动时，所述按钮臂端分别推挤第一和第二基座壁173, 174ο可选地，所述按钮110，115可以具有第三保持元件，所述第三保持元件设置在基座120外的按钮臂135，140上，以使所述按钮臂135，140进一步可操作地连接至所述基座120，并且当向内推动相关按钮110，115时使所述按钮臂135，140能够推动所述基座。于是，所述按钮110，115的运动引起所述基座120的运动，并且通过延伸，引起所述阀125的旋转运动。
[0028]所述第一和第二保持元件155，160可以是能够防止所述按钮臂135，140从所述基座120解开的任何结构或设备。例如，所述保持元件155，160可以为垫圈、弹簧垫圈、扣环、弹簧夹、开口销，或使所述按钮臂135，140能够可操作地连接至所述基座120的任何其它设备或结构。
[0029]所述阀125可以包括远离基座120的第一端125a和靠近基座120的第二端125b。所述阀125能够在该第二端125b处，或在靠近该第二端125b处，可旋转地连接至所述基座120。例如，所述阀125可以包括插槽175，在该插槽处，所述阀125以任何方式(例如，通过可旋转地连接至销的方式)连接至所述基座120。所述阀125能够在第一端125a以可旋转的方式可操作地连接至所述工具10，或者所述阀125在所述第一端125a处没有任何连接的情况下能够自由地旋转。
[0030]所述基座120可以包括销185，所述销185连接所述插槽175并且使所述阀能够相对于所述基座120旋转。替代性地，所述阀125可以包括销并且可以在所述基座120的插槽中或其它位置连接至所述基座120。例如，所述阀可以具有径向尺寸和轴向尺寸，如图所示。所述基座120可以在该径向尺寸的大致最外面的径向部分处连接至所述阀125，如此所述阀125垂直于所述轴向方向的线性运动致使所述阀绕阀125的轴旋转。例如，所述销185可以在所述阀125的最外面的径向部分处连接至所述插槽175。以这种方式，所述基座120的线性运动将在与所述阀125的圆周相切或几乎相切的方向上，并且会旋转地移动所述阀125。
[0031]所述阀125可以包括屏障190，所述屏障190选择性地引导压缩空气或流体从外部来源400流入所述工具10内，如图4A和4B所示。如图4A所示，所述空气或流体可以从所述来源400流入电机的转子405，从而通过按压例如第一按钮110引起在第一方向如顺时针方向上的旋转。类似地，如图4B所示，按压所述第二按钮115可以引起所述阀125在与图4A所示的方向相反的方向上旋转，使得空气或流体在第二方向或逆时针方向沿切线流动。
[0032]现在结合图4A和4B描述用于选择工具100的旋转方向的过程。如上文所述，按压所述第一和第二按钮110，115中的任何一个引起所述基座120沿垂直于所述阀125的轴的方向线性运动，从而引起所述阀125旋转。这样做，因为所述销185在所述阀125的外周连接至所述阀，当用户推动所述按钮110，115的其中之一、使所述基座120线性运动时，阀125将相对于所述基座120进行旋转运动。
[0033]旋转所述阀125引起所述屏障190在工具10内旋转，并且选择所述工具的旋转方向。例如，所述屏障190可以对准气流的旋转方向，以通过转子405沿周向通道410分布空气。所述屏障190可以是平坦或倾斜表面，该平坦或倾斜表面沿所述阀125的径向方向延伸以更好地将空气弓I向大致与工具100的期望旋转方向相切的方向，从而更有效地分布空气。如图4A所示，所述屏障190使气流从空气来源400沿切向引向所述转子405的左侧，从而引起所述工具100在顺时针方向旋转。类似地，如图4B所示，所述屏障190可以将空气沿切向引向所述转子405的右侧，从而引起空气在逆时针方向流动。
[0034]所述换向机构100还可以包括触觉响应机构，当用户成功使该工具的旋转方向换向时，该触觉响应机构会通知用户。例如，如图5所示，电机板500可以包括匝道505，当用户选择旋转方向时，球130可以在该匝道505上滚动。当用户按压第一或第二按钮110，115时，所述基座120在大致垂直于所述阀125的轴的方向上进行线性运动。这样做，当所述球经过所述Bi道505时，所述球130发生速动(snap-act1n)，以向用户提供触觉反馈，通知用户:工具10的所选旋转方向已就位。例如，当所述球130经过所述匝道505并且产生速动时，所述基座120、阀125和屏障190各自都处在必要的位置以将空气引向所选旋转方向。在一个实施例中，所述球130可以偏离所述基座120，以提供用户已经选择旋转方向的触觉通知。所述球130可被偏压元件或弹性元件180偏压在所述基座120上。当用户推动第一和第二按钮110，115中的任何一个时，所述球130可以向用户提供已经选择工具10的期望的旋转方向的触觉反馈和指示。由于来自偏压元件180的偏压，所述球130可以提供速动类动作，从而向用户提供触觉指示。如所示，所述偏压元件180为螺旋弹簧，但所述偏压元件可以为片簧、扭簧或双扭转弹簧，拉簧，压缩弹簧，锥形弹簧，或仅仅是弹性偏压所述球130的物体。进一步地，所述弹性元件180不必是弹簧，或甚至不必是弹性偏压设备，并且可以为向球130施加电、磁、机械或任何其它类型的力从而向用户提供触觉反馈的任何设备。可以以其它器具实现所述弹性元件180，而不脱离本发明的本质和范围。
[0035]图6展示了本发明的阀125。如上文所述，该阀125包括用于与销185连接的插槽175和用于将空气引向电机的屏障190，这样，所述空气可以引起所述电机在顺时针或逆时针方向旋转。该阀125还可以包括通道192，以使废气能够离开。上述结构通过设置通道192，使空气能够在工具10内更好地流动，以在空气通过转子后排出空气。该通道192还让工具壳体的其它部分充当前、后排气口的替代品。该排气结构与使过多的空气能够“放出”的常规工具的不同之处在于该排气结构的空气已经经过电机，导致转子转动，之后成为废气排出。常规的工具在空气完成通过电机的循环之前放出过多的空气，从而限制电机的动力输出。
[0036]如本领域已知，空气电机需要前、后排气口。有时，也称为主(前)、次(后)排气口。该主排气口通常为与进气口大致径向相对的孔。次排气口在电机的膨胀过程中位于靠后的位置。
[0037]在可换向的电机中，逆时针方向的进气口变成顺时针方向的次排气口，并且反之亦然，从而对工具的设计者产生挑战。本发明的阀125通过使阀125的前部分控制进气气流(例如，凭借屏障190)并通过使后部分控制排气气流(例如，凭借通道192)，从而解决该问题。这使得气缸组件中的单个气流口袋205能够充当进气口或次排气口中的任何一个并改进工具10中的气流。
[0038]图7展示了组装到工具10的较大部分中的阀125。如所示，所述工具10可以包括气缸195，所述气缸195具有转子200，转子200旋转从而向驱动凸耳107施加扭矩，并且通过延伸，向工件施加扭矩。所述阀125能够可转动地设置在板205内并适于旋转，从而使得所述屏障190能够将空气引向期望的方向。所述板205可以包括分别用于从气缸195接收空气和排放空气的进气口 210和排气口 215。
[0039]图8和9展示了沿逆时针方向引导空气的阀125。如图所示，所述阀125引导空气经由屏障190流向图8的右侧，从而使转子200沿逆时针方向旋转。所述空气最初可以进入初始口袋220，而非主排气口，并且经由次级口袋225而不是次排气口离开。在一些实施例中，所述初始口袋220和次级口袋225为单一结构，换句话说，成形为在进气口和排气口接收空气的单个口袋。一旦空气穿过次级口袋225，其可以通过通道192逸出。虽然图8和9展示的设置中转子200为逆时针旋转方向，应该意识到，相同的结构和过程也可以通过转子200的顺时针旋转来实现，只是上述结构换向。
[0040]上述结构使得图8和9所示的组件中具有单个气流口袋。即，口袋220,225实际上可以是划分成进气部分(例如，进气口袋220)和排气部分225(例如，排气口袋)的单个口袋。接着，通过借助屏障190将空气引向进气口 210，并使空气经由通道192通过排气口 215离开，所述阀125可以充当空气进入和离开气缸195的地点。总的说来，上述结构使更大的气流通过该组件和工具10，从而产生更大的效率并且向驱动凸耳107提供更大的功率输出。
[0041]如在此所述，该工具10可以为气动工具，比如冲击扳手。但是，该工具10可以为任何气动或液压驱动或手持工具，比如棘轮扳手、扭矩扳手、冲击扳手、钻、锯、锤，或任何其它工具。
[0042]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。
[0043]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】
1.一种气动或液压动力工具，包括: 电机，其具有能够在第一和第二旋转方向中的任何一个方向上旋转的转子； 第一和第二按钮，该第一和第二按钮相对地设置在所述工具的相应的第一和第二侧，并且可操作地连接至设置在所述工具中的基座；以及 阀，所述阀可旋转地连接至所述基座，其中所述第一和第二按钮中的任何一个按钮的轴向运动引起所述阀旋转，从而导致所述转子分别在所述第一和第二旋转方向上旋转。2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述阀包括插槽，并且所述基座包括销，其中所述阀在该插槽处可旋转地连接至所述销。3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述基座包括第一和第二开口，并且所述第一和第二按钮包括相应的第一和第二按钮臂，所述第一和第二按钮臂分别延伸通过所述第一和第二开口。4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述第一和第二按钮臂分别包括第一和第二凹槽，及第一和第二保持元件，所述第一和第二保持元件分别连接在所述第一和第二凹槽周围。5.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述阀包括屏障，所述屏障适于将空气从空气来源沿与所述第一和第二旋转方向大致相切的方向引导。6.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，所述转子包括周向通道，所述周向通道在旋转方向上接收空气或流体，并且其中根据是否已经启动第一按钮或已经启动第二按钮，所述屏障沿第一旋转方向或第二旋转方向将空气或流体引入周向通道。7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述阀具有径向尺寸和轴向尺寸，并且所述基座在该径向尺寸的大致最外面的径向部分处连接至所述阀，使得所述阀垂直于轴向方向的线性运动引起所述阀绕该阀的轴的旋转运动。8.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，进一步包括球和电机板，所述球被弹性地偏压远离所述基座，所述电机板设置成接收所述球并当选择所述第一和第二旋转方向中的任何一个时提供触觉指示。9.根据权利要求8所述的工具，其特征在于，所述电机板包括匝道，其中当启动所述第一按钮时，所述球设置在所述匝道的第一侧，当启动所述第二按钮时，所述球设置在所述匝道的第二侧。10.—种用于气动或液压动力工具的换向机构，所述气动或液压动力工具具有可在第一和第二旋转方向中的任何一个方向上操作的转子，所述换向机构包括: 基座，其具有第一和第二开口 ； 第一和第二按钮，该第一和第二按钮分别可移动地连接至所述基座的第一和第二开口中；以及 阀，其可旋转地连接至所述基座，其中用户对所述第一和第二按钮中的任何一个按钮的选择引起所述阀旋转并引导空气或流体，从而分别导致所述第一和第二旋转方向。11.根据权利要求10所述的换向机构，其特征在于，所述阀包括插槽，并且所述基座包括销，其中所述阀在所述插槽处可旋转地连接至所述销。12.根据权利要求10所述的换向机构，其特征在于，所述第一和第二按钮分别包括第一和第二按钮臂，所述第一和第二按钮臂分别延伸通过所述第一和第二开口。13.根据权利要求12所述的换向机构，其特征在于，所述第一和第二按钮臂分别包括第一和第二凹槽，以及第一和第二保持元件，所述第一和第二保持元件分别周向地连接在所述第一和第二凹槽的周围。14.根据权利要求13所述的换向机构，其特征在于，所述第一和第二保持元件的直径大于所述第一和第二开口的直径，从而使所述第一和第二按钮臂的末端保持在所述基座中。15.根据权利要求13所述的换向机构，其特征在于，所述第一和第二保持元件分别周向地连接在所述基座内的所述第一和第二凹槽的周围。16.根据权利要求10所述的换向机构，其特征在于，所述阀包括屏障，所述屏障适于将空气从空气来源沿与所述第一和第二旋转方向中的任何一个方向相切的方向引导。17.根据权利要求8所述的换向机构，其特征在于，所述阀具有径向尺寸和轴向尺寸，并且所述基座在所述阀的大致最外面的径向部分处连接至所述阀，使得所述阀垂直于轴向方向的线性运动引起所述阀绕该阀的轴的旋转运动。18.—种操作气动或液压动力工具的方法，所述气动或液压动力工具具有转子，所述转子可在第一和第二旋转方向中的任何一个方向上操作，所述方法包括: 提供可在第一和第二位置之间旋转的阀，其中当在第一位置时，所述阀适于导致第一旋转方向，当在第二位置时，所述阀适于导致第二旋转方向；以及 在线性方向启动第一和第二按钮的其中之一，从而使所述阀从所述第一位置旋转至所述第二位置。19.一种组件，包括: 壳体，其具有进气口袋部分和排气口袋部分； 气缸，其由所述壳体容纳，并且适于接收和排出空气； 阀，其具有屏障，所述屏障适于沿所选方向引导空气，并且所述阀还具有适于排放空气的通道， 其中所述阀适于将空气引向所述进气口袋部分，并且在空气通过所述排放口袋部分之后，使空气通过所述通道排出。20.根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述进气口袋部分和所述排气口袋部分为单一口袋。
【文档编号】B25F5/00GK105936032SQ201510985935
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年12月25日
【发明人】保罗·W·格里芬, 丹尼斯·A·诺瓦克, 约翰·R·威廉姆斯
【申请人】施耐宝公司