专利名称：电动机反转机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机，尤其是涉及用于手提式电动工具的电动机的反转机构。
在手提式电动工具，如手提电钻、螺丝起子/穿孔器中，希望电动机能方便地向相反方向旋转，以便于如松脱和拆卸螺丝，从孔中退出钻头，或在孔中切削螺旋后反转切削工具从孔中退出螺纹切削工具。
通常的电动机反转方法是反接电刷和定子线圈电路。为了在一个反转电动机中获得最佳性能和最大电刷寿命，必须有一套补偿机构，用于分配由于转子和定子磁通量的相互作用而造成的中间平面转换磁场。这一机构通过转换转子电刷环绕电枢轴方向的位置使电枢反方向旋转，此转换消除火花并减少电刷和换向器的过大的摩损，此外，火花将引起电噪声传入供给工具电能的动力源。上述电刷转换及反向开关装置公开在美国专利5,089,729中，此专利已转让给本发明的受让人。该装置包括一个反转开关和一个可在正反转位置间活动的调节器，调节器反接反转开关的电路，使电动机反向旋转。调节器有一个轴套与反转开关连接，并且围绕电动机定子，用于引导调节器在正反转位置间转动。一个手动接头位于电动机机壳内，处于工具手柄里手动电源开关前方，尽管此装置的使用效果已令人满意，但设计师们仍在努力改进这项技术。
本发明的主要目的是提供一种紧凑可靠的电刷转换和/或反转开关装置。
本发明为具有反转电动机的电动工具提供一种改进的调节器和电刷转换和/或反转开关装置。
本发明的一个方面是提供一个反转机构，它由一与电动机线圈固定连接的第一组件组成。第一组件有一个围绕电动机换向器的孔，一对电触点固定在第一组件上，并可和电动机线圈连接。第二组件连接并支承在第一组件上。第二组件有一个孔，用于容纳换向器，并与第一组件上的孔对准。一对电刷架装配在第二组件上，并从电刷架延伸出一对电触点，与第一组件上的一对电触点连接。第二组件可在第一组件上旋转。第二组件处于第一位置时，每一个电触点与电刷架上的一个电触点连接。当第二组件旋转到第二个位置时，每个电触点与电刷架上的另一个电触点连接。一个控制杆使第二组件在第一和第二位置间转动。
第二组件有一个伸出突缘，它使第二组件和第一组件固定。第一组件有一个棘爪，其和第二组件的突缘连接，使第二组件和第一组件维持在第一和第二位置上。第二组件还有一个卡环，该卡环容纳控制杆末端的球状物。控制杆上有一铰接结构，该结构可使控制杆在其两个位置间转动时伸缩。同样，第二组件包括一对定位组件，通过摩擦连接电刷架的凸出元件，使电刷架定位在第二组件上。
发明的另一方面，一电动工具包括一个其内有电动机的机壳。一电源与电动机连接。一输出端和电动机相连，一电动机反转机构环绕着换向器安置。电动机反转机构由一套与电动机线圈固定连接的第一组件组成。第一组件有一个围绕电动机换向器的孔；一对电触点支承在第一组件上，并和电动机线圈相连。第二组件连接并支承在第一组件上。第二组件有一个孔，用于容纳换向器，该孔与第一组件上的孔对准。一对电刷架装配在第二组件上，并从电刷架延伸出一对电触点。该电触点与第一组件上的一对电触点电连接。第二组件可在第一组件上旋转。当第二组件处于第一位置时，成对电触点的每一个电触点与电刷架上的一个触点连接，当第二组件旋转到第二位置时，每个电触点与电刷架上的另一个触点连接。一个控制杆使第二组件在第一和第二位置间转动。
根据本发明的另一方面，一电动工具包括一个其内带电动机的机壳。一电源和电动机电连接，一输出和电动机相连。同样，一反转机构与电动机连接并位于换向器周围，反转机构同样具有驱动连接器。一控制杆设置在机壳上，使反转机构驱动。控制杆与驱动连接件连接。控制杆有一枢轴，因此使控制杆在机壳内于第一、第二和第三位置间转动，使电动机处于正转、空转和反转状态。
控制杆有一铰接部分，控制杆在第一、第二和第三位置间转动时可以伸缩，以维持与驱动连接件的连接。控制杆是具有开关部分和枢轴部分的一体件，枢轴部分有将控制杆连接机壳的元件，以便转动控制杆。铰接部分与枢轴部分连续，与铰接部分连续的连接部分在控制杆的自由末端。同样，铰接部分的厚度小于控制杆其它部分的厚度。
本发明的其它目的及优点结合附图从详细描述本发明的优选实施例及权利要求中显现出来，也可以通过实践得知。
附图是说明书的组成之一，详细的图解同说明书一起共同阐述发明的原理。在图中，相同的参考号表示相同的部件。
图1是本发明的反转机构在一个手钻中的局部剖视图。
图2是本发明的电刷反转机构的透视图。
图3是图2所示反转机构的分解透视图。
图4是反转机构第一组件的俯视图。
图5是反转机构第二组件的俯视图。
图6是反转机构第二组件的仰视图。
图7是本发明的控制杆的透视图。
图8是图7中控制杆的侧视图，虚线部分表示控制杆的伸长和收缩位置。
图9a-9c是电动机电路的示意图。
参看附图，一电动工具，图示为手电钻，图中用10标示。电钻包括一为电钻电动机提供动力的电源线12，但是电钻10也可能是一个电池操作的装置。电钻包括一个合瓣型外壳14，外壳内装有一电动机16。电动机16包括线圈17和19，通过触发开关18使电路导通提供动力使电动机16转动。电动机16通过传动链22与输出轴20连接，输出轴20也包括带夹爪26的夹头24。
电动机16包括一使换向器电刷反转的机构30，因此电动机可以正转、反转。反转机构包括一控制杆160，控制杆驱动反转机构30，控制杆160以枢轴方式固定在机壳14中。
图2-6展示反转机构30，反转机构30包括第一组件32，第一组件上有第一环形组件34和延伸支架36和38。支架36和38包括孔40和42，这些孔能用固紧件使第一组件32固定在电动机16上。环形组件34有多个凸出的棘爪44,46,48和50，能使第二组件偏置在棘爪44、46、48和50上，并锁定在环形组件34上。环形组件34包括一个中心孔52，孔52围绕电动机换向器21。一个凹槽54围绕着孔52。该凹槽能使电触点56和58定位安置于凹槽54中。凸台60和62从环34延伸到凹槽54中，使触点56和58定位于凹槽54中。同样，环34有槽64和66，它们能使电连接器56、58的末端穿过环34，从而使电动机线圈17、19电连接。环34上形成有孔68和70，并提供导线孔，使导线可穿过孔68和70，并用电动机线圈17、19固定。
电触点56和58是相同的，均有一个接线柱72，该接线柱延伸穿过槽64和66与电动机线圈17、19相连接。接线柱72包括可固定在环34上的倒钩73。一悬臂连接构件74呈弓形，且带一对触点78,78′,80,80′。悬臂构件74上直的部分76装配在凸台60或62后面，使电触点56、58在凹槽54内定位。触点78,78′和80,80′使电刷触点能与电触点56和58电连接。
第二组件90有一环92。环92有一对电刷罩部分94，该电刷罩94的每一部分有一对凸台构件96和98，用以使第二组件90和第一组件32紧固连接。同时，凸台构件96和98沿环34的外侧安装，并且将棘爪44,46,48和50的、以向外凸轮方式锁定在第一组件环34上的外凹槽45,47,49,51中。将第二组件锁定在第一或第二位置，致使电动机可以正、反转。另外，电刷罩94有制动凸台100和102，制动凸台100、102具有断流器101、103，其可使电刷罩组件120的构件在制动凸台100、102下面伸出，从而将电刷罩定位到第二组件90上。第二组件90包括一法兰106，法兰106包围孔108。孔108内有换向器21，法兰安装在第一组件32的孔52内。法兰106有孔110，它能将电刷罩120安装到环92上，同时使电刷罩120与电触点56和58电连接。
每个电刷罩组件120都有一电刷支撑部分122，用来支撑电刷123及一对凸台构件124和126。凸台构件124和126位于制动凸台100和102内的断流器101和103内，用于把电刷罩组件120固定到第二组件90上。电刷罩组件120还有一延伸接头128，它卷曲地环绕于第二组件的电刷罩部分94，使电刷罩组件120固定在第二组件90上的电刷罩部分94上。同样，一单独的伸出柱130使弹簧卡在电刷罩组件120上，伸出柱130包括带接头135的头部134，接头135延伸过弹簧132，阻止弹簧在柱130上增高，并能阻止弹簧132从柱130偶然脱出。同样，电刷罩组件120包括延伸的电触点140,140′。电触点140包括倾斜部分142，其和电触点56和58的触点78,78′和80,80′相连接。电触点140定位在法兰180上的孔110内。
第二组件90在第一组件32上旋转。卡环150从第二组件90的一个电刷罩部分94延伸出来。卡环150有一个孔152，能使控制杆160固定连接在卡环150中。因此，当控制杆160转动时，第二组件90相对固定的第一组件32转动。
相应地，当第二组件90相对第一组件32转动时，电动机反转。如示意图9a-9c中所示的那样，在第一位置，电刷电触点140和140′与相应的电触点56和58在电触点80,80′处接触。当第二组件90在第一组件32上转动时，电刷触点140和140′转动到与电触点56和58的电触点78,78′接触。因此，当电触点转动到与电触点56和58的不同部位接触时，电动机沿第一方向然后沿第二方向旋转。示意图显示了第一、第二位置之间的一个空转位置。
图7和8是控制杆160的示意图。控制杆160包括一开关部分162，一枢轴部分164，一铰接部分166，和一连接部分168。开关162位于机壳14外侧，以便能让使用者用手操作。枢轴部分164有一凸出构件170，它与机壳相连接，以便能使控制杆160围绕枢轴170转动。另外，一制动件172从另一侧在中间位置上延伸，制动件阻止触发器18驱动。
铰接部分166与枢轴部分164是连续的，铰接部分166的厚度小于控制杆160的其余部分。因此，铰接部分166的作用如同活动铰接件，如图8所示，当控制杆绕枢轴170转动，使第二组件90转动时，铰接件使控制杆160可以伸缩。连接部分168的自由端包括一连接在卡环150的孔152中的球状件174，在控制杆160同时径向和横向移动时，该球状件174安放在孔152中。因此，当控制杆160在各位置之间转换时，球状件安放在卡环150中，使第二组件90在第一组件32上转动。
虽然在上面已详细地描述了本发明的优选实施例，在不偏离本发明的由所附权利要求所确定的范围和基本原则下，可对本发明做出任何改变，变型和替换。
权利要求
1．一种用于电动机的反转机构，包括适于与电动机线圈固定的第一组件，所述第一组件有一个孔，所述孔适于围绕一个换向器，一对电触点在所述的第一组件上，所述电触点与电动机线圈连接；第二组件，所述第二组件连接并支承在所述的第一组件上，所述第二组件有一个孔适于容纳换向器，并与第一组件的孔对准，一对电刷架装配在所述的第二组件上，从该电刷架延伸出的电触点与所述成对的电触点电连接，并且所述的第二组件可在第一组件上旋转，在所述第二组件处于第一个位置时，其中所述成对电触点的每一个电触点与所述电刷架电触点中的一个电触点电连接，当第二组件旋转到第二个位置时，其中所述每一个电触点与所述电刷架电触点的另一个电触点电连接；和一驱动组件，它使所述第二组件在所述第一和第二位置之间运动。
2．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所述的第二组件上至少有一个凸出组件，用于将所述第二组件与第一组件固定。
3．根据权利要求2所述的反转机构，其中，所述的第一组件至少有一个棘爪，其与所述的至少一个凸出组件相连接，用于将所述第二组件保持在第一和第二位置。
4．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所述的第二组件有一个卡环，用于接纳所述的控制杆。
5．根据权利要求4所述的反转机构，其中，所述的控制杆有一安放在卡环里的球状物。
6．根据权利要求5所述的反转机构，其中，所述的控制杆还包括一个铰接部分，其使控制杆在两个位置间转动时可以伸缩。
7．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所述的第一组件包括一个凹槽和一对固定组件，用来容纳所述的成对电触点部分。
8．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所说的成对电触点有通过所述第一组件定位安置的第一部分，和用于定位所述孔附近的悬臂部分。
9．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所述的第一组件有一个对准孔，从而使导线穿过该孔引入到电动机。
10．根据权利要求1所述的反转机构，其中，所述第二组件有一对定位组件，用于容纳所述电刷架的一部分，从而使所述电刷架定位于所述第二组件上。
11．根据权利要求10所述的反转机构，其中，所述电刷架有一对凸出组件，其与所述的定位组件以摩擦方式接合。
12．根据权利要求11所述的反转机构，其中，所述电刷架有一个用于将电刷架和第二组件固定的接头。
13．一种电动工具，包括一机壳，一台置于所述机壳内的电动机，与所述电动机电连接的电源，一与所述电动机连接的输出机构，及所述电动机的反转机构，该反转机构包括适于与电动机线圈固定的第一组件，所述第一组件有一个孔，所述孔适于围绕一个换向器，一对电触点在上述第一组件上，所述电触点与电动机线圈连接；第二组件，所述第二组件连接和支承在所述第一组件上，所述第二组件有一个孔，适于容纳换向器，并且与所述第一孔对准，一对电刷架装配在所述第二组件上，从所述电刷架延伸出的电触点与所述的成对电触点连接，所述第二组件可在第一组件上旋转，所述第二组件处于第一个位置时，其中所述成对电触点的每一个电触点与所述电刷架电触点中的一个电触点连接，当第二组件旋转到第二个位置时，其中所述每一个电触点与所述电刷架电触点的另一个电触点连接；和一控制杆，用于使所述第二组件在所述第一和第二位置间运动。
14．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述第二组件至少有一个凸出组件用于将所述第二组件与第一组件固定。
15．根据权利要求14所述的电动工具，其中，所述第一组件至少有一个棘爪，与所述至少一个凸出组件相连接，用于将第二组件保持在所述第一和第二位置上。
16．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述第二组件上有一个卡环，用来接纳所述控制杆。
17．根据权利要求16所述的电动工具，其中，所述控制杆有一个安放在所述卡环里的球状物。
18．根据权利要求17所述的电动工具，其中，所述控制杆还有一个铰接部分，其使控制杆在两个位置间转动时可以伸缩。
19．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述第一组件包括一个凹槽和一对固定组件，用来容纳所述的成对电触点部分。
20．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述成对电触点有通过所述第一组件定位安置的第一部分，和用于定位所述孔附近的悬臂部分。
21．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述第一组件有一个对准孔，从而使导线穿过该孔引入到电动机。
22．根据权利要求13所述的电动工具，其中，所述第二组件有一对定位组件，用于容纳所述电刷架的一部分，以便使所述电刷架定位于第二组件上。
23．根据权利要求22所述的电动工具，其中，所述电刷架有一对凸出组件，其与所述定位组件以摩擦方式接合。
24．根据权利要求23所述的电动工具，其中，所述电刷架有一个用于将电刷架和第二组件固定的接头。
25．一种电动工具，包括一机壳，一台置于所述机壳内的电动机，与所述电动机电连接的电源，一与所述电动机连接的输出机构，及使电动机反转的机构，所述机构环绕所述电动机的换向器，并且具有一驱动连接件，以及一安装在所述机壳上使反转机构驱动的控制杆，所述控制杆与驱动连接件连接，所述控制杆有一个枢轴，使所述控制杆可在所述电动机的机壳内，在第一、第二和第三位置间转动，从而可使所述电动机正转、空转和反转。
26．根据权利要求25所述的电动工具，其中，所述控制杆有一个凸出组件，其与所述电动工具的一个驱动组件相连，因此，当所述控制杆处在空转位置时，阻止所述驱动组件驱动。
27．根据权利要求25所述的电动工具，其中，所述控制杆有一部分能使所述控制杆在所述第一、第二和第三位置间转动时伸缩，以维持与所述驱动连接件的连接。
28．根据权利要求27所述的电动工具，其中，所述部分作为一活动铰接件。
29．根据权利要求28所述的电动工具，其中，所述控制杆是一个整体组件。
30．根据权利要求29所述的电动工具，其中，所述控制杆在所述部分的厚度小于所述控制杆其余部分的厚度。
31．根据权利要求25所述的电动工具，其中，所述控制杆有与所述驱动组件连接的球状件端部。
32．根据权利要求25所述的电动工具，其中，所述控制杆是一个整体件，其具有与枢轴部分连续的开关部分，整体件有与所述机壳连接的组件，用于转动所述控制杆，与所述枢轴部分连续的铰接部分，以及与所述铰接部分连续的连接部分。
全文摘要
一种具有电动机反转机构的电动工具,该机构包括第一组件、它与电动机固定,并环绕着换向器。一对电触点支承在第一组件上。第二组件可在第一组件上转动。第二组件有一对带电触点的电刷架。当第二组件在第一组件中转动时,电刷架上的电触点和第一组件上的电触点,与使电动机正转和反转的由第一位置到第二位置的另一触点电连接。一控制杆使第二组件在其第一和第二位置之间运动。
文档编号H01H9/06GK1231532SQ98127168
公开日1999年10月13日 申请日期1998年12月19日 优先权日1997年12月19日
发明者阿尔维达斯·P·卡拉萨, 小托马斯·J·霍华德 申请人:布莱克和戴克公司