CN101224571B

CN101224571B - 手持电动工具

Info

Publication number: CN101224571B
Application number: CN 200710019582
Authority: CN
Inventors: 强尼·鲍瑞那图
Original assignee: Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
Current assignee: Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-19
Also published as: CN103213106A; CN103213106B; CN101224571A

Abstract

本发明涉及一种手持电动工具，其包括：壳体，其具有手柄；电机，其收容在壳体内用来在工作时驱动工作头和控制工作头的转速；位移按钮，其设置在手柄上用来供操作者按压；弹性件，其与所述位移按钮结合在一起；压力传感器，其与所述弹性件连接，并根据位移按钮的位置提供输出电压；其控制组件，与电机连接，并对所述根据位移按钮的位置而输出的电压作出响应来可变地控制电机的转速。通过这种结构，使得调速开关整体尺寸大为减小，进而减小了手柄的外径尺寸，从而方便手型较小的使用者握持和操作。

Description

手持电动工具

技术领域

本发明涉及一种手持电动工具，尤其涉及一种可调节工作头转速的手持电动工具。

背景技术

现有的手持电动工具，如电钻或电动螺丝刀，通常通过操作者的操作速度控制开关来调节工作头的转速。其通常包括一机壳，该机壳具有顶部、和顶部连接的手柄，手柄的下部设有用于放置电池的隔间。该电动工具还具有设置在手柄上用来供操作者按压的按钮，与按钮连接的速度控制开关。速度控制开关包括电位计(potentiometer)，用来测量按钮在操作者按压的作用下所移动的距离并产生一个与该移动距离成比例的一个电信号，该电信号会传送到控制元件并进一步传送到电机。从而，电机的转速与按钮的移动距离成特定比例。在速度控制开关中还提供有弹簧，可在操作者释放按钮时推压按钮而使其回复原位。

现有的速度控制开关还包括一第一机械开关和一第二机械开关。第一机械开关用来开启和关断提供给控制元件和电机的电力。第二机械开关用来在按钮按压到末端位置的时候旁路控制电路中的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，metallic oxide semiconductor field effecttransi stor)，从而，保护该场效应晶体管不会由于过大的电流而遭到破坏。

在现有的手持电动工具中，电机被安置在手柄的下部，仅位于收容在前述电池隔间内的电池组的上方。电机轴通过第一齿轮减速系统和沿手柄延伸的第一转轴连接到第二齿轮减速系统中，其中第二齿轮减速系统位于机壳的上部中用于降低电机轴的高转速，然后第二齿轮减速系统通过第二转轴与工作头连接。

需要强调的是现有的速度控制开关由于包含了电位计、控制装置和第一与第二机械开关而使得其整体尺寸相当大。

从而，导致手柄的尺寸也相当大，如手柄具有较大的直径，可能是6厘米或者更大，如此，对于手掌尺寸较小的人，如一些亚洲人或者是女性使用者来说，握住手柄并进行操作来说是很困难的。此外，由于控制开关的尺寸较大，必须将电机安置在手柄的下部来使用第一齿轮减速系统从而避免第一转轴和现有控制开关发生冲突。

还需要强调的是电位计在使用一段时间后较易磨损，其可能受灰尘、湿气和盐湖环境(如海边)的影响，而产生摩擦力来阻止按钮的顺畅滑动。

发明内容

本发明提供一种手持电动工具，其具有相对较小尺寸的手柄，从而便于手型较小的使用者握持和操作。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种手持电动工具，包括：壳体，其具有手柄；电机，其收容在壳体内用来在工作时驱动工作头和控制工作头的转速；位移按钮，其设置在手柄上用来供操作者按压；弹性件，其与所述位移按钮结合在一起；压力传感器，其与所述弹性件连接，并根据位移按钮的位置提供输出电压；其控制组件，与电机连接，并对所述根据位移按钮的位置而输出的电压作出响应来可变地控制电机的转速；至少所述位移按钮、弹性件和压力传感器构成一个独立组件，所述独立组件固定安装到手柄上。

与现有技术相比，本发明手持电动工具的调速开关由于采用了压力传感器来感测并输出调速信号，使得调速开关整体尺寸大为减小，进而减小了手柄的外径尺寸，从而方便手型较小的使用者握持和操作。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明第一实施方式中的手持电动工具及其内部结构的平面示意图。

图2是图1的局部放大图，主要揭示了手持电动工具的调速开关机构。

图3与图2类似，其揭示了本发明可选实施方式中的手持电动工具的调速开关机构。

图4与图2类似，其揭示了本发明可选实施方式中的手持电动工具的调速开关机构。

图5是图4中的调速开关机构的弹性件的立体放大图。

图6与图2类似，其揭示了本发明可选实施方式中的手持电动工具的调速开关机构。

图7与图2类似，其揭示了本发明可选实施方式中的手持电动工具的调速开关机构。

图8是本发明手持电动工具的调速开关的压力传感器的立体放大图。

图9到图11是本发明另外三个实施方式中手持电动工具及其内部结构的平面示意图，其中揭示了不同的电机或电池的排布形式。

图12是本发明手持电动工具的另一实施方式中控制开关组件的电路框图，其中同一虚线上的开关表示该若干开关或电子元件可以是一体式的，或者可以是通过一个共同的开关按钮来控制。

具体实施方式

如图1所示，在本实施方式中，手持电动工具2为由电池4供电的电钻，其具有壳体6。其中壳体6包括一顶部8、由顶部8向下延伸出的手柄10、和位于手柄底部的脚部12。在顶部8中，设置有直流电机14、用于冷却电机14的电机风扇16，与电机14通过电机轴20连接的齿轮减速系统18，以及一印刷电路板22，该电路板22上设置有电子元件用来控制电机14的转速。一输出轴24从齿轮减速系统18延伸并凸露在壳体6外且与一夹盘26连接。在电钻工作时，一工作头28夹持在夹盘26内来对工件(未图示)进行加工。

手柄10具有一相对较小的外径尺寸D，在本实施方式中该外径D为4厘米，当然也可以更小。一调速开关30设置在手柄10上。该调速开关30包括供使用者手部按压的位移按钮32，一端与位移按钮32连接的弹性件34，在本实施方式中该弹性件34为一螺旋弹簧，以及具有相对较小尺寸并与弹性件34另一端连接的一压力传感器34。在本实施方式中该压力传感器34可以是一个压电传感器(piezoelectric sensor)，用于根据位移按钮32的位置来提供输出电压信号。而后输出电压信号经由电性导线38传递到电路板22上的控制组件。控制组件对压力传感器36的输出电压信号作出响应，根据位移按钮32的位置的改变，来可变地控制电机14的转速，进而来控制工作头28的转速。需要说明的是，电路板22和电机14之间设置有电性导线，由于这种设置为本领域的普通技术人员所熟知，所以图中没有显示出来。壳体6的脚部12充当电池包40，用来容纳特定数量的电池4。该电池包40在其上壁和底壁上分别开设有若干通孔42、44。从而，手柄10可被用作冷却通道，冷却气流可沿图1中的箭头48方向流经手柄。需要说明的是，电池4与电路板22之间设置有电性连接导线，由于这种设置为本领域的普通技术人员所熟知，所以图中没有显示出来。

一机械式电源开关50设置在手柄10的侧部，用于提供或切断供给电路板22和电机14的电力。电源开关50的在手柄上的位置可使操作者能轻易地使用单手来同时实现对其和调速开关的操作。

图2是图1的局部放大示意图，主要揭示了调速开关30的结构，图中未显示出信号传输导线。调速开关30的导引腔52用来罩覆位移按钮32、弹性件34和压力传感器36。导引腔52的大部分以及压力传感器36位于手柄10内。导引腔52具有后壁54，压力传感器36通过螺钉56固定连接到该后壁54上。

如图3所示，位移按钮32、弹性件34、压力传感器36以及具有后壁54的导引腔52可构成一个独立组件。需要注意的是，该独立组件可设置在手柄10外，通过螺钉58连接导引腔52的后壁54与手柄10的侧壁，可将该独立组件相对轻易地固定安装到手柄10上。位移按钮32可以从第一端部位置m移动到第二端部位置n，其中m到n的间距可以小至0.5-1厘米。

图4和图5是本发明的可选实施方式，其中揭示的调速开关采用了其他构形的弹性件34。在本实施方式中，弹性件34呈发针状，其具有圆形头部和由头部延伸出的两弹性腿部。其中圆形头部被固定在手柄壁或导引腔52上的一销钉60穿过，两弹性腿部延伸入位移按钮32和压力传感器36之间的空间内并分别弹性抵靠在位移按钮32和压力传感器36上。弹性件34可以由一弹性金属丝或具有较窄宽度的弹性片弯曲而成。

图6揭示的本发明的可选实施方式中，弹性件34是通过销钉60固定在手柄10上并可作枢转运动的一谐振钢板。在本实施方式中，导引腔52设置在手柄10的外部，位移按钮32收容在导引腔52内。位移按钮32具有凸出端部32a，其可与钢板34的中部弹性抵靠。钢板34的较低部分与压力传感器36抵靠，而压力传感器36则可通过熟知的方式，如螺钉连接，与壳体6上的固定壁62抵靠。

图7所示的本发明的可选实施方式中，导引腔52的大部分是位于手柄10内。在本实施方式中，位移按钮32与压力传感器36直接连接；弹性件34为螺旋弹簧，其一端与压力传感器36抵靠，另一端抵靠在导引腔52的后壁54上。

图8所示的是可适用于本发明所有实施方式中的压力传感器36，其呈长方体状，具有较小的尺寸，其厚度d可以是2毫米或甚至更小。

如图9所示的本发明的可选实施方式中，由于本发明中调速开关30的尺寸较小，使得相对较小的手柄10内还有多余的空间，这些空间可以用于容纳部分电池4。在本实施方式中，脚部12内收容有3个电池4，手柄10内收容有3个电池4。通过这种布置，可使脚部12相对于现有的设计保持更小的尺寸。

在图1和图9所示的实施方式中，直流电机14被设置在壳体6的顶部8，而图10和11所示的本发明的可选实施方式中，直流电机14被设置在了手柄10的上部。

在图10所示的实施方式中，电机14、电机轴20、以及电机风扇16被设置在手柄10内。电机轴20沿手柄10延伸，电机14输出的旋转动能通过呈直角布置的一对锥齿轮66传递到齿轮减速系统18用来降低旋转速度，而后通过输出轴24和夹盘26进一步传递到工作头28上。调速开关30通过电性导线38连接到电路板22上，三个电池4收容在手柄10内，三个电池4收容在脚部12内。脚部12具有通孔44，顶部8上设有开口68，冷却气流可通过开口68流入，流经手柄，并通过通孔44流出。在顶部8内设有与其中一个锥齿轮66连接的风扇70，用于冷却电路板22。

如图11所示的实施方式中与图10所示的实施方式基本相同，其中六个电池均被布置在手柄10的下部。

图12所示的是本发明手持电动工具的另一实施方式中控制开关组件的电路框图。在本实施方式中，电机(未图示)连接在M1和M2之间，由电池包B提供电力。其中S1为位移按钮，其位置的改变可通过压敏电阻R(压力传感器的组成部分)由调速电路中的控制组件(未图示)感测到，并对电机的转速进行相应的调节。在本实施方式中，位移按钮S1还可以控制开关S1-1和S1-2，其中，S1-1为用于提供电力的电源开关，S1-2为用于在操作者松开位移按钮后使电机瞬间刹车从而使工作头能迅速停止转动的刹车开关。需要注意的是，电源开关S1-1和刹车开关S1-2呈反向设置，也就是说，在电源开关S1-1开合时，刹车开关S1-2处于关断状态；而在电源开关S1-1关断时，刹车开关S1-2处于开合状态。当位移按钮S1按下时，刹车开关S1-2先断开，即电机的刹车功能被阻隔，同时，电源开关S1-1闭合接通，调速电路根据操作者对位移按钮的控制来相应地调节电机的转速；当操作者松开位移按钮S1时，电源开关S1-1会先断开，同时刹车开关S1-2闭合接通，而后电机瞬间刹车使工作头迅速停转。在电路中还设有与刹车开关S1-2并联的二极管D，用于在电机刹车停转后吸收电机的反电动势。本领域的普通技术人员可轻易想到的是，电源开关S1-1和刹车开关S1-2均为机械式开关，并可与位移按钮S1做成一体式的；或者电源开关S1-1和刹车开关S1-2与位移按钮S1分开设置，通过控制组件来调节开闭顺序，从而可使收容位移按钮S1的手柄的尺寸可以足够小。

S2为用于控制电机转向的换向开关，其包括两个联动的开关S2-1和S2-2。当开关S2-1、S2-2分别位于点a、c位置时，电流由M2流向M1，此时电机正转；当需要电机反转时，拨动换向开关S2，此时，开关S2-1、S2-2分别与点b、d接触，如此电流就会由M1流向M2，从而实现电机的反转。通常，开关S2靠近开关S1设置，且开关S1和S2之间设有互锁机构，以避免在电机运转时使用者误操作换向开关S2而损坏电机。这种互锁机构为本领域普通技术人员所熟知并可轻易实现的，所以申请人不再予以赘述。

Claims

1.一种手持电动工具，包括：

壳体，所述壳体包括壳体顶部及由壳体顶部向下延伸出的手柄；

电机，收容在壳体内用来在工作时驱动工作头和控制工作头的转速；

位移按钮，设置在手柄上用来供操作者按压；

弹性件，与所述位移按钮配接在一起；

压力传感器，与所述弹性件连接，并根据位移按钮的位置提供输出电压；以及

控制组件，与电机连接，并对所述压力传感器根据位移按钮的位置而输出的电压作出响应来可变地控制电机的转速，所述手持电动工具还包括设置在壳体顶部的齿轮减速系统，所述电机位于手柄上部，所述齿轮减速系统一端通过齿轮与所述电机连接，所述齿轮减速系统另一端延伸出输出轴，所述输出轴与夹持工作头的夹盘连接，在与输出轴垂直的平面上，位移按钮的投影的上沿在电机投影的上沿的下方，位移按钮的投影的下沿在电机投影的下沿的上方。

2.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述压力传感器设置在手柄内。

3.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述弹性件为螺旋弹簧。

4.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述手柄上设有导引腔，所述弹性件收容在该导引腔内，所述压力传感器相对于手柄固定设置。

5.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：至少所述位移按钮、弹性件、和压力传感器构成一个组件并固定安装到手柄上。

6.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述压力传感器是压电传感器(piezoelectric sensor)。

7.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述压力传感器具有小于2毫米的厚度。

8.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：该手持电动工具还包括用于提供和切断电力的电源开关，所述电源开关被设置在距离所述压力传感器特定间距处，该特定间距使操作者用单手即可同时操作所述电源开关和位移按钮。

9.根据权利要求8所述的手持电动工具，其特征在于：所述电源开关设置在手柄上。

10.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述控制组件设置在壳体内并且位于手柄部分外。

11.根据权利要求10所述的手持电动工具，其特征在于：该手持电动工具进一步包括用于冷却电机和控制组件的风扇。

12.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述手柄内至少收容3个电池。

13.根据权利要求12所述的手持电动工具，其特征在于：该电动工具进一步包括风扇，所述风扇用于产生冷却电机的冷却气流，其中所述冷却气流流过设于手柄下部的若干电池。

14.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：该电动工具进一步包括用于提供冷却气流的风扇；手柄下部区域上开设有供冷却气流通过的开孔。

15.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：手柄的外径等于或小于4厘米。

16.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：所述位移按钮具有第一端部位置和第二端部位置，其中第一端部位置和第二端部位置的间距在5-10毫米之间。

17.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：该手持电动工具还包括用于改变工作头旋转方向的换向开关。

18.根据权利要求1所述的手持电动工具，其特征在于：该手持电动工具还包括用于在操作者松开位移按钮后使电机瞬间停止转动的刹车开关。