CN103659751A - 动力工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在具有发动机和马达的动力工具中实现合理的驱动的动力工具。链锯（100）是作为具有发动机（111）和电动马达（141）的动力工具而构成的。链锯（100）具有：最终输出轴（131），其用于驱动锯链（105）；控制器（139），其用于控制电动马达（141）；以及驱动源，其用于向电动马达（141）供给电流。而且，链锯（100）构成为能够利用发动机（111）和电动马达（141）同时驱动最终输出轴（131）的混合动力驱动模式来驱动锯链（105）。该链锯（100）的驱动源具有电容器（138）。该电容器（138）连接于控制器（139）。

Description

动力工具

技术领域

本发明涉及一种用于驱动顶端工具的动力工具。

背景技术

在日本特开2011-244724号公报中记载有具有发动机和马达的割灌机。该割灌机构成为通过在作为驱动源的发动机与马达之间进行切换而分别利用发动机和马达来驱动刀片。

专利文献1：日本特开2011-244724号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在日本特开2011-244724号公报所记载的割灌机中，作为驱动源的发动机和马达构成为分别独立驱动，因此当以一驱动源进行驱动时，另一驱动源停止。即，对于使用如割灌机这样的动力工具的操作者来说，当驱动一驱动源时，无需另一驱动源。于是，本发明的目的在于提供一种在具有发动机和马达的动力工具中实现合理的驱动的动力工具。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，采用本发明的动力工具的优选的技术方案，构成具有发动机和马达的动力工具。该动力工具具有：驱动轴，其用于驱动顶端工具；控制器，其用于控制马达；驱动源，其用于向马达供给电流。而且，动力工具构成为能够利用发动机和马达同时驱动驱动轴的混合动力驱动模式来驱动顶端工具。该动力工具的驱动源具有电容器。该电容器连接于控制器。另外，“动力源”优选包括电池、电容器等向马达供给电流的零件。

采用本发明，能够提供一种发动机和马达同时驱动驱动轴的混合动力工具。另外，在混合动力工具中，能够利用储存在电容器内的电力来驱动马达。另外，能够提供一种具有通过利用电容器而充放电效率较高的动力源的动力工具。

采用本发明的动力工具的其他技术方案，马达构成为被发动机驱动而作为发电机来对电容器进行充电。即，当马达被发动机驱动时，控制器对马达施加制动，从而产生电流。换言之，控制器对马达施加制动，从而使马达作为发电机来进行工作。然后，以马达作为发电机所产生的电流对电容器进行充电。

采用本技术方案，能够将与发动机一起驱动驱动轴的马达用作发电机。即，无需另行设置用于对电容器进行充电的发电机。

采用本发明的动力工具的其他技术方案，驱动源具有电池。而且，电容器构成为配置在电池与控制器之间，用于电连接电池和控制器。

采用本技术方案，在驱动动力工具期间，即使是在短时间内需要大电流的情况下，也能够通过利用储存在电容器内的电力以电容器和电池这两者向马达供给大电流。由此，能够使电池小型化。

采用本发明的动力工具的其他技术方案，构成为，在电容器的电压大于电池的电压的情况下，电容器向电池供给电流而对电池进行充电。

采用本技术方案，通过在电容器的电压大于电池的电压的情况下使电流自动地从电容器流向电池，从而能够对电池进行充电。另外，利用这样的结构能够防止向电池供给过电流。另外，无需用于对电池进行充电的控制装置。

发明的效果

采用本发明，能够提供一种在具有发动机和马达的动力工具中实现合理的驱动的动力工具。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的动力工具的整体结构的侧视图。

图2是图1的II-II线的剖视图。

图3是表示动力工具的驱动系统的框图。

具体实施方式

参照图1～图3详细地说明本发明的实施方式。本实施方式使用链锯作为动力工具的一例进行说明。如图1所示，链锯100是以主体壳体101、导杆103、前手柄106、后手柄107以及护手108为主体而构成的。在后述中，将链锯100的导杆103侧（图1的左侧）称为前侧，将链锯100的后手柄107侧（图1的右侧）称为后侧。

主体壳体101构成用于形成链锯100的轮廓的主体部。导杆103配置为自主体壳体101向前方突出。锯链105以能够相对于导杆103装卸的方式安装在导杆103的外周部。通过使安装后的锯链105沿导杆103的外周旋转，从而进行切断被加工材的切断作业。

前手柄106和护手108在链锯100的前侧连接于主体壳体101。另外，后手柄107在链锯100的后侧连接于主体壳体101。该链锯100构成为操作者握持前手柄106和后手柄107来进行切断作业。

如图2所示，在主体壳体101内收纳有驱动机构部。驱动机构部是以发动机111和电动马达141为主体而构成的。该驱动机构部构成为发动机111和电动马达141这两者的输出经由最终输出轴131向锯链105传递。即，链锯100是作为被不同种类的两种原动机、即发动机111和电动马达141驱动的混合动力式动力工具而构成的。

发动机111作为往复式发动机而构成，且发动机111是以缸体113、活塞115、火花塞117、曲轴箱119、曲轴123以及连接杆125为主体而构成的。活塞115以能够在缸体113内滑动的方式配置在缸体113内。火花塞117在缸体113内配置在活塞115的上方。曲轴箱119以连接于缸体113的方式配置在缸体113的下方。曲轴123以能够相对于轴承121旋转的方式被轴承121支承并配置在曲轴箱119内。连接杆125连接活塞115和曲轴123。该发动机111是与本发明中的“发动机”相对应的实施结构例。

曲轴123配置为沿与导杆103的延伸方向（图1的左右方向）相交叉的水平方向延伸。曲轴123的一侧（图2的左侧）配置为自主体壳体101向外侧突出。最终输出轴131借助滚针轴承133以能够相对于曲轴123相对旋转的方式安装于曲轴123的突出区域。

在曲轴123的另一侧（图2的右侧）安装有与曲轴123一体地旋转的飞轮127。在飞轮127上借助联轴器安装有反冲起动机（省略图示）。由此，构成为操作者通过操作反冲起动机来起动发动机111。

电动马达141是作为外转子型马达而构成的，并配置为与曲轴123同轴。该电动马达141是以定子芯143、定子线圈145、外转子147以及磁体149为主体而构成的。定子芯143是由磁性材料形成的圆盘状构件。该定子芯143隔着套筒143a被固定在缸体113和曲轴箱119的外表面。即，曲轴123贯穿套筒143a，由此，曲轴123构成为能够相对于被固定了的定子芯143旋转。定子线圈145卷绕在定子芯143上，通过通电而对定子芯143进行励磁。

外转子147是具有底壁和圆筒状的周壁的杯状构件。周壁配置为包围定子芯143。磁体149以与定子芯143的外周面相对的方式配置在周壁的内周面。曲轴123贯通底壁，且底壁被固定于最终输出轴131。即，电动马达141的外转子147直接连结于最终输出轴131，由此，能够将电动马达141的输出向最终输出轴131传递。该电动马达141是与本发明中的“马达”相对应的实施结构例。

离心离合器151以与曲轴123一体地旋转的方式配置在曲轴123与外转子147之间。离心离合器151利用由曲轴123的旋转所产生的离心力使离合器瓦（日文：クラッチシュー）151a向旋转径向外侧移动，进而抵接于外转子147的周壁的内周面，由此，将曲轴123的旋转力向外转子147传递。即，离心离合器151在曲轴123的转速低于规定的转速的状态下无法将曲轴123的旋转向外转子147传递。另一方面，在曲轴123的旋转超过了规定的转速的状态下能够将曲轴123的旋转向外转子147传递。

如图1所示，后手柄107由上侧部分107a、下侧部分107b以及电池安装部107c构成。节气门杆135和控制器139配置于后手柄107。另外，后手柄107构成为电池组137以能够相对于电池安装部107c装卸的方式安装于电池安装部107c。在电池组137内储存有用于驱动电动马达141的电力。

另外，如图3所示，链锯100具有模式切换开关136和电容器138。该模式切换开关136和电容器138在图1中并未进行图示，其配置在后手柄107的下侧部分107b处。即，模式切换开关136在下侧部分107b处配置在控制器139的上侧。另外，电容器138在下侧部分107b处配置在控制器139与电池安装部107c之间。模式切换开关136是用于切换发动机111和电动马达141的驱动／停止的开关，该模式切换开关136连接于控制器139。电容器138用于将安装后的电池组137和控制器139电连接起来。由此，通过从电池组137供给电流而使电荷储存在电容器138内。

控制器139是用于驱动发动机111和电动马达141的控制装置。即，控制器139通过从电池组137经由电容器138向电动马达141供给电流来控制电动马达141的驱动。另一方面，控制器139构成为基于节气门杆135的操作量来调节空气进入发动机111的进气量或向发动机111供给的燃料和空气的混合比。由此，基于节气门杆135的操作量来调整发动机111的输出（转速）。另外，控制器139基于由模式切换开关136选择的模式而将链锯100的驱动模式切换为第1模式～第3模式。即，在第1模式中，由发动机111和电动马达141驱动锯链105。在第2模式中，仅由发动机111驱动锯链105。进而，在第3模式中，仅由电动马达141驱动锯链105。

在选择了第1模式的情况下，当操作节气门杆135时，发动机111和电动马达141被同时驱动。当曲轴123的转速超过规定的转速时，离心离合器151工作而将曲轴123的旋转向外转子147传递。由此，利用发动机111和电动马达141来驱动最终输出轴131。即，链锯100利用发动机111和电动马达141这两者的驱动来驱动锯链105。该第1模式是与本发明中的“混合动力驱动模式”相对应的实施结构例。另外，最终输出轴131是与本发明中的“驱动轴”相对应的实施结构例。

在选择了第2模式的情况下，当操作节气门杆135时，仅发动机111被驱动。当曲轴123的转速超过规定的转速时，离心离合器151工作而将曲轴123的旋转向外转子147传递。由此，发动机111借助外转子147来驱动最终输出轴131。即，链锯100仅利用发动机111的驱动来驱动锯链105。此时，构成为通过外转子147旋转而使电动马达141作为发电机来进行工作，从作为发电机的电动马达141经由控制器139向电容器138供给电流。特别优选在外转子147被发动机111旋转时，控制器139将因对电动马达141施加制动而产生的电流向电容器138供给。

在选择了第3模式的情况下，当操作节气门杆135时，仅电动马达141被驱动。由此，电动马达141的外转子147驱动最终输出轴131。即，链锯100仅利用电动马达141的驱动来驱动锯链105。

链锯100有可能对如木材等这样的硬度不均匀的被加工材进行切断作业。在这样的情况下，在电动马达141驱动的第1模式和第3模式中，会因被加工材的局部的硬度而导致在短时间内使链锯100产生有较大的负荷。即，需要对电动马达141供给大电流。但是，在本实施方式中，由于在控制器139与电池组137之间配置有电容器138，因此能够利用电池组137的容量供给的电流不会受到限制，控制器139能够利用电容器138和电池组137这两者的容量在短时间内向电动马达141供给大电流。该电容器138和电池组137是与本发明中的“驱动源”相对应的实施结构例。另外，电池组137是与本发明中的“电池”相对应的实施结构例，电容器138是与本发明中的“电容器”相对应的实施结构例，控制器139是与本发明中的“控制器”相对应的实施结构例。

另外，采用本实施方式，在电动马达141不驱动最终输出轴131的第2模式中，电动马达141作为发电机而对电容器138供给电流。此时，由于电容器138配置在电池组137与控制器139之间，因此在电容器138的电压高于电池组137的电压的情况下，电流不受控制器139限制地从电容器138自动地流向电池组137而对电池组137进行充电。即，能够根据电容器138和电池组137的电压自动地对电池组137进行充电。由此，与强制地对电池组137进行充电的情况相比，能够抑制向电池组137供给过电流的情况。另外，与强制地对电池组137进行充电的情况相比，也能够防止电池组137的过充电。

另外，采用本实施方式，通过将电容器138和控制器139配置在后手柄107的下侧部分107b，能够将电容器138和控制器139配置为与产生热量的发动机111、电动马达141隔离。即，能够保护电容器138、控制器139免受热的损伤。另外，同样地，通过将电池安装部107c配置在与发动机111、电动马达141隔离的后手柄107的顶端区域内，能够保护安装后的电池组137免受热的损伤。特别是通过这样地配置，能够有效地保护比控制器139、电容器138更需保护而免受热的损伤的大容量的电池组137。

另外，采用本实施方式，在电动马达141不驱动最终输出轴131的情况下，能够将电动马达141用作发电机。即，无需在链锯100设置电动马达141和发电机这两者，能够使链锯100轻量化和小型化。

另外，采用本实施方式，能够选择第1模式～第3模式来驱动最终输出轴131、即锯链105。因而，通过根据作用于锯链105的负荷来切换驱动模式，能够切换链锯100的输出。其结果，能够提高能量效率。

另外，采用本实施方式，由于将外转子型的马达设置为电动马达141，因此不增大电动马达141的大小就能够获得较大的输出转矩。即，能够增大从外转子147的旋转中心至外周的距离（半径），由此，能够获得较大的输出转矩。其结果，能够使链锯100小型化。

在上述内容中，虽然本发明构成为根据电容器138和电池组137的电压自动地从电容器138向电池组137供给电流而对电池组137进行充电，但是并不限定于此。例如，本发明也可以构成为具有用于检测电容器138和电池组137的电压的传感器，控制器139基于传感器的检测结果从电容器138向电池组137供给电流而对电池组137进行充电。

另外，在上述内容中，虽然本发明构成为从电池组137向电动马达141供给电流，但是并不限定于此。例如，也可以不设置电池组137而仅将电容器138设为驱动源。

另外，在上述内容中，虽然将电动马达141设为外转子型的马达，但是并不限定于此，也可以使用内转子型的马达。

另外，在上述内容中，虽然本发明构成为利用第1模式～第3模式驱动最终输出轴131、即锯链105，但是并不限定于此。例如，链锯100也可以为仅具有第1模式即可，而不具有第2模式和第3模式。

另外，在上述内容中，将链锯100用作动力工具进行了说明，但是也能够将本发明应用于其他的动力工具。只要具有发动机和马达，也能够将本发明应用于割灌机、冲击式钻机、圆锯等动力工具。

（实施方式的各构成元件与本发明的各构成元件间的对应关系）

本实施方式表示用于实施本发明的技术方案的一例。因而，本发明并不限定于本实施方式的结构。另外，以下表示本实施方式的各构成元件与本发明的各构成元件间的对应关系。

链锯100是与本发明的“动力工具”相对应的结构的一例。

发动机111是与本发明的“发动机”相对应的结构的一例。

电动马达141是与本发明的“马达”相对应的结构的一例。

最终输出轴131是与本发明的“驱动轴”相对应的结构的一例。

第1模式是与本发明的“混合动力驱动模式”相对应的结构的一例。

电池组137是与本发明的“驱动源”相对应的结构的一例。

电池组137是与本发明的“电池”相对应的结构的一例。

电容器138是与本发明的“驱动源”相对应的结构的一例。

电容器138是与本发明的“电容器”相对应的结构的一例。

控制器139是与本发明的“控制器”相对应的结构的一例。

鉴于以上的发明的主旨，本发明的作业工具能够构成为下述方式。

（方式1）

“根据技术方案3所述的动力工具，其特征在于，

该动力工具具有：

传感器，其用于分别检测上述电容器的电压与上述电池的电压；以及

电容器控制装置，其基于上述传感器的检测结果来控制上述电容器。”

（方式2）

“根据方式1所述的动力工具，其特征在于，构成为，

上述电容器控制装置在上述传感器检测出上述电容器的电压大于上述电池的电压的情况下，以从上述电容器向上述电池供给电流而对该电池进行充电的方式控制上述电容器。”

（方式3）

“根据技术方案1～4以及方式1或2中任一项所述的动力工具，其特征在于，构成为，

该动力工具还具有仅以上述马达驱动上述驱动轴的马达驱动模式和仅以上述发动机驱动上述驱动轴的发动机驱动模式，

通过选择性地切换上述混合动力驱动模式、上述马达驱动模式以及上述发动机驱动模式，从而上述顶端工具被驱动。”

（方式4）

“根据技术方案1所述的动力工具，其特征在于，

该动力工具具有：

主体壳体，其用于收纳上述发动机和上述马达，

手柄，其从上述主体壳体突出，

上述驱动源设置于上述手柄。”

（方式5）

“根据方式4所述的动力工具，其特征在于，

上述控制器设置于上述手柄，

上述驱动源以其与上述主体壳体间的距离大于上述控制器与上述主体壳体间的距离的方式设置于上述手柄。”

（方式6）

“根据方式5所述的动力工具，其特征在于，

上述驱动源具有电池，

上述控制器、上述电容器以及上述电池以与上述主体壳体间的距离依次变大的方式配置于上述手柄。”

附图标记说明

100、链锯；101、主体壳体；103、导杆；105、锯链；106、前手柄；107、后手柄；107a、上侧部分；107b、下侧部分；107c、电池安装部；108、护手；111、发动机；113、缸体；115、活塞；117、火花塞；119、曲轴箱；121、轴承；123、曲轴；125、连接杆；127、飞轮；131、最终输出轴；133、滚针轴承；135、节气门杆；136、模式切换开关；137、电池组；138、电容器；139、控制器；141、电动马达；143、定子芯；143a、套筒；145、定子线圈；147、外转子；149、磁体；151、离心离合器；151a、离合器瓦。

Claims (4)

1.一种动力工具，其特征在于，

该动力工具具有：

发动机；

马达；

驱动轴，其用于驱动顶端工具；

控制器，其用于控制上述马达；以及

驱动源，其用于向上述马达供给电流，

该动力工具构成为能够利用上述发动机和上述马达同时驱动上述驱动轴的混合动力驱动模式来驱动上述顶端工具，

上述驱动源具有电容器，

上述电容器连接于上述控制器。

2.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，

上述马达被上述发动机驱动而作为发电机来对上述电容器进行充电。

3.根据权利要求1或2所述的动力工具，其特征在于，

上述驱动源具有电池，

上述电容器配置在上述电池与上述控制器之间，用于电连接上述电池和上述控制器。

4.根据权利要求3所述的动力工具，其特征在于，

在上述电容器的电压大于上述电池的电压的情况下，上述电容器向上述电池供给电流而对该电池进行充电。

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