CN104647312A - 用于花园工具的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电驱动花园工具的开关装置，其包括：控制至少一个马达的至少一个操作单元以及将机械运动转换为成比例的电信号的至少一个转换单元（18）；其中，所述操作单元（14）包括至少一个开关操作元件（54），以致动至少一个电开关（66）以打开和/或闭合电路，并且包括用于调节所述马达（16）的旋转速度的至少一个速度操作元件（20）。根据本发明的转换单元（18）包括至少一个转换元件（22），其机械地联接到所述速度操作元件（20），用于将所述速度操作元件（20）的机械运动转换为电信号以调节所述马达（16）的旋转速度。

Description

用于花园工具的开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于花园工具的开关装置，该花园工具尤其是电驱动的花园工具。

背景技术

EP2223778A2描述了一种用于花园工具的开关装置，该花园工具尤其是电驱动的花园工具，其包括控制马达的操作单元以及将机械运动转换为成比例的电信号的转换单元。操作单元包括至少一个开关操作元件，致动至少一个电开关以打开和/或闭合电路，并且包括用于调节马达的旋转速度的速度操作元件。转换单元包括与速度操作元件隔开距离布置的转换元件。

为了将速度操作元件的机械运动转换为电信号以调节马达的旋转速度，速度操作元件需要借助于速度操作元件相对于转换元件的运动而与转换元件接触，用于将机械运动转换为成比例的电信号。

发明内容

本发明涉及一种用于花园工具的开关装置，所述花园工具尤其是电驱动的花园工具，所述开关装置包括：控制至少一个马达的至少一个操作单元，以及将机械运动转换为成比例的电信号的至少一个转换单元，其中，所述操作单元包括至少一个开关操作元件，致动至少一个电开关以打开和/或闭合电路，并且包括用于调节所述马达的旋转速度的至少一个速度操作元件。

根据本发明的转换单元包括至少一个转换元件，其机械地联接到速度操作元件，用于将速度操作元件的机械运动转换为电信号以调节马达的旋转速度。因此，速度操作元件的运动被直接传递至转换元件。优选地，速度操作元件机械地联接到转换元件，使得速度操作元件的每个运动被直接传递至转换元件。术语“操作单元”应该限定包括至少一个元件的单元，该元件具体是操作元件，其可以由操作者直接致动并且被提供以通过致动和/或至少一个参数的输入来改变和/或影响过程和/或状态。“操作元件”应该限定一元件，其被提供以便在操作过程中从操作者接收输入，其中该元件由操作者直接接触，并且施加在操作元件上的力可以被感测和/或机械地传递以致动装置。速度操作元件被设置成由操作者直接致动，具体而言由操作者手的手指来直接致动，以便控制马达的旋转速度。优选地，速度操作元件被可运动地支撑，具体而言是可枢转运动地支撑。然而，还可能的是，速度操作元件被可平移运动地支撑。使得速度操作元件运动的操作力优选小于25N。优选地，使得速度操作元件运动的操作力在20N和5N之间的范围内。

术语“机械地联接”应该限定至少两个元件之间的连接，其中两个元件在两个元件的每个位置直接彼此抵靠，或者其中通过直接连接到两个元件的至少一个另外的元件将两个元件彼此直接固定或者彼此连接，以便将一个元件的运动传递至另一个元件。优选地，速度操作元件使得转换元件旋转，将速度操作元件的机械运动转换为成比例的电信号。根据本发明的开关装置可以有利地获得控制马达的高度失效防护的电子器件。如果错误发生在速度操作元件和转换元件之间的机械连接之内，则可以有利地停止马达的起动，以防止操作者可能被马达可驱动的从动插入工具所伤到。

另外，转换单元包括机械地联接到速度操作元件和转换元件的至少一个抽头元件。抽头元件被设置为将速度操作元件的运动传递至转换元件。优选地，抽头元件通过形状配合连接和/或非形状配合连接而固定到速度操作元件和/或转换元件。还可能的是，抽头元件通过本领域技术人员认为有用的不同连接而固定到速度操作元件和/或转换元件。速度操作元件能够有利地与转换元件隔开距离定位，但仍然能够借助于通过抽头元件的连接而将速度操作元件的运动直接传递至转换元件。另外，有利地是，能够以独立于保护操作单元防潮湿条件的方式来保护转换单元防潮湿条件。

在根据本发明的开关装置的优选实施例中，抽头元件是柔性的。优选地，在抵抗弯曲负荷的阻抗方面，抽头元件是柔性的。抽头元件主要被设置为传递拉伸和/或压缩力。对于速度操作元件相对于转换元件的布置的不同结构方案，抽头元件可以有利地以结构简单的方式来适配。此外，能够有利地跨接速度操作元件和转换元件之间的较大的距离。

此外，转换单元包括至少一个弹簧元件，沿至少一个方向对转换元件施加弹簧负荷。优选地，弹簧元件被实施为支腿弹簧。还可能的是，弹簧元件被实施为本领域技术人员认为有用的不同形状。如果机械损伤、具体而言抽头元件的机械损伤发生，则弹簧元件可以有利地使转换元件运动进入起始位置。因此，可以有利地获得高度失效防护的开关装置。

此外，转换单元包括至少一个调节单元以调节转换单元的至少一个抽头元件。优选地，调节单元被实施为机械调节单元，以调节抽头元件的支撑元件相对于速度操作元件和/或相对于花园工具的马达壳体的位置。还可能的是，调节单元被实施为电子调节单元，以调节依赖于转换单元的抽头元件相对于速度操作元件和/或相对于马达壳体的位置的电参数。借助于根据本发明的调节单元，可以有利地获得在几何和/或尺寸偏差的情况下的抽头元件的舒适调节。因此，可以有利地获得精确工作的开关装置。此外，可以有利地获得长寿命。

在根据本发明的开关装置的优选实施例中，抽头元件被可平移运动地支撑。因此，可以有利地获得速度操作元件运动的精确传递。此外，可以有利地获得抽头元件的紧凑和简单的实施例。

优选地，抽头元件被实施为鲍登缆线。在根据本发明的开关装置的优选实施例中，抽头元件被实施为推/拉鲍登缆线。可以有利地获得将速度操作元件的运动传递至转换元件的安全以及不受天气影响的结构。

在根据本发明的开关装置的优选实施例中，转换单元被实施为电位计。因此，可以有利地获得转换单元的结构简单和有成本效益的实施例，以便将机械运动转换为成比例的电信号。

另外，提出了一种花园工具，尤其是一种电驱动花园工具，其包括至少一个根据本发明的开关装置。电驱动花园工具可以由便携式蓄电池或者可以与例如局域电力网络的电插座连接的缆线来提供能量。优选地，电驱动花园工具被实施为电驱动灌木清除机。还可能的是，开关装置被用于另一花园工具中，例如修边机、吹叶机、链锯等。根据本发明的花园工具具有的优点在于，可以实现舒适和安全的使用。因此，可以有利地获得带有高度使用便利的花园工具。

此外，提出了一种利用根据本发明的开关装置来控制电驱动花园工具的电动马达的方法。可以有利地获得带有高度安全水平的舒适开关方法。

根据本发明的开关装置、根据本发明的花园工具和/或利用根据本发明的开关装置来控制花园工具的马达的方法不限于以上描述的使用和实施例。具体而言，根据本发明的开关装置、根据本发明的花园工具和/或利用根据本发明的开关装置来控制花园工具的马达的方法可以具有不同数量的元件、构件和单元，用于满足本文中规定的功能。

附图说明

通过阅读以下详细说明并且结合附图，本发明的其它目的、特征和优点将变得清楚，其中，本发明的特定实施例作为说明性示例被公开。

图1以示意图示出了根据本发明的电驱动花园工具，其包括根据本发明的开关装置。

图2以示意图示出了根据本发明的开关装置的详细视图。

图3以示意图示出了根据本发明的开关装置的转换单元的详细视图。

图4以示意图示出了转换单元的调节单元的详细视图。

图5以示意图示出了根据本发明的花园工具的转换单元和马达壳体的一部分的分解视图。

具体实施方式

图1示出了包括至少一个开关装置10的花园工具12。花园工具12被实施为电驱动的灌木切割器。因此，花园工具12包括马达壳体30，以支撑花园工具12的马达16，尤其是电动马达16。另外，花园工具12包括工具保持件32，切割工具34可以安装到该工具保持件32。切割工具34可以实施为割草线切割工具，诸如刀片式切割工具，诸如锯式切割工具等。工具保持件32可由马达16旋转地驱动。因此，花园工具12包括齿轮36，马达16和工具保持件32连接到该齿轮36。还可能的是，工具保持件32由马达16直接驱动。这时，马达16位于马达壳体30中，工具保持件32直接附接到该马达壳体30。齿轮36被支撑在花园工具12的齿轮箱38中。工具保持件32被安装到齿轮箱38。齿轮箱38和马达壳体30通过花园工具12的轴40彼此连接。轴40被实施为花园工具12的引导杆。在马达16直接驱动工具保持件32的情况下，马达壳体30（在替代性实施例中，图1中的齿轮箱38是马达壳体30）布置在轴40的一端，电构件的壳体（在替代性实施例中，图1中的马达壳体30是电构件的壳体）布置在轴40的另一端。花园工具12还包括能量供应连接单元42，能量供应单元44可以连接到该能量供应连接单元42。能量供应单元44被实施为蓄电池单元。能量供应连接单元42布置在马达壳体30处。在马达16直接驱动工具保持件32的情况下，能量供应连接单元42布置在电构件的壳体处，该电构件的壳体通过轴40连接到马达壳体30/齿轮箱38。因此，花园工具12的总体结构是本领域技术人员所熟知的。

花园工具12的开关装置10包括控制马达16的至少一个操作单元14以及至少一个转换单元18用于将机械运动转换为成比例的电信号，其中，操作单元14包括至少一个开关操作元件54，致动至少一个电开关66（图2）以打开和/或闭合电路，并且包括至少一个速度操作元件20用于调节马达16的旋转速度，并且其中，转换单元18包括至少一个转换元件22，该至少一个转换元件22机械地联接到速度操作元件20，用于将速度操作元件20的机械运动转换为电信号，以调节马达16的旋转速度。转换单元18包括机械地联接到速度操作元件20和转换元件22的至少一个抽头元件24，用于将速度操作元件20和转换元件22彼此机械地联接。

操作单元14还包括锁定操作元件56，以便通过形状配合连接（positive connection）和/或非形状配合连接（non-positive connection）将开关操作元件54保持在致动状态。此外，开关装置10包括车把手单元46。车把手单元46安装到轴40。此外，车把手单元46包括把手48，操作单元14位于该把手48处。把手48可以由操作者的手来握持，用于在利用花园工具12工作期间引导花园工具12。此外，车把手单元46包括另一把手50，该把手50可以由操作者握持。把手48和另一把手50通过车把手单元46的把手杆52彼此连接。把手杆52是U形的。此处，把手48布置在把手杆52的一端，该一端相对于布置另一把手50的一端处于把手杆52的远侧。

速度操作元件20、开关操作元件54和锁定操作元件56各布置在把手48的不同侧。当操作者握持把手48时，由操作者手的至少一个手指来致动速度操作元件20，其中该至少一个手指不是操作者手的拇指。此外，速度操作元件20可枢转运动地支撑在把手48处。当操作者握持把手48时，由操作者手的拇指来致动开关操作元件54。另外，开关操作元件54可平移运动地支撑在把手48处。当操作者握持把手48时，由操作者手的手掌来致动锁定操作元件56。此外，锁定操作元件56可枢转运动地支撑在把手48处。

抽头元件24通过形状配合连接和/或非形状配合连接而连接到速度操作元件20（图2）。速度操作元件20包括连接部，抽头元件24连接到该连接部。在其连接部，速度操作元件20包括连接凹部，抽头元件24的端部定位在该连接凹部中。此外，抽头元件24通过形状配合连接和/或非形状配合连接而连接到转换元件22（图3）。转换元件22包括连接部，抽头元件24连接到该连接部。在其连接部中，转换元件22包括连接凹部，抽头元件24的端部定位在该连接凹部中。转换元件22布置在马达壳体30中。因此，抽头元件24将布置在把手48中的速度操作元件20机械地连接到布置在马达壳体30中的转换元件22。抽头元件24是柔性的。此处，抽头元件24被实施为鲍登缆线。因此，抽头元件24可平移运动地被支撑。

转换单元18被实施为电位计。转换元件22可枢转运动地支撑在马达壳体30中。此处，转换元件22与转换单元18的电阻元件58（图5）相互作用，由此电阻元件58的电阻依赖于转换元件22相对于电阻元件58的旋转角度。马达16的旋转速度可以通过转换元件22的旋转运动来控制。这以众所周知的方式改变电阻元件58的电阻。转换元件22的旋转依赖于通过抽头元件24机械地联接到转换元件22的速度操作元件20的运动。当速度操作元件20运动时，转换元件22也运动，因为它们通过抽头元件24机械地联接。电阻元件58的电阻的改变被开关装置10的PCBA62（印刷电路板组件）所检测到，以触发马达16的速度调节。

另外，转换单元18包括至少一个弹簧元件26，以便沿至少一个方向对转换元件22施加弹簧负荷，具体而言是朝向转换元件22的起始位置。在转换元件22的起始位置，对马达16的电能供应被断开，使得马达16，具体而言是马达16的转子不旋转。弹簧元件26被实施为支腿弹簧。弹簧元件26的一个支腿支在把手48的内表面上，弹簧元件26的另一个支腿支在转换元件22上（图3）。当速度操作元件20的操作力被中断时，通过弹簧元件26的弹簧负荷，转换元件22运动进入起始位置。转换单元18还包括至少一个制动元件60，该制动元件60被设置为限制转换元件22相对于马达壳体30的最大运动角度。在其起始位置，转换元件22抵靠在制动元件60的至少一侧。当转换元件22旋转最大运动角度时，转换元件22抵到制动元件60的另一侧。还可能的是，转换单元18包括多于一个的制动元件60，这些制动元件60被设置为限制转换元件22的最大运动角度。

此外，转换单元18包括至少一个调节单元28，以调节转换单元18的抽头元件24（图3和图4）。调节单元28被设置为调节鲍登缆线的外缆线壳体72相对于速度操作元件20和/或相对于马达壳体30的位置。因此，调节单元28允许在马达壳体30的固定部70处存在几何偏差或尺寸偏差情况下的正确组装，其中鲍登缆线的外缆线壳体72的一端固定到固定部70。此处，调节单元28允许鲍登缆线的外缆线壳体72的位置调节大约0.5mm至5mm。调节单元28被实施为隔板连接（bulkhead connection）调节单元。因此，调节单元28包括至少一个调节元件68，调节元件68与马达壳体30的固定部70相互作用，用于调节鲍登缆线的外缆线壳体72的位置（图3和图4）。

一种利用开关装置10来控制和/或起动电驱动花园工具12的马达16的方法可以包括以下步骤：

由操作者将开关操作元件54推入开关操作元件54的致动位置，从而电开关66被致动。电开关66闭合用于对开关装置10的PCBA62赋予能量的电路。PCBA62被开启。还可能的是，仅当速度操作元件20、开关操作元件54以及锁定操作元件56被致动时，PCBA62被开启。电开关66被实施为微动开关，具体而言是双微动开关。还可能的是，电开关66被实施为本领域技术人员认为有用的不同开关。在开关操作元件54的致动过程中，锁定操作元件56也运动进入锁定操作元件56的致动位置。锁定操作元件56通过阻挡元件64将开关操作元件54保持在开关操作元件54的致动位置（图3）。锁定操作元件56可以在开关操作元件54不运动的情况下被压下，但这不会开启电开关66或触发来自电开关66的信号。仅当开关操作元件54被操作时发生来自电开关66的信号。因为电开关66被接合并且PCBA62处于操作中，可以通过速度操作元件20的运动来起动马达16。速度操作元件20的运动使得抽头元件24运动，这又使转换元件22运动。此处，电信号被触发以起动马达16和控制马达16的旋转速度。因此，马达16的旋转速度依赖于速度操作元件20的运动距离，因此依赖于抽头元件24和转换元件22的运动距离。优选地，可以从0至15000rpm地调节马达16的旋转速度。还可能的是，可以在本领域技术人员认为有用的不同范围内调节马达16的旋转速度。在操作者的手从把手24移开的情况下，锁定操作元件22释放开关操作元件20，并且电开关66将PCBA62和电驱动花园工具12关闭。PCBA62位于马达壳体30内。

在马达16被起动之前，PCBA62询问转换元件22相对于电阻元件58的位置，以便检查转换元件22的正确角度位置值。当检测到的转换元件22的角度位置值在转换元件22的预定起动范围之外时，PCBA62不允许起动马达16。当检测到的转换元件22的角度位置值位于转换元件22的预定起动范围内时，PCBA62采取马达16的最大旋转速度以及转换元件22的最大运动角度的线性增加。基于转换元件22的起始位置和最大运动角度，PCBA62计算最大旋转速度阈值，并且限定最大旋转速度阈值和转换元件22的最大运动角度之间的线性增加。最大旋转速度阈值不被设定在抽头元件24的最大运动角度的位置，而是在此之前。一旦转换元件22已经到达与马达16的最大旋转速度对应的位置，则转换元件22的任何进一步的旋转都不会改变马达16的旋转速度。该方案有利地提供了补偿操作单元14和/或转换单元18的机械参数的变化的可能性，例如抽头元件24的拉伸、弹簧元件26的弹簧刚度损失、速度操作元件20的支撑件的磨损等。

在PCBA62起动之后，PCBA62的计算例程检查转换单元18的初始位置Y1。为了安全的原因，这仅在PCBA62已经执行了自测试之后被允许完成。这增加了与功率供应激励一起所限定的“盲区”时间。一旦被唤醒，PCBA62将记录初始位置Y1。该纪录的位置是零速度位置，所有的速度都从其进行计算。马达16仅当转换单元18到达位置Y1+H1（H1是额外的运动，尤其是转换单元18的大于Y1的旋转）时开始旋转。该速度在位置Y1+X1和Y1+X2之间调节（X1大于Y1并且X2大于X1）。由于不具有绝对定位传感器而仅是相对传感器的机械约束，H1、X1和X2被限定为Y1的增量，而不是绝对值。

在花园工具12的操作期间，如果开关装置10被允许返回零速度并且转换单元的回读值小于之前的Y1，则Y1将被重置为新认定的值。可以获得考虑了弹簧元件26的弹跳的自调节功能。在Y1被测量处于正常/允许的起动范围之外的情况下，可能不能够实现马达16的完全速度，直到操作者释放并且再次操作电开关66。该重置允许包括转换单元18的开关装置10返回到工作参数范围之内的较低的Y1值。简而言之，转换单元值的自动校准将发生在电开关66被激励的小于200毫秒的值之内，尤其是120毫秒之内以及当马达16停止时。

Claims (10)

1.一种用于花园工具的开关装置，所述花园工具尤其是电驱动的花园工具，所述开关装置包括：

控制至少一个马达（16）的至少一个操作单元（14）；

以及将机械运动转换为成比例的电信号的至少一个转换单元（18）；

其中，所述操作单元（14）包括至少一个开关操作元件（54），致动至少一个电开关（66）以打开和/或闭合电路，并且包括用于调节所述马达（16）的旋转速度的至少一个速度操作元件（20），并且其中，所述转换单元（18）包括至少一个转换元件（22），所述至少一个转换元件（22）机械地联接到所述速度操作元件（20），用于将所述速度操作元件（20）的机械运动转换为电信号以调节所述马达（16）的旋转速度。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述转换单元（18）包括至少一个抽头元件（24），所述至少一个抽头元件（24）机械地联接到所述速度操作元件（20）和所述转换元件（22）。

3.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，所述抽头元件（24）是柔性的。

4.如上述权利要求中任一项所述的开关装置，其特征在于，所述转换单元（18）包括至少一个弹簧元件（26），以便沿至少一个方向在所述转换元件（22）上施加弹簧负荷。

5.如上述权利要求中任一项所述的开关装置，其特征在于，所述转换单元（18）包括至少一个调节单元（28），调节所述转换单元（18）的至少一个抽头元件（24）。

6.如权利要求2-5中任一项所述的开关装置，其特征在于，所述抽头元件（24）被可平移运动地支撑。

7.如权利要求2-6中任一项所述的开关装置，其特征在于，所述抽头元件（24）被实施为鲍登缆线。

8.如前述权利要求中任一项所述的开关装置，其特征在于，所述转换单元（18）被实施为电位计。

9.一种花园工具，尤其是电驱动的灌木清除机，包括：至少一个前述权利要求中任一项所述的开关装置。

10.利用权利要求1至8中任一项所述的开关装置来控制花园工具的马达的方法，所述方法包括：

利用至少一个操作单元来控制所述马达；

致动至少一个电开关以打开和/或闭合电路；

将速度操作元件的机械运动转换为电信号以调节所述马达的旋转速度。