CN112238423A - 用于电动工具的控制组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动工具的控制组件，所述控制组件用以在多种操作模式下控制电气装置的操作，所述控制组件包括：旋转构件，所述旋转构件能够绕旋转轴线在第一、第二和第三旋转位置中的至少一个之间旋转移动，滑架构件，所述滑架构件与所述旋转构件在操作上连接；开关模块和棘爪组件，所述开关模块和棘爪组件与所述滑架构件在操作上连接，以控制所述滑架构件沿滑动轴线的运动，所述棘爪组件包括力补偿机构，由此响应于所述棘爪组件的所述力补偿机构的操作，能够基本均匀地保持实现所述旋转构件在其第一旋转位置和第二旋转位置之间的运动所需的力的量，以及实现所述旋转构件在其第二旋转位置和第三旋转位置之间的运动所需的力的量。

Description

用于电动工具的控制组件
技术领域
本发明涉及电气装置，诸如具有控制组件的动力工具，这些控制组件诸如可以用于控制装置的正向和反向操作方向。
背景技术
诸如动力工具等的电气装置将通常包括正向-反向控制组件，以用于在正向操作模式和反向操作模式之间改变电气装置的电动机的操作。通常，控制组件将包括可手动操作的机构(例如，可旋转的杆或手柄机构)，该可手动操作的机构可旋转通过一系列位置，以实现包括正向操作模式和反向操作模式的多种操作模式。而且，通常，控制组件将包括棘爪组件，该棘爪组件被设计成用以在所述可手动操作的机构被使用者旋转操作时，提供控制组件的受控运动。这些现有装置的一个问题在于，由于棘爪机构的固有设计，所以随着控制杆逐渐旋转通过其一系列操作位置，需要施加到控制杆上的力变得越来越困难。
发明内容
本发明试图减轻至少一个上述问题。
本发明可以包括几种广泛形式。本发明的实施例可以包括本文公开的不同广泛形式中的一种或任何组合。
在一种广泛形式中，本发明提供了一种用于电气装置的控制组件，以在多种操作模式下控制所述电气装置的操作，所述控制组件包括：
旋转构件，所述旋转构件能够绕旋转轴线在第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置中的至少一个之间旋转移动，所述第二旋转位置是在所述第一和第三旋转位置之间的中间位置；
滑架构件，所述滑架构件与所述旋转构件在操作上连接，所述滑架构件被构造成用以响应于所述旋转构件分别被布置在所述第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置，而沿着滑动轴线线性滑动地运动到第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置；
开关模块，所述开关模块与所述滑架构件在操作上连接，所述开关模块被配置成用于响应于所述滑架构件分别被布置在所述第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置，而在第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式之间切换所述电气装置的操作；
棘爪组件，所述棘爪组件与所述滑架构件在操作上连接，以控制所述滑架构件沿所述滑动轴线的运动，所述棘爪组件包括力补偿机构，由此响应于所述棘爪组件的力补偿机构的操作，能够基本均匀地保持实现所述旋转构件在其第一和第二旋转位置之间的运动所需的力的量，以及实现所述旋转构件在其第二和第三旋转位置之间的运动所需的力的量。
优选地，所述电气装置可以包括电动机，并且其中，所述第一操作模式包括沿第一方向操作所述电动机，第二操作模式包括沿与所述第一方向相反的方向操作所述电动机。
优选地，所述旋转轴线可以基本垂直于所述滑动轴线。
优选地，所述棘爪组件可以包括弹簧加载的突起，所述弹簧加载的突起被构造成用以随着所述滑架构件沿所述滑动轴线分别滑动移动至所述第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置，而逐渐以可释放方式接合第一棘爪凹部、第二棘爪凹部和第三棘爪凹部。
优选地，所述弹簧加载的突起可以布置在所述滑架构件上。
优选地，所述力补偿机构可以包括所述第一棘爪凹部、第二棘爪凹部和第三棘爪凹部中的至少一个棘爪凹部，所述至少一个棘爪凹部被构造成在形状、尺寸、深度、宽度、曲率和表面纹理中的至少一方面变化，由此能够基本均匀地保持实现所述旋转构件在其第一和第二旋转位置之间的运动所需的力的量，以及实现所述旋转构件在其第二和第三旋转位置之间的运动所需的力的量。可替代地和/或另外，所述力补偿机构可以包括形状、尺寸、深度、宽度、曲率、表面纹理，或者是结构或材料的其他特性或特征被构造成使得其与所述棘爪凹部的相互作用将不同，以补偿棘爪力矛盾。
优选地，所述旋转构件可以包括使用者可操作的控制杆，所述控制杆可以与所述滑架构件在操作上连接，由此将所述控制杆绕所述旋转轴线的旋转运动转化为所述滑架的直线滑动运动。
优选地，本发明可以包括手柄构件，所述手柄构件在操作上连接至所述旋转构件，所述手柄构件能够由使用者操作，以便实现所述旋转构件绕所述旋转轴线的旋转运动。
优选地，所述旋转构件和所述手柄构件可以绕所述旋转轴线旋转。
优选地，所述第一操作模式可以包括在相对正向方向上驱动电动机，所述第二操作位置可以包括所述电动机和所述电源之间的开路电路，并且所述第三操作位置可以包括在相对反向方向上驱动电动机。
优选地，所述电气装置可以包括电动工具和电气园艺工具中的至少一种。
附图说明
通过下面结合附图描述的本发明的优选但非限制性实施例的详细说明，将更全面地理解本发明，其中：
图1示出了其中使用手柄构件板的本发明的第一实施例的开关外壳的内部视图；
图2示出了其中使用控制杆的本发明的第一实施例的开关外壳的内部视图；
图3示出了其中滑架构件和棘爪机构可见的本发明的第一实施例的开关外壳的内部视图；
图4示出了其中滑架构件和棘爪机构可见的本发明的第二实施例的开关外壳的内部视图；
图5示出了根据第一和第二实施例的控制组件的开关模块的独立表示图，该开关模块在操作上与这些实施例中的滑架构件连接；
图6示出了本发明的第一实施例的另一视图；
图7A至图7C示出了操作中的第二实施例的一系列视图，其中，杆被旋转通过第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置，并且作为响应，滑架构件分别滑动移动经过第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置；以及
图8示出了与根据本发明的实施例的提供力补偿的示例性修改的棘爪凹部18B的那些棘爪狭槽相比，传统的棘爪机构设计19的棘爪狭槽。
具体实施方式
现在将参考图1至图8，以控制组件形式描述本发明的优选实施例，该控制组件用于选择性地控制电动工具(诸如具有电动机的电钻)的操作方向。然而，在不脱离本发明构思的情况下，本发明可以适当地调整，以用于其他类型的电气装置(诸如电气园艺工具)。该电动工具包括安装在工具的手柄附近的外壳10，在外壳中容纳有主开关组件，该主开关组件可以通过触发器组件在ON(接通)和OFF(断开)状态之间操作。响应于主开关组件被触发器组件在ON和OFF状态之间切换，来自电源的电力被选择性地与电动工具的电动机连接和断开。控制组件被至少部分地容纳在同一外壳10内，但是处于外壳的远离主开关组件的单独隔舱内。电动工具的主电气开关组件以及其他组件系统(例如，信令模块、控制模块和电源模块)的细节在这里将不再详细描述，因为本领域技术人员将容易理解，并且这些细节与对本发明的实施例的特定操作的理解没有直接关系。
参考图2，其中示出了本发明的实施例，包括可绕旋转轴线X在第一旋转位置、第二旋转位置以及第三旋转位置中的至少一个之间旋转移动的旋转构件11。在该实施例中，第二旋转位置是处于第一旋转位置和第三旋转位置之间的中间位置。
滑架构件12与旋转构件11在操作上连接，并且被构造成用以响应于旋转构件11分别被布置在第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置，而沿着滑动轴线Y逐渐线性滑动地移动至第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置。在本实施例中，臂12A垂直于滑动轴线Y从滑架构件12的壁朝向旋转构件11延伸。臂12A被接收在设置于旋转构件11中的狭槽内，使得当旋转构件11绕其旋转轴线在第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置之间旋转时，旋转构件11被构造成用以通过滑架构件的臂12A在旋转构件的狭槽内的成型构造和接合，将旋转构件的旋转运动转化为滑架构件12的滑动运动。在该实施例中，手柄构件板13也与旋转构件11在操作上连接，并且可绕与旋转构件11相同的旋转轴线X旋转。手柄构件板13提供符合人体工程学的使用者可操作的手柄，以实现旋转构件11的转动。手柄构件板13的旋转可以以与旋转构件11的传动比(gearing ratio)不同的传动比来配置，以便例如手柄构件板13的相对较少量的旋转运动可以产生旋转构件11的相对较大量的旋转运动。在某些实施例中，旋转构件11和手柄构件板13可以一起作为单件整体形成。在可替代实施例中，旋转构件11可以包括杠杆构件14，杠杆构件14具有第一端14A和第二端14B，所述第一端14A和第二端14B绕铰链14C形成杠杆构造。杠杆构件14的第一端14A从外壳10向外延伸，并且被构造成用于被使用者的手接合，而第二端14B被布置在外壳10内，并且包括弯曲的狭槽14D，所述弯曲的狭槽14D被构造成接收从滑架12的壁垂直于滑动轴线Y刚性延伸的臂12A。随着杠杆绕铰链在正向操作位置、反向操作位置和OFF操作位置之间旋转，臂12A在弯曲狭槽14D内的相互作用发生变化，以便将杠杆14的旋转运动转化为滑架构件12沿滑动轴线Y分别在第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置之间的滑动运动。应明白，在某些实施例中，滑架臂12A和布置在旋转构件11上的狭槽14D可以颠倒，使得臂12A可以布置在旋转构件11上，而狭槽可以布置在滑架构件12上。又可替代地，在某些实施例中，旋转-直线运动转化不是必须完全需要通过臂和狭槽接合来实现，而是可以通过任何其他适当的旋转-直线运动转化机构来实现。
特别参考图3至图5，其中示出了开关模块15，该开关模块15与滑架构件12在操作上连接，并且被配置成取决于滑架构件的滑动位置而切换被施加至电动机的电源的电端子的极性。作为示例，在该实施例中，当滑架构件12被布置在第一滑动位置时，开关模块15被配置成用以将电源的电端子以适当的极性连接至电动机，以便以正向(顺时针)操作模式驱动电动机。当滑架构件12被布置在第二滑动位置时，开关模块15被配置成电路开路，以便将电源的电端子与电动机电断开，即，处于OFF操作模式。当滑架构件12被布置在第三滑动位置时，开关模块15被配置成用以将电源的电端子以适当的极性连接至电动机，从而以反向(逆时针)操作模式驱动电动机。作为示例，在图5中可以看出，开关模块15包括四个单独的电端子：公共端子16A、正向/顺时针信号端子16B、“常开”接触端子16C以及反向/逆时针信号端子16D，这些端子布置在外壳10内的印刷电路板16上。导电刷17安装在滑架构件12上，并且可随着滑架构件滑动，以便(i)当滑架构件12被布置在第一滑动位置时，导电刷17被构造成用以将公共端子16A与正向/顺时针信号端子16B电连接，以便实现电动机的正向信号极性；(ii)当滑架构件12被布置在第二滑动位置时，导电刷17被构造成用以将公共端子16A与常开端子16C电连接，由此电断开开关模块电路；以及(iii)当滑架构件12被布置在第三位置时，导电刷17被构造成用以将公共端子16A与反向/逆时针端子16D电连接，以便实现电动机的反向信号极性。某些常规的电动工具正向/反向杆只提供两个操作位置，即，正向和反向，没有任何的中间“常开”位置。在这些常规设计中，在锁定触发器5的操作(例如，参见图6)的锁定组件故障的情况下(例如，由于锁定组件的部件的机械/热引起的变形)，电动工具可能被意外地切换为正向或反向，因而使得使用者存在受伤的风险。在该实施例中包括正向/反向控制组件的“常开”中间位置寻求减轻这种风险，以便如果触发器锁定组件中存在故障以及意外致动了触发器，则在控制组件被布置在“常开”位置时，电动工具仍将不会运行。在本发明的可替代实施例中，极性切换可响应于滑架构件的定位通过任何适当装置来实现，不限于本文所述的特定布置。
特别参考图8，棘爪组件与滑架构件12和外壳10在操作上连接，以便沿滑动轴线Y提供滑架构件12的受控运动。棘爪组件被布置在电气开关外壳10内，并且包括弹簧加载的突起18A，该弹簧加载的突起被安装在滑架构件12的一侧上，并从滑架构件的一侧朝着外壳的面向内的壁向外突出。首先，第二和第三棘爪凹部18B在外壳10的面向内的壁中整体地形成，以便所述弹簧加载的突起18A被构造成用以随着滑架构件12沿滑动轴线Y分别在第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置之间滑动移动，而逐渐以可释放方式接合第一、第二和第三棘爪凹部18B。所述弹簧加载的突起18A在第一、第二和第三棘爪凹部18B内的逐渐接合有助于以可控方式抵抗滑架构件12沿滑动轴线Y的运动。在本发明的可替代实施例中，可以预期棘爪凹部18B和所述弹簧加载的突起18A可以采取颠倒的布置，由此，使棘爪凹部在滑架构件中形成，并且弹簧加载的突起位于外壳壁中。此外，在可替代实施例中，可以预期所述弹簧加载的突起可以是根本不必被弹簧加载，相反，棘爪凹部可以由一些弹性材料形成或者包括一些弹性材料，以作为代替提供适当的弹性，代替从设计中移除弹簧。
发明人已经发现，如果每个棘爪凹部都形成有基本相同的均匀形状和表面特征(诸如图8中示出的棘爪凹部19)，则随着滑架构件12沿着滑动轴线Y从第一滑动位置移动至第三滑动位置，与将滑架构件12从第一滑动位置移动至第二滑动位置相比，为了实现滑架构件12从第二滑动位置到第三滑动位置的运动，所需向杆/手柄施加的力的量相对更大。为了补偿由于常规棘爪设计而在将滑架构件12沿着滑动轴线移动所需的力的这种矛盾，已经在本实施例中包括了力补偿机构，以确保与将滑架构件12从第一滑动位置移动至第二滑动位置相比，使滑架构件12从第二滑动位置移动到第三滑动位置所需向杆/手柄施加的力的量基本均匀。在该实施例中，力补偿机构可以包括第一、第二和第三棘爪凹部18B中的至少一个棘爪凹部，所述至少一个棘爪凹部在形状、尺寸、深度、宽度、曲率和表面纹理中的至少一个方面变化。例如，如果其中一个棘爪凹部18B形成有相对浅的深度和相对宽的壁角，则当旋转杆/手柄时，使棘爪的所述弹簧加载的突起18A与该棘爪凹部分离与使突起与具有相对更深且更尖锐的壁角的其他的棘爪凹部分离相比更容易。可以修改上文所述的棘爪凹部的任何数量的特征，以便实现包括力补偿。又进一步，在可替代实施例中，棘爪机构的力补偿机构可以另外和/或可替代地包括修改与棘爪凹部接合的突起的材料形状、表面和固有特性，以便通过该突起的定制特征，该突起可以被构造成与一个棘爪凹部的接合和释放比与另一个棘爪凹部的接合和释放更容易，由此，可以控制其中该突起与每一个棘爪凹部相互作用的方式，以在需要时实现力补偿。又进一步，在某些实施例中，力补偿可以以又一些其他方式实现，例如，通过进一步包括一些磁力补偿机构等，以相比于另一个棘爪凹部，驱使突起离开(repelling out)一个棘爪凹部，从而适当补偿力矛盾问题。又进一步，在某些实施例中，一个或更多棘爪凹部可以配置有弹性材料和/或配置有辅助弹簧元件，以帮助将突起从凹部中向外推动，从而帮助选择性地实现力补偿。
通过上述公开内容应明白，本发明的实施例可以有助于提供优于现有技术的下列至少一个优点：
(i)棘爪组件可以被构造成用以随着滑架构件在沿着滑动轴线移动经过各个滑动位置时，补偿旋转控制杆所需的增大的旋转力。
(ii)控制组件包括控制组件的开关模块的“常开”操作模式位置，该位置处于正向操作模式和反向操作模式位置的中间，以便在意外致动电动工具的触发器的情况下提供额外的安全性。
本领域技术人员应明白，在不脱离本发明的范围的情况下，本文所述的本发明可以进行除具体描述的内容以外的变化和修改。对于本领域技术人员而言显而易见的所有这些变化和修改都应被认为落入如上所述的本发明的精神和范围内。应理解，本发明包括所有这样的变化和修改。本发明还包括在说明书中单独或共同提及或指示的所有步骤和特征，以及所述步骤或特征中的任何两个或更多个的任何和所有组合。
在本说明书中对任何现有技术的引用都不是并且不应被认为是对现有技术形成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

Claims (11)

1.一种用于电气装置的控制组件，所述控制组件用以在多种操作模式下控制所述电气装置的操作，所述控制组件包括：
旋转构件，所述旋转构件能够绕旋转轴线在第一旋转位置、第二旋转位置和第三旋转位置中的至少一个之间旋转移动，所述第二旋转位置是在所述第一旋转位置和所述第三旋转位置之间的中间位置；
滑架构件，所述滑架构件与所述旋转构件在操作上连接，所述滑架构件被构造成用以响应于所述旋转构件分别被布置在所述第一旋转位置、所述第二旋转位置和所述第三旋转位置，而沿着滑动轴线线性滑动地运动到第一滑动位置、第二滑动位置和第三滑动位置；
开关模块，所述开关模块与所述滑架构件在操作上连接，所述开关模块被配置成用于响应于所述滑架构件分别被布置在所述第一滑动位置、所述第二滑动位置和所述第三滑动位置，而在第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式之间切换所述电气装置的操作；
棘爪组件，所述棘爪组件与所述滑架构件在操作上连接，以控制所述滑架构件沿所述滑动轴线的运动，所述棘爪组件包括力补偿机构，由此响应于所述棘爪组件的所述力补偿机构的操作，能够基本均匀地保持实现所述旋转构件在其第一旋转位置和第二旋转位置之间的运动所需的力的量，以及实现所述旋转构件在其第二旋转位置和第三旋转位置之间的运动所需的力的量。
2.根据权利要求1所述的控制组件，其中，所述电气装置包括电动机，并且其中，所述第一操作模式包括沿第一方向操作所述电动机，所述第二操作模式包括沿与所述第一方向相反的方向操作所述电动机。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的控制组件，其中，所述旋转轴线基本垂直于所述滑动轴线。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的控制组件，其中，所述棘爪组件包括弹簧加载的突起，所述弹簧加载的突起被构造成用以：随着所述滑架构件沿所述滑动轴线分别滑动移动至所述第一滑动位置、所述第二滑动位置和所述第三滑动位置，所述突起逐渐地以可释放方式接合第一棘爪凹部、第二棘爪凹部和第三棘爪凹部。
5.根据权利要求4所述的控制组件，其中，所述弹簧加载的突起被布置在所述滑架构件上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的控制组件，其中，所述力补偿机构包括所述第一棘爪凹部、所述第二棘爪凹部和所述第三棘爪凹部中的至少一个棘爪凹部，所述至少一个棘爪凹部被构造成在形状、尺寸、深度、宽度、曲率和表面纹理中的至少一个方面变化，由此能够基本均匀地保持实现所述旋转构件在其第一旋转位置和第二旋转位置之间的运动所需的力的量，以及所述旋转构件在其第二旋转位置和第三旋转位置之间的运动所需的力的量。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的控制组件，其中，所述旋转构件包括使用者能操作的控制杆，所述控制杆与所述滑架构件在操作上连接，由此将所述控制杆绕所述旋转轴线的旋转运动转化为所述滑架的直线滑动运动。
8.根据权利要求中1至6中的任一项所述的控制组件，包括手柄构件，所述手柄构件在操作上连接至所述旋转构件，所述手柄构件能够由使用者操作，以便实现所述旋转构件绕所述旋转轴线的旋转运动。
9.根据权利要求8所述的控制组件，其中，所述旋转构件和所述手柄构件能够绕所述旋转轴线旋转。
10.根据权利要求中2至9中的任一项所述的控制组件，其中，所述第一操作模式包括在相对正向方向上驱动电动机，所述第二操作位置包括所述电动机和电源之间的开路电路，并且所述第三操作位置包括在相对反向方向上驱动电动机。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的控制组件，其中，所述电气装置包括电动工具和电气园艺工具中的至少一种。
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