CN112796267A - 手推式电动工具及其转向操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手推式电动工具及其转向操作方法，手推式电动工具包括：机架；工作组件；自走系统，包括控制电路板、至少两个轮毂电机和受轮毂电机驱动的行走轮，轮毂电机与控制电路板连接；动力系统，向工作组件和自走系统提供动力；扶手组件，设有供操作者握持的一对握持部；以及转向控制装置，分别与每个握持部连接，用以检测操作者作用在握持部上的力，转向控制装置与控制电路板连接，控制电路板根据转向控制装置输出的信号分别控制对应轮毂电机的转速和/或转向。本发明在握持部上设置了一体式的压力传感器，通过控制电路板控制行走轮的速度，利用左右行走轮的差速形成转向或者零转向，整体结构简单、便于使用者操控。

Description

手推式电动工具及其转向操作方法

技术领域

本发明涉及一种手推式电动工具及其转向操作方法，属于园林工具技术领域。

背景技术

目前市场上的部分手推式电动工具，比如扫雪机，都是使用电机通过一套传动机构带动轮轴转动，继而带动安装在轮轴两端的两个行走轮转动来实现自走的。该套传动机构一般为皮带传动或者齿轮传动，但是，无论是皮带传动还是齿轮传都存在安装尺寸比较大且传动效率低、损耗较大的问题。此外，市场上现有的手推式电动工具一般全部靠外力来实现整机转向，整机转向存在操作困难、费力且操作不便的问题。

有鉴于此，确有必要对现有的手推式电动工具提出改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种整体结构简单、便于操控的手推式电动工具。

本发明另一目的在于提供一种便于操控的、手推式电动工具的转向操作方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种手推式电动工具，包括：机架；工作组件，安装于所述机架；自走系统，安装于所述机架，包括控制电路板、至少两个轮毂电机和受所述轮毂电机驱动的行走轮，所述轮毂电机与所述控制电路板连接；动力系统，所述动力系统向所述工作组件和所述自走系统提供动力；扶手组件，与所述机架连接，所述扶手组件设有供操作者握持的一对握持部；以及转向控制装置，分别与每个握持部连接，用以检测操作者作用在握持部上的力，所述转向控制装置与所述控制电路板连接，所述控制电路板根据所述转向控制装置输出的信号分别控制对应轮毂电机的转速和/或转向。

作为本发明的进一步改进，所述转向控制装置包括传感器。

作为本发明的进一步改进，所述传感器为压力传感器。

作为本发明的进一步改进，所述压力传感器设置在所述握持部的底部区域。

作为本发明的进一步改进，所述压力传感器分别设置在所述一对握持部的外侧区域。

作为本发明的进一步改进，所述转向控制装置还包括指示灯，所述指示灯与所述控制电路板连接，用以显示所述压力传感器是否被触发。

作为本发明的进一步改进，所述手推式电动工具为扫雪机。

为实现上述目的，本发明还提供了一种手推式电动工具转向操作方法，应用于前述的手推式电动工具，所述手推式电动工具转向操作方法包括：

操作者触发握持部上的转向控制装置后，所述转向控制装置对操作者作用在握持部上的力进行检测并输出信号至控制电路板，所述控制电路板接收到信号后控制对应轮毂电机改变转速和/或转向。

作为本发明的进一步改进，当施加在转向控制装置上的力在第一范围内时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机停止转动；当施加在转向控制装置上的力在第二范围内时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机反向转动。

作为本发明的进一步改进，所述第一范围为5～25牛顿，所述第二范围为大于或等于25牛顿。

作为本发明的进一步改进，施加在转向控制装置上的力是一个连续递增的过程，在第一范围与第二范围之间存在一个临界点，当施加在转向控制装置上的力到达该临界点时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机开始反转，随着施加在转向控制装置上的力逐步增大，所述控制电路板控制对应的轮毂电机增大转动速度，以实现零转向。

作为本发明的进一步改进，连续两次扳动一侧握持部以触发相应转向控制装置时，所述转向控制装置发出信号至所述控制电路板，使得所述控制电路板控制对应侧的轮毂电机反向转动。

本发明的有益效果是：本发明在握持部上设置了一体式的压力传感器，通过控制电路板控制行走轮的速度，利用左右行走轮的差速形成转向或者零转向，整体结构简单、便于使用者操控。

附图说明

图1是本发明手推式电动工具省略动力系统后的立体图。

图2是图1所示手推式电动工具的分解图。

图3是本发明手推式电动工具转向操作方法的流程图。

图4是本发明手推式电动工具转向操作方法的第一实施例的流程图。

图5是本发明手推式电动工具转向操作方法的第二实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明揭示了一种手推式电动工具，该手推式电动工具可以是扫雪机100，也可以是其他种类的电动工具，在此不做详细描述，也不做任何限制。为了描述清楚，以下说明书部分将以扫雪机100为例进行详细说明。

请参阅图1和图2所示，本发明揭示了一种扫雪机100，该扫雪机100为具有自走功能的扫雪机，包括机架1、装设在机架1上的动力系统2、与动力系统2相连的自走系统3、用于完成扫雪工作的工作组件4以及与机架1连接的扶手组件5。可以理解地，本实施例中的工作组件4为扫雪组件，但是在其他园林工具或动力工具中，工作组件可以因应具体工作的不同而变换为例如割草组件等其他组件，以下不再列举说明。

如图2所示，在本发明的实施例中，动力系统2包括电池组件21，用于为工作组件4和自走系统3提供能源。电池组件21可以由一个、两个或若干个电池包构成，单个电池包的输出电压优选为大于或等于40V，可以选用锂电池或其他合适的电池。该若干个电池包之间串联供电或并联供电或串联与并联组合供电，来达到所需要的电量需求和电压需求，可以根据实际需要自行设定。同样地，电池组件21的数量也可以根据实际需要设置成若干个，且各电池组件21之间通过串联、并联或任意串并联组合来达到所需要的电量需求和电压需求，这些电量值和电压值也可以根据实际需要自行设定。

如图2所示，扶手组件5优选连接在机架1的后侧，即扶手组件5连接在机架1远离工作组件4的一侧，扶手组件5自机架1的后部向上、向后延伸，包括左右相对设置的左扶手51a和右扶手51b，左扶手51a的顶部设有供操作者握持的左握持部52a，右扶手51b的顶部设有供操作者握持的右握持部52b，左握持部52a与右握持部52b之间设有操作面板53，该操作面板53上设置有若干操作按键或开关与自走系统3上的控制电路板31电气地连接，用于操控整机，该若干按键或开关的设置属于常规设计，在此不赘述细节。扶手组件5不仅可以用于推动扫雪机100前行，还可以改变扫雪机100的行进速度和行进方向，方便操作者进行操作。

请继续参阅图1、图2所示，自走系统3安装于所述机架1，且优选为靠近扶手组件5一侧设置，包括控制电路板31、设置在扶手组件5上的自走手柄(未图示)、至少两个轮毂电机33和与轮毂电机33对应的行走轮32，行走轮32与轮毂电机33对应连接，用以通过轮毂电机33带动行走轮32转动，在本实施例中，扫雪机100设置有一对行走轮32和用于分别控制该对行走轮32行走的一对轮毂电机33，一对行走轮32分别安装在一对轮毂电机33上，一对轮毂电机33和自走手柄分别电性连接至控制电路板31，以便在扳动自走手柄后，通过控制电路板31来控制一对轮毂电机33启动。在其他优选的实施方式中，所述自走手柄也可以设计为安装到操作面板53上的自走控制按钮。

扫雪机100还包括转向控制装置6，自走手柄或自走控制按钮均优选设置在靠近转向控制装置6的位置以方便操作者用手操控。需要说明的是，在本实施例中，控制电路板31上还可以设置其他电子元器件，用以实现相应功能，该等电子元器件可以根据所需要实现的具体功能加以选择，于此不再一一列举。同时，控制电路板31也可以设置在其他系统中。本发明中，电池组件21设置在行走轮32的上方，如此设计，使得电池包的重量能够增大行走轮32与地面的摩擦力，使行走轮32不易发生打滑，可以提高行走驱动力。

机架1还包括一个箱体11，用于容纳并保护控制电路板31和各类与控制电路板31电性连接的电线，如信号线、电源线等。上述的一对轮毂电机33分别位于箱体11的两侧，一对行走轮32也即位于箱体11的两侧。

如图1、图2所示，工作组件4包括传动轴41、直接或间接地固定在传动轴41上的抛雪叶轮43、与传动轴41传动连接的扫雪组件42、用于收容至少部分扫雪组件42和抛雪叶轮43的前壳体44以及出雪筒45等构件，出雪筒45与前壳体44连接，用以通过抛雪叶轮43抛出由扫雪组件42扫入至前壳体44内的雪。

本发明中，利用轮毂电机33直接驱动行走轮32的结构主要应用在扫雪机上；当然，也可以应用在其它锂电驱动的园林工具，如手推车、骑乘式工具、车辆或户外动力设备上等。

特别地，本发明还提供了转向控制装置6用于控制整机的转向，以下结合图示详述该转向控制装置6。

本发明转向控制装置6设置在扶手组件5上，包括设置在左握持部52a上的左转向控制装置6a和设置在右握持部52b上的右转向控制装置6b。上述位于箱体11两侧的一对轮毂电机33分别对应左转向控制装置6a和右转向控制装置6b，左转向控制装置6a通过控制电路板31与位于箱体11左侧的轮毂电机33(以下即简称左侧轮毂电机33)电气连接从而控制对应侧的行走轮32，右转向控制装置6b通过控制电路板31与位于箱体11右侧的轮毂电机33(以下即简称右侧轮毂电机33’)电气连接从而控制对应侧的行走轮32，从而实现对扫雪机100转向的控制。

在本发明中，转向控制装置6配置为能够检测操作者在推动扫雪机100行走过程中作用在扶手组件5上的作用力，左转向控制装置6a、右转向控制装置6b均与控制电路板31电气连接，当操作者手部对扶手组件5施加一定的外力时，左转向控制装置6a、右转向控制装置6b检测到施加在扶手组件5上的外力并且将检测到的信息传递至控制电路板31，进而控制电路板31控制自走系统3的轮毂电机33做出相应的动作。在实际操作时，转向控制装置6通过检测操作者施加在左握持部52a和右握持部52b上的外力即可控制扫雪机100进行转向，而不需要额外的动作，非常方便。

作为一种优选方案，在本发明中，左转向控制装置6a和右转向控制装置6b为传感器，进一步优选地，本发明的左转向控制装置6a和右转向控制装置6b均为压力传感器，该压力传感器电气地连接于所述控制电路板31，以便于将操作者手部施加的压力转为电信号传递给所述控制电路板31。此外，在本发明中，压力传感器优选为薄膜压力传感器，以便于安装在左握持部52a和右握持部52b上，并且采用薄膜压力传感器不会影响操作者握持左握持部52a和右握持部52b时的舒适度。当然，本发明的左转向控制装置6a和右转向控制装置6b还可以为其他类型的传感器，只要能够实现上述功能即可，此处不做限制。

在本发明的一个实施例中，压力传感器为两个，分别相应地一体设置于左握持部52a、右握持部52b的相对外侧，即两个压力传感器分别位于左握持部52a、右握持部52b的背离左握持部52a与右握持部52b相对的一侧上。

如图4并结合图3所示，在本发明手推式电动工具转向操作方法的第一实施例中，在扫雪机100的行进过程中，当需要将整机向右转向时，操作者手部会习惯性地向右推动扶手组件5，以使整机产生右转的趋势，此时，操作者手部的力会自然地施加在右握持部52b的外侧面上，对右握持部52b的外侧面产生一定的压力，从而会触发右握持部52b外侧面上的右转向控制装置6b，即压力传感器，右转向控制装置6b将压力转换为信号发送给控制电路板31，控制电路板31接收到信号后通过驱动右侧轮毂电机33’来控制右侧的行走轮32动作，继而控制整机进行转向。

当需要将整机向左转向时，操作者手部会习惯性地向左推动扶手组件5，以使扫雪机100产生左转的趋势，此时，操作者手部的力会自然地施加在左握持部52a的外侧面上，对左握持部52a的外侧面产生一定的压力，从而会触发位于左握持部52a外侧面上的左转向控制装置6a，即压力传感器，左转向控制装置6a将压力转换为信号发送给控制电路板31，控制电路板31通过驱动左侧轮毂电机33从而控制左侧的行走轮32动作，其过程与右转类似。

本发明借助于操作者的操作习惯来控制扫雪机100的转向，而不需要操作者单独腾出手来操作其他按键，操作非常方便，并且，由于两个压力传感器分别相应地设置于左握持部52a、右握持部52b的相对外侧，因而在扫雪机100直行的过程中，两个压力传感器均不会被触发，扫雪机100能够正常的直行，实现前进或后退。

在本发明的另一个实施例中，压力传感器为两个，分别相应地一体设置在左握持部52a的底侧和右握持部52b的底侧，这个位置便于手指向上对压力传感器施加外力。在本实施例中，压力传感器的控制方式与前述设置在左握持部52a和右握持部52b相对外侧的压力传感器的控制方式相同。区别在于：本实施例中，操作者需要用手指对压力传感器施加外力，而不是像前述实施例中的方式直接在转向时借由自然动作产生压力。

在本发明优选的实施例中，转向控制装置6还包括指示灯(未图示)。该指示灯与控制电路板31连接，用以实时反馈左转向控制装置6a和右转向控制装置6b的使用状态，该指示灯优选设置在操作面板53上。由于在本发明的实施例中，左转向控制装置6a和右转向控制装置6b均为压力传感器，而不是常见的开关结构形式，因而操作者难以明确得知左转向控制装置6a和右转向控制装置6b是否被触发，因而本发明的实施例设置指示灯来指示左转向控制装置6a和右转向控制装置6b的触发状态，以使操作者能够快速而清晰地得知左转向控制装置6a和右转向控制装置6b是否被触发。

在本发明的实施例中，当左转向控制装置6a或右转向控制装置6b被触发时，控制电路板31接收到相应的信号，控制电路板31除了会发送信号来控制对应的轮毂电机33动作以外，还会发送信号来控制指示灯亮起或闪烁，向操作者发出信号，告知操作者压力传感器被触发、整个转向过程运转正常。如若左转向控制装置6a、右转向控制装置6b自身发生故障，或者左转向控制装置6a、右转向控制装置6b与控制电路板31之间的通讯发生故障，那么控制电路板31则无法接收到左转向控制装置6a、右转向控制装置6b被触发的信号，指示灯则不会亮起或闪烁。设置该指示灯，使得操作者能够及时得知扫雪机100转向控制过程是否正常进行，便于操作者根据实际情况快速做出判断与处理。

本发明的具有指示灯的转向控制装置6的工作过程如下：在转向时，操作者首先在自然操作习惯的作用下扳动左握持部52a或右握持部52b，对相应侧的转向控制装置6施加一定的力，即对相应侧的压力传感器施加一定的力，相应侧的压力传感器被触发后，控制电路板31根据接收到的信号控制相应指示灯闪烁，同时控制对应的轮毂电机33停止转动，另一侧轮毂电机33速度不变，实现差速转弯。

具体而言，当需要右转向时，操作者触发右握持部52b上的压力传感器，控制电路板31接收到信号后控制右侧轮毂电机33’停止转动，左侧轮毂电机33维持正常转动，整机则会以右侧的行走轮32为中心进行右转向；反之，进行左转向时，操作者触发位于左握持部52a上的压力传感器，此时控制电路板31控制左侧轮毂电机33停止转动，右侧轮毂电机33维持正常转动，整机则会以左侧的行走轮32为中心左转向。整机转向完成后，指示灯停止闪烁。

进一步地，本发明的转向控制装置6还能够根据施加在转向控制装置6上力的大小来划分等级，以使得整机能够在狭小空间内实现零转向。具体而言，可将施加在左转向控制装置6a、右转向控制装置6b上的力划分为两个等级，即将施加在压力传感器上的力划分为两个等级，当施加在压力传感器上的力在第一范围内时，控制电路板31控制对应侧的轮毂电机33停止转动；当施加在压力传感器上的力在第二范围内时，控制电路板31发送信号，控制对应侧的轮毂电机33反向转动，此时未被触发的一侧轮毂电机33正常转动，此时即可实现零转向。施加的力在第二范围内时，可控制指示灯快速闪烁(闪烁频率比在第一范围内时高)。

更具体地，首先预设一个节点值N，在扫雪机100转向时，若检测到作用在压力传感器上的压力值大于或等于N，则控制对应的轮毂电机33反向转动，若检测到作用在压力传感器上的压力值小于N，则控制对应的轮毂电机33停转。在此过程中，首先由压力传感器测出压力值并将该压力值传递至控制电路板31，控制电路板31可通过比较器等将压力传感器检测到的数值与预设的节点值N进行比较，并根据比较的结果控制对应轮毂电机33动作。由于两个数值大小的比较方式为本领域技术人员所悉知的技术，在此就不再赘述。

在本实施例中，N为25-50牛顿，且N优选为25牛顿。当操作者作用在压力传感器上的压力值大于或等于25牛顿时，则控制对应侧的轮毂电机33反向转动。此外，优选地，当检测到作用在压力传感器上的压力值大于5牛顿且小于25牛顿时，控制对应侧的轮毂电机33停止转动，如此设置，可避免在扫雪机100直行过程中由于操作者轻微的误触碰而导致扫雪机100产生转向。在实际操作中，当操作者需要在狭小空间内进行转向时，操作者需要扫雪机100有更大幅度的转向趋势，因而操作者会施加更大的力在左握持部52a或右握持部52b上，作用在压力传感器上的压力值则会落入到第二范围内，如此即自然地控制扫雪机100实现零转向，满足狭小空间内整机转向的要求。

本发明的扫雪机100能够根据实际使用环境来控制整机的转向方式，能够轻松实现差速转向以及零转向，并能够在差速转向和零转向之间进行切换，使用方便，适用范围广。

当然，本实施例施加在压力传感器上的力可以是一个连续递增的过程，即压力传感器被触发后不是立即控制对应的轮毂电机33停止转动，而是根据施加在压力传感器上的力逐渐增大而逐步减小对应侧轮毂电机33的转速，直至轮毂电机33停转。同时，两个等级之间具有一个临界点，当施加在压力传感器上的力到达该临界点时，控制电路板31接收到信号并控制对应的轮毂电机33开始反转，而后随着施加在压力传感器上的力逐步增大，控制电路板31控制对应侧的轮毂电机33以与初始方向相反的方向增大转动速度，实现狭小空间内的零转向。

在使用所述转向控制装置6过程中，当压力传感器被触发后，也可采用延时控制方案：例如压力传感器被触发3秒后，控制电路板31再控制对应侧的轮毂电机33进行相对应的动作，具体延时长度可以根据需要设定。

如图5并结合图3所示，在本发明手推式电动工具转向操作方法的第二实施例中，在使用所述转向控制装置6的过程中，还可以采用多次按压压力传感器的方式来实现扫雪机100的零转向。即，可以连续两次扳动一侧握持部52a、52b以触发相应压力传感器，此时，操作面板53上出现转向指示灯快速闪烁的状态(闪烁速度比差速转向时更快)，并且此时控制电路板31控制对应侧的轮毂电机33反向转动，即若操作者仅一次触发压力传感器，则控制电路板31控制对应侧的轮毂电机33停止转动，若操作者连续两次触发压力传感器，则控制电路板31控制对应侧的轮毂电机33反向转动，以实现零转向。

综上所述，本发明在握持部52a、52b上设置了一体式的压力传感器，通过控制电路板31来控制行走轮32的行走速度，同时利用左右行走轮32的差速形成转向或者零转向，整体结构简单、便于使用者操控。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种手推式电动工具，其特征在于，包括：

机架；

工作组件，安装于所述机架；

自走系统，安装于所述机架，包括控制电路板、至少两个轮毂电机和受所述轮毂电机驱动的行走轮，所述轮毂电机与所述控制电路板连接；

动力系统，所述动力系统向所述工作组件和所述自走系统提供动力；

扶手组件，与所述机架连接，所述扶手组件设有供操作者握持的一对握持部；以及

转向控制装置，分别与每个握持部连接，用以检测操作者作用在握持部上的力，所述转向控制装置与所述控制电路板连接，所述控制电路板根据所述转向控制装置输出的信号分别控制对应轮毂电机的转速和/或转向。

2.根据权利要求1所述的手推式电动工具，其特征在于：所述转向控制装置包括传感器。

3.根据权利要求2所述的手推式电动工具，其特征在于：所述传感器为压力传感器。

4.根据权利要求3所述的手推式电动工具，其特征在于：所述压力传感器设置在所述握持部的底部区域。

5.根据权利要求3所述的手推式电动工具，其特征在于：所述压力传感器分别设置在所述一对握持部的外侧区域。

6.根据权利要求3所述的手推式电动工具，其特征在于：所述转向控制装置还包括指示灯，所述指示灯与所述控制电路板连接，用以显示所述压力传感器是否被触发。

7.根据权利要求1所述的手推式电动工具，其特征在于：所述手推式电动工具为扫雪机。

8.一种手推式电动工具转向操作方法，应用于权利要求1-7任一项所述的手推式电动工具，其特征在于：所述手推式电动工具转向操作方法包括：

操作者触发握持部上的转向控制装置后，所述转向控制装置对操作者作用在握持部上的力进行检测并输出信号至控制电路板，所述控制电路板接收到信号后控制对应轮毂电机改变转速和/或转向。

9.根据权利要求8所述的手推式电动工具转向操作方法，其特征在于：当施加在转向控制装置上的力在第一范围内时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机停止转动；当施加在转向控制装置上的力在第二范围内时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机反向转动。

10.根据权利要求9所述的手推式电动工具转向操作方法，其特征在于：所述第一范围为5～25牛顿，所述第二范围为大于或等于25牛顿。

11.根据权利要求9所述的手推式电动工具转向操作方法，其特征在于：施加在转向控制装置上的力是一个连续递增的过程，在第一范围与第二范围之间存在一个临界点，当施加在转向控制装置上的力到达该临界点时，所述控制电路板控制对应的轮毂电机开始反转，随着施加在转向控制装置上的力逐步增大，所述控制电路板控制对应的轮毂电机增大转动速度，以实现零转向。

12.根据权利要求8所述的手推式电动工具转向操作方法，其特征在于：连续两次扳动一侧握持部以触发相应转向控制装置时，所述转向控制装置发出信号至所述控制电路板，使得所述控制电路板控制对应侧的轮毂电机反向转动。

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