CN114473026A - 便携式电动救援工具 - Google Patents

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Abstract

便携式电动救援工具，例如扩张器和切割器工具，该便携式电动救援工具允许手动或远程操作，并通过直流电源运行，该直流电源可以是外部电源和/或机载可充电电池。例如，该工具包括电池托架或电池附接部分，该电池托架或电池附接部分适于可拆卸地接收可充电电池组并将电池组电联接至工具。该工具还包括电源适配器，该电源适配器适于可拆卸地联接至电池附接部分而不是电池组，并且允许该工具电连接至外部直流电源，例如车辆电池或其它直流电源。

Description

便携式电动救援工具
技术领域
本发明一般地涉及便携式救援工具，更具体地，涉及由电池组驱动的紧急便携式扩张器和切割器工具。
背景技术
紧急救援类型的工具通常由诸如警察、消防人员和护理人员的各种救援人员使用，以扩张、打开或切断车辆、建筑物或其它围蔽物的金属层，以使得被困或受伤的人员脱困。对于此类工具的适当操作来说，将7000至15000磅的推力和拉力作用在这些工具的尖端被认为是正常的。为了获得这样的力，这些救援工具通常由液压或燃烧式发动机提供驱动。由于这些工具必须由附近的动力供应设备(例如，液压泵)驱动，因此这些工具价格昂贵、笨重并且在便携性上受到限制。
最近，已经开发了一些由电力驱动的救援工具，例如在名称为“Portable RescueTool(便携式救援工具)”的第5520064号美国专利中所描述的救援工具。该专利描述了具有直流(DC)电机的救援工具，该救援工具通过电力运行，并且包括离合器、齿轮和执行器机构，用于提供高扭矩的扩张和/或切割运动。但是，电动救援工具需要连接至外部直流电源，这限制了这种工具的便携性。
发明内容
本发明宽泛地涉及便携式电动紧急救援工具，例如扩张器和切割器工具，该便携式电动紧急救援工具通过直流电源运行，该直流电源可以是外部电源和/或机载电池，例如可充电电池。例如，该工具包括电池托架或电池附接部分，该电池托架或电池附接部分适于接收可充电电池组并将电池组电联接至工具。该工具还包括电源适配器，该电源适配器适于可拆卸地联接至电池附接部分而不是电池组，这允许该工具电联接至外部直流电源，例如12V直流车辆电池或其它直流电源。
在其它方面，该工具可以包括遥控器，该遥控器可以可拆卸地或无线地联接至该工具，以允许该工具被远程地操作而不是手动地操作。因此，操作员可以根据情况需要手动地或远程地操作工具。例如，某些情况可能是危险和不稳定的，并且可能需要操作员为了手动地操作工具而处于不安全的位置。远程操作使操作员可以留在安全的位置，远离危险。
在一个实施例中，本发明宽泛地包括具有第一可操作钳口和第二可操作钳口的便携式救援工具。该工具包括：壳体；电池，其适于可拆卸得联接至该壳体并提供电力；以及电机，其布置在壳体中。在一个实施例中，电机适于通过电池以直流电运行，并提供输出扭矩。齿轮组件布置在壳体中并且可操作地联接至电机。齿轮组件适于接收来自电机的输出扭矩。执行器组件也可操作地联接至齿轮组件，并且适于接收来自齿轮组件的输出扭矩，并且适于操作钳口。
在另一个实施例中，本发明宽泛地包括具有第一钳口和第二钳口的便携式救援工具。该工具包括：壳体；电池，其适合于可拆卸地联接至壳体；以及电源适配器，其适于在电池从壳体上拆卸下来时可拆卸地联接至壳体，并且电联接至外部电源。电机布置在壳体中，并且电机适于接收电力并提供输出扭矩。在一个实施例中，电力是12V直流电。齿轮组件布置在壳体中并且可操作地联接至电机。齿轮组件适于接收来自电机的输出扭矩。执行器组件也可操作地联接至齿轮组件，并且适于接收来自齿轮组件的输出扭矩，并且适于操作钳口。
在另一个实施例中，本发明涉及具有第一钳口和第二钳口的便携式救援工具。该工具包括：壳体；电池，其适于可拆卸得联接至该壳体并提供电力；以及电机，其布置在壳体中。电机适于通过电池接收电力，并提供输出扭矩。齿轮组件布置在壳体中并且可操作地联接至电机。齿轮组件适于接收来自电机的输出扭矩。执行器组件可操作地联接至齿轮组件，并适于接收来自齿轮组件的输出扭矩，并且适于操作钳口。在该实施例中，工具还包括遥控器连接端口，该遥控器连接端口布置在壳体上并且适于可操作地联接至适于远程操作工具的遥控器。遥控器可以无线地或经由通信线联接。
附图说明
为了便于理解寻求保护的主题，在附图中示出了其实施例，通过审阅在附图中示出的实施例，并结合以下描述考虑寻求保护的主题，其构造和操作以及许多优点应该很容易被理解和领会。
图1是根据本发明的一个实施例的工具的透视图。
图2是根据本发明的一个实施例的工具的图1的工具的侧视图。
图3是根据本发明的一个实施例的在移除了壳体的情况下的图1的工具的侧视图。
图4是根据本发明的一个实施例的图1的工具的控制器组件的透视图。
图5是根据本发明的一个实施例的图1的工具的电池附接部分和示例性电池的透视图。
图6是根据本发明的一个的实施例的图1的工具的电池附接部分和示例性电池的侧视图。
图7是根据本发明的一个实施例的布置在电池附接部分中的示例性电池的透视图。
图8是根据本发明的一个实施例的图1的工具的电池附接部分和示例性电源适配器的透视图。
图9是根据本发明一个的实施例的图1的工具的电池附接部分和示例性电源适配器的侧视图。
具体实施方式
在本发明容许多种不同形式的实施例的同时，在附图中示出并且将在本文中详细描述的本发明的优选实施例应作如下理解，即本公开被认为是本发明的原理性示例，并且不旨在将本发明的广泛方面限制于所示实施例。如本文中所用，术语“本发明”不旨在限制所主张的发明的范围，而是仅为了解释的目的用于讨论本发明的示例性实施例所使用的术语。
本发明宽泛地涉及便携式电动救援工具，例如扩张器和切割器工具，该便携式电动救援工具通过电源运行，该电源可以是外部电源和/或机载可充电电池。在一个实施例中，该工具通过直流电运行。例如，该工具包括电池托架或电池附接部分，该电池托架或电池附接部分适于可拆卸地接收可充电电池组并将电池组电联接至工具。该工具还包括电源适配器，该电源适配器适于可拆卸地联接至电池附接部分而不是电池组，并且允许该工具电连接至外部电源，例如车辆电池或其它电源。
在其它方面，该工具可以包括遥控器，该遥控器可以可拆卸地联接至该工具，以允许该工具被远程地操作而不是手动地操作。该遥控器可以无线地或通过通信线可操作地联接至该工具。因此，操作员可以根据情况需要手动地或远程地操作工具。例如，某些情况可能是危险和不稳定的，并且可能需要操作员为了手动地操作工具而处于不安全的位置。远程操作使操作员可以留在安全的位置，远离危险。
参考图1至图3，示出了工具100，例如扩张器和切割器救援工具。工具100包括：工具壳体102；电机104，其布置在工具壳体102中；电池附接部分106，其适于接收电池和/或电源适配器；齿轮组件108，其布置在工具壳体102中，并且可操作地联接至电机104；执行器组件110，其可操作地联接至齿轮组件108；以及第一钳口112和第二钳口114，例如扩张器和切割器类型的钳口，第一钳口112和第二钳口114可操作地联接至执行器组件110。工具壳体102可以包括：第一部分116，其适于至少部分地覆盖工具100的底部；第二部分118，其适于至少部分地覆盖工具100的中间区段或侧面；以及第三部分120，其可以包括电池附接部分106，并且适于至少部分地覆盖工具100的顶部。
工具壳体100还可以包括第一(上)板122和第二(下)板124，第一板122和第二板124布置为彼此大致平行，并且沿着工具100纵向地延伸。第一板122和第二板124之一者或二者包括一个或多个切口，一个或多个切口适于接收并配合电机104、齿轮组件108和执行器组件110，以将电机104、齿轮组件108和执行器组件110联接至工具壳体102。第一板122和第二板124也可以经由一个或多个间隔件联接在一起，以向工具100提供强度和刚度。工具壳体102的第一部分116也可以联接至第二板124，第二部分118可以联接至第一板122和第二板124之一者或二者，第三部分120(包括电池附接部分106)可以联接至第一板122。
布置在工具壳体102中的电机104是直流电机。例如，电机104可以是任何类型的直流电机，例如有刷或无刷类型的直流电机。在一个示例中，电机104是具有输出链轮和转子轴126的整装式电机(self-contained electric motor)。电机104直接或间接地(通过控制器组件140，如下文进一步详细描述的那样)接收来自电池组或联接至外部电源的电源适配器的输入电力。在一个实施例中，电机104通过12V直流电运行。在另一个实施例中，电机104通过14.4V直流电运行。在其它实施例中，电机104可以通过任何电压的直流电运行。例如，电机104可以通过诸如6V至60V的任何电压运行，电压包括12V、15V、18V、28V、48V、60V等。
齿轮组件108和执行器组件110可以类似于名称为“Portable Rescue Tool(便携式救援工具)”的第5520064号美国专利中所描述的那样，该美国专利通过引用整体并入本文。例如，齿轮组件110可以包括输入链轮128和输出链轮130。输入链轮128适于经由第一带或链132接收来自电机104的输出速度和扭矩，该第一带或链132将电机104的输出链轮和转子轴126可操作地联接至齿轮组件108的输入链轮128。输出链轮130适于经由第二带或链134将来自齿轮组件108的输出速度和扭矩提供至执行器组件110，该第二带或链134将齿轮组件108的输出链轮130可操作地联接至执行器组件110的输入链轮136。齿轮组件108适于降低电机输出的速度并增加电机输出的扭矩。
齿轮组件108还可以包括制动器组件138，该制动器组件138可以是故障安全的断电制动器，该故障安全的断电制动器跨电机104的端子并联连接。因此，当没有为电机104提供直流电时，制动器组件138处于使用中，当为电机104提供直流电时，制动器组件138处于空闲中。
执行器组件110包括输入链轮136和第二齿轮组件，该第二齿轮组件适于降低来自齿轮组件108的速度并增加来自齿轮组件108的扭矩输出。如上所述，第二链134将齿轮组件108的输出链轮130和执行器组件110的输入链轮136可操作地联接。类似于第5520064号美国专利中所描述的齿轮组件，第二齿轮组件包括：轴，其上安装有输入链轮136；太阳齿轮花键，其联接至花键轴；多个行星齿轮，其可操作地联接至太阳齿轮；多个行星轮轴，其分别对应于多个行星齿轮，并分别与多个行星齿轮相关联；花键齿轮架，其可操作地与行星轴啮合；太阳齿轮，其可操作地联接至花键齿轮架；主轴齿轮，其可操作地联接至太阳齿轮；第一(上)固定环形齿轮142和第二(下)固定环形齿轮144，第一固定环形齿轮142和第二固定环形齿轮144可操作地联接至主轴齿轮，并且具有形成为第一固定环形齿轮142和第二固定环形齿轮144的一部分的固定环形齿轮凸耳；以及可移动的环形齿轮146，其可操作地联接至主轴齿轮，并且具有形成为可移动的环形齿轮146的一部分的可移动环形齿轮凸耳。第一钳口112和第二钳口114(例如，扩张和/或切割臂)联接至环形齿轮146的可移动环形齿轮凸耳和环形齿轮142、144的固定环形齿轮凸耳，以执行救援工具的功能(例如，切割或扩张)。在一个示例中，从电机104的输出到执行器组件110的输出(即，扩张和/或切割臂的打开或关闭运动)的总齿轮减速通常为6000：1，由此为救援工具的功能提供了巨大的力或功率。
执行器组件110可以分别通过卡环或保持环可旋转地联接至第一板122和第二板124。离合器机构147可以用于选择性地将执行器组件110定向和安装在第一板122和第二板124上的多个位置中的任何一个位置上。离合器机构可以类似于名称为“Portable RescueTool(便携式救援工具)”的第5520064号美国专利或者名称为“Portable Rescue Tool(便携式救援工具)”的第10307621号美国专利所描述的离合器机构，这两个专利通过引用整体并入本文。例如，这种离合器机构147可以包括离合器壳体148(如图2所示)和离合器手柄150(如图3所示)。离合器壳体148联接至第一板122，并且第一摩擦盘可以联接至离合器壳体148。第二摩擦盘可以直接布置在第一摩擦盘的下方，并且可以通过第一固定环形齿轮142键接至执行器组件110。第三摩擦盘可以布置在第二摩擦盘的下方并且支撑在间隔件上。间隔件可以通过诸如弹簧的偏压装置向上偏压于第三摩擦盘，该偏压装置由螺纹轴支撑。螺纹轴穿过离合器壳体148的中心并且啮合离合器手柄150。因此，通过拧紧位于第一摩擦盘和第二摩擦盘之间的第二摩擦盘，并且通过向下沿着螺纹轴拧紧离合器手柄150，可以将第二摩擦盘固定在期望的位置，从而将第一固定环形齿轮142，以及整个执行器组件110固定在期望的位置。
还可以通过向上沿着螺纹轴松开离合器手柄150来相对于第一板122和第二板124重新定位执行器组件110，由此减轻所有摩擦盘之间的摩擦相互作用并允许执行器组件110在第一板122和第二板124之间旋转。
参考图3和图4，工具100还可以包括控制器组件140，该控制器组件140包括一个或多个印刷电路板(PCB)152。控制器组件140可以布置在工具壳体102中，并且联接至第一板122和第二板124之一者或二者。控制器组件140(例如一个或多个PCB 152)可以电联接至暴露在电池附接部分106中的电触头。这提供了设置在电池附接部分106中的诸如电池或电源适配器的电源至控制器组件140的电联接。控制器组件140(例如一个或多个PCB 152)也可以电联接至电机104和制动器组件138。控制器组件140(例如一个或多个PCB 152)也可以可操作地联接至工具100的开关机构154。这允许控制器组件140控制对电机104的电力供应、电机104的运行、对制动器组件138的电力供应以及制动器组件138的运行。
再次参考图1至图3，开关机构154联接至工具壳体102，并且可操作地联接至控制器组件140。开关机构154适于用于选择工具100的运行模式，例如钳口112、114的打开或关闭。开关机构154通过引起(或不引起)对电机104的电力供应而运作。根据开关机构154的位置，电力被允许供应至电机104，并选择性地在两个旋转方向的其中一个上提供高速、低扭矩的输出。开关机构154可以是三位置开关，其中第一位置是顺时针(CW)方向位置，第二位置是逆时针(CCW)方向位置，第三位置是空档或断路位置。
电池附接部分106可以是工具壳体102的一部分，并且联接至第一板122。电池附接部分106可以包括电触头端子或使电触头端子暴露的开口。电端子适于电联接至布置在电池附接部分106中的诸如电池组或电源适配器的电源。
参考图5至图7，电池附接部分106包括具有侧壁158的基部156。凹槽160可以形成在电池附接部分106的一侧中，并且锁定装置162可以布置在相反侧。锁定装置162可包括：突起164，其向内突出到电池附接部分106内；和手柄166，其可操作地联接至突起164。在一个示例中，手柄166的下压导致突起向外移动并远离电池附接部分106，以允许从电池附接部分106拆卸电池组或电源适配器。
工具100可包括电池组，例如具有电触头的电池组168，该电触头适于电联接至暴露在电池附接部分106中的电触头。如图所示，电池组168可以包括：第一突起170，其从电池组168的第一端延伸；和第二突起172，其从相对的电池组168的第二端延伸。通过将第一突起170插入凹槽160中并将电池组168向下推入电池附接部分106中，使得第二突起172布置在锁定装置162的突起164的下方，可以将电池组布置或安装在电池附接部分106中，如图7所示。当电池组168布置在电池附接部分106中时，电池组168的电触头电联接至暴露在电池附接部分106中的电触头。在一个实施例中，电池组168可以是12V直流可充电类型的电池组，并且包括一个或多个电池单元。在其它实施例中，电池组168可以提供任何期望的电压。例如，电池组168可以提供任何电压，例如6V至60V，包括12V、14.4V、15V、18V、28V、48V和60V等。电池组168也可以是任何类型的电池组，包括铅酸、锌空气、镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)、锂离子(Li-ion)、磷酸铁锂(LiFePO4)和/或锂离子聚合物(Li-ion polymer)类型的电池组。
当电池组168从电池附接部分106拆卸时，电源适配器174可以布置在电池附接部分106中。电源适配器174包括与电池组164类似的特征，以允许将电源适配器174布置在电池附接部分106中并联接至电池附接部分106。例如，电源适配器174可以包括电触头，该电触头适于电联接至暴露在电池附接部分106中的电触头。电源适配器174还包括：第一突起176，其从电源适配器174的第一端延伸；和第二突起178，其从相对的电源适配器174的第二端延伸。通过将第一突起176插入凹槽160中并将电源适配器174向下推入电池附接部分106中，使得第二突起178布置在锁定装置162的突起164的下方，可以将电源适配器174布置或安装在电池附接部分106中。当电源适配器174布置在电池附接部分106中时，电源适配器174的电触头电联接至暴露在电池附接部分106中的电触头。
电源适配器174还可以包括电源连接端子180，该电源连接端子180适于接收可附接至诸如外部电池或其它电源的外部电源的电源线。在一个示例中，外部电源可以是12V电池，例如车辆电池。在一个实施例中，由于工具100可以配置为用于12V直流，因此工具100可以用在具有12V直流电源的任何位置，这通常是大多数车辆的一部分。在其它实施例中，工具100可以配置为用于任何期望的电压。例如，工具100可以通过诸如6V至60V的任何电压运行，电压包括12V、14.4V、15V、18V、28V、48V、60V等。因此，外部电源可以是能够使工具运行的任何电压，例如6V至60V，包括12V、14.4V、15V、18V、28V、48V、60V等。
返回参考图1，工具100还可以包括遥控器连接端口182。遥控器连接端口182可以可操作地联接至控制器组件140(例如一个或多个PCB 152)。具有线184的遥控器可以可操作地联接至遥控器连接端口182，以允许工具100被远程地操作，而不是通过开关机构154手动地操作。例如，经由遥控器连接端口182联接至控制器组件140的遥控器可以用于代替开关机构154或与开关机构154结合，以引起(或不引起)对电机104的电力供给。在一个实施例中，工具100可以包括与遥控器无线通信的应答器或收发器。像开关机构154一样，遥控器可以提供远程三位置开关，第一位置是顺时针(CW)方向位置，第二位置是逆时针(CCW)方向位置，第三位置是空档或断路位置。
再次参考图1，该工具还可包括第一手柄186和第二手柄188，该第一手柄186和第二手柄188联接至工具壳体102，以允许工具100的手动操作。在手动操作期间，用户可以经由第一手柄186和第二手柄188保持或抓握工具100，并且经由开关机构154控制工具100的操作。可替代地，或者除手动操作之外，工具100可以远程地操作。在远程操作期间，遥控器可以可操作地联接至遥控器连接端口182，并且用户可以经由遥控器控制工具100的运行。例如，某些情况可能是危险和不稳定的，并且可能需要用户/操作员为了手动地操作工具而处于不安全的位置。这种远程操作使地操作员可以留在安全的位置，远离危险。
如本文中所使用的，术语“联接”及其功能等同物不旨在一定限于两个或更多个部件的直接的机械联接。相反，术语“联接”及其功能等同物旨在表示两个或多个物体、特征、工件和/或环境元素之间的任何直接或间接的机械、电气或化学的连接。在一些示例中，“联接”也意味着一个物体与另一物体是一体的。除非另有特别说明，如本文中所用，术语“一个”或“一种”可以包括一个或多个项目。
在前文的描述和附图中阐述的内容仅作为说明而不是作为限制。虽然已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离发明人的贡献的更宽泛的方面的情况下，可以进行改变和修改。当以基于现有技术的适当视角来看待时，所寻求的保护的实际范围旨在限定于所附的权利要求书中。

Claims (20)

1.一种具有第一钳口和第二钳口的工具，所述工具包括：
壳体；
电源，其适于可拆卸地联接至所述壳体并提供直流电；
电机，其布置在所述壳体中，所述电机适于接收来自所述电源的直流电，并提供输出扭矩；
齿轮组件，其布置在所述壳体中，并且可操作地联接至所述电机，所述齿轮组件适于接收来自所述电机的所述输出扭矩；以及
执行器组件，其可操作地联接至所述齿轮组件，并且适于接收来自所述齿轮组件的输出扭矩，并且提供用以操作所述第一钳口和所述第二钳口的扭矩。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述壳体包括电池附接部分和暴露在所述电池附接部分中的电触头，所述电触头适于电联接至所述电源。
3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述电源适于提供12V直流电。
4.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述电池附接部包括锁定装置，所述锁定装置包括：突起，其向内突出到所述电池附接部分内；和手柄，其可操作地联接至所述突起。
5.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，所述突起适于与所述电池的突起接合，以将所述电源可拆卸地联接至所述电池附接部分。
6.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括控制器组件，所述控制器组件布置在所述壳体中并且适于电联接至所述电源。
7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述控制器组件包括印刷电路板(PCB)。
8.根据权利要求7所述的工具，其特征在于，所述印刷电路板电联接在所述电源和所述电机之间。
9.一种具有第一钳口和第二钳口的便携式救援工具，所述工具包括：
壳体；
电池，其适于可拆卸地联接至所述壳体；
电源适配器，其适于在所述电池从所述壳体上拆卸下来时可拆卸地联接至所述壳体，并且适于电联接至外部电源；
电机，其布置在所述壳体中，并且所述电机适于接收电力并提供输出扭矩；
齿轮组件，其布置在所述壳体中，并且可操作地联接至所述电机，所述齿轮组件适于接收来自所述电机的所述输出扭矩；以及
执行器组件，其可操作地联接至所述齿轮组件，并且适于接收来自所述齿轮组件的输出扭矩，并且提供用以操作所述第一钳口和所述第二钳口的扭矩。
10.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，所述壳体包括电池附接部分和暴露在所述电池附接部分中的电触头。
11.根据权利要求10所述的工具，其特征在于，所述电池附接部分包括锁定装置，所述锁定装置适于将所述电池可拆卸地联接至所述电池附接部分，并且当所述电池从所述电池附接部分拆卸时，所述锁定装置适于将所述电源适配器可拆卸地联接至所述电池附接部分。
12.根据权利要求11所述的工具，其特征在于，所述锁定装置包括：突起，其向内突出到所述电池附接部分内；和手柄，其可操作地联接至所述突起。
13.根据权利要求12所述的工具，其特征在于，所述突起适于与所述电池或所述电源适配器的突起接合。
14.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，还包括控制器组件，所述控制器组件布置在所述壳体中。
15.根据权利要求14所述的工具，其特征在于，所述控制器组件包括印刷电路板(PCB)。
16.根据权利要求15所述的工具，其特征在于，所述印刷电路板电联接在所述电池和所述电源适配器之一者与所述电机之间。
17.一种具有第一钳口和第二钳口的便携式救援工具，所述工具包括：
壳体；
电池，其适于可拆卸地联接至所述壳体并提供电力；
电机，其布置在所述壳体中，并且所述电机适于经由所述电池接收电力并提供输出扭矩；
齿轮组件，其布置在所述壳体中，并且可操作地联接至所述电机，所述齿轮组件适于接收来自所述电机的所述输出扭矩；
执行器组件，其可操作地联接至所述齿轮组件，并且适于接收来自所述齿轮组件的输出扭矩，并且提供用以操作所述第一钳口和所述第二钳口的扭矩；以及
遥控器连接端口，其布置在所述壳体上，并且适于可操作地联接至遥控器，以允许所述工具的远程操作。
18.根据权利要求17所述的工具，其特征在于，还包括控制器组件，所述控制器组件布置在所述壳体中。
19.根据权利要求18所述的工具，其特征在于，所述控制器组件包括印刷电路板(PCB)。
20.根据权利要求19所述的工具，其特征在于，所述印刷电路板可操作地联接至遥控器连接端口，并且电联接在所述电机和所述电池之间。
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