CN115008424A - 非接触式方向选择机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方向选择机构，该方向选择机构适于使电机选择性地在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转。该方向选择机构包括：选择开关，其可滑动地或可旋转地接合到该工具并适于选择性地定位在第一位置或第二位置；非接触式致动器，其设置在选择开关中；以及非接触式传感器，其适于检测非接触式致动器的接近度。

Description

非接触式方向选择机构
技术领域
本发明总体上涉及手动开关，更具体地涉及一种用于电动工具的方向选择机构。
背景技术
电动工具(诸如例如冲击扳手、电钻、电动螺丝刀、电动棘轮等)通常用于例如向工件(诸如螺纹紧固件)或者经由钻头或套筒输出扭矩。有时，例如当工件是左旋螺纹时，或者当使用者希望用电动工具松开右旋螺纹工件而不是拧紧该工件时，必须使工具的电机反向旋转。
现有的电动工具通常包括方向选择机构，该方向选择机构选择性地控制工具电机的旋转方向。方向选择机构通常位于工具的启动扳机的附近。
在其他传统工具中，方向选择机构通常包括具有第一暴露导电迹线的印刷电路板(PCB),该第一暴露导电迹线保持在参考电压。与第一暴露导电迹线相邻的是多个附加的暴露导电迹线。弹簧状元件在第一暴露导电迹线和其中一个附加的暴露导电迹线之间产生机械接触，并且该弹簧状元件还因构造其的导电材料的性质而在它们之间产生电性接触。弹簧状元件用于将参考电压从第一导电迹线传导到可以对该参考电压进行测量的其中一个附加导电迹线。然后，将测量的电压转换成用户所需的电机旋转方向。然后，通过选择性地切换电机控制元件，将转换得到的所需方向传递给电动工具的电机。通过经由用户操作的选择杆或开关滑动弹簧状元件来选择接收参考电压的附加导电迹线。
然而，由于需要制造和组装的零件的复杂性和数量，传统的方向选择机构制造起来既昂贵又复杂。此外，电接触腐蚀、机械磨损(即，磨蚀)、机械疲劳、外来碎片进入以及与振动相关的接触损失通常发生在传统的方向选择机构中。
发明内容
本发明主要涉及一种用于电动工具(诸如例如冲击扳手、电钻、电动螺丝刀、电动棘轮等)的方向选择机构，用于在第一电机旋转方向和第二电机旋转方向(例如，顺时针方向和逆时针方向)中作出选择。方向选择机构利用非接触式传感器和致动器来感测由用户操作的选择杆或开关相对于已知点的位置，以确定用户所需的电动工具的电机旋转方向。可以通过将非接触式致动器设置在扳机开关组件的外壳外部来分离非接触式传感器和非接触式致动器。与当前的设计相比，本发明使得部件数量更少、制造更简单以及部件的寿命更长。
在一个实施方案中，本发明主要包括一种工具。该工具包括：电机，其适于选择性地在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转；扳机，其适于使电机运转；以及方向选择机构，其适于选择电机旋转方向。方向选择机构包括：选择开关，其接合到该工具并适于选择性地定位在第一位置或第二位置；非接触式致动器，其设置在选择开关中；以及非接触式传感器，其适于检测非接触式致动器的接近度。
在另一个实施方案中，本发明广泛包括方向选择机构，该方向选择机构适于使工具电机选择性地在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转。该方向选择机构包括：选择开关，其接合到该工具并适于选择性地设置在第一位置或第二位置；非接触式致动器，其设置在选择开关中；以及非接触式传感器，其适于检测非接触式致动器的接近度。
附图说明
为了便于理解所要求保护的主题，在附图中示出了其实施方案。通过查阅这些实施方案，当结合以下描述考虑时，所要求保护的主题、其构造和操作以及其许多优点应该很容易理解和领会。
图1是结合了本发明的一个实施方案的示例工具的透视图。
图2是图1的示例工具的侧视截面图。
图3是根据本发明的一个实施方案的示例性方向选择机构的俯视图，其中选择了第一旋转方向和第二旋转方向中的一个旋转方向。
图4是根据本发明的一实施方案的图3的示例性方向选择机构的俯视图，其中选择了第一旋转方向和第二旋转方向中的另一个旋转方向。
具体实施方式
尽管本发明容许许多不同形式的实施方案，但是在附图中示出了本发明的实施方案，这些实施方案将在本文中详细描述，包括优选实施方案。应当理解的是，本公开应被认为是本发明原理的范例，而并非旨在将本发明的广泛方面局限于在本文中示出的任何一个或多个实施方案。如本文中所使用的，术语“本发明”并非旨在限制所要求保护的发明的范围，而是仅出于说明的目的用于讨论本发明的示例性实施方案。
本发明主要涉及一种用于具有旋转输出的电动工具(诸如例如冲击扳手、电钻、电动螺丝刀、电动棘轮等)的旋转方向选择机构，用于在第一电机旋转方向和第二电机旋转方向(例如，顺时针方向和逆时针方向)中作出选择。本发明的方向选择机构利用一个或多个非接触式传感器和一个或多个非接触式致动器来感测由用户操作的选择杆或开关相对于已知点的位置，以确定用户所需的电动工具的电机旋转方向。可以通过将非接触式致动器设置在扳机开关组件的外壳外部并将非接触式传感器设置在外壳内部来分离非接触式传感器和非接触式致动器。
参见图1至图4，描述了结合本发明的一个实施方案的示例性工具(例如，冲击扳手)100。然而，应当认识到的是，本发明并不局限于此，并且不仅可以在其他电动工具(诸如例如冲击扳手、电钻、电动螺丝刀、电动棘轮、冲击驱动器等)中实施，还可以在包括具有可选择旋转输出的电机的其他设备中实施(例如，厨房电器)。在一个实施方案中，工具100包括由第一蛤壳状外壳部分和第二蛤壳状外壳部分组装而成的外壳102，该第一蛤壳状外壳部分和该第二蛤壳状外壳部分接合在一起以共同形成外壳102。工具100的电机108和其他附加部件设置在电机外壳部分106中。输出驱动器110适于与合适的工具(诸如套筒或工具头等)接合，用于与以已知方式施加扭矩的相关紧固件等连接。
用于控制电机108运转的扳机112设置在手柄部分104上，邻近电机外壳部分106。通过按压扳机112可以将电力输送给电机108，因此电机108选择性地在第一旋转输出方向或第二旋转输出方向(例如，顺时针旋转输出方向或逆时针旋转输出方向)上旋转，从而选择性地在第一方向或第二方向上驱动输出驱动器110。
在一个实施方案中，工具100由电池(未示出)供电，该电池可以可拆卸地接合在手柄部分104的电池接口114处。在一个实施方案中，电池可以是可充电的。然而，本发明不限于电池供电的工具，并且可以在从其他电源接收电力(诸如例如经由电线接收外部电力)的工具中实施。
在一个实施方案中，手柄部分104是基本垂直于电机外壳部分106延伸的扳机手柄，并且扳机112设置在手柄部分104和电机外壳部分106的相交处附近。扳机112可以偏置，以便使用者可以相对于工具100向内按压扳机112(这由扳机开关116利用已知的方法检测)，以使电机108运转，并释放扳机112，其中扳机112的偏置性质使扳机112相对于工具100向外偏置(这由扳机开关116检测)，以停止电机108的运转。扳机开关116设置在扳机外壳118中。在一个实施方案中，扳机112可以是位置敏感扳机，其还以不同的速度来操作电机108。例如，越往下按压扳机112，电机108就会运转得越快。
由方向选择机构120选择性地控制电机108的旋转输出方向，从而选择性地控制输出驱动器110的旋转输出方向。方向选择机构120包括选择开关122、非接触式致动器124和非接触式传感器126。选择机构适于通过确定非接触式致动器124与非接触式传感器126的接近度来转换用户所需的电机108的旋转方向。电机控制器可以利用对非接触式致动器124的接近度的确定，通过选择性地切换电机控制元件来控制流过电机108的电流方向，从而控制电机108的旋转方向。
选择开关122可以是例如杆或旋钮。在一个实施方案中，选择开关122可滑动地接合到外壳102，并且适于由用户在直线方向上在第一位置和第二位置之间选择性地移动。例如，如果选择开关122设置在第一位置(如图3所示)，当按压扳机112时，电机108使输出驱动器110在第一旋转方向(例如，顺时针方向)上旋转。同样地，如果选择开关122设置在第二位置(如图4所示)，当按压扳机112时，电机108在与第一方向相反的第二方向(例如，逆时针方向或顺时针方向)上使输出驱动器110旋转。在另一个实施方案中(未示出)，选择开关122可旋转地接合到外壳102，并且适于由用户在第一位置和第二位置之间选择性地顺时针和逆时针旋转，以选择输出驱动器110的旋转方向。美国专利申请第16/834,665号示出了一种可旋转地接合到电动工具外壳上的示例性选择开关。
在所示的实施方案中，选择开关122是具有相对的第一端部128和第二端部130的细长杠杆。在一个实施方案(如图3和图4所示)中，选择开关122包括间隔开的凹部132，该凹部形成为向其提供结构刚性。选择开关122可以由各种类型的聚合材料或其他合适的材料制成。在一个实施方案中，选择开关122是例如通过注塑成型形成的单个整体。在另一个实施方案中，选择开关122包括第一部分和第二部分，该第一部分和该第二部分可松开地接合在一起，并且可以彼此分离，以允许将非接触式致动器124布置在选择开关122内。在一个实施方案中，止动结构(诸如例如止动球或止动销)可以将选择开关保持在第一位置或第二位置，并且当用户已经采用已知方法成功地选择了电机108的旋转方向时可以向用户提供触觉反馈。
非接触式致动器124设置在选择开关122中。为了在图3和图4中进行说明，以透明的方式示出了选择开关122，以更好地示出选择开关122内部设置的非接触式致动器124。在一个实施方案中，非接触式致动器124设置在其中一个凹部132内。在另一实施方案中，选择开关122模制在非接触式致动器124周围。在一个实施方案中，非接触式致动器124是磁体。
非接触式传感器126适于检测非接触式致动器124的接近度，而又不与其进行物理接触。因此，可以定位选择开关122，以确定选择开关122是位于第一位置还是第二位置。在一个实施方案中，非接触式传感器126是换能器(诸如例如霍尔传感器)，其响应于磁场的变化而改变其输出电压。然后，输出电压可以被电机控制器用来控制电机108。例如，当非接触式致动器124和非接触式传感器126接近时(即，当非接触式致动器124越过非接触式传感器126时)，非接触式传感器126输出第一电压，该第一电压使得电机控制器操作电机108在第一旋转方向上运转。相反，当非接触式致动器124远离非接触式传感器126时，非接触式传感器126将其输出电压改变为第二电压，该第二电压使得电机控制器操作电机108在第二旋转方向上运转。在另一个实施方案中，非接触式传感器126是适于感测非接触式致动器124的接近度的电容式传感器。在另一个实施方案中，非接触式传感器126是适于感测非接触式致动器124的接近度的电感式传感器。在该实施方案中，非接触式致动器124由金属材料构成。在另一个实施方案中，非接触式致动器124发射适于由非接触式传感器126检测的光，该非接触式传感器包括光传感器。
在一个实施方案中，非接触式传感器126接合到印刷电路板(PCB)134。PCB 134可以设置在扳机外壳118内，并且当选择开关122在第一位置和第二位置之间移动时，PCB 134相对于选择开关122定位成靠近非接触式致动器124。PCB 134还可以包括用于操作工具100的各种电子部件。虽然示出了单个非接触式传感器126，但是本发明并不局限于此，并且可以利用任何数量的非接触式传感器来确定非接触式致动器124的位置。在另一个实施方案中，PCB 134没有设置在扳机外壳118内，从而允许方向选择机构120远离扳机112移动到外壳102上的任何所需位置。
因此，在使用工具100期间(即，当操作者致动扳机112时)，电机108基于利用非接触感测确定选择开关122的位置来选择性地沿顺时针方向或逆时针方向驱动输出驱动器110。通过利用非接触感测，本发明可以避免与现有选择器有关的问题，诸如电接触腐蚀、机械磨损(磨蚀)、机械疲劳、外来碎片进入以及与振动相关的接触损失。
如本文中所使用的，术语“接合”可以表示两者之间任何直接或间接的物理连接、电性连接、磁性连接或其他连接方式。术语“接合”不限于两个实体之间的固定直接接合。
在以上的描述和附图中阐述的内容是仅作为实例而非限制提供的。尽管已经示出和描述了特定的实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离发明人贡献的更广泛方面的情况下，可以进行改变和修改。当从基于现有技术的正确角度来看时，所要求的实际保护范围旨在由以下权利要求书来限定。

Claims (21)

1.一种工具，具有适于选择性地在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转的电机、电机控制器以及适于使所述电机运转的扳机，所述工具包括：
方向选择机构，其适于选择性地使所述电机在所述第一旋转方向或所述第二旋转方向上旋转，所述方向选择机构包括：
选择开关，其接合到所述工具，并适于选择性地定位在第一位置或第二位置；
非接触式致动器，其设置在所述选择开关内；以及
非接触式传感器，其适于检测所述非接触式致动器的接近度。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，当所述选择开关设置在所述第一位置时选择所述第一旋转方向，并且当所述选择开关设置在所述第二位置时选择所述第二旋转方向。
3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括扳机外壳，其中所述非接触式传感器设置在所述扳机外壳内。
4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述选择开关包括凹部，并且其中所述非接触式致动器设置在其中一个凹部内。
5.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式致动器包括磁体。
6.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式传感器包括霍尔传感器。
7.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式传感器包括电感式传感器。
8.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式传感器包括电容式传感器。
9.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式致动器发射光，并且所述非接触式传感器包括适于感测由所述非接触式致动器发射的光的光传感器。
10.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述非接触式传感器接合至印刷电路板。
11.一种方向选择机构，适于使电机选择性地在第一旋转方向或第二旋转方向上旋转，所述方向选择机构包括：
选择开关，其可滑动地接合到所述工具，并适于选择性地定位在第一位置或第二位置；
非接触式致动器，其设置在所述选择开关内；以及
非接触式传感器，其适于检测所述非接触式致动器的接近度。
12.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，当所述选择开关设置在所述第一位置时选择所述第一旋转方向，并且当所述选择开关设置在所述第二位置时选择所述第二旋转方向。
13.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式传感器设置在所述工具的扳机外壳中。
14.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述选择开关包括凹部，并且其中所述非接触式致动器设置在其中一个凹部内。
15.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式致动器包括磁体。
16.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式传感器包括霍尔传感器。
17.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式传感器接合至印刷电路板。
18.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述选择开关模制在所述非接触式致动器的上方。
19.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式传感器包括电感式传感器。
20.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式传感器包括电容式传感器。
21.根据权利要求11所述的方向选择机构，其特征在于，所述非接触式致动器发射光，并且所述非接触式传感器包括适于感测由所述非接触式致动器发射的光的光传感器。
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