CN117095974A - 用于电动工具的开关组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电动工具的开关组件包括：接触式电源开关，用于实现电动工具的电源的通断，所述电源开关具有开关钮，所述开关钮配置成在第一钮位和第二钮位之间切换，从而在第一钮位将电源开关置于切断位置，在第二钮位将电源开关置于接通位置；非接触式调速开关，其具有主体部分和连接于所述主体部分的推杆，所述推杆配置成可被按下而带动主体部分移动，以实现电动工具的调速；所述主体部分设有用于控制所述开关钮的钮位的操控部，所述操控部配置成使得，在所述推杆未被按下时，所述开关钮位于第一钮位，在所述推杆被按下时，所述开关钮位于第二钮位。

Description

用于电动工具的开关组件

技术领域

本申请涉及一种用于电动工具的开关组件。

背景技术

电动工具通常设有电源开关，用于控制电动工具电源的通断。电源开关通常由可供用户手指操控的开关按钮(例如扳机形按钮)控制。在用户按下开关按钮后，电源开关接通。用户在使用电动工具的过程中，持续保持开关按钮的按下状态。在用户松开开关按钮后，电源开关断开。

现有技术的一种电源开关包括随动于开关按钮的簧片和设置在电路板上的铜箔。在开关按钮被按下的状态下，簧片滑动到与铜箔接触而实现电源开关的接通。当用户实际在使用电动工具时，由于工具自身的振动及用户在使用工具的过程中按压开关按钮的手指会出现疲惫，致使用户按压开关按钮的手指无法始终保持在同一个位置。这导致用户开启工具虽然只是一个动作，但在使用过程中，簧片随着用户手指的抖动一直在铜箔表面上滑动，这种滑动会加快簧片和铜箔的磨损，从而减少电源开关实际的使用寿命。进一步讲，用户手指的抖动带来的电源开关实际使用寿命的减小程度会因电动工具的不同及用户的不同而发生变化。因为不同的电动工具振动状况是有差异的，而用户在使用过程中手指对于疲惫感知程度的不同而带来的手指的抖动状况也是不同的。这造成了很难在实验室的条件下充分模拟用户实际使用开关的状况，这给产品的研发带来很大的困难。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于电动工具的开关组件，其能够解决现有技术中电源开关的簧片和铜箔之间的持续滑动导致的电源开关使用寿命减少的问题。

为此，本申请提供了一种用于电动工具的开关组件，其包括：接触式电源开关，用于实现电动工具的电源的通断，所述电源开关具有开关钮，所述开关钮配置成在第一钮位和第二钮位之间切换，从而在第一钮位将电源开关置于切断位置，在第二钮位将电源开关置于接通位置；非接触式调速开关，其具有主体部分和连接于所述主体部分的推杆，所述推杆配置成可被按下而带动主体部分移动，以实现电动工具的调速；所述主体部分设有用于控制所述开关钮的钮位的操控部，所述操控部配置成使得，在所述推杆未被按下时，所述开关钮位于第一钮位，在所述推杆被按下时，所述开关钮位于第二钮位。

本申请的用于电动工具的开关组件中的电源开关为独立的接触式开关，随动于电动工具的非接触式调速开关。随动于调速开关的启动，电源开关被接通，并且在工具工作的过程中保持接通状态而不受用户手部的干扰，用户在使用工具时手指的抖动不会传递到电源开关，因而避免了因用户手指抖动造成的电源开关寿命减少的问题。同时，调速开关为非接触式开关，不会产生机械磨损。因此，本申请的非接触式调速开关与接触式电源开关的组合因素，可共同降低机械损耗，提高开关组件的使用寿命。

附图说明

通过参照附图阅读下面的详细描述，可进一步理解本申请，在附图中：

图1是根据本申请的一种可行实施方式的开关组件的内部结构的示意图；

图2、图3是展示该开关组件中的电源开关受调速开关操控的两种状态的示意图；

图4、图5是可以用在该开关组件中的一种簧片式换向开关的主体部分的示意图；

图6是该开关组件中的电路板上的与所述簧片协作的触片的示意图；

图7、图8是所述簧片式换向开关操作的两种状态的示意图；

图9、图10是可以用在该开关组件中的一种霍尔式换向开关操作的两种状态的示意图；

图11是电源开关与调速开关组合的另一种实施方式的示意图；

图12是可以用在该开关组件中的另一种调速开关的示意图；

图13是可以用在该开关组件中的另一种换向开关的示意图。

具体实施方式

本申请总体上涉及一种开关组件，用于电动工具的操作。本申请的开关组件的一些可行实施方式在附图中示出。需要指出，在附图中为了清楚，一些结构细节被略去，并且附图不是按比例绘制的。

首先参照图1描述本申请的开关组件的一种可行实施方式。该开关组件包括壳体1，壳体1具有前壁1a和后壁1b，开关组件的主体部分密封在壳体1中，开关组件的操控部分穿过前壁1a伸出到壳体1之外，以供用户操控。

壳体1可以单独形成并且安装在电动工具壳体(未示出)内，或是由电动工具壳体的一部分形成。不论壳体1采取哪种形成方式是，开关组件的操控部分都延伸到电动工具壳体之外、便于被用户手指操控的位置。

开关组件包括并排布置的电源开关2、调速开关3、换向开关4，以及面对着电源开关2、调速开关3的主体部分、换向开关4的主体部分设置的电路板5，其中电源开关2和电路板5布置在壳体1内。

调速开关3的主体部分6布置在壳体1内，并且通过与壳体1内的导向部位配合的导向结构7(例如导槽、导向凸块等)而能够在壳体1内朝向前壁1a或后壁1b纵向滑动。

主体部分6上配备有磁铁8，其与设置在电路板5上的线性霍尔元件9配合。

调速开关3还配备有围绕安装在后壁1b上的定位杆10布置的复位弹簧11。复位弹簧11产生的推力趋向于迫使主体部分6朝向前壁1a方向移动。

主体部分6的面对着前壁1a的端面连接着推杆12。推杆12穿过前壁1a露出到壳体1之外，推杆12的末端12a固定在按钮13中。主体部分6可以与推杆12成形为一体。

按钮13可以构造成适合于被用户的手指(尤其是大拇指或食指)按压而朝向前壁1a移动。为此，前壁1a上形成有一个或多个导向柱14，导向柱14插入按钮13内的导向结构中，用于引导按钮13相对于壳体1的移动。

为了将推杆12相对于前壁1a密封，在推杆12的靠近末端12a的凸缘部12b与前壁1a之间装有柔性的密封套筒15，例如波纹形密封套筒。

复位弹簧11的后端由定位杆10的底部凸缘支撑，复位弹簧11的前端插入到主体部分6内、或者甚至插入到推杆12内。

在调速开关3的自由释放位置，即按钮13没有被压下时，复位弹簧11通过推杆12将按钮13保持在距离前壁1a最近的位置。在这一点上，可以理解，壳体1内设有用于限制主体部分6朝向前壁1a移动的极限位置的限位结构(未示出)。在调速开关3的自由释放位置，磁铁8远离线性霍尔元件9，磁场没有触发线性霍尔元件9。

用户按压按钮13，以克服复位弹簧10的推力使得主体部分6沿着朝向后壁1b的方向(纵向压下方向)滑动，磁铁8逐渐接近线性霍尔元件9，磁铁8作用于线性霍尔元件9的磁场强度随之增大，线性霍尔元件9的输出电压也随之改变，由此，电路板5上输出用户期望的速度信号。在用户松开按钮13后，在复位弹簧10的推力作用下，主体部分6沿着朝向前壁1a的方向(纵向抬起方向)滑动，磁铁8逐渐离开线性霍尔元件9，由此电路板5上的输出电压逐渐改变并最终关闭电动工具。

本申请的电源开关2是由调速开关3操控的。具体而言，主体部分6与电源开关2大致并排设置。主体部分6在其面向后壁1b的端部处形成有横向突伸部16。另一方面，电源开关2为接触式通断开关，其在面对着后壁1b的一侧具有按压式开关钮17，并且电源开关2的接线端18焊接于电路板5上，从而将电源开关2直接安装在电路板5上。

按压式开关钮17面对着横向突伸部16设置，并且在调速开关3的自由释放位置，横向突伸部16将开关钮17压下，即开关钮17处在第一钮位。在用户通过按钮13按压调速开关3时，横向突伸部16背离电源开关2移动，开关钮17在内置推压弹簧的作用下伸出一小段距离，直至与横向突伸部16分离而达到自由状态的第二钮位。

电源开关2中设有随动于开关钮17的接触元件19，参看图2、图3。在用户没有按下按钮13时，开关钮17被横向突伸部16压下而处在第一钮位，如图2所示，接触元件19保持电源开关2中的两个相应的触点之间断开，电源开关2处在断开状态，以断开电动工具的电源(外部电源或内置电源)。在用户按下按钮13时，调速开关3的主体部分6朝向后壁1b移动，开关钮17被横向突伸部16释放而到达自由的第二钮位的状态下，如图3所示，接触元件19动作而将两个相应的触点接通，电源开关2处在接通状态，以产生电源接通信号，使得电动工具的电源线路接通。在电动工具工作过程中，用户手指始终按压按钮13，横向突伸部16保持与开关钮17分离，因而开关钮17保持不受横向突伸部16作用的第二钮位。这样，即使在用户使用电动工具的过程中手指会抖动，电源开关2也不会受到任何干扰，电源开关2中的接触元件19与相应触点之间不会发生相对运动，这不但能避免电源开关2的使用寿命受损，还能可靠地保持电源开关2的接通状态。

在用户松开按钮13时，调速开关3的主体部分6朝向前壁1a移动，开关钮17将被横向突伸部16压下而返回到第一钮位，由此将电源开关2断开，产生电源断开信号，使得电动工具的电源线路断开。

因此，横向突伸部16构成了电源开关2的操控部。

在按钮13未被按下的状态下，电源开关2保持断开，电动工具未被供电，由此可以避免非工作期间电能耗损。

关于换向开关4，其包括用于实现换向开关4切换的换向杆20。换向杆20具有枢轴21，以及由枢轴21的两端沿大致相反的方向延伸的外柄部22和内柄部23。外柄部22和内柄部23可以与枢轴21一体形成，或者外柄部22和内柄部23之一或二者被单独支撑并且固定组装于枢轴21上。枢轴21由壳体1中的内部结构支撑而可枢转。外柄部22由枢轴21延伸到前壁1a前侧，外柄部22的末端设有可供用户沿相反的两个扳动方向扳动的把手24。内柄部23在壳体1内朝向后壁1b的方向延伸。枢轴21大致平行于电路板5。通过扳动把手24而使枢轴21转动，内柄部23的末端朝向或背离电路板5移动。

换向开关4还包括设置在壳体1内的换向座25。换向座25由绝缘塑料制成，其具有由壳体1中的内部结构支撑而可转动的转轴26，转轴26大致平行于枢轴21。换向座25大体上面对着内柄部23的下部。在内柄部23的下部设有拨杆27，拨杆27插入换向座26中的大致竖直延伸的导槽28中，从而拨杆27能够拨动换向座25绕转轴26来回转动。这样，用户扳动把手24时，换向座25将绕转轴26转动。

换向座25上固定有簧片30，簧片30面对着电路板5布置。换向座25和簧片30构成换向开关4的主体部分。

如图4、图5所示，簧片30为一体的弹性结构，包括大致平坦的中部31，该中部31被固定在换向座25的外周部分上形成的大致平坦的固定部38上，例如通过螺钉32固定。固定部38平行于转轴26。

在中部31的横向一侧或两侧，可以形成有垂直于中部31朝向换向座25延伸的翼片33。翼片33插入换向座25中形成的插槽中，以有利于簧片30相对于换向座25的定位。

在中部31的纵向两侧，分别延伸出可弹性变形的弹簧指34。每个弹簧指34可分支成两组(图中所示的例子为每组两个)指杆35，每个指杆35的末端形成弯曲的触点部36。

两个弹簧指34相对于中部31大致对称，并且都相对于中部31朝向换向座25倾斜一个角度。换向座25的面对着两个弹簧指34的外周部分分别形成斜面39。每个弹簧指34可被朝向斜面39的方向偏压。

参看图6-图8，在与簧片30面对的位置处，电路板5上设有纵向间隔的两个离散触片41，以及位于两个离散触片41横向的一个连续触片42。连续触片42与两个离散触片41的位置设计成使得，在用户没有扳动把手24时，簧片30保持与连续触片42和两个离散触片41都不接触，如图7所示，连续触片42与两个离散触片41之间都处于断开状态。当用户沿任一扳动方向扳动把手24而使得换向座25绕转动轴26转动时，簧片30的一侧的触点部36接触到相应一个离散触片41和连续触片42的相应端部并因此而在该离散触片41和连续触片42之间建立电连接。具体而言，当换向座25绕转轴26沿第一转动方向转动时，例如图8所示那样，簧片30的一个弹簧指34上的两组指杆35分别在它们的触点部36接触到一个离散触片41和连续触片42的相应端部，从而在这一个离散触片41与连续触片42之间建立连通；当换向座25绕转轴26沿与第一转动方向相反的第二转动方向转动时，簧片30的另一个弹簧指34上的两组指杆35分别在它们的触点部36接触到另一个离散触片41和连续触片42的相应端部，从而在所述另一个离散触片41与连续触片42之间建立连通。通过簧片30的转动在不同的离散触片41与连续触片42之间建立连通，控制单元可确定用户期望的电动工具的输出运动(尤其是旋转)方向，并且控制电动工具的驱动元件(例如电机)使得电动工具以用户期望的方向输出运动。这种采用簧片30的换向开关4可称作簧片式换向开关。簧片和各触片构成转向信号生成元件。

作为簧片式换向开关的改型，可采用霍尔式换向开关。例如，在图9、图10所示的例子中，换向座25上设有单一的长条形的磁铁44，磁铁44具有极性彼此相反的两个端部45。每个端部45都靠近换向座25的外周。在电路板5上设有相应的两个霍尔元件46。在用户没有扳动把手24时，磁铁44的两个端部45远离相应的霍尔元件46，如图9所示，磁铁44的磁场基本上不作用于两个霍尔元件46，或者仅以很弱的磁场作用于霍尔元件46。当用户沿任一扳动方向扳动把手24而使得换向座25绕转动轴26转动时，例如图10所示的那样，磁铁44的一个端部45会接近相应的霍尔元件46，使得磁铁44作用于该霍尔元件46的磁场增强，由此控制器确定用户期望的电动工具的输出运动(尤其是旋转)方向。磁铁和霍尔元件构成转向信号生成元件。图9、图10所示的霍尔式换向开关4的其它方面与前面描述的簧片式换向开关相同或相似，这里不再详细描述。

本领域技术人员可以对前面参照图1-图10描述的实施方式做出各种修改。

例如，在图11所示的实施方式中，接触式电源开关2在侧面配备有扳柄式开关钮50。调速开关3的主体部分6的面对着电源开关2的一侧设有纵向延伸的作动槽51。开关钮50的末端插入作动槽51中。作动槽51构成了电源开关2的操控部。

开关钮50具有朝向前壁1a一侧倾斜的第一钮位(图11中以实线表示)和朝向后壁1b一侧倾斜的第二钮位(图11中以虚线表示)，并且可在第一钮位和第二钮位之间转动。调速开关3中设有偏压元件，用以将开关钮50保持就位于任一钮位。在第一钮位，电源开关2处在断开状态，在第二钮位，电源开关2处在接通状态。

作动槽51设置成使得，在用户没有按下按钮13时，开关钮50处在第一钮位；在用户按下按钮13时，调速开关3的主体部分6朝向后壁1b移动，作动槽51的第一端壁驱动开关钮50转动到第二钮位，并且在电动工具的工作过程中，开关钮50保持第二钮位，并且处在第二钮位的开关钮50不与作动槽51的任何部位接触；在用户松开按钮13后，调速开关3的主体部分6朝向前壁1a复位，作动槽51的第二端壁驱动开关钮50转回到第一钮位。

图11所示实施方式的其它方面与前面参照图1-图10描述的实施方式相同或相似，这里不再重复叙述。尤其是，图11所示实施方式中的换向开关4同样既可以采用簧片式换向开关、也可以采用霍尔式换向开关。

可以理解，其它形式的接触式通断开关也可以用作电源开关2。

在图12所示的实施方式中，调速开关3的主体部分6上设有纵向相隔的两个磁铁52，电路板5(图12中未示出)上设有霍尔元件53。两个磁铁52和霍尔元件53设置成使得，在用户没有按下按钮13时，纵向第一个磁铁52远离霍尔元件53，纵向第二个磁铁52靠近霍尔元件53；在用户按下按钮13时，调速开关3的主体部分6朝向后壁1b移动，纵向第一个磁铁52变得接近于霍尔元件53，纵向第二个磁铁52变得远离霍尔元件53。通过两个磁铁52和霍尔元件53之间的位置关系以及因此导致的作用于霍尔元件53的磁场的变化，控制单元可以确定用户期望的电动工具输出速度。

前面描述的调速开关3为采用霍尔元件的非接触式开关。本申请中的调速开关3还可以采用光电开关等其它类型的非接触式开关。

前面描述的簧片式换向开关和霍尔式换向开关可以称作转动式换向开关。本申请的开关组件中也可以采用移动式换向开关。例如，在图13所示的实施方式中，换向开关4包括与前面描述类似的换向杆20，但换向杆20在图13中仅示出了内柄部23。换向开关4还包括换向座(滑座)61，其构成换向开关的主体部分。换向座61被壳体1的侧壁1c、1d上形成的纵向导向结构62引导而能够在壳体1内纵向移动。内柄部23的下部设有拨杆27，拨杆27插入换向座61中的台阶形导槽63中。台阶形导槽63由纵向位置不同的多段组成。当内柄部23转动时，拨杆27在台阶形导槽63中移动而改变换向座61的纵向位置。换向座61的面对着电路板5的一侧上布置有磁铁64，电路板5上设置有纵向位置不同的两个霍尔元件65(或是纵向延伸的一个线性霍尔元件)。当换向座61纵向移动时，霍尔元件感测到磁铁64的磁场变化，由此控制器确定用户的换向意愿。

可以理解，也可以在换向座61上设置簧片，在电路板5上设置纵向位置不同的触片。换向座61纵向移动时，通过簧片接触不同位置的触片，实现对用户的换向意愿的确定。由此，利用簧片实现移动式换向开关。

需要指出，在某些不需要换向功能的电动工具中，开关组件中不必包含前面描述的换向开关。

关于作为电源开关2所采用的接触式通断开关，除了上面图示的例子外，还可以具有本领域中熟知的结构，例如市场有售的微动开关，或是基于成熟产品改造或设计以便适用于在本申请中布置在壳体1内并且与调速开关3协作的产品，因此这里不对其具体结构进行描述。

可以理解，本领域技术人员在本申请原理下，也可以做出其它改造。

本申请的电源开关2采用接触式通断开关，具有随动于调速开关3的开关钮。在调速开关3未被启动的状态下，电源开关2的开关钮处在第一钮位，电源开关2断开。随着调速开关3被启动，电源开关2的开关钮在自身的偏压弹簧的作用下、或是在调速开关3的驱动作用下，到达第二钮位，电源开关2被接通，并且在电动工具工作期间保持接通。在调速开关3被松开后，电源开关2的开关钮被调速开关3带回到第一钮位，电源开关2被断开，并且在电动工具的非工作期间保持断开。这样，用户在使用工具时手指的抖动不会传递到电源开关，因而避免了因用户手指抖动造成的电源开关2寿命减少的问题，并且还能可靠地保持电源开关2的接通状态。而在电动工具的工作结束后，调速开关3被释放，调速开关3又将电源开关2带回断开状态，使得整个电动工具断电，避免电动工具非工作状态下因电流泄漏或电气元件耗电导致的电能损耗。

此外，电源开关2的开关钮在壳体1内通过调速开关3的动作操控，而非暴露在壳体1外面由用户手指操控，用户只需操控调速开关3就能同时实现电源通断和工具调速，简化了电动工具的结构和操作。

此外，将电源开关2布置在开关组件的壳体内，而非布置在开关组件的壳体外，不需要从壳体引出连线来连接电源开关2，可以提高电源开关2的密封性和整个开关组件的紧凑性。

此外，电源开关2为接触式开关，同霍尔式电源开关相比，接触开关可以防止霍尔元件带来的泄露电流问题，这对无绳型电动工具而言尤其重要。此外，接触开关还可以防止电动工具在受到外界较强电磁干扰的情况下意外启动。

此外，在传统电动工具中，电源开关通常为常开型开关，在自由释放状态下按压式开关钮弹起，电源开关处于断开状态，在按压式开关钮被按下后，电源开关被接通。对于图2、图3所示的电源开关来说，其采用常闭型开关，并且被反置定向。在自由释放状态下按压式开关钮被压下，电源开关处于断开状态，在按压式开关钮随动于调速开关3被释放而弹起后，电源开关被接通。这与传统电源开关的配置方式完全相反。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种用于电动工具的开关组件，包括：

接触式电源开关(2)，用于实现电动工具的电源的通断，所述电源开关具有开关钮，所述开关钮配置成在第一钮位和第二钮位之间切换，从而在第一钮位将电源开关置于切断位置，在第二钮位将电源开关置于接通位置；

非接触式调速开关(3)，其具有主体部分(6)和连接于所述主体部分的推杆(12)，所述推杆配置成可被按下而带动主体部分移动，以实现电动工具的调速；

其中，所述主体部分设有用于控制所述开关钮的钮位的操控部，所述操控部配置成使得，在所述推杆未被按下时，所述开关钮位于第一钮位，在所述推杆被按下时，所述开关钮位于第二钮位。

2.如权利要求1所述的开关组件，其中，所述开关钮设置成在第二钮位不与包括所述操控部在内的主体部分任何部位接触。

3.如权利要求1或2所述的开关组件，其中，所述开关钮为按压式开关钮(17)，配置成在第一钮位和第二钮位之间移动；

在所述推杆未被按下时，所述操控部将所述开关钮推压在第一钮位；

在所述推杆被按下时，所述操控部释放所述开关钮，以使得所述开关钮移动到第二钮位。

4.如权利要求3所述的开关组件，其中，所述主体部分包括横向突伸部，所述横向突伸部构成所述操控部；

所述开关钮沿着所述推杆的按下方向面对着所述横向突伸部；

在所述推杆被按下时，所述操控部释放所述开关钮，使得所述开关钮在内置推压弹簧的作用下到达第二钮位。

5.如权利要求1或2所述的开关组件，其中，所述开关钮为扳柄式开关钮(50)，配置成在第一钮位和第二钮位之间转动；

在所述推杆被按下时，所述操控部驱动所述开关钮从第一钮位转动到第二钮位；

在所述推杆被松开时，所述操控部驱动所述开关钮从第二钮位转动到第一钮位。

6.如权利要求5所述的开关组件，其中，所述主体部分的面对着电源开关的一侧设有纵向延伸的作动槽(51)，开关钮的末端插入作动槽中，所述作动槽构成所述操控部。

7.如权利要求1-6中任一项所述的开关组件，其中，还包括壳体(1)设置在所述壳体内的电路板(5)，所述电源开关以及所述调速开关的主体部分布置在所述壳体内，并且所述电源开关安装在所述电路板上。

8.如权利要求7所述的开关组件，其中，所述调速开关的主体部分配备有调速磁铁(8)，所述电路板上设有与所述调速磁铁配合的线性霍尔元件(9)。

9.如权利要求7或8所述的开关组件，其中，还包括换向开关(4)，用于实现电动工具的换向；所述换向开关包括：

可被扳动的换向杆(20)；

布置在所述壳体内并且配置成被所述换向杆驱动而转动或移动的换向座；以及

设置在所述换向座和电路板上的彼此配合的转向信号生成元件。

10.如权利要求9所述的开关组件，其中，所述转向信号生成元件包括：

设置在所述换向座上的簧片，以及设置在所述电路板上的与所述簧片配合的触片；或者

设置在所述换向座上的换向磁铁，以及设置在所述电路板上的与所述换向磁铁配合的换向霍尔元件。