CN203266596U

CN203266596U - 电动工具

Info

Publication number: CN203266596U
Application number: CN2013202295893U
Authority: CN
Inventors: 堀江由季; 高野信宏; 船桥一彦; 西河智雅; 岛敏洋; 荒馆卓央
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: US20130284480A1; JP2013230529A; DE202013101861U1; JP5974616B2

Abstract

本实用新型涉及一种电动工具中，其包括：壳体，其具有容纳马达的本体部分和从所述本体部分向下延伸的把手部分；输出部分，其在所述马达的前方处被驱动；和扳机开关，其控制从电池到所述马达的电力供给，在关于前后方向的相交方向，所述马达、电池和扳机开关布置成彼此叠加。本实用新型的电动工具实现进一步的小型化和进一步的轻量化。

Description

电动工具

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年4月30日提交的日本专利申请No.2012-104290的优先权，上述申请的内容在此通过引文被并入到这个申请中。

技术领域

本实用新型涉及一种动力工具，其传送旋转力，该旋转力从使用积蓄在电池中的电作为能源的马达输出，该旋转力被传递到末端工具，从而进行例如拧紧、切断和钻孔等操作。

背景技术

已广泛使用要被积蓄在电池中的电能驱动的手持式电动工具，特别是无电线式电动工具。对于无电线的电动工具，在要求确保预定的操作时间和预定的输出时，强烈期望小型化。例如，日本专利申请公开号No.2008-270007（专利文献1）公开了所谓的枪式电动工具，其中马达和动力传送机构同轴布置在壳体的圆筒状本体部分内侧，电池被容纳在从本体部分的后部向下延伸的把手部分中。在原来的电动工具中，为动力传送机构的离合器机构被容纳在壳体的本体部分内侧。马达、动力传送机构和输出轴在同一轴线上排成直线，电路板被布置在马达的后部处。另外，从电动工具可拆卸的成组型电池被用作电池，电池被附接在把手部分的下方，从而从其突出。

如专利文献1中所公开的使用从电动工具可拆卸的成组型电池时，可以实现能够容易地替换电池和获得预定拧紧扭矩的电动工具。然而，重的电池组被附接在把手部分下方。因此，在追求小型化的动力工具中，已经期望进一步的轻量化和进一步的小型化。

实用新型内容

本实用新型的优选目的在于在电动工具中实现进一步的小型化和进一步的轻量化。

本申请中公开的实用新型的典型的一个的特征将简要地描述如下。

根据本实用新型的一个特征，电动工具包括：壳体，其具有容纳马达的本体部分和从本体部分向下延伸的把手部分；输出部分，其在所述马达的前方处被驱动；和扳机开关，其控制从电池到马达的电力供给。在关于前后方向的相交方向，马达、电池和扳机开关布置成彼此叠加。因此，电动工具在前后方向的长度被缩短。例如，在把手部分内侧，电池和扳机开关被布置在马达的紧接下方，从而在前后方向上排成直线。在这种情况下，电动工具沿前后方向的长度和沿关于前后方向的相交方向（上下方向）的长度被缩短。在壳体中，圆筒状本体部分和把手部分可以布置成在侧面看以基本上L形地彼此结合。在这种情况下，实现容易握紧和紧凑的电动工具。另外，优选地，壳体沿前后方向的长度等于或短于150mm，壳体沿上下方向的长度等于或短于90mm。在这种情况下，实现在放在工作服的口袋中时便于携带的电动工具。

根据本实用新型的另一个特征，输出部分包括：减速机构，其减小马达的旋转速度；和输出轴，其保持末端工具并由减速机构旋转。在这种情况下，通过具有小输出的马达也可以获得高的拧紧扭矩。电池优选为锂离子二次电池，其具有14mm的直径和50mm的长度，其中，允许以等于或大于20A的电流值连续地放电。在这种情况下，实现可以具有小尺寸和忍受高负荷工作的电动工具。一个或多个锂离子二次电池优选容纳在把手部分中。在这种情况下，由于在把手部分的下方不存在用于容纳电池的突出部分，所以实现外观苗条从而易于操作的电动工具。如果马达的旋转轴布置成与输出轴同轴和串联，则实现紧凑的电动工具，其中，电池有效地布置在马达的下方，从而总的高度被抑制。如果马达的旋转轴布置成平行于输出轴，从而其轴线移开输出轴，则实现壳体的本体部分的前后长度是紧凑的电动工具。

根据本实用新型，在关于前后方向的相交方向，马达、电池和扳机开关布置成彼此叠加，因此，至少电动工具在前后方向上的长度被缩短。

本实用新型的以上和其它优选目的和新颖性特征将从本说明书和附图的描述中显现。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的第一实施例的电动工具（冲击驱动器1）的内部结构的垂直剖视图；

图2是示出根据本实用新型的第二实施例的电动工具（冲击驱动器101）的内部结构的垂直剖视图；

图3是用于说明第一和第二实施例中的电动工具的电池体积和最大扭矩之间的关系的示意图；

图4是示出根据本实用新型的第三实施例的电动工具（驱动器钻201）的内部结构的垂直剖视图；和

图5是用于说明第三实施例中的电动工具的电池体积和最大扭矩之间的关系的示意图。

图中：1000为输出旋转轴，10000为马达旋转轴。

具体实施方式

第一实施例

下文中，将基于附图描述本实用新型的实施例。注意，在整个附图中，相同的零件由相同的附图标记表示，它们的重复描述将省略。另外，在本说明书中，前、后、上和下方向被说明为图中示出的方向。图1是示出作为根据本实用新型的电动工具的实施例的冲击驱动器1的内部结构的示意图。

冲击驱动器1的电力供给是可再充电电池4，其驱动源是马达5。在冲击驱动器1中，冲击机构20通过减速机构10被驱动，从而将旋转力和冲击力施加到输出轴31。通过将旋转力和冲击力施加到输出轴31，旋转冲击力连续或间歇地被传送到例如未图示的驱动器钻头等的末端工具，从而进行例如旋紧螺钉、旋紧螺栓和打孔等的作业。在本实施例中，为了最小化电动工具的尺寸，在侧面看，壳体的形状形成为基本上L形。图1中所示的冲击驱动器1的总长度（前后长度）L1等于或短于100mm，其总高度H1等于或低于100mm。总高度H1优选等于或低于90mm。壳体由如下部件构成：壳体主体2，其由例如塑料的聚合树脂制成；和锤外壳3，其附接于壳体主体2并向前突出于壳体主体2，在侧面看，壳体具有L形（或枪式形状）。减速机构10、冲击机构20和用作输出部分的其它机构被容纳在本体部分中，本体部分为壳体的水平部分，电池4和扳机开关7主要被容纳在把手部分2b中，把手部分为壳体的垂直部分。

马达5为具有电刷的直流马达，通过从电池4供给的电能旋转。在本实施例中，马达5的旋转轴5a布置在壳体主体2的内侧，从而不与冲击机构20和输出轴31的旋转轴（输出旋转轴）同轴，而是从冲击机构20和输出轴31的旋转轴向下移位。通过采取这样的马达5的布置模式，第二小齿轮12和第三小齿轮13可以布置在设置在旋转轴5a上的第一小齿轮11的上方。另外，通过适当设定第一小齿轮11、第二小齿轮12和第三小齿轮13的齿数，可以实现旋转驱动轴14从而以预定减速比减速来减少马达5的转数的减速机构。同时，驱动轴14由在第三小齿轮13的前和后处的两个轴承15和16保持。轴承15和16两者都由形成在壳体主体2的内壁上的实心部分（一体成形的合成树脂部分）保持。然而，轴承15布置在不与马达5的圆筒部分干涉的位置，因此，马达5和减速机构可以有效地布置在小尺寸的壳体主体2的内侧，还可以增强旋转驱动系统的刚性。而且，输出轴31和马达5的旋转轴5a布置成彼此不串联，但是在上下方向上。即，输出轴31和马达5的旋转轴5a布置成彼此不串联，但是彼此平行。因此，即使在有限的壳体尺寸内，也可以足够确保用于轴承15和16的空间。因而，可以使用具有相对大的外径的球轴承，可以足够地增强输出旋转轴的刚性。

用于切换马达5的旋转方向的正/反开关8设置在马达5的上方和轴承15的后方处。通过操作正/反开关8，马达5的旋转方向在正旋转方向（拧紧螺钉或螺栓的方向）和反旋转方向（松开螺钉或螺栓的方向）之间切换。注意，正/反开关8优选为三接点开关，除了正旋转位置和反旋转位置，其还具有锁定位置（即使扣动扳机6，马达5也不旋转的位置）。

电池4、扳机开关7、扳机6和电路板9被容纳在壳体主体2中的马达5的下部分中，即，在把手部分2b中。在把手部分2b内侧的紧接在马达5下方的电池4和扳机开关7布置成在前后方向上对齐，扳机开关7控制从电池4到马达5的电力供给。电池4是例如14500大小的锂离子电池，其中，允许以等于或大于20A的电流值连续地放电。在本实施例中，两个锂离子电池被容纳成沿横方向（左右方向）彼此平行对齐，串联连接的额定电压是7.2V。在图1中，由于平行布置的电池4被从极近的横位置看，所以，仅有一个电池4显现。14500大小的电池4具有大约50mm的电池长度B，该长度充分地短于工作者抓握的把手部分2b的长度“G1=70mm”。因此，即使通过关于输出旋转轴向下偏移马达5来压缩壳体主体2的把手部分2b内侧的空间，也确保了用于容纳电池4的足够空间。注意，使用的电池4的数量是任何数量，根据需要的输出轴31的拧紧扭矩、工作持续时间或其它可以布置一至四个电池。另外，电池4的连接可以不仅是串联连接，也可以是并联连接或者串联连接和并联连接的组合连接。

扳机开关7是具有杆7a的限位开关。当工作者扣动扳机6时，杆7a被推动以移动柱塞7b，从而扳机开关被转变为处于打开的状态。注意，在本实施例中的扳机开关7是两级速度变化开关，其在打开状态和关闭状态之间可切换。然而，可以使用能够通过马达5的转数以无极变速的各种开关，或者可以使用具有其它形式的小尺寸的开关。在扳机开关7和电池4之间，沿垂直方向布置电路板9。电路板9具有安装在其上的控制电路，其监测将电力供给到马达5的电池4，并且在发生温度异常、过放电或其它情形时中断至马达5的电力供给。

其截面形状为六角形的六角轴14a设置在驱动轴14的前端处，并安装在设置在主轴21的后端处的六角形孔21a中。通过这种连接状态，马达5的旋转力被传递到主轴21，从而主轴21以预定速度旋转。主轴21和锤26通过凸轮机构彼此连结。该凸轮机构由以下部件构成：形成在主轴21的外周面上的V形主轴凸轮槽；形成在锤26的内周面上的锤凸轮槽；和布置在这些凸轮槽之间的球27。

锤26总是由弹簧23向前推动，由于球27与凸轮槽的接合，所以在静止状态时，锤26处在与砧28的端表面间隔开的位置。弹簧23的后部由按压构件22保持，弹簧的前部由垫圈24保持。O形环25介入在垫圈24的前侧和锤26之间，从而在冲击中传递到电动工具的振动被减小。在锤26和砧28彼此面对的旋转平面上的两个位置处，分别对称形成未图示的凸部。输出轴31的末端（前端），设置触摸式附接部分30。附接部分30包括：设置有其截面为六角形的六角孔31a的输出轴31；在六角孔31a的内侧沿半径方向可移动的球32；和按压球32的外周侧的套筒33。沿着输出轴31的轴向方向，套筒33向前和向后可移动，并且具有形成在其上的调整球32沿着径向的向外移动的突出部分，并且由弹簧34沿着轴向方向向后推动。垫圈35被插入在弹簧34 的前侧上，垫圈35通过安装到设置在输出轴上的环形槽中的扣环（C形垫圈）被固定。通过这种结构，在沿着轴向向前拉动套筒33时，末端工具可以被插入到输出轴31的六角孔31a中，或者从输出轴31的六角孔31a中拖出。

在主轴21被驱动旋转时，旋转通过凸轮机构被传递到锤26，在锤26被转动半转之前，锤26的凸部与砧28的凸部接合，从而旋转砧28。在通过在那时获得的接合反作用力在主轴21和锤26之间引起相对旋转时，锤26随着沿着凸轮机构的主轴凸轮槽按压弹簧23而开始后退到马达5侧上。

通过锤26的后退移动，锤26的凸部越过砧28的凸部，从而解除其间的接合，在除了主轴21的旋转力之外通过积蓄在弹簧23中的弹性力和凸轮机构的作用被向前和沿旋转方向快速加速时，锤26由弹簧23的推动力向前移动，锤的凸部再次接合砧28的凸部，从而与其一体地旋转。此时，强力的旋转冲击力被施加到砧28，因此，旋转冲击力通过末端工具被传递到例如螺钉的要被拧紧的构件，末端工具安装在与砧28一体形成的输出轴31上，但未图示。下文中，重复相似的操作，从而旋转冲击力被间歇地和重复地从末端工具传递到要被拧紧的构件。

输出轴31被保持成由布置在锤外壳3的内周面上的金属（滑动轴承）29旋转。壳体主体2被制造成在穿过输出旋转轴的垂直平面上沿左右方向可分开。具有基本上圆筒形状的锤外壳3通过如下状态被固定：形成在锤外壳的后端处的肋3a被插入到沿圆周方向连续地形成在壳体主体2的内周部上的槽部2c中。图1示出了壳体主体2的左壳体的状态，多个螺钉毂19形成在壳体主体2中。与壳体主体的左壳体形成为一对的壳体主体2的右壳体（未图示）具有形成在其上的螺钉孔，通过未图示的多个螺钉被固定。

在根据本实施例的无电线式冲击驱动器1中，可以实现没有减小通过输出轴31的拧紧扭矩但具有实现显著小型化和轻量化的电动工具（冲击驱动器）。以这种方式，电动工具易于携带，并且显著地有助于在狭小场所中的作业。

第二实施例

接下来，结合图2说明第二实施例。对于根据第二实施例的冲击驱动器101，使用基本上相似于根据第一实施例的冲击驱动器1的冲击机构20的冲击机构20。另外，图2中示出的锤外壳3的形状与图1中示出的锤外壳3的形状相同。然而，容纳马达5的位置是不同的，使得马达5与输出轴31同轴地布置，从而旋转轴5a和输出轴31彼此串联布置。因此，壳体主体102的形状稍微不同。同时，形状在侧面看为基本上L形的事实基本上与第一实施例的相同，减速机构110为行星齿轮式减速机构，包括：围绕附接到马达5的旋转轴5a的小齿轮111旋转的多个行星齿轮112；和设置在每一个行星齿轮112的外周侧上的环形齿轮113。该减速机构110构造为在轴向上单速级变化，因此，减速机构110在轴向上的长度可以被缩短。通过球27保持锤26的主轴121的结构仅在后端部不同于第一实施例的结构。主轴121的后端部用作行星架，其枢轴地支撑作为三个行星齿轮112的每一个的旋转轴的销114。

在壳体主体102的马达5的下方，形成把手部分102b，作业者通过把手部分102b保持冲击驱动器101。在把手部分的内部空间中，容纳电池4和电路板109。另外，在形成在把手部分102b的前面处的开口中，设置扳机106，扳机向前突出于开口并围绕摆动轴106a仅旋转预定角度。在扳机106的内侧，形成按压件106b。当扣动扳机106时，安装在电路板109上的开关107通过按压件106b被按压，从而开关107打开。

在第二实施例的冲击驱动器101中，马达5与输出旋转轴同轴布置，旋转轴105a和输出旋转轴彼此串联布置。因此，图2中示出的冲击驱动器101的总长度L2稍微大于图1中示出的冲击驱动器1的总长度L1。然而，图2中示出的冲击驱动器101的总高度H2小于图1中示出的冲击驱动器1的总高度H1。因此，可以实现取得显著小型化和轻量化的电动工具（冲击驱动器）。

接下来，参考图3说明第一实施例和第二实施例中的每一个中的电动工具的电池体积和最大扭矩之间的关系。在图3中示出的图表中，使用传统的18650大小的电池的三个电动工具（产品A至产品C）的每一个被标绘。由于每一个18650大小的电池体积大约是16.5cm³，所以，三个电池的电池体积是50.5cm³，因此，在传统技术中，三个电池规格的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“271”标示。相似地，八个电池的电池体积是132.2cm³，因此，在传统技术中，八个电池规格的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“272”标示。进一步，十个电池的电池体积大约是165cm³，因此，在传统技术中，十个电池规格的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“273”标示。尝试将 14500大小的电池用作传统使用的电池，代替18650大小的电池，以通过改善减速机构、马达的类型和其它方面来取得相等的最大扭矩。因此，每一个14500大小的电池体积大约是7.7cm³，因此，在体积比上是传统18650大小的电池的一半或更小。因此，在图中，电池体积从271变为281，从272变为282，从273变为283。如上所述，如果通过使用14500大小的锂离子电池可以实现等于传统装置的电池输出的电池输出（电流值），那么不用改变电动工具的输出可以减小电动工具的大小，因此，电池体积和最大扭矩之间的关系可以被设定为，例如位于比直线290更高。

第三实施例

接下来，参考图4说明第三实施例。作为与根据第一和第二实施例的电动工具不同的是，根据第三实施例的电动工具是驱动器钻201，其包括离合器机构（电子离合器），代替冲击机构。图4中示出的驱动器钻201包括在侧面看具有基本上L形（或枪式形状）的壳体。壳体由如下部件构成：壳体主体202，其由例如塑料的聚合树脂制成；和具有杯形的锤外壳3，其附接于壳体主体202的本体部分202a并向前突出于壳体主体202的本体部分202a。在驱动器钻201中，在减速机构110和附接部分30之间设置电子离合器机构，而不是机械离合器机构。电子离合器机构通过使用流过马达205的电流值检测从拧紧构件引起的并施加到主轴221的反作用力（扭矩值）的数值，如果扭矩值超过预定扭矩值，电子离合器机构停止至马达205的电流供给，从而停止马达205的旋转。以这种方式，因为采用电子离合器机构，所以行星齿轮式的减速机构110的前侧结构被简化，从而，还可以小型化通过一体成形金属（例如铝合金）制造的主轴外壳203的形状。另外，没有设置在输出轴231的外周侧上的用于离合器机构的机械元件，因此，通过使用大尺寸的球轴承216可以枢轴地支撑输出轴231。

在壳体主体202的马达5的下方，形成把手部分202b，作业者通过把手部分202b保持驱动器钻201。在把手部分的内部空间中，容纳是与第二实施例中的基本上相同的零件的电池4和电路板109。另外，在形成在把手部分202b的前面处的开口中，设置扳机106，扳机向前突出于开口并围绕摆动轴106a仅旋转预定角度。在扳机106的内侧，形成按压件106b。当扣动扳机106时，按压件106b按压安装在电路板109上的开关107，从而开关107打开。注意，在本实施例的电路板109上，安装设置有作为电子离合器控制部分的功能但未图示的电子电路。通过使用公众已知的技术可以获得电子离合器控制部分，电子离合器控制部分监测在旋转驱动中从电池4流到马达5的电流值，如果流过马达5的电流值通过增加从拧紧构件到输出轴231的反作用力而增加到预定值，则确定扭矩达到预定值，并且即使在扣动扳机106的状态下也中断供给到马达5的电流，从而马达5的旋转停止。在马达5的旋转停止后，作业者将扣动的扳机106返回到原始状态，从而拧紧作业结束。在离合器机构起作用来停止马达5的旋转后，一旦作业者释放扳机106的保持，则它返回到原始状态，从而进行下一个拧紧作业。电流值的预定值可以通过未图示的按钮或其它部件任意地增加和减少，从而可以精细地调整拧紧扭矩。

如上所述，在本实施例中，可以最小化驱动器钻的大小，在侧面看，壳体的形状可以是基本上的L形，使得总长度（前后长度）L3等于或短于120mm，总高度H3等于或低于90mm。而且，把手部分202b的高度G3可以几乎不超过与电池4的长度B相同的长度，因此，可以实现非常紧凑和轻量化的驱动器钻。

接下来，参考图5说明电动工具（驱动器钻）201中的电池体积和最大扭矩之间的关系。在使用传统的18650大小的电池时，每一个电池的电池体积大约是16.5cm³，因此，一个电池规格的电池体积大约是16.5cm³，二个电池规格的电池体积大约是33.0cm³，三个电池规格的电池体积大约是50.5cm³，八个电池规格的电池体积大约是132.2cm³，以及十个电池规格的电池体积大约是165cm³。如果使用14500大小的电池而不是18650大小的电池作为该电池，则在体积比上，每一个电池的电池体积是一半或更小，因为它从大约16.5cm³减小到7.7cm³。因此，如果通过使用14500大小的锂离子电池可以实现等于传统装置的电池输出的电池输出（电流值），那么在维持电动工具的输出的情况下可以减小电动工具的大小。在图5中，使用三个传统的18650大小的电池的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“371”标示。相似地，使用八个电池的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“372”标示，使用十个电池的电动工具的最大扭矩在图中由数字符号“373”标示。这里，在尝试将14500大小的电池代替18650大小的电池用作电池以通过改善减速机构、马达的类型和其它方面来取得相等的最大扭矩时，在图中，电池体积从371变为381，从372变为382，从373变为383。如上所述，如果通过使用14500大小的锂离子电池可以实现等于传统装置的电池输出的电池输出（电流值），那么不用改变电动工具的输出可以减小电动工具的大小，因此，电池体积和最大扭矩之间的关系可以被设定为，例如位于比直线390更高。

在前述内容中，本实用新型基于实施例已经具体地描述了。然而，不用说，本实用新型不限于前述实施例，在本实用新型的范围内可以进行各种改变。例如，在实施例中，已经说明了将本实用新型应用到冲击驱动器和驱动器钻作为电动工具的例子。然而，本实用新型不仅可以应用到冲击驱动器，而且还可以应用到使用14500大小的电池作为驱动源的任何模式的电动工具。

Claims

1.一种电动工具，包括：

壳体，其包括容纳马达的本体部分和从所述本体部分向下延伸的把手部分；

输出部分，其在所述马达的前方处被驱动；和

扳机开关，其控制从电池到所述马达的电力供给，其特征在于，

在关于前后方向的相交方向，所述马达、电池和扳机开关布置成彼此叠加。

2.根据权利要求1所述的电动工具，

其特征在于，在所述把手部分内侧，所述电池和扳机开关被布置在马达的紧接下方，从而在前后方向上排成直线。

3.根据权利要求1所述的电动工具，

其特征在于，所述壳体由圆筒状的本体部分和把手部分形成，该本体部分和把手部分被布置成在侧面看以基本上L形地彼此结合。

4.根据权利要求1所述的电动工具，

其特征在于，所述壳体沿前后方向的长度等于或短于150mm，所述壳体沿上下方向的长度等于或短于90mm。

5.根据权利要求4所述的电动工具，

其特征在于，所述输出部分包括：减速机构，其减小所述马达的旋转速度；和输出轴，其保持末端工具并由所述减速机构旋转。

6.根据权利要求1所述的电动工具，

其特征在于，所述电池为锂离子二次电池，在该锂离子二次电池中，允许以等于或大于20A的电流值连续地放电，该锂离子二次电池具有14mm的直径和50mm的长度。

7.根据权利要求6所述的电动工具，

其特征在于，一个或多个所述锂离子二次电池被容纳在所述把手部分中。

8.根据权利要求7所述的电动工具，

其特征在于，所述马达的旋转轴与所述输出部分的输出轴同轴和串联地布置。

9.根据权利要求7所述的电动工具，

其特征在于，所述马达的旋转轴平行于所述输出轴布置，从而其轴线移开所述输出部分的输出轴。