CN211029866U - 触发器组件及电动工具 - Google Patents

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Abstract

一种触发器组件，与具有电机的电动工具一起使用，包括触发器、与触发器耦合以便移动的导体、以及印刷电路板。印刷电路板在其上具有电感式传感器，其响应于由触发器的移动导致的导体与电感式传感器之间的相对移动。电感式传感器的输出用于启动电机。

Description

触发器组件及电动工具
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月28号递交申请号为62/400，707的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本实用新型涉及一种电动工具，更具体地涉及用于电动工具的触发器组件。
背景技术
电动工具具有触发器，其允许操作者在电动工具的工作元件施加在物体上时启动工作元件。根据电动工具的类型，触发器可用于使工作元件旋转、延伸、缩回、震动、往复运动、加速和减速。一些触发器可允许操作者让工作元件同时执行多于一个这些功能。电动工具也可包括分别专用于这些不同功能的多个触发器。
实用新型内容
在一个方面，本实用新型提供了一种与具有电机的电动工具一起使用的触发器组件。触发器组件包括触发器、与触发器耦合以便移动的导体和印刷电路板。印刷电路板在其上具有电感式传感器，其响应于由触发器的移动导致的导体与电感式传感器之间的相对移动。电感式传感器的输出用于启动电机。
在另一方面，本实用新型提供了一种电动工具，包括电机、与电机电气通信以启动和关闭电机的控制器、触发器、与触发器耦合以便移动的导体和印刷电路板。印刷电路板在其上具有电感式传感器，其响应于由触发器的移动导致的导体与电感式传感器之间的相对移动。电感式传感器的输出被控制器检测，其相应地启动或关闭电机。
在又一方面，本实用新型提供了一种操作电动工具的方法。方法包括在第一方向上按压触发器、在电感式传感器上移动导体、由电感式传感器输出信号和基于信号启动电机。
通过考虑以下详细说明和附图，本实用新型的其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是电动工具的透视图，其中可结合本实用新型的触发器组件。
图2是根据本实用新型一个实施例的触发器组件的平面图，其中触发器示出为在中间位置。
图3是图2的触发器组件的平面图，示出了触发器在第一电感式传感器上以顺时针方向旋转。
图4是图2的触发器组件的平面图，示出了触发器在第二电感式传感器上以逆时针方向旋转。
图5是图2至图4所示的第一电感式传感器的替代结构的平面图。
图6是图2至图4所示的第二电感式传感器的替代结构的平面图。
图7是根据本实用新型另一个实施例的触发器组件的平面图，其中为清晰起见部分被移除。
图8是根据本实用新型又一个实施例的触发器组件的平面图。
图9是流程图，示出了在印刷电路板上的触发器组件的第一电感式传感器和第二电感式传感器、参考时钟、传感器单元与电机控制单元之间的电气通信。
在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应理解，本实用新型的应用不限于以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本实用新型能够具有其他实施例并且能够以不同方式实践或实施。而且，应理解，本文所用的措辞和术语是为了说明的目的，不应被认为是限制性的。
具体实施方式
图1示出了电动工具10(例如，冲击扳手)，包括壳体14、设置在壳体14内的电机(例如，图9中的无刷电机16)和输出轴，其在工具10 的操作期间直接或间接地在工件上执行工作。在所示的实施例中，输出轴被配置为具有方形驱动器的砧座18，用于附接到对应尺寸的套筒。但是，输出轴可包括不同的结构或可包括常规卡盘以接收任意数量的不同工具头。并且，电动工具10可被配置为非冲击旋转工具(例如，电钻或电动螺丝刀)或非旋转电动工具。
参见图2，电动工具10也包括触发器组件22，用于启动和关闭电机16。触发器组件22包括通过枢轴30可枢转地耦合到壳体14的触发器26、由触发器26在枢轴30的相对侧上支撑的第一导体34和第二导体38(例如，含铁金属件或有色金属件)，以及用于将触发器26朝向中间位置或“起始”位置偏置的扭力弹簧40(如图2所示)。触发器组件22也包括在其上具有第一电感式传感器46和第二电感式传感器50的印刷电路板(“PCB”)42，第一电感式传感器46和第二电感式传感器50也是控制系统54的部件，如图9所示。印刷电路板42位于靠近壳体14的抓握部分58中的触发器26的位置(图1)。当被触发器组件22启动时，电源(例如电池62)向印刷电路板42和电机16提供电力。
参见图2，第一电感式传感器46和第二电感式传感器50被配置为印刷电路板42上的线圈迹线。当交流电压施加到每个传感器46、50时，生成电磁场。基于法拉第电磁感应定律，响应于导体34、38和相应的电感式传感器46、50的磁场之间的相对移动，电压将在导体34、38中感生，其又在导体34、38中生成涡流，其与相应的电感式传感器46、50产生的电磁场相对。这改变电感式传感器46、50的电感，其可被测量并用作导体34、38 相对于传感器46、50的存在或物理接近度的指示。虽然没有在图9中示意地示出，但是每个电感式传感器46、50被配置为LC振荡电路，其频率(以下称为“传感器频率”)响应于电感的改变而改变。
如图2所示，每个电感式传感器46、50是细长的，并且在每个传感器46、50的近端66和远端70之间的传感器46、50的整个长度上具有相同数量或密度的线圈。在触发器组件22的该实施例中，取决于触发器26被枢转的方向，响应于导体34、38相对于传感器46、50的移动而测量到的传感器46、50的电感改变可用于启动电机16以恒定速度沿正向或反向旋转。
如图9所示，控制系统54也包括参考时钟74，其也被配置为LC 振荡电路。但是，参考时钟74与导体34、38分离并因此可操作以输出恒定参考频率，在下面将讨论其目的。控制系统54也包括传感器单元78，其接收电感式传感器46、50和参考时钟74的输出，以及电气耦合到电机16的电机控制单元(“MCU”)82。传感器单元78持续接收指示第一电感式传感器46的传感器频率的第一频率信号86、指示第二电感式传感器50的传感器频率的第二频率信号90，以及指示参考时钟74的参考频率的参考频率信号 94。
使用传感频率信号86、90和参考频率信号94作为输入，传感器单元78可操作以计算频率比率，即传感器频率对参考频率的比率。具体地，传感器单元78计算第一频率比率和第二频率比率，并且数字地向电机控制单元82输出指示第一频率比率的第一比率信号98和指示第二频率比率的第二比率信号102。电机控制单元82可操作以对第一比率信号98和第二比率信号102插值以确定触发器26是否已被按下以及在哪个方向(例如，围绕枢轴30顺时针或反时针的方向)上被按下。具体地，如果第一比率信号98 从预期的初始值(例如，1：1的比率)偏离同时第二比率信号102保持不变，则电机控制单元82将这种情况与触发器26从图2所示的中间位置朝向图3 所示的位置在顺时针方向上枢转相关联，其中与第一导体34在第一电感式传感器46上移动同时发生。并且，电机控制单元82将以顺时针方向枢转触发器26与以恒定和预定的速度沿正向启动电机16相关联。类似地，如果第二比率信号102从预期的初始值(例如，1：1的比率)偏离同时第一比率信号98保持不变，则电机控制单元82将这种情况与触发器26从图2所示的中间位置朝向图4所示的位置在逆时针方向上枢转相关联，其中与第二导体 38在第二电感式传感器50上的移动同时发生。并且，电机控制单元82将以逆时针方向枢转触发器26与以恒定和预定的速度沿反向启动电机16相关联。
在使用如图2至图4所示的触发器组件22的实施例的电动工具10 的操作中，为了沿正向启动电机16，操作者从图2所示的中间位置朝向图3 所示的位置枢转触发器26，使得第一导体34在第一电感式传感器46上移动。这改变了第一电感式传感器46的电感，其又导致第一电感式传感器46的传感器频率改变。如上所述，这种改变被电机控制单元82检测，其随后沿正向以恒定速度启动电机16。当操作者释放触发器时，其通过扭力弹簧返回到图2所示的中间位置，再次导致第一导体34在第一电感式传感器46上移动。这个动作再次导致第一电感式传感器46的传感器频率改变，当触发器26返回到中间位置时，其被电机控制单元82插值(由于第一比率信号98偏离初始值)。此后，电机控制单元82关闭电机16，从而停止砧座18的正向旋转。
类似地，为了沿反向启动电机16，操作者从图2所示的中间位置朝向图4所示的位置枢转触发器26，使得第二导体38在第二电感式传感器 50上移动。这改变了第二电感式传感器50的电感，其又导致第二电感式传感器50的传感器频率改变。如上所述，这种改变被电机控制单元82检测，其随后沿反向以恒定速度启动电机16。当操作者释放触发器26时，其通过扭力弹簧返回到图2所示的中间位置，再次导致第二导体38在第二电感式传感器50上移动。这种动作再次导致第二电感式传感器50的传感器频率改变，当触发器26返回到中间位置时，其被电机控制单元82插值(由于第二比率信号102偏离初始值)。此后，电机控制单元82关闭电机16，从而停止砧座18的反向旋转。
在触发器组件的另一个实施例中(其中相同特征使用相同参考数字标识)，图2至图4所示的相同的电感式传感器46、50可被沿电感式传感器146、150的长度具有不均匀的线圈密度的电感式传感器146、150替代 (图5和图6)。换句话说，每个电感式传感器146、150在传感器146、150 的近端166(即，当触发器26在中间位置时最接近相应的导体34、38的一端)处包括相对低的线圈密度，并且在传感器146、150的远端170(即，当触发器26在中间位置时最远离相应的导体34、38的一端)处包括相对高的线圈密度。在触发器组件的该实施例中，电机控制单元82也可操作以控制电机16操作的速度与触发器26枢转的程度成比例。
在使用图5和图6的具有电感式传感器146、150的触发器组件的实施例的电动工具10的操作中，为了沿正向启动电机16，操作者从图2所示的中间位置在顺时针方向上枢转触发器26，使得第一导体34在第一电感式传感器146上移动。这改变了第一电感式传感器146的电感，其又导致第一电感式传感器146的传感器频率改变。但是，到电机控制单元82的第一比率信号输入98从初始值(例如，1：1)持续改变到最终(例如，最大或最小)值，与第一导体34在第一电感式传感器146的远端170上的放置同时发生，而不是在使用图2的具有均匀的线圈密度的电感式传感器的情况下，第一比率信号在预期的初始值(例如，1：1)和交替值(例如，比1：1更大或更小的一个)之间改变。这种改变由电机控制单元82检测，其取决于触发器26在顺时针方向上枢转的程度，沿正向以和触发器26枢转的程度成比例的旋转速度启动电机16。
如果触发器26枢转到中间位置并且随后保持静止，则电机控制单元82会继续以和触发器26初始枢转的程度成比例的恒定旋转速度驱动电机 16，直到触发器26被按下以在顺时针方向上进一步枢转触发器26(从而使电机16加速到更大的速度)或被释放以关闭电机16。如果触发器26在顺时针方向上进一步枢转，则第一导体34进一步沿第一电感式传感器146的长度移动，更接近第一电感式传感器146的远端170。这个动作再次导致第一电感式传感器146的传感器频率改变，其中第一比率信号98的幅度进一步从初始值(例如，1：1)移动到最终(例如，最大或最小)值，促使电机控制单元82将电机16加速到与触发器26在顺时针方向上枢转的程度成比例的旋转速度。电机控制单元82也可操作以如上所述以可变的旋转速度驱动电机16，但是在相反方向上，其响应于触发器26从图2所示的中间位置在逆时针方向上的枢转而驱动电机16。
图7示出了根据本实用新型另一个实施例的触发器组件，其中相同特征使用相同参考数字标识。触发器组件类似于上述使用图5和图6所示的电感式传感器146、150的触发器组件，但是第二导体38和第二电感式传感器150被忽略。并且，在触发器26的中间位置，第一导体34大约位于第一(并唯一)电感式传感器146的近端166和远端170之间。
在该实施例中，电机控制单元82被编程为沿正向以和触发器26 在顺时针方向上从中间位置枢转的程度成比例的旋转速度启动和驱动电机 16，这进一步将第一导体34移向第一电感式传感器146的远端170。类似地，电机控制单元82被编程为沿反向以和触发器26在逆时针方向上从中间位置枢转的程度成比例的旋转速度启动和驱动电机16，这进一步将第一导体34 移向第一电感式传感器146的近端166。当操作者释放触发器26时，其通过扭力弹簧返回到中间位置，再次导致第一导体34在第一电感式传感器146 上移动。这个动作再次改变第一电感式传感器146的传感器频率，当触发器返回到中间位置(与第一导体34大体在第一电感式传感器146的近端166 和远端170之间的放置同时发生)时，其被电机控制单元82干涉。此后，电机控制单元82关闭电机16，从而停止砧座18的旋转。
图8示出了根据本实用新型又一个实施例的触发器组件322。在该实施例中，使用了在其上支撑导体334的可滑动触发器326。可滑动触发器 326被弹簧偏置到中间位置，其与具有不均匀线圈密度的单个、线性的电感式传感器346间隔开。在这个实施例中，使用了电动工具10的壳体14上的单独的方向开关(未示出)以在正向和反向之间切换电机16的旋转。如上所述相同的方式，电机控制单元82被编程为：当可滑动触发器326在电感式传感器346上滑动，同時导体334接近电感式传感器346的远端370时，增加电机16的旋转速度。类似地，电机控制单元82被编程为：当可滑动触发器326以相反方向在电感式传感器346上滑动，同時导体334接近电感式传感器346的近端366时，增加电机16的旋转速度。并且，电机控制单元 82被编程为：如果可滑动触发器326停在电感式传感器346的近端366和远端370之间的任何地方，则将电机16的旋转速度保持在恒定值。
图2至图7的触发器组件允许在没有第二方向开关的情况下控制电机16，以使用其他方式在正向和反向旋转方向之间切换电机16，从而减少生产工具10所需的组件的数量和随之而来的费用。并且，由于电感式传感器46、50、146、150、346作为非接触开关，所以本文公开的触发器组件 22、322被期望为比可随时间发生磨损的常规基于接触的触发器开关具有更长的寿命。
在权利要求中阐述了本实用新型的各种特征。

Claims (20)

1.一种触发器组件，其特征在于，所述触发器组件包括：
触发器；
导体，所述导体与所述触发器耦合以便移动；
印刷电路板，所述印刷电路板在其上具有电感式传感器，所述电感式传感器响应于由所述触发器的移动导致的所述导体与所述电感式传感器之间的相对移动，
其中所述电感式传感器的输出用于启动所述电机。
2.根据权利要求1所述的触发器组件，其中所述电感式传感器是第一电感式传感器，所述导体是第一导体，并且所述输出是第一输出，并且其中所述触发器组件还包括
第二导体，所述第二导体与所述触发器耦合以便移动，以及
第二电感式传感器，所述第二电感式传感器在所述印刷电路板上且能够响应由所述触发器的移动导致的所述第二导体与所述第二电感式传感器之间的相对移动，其中所述第二电感式传感器的第二输出用于启动所述电机。
3.根据权利要求2所述的触发器组件，其中所述第一电感式传感器的所述第一输出用于在第一旋转方向上启动所述电机，并且其中所述第二电感式传感器的所述第二输出用于在与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向上启动所述电机。
4.根据权利要求1所述的触发器组件，其中所述电感式传感器是线圈迹线，所述线圈迹线具有位于接近所述触发器的近端和远端，并且其中所述远端具有与所述近端不同的线圈密度。
5.根据权利要求4所述的触发器组件，其中响应于所述导体移离所述电感式传感器的所述近端并且移向所述远端，所述电机的旋转速度被加速，并且其中响应于所述导体移离所述电感式传感器的所述远端并且移向所述近端，所述电机的所述旋转速度被减速。
6.根据权利要求5所述的触发器组件，其特征在于，所述触发器组件还包括朝向中间位置偏置所述触发器的弹簧，其中所述导体靠近所述近端多于靠近所述远端。
7.根据权利要求6所述的触发器组件，其中所述线圈迹线是线性的。
8.根据权利要求6所述的触发器组件，其中所述线圈迹线是曲线的。
9.根据权利要求8所述的触发器组件，其中所述导体是第一导体，所述线圈迹线是第一线圈迹线，并且所述输出是第一输出，用于在第一旋转方向上启动所述电机，并且其中所述触发器组件还包括
第二导体，所述第二导体与所述触发器耦合以便移动，以及
第二电感式传感器，所述第二电感式传感器被配置为在所述印刷电路板上的第二线圈迹线，其具有位于接近所述触发器的近端和远端，其中所述第二线圈迹线的所述远端具有与所述第二线圈迹线的所述近端不同的线圈密度，
其中所述第二电感式传感器能够响应由所述触发器的移动导致的所述第二导体与所述第二电感式传感器之间的相对移动，并且其中所述第二电感式传感器的第二输出用于在与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向上启动所述电机，
其中，响应于所述第二导体移离所述第二线圈迹线的所述近端并且移向所述第二线圈迹线的所述远端，所述电机的旋转速度被加速，并且其中响应于所述第二导体移离所述第二线圈迹线的所述远端并且移向所述第二线圈迹线的所述近端，所述电机的所述旋转速度被减速。
10.根据权利要求1所述的触发器组件，其中所述电感式传感器是线圈迹线，所述线圈迹线具有第一端和第二端，所述第二端具有与所述第一端不同的线圈密度，并且其中所述触发器组件还包括
弹簧，所述弹簧将所述触发器偏置到所述导体位于所述第一端与所述第二端之间的中间位置的位置，
其中，响应于所述导体移离所述中间位置并且移向所述线圈迹线的所述第一端，所述电感式传感器的所述输出用于在第一旋转方向上启动所述电机并且加速所述电机的旋转速度，以及
其中，响应于所述导体移离所述中间位置并且移向所述线圈迹线的所述第二端，所述电感式传感器的所述输出用于在相反的第二旋转方向上启动所述电机并且加速所述电机的旋转速度。
11.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括：
电机；
控制器，所述控制器与所述电机电气通信以启动和关闭所述电机；
触发器；
导体，所述导体与所述触发器耦合以便移动；以及
印刷电路板，所述印刷电路板在其上具有电感式传感器，所述电感式传感器能够响应由所述触发器的移动导致的所述导体与所述电感式传感器之间的相对移动；
其中所述电感式传感器的输出被所述控制器检测，其相应地启动或关闭所述电机。
12.根据权利要求11所述的电动工具，其中所述电感式传感器是第一电感式传感器，所述导体是第一导体，并且所述输出是第一输出，并且其中所述电动工具还包括
第二导体，所述第二导体与所述触发器耦合以便移动，以及
第二电感式传感器，其在所述印刷电路板上并能够响应由所述触发器的移动导致的所述第二导体与所述第二电感式传感器之间的相对移动，其中所述第二电感式传感器的第二输出被所述控制器检测，其相应地启动所述电机。
13.根据权利要求12所述的电动工具，其中所述第一电感式传感器的所述第一输出被所述控制器检测，所述第一电感式传感器的所述第一输出相应地在第一旋转方向上启动所述电机，并且其中所述第二电感式传感器的所述第二输出被所述控制器检测，其相应地在与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向上启动所述电机。
14.根据权利要求11所述的电动工具，其中所述电感式传感器是线圈迹线，所述线圈迹线具有位于接近所述触发器的近端和远端，并且其中所述远端具有与所述近端不同的线圈密度。
15.根据权利要求14所述的电动工具，其中，响应于所述导体移离所述电感式传感器的所述近端并且移向所述远端，所述电机的旋转速度被所述控制器加速，并且其中，响应于所述导体移离所述电感式传感器的所述远端并且移向所述近端，所述电机的所述旋转速度被所述控制器减速。
16.根据权利要求15的所述电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括朝向中间位置偏置所述触发器的弹簧，其中所述导体靠近所述近端多于靠近所述远端。
17.根据权利要求16所述的电动工具，其中所述导体是第一导体，所述线圈迹线是第一线圈迹线，并且所述输出是被所述控制器检测以在第一旋转方向上启动所述电机的第一输出，并且其中所述电动工具还包括
第二导体，所述第二导体与所述触发器耦合以便移动，以及
第二电感式传感器，所述第二电感式传感器被配置为在所述印刷电路板上的第二线圈迹线，所述第二线圈迹线具有位于接近所述触发器的近端和远端，其中所述第二线圈迹线的所述远端具有与所述第二线圈迹线的所述近端不同的线圈密度，
其中所述第二电感式传感器能够响应由所述触发器的移动导致的所述第二导体与所述第二电感式传感器之间的相对移动，并且其中所述第二电感式传感器的第二输出被所述控制器检测，其相应地在与所述第一旋转方向不同的第二旋转方向上启动所述电机，
其中，响应于所述第二导体移离所述第二线圈迹线的所述近端并且移向所述第二线圈迹线的所述远端，所述电机的旋转速度被所述控制器加速，并且其中响应于所述第二导体移离所述第二线圈迹线的所述远端并且移向所述第二线圈迹线的所述近端，所述电机的所述旋转速度被所述控制器减速。
18.根据权利要求11所述的电动工具，其中所述电感式传感器是线圈迹线，其具有第一端和第二端，所述第二端具有与所述第一端不同的线圈密度，并且其中所述电动工具还包括
弹簧，所述弹簧将所述触发器偏置到所述导体位于所述第一端与所述第二端之间的中间位置的位置，
其中，响应于所述导体移离所述中间位置并且移向所述线圈迹线的所述第一端，所述电感式传感器的所述输出被所述控制器检测，其相应地在第一旋转方向上启动所述电机并且加速所述电机的旋转速度，以及
其中，响应于所述导体移离所述中间位置并且移向所述线圈迹线的所述第二端，所述电感式传感器的所述输出被所述控制器检测，所述电感式传感器的所述输出相应地在相反的第二旋转方向上启动所述电机并且加速所述电机的所述旋转速度。
19.根据权利要求11所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具还包括：
传感器单元，所述传感器单元所述控制器与通信；以及
参考时钟，所述参考时钟被配置为向所述传感器单元提供指示所述参考时钟的参考频率的参考频率信号，
其中所述电感式传感器的所述输出是指示所述电感式传感器的传感器频率的传感器频率信号，其中所述电感式传感器的所述传感器频率被配置为基于所述导体与所述电感式传感器之间的相对移动而改变，
其中所述传感器单元被配置为从所述电感式传感器接收所述传感器频率信号并且向所述控制器输出比率信号，其是所述传感器频率与所述参考频率的比率，并且其中所述控制器基于所述比率信号启动或关闭所述电机。
20.根据权利要求19所述的电动工具，其中所述控制器被配置为响应于所述第一比率信号的改变，在第一旋转方向或相反的第二旋转方向中的一个上启动所述电机。
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