TWI474356B - 可變速之扳機機構及一種可變地供應電力至馬達的方法 - Google Patents

Description

可變速之扳機機構及一種可變地供應電力至馬達的方法

本申請案大體上係關於一種用於一動力裝置之扳機。更特定言之，本申請案係關於一種具有允許一使用者使用一單個機構致動一反向切換器並且供應可變量之電力至一馬達之機械互連件的可變速扳機機構。

許多習知動力工具包含促進來自一電源之電力傳送至該工具之一馬達之扳機或切換器。例如，動力鑽孔機具有可變速扳機，該等可變速扳機在僅稍微壓下該扳機時傳送小量之電力至馬達，而在完全壓下時傳送較大量之電力，因此促使馬達輸出增加。此等習知工具可進一步包含允許使用者使動力工具之旋轉方向反向以例如將一工件自一加工材料移除的一反向控制桿或切換器。諸如電池之電源耦合至該扳機及該反向控制桿以提供適當之電力至馬達，其促使一馬達在一所要方向上旋轉且以一所要速度旋轉。

在習知工具中，該扳機係一可變速扳機，其中自該電源傳送至該馬達之電力量取決於該扳機被壓下之程度。然而，為了使馬達之輸出方向反向，使用者必須釋放該扳機並且致動位於工具上之單獨的反向控制桿。

動力工具之較新近發展已經提供一雙態觸變式切換器與扳機組合。該組合式切換器係可在兩個位置-前向及後向之一簡單的雙刀雙擲切換器。該組合式切換器僅以一旋轉速度供應電力至馬達，但可在任一旋轉方向上供應電力至 該馬達而無需一單獨的反向控制桿。

其他最近發展已經將一雙態觸變式切換器與兩個可變速扳機組合，因此一使用者可在一第一方向上致動該扳機以促使該馬達之輸出在一第一方向上旋轉，並且可在一第二方向上致動該扳機以促使該馬達之輸出在一第二方向上旋轉。此設計需要兩個單獨的扳機，其等藉由一旋轉雙態觸變式切換器機械地耦合在一起並且製造成本歸因於需要兩個切換器而稍貴。

本申請案揭示一種可變速雙態觸變式切換器，其允許一使用者使用一單個扳機機構使一馬達之輸出之旋轉方向反向並且供應可變量之電力至該馬達。該扳機機構包含自一扳機至一反向模組之機械互連件，並且一旦該反向模組經致動至較佳馬達方向，則該可扳機機構可藉由使用者可變地致動以供應可變量之電力至該馬達，因此控制該馬達之輸出速度。因此該扳機允許該使用者控制該馬達之輸出方向及輸出速度，而無需一單獨的方向切換器動作，除了將該扳機簡單樞轉至所要位置之外。

特定而言，本申請案揭示一種用於將來自一電力供應器之可變量之電力供應至一馬達的扳機機構，該機構包含：一扳機，該扳機可在第一方向位置與第二方向位置之間移動並且可在第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動；及一反向模組，其經調適以基於該扳機是否在該第一方向位置及該第二方向位置之一者而在一第一輸出方向及 一第二輸出方向之一者上將該扳機選擇性地耦合至該馬達，其中當該扳機自該第一電力供應位置朝向該第二電力供應位置移動時，該電力供應器可變地供應電力至該馬達。

本文亦揭示一種用於將來自一電源之電力供應至一馬達的扳機機構，該扳機機構包含：一扳機，該扳機可在第一方向位置與第二方向位置之間移動並且可在第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動；及一反向模組，其可操作地耦合至該扳機，並且經調適以基於該扳機朝向該第一方向位置及該第二方向位置之一者移動使該馬達之一輸出方向反向，其中該扳機經調適以可操作地耦合至該電力供應器，以在該扳機自該第一電力供應位置朝向該第二電力供應位置移動時，促進來自該電力供應器之電力流動至該馬達。

本文亦揭示一種可變地供應電力至一馬達的方法，並且該方法包含：提供可在第一方向位置與第二方向位置之間及第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動的一扳機；在該扳機朝向該第一方向位置移動時以一第一方向定向將該扳機耦合至該馬達，並且在該扳機朝向該第二方向位置移動時以一第二方向定向將該扳機耦合至該馬達；及在該扳機朝向該第一電力供應位置及該第二電力供應位置之一者移動時，促進來自該電源之電力可變地傳送至該馬達。

為促進讀者理解尋求保護之標的的目的，在隨附圖式中圖解說明該標的之實施例，當結合下文詳細描述來考量時，可由檢視附圖容易理解及明白尋求保護之標的、其構造及操作及其眾多優點。

雖然本發明可具有眾多不同形式之實施例，圖式中展示並且本文將詳細描述本發明之一較佳實施例，其中應瞭解本揭示內容應被視為本發明之原理之一例證，並且非旨在將本發明之廣泛態樣限於所圖解說明之實施例。

本申請案揭示一種可變速扳機，其經調適以允許一使用者使用一單個扳機機構使一馬達之輸出之旋轉方向反向並且亦供應可變量的電力至該馬達，因此控制該馬達之輸出的旋轉速度。在一實施例中，一使用者可在一第一運動中致動反向模組以改變例如耦合至該扳機之一馬達之輸出的旋轉方向。在一第二運動中，該使用者可致動該扳機並且施加可變量之電力至該馬達。

如圖1及圖2中展示，該可變速扳機機構100包含一扳機105，該扳機105可繞一樞轉柱110樞轉並且於該扳機105之臂120處耦合至一反向模組115。該反向模組115包含一控制桿125，該控制桿125在藉由該扳機105之該等臂120致動時促使一切換器130將該扳機105電耦合至一馬達並且促使該馬達在一第一方向或一第二方向上輸出旋轉移動。該扳機機構100亦包含連接至該馬達及/或至一電源的第一導線135或第二導線140。該扳機105可藉由一垂直偏置構件145偏置至一中立位置，在該中立位置，該切換器130不選擇 馬達方向，或在該中立位置，該切換器130不改變先前馬達方向。又，一水平偏置構件150可將該扳機105偏置至一第一電力供應位置，在該第一電力供應位置，實質上無電力透過該扳機機構100傳送。如圖2中展示，該扳機機構100亦包含定位於兩個通道165a、165b之間並且經調適以緊靠一鎖170的一停止鎖160。

在不脫離本申請案之精神及範疇之情況下，該扳機105及樞轉柱110可為任何形狀或大小，並且可由任何材料構造。在一實施例中，在人體工學上，該扳機105經塑形以擬合一使用者之手指或拇指的輪廓，並且可包含用於收納使用者之兩個或更多個手指並且允許使用者使該扳機105繞該樞轉柱110樞轉地旋轉之輪廓。該樞轉柱110可摩擦地接合或以其他方式耦合至該扳機105以允許該扳機105之旋轉移動。因此，該扳機105可在一順時針或逆時針方向上旋轉，以使該扳機105朝向一第一方向位置(例如，最遠順時針位置)或一第二方向位置(例如，最遠逆時針位置)移動。替代地，該扳機105可實質上平坦以允許使用者使一手指在該扳機105之前側與後側之間移動。在平坦扳機實施例中，例如，該第一方向位置可為最前旋轉位置，並且該第二方向位置可為最後旋轉位置。應明白，可使用任何其他第一及第二方向位置來控制藉由該扳機機構100選擇性地致動之電力量。

該反向模組115可為將該扳機105耦合至諸如一馬達之外部裝置的任何電路或系列電路，該等外部裝置取決於該扳 機105是否已經朝向該第一方向位置或該第二方向位置移動或者已經移動至該第一方向位置或該第二方向位置而在兩個方向上操作。例如，該反向模組115可包含包含可藉由該切換器130選擇之場效電晶體(諸如金屬氧化物場效電晶體(MOSFET))的電路，使得可取決於該MOSFET是否將在所要方向上驅動該外部裝置而經由一特定MOSFET來施加可變速度。替代地，該反向模組115可包含一H型橋接器以選擇適當之MOSFET組合，並且因此在所要方向上驅動該外部裝置(例如，一馬達)，如馬達控制技術中所熟知。可在不脫離本申請案之精神及範疇之情況下實施類似於上文之任何其他場效電路，其中可選擇性地控制一馬達方向。

該切換器130耦合至該反向模組115，並且在該反向控制桿125朝向該第一方向位置或該第二方向位置致動或經致動至該第一方向位置或該第二方向位置時，將該反向控制桿125與外部組件電耦合。因此，該扳機105可藉由例如使該扳機105朝向該第一方向位置致動而促使電力在一方向上輸出，或者可藉由使該扳機105朝向該第二方向位置致動而促使電力在一第二方向上輸出。在一實施例中，即使在該扳機105自身處在中立方向位置時，仍可使該切換器130偏置以控制在一特定方向位置中之外部組件。替代地，基於該扳機105之致動方向，該切換器130可整體自該扳機機構100省略，並且該控制桿125可直接耦合至該外部組件。

該垂直偏置構件145及該水平偏置構件150經調適以將該扳機105偏置至一第一電力供應位置中，其中實質上無電力透過該切換器130傳送。如展示，該垂直偏置構件145及該水平偏置構件150係彈簧，諸如線圈彈簧，但是可在不脫離本申請案之精神及範疇之情況下使用任何其他形式的偏置構件。例如，該垂直偏置構件145及該水平偏置構件150可為片簧、扭簧、板簧、懸臂彈簧、彈性材料或可將該扳機105偏置至一中立方向及電力分配位置的任何其他結構。當然，該垂直偏置構件145及該水平偏置構件150無須為相同形式之偏置構件，並且可在不脫離本申請案之精神及範疇之情況下包含任何不同數目之偏置構件。

殼體155可包含允許該扳機105促進電力以一所要的量並且在一所要方向上傳送的一結構。例如，該殼體155可包含安置於兩個通道155a、155b之間並且毗鄰鎖170的一停止鎖160。該停止鎖160在該扳機105在中立方向位置時可摩擦地接合該鎖170。例如，該停止鎖160可為在該鎖170旋轉經過該停止鎖160時接合該鎖170之一圓形外表面之該殼體155的一構件。

如圖1及圖2展示，例如，該扳機105可安置於其中該控制桿125實質上係水平之中立方向位置，其表示使用者尚未選擇在哪個方向上透過一馬達輸出電力。在圖3及圖4中，使用者已經按壓該扳機之底部以憑藉該等臂120旋轉該控制桿125，並且因此在一第一馬達輸出方向上將該扳機105連接至該馬達。如圖4中展示，該鎖170自該停止鎖 160脫離並且將其自身恰定位於第一通道165a之外部。使用者可接著抵抗該水平偏置構件150之偏置而將該扳機105向內按壓至一所要位置，以基於該扳機105之致動量而供應一所要量之電力至該馬達。當該鎖170實質上到達所選擇通道(在此情況中係該第一通道165a)之末端時，將得到最大量之經傳送電力。一旦使用者已經完成該扳機機構100之操作，即可釋放該扳機105，從而促使該扳機105在該水平偏置構件150之偏置下縮回至該通道165a之外並且暫停向該馬達傳送電力。該扳機105可接著在該垂直偏置構件145之偏置下旋轉回至該中立方向位置並且因此返回至圖1中展示之位置。

圖7圖解說明在諸如一動力鑽孔機之一工具175內之該扳機機構100之實施方案。如展示，該工具175包含可操作地耦合至舉例而言諸如一電池之一電源180的扳機機構100。該切換器130取決於該扳機105之致動方向而選擇性地耦合至一第一場效電晶體185或一第二場效電晶體190。所選擇的場效電晶體185、190允許電力傳送至一馬達195以轉動例如一卡盤200之工具的一加工末端。與該扳機105相對的是幫助使用者握持該工具175並且操作該扳機機構100的一握把205。

該電源180可為可驅動該馬達195之任何電源或機械動力源。在一實施例中，該電源180係一電池。然而，該電源180可為提供電力之任何組件，包含一電池、燃料電池、引擎、太陽能系統、風力發電系統、水力發電系統、用於 附接至一電插座之一電力線或提供電力之任何其他構件。

在一實施例中，該等場效電晶體185、190可為金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)。在此實例中，第一MOSFET 185及第二MOSFET 190可與該馬達195通信以基於該扳機105之旋轉方向而允許電力選擇性地輸送至該馬達195。例如，若使用者朝向該第一方向位置致動該扳機105，則該切換器130可將該扳機105連接至該第一MOSFET 185，以可控制地促進電力傳送至該馬達195，使得馬達輸出在所要方向上並且以所要速度旋轉。然而，若使用者朝向該第二位置致動該扳機105，則該切換器130可將該扳機105連接至該第二MOSFET 190，以在與該第一MOSFET 185之方向相反之一方向上供應電力至該馬達195。因此該扳機105之選擇性移動基於所要之馬達輸出方向而選擇適當之場效電晶體185、190。替代地，可使用一H型橋接器來選擇性地供應電力至一適當之場效電晶體，如此項技術中熟知。當該扳機105抵抗該等水平偏置構件150之偏置而自該第一電力供應位置朝向該第二電力供應位置致動時，該扳機105將來自該電源180之電力供應至該馬達195。

該馬達195可為任何類型之馬達，包含一電動馬達、內燃機馬達、電化學馬達或可將軸向或旋轉運動賦予給一物件的任何其他形式的馬達。在一實施例中，該馬達195係能夠基於每一者與該等場效電晶體185、190通信之單獨輸入在一順時針方向或一逆時針方向上輸出旋轉電力的一電 動馬達。

卡盤200位於該工具175之加工末端處，並且用於固持一工具頭或其他加工機構，並且以一熟知方式對該工具頭提供直接旋轉移動。該卡盤200可為任何形狀或材料，並且在一實施例中係截頭圓錐式的，其數個徑向段聚攏以摩擦地接合一工具頭。該工具頭自身可為可對一工件傳輸扭力或衝擊的任何儀器。例如，該工具頭可為鑽頭、十字槽螺絲帽(Phillips head)或平頭起子、端銑刀、套筒、衝擊起子或可插入至該卡盤200中並且輔助使用者機器加工或緊固一加工材料的任何其他物件。

握把205經安置與該工具175之主體上的該扳機105相對。該握把205可為允許使用者以一熟知方式抓握該工具175的任何結構或材料。在一實施例中，在人體工學上，該握把205可經塑形以擬合使用者之手，並且允許使用者以一方便並且舒適的位置使該扳機105與一手指或拇指接合。如展示，該握把205可為該工具175之本體的一紋理化表面，或可為藉由例如黏合劑耦合至該工具175的一單獨材料及結構。例如，該握把205可由橡膠、金屬、發泡體、皮革或幫助使用者抓握該工具175的任何其他材料製成。

現在將參考圖8討論使用該扳機機構100的一方法800。如展示，程序開始於步驟S805，其中將該扳機105安置於該中立位置。接著在S810判定該扳機105是否耦合至該第一場效電晶體185，此步驟中該扳機105在馬達之一第一輸出方 向上連結至馬達或其他裝置。若在S810該扳機105未耦合至該第一場效電晶體185，則該程序前進至S820，其中判定該扳機是否耦合至該第二場效電晶體190，並且若是，則該程序前進至S825，此時該扳機105在馬達之一第二輸出方向上連結至馬達或其他裝置S815。在該程序之此階段，該扳機105尚未促使對該馬達傳輸任何大量之電力以促使馬達輸出大量之旋轉或線性速度。因此，使用者可致動該扳機105來選擇一所要輸出方向(例如，順時針或逆時針)，而無需花費大量之電力以及無需自馬達輸出大量扭力。

該程序接著前進至步驟S830，其中判定該扳機105是否經致動以供應來自一電源之電力至該馬達。例如，該程序等待一使用者藉由拉動該扳機或者以其他方式使該扳機移動一可變量而致動該扳機105。該扳機接著透過第一場效電晶體185或第二場效電晶體190傳輸一些電力，以允許該等場效電晶體185、190傳輸電力至馬達。傳輸至該等場效電晶體185、190之電力量與該扳機105的致動量直接相關。若使用者稍微拉動該扳機105，則傳輸至該經選擇場效電晶體185之電力將最小，同時對該扳機105之一較大致動量將產生傳輸至該所選擇場效電晶體190的較大量之電力。如此，當該程序前進至S835時，基於該扳機105之致動量將可變量之電力供應至馬達。一旦釋放該扳機105，該垂直偏置構件145及該水平偏置構件150即使該扳機105偏置至該中立位置S840，於此該程序結束。

此申請案之例示性實施例已經在諸如鑽孔機之動力工具中實施扳機機構100，或者已經實施具有一馬達195的扳機機構100。然而，本發明不限於鑽孔機或馬達中之實施方案。在不脫離本申請案之精神及範疇之情況下，任何其他裝置可實施該扳機機構100。例如，該扳機機構100可安裝於一電動或氣動驅動工具，一電鋸、一吸塵器或可實施一可變速電雙態觸變式扳機機構的任何其他裝置中。

前文描述及隨附圖式及實例中陳述之方式係僅作為圖解說明且非作為一限制而提供。已經展示並且描述更特定實施例，並且熟悉此項技術者將明白可在不脫離申請人之貢獻的廣泛態樣之情況下做出改變及修改。當基於先前技術以適當角度檢視申請專利範圍時，尋求保護之實際範疇旨在界定於下列申請專利範圍中。

100‧‧‧可變速扳機機構

105‧‧‧扳機

110‧‧‧樞轉柱

115‧‧‧反向模組

120‧‧‧扳機105之臂

125‧‧‧控制桿

130‧‧‧切換器

135‧‧‧第一導線

140‧‧‧第二導線

145‧‧‧垂直偏置構件

150‧‧‧水平偏置構件

155‧‧‧殼體

160‧‧‧停止鎖

165a‧‧‧通道

165b‧‧‧通道

170‧‧‧鎖

175‧‧‧工具

180‧‧‧電源

185‧‧‧第一場效電晶體

190‧‧‧第二場效電晶體

195‧‧‧馬達

200‧‧‧卡盤

205‧‧‧握把

圖1係安置於中立位置之本申請案之一可變速扳機的一俯視平面圖。

圖2係圖1之該可變速扳機的一仰視平面圖。

圖3係在第一位置中致動之圖1之該可變速扳機的一俯視平面圖。

圖4係圖3之該可變速扳機的一仰視平面圖。

圖5係經接合以施加可變量之電力至一馬達或其他動力裝置之本申請案的該可變速扳機的一俯視平面圖。

圖6係圖5之該可變速扳機的一仰視平面圖。

圖7描繪併入至一動力工具中之本申請案之該可變速扳 機的一實施例。

圖8係描繪操作本申請案之一可變速扳機之一例示性方法的一流程圖。

100‧‧‧可變速扳機機構

105‧‧‧扳機

110‧‧‧樞轉柱

115‧‧‧反向模組

120‧‧‧扳機105之臂

125‧‧‧控制桿

130‧‧‧切換器

135‧‧‧第一導線

140‧‧‧第二導線

145‧‧‧垂直偏置構件

150‧‧‧水平偏置構件

Claims (15)

1. 一種用於將來自一電力供應器之可變量之電力供應至一馬達的扳機機構，該機構包括：一扳機，其可在第一方向位置與第二方向位置之間移動，並且可在第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動；及一反向模組，其經調適以基於該扳機是否處在該第一方向位置及該第二方向位置之一者而在一第一輸出方向及一第二輸出方向之一者上選擇性地將該扳機耦合至該馬達，其中當該扳機自該第一電力供應位置朝向該第二電力供應位置移動時，該電力供應器可變地供應電力至該馬達。
2. 如請求項1之扳機機構，其進一步包括經調適以將該扳機偏置至一中立方向位置的一第一偏置構件，在該中立方向位置，該扳機實質上並非朝向該第一方向位置及該第二方向位置之任一者移動。
3. 如請求項1之扳機機構，其進一步包括經調適以將該扳機偏置至該第一電力供應位置的一第二偏置構件。
4. 如請求項1之扳機機構，其中該反向模組進一步包含一控制桿，該控制桿經調適以藉由該扳機致動，以將該扳機選擇性地耦合至該馬達，而無需實質上改變供應至該馬達之該電力量。
5. 如請求項2之扳機機構，其進一步包括一鎖，該鎖與一 停止鎖摩擦地接合並且經調適以將該扳機維持在該中立方向位置。
6. 如請求項5之扳機機構，其進一步包括第一通道及第二通道，其等安置於該停止鎖之相對側上，並且經調適以在該扳機朝向該第二電力供應位置致動時收納該鎖，該第一通道經調適以在該扳機朝向該第一方向位置致動時收納該鎖，並且該第二通道經調適以在該扳機朝向該第二方向位置致動時收納該鎖。
7. 一種用於將來自一電源之電力供應至一馬達的扳機機構，該扳機機構包括：一扳機，其可在第一方向位置與第二方向位置之間移動，並且可在第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動；及一反向模組，其可操作地耦合至該扳機並且經調適以基於該扳機朝向該第一方向位置及該第二方向位置之一者移動而使該馬達之一輸出方向反向，其中該扳機經調適以可操作地耦合至該電力供應器，以在該扳機自該第一電力供應位置朝向該第二電力供應位置移動時，促進來自該電力供應器之電力流動至該馬達。
8. 如請求項7之扳機機構，其中該扳機經調適以朝向該第一方向位置及該第二方向位置致動，而無需實質上改變供應至該馬達之該電力量。
9. 如請求項7之扳機機構，其進一步包括經調適以將該扳 機偏置至一中立方向位置的一第一偏置構件，在該中立方向位置，該扳機實質上不朝向該第一方向位置及該第二方向位置之任一者移動。
10. 如請求項9之扳機機構，其進一步包括經調適以將該扳機偏置至該第一電力供應位置的一第二偏置構件。
11. 如請求項9之扳機機構，其進一步包括一鎖，該鎖在該扳機處在該中立方向位置時與一停止鎖摩擦地接合。
12. 如請求項11之扳機機構，其進一步包括第一通道及第二通道，其等安置於該停止鎖之相對側上，並且經調適以在該扳機朝向該第二電力供應位置致動時收納該鎖，該第一通道經調適以在該扳機經朝向該第一方向位置致動時收納該鎖，並且該第二通道經調適以在該扳機朝向該第二方向位置致動時收納該鎖。
13. 一種可變地供應電力至一馬達的方法，其包括：提供可在第一方向位置與第二方向位置之間及第一電力供應位置與第二電力供應位置之間移動的一扳機；在該扳機朝向該第一方向位置移動時以一第一方向定向將該扳機耦合至該馬達，並且在該扳機朝向該第二方向位置移動時以一第二方向定向將該扳機耦合至該馬達；及在該扳機朝向該第一電力供應位置及該第二電力供應位置之一者移動時，促進將來自該電源之電力可變地傳送至該馬達。
14. 如請求項13之方法，其進一步包括將該扳機偏置於一中 立方向位置，在該中立方向位置，該扳機距離該第一方向位置之距離與距離該第二方向位置之距離實質上相等。
15. 如請求項13之方法，其進一步包括將該扳機朝向該第一電力供應位置偏置，在該第一電力供應位置，實質上無電力傳送至該馬達。