TWI816318B - 工具及用於工具的方向選擇機構 - Google Patents

Abstract

一種方向選擇機構適於使電機選擇性地在第一旋轉方向 或第二旋轉方向上旋轉。方向選擇機構包括：選擇開關，其可滑動地或可旋轉地接合到工具並適於選擇性地定位在第一位置或第二位置；非接觸式致動器，其設置在選擇開關中；以及非接觸式感測器，其適於檢測非接觸式致動器的接近度。

Description

工具及用於工具的方向選擇機構

本發明是有關於一種手動開關，且特別是有關於一種用於電動工具的方向選擇機構。

電動工具(諸如例如衝擊扳手、電鑽、電動螺絲刀、電動棘輪等)通常用於例如工件(諸如螺紋緊固件)或者經由鑽頭或套筒輸出扭矩。有時，例如當工件是左旋螺紋時，或者當使用者希望用電動工具鬆開右旋螺紋工件而不是擰緊該工件時，必須使工具的電機反向旋轉。

現有的電動工具通常包括方向選擇機構，該方向選擇機構選擇性地控制工具電機的旋轉方向。方向選擇機構通常位於工具的啟動扳機的附近。

在其他傳統工具中，方向選擇機構通常包括具有第一暴露導電跡線的印刷電路板(PCB)，該第一暴露導電跡線保持在參考電壓。與第一暴露導電跡線相鄰的是多個附加的暴露導電跡線。彈簧狀元件在第一暴露導電跡線和其中一個附加的暴露導電 跡線之間產生機械接觸，並且該彈簧狀元件還因構造其的導電材料的性質而在它們之間產生電性接觸。彈簧狀元件用於將參考電壓從第一導電跡線傳導到可以對該參考電壓進行測量的其中一個附加導電跡線。然後，將測量的電壓轉換成用戶所需的電機旋轉方向。然後，通過選擇性地切換電機控制元件，將轉換得到的所需方向傳遞給電動工具的電機。通過經由用戶操作的選擇桿或開關滑動彈簧狀元件來選擇接收參考電壓的附加導電跡線。

然而，由於需要製造和組裝的零件的複雜性和數量，傳統的方向選擇機構製造起來既昂貴又復雜。此外，電接觸腐蝕、機械磨損(即，磨蝕)、機械疲勞、外來碎片進入以及與振動相關的接觸損失通常發生在傳統的方向選擇機構中。

本發明主要涉及一種用於電動工具(諸如例如衝擊扳手、電鑽、電動螺絲刀、電動棘輪等)的方向選擇機構，用於在第一電機旋轉方向和第二電機旋轉方向(例如，順時針方向和逆時針方向)中作出選擇。方向選擇機構利用非接觸式感測器和致動器來感測由用戶操作的選擇桿或開關相對於已知點的位置，以確定用戶所需的電動工具的電機旋轉方向。可以通過將非接觸式致動器設置在扳機開關組件的外殼外部來分離非接觸式感測器和非接觸式致動器。與當前的設計相比，本發明使得部件數量更少、製造更簡單以及部件的壽命更長。

在一實施例中，本發明主要包括一種工具。工具包括：電機，其適於選擇性地在第一旋轉方向或第二旋轉方向上旋轉；扳機，其適於使電機運轉；以及方向選擇機構，其適於選擇電機旋轉方向。方向選擇機構包括：選擇開關，其接合到工具並適於選擇性地定位在第一位置或第二位置；非接觸式致動器，其設置在選擇開關中；以及非接觸式感測器，其適於檢測非接觸式致動器的接近度。

在另一實施例中，本發明廣泛包括方向選擇機構。方向選擇機構適於使工具電機選擇性地在第一旋轉方向或第二旋轉方向上旋轉。方向選擇機構包括：選擇開關，其接合到該工具並適於選擇性地設置在第一位置或第二位置；非接觸式致動器，其設置在選擇開關中；以及非接觸式感測器，其適於檢測非接觸式致動器的接近度。

100:工具

102:外殼

104:手柄部分

106:電機外殼部分

108:電機

110:輸出驅動器

112:扳機

114:電池接口

116:扳機開關

118:扳機外殼

120:方向選擇機構

122:選擇開關

124:非接觸式致動器

126:非接觸式感測器

128:第一端部

130:第二端部

132:凹部

134:印刷電路板(PCB)

為了便於理解所要求保護的主題，在附圖中示出了其的實施例。通過查閱這些實施例，當結合以下描述考慮時，所要求保護的主題、其構造和操作以及其許多優點應該很容易理解和領會。

圖1是根據本發明的實施例的示例工具的透視圖。

圖2是圖1的示例工具的側視截面圖。

圖3是根據本發明的實施例的示例性方向選擇機構的俯視 圖，其中選擇了第一旋轉方向和第二旋轉方向中的一個旋轉方向。

圖4是圖3的示例性方向選擇機構的俯視圖，其中選擇了第一旋轉方向和第二旋轉方向中的另一個旋轉方向。

儘管本發明容許許多不同形式的實施例，但是在附圖中示出了本發明的實施例，這些實施例將在本文中詳細描述，包括優選實施例。應當理解的是，本發明應被認為是本發明原理的範例，而並非旨在將本發明的廣泛方面局限於在本文中示出的任何一個或多個實施例。如本文中所使用的，術語「本發明」並非旨在限制所要求保護的發明的範圍，而是僅出於說明的目的用於討論本發明的示例性實施例。

本發明主要涉及一種用於具有旋轉輸出的電動工具(諸如例如衝擊扳手、電鑽、電動螺絲刀、電動棘輪等)的旋轉方向選擇機構，用於在第一電機旋轉方向和第二電機旋轉方向(例如，順時針方向和逆時針方向)中作出選擇。本發明的方向選擇機構利用一個或多個非接觸式感測器和一個或多個非接觸式致動器來感測由用戶操作的選擇桿或開關相對於已知點的位置，以確定用戶所需的電動工具的電機旋轉方向。可以通過將非接觸式致動器設置在扳機開關組件的外殼外部並將非接觸式感測器設置在外殼內部來分離非接觸式感測器和非接觸式致動器。

參見圖1至圖4，描述了結合本發明的一個實施例的工具 (例如，衝擊扳手)100。然而，應當認識到的是，本發明並不局限於此，並且不僅可以在其他電動工具(諸如例如衝擊扳手、電鑽、電動螺絲刀、電動棘輪、衝擊驅動器等)中實施，還可以在包括具有可選擇旋轉輸出的電機的其他設備中實施(例如，廚房電器)。在一個實施例中，工具100包括由第一蛤殼狀外殼部分和第二蛤殼狀外殼部分組裝而成的外殼102，該第一蛤殼狀外殼部分和該第二蛤殼狀外殼部分接合在一起以共同形成外殼102。工具100的電機108和其他附加部件設置在電機外殼部分106中。輸出驅動器110適於與合適的工具(諸如套筒或工具頭等)接合，用於與以已知方式施加扭矩的相關緊固件等連接。

用於控制電機108運轉的扳機112設置在手柄部分104上，鄰近電機外殼部分106。通過按壓扳機112可以將電力輸送給電機108，因此電機108選擇性地在第一旋轉輸出方向或第二旋轉輸出方向(例如，順時針旋轉輸出方向或逆時針旋轉輸出方向)上旋轉，從而選擇性地在第一方向或第二方向上驅動輸出驅動器110。

在一個實施例中，工具100由電池(未示出)供電，該電池可拆卸地接合在手柄部分104的電池接口114處。在一個實施例中，電池可以是可充電的。然而，本發明不限於電池供電的工具，並且可以在從其他電源接收電力(諸如例如經由電線接收外部電力)的工具中實施。

在一個實施例中，手柄部分104是基本垂直於電機外殼 部分106延伸的扳機手柄，並且扳機112設置在手柄部分104和電機外殼部分106的相交處附近。扳機112可以偏置，以便使用者可以相對於工具100向內按壓扳機112(這由扳機開關116利用已知的方法檢測)，以使電機108運轉，並釋放扳機112，其中扳機112的偏置性質使扳機112相對於工具100向外偏置(這由扳機開關116檢測)，以停止電機108的運轉。扳機開關116設置在扳機外殼118中。在一個實施例中，扳機112可以是位置敏感扳機，其還以不同的速度來操作電機108。例如，越往下按壓扳機112，電機108就會運轉得越快。

由方向選擇機構120選擇性地控制電機108的旋轉輸出方向，從而選擇性地控制輸出驅動器110的旋轉輸出方向。方向選擇機構120包括選擇開關122、非接觸式致動器124和非接觸式感測器126。選擇機構適於通過確定非接觸式致動器124與非接觸式感測器126的接近度來轉換用戶所需的電機108的旋轉方向。電機控制器可以利用對非接觸式致動器124的接近度的確定，通過選擇性地切換電機控制元件來控制流過電機108的電流方向，從而控制電機108的旋轉方向。

選擇開關122可以是例如桿或旋鈕。在一個實施例中，選擇開關122可滑動地接合到外殼102，並且適於由用戶在直線方向上在第一位置和第二位置之間選擇性地移動。例如，如果選擇開關122設置在第一位置(如圖3所示)，當按壓扳機112時，電機108使輸出驅動器110在第一旋轉方向(例如，順時針方向) 上旋轉。同樣地，如果選擇開關122設置在第二位置(如圖4所示)，當按壓扳機112時，電機108在與第一方向相反的第二方向(例如，逆時針方向或順時針方向)上使輸出驅動器110旋轉。在另一個實施例中(未示出)，選擇開關122可旋轉地接合到外殼102，並且適於由用戶在第一位置和第二位置之間選擇性地順時針和逆時針旋轉，以選擇輸出驅動器110的旋轉方向。美國專利申請第16/834,665號示出了一種可旋轉地接合到電動工具外殼上的示例性選擇開關。

在所示的實施例中，選擇開關122是具有相對的第一端部128和第二端部130的細長槓桿。在一個實施例(如圖3和圖4所示)中，選擇開關122包括間隔開的凹部132，該凹部132形成為向其提供結構剛性。選擇開關122可以由各種類型的聚合材料或其他合適的材料製成。在一個實施例中，選擇開關122是例如通過注塑成型形成的單個整體。在另一個實施例中，選擇開關122包括第一部分和第二部分，該第一部分和該第二部分可鬆開地接合在一起，並且可以彼此分離，以允許將非接觸式致動器124佈置在選擇開關122內。在一個實施例中，止動結構(諸如例如止動球或止動銷)可以將選擇開關122保持在第一位置或第二位置，並且當用戶已經採用已知方法成功地選擇了電機108的旋轉方向時可以向用戶提供觸覺反饋。

非接觸式致動器124設置在選擇開關122中。為了在圖3和圖4中進行說明，以透明的方式示出了選擇開關122，以更好地 示出選擇開關122內部設置的非接觸式致動器124。在一個實施例中，非接觸式致動器124設置在其中一個凹部132內。在另一實施例中，選擇開關122模製在非接觸式致動器124周圍。在一個實施例中，非接觸式致動器124是磁體。

非接觸式感測器126適於檢測非接觸式致動器124的接近度，而又不與其進行物理接觸。因此，可以定位選擇開關122，以確定選擇開關122是位於第一位置還是第二位置。在一個實施例中，非接觸式感測器126是換能器(諸如例如霍爾感測器)，其響應於磁場的變化而改變其輸出電壓。然後，輸出電壓可以被電機控制器用來控制電機108。例如，當非接觸式致動器124和非接觸式感測器126接近時(即，當非接觸式致動器124越過非接觸式感測器126時)，非接觸式感測器126輸出第一電壓，該第一電壓使得電機控制器操作電機108在第一旋轉方向上運轉。相反，當非接觸式致動器124遠離非接觸式感測器126時，非接觸式感測器126將其輸出電壓改變為第二電壓，該第二電壓使得電機控制器操作電機108在第二旋轉方向上運轉。在另一個實施例中，非接觸式感測器126是適於感測非接觸式致動器124的接近度的電容式感測器。在另一個實施例中，非接觸式感測器126是適於感測非接觸式致動器124的接近度的電感式感測器。在該實施例中，非接觸式致動器124由金屬材料構成。在另一個實施例中，非接觸式致動器124發射適於由非接觸式感測器126檢測的光，該非接觸式感測器126包括光感測器。

在一個實施例中，非接觸式感測器126接合到印刷電路板(PCB)134。PCB 134可以設置在扳機外殼118內，並且當選擇開關122在第一位置和第二位置之間移動時，PCB 134相對於選擇開關122定位成靠近非接觸式致動器124。PCB 134還可以包括用於操作工具100的各種電子部件。雖然示出了單個非接觸式感測器126，但是本發明並不局限於此，並且可以利用任何數量的非接觸式感測器126來確定非接觸式致動器124的位置。在另一個實施例中，PCB 134沒有設置在扳機外殼118內，從而允許方向選擇機構120遠離扳機112移動到外殼102上的任何所需位置。

因此，在使用工具100期間(即，當操作者致動扳機112時)，電機108基於利用非接觸感測確定選擇開關122的位置來選擇性地沿順時針方向或逆時針方向驅動輸出驅動器110。通過利用非接觸感測，本發明可以避免與現有選擇器有關的問題，諸如電接觸腐蝕、機械磨損(磨蝕)、機械疲勞、外來碎片進入以及與振動相關的接觸損失。

如本文中所使用的，術語「接合」可以表示兩者之間任何直接或間接的物理連接、電性連接、磁性連接或其他連接方式。術語「接合」不限於兩個實體之間的固定直接接合。

在以上的描述和附圖中闡述的內容是僅作為實例而非限制提供的。儘管已經示出和描述了特定的實施例，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離發明者貢獻的更廣泛方面的情況下，可以進行改變和修改。當從基於現有技術的正確角 度來看時，所要求的實際保護範圍旨在由以下申請專利範圍來限定。

100:工具

102:外殼

104:手柄部分

106:電機外殼部分

110:輸出驅動器

112:扳機

114:電池接口

122:選擇開關

Claims (23)

1. 一種適於向工件施加扭矩的工具，該工具包括適於選擇性地在第一旋轉方向或第二旋轉方向上旋轉的電機、電機控制器以及適於使該電機運轉的扳機，該工具包括：方向選擇機構，適於選擇性地使該電機在該第一旋轉方向或該第二旋轉方向上旋轉，該方向選擇機構包括：選擇開關，接合到該工具，並適於選擇性地設置在第一位置或第二位置，其中該選擇開關包括多個凹部；非接觸式致動器，設置在該選擇開關的其中一個凹部內；以及非接觸式感測器，適於檢測該非接觸式致動器的接近度。
2. 如請求項1所述的工具，當該選擇開關設置在該第一位置時選擇該第一旋轉方向，並且當該選擇開關設置在該第二位置時選擇該第二旋轉方向。
3. 如請求項1所述的工具，還包括扳機外殼，其中該非接觸式感測器設置在該扳機外殼內。
4. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式致動器包括磁體。
5. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式感測器包括霍爾感測器。
6. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式感測器包括電感式感測器。
7. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式感測器包括電容式感測器。
8. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式致動器發射光，並且該非接觸式感測器包括適於感測由該非接觸式致動器發射的光的光感測器。
9. 如請求項1所述的工具，其中該非接觸式感測器接合至印刷電路板。
10. 如請求項1所述的工具，還包括手柄部分、設置在該手柄部分中的扳機外殼、以及設置在該扳機外殼中的扳機開關；其中，該電機設置在電機外殼部分中，並且該扳機可操作地接合至該扳機開關。
11. 如請求項10所述的工具，其中該扳機外殼鄰近該電機外殼部分。
12. 如請求項10所述的工具，其中該非接觸式感測器接合至印刷電路板，該印刷電路板設置在該扳機外殼中，並且該印刷電路板靠近該非接觸式致動器。
13. 一種方向選擇機構，適於使設置在工具中的電機選擇性地在第一旋轉方向或第二旋轉方向上旋轉，該方向選擇機構包括：選擇開關，可滑動地接合到工具，並適於選擇性地設置在第一位置或第二位置，其中該選擇開關包括多個凹部； 非接觸式致動器，設置在該選擇開關的其中一個凹部內；以及非接觸式感測器，適於檢測該非接觸式致動器的接近度。
14. 如請求項13所述的方向選擇機構，當該選擇開關設置在該第一位置時選擇該第一旋轉方向，並且當該選擇開關設置在該第二位置時選擇該第二旋轉方向。
15. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式感測器設置在該工具的扳機外殼中。
16. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式致動器包括磁體。
17. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式感測器包括霍爾感測器。
18. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式感測器接合至印刷電路板。
19. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該選擇開關模製在該非接觸式致動器的上方。
20. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式感測器包括電感式感測器。
21. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式感測器包括電容式感測器。
22. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該非接觸式致動器發射光，並且該非接觸式感測器包括適於感測由該非接觸式致動器發射的光的光感測器。
23. 如請求項13所述的方向選擇機構，其中該選擇開關具有相對的第一側和第二側，該凹部形成在該第一側，並且該第一側還包括間隔開該凹部的肋。