CN101528424B - 模块化电动手用工具 - Google Patents

Abstract

一种封装用于给多个模块化专用工具供电的可充电电池的电动手柄模块，专用工具安装到电动手柄模块。电动手柄模块包括把手、由扳柄操作的触发开关和与专用工具上的第二连接器接合的第一连接器。手柄模块上的互锁操作器可以在抵抗移动扳柄的压力的保护位置和允许按压扳柄的至少一个待命位置之间移动。次级开关安装在电动手柄模块内。当专用工具为紧固件驱动器时，次级开关控制工具上的电动机的旋转方向。紧固件驱动工具包括连杆，连杆在第一和第二连接器连接时机械连接次级开关和互锁操作器，使得通过在第一和第二待命位置之间移动互锁操作器使次级开关在开关位置之间移动。当专用工具为锯时，次级开关提供防止工具上的电动机意外旋转的安全互锁开关。锯工具包括接合面和弹性装置，接合面在第一和第二连接器连接时接合次级开关以将次级开关移动到开关位置中的一个，弹性装置用于将互锁操作器偏压到保护位置。

Description

模块化电动手用工具

技术领域

本发明涉及一种多用途电动手用工具，具体地，涉及具有用于控制到多个不同的专用工具的任何一个的动力输入的电动手柄模块的模块化工具。

背景技术

多用途电动手用工具为使用者提供各种性能，包括锯、钻以及驱动其中的螺纹紧固件。现有技术的多用途电动手用工具的一种类型包括用于将轴动力供给到例如旋转刀具的专用附件的通用驱动或动力模块，其中旋转刀具安装到动力模块。通过以此方式将不同的附件安装到动力模块的输出轴实现的重新配置提供了专用工具的所有优点而没有相关的成本，这是因为工具能共享共用的电源、控制器和电动机。

包括可释放地连接的、选择性地连接到一系列工具中的每个的普通电池单元的无绳电动工具系统在本领域已经公知。每个工具都包括其自己的电动机以及例如旋转刀片或夹头的附件。由于电池组为相对较高成本的部件，所以组装共用电池单元可以使整个系统更经济。各种简单的滑动连接器用于将电池组与工具壳体电连接及机械连接，以便容易地安装和取出电池组。

美国专利第6 181 032号记载了一种具有电动手柄模块的模块化无绳电动工具系统，不同的专用工具可以装配到所述电动手柄模块。专用工具的电动机等由电动手柄模块上的扳柄控制。手指可释放的锁销设置在用于将电动手柄模块机械紧固到专用工具的电动手柄模块上。此锁销与扳柄互锁以避免在将专用工具连接到电动手柄模块时供给专用工具动力。连接到扳柄的致动器延伸通过两个部件之间的界面，以接合专用工具中的开关。

所有上述多用途电动手用工具和无绳电动工具系统有关的一个缺点关于用于操作所述工具及系统所需的控制器或开关。这些现有装置中没有一个教导出能提供所需的安全和功能特征的模块化手用工具系统，其中这些特征允许通用电动手柄模块供给动力并控制锯和可反向的电动工具(reversible power tool)。例如，在电动锯上，为了防止电动机的意外致动，安全开关典型地与触发开关可释放地互锁，使得安全及触发开关都必须同时被致动以操作锯条。在许多现有技术的锯中，安全开关为安装在把手的侧部的按钮式开关。为了操作锯，必须抓住把手，然后使用者用拇指同时压下按钮式安全开关，同时用同一只手的一个或多个其它手指挤压扳柄。

多用途工具的功能要求是提供适合于工具所需的特定操作特性的控制的能力。假设用于驱动螺纹紧固件的可反向的电动工具需要方向开关，以在挤压扳柄之前允许使用者选择旋转的方向以旋转夹头。对于例如为紧固件驱动器的专用工具，用于可控制电动机速度的调制型控制器是理想的，而对于圆锯或灯将优选具有开-关型控制器。

本发明的一个目的是克服或基本改进至少一个以上缺点，或更总体地提供改进的多用途电动手用工具。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种模块化电动工具系统，所述系统包括：

电动手柄模块，所述电动手柄模块具有壳体，壳体具有构成为提供把手的细长部分；

触发开关，所述触发开关安装在外壳内，用于通过扳柄致动，扳柄从壳体突出以提供给其手在把手上的适当位置的使用者使用；

互锁操作器，所述互锁操作器从壳体突出，用于在保护位置和至少一个待命位置(armed position)之间移动，互锁操作器在保护位置处抵抗移动扳柄的压力，而每个待命位置都允许按压扳柄；

第一连接器，所述第一连接器用于与专用工具的第二连接器接合，第一连接器设置有多个电触点；

电源装置；以及

电路，所述电路在外壳的内部电连接触点、触发开关以及电源装置。

当电动手柄和专用工具接合时，专用工具以此方式机械连接到电动手柄模块并电连接到电池和触发开关。优选地，电源装置包括封装在壳体内的多个蓄电池组电池。

电动手柄模块优选进一步包括次级开关(secondary switch)，所述次级开关安装在外壳内并能够在各开关位置之间移动，互锁操作器的待命位置包括第一和第二待命位置，专用工具包括：

连杆，所述连杆用于在第一和第二连接器连接时机械连接次级开关和互锁操作器，使得通过在第一和第二待命位置之间移动互锁操作器使次级开关在开关位置之间移动，从而使互锁操作器用于选择将电力供给到专用工具的装置，或

接合面和弹性装置，所述接合面在第一和第二连接器连接时接合次级开关，以将次级开关移动到开关位置中的一个开关位置，弹性装置用于将互锁操作器偏压到保护位置，从而使互锁操作器提供安全开关。

在一个优选实施例中，电动手柄模块包括安装在外壳内并能够在各开关位置之间移动的次级开关，互锁操作器的待命位置包括第一和第二待命位置，专用工具包括：

电动机，所述电动机驱动连接到夹头；以及

连杆，所述连杆用于在第一和第二连接器连接时机械连接次级开关和互锁操作器，使得通过在第一和第二待命位置之间移动互锁操作器使次级开关在开关位置之间移动，由此，互锁操作器用于选择电动机的旋转方向。

在另一个优选实施例中，电动手柄模块包括安装在外壳内并能够在各开关位置之间移动的次级开关，互锁操作器的待命位置包括第一和第二待命位置，专用工具包括：

电动机，所述电动机用于使锯条旋转；以及

接合面和弹性装置，所述接合面在第一和第二连接器连接时接合次级开关以将次级开关移动到开关位置中的一个开关位置，以选择电动机的旋转方向，弹性装置用于将互锁操作器偏压到保护位置，从而使互锁操作器提供安全开关。

第一和第二连接器优选包括分别设置在电动手柄和专用工具上的互补的母头和公头连接器，所述母头和公头连接器允许互相滑动接合和分离，公头连接器具有电接触装置，所述电接触装置在该公头连接器上露出以用于与电动手柄上的电触点相互接合，公头部件具有用于接合电动手柄上的引导表面的引导区域，次级开关具有致动该次级开关的支杆，支杆从引导表面突出，互锁操作器包括从引导表面突出的凸块，其中：

连杆包括在公头连接器和母头连接器连接时可滑动地容纳支杆和臂的通道，或

接合面设置在引导区域中的用于可滑动地容纳凸块的凸块容纳通道中，接合面相对于公头连接器和母头连接器之间的相对滑动运动的轴线倾斜延伸。

弹性装置优选包括具有用于可滑动地容纳支杆的枢转件通道的枢转件、以及将枢转件通道偏压成与凸块容纳通道线性对准的弹簧。

第一和第二连接器优选在交界面处连接，互锁操作器包括用于接合专用工具的延伸通过一部分交界面的突出部分，突出部分在优选实施例中为凸块，但不局限于此种形式。突出部分完全凹入壳体内，从而可防止该突出部分受到损坏。在一些专用工具中，此突出部分可以用于接合专用工具上的开关或阀。例如，在专用工具为焊接灯(torch)的情况下，突出部分可以接合用于控制一个或多个灯的开关。在专用工具为真空吸尘器的情况下，突出部分可以接合排出阀。

优选地，触发开关具有调制模式和开/关模式，转换开关连接到触发开关，用于控制选择调制模式或开/关模式中的一个模式，而致动装置连接到转换开关，用于在第一和第二连接器连接时接合专用的零件。第一和第二连接器优选在交界面处连接，而致动装置具有被偏压以突出通过一部分交界面的、用于接合所述零件的部件。

附图说明

本发明的优选形式通过参照相应的附图的实例进行说明，其中：

图1是本发明的电动手柄模块的图解视图；

图2是图1的电动手柄模块的部分剖面图；

图3a是本发明的第一专用工具的图解视图；

图3b是图3a的工具的连杆的图解视图；

图4a是本发明的第二专用工具的图解视图；

图4b是图4a的工具的连杆的图解视图；

图5是图1的电动手柄模块的部分剖面图；以及

图6是显示电动手柄模块的部件之间的电连接的示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，无绳电动工具系统的电动手柄模块1包括壳体2，所述壳体由聚合树脂模制而成并具有封装有可充电蓄电池组电池4的球状基座3。在基座3和上部母头连接器5或第一连接器部分之间，壳体2进一步包括细长的中空把手6。在把手6的上端内安装有触发开关7。通过其手在把手6上的适当位置处的使用者使用的从壳体突出的扳柄8操作触发开关7。扳柄8安装用于在大致垂直于把手6的长轴线的方向上滑入和滑出把手6的运动。

互锁操作器13包括杆件9，所述杆件定位于触发开关7和母头连接器5之间并通过在该杆件的一端处的枢轴10安装以绕大致平行于把手6的长轴线的轴线11枢转。在杆件9的另一端处的按钮12从壳体突出，用于通过使用者致动。互锁操作器13进一步包括摇杆14，所述摇杆基本容纳在扳柄8中的凹部内并通过在该摇杆上端的球端(未显示)连接到杆件9。摇杆14安装在轴颈15内以绕横向轴线16旋转，使得按钮12的往复运动造成摇杆14往复运动。与摇杆14的下端17相邻的、形成于扳柄8内的肋18大致平行于横向轴线16延伸。

当适当地定位时，互锁操作器13可以防止扳柄8充分运动而操作触发开关7。如图2所示，在此通常所说的保护位置处，按钮12在中心位置，并且摇杆14的下端17邻接肋18的端部，因此抵抗移动扳柄8的压力。将按钮12移动到中心位置的任一侧(两个通常所说的待命位置中的一个)，从而将摇杆14的下端17移动到肋18的相对侧。此动作‘启动’触发开关7，从而允许扳柄8操作。

母头连接器5包括具有接近按钮12的开口端19的凹部，并且所述凹部被横向延伸的平面引导表面20、相对的侧壁21以及绕凹部延伸的唇部(lip)23的内表面22限定边界。在凹部的封闭端处，电触点24与开口19相对。

次级开关24(例如，双极、双向型)安装在杆件9的下方。次级开关24由支杆25致动，支杆25延伸通过杆件9中的开口26以及引导表面20而从引导表面20突出。固定到杆件9的、与支杆25相邻的凸块27突出通过引导表面20中的孔26。

与扳柄8相对地安装在把手6中的锁销28包括拇指释放式按钮29。壳体2内部的导体30电连接触点24、触发开关7、次级开关24以及蓄电池组电池4。

图3a显示了包括由聚合树脂模制而成的外壳32的第一专用工具31a。电动机32安装在外壳内，用于使夹头36双向旋转。通过适当地选择击入式钻头(drive bit)34，专用工具31a可以用于驱动螺纹紧固件。

公头连接器35a形成于外壳32上并具有外部基本平坦的引导区域37。槽38沿引导区域37的中心纵向延伸，所述槽显示为与形成于连杆40中的细长通道39线性对准。连杆40(单独显示在图3b中)安装在公头连接器35a内，以绕轴线41枢转通过显示的中心位置的任一侧一定小角度。通道39的壁42容纳在引导区域37中的孔44中，引导区域37具有环状扇形体的形状，而通道39的外边缘43大致位于区域37的平面处或区域37的平面的下方。

在使用中，公头连接器35a进入到母头连接器5中的凹部中，引导区域37横过引导表面20滑动。槽38的开口端向外朝向其端部逐渐变窄，从而允许支杆25不用考虑其初始位置而进入槽38中，然后所述支杆从所述槽滑入连杆40的通道39中。相邻的互锁操作器13的凸块27同样地滑动通过槽38进入通道39。在其直线行程的端部处，公头连接器上的触点46接合母头连接器上的触点并致动锁销28，从而完成固定且稳定的机械连接和电连接。在此位置，轴线41与轴线11大致对准，且连杆40连接互锁操作器13和次级开关24，使得按钮12到两个待命位置的任一侧的移动将次级开关24移动到该次级开关的两个各自的关闭位置。当连接到紧固件驱动工具31a时，次级开关24用于控制电动机33的旋转方向。

图4a显示了具有在一个方向上被驱动以使锯条47往复移动的电动机32的第二专用工具31b。公头连接器35b是与连接器35a同样结构的连接器，由于该公头连接器的尺寸被设定为配合在同样的凹部中，所以所述公头连接器包括触点46和平坦引导区域37。枢转件140(单独显示在图4b中)安装在公头连接器35a中，以绕轴线41枢转通过显示的中心位置任一侧一定小角度。槽38包括槽嘴部38a以及与枢转件140中的通道39的任一侧相邻的槽端部38b。槽部分38b从与槽部分38a纵向对准的嘴部48延伸到在横向上从该处偏离的封闭端49，并具有倾斜接合面60。由弹簧50示意性表示的弹簧连接枢转件140，以将通道39偏压到显示的中心位置，其中所述通道在所述中心位置处与槽部分38a纵向对准。

在使用中，凸块27容纳在枢转件140中的通道39中，从而将杆件9和按钮12偏压到其中心位置，将互锁操作器13放置在该互锁操作器的保护位置处，其中所述互锁操作器被弹簧15偏压到其保护位置。同样地，公头和母头连接器35b、5的接合使支杆58沿通道部分38b滑动，以便在所述支杆容纳在通道的端部49中之前接触接合面60。接合面60从而将次级开关24移动到其操作位置中的一个。在显示的具体实施例中，次级开关24控制电动机的方向，所以公头连接器35b的这些特征保证了电动机33的正确定向旋转。

参照图5和图6，触发开关7包括允许该触发开关在调制模式(例如，用于电动机速度的可变速度控制)下或在开-关模式(例如，用于灯的开-关控制)下操作的电子控制器(未显示)。触发开关7连接到控制调制或开/关模式的选择的转换开关71。转换开关71通过安装为在把手中近似纵向地滑动的细长致动器72操作。致动器72的末端74被弹簧73偏压而从引导表面20突出。对于显示在图5中的在伸出位置的末端74(当不与公头连接器35b接合或当容纳在公头连接器35b的表面中的凹部内时)，转换开关71关闭，以允许扳柄用于调制连接的专用工具的操作。否则，平坦的引导区域37将接触末端74以关闭转换开关71，从而允许扳柄用于专用工具的开-关控制。

本发明的多个方面只通过实例进行了说明，且应该理解，在不脱离本发明的范围的前提下可以在此基础上进行改进和增加。

Claims (13)

1.一种电动手柄模块，所述电动手柄模块能够释放地连接到具有装置的专用工具，所述电动手柄模块包括：

壳体，所述壳体具有构成为提供把手的细长部分；

扳柄，所述扳柄从所述壳体突出以提供给其手在所述把手上的适当位置的使用者使用；

触发开关，所述触发开关安装在所述壳体内用于通过所述扳柄致动；

互锁操作器，所述互锁操作器从所述壳体突出，用于在保护位置和第一及第二待命位置之间移动，其中在所述保护位置处防止所述触发开关的致动，而所述第一及第二待命位置中的每个都允许所述扳柄致动所述触发开关；

第一连接器，所述第一连接器提供所述壳体上的交界面，用于与专用工具的第二连接器接合，所述第一连接器设置有用于将电力供给到所述专用工具的所述装置的多个电触点；

电源装置；以及

电路，所述电路在所述壳体内部电连接所述多个电触点、所述触发开关以及所述电源装置，

其特征在于，所述电路还包括次级开关，所述次级开关在所述交界面处安装在所述壳体内，并能够通过以下中的任一个而移动：

a)所述专用工具的连杆，用于在所述第一和第二连接器连接时机械连接所述次级开关和所述互锁操作器，使得通过在所述第一和第二待命位置之间移动所述互锁操作器使所述次级开关在开关位置之间移动，从而使所述互锁操作器用于选择将电力供给到所述专用工具的所述装置；或

b)所述专用工具的接合面，和弹性装置；所述接合面在所述第一和第二连接器连接时接合所述次级开关，以将所述次级开关移动到所述开关位置中的一个开关位置；所述弹性装置用于将所述互锁操作器偏压到所述保护位置，从而使所述互锁操作器提供安全开关。

2.一种包括如权利要求1所述的电动手柄模块的模块化电动工具系统，所述工具系统还包括所述专用工具，所述专用工具具有：

所述接合面和所述弹性装置，所述接合面在所述第一和第二连接器连接时接合所述次级开关，以将所述次级开关移动到所述次级开关位置中的一个开关位置，所述弹性装置用于将所述互锁操作器偏压到所述保护位置，从而使所述互锁操作器提供安全开关。

3.根据权利要求2所述的工具系统，其中，所述专用工具的所述装置包括电动机，所述电动机驱动往复运动或旋转的锯条。

4.根据权利要求2所述的工具系统，其中，所述第一和第二连接器包括设置在所述电动手柄模块和所述专用工具上并允许互相滑动接合和分离的互补的母头和公头连接器，所述公头连接器具有电触点装置，所述电触点装置在所述公头连接器上露出来以用于与所述电动手柄模块上的所述多个电触点相互接合，所述公头连接器具有用于接合所述母头连接器上的引导表面的引导区域，所述次级开关具有致动该次级开关的支杆，所述支杆从所述引导表面突出，所述互锁操作器包括从所述引导表面突出的凸块，其中所述接合面设置在所述引导区域中的用于可滑动地容纳所述凸块的凸块容纳通道中，所述接合面相对于所述公头和母头连接器之间的相对滑动运动的轴线倾斜延伸。

5.根据权利要求4所述的工具系统，其中，所述弹性装置包括具有用于可滑动地容纳所述支杆的枢转件通道的枢转件、以及将所述枢转件通道偏压成与所述凸块容纳通道线性对准的弹簧。

6.一种包括如权利要求1所述的电动手柄模块的模块化电动工具系统，所述工具系统还包括所述专用工具，所述专用工具具有：

所述连杆，所述连杆用于在所述第一和第二连接器连接时机械连接所述次级开关和所述互锁操作器，使得通过在所述第一和第二待命位置之间移动所述互锁操作器使所述次级开关在次级开关位置之间移动，从而使所述互锁操作器用于选择将电力供给到所述专用工具的所述装置。

7.根据权利要求6所述的工具系统，其中，所述专用工具的所述装置包括电动机，所述电动机驱动连接到夹头，并且所述互锁操作器在所述各个次级开关位置之间移动所述次级开关，以选择所述电动机的旋转方向。

8.根据权利要求6或7所述的工具系统，其中，所述第一和第二连接器包括设置在所述电动手柄模块和所述专用工具上并允许互相滑动接合和分离的互补的母头和公头连接器，所述公头连接器具有电触点装置，所述电触点装置在所述公头连接器上露出来以用于与所述电动手柄模块上的所述多个电触点相互接合，所述公头连接器具有用于接合所述母头连接器上的引导表面的引导区域，所述次级开关具有致动该次级开关的支杆，所述支杆从所述引导表面突出，所述互锁操作器包括从所述引导表面突出的凸块，其中所述连杆包括在所述公头和母头连接器连接时可滑动地容纳所述支杆和凸块的通道。

9.根据权利要求2-4、6和7中任一所述的工具系统，其中，所述第一和第二连接器在交界面连接，所述互锁操作器包括延伸通过一部分所述交界面用于接合所述专用工具的突出部分。

10.根据权利要求9所述的工具系统，其中，所述突出部分完全凹入所述壳体内。

11.根据权利要求2-4、6和7中任一所述的工具系统，其中，所述触发开关具有调制模式和开/关模式，转换开关连接到所述触发开关以用于控制选择调制和开/关模式中的一个模式，而致动装置连接到所述转换开关，用于在所述第一和第二连接器连接时接合所述专用工具的零件。

12.根据权利要求11所述的工具系统，其中，所述第一和第二连接器在交界面处连接，并且所述致动装置具有偏压为突出通过一部分所述交界面的、用于接合所述零件的部分。

13.一种专用工具，所述专用工具具有所述第二连接器，所述第二连接器用于与如权利要求1所述的所述电动手柄模块的所述第一连接器接合；和以下部件中的一个：

(a)由电动机驱动的锯条，以及所述接合面和所述弹性装置，所述接合面在所述第一和第二连接器连接时接合所述次级开关，以将所述次级开关移动到所述次级开关位置中的一个开关位置，所述弹性装置用于将所述互锁操作器偏压到所述保护位置，从而使所述互锁操作器提供所述安全开关，和

(b)由电动机驱动的钻夹头，和所述连杆，所述连杆用于在所述第一和第二连接器连接时机械连接所述次级开关和所述互锁操作器，使得通过在所述第一和第二待命位置之间移动所述互锁操作器使所述次级开关在各个次级开关位置之间移动，以将电力供给到所述专用工具的所述装置。

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