CN102092040B - 具有可切换的机构的手持工具机 - Google Patents

Abstract

一种具有可切换的机构的手持工具机，其具有可在两个工作位置之间调整的可切换的机构，该手持工具机具有与该机构的可调整的开关件连接的联结弹簧。联结弹簧作为亚稳态的弹簧构成。

Description

具有可切换的机构的手持工具机

技术领域

本发明涉及一种具有可切换的机构的手持工具机。

背景技术

DE102004058809A1介绍了一种具有多级行星齿轮传动机构的蓄电池螺丝刀，通过该传动机构将驱动电动机的驱动运动切换成期望的转速，具有容纳工具的工具容纳座的确定转矩。

典型的是，传动机构在这种类型的手持工具机内可切换地构成并可以在低转速和高转矩的第一挡位与高转速和低转矩的第二挡位之间切换。切换过程利用在不同开关位置之间调整的操作元件进行。操作元件操纵行星齿轮传动机构的切换轮并在不同的工作位置之间调整该切换轮。在操作元件与切换轮之间的传递行程中具有扭簧，必须克服其弹簧力进行手动的调整运动。

发明内容

本发明的目的在于，采用结构上简单的措施使具有可在至少两个工作位置之间可进行切换的机构的手持工具机以这种方式构成，即工作位置之间的变换安全并以人机工程学上有益的方式进行。

为此目的本发明提出一种手持工具机，具有可在至少两个工作位置之间调整的可切换的机构，其中，所述可切换的机构构造成具有至少两个挡位的传动机构并且具有联结弹簧，所述联结弹簧加载所述可切换的机构的至少一个机构构件，其特征在于，联结弹簧作为亚稳态的联结弹簧构成，其在第一工作位置上占据稳态的位置，并在第二工作位置上占据似稳态的位置，在该似稳态的位置上联结弹簧施加比在两个工作位置之间的中间位置上小的弹簧力。

依据本发明的手持工具机外壳内具有优选是驱动电动机的驱动马达，其驱动运动可以通过可切换的机构传递到可更换地容纳在工具容纳座内的工具上。在驱动电动机作为驱动装置的情况下，该驱动电动机要么通过电源电缆供电，要么依据一种优选的实施方式通过同时装到手持工具机外壳上并可充电的蓄电池供电；在这种情况下，手持工具机例如是蓄电池螺丝刀或蓄电池钻机。

手持工具机内的可切换的机构在至少两个工作位置之间调整，为这些工作位置分配确定的特性，从而工作位置之间变换时，传递的特征量在驱动装置与工具容纳座之间的传动系内变化。在优选的实施方式中，为每个工作位置分配确定的转速比和转矩传递。按照这种方式，通过工作位置之间的变换可以在高转矩低转速与低转矩高转速之间进行转换。

机构在至少两个工作位置之间的调整依据目的，利用可以在分配给机构工作位置的开关位置之间调整的操作元件进行。操作元件与可切换的机构的机构构件之间的传递行程中具有依据本发明作为亚稳态弹簧构成的联结弹簧，其在操作元件的第一工作位置或开关位置上占据稳态位置，并在操作元件的第二工作位置或开关位置上占据似稳态位置。在该似稳态位置上，联结弹簧施加的力小于在两个开关位置之间的中间位置上施加的力。

采用这种实施方式取得不同优点。联结弹簧具有双重功能，其措施是联结弹簧一方面向可切换的机构的机构构件传递操作元件的切换运动，并另一方面操作元件在一个开关位置上保持在稳态位置上并在第二开关位置上保持在似稳态位置上。在稳态的开关位置上，只要没有与联结弹簧的弹簧力反作用并足以使操作元件从稳态开关位置运动出来的外力作用于操作元件，操作元件就保持在其位置上。在似稳态位置上，联结弹簧同样向操作元件施加弹簧力；但这种弹簧力小于两个开关位置之间转移行程中的力。这意味着，似稳态开关位置可以视为切换点，随着到达该切换点弹簧力变小，这一点由操作者可以感觉到。操作者为保持似稳态开关位置必须花费的力与开关位置之间的最大力相比下降。但因为弹簧力继续作用，只要由操作者施加的反向力被取消，联结弹簧就从似稳态开关位置返回到稳态开关位置复位。

这种实施方式的优点是，操作元件由操作者克服联结弹簧的力仅需在一个方向上调整，以实现开关位置之间并因此相应在可切换的机构的工作位置之间的过渡。在相反方向上，调整通过联结弹簧的力进行，而为此无需操作者的主动介入。但根据作为亚稳态联结弹簧的实施方式，由操作者施加的保持力在似稳态开关位置上下降，从而在似稳态位置上的保持可以人机工程学的方式进行。

可以考虑联结弹簧作为亚稳态弹簧元件结构上不同的实施方式。依据一种优选的实施方式，联结弹簧作为弹簧圈构成，该弹簧圈具有优点地至少近似作为整圆构成。依据优选的实施方式，弹簧圈形成封闭的整圆，其中，原则上也可以考虑开槽圆或者部分圆式的实施方式，例如半圆形的弹簧圈。但作为封闭整圆的实施方式的优点是，联结弹簧特别稳定构成和此外不易磨损。

弹簧圈可以具有锥形造型，这种造型在缺少预紧的情况下是弹簧圈的稳态位置。随着弹簧圈的变形，锥度通过施加力降低，其中，随着达到弹簧圈的亚稳态位置，产生指向起始位置的方向上的下降的弹簧力。依据目的，弹簧圈在安装位置上在其起始位置不施加弹簧力，从而在作为稳态开关位置的起始位置上无力。但弹簧圈的弹簧力与从稳态起始位置出来的变化反作用，其中，弹簧力随着达到第二似稳态的开关位置重新下降，从而该开关位置可以由操作者减少用力得到保持。随着取消操作者的反作用力，弹簧圈自动重新占据其第一稳态的起始位置。但原则上弹簧圈的预紧也可以处于稳态位置上。

弹簧圈的这种弹簧特性需要时可以通过弹簧臂实现，其特别是与弹簧圈一体构成并在弹簧圈的外圆周上利用径向和/或者轴向构件向外延伸。弹簧臂例如折弯地构成并在安装位置上支撑在手持工具机的构件上。由此特别是在作为稳态开关位置的起始位置上就已经施加将可切换的机构保持在稳态起始位置上的弹簧力。弹簧臂可与弹簧圈的锥形造型相组合，通过这种造型同样可以达到亚稳态的弹簧特性。但原则上弹簧圈也可以作为盘片构成。

此外，依据目的弹簧圈上具有至少一个支撑元件，优选两个支撑元件，弹簧圈通过该支撑元件支撑在手持工具机的构件上，特别是支撑在操作元件上。支撑元件例如作为径向突出的、径直相对的支撑片构成。所介绍的弹簧臂也形成支撑元件。

此外，依据目的弹簧圈上成形有径向向外伸出的连接元件，其成形在弹簧圈的环形体上。连接元件用于使弹簧圈与手持工具机的一个或者多个构件连接和保持。

通过操作元件在至少两个工作位置之间调整的机构优选构造成具有至少两个分别作为工作位置的挡位的传动机构。操作元件形成挡位开关，通过其达到不同的挡位。传动机构在这种情况下特别是作为行星齿轮传动机构构成，优选作为多级行星齿轮传动机构构成，其中，传动机构可以具有至少两个挡位，传动机构可以在这些挡位之间切换。传动机构的每个挡位在这种情况下是工作位置。操作元件在这种情况下作为挡位开关构成，通过其达到传动机构的挡位。此外可以具有可调整的开关件，其由联结弹簧加载并例如作为切换内齿圈（Schalthohlrad）构成，其在挡位开关的开关位置上与行星齿轮传动机构的行星架联结。

联结弹簧优选作为金属件，特别是作为板件构成。但原则上也可以考虑其他材料，特别是塑料的实施方式。

依据一种具有优点构成，亚稳态的联结弹簧作为例如是金属件的一体构件构成。而依据另一种依据目的的实施方式，联结弹簧多件式构成并包括至少两个相互作用的单个弹簧，它们各自作为金属弹簧构成或者由其他材料例如塑料构成。单个弹簧在其弹簧特性方面这样构成，使其在单个弹簧的相互作用下实现亚稳态的弹簧特性。这一点与整体实施方式相比的优点是，单个弹簧本身不一定非得具有亚稳态的弹簧特性；确切地说，亚稳态的性能仅从单个弹簧的相互作用中产生。与此相应，单个弹簧结构上可以比较简单构成或简单制造。

单个弹簧的相互作用特别是由此实现，即单个弹簧彼此接触，其中，单个弹簧优选并联。但原则上也可以考虑单个弹簧的串联。依据一种具有优点的实施方式，至少两个单个弹簧，特别是联结弹簧的全部单个弹簧各自利用一个区段支撑在外壳上并具有优点地利用另一个区段相互接触或支撑。例如在联结弹簧由两个单个弹簧构成的情况下，第一单个弹簧接触机构的可切换构件并施加力，而与第一单个弹簧同样支撑在外壳上的第二单个弹簧则直接向第一单个弹簧施加力，而不直接接触可切换构件。由此产生单个弹簧的并联，其具有与单个弹簧的弹簧特性不同的总弹簧特性。

依据另一具有优点的实施方式，其中一个单个弹簧作为双稳态的弹簧元件构成，另一个单个弹簧作为线性弹簧特性的弹簧元件构成。在串联中产生所要求的亚稳态弹簧特性。这一点结构上以这种方式构成，即具有双稳态弹簧特性的第一单个弹簧作为弹簧圈构成，和具有线性弹簧特性的第二单个弹簧作为弹簧杆构成。

附图说明

其他优点和依据目的的构成参阅其他权利要求、附图说明和附图。其中：

图1示出作为蓄电池螺丝刀构成的电动手持工具机，其在外壳内具有可在两个挡位之间调整的行星齿轮传动机构，其中，切换过程通过操纵开关进行，该开关通过联结弹簧与传动机构的开关件连接；

图2示出挡位开关的单独视图，该挡位开关操纵与传动机构的切换轮连接的亚稳态联结弹簧；

图3示出作为封闭弹簧圈构成的联结弹簧；

图4示出环形联结弹簧的另一种实施方式；

图5示出亚稳态联结弹簧的弹簧特性曲线；

图6示出具有由两个单个弹簧构成的联结弹簧的电动手持工具机；

图7示出由两个单个弹簧构成的联结弹簧。

附图中相同的构件具有相同的附图符号。

具体实施方式

图1所示的手持工具机1是一种蓄电池螺丝刀，其在外壳2内具有驱动电动机3，该驱动电动机通过设置在手持工具机手柄5上的交流蓄电池供电。驱动电动机3与行星齿轮传动机构6联结，后者驱动用于容纳工具的工具容纳座的从动轴7。行星齿轮传动机构6多级地并可以在至少两个工作位置之间切换地构成，工作位置可以利用手柄5上的开关柄8操纵。开关柄8操纵手柄5内的开关以接通和断开驱动电动机。开关柄8此外的作用是在传动机构的不同工作位置之间来回切换。这一点通过将开关柄8按入外壳的手柄5内的程度进行。开关柄8因此形成用于传动机构6在不同工作位置之间切换的操作元件。开关柄8在这种情况下占据与传动机构的工作位置相应的不同开关位置。

为将开关柄8的开关运动传递到传动机构6上使用联结弹簧9，该联结弹簧与行星齿轮传动机构的作为切换内齿圈构成的开关件连接。联结弹簧9作为亚稳态的弹簧元件构成，其可以在相当于开关柄8的第一开关位置并因此相当于行星齿轮传动机构的第一工作位置的稳态位置与相当于开关柄8的第二开关位置并因此相当于行星齿轮传动机构的第二工作位置的似稳态位置之间调整。稳态的第一开关位置适宜地是开关柄8的起始位置。似稳态的第二开关位置优选是开关柄8的压入位置。在稳态的起始位置上，联结弹簧9的力与开关柄8的位置变化反作用，从而开关柄8为使传动机构从第一工作位置切换到第二工作位置必须克服联结弹簧9的力调整。在相当于第二开关或工作位置的似稳态位置上，联结弹簧的力下降，但不等于零并对着起始位置的方向上，这样做的优点是，开关柄8仅需由操作者花费减少的力保持。但为达到似稳态的压入开关位置，操作者必须克服由联结弹簧产生的最大力。

图2示出参与变挡的构件的单独视图。开关柄8可旋转摆动地得到保持，但需要时它也可以如图1所示可平移移动地设置在外壳上，其中，为在不同的开关位置之间进行切换，必须构成相应旋转或平移的调整运动。

开关柄8通过第一连接元件10与联结弹簧9连接，联结弹簧则通过第二连接元件11与传动机构6的优选作为切换内齿圈构成的开关元件12连接。起始位置采用实线示出，该起始位置相当于联结弹簧9的稳态位置。开关柄8以及第一连接元件10的调整位置采用虚线示出，相当于调整行程的该调整位置表示联结弹簧9的似稳态第二位置。在起始位置上，行星齿轮传动机构6处于第一工作位置上，在调整位置上则处于第二工作位置上。

在一种实施方式中，开关柄8与联结弹簧9直接连接，从而可以取消连接元件10。在另一种实施方式中，开关柄8与连接元件11直接联结，该连接元件从它那方面与联结弹簧9连接；在该实施方式中，也可以取消连接元件10。

图3示出一种弹簧圈方式的联结弹簧9。联结弹簧9由锥形弯拱的封闭圈13以及用于安装在手持工具机的外壳上或传动机构外壳上的径向向外突出的、径直相对的支撑片14和15构成。以这种方式构成的联结弹簧9是亚稳态的弹簧元件，其可以在稳态的起始位置与似稳态的第二位置之间调整。

图4的实施例中也示出一种亚稳态的联结弹簧9，其由封闭圈13构成，但与第一实施例的区别在于盘形构成。圈13的外圆周上成形一体构成的弹簧臂16和17，它们各自弯折地构成并在安装位置上支撑在手持工具机的构件上。在联结弹簧以图2所示的方式调整时，弹簧臂16、17以及圈13产生弹簧力，这种弹簧力在稳态的起始位置与似稳态的位置之间过渡时超过最大值。

此外，图4的联结弹簧9上与图3的实施例中一样，成形由径向向外突出的、径直相对的支撑片14和15。两个弹簧臂16和17处于圈13的相同的上半部分内并以约30o的角距与上支撑片14相距。

此外，联结弹簧9的圈13的外圆周上成形有连接元件18，用于联结弹簧9与手持工具机的其他构件连接。例如，通过上面的连接元件18可与操作元件8或连接元件10（图2）产生连接并通过其下面的连接元件18连接到传动机构内。

图5示出亚稳态联结弹簧的力-行程弹簧特性曲线。左侧的起点20相当于联结弹簧的稳态起始位置，右侧标注的区域21相当于似稳态位置。在位置20与21之间切换时，必须克服最大力。在似稳态位置21上，弹簧特性曲线具有与最大力相比明显降低的力水平，但其却高于稳态的起始位置20。只要取消操作者的反作用力，弹簧特性曲线就如箭头所示那样从似稳态位置21向稳态位置20返回运动。

图6和7示出另一实施例。手持工具机1同样是蓄电池螺丝刀，具有作为传动机构外壳构成的外壳2，外壳内容纳通过驱动电动机驱动的传动机构，用于将电动机的驱动运动传递到从动轴上。传动机构6例如作为可以在不同工作位置之间切换的多级行星齿轮传动机构构成。工作位置之间的切换手动利用开关柄8进行，其中，开关柄8的开关运动通过连接元件或传递元件10传递到联结弹簧9上，该联结弹簧具有亚稳态的弹簧特性并可在相当于传动机构的第一工作位置的稳态位置与相当于传动机构的第二工作位置的似稳态位置之间切换。就此而言，图6和7的实施例相当于上述的第一实施例。

在第一实施例中联结弹簧9一体构成，而在图6和7的第二实施例中，联结弹簧9则包括两个单个弹簧21和22，它们相互作用并共同形成具有亚稳态弹簧特性的联结弹簧9。

第一单个弹簧21作为弹簧圈构成并包括封闭的圈13（图7），其上面设置连接元件18以及在连接元件18之间角度偏移的支撑和保持元件14和15，通过它们进行与外壳2的连接以及与连接和传递元件10和传动机构的开关件的连接。环形单个弹簧21具有双稳态的弹簧特性。

此外，第二单个弹簧22也是联结弹簧的构成部分，其中，第二单个弹簧22作为弹簧杆或弹簧夹构成并包括支承板23，通过该支承板单个弹簧22与外壳2连接，以及包括两个从支撑板23折弯地伸出的与支承板一体构成的弹簧夹24和25，它们在依据图6的安装状态下紧贴在第一单个弹簧21上和特别是与连接元件18在单个弹簧21的侧面区域内连接。两个弹簧夹24和25弯曲地构成并总体上共同大致形成半圆。

两个单个弹簧21和22功能上并联，由此产生一种与单个弹簧的特性不同的总弹簧特性。总特性相当于亚稳态的弹簧特性，而环形单个弹簧21相反作为双稳态的弹簧元件构成和作为弹簧夹构成的第二单个弹簧具有线性弹簧特性。

在安装位置上，第二单个弹簧22的弹簧夹24和25紧贴在第一单个弹簧21的圈13上，该第一单个弹簧一方面由连接或传递元件10加载和另一方面支撑在传动机构的开关件上。

Claims (20)

1.手持工具机，具有可在至少两个工作位置之间调整的可切换的机构，其中，所述可切换的机构构造成具有至少两个挡位的传动机构并且具有联结弹簧（9），所述联结弹簧（9）加载所述可切换的机构的至少一个机构构件，其特征在于，联结弹簧（9）作为亚稳态的联结弹簧（9）构成，其在第一工作位置上占据稳态的位置，并在第二工作位置上占据似稳态的位置，在该似稳态的位置上联结弹簧（9）施加比在稳态的位置上大的弹簧力，且施加比在两个工作位置之间的中间位置上小的弹簧力。

2.按权利要求1所述的手持工具机，其特征在于，通过可在两个与所述工作位置相应的开关位置之间调整的操作元件（8）达到工作位置，其中，操作元件（8）通过所述联结弹簧（9）加载所述可切换的机构的至少一个机构构件。

3.按权利要求1所述的手持工具机，其特征在于，联结弹簧（9）作为弹簧圈构成。

4.按权利要求3所述的手持工具机，其特征在于，弹簧圈作为整圆构成。

5.按权利要求3或4所述的手持工具机，其特征在于，弹簧圈具有锥形造型。

6.按权利要求3所述的手持工具机，其特征在于，弹簧圈具有至少一个突出的支撑元件，其与手持工具机（1）的构件接触。

7.按权利要求6所述的手持工具机，其特征在于，支撑元件作为支撑片（14、15）构成。

8.按权利要求6或7所述的手持工具机，其特征在于，支撑元件作为弹簧臂（16、17）构成。

9.按权利要求8所述的手持工具机，其特征在于，弹簧臂（16、17）折弯地构成。

10.按权利要求3或4所述的手持工具机，其特征在于，在弹簧圈上成形有径向向外伸出的连接元件（18）。

11.按权利要求1或2所述的手持工具机，其特征在于，所述可切换的机构作为行星齿轮传动机构（6）构成。

12.按权利要求1或2所述的手持工具机，其特征在于，联结弹簧（9）作为金属件构成。

13.按权利要求1或2所述的手持工具机，其特征在于，联结弹簧（9）作为一体构件构成。

14.按权利要求1所述的手持工具机，其特征在于，联结弹簧（9）多件式构成并包括至少两个相互作用的单个弹簧（21、22）。

15.按权利要求14所述的手持工具机，其特征在于，单个弹簧（21）作为双稳态的弹簧元件构成。

16.按权利要求14或15所述的手持工具机，其特征在于，单个弹簧（22）作为具有线性弹簧特性的弹簧元件构成。

17.按权利要求14或15所述的手持工具机，其特征在于，第一单个弹簧（21）作为弹簧圈并且第二单个弹簧（22）作为弹簧杆构成。

18.按权利要求14或15所述的手持工具机，其特征在于，每个单个弹簧（21、22）支撑在外壳（2）上。

19.按权利要求6所述的手持工具机，其特征在于，所述支撑元件与手持工具机（1）的外壳（2）接触。

20.按权利要求12所述的手持工具机，其特征在于，联结弹簧（9）作为板件构成。