动力工具 |
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| 申请号 | CN201310459748.3 | 申请日 | 2013-09-30 | 公开(公告)号 | CN103703916A | 公开(公告)日 | 2014-04-09 |
| 申请人 | 株式会社牧田; | 发明人 | 平林伸治; 市川佳孝; 柳原健也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种在具有 发动机 和 马 达的动 力 工具中实现合理的驱动的动力工具。 链锯 （100）是作为具有发动机（111）和电动马达（141）的动力工具而构成的。链锯（100）具有：最终 输出轴 （131），其用于驱动锯链（105）； 电池 组 （137），其用于向电动马达（141）供给 电流 ； 控制器 （139），其连接于电池组（137）； 传感器 （162、163），其用于检测包括发动机（111）和电动马达（141）在内的驱动机构的状态。而且，链锯（100）构成为能够利用发动机（111）和电动马达（141）同时驱动最终输出轴（131）的混合动力驱动来驱动锯链（105）。而且，构成为控制器（139）基于传感器（162、163）的检测结果来控制发动机（111）的驱动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种动力工具，其具有： |
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| 说明书全文 | 动力工具技术领域[0001] 本发明涉及一种用于驱动顶端工具的动力工具。 背景技术发明内容[0004] 发明要解决的问题 [0005] 但是，在日本特开2011－244724号公报所记载的割灌机中，作为驱动源的发动机和马达构成为分别独立驱动，因此当以一驱动源进行驱动时，另一驱动源停止。即，对于使用如割灌机这样的动力工具的操作者来说，当驱动一驱动源时，无需另一驱动源。于是，本发明的目的在于提供一种在具有发动机和马达的动力工具中实现合理的驱动的动力工具。 [0006] 用于解决问题的方案 [0007] 为了解决上述问题，采用本发明的动力工具的优选的技术方案，构成具有发动机和马达的动力工具。该动力工具具有：驱动轴，其用于驱动顶端工具；电池，其用于向马达供给电流；控制器，其连接于电池；以及驱动机构检测部件，其用于检测包括发动机和马达在内的、用于驱动上述驱动轴的驱动机构的状态。而且，动力工具构成为能够利用发动机和马达同时驱动驱动轴的混合动力驱动来驱动顶端工具。而且，控制器构成为基于驱动机构检测部件的检测结果来控制发动机的驱动。“控制发动机的驱动”指的是抑制发动机的转速、在发动机驱动的情况下抑制发动机的转速或停止发动机，优选包括在发动机未驱动的情况下限制发动机的起动。另外，控制器也可以基于驱动机构检测部件的检测结果来禁止发动机的驱动。“禁止发动机的驱动”指的是在发动机驱动的情况下停止发动机的驱动并在发动机未驱动的情况下限制发动机的起动而使其无法起动。 [0008] 采用本发明，能够提供一种发动机和马达同时驱动驱动轴的混合动力工具。另外，在混合动力工具中，在通过检测驱动机构的状态而得知驱动机构存在有异常的情况下，能够根据驱动机构的异常来控制发动机的驱动。即，能够提供一种具有驱动机构的检测机构的混合动力工具。驱动机构的异常优选包括发动机的动作不良、马达的动作不良、向发动机供给燃料的燃料供给系统的不良、向马达供给电流的电流供给系统的不良以及发动机和马达同时驱动的混合动力动作不良等。 [0010] 采用本技术方案，控制器在基于由第1传感器检测出的发动机的相关状态而判断为产生有发动机的动作不良的情况下，能够控制发动机的驱动。即，不产生发动机的动作不良就能够控制动力工具的驱动状态。 [0011] 采用本发明的动力工具的其他技术方案，构成为第1传感器在发动机起动之前检测出该发动机的状态，控制器基于第1传感器的检测结果来禁止发动机的驱动。 [0012] 采用本技术方案，由于第1传感器在发动机起动之前检测出发动机的状态，因此，尤其能够防止发动机起动时的发动机的动作不良。 [0013] 采用本发明的动力工具的其他技术方案，构成为第1传感器在发动机的驱动过程中检测出该发动机的状态，控制器基于第1传感器的检测结果来控制发动机的驱动。 [0014] 采用本技术方案，由于第1传感器在发动机的驱动过程中检测出发动机的状态，因此，尤其能够防止在发动机驱动过程中产生的发动机的动作不良。另外，优选“控制发动机的驱动”包括抑制发动机的转速和停止发动机的驱动。 [0015] 采用本发明的动力工具的其他技术方案，驱动机构检测部件具有第2传感器，该第2传感器用于检测马达的驱动状态。并且，构成为控制器基于第2传感器的检测结果来控制发动机的驱动。 [0016] 采用本技术方案，即使是在作为混合动力驱动机构的一驱动源的马达产生有异常的情况下，也能够控制发动机的驱动，能够抑制发动机的转速和／或能够停止发动机的驱动。即，在因马达而导致混合动力驱动机构未正常地驱动的情况下，能够恰当地控制混合动力驱动机构。另一方面，通过检测向马达供给的电流，能够检测马达的负荷。由此，能够通过马达的负荷检测出发动机未正常地驱动的情况。即，不直接检测发动机的状态就能够检测出发动机的状态。 [0017] 采用本发明的动力工具的其他技术方案，构成为控制器通过停止发动机的点火和／或停止对上述发动机供给燃料来禁止该发动机的驱动。 [0018] 采用本技术方案，在控制器禁止发动机的驱动的情况下，通过停止有助于发动机的驱动的例如发动机的点火、或中断有助于发动机的驱动的例如燃料的供给，能够禁止发动机的驱动。 [0019] 采用本发明的动力工具的其他技术方案，该动力工具具有通知部件，该通知部件用于通知发动机的驱动正被控制器控制的情况。作为通知部件，优选包括使用光、声音、振动等向动力工具的外部进行通知的部件。另外，作为通知部件，也可以用于通知发动机的驱动正通过将发动机的转速抑制为无法加工被加工材的程度而被控制的情况。 [0020] 采用本技术方案，能够向用户通知因混合动力驱动机构的动作不良而发动机正被控制器控制的情况。即，能够向用户通知发动机未正常地进行驱动的情况。 [0021] 发明的效果 [0023] 图1是表示本发明的实施方式的动力工具的整体结构的侧视图。 [0024] 图2是图1的II-II线的剖视图。 [0025] 图3是表示动力工具的驱动系统的框图。 具体实施方式[0026] 参照图1～图3详细地说明本发明的实施方式。本实施方式使用链锯作为动力工具的一例进行说明。如图1所示，链锯100是以主体壳体101、导杆103、前手柄106、后手柄107以及护手108为主体而构成的。在后述中，将链锯100的导杆103侧（图1的左侧）称为前侧，将链锯100的后手柄107侧（图1的右侧）称为后侧。 [0027] 主体壳体101构成用于形成链锯100的轮廓的主体部。导杆103配置为自主体壳体101向前方突出。锯链105以能够相对于导杆103装卸的方式安装在导杆103的外周部。通过使安装后的锯链105沿导杆103的外周旋转，从而进行切断被加工材的切断作业。 [0028] 前手柄106和护手108在链锯100的前侧连接于主体壳体101。另外，后手柄107在链锯100的后侧连接于主体壳体101。该链锯100构成为操作者握持前手柄106和后手柄107来进行切断作业。 [0029] 如图2所示，在主体壳体101内收纳有驱动机构部110。驱动机构部110是以发动机111和电动马达141为主体而构成的。该驱动机构部110构成为发动机111和电动马达141这两者的输出经由最终输出轴131向锯链105传递。即，链锯100是作为被不同种类的两种原动机、即发动机111和电动马达141驱动的混合动力式动力工具而构成的。 [0030] 发动机111作为往复式发动机而构成，且发动机111是以缸体113、活塞115、火花塞117、曲轴箱119、曲轴123以及连接杆125为主体而构成的。活塞115以能够在缸体113内滑动的方式配置在缸体113内。火花塞117在缸体113内配置在活塞115的上方。曲轴箱119以连接于缸体113的方式配置在缸体113的下方。曲轴123以能够相对于轴承121旋转的方式被轴承121支承并配置在曲轴箱119内。连接杆125连接活塞115和曲轴123。该发动机111是与本发明中的“发动机”相对应的实施结构例。 [0031] 曲轴123配置为沿与导杆103的延伸方向（图1的左右方向）相交叉的水平方向延伸。曲轴123的一侧（图2的左侧）配置为自主体壳体101向外侧突出。最终输出轴131借助滚针轴承133以能够相对于曲轴123相对旋转的方式安装于曲轴123的突出区域。 [0032] 在曲轴123的另一侧（图2的右侧）安装有与曲轴123一体地旋转的飞轮127。在飞轮127上借助联轴器安装有反冲起动器（省略图示）。由此，构成为操作者通过操作反冲起动器来起动发动机111。 [0033] 电动马达141是作为外转子型马达而构成的，并配置为与曲轴123同轴。该电动马达141是以定子芯143、定子线圈145、外转子147以及磁体149为主体而构成的。定子芯143是由磁性材料形成的圆盘状构件。该定子芯143隔着套筒143a被固定在缸体113和曲轴箱119的外表面。即，曲轴123贯穿套筒143a，由此，曲轴123构成为能够相对于被固定了的定子芯143旋转。定子线圈145卷绕在定子芯143上，通过通电而对定子芯143进行励磁。 [0034] 外转子147是具有底壁147b和圆筒状的周壁147a的杯状构件。周壁147a配置为包围定子芯143。磁体149以与定子芯143的外周面相对的方式配置在周壁147a的内周面。曲轴123贯通底壁147a，且底壁147a被固定于最终输出轴131。即，电动马达141的外转子147直接连结于最终输出轴131，由此，能够将电动马达141的输出向最终输出轴131传递。另外，在外转子147的外侧，用于检测外转子147的位置的未图示的位置传感器配置在外转子147的周向上的3个规定位置。该电动马达141是与本发明中的“马达”相对应的实施结构例。 [0035] 离心离合器151以与曲轴123一体地旋转的方式配置在曲轴123与外转子147之间。离心离合器151利用由曲轴123的旋转所产生的离心力使离合器瓦（日文：クラッチシュー）151a向旋转径向外侧移动，进而抵接于外转子147的周壁147a的内周面，由此，将曲轴123的旋转力向外转子147传递。即，离心离合器151在曲轴123的转速低于规定的转速的状态下无法将曲轴123的旋转向外转子147传递。另一方面，在曲轴123的旋转超过了规定的转速的状态下能够将曲轴123的旋转向外转子147传递。 [0036] 如图1所示，后手柄107由上侧部分107a、下侧部分107b以及电池安装部107c构成。节气门杆135和控制器139配置于后手柄107。另外，后手柄107构成为电池组137以能够相对于电池安装部107c装卸的方式安装于电池安装部107c。在电池组137内储存有用于驱动电动马达141的电力。该电池组137是与本发明中的“电池”相对应的实施结构例。 [0037] 如图3所示，控制器139连接于发动机111、电动马达141、节气门杆135、模式切换开关136、电池组137、系统诊断开关160、LED161、传感器162以及传感器163。另外，传感器162连接于发动机111，传感器163连接于电动马达141。该控制器139是与本发明中的“控制器”相对应的实施结构例。 [0038] 控制器139是用于驱动发动机111和电动马达141的控制装置。即，控制器139通过从电池组137向电动马达141供给电流来控制电动马达141的驱动。另一方面，控制器139构成为基于节气门杆135的操作量来调节向发动机111供给的燃料和空气的混合比。由此，基于节气门杆135的操作量来调整发动机111的输出（转速）。另外，控制器139基于由模式切换开关136选择的模式而将链锯100的驱动模式切换为第1模式～第3模式。即，在第1模式中，由发动机111和电动马达141驱动锯链105。在第2模式中，仅由发动机 111驱动锯链105。进而，在第3模式中，仅由电动马达141驱动锯链105。 [0039] 在选择了第1模式的情况下，当操作节气门杆135时，发动机111和电动马达141被同时驱动。当曲轴123的转速超过规定的转速时，离心离合器151工作而将曲轴123的旋转向外转子147传递。由此，利用发动机111和电动马达141来驱动最终输出轴131。即，链锯100利用发动机111和电动马达141这两者的驱动来驱动锯链105。该最终输出轴131是与本发明中的“驱动轴”相对应的实施结构例。 [0040] 在选择了第2模式的情况下，当操作节气门杆135时，仅发动机111被驱动。当曲轴123的转速超过规定的转速时，离心离合器151工作而将曲轴123的旋转向外转子147传递。由此，发动机111借助外转子147来驱动最终输出轴131。即，链锯100仅利用发动机111的驱动来驱动锯链105。此时，通过外转子147旋转而使电动马达141作为发电机来进行工作，从作为发电机的电动马达141向电池组137供给电流。由此，对电池组137进行充电。 [0041] 在选择了第3模式的情况下，当操作节气门杆135时，仅电动马达141被驱动。由此，电动马达141的外转子147驱动最终输出轴131。即，链锯100仅利用电动马达141的驱动来驱动锯链105。 [0042] 系统诊断开关160是用于检测包括发动机111和电动马达141在内的、与发动机111和电动马达141的驱动相关的混合动力驱动机构的状态的开关。即，当操作系统诊断开关160时，控制器139检测混合动力驱动机构的各元件的状态。 [0043] 具体地说，当在发动机111起动前操作系统诊断开关160时，传感器162检测节气门杆135的导通状态和向发动机111供给的燃料的余量。在节气门杆135始终处于导通状态的情况下，控制器139做出节气门杆135发生故障的判断，从而禁止发动机111的起动。另外，在燃料的余量为规定量以下的情况下，控制器139也禁止发动机111的起动。即，以如下方式进行控制：传感器162检测发动机111的相关状态，控制器139根据检测结果禁止发动机111的驱动。 [0044] 在发动机111起动后，传感器162每规定时间地检测燃料的余量。在燃料的余量为规定量以下的情况下，控制器139进行控制以停止发动机111的驱动。在该情况下，控制器139也停止电动马达141的驱动。该传感器162是与本发明中的“第1传感器”相对应的实施结构例。 [0045] 另外，在发动机111起动后，传感器163检测向电动马达141供给的电流。在向电动马达141供给的电流值大于规定的阈值的情况下，控制器139做出电动马达141的负荷较大的判断。换言之，判断为因发动机111的负荷小于设定值而使电动马达141的负荷增大。因而，控制器139做出发动机111产生动作不良的判断而进行控制以停止发动机111和电动马达141的驱动。该传感器163是与本发明中的“第2传感器”相对应的实施结构例。另外，传感器162和传感器163是与本发明中的“驱动机构检测部件”相对应的实施结构例。 [0046] 禁止发动机111的驱动的方法是通过中断对发动机111供给燃料或停止发动机111的点火来进行的。即，控制器139通过中断向发动机111供给燃料的供给路径而中断燃料的供给。或者，控制器139通过控制火花塞117来停止火花塞117的点火，从而禁止发动机111的驱动。 [0047] 控制器139在禁止了发动机111的驱动的情况下点亮LED161，向外部通知已禁止了发动机111的驱动。在于发动机111起动前禁止了发动机111的驱动的情况下，控制器139使LED161以高速闪烁。另一方面，在于发动机111起动后停止了发动机111和电动马达141的驱动的情况下，控制器139使LED以低速闪烁。即，能够根据LED161的点灯方法来通知发动机111的被停止时的各状态。另外，LED161也可以构成为根据发动机111的被停止时的各状态来改变点灯的颜色。该LED161是与本发明中的“通知部件”相对应的实施结构例。 [0048] 采用以上的本实施方式，能够利用传感器162和传感器163来检测作为混合动力驱动机构的发动机111、电动马达141、发动机111和电动马达141的驱动系统的异常。由此，能够在发动机111起动前禁止发动机111的驱动。或者，能够在发动机111驱动中停止发动机111的驱动。即，能够避免在异常的状态下驱动链锯100的发动机111。 [0049] 另外，采用本实施方式，通过传感器163检测电动马达141的负荷状态，能够检测出发动机111的异常。即，利用传感器162不仅能够直接检测发动机111的状态，还能够从电动马达141间接地检测发动机111状态。因而，即使是在一传感器发生故障的情况下，也能够可靠地检测出发动机111的异常，能够安全地禁止发动机111的驱动。 [0050] 另外，采用本实施方式，能够利用LED161通知已禁止了发动机111的驱动的情况。另外，能够根据LED161的发光状态恰当地通知发动机111处于无法驱动时的各状态。 [0051] 另外，采用本实施方式，通过将控制器139配置在后手柄107的下侧部分107b，能够将控制器139配置为与产生热量的发动机111、电动马达141隔离。即，能够保护控制器139免受热的损伤。另外，同样地，通过将电池安装部107c配置在与发动机111、电动马达 141隔离的后手柄107的顶端区域内，能够保护安装后的电池组137免受热的损伤。特别是通过这样地配置，能够有效地保护比控制器139更需保护而免受热的损伤的大容量的电池组137。 [0052] 另外，采用本实施方式，在电动马达141不驱动最终输出轴131的情况下，能够将电动马达141用作发电机。即，无需在链锯100设置电动马达141和发电机这两者，能够使链锯100轻量化和小型化。 [0053] 另外，采用本实施方式，能够选择第1模式～第3模式来驱动最终输出轴131、即锯链105。因而，通过根据作用于锯链105的负荷来切换驱动模式，能够切换链锯100的输出。其结果，能够提高能量效率。 [0054] 另外，采用本实施方式，由于将外转子型的马达设置为电动马达141，因此不增大电动马达141的大小就能够获得较大的输出转矩。其结果，能够使链锯100小型化。 [0055] 在上述内容中，传感器162连接于发动机111和节气门杆135，但是并不限定于此。例如，传感器162也可以构成为连接于模式切换开关136、电池组137。而且，传感器162也可以构成为用于检测模式切换开关136的导通状态、电池组137的电压。而且，在判断为模式切换开关136异常的情况下、电池组137的电压较低的情况下，控制器139也可以构成为用于禁止发动机111的驱动。 [0056] 另外，在上述内容中，传感器163连接于电动马达141，但是并不限定于此。由于电动马达141是作为外转子型的马达而构成的，因此用于控制外转子147的旋转的传感器也可以用于检测向电动马达141供给的电流。即，也可以构成为，不设置传感器163，而是由电动马达141的驱动所必须的传感器来检测电动马达141的负荷。 [0057] 另外，在上述内容中，作为通知部件而设置了LED161，但是并不限定于此。例如，也可以在链锯100上设置发出声音的扬声器、产生振动的致动器。如此一来，能够利用声音、振动来向外部通知已禁止了发动机111的驱动的情况。 [0058] 另外，在上述内容中，构成为在于发动机111起动后产生有发动机111的动作不良的情况下，控制器139用于停止发动机111的驱动，但是并不限定于此。例如，控制器139也可以控制发动机111而使发动机111的转速降低（限制）至无法以锯链105加工被加工材的程度。即，也可以构成为控制器139基于传感器162、163的检测结果来控制发动机111的驱动。通过降低发动机111的转速，能够向外部通知发动机111正被控制器139控制的情况，换言之，能够向外部通知发动机111未正常地驱动的情况。 [0059] 另外，在上述内容中，虽然将电动马达141设为外转子型的马达，但是并不限定于此，也可以使用内转子型的马达。另外，也能够将离心离合器151变更为电磁离合器。 [0060] 另外，在上述内容中，虽然本发明构成为利用第1模式～第3模式驱动最终输出轴131、即锯链105，但是并不限定于此。例如，链锯100也可以为仅具有第1模式即可，而不具有第2模式和第3模式。 [0061] 另外，在上述内容中，将链锯100用作动力工具进行了说明，但是也能够将本发明应用于其他的动力工具。只要具有发动机和马达，也能够将本发明应用于割灌机、冲击式钻机、圆锯等动力工具。 [0062] （实施方式的各构成元件与本发明的各构成元件间的对应关系） [0063] 本实施方式表示用于实施本发明的技术方案的一例。因而，本发明并不限定于本实施方式的结构。另外，以下表示本实施方式的各构成元件与本发明的各构成元件间的对应关系。 [0064] 链锯100是与本发明的“动力工具”相对应的结构的一例。 [0065] 发动机111是与本发明的“发动机”相对应的结构的一例。 [0066] 发动机111是与本发明的“驱动机构”相对应的结构的一例。 [0067] 电动马达141是与本发明的“马达”相对应的结构的一例。 [0068] 电动马达141是与本发明的“驱动机构”相对应的结构的一例。 [0069] 最终输出轴131是与本发明的“驱动轴”相对应的结构的一例。 [0070] 第1模式是与本发明的“混合动力驱动模式”相对应的结构的一例。 [0071] 电池组137是与本发明的“电池”相对应的结构的一例。 [0072] 控制器139是与本发明的“控制器”相对应的结构的一例。 [0073] LED161是与本发明的“通知部件”相对应的结构的一例。 [0074] 传感器162是与本发明的“驱动机构检测部件”相对应的结构的一例。 [0075] 传感器162是与本发明的“第1传感器”相对应的结构的一例。 [0076] 传感器163是与本发明的“驱动机构检测部件”相对应的结构的一例。 [0077] 传感器163是与本发明的“第2传感器”相对应的结构的一例。 [0078] 鉴于以上的发明的主旨，本发明的作业工具能够构成为下述方式。 [0079] （方式1） [0080] “根据技术方案1～7中的任一项所述的动力工具，其特征在于， [0081] 该动力工具还具有仅以上述马达驱动上述驱动轴的马达驱动模式和仅以上述发动机驱动上述驱动轴的发动机驱动模式， [0082] 通过选择性地切换进行上述混合动力驱动的混合动力驱动模式、上述马达驱动模式、上述发动机驱动模式，上述顶端工具被驱动。” [0083] 附图标记说明 [0084] 100、链锯；101、主体壳体；103、导杆；105、锯链；106、前手柄；107、后手柄；107a、上侧部分；107b、下侧部分；107c、电池安装部；108、护手；110、驱动机构部；111、发动机；113、缸体；115、活塞；117、火花塞；119、曲轴箱；121、轴承；123、曲轴；125、连接杆；127、飞轮；131、最终输出轴；133、滚针轴承；135、节气门杆；136、模式切换开关；137、电池组； 139、控制器；141、电动马达；143、定子芯；143a、套筒；145、定子线圈；147、外转子；147a、周壁；147b、底壁；149、磁体；151、离心离合器；151a、离合器瓦；160、系统诊断开关；161、LED；162、传感器；163、传感器。 |
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