專利名稱：具有帶易連接和解除機構(gòu)的電池組的電氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣裝置，如被構(gòu)造為容納可拆卸電池組的無繩動力工具或電池充電器。
背景技術(shù)：
電池組，特別是那些被構(gòu)造為與手持式動力工具一同使用的電池組經(jīng)常是可拆卸的，從而利于再充電并且允許借助多個電池組使得工具可持續(xù)使用。因此在使用期間電池組被牢牢地固定于工具，電池組和工具協(xié)同作
用以形成閂鎖機構(gòu)。例如，美國專利US 5,213,913描述了被置于電池組的相反側(cè)上從而與工具把手內(nèi)的閂鎖臺肩協(xié)同作用的閂鎖件。連接這樣的電池組僅需要最小的軸向插入力。但是，解除工具更為復(fù)雜，因為使用者必須握住電池組周圍從而擠壓電池組相對側(cè)上找到的按鈕同時軸向抽出電池組。該操作對于一些使用者來說比較困難，特別是那些手比較小或握力不足的使用者，并且特別是對于更牢固地固定于裝置外殼的較重電池組來說需要極大的力。這樣的電池組還傾向于大于所需要的大小以容納沿電池組的外表面樞轉(zhuǎn)的閂鎖機構(gòu)。得到結(jié)構(gòu)更簡潔且不要求使用者太費勁的鎖定和接觸機構(gòu)的電池組是很有用的。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一種例如可為動力工具或電池充電器的電氣裝置。它包括限定用于容器電池組的空腔的裝置本體，其中所述電池組包括臂和套管，所述套管至少部分圍繞所述臂以使所述套管相對所述臂沿旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)。在這樣的設(shè)計中，電池組的用于插入或卸除電池組的相同部分是可旋轉(zhuǎn)的，并且這樣的旋轉(zhuǎn)是閂鎖機構(gòu)的關(guān)鍵部分。這樣的優(yōu)點在于使用者只用一只手就可方便地插入和卸除電池組。此外，因為閂鎖機構(gòu)涉及并非向內(nèi)和向外樞轉(zhuǎn)閂鎖機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，電池組的直徑可被最小化。
該閂鎖機構(gòu)在電池組設(shè)計中制造和實施成本低廉，因為它包括位于套管上且與裝置本體上的閂鎖件協(xié)同作用并且在空腔內(nèi)將電池組固定于裝置 本體的閂鎖件。
如果電池到空腔內(nèi)的插入能夠自動地與閂鎖系統(tǒng)接合，那么電池組的 閂鎖被簡化。這樣，電池組本體上的閂鎖件與空腔上的閂鎖件優(yōu)選具有傾 斜面，這樣當(dāng)電池組被軸向插入時，閂鎖件的碰撞傾向于驅(qū)動套管旋轉(zhuǎn)以 抵抗彈簧的偏壓力。由于進一步的軸向插入，閂鎖件不再接觸，因此偏壓 力驅(qū)動彈簧恢復(fù)原始方向，其中閂鎖件將電池組固定于空腔內(nèi)。
因為電池組本體與臂不可旋轉(zhuǎn)地接合，并且它們以離散方向被一同插 入裝置本體內(nèi)，所以它們提供了用于旋轉(zhuǎn)承載閂鎖機構(gòu)的套管的錨固器。 這是很有用的，從而當(dāng)電池組被容納于空腔內(nèi)時，盡管套管與裝置本體接 觸，套管相對裝置本體可旋轉(zhuǎn)。
位于電池組本體上的電池組對準(zhǔn)機構(gòu)與裝置本體的空腔內(nèi)的裝置對準(zhǔn)
機構(gòu)協(xié)同作用，從而阻止電池組本體相對所述裝置本體旋轉(zhuǎn)。這樣，電池 組本體與所述裝置本體接觸并且不能相對所述裝置本體旋轉(zhuǎn)。因為它們不
可旋轉(zhuǎn)地接合，當(dāng)電池組被容納于空腔內(nèi)時，電池組臂也不能相對所述裝 置本體旋轉(zhuǎn)。在電池組臂完全被套管圍繞的情形下，它也不能接觸所述裝 置本體。電池組本體與裝置本體之間的離散接合確保了套管上的閂鎖件被 適當(dāng)?shù)囟ㄎ粡亩c空腔內(nèi)的相應(yīng)部件互相作用。
彈簧將套管偏壓進入相對臂的第一位置，并且其包括電池組的靜止位 置和閂鎖位置。彈簧提供了閂鎖力，并且克服該彈簧力是插入或卸除電池 組所必需的。優(yōu)選使用僅需要最小扭矩的彈簧，因為這簡化了插入和卸除， 但是仍然足以固定電池組。
彈簧被置于所述套管與所述臂之間的密封隔間內(nèi)，這樣它就不受到使 用者和外部元件的影響。這還改進了電池組的外觀，使其看起來更簡潔和 漂亮。
這樣套管可方便地被抓持從而插入或解除電池組，促進抓持的機構(gòu)位 于套管上。這是很重要的，因為電池組可能的旋轉(zhuǎn)控制比在相同的電池組 上接合一個或多個按鈕需要更好的抓持。
為有助于從裝置彈射出電池組，可在裝置本體的空腔內(nèi)設(shè)置彈簧。盡 管這樣的彈簧為電池組的插入提供了一些阻力，但它有利于電池組的卸除。
5在第一個實施例中，電池組還包括固定于臂并且將套管固定于臂和電 池組本體的端板。這就使得使用者可能僅用手掌就方便地插入電池組。當(dāng) 用手掌提供軸向插入力時，套管而非端板旋轉(zhuǎn)，從而接合閂鎖機構(gòu)，導(dǎo)致 電池組的"自動"閂鎖。
在另一個實施例中，套管不使用端板被直接固定于臂。這樣的優(yōu)點在 于只需更少的部件就可得到同樣的閂鎖和解除機構(gòu)。
本發(fā)明優(yōu)選用于將電池組固定于動力工具或電池充電器，因為在這兩 種情形下在電池觸頭與裝置本體觸頭之間的牢固電連接是很重要的。在這 兩種情形下，較小的尺寸通常被認(rèn)為是優(yōu)選的并且方便的鎖定和解除機構(gòu) 是很有用的，因此使用者可方便地工作而無不必要的中斷。
用于將電池組插入電氣裝置的方法對于使用者來說很方便，并且包括 如下步驟首先將電池組插入電氣裝置的裝置本體的空腔內(nèi)，相對電池組 臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸手動旋轉(zhuǎn)電池組的套管同時進一步插入電池組，接著釋放套 管，從而套管上的至少一個閂鎖件與裝置本體上的至少一個閂鎖件接合。 可選地，根據(jù)某些實施例，使用者不需要手動旋轉(zhuǎn)電池組的套管，而是只 需要為端板提供軸向插入力。盡管如此，由于閂鎖件的傾斜面，套管將旋 轉(zhuǎn)。這種情形下， 一旦電池組已被完全插入，套管將自動地旋轉(zhuǎn)回閂鎖位 置。
用于將電池組從電氣裝置卸除的方法對于使用者也是很方便的，并且 包括如下步驟相對電池組臂圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)電池組的套管從而使套管上 的至少一個閂鎖件從裝置本體上的至少一個閂鎖件脫離，并且從電氣裝置 內(nèi)的空腔拔出電池組。
當(dāng)電氣裝置為手持式動力工具時，優(yōu)選將空腔設(shè)置在用于抓持手持式 動力工具的把手內(nèi)。工具的這部分經(jīng)常是部分中空的，并且將電池的重量 包括在把手內(nèi)有助于更好更均勻地分配工具的重量，因此在使用中工具更 耐用。限定用于容納可拆卸電池組的空腔的裝置本體自身可為把手，或可 為把手的一部分，或可被置于把手內(nèi)，在這種情形下把手可具有用于提供 抓持表面的分離的外殼。


6圖1為動力工具和電池充電器的透視圖，裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由虛線所示。
圖2為帶有插入式電池組的電氣裝置的裝置本體部分的透視圖。
圖3為用于電氣裝置的電池組的透視圖。
圖4為電氣裝置的電池組和裝置本體部分的分解透視圖。
圖5為圖2的電池組的截面圖。
圖6為電池組的透視圖，其中套管用虛線示出。
圖7為僅部分插入電氣裝置的裝置本體部分內(nèi)的電池組的透視圖。
圖8A為示出電池組插入電氣裝置期間閂鎖件之間的相對運動的示意 圖。示出相對移動時，也用虛線示出了移動元件的初始位置。
圖8B為示出電池組與電氣裝置閂鎖期間閂鎖件之間的相對運動的示 意圖。示出相對移動時，也用虛線示出了移動元件的初始位置。
圖8C為示出電池組從電氣裝置卸除期間閂鎖件之間的相對運動的示 意圖。示出相對移動時，也用虛線示出了移動元件的初始位置。
圖9為電池組的第二個實施例的截面圖。
具體實施例方式
可被構(gòu)造為與電池組一同使用的電氣裝置如圖1所示。例如，示例性 的手持式動力工具10 (這種情形下為鉆機)被構(gòu)造為具有限定空腔14的裝 置本體部分12，可拆卸電池組16可被插入該空腔并固定(見圖2和3)。 類似地，電池充電器17可具有相似的特征，此處不再詳述，但其可包括用 于容納這樣的可拆卸電池組16的一個或多個空腔18。在動力工具10的情 形下，空腔14優(yōu)選基本位于工具的操作期間用于抓持動力工具10的把手 13內(nèi)。下面的描述涉及可組合到多種電氣裝置的任一種內(nèi)的發(fā)明，其優(yōu)選 構(gòu)造有例如允許無繩操作或允許電池組16的充電或存儲這樣的可拆卸電池 組16。
電池組16的第一實施例包括電池19和被電池組本體22和電池組臂24 所圍繞的相關(guān)電池觸頭保護器20，該本體22和臂24作為這些元件的外殼， 并且通過電池組本體22內(nèi)的閂鎖26與電池組臂24內(nèi)的空腔28協(xié)同作用 將這些元件固定在一起，因此它們之間沒有相對運動(見圖4)。當(dāng)然，其 它用于固定電池19的機殼的機構(gòu)也是可能的。根據(jù)密封所需的持久度或緊密度，電池組本體22和電池組臂24可選地借助分離的粘合劑材料如膠水 并且使用或不使用用于閂鎖的結(jié)構(gòu)化機構(gòu)如通過使用超聲波悍接以及借助 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它方法被固定。
電池組臂24具有其上安裝可旋轉(zhuǎn)套管32的通常圓柱形的外表面30。 套管32具有當(dāng)電池組16固定于電氣裝置10時插入空腔14內(nèi)的直徑較小 的第一部分34以及從空腔14突出的直徑較大的第二部分36 (比較圖2和 3)。
盡管在示出的實施例中，電池組臂24為圓柱形，但它不需要具有圓柱 體中那樣的平滑外表面。它可為其它通常的圓柱形，只要它能為套管32的 旋轉(zhuǎn)提供支撐面即可，這在下面將進一步描述。類似地，所示實施例中的 套管32幾乎完全地圍繞電池組臂24，但它僅需要部分地圍繞臂24，因此 電池組臂24為套管32的旋轉(zhuǎn)提供支撐面。
端板38借助螺釘40被固定于電池組臂24的突出軸部分42。其它機構(gòu) 如鉚釘或塑料閂鎖也同樣可將端板38固定于電池組臂24。套管32具有環(huán) 繞電池組臂24的圈環(huán)46的環(huán)形內(nèi)臺肩44 (見圖5)。這樣，套管32不直 接地固定于任何部件，而是被夾在端板38和電池組臂24之間。端板38不 相對于電池組臂24旋轉(zhuǎn)，因為突出物48被容納于電池組臂24的突出軸部 分42的凹槽50內(nèi)。
套管32可繞通?？v向穿過電池組臂24中央并且在優(yōu)選實施例中還穿 過整個電池組16的中央的旋轉(zhuǎn)軸52旋轉(zhuǎn)。整個電池組16通常沿該旋轉(zhuǎn)軸 52對稱并非本發(fā)明的必要特征，并且可選地，電池組套管32和電池組臂 24可以偏離電池組16的其它部分。
盡管套管32是可旋轉(zhuǎn)的，但是它被巻繞在電池組臂24的突出軸部分 42上并且位于被套管32和電池組臂24限定的通常密封的環(huán)形隔間56內(nèi)的 扭簧54逆時針偏壓抵抗旋轉(zhuǎn)。偏壓的方向(順時針或逆時針)僅僅是一種 設(shè)計選擇的問題。
扭簧54的一個末端固定于從電池組臂24突起的突出物58，并且另一 端固定于套管32內(nèi)表面上的擱板60 (見圖6)。雖然優(yōu)選金屬扭簧54并且 其自身非常適合于隔間56的形狀，但只要具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)特征能夠配合且安 置彈簧元件，也可使用其它類型的彈簧元件如壓簧或板簧。塑料彈簧和/或彈性材料也是可能用于偏壓套管32的機構(gòu)。
裝置本體部分12內(nèi)的空腔14通過連接在一起從而固定裝置觸頭保持 器66的第一和第二裝置本體部分外殼62、 64形成。裝置本體部分12可選 地具有整體結(jié)構(gòu)。當(dāng)電池組插入空腔14時，電池觸頭保持器20與裝置觸 頭保持器66電接觸，這又形成與裝置電子設(shè)備(未示出)的電連接。
空腔14應(yīng)當(dāng)與電池組本體22的形狀互補，這樣電池組16可沿至少一 個方向被插入從而插入軸通常沿著套管32的旋轉(zhuǎn)軸52。
但是，電池組16應(yīng)當(dāng)是僅沿多個離散方向可插入的。換句話說，電池 組本體22 —旦插入空腔14就應(yīng)當(dāng)不再相對裝置本體部分12可旋轉(zhuǎn)。這借 助作為電池組本體22上對準(zhǔn)件的肋條68和作為空腔14內(nèi)對準(zhǔn)件的互補狹 縫70來實現(xiàn)?？蛇x地，電池組本體22和空腔14成形為多邊形，從而該多 邊形的各面作為對準(zhǔn)件。
電池組本體22應(yīng)當(dāng)借助肋條68和狹縫70與裝置本體部分12接觸， 肋條和狹縫的尺寸可被做成使得允許用極小的摩擦阻力進行插入和卸除， 但一旦電池組16被完全插入，優(yōu)選足夠密合從而確保以最小的間隙牢固配 合。
因為電池組臂24固定于電池組本體22，它也不相對于裝置本體部分 12旋轉(zhuǎn)。因為它完全被套管32圍繞，所以它也不接觸裝置本體部分12。
為了完全地插入裝置本體部分12,電池組16的套管32需要對抗彈簧 54的力從而相對電池組本體22和電池組臂24旋轉(zhuǎn)。這是因為當(dāng)電池組插 入可能的離散方向之一時，具有將與內(nèi)臺肩74接觸的突出物72 (見圖7)。
但是，突出物72和臺肩74都被構(gòu)造為帶有傾斜面76和78，分別用角 度77和79表示。由于以箭頭80的方向沿軸52的插入力(見圖8A)，在 突出物72與臺肩74之間的凸輪系統(tǒng)動作驅(qū)動套管32相對電池組本體22 和電池組臂24逆時針旋轉(zhuǎn)并且對抗彈簧54的力。這樣，突出物72通常沿 箭頭82的方向移動。由于進一步的軸向移動，突出物72跳過內(nèi)臺肩74并 且彈簧54的力驅(qū)動套管32順時針旋轉(zhuǎn)，這樣突出物通常沿箭頭84的方向 移動(見圖8B)。如上所述，偏壓的方向是順時針或逆時針是一種設(shè)計選 擇的問題，并且很清楚可如何翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)作用于一個或其它方向的 力。
9套管32的旋轉(zhuǎn)實際上是自轉(zhuǎn)，只要使用者施加的力僅為軸向力。在所 示的實施例中，傾斜面76和78的角度77和79大致為45度。為了以最小 的軸向力實現(xiàn)有效自轉(zhuǎn)，優(yōu)選這些角度為45度或更大。
因此突出物72和內(nèi)臺肩74包括防止電池組16軸向移動的閂鎖件，除 非使用者旋轉(zhuǎn)套管32從而分離閂鎖件。如果使用者逆時針旋轉(zhuǎn)套管32，從 而突出物通常沿箭頭86的方向移動并且以箭頭88的方向沿軸52向外移開 的話，電池組16可被卸除(見圖8C)。也可考慮具有可選形狀的閂鎖件。 雖然閂鎖件按所示實施例中類似地成形，但并不必須是這樣。此外，如果 只有一個閂鎖件具有傾斜面，那么本發(fā)明可類似地操作。
如果需要彈射出電池組16，這可通過組合有對抗電池組16插入的壓縮 彈簧90來實現(xiàn)，并且一旦電池組16被連接，該彈簧可被壓縮和預(yù)加載。
本發(fā)明的第二實施例如圖9所示。在該設(shè)計中，端板38被省略并且套 管92改為被螺釘50直接固定于臂24。
因為第二套管部分36通常為圓柱形的，它優(yōu)選具有促進抓持的機構(gòu)， 如用于固定使用者手指端的凹面94。可提供更少或更多這樣的促進抓持機 構(gòu)。但是，因為第二套管部分36從不插入空腔14，它不需要為圓柱形的， 包括平面或不規(guī)則表面的多種可能形狀也是可能的，這樣離散的和額外的 促進抓持機構(gòu)不是必需的。表面覆蓋物如軟抓持彈性材料也可施加于套管 32作為促進抓持機構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電氣裝置，包括限定用于容納電池組(16)的空腔(14)的裝置本體(12)；其中所述電池組(16)包括臂(24)和至少部分地圍繞所述臂(24)的套管(32，92)；其特征在于，所述套管(32，92)相對所述臂(24)沿旋轉(zhuǎn)軸(52)是可旋轉(zhuǎn)的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電氣裝置，其特征在于，套管(32， 92)上 的閂鎖件(72)與位于裝置本體(12)上且位于空腔(14)內(nèi)的閂鎖件(74) 協(xié)同作用以將電池組(16)固定于裝置本體(12)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣裝置，其特征在于，套管(32， 92)上 的閂鎖件(72)和裝置本體(12)上的閂鎖件(74)具有傾斜面(76， 78)。
4. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，當(dāng)電池 組(16)被容納于空腔(14)內(nèi)時，套管(32， 92)接觸所述裝置本體(12) 并且相對所述裝置本體(12)可旋轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，當(dāng)電池 組(16)被容納于空腔(14)內(nèi)時，不可旋轉(zhuǎn)地與所述臂(24)接合的電 池組本體(22)接觸所述裝置本體(12)并且不能相對所述裝置本體(12) 旋轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，位于電 池組本體(22)上的電池組對準(zhǔn)機構(gòu)(68)與位于裝置本體(12)的空腔(14)內(nèi)的裝置對準(zhǔn)機構(gòu)(70)協(xié)同作用，從而阻止電池組本體(22)相 對所述裝置本體(12)旋轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，偏壓機 構(gòu)(54)驅(qū)動套管(32， 92)相對所述臂(24)進入第一位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電氣裝置，其特征在于，所述偏壓機構(gòu)(54) 位于所述套管(32， 92)與所述臂(24)之間的密封隔間(56)內(nèi)。
9. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，促進抓 持機構(gòu)(94)位于套管(32， 92)上。
10. 根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，電池組 (16)還包括固定于臂(24)并且將套管(32)固定于臂(24)和電池組本體(22)的端板(38)。
11.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置，其特征在于，電氣裝 置為手持式動力工具(10)并且空腔(14)基本位于用于抓持手持式動力 工具(10)的把手(13)內(nèi)。
12. —種與根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的電氣裝置一同使用的電 池組。
全文摘要
一種電氣裝置，包括限定用于容納電池組的空腔的裝置本體，其中所述電池組包括臂和至少部分地圍繞所述臂的套管，并且其中所述套管相對所述臂沿旋轉(zhuǎn)軸是可旋轉(zhuǎn)的。
文檔編號H01M2/10GK101494281SQ200910009629
公開日2009年7月29日 申請日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者M·盧茨, M·阮, R·諾 申請人:羅伯特·博世有限公司