专利名称：具有带易连接和解除机构的电池组的电气装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气装置，如被构造为容纳可拆卸电池组的无绳动力工具或电池充电器。
背景技术：
电池组，特别是那些被构造为与手持式动力工具一同使用的电池组经常是可拆卸的，从而利于再充电并且允许借助多个电池组使得工具可持续使用。因此在使用期间电池组被牢牢地固定于工具，电池组和工具协同作
用以形成闩锁机构。例如，美国专利US 5,213,913描述了被置于电池组的相反侧上从而与工具把手内的闩锁台肩协同作用的闩锁件。连接这样的电池组仅需要最小的轴向插入力。但是，解除工具更为复杂，因为使用者必须握住电池组周围从而挤压电池组相对侧上找到的按钮同时轴向抽出电池组。该操作对于一些使用者来说比较困难，特别是那些手比较小或握力不足的使用者，并且特别是对于更牢固地固定于装置外壳的较重电池组来说需要极大的力。这样的电池组还倾向于大于所需要的大小以容纳沿电池组的外表面枢转的闩锁机构。得到结构更简洁且不要求使用者太费劲的锁定和接触机构的电池组是很有用的。
发明内容
描述了一种例如可为动力工具或电池充电器的电气装置。它包括限定用于容器电池组的空腔的装置本体，其中所述电池组包括臂和套管，所述套管至少部分围绕所述臂以使所述套管相对所述臂沿旋转轴可旋转。在这样的设计中，电池组的用于插入或卸除电池组的相同部分是可旋转的，并且这样的旋转是闩锁机构的关键部分。这样的优点在于使用者只用一只手就可方便地插入和卸除电池组。此外，因为闩锁机构涉及并非向内和向外枢转闩锁机构的旋转，电池组的直径可被最小化。
该闩锁机构在电池组设计中制造和实施成本低廉，因为它包括位于套管上且与装置本体上的闩锁件协同作用并且在空腔内将电池组固定于装置 本体的闩锁件。
如果电池到空腔内的插入能够自动地与闩锁系统接合，那么电池组的 闩锁被简化。这样，电池组本体上的闩锁件与空腔上的闩锁件优选具有倾 斜面，这样当电池组被轴向插入时，闩锁件的碰撞倾向于驱动套管旋转以 抵抗弹簧的偏压力。由于进一步的轴向插入，闩锁件不再接触，因此偏压 力驱动弹簧恢复原始方向，其中闩锁件将电池组固定于空腔内。
因为电池组本体与臂不可旋转地接合，并且它们以离散方向被一同插 入装置本体内，所以它们提供了用于旋转承载闩锁机构的套管的锚固器。 这是很有用的，从而当电池组被容纳于空腔内时，尽管套管与装置本体接 触，套管相对装置本体可旋转。
位于电池组本体上的电池组对准机构与装置本体的空腔内的装置对准
机构协同作用，从而阻止电池组本体相对所述装置本体旋转。这样，电池 组本体与所述装置本体接触并且不能相对所述装置本体旋转。因为它们不
可旋转地接合，当电池组被容纳于空腔内时，电池组臂也不能相对所述装 置本体旋转。在电池组臂完全被套管围绕的情形下，它也不能接触所述装 置本体。电池组本体与装置本体之间的离散接合确保了套管上的闩锁件被 适当地定位从而与空腔内的相应部件互相作用。
弹簧将套管偏压进入相对臂的第一位置，并且其包括电池组的静止位 置和闩锁位置。弹簧提供了闩锁力，并且克服该弹簧力是插入或卸除电池 组所必需的。优选使用仅需要最小扭矩的弹簧，因为这简化了插入和卸除， 但是仍然足以固定电池组。
弹簧被置于所述套管与所述臂之间的密封隔间内，这样它就不受到使 用者和外部元件的影响。这还改进了电池组的外观，使其看起来更简洁和 漂亮。
这样套管可方便地被抓持从而插入或解除电池组，促进抓持的机构位 于套管上。这是很重要的，因为电池组可能的旋转控制比在相同的电池组 上接合一个或多个按钮需要更好的抓持。
为有助于从装置弹射出电池组，可在装置本体的空腔内设置弹簧。尽 管这样的弹簧为电池组的插入提供了一些阻力，但它有利于电池组的卸除。
5在第一个实施例中，电池组还包括固定于臂并且将套管固定于臂和电 池组本体的端板。这就使得使用者可能仅用手掌就方便地插入电池组。当 用手掌提供轴向插入力时，套管而非端板旋转，从而接合闩锁机构，导致 电池组的"自动"闩锁。
在另一个实施例中，套管不使用端板被直接固定于臂。这样的优点在 于只需更少的部件就可得到同样的闩锁和解除机构。
本发明优选用于将电池组固定于动力工具或电池充电器，因为在这两 种情形下在电池触头与装置本体触头之间的牢固电连接是很重要的。在这 两种情形下，较小的尺寸通常被认为是优选的并且方便的锁定和解除机构 是很有用的，因此使用者可方便地工作而无不必要的中断。
用于将电池组插入电气装置的方法对于使用者来说很方便，并且包括 如下步骤首先将电池组插入电气装置的装置本体的空腔内，相对电池组 臂围绕旋转轴手动旋转电池组的套管同时进一步插入电池组，接着释放套 管，从而套管上的至少一个闩锁件与装置本体上的至少一个闩锁件接合。 可选地，根据某些实施例，使用者不需要手动旋转电池组的套管，而是只 需要为端板提供轴向插入力。尽管如此，由于闩锁件的倾斜面，套管将旋 转。这种情形下， 一旦电池组已被完全插入，套管将自动地旋转回闩锁位 置。
用于将电池组从电气装置卸除的方法对于使用者也是很方便的，并且 包括如下步骤相对电池组臂围绕旋转轴旋转电池组的套管从而使套管上 的至少一个闩锁件从装置本体上的至少一个闩锁件脱离，并且从电气装置 内的空腔拔出电池组。
当电气装置为手持式动力工具时，优选将空腔设置在用于抓持手持式 动力工具的把手内。工具的这部分经常是部分中空的，并且将电池的重量 包括在把手内有助于更好更均匀地分配工具的重量，因此在使用中工具更 耐用。限定用于容纳可拆卸电池组的空腔的装置本体自身可为把手，或可 为把手的一部分，或可被置于把手内，在这种情形下把手可具有用于提供 抓持表面的分离的外壳。
6图1为动力工具和电池充电器的透视图，装置的内部结构由虚线所示。
图2为带有插入式电池组的电气装置的装置本体部分的透视图。
图3为用于电气装置的电池组的透视图。
图4为电气装置的电池组和装置本体部分的分解透视图。
图5为图2的电池组的截面图。
图6为电池组的透视图，其中套管用虚线示出。
图7为仅部分插入电气装置的装置本体部分内的电池组的透视图。
图8A为示出电池组插入电气装置期间闩锁件之间的相对运动的示意 图。示出相对移动时，也用虚线示出了移动元件的初始位置。
图8B为示出电池组与电气装置闩锁期间闩锁件之间的相对运动的示 意图。示出相对移动时，也用虚线示出了移动元件的初始位置。
图8C为示出电池组从电气装置卸除期间闩锁件之间的相对运动的示 意图。示出相对移动时，也用虚线示出了移动元件的初始位置。
图9为电池组的第二个实施例的截面图。
具体实施例方式
可被构造为与电池组一同使用的电气装置如图1所示。例如，示例性 的手持式动力工具10 (这种情形下为钻机)被构造为具有限定空腔14的装 置本体部分12，可拆卸电池组16可被插入该空腔并固定(见图2和3)。 类似地，电池充电器17可具有相似的特征，此处不再详述，但其可包括用 于容纳这样的可拆卸电池组16的一个或多个空腔18。在动力工具10的情 形下，空腔14优选基本位于工具的操作期间用于抓持动力工具10的把手 13内。下面的描述涉及可组合到多种电气装置的任一种内的发明，其优选 构造有例如允许无绳操作或允许电池组16的充电或存储这样的可拆卸电池 组16。
电池组16的第一实施例包括电池19和被电池组本体22和电池组臂24 所围绕的相关电池触头保护器20，该本体22和臂24作为这些元件的外壳， 并且通过电池组本体22内的闩锁26与电池组臂24内的空腔28协同作用 将这些元件固定在一起，因此它们之间没有相对运动(见图4)。当然，其 它用于固定电池19的机壳的机构也是可能的。根据密封所需的持久度或紧密度，电池组本体22和电池组臂24可选地借助分离的粘合剂材料如胶水 并且使用或不使用用于闩锁的结构化机构如通过使用超声波悍接以及借助 本领域技术人员已知的任何其它方法被固定。
电池组臂24具有其上安装可旋转套管32的通常圆柱形的外表面30。 套管32具有当电池组16固定于电气装置10时插入空腔14内的直径较小 的第一部分34以及从空腔14突出的直径较大的第二部分36 (比较图2和 3)。
尽管在示出的实施例中，电池组臂24为圆柱形，但它不需要具有圆柱 体中那样的平滑外表面。它可为其它通常的圆柱形，只要它能为套管32的 旋转提供支撑面即可，这在下面将进一步描述。类似地，所示实施例中的 套管32几乎完全地围绕电池组臂24，但它仅需要部分地围绕臂24，因此 电池组臂24为套管32的旋转提供支撑面。
端板38借助螺钉40被固定于电池组臂24的突出轴部分42。其它机构 如铆钉或塑料闩锁也同样可将端板38固定于电池组臂24。套管32具有环 绕电池组臂24的圈环46的环形内台肩44 (见图5)。这样，套管32不直 接地固定于任何部件，而是被夹在端板38和电池组臂24之间。端板38不 相对于电池组臂24旋转，因为突出物48被容纳于电池组臂24的突出轴部 分42的凹槽50内。
套管32可绕通常纵向穿过电池组臂24中央并且在优选实施例中还穿 过整个电池组16的中央的旋转轴52旋转。整个电池组16通常沿该旋转轴 52对称并非本发明的必要特征，并且可选地，电池组套管32和电池组臂 24可以偏离电池组16的其它部分。
尽管套管32是可旋转的，但是它被巻绕在电池组臂24的突出轴部分 42上并且位于被套管32和电池组臂24限定的通常密封的环形隔间56内的 扭簧54逆时针偏压抵抗旋转。偏压的方向(顺时针或逆时针)仅仅是一种 设计选择的问题。
扭簧54的一个末端固定于从电池组臂24突起的突出物58，并且另一 端固定于套管32内表面上的搁板60 (见图6)。虽然优选金属扭簧54并且 其自身非常适合于隔间56的形状，但只要具有相应结构特征能够配合且安 置弹簧元件，也可使用其它类型的弹簧元件如压簧或板簧。塑料弹簧和/或弹性材料也是可能用于偏压套管32的机构。
装置本体部分12内的空腔14通过连接在一起从而固定装置触头保持 器66的第一和第二装置本体部分外壳62、 64形成。装置本体部分12可选 地具有整体结构。当电池组插入空腔14时，电池触头保持器20与装置触 头保持器66电接触，这又形成与装置电子设备(未示出)的电连接。
空腔14应当与电池组本体22的形状互补，这样电池组16可沿至少一 个方向被插入从而插入轴通常沿着套管32的旋转轴52。
但是，电池组16应当是仅沿多个离散方向可插入的。换句话说，电池 组本体22 —旦插入空腔14就应当不再相对装置本体部分12可旋转。这借 助作为电池组本体22上对准件的肋条68和作为空腔14内对准件的互补狭 缝70来实现。可选地，电池组本体22和空腔14成形为多边形，从而该多 边形的各面作为对准件。
电池组本体22应当借助肋条68和狭缝70与装置本体部分12接触， 肋条和狭缝的尺寸可被做成使得允许用极小的摩擦阻力进行插入和卸除， 但一旦电池组16被完全插入，优选足够密合从而确保以最小的间隙牢固配 合。
因为电池组臂24固定于电池组本体22，它也不相对于装置本体部分 12旋转。因为它完全被套管32围绕，所以它也不接触装置本体部分12。
为了完全地插入装置本体部分12,电池组16的套管32需要对抗弹簧 54的力从而相对电池组本体22和电池组臂24旋转。这是因为当电池组插 入可能的离散方向之一时，具有将与内台肩74接触的突出物72 (见图7)。
但是，突出物72和台肩74都被构造为带有倾斜面76和78，分别用角 度77和79表示。由于以箭头80的方向沿轴52的插入力(见图8A)，在 突出物72与台肩74之间的凸轮系统动作驱动套管32相对电池组本体22 和电池组臂24逆时针旋转并且对抗弹簧54的力。这样，突出物72通常沿 箭头82的方向移动。由于进一步的轴向移动，突出物72跳过内台肩74并 且弹簧54的力驱动套管32顺时针旋转，这样突出物通常沿箭头84的方向 移动(见图8B)。如上所述，偏压的方向是顺时针或逆时针是一种设计选 择的问题，并且很清楚可如何翻转结构从而实现作用于一个或其它方向的 力。
9套管32的旋转实际上是自转，只要使用者施加的力仅为轴向力。在所 示的实施例中，倾斜面76和78的角度77和79大致为45度。为了以最小 的轴向力实现有效自转，优选这些角度为45度或更大。
因此突出物72和内台肩74包括防止电池组16轴向移动的闩锁件，除 非使用者旋转套管32从而分离闩锁件。如果使用者逆时针旋转套管32，从 而突出物通常沿箭头86的方向移动并且以箭头88的方向沿轴52向外移开 的话，电池组16可被卸除(见图8C)。也可考虑具有可选形状的闩锁件。 虽然闩锁件按所示实施例中类似地成形，但并不必须是这样。此外，如果 只有一个闩锁件具有倾斜面，那么本发明可类似地操作。
如果需要弹射出电池组16，这可通过组合有对抗电池组16插入的压縮 弹簧90来实现，并且一旦电池组16被连接，该弹簧可被压縮和预加载。
本发明的第二实施例如图9所示。在该设计中，端板38被省略并且套 管92改为被螺钉50直接固定于臂24。
因为第二套管部分36通常为圆柱形的，它优选具有促进抓持的机构， 如用于固定使用者手指端的凹面94。可提供更少或更多这样的促进抓持机 构。但是，因为第二套管部分36从不插入空腔14，它不需要为圆柱形的， 包括平面或不规则表面的多种可能形状也是可能的，这样离散的和额外的 促进抓持机构不是必需的。表面覆盖物如软抓持弹性材料也可施加于套管 32作为促进抓持机构。
权利要求
1.一种电气装置，包括限定用于容纳电池组(16)的空腔(14)的装置本体(12)；其中所述电池组(16)包括臂(24)和至少部分地围绕所述臂(24)的套管(32，92)；其特征在于，所述套管(32，92)相对所述臂(24)沿旋转轴(52)是可旋转的。
2. 根据权利要求l所述的电气装置，其特征在于，套管(32， 92)上 的闩锁件(72)与位于装置本体(12)上且位于空腔(14)内的闩锁件(74) 协同作用以将电池组(16)固定于装置本体(12)。
3. 根据权利要求2所述的电气装置，其特征在于，套管(32， 92)上 的闩锁件(72)和装置本体(12)上的闩锁件(74)具有倾斜面(76， 78)。
4. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，当电池 组(16)被容纳于空腔(14)内时，套管(32， 92)接触所述装置本体(12) 并且相对所述装置本体(12)可旋转。
5. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，当电池 组(16)被容纳于空腔(14)内时，不可旋转地与所述臂(24)接合的电 池组本体(22)接触所述装置本体(12)并且不能相对所述装置本体(12) 旋转。
6. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，位于电 池组本体(22)上的电池组对准机构(68)与位于装置本体(12)的空腔(14)内的装置对准机构(70)协同作用，从而阻止电池组本体(22)相 对所述装置本体(12)旋转。
7. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，偏压机 构(54)驱动套管(32， 92)相对所述臂(24)进入第一位置。
8. 根据权利要求7所述的电气装置，其特征在于，所述偏压机构(54) 位于所述套管(32， 92)与所述臂(24)之间的密封隔间(56)内。
9. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，促进抓 持机构(94)位于套管(32， 92)上。
10. 根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，电池组 (16)还包括固定于臂(24)并且将套管(32)固定于臂(24)和电池组本体(22)的端板(38)。
11.根据前述任意一项权利要求所述的电气装置，其特征在于，电气装 置为手持式动力工具(10)并且空腔(14)基本位于用于抓持手持式动力 工具(10)的把手(13)内。
12. —种与根据前述任意一项权利要求所述的电气装置一同使用的电 池组。
全文摘要
一种电气装置，包括限定用于容纳电池组的空腔的装置本体，其中所述电池组包括臂和至少部分地围绕所述臂的套管，并且其中所述套管相对所述臂沿旋转轴是可旋转的。
文档编号H01M2/10GK101494281SQ200910009629
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月24日
发明者M·卢茨, M·阮, R·诺 申请人:罗伯特·博世有限公司