链锯、控制链锯的方法,以及实施这种方法的计算机程序与流程
- 国知局
- 2024-07-11 15:51:07
本发明涉及一种手持式电池供电链锯、控制这种链锯的方法,以及实施这种方法的计算机程序产品和存储计算机程序产品的数据载体。
背景技术:
1、链锯已知存在了大约100年。由于考虑到重量与功率和操作时间的关系,大多数链锯仍然由二冲程类型的内燃机提供动力,但是电池供电链锯变得越来越流行。然而,在不损害链锯的其他方面,例如重量或电池时间的情况下获得高输出功率、高切割效率和高可用性仍然是一个挑战。此外,人们不断努力尝试使链锯更安全且更易于使用。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决或至少减轻上述问题的部分或全部。为此,提供了一种手持式电池供电链锯,其包括电动机和联接到电动机的传动装置,其中,电动机配置为经由传动装置驱动锯链,其中,传动装置包括滑动离合器,该滑动离合器包括配置为从电动机接收旋转动力的驱动构件和配置为将旋转动力传递到锯链的从动构件,其中,滑动离合器配置为通过使得在驱动构件和从动构件之间接合时能够滑动,而至少部分地使电动机与锯链脱离。滑动离合器可以是机械离合器,例如离心式离合器、带式离合器、可选择接合的惰轮、机电/电磁离合器,例如电磁致动的摩擦片离合器,或者流体联接器。如本文理解的,滑动离合器是一种允许或者可以进入允许驱动构件和从动构件相对于彼此滑动的状态,从而经由滑动接合传递转矩的离合器,其中,如果锯链未加载,则传递的转矩足以驱动锯链。当开始运动时,离合器的逐渐的滑动接合可以实现逐渐增加的动力传递,而电动机的转速没有任何下降。这使得当链条已经与待切割的材料接合时更容易(重新)启动链条,因为转矩将不会响应于转速下降到零而下降。此外,由电动机的转子建立的惯性可能有助于启动链条。更进一步地,滑动离合器提供与链条的软接合,这导致改善的一般用户体验。当锯链过载时,例如通过用户将锯链太紧地压在待切割的材料上,滑动离合器也可以向用户提供反馈,因为对于许多离合器类型来说,当离合器正在滑动时,非常容易听到。听觉和/或触觉反馈可以提示用户释放负载,并且利用在低转速下来自电动机的高转矩,电动机直接重新启动链条,立即使链锯回到高切割效率。当滑动时,即使操作者将锯链过于用力地按压在待切割的材料上,电动机也不会停止。更进一步地,一些电动机类型在静止时仅提供低至中等的转矩,而在非常低的转速时转矩已经达到其最大值。从而滑动离合器使得能够更自由地选择电动机类型。手持式电池供电链锯可以进一步包括手指操作的触发器,其联接到电开关,用于选择性地操作电动机。触发器可以配置为使得能够在输出功率、旋转速度和/或输出转矩的步进或连续范围上操作电动机;或者,触发器可以配置用于电动机的简单开/关控制。根据实施方式,滑动离合器的驱动构件可以旋转地固定到电动机。类似地,滑动离合器的从动构件可以旋转地固定到用于驱动锯链的锯链驱动链轮。根据另外的实施方式,驱动构件可以刚性地连接到电动机的输出轴,和/或从动构件可以刚性地连接到锯链驱动构件,例如锯链驱动链轮或配置为与锯链驱动轮缘配合的键轴。根据实施方式,链锯可以包括电池隔室,该电池隔室配置为接收用于给链锯供电的电池。替代地或附加地,链锯可以配置为连接到例如背包式电池。用于向电动机提供电力的典型的合适的直流电池电压范围可以在18v和100v之间,更优选地在大约36v和大约72v之间。电动机可以配置为提供例如1.8kw-3.5kw的示例性功率范围内的输出功率。
2、根据实施方式,传动装置可以配置为在电动机和与锯链配合的锯链链轮之间提供1:1的传动比。这里,1:1的传动比意味着如果驱动构件以不滑动的方式旋转地锁定到从动构件,则电动机的一个整圈对应于锯链链轮的一个整圈。根据实施方式,锯链链轮可以与电动机的输出轴同轴。
3、根据实施方式,滑动离合器可以配置为在滑动时传递2nm和4.5nm之间的滑动转矩。已经发现这种转矩范围非常适合于手持式电池供电链锯。根据一些实施方式,滑动离合器可以配置为在滑动时传递2nm和3nm之间的滑动转矩。
4、根据实施方式,滑动离合器可以在接合状态和脱离状态之间移动,在接合状态中,滑动离合器配置为驱动锯链,在脱离状态中,驱动构件可自由旋转而不驱动锯链。这可以使得能够使用成本较低的电动机。例如,矢量控制无刷直流电机通常包括转子位置传感器,用于感测电动机中的精确转子位置,以使得能够在预期的正向方向上启动电动机。脱离状态可以使得转子位置传感器能够被省去。缺少关于转子位置的信息可能导致无意地在相反方向上启动电动机。在反向方向上的初始移动之后,矢量控制此后将自动地将电动机转向正向方向。在脱离状态中,这种方向的反转可能不被操作者注意地通过,因为这可在不移动链条的情况下完成。
5、根据实施方式,滑动离合器可以配置为响应于转速的变化而在接合状态和脱离状态之间转变。当使用手持式链锯时,链条将进行工作,但是操作者通常施加一些力以获得可能的最佳切割效率。如果施加过大的力,则链锯将由于其转矩限制而最终停止。对于汽油链锯,当发动机负载过大时存在声音提示,并且操作者可撤销所施加的力以使发动机不停转。然而,当过度加载电动机时,其通常以更忽然和突然的方式停转,并且通常没有任何实质上的听觉、视觉或触觉提示。这对于用户来说是令人沮丧的,该用户需要在能够继续切割之前释放链锯上的压力。该停止还会导致例如在砍伐树木时挤压锯链。因此,如本领域链锯操作者通常已知的,计划外的停止甚至可能导致潜在的危险情况。然而,在电链锯上使用转速致动离合器可以防止在高负载下突然和意外的停转,例如当切割大圆木时。此外,离合器的可区别的接合状态或接合速度使得用户更容易注意到过载情况,并且在切割效率受到太大影响之前后退,而不会使电动机完全且突然地停转。典型的电动机的特征,在低至中等范围转速上具有相对高的转矩,特别适合于在例如砍伐期间重新启动链条。例如,滑动离合器可以是机电离合器,并且链锯可以包括控制器,该控制器配置为基于检测到的电动机的转速来接合机电离合器。或者,滑动离合器可以严格地机械致动,例如通过变速器的惯性。根据实施方式,滑动离合器可以配置为以离合器接合速度在脱离状态和接合状态之间转变,高于该离合器接合速度时离合器呈现接合状态。离合器接合速度可以是预定的。例如,其可以设定为链锯的控制器中的控制值,或者其可以由离心式离合器的机械设计确定。滑动离合器的示例性的合适的接合速度可以在2000rpm和7000rpm之间,更优选地在3000rpm和6000rpm之间,并且甚至更优选地在4500rpm和5800rpm之间。滑动离合器可以例如响应于电动机和/或驱动构件的转速的变化而被致动。
6、根据实施方式,滑动离合器可以配置为响应于驱动构件的转速的变化而在允许滑动状态和锁定状态之间转变,在允许滑动状态中,驱动构件可以相对于从动构件滑动,在锁定状态中,滑动离合器配置为驱动锯链而不滑动。根据实施方式,滑动离合器可以配置为以预定的滑动极限速度从允许滑动状态转变到锁定状态,在该预定的滑动极限速度之上滑动离合器呈现锁定状态。滑动离合器可以例如响应于电动机和/或驱动构件的转速的变化而被致动以在允许滑动状态和锁定状态之间转变。滑动极限速度定义为离合器的滑动转矩,即,使驱动构件相对于从动构件滑动所需的转矩,超过电动机转矩时的转速。通常,例如对于离心式离合器,离合器的滑动转矩随着驱动构件的转速而增加。因此,如果在操作链锯时从动构件被牢固地保持在非旋转位置,则滑动极限速度也将是由驱动构件呈现的速度。因此,滑动极限速度高于如上定义的任何接合速度。滑动离合器的示例性的合适的滑动极限速度可以在3500rpm和7500rpm之间,并且更优选地在5500rpm和7000rpm之间。根据实施方式,在滑动极限速度时,滑动转矩在2nm和4.5nm之间。根据实施方式,在滑动极限速度时,滑动转矩在2nm和4.5nm之间。更优选地,在滑动极限速度时,滑动转矩在2nm和3nm之间。
7、根据实施方式,滑动离合器可以配置为以预定的离合器接合速度在脱离状态和接合状态之间转变,高于该预定的离合器接合速度时离合器呈现接合状态,并且滑动离合器可以配置为以预定的滑动极限速度从允许滑动状态转变到锁定状态,高于该预定的滑动极限速度时滑动离合器呈现锁定状态,其中,滑动极限速度比接合速度高至少200rpm。这保证了滑动离合器在脱离状态和锁定状态之间的平滑过渡。滑动离合器的突然接合可能突然使电动机的转子减速,从而在电动机的绕组中感应出电流峰值。这可能导致绕组的过热,和/或导致可能损坏例如驱动电子器件的电压峰值或电弧放电。例如,无刷直流电动机的定子绕组通常是所谓的气隙绕组类型,具有有限的对流传热的能力。根据另外的实施方式,滑动极限速度比接合速度高至少1000rpm。优选地,滑动极限速度比接合速度高不到2500rpm。
8、根据实施方式,滑动离合器可以是惯性致动的。因此,滑动离合器可以被致动,即,通过传动装置的合适部分的惯性在接合状态和脱离状态之间转变,和/或在允许滑动状态和锁定状态之间转变。例如,滑动离合器可以实施为离心式离合器。滑动离合器也可以由类似于惯性式驱动装置(bendix drive)的离合器致动机构致动。
9、根据实施方式,滑动离合器可以配置为离心式离合器。从动构件可以配置为离合器鼓,并且驱动构件可以包括一个或多个摩擦瓦,该一个或多个摩擦瓦可以配置为响应于驱动构件的旋转而可选地抵抗弹性偏压从而径向地移动,以与离合器鼓的径向面向内的面接合。离合器鼓可以可旋转地安装在电动机的输出轴上的轴承中。
10、根据实施方式,从动构件可以包括直径在60mm和90mm之间的离合器鼓,并且驱动构件可以包括一组两个或三个摩擦瓦,优选地为两个摩擦瓦,该摩擦瓦通过弹性元件弹性地彼此连接,其中,每个摩擦瓦具有在30g和70g之间的相应重量,并且每个弹性元件70a、70b具有在35n/mm和60n/mm之间的弹簧常数。已经发现,在这种离合器的滑动极限速度下的转矩传递特别好地适应于电动机在适合于电池供电链锯的典型转矩范围内的行为。离合器鼓的直径的稍微更优选的范围在65mm和82mm之间。替代地或附加地,每个相应摩擦瓦的重量的稍微更优选的范围在40g和60g之间。替代地或附加地,每个弹性元件的弹簧常数的稍微更优选的范围在60n/mm和50n/mm之间。根据另外的实施方式,离合器鼓直径与这组摩擦瓦的总重量的乘积在5000g*mm和10000g*mm之间。
11、根据实施方式,滑动离合器可以具有面向电动机的近侧和背离电动机的远侧,其中,锯链驱动链轮在滑动离合器的远侧上连接到滑动离合器的从动构件。这种布置便于接近锯链驱动链轮,这进而可以便于例如更换锯链。根据实施方式,从动构件可以是离合器鼓。离合器鼓可以朝向近侧打开,以使得能够经由近侧接收驱动构件。
12、根据替代实施方式,滑动离合器可以具有面向电动机的近侧和背离电动机的远侧,其中,锯链驱动链轮在滑动离合器的近侧上连接到滑动离合器的从动构件。这种布置将链条驱动链轮定位成更靠近链锯的横向中心,这可以特别好地适合于紧凑型链锯。根据实施方式,从动构件可以是离合器鼓。离合器鼓可以朝向远侧打开,以使得能够经由远侧接收驱动构件。此外,离合器鼓定向可以方便地与单独的制动鼓组合,用于在离合器鼓的近侧和/或锯链驱动链轮的近侧制动传动装置的从动侧。
13、根据实施方式,电动机可以具有:配置为由定子旋转的转子,该转子具有外部的转子直径;以及驱动地连接到滑动离合器的驱动构件的输出轴,该输出轴具有轴直径,其中,转子直径与轴直径之间的比率在2.5和4.8之间。已经发现这种比率范围适合于获得传动装置的重量和耐久性之间的适当平衡。滑动离合器的使用增加了输出轴的自由端的长度以及由自由端承载的质量。从动构件的接合面可以具有离合器接合面直径,并且转子直径与离合器接合面直径之间的示例性的合适比率可以在0.50和1.2之间。典型的合适的轴直径可以例如在10mm和15mm之间。根据实施方式,如上文定义的离合器鼓可以经由轴承,例如滚针轴承,可旋转地布置在输出轴上。轴直径可以是轴在轴承的轴向位置处的直径。可选地,输出轴可以设置有从滚针轴承延伸到输出轴的端面中的润滑剂入口的润滑通道。
14、根据实施方式,滑动离合器可以基于离合器控制信号被电磁地致动。例如,滑动离合器可以通过激励线圈来致动,该线圈轴向地,即沿着滑动离合器的旋转轴线,移动驱动构件和从动构件中的至少一个与驱动构件和从动构件中的另一个接合。可选地,链锯可以包括传感器,该传感器配置为检测滑动离合器的接合状态,即,滑动离合器是处于接合状态还是处于脱离状态,和/或滑动离合器是处于允许滑动状态还是处于锁定状态。因此,可以将该状态传达给链锯操作者。根据实施方式,链锯可以进一步包括控制器,该控制器配置为确定电动机的转速,并且基于该转速控制滑动离合器的接合。这种布置可以例如在离合器接合速度的选择或调节中实现增加的自由度。根据一些实施方式,链锯可以设置有用户界面,该用户界面使得用户能够设定离合器接合速度。
15、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括机械制动装置,该机械制动装置可在制动位置和释放位置之间移动,在制动位置中,机械制动装置配置为与传动装置接合以制动从动构件的旋转,在释放位置中,从动构件自由旋转。根据实施方式,机械制动装置配置为在滑动离合器的从动构件侧与传动装置接合。因此,机械制动装置可以停止锯链旋转,而不管滑动离合器的接合位置如何。替代地或附加地,根据实施方式,机械制动器可以包括制动鼓和配置为围绕制动鼓张紧的制动带。制动鼓可以与任何离合器鼓分开,视情况而定;或者,可以设置制动带以与离心式离合器鼓的径向外表面接合,从而该离心式离合器鼓可以兼作制动鼓。
16、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括后手柄,该后手柄设置有用于操作电动机的手指操作的触发器,其中,机械制动装置配置为独立于触发器的位置而操作。因此,可获得在所有情况下的安全操作。根据实施方式,机械制动装置可以配置为当释放触发器时保持在释放位置。因此,当释放触发器时,可以至少部分地保持电动机和传动装置的惯性,这可以减少功率消耗。这当然对电池供电链锯特别有利。
17、根据实施方式,从动构件可以包括离合器鼓,并且机械制动装置可以包括制动带,该制动带配置为响应于制动致动器的致动而在所述离合器鼓的径向外表面上施加夹持力。制动致动器可以包括反冲制动杆,该反冲制动杆配置为链锯的手柄前方的护手。
18、根据实施方式,机械制动装置可以包括与滑动离合器轴向分离的制动鼓,以及制动带,该制动带配置为响应于制动致动器的致动而在所述制动鼓的径向外表面上施加夹持力。根据另外的实施方式,制动鼓可以定位在离合器的近侧上,这导致特别紧凑的布置。此外,制动促动器可以包括反冲制动杆,该反冲制动杆配置为链锯的手柄前方的护手。
19、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括电控制动器,例如电磁制动器和/或感应制动器。这种制动器可以有助于停止锯链。电控制动器可以由控制器选择性地致动,例如响应于检测到用于操作电动机的触发器被操作者释放。例如,感应制动器可以在电动机控制器中实现以选择性地向电动机转子施加制动力。根据感应制动器的替代实施例,链锯可以配置为当触发器被操作者释放时使电动机绕组短接。
20、根据实施方式,电控制动器可以配置为向滑动离合器的驱动构件侧,即向电动机、向驱动构件,和/或向固定地附接到其的任何元件施加制动力。这种电控制动器可以提供特别紧凑和重量轻的布置。其可以有利地与机械制动器组合,用于制动滑动离合器的从动构件侧。
21、根据实施方式,链锯可以配置为响应于电动机的转速下降到低于电动制动器释放速度而释放所述电控制动器。因此,当释放触发器时,可以至少部分地保持电动机和驱动构件的角动量,这节省了电能,并且下一次按压触发器时,缩短了将电动机加速到离合器接合速度的时间。此外,如果与风扇组合,则改善了电动机和/或任何电池和/或控制器的冷却。优选地,如果与响应于如上文定义的驱动构件的转速的变化而致动的滑动离合器组合,则电动制动器释放速度大于离合器接合速度的一半,并且甚至更优选地,至少为离合器接合速度的80%。
22、根据实施方式,电动机可以包括配置为围绕电动机旋转轴线旋转的转子,并且驱动构件以旋转配合方式旋转地锁定到转子,以防止驱动构件围绕电动机旋转轴线在两个旋转方向上旋转。例如,驱动构件可以例如经由花键、半圆键或d形键接合而键接到电动机的输出轴。根据另外的实施方式,驱动构件可以通过例如螺母或螺钉,可选地与垫圈组合,轴向地保持到输出轴。当与电动机的电制动结合时,形状配合的旋转锁定可能是特别有利的,因为制动或加速可能另外使驱动构件相对于转子旋转,即使在其之间存在强摩擦接合。
23、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括冷却风扇,其被联接以总是与滑动离合器的驱动构件侧一起运转。因此,可能在不操作锯链的情况下操作冷却风扇。这使得可能在任何时候冷却链锯的任何可以受益于冷却的零件,例如电动机、控制器和/或电池。例如,可能在高环境温度下使用链锯之前或者当链锯已经储存在温暖环境中时操作冷却风扇以冷却链锯。此外,由于链锯在典型的使用情况下以间歇方式以最大功率运行,所以冷却风扇可以在间歇期间冷却链锯。这使得能够设计具有更高峰值输出功率的链锯,而不会增加使链锯的任何部分过热的风险,或者不会触发任何过热保护机构,视情况而定。冷却风扇可以布置在壳体中,该壳体成形为将空气流引导到电动机、控制器和/或电池。根据另外的实施方式,冷却风扇可以刚性地连接到电动机的输出轴。冷却风扇可以包括风扇转子,该风扇转子设置有一组叶片,这组叶片配置为使冷却空气运动。根据一些实施方式,冷却风扇可以配置为轴流风扇。根据其他实施方式,冷却风扇可以配置为包括布置在蜗壳中的叶轮的离心式风扇。后者具有额外的好处,即其非常适合于获得相对更高的冷却空气压力,当部件以紧凑构造密集地组装时,这对于将冷却空气压到所有相关区域是有益的。风扇可以由例如铝或塑料制成。
24、根据实施方式,滑动离合器可以定位在电动机的第一轴向侧上,并且冷却风扇可以定位在电动机的与所述第一轴向侧相反的第二轴向侧上。这种布置使得电动机能够朝向链锯的横向中心定位,这保证了链锯的良好平衡和增加的舒适性。根据实施方式,电动机可以布置在电动机壳体中,并且冷却风扇可以包括设置有多个叶片的风扇转子,其中,冷却风扇具有超过电动机壳体的直径的外径。因此,可以改善滑动离合器的冷却。
25、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括锯链油泵,其被联接以从滑动离合器的从动构件侧接收动力。因此,即使电动机正在运转,仅当锯链正在移动时,锯链油将被供应到锯链。这节省了锯链油。根据另外的实施方式,油泵可以由滑动离合器的从动构件侧经由蜗杆驱动器操作。蜗杆驱动器的蜗杆螺杆可以与电动机的旋转轴线同轴。根据实施方式,蜗杆螺杆可以定位在电动机和滑动离合器之间。
26、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括控制器,其配置为在接合状态和脱离状态之间操作滑动离合器,在接合状态中,滑动离合器配置为驱动锯链,在脱离状态中,驱动构件可自由地旋转而不驱动锯链。例如,控制器可以通过将电动机的转速运行到离合器接合速度以上或以下来响应于操作者输入操作滑动离合器。
27、根据实施方式,控制器可以配置为在滑动离合器脱离的情况下保持电动机的运行。因此,可以在不操作锯链的情况下操作连接到滑动离合器的驱动侧上的电动机或传动装置的任何辅助部件,例如风扇。特别地,控制器可以配置为响应于检测到用于操作电动机的手指操作的触发器被完全释放而在滑动离合器脱离的情况下保持电动机的运行。例如,滑动离合器可以是离心式离合器,并且电动机可以保持在低于离心式离合器的接合速度的怠速。怠速可以是在控制器中设定的预定速度。示例性的合适的怠速可以在2000rpm和6000rpm之间,并且更优选地在3000rpm和5500rpm之间。根据实施方式,控制器可以配置为在不接合滑动离合器的情况下将电动机的操作保持预定时间,该预定时间可以典型地大于两秒,并且更典型地大于十秒。替代地或附加地,控制器可以配置为保持电动机的运行,直到检测到外部事件,例如链锯的某一零件的温度下降到极限温度以下,或者链锯的电源开关被切断。根据实施方式,控制器可以配置为当链锯例如经由通/断开关接通时,或者当链锯检测到其已经被手柄提升或抓握时,自动开始电动机的运行而不接合滑动离合器。
28、根据实施方式,控制器可以配置为基于检测到的温度超过极限温度的条件,在滑动离合器脱离的情况下保持电动机的操作,从而操作链锯的冷却风扇。根据另外的实施方式,链锯可以进一步包括至少一个温度传感器,并且检测到的温度可以是由所述至少一个温度传感器检测到的温度。例如,该至少一个温度传感器可以检测电动机、控制器和/或电池的温度。或者,检测到的温度可以是由链锯外部的温度传感器检测到的环境温度。极限温度可以是固定的,或者可以是动态设定的。
29、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括触发器,该触发器可在压下位置和释放位置之间移动,电动机响应于该压下位置操作以移动锯链,锯链响应于该释放位置而停止,其中,控制器配置为当触发器处于释放位置时使得电动机能够运行。
30、根据实施方式,控制器可以配置为使得当触发器处于释放位置时,基于配置为制动从动构件的机械制动器被接合的条件而能够进行电动机的运行。这种布置通过减轻滑动离合器的任何故障的后果而增加了链锯的安全性。
31、根据实施方式,控制器可以配置为检测过度的离合器滑动,例如通过检测低于滑动极限速度的延长操作,在该滑动极限速度之上滑动离合器呈现锁定状态;以及响应于检测到过度的离合器滑动,在用于运行电动机的控制信号中施加变化。过度的离合器滑动,即,随着时间过度延长的离合器滑动,是一种不期望的情况,其产生热量并导致滑动离合器和电动机的磨损。例如,控制器可以配置为确定在超过预定滑动极限时间的时间期间已经发生滑动。用于运行电动机的控制信号的示例性的合适变化可以是自动地增加转矩,这可以例如将滑动离合器的转速增加到滑动极限速度以上,从而将锯链设置成运动,或者自动地将电动机的转速降低到离合器接合速度或离合器接合速度以下,以便减少磨损和发热。此外,电动机的控制的变化还可以有助于以听觉或触觉的方式向链锯操作者发出过度滑动的警告,使得链锯操作者可以通过例如减小施加到待切割材料上的锯链压力,或者通过释放如上文定义的触发器来采取校正动作。
32、根据实施方式,在用于运行电动机的控制信号中施加所述变化可以包括对由电动机输送的转矩施加脉冲,和/或改变电动机的转速。因此,可以以高度直观的方式以听觉或触觉的方式有效地通知用户电动机努力超过滑动离合器的滑动转矩,并且用户可以通过例如减小施加到待切割材料上的锯链压力来采取校正动作。此外,脉冲转矩或变化速度可以便于将可能已经卡住的锯链设置回运动状态。例如,通过对到电动机的驱动电流施加脉冲,或者通过将驱动电流的间歇相移施加到电动机,可以对转矩施加脉冲。根据一些实施方式,控制器可以配置为以大于20hz,优选地大于50hz的脉冲频率对转矩施加脉冲,以提供可听信号。根据其他实施方式,控制器可以配置为以0.2hz和10hz之间的脉冲频率,甚至更优选地以0.5hz和5hz之间的脉冲频率对转矩施加脉冲,以向操作者提供触觉反馈。脉冲频率可以在脉冲序列内固定或变化。脉冲可以配置为方波脉冲,使得在宽频率范围中发射可听泛音,从而使得也能够在复杂的背景噪声环境中听到脉冲。类似地,示例性的合适的速度变化可以是周期性的,具有例如在0.2hz和10hz之间的频率。转速变化的示例性的合适幅度可以是至少10rpm,并且更典型地,在50rpm和1000rpm之间。
33、根据实施方式,控制器可以配置为对由电动机输送的转矩施加脉冲不超过极限时间或极限脉冲数,并且此后将电动机的转速降低到离合器接合速度以下。因此,可以允许链锯冷却下来,同时防止超过滑动极限速度的进一步尝试。这使得能够允许电动机的更高输出功率,而不增加过热或对任何部件损坏的风险。根据具体情况,可以预先确定脉冲的极限时间或限制次数。根据实施方式,控制器可以配置为在将电动机的转速降低到离合器接合速度以下之前,对转矩施加脉冲小于30秒,并且更优选地小于10秒。
34、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以包括触发器,该触发器可在压下位置和释放位置之间移动,响应于该压下位置操作电动机以移动锯链,并且响应于该释放位置使锯链停止,其中,控制器配置为在已经将电动机的转速降低到离合器接合速度以下之后,禁止任何速度增加到滑动极限速度,直到触发器已经被释放,并且此后再次被按压。这种配置使得操作者能够仅使用触发器容易地重新启动链条。
35、根据实施方式,电动机可以是包括设置有定子绕组的旋转固定定子的外转子(outrunner,外转式转子),该定子由设置有一组永磁体的转子径向环绕。与内转子相比,外转子通常更好地冷却自身,这减少了对提供单独的风扇叶轮的需要。此外,外转子通常比内转子便宜,但是具有更高的旋转惯量,这使得加速更慢。当从开始加速时,高旋转惯量是缺点,但是当锯链接合待切割的材料时,在更高的转速下可能是有益的。与离合器的结合使得在离合器脱离时可能快速地加速外转子,从而在更高速度下提供增加旋转惯量的益处,而没有在更低速度下过度缓慢加速的缺点。
36、根据实施方式,电动机可以是矢量控制永磁电动机。这种电动机提供了良好的可控性,非常适合于本文限定的特定操作方法。
37、根据实施方式,控制器可以配置为检测电动机的过载,并且响应于此,保持或增加电动机的转矩。可以通过检测到电动机的转速下降到低于触发器的某个位置或某个电动机转矩的预期转速来检测电动机过载。在没有滑动离合器的情况下,如果例如通过检测到转速下降到极限速度以下而检测到电动机过载,则例如通过减小供应给电动机的电流来快速且充分地减小电动机转矩以便防止电动机过热可能是有益的。然而,当与滑动离合器组合时,当检测到过载时也保持高的电动机转矩可能是有益的,因为滑动离合器无论如何将防止电动机完全停止。在滑动极限速度的转速区域中保持或增加的转矩便于重新启动锯链,该锯链由于例如横向挤压或操作者施加的过大压力而变得被卡住。此外,如果与由电动机旋转的风扇组合,则风扇将保持冷却空气流到电动机,这改进了用于保持高转矩的前提条件。
38、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以包括链锯主体;用于引导锯链的细长的导杆,其中,导杆的伸长方向限定纵向轴线,导杆从链锯主体的前端沿着纵向轴线在向前方向上延伸,其中,导杆在导杆平面中延伸;前手柄;以及后手柄,其中,后手柄的底面设置有使得操作者能够操作电动机的触发器,与导杆平面平行并包括最后点的平面和前手柄的顶点相交于交点,该交点与触发器的最后点之间的距离超过270mm。由于滑动离合器的原因,可以在前手柄和后手柄之间提供大的距离,而不会产生由于操作者将链条过于用力地压靠于待切割的材料而导致的实质问题。因此,可以增加链锯的稳定性和可控性。根据另外的实施方式,交点和触发器的最后点之间的距离可以超过300mm、320mm、340mm或甚至360mm。
39、根据实施方式,链锯可以配置为运行电动机直至最大输出功率,其中,从触发器的交点到最后点的距离与最大输出功率之间的比率超过0.11mm/w。离合器使得能够将后手柄和前手柄之间的相对较长的距离与适度施加功率的电动机结合,而没有使电动机停转的风险。
40、根据实施方式,链锯可以配置为操作电动机以产生电动机转矩,其中,电动机转矩达到如上文所限定的滑动极限速度下的滑动转矩,其中,从交点到触发器的最后点的距离与滑动转矩之间的比率超过90mm/nm。离合器使得能够将后手柄和前手柄之间的相对较长的距离与电动机的适度转矩结合,而没有使电动机停转的风险。
41、根据第二方面,通过一种手持式电池供电链锯解决或至少减轻了上述问题的部分或全部,该链锯包括:电动机;联接到电动机的传动装置,其中,电动机配置为经由传动装置驱动锯链;用于操作电动机的控制器;以及可操作地联接到控制器的触发器,该触发器可在压下位置和释放位置之间移动,响应于该压下位置,控制器配置为运行电动机以驱动锯链,响应于该释放位置,控制器配置为停止锯链的驱动,其中,传动装置包括离合器,该离合器包括配置为从电动机接收旋转动力的驱动构件和配置为将旋转动力传递到锯链的从动构件,其中,离合器可在接合状态和脱离状态之间移动,在接合状态中,离合器使电动机与锯链接合,在脱离状态中,离合器使电动机与锯链脱离,使得驱动构件可自由地旋转而不驱动锯链,其中,控制器配置为当触发器处于释放位置时自动地将电动机的操作保持在怠速模式中,其中离合器处于脱离状态中。怠速模式保持电动机和离合器驱动侧的旋转惯量,一旦锯链开始运动,这使得锯链能够更快地加速。离合器可以是例如滑动离合器或爪形离合器,其可以根据下文或上文限定的任何实施方式来配置。根据实施方式,离合器可以配置为基于电动机的转速在接合状态和脱离状态之间转变,并且怠速模式可以通过以低于离合器接合速度的怠速运行电动机来保持。根据第二方面的链锯可以与根据如上文限定的第一方面的链锯的各种实施方式组合。
42、根据实施方式,离合器可以是离心式离合器,并且控制器可以配置为以低于离心式离合器的接合速度的怠速自动地保持电动机在怠速模式下的运行。根据另外的实施方式,控制器可以配置为以比离心式离合器的接合速度低200rpm以上的怠速,并且更优选地以比离心式离合器的接合速度低500rpm以上的怠速,自动地保持电动机在怠速模式下的运行。替代地或附加地,控制器可以配置为以比离心式离合器的接合速度低3000rpm以下的怠速,并且更优选地以比离心式离合器的接合速度低1500rpm以下的怠速,自动地保持电动机在怠速模式下的运行。这在与以怠速模式操作的风扇结合时特别有用。
43、根据实施方式,控制器可以配置为以2000rpm和6000rpm之间的怠速,并且更优选地3000rpm和5500rpm之间怠速自动地保持电动机在怠速模式下的运行。
44、根据实施方式,手持式电池供电链锯可以进一步包括冷却风扇,其被联接以总是与离合器的驱动构件侧一起运转。
45、根据第三方面,通过一种手持式电池供电链锯解决或至少减轻了上述问题的部分或全部,该链锯包括:电动机;联接到电动机的传动装置,其中,电动机配置为经由传动装置驱动锯链;以及飞轮,其配置为接收和存储来自电动机的角动量,该飞轮被联接以与传动装置的至少一部分一起围绕飞轮旋转轴线旋转。当使用链锯切割原木,特别是木柴时,用户通常在开始切割之前给予完全的油门。因此,飞轮的附加旋转惯量是很大的改进。例如,当接触木材时,链条速度的典型下降被减小,并且变得更容易进行完全切穿。此外,对于树林,非常需要快速切断例如要修剪的树枝,因为这降低了树枝在其变得完全切断之前向下摆动的趋势。已经执行的试验的结果表明,当修剪时,飞轮的附加旋转惯量增加了切割速度。根据实施方式,飞轮可以由驱动电动机的输出轴承载,并且可选地刚性地连接到该输出轴。根据实施方式,飞轮可以具有80g和250g之间的重量。其通常可以具有70mm和130mm之间的外径。飞轮的示例性的合适的惯性矩范围可以在1.2*10-4kgm2和3.5*10-4kgm2之间。替代地或附加地,飞轮的总重量的至少80%,更优选地至少85%可以相对于飞轮旋转轴线位于超过飞轮总半径的50%的径向位置处。这种重量分布提供了自重和旋转惯量之间的有益比率。根据第三方面的链锯可以与根据如上文限定的第一方面和第二方面的链锯的各种实施方式组合。例如,链锯可以包括根据上文的任何实施方式限定的离合器。根据另外的实施方式,离合器可以定位在电动机的第一轴向侧上,并且飞轮可以定位在电动机的第二轴向侧上,与所述第一轴向侧相对。飞轮可以可选地设置有叶片以作为风扇操作。飞轮的大部分重量可以由金属(例如钢)的惯性环提供。惯性环可以径向延伸到飞轮总半径的至少90%。
46、根据第四方面,通过一种手持式电池供电链锯解决或至少减轻了上述问题的部分或全部,该链锯包括:电动机,其包括配置为围绕电动机旋转轴线旋转的转子;以及多个部件,其由电动机驱动围绕电动机旋转轴线旋转,其中,转子和所述多个部件的总惯性矩超过1.5*10-4kgm2。根据另外的实施方式,所述多个部件的总惯性矩可以超过1.9*10-4kgm2,并且根据更进一步的实施方式,所述多个部件的总惯性矩可以超过2.3*10-4kgm2,可以超过2.8*10-4kgm2,或者甚至可以超过3.5*10-4kgm2。该多个部件可以包括如上文限定的传动装置、飞轮和风扇的所有部件或其子集。
47、根据第五方面,通过一种手持式电池供电链锯解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该链锯包括:电动机,其包括配置为围绕电动机旋转轴线旋转的转子;以及多个部件,其配置为由电动机驱动围绕电动机旋转轴线旋转,其中,转子和配置为由电动机驱动围绕电动机旋转轴线旋转的所有部件的总惯性矩j,与转子和配置为由电动机围绕电动机旋转轴线旋转的所有部件的总质量m之间的比率j/m超过3.6m2。根据另外的实施方式,所述比率可以超过4.1m2,可以超过4.6m2,可以超过5.1m2,可以超过5.6m2,或者甚至可以超过6.1m2。此外,转子和配置为由电动机围绕电动机旋转轴旋转的所有部件的总惯性矩可以超过1.5*10-4kgm2、1.9*10-4kgm2、2.3*10-4kgm2、2.8*10-4kgm2,或3.5*10-4kgm2,如上文限定的。
48、根据第六方面,通过一种控制电动机以选择性地驱动链锯中的锯链的方法解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该链锯包括用于启动锯链的旋转的触发器,该方法包括:在检测到触发器的压下之前,运行电动机;以及响应于检测到触发器的压下,将锯链设置为运动。因此,电动机的惯性和任何传动装置将有助于锯链的加速,这可以产生链锯对触发器的操作的更快响应。可以相对于完全释放位置检测触发器的压下。该方法可以与上文限定的链锯中的任何一种组合。根据一个实施方式,通过经由离合器使电动机与锯链接合,可以使锯链运动。或者,电动机可以经由转矩限制器连接到锯链,并且可以通过释放机械链制动器来使锯链运动。该方法可以进一步包括:在检测到触发器的所述压下之前,使用所述电动机驱动冷却风扇。
49、根据实施方式,使电动机与锯链机械接合可以包括使电动机的转速增大到离合器接合速度以上。
50、根据第七方面,通过一种控制电动机以选择性地驱动链锯中的锯链的方法解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该链锯包括用于启动锯链的旋转的触发器,该方法包括:响应于检测到触发器的压下,运行锯链;响应于检测到触发器的释放,停止锯链的运行;以及在停止锯链的运行之后,保持电动机的运行。因此,可以储存/保持惯性,直到下一次操作锯链,这节省了能量。替代地或附加地,电动机可以保持其他功能的运行,例如风扇的运行。可以保持电动机的运行而不使运行再次运动,至少直到下一次压下触发器时才进行。停止锯链的运行可以包括使电动机与锯链机械地脱离。或者,电动机可以经由转矩限制器连接到锯链,并且可以通过接合链制动器来停止锯链的运行。该方法可以进一步包括:在检测到触发器的所述释放之后,使用所述电动机驱动冷却风扇。可选地,该方法可以包括:在检测到触发器的完全释放之后,运行电动机。该方法可以与上文限定的任何方法或链锯组合。
51、根据实施方式,使电动机与锯链机械地脱离可以包括使电动机的转速降低到离合器接合速度以下。
52、根据第八方面,通过一种控制电动机以选择性地驱动链锯中的锯链的方法解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该方法包括:响应于检测到触发器的压下,以第一转速运行电动机;以及响应于检测到触发器的释放,以第二转速运行电动机。该方法可以与上文限定的任何方法或链锯组合,并且可以例如在链锯的控制器中实施。优选地,锯链被联接以由电动机以所述第一转速运行,并且与以所述第二转速进行的运行的电动机脱离。根据实施方式,链锯可以包括风扇,该风扇被联接以当以第二转速运行时由电动机旋转。替代地或附加地,链锯可以包括锯链油泵,该锯链油泵被联接以由电动机以所述第一转速运行,并且与以所述第二转速进行的运行的电动机脱离。根据实施方式,第二转速可以低于离合器接合速度。
53、根据第九方面,通过一种控制电动机以选择性地驱动包括离合器的链锯中的锯链的方法解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该方法包括:确定离合器的状态;以及基于所确定的离合器状态,调节电动机的转矩或转速,和/或向链锯的操作者生成警报。该方法可以与上文限定的任何方法或链锯组合。示例性的离合器状态可以是脱离状态、允许滑动状态、指示离合器的实际滑动的滑动状态,和/或锁定状态。该方法可以包括确定示例性状况中的单个状况是否已经发生、可能已经发生、或者可能即将发生。例如,该方法可以包括确定离合器已经处于滑动状态超过极限时间的时间段,该极限时间可以是预定的或动态设定的。对操作者的警报可以通过例如点亮灯、发出警报声音或根据预定模式操作电动机来产生。根据实施方式,状态的确定可以包括确定电动机的转速。对于转速致动的离合器,离合器状态可直接从转速中导出。
54、根据实施方式,确定离合器的状态可以包括确定当前转速。例如,可以响应于已经确定链锯已经在超过极限时间的时间内以如上文限定的滑动极限速度,或者以离合器接合速度与滑动极限速度之间的允许滑动速度操作而调节转矩或转速。或者,可以响应于已经确定在滑动状态中的操作而立即调节转矩或转速。可以通过控制供应到所述电动机的电流来调节转矩。
55、根据实施方式,所述离合器状态可以是滑动状态,并且调节电动机的转矩或转速可以包括将转速降低到离合器接合速度以下,和/或减小电动机的转矩。转矩或转速的降低可以通过超越来自例如触发器的任何操作者输入来获得。因此,可以避免链锯在离合器接合速度下长时间或过度困难的操作,这减少了热量产生并且增加了离合器和任何轴承的寿命。
56、根据实施方式,所述离合器状态可以是滑动状态,其中,调节电动机的转矩或转速包括增加电动机的转矩。转矩可以暂时增大到连续操作转矩以上,而没有使电动机过热的风险。这有利于使停止的链条运动,例如,如果锯链被用力压靠在待切割的材料上或被挤压在锯口中。根据一些实施方式,速度和/或转矩可以首先降低,然后升高,或反之亦然。
57、根据第十方面,通过一种控制电动机以选择性地驱动链锯中的锯链的方法解决或至少减轻了上述问题中的部分或全部,该方法包括:确定当前转速;基于所述确定,致动机电离合器,例如电磁离合器。当电动机的速度超过离合器接合速度时,机电离合器可以接合。类似地,当电动机的速度降到离合器脱离速度以下时,机电离合器可以脱离。接合速度可以与脱离速度相同。或者,其可以不同。此外,该方法可以与上文限定的方法或链锯组合。
58、根据实施方式,该方法可以进一步包括从用户界面接收离合器接合速度设置和/或离合器脱离速度设置。因此,操作者或维修技术人员可以设定期望的接合或脱离速度以适合不同的应用。例如,在锯链有很高的锯链卡住的风险的应用中,高离合器接合速度可能是期望的,从而受益于使卡住的链条运动的电动机的高角动量。
59、根据第十一方面,通过包括至少一个处理器和存储器的数据处理设备解决或至少减轻上述问题的部分或全部,该数据处理设备配置为执行如上文限定的方法中的任何方法。数据处理设备可以布置在手持式链锯中,例如如上文限定的手持式链锯。数据处理设备可以实现为微控制器。
60、根据第十二方面,通过包括指令的计算机程序产品解决或至少减轻上述问题的部分或全部,当在处理器上实施程序时,该指令执行如上文限定的方法中的任何方法。
61、根据第十三方面,通过其上存储有以上限定的计算机程序产品的计算机可读存储介质解决或至少减轻了上述问题的部分或全部。
62、应注意,本发明的实施方式可以通过权利要求中记载的特征的所有可能的组合来实现。此外,将理解,针对装置描述的各种实施方式可与方法组合,反之亦然。
本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240615/76313.html
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 YYfuon@163.com 举报,一经查实,本站将立刻删除。