CN1173121C - 拧螺钉和钻孔两用旋转工具的离合器机构 - Google Patents

Abstract

一种离合器机构(17)，它有一个内齿轮(10)和许多用螺旋弹簧(25)通过一个扁平的垫圈(24)向后压在上述内齿轮(10)的前端表面上的圆柱销(26)。在内齿轮的前端表面上设有许多凸出部分(28)，其数量和位置与上述销(26)相对应。各圆柱销(26)在其后端表面上有沿圆周倒角的边缘(27)，而各凸出部分(28)有一对其倾斜度与上述销(26)的倒角边缘(27)的倾斜度相同的导向斜坡表面(29)。

Description

拧螺钉和钻孔两用旋转工具的离合器机构

技术领域

本发明涉及离合器机构。更具体的说，本发明涉及用于拧螺钉和钻孔两用旋转工具的离合器机构，这种工具能通过调节夹持行星减速齿轮机构的内齿轮的力，来控制行星减速齿轮机构的输出扭矩的上限。

背景技术

具有拧螺钉和钻孔两种工作方式(以下称为改锥钻头式)的典型的两用旋转工具中设有离合器机构，这种机构能够控制该工具输出扭矩的上限。图3A表示具有这种离合器机构的一个例子，它有一个作为把电动机的扭矩传递给主轴的行星减速齿轮机构的一部分的，能旋转的内环齿轮30。在内环齿轮30的一个端面上有许多轴向凸出部分31，每一个凸出部分都有一对沿圆周方向倾斜的，导向斜坡表面32。如图3B所示，上述离合器机构还有压力装置，例如螺旋弹簧(图中未表示)，通过一个扁平的垫圈34压向内环齿轮30的凹进表面的加压装置，例如球33。这样，上述加压装置就能借助于把球33压向上述凸出部分31来阻止内环齿轮30旋转。

按照这种离合器机构，如果施加在内齿轮30上的载荷超过了螺旋弹簧的压力，球33便会爬上导向的斜坡表面32，越过凸出部分31，让内齿轮惰转，从而中断了电动机向旋转工具的主轴传递扭矩。

除了这种离合器工作方式之外，上述离合器机构还能提供钻孔工作方式，此时，离合器保持啮合，并能防止打滑。更具体的说，在这种工作方式中，一个锁定构件或挡块直接压向并锁定在扁平的垫圈34上，以便不让内齿轮30转动，从而维持了主轴的转动而与施加在主轴上的载荷无关。如图3C所示，当以这种方式把载荷加在工具上时，各零件之间的间隙将会使球33提升到离开上述导向的斜坡表面32，而不会越过凸出部分31。

虽然以上所说的离合器机构达到了它的目的，但它却还有许多缺点，这降低了它的效用。例如，在这种装置中，下方的球33与导向的斜坡表面32的接触点P，无论这种旋转工具是否处于图3C所示的运转状态下，总是停留在凸出部分31的顶角上。这意味着，当球33升高时，凸出部分的视在角减小了(图3B中的角α＞图3C中的角β)，从而增大了作用在球33上的轴向力，或者向上推动球33和扁平垫圈34的力。这又反过来增大了球33意外地越过凸出部分31的可能性，从而使离合器脱开。应该指出，如果把球换成带有球形底部的销子，也会发生同样的情况。此外，作用在轴向的力增大会增加磨损和/或损坏工具的零件，例如损坏扁平的垫圈或任何其他类型的承受上述轴向力的挡块。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个重要的目的是提供一种用于具有拧螺钉和钻孔两用旋转工具的离合器机构，它能够可靠地防止离合器在钻孔工作方式时意外地脱开，从而将工具零件的磨损和损坏减少到最小程度。

上述目的和其他相关目的是由于本发明提供了一种用于具有拧螺钉和钻孔两用旋转工具的离合器机构而实现的。这种离合器机构包括：一个行星减速齿轮机构，它有一个夹持在壳体内部能够旋转的内齿轮；设置在上述内齿轮的一个轴向端面上的许多轴向凸出部分，各凸出部分都有围绕该凸出部分轴线对称的两个圆周上的导向斜坡表面；许多能沿轴向移动的压力构件；用于把压力构件压向上述内齿轮的轴向端面的加压装置，以便通过使压力构件与凸出部分的导向斜坡表面的干涉以固定上述凸出部分；以及一个套筒构件，通过外部操作能螺纹送进，从而改变其轴向位置，用于有选择地调节上述压力构件离开上述轴向端面的轴向移动，其中，每一个压力构件都有一个轴向主体，这个主体设置成与内齿轮的轴向端面垂直，并且具有至少一个斜坡表面，由于凸出部分的转动，该斜坡表面能在上述导向斜坡表面上滑动，使得该轴向主体能沿着平行于本身的方向离开凸出部分，同时又保持上述导向斜坡表面与上述斜坡表面之间面与面的接触，以使上述轴向主体运动，离开上述内齿轮的轴向端面。按照这种机构，虽然在钻孔工作方式时上述轴向主体(即压力构件)会沿着凸出部分升高，但却不会越过上述凸出部分，从而防止了离合器意外的脱开或打滑。此外，当作用在轴向主体上的轴向力还比较小时，对于工具的构件，例如调节装置的冲击不会很激烈，从而防止了这些构件的过度磨损和损坏。

按照本发明的一个方面，上述各轴向主体的斜坡表面具有与上述各凸出部分的至少一个导向斜坡表面同样的斜度。这种结构稳定了轴向主体与凸出部分结合的工作过程，无论这种旋转工具是在钻孔工作方式还是拧螺钉工作方式下，都能提高上述离合器机构的性能。

按照本发明的另一个方面，每一个轴向主体都能在平行于其本身相对于内齿轮的方向上沿着上述导向斜坡表面滑动。

按照本发明的又一个方面，上述轴向主体布置在一个圆周上，并且上述凸出部分也布置在一个圆周上，与上述轴向主体的数量和位置相对应。

按照本发明的又一个方面，各轴向主体具有第一和第二轴向端部，并且上述第一端部对着加压装置，而上述第二端部靠压在上述内齿轮的轴向端面上。此外，上述各轴向主体的斜坡表面是设置在第二端部的圆周上的倒角边缘。

按照本发明的一个特点，各凸出部分都有两个圆周上的对称于该凸出部分轴线的导向斜坡表面，使得该轴向主体能沿着平行于本身的方向离开凸出部分，同时又保持导向斜坡表面与上述倒角边缘之间表面与表面的接触。

按照本发明的另一个方面，上述加压装置是一个安装在上述调节装置与轴向主体之间的螺旋弹簧。上述用于调节的装置是一个能通过外部操作改变其轴向位置，因而也就改变了螺旋弹簧通过轴向主体作用在内齿轮上的压力的，能用螺纹送进的套筒构件。

按照本发明的另一个特点，上述离合器机构还可以包括一个设置在螺旋弹簧的一端与轴向主体之间的垫圈，并且上述套筒构件有一个相对于上述轴向主体和垫圈的远端，和一个相对于上述轴向主体和垫圈的近端。上述远端在该处形成一个径向延伸的凸缘，用于对螺旋弹簧的另一端加压，而上述近端能通过对套筒构件的外部操作使它靠压在上述垫圈上，以使得无论旋转工具上是否有载荷，都能可靠地通过上述轴向主体夹持住凸出部分，阻止旋转。

按照本发明的又一个特点，各轴向主体和各凸出部分都有一个视在角，并且，无论旋转工具在任何工作条件下，都能保持这个视在角。

按照本发明的一种实施方式，各轴向主体是通过上述旋转工具的齿轮箱夹持的，一根能滑动的圆柱销。

通过下面对附图的描述，将使本发明的一般的和更具体的目的更加明显。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的实施例，附图中：

图1是一种按照本发明的两用旋转工具，例如拧螺钉和钻孔两用工具的主要部分的局部侧断面图，图中卸掉了部分外壳，以便露出其内部机构；

图2A-C表示图1中的拧螺钉和钻孔两用工具的离合器机构的各种工作状态；以及

图3A-C表示用于旋转工具的现有离合器机构的各种工作状态。

具体实施方式

图1是按照本发明的两用旋转工具，例如拧螺钉和钻孔两用工具的主要部分的局部侧断面图，图中卸掉了部分外壳，以便露出其内部机构。拧螺钉和钻孔两用工具1在其后端有一台包围在主壳体2内的电动机3(以下，将图的左方作为工具的后方)。电动机3有一根用于将其旋转传递给安装在旋转工具1顶端的钻头(图中未表示)的输出轴4。此外，拧螺钉和钻孔两用工具1在其握把(也未在图中表示)底部还有一组电池，以便为电动机3供应电力，使旋转工具1工作。在电动机3前面设有普通的行星减速齿轮机构5，这个机构有三级行星齿轮6，用于支承上述行星齿轮6旋转的三级支架7，以及三级与相应的各级行星齿轮6啮合的内齿轮8、9和10。工作时，上述行星减速齿轮机构5在把降低后的速度传递到连接在第三级支架7上的主轴11之前，通过这三级机构，将电动机3的输出轴4的旋转速度降低。这种两用旋转工具1还具有一个小齿轮，这个小齿轮固定在电动机3的输出轴4上，并与第一级行星齿轮6啮合。

此外，在上述电动拧螺钉和钻孔两用工具1上还有设置在主壳体2前方的齿轮箱12。这个齿轮箱12有一个大直径部分14，和一个从该大直径部分14的前端向前凸出的小直径部分13。上述主轴11插入该小直径部分中，由两个设置在小直径部分13的轴两端的滚珠轴承15支承。一个钻头夹头16安装在处于小直径部分13前面的主轴11的顶端。

此外，在上述齿轮箱12中设置了一个用于限制扭矩的离合器机构17。该离合器机构17具有设置在小直径部分13周围，能够旋转的调整环18，以便调节离合器开始打滑时的扭矩。上述小直径部分13带有外螺纹19。在上述小直径部分13的外圆周上装有调节装置，例如一个带有内螺纹21的挡块20，并且，该内螺纹21与小直径部分13上的外螺纹19相配。在挡块20的前端有凸缘22，该凸缘固定配合在上述调整环18内表面上的轴向凹槽23中。因此，当调整环18转动时，挡块20就和它一起转动，以便沿着齿轮箱12的小直径部分13的纵向轴线用螺纹进行调节。

离合器机构17还有一个装在小直径部分13底板周围的扁平的垫圈24。这个扁平的垫圈24用一个设置在上述扁平的垫圈24与挡块20的凸缘22之间的螺旋弹簧，使它压向上述大直径部分14。许多轴向主体，例如圆柱销26，插入上述大直径部分14的肩部，能够滑动。此外，上述许多圆柱销26以同样的间隔，沿着大直径部分14的肩部分布在其圆周上，因此，它们的位置就在上述扁平的垫圈24的后面。这样，圆柱销26通过扁平的垫圈26被螺旋弹簧25向后压，其后端垂直地压在第三级内齿轮10的前端上。

如图2A所示，内齿轮10在其前端表面上有许多凸出部分28，这些凸出部分沿着圆周分布，并向轴向凸出。各凸出部分都有一对沿圆周方向倾斜的导向斜坡表面，关于它前面已描述过了。这些凸出部分28的数量和位置与圆柱销26的数量和位置相对应。各圆柱销26在其后端(图2A-2C中的底端)具有沿圆周方向倒角的边缘27，当旋转工具1组装起来时，边缘27倾斜的角度与凸出部分28的导向斜坡表面的一样。

在具有这种结构的拧螺钉和钻孔两用工具1运转时，当使用者旋转调整环18，用螺纹把挡块20送进到挡块不与扁平垫圈24接触的任何位置上时，旋转工具1便处于离合状态，或拧螺钉的工作方式，此时，内齿轮10单单被螺旋弹簧25的压紧力所固定，不能旋转。当电动机开动时，减速齿轮机构5的行星齿轮6开始旋转，从而沿着与该行星的旋转相反的方向施加力量。如图2B所示，凸出部分28靠压在销子26上防止了内齿轮10的旋转，从而能把电动机的扭矩传递给主轴11。然后，所传递的扭矩使工具头，例如夹持在钻头夹头16中的改锥头旋转，从而完成拧紧螺钉的工作。

如图2C所示，当主轴11上的载荷增大时，例如，当要将螺钉完全拧紧时，此时作用于内齿轮10上使它旋转的力超过了压在齿轮10上的弹簧的压力，于是各销子26的倒角的边缘27便在凸出部分28的导向斜坡表面29上向上滑动。因此，销子26和扁平的垫圈24被向前推动，如图1中通过主轴11的轴向点划线的下方所示，压在凸出部分28的顶面上。由于这样就能让内齿轮10进行惰转，所以中断了向主轴11传递扭矩。只要主轴11上的载荷继续超过螺旋弹簧25的压力，圆柱销26便仍然压在凸出部分28上。

换一种方式，当调整环18转动，并使挡块20的后端的表面靠压在扁平的垫圈24上时(这种工作状态如图1中轴向点划线上方所示)，旋转工具1便处于钻孔工作方式，此时垫圈24，因而也就是销子26的向前移动被挡块20所阻止。于是，内齿轮10固定不动，即使加在主轴11上的载荷很大，也不会中断扭矩的传递。

如图2C所示，当以图示的方式施加载荷时，内部构件之间的间隙使得销子26对于凸出部分28沿着销子的倒角边缘27与凸出部分的导向斜坡表面29之间的界面滑动。因此，各销子26的顶点与导向斜坡表面29之间的接触点P也以同样的方式移位，在滑动之后，使得凸出部分的视在角(图2B中的)角α＝(图2C中的)角β。这就是说，加在销子26上的力继续在同样的轴向和旋转方向起作用，防止上述销子意外地越过凸出部分，从而防止了内齿轮10的转动。此外，由于仍保持同样的视在角，通过扁平的垫圈24对挡块20与小直径部分13的冲击也不像普通结构上那样激烈，从而防止了这些构件的磨损和损坏。

如上所述，这种离合器机构17使用了压力构件，例如圆柱销26，这些圆柱销设置成与内齿轮10的一个端面垂直，并且带有倒角的边缘27。因此，当凸出部分28在销子下方运动要使离合器脱开时，上述倒角的边缘27能通过沿着凸出部分的导向斜坡表面29相对于凸出部分滑动，让销子26向远离内齿轮的端面方向运动。这种结构在钻孔工作方式时，能使销子26抬高，沿着凸出部分28的导向斜坡表面29离开上述端面，但却能有效地防止销子26越过凸出部分，从而保持离合器的接合。此外，由于作用在销子26上的轴向力并未增大，所以挡块20与小直径部分13不会受到激烈的冲击。

由于销子26的倒角的边缘27具有与凸出部分28的导向斜坡表面29同样的倾斜度，所以销子26与凸出部分28能以流畅而且稳定的方式起结合的作用，从而使离合器机构17无论是在拧螺钉的工作方式下还是在钻孔的工作方式下都能稳定地运转。

在上述实施例中，只要销子停止转动，在各销子26后端的圆周上的倒角就会被设置在直径上通过销子后端面的轴向中心的两个平坦的倒角所替换。应该指出，在离合工作方式下，销子26在爬上凸出部分的斜坡表面之后，意外地升高到凸出部分28的前端面上的可能性减小了，因为各销子26与内齿轮的前端面接触的端部面积减小了。

此外，在上述实施例中，销子不一定要是圆柱形的；根据使用情况，销子可以是棱柱体，或者其他适当形状的构件。此外，上述凸出部分28导向斜坡表面29并不是必须是平坦的倾斜表面；它可以如参考文献中所说的那样，是倾斜的弧形表面，只要销子能以上述实施例中所描述的方式沿着这个表面滑动就可以了。

由此可见，本发明有效地达到了以上所陈述的目的。应该理解，以上的实施例只是为了说明本发明。而不是为了限制本发明，因为，在不脱离本发明的构思和范围的前提下，可以对其他构件作各种改进、替换和变化。上述各种改进、替换和变化仍然落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于具有拧螺钉和钻孔两种工作方式的旋转工具的离合器机构，该离合器机构包括：

一个行星减速齿轮机构，它有一个夹持在壳体内部能够旋转的内齿轮；

设置在上述内齿轮的一个轴向端面上的许多轴向凸出部分，各凸出部分都有围绕该凸出部分轴线对称的两个圆周上的导向斜坡表面；

许多能沿轴向移动的压力构件；

用于把压力构件压向上述内齿轮的轴向端面的加压装置，以便通过使压力构件与凸出部分的导向斜坡表面的干涉以固定上述凸出部分；以及

一个套筒构件，通过外部操作能螺纹送进，从而改变其轴向位置，用于有选择地调节上述压力构件离开上述轴向端面的轴向移动，其中，每一个压力构件都有一个轴向主体，这个主体设置成与内齿轮的轴向端面垂直，并且具有至少一个斜坡表面，由于凸出部分的转动，该斜坡表面能在上述导向斜坡表面上滑动，使得该轴向主体能沿着平行于本身的方向离开凸出部分，同时又保持上述导向斜坡表面与上述斜坡表面之间面与面的接触，以使上述轴向主体运动，离开上述内齿轮的轴向端面。

2.如权利要求1所述的离合器机构，其特征在于，上述各轴向主体的斜坡表面具有与上述各凸出部分的至少一个导向斜坡表面同样的斜度。

3.如权利要求1所述的离合器机构，其特征在于，上述轴向主体布置在一个圆周上，并且上述凸出部分也布置在一个圆周上，与上述轴向主体的数量和位置相对应。

4.如权利要求1所述的离合器机构，其特征在于，上述各轴向主体具有第一和第二轴向端部，并且上述第一端部对着加压装置，而上述第二端部靠压在上述内齿轮的轴向端面上，并且，上述各轴向主体的斜坡表面是设置在第二端部的圆周上的倒角边缘。

5.如权利要求1所述的离合器机构，其特征在于，上述加压装置是一个安装在上述调节装置与轴向主体之间的螺旋弹簧，并且随着上述调节装置改变其轴向位置，因而也就改变了螺旋弹簧通过轴向主体作用在内齿轮上的压力。

6.如权利要求5所述的离合器机构，其特征在于，它还包括：一个设置在螺旋弹簧的一端与轴向主体之间的垫圈，并且

上述套筒构件有一个相对于上述轴向主体和垫圈的远端，和一个相对于上述轴向主体和垫圈的近端；

上述远端在该处形成一个径向延伸的凸缘，用于对螺旋弹簧的另一端加压；并且

上述近端能通过外部操作套筒构件使它靠压在上述垫圈上，以使得无论旋转工具上是否有载荷，都能可靠地通过上述轴向主体夹持住凸出部分，阻止旋转。

7.如权利要求1或2所述的离合器机构，其特征在于，各轴向主体和各凸出部分都有一个视在角，并且，无论旋转工具在任何工作条件下，都能保持这个视在角。

8.如权利要求1或2所述的离合器机构，其特征在于，各轴向主体是通过上述旋转工具的齿轮箱夹持的一根能滑动的圆柱销。

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