CN100586620C

CN100586620C - 具有壳体和可转动驱动轴的夹头

Info

Publication number: CN100586620C
Application number: CN200610128044A
Authority: CN
Inventors: 格雷格·德劳特; 戈登·罗; 蒂姆·普罗克斯
Original assignee: POWER TOOL HOLDES CO Ltd
Current assignee: Power Tool Holdes Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: US20070052183A1; CN1978104A; DE102006035879A1; US7455303B2; GB0612637D0; GB2429667A

Abstract

一种用于手动驱动器或动力驱动器的夹头，所述驱动器具有壳体和转动的驱动轴，该夹头包括大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体。尾部具有成形在尾部中的内腔，而前部具有成形在前部中的轴向孔。螺母设置在内腔中，螺母包括中心孔。主轴包括延伸入螺母中心孔中的前部以及构造成用来接纳驱动轴的后部。多个夹爪相对于主体移动地设置，每个夹爪与轴向孔连通并且可操作地连接到螺母上，套管围绕着主轴设置。螺母可以相对于主轴在第一位置和第二位置之间轴向地运动。在第一位置时，螺母转动地固定到主轴上；在第二位置时，螺母无转动地固定到主轴上。

Description

具有壳体和可转动驱动轴的夹头

技术领域

本发明一般涉及用于钻头、或用于电动或气动的动力驱动器的夹头。更特别地，本发明涉及带有内螺母的无键式夹头(keyless chuck)。

背景技术

手动和电动或气动的工具驱动器是广为公知的。尽管麻花钻是这类驱动器中最常用的工具，但这类工具还可包括螺钉驱动器、螺母驱动器、小圆锯、安装的磨石、以及其它的切削或研磨工具。由于工具的柄部可能具有不同的直径或者具有多边形的横截面，因而该装置通常设有能在很宽范围内进行调整的夹头。该夹头可以通过螺纹孔或锥形孔连接到驱动器上。

现有技术中已经开发了各种的夹头。在一种倾斜夹爪的夹头中，夹头主体包括三个相互间大约成120°间隔设置的通道。这些通道被构造成使得它们的中心线相交于沿夹头轴线夹头前方的一点。这些通道容纳着可在通道中移动的三个夹爪，以便夹住位于夹头中心轴线上的、圆柱形或多边形的工具柄。夹头还包括螺母，它相对于夹头转动并且与夹爪上的螺纹相啮合，从而螺母的转动就使得夹爪在通道中沿任一方向运动。夹头主体连接于驱动工具的驱动轴，并且被构造成使得夹头主体相对于螺母沿某一方向的转动就使夹爪进入到与工具柄夹紧的关系；而沿相反方向的转动则松开夹紧关系。如果是手动转动，该夹头可以是无键的。

现有技术中已知有各种结构的无键式夹头并且适用于各种应用场合。在一种双套管夹头的情形中，前套管转动连接于螺母，后套管转动连接于夹头主体。因此，前套管相对于后套管的转动就使得夹爪在夹头主体中根据相对转动的方向而沿着或开启或闭合的方向进行运动。然而在单一套管夹头的设计中，夹头主体只相对于单一的套管转动，因而螺母的转动通常是通过操作者握住该套管，同时启动钻头组件来实现。还已知可在驱动器的壳体上设置转动地固定到壳体但可相对于壳体轴向运动的套管。该套管可以运动直到与夹头的套管相啮合，因而移动套管使得夹头套管和螺母转动地固定于驱动器壳体。因此当启动驱动器时，被驱动的主轴使夹头主体相对于转动地固定的套管和螺母转动，因而根据主轴的转动方向而开启或闭合夹头。

发明内容

本发明认识并且针对现有技术的结构和方法所考虑的问题。在本发明的一个实施例中，提出了一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：一个大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔，以及所述主体具有成形其上的第一锁定面；设置在所述内腔中的螺母，所述螺母转动地连接于驱动轴上并且包括轴向延伸穿过所述螺母的中心孔；延伸入所述中心孔中的主轴前部和构造成用来接纳驱动轴的主轴后部的主轴；围绕着所述主轴的中部设置的第一齿环；围绕着所述主体的内表面设置的第二齿环，所述第二齿环围绕所述第一齿环同心；至少一个转动地安装于所述螺母上的行星齿轮，所述行星齿轮与所述第一齿环和第二齿环相啮合；相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并可操作地连接到所述螺母上；因而所述螺母相对于所述夹爪的转动就使所述夹爪相对于所述主体和轴向孔运动；围绕主轴设置的套管，所述套管包括构成为选择性地与所述第一锁定面接合和脱离接合的第二锁定面；其中，所述主体和所述套管可以相对于彼此在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在第一位置时，所述第一和所述第二锁定面接合，在第二位置时，所述第一和第二锁定面脱离接合；所述第一位置阻止所述主体相对于套管转动；其中，当所述主体和所述套管相互间处于第一位置时，所述主轴的转动使所述行星齿轮围绕着所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于所述主体转动。

在本发明的另一个实施例中，提出了一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔；设置在所述内腔中的螺母，所述螺母包括中心孔；包括延伸入所述螺母的中心孔中的前部以及构造成用来接纳所述驱动轴的后部的主轴；相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并且可操作地连接到螺母上；围绕着所述主轴的中部设置的第一齿环；围绕着所述主体的内表面设置的第二齿环，所述第二齿环围绕所述第一齿环同心；至少一个转动地安装于所述螺母上的行星齿轮，所述行星齿轮与所述第一齿环和所述第二齿环相啮合；围绕主轴设置的套管；其中，所述螺母可相对于所述主轴在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在所述第一位置时，所述螺母可转动地固定到所述主轴上；在第二位置时，所述螺母无转动地固定到主轴上；其中，当所述螺母和所述主轴相互间处于第一位置时，所述主轴的转动使所述的行星齿轮围绕所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于所述主体转动。

在本发明的另一个实施例中，提出了一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔，以及所述主体具有成形其上的第一锁定面；具有轴向延伸贯穿的中心孔的螺母，所述螺母被设置在所述内腔中，并且转动地连接于驱动轴上；包括延伸入所述螺母的中心孔中的前部和构造成用来接纳驱动轴的后部的主轴；相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并可操作地连接到所述螺母上，因而所述螺母相对于所述夹爪的转动就使所述夹爪相对于所述主体和所述轴向孔运动；围绕所述主轴设置的套管；所述套管包括构造成选择性地与所述第一锁定面接合或脱离接合的第二锁定面；围绕所述主轴的中部设置的第一齿环；围绕所述主体的内表面设置的第二齿环，所述第二齿环围绕所述第一齿环同心；至少一个转动地安装于所述螺母上的行星齿轮，所述行星齿轮与所述第一齿环和所述第二齿环相啮合；其中，所述主体和所述套管可相互间在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在第一位置时，所述第一和所述第二锁定面接合，在第二位置时，所述第一和第二锁定面脱离接合；所述第一位置阻止所述主体相对于所述套管转动；以及其中，当所述主体和所述套管相互间处于所述第一位置时，所述螺母可相对于所述主体和所述主轴转动；以及所述主轴的转动使所述行星齿轮围绕所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于主体转动。

结合在说明书中并且作为说明书一部分的附图表示了本发明夹头的一个或多个实施例，这些附图与说明书一起用来解释本发明夹头的原理。

附图说明

本发明包括其最佳实施例的针对于本领域普通技术人员的完整和公开内容，具体地呈现在下面参照附图的说明下文中，其中：

图1是根据本发明一实施例的夹头的分解透视图；

图2是图1所示夹头组装后的截面图；

图3是图1所示夹头组装后的截面图；

图4是根据本发明夹头的实施例的分解透视图；

图5是图4所示夹头组装后的截面图；

图6是图4所示夹头组装后的截面图；

图7是用于图4所示夹头的可选择基板和压力板的透视图；

图8也是用于图4所示夹头的可选择基板和压力板的立体图。

在本说明书中重复使用的附图标记旨在表示夹头的相同的或相似的特征或元件。

具体实施方式

下面将对本发明现有的优选实施例进行详细描述，本发明的一个或多个实施例表示在附图中。所提供的每个实施例是为了说明该夹头而并非对其加以限制。事实上，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围下可以对本发明的夹头进行各种的改进和变化。例如，作为一个实施例一部分所显示或所描述的特征可以应用于另一个实施例中以产生出再一个实施例。因此，旨在表明在所附的权利要求书的范围或等同范围内时，本发明包括了这些改进和变化。

参照图1和图2，夹头100包括：内螺母110，主体120，多个夹爪130，外套140，主轴150，以及基板170。主体120通常是圆柱形的并且包括鼻部或称前部121，和尾部或称后部122。前部121具有横向于主体120的纵向中心轴线127的前面，以及一组围绕着前部121圆周设置的锁定键124。前部121限定轴向孔126，其尺寸略大于夹头100设计的容纳最大工具柄的尺寸。内腔125成形在尾部122中，并且具有容纳螺母110的尺寸。内腔125和轴向孔126在主体120的中部区域连通。

主体120限定容纳三个夹爪的三个通道123。每个夹爪130与相邻的夹爪相互间隔大约120°的弧度。通道123和夹爪130的轴线相对于纵向轴线127成一角度，因而每个通道的轴线穿过轴向孔126，并且在夹头主体前方的一公共点处相交纵向中心轴线127。这些夹爪形成了夹紧的形态，它们可以朝向或离开夹头的轴线径向地运动，以便夹紧(或释放)工具，每个夹爪130具有通常是平行于夹头100的中心轴线127的工具接合面131。在每个夹爪的相反表面或外表面上形成的螺纹132可以构造成任何适当的类型和节矩。应当理解，本发明包含了多于或少于三个夹爪130的实施例。

螺母110包括截锥的前部和大致为圆柱的后部。螺母110的前部具有构造成与夹爪的螺纹132相匹配的螺纹111。螺母110被容纳在主体120的内腔125中，因而螺母的螺纹111啮合夹爪的螺纹。螺母110相对于主体120的转动根据螺母的转动方向使得夹爪130在通道123中伸出或缩回。

螺母110的后部包括多个齿轮孔112，它们被构造成能转动地接纳多个行星齿轮114。每个行星齿轮114包括转动地容纳在相应齿轮孔112中的齿轮轴115。围绕每个行星齿轮114的从螺母110的后部向外悬伸的部分周向地形成有一组驱动键116。

从螺母110的前部延伸到后部的中心孔113包括前部113a，后部113b，一组驱动键117成形在前部和后部相交处的截锥表面上。中心孔113的前部113a具有比后部113b的直径略大的直径。在一个优选实施例中，前部113a的直径大体上等于成形在主体120中的轴向孔126的直径，于是前部113a就可以接纳滑动地定位在轴向孔126中的工具柄。中心孔113的后部的尺寸设定为能够滑动地接纳主轴150的一部分，因此当需要时主轴150可相对于螺母110转动。

基板170通过从基板轴向向前延伸的止块，，而转动地固定于主体120的尾部122，并在相应的槽169中容纳，但也可以通过压配合或者其它适当的连接部件可选择地固定于主体尾部。基板170包括内环槽171，外环槽172，以及向内延伸的形成环形座174和中心孔177的突缘173。中心孔177的尺寸设定成能够允许主轴150穿过，环形座174被构造成可将驱动环180转动地接纳其中。环形座174的内周上还包括行星齿条176，用来与行星齿轮114的驱动键116相啮合。

基本为圆柱形的驱动环180被容纳在基板170的环形座174中，因而驱动环能够在基板中转动。驱动环180包括多个齿轮槽181，每个齿轮槽181构造成能够接纳每个带有驱动键116的行星齿轮114的端部，因而行星齿轮能在各自的齿轮槽中转动。每个齿轮槽181构造成这样：随着驱动环被定位到环形座174中，每个行星齿轮114的驱动键同时与基板170的行星齿环176以及中央设置在主轴150上的中心齿轮151相啮合。

主轴150基本为圆柱形，并且包括位于中心齿轮151轴向向后的向外悬伸的径向凸缘152，以及一个位于该径向凸缘的轴向向后的环形凹槽153。主轴150的后部转动地接纳着轴承套158，它包括多个轴承元件159，这些轴承元件159延伸穿过套壁伸入到由套所限定的轴向孔中；并限定围绕着其前部的外周面上的环形凹槽160。轴承套158位于主轴150上邻近径向凸缘152处，并且通过位于环形凹槽153中的C形卡圈154固定在主轴150上。在主轴150的后部中设有螺纹孔155，并且螺纹孔具有标准的尺寸以便与手动或动力的驱动器的驱动轴(未示出)相配合。尽管示出的是螺纹孔155，但该孔也可以替换为具有标准尺寸的锥孔，以便与锥形的驱动轴相配合；或者主轴150也可以与驱动器的驱动轴制成一整体件。

主轴150的前部位于螺母110中形成的中心孔113的后部113b中，并且通过导套166固定在中心孔113中；导套166依次通过与主轴150前部中的螺纹孔156相啮合的螺纹紧固件168而固定在主轴150的前端上。导套166包括可以选择性地与螺母110上形成的驱动键117相互啮合或者不啮合的一组驱动键167。

板簧162将基板170相对于主轴150向前偏压。板簧162包括容纳在轴承套158的环形凹槽160中的内环边缘163，以及容纳在基板170的环形凹槽171中的外环边缘164。

底板194以压配合的方式接纳外套140。也可以通过键、卷边、凿缝、螺纹或其它任何适当的方式来将外套140固定于底板上，从而套和底板可转动地相互连接。外套140包括前端部141，基部143，以及形成在基部上的轴向槽142。一组锁定键144环绕前端部141的内周面上形成，用以选择性地与主体120的锁定键124啮合或不啮合。控制套190围绕着外套140的基部设置，并且用螺钉192将其连接于外套上。螺钉192螺纹穿过成形在控制套上的螺纹孔191，然后穿过外套140上的轴向槽142进入到基板170的外环形凹槽172中。由于轴向槽142的宽度略等于螺钉192的宽度，因而控制套190只限于相对于外套140进行轴向运动。然而螺钉192与环形凹槽172之间的啮合则允许基板170相对于外套140进行转动。底板194转动地固定到手动的或动力的驱动器的外壳上(未示出)，并且包括中心孔195，因而驱动器的驱动轴可以与主轴150的螺纹孔155相结合。

参见图2和图3，在夹头100的正常工作期间，板簧162处于图2所示的静止位置，因而基板170以及主体120相对于主轴150被推向前部。如下文中将要更加详细地描述，在这种状态下主轴150和主体120一起转动。因此，如果此时夹爪夹紧了工具柄，那么夹头就使得工具柄以相同于驱动器驱动轴的转速而转动。

为了在正常工作前将工具柄(未示出)装入到夹头100中，如图3所示，使用者首先将控制套190以及连带的螺钉192拉向底板194。当控制套190向后运动时，螺钉192在外环形凹槽172上施加向后的作用力。基板170因此朝着底板194运动，与此同时螺钉192也在外套140的轴向槽142中向后运动。由于主体120与基板170轴向相互固定，因此主体120也朝着底板194向后运动。主体120连续向后运动直到主体120的前部上的锁定键124与外套140前端部141上的锁定键144相互啮合。锁定键124，144之间的相互作用阻止主体120和基板170相对于外套140的相对转动。如上所述，外套140通过底板194是无转动地固定到驱动器的壳体上。

当主体向后运动时，由于主体贴靠在螺母110的前表面上，因此主体向后推动螺母110，于是螺母110的驱动键117与导套166的驱动键167脱开啮合。一旦驱动键117和167脱开啮合，螺母110就能围绕主轴150相对于主体120自由转动，以根据螺母110的转动方向驱使夹爪或朝向或离开纵向中心轴线127。

在将工具柄插入轴向孔126之前夹爪130缩回，于是它们不会阻止工具柄插入到轴向孔中。例如在图2中，夹爪130完全缩回到通道123中。一旦夹爪130充分地缩回，使用者就将工具柄插入轴向孔126中，将控制套190拉到图3所示的向后位置，并且启动驱动器从而使主轴150转动。通常，从夹头的后部观察时，主轴150顺时针方向的转动驱使夹爪130朝着纵向中心轴线向内运动，并与工具柄相接合。

更具体地，通过中心齿轮151与驱动键116的啮合，主轴150的转动使得中心齿轮151将行星齿轮114围绕着各自的纵向轴线转动。由于驱动键116还与转动固定的外套140上的行星齿环176相啮合，行星齿轮114围绕其各自轴线的转动使得这些齿轮114沿着行星齿环进行运行(walk)，因而将围绕着夹头轴线127的旋转运动传递给螺母110和驱动环180。由于主体120通过键124，144而转动固定于驱动器的壳体，夹爪130因为主体中的通道而阻止围绕轴线127转动，因而螺母的螺纹和夹爪的螺纹之间的相对运动就驱使夹爪在通道中运动。例如，主轴150顺时针方向的转动使得螺母110顺时针转动，并导致螺母110上的运动的螺纹111与每个夹爪130上的静止的螺纹132相互间的相对运动，迫使夹爪130朝着纵向中心轴线127径向向内运动，直到其工具接合面131抵靠于工具柄，因而将工具柄紧固在所需的位置。一旦工具柄被紧固，使用者松开控制套190于是允许板簧162恢复到图2所示的静止位置。

当板簧162恢复到静止位置时，弹簧对基板170施加作用力，使得基板170和主体120相对于主轴150向前运动。这就使得前部121上的锁定键124与前部141上的锁定键144脱离啮合，从而主体120可以相对于外套140转动。基板170的向前运动同样也使得螺母110相对于主轴150向前运动，直到螺母上的驱动键117如图2所示与导套166的驱动键167完全啮合。行星齿轮的驱动键116仍然保持与中心齿轮151和基板的行星齿环176相啮合。

通过主轴150与驱动器的转动来实现紧固在夹头100中的工具的转动。由于螺母110通过驱动键117和167的相互啮合而转动地固定于主轴150，主轴150的转动也驱使螺母110转动。螺母110依次又带着行星齿轮114，于是行星齿轮围绕着夹头的纵向中心轴线127转动。因为主轴150和螺母110一起转动，带着行星齿轮114随同主轴转动。也就是说，中心齿轮151不相对于行星齿轮转动，因而行星齿轮114也不相对于各自的纵向轴线转动。

如前所述，每个行星齿轮114的驱动键同时与主轴150的中心齿轮151和基板170的行星齿环176相啮合。由于不允许行星齿轮114围绕其各自的纵向轴线转动，由螺母110和主轴150利用中心齿轮151所传递的旋转作用力通过行星齿轮114而传递至基板170。因此基板170以相同于主轴150的速度转动，如同与基板刚性连接的主体120。主体120的转动使多个夹爪130以及因此使得夹爪内所紧固的工具转动。

为了从夹头上取下工具，使用者再次将控制套190向后拉向底板194，直到主体120上的锁定键124与外套140的前部141上的锁定键144相啮合。通过主轴150朝着与前述方向相反方向的转动，在本实施例中当从夹头的后部观察时，该方向是逆时针方向，使得夹爪130缩回到通道123中。因为夹头的操作除了以相反的程序进行外，其它都与前述的内容相同，因而对于夹爪130缩回的详细描述予以省略。

现在参见图4和图5，夹头的一个替换实施例100a包括：内螺母110，主体120，多个夹爪130，外套140，主轴150，压力板200，以及离合板210。主体120通常是圆柱形的，并且包括鼻部或称前部121和尾部或称后部122。前部121具有横向于主体120的纵向中心轴线127的前面，以及设置于前部121和外套140之间的前衬套220。前部121限定轴向孔126，其尺寸略大于该夹头100a设计的容纳的最大工具柄的尺寸。内腔125成形在尾部122中，并且其尺寸用来容纳螺母110。内腔125和轴向孔126在主体120的中部区域连通。

主体120限定用来容纳三个夹爪的三个通道123。每个夹爪130与相邻的夹爪相互间隔大约120°的弧度。通道123和夹爪130的轴线相对于纵向轴线127成一角度，因而每个通道的轴线穿过轴向孔126，并且在夹头主体前方的一公共点处相交于纵向中心轴线127。这些夹爪形成可以朝向或离开夹头的轴线径向地运动，以便夹紧(或释放)工具的夹紧状态。每个夹爪130具有通常平行于夹头100a的中心轴线127的工具接合面131。在每个夹爪的相反表面即外表面上形成的螺纹132，可以构造成任何适当的类型和节矩。应当理解，本发明包含了多于或少于三个夹爪130的实施例。

螺母110基本上是截锥形状。螺母110的截锥形外表面上限定被构造成与夹爪螺纹132相匹配的螺纹111。螺母110容纳在主体120的内腔125中，因而螺母的螺纹111与夹爪的螺纹相啮合。螺母110相对于主体120的转动根据螺母的转动方向而使夹爪130在通道123中伸出或缩回。螺母110的后部包括多个被构造成能够接纳多个行星齿轮114的齿轮孔112，因此这些行星齿轮可在各自的齿轮孔中转动。每个行星齿轮114包括可转动地容纳在相应齿轮孔112中的齿轮轴115。在每个行星齿轮114的从螺母110的后部向外悬伸的那部分上周向地形成有一组驱动齿116。

从螺母110的前部延伸到后部的中心孔113，限定前部113a，后部113b，以及在两者之间形成的突缘113c，突缘113c横向于纵向中心轴线127。中心孔113的前部113a具有比后部113b的直径略大的直径。在一个优选实施例中，前部113a的直径大体上等于成形在主体120中的轴向孔126的直径，这样前部113a就可以容纳滑动地定位在轴向孔126中的工具柄。然而如图5所示，这取决于主轴150延伸进入到螺母110中的那部分的长度。中心孔113的后部的尺寸设定为能够滑动地接纳主轴150的一部分，因此当需要时，主轴150能相对于螺母110转动。

离合板210通过从其轴向向前延伸的止块，而转动地固定到主体120的尾部122上；并由主体尾部相应的槽169中容纳，但也可以通过压配合或者其它适当的连接部件可替换地固定于主体尾部。离合板210限定离合面211，推力面212，驱动键213，以及行星齿条214。驱动键213围绕着中心孔圆周地形成，中心孔的尺寸允许主轴150穿过。行星齿环214围绕着离合板210的内表面圆周地形成，并且被构造成与每个行星齿轮114的驱动键相啮合。轴承组件224设置在离合板210的推力面212和形成在螺母110后部上的轴承面119之间。轴承组件224可以包括任何适当的结构，例如但不局限于包括一对轴承圈和位于它们之间的滚珠轴承，以及用于保持多个滚珠轴承的滚珠轴承架等。

主轴150基本上是圆柱形的，并且包括设于中间位置的前中心齿轮151a，以及设于主轴150的后端和前中心齿轮151a之间的后中心齿轮151b。在主轴150的后部中形成具有标准的尺寸的螺纹孔155，以便与手动或动力的驱动器的驱动轴(未示出)相配合。尽管示出的是螺纹孔155，但该孔也可以替换为具有标准尺寸的锥孔，以便与锥形的驱动轴相配合；或者主轴150也可以与驱动器的驱动轴制成一个整体件。

前中心齿轮151a前方的那部分主轴150被容纳在螺母110的中心孔113中，并且通过导套166固定在中心孔中，导套166依次又固定在主轴150的前部。导套166最好通过螺钉168或其它紧固件固定到主轴150上，这些紧固件接合到成形在主轴前部的螺纹孔156中。导套166的直径略大于主轴150前部的直径，因而导套166径向向外延伸出主轴150。

螺旋弹簧222围绕着主轴150的前部设置于中心孔的前部113a中。在其相反端，螺旋弹簧222抵靠在导套166和位于靠着横向突缘113c的垫圈上。螺旋弹簧222在螺母110上施加向后的作用力，并以此阻止螺母110相对于主轴150向前运动。如图5中清楚所见，当螺旋弹簧222处于完全延伸的静止位置时，离合板210的驱动键213与主轴150的后中心齿轮151b相啮合，因而离合板210可转动地固定到主轴150上。每个行星齿轮114的驱动键116与前中心齿轮151a和离合板210的行星齿环214相啮合。

压力板200通过分别穿过外套140和压力板200中的孔145，203的螺钉192或其它适当的元件可转动地固定到外套140的后部上，以此将压力板200固定于外套140上。压力板200还可以通过压配合，或者使用键，或者通过卷边、凿缝、铆接、螺纹或其它适当的方式固定到外套140上。压力板200包括抵靠于底板194的后座201，以及能与离合板210上的离合面211选择性地接合和脱开的离合面202。

底板194接纳着外套140和压力板200，因而外套和压力板能够相对于底板转动和轴向运动。更具体地，底板194的围绕其外周面上包括具有第一端197和第二端198的半螺旋凸轮槽196。外套140和压力板200通过延伸到凸轮槽196中的螺钉192’而固定到底板194上。然而，槽196具有足够的宽度以允许螺钉192沿着槽移动，因而槽的半螺旋形限定了外套140和压力板200相对于底板194的转动和轴向运动。底板194转动地固定到手动的或动力的驱动器的壳体(未示出)上，并且包括中心孔195，于是驱动器的驱动轴可以接合主轴150的螺纹孔155。

参见图5和图6，在夹头100a的正常工作期间，螺旋弹簧222处于图5所示的静止位置，因而相对于主轴150向后推压螺母110和离合板210。如下面将要详细描述的，在这种状态下主轴150和主体120一起转动。于是，如果此时夹爪夹紧了工具柄，那么夹头就使得工具柄以相同于驱动器驱动轴的转速而转动。

为了在正常工作前将工具柄(未示出)装载入到夹头100a中，使用者首先将外套140从它的正常工作位置(图5)转动到图6所示的工具装载位置。从后部观察时，外套140相对于底板194沿逆时针方向转动。当外套140转动时，驱使螺钉192沿着凸轮槽196从第一端197(图5)到达第二端198(图6)。因而压力板200相对于主轴150向前移动的轴向距离等于螺钉192沿着凸轮槽196移动的轴向距离。当压力板200相对于纵向中心轴线127轴向移动时，压力板200的离合面202最后低靠于离合板210的离合面211。压力板200进一步的轴向运动就相对于主轴150向前推动离合板210(克服由螺旋弹簧222通过螺母110而施加在压力板200上的向后的作用力)，直到离合板210的驱动键213与主轴150的后中心齿轮151b完全脱离啮合(图6)。在这种结构下，此时主轴150自由转动而不引起离合板210转动。

在这种状态下，通过施加在离合板210和压力板200之间的作用力，离合板210相对于底板194被保持在不相对转动的位置。压力板200由于使用者的夹紧而相对于底板194不转动的固定，而且这种不转动的作用力通过离合面202和211之间的相互作用而传递到离合板210。离合面202和211可以包括相对的齿形表面、摩擦材料、或任何能够产生适宜摩擦的表面组合，于是作用力可以通过压力板200作用到离合板210上，因而阻止离合板210的转动。

在试图将工具柄插入轴向孔126之前夹爪130缩回，于是它们不会干涉工具柄插入到轴向孔中。例如在图5中，夹爪130完全缩回到通道123中。假设夹爪130充分地缩回，使用者就将工具柄插入轴向孔126，并且被转动到图6所示的工具装载位置的外套140启动驱动器，从而使主轴150转动。通常，主轴150顺时针方向的转动(从夹头的后部观察时)使夹爪130朝着纵向中心轴线向内运动，并与工具柄相结合。

更具体地，通过中心齿轮与驱动齿116的啮合，主轴150的转动使得中心齿轮151a使行星齿轮114围绕着各自的纵向轴线转动。由于驱动键116还与转动固定的离合板210上的行星齿环214相啮合，行星齿轮114围绕其各自轴线的转动使得齿轮114沿着行星齿环运行，因而将围绕着夹头轴线127的旋转运动传递给螺母110。

因为主体中的夹爪通道而阻止夹爪围绕着轴线127转动，通过离合板210前面上的止块与槽169之间的啮合，由使用者的夹紧而使得主体转动地固定，因而螺母的螺纹和夹爪的螺纹之间的相对运动使夹爪在通道中运动。例如，主轴150顺时针方向的转动使螺母110顺时针转动，并导致螺母110上的运动的螺纹111与每个夹爪130上的静止的螺纹132相互间的相对运动，迫使夹爪130朝着纵向中心轴线127径向向内运动，直到工具接合面131抵靠于工具柄，因而将工具柄固定在所需位置。随着工具柄被固定，从后部观察时使用者顺时针转动外套140，于是螺钉192返回到凸轮槽196的第一端197。当螺钉196由于它在凸轮槽196的移动而带着外套140向后运动时，外套140和压力板200带着主体120也轴向向后运动。设置于主体和离合板之间的螺母110以及离合板210也向后运动，因而使得螺旋弹簧222恢复到图5所示的静止位置。

离合板210相对于主轴150的向后运动使得离合板210的驱动键213与主轴150上的后中心齿轮151b啮合。因此离合板210可转动地固定到主轴150上图5)，且在前中心齿轮151a和离合板210的行星齿环214之间，每个行星齿轮114围绕其各自的纵向轴线无自转地被固定。

固定在夹头100a中的工具的转动是通过主轴150同驱动器转动而实现的。由于驱动键213与后行星齿轮151b的啮合使得离合板210转动地固定到主轴150上，主轴150的转动就使得中心齿轮151a和离合板210连带着行星齿轮114围绕着夹头100a的纵向中心轴线127转动，同时围绕着各自纵向轴线的转动。行星齿轮114的这种围绕着纵向中心轴线127的转动，使得螺母110也围绕着夹头的中心轴线以相同于离合板210的转速转动。由于主体120转动固定到离合板210上，因而主体也围绕着纵向中心轴线127以相同于主轴150和螺母110的转速转动。因此，在螺母和主体之间没有相对转动，而且当夹爪围绕着纵向中心轴线转动时，多个夹爪130保持着对工具柄的牢固夹紧。

为了从夹头100a上取下工具，当从夹头的后部观察时，使用者再次逆时针转动外套140，直到压力板200朝着离合板210产生足够的向前运动，以使驱动键213脱离后中心齿轮151b。通过主轴150沿着与前述方向相反方向的转动，在本实施例中就是从夹头的后部观察时的逆时针方向，于是夹爪130缩回到其通道123中。由于从这方面夹头的操作除了以相反的程序进行外，其它都与前述的内容相同，因而对于夹爪130缩回的详细描述予以省略。

图7表示了用于图4-图6所示夹头的、作为替换实施例的底板194a和压力板200a。底板194a包括中心孔195，凸轮槽196，以及一个或多个纵向槽199。如同图4-图6所示实施例中那样，凸轮槽196接纳螺钉192，它们之间的相互作用限制着外套140相对于底板194a的转动和轴向运动。

压力板200a包括一个或多个纵向键204以及位于横向于纵向中心轴线127的平面中的横向槽205。纵向键204由底板194a上的纵向槽199可滑动地接纳，因而压力板200a相对底板194a无转动地定位，而允许在两者之间相对轴向运动。螺钉192延伸穿过外套140的孔145和横向槽205进入凸轮槽196，于是外套140可以相对于底板194a和压力板200a进行转动，但轴向固定于压力板200a上。

在正常的工作位置，螺钉192位于横向槽205的第一端205a和凸轮槽196的第一端197的附近，因而压力板200a与离合板210脱离(图5)。为了在工作之前装载工具柄(未示出)，使用者相对于底板194a逆时针转动外套140(从夹头的后部观察时)，于是凸轮槽196推压螺钉192相对于主轴150向前运动。当螺钉192向前运动时，螺钉通过横向槽205的前缘也推压压力板200a相对于主轴150向前运动。压力板200a与离合板210最后接合，压力板200a进一步的向前运动使得离合板210的驱动键213与后中心齿轮151b脱离啮合。从此夹头的操作与前面关于图6所述的内容相同，因而这里不再叙述。

当所需的工具固定到夹头中之后，使用者通过相对于底板194a顺时针转动外套140(从夹头的后部观察时)而使夹头回到通常的工作位置。在螺钉192沿着凸轮槽196从第二端198移动到第一端197时，随着螺钉从横向槽205的第二端205b运动到第一端205a，它同时在横向槽205的后缘上施加向后的作用力。压力板200a的向后运动最后使得离合板210的驱动键213与主轴150的后中心齿轮151b啮合。如同前面关于图5所示实施例的描述那样，此时的夹头状态用于正常工作。

图8表示了用于图4-图6所示夹头的、作为替换实施例的底板(194b)和压力板(200b)。底板194b包括中心孔195，横向槽193，以及一个或多个纵向槽199。横向槽193接纳螺钉192，它们之间的相互作用限制着外套140相对于底板194b的转动和轴向运动。横向槽193位于横向于纵向中心轴线127的平面中。

压力板200b包括一个或多个纵向键204和凸轮槽206。纵向键204由底板194b的纵向槽199滑动地接纳，因而相对于底板194b无转动地定位底板194b，但允许两者之间相对轴向运动。螺钉192延伸穿过外套140的孔145和凸轮槽206而进入横向槽193，于是外套140可以相对于底板194b和压力板200b进行转动。此外，压力板200b可以相对于底板194b和外套140轴向地运动。

在正常的工作位置，螺钉192位于横向槽193的第一端193a和凸轮槽206的第一端207的附近，因而压力板200b与离合板210脱离接合。为了在工作之前装载工具柄(未示出)，使用者相对于底板194b逆时针转动外套140(从夹头的后部观察时)。螺钉192沿着横向槽193移动，于是外套140围绕着底板194b转动，但外套不相对于底板轴向运动。然而，当螺钉192沿着横向槽193移动时，螺钉通过凸轮槽206的前缘相对于主轴150向前推压压力板200b。压力板200b最后与离合板210接合，压力板200b进一步的向前运动使得离合板210的驱动键213与后中心齿轮151b脱离啮合。从此夹头的操作与前面关于图6所述的内容相同，因而这里不再叙述。

当所需的工具固定到夹头中之后，使用者通过相对于底板194b顺时针转动外套140(从夹头的后部观察时)而使夹头回到通常的工作位置。当螺钉192沿着凸轮槽206从第二端208运动到第一端207时，随着螺钉从横向槽193的第二端193b运动到第一端193a，它同时在凸轮槽206的后缘上施加向后的作用力。压力板200b的向后运动最后使得离合板210的驱动键213与主轴150的后中心齿轮151b啮合。如同前面关于图5所示实施例的描述那样，此时的夹头状态用于正常工作。

尽管前面描述了夹头的一个或多个优选实施例，但应当理解，夹头的任何的和所有的等同实施方式都包含在本发明的精神和范围内。因此，所示的实施例仅用来举例而不意味着对夹头的限制。应当理解，各个或多个实施例的多个特征可以全部地或部分地相互替换。因此，旨在表明任何的和所有的这些实施方式当它们属于所附的权利要求书的记载或等同范围时，这些实施方式都包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：

一个大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔，以及所述主体具有成形其上的第一锁定面；

设置在所述内腔中的螺母，所述螺母转动地连接于驱动轴上并且包括轴向延伸穿过所述螺母的中心孔；

延伸入所述中心孔中的主轴前部和构造成用来接纳驱动轴的主轴后部的主轴；

围绕着所述主轴的中部设置的第一齿环；

围绕着所述主体的内表面设置的第二齿环，所述第二齿环围绕所述第一齿环同心；

至少一个转动地安装于所述螺母上的行星齿轮，所述行星齿轮与所述第一齿环和第二齿环相啮合；

相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并可操作地连接到所述螺母上；因而所述螺母相对于所述夹爪的转动就使所述夹爪相对于所述主体和轴向孔运动；

围绕主轴设置的套管，所述套管包括构成为选择性地与所述第一锁定面接合和脱离接合的第二锁定面；

其中，所述主体和所述套管可以相对于彼此在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在第一位置时，所述第一和所述第二锁定面接合，在第二位置时，所述第一和第二锁定面脱离接合；所述第一位置阻止所述主体相对于套管转动；

其中，当所述主体和所述套管相互间处于第一位置时，所述主轴的转动使所述行星齿轮围绕着所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于所述主体转动。

2.如权利要求1所述的夹头，其中当所述主体和所述套管相互间处于第二位置时，所述主体可相对于所述套管转动。

3.如权利要求2所述的夹头，其中当所述主体和所述套管相互间处于第一位置时，所述螺母可相对于所述主体转动，因而所述夹爪可相对于所述主体运动。

4.如权利要求3所述的夹头，其中还包括：

围绕着所述螺母外表面设置的多条外螺纹；

设置在每个夹爪上的多条内螺纹；以及

其中，所述的外螺纹与内螺纹驱动地啮合。

5.如权利要求1所述的夹头，其中当所述主体和所述套管相互间处于第二位置时，所述主体可相对于所述套管转动，以及所述螺母无转动地固定于所述主轴和主体上。

6.如权利要求5所述的夹头，其中还包括设置在所述螺母的中心孔中的第三锁定面和设置在所述主轴的所述前部分上的第四锁定面；其中所述第三和第四锁定面被构造成当所述主体和所述套管处于第一位置时脱离接合；当所述主体和所述套管处于第二位置时接合。

7.如权利要求6所述的夹头，其中所述第一和第二锁定面、第三和第四锁定面分别还包括配合设立的锁定键。

8.如权利要求1所述的夹头，其中当所述主体相对于所述套管处于第二位置时，所述行星齿轮围绕它的所述纵向中心轴线无转动地固定。

9.如权利要求1所述的夹头，其中所述主体还包括前部和无转动地固定于主体上的基板，所述第二齿环成形在所述基板上。

10.如权利要求1所述的夹头，其中所述套管无转动地固定于壳体上。

11.一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：

大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔；

设置在所述内腔中的螺母，所述螺母包括中心孔；

包括延伸入所述螺母的中心孔中的前部以及构造成用来接纳所述驱动轴的后部的主轴；

相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并且可操作地连接到螺母上；

围绕着所述主轴的中部设置的第一齿环；

至少一个转动地安装于所述螺母上的行星齿轮，所述行星齿轮与所述第一齿环和所述第二齿环相啮合；

围绕主轴设置的套管；

其中，所述螺母可相对于所述主轴在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在所述第一位置时，所述螺母可转动地固定到所述主轴上；在第二位置时，所述螺母无转动地固定到主轴上；

其中，当所述螺母和所述主轴相互间处于第一位置时，所述主轴的转动使所述的行星齿轮围绕所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于所述主体转动。

12.如权利要求11所述的夹头，其中当所述螺母和所述主轴相互间处于第二位置时，所述主体可相对于套管转动。

13.如权利要求12所述的夹头，其中当所述螺母和所述主轴相互间处于第一位置时，所述螺母可相对于所述主体转动，因而所述夹爪可相对于主体运动。

14.如权利要求11所述的夹头，其中当所述螺母相对于所述主轴处于第二位置时，所述行星齿轮围绕它的所述纵向中心轴线无转动地固定。

15.如权利要求11所述的夹头，其中还包括设置在所述主体上的第一锁定面和设置在所述套管上的第二锁定面；其中所述第一和所述第二锁定面被构造成当所述螺母和所述主轴处于第一位置时接合；当所述螺母和所述主轴处于第二位置时脱离接合；所述第一和所述第二锁定面被构造成当所述第一和所述第二锁定面接合时，将所述主体无转动地固定于驱动器的壳体上。

16.一种具有壳体和可转动驱动轴的夹头，所述夹头包括：

大致为圆柱形的、具有前部和尾部的主体，所述尾部具有成形在尾部中的内腔，所述前部具有成形在前部中的轴向孔，以及所述主体具有成形其上的第一锁定面；

具有轴向延伸贯穿的中心孔的螺母，所述螺母被设置在所述内腔中，并且转动地连接于驱动轴上；

包括延伸入所述螺母的中心孔中的前部和构造成用来接纳驱动轴的后部的主轴；

相对于所述主体移动地设置的多个夹爪，每个所述夹爪与所述轴向孔连通并可操作地连接到所述螺母上，因而所述螺母相对于所述夹爪的转动就使所述夹爪相对于所述主体和所述轴向孔运动；

围绕所述主轴设置的套管；所述套管包括构造成选择性地与所述第一锁定面接合或脱离接合的第二锁定面；

围绕所述主轴的中部设置的第一齿环；

围绕所述主体的内表面设置的第二齿环，所述第二齿环围绕所述第一齿环同心；

其中，所述主体和所述套管可相互间在第一位置和第二位置之间轴向地运动；在第一位置时，所述第一和所述第二锁定面接合，在第二位置时，所述第一和第二锁定面脱离接合；所述第一位置阻止所述主体相对于所述套管转动；以及

其中，当所述主体和所述套管相互间处于所述第一位置时，所述螺母可相对于所述主体和所述主轴转动；以及

所述主轴的转动使所述行星齿轮围绕所述主轴的纵向中心轴线和所述行星齿轮的纵向中心轴线转动，导致所述螺母相对于主体转动。

17.如权利要求16所述的夹头，其中当所述主体和所述套管相互间处于第二位置时，所述主体可相对于所述套管转动，以及所述螺母无转动地固定于所述主轴和所述主体上。