CN101342695A - 多速钻孔机和夹盘组件 - Google Patents

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CN101342695A CNA2008101275171A CN200810127517A CN101342695A CN 101342695 A CN101342695 A CN 101342695A CN A2008101275171 A CNA2008101275171 A CN A2008101275171A CN 200810127517 A CN200810127517 A CN 200810127517A CN 101342695 A CN101342695 A CN 101342695A
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Abstract

用于实现较短的纵向长度的夹盘组件。该夹盘组件包括带有支撑轴承的夹盘主体，该支撑轴承设置在夹盘主体的后部，并设置在外壳的一部分上，从而在支撑轴承的轴向向后的方向上界定了腔室，该腔室的构造使得当夹爪的后部轴向向后延伸时能够容纳该夹爪。夹盘组件能够结合到由电机驱动的工具中。在某些方面，工具可以包括变速机构、扭矩调节机构或者二者兼有。

Description

多速钻孔机和夹盘组件
技术领域
本发明涉及一种钻孔机，尤其涉及一种具有紧凑的夹盘组件的钻孔机。本发明还涉及一种能够以多于单一速度进行工作的具有紧凑的夹盘组件的钻孔机。
背景技术
通常，钻孔机具有夹盘组件，该夹盘组件包括夹爪，该夹爪在轴向前方且径向较窄间隔开的位置和轴向后方且径向较宽间隔开的位置之间的通道中位移。为了容纳夹爪的轴向行程，公知的做法是将夹盘做得非常长，这可能会导致钻孔机操作困难，而对钻孔机的总体功能性没有帮助。
发明内容
本发明提供了一种夹盘组件，该夹盘组件能够使钻孔机和夹盘组件比传统的钻孔机和夹盘组件短。本发明还提供一种能够以多于单一速度进行工作的钻孔机。例如，本发明的钻孔机能够以两个或者更多个速度进行工作。
本发明的一个方面在于提供一种工具，该工具包括：工具外壳，该工具外壳容纳有电机，该电机具有与变速机构可驱动地啮合的电机输出端；主轴，该主轴具有第一端部和第二端部，所述第二端部由所述变速机构驱动；夹盘主体，该夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、凸台(ledge)和尾部，所述凸台从所述夹盘主体径向向外延伸，所述尾部朝向所述凸台后方轴向延伸，并由所述主轴的第一端部驱动，其中所述变速机构选择性地操作以改变所述夹盘主体的速度；多个夹爪，所述夹爪能够在设置于所述夹盘主体内的孔内轴向移动；以及支撑轴承，该支撑轴承具有固定在所述凸台上的内周缘和设置在外壳上的外周缘，其中，当所述夹爪处于后部位置时，所述夹爪的后部朝向所述支撑轴承后方轴向延伸，并延伸到界定于所述外壳内的腔室内。
该工具可以包括位于所述凸台的轴向前方的螺母，该螺母轴向固定，并且能够相对于夹盘主体转动，从而所述螺母的转动使得所述夹爪轴向向前或向后移动。外套筒可以相对于所述主体轴向固定，并且与所述螺母连接，从而所述套筒的转动使得所述螺母转动。所述外套筒可以向后延伸，从而所述外套筒的后部位于所述支撑轴承的轴向前方，或者可以轴向向后延伸，从而所述外套筒的后部位于所述支撑轴承的轴向后方。
扭矩调节机构可以大致轴向地位于所述变速机构与所述夹盘主体之间，以选择性地限制从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩。扭矩超驰机构(torque override mechanism)可以在扭矩调节机构的任何设置中工作，当启动所述扭矩超驰机构时，从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩不受限制。
可选地，扭矩调节机构可以位于所述电机的轴向后方，以选择性地限制从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩。
夹盘主体可以具有销，所述销从夹盘主体的凸台轴向向后延伸，并承载行星齿轮，所述行星齿轮与所述主轴的第一端部可驱动地啮合。
本发明的另一方面在于提供一种钻孔机，该钻孔机包括：钻孔机外壳，该钻孔机外壳具有电机输出装置，该电机输出装置具有电机输出端；齿轮箱外壳，该齿轮箱外壳容纳有与所述电机输出装置连接的传动装置，其中所述传动装置包括变速机构；以及夹盘组件，该夹盘组件具有被所述变速机构按照选择的速度选择性地转动的夹盘主体，该夹盘组件还具有外套筒，该外套筒轴向向后地延伸，以覆盖所述齿轮箱外壳的轴向前部。
本发明的另一方面在于提供一种钻孔机，该钻孔机包括电机，该电机驱动输出齿轮，该输出齿轮与能够围绕环形齿轮转动的多个行星齿轮可驱动地啮合，其中所述行星齿轮包括轴向延伸的销，该销与变速机构的一部分接合，所述变速机构包括能够以多于一个速度选择性驱动夹盘主体的传动装置，其中所述夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、凸台和尾部，所述凸台从所述夹盘主体径向向外延伸，所述尾部朝向所述凸台的后方轴向延伸并由主轴的第一端部驱动；多个夹爪，所述夹爪能够在设置于所述夹盘主体内的孔内轴向移动；支撑轴承，该支撑轴承具有固定在所述凸台上的内周缘和设置在外壳上的外周缘，其中，当所述夹爪处于后部位置时，所述夹爪的后部朝向所述支撑轴承的后方轴向延伸，并延伸到界定于所述外壳内的腔室中；以及扭矩调节机构，该扭矩调节机构轴向设置在所述变速机构与所述夹盘主体之间，并包括可操作地与扭矩控制件啮合的扭矩调节环，所述扭矩控制件具有与离合器接触的部分，所述离合器可操作地与所述环形齿轮连接。
本发明的另一方面在于提供一种工具，该工具包括：电机，该电机具有与变速机构可驱动地啮合的输出齿轮；主轴，该主轴由所述变速机构驱动，并具有输出端；夹盘主体，该夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、多个孔和凸台，各个夹爪能够在所述孔内轴向移动，多个销从所述凸台沿着轴向向后的方向延伸；环状结构，环形齿轮设置在该环状结构上；以及设置在各个销上的行星齿轮，用于在所述环形齿轮内转动，并被所述主轴输出端驱动而转动，其中所述主轴的转动使得所述夹盘主体转动，并且其中所述变速机构以多于单一速度选择性驱动所述夹盘主体。
附图说明
下面将参考附图，仅通过实施例的方式来说明本发明的具体实施方式，在附图中：
图1是结合有根据本发明的夹盘组件的钻孔机的一种实施方式的侧透视图；
图2是钻孔机(有绳钻(corded drill))的另一种实施方式的横截面图，说明了根据本发明的夹盘组件；
图3是沿图2中线A-A剖开的横截面图；
图4是根据本发明的一种实施方式的夹盘主体的侧视图；
图5是图4所示的夹盘主体的侧视图，其中轴承位于该夹盘主体上的螺母的轴向后方；
图6是图5所示的夹盘主体的侧透视图，其中轴承的部分被切除；
图7是图2所示的钻孔机的详细视图；
图8是结合有本发明的夹盘组件的直角钻孔机(right angle drill)的局部剖视图(cut away view)；
图9是图8所示的直角钻孔机的截面图；
图10是根据本发明的夹盘组件的横截面图，其中夹盘主体具有一体的尾部，该尾部作为直角钻孔机中的主驱动轴；
图11是根据本发明的夹盘组件的横截面图，其中夹盘主体具有一体的尾部，该尾部作为钻孔机中的主驱动轴；
图12是结合有离合器机构和离合器旁通特征的夹盘组件的侧视图；
图13是图12所示的夹盘组件的横截面图；
图13a是图13所示的组件的扭矩调节环的局部视图；
图13b是图13所示的组件的扭矩旁通机构的局部视图；
图14是根据本发明的夹盘组件的另一种实施方式的横截面图，其中夹盘主体结合有行星齿轮组；
图14a是主轴锁定机构的详细视图；
图15是图14所示的夹盘组件、离合器机构和齿轮组件的分解图；
图15a是图15所示的扭矩旁通机构的局部视图；
图16是用于图14所示的夹盘组件的一方面的夹盘主体的视图；
图17是结合有本发明的夹盘组件的工具的侧透视图，该工具也具有自动主轴锁定机构和扭矩调节机构；
图18是图17所示的工具的横截面图；
图19是图18所示的夹盘组件从一个角度透视的分解图；
图20是图18所示的夹盘组件从另一个角度透视的分解图。
图21是一种根据本发明的结合有变速机构的工具的横截面图。
图22是齿轮箱外壳和第二层环形齿轮的透视图。
图23是根据本发明的变速机构的局部透视图。
图24A是变速机构在低速状态下的局部透视图，其中切除了一部分齿轮箱外壳以便更清楚地显示变速机构中的构件。
图24B是变速机构在高速状态下的局部透视图，其中切除了一部分齿轮箱外壳以便更清楚地显示变速机构中的构件。
具体实施方式
参见图1，图中显示了使用根据本发明的夹盘组件70的工具10。工具10具有外壳20，该外壳20通常由两部分22、24形成，该两部分22、24相互接合以形成用于容纳工具10的几个部件的壳体。图1所示的工具10为手持式钻孔机，由电线(未示出)提供动力。本领域的技术人员应该理解，本发明的夹盘组件70可以用于多种不同的工具，但是为了便于说明，将结合钻孔机来对本发明进行说明。例如，所述工具可以为螺丝刀、研磨机或刨槽机等。工具10通常由电机30来驱动，该电机30通常由可以包括硬线(hardwire)、电池或两者在内的电源来提供动力。这些工具和电机比较常见，因此无需或不必要进行进一步的说明。
图2显示了图1所示的工具10的横截面图。可以理解，未显示的半个外壳22与所显示的半个外壳24相匹配。钻孔机包括具有输出轴32的电机30，该输出轴32在其远端承载有输出轴齿轮33。输出轴32由齿轮支架36可转动地支撑。输出轴32通过小齿轮驱动第一齿轮53。第一齿轮53和第二齿轮34固定在第一轴41上。第二齿轮34通过主轴驱动齿轮64来驱动主轴40。主轴40具有由轴颈46可转动地支撑的第一端部42。第一端部42连接至夹盘主体74。可选地，主轴40可以与夹盘主体74形成为一体。另外一个相反的第二端部44由齿轮支架36支撑。主轴锁定齿轮52靠近第二端部44不可转动地设置在主轴40上。主轴锁定齿轮52能够被主轴锁定机构50选择性地啮合，最好参见图3。在这方面，齿轮支架36固定在工具外壳20内。工具外壳20承载主轴锁定机构50，该主轴锁定机构50包括用于锁定轴56的导向装置54。锁定轴56的头部58从导向装置54和工具外壳20延伸，从而能够让使用者操作。相反的另一端部设置有齿60或其它结构，以与主轴锁定齿轮52啮合。偏压机构62，通常为弹簧的形式，位于锁定轴的头部58与导向装置54之间，以将锁定轴56向外偏压或偏压在非锁定位置。要将主轴40选择性地锁定使其无法转动，则将锁定轴的头部58压下或朝工具外壳20移动，直到相反的端部60接触或啮合主轴锁定齿轮52为止。当主轴40被锁定时，夹盘外套筒90能够转动，以放松或夹紧夹盘的夹爪82。
主轴驱动齿轮64固定地设置在主轴40上的位于主轴40的第一端部42与第二端部44之间的位置。通常，主轴驱动齿轮64可以设置在主轴锁定齿轮52的轴向前方的位置。输出轴32通过小齿轮33驱动第一齿轮53，从而第二齿轮34通过主轴驱动齿轮64驱动主轴40。主轴驱动齿轮64与输出轴齿轮34啮合。当主轴锁定机构50未啮合时，输出轴齿轮34的转动(例如当电机30使输出轴32转动时)使得主轴40转动。主轴40的大小设计为使其不延伸到外壳20的轴向前方。换言之，主轴40的轴向长度使得主轴40的第一端部42不延伸到外壳20的轴向前方。
如上文所述，主轴40的第一端部42与夹盘主体74连接。参见图4，图中显示了用于根据本发明的夹盘组件70的夹盘主体74的一种实施方式。夹盘组件70限定纵轴线72，夹盘主体74沿该纵轴线72具有轴向前端76和轴向后端78。轴向前端76具有轴向开口，能够抓取工作工具的轴的夹爪82穿过该轴向开口而延伸。夹爪82设置在孔84内，所述孔84成角度地地穿过主体74，且等间距地设置在整个主体74上。调节环或螺母88设置在主体74中的槽内，且包括螺纹，所述螺纹与夹爪上相应的螺纹啮合。从而，当调节环或螺母88相对主体74转动时，夹爪82相应地轴向向前或向后移动。
外套筒90围绕主体74可转动地设置，且相对于主体74轴向固定。如图2所示，外套筒90可以由轴向固定到夹盘主体74上的环92轴向固定，但是允许外套筒90相对于主体74转动。外套筒90朝向工具外壳20轴向向后地延伸。在这一方面，外套筒不会轴向向后延伸到支撑轴承96之外。
外套筒90可操作地与调节环或螺母88连接，从而外套筒90的转动使得调节环或螺母88沿着与外套筒90的转动方向相同的方向进行相应地转动。外套筒90可以采用各种公知的方式可操作地与调节环或螺母88连接，只要外套筒90的转动能够使得调节环或螺母88转动即可。例如，外套筒90可以连接至螺母套筒94，而该螺母套筒94则顺序连接至螺母88，从而随着外套筒90相对于主体74转动，螺母88将同样地转动。
夹盘主体74具有支撑凸台86，该支撑凸台86从主体74径向地延伸。螺母88位于支撑凸台86的轴向前方。在凸台86的轴向后方，支撑轴承结构96压配合在夹盘主体74上，如图5和图6所示。支撑轴承结构96轴向固定在外壳20内，从而夹盘主体74轴向固定但是可转动。在夹盘主体74上的支撑轴承结构96与主轴40的轴颈46之间界定了腔室或环状空间100。环状空间100的大小设置为当夹爪82位于轴向后方位置时能够容纳夹爪82。环状空间100能够减小夹盘主体74的轴向长度。从而，钻孔机的整体长度可以更短。此外，主轴40的长度也可以减小，这可以减少弯曲或振动。还可能防止或减少钻孔机夹盘的跳动(runout)。如图7所示，夹盘的轴向前方支撑处至载荷(即工件的轴向前端)之间的距离用X标识。主轴的轴向后方支撑处(或者是夹盘主体的一体的尾部)至载荷(即工件的轴向前端)之间的距离用Y标识。X与Y的比率越小越好，以减少跳动。在某些实施方式中，该比率为0.5或更小。
如上文所述，夹盘组件70可以用于钻孔机之外的工具。相应地，图8显示了结合有上述夹盘组件70的特征的直角钻孔机200。具体地说，夹盘主体74具有支撑轴承96，该支撑轴承96的一部分固定到主体74上，另一部分轴向固定到外壳202上，从而夹盘主体74能够相对于外壳202转动。
如图10所示，主轴220定位为与电机210垂直，该电机210通过位于行星齿轮外壳213中的行星齿轮组(未示出)来驱动输出齿轮212。主轴的一个端部222由轴颈230可转动地支撑，另一个端部224与夹盘主体74连接。主轴驱动齿轮226位于主轴220的两个端部222、224之间，并被输出齿轮212啮合。从而，当输出齿轮212转动(例如由电机210导致的转动)时，夹盘主体74转动。主轴驱动齿轮226与支撑轴承96相间隔，以形成腔室240，当夹爪82位于轴向后部位置时，夹爪82可以延伸到该腔室240内。
由于仅设置了一个套筒，因此上述直角钻孔机200可以具有主轴锁定机构250。图9显示了可用于图8中所示实施方式的夹盘组件70的主轴锁定机构250的一种实施方式。主轴锁定机构250包括致动器252，该致动器252在与夹盘组件70的纵轴线72垂直的方向上可滑动。具体地说，致动器252包括第一端部254和第二端部256。致动器252的第二端部256包括凸台258，该凸台258容纳将致动器252偏压在非锁定位置的偏压机构260(图示为弹簧)的一部分。具体地说，凸台258与偏压机构260的第一端部262啮合，第二端部256与锁定轴266啮合。具体地说，锁定轴266具有第一端部268和第二端部270，该第一端部268被致动器252的第一端部254选择性地啮合，该第二端部270与主轴220的一部分啮合。在此，锁定轴266的第二端部270可以设置有齿272，该齿272能够与设置在主轴220上的主轴锁定齿轮232啮合。如图8所示，主轴锁定齿轮232可以位于主轴220上的主轴驱动齿轮226与轴颈230之间的位置。偏压件274(图9中所示为弹簧)具有与作为直角齿轮箱的部件的固定支撑肋290接触的一个端部276和与锁定轴266的一部分(特别是锁定轴266的第一端部268附近的部分)接触的另一个端部278。偏压件274将锁定轴266的第二端部270偏压至不与主轴锁定齿轮232啮合。虽然上述主轴锁定机构250比较适合，但是应该理解的是，所述主轴锁定机构可以以各种方式进行构造，从而可以使用参考图2和图3所描述的主轴锁定机构和其它主轴锁定机构。
如上文所述，如图2和图10中的夹盘组件所示并结合图1至图10进行说明的主轴40、220可以替换为使主轴40、220与夹盘主体74的尾部80形成为一体的结构。这种设置的一个实施例如图10至图11所示。此处，夹盘主体74包括位于支撑轴承96的轴向后方并从夹盘主体74延伸的尾部80。该尾部80可以起到如上文所述的主轴40、220的各个方面的作用，其区别仅在于尾部80与夹盘主体74形成为一体。
参见图12和图13，图中说明了夹盘组件的另一种实施方式。在该实施方式中，夹盘组件360与扭矩调节机构400结合。特别参见图13，图中显示了电机300与位于齿轮箱外壳310中的传动装置312连接。传动装置312接收电机输出轴304，并通过电机输出齿轮306和传动装置312而使得夹盘主体364转动。扭矩调节机构400设置在电机300与夹盘组件360的外套筒380之间。可以确信，根据本发明的夹盘组件360可以与各种齿轮箱装置和扭矩调节机构400一起工作。例如，可以确信，夹盘组件360可以与如US2006/0213675中所描述的离合器组件连接，US 2006/0213675的内容作为参考而合并于此。
此外，该实施方式的夹盘组件360显示为具有自动主轴锁定机构340。在此方面，可以确信，作为参考而在此合并的US 6,702,090中所描述的主轴锁定机构可以用于根据本发明的夹盘组件360。
仍然参见图13，夹盘组件360包括具有轴向前端366的夹盘主体364，该轴向前端366具有轴向开口，能够抓取工作工具的轴的夹爪372穿过该轴向开口而延伸。夹爪372设置在孔374内，所述孔374成角度地穿过主体364，且等间距地设置在整个主体364上。调节环或螺母378设置在主体364中的槽内，且包括螺纹，该螺纹与夹爪372上相应的螺纹啮合。从而，当调节环或螺母378相对主体364转动时，夹爪372相应地轴向向前或向后移动。外套筒380围绕主体364可转动地设置，且相对于主体364轴向固定。外套筒380可以通过环388进行轴向固定，该环388轴向固定到夹盘主体364上，但是允许外套筒380相对于主体364转动。
外套筒380可操作地与调节环或螺母378连接，从而外套筒380的转动使得调节环或螺母378沿着与外套筒380的转动方向相同的方向进行相应地转动。外套筒380可以采用各种公知的方式可操作地与调节环或螺母378连接，只要外套筒380的转动能够使得调节环或螺母378转动即可。例如，外套筒380可以通过螺母套筒384进行连接，而该螺母套筒384与外套筒380啮合，并固定到螺母378上。
如上文所述，电机300包括输出轴304，该输出轴304限定了电机轴线302。输出轴304包括与输出轴304一起转动的输出齿轮306。输出齿轮306作为恒星齿轮，并与围绕第一环316转动的第一层行星齿轮314连接。第一层行星齿轮314可转动地承载于或支撑于行星承载件318一侧上的轴向突起320上，该行星承载件318在其相反的一侧具有作为第二层恒星齿轮的输出齿轮322。第二层恒星齿轮322与第二层行星齿轮324啮合，该第二层行星齿轮324能够围绕支撑在齿轮箱外壳310内的第二层环形齿轮326转动。第二层行星齿轮324在该情况下由主轴锁定机构340的主轴锁定承载件342可转动地承载。US 6,702,090中显示并说明了合适的主轴锁定机构，其内容作为参考而在此合并。
主轴330具有第一端部332和第二端部334。第二端部334可操作地与夹盘主体364的后端或尾部374连接。如上文所述的夹盘主体364的其它实施方式，本实施方式的夹盘主体具有压配合到夹盘主体364的后端368上的支撑轴承结构386。支撑轴承结构386轴向固定在齿轮箱和离合器机构外壳310内，从而夹盘主体364被轴向固定但是可转动地支撑。具体地说，在该实施方式中，支撑环388可以固定到推力凸台(thrust ledge)376的一部分和/或夹盘主体364的尾部370的一部分上。然后支撑环388可以固定到支撑轴承结构386上，从而夹盘主体364能够相对于齿轮箱和离合器机构外壳310转动。可选地，支撑环388和夹盘主体364可以形成为一体，以提供单件式结构。
在夹盘主体364上的支撑轴承结构386与主轴锁定机构340之间界定了环状空间390。该环状空间390的大小设计为当夹爪372位于轴向后方位置时允许夹爪372延伸。环状空间390使得夹盘主体364的轴向长度减小。从而，钻孔机的整体长度可以更短。
如上文所述，该实施方式包括扭矩调节机构400。该扭矩调节机构400包括外部扭矩调节套筒402，该外部扭矩调节套筒402轴向固定但是围绕齿轮箱和扭矩调节机构外壳310可转动地设置。外部扭矩调节套筒402沿选中方向的转动将增大或减小扭矩极限。
扭矩调节环406连接到外部扭矩调节套筒402的内部，从而外部扭矩调节套筒402的转动使得扭矩调节环406转动。扭矩调节环406较好地显示在图13a中。扭矩调节环406可操作地与接触件410啮合，该接触件410与离合器面432接触，这将在下文中进行详细说明。具体地说，扭矩调节环406包括与接触件410啮合的台阶408。接触件410包括承载件412，该承载件412轴向向后地延伸，并且可操作地且偏压地连接至从动件424，从动件424的一个端部与离合器430啮合。可以看出，随着扭矩调节环406的转动，承载件从一个台阶移动至相邻的台阶，根据转动的方向，承载件沿着轴向向后或轴向向前的方向移动。承载件412可以为销的形式，该销具有由扭矩调节环406承载或与扭矩调节环406啮合的第一端部414和与偏压件418(图13所示为螺旋弹簧)的一个端部420啮合的第二端部416。偏压件418的另一端部422与从动件424的一个端部426连接。从动件424的另一端部428与设置在离合器430上的离合器面432啮合，该离合器430与第一环形齿轮316连接。离合器430可以形成为固定在第一环形齿轮316上的环，或者可以形成为第一环形齿轮316的一部分。
与从动件424的另一端部428啮合的离合器面432的构造使得第一环形齿轮316的转动阻力可以根据外部扭矩调节套筒402的选择性转动而改变。
在一种实施方式中，离合器面432可以具有斜面，或者可以具有几个斜面，如正弦曲线式的斜面。相应地，随着外部扭矩调节套筒402转动到更高(更大)的扭矩设置，承载件412在轴向向后的方向上移动，使得偏压件418在从动件424上增加或产生更多的压力或力，该从动件424与离合器面432接触，从而增大了离合器430和第一环形齿轮316的转动阻力。
还可以设置扭矩旁通机构440。图15a中显示了适用的扭矩旁通机构440的一种实施例。无论扭矩设置如何，扭矩旁通机构440都工作。扭矩旁通机构440包括从齿轮箱外壳310延伸的致动器442。如图13a所示，致动器442具有与承载件446啮合的内表面444，该承载件446轴向向后延伸，以与离合器面432啮合。致动器442可以构造为，当致动器442移动时，承载件446沿着轴向向后的方向移动，以与离合器面432接触，从而阻止离合器430转动，进而阻止第一环316转动。从而，电机300将驱动主轴330，进而驱动夹盘主体364持续不变地转动，而没有任何扭矩限制。
最好参见图13b，致动器442的内表面444可以设置有第一台阶443和第二台阶445，从而当致动器处于第一位置时，承载件446的第一端部448被第一台阶443啮合，而且承载件的第二端部450不与离合器面430啮合。当致动器转动到第二位置时，承载件446的第一端部448被第二台阶445啮合，而且承载件的第二端部450与离合器面432啮合，以阻止离合器430的转动。
可以设置偏压件452，以帮助承载件446返回到第一端部448与第一台阶443接触的位置。如图13b所示，偏压件452显示为缠绕在承载件446周围的螺旋弹簧。
在本发明的另一方面中，上述自动主轴锁定机构340被手动主轴锁定机构代替，输出承载件被移动并与夹盘主体形成为一体，扭矩调节组件被移动到钻孔机外壳的后部。参见图14和图15，在该方面，工具外壳20界定了用于容纳电机500的腔室，承载有输出齿轮506的输出轴504从电机500沿着轴向向前的方向延伸。固定在外壳上的支撑件560设置有中心孔562，电机输出轴504从该中心孔562延伸。
工具外壳20具有后端21，扭矩调节套筒632从该后端21轴向固定但是可转动地进行设置。扭矩调节套筒632的内表面承载有承载件642的第一端部644，从而，随着扭矩调节套筒632沿着扭矩增大的方向转动，承载件642沿着轴向向前的方向移动。一方面，扭矩调节套筒632的内表面具有斜面。另一方面，扭矩调节环与扭矩调节套筒的内部连接，从而扭矩调节套筒的转动导致扭矩调节环转动。在这种情况下，扭矩调节环的结构使得扭矩调节环在沿着一个方向转动时，承载件642轴向向前地移动，当扭矩调节环沿着另一方向转动时，承载件642轴向向后地移动。
承载件642的第二端部646可操作地且偏压地与从动件654连接，从动件654的一个端部658与离合器面662啮合。具体地说，承载件642具有可操作地与扭矩调节套筒632连接的第一端部644和与偏压件648(图15所示为螺旋弹簧)的一个端部650啮合的第二端部646。偏压件648的另一端部652与从动件654的一个端部656连接。从动件654延伸穿过支撑件560中的销孔564，从动件654的另一端部658与连接至第一环形齿轮516的离合器660的离合器面662啮合。一方面，离合器面662可以与第一环形齿轮516形成为一体。
离合器面662的构造使得第一环形齿轮516的转动阻力可以根据扭矩调节套筒632的选择性转动而改变。在一种实施方式中，离合器面662可以具有斜面或具有几个如正弦曲线式的斜面。相应地，随着扭矩调节套筒632转动到较高(较大)的扭矩设置，承载件642在轴向向前的方向上移动，使得偏压件648在从动件654上增加压力或力，该从动件654与离合器面662接触，从而增加了第一环形齿轮516的转动阻力。
如上文所述，电机输出轴504包括齿轮506，该齿轮506作为与围绕第一环形齿轮516转动的第一层行星齿轮514连接的恒星齿轮。第一层行星齿轮514可转动地承载于或支撑于行星承载件518一侧上的轴向突起520上，该行星承载件518在其相反的一侧具有作为第二层恒星齿轮的输出齿轮522。第二层恒星齿轮522与一层行星齿轮524啮合，该层行星齿轮524如下文所述地由夹盘主体574承载，并且能够围绕固定在齿轮箱外壳510内的第二层环形齿轮526转动。
最好参见图16，夹盘主体574具有前端576和后端578。夹盘主体574具有带有轴向开口的轴向前端576，能够抓取工作工具的轴的夹爪584延伸通过该轴向开口。夹爪584设置在孔586内，所述孔586成角度地穿过主体574，并且等间距地设置在整个主体上。调节环或螺母590设置在主体574内的槽内，且包括螺纹，该螺纹与夹爪584上相应的螺纹啮合。从而，当调节环或螺母590相对主体574转动时，夹爪584相应地轴向向前或向后移动。外套筒610围绕主体574可转动地设置，并且相对于主体574轴向固定。外套筒610与调节环或螺母590连接，从而当外套筒610转动时，调节环或螺母590也转动。如上文所述的其它实施方式，夹盘主体具有凸台588，支撑轴承61 6固定到该凸台的后部。
一个或多个且最好三个销592从凸台588轴向向后地延伸，并且分别承载第二行星齿轮524。尾部580从凸台588延伸，且包括开口582，一个或多个行星齿轮524的一部分可以在该开口582中延伸。虽然图16中显示了单个开口582，但是可以理解的是，在该情况下，具有三个开口582，以容纳三个行星齿轮524中每个的一部分。如上文所述，三个行星齿轮524由第二层恒星齿轮522驱动，并且围绕第二环形齿轮526转动。
仍然参考图15，轴套600具有固定到齿轮箱外壳510内部的外周缘602，并具有围绕夹盘主体574的尾部580以允许夹盘主体574转动的内周缘。在夹盘主体574的尾部580上设置有C型环或适当的锁定件604，以限制夹盘组件570的轴向向前的移动。
可以设置扭矩旁通机构670。无论扭矩设置如何，扭矩旁通机构670都将工作。扭矩旁通机构670包括从外壳延伸的致动器672。
最好参见图15a，致动器672具有外表面，该外表面从外壳延伸，可供使用者操作。致动器672的内部674与承载件676可操作地连接，该承载件676轴向向前地延伸，并且可操作地且偏压地连接到从动件688上，该从动件688的一个端部692与离合器面662啮合。具体地说，承载件676具有可操作地连接到扭矩旁通致动器672的第一端部678和与偏压件682(图15所示为螺旋弹簧)的一个端部684啮合的第二端部680。偏压件682的另一个端部686连接到从动件688的一个端部690上。从动件688的另一个端部692与离合器面662啮合，而该离合器面662连接到第一环形齿轮516上。随着离合器旁通致动器672的移动或转动，由承载件676施加的力，从而由从动件688在离合器面662上施加的力阻止第一环形齿轮516的转动。从而，电机500将驱动输出齿轮522，进而驱动夹盘主体574持续不变地转动，而没有任何扭矩限制。
如上文所述，夹盘组件570可以设置有主轴锁定机构540。图14a显示了适用于本发明的主轴锁定机构540的一种实施方式的详细视图。主轴锁定机构540包括可通过齿轮箱外壳510进行操作并具有延伸到外壳内的至少一个且最好两个支柱的致动器542。偏压件548与致动器542的至少一部分啮合，以偏压致动器，使致动器脱离与设置在第一层行星承载件518的周缘表面上的传动装置的锁定啮合。如图14a所示，偏压件548包括弹簧，该弹簧具有与致动器的支柱546啮合的一个端部550和与齿轮箱外壳510的一部分啮合的另一个端部552。致动器542的内部具有销或齿544，该销或齿544能够与设置在第一层行星承载件518的周缘表面上的传动装置啮合，以阻止恒星齿轮转动，进而阻止夹盘主体574转动。
现在参见图17至图20，图中显示了本发明的另一个方面。在该方面中，工具10显示为钻孔机，该钻孔机具有外壳20，该外壳20具有第一部分22和第二部分24。第一部分22和第二部分24界定了用于容纳电机700的腔室，电机700由例如电池或电线(cord containing electricity)等电源供电。钻孔机具有沿着电机轴线的纵向轴线，该电机轴线通常从工作端(通常称为前端)朝后端延伸。在图17所示的具体实施方式中，该工具具有位于工具外壳20与夹盘主体764的外套筒780之间的扭矩调节套筒802。扭矩调节套筒802的转动能将扭矩调节到所需水平。
齿轮箱外壳710安装在外壳20的前端23上。通过使用与设置在外壳20上的凸台啮合的螺钉而将齿轮箱外壳710的后端固定到工具外壳的前部上，从而安装齿轮箱外壳710。支撑板750固定在齿轮箱外壳710的后部，并包含有中心孔752，电机输出轴704穿过该中心孔752。电机输出轴704承载有输出齿轮706，该输出齿轮706与传动装置712啮合，以驱动夹盘主体764。传动装置712包括能够围绕第一层环形齿轮716转动的第一层行星齿轮714。第一层环形齿轮716可转动地安装在齿轮箱外壳710内。第一层行星齿轮714通过销720安装在承载件718上，以允许行星齿轮714转动。
承载件718通过自动主轴锁定机构连接到主轴730的一个端部732。该自动主轴锁定机构可以以与US 6,702,090中所述相同或相似的方式来构造，US 6,702,090的内容作为参考而在此合并。
主轴的第二端部734朝夹盘主体764延伸，并具有与行星齿轮724啮合的齿轮齿736，该行星齿轮724由夹盘主体764承载。行星齿轮724围绕第二环形齿轮726转动，第二环形齿轮726固定到齿轮箱和扭矩调节机构外壳710上。
该实施方式中的夹盘主体764与图16所示的夹盘主体相类似。相应地，夹盘主体764具有前端766和后端768。夹盘主体764具有轴向前端，该端具有轴向开口，能够抓取工作工具的轴的夹爪722穿过该轴向开口延伸。夹爪772设置在孔774内，所述孔774成角度地穿过主体764，且等间距地设置在整个主体764上。调节环或螺母778设置在主体764中的槽内，且包括螺纹，该螺纹与夹爪772上相应的螺纹啮合。从而，当调节环或螺母778相对主体764转动时，夹爪772相应地轴向向前或向后移动。外套筒780围绕主体764可转动地设置，且相对于主体764轴向固定。外套筒780与调节环或螺母778连接，从而当外套筒780转动时，调节环或螺母778也转动。支撑轴承788与设置在夹盘主体764上的凸台776的后部邻接。
一个或多个并且最好三个销777从凸台776延伸出去，并且分别承载一个行星齿轮724。销777可以固定到行星齿轮上，如图19所示。尾部770从凸台776轴向向后地延伸，并且包括开口771，一个或多个行星齿轮724的一部分能够在该开口771内延伸。存在三个开口771，以容纳三个行星齿轮724中的每个的一部分。如上文所述，三个行星齿轮724由主轴730驱动，并且围绕第二环形齿轮726转动。
齿轮箱和扭矩调节机构外壳710界定了腔室790，夹爪772可以延伸到该腔室790内。
如上文所述，该方面的工具10具有扭矩调节套筒802，该扭矩调节套筒802形成扭矩调节机构800的一部分。扭矩调节套筒802的内表面形成有螺纹804，该螺纹804与形成于扭矩调节环806的外周缘上的螺纹808相互啮合。此外，扭矩调节环806具有至少一个肋807，该肋807与设置在齿轮箱和扭矩调节机构外壳710上的至少一个槽711啮合，从而扭矩调节环806无法相对于齿轮箱和扭矩调节机构外壳710转动。因为扭矩调节套筒802为轴向固定的，所以扭矩调节套筒802的转动使得扭矩调节环806根据扭矩调节套筒802的转动方向而在轴向方向上移动。扭矩调节环806具有与偏压件852的第一端部854啮合的凸台810。偏压件852的第二端部856与离合器面接触件858啮合。如图所示，偏压件852为螺旋弹簧，离合器面接触件858显示为销，该销具有与偏压件852的第二端部856啮合的第一端部860和承载有球864的第二端部862。可选地，离合器面接触件的第二端部862可以具有圆形末端(即球形、半球形或其它适当的面，以在离合器面上提供滑动阻力，通过阅读以下说明将会更加清楚)。离合器面接触件的第二端部靠在离合器面832上。如图所示，设置了三个离合器面接触件858(以及相关联的凸台和偏压件)。可以确信，通过设置三个接触件858，与仅使用单个接触件相比，可以降低每个偏压件852上的载荷，并且离合器的运作可以更加平稳。虽然显示了三个接触件858，但是可以考虑使用更多或更少的接触件858。
离合器面832与第一层环形齿轮716连接，并且最好与第一层环形齿轮716一起转动。离合器面832可以设置在第一层环形齿轮716的一个面上。离合器面832的构造可以实现通过与离合器面接触件858的接触而提供转动阻力。例如，离合器面832可以具有斜面，可以为正弦曲线式的斜面，或者可以设置有一个或多个突起834。
操作时，随着外扭矩调节套筒802转动到更高的扭矩设置，扭矩调节环806沿着轴向向后的方向移动，使得偏压件852压缩或在离合器接触件858上施加更大的力。从而，当第一层环形齿轮716转动到突起834与离合器面接触件858接触的位置时，该接触将提供第一层环形齿轮716的转动阻力。可以理解的是，根据工件的转动阻力和扭矩设置，环形齿轮716可以停止转动。
仍然参见图18，可以看出，外套筒780朝向支撑轴承786的后方轴向延伸。从而，外套筒780的一部分覆盖在齿轮箱的一部分上。有利地，这种设置为使用者提供了更大的面积来抓握夹盘套筒，以便使夹盘套筒转动，从而旋紧或松开夹爪。
现在参考图21至图24，显示了本发明的另一个方面。在此方面，将变速机构900与本发明的夹盘组件结合。具体参考图21，在图21中显示的工具10类似于图17至图20中所示的工具10，只是增加了变速机构，并对工具的结构进行了改变以容纳变速机构。因此，相同部件使用相同附图标记表示。工具10具有外壳10，该外壳具有第一部分(未显示)和第二部分24，该第一部分和第二部分形成相互匹配的两半以限定出用于容纳电机700的腔室。电机700由例如电池或电线等电源供电。工具10具有沿电机轴线702的纵向轴线。
电机700驱动输出轴704，输出轴704上承载有电机输出齿轮706。输出轴704延伸到安装于工具外壳的前端23的齿轮箱外壳910中。如图22中清楚地显示，齿轮箱外壳910的一部分内表面916上沿其内周面设置有齿918，该齿918将选择性啮合变速环形齿轮950，下面将更详细地解释。
如结合图17至图22所述的工具，电机输出齿轮706与传动装置啮合以驱动夹盘主体764。传动装置包括能够围绕第一层环形齿轮716转动的第一层行星齿轮714。第一层环形齿轮716可转动地安装在齿轮箱外壳710内，并由扭矩调节机构啮合，如上所述。第一层行星齿轮714包括多个行星齿轮714，例如三个或者四个。每个行星齿轮714具有销933，该销933轴向向外延伸而与变速太阳轮930中设置的孔932接合，以便当行星齿轮714由电机齿轮706驱动时驱动变速太阳轮930。
变速太阳轮930在其外周上具有齿934以选择性啮合变速环形齿轮950，下面将更详细地解释。齿轮936从变速太阳轮930轴向延伸以啮合行星齿轮938的变速层。行星齿轮938的变速层包括由从变速架940的一侧延伸的销942承载的多个行星齿轮938，例如三个。
变速架940通过自动主轴锁定机构连接到主轴的一端732。自动主轴锁定机构可以以与US 6,702,090中所述相同或相似的方式来构造，US6,702,090的内容作为参考而在此合并。主轴的第二端部734朝夹盘主体764延伸。主轴的第二端部734具有与行星齿轮724啮合的齿轮齿736，该行星齿轮724由夹盘主体764承载。行星齿轮724围绕第二环形齿轮726转动，第二环形齿轮726相对于齿轮箱外壳910固定而不可转动，类似于上述情况。可以理解，当电机700启动且电机输出齿轮706转动时，夹盘主体764同样转动。变速环形齿轮950可相对于齿轮箱外壳910选择性轴向移动。变速环形齿轮950具有环形形状，具有第一侧954和第二侧956，并且围绕其内周具有从第一侧954向第二侧956延伸的内齿958。内齿958由变速行星齿轮938啮合，并由变速太阳轮930外周上的齿934选择啮合。变速环形齿轮的一部分外周面952上靠近变速环形齿轮950的第一侧954设置有外齿960。外齿960选择性啮合围绕齿轮箱外壳910的内部设置的内齿918，从而当变速环形齿轮的外齿960啮合齿轮箱外壳的内齿918时，变速环形齿轮950相对于齿轮箱外壳910被约束而不可转动。
围绕变速环形齿轮950的外周面952靠近第二侧956设置有外周槽962。槽962滑动地容纳变速杆970。变速杆970相对于齿轮箱外壳910移动，以便使变速环形齿轮950相对于齿轮箱外壳910轴向移动。杆970大致为U形，其顶部972位于向内朝着彼此延伸且滑动接合在变速环形齿轮950的外周槽962内的第一腿974和第二腿976之间，从而变速环形齿轮950能够相对于齿轮箱外壳910转动。如图23、24A、24B中所示，杆970的第一腿974和第二腿976延伸到齿轮箱外壳910上所设置的各个狭槽914内，允许腿974、976相对于齿轮箱外壳910轴向移动。杆970可以由任何合适的材料制得，并且可以具有能实现杆970的目的的任意合适的结构，即在允许变速环形齿轮950在一定的情况下转动的同时使变速环形齿轮950相对于齿轮箱外壳910轴向移动。
杆970分别在分开的第一腿974和第二腿976上具有第一孔978和第二孔980。每个孔978、980接收销或螺钉990，该销或螺钉990接合齿轮箱外壳910上设置的孔915，从而使得杆相对于齿轮箱外壳910移动或者转动。动作器1000与杆970的顶部972连接。具体地，动作器1000具有底面1010，该底面1010带有从动作器1000延伸的支架1012以接合杆的顶部972。
动作器1000在工具26的顶部上在平行于纵向轴线的轴向方向滑动。在此方面，工具的前部23设置有腔28，动作器1000的一部分滑动地容纳在该腔28内。以类似的方式，齿轮箱外壳910具有用于容纳动作器1000相对部分的腔912。
如图23中清楚地显示，动作器1000具有旋钮1002以提供对动作器1000的访问。动作器1000还具有设置在动作器顶面1001上的标记1008。具体地，顶面1001具有位于动作器1000第一侧1004上的标记1008如数字1，以及位于动作器第二侧1006上的标记1008如数字2。因此，当动作器1000位于其最前侧位置时，如图21所示，动作器1000的一部分容纳在齿轮箱外壳的腔912内，只能看见参考数字2(或者动作器第二侧1006上的其它标记)。同样地，当动作器1000位于其最后侧位置时，只能看见参考数字1(或者动作器第一侧1004上的其它标记)。
具体参考图24A，可以理解，当动作器1000移动到其最后侧位置时，杆的顶部972向电机700移动，同时腿974、976向夹盘组件760移动，因此变速环形齿轮950向夹盘组件760轴向移动，使变速环形齿轮950外周上的齿956啮合齿轮箱外壳910内周上的齿918。在此结构中，变速环形齿轮950相对于齿轮箱外壳910被约束而不能转动。结果，变速行星齿轮938围绕变速环形齿轮950转动，实现对电机输出齿轮706的齿轮减速。
参照图24B，动作器1000显示在其最前侧位置。当动作器从图24A所示的位置移动到图24B所示的位置时，杆972的顶部向夹盘组件760移动，同时腿974、976向电机700移动，因此变速环形齿轮950向电机700轴向移动。变速环形齿轮950外周上的齿960移动而不再与齿轮箱外壳910内周上的齿918啮合。同时，变速太阳轮930外周上的齿934啮合变速环形齿轮950内周上的齿958。结果，变速环形齿轮950与变速太阳轮930一起相对于齿轮箱外壳910旋转，从而所有的齿轮以相同的速度运转，电机输出没有齿轮减速。
虽然结合某些特征和结构说明了不同的方面，但是本领域的技术人员应该理解，各种特征和结构中的每个都可以用于各个上述实施方式中，即使应该理解到某些结构可能需要更改。虽然上文中没有进行具体地描述，但是应该考虑各种不同的组合。

Claims (15)

1.一种工具，该工具包括：
a.工具外壳，该工具外壳容纳有电机，该电机具有与变速机构可驱动地啮合的电机输出端；
b.主轴，该主轴具有第一端部和第二端部，所述第二端部由所述变速机构驱动；
c.夹盘主体，该夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、凸台和尾部，所述凸台从所述夹盘主体径向向外延伸，所述尾部朝向所述凸台的后方轴向延伸并由所述主轴的第一端部驱动，其中所述变速机构选择性地操作以改变所述夹盘主体的速度；
d.多个夹爪，所述夹爪能够在设置于所述夹盘主体内的孔内轴向移动；以及
e.支撑轴承，该支撑轴承具有固定在所述凸台上的内周缘和设置在外壳上的外周缘，其中，当所述夹爪处于后部位置时，所述夹爪的后部朝向所述支撑轴承的后方轴向延伸，并延伸到界定于所述外壳内的腔室内。
2.根据权利要求1所述的工具，其中，该工具还包括位于所述凸台的轴向前方的螺母，该螺母轴向固定，并且能够相对于夹盘主体转动，从而所述螺母的转动使得所述夹爪轴向向前或向后移动。
3.根据权利要求2所述的工具，其中，该工具还包括外套筒，该外套筒相对于所述主体轴向固定，并且与所述螺母连接，从而所述套筒的转动使得所述螺母转动。
4.根据权利要求3所述的工具，其中，所述外套筒轴向向后延伸，使得所述外套筒的后部位于所述支撑轴承的轴向前方。
5.根据权利要求3所述的工具，其中，所述外套筒轴向向后延伸，使得所述外套筒的后部位于所述支撑轴承的轴向后方。
6.根据权利要求1所述的工具，其中，所述工具为钻孔机。
7.根据权利要求1所述的工具，其中，所述工具为直角钻孔机。
8.根据权利要求1所述的工具，其中，该工具还包括扭矩调节机构，该扭矩调节机构大致轴向地位于所述变速机构与所述夹盘主体之间，以选择性地限制从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩。
9.根据权利要求8所述的工具，其中，该工具还包括扭矩超驰机构，该扭矩超驰机构能够在任何扭矩调节设置中工作，当启动所述扭矩超驰机构时，从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩不受限制。
10.根据权利要求1所述的工具，其中，该工具还包括扭矩调节机构，该扭矩调节机构位于所述电机的轴向后方，以选择性地限制从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩。
11.根据权利要求1所述的工具，其中，该工具还包括销，所述销从夹盘主体的凸台轴向向后地延伸，并承载行星齿轮，所述行星齿轮与所述主轴的第一端部可驱动地啮合。
12.一种钻孔机，该钻孔机包括：
a.钻孔机外壳，该钻孔机外壳具有电机输出装置，该电机输出装置具有电机输出端；
b.齿轮箱外壳，该齿轮箱外壳容纳有与所述电机输出装置连接的传动装置，其中所述传动装置包括变速机构；以及
c.夹盘组件，该夹盘组件具有被所述变速机构按照选择的速度选择性地转动的夹盘主体，该夹盘组件还具有外套筒，该外套筒轴向向后延伸，以覆盖所述齿轮箱外壳的轴向前部。
13.一种钻孔机，该钻孔机包括：
a.电机，该电机驱动输出齿轮，该输出齿轮与能够围绕环形齿轮转动的多个行星齿轮可驱动地啮合，其中所述行星齿轮包括轴向延伸的销，该销与变速机构的一部分接合，所述变速机构包括能够以多于一个速度选择性驱动夹盘主体的传动装置，其中所述夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、凸台和尾部，所述凸台从所述夹盘主体径向向外延伸，所述尾部朝向所述凸台的后方轴向延伸并由主轴的第一端部驱动；
b.多个夹爪，所述夹爪能够在设置于所述夹盘主体内的孔内轴向移动；
c.支撑轴承，该支撑轴承具有固定在所述凸台上的内周缘和设置在外壳上的外周缘，其中，当所述夹爪处于后部位置时，所述夹爪的后部朝向所述支撑轴承的后方轴向延伸，并延伸到界定于所述外壳内的腔室内；以及
d.扭矩调节机构，该扭矩调节机构轴向设置在所述变速机构与所述夹盘主体之间，并包括可操作地与扭矩控制件啮合的扭矩调节环，所述扭矩控制件具有与离合器接触的部分，所述离合器可操作地与所述环形齿轮连接。
14.根据权利要求13所述的钻孔机，其中，该钻孔机还包括扭矩旁通机构，该扭矩旁通机构能够在任何扭矩调节设置中工作，当启动所述扭矩旁通机构时，从所述电机传递至所述夹盘主体的扭矩不受限制。
15.一种工具，该工具包括：
a.电机，该电机具有与变速机构可驱动地啮合的输出齿轮；
b.主轴，该主轴由所述变速机构驱动，并具有输出端；
c.夹盘主体，该夹盘主体具有轴向前端、轴向后端、多个孔和凸台，各个夹爪能够在所述孔内轴向移动，多个销从所述凸台沿着轴向向后的方向延伸；
d.环状结构，环形齿轮设置在该环状结构上；以及
e.设置在各个销上的行星齿轮，用于在所述环形齿轮内转动，并被所述主轴输出端可驱动地转动，其中所述主轴的转动使得所述夹盘主体转动，并且其中所述变速机构以多于单一速度选择性驱动所述夹盘主体。
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