CN102092024A - 动力工具 - Google Patents

Abstract

一种包含扭力调节机构(40)的动力工具，借助该扭力调节机构(40)可由操作者调节由马达(10)传递到输出轴(50)的最大扭力，其中，该扭力调节机构(40)包括弹性装置(43)，本发明提出，该弹性装置(43)产生的弹力与扭力罩(41)旋转的位移呈抛物线关系。

Description

动力工具

技术领域

本发明涉及一种具有一个扭力调节机构的动力工具。

背景技术

旋转工具，例如螺丝批、电钻、冲击钻具有较高的驱动扭力，在某些应用场合需要限制这种扭力。例如紧固螺钉时，只需要以某一个特定的扭力值将螺钉旋入工件，若扭力过大则容易损坏工件表面，在此，通过一个扭力调节机构，设定旋转工具输出轴的扭力，工件阻碍螺钉旋入的阻力大于扭力调节机构设定的扭力值，扭力调节机构就解除对内齿的锁定，输出轴即无输出，螺钉停止旋入。为使最大扭力与待执行的任务相匹配，扭力调节机构可由操作人员调节。

在CN200510128869.5中公开了一种转矩限制单元，借助扭矩限制单元可由操作者调节由一个电动机输出部分传递到一个旋转输出轴的最大扭矩，一旦螺钉对旋转输出轴的反作用转矩大于设定扭矩时，转矩限制单元脱开锁止，旋转输出轴无输出。该转矩限制单元包括一个弹簧装置，该弹性装置由多个压簧组成，压簧平行与输出轴的轴线设置，且沿扭力罩圆周方向均匀分布，每个压簧的长度、刚度均不相同，在第一行程内，第一组弹簧起作用，弹力与行程线性变化，在第二行程内，第一组弹簧继续产生弹力，同时第二组弹簧也产生弹力，借助这种弹性部件，实现弹性装置的非线性弹簧特性曲线。但该方案的缺点在于弹性装置在第一行程与第二行程切换的瞬间，弹性装置产生的弹力会产生一个阶梯式的跳跃变化，造成该扭力调节机构在整个调节行程中的扭力值不连续，因而某些扭力用户无法调节。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有一个扭力调节机构的动力工具，该扭力调节机构具有较大的扭力调节范围，且在整个调节行程中，扭力值连续可调。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：马达，提供动力源；输出轴，工作状态下受所述马达驱动，绕位于其中心的轴线旋转；离合器结构，使能或终止所述马达到所述输出轴的输出；扭力调节机构，可由操作者设定马达传递到输出轴的最大扭力，该扭力调节机构包括：扭力罩，可操作地绕所述输出轴中心轴线旋转；螺旋盖，与所述扭力罩配合，通过所述扭力罩的旋转运动，可操作地控制该螺旋盖的轴向运动；弹性装置，其一端抵靠在所述螺旋盖上，另一端抵靠在所述离合器结构上，通过所述螺旋盖可操作地压缩所述弹性装置，产生弹力；当输出轴受到的扭力大于扭力调节机构设定的最大扭力时，所述离合器结构终止所述马达到所述输出轴的输出，所述弹性装置产生的弹力与螺旋盖轴向移动位移呈抛物线关系。

优选的，所述弹性装置可被构造为压簧，由此使用寿命特别长并且紧凑。例如被构造成盘形弹簧或螺旋弹簧。

优选的，所述压簧的节距不相等，或中径不相等，或线径不相等，或三个参数均不相等，或三个参数中的任意两个参数不相等。

优选的，所述螺旋弹簧的数量为6个，沿螺旋盖圆周方向均匀分布。

优选的，所述扭力罩内圆周表面设置有逐渐上升的第一螺纹面，所述螺旋盖外圆周表面设置有与第一螺纹面配合的第二螺纹面。

优选的，所述第一螺纹面长度大于所述第二螺纹面长度。

本发明涉及的扭力调节机构由于采用了节距、中径、线径三个参数中，任意多个参数不相等的弹性装置，因此可实现弹性装置产生的弹力随弹性装置被压缩的位移呈抛物线关系的弹簧特性曲线。此种弹簧的抛物线特性，使得使用该弹性装置的扭力调节机构在整个行程范围内，扭力值连续可调节，不会出现扭力值的断点，克服了现有技术中，非线性弹性装置产生的弹力呈阶梯式跳跃变化的缺点，同时可满足用户在低档位时精确调定小扭力值，在高档位时，快速调节所需大扭力值的需求，增大了扭力调节范围。

附图说明

在如下附图中表示出本发明的实施例。附图、说明书及其他申请文件组合地包含了多个特征，技术人员可合乎目的地详细考察各个单个特征及总结成有意义的其他组合。

附图为：

图1是本发明较佳实施例的动力工具总体图。

图2是动力工具的离合器结构及扭力调节机构的立体分解图。

图3是离合器结构及扭力调节机构的剖示图。

图4是扭力调节机构的螺旋盖的立体示意图。

图5是节距不相等的弹簧的立体示意图。

图6是中径不相等的弹簧的立体示意图。

图示中的相关元件对应编号如下：

10    马达                      34第三内齿

20    减速箱                    35凸起

21    前壳体                    36支撑柱

22    后壳体                    37球面

23    第一级行星齿轮减速结构    40扭力调节机构

24    第二级行星齿轮减速结构    41扭力罩

25    第三级行星齿轮减速结构    42螺旋盖

26    凹槽                      43压簧

27    第三行星架                44突台

28    第三行星齿轮              46第一螺纹面

29    螺钉                      47第二螺纹面

30    离合器结构                50输出轴

31    第一垫圈                  60开关

32    第二垫圈                  70机壳

33    钢柱                      80工作头

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1表示了动力工具的基本结构，该动力工具可以为螺丝批、电钻等动力工具。图1中所示的动力工具为电钻，该电钻包括机壳70，工作头80，位于机壳70表面的开关60及扭力调节机构40，以及收容于机壳70内的马达10、齿轮箱20、离合器结构30及输出轴50。动力工具可通过电池包或电源线为马达10提供电能，电源接入后，操作者按下开关60，马达10高速旋转，通过齿轮箱20减速后，将马达10的动力传递到输出轴50，输出轴50带动与其连接的工作头80旋转，工作头80带动紧固件旋转，从而将被紧固件紧固到工件表面。在将紧固件紧固到工件表面的过程中，工件表面与紧固件表面会产生阻止紧固件旋入工件的阻力，该阻力通过工作头80传递给输出轴50。通过扭力调节机构40可以设定由马达10传递到输出轴50的最大扭力，若输出轴50受到来自工作头80的阻力小于扭力调节机构40设定的最大扭力，离合器结构30使能马达10到输出轴50间的动力传递，输出轴50在马达10的驱动下带动工作头80继续旋转，若输出轴50受到来自工作头80的阻力大于或等于扭力调节机构40设定的最大扭力，则由于离合器结构30的作用，马达10传递到输出轴50的动力被中断，工作头80随即停止旋转。

如图2所示，减速箱20包括前壳体21、位于前壳体外表面且沿输出轴50中心轴线方向设置的凹槽26、与前壳体21配合的后壳体22、收容于前壳体21与后壳体22构成的半封闭空间内的第一级行星齿轮减速结构23、第二级行星齿轮减速结构24、第三级行星齿轮减速结构25。每一级行星齿轮减速结构均包含行星架、行星齿轮、内齿，其中数字27表示第三级行星齿轮减速结构25的行星架，数字28表示第三级行星齿轮减速结构25的行星齿轮，数字34表示第三级行星齿轮减速结构25的内齿，且第三内齿34远离第二级行星齿轮减速结构24的端面上设置有若干凸起35。在所述半封闭壳体内三级行星齿轮依次排列，马达10的动力通过该三级行星齿轮减速后传递给输出轴50，由于行星齿轮减速结构为公知技术，在此仅作简单描述，不再赘述。前壳体21与后壳体22通过螺钉29或其他连接方式构成半封闭壳体，该半封闭壳体固定在机壳70内。

如图2及图3所示，离合器结构30设置在扭力调节机构40与第三级行星齿轮减速结构25之间，其作用在于可选择地固定第三内齿34，当负载阻力小于扭力调节机构40设定扭力值时，离合器结构30固定第三内齿34，此状态下，第三内齿34相对机壳70无转动，当负载阻力大于或等于扭力调节机构40设定扭力值时，离合器结构30释放第三内齿34，此状态下，第三内齿34相对机壳70转动。该离合器结构30包括支撑扭力调节机构40的第一垫圈31、抵靠在第一垫圈31端面的第二垫圈32、与第二垫圈32配合的钢柱33。第一垫圈31为圆环形，与前壳体21同轴设置，且跨接在前壳体21上，第一垫圈31靠近扭力调节机构40的端面上，设置有支撑柱36，该支撑柱36沿第一垫圈31圆周方向均匀设置，支撑柱36设置数量根据扭力调节机构40的结构进行确定，在本实施例中为6个，技术人员可合乎目的地设置为3个、或8个、或任意其他个数。第二垫圈32设置在第一垫圈31与钢柱33之间，第二垫圈32与第一垫圈31同为圆环形，同样跨接在前壳体21上，用于支撑钢柱33。钢柱33为圆柱形，其一端抵靠在第二垫圈32端面上，该端面设置为平面，另一端抵靠在第三内齿34端面上，该端面设置为球面37，该球面37与设置在第三内齿34上的凸起35相配合，实现对第三内齿34的锁紧或释放。

如图2、图3及图4所示扭力调节机构40包括固定在机壳70上的扭力罩41、与扭力罩41配合的螺旋盖42、被螺旋盖42压缩的压簧43。扭力罩41位于机身外表面，可由用户操作，控制其旋转。该扭力罩41为两端敞开的钟形结构，其内表面设置有第一螺纹面46。螺旋盖42也为两端敞开的钟形结构，与扭力罩41同轴设置，且收容于扭力罩41内，螺旋盖42外表面设置有第二螺纹面47，第二螺纹面47与第一螺纹46面配合。螺旋盖42在远离第三内齿34的端面上设置有突台44，该突台44沿螺旋盖42圆周面均匀设置，与位于第一垫圈31上的支撑柱36相对应，根据支撑柱36在本实施例中的个数，突台44的数量同样设置为6个。该突台44的设置主要起两个作用，其一为用于支撑压簧43，其二为与前壳体21外圆周表面的凹槽26相配合，对螺旋盖42起导向作用，即在扭力罩41通过螺纹面带动螺旋盖42转动时，由于螺旋盖42上的突台44与前壳体21上的凹槽26相配合，导致螺旋盖42无法转动，仅能沿着凹槽26的方向轴向移动，从而实现将扭力罩41的旋转运动转换为螺旋盖42的轴向移动。螺旋盖42的轴向移动即可压缩或释放压簧43，从而可设定与工况相匹配的最大扭力。

压簧43可为螺旋结构的圆柱形弹簧或锥形弹簧，设置在螺旋盖42与第一垫圈31之间，通过位于螺旋盖42上的突台44及位于第一垫圈31上的支撑柱36支撑，固定在扭力调节机构40内，压簧43设置数量与突台44及支撑柱36数量相同。如图5所示，压簧43由两段组成，技术人员可合乎目的地设计为三段、四段等任意多段。其中，第一段弹簧节距为P1，第二段弹簧节距为P2，P1＜P2。由于两段弹簧的节距不同，在其受到压缩时，其弹簧整体呈现弹力与压缩位移成抛物线关系的弹簧特性曲线。压簧43亦可为中径不相等的锥形弹簧，如图6所示，压簧43由N段组成，N≥2。其中，第一段弹簧中径为D1，第二段弹簧中径为D2，第N段弹簧中径为DN，且D1＞D2＞DN。由于N段弹簧的中径均不相等，在其受到压缩时，其弹簧整体亦可呈现弹力与压缩位移成抛物线关系的弹簧特性曲线。为实现弹簧整体呈现弹力与压缩位移成抛物线关系的弹簧特性曲线，压簧43还可为其他形式的弹簧，如线径不相等的弹簧，即弹簧由多段线径逐渐增大或逐渐减小的弹簧串联组成，或者为中径、线径、节距三者中任意多个参数不相等的弹簧。此种弹簧整体呈现弹力与压缩位移成抛物线关系的弹簧特性曲线，该特性使使用该弹簧的扭力调节机构40在扭力罩41的整个行程范围内，扭力值连续可调节，不会出现扭力值的断点，克服了现有技术中，非线性弹性装置产生的弹力呈阶梯式跳跃变化的缺点，同时可满足用户在低档位时精确调定小扭力值，在高档位时，快速调节所需大扭力值的需求，增大了扭力调节范围。

操作者逆时针或顺时针旋转扭力罩41，扭力罩41转动，通过第一螺纹面46与第二螺纹面47的配合带动螺旋盖42前后移动，螺旋盖42通过位于其端面的突台44压缩或释放压簧，压簧43根据被压缩的位移产生相应的弹力，产生的弹力通过支撑柱36传递到第一垫圈31，第一垫圈31将弹力传递给第二垫圈32，第二垫圈32再将弹力传递给钢柱33，钢柱33在弹力的作用下紧紧地抵靠在第三内齿34上，同时，由于第三内齿34上凸起35的作用，第三内齿34被钢柱33卡紧，不会跟随第三行星齿轮28转动，保持静止。此状态下，马达10通过减速箱20将动力传递给输出轴50，输出轴50带动工作头80旋转，从而可将螺钉紧固到工件表面。

螺钉紧固到工件表面的过程中，工件产生阻碍螺钉旋入的阻力，该阻力通过工作头80传递到输出轴50，输出轴50通过与之配合的第三行星架27传递给第三行星齿轮28，第三行星齿轮28再将该阻力传递给第三内齿34。若通过第三行星齿轮28施加在第三内齿34上的阻力大于通过钢柱33施加在第三内齿34的扭力，则第三内齿34在摩擦力的带动下跟随第三行星齿轮28转动，此状态下，第三行星架27停止转动，输出轴50随即停止转动，马达10到输出轴50的输出被终止。

Claims (9)

1.一种动力工具，包括：

马达(10)，提供动力源；

输出轴(50)，工作状态下受所述马达驱动，绕位于其中心的轴线旋转；

离合器结构(30)，使能或终止所述马达(10)到所述输出轴(50)的输出；

扭力调节机构(40)，可由操作者设定马达(10)传递到输出轴(50)的最大扭力，该扭力调节机构(40)包括：

扭力罩(41)，可操作地绕所述输出轴(50)中心轴线旋转；

螺旋盖(42)，与所述扭力罩(41)配合，通过所述扭力罩(41)的旋转运动，可操作地控制该螺旋盖(42)的轴向运动；

弹性装置(43)，其一端抵靠在所述螺旋盖(42)上，另一端抵靠在所述离合器结构(30)上，通过所述螺旋盖(42)可操作地压缩所述弹性装置(43)，产生弹力；

当输出轴(50)受到的阻力大于扭力调节机构(40)设定的最大扭力时，所述离合器结构(30)终止所述马达(10)到所述输出轴(50)的输出，

其特征在于：所述弹性装置(43)产生的弹力与扭力罩(41)转动的位移呈抛物线关系。

2.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，所述弹性装置(43)为压簧(43)。

3.根据权利要求2所述的动力工具，其特征在于，所述压簧(43)的节距不相等。

4.根据权利要求2所述的动力工具，其特征在于，所述压簧(43)的中径不相等。

5.根据权利要求2所述的动力工具，其特征在于，所述压簧(43)的线径不相等。

6.根据权利要求3～5中任意一项所述的动力工具，其特征在于，所述压簧(43)沿螺旋盖(42)圆周方向均匀分布。

7.根据权利要求6所述的动力工具，其特征在于，所述压簧(43)的数量为6个。

8.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，所述扭力罩(41)内圆周表面设置有逐渐上升的第一螺纹面(46)，所述螺旋盖(41)外圆周表面设置有与第一螺纹面(46)配合的第二螺纹面(47)。

9.根据权利要求8所述的动力工具，其特征在于，所述第一螺纹面(46)长度大于所述第二螺纹面(47)长度。

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