CN102126202B - 电动工具及其传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动工具的传动装置，包括：第一传动部，包括第一内齿圈和第一行星架；第二传动部，连接到第一传动部分并具第二内齿圈和第二行星轮；设于第二传动部与电动工具的机壳之间的离合器；传动装置还包括与第一传动部和第二传动部相连的控制机构，在输入扭矩小于预定作用力时，离合器允许第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于同时与第一行星架和第二行星轮啮合的第一位置；输入扭矩大于预定作用力时，离合器限制第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于与第二行星轮啮合而与第一行星架脱开的第二位置。与现有技术相比，本发明切换元件结构稳定，操作简单。

Description

电动工具及其传动装置

技术领域

本发明涉及一种电动工具自动变速传动装置。

本发明还涉及一种具有自动变速传动装置的电动工具。

背景技术

直流电钻通常被用于钻孔和拧螺钉。在执行任务的过程中，电钻所承受的扭矩会发生变化，为了在不同的扭矩状态下保护电机不会过载和烧毁，电钻上设置了控制机构控制电钻的传动装置在扭矩小于一定预定作用力和超过一定预定作用力的情况下产生不同的输出。如中国发明专利公开CN101117999A中揭示了一种电动工具的变速传动装置，能够根据扭矩增大而改变电动工具的输出速度。通过设置环形连接器在两个预定的位置间移动，电动工具传动装置可以实现自动变速。但是，由于环形连接器需要经常移动，受到来自齿圈的轴向冲击，连接器的结构强度低。

发明内容

本发明提供一种结构强度高的电动工具传动装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电动工具的传动装置，包括第一传动部，包括用于接收输入扭矩的第一中心轮，与第一中心轮啮合的第一行星轮，与第一行星轮啮合的第一内齿圈以及第一行星架；第二传动部，连接到第一传动部分并具第二内齿圈、第二中心轮、第二行星架以及同时与第二内齿圈和第二中心轮啮合的第二行星轮；设于第二传动部与电动工具的机壳之间的离合器；传动装置还包括与第一传动部和第二传动部相连的控制机构，在输入扭矩小于预设值时，离合器允许第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于同时与第一行星架和第二行星轮啮合的第一位置；输入扭矩大于预设值时，离合器限制第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于与第二行星轮啮合而与第一行星架脱开的第二位置。

优选的，所述控制机构包括弹性元件和复位板，所述第一内齿圈具有凸轮槽，复位板上具有凸轮面，输入扭矩大于弹性元件的预定作用力时，第一内齿圈克服弹性元件的作用力相对复位板转动。

所述第二内齿圈与控制机构之间设有切换单元，控制机构驱动换档机构带动第二内齿圈在第一位置和第二位置间移动。进一步的，所述切换单元包括半环形换档钢丝，所述第二内齿圈外圆周面上设有收容槽，收容所述换档钢丝。更进一步的，所述切换单元包括与换档钢丝相连的换档滑块，换挡滑块与机壳之间设有复位弹簧。

优选的，所述第二内齿圈包括至少一个凹槽，所述离合器包括至少一个凸起，第二齿圈处于第一位置和第二位置时，凹槽始终与凸起啮合。进一步的，所述离合器包括离合器外圈，离合器内圈以及设于两者之间的滚动件。

优选的，其还包括与控制机构相连的用于触发电机开关的开关扳机。进一步的，开关扳机触发电机开关之前，控制机构驱动第二内齿圈移动至第一位置。

优选的，切换单元包括套设于机壳外的换档滑块，所述换档滑块具有突块，所述控制机构包括设于机壳与换档滑块之间的拨销，拨销具有与突块相对的拨销挡臂。

与现有技术相比，本发明直接采用第二内齿圈作为换档元件，整个传动装置需要单独切换的元件结构牢固，强度高。

本发明还提供一种具有结构强度高的传动装置的电动工具。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电动工具，包括机壳；设于机壳内的马达，输出旋转动力；输出轴；以及设于马达和输出轴之间的前面所述的传动装置。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是具有传动装置的电动工具的第一实施例的示意图。

图2是图1所示电动工具的示意图，其中，第二内齿圈处于低速档位置。

图3是图1所示电动工具的示意图，其中，第二内齿圈处于高速档位置。

图4是第一内齿圈与扭力调节机构的工作示意图，其中，第一内齿圈与复位板未发生相对移动。。

图5是第一内齿圈与扭力调节机构的工作示意图，其中，第一内齿圈相对复位板转动一定角度。

图6是电动工具沿图1中A-A线的局部剖视示意图，其中，传动装置处于高速档位置。

图7是电动工具沿图1中A-A线的局部剖视示意图，其中，传动装置处于低速档位置。

图8是第二内齿圈处于低速档位置的示意图。

图9是第二内齿圈处于高速档位置的示意图。

图10是第二内齿圈处于未完全复位位置的示意图。

图11是离合器与切换钮作用的示意图，其中，切换钮处于正转档位。

图12是离合器与切换钮作用的示意图，其中，切换钮处于反转档位。

图13是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，换档滑块与拨销接触。

图14是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，拨销偏转一定角度。

图15是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，拨销与换档滑块处于可脱开位置。

图16是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，拨销与换档滑块脱离。

图17是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，挂钩滑块返回。

图18是控制机构沿图1中B-B线的部分剖视图，其中，拨销回复到与换档滑块接触的位置。

图19是具有传动装置的电动工具的第二实施例的示意图，其中，传动装置处于高速档位置。

图20是具有传动装置的电动工具的第二实施例，其中，传动装置处于低速档位置。

图21是具有传动装置的电动工具的第三实施例的示意图，其中，传动装置处于高速档位置。

图22是具有传动装置的电动工具的第三实施例，其中，传动装置处于低速档位置。

图23是是具有传动装置的电动工具的第四实施例的示意图，其中，传动装置处于高速档位置。

图24是具有传动装置的电动工具的第四实施例，其中，传动装置处于低速档位置。

图25是图23中第一内齿圈的立体示意图。

图26是传动装置沿着图23中C-C线的剖视示意图。

图27是传动装置沿着图24中D-D线的剖视示意图。

图28是图23中传动装置的一部分的分解示意图。

图29是图23中电动工具负载变化没有达到预定值时第一内齿圈克服压簧的弹力旋转，换档机构的销子在M形凹槽中运动的示意图。

图30是图23中电动工具负载变化达到预定值时第一内齿圈克服压簧的弹力进一步旋转，换档机构的销子在换档复位弹簧的拉力作用下沿第一内齿圈的轴向凹槽轴向前移的示意图。

图31是图23中电动工具的第一内齿圈在压簧的作用下复位，换档机构的销子克服换档复位弹簧的弹力沿第一内齿圈的斜向凹槽轴向后移的示意图。

图32是控制机构中的控制电路的原理图。

其中，

40电钻          82复位板           132切换钮

41机壳          84离合器           134第三传动部

42马达          86离合器外圈       136第三中心轮

43电枢轴        88滚子             138第三行星轮

44电源          90离合器内圈       140第三行星架

46传动装置      92挂钩销           142第三内齿圈

47输出轴        94挂钩弹簧         144控制机构

48工具夹头      96开关拨块         146突起

49工具          97电机开关         148拨块

50开关          98开关扳机         150控制电路

52手柄          100开关弹簧        151驱动装置

54第一传动部    101马达收容腔      152电磁铁装置

56第一中心轮    102减速箱壳体      154铁芯

58第一行星轮    104拨销            156永磁铁

60第一行星架    106滑块支柱        158线圈

62第一内齿      108卡簧            160推杆

64第二传动部    110挂钩滑块        162换档块

66第二中心轮    112挡块            164钢丝套

68第二行星轮    114突块            166检测单元

70第二行星架    116内齿圈拨叉      168比较单元

72第二齿圈      118拨销挡臂        170信号发生单元

74换档滑块      120凸轮面          172伺服马达

76换档钢丝      122凸轮槽          174螺杆

78换档复位弹簧  128离合器拨叉      176推动件

80弹性元件      130离合器切换板    178环形主体

179内齿       190端面          206周向滑槽

180换档板     192压簧          208斜滑槽

182销子       194端面凹槽      246传动装置

184转动块     196T形销         254第一传动部

185转动轴     198定位弹簧      262第一内齿圈

186M形凹槽    200主体部        264第二传动部

187孔         202滑槽

188弧形槽     204轴向滑槽

具体实施方式

参见附图1-18，本发明的第一实施例。一种电钻40，包括机壳41，收容于机壳41中的马达42，为马达42提供电能的电源44，与电源44相连用于启动/停止马达42的开关50，由马达42驱动的传动装置46、与传动装置46相连的输出轴47以及与输出轴47相连的工具夹头48和收容于工具夹头48中的工具49。电钻40还包括手柄52，位于机壳41和电源44之间。本实施例中，电源采用的是电池包，比如说，可以采用锂电池包。当然，也可以是镍镉、镍氢电池包等。

机壳41包括马达收容腔101和减速箱收容腔102。马达42收容于马达收容腔101中。马达42具有电枢轴43，输出旋转运动。减速箱壳体102与马达收容腔101相连，收容传动装置46。

传动装置46包括与马达42相连的电枢轴43，马达42在开关50启动时驱动电枢轴43转动，其旋转能量经过传动装置46，从电枢轴43传递到输出轴47。传动装置46能够响应于预定的输入扭矩，改变自电枢轴43到输出轴47的旋转速度。本实施例中，传动装置46包括第一传动部54、第二传动部64和第三传动部134。第一传动部54具有第一中心轮56，第一行星轮58，第一行星架60和第一内齿圈62。第二传动部64具有第二中心轮66，第二行星轮68，第二行星架70和第二内齿圈72。第三传动部134具有第三中心轮136，第三行星轮138，第三行星架140和第三内齿圈142。第一中心轮56固接于电枢轴43上，输出与马达转速相同的旋转速度。第二中心轮66与第一行星架60固定连接，两者输出相同的旋转速度。第三中心轮136与第二行星架70固定连接，两者输出相同的旋转速度。

马达42与第一传动部54之间设置有弹性元件80和复位板82。具体在第一实施例中，弹性元件80支撑于减速箱壳体102中，可沿着电枢轴43的轴向发生弹性变形。工具49没有承受负载时，第一弹性元件80通过复位板82上的凸轮面将第一内齿圈62保持在初始位置。当工具49受到的负载发生变化时，负载力会沿传动链传递至第一内齿圈62，驱动第一内齿圈62克服弹性元件80通过复位板82的凸轮面作用在第一内齿圈62上的保持力转动。当工具49受到的负载发生变化时，弹性元件80所承受的力也会相应的发生变化，并由此影响第一内齿圈62的位置，从而控制机构144起作用，使换档滑块74移动，调整传动装置46输出的旋转速度和扭矩，以使工具49在不同的负载条件下以合适的扭矩和转速运转。

第一内齿圈62是环形件，其内圆周表面具有与第一行星轮58啮合的齿。第一内齿圈62的外圆周表面形成有内齿圈拨叉116。参见附图4和附图5，第一内齿圈62的外表面设有凸轮槽122，具体的，凸轮槽122的截面形状为V形。本领域技术人员可以知道，凸轮槽122也可以是其它的形状，比如曲线形等等。

第一行星架60包括圆盘状主体以及自主体的一侧伸出的保持件，第二中心轮66自主体的相对另一侧伸出，可以与第二行星轮68啮合。第一行星架60的外圆周表面上设有若干个间隔设置的径向突起，可与第二内齿圈72结合或脱开，从而当第二内齿圈72处于第一位置时，与第一行星架60锁合，此时，第一行星架60与第二内齿圈72以及第二中心轮66的转速相同，输出轴47的转速为高速。而当第二内齿圈72处于第二位置时，与第一行星架60相对独立运动，输出轴47的转速为低速。

第一行星轮58套设于保持件上，同时与第一内齿圈62和第一中心轮56啮合。保持件是平行于电枢轴43轴线设置的圆柱销。第一行星轮58通过保持件将电枢轴43的转动传递给第一行星架60，此时，第一传动部54输出第一转速。

第二内齿圈72是环形件，在其内圆周表面具有与第二行星轮68啮合的内齿。第二内齿圈72的外圆周表面具有卡槽，用于与换档钢丝76相连。第二内齿圈72的外圆周表面还有若干圆周方向间隔设置的凹槽，始终与减速箱壳体102上设置的离合器84的离合器内圈90上设置的若干圆周方向间隔设置的突块啮合。第二内齿圈72可沿着电枢轴43的轴线方向轴向移动，从而位于与第一行星架60锁合的第一位置和与第一行星架60脱开啮合的第二位置。第二内齿圈72相对于第一行星架60轴向移动的过程中，始终保持与第二行星轮68啮合。

第二行星架70包括圆盘状主体以及自主体的一侧伸出的若干保持件，第三中心轮136自主体的相对另一侧伸出，可以与第三行星轮138啮合。第二行星架70与第一行星架60同轴设置。

第三内齿圈142是环形件，其内圆周表面具有与第三行星轮138啮合的内齿。其外圆周表面支撑于减速箱壳体102中，从而第三内齿圈142可在减速箱壳体102中转动。

第三行星架140包括圆盘状主体以及自主体的一侧伸出的若干保持件，第三中心轮136与第三行星轮138啮合。第三行星架140与输出轴47啮合，将第三传动部分134的旋转输出传递到输出轴47。

换档机构73用于自动的对负载的变化做出反应对输出轴的输出速度进行切换。换档机构包括切换单元和控制单元。其中切换单元包括设于减速箱壳体102外的换档滑块74，连接换档滑块74和第二内齿圈72的换档钢丝76，以及连接减速箱壳体102和换档滑块74的换档复位弹簧78。在控制单元的作用下，切换单元将第二内齿圈72移动，使其处于与第一行星架60锁合的第一位置和与第一行星架60脱开啮合的第二位置。从而使传动装置46输出不同的旋转速度。

换档滑块74基本上是环形，套设于减速箱壳体102的外表面上。换档滑块74的外圆周面设有收容槽，用于部分的收容换档钢丝76。换档滑块74的外圆周表面还设有若干个径向向外伸出的挂钩，相应的减速箱壳体102的外圆周表面上也设有若干个径向向外伸出的挂钩。换档复位弹簧78设于换档滑块74和减速箱壳体102之间。本实施例中，换档复位弹簧78是拉簧，一端勾连于换档滑块74上的挂钩，另一端勾连于减速箱壳体102上的挂钩。换档滑块74可克服换档复位弹簧78的拉力沿着电枢轴43的轴向移动，进而带动换档钢丝76沿电枢轴轴向移动，使第二内齿圈72轴向移动。

换档钢丝76是半环形，环形主体部分收容于换档滑块74上的收容槽内，两端部径向向内弯折，与第二内齿圈72外圆周表面设置的卡槽卡接，带动第二内齿圈72轴向移动，使传动装置46输出不同的旋转速度。

开关50设于减速箱壳体102和手柄52之间，包括电机开关97，操作者按压触发电机开关97的开关扳机98，与开关扳机98相连的开关拨块96，以及在操作者按压的作用下压缩和回复的开关弹簧100。

控制单元响应于电钻工具承受的负载变化，调整切换单元的状态。本实施例中，控制单元包括可选择的与换档滑块74接触和脱开的拨销104、支撑拨销104于减速箱壳体102上的挂钩滑块110，设于挂钩滑块110和开关拨块96之间的挂钩弹簧94。拨销104通过滑块支柱106和卡簧108可转动的设置在挂钩滑块110上。当弹性元件80承受的负载超过预定扭矩值时，复位板82上的凸轮面120与第一内齿圈62上的凸轮槽122发生相对位移，从而，第一内齿圈62会围绕电枢轴43的轴线旋转一定的角度。内齿圈拨叉116将带动拨销104围绕滑块支柱106的轴线转动，换档滑块74上的突块114与拨销挡臂118角向位置错开，从而，拨销104可以与换档滑块74脱开接触，切换滑块74在切换复位弹簧78的作用下回复到静止的初始状态。挂钩滑块110中设有挂钩销92，沿着挂钩滑块110的纵向延伸方向穿过挂钩滑块110。挂钩销92的一端设有挡块112。挂钩弹簧94一端抵靠在挂钩滑块110的端面上，另一端抵靠在挡块112上。挡块112与开关拨块96相抵，在开关拨块96的推动下，克服挂钩弹簧94的作用推动挂钩销92移动，并在挂钩销82移动一定距离后进一步带动拨销104移动。

下面结合附图1-3，对第一实施例中的电钻40的换档机构73处于不同位置的状态进行叙述和说明。附图1中电钻40的传动装置46处于静止状态。此时，开关扳机98尚未被按压，控制单元不能够移动切换单元。在换档复位弹簧78的作用下，换档滑块74处于第一位置，第二内齿圈72与第二行星轮68啮合，与第一行星架脱开啮合。

如果操作者按压开关扳机98，进而压缩开关弹簧100，同时，开关拨块96推动挡块112，压缩挂钩弹簧94，拨销挡臂118有将换档滑块74向高速档位拉动的趋势。

如附图2，当挂钩弹簧94被压缩至一定程度，其簧力大于换档复位弹簧78的簧力时，继续按压开关扳机98，拨销挡臂118拉动换档滑块74沿着电枢轴轴向移动，由此带动第二内齿圈72向第一传动部分54移动。如附图3，继续按压开关扳机98，拨销挡臂118拉动换档滑块74移动第二内齿圈72至与第一行星架60啮合的位置，电钻传动装置46处于高速档位置。

继续按压开关扳机98，开关50将被接通，马达42与电源44连通上电。因而，电钻40在开关50启动马达42时，传动装置46处于高速档档位，输出轴47输出的旋转速度高。

参见附图4-5，当工具49承受的负载增加，复位板82会与第一内齿圈62发生相对转动，从而第一内齿圈62上的凸轮槽122与复位板82上的凸轮面120不能完全贴合。同时参考附图6和附图7，第一内齿圈62转动一定的角度，使内齿圈拨叉116拨动拨销104，拨销挡臂118与换档滑块74上的突块114脱开接触，换档滑块74在换档复位弹簧78的作用下，将第二内齿圈72从高速档档位移动至低速档档位，即移动至与第一行星架60脱开啮合的位置。

参见附图8-10，第二内齿圈72在开机的过程中，会从低速档档位移动至高速档档位。附图8所示的是第二内齿圈72处于低速状态，与第一行星架60脱开啮合而与离合器内圈90啮合。马达42启动前，拨销挡臂118与换档滑块74接触，操作者通过按压开关扳机98，可以使第二内齿圈72从低速档移动至高速档，即移动到如附图9中所示的第二内齿圈72上的啮合齿与第一行星架60上的径向凹槽啮合。当然，不可避免的，存在少数情况，如图10所示，电钻40在开机时第二内齿圈72的啮合齿的端面与第一行星架60的端面接触，不能与第一行星架60上的凹槽啮合，此时，马达42转动后第二内齿圈72会转动从而与第一行星架60啮合。

离合器84包括离合器外圈86、滚子88和离合器内圈90。离合器内圈90与第二内齿圈72啮合。离合器84还包括设于离合器外圈86与离合器内圈90之间的离合器拨叉128。离合器拨叉128具有径向外伸的拨块148。拨块148位于两个滚子之间。滚子88位于离合器外圈86内表面上设置的斜坡面两侧。参见附圈11-12，在电机正反转切换钮132和离合器切换板130的作用下，离合器84中的不同的滚子在不同的电机转向中限制离合器内圈90的转动。其中附图11中所示切换钮132处于正转位置，离合器切换板130被拨动围绕枢轴逆时针转动，进而带动设有离合器拨叉128的离合器外圈86顺时针转动。离合器外圈86的内圆周面上伸出的拨块148拨动其中的一个滚子88移动，离开离合器外圈86上的斜坡面，而仅由另一个位置上的滚子88与斜坡面抵靠或者脱开实现第二内齿圈72的固定和转动。附图12中所示切换钮132处于反转位置，离合器切换板130被拨动围绕枢轴顺时针转动，进而带动设有离合器拨叉128的离合器外圈86逆时针转动。离合器外圈86的内圆周面上伸出的拨块148拨动另一个位置上的滚子，离开离合器外圈86上的斜坡面，由相对的滚子与斜坡面抵靠或者脱开实现第二内齿圈72的固定和转动。

当电机正转时，在传动装置46处于高速档档位时，在第二内齿圈72与第一行星架60的带动下离合器内圈90一起顺时针转动，由于拨块148将顺时针方向靠近斜坡面的滚子相对隔挡远离斜坡面，起作用的滚子会在离合器内圈90的带动下远离斜坡面，离合器内圈90可在第二内齿圈72的带动下相对离合器外圈86转动。此时输出轴47处于高速状态。

当工具负载发生变化，需要传动装置46提供低速大扭矩输出时，第二内齿圈72与第一行星架60分离，第二内齿圈72有逆时针转动的趋势，离合器内圈90在第二内齿圈72的带动下也有逆时针转动的趋势，从而使起作用的滚子与斜坡面抵靠，离合器内圈90和离合器外圈86在滚子的作用下结合为一体，相对机壳41固定。第二内齿圈72被相对锁定。此时输出轴47处于低速状态。

同样的，当电机反转时，离合器内圈90也会在离合器切换板130的作用下实现对第二内齿圈72在不同工作位置上的锁定和驱动。

参考附图13-18，控制单元中部分元件从高速档档位向低速档档位移动的示意图。其中，附图13中，挂钩滑块110、挂钩销92以及拨销104在开关拨块96的作用下移动一定的距离，拨销挡臂118与换档滑块74上的突块114接触并拉动换档滑块74移动，此时，第二内齿圈72处于高速低扭矩位置。当电钻40需要增大扭矩完成任务时，由于扭矩的增大，第一内齿圈62克服弹性元件80的作用力，相对复位板82在减速箱壳体102内转动，旋转第一内齿圈62所需的扭矩值由弹性元件80确定。第一内齿圈62转动一定角度后(如附图14所示)，拨销104围绕滑块支柱104确定的轴线偏转一定角度，从而拨销挡臂118与换档滑块74上的突块114角向位置错开。当拨销挡臂118与突块114的处于附图15所示的位置时，换档滑块74可沿远离挂钩滑块110的方向移动。当换挡滑块74移动到附图16所示的位置上时，第二内齿圈72与第一行星架60脱开啮合，传动装置46输出低速大扭矩。操作者释放开关50，挂钩滑块110、挂钩销92和挡块112在失去开关弹簧100的作用力的情况下，自远离电钻工作头的位置沿靠近工作头的方向移动，挂钩滑块110、挂钩销92和挡块112以及拨销104整体朝向换档滑块74移动到附图17所示的位置。马达停机后，由于输入扭矩小，第一内齿圈62在弹性元件80的作用下转动一定角度，第一内齿圈62上的凸轮槽122和复位板82上的凸轮面120重新贴合，如附图18所示，第一内齿圈62回复到与图13所示相同的角度位置，并且相应的带动拨销104偏转，使拨销挡臂118与突块114相互勾连。此时，挂钩滑块110、拨销和挂钩销92相对于图13所示的位置朝向工作头移动了一定的距离，传动装置46从高速档回复到低速档档位。

参照附图19-20所示，电钻应用另一种切换机构的控制单元的实施例。电钻，包括马达42、启动/停止马达的开关50、输出轴47以及传动装置46。传动装置的结构与第一实施例中的传动装置结构基本相同，控制单元设于机壳41内，包括控制电路150和由控制电路150发出的信号控制的驱动装置。本实施例的驱动装置是采用电磁铁装置152，电磁铁装置包括纵长设置的金属壳体、设置在金属壳体内沿纵长方向分布的两个线圈158、设置在两个线圈158之间的永磁铁156、设置在被线圈158围绕的区域内并可沿纵长方向线性移动的铁芯154，以及相对于铁芯154固定设置并纵长延伸出金属壳体外的推杆160。其中，推杆160凸伸出金属壳体的前端部分与换档块162相连。对于本领域普通技术人员可轻易想到的是，推杆160和铁芯154也可一体设置。换档块162与推杆160相连，第二内齿圈72与换档块162以及套设于换档块上的钢丝套164相连，其上设置容纳钢丝套164的收容槽。

参见附图32，本发明电动工具的控制系统原理方框图。控制系统包括控制电路150及驱动装置。其中控制电路150与电源44和马达42相连，包括检测单元166，用于检测表征输出轴的负载的参数，比如马达的电压、电流或者功率等的变化。控制电路150包括比较单元168，用于接收检测单元166检测到的参数变化，并将参数的变化与一个预定的数值比较，当相应的变化值超过预定的数值时，输出比较结果。控制电路150还包括信号发生单元170，用于接收比较单元168发出的比较结果，并根据比较结果发出控制信号。

电磁铁装置152接收到控制信号后，驱动电磁铁驱动电路使电磁铁装置152上电，使推杆160轴向移动，从而带动换档块162和钢丝套164移动，进而移动第二内齿圈72，改变传动装置46输出的转速和扭矩。本领域技术人员应该知道，控制电路的具体设置可以有不同的变化情况，根据使用的需要，可以增加其他的控制单元或者替换其中的某个单元，比如，检测单元166与比较单元168之间增设一个运算单元，对电气参数的变化进行进一步的数学换算，并将换算结果输出。控制电路中的检测单元166、比较单元168和信号发生单元170可以集成到一个处理器中，配合输入/输出电路与驱动装置相连接。驱动装置由处理器输出的控制信号所控制，以便执行自动换档动作，同时，驱动装置会将档位信号反馈给处理器。

当电动工具处于速度自动切换模式时，控制系统的处理器检测电动工具的物理参数的变化，与预设值进行比较，判断是否需要开始执行自动换档。本领域技术人员也可用处理器外接运放电路来代替处理器进行比较运算。这里所述的物理参数，可以是电气参数，比如马达电流、电压，也可以是其他参数，比如马达或输出轴转速、机械零件的应力、扭矩等。

在自动换档过程中，控制单元发出控制信号给驱动装置，驱动装置中的驱动装置带动传动件移动，进而将传动装置46中的第二内齿圈72从高速档位移动至低速档位。此过程中，由于第二内齿圈72与机壳41之间设置了离合器84，第二内齿圈72在第一位置和第二位置之间移动的过程中，不会产生打齿问题。

图20中所示的电磁铁装置152中的推杆160处于前进位置，即推杆160延伸出金属壳体外较长距离，并由于永磁铁156的吸引而保持在该位置。此时，传动装置46的减速比较低，马达42通过减速箱后传递给输出轴47的转速较高，也就是说，第二内齿圈72的内齿与第二行星轮68的外齿以及邻近的第一行星架60的外齿同时啮合而确保相对固定，从而可随第一行星架60和第二行星轮68一起旋转。配合参照图19，当电磁铁装置152的线圈158内通正向电流后，线圈158产生的磁场在金属壳体的纵长两端产生不同的磁极，从而驱动铁芯154和推杆160移动到后退位置。推杆160带动换档块162、钢丝套164和第二内齿圈72一起移动一定距离。在此过程中，第二内齿圈72沿轴向移动而与第一行星架60脱离啮合，但与第二行星轮68仍保持啮合。当推杆160移动到后退位置时，第二内齿圈72与离合器内圈90啮合而与减速箱壳体102保持相对固定。此时，传动装置46的减速比增加了一级，从而马达42通过减速箱后传递给输出轴的转速较低。

参照图21及图22所示，电钻应用另一种切换机构的控制单元的实施例。附图19-20中所示的驱动装置采用的电磁铁装置，其目的是通过控制电磁铁的电流方向来改变电磁铁的极性，驱动第二内齿圈移动。而本实施例中，改用伺服马达172作为驱动装置，同时用一个螺杆174、带内螺纹的推动件176及钢丝套164来作为传动件。通过伺服马达172的正反转来驱动推动件176在螺杆174上的移动，从而带动第二内齿圈72一起移动，实现高低速档位的切换。本实施例中，控制电路150的结构形式与上面一个实施例中的控制电路结构一致。控制电路150与伺服马达172电连接，控制电路150发出控制信号控制伺服马达172正转或者反转，从而驱动推动件176和钢丝套164，带动第二内齿圈72移动，使传动装置46在高速档档位和低速档档位之间切换。

参见附图23至附图31，具有传动装置的电动工具的另一个实施例。传动装置246包括第一传动部分254、第二传动部分264和第三传动部分234。其中第一传动部分254包括套设于电枢轴43上的第一中心轮56、与第一中心轮56啮合的第一行星轮58，与第一行星轮58啮合的第一内齿圈262以及第一行星架60。第二传动部分264包括第二中心轮66，第二行星轮68、第二内齿圈72以及第二行星架70。第三传动部分234与第二传动部分264相连，包括第三中心轮136，第三行星轮138、第三内齿圈142以及第三行星架140。

第一内齿圈262具有环形主体178。环形主体178内圆周面设有于第一行星轮58啮合的内齿179，外圆周面设有M形凹槽186和弧形槽188。弧形槽188具有两个端面190。M形凹槽186的前端面中部向内凸出，形成由一顶边和两侧边组成的凸出部。凸出部中设有两孔187。转动块184收容于孔187中，并相对于孔187定义的轴线在M形凹槽186的凸出部范围内转动。压簧192收容于弧形槽188内，压簧192的两端分别抵靠到弧形槽188的两个端面190。第一内齿圈262的端面上设有端面凹槽194。T形销196设置于减速箱壳体102和第一内齿图62之间，包括可部分的收容于端面凹槽194中的销钉部和垂直于销钉部设置的连接杆部。T形销196与减速箱壳体102之间设有定位弹簧198。

转动块184具有转动轴185和基本上呈梯形的主体部200。转动轴185收容于孔187中，主体部200连接到第一内齿圈62上后，主体部200的斜边抵靠在凸出部的侧边上。转动块184的主体部200与M形凹槽186共同形成了换挡机构中销子182移动的滑槽202。M形凹槽186凸出部的顶边与转动块184的直角边形成连续的周向滑槽204，转动块184的另一条直角边与M形凹槽186的侧边形成与周向滑槽垂直的轴向滑槽206，以及转动块184的斜边与M形凹槽186的侧边形成的斜滑槽208。

切换单元包括主体呈半圆柱状的换档板180和换档钢丝76。换档板180外表面设有收容槽，收容换档钢丝76，并且包括通孔用于收容销子182。销子182穿过换档板180上的通孔后收容于M形凹槽186与转动块184形成的滑槽202中。换档板180上设有突起，与减速箱壳体102上设置的突起一起钧住换档复位弹簧78。在第一内齿圈262的外围设置滑槽202，销子182可移动地设置在滑槽202中，换档板180和销子182连接，并且通过换档复位弹簧78与减速箱壳体102相连。在换档复位弹簧78的拉力作用下，换档板180轴向移动，从而带动换档钢丝76以及第二内齿圈72轴向运动改变与第一行星架60的啮合关系，实现了自动调整工作头的转速和输出扭矩。

在压簧192的作用下，第一内齿圈262实现复位。第一内齿圈262的外圆周面设置的弧形凹槽，与电机壳体101设置的内弧形槽共同构成收容压簧192的收容空间，压簧192的两端分别抵靠在弧形槽188的两侧端面190上，使得第一内齿圈262能够自动复位。

第一内齿圈262在压簧192的作用下处于图26所示的位置时，第一内齿圈262相对于换档销子182未发生转动，销子182处于第一内齿圈262的滑槽202中的周向滑槽204内，结合附图29，此时销子182抵靠在M形凹槽的一个顶面上，克服换档复位弹簧78的拉力保持稳定，使第二内齿圈72处于与第一行星架60和第二行星轮68同时啮合的状态，传动装置246输出高速低扭矩。

当负载发生变化时，第一内齿圈262克服压簧192的扭力沿着箭头E的方向转动，但是转动仅限于一定范围内。也就是说，当负载扭力没有超过压簧192的预定作用力时，销子182会保持在第一内齿圈262的周向滑槽中，传动装置稳定于高速输出状态。但是，当负载扭力超过压簧192预定作用力时，第一内齿圈262将克服压簧192的弹性力转动一定的角度，从而处于图27所示的位置。结合附图30，此时销子182越过转动块定义的支撑面，在换档复位弹簧78的作用下，从第一内齿圈262的周向滑槽204中移动到第一内齿圈262的轴向滑槽206中。由于销子182的移动，换挡板180和换档钢丝76沿着电枢轴轴向移动，从而带动第二内齿圈72移动至与第一行星架60脱开啮合但与第二行星轮68啮合的位置，传动装置246处于低速输出状态。同时结合参考附图24，此时，由于第一内齿圈262发生了转动，T形销196的销钉部在定位弹簧198的作用下轴向移动，部分收容于端面凹槽194中，从而，传动装置246可以稳定的保持在低速输出的状态。

参见附图31，马达42停机后，操作者松开开关扳机98，与开关扳机98相连的突块197在开关弹簧的作用下推动T形销克服定位弹簧的弹性力移动，从缎面凹槽194中移出。压簧192驱动第一内齿圈262沿着箭头F的方向转动，销子182克服换档复位弹簧78的作用力，沿着第一内齿圈262的斜滑槽208移动，同时拨动转动块184围绕其转动轴185转动，直至销子182移动到轴向滑槽206中后，转动块184回复到其斜面与M形凹槽的斜边相抵的位置。由此，第一内齿圈262从低速档档位回复到高速档档位。

尽管本说明书中仅描述和图示了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员应该容易预见用于执行这里描述的功能/或者获得这里描述的结构的其它手段或结构，每个这样的变化或者修改都视为在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种电动工具的传动装置，包括：

第一传动部，包括用于接收输入扭矩的第一中心轮、与第一中心轮啮合的第一行星轮、与第一行星轮啮合的第一内齿圈、第一行星架；

第二传动部，连接到第一传动部并具有第二内齿圈、第二中心轮、第二行星架以及同时与第二内齿圈和第二中心轮啮合的第二行星轮；

设于第二传动部与电动工具的机壳之间的离合器；

其特征在于，传动装置还包括与第一传动部和第二传动部相连的控制机构，在输入扭矩小于预设值时，离合器允许第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于同时与第一行星架和第二行星轮啮合的第一位置；输入扭矩大于预设值时，离合器限制第二内齿圈在圆周方向上的运动，控制机构使第二内齿圈处于与第二行星轮啮合而与第一行星架脱开的第二位置。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述控制机构包括弹性元件和复位板，所述第一内齿圈具有凸轮槽，复位板上具有凸轮面，输入扭矩大于弹性元件的预定作用力时，第一内齿圈克服弹性元件的作用力相对复位板转动。

3.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述第二内齿圈与控制机构之间设有切换单元，控制机构驱动切换单元带动第二内齿圈在第一位置和第二位置间移动。

4.根据权利要求3所述的传动装置，其特征在于：所述切换单元包括半环形换档钢丝，所述第二内齿圈外圆周面上设有收容槽，收容所述换档钢丝。

5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于：所述切换单元包括与换档钢丝相连的换档滑块，换挡滑块与机壳之间设有复位弹簧。

6.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述第二内齿圈包括至少一个凹槽，所述离合器包括至少一个凸起，第二内齿圈处于第一位置和第二位置时，凹槽始终与凸起啮合。

7.根据权利要求6所述的传动装置，其特征在于：所述离合器包括离合器外圈，离合器内圈以及设于两者之间的滚动件。

8.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：其还包括与控制机构相连的用于触发电机开关的开关扳机。

9.根据权利要求8所述的传动装置，其特征在于：开关扳机触发电机开关之前，控制机构驱动第二内齿圈移动至第一位置。

10.根据权利要求3所述的传动装置，其特征在于：所述切换单元包括套设于机壳外的换档滑块，所述换档滑块具有突块，所述控制机构包括设于机壳与换档滑块之间的拨销，拨销具有与突块相对的拨销挡臂。

11.一种电动工具，包括

机壳；

设于机壳内的马达，输出旋转动力；

输出轴；以及

设于马达和输出轴之间的根据权利要求1-10中任意一个所述的传动装置。

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