CN102431013B - 一种具有驱动模式切换的电钻 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有驱动模式切换的电钻，属于电动工具技术领域。该电钻包括电机、功能切换杯和扭矩调节杯；电机通过减速机构与输出轴传动连接；其改进之处在于：契合件的另一端与锁止环一端相抵；锁止环的另一端与扭矩调节杯驱动的轴向压力调节机构衔接；功能切换杯处于第一切换位置时，动、静冲击环的端面齿分离，锁止环对契合件构成轴向约束；当处于第二切换位置时，动、静冲击环的端面齿保持分离，锁止环失去对契合件的轴向约束；当处于第三切换位置时，动、静冲击环的端面齿贴合，锁止环构成对契合件的轴向约束。本发明不仅可以降低制造、装配成本，而且有利于避免累积公差导致的质量问题，操作更得心应手。

Description

一种具有驱动模式切换的电钻

技术领域

本发明涉及一种电钻，尤其是一种具有驱动模式切换的电钻，属于电动工具技术领域。 

背景技术

具有钻孔、旋拧螺丝以及冲击模式切换的手持式电钻是一种已经得到普及应用的常用电动工具。 

早期专利号为US6142242的美国专利公开了此种电钻的如下技术方案（注：为便于解读，本段括号中为US6142242实施例附图对应的零件标号）：一种冲击钻，包括安置电机（3）的主体外壳（2）；安装在主体外壳内的行星轮减速机构（10），该行星轮减速机构设有一可旋转的内齿轮（13）、一可安装在电机上的输入端，以及一可将旋转动力传递到主轴的输出端；通过与主轴（5）形成互锁关系而将冲击运动轴向施加于主轴的凸轮机构（17、18、19）；可以压迫内齿轮使其固定的施压机构（56）；可以将凸轮机构切换到相对于主轴互锁状态的第一切换件（32），该第一切换件具有第一和第二切换位置，当处于第一切换位置时，主轴实现旋转冲击；当处于第二切换位置时，主轴仅实现旋转；用于调节扭矩的第二切换件（39），该切换件可以调节施压机构对内齿轮的压迫力，适于通过操控允许内齿轮空转从而中断向主轴传递旋转运动；可以固定内齿轮的约束件（47ristricting member），该约束件具有可以在固定内齿轮的固定位置以及取消固定内齿轮的取消位置之间移动的功能；第一切换件还具有导致主轴仅能旋转的第三切换位置；并且当第一切换件切换到第一和第二切换位置时，约束件运动到固定位置，当第一切件切换到第三切换位置时，约束件运动到取消位置。然而，在实现功能切换时，需要通过齿轮箱（9）、约束件（47）、第一切换件（32）等一系列零件，运动传递的尺寸链环节多。理论上，容易受到各零件加工精度、刚性等因素累积误差的影响；实践表明，即使钻档模式也存在垫圈（50）难以被约束件（47）可靠压住不动、存在轴向移动而导致离合动作的可能，影响运转的稳定性。 

之后的美国专利US7201235在上述基础上有所改进，其技术方案为（注：为便于解读，本段括号中为US7201235实施例附图对应的零件标号））：一种电钻，含有：具有朝前突出主轴（4）的壳体（2）；位于壳体中的电机（3）；位于壳体齿轮箱（11）中的行星齿轮减速机构（15、16），用于将电机的输出传递到主轴，从而使主轴前的内齿轮（17）可以旋转；约束于齿轮箱，用以与内齿轮一端面啮合的啮合件（54 steel ball）；从前面通过中间件（intermediate member——48 flat washer）施压于啮合件的施压件（53 coil spring），该中间件受齿轮箱约束可轴向移动；源于齿轮箱，用于在预定旋转位置约束中间件，从而调控中间件轴向运动的干涉单元（interfering unit——52 protruding streaks）；通过自身转动可旋转中间件的操控件（39 mode-change ring）；当旋转操控件时，中间件可转至干涉约束单元产生干涉作用的锁定位置，以及干涉单元不产生干涉作用的解锁位置；当处于锁定位置时，可通过对中间件运动的调控以及禁止内齿轮空转，选择钻孔模式，当处于解锁位置时，可通过释放对中间件运动的调控以及允许内齿轮空转，选择离合器模式 。虽然其模式切换杯节相对较少，但在实现功能切换时，需要通过操控件（39）带动作为中间件的平垫圈（48）旋转，而平垫圈（48）始终被螺旋弹簧（53）压紧，摩擦阻力较大，导致操作旋转不便。 

近年来，不少企业纷纷申请了中国专利。例如CN200720035183.6公开了一种的技术方案包括机壳、马达、齿轮箱、主轴，在所述齿轮箱中设置行星齿轮减速机构，所述马达的输出通过所述行星减速机构向主轴传递；所述齿轮箱中还包括内啮合齿轮，及保持与所述内啮合齿轮的端面相结合的结合元件，还包括作用于所述结合元件的按压装置及偏压装置，所述电钻包括一个功能转换杯，在所述功能转换杯上至少设置两个旋转位置，在第一旋转位置，所述的功能转 换杯锁紧所述按压装置，所述按压装置压紧所述结合元件，所述电钻处于钻削模式；在第二旋转位置， 所述的功能转换杯释放所述按压装置，所述电钻处于离合器模式。该技术方案中的功能转换杯与拨动杆通过一组结构实现配合运动，其零件较多，容易产生累积公差，因此存在配合运动失效的可能，且增加零件制造和装配成本。 

此外，申请号为CN201120022002.2的中国专利申请公开了一种电钻，包括一个机壳、一个电机，电机的旋转输出通过一个行星齿轮减速机构向一个输出轴传递，所述行星齿轮减速机构包括一个内啮合齿圈，内啮合齿圈靠近输出轴方向的端面上设有复数个突起，一个结合元件与内啮合齿圈靠近输出轴方向的端面配合，一个抵压件轴向地抵压在结合元件上或者与结合元件为整体结构，一个弹性件施压于所述抵压件，一个模式切换装置可绕输出轴旋转地设于机壳内，在第一旋转位置上，模式切换装置的轴向位置固定，从而限制抵压件的轴向运动；在第二旋转位置上，模式切换装置可沿轴向移动，从而解除对抵压件轴向移动的限制。在实现功能切换时,需要通过齿轮箱、切换装置、限位装置等零件实现，尺寸链环节也比较多，存在与上述美国专利US6142242类似的问题。 

由此可见，具有驱动模式切换功能电钻的典型结构要么存在模式切换传动环节零件较多的问题，不仅容易因累计误差影响其性能，而且不便于制造和装配；要么运转阻力较大。 

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，通过零件的合理集成设计和传动路径的改进，提出一种传动环节少并且运转顺畅的具有驱动模式切换的电钻。 

为了达到以上目的，本发明具有驱动模式切换的电钻基本技术方案为：包括安置在壳体内的电机以及套装在壳体外的可转动功能切换杯和扭矩调节杯；所述电机通过安装在齿轮箱中的行星轮减速机构与输出轴传动连接；所述齿轮箱中固定安装具有端面齿的静冲击环，以及具有端面凸台的固定块；所述输出轴固连受压趋向与所述静冲击环端面贴合且具有端面齿的动冲击环，以及与所述功能切换杯形成周向约束且具有径向凸台的移动块；所述行星轮减速机构的内齿圈具有端面凹凸结构，并与周向约束于齿轮箱的契合件一端衔接；其改进之处在于：所述契合件的另一端与周向约束于齿轮箱且具有外挡边的锁止环一端相抵；所述锁止环的另一端与所述扭矩调节杯驱动的轴向压力螺纹调节机构衔接；所述功能切换杯的内孔具有与所述锁止环外挡边对应的空位槽，并具有三档周向切换位置：当处于第一切换位置时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台位于所述固定块端面凸台之上而脱离啮合，且所述锁止环对契合件构成轴向约束；当处于第二切换位置时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台依然位于所述固定块端面凸台之上而保持脱离啮合，且所述锁止环失去对契合件的轴向约束；当处于第三切换位置且所述输出轴受到朝内的轴向力时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台落入所述固定块端面凸台之下而啮合，且所述锁止环构成对契合件的轴向约束。 

因此，当处于第一切换位置时，由于动、静冲击环的端面齿相互分离，输出轴不能产生轴向冲击，同时由于锁止环对契合件构成轴向约束，内齿圈将被锁定而保持静止，因此实现了全功率输出的钻孔工作模式；当处于第二切换位置时，由于动、静冲击环的端面齿依然相互分离，因此输出轴仍然不能产生轴向冲击，但由于锁止环失去对契合件构成轴向约束，内齿圈解除被锁定，因此当输出轴遇到较大阻力扭矩而难以旋转时，将迫使内齿圈克服与契合件的端面契合作用力，产生反转，相对打滑，因此实现了适合定扭矩操作的拧螺钉工作模式；当处于第三切换位置时，由于在输出轴受到朝内的轴向力时，动、静冲击环的端面齿贴合，因此其相对转动将产生输出轴的轴向往复运动，而锁止环构成对契合件的轴向约束，内齿圈被锁定不能产生打滑运动，因此实现了适合冲击钻孔的冲击工作模式。 

本发明与上述现有技术的US6142242相比，省去了其独立权利要求中的必要技术特征——约束件（ristricting member）；与US7201235相比，作为操控件的功能切换杯不具有带动锁止环转位的功能，因此不具有其独立权利要求中“当旋转操控件时，中间件可转至…位置”的必要技术特征；与CN200720035183.6，无需独立零件拨动杆；而与CN201120022002.2相比，将其操作装置与模式切换装置合二为一；因此本发明具有显著的实质性特点。同时，由于零件数量相对减少，不仅可以降低制造、装配成本，而且使得实现功能切换传动的尺寸链环节少，有利于避免累计公差导致的质量问题，此外操控时无需转动锁止环，操作更得心应手，因此具有突出的进步。 

附图说明

    下面结合附图对本发明作进一步的说明。 

图1为本发明一个优选实施例的拆开状态立体图。 

图2和图3为图1实施例对应钻孔工作模式的功能调节杯相对锁止环位置关系示意图。 

图4和图5为图1实施例对应拧螺钉工作模式的功能调节杯相对锁止环位置关系示意图。 

图6和图7为图1实施例对应冲击钻孔工作模式的功能调节杯相对锁止环位置关系示意图。 

具体实施方式

实施例一 

本实施例具有驱动模式切换的电钻如图1所示，包括安置在壳体内的电机1以及套装在壳体外的可转动功能切换杯9和扭矩调节杯16。电机1通过安装在齿轮箱2中的两级行星轮减速机构4与输出轴3传动连接，输出轴3通过行星轮系环4-1中心的异形孔与啮合在内齿圈5中第二级行星齿轮4-2的轴心构成同步旋转关系，齿轮箱2中固定安装具有端面齿的静冲击环11，以及具有间隔均布端面凸台14-1的固定块14。功能切换杯9由档位环9-5和通过朝输出轴方向延伸的两侧翼板9-4连体的环约束环9-3构成，档位环9-5的内孔具有与锁止环7外挡边对应的空位槽9-2（参见图2）。输出轴3上通过紧配合固连具有端面齿的动冲击环12，以及通过径向销13-2与功能切换杯约束环9-3内对应凹槽9-1形成周向约束且具有与固定块端面凸台14-1对应的间隔均布径向凸台13-1的移动块13。固定块14和移动块13之间装有弹簧17，在输出轴3未受到朝内的轴向力时，该弹簧使移动块13趋向与固定块14分离，进而通过输出轴3使动冲击环12脱离啮合；而当输出轴3受到朝内的轴向力时，将克服弹簧力，使移动块13的径向凸台落入固定块14的端面凸台之下，结果使冲击环12与静冲击环11的有齿端面相互啮合。第二级行星轮减速机构的内齿圈5具有间隔均布的端面凹凸结构，并与分别穿装在轴向通孔2-1因此周向约束于齿轮箱2的契合件——一组滚柱6的一端衔接。上述结构与现有技术基本相同，进一步的细节可以参见上述专利文献。

作为契合件的滚柱6的另一端与套装在齿轮箱2外的锁止环7的一端相抵，该锁止环7具有与齿轮箱2对应轴向穿孔2-1延伸的轴向凹槽2-2相配的间隔均布内凸7-1，因此周向约束于齿轮箱2，此外，锁止环7还具有间隔均布的外挡边7-2。锁止环7的另一端与扭矩调节杯16驱动的轴向压力螺纹调节机构衔接。该轴向压力螺纹调节机构由套装在齿轮箱2外的压簧8、螺套10构成，齿轮箱2具有外凹槽，扭矩调节杯9具有内螺纹。螺套10具有与齿轮箱2构成轴向移动副的内孔键，以及与扭矩调节杯16内螺纹相配的外螺纹，因此当旋拧扭矩调节杯16时，螺套10可以轴向移动改变压簧8的预紧状态，并通过锁止环7，达到调控滚柱6对内齿圈5端面凹凸契合压力的目的，从而为调控预定输出扭矩奠定了基础。 

功能切换杯9的档位环9-5的内孔具有与锁止环7外挡边对应的空位槽9-2（参见图2-7），通过旋动功能切换杯9可以产生三档周向切换位置：当处于第一切换位置时，受到其周向约束的移动块13的径向凸台13-1处在固定块14的端面凸台14-1之上的位置，因此通过输出轴3带动动冲击环12轴向外移，使动冲击环12的端面齿与静冲击环11的端面齿相互分离，输出轴3不能产生轴向冲击，同时功能切换杯9内孔的空位槽9-2转至锁止环7外挡边7-2偏右错位的位置（见图2、图3剖面线处），轴向干涉挡住了外挡边，进而通过锁止环7对作为契合件的滚柱6构成轴向约束，使其不能与内齿圈5相对打滑，将内齿圈5锁定在保持相对于齿轮箱2静止，结果实现了全功率输出的钻孔工作模式。当功能切换杯9的处于第二切换位置时，虽移动块13相对固定块14发生了相对第一切换位置大约15°的转位，但移动块13的径向凸台13-1依然位于固定块14的端面凸台14-1之上，因此动冲击环12与静冲击环11的端面齿仍旧保持分离，输出轴3还是不能产生轴向冲击，但功能切换杯9内孔的空位槽9-2转至正好对准锁止环7外挡边7-2的位置（见图4、图5），因此锁止环9不再受到功能切换杯9轴向限位，也就失去了对滚柱6的轴向约束，结果使得内齿圈5解除被锁定，在输出轴3遇到克服压簧预紧契合作用力的较大阻力扭矩时，将迫使内齿圈5克服滚柱6的端面契合作用力，相对打滑产生反转，形成行星轮机构特有的空转，实现了适合以调定扭矩输出的拧螺钉工作模式。当功能切换杯9处于第三切换位置时，移动块13相对固定块14发生了大约30°的转位，移动块13的径向凸台13-1正好落入固定块14的端面凸台14-1之下，输出轴3连同动冲击环12在受到朝内的轴向力时，将克服弹簧17的作用，发生朝内的轴向位移，使得动冲击环12和静冲击环11的端面齿相互贴合接触，因此当动冲击环12相对静冲击环11旋转时，在端面齿的作用下，输出轴3将在转动的同时产生轴向往复的冲击运动，此时功能切换杯9内孔的空位槽9-2转至锁止环7外挡边7-2偏左错位的位置（见图6、图7剖面线），仍然可以轴向挡住外挡边，进而通过锁止环7对作为契合件的滚柱6构成轴向约束，再次使其不能与内齿圈5相对打滑，将内齿圈5锁定在保持相对于齿轮箱2静止，结果实现了适合冲击钻孔的冲击工作模式。 

由此可见，本实施例通过巧妙的零件组合以及合理的结构改进，形成了实现钻、拧、冲击三种工作模式切换的特有技术方案。与现有技术相比，其突出的优点是在降低对零件制造精度要求的情况下，保持原有性能，因此降低了制造以及装配成本，有利于避免累积公差导致的滑档等质量问题，使产品质量更为稳定，且操作更得心应手。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，齿轮箱上的轴向凹槽与轴向穿孔可以一次加工，也可以不由轴向穿孔延伸而成；再如，轴向压力螺纹调节机构由套装在齿轮箱外的压簧、螺套构成，其中，齿轮箱具有外螺纹，扭矩调节杯具有内键槽；螺套具有与齿轮箱外螺纹相配的内螺纹，以及与扭矩调节杯内键槽构成轴向移动副的外凸键。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围 。

Claims (2)

1.一种具有驱动模式切换的电钻，包括安置在壳体内的电机以及套装在壳体外的可转动功能切换杯和扭矩调节杯；所述电机通过安装在齿轮箱中的行星轮减速机构与输出轴传动连接；所述齿轮箱中固定安装具有端面齿的静冲击环，以及具有端面凸台的固定块；所述输出轴固连受压趋向与所述静冲击环端面贴合且具有端面齿的动冲击环，以及与所述功能切换杯形成周向约束且具有径向凸台的移动块；所述行星轮减速机构的内齿圈具有端面凹凸结构，并与周向约束于齿轮箱的契合件一端衔接；其特征在于：所述契合件的另一端与周向约束于齿轮箱且具有外挡边的锁止环一端相抵；所述锁止环的另一端与所述扭矩调节杯驱动的轴向压力螺纹调节机构衔接；所述功能切换杯的内孔具有与所述锁止环外挡边对应的空位槽，并具有三档周向切换位置：当处于第一切换位置时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台位于所述固定块端面凸台之上而脱离啮合，且所述锁止环对契合件构成轴向约束；当处于第二切换位置时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台依然位于所述固定块端面凸台之上而保持脱离啮合，且所述锁止环失去对契合件的轴向约束；当处于第三切换位置且所述输出轴受到朝内的轴向力时，所述动、静冲击环的端面齿因所述移动块的径向凸台落入所述固定块端面凸台之下而啮合，且所述锁止环构成对契合件的轴向约束; 所述功能切换杯由档位环和通过朝输出轴方向延伸的两侧翼板连体的环约束环构成。

2.根据权利要求1所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述档位环的内孔具有与锁止环外挡边对应的空位槽。

3.根据权利要求2所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述契合件为一组分别穿装在所述齿轮箱的轴向穿孔中的滚柱。

4.根据权利要求3所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述锁止环具有与所述齿轮箱轴向凹槽相配的内凸，组装后周向约束于齿轮箱。

5.根据权利要求4所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述轴向凹槽由所述齿轮箱对应的轴向穿孔延伸。

6.根据权利要求5所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述锁止环的外挡边间隔均布。

7.根据权利要求6所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述功能切换杯处于第一切换位置和第三切换位置时，所述功能切换杯内孔的空位槽分别与所述锁止环的外挡边左、右错位；所述功能切换杯处于第二切换位置时，所述功能切换杯内孔的空位槽与所述锁止环的外挡边对准。

8.根据权利要求7所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述轴向压力螺纹调节机构由套装在齿轮箱外的压簧、螺套构成，所述齿轮箱具有外凹槽，所述扭矩调节杯具有内螺纹；所述螺套具有与所述齿轮箱外凹槽构成轴向移动副的内孔键，以及与所述扭矩调节杯内螺纹相配的外螺纹。

9.根据权利要求7所述具有驱动模式切换的电钻，其特征在于：所述轴向压力螺纹调节机构由套装在齿轮箱外的压簧、螺套构成，所述齿轮箱具有外螺纹，所述扭矩调节杯具有内键槽；所述螺套具有与所述齿轮箱外螺纹相配的内螺纹，以及与所述扭矩调节杯内键槽构成轴向移动副的外凸键。