CN103291844A - 电动工具及其传动装置 - Google Patents

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CN103291844A CN2012100544938A CN201210054493A CN103291844A CN 103291844 A CN103291844 A CN 103291844A CN 2012100544938 A CN2012100544938 A CN 2012100544938A CN 201210054493 A CN201210054493 A CN 201210054493A CN 103291844 A CN103291844 A CN 103291844A
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严友梅
甄波
王爱贵
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Abstract

本发明涉及一种用于电动工具的传动装置，包括：输入齿轮，其由电动工具的驱动装置驱动；中间轴，其承载着第一中间齿轮和第二中间齿轮，其中第一中间齿轮与所述输入齿轮啮合；输出轴，其承载着输出齿轮，其用于驱动电动工具的加工头，并且与所述第二中间齿轮啮合；以及近侧轴承和远侧轴承，它们分别支撑着所述中间轴的近端和远端；其中，所述第一中间齿轮设有从其近端面沿轴向向远侧凹入的凹陷部，所述近侧轴承在轴向上至少部分地容纳在所述凹陷部中。本发明还涉及包含这种传动装置的电动工具。这种电动工具及其传动装置具有紧凑且耐用的结构。

Description

电动工具及其传动装置
技术领域
本发明涉及一种用于电动工具的传动装置，以及包含这种传动装置的电动工具，尤其是电动切割工具。
背景技术
电动工具例如电动切割工具通常包括电机、加工头(例如切割刀片)以及在电机与加工头之间传递动力的传动装置。传动装置通常包括齿轮传动机构，用于将电机的输出旋转运动比率传递到加工头。为了获得足够的传动比，齿轮传动机构常采用两级或更多级齿轮传动机构，这样能够合理地安排各个齿轮的大小和位置。然而，传动级数的增加导致齿轮传动机构的体积增大。为了尽可能减小齿轮传动机构的体积，齿轮传动机构中的齿轮、轴以及轴承需要被紧凑地布置。
例如，图1中显示了专利文献CN101336146A中公开的一种电动切割工具，其中，起始端侧齿轮7a连接着电机轴6a，锯片轴1a上装有末端侧齿轮7b和锯片1，中间齿轮轴14上装有与起始端侧齿轮7a啮合的第一齿轮7c和与末端侧齿轮7b啮合的第二齿轮7d，锯片轴1a在近端侧和远端侧分别由轴承13和12支撑，中间齿轮轴14在近端侧和远端侧分别由轴承17和16支撑，其中，位于近端侧的轴承13、17为不能接收推力负荷的滚针轴承。
根据CN101336146A中公开的方案，中间齿轮轴14的近端侧和远端侧的滚针轴承17不能承受轴向推力，这使得电动切割工具存在缺陷，例如，不利于具有反向操作功能的电动工具。此外，滚针轴承本身的强度不高。同时滚针轴承的径向安装间隙比较大，导致机器的振动和噪音增大，这些因素都会影响电动切割工具的切割精度、用户操作舒适性及使用寿命。
因此，电动工具的现有技术中存在紧凑性和耐用性较差的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的电动工具，其能够提供紧凑和/或耐用的结构。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于电动工具的传动装置，包括：输入齿轮，其由电动工具的驱动装置(例如电机)驱动；中间轴，其承载着第一中间齿轮和第二中间齿轮，其中第一中间齿轮与所述输入齿轮啮合；输出轴，其承载着输出齿轮，其用于驱动电动工具的加工头，并且与所述第二中间齿轮啮合；以及近侧轴承和远侧轴承，它们分别支撑着所述中间轴的近端和远端；其中，所述第一中间齿轮设有从其近端面沿轴向向远侧凹入的凹陷部，所述近侧轴承在轴向上至少部分地容纳在所述凹陷部中。具体而言，所述近侧轴承可以沿轴向部分地位于所述凹陷部中，也可以沿轴向完全位于所述凹陷部中。
根据本发明的优选实施方式，所述近侧轴承和远侧轴承都是能够承受轴向力和径向力的轴承。例如，所述近侧轴承和远侧轴承为球轴承或圆锥辊子轴承。
根据本发明的优选实施方式，所述第一中间齿轮一体地形成在所述中间轴上，或者，所述第一中间齿轮被单独制成、然后固定在所述中间轴上。另一方面，所述第二中间齿轮一体地形成在所述中间轴上，或者，所述第二中间齿轮被单独制成、然后固定在所述中间轴上。所述第一中间齿轮优选与所述第二中间齿轮轴向邻接。
根据本发明的优选实施方式，所述近侧轴承的内圈由所述中间轴的近端支撑，所述近侧轴承的外圈由电动工具的壳体支撑。或者，所述近侧轴承的内圈由电动工具的壳体支撑，所述近侧轴承的外圈被所述第一中间齿轮支撑于所述凹陷部中，且两者间为干涉配合。
根据本发明的一个方面，提供了一种电动工具，包括：电机；加工头；以及如前所述的传动装置，用于将电机的输出运动传递到加工头。
所述电动工具优选为电动切割工具，例如圆锯；并且，所述电动工具优选为便携式电动工具。
根据本发明，电动工具的齿轮传动机构的中间轴的近侧轴承在轴向上至少部分地容纳在近侧第一中间齿轮中形成的凹陷部中，从而能够获得紧凑布置齿轮传动机构的效果。此外，近侧和远侧轴承采用能够承受轴向力和径向力的轴承，因此，中间轴的轴承支撑能力得以提高。这样，本发明的电动工具整体上具有紧凑和/或耐用的结构。此外，近侧第一中间齿轮中因形成凹陷部而减小了重量，因此，本发明能够减小运动部件的重量，从而减少了能量的损失。
本发明的其它方面的特点和益处将在后文中详细描述。
附图说明
图1是一种现有技术的电动切割工具中的齿轮传动机构的示意图。
图2是根据本发明一个优选实施方式的电动工具中的齿轮传动机构的示意性剖视图。
图3是图2中的中间轴部分的示意性剖视图。
图4是根据本发明另一优选实施方式的中间轴部分的示意性剖视图。
图5是根据本发明又一优选实施方式的中间轴部分的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的一些示例性优选实施方式。
本发明涉及的电动工具是指各种包括齿轮传动机构的电动工具(尤其是便携式电动工具)，例如各种锯、钻、磨削工具等。下面以圆锯为例对本发明的基本原理进行了描述，但本发明同样适用于其它形式的电动工具。
图2中示出了根据本发明一个优选实施方式的圆锯(例如便携式圆锯)的一部分。该圆锯包括壳体20，安装在壳体20中的未示出的电机，至少部分地安装在壳体20外的锯片(加工头)22，以及用于将电机的旋转运动和扭矩传递到锯片的传动装置。该电机的电机轴24由轴承26支撑在壳体中。
该传动装置主要包括：由电机轴24承载的输入齿轮28，由中间轴30承载的近侧的第一中间齿轮32和远侧的第二中间齿轮34，由输出轴36承载的输出齿轮38。
第一中间齿轮32与输入齿轮28啮合，第二中间齿轮34与输出齿轮38啮合。这样，由这两对齿轮构成了二级齿轮传动机构，每级传动机构的传动比(减速比)被适当地选择，以便获得电机与锯片22之间的总传动比(减速比)。在图示的例子中，这两对齿轮都是圆柱齿轮，从而电机轴24、中间轴30和输出轴36的中心轴线相互平行。然而，本发明并不排除这两对齿轮中的一对或两对由圆锥齿轮或其它形式的齿轮构成的情况。此外，这两对齿轮的齿优选为斜齿(如图所示)，但本发明并不排除这两对齿轮中的一对或两对的齿是直齿的情况。
中间轴30完全位于壳体20中，其近端和远端分别通过轴承40、42由壳体20支撑。输出轴36的远端从壳体20中伸出，其余部分位于壳体20中，输出轴36在其近端和中间靠远侧部位分别通过轴承44、46由壳体20支撑。这里“近”是指靠近电机的方向，“远”是指靠近锯片22的方向。
输入齿轮28安装在或一体地形成在电机轴24上。为了提供足够的减速比，通常输入齿轮28的齿数足够少(直径足够小)，因此优选将输入齿轮28与电机轴24形成一体(如图所示)。然而，也可以单独地形成输入齿轮28，再将其固定安装到电机轴24上，这样就便于更换失效了的输入齿轮28。
中间轴30在运动学上位于电机轴24和输出轴36之间。中间轴30的中心轴线可以与电机轴24的中心轴线和输出轴36的中心轴线共面，也可以不与它们共面。
出于装配方面的原因，壳体20至少包括两个壳体部分48、50，这两个壳体部分之一(例如50)可以相对于另一个(例如48)拆装。
由于电机轴24在操作中会受到较大的径向力，因此支撑电机轴24的轴承26优选为球轴承，其内圈套装在电机轴24上，外圈固定在壳体部分48中，以此固持电机轴24。
在圆锯操作中，中间轴30的近端和远端会受到较大的径向力，因此支撑中间轴30近端和远端的轴承40、42可以是具有较大滚动元件的轴承，例如普通球轴承。此外，在圆锯操作中，中间轴30还会受到一定的轴向力，因此，轴承40、42优选为能够承受轴向推力的轴承，例如单向推力球轴承、圆锥辊子轴承等。近端的轴承40由壳体部分48的轴承支撑部48-1承载，并且能够承受来自中间轴30的指向近侧方向的轴向力。远端的轴承42由壳体部分50承载，并且主要承受来自中间轴30的指向远侧方向的轴向力。轴承42的外圈可以直接抵靠在壳体部分50上，或是通过垫圈68抵靠在壳体部分50上。该垫圈68优选由具有振动阻尼功能的材料制成，以降低圆锯操作中产生的振动。
在圆锯操作中，支撑输出轴36近端的轴承44承受的径向力较小，并且基本上不需要承受轴向推力，因此轴承44可以是任何形式的轴承，例如球轴承、圆锥辊子轴承、滚针轴承等。为了节约空间，轴承44优选为图中所示的滚针轴承。轴承44的内圈套装在输出轴36上，外圈固定在壳体部分48中。
支撑输出轴36中间靠远侧部位的轴承46由壳体部分50承载。轴承46在轴向上的位置比轴承42更靠远侧，这使得轴承46能够承受来自输出轴36的相当大的一部分径向力。为此，轴承46可以是具有较大滚动元件的轴承，例如普通球轴承。此外，在圆锯操作中，输出轴36可能还还会受到一定的轴向力，因此，轴承46优选为能够承受轴向推力的轴承，例如单向推力球轴承、圆锥辊子轴承等。
输出齿轮38固定在输出轴36的中间部位上，例如通过弹簧卡圈52。轴承46的内圈套装在输出轴36上，外圈固定在壳体部分50中。轴承46的内圈在远侧推抵于输出轴36上的台阶部分54，在近侧被输出齿轮38通过间隔套56轴向卡紧。
锯片22通过锯片夹持装置夹持在输出轴36的远端。锯片夹持装置包括内外夹持环58、60，内夹持环58推抵于输出轴36上的凸缘部62，外夹持环60由紧固螺钉64经垫圈66轴向锁紧，以将锯片22固定夹持在内外夹持环58、60之间。当然，其它形式的锯片夹持装置也是可行的。
如上所述，支撑中间轴30近端的轴承40为能够承受较大径向力(最好还能承受一定轴向力)的轴承，因此其体积必然较大。然而，由于轴承40与支撑电机轴24的轴承26相邻，因此二者容易在径向上相冲突。为了在紧凑的空间中将轴承40与26不相冲突地布置，本发明构想出将轴承40向远侧偏移布置而与轴承26轴向错开。由于第一中间齿轮32直径较大(远大于输入齿轮28，并且在一定程度上大于第二中间齿轮34)，因此在第一中间齿轮32中设有凹陷部70，该凹陷部为从第一中间齿轮32的近侧表面沿轴向向远侧延伸的大致圆柱形空间。由于第一中间齿轮32本身体积较大，因此，即使形成了该凹陷部70，第一中间齿轮32仍能具有足够的强度。
图3-5中示出了中间轴部分的一些可行结构。
如图3所示，根据本发明的一个实施方式，第二中间齿轮34一体地形成在中间轴30上，第一中间齿轮32单独制成、然后被固定在中间轴30上。第一中间齿轮32的远侧端面抵靠在第二中间齿轮34的近侧端面上。中间轴30的近端30-1和远端30-2分别相对于中间轴30的主体部分缩减直径，并且在近端30-1和远端30-2与中间轴30的主体部分之间分别形成安装台阶30-3、30-4。轴承40的内圈被近端30-1和安装台阶30-3支撑，外圈被壳体部分48的轴承支撑部48-1(图3中未示出)支撑。凹陷部70的内径大于轴承40的外径，从而在二者之间形成适于容纳轴承支撑部48-1的环形空间。轴承42的内圈被远端30-2和安装台阶30-4支撑，外圈被壳体部分50的相应部位(图3中未示出)支撑。
近端30-1沿轴向向近侧穿过第一中间齿轮32中的凹陷部70，并且近端30-1的近端面优选沿轴向向近侧超出第一中间齿轮32的近端面。此外，台阶30-3的近端面沿轴向向近侧超出凹陷部70的面向近侧的底表面70-1，以便安装轴承40。
可以通过定位元件(未示出)防止第一中间齿轮32与中间轴30相对转动，从而第一中间齿轮32可以带动中间轴30一起旋转。优选地，可利用该定位元件或附加的定位元件防止第一中间齿轮32相对于中间轴30轴向向近侧移动。
图4中示出了中间轴部分的另一个实施方式，其中，第一中间齿轮32一体地形成在中间轴30上，第二中间齿轮34单独制成、然后被固定在中间轴30上。第二中间齿轮34的近侧端面抵靠在第一中间齿轮32的远侧端面上。中间轴30的近端30-1和远端30-2分别相对于中间轴30的主体部分缩减直径，从而在近端30-1和远端30-2与中间轴30的主体部分之间分别形成安装台阶30-3、30-4。近端30-1在凹陷部70中沿轴向向近侧延伸，并且近端30-1的近端面优选沿轴向向近侧超出第一中间齿轮32的近端面。此外，台阶30-3从凹陷部70的面向近侧的底表面70-1沿轴向向近侧突出，以便安装轴承40。
轴承40的内圈被近端30-1和安装台阶30-3支撑，外圈被壳体部分48的轴承支撑部48-1(图4中未示出)支撑。凹陷部70的内径大于轴承40的外径，从而在二者之间形成适于容纳轴承支撑部48-1的环形空间。轴承42的内圈被远端30-2和安装台阶30-4支撑，外圈被壳体部分50的相应部位(图4中未示出)支撑。
图4中所示实施方式的其它方面与图3中的实施方式类似，这里不再重复描述。
图5中示出了中间轴部分的又一个实施方式，其中，第一中间齿轮32一体地形成在中间轴30上，第二中间齿轮34单独制成、然后被固定在中间轴30上。第二中间齿轮34的近侧端面抵靠在第一中间齿轮32的远侧端面上。中间轴30的远端30-2相对于中间轴30的主体部分缩减直径，从而在远端30-2与中间轴30的主体部分之间形成安装台阶30-4。
中间轴30的近端终止于凹陷部70的面向近侧的底表面70-1，而非从该底表面70-1突出。
轴承42的内圈被远端30-2和安装台阶30-4支撑，外圈被壳体部分50的相应部位(图5中未示出)支撑。轴承40的内圈被壳体部分48的轴承支撑部48-2支撑，外圈被第一中间齿轮32支撑。具体而言，凹陷部70限定的内圆柱面的内径等于轴承40的外径，两者间干涉配合，从而将轴承40的外圈保持并支撑在凹陷部70中。
图5中所示实施方式的其它方面与图3、4中的实施方式类似，这里不再重复描述。
作为图5所示实施方式的替代，可以将第二中间齿轮34一体地形成在中间轴30上，而第一中间齿轮32单独制成、然后被固定在中间轴30上。
可以理解，作为未示出的可行实施方式，第一中间齿轮32和第二中间齿轮34可以都与中间轴30形成一体；或者，第一中间齿轮32和第二中间齿轮34可以都单独制成、然后被固定在中间轴30上。
此外，在前面描述的各实施方式中，凹陷部70的轴向长度可以小于轴承40的轴向长度(即轴承宽度)，以避免凹陷部70导致第一中间齿轮32强度下降太多。在这种情况下，轴承40在轴向上部分地位于凹陷部70中。然而，本发明并不排除凹陷部70的轴向长度等于或大于轴承40的轴向长度的情况。换言之，本发明涵盖了轴承40沿轴向部分地或完全位于凹陷部70中的情况。
根据本发明，中间轴30的近侧轴承40在轴向上至少部分地容纳在近侧第一中间齿轮32中形成的凹陷部70中，以使得轴承40在轴向上与电机轴24的轴承26错开。这样，轴承40和26在径向上都有足够的安置空间，从而有效地利用了壳体20中的空间，而整个齿轮传动机构可以紧凑地布置。
此外，中间轴30的近端和远端都由能够承受径向力和轴向力的轴承承载，因此，中间轴30的轴承能够承受圆锯操作过程中可能产生的各种负荷。例如，即使是圆锯反向运转时，中间轴30的轴承也能提供足够的支撑。这使得中间轴30的轴承更加耐用，从而提高整个圆锯的使用寿命。
此外，还可以理解，本发明的圆锯中采用两级(甚至有可能更多级)齿轮传动机构，并且齿轮传动机构中的各齿轮被紧凑地安置，这样能够减小输出齿轮38的直径，增加锯片的切割深度。
此外，还可以理解，本发明的基本思想，即在齿轮传动机构的中间轴的近侧轴承在轴向上至少部分地容纳在近侧第一中间齿轮中形成的凹陷部中，也可以应用于其它采用多级齿轮传动机构的电动工具，例如电动切割工具，尤其是便携式电动切割工具，都能够获得紧凑布置齿轮传动机构的效果。此外，在近侧第一中间齿轮中形成凹陷部，能够减小运动部件的总体重量，从而能够减少能量损失。
虽然这里参考具体的实施方式描述了本发明，但是本发明的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本发明的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种用于电动工具的传动装置，包括：
输入齿轮，其由电动工具的驱动装置驱动；
中间轴，其承载着第一中间齿轮和第二中间齿轮，其中第一中间齿轮与所述输入齿轮啮合；
输出轴，其承载着输出齿轮，其用于驱动电动工具的加工头，并且与所述第二中间齿轮啮合；以及
近侧轴承和远侧轴承，它们分别支撑着所述中间轴的近端和远端；
其中，所述第一中间齿轮设有从其近端面沿轴向向远侧凹入的凹陷部，所述近侧轴承在轴向上至少部分地容纳在所述凹陷部中。
2.如权利要求1所述的传动装置，其中，所述近侧轴承和远侧轴承都是能够承受轴向力和径向力的轴承。
3.如权利要求2所述的传动装置，其中，所述近侧轴承和远侧轴承为球轴承或圆锥辊子轴承。
4.如权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其中，所述第一中间齿轮一体地形成在所述中间轴上，或者，所述第一中间齿轮被单独制成、然后固定在所述中间轴上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的传动装置，其中，所述第二中间齿轮一体地形成在所述中间轴上，或者，所述第二中间齿轮被单独制成、然后固定在所述中间轴上；
所述第一中间齿轮与所述第二中间齿轮轴向邻接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其中，所述近侧轴承的内圈由所述中间轴的近端支撑，所述近侧轴承的外圈由电动工具的壳体支撑。
7.如权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其中，所述近侧轴承的内圈由电动工具的壳体支撑，所述近侧轴承的外圈被所述第一中间齿轮支撑于所述凹陷部中，且两者间为干涉配合。
8.一种电动工具，包括：
驱动装置；
加工头；以及
如权利要求1至7中任一项所述的传动装置，用于将驱动装置的输出运动传递到加工头。
9.如权利要求8所述的电动工具，其中，所述电动工具为电动切割工具，例如圆锯。
10.如权利要求8或9所述的电动工具，其中，所述电动工具为便携式电动工具。
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