CN104295620B - 离合器系统和手持式电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离合器系统及包括其的手持式电动工具。这种离合器系统包括：第一元件，所述第一元件位于传动轴上并且仅能相对于所述传动轴沿周向旋转；第二元件，所述第二元件仅能相对于所述传动轴沿轴向移动，其中，当所述第一元件接合所述第二元件时能够驱动所述第二元件从而使所述传动轴旋转，并且当所述第二元件的负载大于预定值时所述第一元件与所述第二元件脱开接合；以及复位元件，所述复位元件用于在所述第一元件和所述第二元件脱开接合后使所述第一元件与所述第二元件复位接合。根据本发明的离合器系统和手持式电动工具在有效地克服工具强烈反冲现象的同时，不会产生令人不悦的噪声，工具也不会振动得导致使用者不易于握持工具或握持感不佳，并且避免了人员遭遇危险情况。

Description

离合器系统和手持式电动工具

技术领域

本发明涉及动力传动技术领域；具体地说，本发明涉及一种离合器系统，并进一步提供了一种包括其的手持式电动工具。

背景技术

在进行木材等的切割时经常会用到手持式电动圆锯，电动圆锯的锯刀在切割时被卡在木材中的情况时有发生。在最初期设计的电动圆锯上不设置防止反冲的结构，由于发动机的功率较大，锯刀被卡在木头的切割缝隙中时会突然发生剧烈的反冲作用。在这种情况下如果使用者由于没有留意或者由于力量不够等原因控制不住圆锯，就很有可能会使电动圆锯反弹，严重时甚至会切伤使用者的手或其它身体部位，给切割工作的进行带来很大的安全隐患。所属领域的技术人员可以了解，在其它手持式电动工具中也存在类似的问题。

为了防止这种安全隐患，经过改进的手持式电动圆锯在动力传动系统中（例如在电机输出轴与锯刀驱动轴之间）设置了防反冲的离合器系统。这种现有技术的离合器系统往往采用对置的两个离合器片，在其中的一个从动离合器片的端面中均布地设置若干个凹部，在其中的另一个主动离合器片的端面中相应地设置若干个圆形的凸部，这些凸部是受压缩弹簧推动而从主动离合器片的端面中伸出的。在圆锯的正常工作时，从主动离合器片伸出的凸部受压缩弹簧推动而嵌在从动离合器片端面上相应的凹部内，从而推动锯刀旋转，执行切割动作；当圆锯被卡在木材的缝隙内或由于其它原因被卡住时，从动离合器片端面上的凹部的内壁推动主动离合器片上的凸部，并且克服压缩弹簧的推力，使凸部从凹部中退出，从而防止电动圆锯从使用者手中弹出以及伤及使用者。

从以上的描述中可以看出，手持式电锯中的这种离合器系统的凸部受沿离合器片轴向的持续的弹簧力作用，所以每次从凹部中被推出后都会自动地被重新推进到凹部内，这样不仅会产生令人不悦的噪声，电动圆锯的振动也导致使用者不易于握持圆锯或握持感不佳，并且，在大量的工作循环中，离合器片的反复接合-脱开也将加剧其磨损。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不会导致反冲现象的离合器系统，并且进一步地提供一种包括这种离合器系统的手持式电动工具。

为了克服前述技术问题，本发明的第一方面提供的用于手持式电动工具的离合器系统包括：

第一元件，所述第一元件位于传动轴上并且仅能相对于所述传动轴沿周向旋转；

第二元件，所述第二元件仅能相对于所述传动轴沿轴向移动，其中，当所述第一元件接合所述第二元件时能够驱动所述第二元件从而使所述传动轴旋转，并且当所述第二元件的负载大于预定值时所述第一元件与所述第二元件脱开接合；以及

复位元件，所述复位元件用于在所述第一元件和所述第二元件脱开接合后使所述第一元件与所述第二元件复位接合。

所属领域的技术人员可以了解，根据本发明的第一元件和第二元件可以分别是离合器系统的离合器片，也可以是如在本发明的具体实施方式中所述的齿轮和卡盘，其与传动轴（如在本发明的具体实施方式中所述的输出轴）之间的连接方式可以通过如具体实施方式中所述以多种方式实现。所述负载的预定值的判定可以如本发明的具体实施方式中所述的机械方式实现，也可以通过电气的方式以传感器来实现，而操作者的指示也可以通过本发明以机械的方式实现，也可以通过电气的方式启动电机驱动等实现。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述第一元件和所述第二元件之间通过相接的端面上的弧形、倾斜或球面的第一凸部、第一凹部相配合实现所述驱动。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述离合器系统包括固定在所述传动轴上的第三元件，所述第三元件上设置有具有径向载荷的受预载元件，所述受预载元件沿所述第二元件的径向对其加载负载，以使第一元件和第二元件结合。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述第三元件包括固定在所述传动轴上的主体以及在所述主体的外缘上沿轴向向着所述第二元件延伸的安装支架，所述受预载元件设置在所述安装支架内。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述安装支架有沿第二元件径向的通孔，所述受预载元件以受弹簧加载的方式设置在所述安装支架内。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述受预载元件还包括具有导向部和凸缘的第二凸部，所述弹簧为螺旋弹簧，其套接在所述导向部上并且推压所述凸缘，所述第二元件的外圆周表面上设置有与所述第二凸部配合的第二凹部。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述复位元件为杠杆式复位杆，其支撑点在所述手持式电动工具的壳体上，所述复位杆能够拨动所述第二元件沿传动轴移动并使之与所述第一元件接合。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述第一元件为通过变速装置被电机驱动的齿轮。

可选地，在如前所述的离合器系统中，所述第二元件为通过键槽安装至所述传动轴的卡盘。

为了克服前述技术问题，本发明的第二方面提供的手持式电动工具的动力传动系统中设置有如前述第一方面中任一项所述的离合器系统。

通过如上描述可以了解，根据本发明的离合器系统和手持式电动工具在有效地克服工具强烈反冲现象的同时，不会产生另人不悦的噪声，工具也不会振动得导致使用者不易于握持工具或握持感不佳，并且避免了人员遭遇危险情况。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本发明的保护范围。图中：

图1示意性地示出了根据本发明的离合器系统的一个实施方式的分解示意图；

图2示意性地示出了根据本发明的离合器系统的从动离合器片的立体图；

图3示意性地示出了根据本发明的离合器系统的主动离合器片的立体图；以及

图4示意性地示出了根据本发明的离合器系统的前述实施方式的组装示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式；可以理解，在附图和说明书中相同的附图标记用于表示相同的技术特征。

图1示意性地示出了根据本发明的离合器系统的一个实施方式的分解示意图。在图1中，附图标记1表示输出轴，2表示齿轮，3表示卡盘，4表示预载板组件，5表示复位杆，6表示销，7表示压缩弹簧，8表示螺旋塞，9a表示第一卡环，9b表示第二卡环。

从图1中能够清楚的看出各个部件的形状、结构，并能够了解其安装和位置关系。如图所示，输出轴1上依次包括有一体的轴体部分11、花键部分12、伸出部分13和支承部分14，在伸出部分13上设置有第一凹槽15a，在花键部分12上设置有第二凹槽15b。第一卡环9a适于卡配在第一凹槽15a中，第二卡环9b适于卡配在第二凹槽15b中。为了便于安装部件在输出轴1的花键部分12上的定位，在轴体部分11与花键部分12的接合处形成了台肩。为了便于部件在伸出部分13上的定位，在花键部分12和伸出部分13之间也由花键形成了台肩。根据后面的说明可以了解，在本实施方式中，预载板组件4适于被第二卡环9b固定在第二凹槽15b和轴体部分11与花键部分12之间的台肩之间，而齿轮2则适于被第一卡环9a固定在第一凹槽15a和花键部分12与伸出部分13之间的台肩之间。所属领域的技术人员可以了解，虽然在图示的具体实施方式中优选地采用了C形的卡环，但是所属领域的技术人员可以了解，在其它可选的实施方式中也可以选用E形卡环等其它形式的卡环、卡圈、挡圈、扣环等。

齿轮2则包括外于外周的轮齿（未图示）以及中心部的安装孔21，该齿轮2通过安装孔21适于以能够自由旋转但不能轴向移动的方式安装在输出轴1的伸出部分13上。齿轮2的远离卡盘3的一侧在中心安装孔21端处还设置有台阶23，使得在该处形成安装孔21端部的台肩，适于在第一卡环9a卡设在第一凹槽15a中时能够推止该台肩并防止齿轮2沿轴向移动。图2示意性地示出了根据本发明的离合器系统的齿轮2的立体图。具体地，如图所示，齿轮2的靠近卡盘3的一侧上还设置有凹部22，凹部22的个数可是以一个或更多个。从图中可以看出，凹部22的沿圆周向的两端处是呈弧形升起的。

卡盘3包括卡盘主体31、中心处的花键槽32、位于卡盘主体31上靠近齿轮2的第一端的端面上凸部33以及位于与第一端相反的第二端附近的安装座34。图3示意性地示出了根据本发明的离合器系统的卡盘3的立体图。具体地，如图所示，卡盘3的靠近齿轮2的一侧上还设置有凸部33，凸部33的个数可以是与凹部22的个数是一致的或者少于凹部22的个数，可以是一个或更多个，并且当齿轮2与卡盘3靠近在一起时凸部33可以接合到凹部22内，凸部33的顶面也优选为弧形并且光滑的；所述领域的技术人员还可以想到一个凹部22内设置两个或多个凸部33的实施方式，这样的设计应该也能达成并落在发明要求的范围内）。从图3中还可以看出，在卡盘3的安装座34上与预载板组件4的安装支架42上的通孔44对应的位置处还设置有沿径向的凹部35。这更清楚地示出在图4中，并在图4中对其进行进一步的描述。

根据前述说明可以了解，凸部33和凹部22之间至少沿周向的弧形光滑接触使得在阻力不大时，齿轮2可以驱动卡盘3旋转，在阻力较大并且克服了凸部33与凹部22之间的摩擦力时，凸部33和凹部22之间相对滑动并且齿轮2将沿着输出轴1的轴向推动卡盘3移动。所属领域的技术人员可以了解，在其它可选的实施方式中，也可以将凸部33作成呈半球形式或小于半球的其它凸出形式，相应地凹部22则可以呈相应的半球形或小于半球的其它凹入形式。更进一步地，也可以将凹部22的沿圆周方向的端面设置成倾斜面或球面，凸部33的沿圆周方向的端面也可以设置成相应的倾斜面或球面。所属领域的技术人员可以了解，在可选的实施方式中，也可以将凸部设置在齿轮2上、将凹部设置在卡盘3上，同样能够实现本发明的效果。

预载板组件4包括主体41和在主体41外缘上沿轴向设置的安装支架42，在主体41的中心部设置有花键槽43，在安装支架42处沿径向设置有通孔44。另外，从图中还可以看出，销6、压缩弹簧7和螺旋塞8将被安装在通孔44内。销6也可以用其它类型的受预载元件替换。复位杆5包括位于支撑点51一侧的拨叉部分53以及位于支撑点51另一侧的操作部分52。C形的第一卡环9a和第二卡环9b将在安装好齿轮2以及预载板组件4之后卡在伸出部分13处的第一凹槽15a以及花键部分12处的第二凹槽15b内。

如图中所示的具体实施方式中，预载板组件4上只设置有两个安装支架42。所属领域的技术人员可以想到其它的变形形式，例如，可以改变安装支架42的个数为3、4或更多个，或者，可以将安装支架42设置成沿整个圆周的套筒，并且在套筒的整个圆周上分布设置有若干个通孔44。需要了解的时，在采用了安装支架42的变形形式之后，对卡盘3的安装座34也要进行适当的变形设计。安装座34上的凹部35的个数应当大于或等于安装支架42上安装的销6的个数。

从图1中还可以看出螺旋塞8的结构。如图中所示，螺旋塞8为柱状塞，并且其外侧表面上设置有外螺纹81，适于旋拧并固定在预载板组件4的通孔44内。可以了解，通孔44内至少在上端的一部分处需要设置有相应的内螺纹。在螺旋塞8的顶面上设置有适于用工具进行操作的凹部82，例如其可以为六角形凹部或其它多边形凹部，也可以呈适于用螺丝刀操作的十字形或一定形，或其它形式。也可以用便于操作的凸部来替代凹部82，或者设计成类似于蝶形螺母上的翼一样的结构，同样也能够便于手动操作或使用工具进行操作。

螺旋塞8适于将压缩弹簧7推挤在通孔44内，而压缩弹簧7则进一步将压力施加在销6上。销6由导向部61、凸缘62和圆头63三部分组成，导向部61和圆头63分别位于两端处，即位于凸缘62的两侧。可以了解，压缩弹簧7将套在导向部61上，并且压缩弹簧7的一端抵在销6的凸缘62上从而通过销6向卡盘3（的安装座34）提供径向载荷。应当了解，所属领域的技术人员也可以使用其它预载形式来替代压缩弹簧，例如可以采用片弹簧等。销6的圆头63将穿过通孔44并且适于接合在卡盘3的安装座34上的凹部35内，以提供限制卡盘3沿轴向移动的阻力。所属领域的技术人员可以了解，在其它可选的实施方式中，为了提供限制卡盘3沿轴向移动的阻力，销6的圆头63和安装座34上的凹部35之间可以为弧形、倾斜或球面配合。

下面将结合图4详细说明本发明的图示实施方式的具体的组装关系及其工作原理。

图4示意性地示出了根据本发明的离合器系统的前述实施方式的组装示意图。

如图4中所示，预载板组件4、卡盘3以及齿轮2依次安装在输出轴1上，复位杆5通过支撑点51枢接在壳体上而使其拨叉部分53跨在卡盘3的安装座34上。由于图示实施方式的离合器系统可以用于电动圆锯中，所以，齿轮2可以通过齿轮箱（变速箱）由电机驱动，而输出轴1则可以被连接至圆锯的锯刀。

预载板组件4装在输出轴1的花键部分12上，并且预载板组件4的一侧抵靠着输出轴1的轴体部分11的台肩，另一侧则由卡配在花键部分12处的第二凹槽15b内的第二卡环9b固定，防止预载板组件4沿着输出轴1沿轴向移动。在此同时，可以了解，预载板组件4中心部的花键槽43与输出轴1上的花键的配合，使得预载板组件4也不能相对于输出轴1周向旋转，而只能随与输出轴1一同旋转。即，预载板组件4与输出轴1固定在一起。

从图中可以看出，卡盘3通过位于其中心处的花键槽32也安装在输出轴1的花键部分12上，并且在如图4中所示的安装位置处，位于预载板组件4的安装支架42内的通孔44内的销6将卡盘3固定在输出轴1的花键12处。销6设置在通孔44内，受到压缩弹簧7的压力而通过顶端抵在卡盘3的安装座34上的凹部35内，固定卡盘3的位置。如图所示，压缩弹簧7则是由螺旋塞8限定在通孔44内的；螺旋塞8的外侧表面上形成有外螺纹，通孔44内至少在上端的一部分处设置有与螺旋塞8相应的内螺纹。另外，在卡盘3的安装座34的端面与预载板组件4的主体41的被第二卡环9b卡紧的端面之间预留有足够的间隙，使得当卡盘3脱开销6的阻力时能够充分地向着预载板组件4轴向移动并与齿轮3脱离。

所属领域的技术人员可以了解，在更优选的具体实施方式中，也可以使用其它特征，例如其它形式的键槽特征来替代本发明中的花键和花键槽特征，或者也可以采用其它常用的机械连接结构来实现卡盘3和预载板组件4在输出轴1上相对轴向滑动而不相对周向转动。

在图示的位置处，齿轮2设置在输出轴1上，并且位于卡盘3上具有凸部33的一端处。卡盘3上的凸部33接合在齿轮2的端面上的凹部22内。齿轮2被第一卡环9a卡在输出轴1上从而限定齿轮2不能向着输出轴1的支承部分14运动。支承部分14则可以通过轴承（未示出）而固定在壳体上。

从图中还可以看出，复位杆5通过支撑点51枢接在壳体上而使其拨叉部分53跨在卡盘3的安装座34上。复位杆5构成一个能够绕支撑点51枢转的杠杆，在拨动复位杆5的操作部分52时能够驱动其拨叉部分53。

结合图4，可以很容易地了解本发明的离合器系统用于电动圆锯中时的工作原理。具体地，齿轮2可以通过齿轮箱（未示出）等而由电机（未示出）等动力源驱动，在其旋转时通过齿轮2上的凹部22与卡盘3上的凸部33之间的接合推动卡盘3旋转，卡盘3则通过花键连接将旋转运动传递至输出轴1，进而通过输出轴1输出至圆锯。当圆锯在切割木材中时受到阻力时，输出轴1和卡盘3旋转受阻，但由于电机的扭矩较大其将推动齿轮2继续旋转，此时齿轮2上的凹部22的弧形端部以及卡盘3上的凸部33的弧形端部将会对卡盘3产生轴向推力使其产生远离齿轮2的趋势，但是，在此推力小于销6的圆头63与卡盘3的安装座34上的凹部35作用而产生的轴向阻力的情况下，卡盘3和输出轴1仍然旋转并进行切割动作。当切割阻力继续增大，使得销6的圆头63与卡盘3的安装座34上的凹部35之间的阻力小于齿轮2上的凸部22与卡盘3上的凹部33之间产生的轴向推力时，卡盘3的凹部35从销6的圆头63脱开，卡盘3将沿着输出轴1向着远离齿轮2的方向移动。此时销6作用在安装座34的外周壁上，卡盘3不再受到沿轴向的驱动力，所以不自动回复到与齿轮2接合的位置。此时虽然电机仍在旋转驱动，但圆锯不再有切割动作。

在重新需要切割时，使用者只要拨动复位杆5的操作部分52，通过其杠杆作用即可以将卡盘3拨回到与齿轮2相接合的位置，使得卡盘3上的凸部33再次接合齿轮2的凹部22，并且销6的圆头63再次接合到安装座34的凹部35内，齿轮2驱动卡盘3旋转并进一步驱动圆锯执行切割动作。

虽然前述具体实施方式部分结合手持式电动圆锯对本发明的离合器系统进行了说明，所属领域的技术人员可以了解，本发明的离合器系统当然也可以用于其它电动工具、机电一体设备或其它设备中。

如前根据附图对本发明的优选实施方式进行的描述仅是示例性和说明性的；所属领域的技术人员在本文的教示下也能够对本发明的优选实施方式进行等同或类似形式的变通或改型，这些变通或改型也将落入由本发明的权利要求书所覆盖的保护范围内。

Claims (4)

1.一种手持式电动工具，包括：

传动轴；

锯刀，连接至所述传动轴并用于切割工件；

电机，用于驱动所述传动轴转动；

离合器系统，连接至所述传动轴和所述电机之间；

其特征在于，

所述离合器系统包括：

第一元件，所述第一元件位于传动轴上并且仅能相对于所述传动轴沿周向旋转；

第二元件，所述第二元件仅能相对于所述传动轴沿轴向移动，其中，当所述第一元件接合所述第二元件时能够驱动所述第二元件从而使所述传动轴旋转，并且当所述第二元件的负载大于预定值时所述第一元件与所述第二元件脱开接合；以及

复位元件，与所述传动轴的延伸方向相交，所述复位元件用于在所述第一元件和所述第二元件脱开接合后使所述第一元件与所述第二元件复位接合；

其中，在所述第二元件的负载大于所述预定值时，所述第一元件自身能够对所述第二元件产生驱动所述第一元件和所述第二元件脱开接合的轴向推力；

所述第一元件和所述第二元件之间通过相接的端面上的弧形、倾斜或球面的第一凸部、第一凹部相配合实现所述驱动；

所述手持式电动工具包括固定在所述传动轴上的第三元件，所述第三元件上设置有具有径向载荷的受预载元件，所述受预载元件沿所述第二元件的径向对其加载负载，以使所述第一元件和所述第二元件结合；

所述第三元件包括固定在所述传动轴上的主体以及在所述主体的外缘上沿轴向向着所述第二元件延伸的安装支架，所述受预载元件设置在所述安装支架内；

所述安装支架有沿第二元件径向的通孔，所述受预载元件以受弹簧加载的方式设置在所述安装支架的通孔内；

所述受预载元件还包括第二凸部，所述第二凸部具有导向部和凸缘，所述弹簧为螺旋弹簧，其套接在所述导向部上并且推压所述凸缘，所述第二元件的外圆周表面上设置有与所述第二凸部配合的第二凹部。

2.如权利要求1所述的手持式电动工具，其中，所述复位元件为杠杆式复位杆，其支撑点在所述手持式电动工具的壳体上，所述杠杆式复位杆能够拨动所述第二元件沿传动轴移动并使之与所述第一元件接合。

3.如权利要求1所述的手持式电动工具，其中，所述第一元件为通过变速装置被电机驱动的齿轮。

4.如权利要求1所述的手持式电动工具，其中，所述第二元件为通过键槽安装至所述传动轴的卡盘。

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