CN104373523A - 离心离合器、可变速的电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心离合器，其包括多个同轴的驱动轮，驱动轮的外周壁上均设置有至少一个凹槽，还包括：一离合器轴，所述离合器轴上设置多个传动销，所述离合器轴限定传动销仅可沿所述驱动轮的径向自由移动，以进入或离开驱动轮上的凹槽;一换挡件，换挡件可驱动传动销向所述驱动轮方向移动以进入所述凹槽；当一传动销进入凹槽时，其他传动销在所述离合器轴转动产生的离心力的作用下脱离所述凹槽。本发明的离心离合器利用换挡件和离心力的作用，通过多组传动销分别与不同的驱动轮结合，从而实现离合换挡的功能。本发明还公开了一种采用该离心离合器的电动工具，其和其他可换挡的电动工具相比，具有结构简单、操作方便等优点。

Description

离心离合器、可变速的电动工具

  

技术领域

本发明涉及一种离心离合器以及应用该离心离合器的可变速的电动工具。 

背景技术

离合器是一种常用部件，主要用于在主动部件和从动部件传递转速的过程中，更换转速比。离心离合器则是利用主动部件或从动部件在高速转动过程中产生的离心力来实现换挡功能的离合器。离合器可以广泛应用于机动车、电动工具等领域。例如，在电动工具领域，包括电钻、电动扳手等工具上，其动力由电动机提供，电动机的输出转速较高，因而首先需要对电动机的输出转速进行减速，目前常采用行星轮减速箱，行星轮减速箱可以带多个不同转速比的驱动轮，通过一个离合器选择与不同的驱动轮结合，即可在电动机停止状态或工作状态下自由切换电动工具输出的转速，即换挡。目前，应用在电动工具上的离合器的工作原理为：通过离合器外圈的径向运动,带动离合器内圈的轴向运动,从而使离合器内圈上的键与行星轮减速箱的不同驱动轮连接来实现高低速档的切换。其在实际换挡过程中，键沿轴向进入驱动轮上设置的键槽的过程中，容易受到驱动轮的边缘阻挡，从而使得换挡时出现阻滞，使得换挡不顺畅，降低了使用者的使用体验。本发明就是希望设计出一种结构简单，换挡方便的离合器及其应用，尤其是在电动工具方面的应用。 

  

发明内容

为了实现上述目的，本发明设计了一种结构简单，换挡方便的离心离合器，并且设计了一种采用该离合器的电动工具。 

本发明的技术方案是提供一种离心离合器，其包括多个同轴的驱动轮，其特征在于：所述驱动轮的外周壁上均设置有至少一个凹槽，还包括： 

一离合器轴，所述离合器轴上设置多个传动销，所述离合器轴限定所述传动销仅可沿所述驱动轮的径向自由移动，以进入或离开所述驱动轮上的凹槽;

一换挡件，所述换挡件可驱动所述传动销向所述驱动轮方向移动以进入所述凹槽；当一组所述传动销进入所述凹槽时，其他组所述传动销在所述离合器轴转动产生的离心力的作用下脱离所述凹槽。

优选的，所述离合器轴为圆筒形，其外周壁上设置多组贯穿的圆孔，所述每组圆孔和所述每个驱动轮在轴向位置上一一对应，每个所述圆孔内均设置一所述传动销，所述传动销为球形。 

优选的，所述换挡件为圆筒形，所述换挡件套接在所述离合器轴外，所述换挡件的内壁上设置有一容置所述传动销的容置空腔。 

优选的，所述容置空腔为与所述换挡件同轴的环形。 

优选的，还包括一驱动所述换挡件沿所述驱动轮轴线方向移动的固定箍, 以及在固定箍的外面套接的驱动套。 

优选的，所述驱动套为套在所述换挡件外的圆筒形，所述驱动套上设置至少一个螺旋槽，每个所述螺旋槽中均可设置一滑块，所述滑块与所述换挡件联动。 

优选的，所述换挡件外套接一圆环形固定箍，所述固定箍通过轴承及挡圈与换挡件连接在一体,所述固定箍上设置若干个圆孔，每个所述圆孔中设置一所述滑块，所述滑块为球形，所述驱动套上对应设置若干个所述螺旋槽。 

优选的，所述驱动套外侧套接一驱动所述固定箍绕自身轴线转动的换挡环。 

优选的，所述换挡件外侧套接一换档环，所述换挡件外壁上设置至少一个销孔，所述换挡环上设置至少一个插入所述销孔中的锁定销。 

优选的，所述驱动轮、离合器轴、换挡件和固定箍均设置在所述驱动套的中心孔中，所述离合器轴通过轴承可转动地设置在所述驱动套中。 

优选的，所述离合器轴或换挡件上设置一孔，所述孔内依次设置一弹簧和一第二钢珠，所述换挡件的内壁或离合器轴的外壁上对应设置多个可部分容置所述第二钢珠的定位槽。 

本发明还提供一种可变速的电动工具，其包括电机、给所述电机供电的电源，由所述电机驱动的多级减速箱，所述多级减速箱包括至少两个减速比不同的驱动轮，其特征在于，所述驱动轮的外周壁上均设置有至少一个凹槽，还包括： 

一离合器轴，所述离合器轴上设置多个传动销，所述离合器轴限定所述传动销仅可沿所述驱动轮的径向自由移动，以进入或离开所述驱动轮上的凹槽;

一换挡件，所述换挡件可驱动所述传动销向所述驱动轮方向移动以进入所述凹槽；当一组所述传动销进入所述凹槽时，其他组所述传动销在所述离合器轴转动产生的离心力的作用下脱离所述凹槽。

优选的，所述离合器轴为圆筒形，其外周壁上设置多组圆孔，所述圆孔和所述驱动轮在轴向位置上一一对应，每个所述圆孔内均设置一所述传动销，所述传动销为球形。 

优选的，所述换挡件为圆筒形，所述换挡件套接在所述离合器轴外，所述换挡件的内壁上设置有一容置所述传动销的容置空腔。 

优选的，所述容置空腔为与所述换挡件同轴的环形。 

优选的，还包括一驱动所述换挡件沿所述驱动轮轴线方向移动的固定箍,以及在固定箍的外面套接的驱动套。 

优选的，所述驱动套为套在所述换挡件外的圆筒形，所述驱动套上设置至少一个螺旋槽，每个所述螺旋槽中均可设置一滑块，所述滑块与所述换挡件联动。 

优选的，所述换挡件外套接一圆环形固定箍，所述固定箍通过轴承及挡圈与换挡件连接在一体,所述固定箍上设置若干个圆孔，每个所述圆孔中设置一所述滑块，所述滑块为球形，所述驱动套上对应设置若干个所述螺旋槽。 

优选的，所述驱动套外侧套接一驱动所述固定箍绕自身轴线转动的换挡环。 

优选的，所述换挡件外侧套接一换挡环，所述换挡件外壁上设置至少一个销孔，所述换挡环上设置至少一个插入所述销孔中的锁定销。 

优选的，所述驱动轮、离合器轴、换挡件和驱动套均设置在所述驱动套的中心孔中，所述离合器轴通过轴承可转动地设置在所述驱动套中。 

优选的，所述离合器轴或换挡件上设置一孔，所述孔内依次设置一弹簧和一第二钢珠，所述换挡件的内壁或离合器轴的外壁上对应设置多个可部分容置所述第二钢珠的定位槽。 

本发明的离心离合器利用换挡件和离心力的作用，通过多组传动销分别与不同的驱动轮结合，从而实现离合换挡的功能。本发明还公开了一种采用该离心离合器的电动工具，其和其他可换挡的电动工具相比，具有结构简单、操作方便等优点。 

  

附图说明

图1是本发明第一实施例的分解结构示意图； 

图2是本发明第一实施例第一档时的剖视图；

图3是本发明第一实施例第二档时的剖视图；

图4是本发明第二实施例的局部分解结构示意图；

图5是本发明第二实施例的局部剖视图；

图6是本发明第二实施例的剖视图；

图7是本发明的电动工具的立体结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。 

如图1至图7所示，本发明的一种离心离合器包括： 

第一驱动轮10和第二驱动轮10'，所有驱动轮（本实施例中指第一驱动轮10和第二驱动轮10'，下同）沿同一轴向分布，以不同的减速比传递驱动机构的转速，例如常见的行星轮减速箱中的多级驱动轮，每个驱动轮的外周壁上均设置有至少一个凹槽12；

一离合器轴14，离合器轴14上设置多个传动销16，离合器轴14限定传动销16仅可沿驱动轮的径向自由移动，以进入或离开驱动轮上的凹槽12;同时仅允许至多一组传动销16进入一驱动轮的凹槽12中，此时，离合器轴14与该驱动轮形成联动，随该驱动轮转动，从而可以传递该驱动轮的输出力矩；离合器轴14转动时，会带动传动销16随其一同转动；

一换挡件18，换挡件18可驱动传动销16径向往驱动轮的方向移动以进入凹槽12，换挡件18驱动传动销16进入凹槽12时，满足上述的同时仅允许一组传动销16进入一驱动轮的凹槽12中的条件；此时，其他传动销16会因转动而产生离心作用，而脱离凹槽12；换挡件18或离合器轴14提供其他传动销16脱离凹槽12所必须的容置空间。

以上即为本发明的离心离合器所必须的结构，以下是本发明提供的两个以两个驱动轮为例的最佳实施例： 

第一实施例中，离合器轴14为圆筒形，其外周壁上设置多个圆孔20，圆孔20分布在两个与第一驱动轮10和第二驱动轮10'同轴的圆上，两个圆分别和第一驱动轮10、第二驱动轮10'在轴向位置上一一对应，每个圆上等间距地设置至少三个沿离合器轴14径向贯穿的圆孔20，以获得较佳的传动稳定性；两个圆记分别为a和b，均未图示，但依此描述，本领域普通技术人员可以清楚且准确地知道该圆的位置。每个圆孔20内均设置一传动销16，传动销16为球形。传动销16可以在圆孔20内沿离合器轴14径向自由移动。

换挡件18也为圆筒形，换挡件18套接在离合器轴14外，换挡件18的内壁上设置有一容置传动销16的容置空腔22，容置空腔22为与换挡件18同轴的环形。换挡件18的内径比离合器轴14的外径略大，不阻碍换挡件18沿离合器轴14的轴向移动即可；容置空腔22的深度范围为传动销16直径的1/4~1/2，宽度略大于传动销16的直径，不阻碍传动销16进出容置空腔22即可。采用此结构，当沿离合器轴14轴向前后移动换挡件18时，容置空腔22的位置在两处传动销16所在的圆a和b处移动，当容置空腔22移动至a处时，此时a处的传动销16受离合器轴14的转动产生的离心力作用而沿圆孔20向外移动至容置空腔22中，其前部从第一驱动轮10的凹槽12中退出，从而解除离合器轴14与第一驱动轮10的联动；此时，容置空腔22的边缘对b处的传动销16形成挤压，推动其沿圆孔20向内移动，并进入第二驱动轮10'上的凹槽12中，从而使得离合器轴14与第二驱动轮10'实现联动，实现换挡；当容置空腔22移动至b处时，其原理同上。此处，亦可采用其他解决方案，例如采用跷跷板结构的换挡件18，其两端深入到两个圆对应的一圆孔20中以驱动其中的传动销16，以圆孔20为容置空腔22；换挡件18一端压下，则该处传动销16进入驱动轮的凹槽12，另一端的传动销16则脱离驱动轮的凹槽12，同样可以实现在两个挡位上进行切换；此结构虽未图示，但本领域普通技术人员可以据此描述，很容易地设计出相应的结构。 

进一步地，还包括一驱动换挡件18沿驱动轮轴线方向移动的驱动套24。本第一实施例中，驱动套24为套在换挡件18外的圆筒形，驱动套24上设置多个螺旋槽26，每个螺旋槽26中均设置一滑块28，该滑块28亦为球形，滑块28可沿螺旋槽26移动。滑块28的另一端与换挡件18接触以实现联动，本实施例中的联动的实现方式为： 

换挡件18外套接一圆环形固定箍29，固定箍29包覆住换挡件18上的轴承48，同时设置两个挡圈50和52，以形成稳定的结构,从而与换挡件18固定；固定箍29上设置多个圆孔31，每个圆孔31中设置一滑块28。这样，旋转换挡环36，使得滑块28在驱动套24上的螺旋槽26中移动，将换挡环36的圆周运动转换成滑块28沿轴向前后移动，同时带动固定箍29以及换挡件18沿自身轴向前后移动。此处，本领域普通技术人员应可很容易地想出类似的替代方案。

进一步地，离合器轴14上设置一盲孔30，盲孔30内依次设置一弹簧32和一第二钢珠34，换挡件18的内壁上对应设置多个可部分容置第二钢珠34的定位槽(未图示)。固定槽的位置分别对应圆a和圆b，即当容置空腔22移动至圆a或b处时，第二钢珠34正好嵌入定位槽中，以实现对换挡件18的位置的限定，避免其自由移动；当外力驱动换挡件18移动时，外力压迫使得第二钢珠34从定位槽中脱离，从而解除第二钢珠34对换挡件18的位置的限定。 

进一步地，驱动轮、离合器轴14、换挡件18和固定箍29均设置在驱动套24的中心孔中，该结构使得离合器结构紧凑，体积小。 

驱动套24外侧还可以套接一驱动固定箍29绕自身轴线转动的换挡环36。 

本发明还提供第二实施例，其大部分结构同第一实施例，改动之处如图4-图6所示：换挡件18外侧套接一换挡环36，换挡件18外壁上设置一个或多个销孔38，换挡环36上设置一个或多个插入销孔38中的锁定销40。从而使得操作者通过前后移动换挡环36以带动换挡件18前后移动，以实现换挡操作。 

图7是采用本发明的离心离合器的电动工具的结构示意图。其包括电机42、给电机42供电的电源44，由电机42驱动的多级减速箱（即图2中的行星轮减速箱54），多级减速箱包括至少两个减速比不同的驱动轮（未图示）。多级减速箱连接本发明的离心离合器，本发明的离心离合器中的换挡环36露出电动工具外，以提供给使用者通过手动换挡，即转动换挡环36，从而实现换挡。具体换挡的原理同上所述。还包括手柄46，手柄中设置有控制机构（未图示）。电动工具的结构为普通的手持电动工具，其离心离合器以外结构为业界所熟知。 

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种离心离合器，其包括多个同轴的驱动轮，其特征在于：所述驱动轮的外周壁上均设置有至少一个凹槽，还包括：

一离合器轴，所述离合器轴上设置多个传动销，所述离合器轴限定所述传动销仅可沿所述驱动轮的径向自由移动，以进入或离开所述驱动轮上的凹槽;

一换挡件，所述换挡件可驱动所述传动销向所述驱动轮方向移动以进入所述凹槽；当一组所述传动销进入所述凹槽时，其他组所述传动销在所述离合器轴转动产生的离心力的作用下脱离所述凹槽。

2.根据权利要求1所述的离心离合器，其特征在于：所述离合器轴为圆筒形，其外周壁上设置多组圆孔，所述每组圆孔和所述驱动轮在轴向位置上一一对应，每个所述圆孔内均设置一所述传动销，所述传动销为球形。

3.根据权利要求2所述的离心离合器，其特征在于：所述换挡件为圆筒形，所述换挡件套接在所述离合器轴外，所述换挡件的内壁上设置有一容置所述传动销的容置空腔；所述容置空腔为与所述换挡件同轴的环形。

4.根据权利要求3所述的离心离合器，其特征在于：还包括一驱动所述换挡件沿所述驱动轮轴线方向移动的圆环形固定箍, 以及在固定箍的外面套接的驱动套。

5.根据权利要求4所述的离心离合器，其特征在于：所述驱动套为套在所述固定箍外的圆筒形，所述驱动套上设置至少一个螺旋槽，每个所述螺旋槽中均可设置一滑块，所述滑块与所述固定箍联动。

6.根据权利要求5所述的离心离合器，其特征在于：所述换挡件外套接一圆环形固定箍，所述固定箍通过轴承及挡圈与换挡件连接在一体,所述固定箍上设置若干个圆孔，每个所述圆孔中均可设置一所述滑块，所述滑块为球形，所述驱动套上对应设置若干个所述螺旋槽；所述驱动套外侧套接一驱动所述固定箍绕自身轴线转动的换挡环。

7.根据权利要求4所述的离心离合器，其特征在于：所述固定箍外侧套接一换挡环，所述固定箍外壁上设置至少一个销孔，所述换挡环上设置至少一个插入所述销孔中的锁定销。

8.根据权利要求5-7其中之一所述的离心离合器，其特征在于：所述驱动轮、离合器轴、换挡件和固定箍均设置在所述驱动套的中心孔中，所述离合器轴通过轴承可转动地设置在所述驱动套中。

9.根据权利要求8所述的离心离合器，其特征在于：所述离合器轴或换挡件上设置一孔，所述孔内依次设置一弹簧和一第二钢珠，所述换挡件的内壁或离合器轴的外壁上对应设置多个可部分容置所述第二钢珠的定位槽。

10.一种可变速的电动工具，其特征在于，包括电机、给所述电机供电的电源，由所述电机驱动的多级减速箱，以及如权利要求1至9任一所述的离心离合器。