CN104646724A - 多速摆线传动 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种传动装置总成，其用于可操作地将输入部件联接到输出部件，该传动装置总成包括：第一摆线齿轮段，其具有第一传动比；第二摆线齿轮段，其具有与所述第一传动比不同的第二传动比。所述传动装置总成还包括转换机构，其用于选择性地以所述第一摆线齿轮段和所述第二摆线齿轮段的其中一个驱动所述输出部件。

Description

多速摆线传动
技术领域
本发明涉及电动工具，且更具体地涉及电动工具的传动。
背景技术
一般通过钻头(例如钻孔和螺杆驱动)来执行的工作，在工作的最初阶段通常需要较低的转矩，而在工作的最后阶段需要较高的转矩。有些电动工具的传动可以由用户来配置以提供电动工具的不同速度的输出。例如，一个多速钻孔机的操作者可以通过致动钻孔机上的开关来配置钻孔机高速运作或者低速运作。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种传动装置总成，其用于可操作地将输入部件联接到输出部件。该传动装置总成包括具有第一传动比的第一摆线齿轮段和具有与第一传动比不同的第二传动比的第二摆线齿轮段。所述传动装置总成还包括转换机构，其用于选择性地以所述第一摆线齿轮段和所述第二摆线齿轮段的其中一个驱动输出部件。
根据本发明的另一方面，提供一种电动工具，其包括马达、通过所述马达驱动配置的轴以及传动装置总成。该传动装置总成包括用于从所述马达接收转矩的输入部件和用于给所述轴传送转矩的输出部件。所述传动装置总成还包括具有第一传动比的第一摆线齿轮段和具有与第一传动比不同的第二传动比的第二摆线齿轮段，以及转换机构其用于选择性地以所述第一摆线齿轮段和所述第二摆线齿轮段的其中一个驱动所述输出部件。
通过参考下面详细的描述和附图，本发明的其他特征和方面将变得明显。
附图说明
图1是电动工具的示例性实施方式的透视图；
图2是根据本发明的实施方式包括电动工具的前端总成沿图1的线2-2的剖视图，该前端总成包括传动装置总成；
图3是图2的传动装置总成的爆炸图；
图4是图2的传动装置总成在高速、低转矩模式的透视图；
图5是图2的传动装置总成的第一摆线齿轮段的平面图，该第一摆线齿轮段包括第一环形齿轮和第一圆盘；
图6是图2的传动装置总成在低速、高转矩模式的透视图；
图7是图2的传动装置总成的第二摆线齿轮段的平面图，该第二摆线齿轮段包括第二环形齿轮和第二圆盘。
在详细解释本发明的具体实施方式前，应该理解的是本发明在其应用方面不局限于下面的描述或者附图所示的具体结构和部件的布置。本发明够通具有其他的实施方式并且能够通过不同的方式体现或实践。并且，应该理解的本说明书中所使用的词组和术语不应被视为是限制性的。
具体实施方式
图1示出电动工具10，电动工具10包括外壳14和设置在外壳14内的马达18。在电动工具10的所示的实施方式中，马达18被配置为从机载电源(例如，电池，未示出)接收电源的直流马达。，所述电池可以包括多个不同的额定电压(例如，12V，18V等)，而且还可以配置具有多种不同的化学成份(例如，锂离子、镍镉等)。可选地，可以使用远程电源(例如，家用插座)通过电源线为马达18提供电源。通过按下位于外壳14的手柄部26的触发器22可以选择性地激活马达18。触发器22可以致动开关以控制马达18的运行，所述开关通过顶级或者主控制器，或者一个或多个电路与所述马达18电连接。
图2示出图1的电动工具10的前端总成30，其包括轴34，所述轴34能够耦合到常见的工具夹头38(图1)以用于固定刀头(未显示)。在其他实施方式中，轴34可以耦合到其他类型的夹头、刀头架等等。前端总成30还包括传动装置总成42，所述传动装置总成42用于可操作地联接所述马达18到所述轴34。可调节的离合器机构46也与所述传动装置总成42结合使用来选择性地限制可以从所述传动装置总成42传送给所述轴34的转矩。然而，所述传动装置总成42不一定需要与所述可调节的离合器机构46结合使用。
继续参考图2，所述传动装置总成42包括传动装置总成的外壳50、从所述马达18接收转矩的输入轴54、具有第一传动比R1的第一摆线齿轮段58、具有第二传动比R2的第二摆线齿轮段62以及通过所述离合器机构46将转矩传送到轴34的输出部件66。
参考图3，第一摆线齿轮段58包括第一圆盘70，所述第一圆盘70的外圆周面78上具有多个圆形齿74。所述第一摆线齿轮段58还包括第一环形齿轮82，所述第一环形齿轮82的内圆周面90上具有多个圆形齿86，所述圆形齿86选择性地与所述第一圆盘70的所述圆形齿74啮合。同样地，所述第二摆线齿轮段62包括第二圆盘94，所述第二圆盘94的外圆周面102上具有多个圆形齿98。所述第二摆线齿轮段62也包括第二环形齿轮106，所述第二环形齿轮106的内圆周面114上具有多个圆形齿110，所示圆形齿110选择性地与所述第二圆盘94的所述圆形齿98啮合。如下面进一步描述的那样，所述环形齿轮82、106可相对于所述传动装置总成的外壳50和所述圆盘70、94轴向地移动。所述第一环形齿轮82包括多个孔118，所述多个孔118容纳相配的多个杆122，所述杆122从所述第二环形齿轮106伸出以用来联接所述第一和第二环形齿轮82、106(例如通过使用干涉配合)。因此，所述环形齿轮82、106能够一致地轴向移动。在其他实施方式中，所述环形齿轮82、106可以通过其他合适的方式联接或者可以形成为一个单独完整的部件。可选地，所述环形齿轮82、106可以相对于另一个独立地轴向移动。
所述第一和第二圆盘70、94均包括中心孔126，所述中心孔126容纳所述输入轴54的偏心凸轮部130。轴承134、138设置在相应的圆盘70、94和所述偏心凸轮部130之间，以用于将所述圆盘70、94轴向地安装到所述偏心凸轮部130上，同时允许所述圆盘70、94相对于所述偏心凸轮部130旋转。当所述输入轴54旋转时，所述偏心凸轮部130通过将摆线或者摆动运动传给所述圆盘70、94以同时驱动所述圆盘70、94。当第一圆盘70与所述第一环形齿轮82啮合时，所述齿74、86的摆线啮合使得所述第一圆盘70相对于所述轴承134以相反于所述输入轴54的旋转方向旋转。当所述第二圆盘94与所述第二环形齿轮106啮合时，所述齿98、110的摆线啮合使得所述第二圆盘94相对于所述轴承138以相反于所述输入轴54旋转方向旋转。
继续参考图3，所述输出部件66包括多个轴向延伸的销142，所述销142从所述输出部件66的轴旋转偏移。所述销142容纳在所述相应的圆盘70、94上的相应的偏孔146、150中。当所述圆盘70、94旋转时，所述孔146、150的边缘啮合所述销142以驱动所述输出部件66。所述孔146、150的孔径大于所述销142的直径以将所述圆盘70、94的摆线或者摆动运动转变成所述输出部件66的平稳、同心的旋转。例如，所述孔146、150的孔径可以与所述销142的直径加上所述偏心凸轮部130的偏心位移的两倍大致相等。
在一些实施方式中，所述偏心凸轮部130可以包括两个不同的凸轮部分，所述两个不同的凸轮部分以从输入轴54相反的方向偏移。每个凸轮部分均可以通过相应的所述第一和第二圆盘70、94中的一个被接收。因此，所述第一和第二圆盘70、94可以相互抵消以减少通过所述圆盘70、94摆线或者摆动运动所产生的振动。每个凸轮部分也可以具有不同的偏心位移。相应地，所述孔146、150可以具有不同的孔径，以及所述销142可以形成台阶式的，其包括第一直径和第二直径以适应所述凸轮部分不同的偏心位移。
所述输出部件66还包括与所述销142相对的多个离合器棘爪154。所述离合器棘爪154为所述离合器机构46提供转矩输入，在下面将更详细地描述。可选地，输出部件66可以直接附着到所述轴34上，或者可以为另一个减速段提供转矩输入，该减速段可以包括摆线配置、行星配置等等。
所述传动装置总成42包括转换机构158，转换机构158可相对于所述传动装置总成的外壳50在第一位置(图4)和第二位置(图6)之间可操作的移动所述第一和第二环形齿轮82、106。在所述第一位置中，所述第一环形齿轮82与所述第一圆盘70轴向对齐以启用所述第一齿轮段58，而所述第二环形齿轮106与所述第二圆盘94轴向隔开以禁用所述第二齿轮段62。在所述第二位置中，所述第二环形齿轮106与所述第二圆盘94轴向对齐以启用所述第二齿轮段62，而所述第一环形齿轮82与所述第一圆盘70轴向隔开以禁用所述第一齿轮段58。所述第一和第二环形齿轮82、106均包括多个凸起部162或者键，其容纳在所述传动装置总成的外壳50的相配合的插槽166或者键槽内，以允许所述环形齿轮82、106在所述第一和第二位置之间滑动，同时防止所述环形齿轮82、106相对于所述传动装置总成的外壳50旋转。
接下来参考图4和图6，所述转换机构158包括变速杆170，所述变速杆170可枢转地安装到所述传动装置总成的外壳50，并且具有末端174，所述末端174容纳在所述第二环形齿轮106的环向槽178。所述变速杆170可转动以在所述第一和第二位置之间转换所述环形齿轮82、106，如图4至图6所示，以使得所述环形齿轮82、106选择性地与所述相应的圆盘70、94啮合。所述变速杆170的近端182与滑动致动器186(图1)相连接，所述滑动致动器186安装在所述电动工具10的外壳14的顶部上，以使得使用者可以操纵所述滑动致动器186以驱动所述变速杆170。在其他实施方式中，所述转换机构158可以配置为多种不同的方式以在所述第一和第二位置之间置换所述第一和第二环形齿轮82、106。
可选地，所述环形齿轮82、106可以轴向地安装在所述传动装置总成的外壳50内，且可相对于所述外壳50旋转。在这种实施方式中，所述转换机构158可以包括环或者其他结构，其可操作以选择性地将所述第一和第二环形齿轮82、106锁定到所述外壳50上。例如，为了启用所述第一齿轮段58，可以锁定所述第一环形齿轮82的旋转，且为了禁用所述第二齿轮段62，所述第二环形齿轮106可以在所述外壳内自由旋转。相反地，为了启用所述第二齿轮段62，可以锁定所述第二环形齿轮106的旋转，且为了禁用所述第一齿轮段58，所述第一环形齿轮82可以在所述外壳内自由旋转。
接下来参考图5和图7，所述环形齿轮82、106均包括多个齿N1、N2，且所述圆盘70、94均包括多个齿M1、M2，所述齿的数量M1、M2比其相应的环形齿轮82、106的所述齿的数量N1、N2少一个(即M1＝N1-1和M2＝N2-1)。尽管在此所示的所述环形齿轮82、106具有大致相似的内径和外径，但是环形齿轮82、106的内外径均可以改变(例如改变齿86、110的尺寸和数量)。
当所述环形齿轮82、106在所述第一位置(图5)中，所述第一齿轮段58的减速比R1由以下公式提供：
R 1 = M 1 N 1 - M 1
在图5所示的实施方式中，所述第一圆盘70包括13个齿，所述第一环形齿轮82包括14个齿。因此，所述第一齿轮段58提供的减速比为13:1。换言之，所述偏心凸轮部130每旋转360度，所述第一圆盘70相对于所述轴承134旋转以旋转所述输出部件66约27.7度。所述第一圆盘70的这种增量角旋转也与所述第一环形齿轮82的一个齿86的宽度有关。在其他实施方式中，所述第一齿轮段58可以提供任意所需要的其他减速比R1。
当所述环形齿轮82、106在所述第二位置(图7)中，所述第二齿轮段62的减速比R2由以下公式提供：
R 2 = M 2 N 2 - M 2
在图7所示的实施方式中，所述第二圆盘94包括47个齿，所述第二环形齿轮106包括48个齿。因此，所述第二齿轮段62提供的减速比为47:1。换言之，所述偏心凸轮部130每旋转360度，所述第二圆盘94相对于所述轴承138旋转以旋转所述输出部件66约7.7度。所述第二圆盘94的这种增量角旋转也与所述第二环形齿轮106的一个齿110的宽度有关。在其他实施方式中，所述第二齿轮段62可以提供任意所需要的其他减速比R2。
现在将参考图2详细描述所述离合器机构46。所述离合器机构46包括离合器外壳190，所述离合器外壳190包围驱动盘194，所述驱动盘194键接至所述轴34上。多个凸轮部件198(例如圆形销)容纳在所述驱动盘194的相应的孔202中，并且与所述传动装置总成42的所述输出部件66上的所述多个离合器棘爪154啮合。
电动工具10也包括转矩调节机构206，其可操作以允许电动工具10的使用者调节所述离合器机构46的转矩极限。在所示的实施方式中，所述转矩调节机构206包括套筒210，所述套筒210可相对于所述离合器外壳190旋转以调节所述轴34能够应用于工件的转矩。所述转矩调节机构206也包括调节环214，所述调节环214具有外螺纹218，其可与所述套筒210的内螺纹222配合，以使得所述套筒210与所述环214之间的相对旋转将轴向移动传给所述环214。压缩弹簧226轴向地包含在所述调节环214和邻接所述凸轮部件198的间隔圈230之间。所述环214的轴向移动调节所述弹簧226上的预紧力，从而增加或减少由所述弹簧226施加在所述间隔圈230上的轴向力。
在一般的操作过程中，所述输出部件66上的所述离合器棘爪154与凸轮部件198配合以旋转所述驱动盘194，并且将转矩传送到所述轴34。如果所述轴34的反作用转矩超过所预定的阈值(取决于所述套筒210的旋转位置)，所述轴34定住，以及所述凸轮部件198向上缩并且超过所述输出部件66上的所述离合器棘爪154，从而压缩所述弹簧226。所述弹簧226接着响应于所述凸轮部件198下降到所述离合器棘爪上而弹回。如上所述，所述弹簧226上的预紧力可以通过旋转所述套筒210来调节，进而根据所述套筒210上的印有的数量或者数值依次递增地移动所述调节环214。所述弹簧226上的预紧力越大，在所述输出部件66与所述驱动盘194之间发生任何滑动之前能够转给所述轴34的转矩越大。
现在将相对于图4至图7对所述多速摆线传动装置总成的操作进行详细的描述。
图4示出传动装置总成42配置在高速、低转矩的模式，其中只有第一摆线齿轮段58是处于活动状态的。在此模式中，所述第一环形齿轮82与所述第一圆盘70轴向对齐以使所述输入轴54的旋转引起所述第一圆盘70相对于所述第一环形齿轮82的内圆周面90偏心旋转或者摆动。在所述第一圆盘70的所述偏移孔146(图3)与所述销142啮合以旋转所述输出部件66。由于所述第二环形齿轮106与所述第二圆盘94轴向隔开，因此由于所述销142与在所述第二圆盘94的所述偏孔150啮合，所述第二圆盘94以相等于所述第一圆盘70的旋转速度空转。
图6示出传动装置总成42配置在低速、高转矩的模式，其中只有第二摆线齿轮段62是处于活动状态的。要改变这种模式，使用者枢转变速杆170(例如通过操纵如图1所示的滑动致动器186)，以引起所述环形齿轮82、106在所述传动装置总成的外壳50内从所述第一位置(图4)轴向滑动到所述第二位置(图6)。在此模式中，所述第二环形齿轮106与所述第二圆盘94轴向对齐以使所述输入轴54的旋转引起所述第二圆盘94相对于所述第二环形齿轮106的内圆周面114偏心旋转或摆动。所述第二圆盘94的所述偏孔150与所述销142啮合以旋转所述输出部件66。由于所述第一环形齿轮82与所述第一圆盘70轴向隔开，因此由于所述销142与在所述第一圆盘70的所述偏孔146啮合，所述第一圆盘70以相等于所述第二圆盘94的旋转速度空转。
本发明的各种特征载于以下的权利要求中。

Claims (26)

1.一种传动装置总成，其用于可操作地将输入部件联接到输出部件，该传动装置总成包括：
第一摆线齿轮段，其具有第一传动比；
第二摆线齿轮段，其具有与所述第一传动比不同的第二传动比；
转换机构，其用于选择性地以所述第一摆线齿轮段和所述第二摆线齿轮段的其中一个驱动所述输出部件。
2.权利要求1所述的传动装置总成，其中，所述第一摆线齿轮段包括具有N个齿的第一环形齿轮和具有N-1个齿的第一圆盘。
3.权利要求2所述的传动装置总成，其中，所述第一环形齿轮具有14个齿，所述第一圆盘具有13个齿，以使得所述第一传动比为13:1。
4.权利要求1所述的传动装置总成，其中，所述第二摆线齿轮段包括具有N个齿的第二环形齿轮和具有N-1个齿的第二圆盘。
5.权利要求4所述的传动装置总成，其中，所述第二环形齿轮具有48个齿，所述第二圆盘具有47个齿，以使得所述第二传动比为47:1。
6.权利要求1所述的传动装置总成，其中，所述第一摆线齿轮段包括第一环形齿轮和第一圆盘，所述第二摆线齿轮段包括第二环形齿轮和第二圆盘，并且其中所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮分别可相对于所述第一圆盘和所述第二圆盘轴向移动。
7.权利要求6所述的传动装置总成，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮相互连接并且可分别相对于所述第一圆盘和所述第二圆盘一致地轴向移动。
8.权利要求7所述的传动装置总成，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮可在第一位置和第二位置之间轴向置换，在所述第一位置中，所述第一环形齿轮与所述第一圆盘啮合，以使得所述输出部件被所述第一摆线齿轮段驱动，在所述第二位置中，所述第二环形齿轮与所述第二圆盘啮合，以使得所述输出部件被所述第二摆线齿轮段驱动。
9.权利要求8所述的传动装置总成，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的至少一个包括环向槽。
10.权利要求9所述的传动装置总成，其中，所述转换机构包括具有末端部的致动器，该致动器的所述末端部与所述环向槽啮合以在所述第一位置和所述第二位置之间置换所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮。
11.权利要求8所述的传动装置总成，其中，在所述第一位置和所述第二位置中，所述输入部件同时驱动所述第一圆盘和所述第二圆盘。
12.权利要求8所述的传动装置总成，其中，所述传动装置总成还包括偏心凸轮，该偏心凸轮设置在所述输入部件和所述第一和第二圆盘之间，以响应于所述输入部件的旋转将偏心运动传给所述第一和第二圆盘。
13.权利要求12所述的传动装置总成，其中，所述第一和第二圆盘均包括多个孔，并且其中所述传动装置总成还包括多个销，所述销延伸穿过所述孔，以将旋转运动传给所述输出部件。
14.一种电动工具，包括：
马达；
轴，其配置为通过所述马达驱动；以及
传动装置总成，其具有用于从所述马达接收转矩的输入部件和用于给所述轴传送转矩的输出部件，所述传动装置总成包括
第一摆线齿轮段，其具有第一传动比；
第二摆线齿轮段，其具有不同于所述第一传动比的第二传动比；以及
转换机构，其用于选择性地以所述第一摆线齿轮段和所述第二摆线齿轮段的其中一个驱动所述输出部件。
15.权利要求14所述的电动工具，其中，所述第一摆线齿轮段包括具有N个齿的第一环形齿轮和具有N-1个齿的第一圆盘。
16.权利要求15所述的电动工具，其中，所述第一环形齿轮具有14个齿，所述第一圆盘具有13个齿，以使得所述第一传动比为13:1。
17.权利要求14所述的电动工具，其中，所述第二摆线齿轮段包括具有N个齿的第二环形齿轮和具有N-1个齿的第二圆盘。
18.权利要求17所述的电动工具，其中，所述第二环形齿轮具有48个齿，所述第二圆盘具有47个齿，以使得所述第二传动比为47:1。
19.权利要求14所述的电动工具，其中，所述第一摆线齿轮段包括第一环形齿轮和第一圆盘，所述第二摆线齿轮段包括第二环形齿轮和第二圆盘，并且其中所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮可分别相对于所述第一圆盘和所述第二圆盘轴向移动。
20.权利要求19所述的电动工具，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮相互连接并且可分别相对于所述第一圆盘和所述第二圆盘一致地轴向移动。
21.权利要求20所述的电动工具，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮可在第一位置和第二位置之间轴向置换，在所述第一位置中，所述第一环形齿轮与所述第一圆盘啮合，以使得所述输出部件被所述第一摆线齿轮段驱动，在所述第二位置中，所述第二环形齿轮与所述第二圆盘啮合，以使得所述输出部件被所述第二摆线齿轮段驱动。
22.权利要求21所述的电动工具，其中，所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的至少一个包括环向槽。
23.权利要求22所述的电动工具，其中，所述转换机构包括具有末端部的致动器，该致动器的所述末端部与所述环向槽啮合以在所述第一位置和所述第二位置之间置换所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮。
24.权利要求21所述的电动工具，其中，在所述第一位置和所述第二位置中，所述输入部件同时驱动所述第一圆盘和所述第二圆盘。
25.权利要求21所述的电动工具，其中，所述传动装置总成还包括偏心凸轮，该偏心凸轮设置在所述输入部件和所述第一和第二圆盘之间，以响应于所述输入部件的旋转将偏心运动传给所述第一和第二圆盘。
26.权利要求25所述的电动工具，其中，所述第一和第二圆盘均包括多个孔，并且其中所述传动装置总成还包括多个销，所述销延伸穿过所述孔，以将旋转运动传给所述输出部件。
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