CN105202064A - 一种扭矩输出工具及其单向扭矩传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭矩输出工具及其单向扭矩传动机构，其包括：外壳、马达和传动组件，马达和传动组件设置在外壳中，传动组件包括单向扭矩传动机构，单向扭矩传动机构包括：主轴、驱动件、锁套、锁芯、锁定件等，锁套包括锁圈，锁芯包括圆柱筒，锁圈内壁至少包括：两段能与所述锁芯圆柱筒外壁配合锁定或放松所述锁定件的限位壁面，锁定件设置在锁圈和圆柱筒之间，在离心力的作用下，由驱动件向主轴传动时，仅与锁套稳定接触，而不产生多余的撞击和摩擦，提高扭矩传动的效率，并减少此机构产生的热量，以减少温度升高对工具可靠性的不利影响。

Description

一种扭矩输出工具及其单向扭矩传动机构

技术领域

本发明涉及一种动力输出工具及其传动机构，具体涉及一种扭矩输出工具及其单向扭矩传动机构。

背景技术

以电钻、螺丝批等作为代表的扭矩输出工具是种非常常用的动力工具，其工作元件可以是钻头、批头等。在设计该类工具时，出于对电机的保护以及便于在更换工具元件考虑，在该类工具的传动机构中往往设有使工具只能由动力源向主轴单向的传递扭矩的轴锁机构。

但是现有的轴锁机构在机器正常运行传递扭矩的过程中，虽然用于锁定的部件处于非锁定状态，但是它们之间总是会产生不必要的接触，产生撞击和摩擦，从而降低了工具的效率，并且产生热量过高的问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在正常传递扭矩时锁定部件之间不造成多余的能量损失的扭矩输出工具及其单向扭矩传动机构。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种单向扭矩传动机构，包括：主轴和驱动件，主轴前端为输出端、后端为驱动端，驱动件能直接或间接的驱动主轴使其以第一轴线为轴枢转，具体而言其设有能在其孔壁与驱动端接触时向主轴传递扭矩使其以第一轴线进行枢转的驱动孔，驱动端在预设角度范围内转动的设置在驱动孔中，在转过一定角度时驱动件通过驱动孔直接驱动主轴，或者，主轴由锁圈等其他部件驱动，驱动件通过这些部件驱动锁圈，单向扭矩传动机构还包括：一个锁套、一个锁芯、两个以上的锁定件；锁套包括：内盘和围绕在内盘外围的锁圈，内盘设有供主轴的驱动端穿过并使主轴与锁圈同步枢转的传动孔，锁芯至少包括一个能设置在锁圈内的圆柱筒，锁定件在轴向上设置在锁圈内壁与圆柱筒外壁之间，主轴穿过圆柱筒；驱动件形成有两个以上向锁套一侧凸出的拨块，拨块位于驱动孔的外侧并在周向上均匀分布，锁定件在周向上位于两个拨块之间；锁圈内壁至少包括：两段能与锁芯圆柱筒外壁配合锁定或放松锁定件的限位壁面。

进一步地，内盘设有供拨块穿过并能在其中摆动的盘孔。

进一步地，限位壁面至少具有：两个能使锁定件在径向上同时与锁圈和圆柱筒接触的锁定位置，一个能使锁定件仅与锁圈和圆柱筒中的一个接触的释放位置。

进一步地，锁定位置与锁芯圆柱筒外壁的之间距离至少要小于锁定件在径向上的最大尺寸。

进一步地，锁圈内壁还包括：位于限位壁面之间的均匀壁面，均匀壁面为圆弧形壁面，其圆弧的圆心位于第一轴线上，圆弧形壁面距离圆柱筒外壁之间的距离大于锁定件在径向上的尺寸或者，均匀壁面为圆弧形壁面，其圆弧的圆心在第一轴线上，圆弧形壁面距离圆柱筒外壁之间的距离大于锁定件在径向上的尺寸。

进一步地，限位壁面为一段圆弧形的壁面，其圆弧的圆心设置第一轴线之外。

或者，限位壁面包括：一段圆弧形的中间壁面，两段与径向倾斜相交的斜壁面；中间壁面圆弧的圆心在第一轴线上；斜壁面在周向上对称的设置在中间壁面的两侧；或者，一段限位壁面由一段圆弧形的中间壁面和两段与径向倾斜相交的斜壁面组成，斜壁面在周向上对称的设置在中间壁面的两侧。

进一步地，锁定件为其自身轴线平行于第一轴线的圆柱体。

本发明扭矩输出工具，包括外壳、马达和传动组件，马达和传动组件设置在外壳中，传动组件包括如前所述的单向扭矩传动机构。

进一步地，传动组件至少包括一个行星轮系，驱动件为行星轮系中能相对外壳转动的行星轮支架。

本发明的有益之处在于：通过对锁套、锁芯以及锁定件结构和位置的设计，使在正常传递扭矩时，锁定件在离心力的作用下仅与锁套稳定接触，而不产生多余的撞击和摩擦，提高扭矩传动的效率，并减少此机构产生的热量，以减少温度升高对工具可靠性的不利影响。

附图说明

图1是本发明的扭矩输出工具一个优选实施例的外观结构示意图；

图2是图1所示实施例中单向扭矩传动机构的结构示意图；

图3是图2所示结构的爆炸示意图；

图4是图2中主轴驱动端与锁套的内盘配合的结构示意图；

图5是图2中锁芯与齿轮箱配合结构示意图；

图6是图2中驱动件与主轴在扭矩传动机构处于解锁状态下时的轴向视图；

图7是图6所示状态时b—b截面处的示意图；

图8是图2中驱动件与主轴在扭矩传动机构处于锁定状态下时的轴向视图；

图9是图8所示状态时b—b截面处的示意图；

图10是图2所示单向扭矩传动机构中锁圈的轴向视图；

图11是锁圈的另一个实施例的锁圈的轴向视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1至图9所示，本发明的扭矩输出工具作为一种优选实施例为一种螺丝批100。当然，其也可以是电钻、扭力扳手等扭矩输出工具。

该螺丝批100包括：外壳101、马达（图中未示出）和传动组件（图中未示出）。其中，马达和传动组件设置在外壳101中。

外壳101用于容纳马达和传动组件等部件使它们组成一个整体。马达用于作为动力源通过其电机轴输出扭矩，作为整个传动组件的扭矩输入。

作为更具体的方案，为了实现转速和扭矩的调整，传动组件至少包括一个行星轮系（图中未示出）。

为了实现扭矩反向传动的锁定，传动组件中包括本发明的单向扭矩传动机构10。

该单向扭矩传动机构10包括：主轴11、驱动件12、锁套13、锁芯14、锁定件15。

其中，驱动件12为单向扭矩传动机构10中扭矩输入部件，而主轴11为单向扭矩传动机构10的扭矩输出部件。

主轴11前端为输出端111、后端为驱动端112，驱动件12设有能在其孔壁与驱动端112接触时向主轴11传递扭矩使其以第一轴线A进行枢转的驱动孔121，驱动端112在预设角度范围内转动的设置在驱动孔121中。

需要说明的是，为了简洁清楚介绍本申请的技术方案，单向扭矩传动机构10扭矩输出的一侧在本申请中定义为前，而单向扭矩传动机构10扭矩输入的一侧在本申请中定义为后，即图2中的左侧为前、右侧为后。

另外，以主轴11枢转时所围绕的第一轴线A为回转轴的圆柱体的轴向、周向、径向即为本申请中所指的轴向、周向和径向。这里所指的圆柱体并不是实体结构而是为了方便交代空间位置的虚拟圆柱体，其半径的大小对轴向、周向、径向的定义并无影响，因此可以认为是任意一个以第一轴线A为回转轴的圆柱体。

主轴11的驱动端112至少具有两个平行第一轴线A的受力平面112a，驱动件12在正转和反转时可以通过接触驱动端112的受力平面112a传递扭矩。作为进一步的优选方案，主轴11在驱动端112的在横截面（垂直于轴向的截面，下同）内的形状为腰形（即由两段平行且相等的直线段和在它们两端将它们连接的同心且半径和弧度相同两个圆弧构成的形状），腰形直线边所在的平面即为受力平面112a。为了使主轴11能相对驱动件12转动，并将该相对转动控制在预设角度范围内，与驱动端112配合的驱动孔121可以设计成如图6、图8中所示的形状，其总体可以认为是由一个与驱动端112截面形状相同的腰形自转过一定角度（该角度决定了驱动件12与主轴11相对转动的预设角度范围）而形成的，具体而言，驱动孔121横截面形状包括同心的且半径和弧度相同的圆弧边以及分别在两侧连接它们的折线边，该处圆弧边的圆弧半径等于驱动端112腰形中圆弧的半径，但是弧度大于驱动端112腰形中圆弧（圆弧边圆弧的弧度超出的部分即对应能相对转动的最大角度），驱动孔121圆弧边两侧的折线边是对称的，一个折线边由两个成一定角度（它们相交所成的夹角中的锐角度数与圆弧边圆弧的弧度超出驱动端112腰形中圆弧弧度的度数相等）相交的直线段组成，该直线段的长度为驱动端112腰形直线边长度的一半。

驱动件12对主轴11构成配合时，驱动孔121分属于不同折线边的两个直线段所在平面对主轴11的驱动端112构成接触（图6所示的状态），而在主轴11相对驱动件12转动时，驱动端112即能暂时离开接触位置（图8所示的状态）而自由的转动一定角度后到达驱动孔121中另一个配合位置。这样好处在于，在能同时实现正反转的同时，使主轴11能相对驱动件12转动一定角度以脱开锁定状态。

锁套13包括：内盘131和围绕在内盘131外围的锁圈132，内盘131设有供主轴11驱动端112穿过并使主轴11与锁圈132同步枢转的传动孔131a，锁芯14至少包括一个能设置在锁圈132内的圆柱筒141，锁定件15在轴向上设置在锁圈132内壁与圆柱筒141外壁之间，主轴11穿过圆柱筒141；驱动件12形成有两个以上向锁套13一侧凸出的拨块122，拨块122位于驱动孔121的外侧并在周向上均匀分布，锁定件15在周向上位于两个拨块122之间，内盘131设有供拨块122穿过并能在其中摆动的盘孔131b。

当然，驱动件也可以通过间接的方式驱动主轴，仍采用如本实施例中锁圈，仅使主轴和锁圈装配使它们同步转动，此时驱动件通过拨块插入盘孔驱动锁圈进而驱动主轴，由于拨块也能摆动一定范围，所以也能实现图中实施例的传动效果。

作为优选方案，拨块122和盘孔131b的横截面形状均可以是附图中所示的扇面形，所谓的扇面形为两个圆心相同、弧度相同但半径不同扇形中大扇形没有被小扇形覆盖的部分。

另外，参照图3和图4所示，为了更好的保护和安装单向扭矩传动机构10，螺丝批100还包括一个容纳单向扭矩传动机构10的齿轮箱104。锁芯14通过与齿轮箱104配合实现相对外壳101不发生转动，具体而言，锁芯14在圆柱筒141的前侧形成有限位盘142，限位盘142的圆周上形成多个卡齿142a，卡齿142a通过与齿轮箱104配合实现安装。

锁圈内壁132至少包括：两段能与锁芯14圆柱筒141外壁配合锁定或放松锁定件15的限位壁面132b。限位壁面132b至少具有：两个能使锁定件15在径向上同时与锁圈132和圆柱筒141接触的锁定位置，一个能使锁定件15仅与锁圈132和圆柱筒141中的一个接触的释放位置。

需要说明的是，锁定位置与锁芯14圆柱筒141外壁的之间距离至少要小于锁定件15在径向上的最大尺寸。

在驱动件12主动时，参照图6所示的状态，驱动件12驱动主轴11转动，此时拨块122拨动锁定件15，使它们能处于限位壁面132b中空间较大处，锁定件15同时在离心力的作用下仅与锁圈132内壁接触而并没有造成额外的摩擦和冲击，使得锁圈132、主轴11能被驱动件12高效的驱动。而在主轴11主动时，其相对驱动件12转动，从而带动锁圈132周向位置变化，而锁定件15在拨块的作用下移动至能同时与圆柱筒141外壁与锁圈132内壁同时接触的位置，主轴11因锁圈132被卡死而不能进一步转动，进而不能向驱动件12传递扭矩（此时主轴11还未能相对驱动件12转至最大角度位置，未能转入驱动端112与驱动孔121存在接触面的位置）

作为一种优选方案，为了限制锁定件15的轴向位置，单向扭矩传动机构10中还包括：前挡圈16和后挡圈17，它们分别设置在锁定件15的前后两侧，其中后挡圈17设置在锁圈132中，并且其形成有避让拨块122的避让缺口171。

作为一种优选方案，锁圈内壁132至少还包括：均匀壁面132a，均匀壁面132a为圆弧形壁面，其圆弧的圆心位于第一轴线A上；限位壁面132b具有：两个能使锁定件15在径向上同时与锁圈132和圆柱筒141接触的锁定位置，即图9中锁定件15所处的位置；一个能使锁定件15仅与锁圈132和圆柱筒141中的一个接触的释放位置，即图7中锁定件15所处的位置。

当然，如果只需要单向传动的话，限位壁面132b可以只有一个锁定位置。

更具体的而言，限位壁面132b可以是如图7、图9所示的一段圆弧形的壁面，其圆弧的圆设置第一轴线A之外。

作为另外的实施方案，限位壁面132b’包括：一段圆弧形的中间壁面132c’，两段与径向倾斜相交的斜壁面132d’；中间壁面132c’圆弧的圆心在第一轴线上A’。斜壁面132d’在周向上对称的设置在中间壁面132c’的两侧。当然，也可以在中间壁面132c’和斜壁面132d’基础上根据尺寸需要添加一些其他过渡壁面。

当然，锁圈内壁也可以是横截面为六边形的壁面结构，只要锁圈内壁与锁芯圆柱筒之间尺寸是变化的，且变化的范围中是包括锁定件的径向尺寸的，锁圈在转动时均可以实现对锁定件的锁定和释放。

作为优选方案，锁定件15为其自身轴线平行于第一轴线A的圆柱体，或者为球体。

作为优选方案，驱动件12为行星轮系中能相对外壳101转动的行星轮支架，并且其形成有行星轮轴123。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种单向扭矩传动机构，包括：主轴和驱动件，所述主轴前端为输出端、后端为驱动端，所述驱动件能直接或间接的驱动所述主轴使其以第一轴线为轴枢转，其特征在于，所述单向扭矩传动机构还包括：一个锁套、一个锁芯、两个以上的锁定件；所述锁套包括：内盘和围绕在内盘外围的锁圈，所述内盘设有供所述主轴的所述驱动端穿过并使所述主轴与所述锁圈同步枢转的传动孔，所述锁芯至少包括一个能设置在所述锁圈内的圆柱筒，所述锁定件在轴向上设置在所述锁圈内壁与所述圆柱筒外壁之间，所述主轴穿过所述圆柱筒；所述驱动件形成有两个以上向所述锁套一侧凸出的拨块，所述拨块位于所述驱动孔的外侧并在周向上均匀分布，所述锁定件在周向上位于两个所述拨块之间；所述锁圈内壁至少包括：两段能与所述锁芯圆柱筒外壁配合锁定或放松所述锁定件的限位壁面。

2.根据权利要求1所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述限位壁面至少具有：两个能使所述锁定件在径向上同时与所述锁圈和所述圆柱筒接触的锁定位置，一个能使所述锁定件仅与所述锁圈和所述圆柱筒中的一个接触的释放位置。

3.根据权利要求1所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述锁圈内壁还包括：位于所述限位壁面之间的均匀壁面，所述均匀壁面为圆弧形壁面，其圆弧的圆心位于第一轴线上，所述圆弧形壁面距离所述圆柱筒外壁之间的距离大于所述锁定件在径向上的尺寸；或者，所述均匀壁面为圆弧形壁面，其圆弧的圆心在第一轴线上，所述圆弧形壁面距离所述圆柱筒外壁之间的距离大于所述锁定件在径向上的尺寸。

4.根据权利要求2或3所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述限位壁面为一段圆弧形的壁面，其圆弧的圆心设置第一轴线之外。

5.根据权利要求2或3所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述限位壁面包括：一段圆弧形的中间壁面，两段与径向倾斜相交的斜壁面；所述中间壁面圆弧的圆心在所述第一轴线上。

6.根据权利要求5所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述斜壁面在周向上对称的设置在所述中间壁面的两侧。

7.根据权利要求5所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，一段所述限位壁面由一段圆弧形的中间壁面和两段与径向倾斜相交的斜壁面组成，所述斜壁面在周向上对称的设置在所述中间壁面的两侧。

8.根据权利要求1所述的单向扭矩传动机构，其特征在于，所述锁定件为其自身轴线平行于第一轴线的圆柱体。

9.一种扭矩输出工具，包括外壳、马达和传动组件，所述马达和传动组件设置在所述外壳中，其特征在于，所述传动组件包括如权利要求1至8任意一项所述的单向扭矩传动机构。

10.根据权利要求9所述的扭矩输出工具，其特征在于，所述传动组件至少包括一个行星轮系，所述驱动件为所述行星轮系中能相对所述外壳转动的行星轮支架。