CN105291032A - 二段锁附电动起子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二段锁附电动起子，其特征在于，该电动起子于外部具有一组相配合的壳体，于壳体内至少包括有：一马达组，提供动力源；一离合器组，与马达相联接且被带动运转，该离合器组具有动力传输与变速作用，且提供二段式扭力输出；一起子头组，被离合器组所驱动运转，且提供各式起子头插设连接；一板机组，用以提供电动起子的马达的运转启动控制，并具有防止按钮复位的作用；及一控制组，内设有微型控制器（MCU）的机板，以及提供所需电力的电力源。本发明制造上降低成本，且组装快速；同时，因减少零组件使电动起子使用时，因转动重量减少，故马达能更轻易地带动起子头运转，而达到省电效果。

Description

二段锁附电动起子

技术领域

本发明涉及电动起子，尤其是涉及一种二段锁附电动起子。

背景技术

目前，锁丝(栓)锁附技术，在各个行业中及现代工艺中均扮演着不可或缺的角色，特别是汽车、航空航天和螺栓制造等领域的螺丝(栓)装配技术格外重要。

以保有50多年技术经验累积的SCHATZ公司，一直致力于开发各种螺栓装配和品质保证的解决方案，已为业界的标杆，甚至技术水准已为国际间及国家的现行标准或指南；尤其VolkerSchatz博士于自身所撰写《10StepforReliableBoltedAssembly》(译：实现螺栓可靠装配的10个步骤)一书中详述了对装配程式中所有因素都有影响的10个步骤，并对影响螺栓连接紧固品质的因果关系进行了分析和研究。这10个步骤可制作成步骤检查表，用于监测在螺栓接头紧固过程中所实施的方法的完善程度。当然，这10个步骤也可用作制定反映最尖端的品质体系现行标准的指南。借此通过此书的指导，将锁附品质保证提升到最高水准，并符合当今的各种标准和方法。

在该书中叙述：就螺纹副连接的紧固而言，拧紧方法是安装策略中最重要的一个方面。对于把组合件装配在一起的每一个螺栓紧固操作，都要有指南说明紧固时应采取的步骤和应使用的测量资料。为此，应在抽象模型的基础上，计算装配步骤的参数。由于是抽象模型，这些参数仅是实际条件的近似值。在此所提供的一系列假设和估算可作为紧固件连接设计的基础。另外，图表、标准和试验的结果经常未能在实际装配操作中反映影响装配的因素，而这些结果往往用作装配操作的基础。目前生产中所使用的拧紧规范通常规定了一个具有相应公差范围的转矩，或者规定了采用拧紧紧固件的转角法，即将紧固件旋转到一定的角度后使其达到预定的转矩。在观察螺栓连接紧固过程时，乍看似乎非常简单。在使用一个有旋转动力的工具进行紧固连接时，螺栓被拧入螺孔，直到其头部与被装配件相接触之时，扳拧工具突然停止转动。在此过程中，多数的时间用来旋入紧固件，在实际的装配过程中，也就是将两个或多个零件连接在一起时，这一动作是在1秒的时间利用摩擦力而瞬间完成的。

正因为锁附装配过程是相当短暂快速地完成，因此在实施弹性材料连接的锁附作业上，便容易出现瑕疵。如图1所示，当紧固件瞬间锁附完成时，弹性变形发生。弹性材料发生塑性变形，类似弹簧，即使螺丝(栓)是在其弹性极限内锁附固定，但亦可能因此导致锁附连接松动，即所谓的夹紧力损失。

再参阅图2A、2B所示，由德国Schatz实验室内的多功能螺栓紧固分析系统，针对螺丝(栓)锁附不同物件分析了螺丝(栓)的性能，图2A的图形分析示出螺栓锁附比螺栓长度更薄材料的性能。图2B显示螺栓固定于表现在比螺栓长度更厚材料的性能。

由说明内容可知，上述图2B所表达的意义在于如果螺丝(栓)在以非常快速的扭矩旋转至锁附完成时，虽然扭矩保持在容许误差范围内，但事实上，该锁附作业是不完整的且螺丝(栓)并没有正确的固定。而以图2A所显示的意义在于，若有两阶段锁附将可避免图2B的情形发生，螺丝(栓)锁附固定正确且完整紧密。

此外，现有的电动起子，针对扭力调整一节，可分为内调式扭力和外调式扭力。请配合参阅图3所示，该内调式扭力的扭力弹簧设置在内部(即联接轴与扭力筒之间)，外部再结合一扭力护套包覆，在调整扭力的操作上，由于该扭力弹簧位于结构内部，故必须使用特殊设计的扭力扳手(或工具)以转动特殊的角度，方达到调整扭力的效用，一旦遗失特殊扳手(或工具)时，将无法调整扭力；该内调式扭力在调整上虽不易达成，但优点在于：马达启动时并不会因离合器的扭力大小，而改变空载电流，故较省电。

其次，该外调式扭力的扭力弹簧亦设置于内部，但于外部设有一扭力调整环(市售多属此种)，在操作上，可以手部直接在外部进行调整，相当便利；但缺点在于：马达启动时会因扭力调整大或小时，空载电流会随着扭力大小而变动，故较耗电。

再者，一般电动起子机构除马达外，至少包括有齿轮组、离合器组及起子头组，不论内调式或外调式扭力在启动运转上，均是以马达带动齿轮组，再接连带动离合器组与起子头组运转，如此会增加转动重量且有耗电情形产生。

发明内容

本发明的首要目的，在于提供一种二段锁附电动起子，借助设计一具有内齿交错且错位凸轮的内齿离合器，使凸轮的内圈轨道可先提供扭力取得，以达到预锁功能，并在运转时当内外圈轨道的凸轮交错时会产生一最大扭力，以达到完美锁附效果。

本发明的另一目的，在于提供一种二段锁附电动起子，借此达到可直接调整扭力且适时地更换扭力弹簧，达到确实提升扭力精度的功效。

本发明的再一目的，在于提供一种二段锁附电动起子，借此大幅降低组成电动起子的零件数量，以达到降低成本及省电的实质效益。

为达成上述各目的，本发明提供一种二段锁附电动起子，该电动起子于外部具有一组相配合的壳体，于壳体内至少包括有：

一马达组，提供动力源；

一离合器组，与马达相联接且被带动运转，该离合器组具有动力传输与变速作用，且提供二段式扭力输出；

一起子头组，被离合器组所驱动运转，且提供各式起子头插设连接；

一板机组，用以提供电动起子的马达的运转启动控制，并具有防止按钮复位的作用；及

一控制组，内设有微型控制器(MCU)的机板，以及提供所需电力的电力源。

本发明的一个实施例中，其中马达组还包括有：马达、加速器/增压器，该马达动力输出的转轴穿设一该加速器/增压器。

上述实施例中，其中马达采用无刷马达。

上述实施例中，其中加速器/增压器包括一个以上具一定比例重量由金属材制成的轴承或套筒。

本发明的一个实施例中，其中离合器组还包括有：内齿离合器、下离合器、转接轴、扭力筒、扭力弹簧、扭力护套；

该内齿离合器的一面结合有齿轮配合齿盘构成的游星齿轮，与马达的转轴相联接且被带动运转，另一面设有一组交错行星轨道，该行星轨道的凸轮面上设有错位凸部，该组行星轨道上分设有钢珠，该下离合器与内齿离合器的凸轮面相贴合，该转接轴穿设于下离合器且一端与内齿离合器的游星齿轮连接动作，该转接轴的另一端套设有扭力筒，该扭力筒穿套有扭力弹簧，该扭力弹簧再以一扭力护套罩覆。

本发明的一个实施例中，其中起子头组内具有一连接轴且与该离合器组内的转接轴杆同轴连接动作，该连接轴具有一提供各式起子头插设连接的结合槽，该结合槽内设有三个夹掣定位用钢珠。

本发明的一个实施例中，其中电力源为充电式电池。

本发明的一个实施例中，其中电动起子还包括有一扭力调整扳手。

本发明提供一种二段锁附电动起子，令电动起子具有预锁、锁附的功效；该电动起子的扭力设定具有简易调整功效，同时兼具提升扭力精度与省电效用；以及该扭力调整方式为外调式，可在外部调整扭力及更换扭力弹簧，同时将电动起子内部单元构造加以改良，乃利用马达直接带动离合器再带动起子头组的方式，借助内齿离合器取代齿轮组与离合器组，充份地降低零件数而节省成本，使得该电动起子于一般转时不带动离合器组，当扭力跳脱到达扭力设定时，该内齿离合器会转动并产生扭力作用，如此而能减少马达启动时的重量，降低耗电而能达到省电功效。

以下将配合图式说明本发明的实施例，下述所列举的实施例用以阐明本发明，并非用以限定本发明的范围，本领域的技术人员参阅本发明，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定内容为准。

附图说明

图1为已知螺丝(栓)锁附弹性材料的示意图。

图2A为已知螺丝(栓)在锁附固定比螺丝(栓)长度更薄材料的性能图。

图2B为已知螺丝(栓)在锁附固定比螺丝(栓)长度更厚材料的性能图。

图3为已知内调式扭力电动起子的调整扭力示意图。

图4为本发明一较佳实施例的电动起子构造图。

图5为本发明一较佳实施例的内齿离合器结构图。

图5A为本发明一较佳实施例的内齿离合器动作图(一)。

图5B为本发明一较佳实施例的内齿离合器动作图(二)。

图5C为本发明一较佳实施例的内齿离合器动作图(三)。

图5D为本发明一较佳实施例的内齿离合器动作图(四)。

图5E为本发明一较佳实施例的内齿离合器动作图(五)。

图6为本发明一较佳实施例的扭力调整示意图。

图7为本发明的电动起子实际于动态扭力测机的锁附示意图。

图8为一般电动起子实际于动态扭力测试机的锁附示意图。

【符号说明】

1电动起子10壳体20马达组

21马达211转轴22加速器/增压器

30离合器组31内齿离合器311齿轮

312齿盘32下离合器33转接轴

34扭力筒35扭力弹簧36扭力护套

37凸轮面371凸部372钢珠

40起子头组41连接轴42起子头

411结合槽412钢珠50板机组

60控制组61机板62电力源

70扭力调整扳手。

具体实施方式

请配合参阅图4所示，电动起子1为充电式，且于外部具有一组相配合的壳体10组成，该壳体10的形式不限，如直立型、枪型等，本实施例以枪型为例，于该壳体10内部至少设有包括：马达组20、内齿离合器组30、起子头组40、板机组50及控制组60。

该马达组20进一步包括有：马达21、加速器/增压器22，该马达21较佳的为采用无刷马达，但不以此为限，且动力输出的转轴211穿设有一加速器/增压器22，包括一个或一个以上具一定比例重量且为金属材制成的轴承(或套筒)；实施上将该加速器/增压器22设置于马达21的动力输出转轴211位置，以达到缓启动及运转加速的效果，借此使马达的马力倍增，但电力消耗少许，借此可使锁付螺丝的时间变短，增加工作效率。

该离合器组30进一步包括有：内齿离合器31、下离合器32、转接轴33、扭力筒34、扭力弹簧35、扭力护套36；如图5所示，该内齿离合器31为一面结合有齿轮311配合齿盘312构成的游星齿轮型态，与马达21的转轴相联接且被带动运转，另一面为设有一组交错(内、外圈)行星轨道，及该行星轨道上设有错位凸部371的凸轮面37设计，于该组行星轨道上分设有钢珠372，该下离合器32与内齿离合器31的凸轮面相贴合，该转接轴33穿设于下离合器32且一端与内齿离合器31的游星齿轮连接动作，借此以利马达21的动力传输与变速作用，该转接轴33的另一端套设有扭力筒34，且该扭力筒34穿套有扭力弹簧35，并再以一扭力护套36罩覆，借此可设定所需扭力值，亦提供使用者在去除扭力护套36后能自由地针对需求进行扭力值大或小的调整，甚至进一步进行扭力弹簧35的更换，使提升螺丝锁附精度与品质。

该内齿离合器31的凸轮面37如图5所示，该凸轮面37上具有内、外圈行星轨道，且于内、外环轨道上适位设有：两隆起的凸部371对应，分别贴靠于内、外圈行星轨道的边缘上，且该两凸部371分具有不同的形状，及两钢珠372，分别在该内、外圈行星轨道上作三百六十度回圈动作且互不影响。

起子头组40，具有一连接轴41配设于该起子头组40内，且与该离合器组30内的转接轴33杆同轴连接动作；该连接轴41主要有一提供各式起子头42插设连接的结合槽411，于该结合槽411的槽内形状可为任意几何形状构成，以配合现行常见起子头之结合端头形状，如圆形、方形、多角形中任一种，在此不做限定，并于槽内设有三个夹掣定位用钢珠412，以达到同步稳定地夹固起子头42。

该板机组50，用以提供电动起子1的运转启动控制，并兼具有防止按钮复位的作用。

该控制组60，内设微型控制器(MCU)的机板61，及提供所需电力的电力源62，在本实施例中乃采用充电式电池，但不以此为限。

根据上述本发明的电动起子，在操作上，当马达21启动运转后，内齿离合器31会转动，连带驱使起子头42转动；该内齿离合器31的凸轮面上，其中位于内圈行星轨道上的钢珠372及其凸部371会先跳脱产生一扭力，此时为预锁功能的扭力值；接着持续转动，当内、外圈行星轨道上的钢珠372及相应凸部371同时跳脱后会再产生一最大扭力，使螺丝锁得更紧密并达到预期的标准值；如此一来，便能使整个锁附效果与品质达到完美。

请一并配合参阅图5A-5E所示，呈现该内齿离合器31的凸轮面37及两钢珠372的各别动作；其中分设于内、外圈行星轨道上两凸部371为具有上死点、下死点连续构成的回圈行程，该回圈行程至少包括以下阶段行程：如图5A所示，为第一行程，提供控制电动起子扭力大小之用，采用外R角度设计，此时位于外圈的钢珠372已进入外圈凸部371的外R角；如图5B所示，为第二行程，提供预锁功能，此时外圈的钢珠372已推进至平行程，同时内圈的钢珠372已进入内圈凸部371的外R角，并在此时获得一扭力值；如图5C所示，为第三行程，此时外圈的钢珠372行至平行末端，内圈的钢珠371继续爬行该内圈凸部371；如图5D所示，为第四行程，此时内、外圈的钢珠372均爬行至凸部371的最高上死点，此时产生一最大扭力值；如图5E所示，为第五行程，外圈的钢珠372快速地落至最高下死点，同时内圈的钢珠372则缓掉落至最高下死点，此时锁附完成。

如需要不同的转速、预锁扭力或最大扭力时，可将两凸部的相应角度做改变，如图5所示，内、外圈行星轨道上的两凸部371为在同一直径线上，若以顺时针方向将内圈的凸部371偏移角度，则其与外圈的凸部371相对所夹角度变小，转速变慢；若以逆时针方向将内圈的凸部372偏移角度，则其与外圈的凸部371相对所夹角度变大，转速变快；借此以满足更多样化的锁附使用需求。

请再参阅图6所示，关于本发明的电动起子在扭力调整方式，其操作过程如下：将扭力护套36旋松后取下，接着将扭力调整扳手70轻轻推入，转动扭力调整扳手70顺时针扭力变大，逆时针扭力变小，依需求决定，完成调整后取出该扭力调整扳手70，最后将扭力护套36旋回，并确认回复正确位置。

承上述，本发明的电动起子属外调式扭力，其扭力调整方式在操作上极为便利，相较于已知内调式扭力而言，进步性高且扭力精度亦佳。

除此之外，由于本发明电动起子独特设计的离合器组及其内齿离合器，在构成的零组件上已较现有的电动起子相同单元的齿轮组、离合器组为少，因此在制造上降低成本，且组装快速；同时，因减少零组件使电动起子使用时，因转动重量减少，故马达能更轻易地带动起子头运转，而达到省电效果。

最后，请一并参阅图7、图8所示，其中图8为一般电动起子的锁附过程于态动扭力测试机的呈现，可清楚看出，该锁附过程为很单纯且一直锁到紧固为止；而图7为本发明的二段锁附电动起子，由图中可明显看出第一段锁附(即所谓的预锁)及第二段锁附固定完成。由此可知，由该动态扭力测试机呈现的二段锁附过程正好呼应Schatz于其著书中所谓完美锁附。

以上是本发明的较佳实施例，本领域的技术人员参阅本发明，对本发明作出些许简单变换、修饰及等同替换，均落入本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种二段锁附电动起子，其特征在于，该电动起子于外部具有一组相配合的壳体，于壳体内至少包括有：

一马达组，提供动力源；

一离合器组，与马达相联接且被带动运转，该离合器组具有动力传输与变速作用，且提供二段式扭力输出；

一起子头组，被离合器组所驱动运转，且提供各式起子头插设连接；

一板机组，用以提供电动起子的马达的运转启动控制，并具有防止按钮复位的作用；及

一控制组，内设有微型控制器（MCU）的机板，以及提供所需电力的电力源。

2.如权利要求1所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中马达组还包括有：马达、加速器／增压器，该马达动力输出的转轴穿设一该加速器／增压器。

3.如权利要求2所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中马达采用无刷马达。

4.如权利要求2所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中加速器／增压器包括一个以上具一定比例重量由金属材制成的轴承或套筒。

5.如权利要求1所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中离合器组还包括有：内齿离合器、下离合器、转接轴、扭力筒、扭力弹簧、扭力护套；

该内齿离合器的一面结合有齿轮配合齿盘构成的游星齿轮，与马达的转轴相联接且被带动运转，另一面设有一组交错行星轨道，该行星轨道的凸轮面上设有错位凸部，该组行星轨道上分设有钢珠，该下离合器与内齿离合器的凸轮面相贴合，该转接轴穿设于下离合器且一端与内齿离合器的游星齿轮连接动作，该转接轴的另一端套设有扭力筒，该扭力筒穿套有扭力弹簧，该扭力弹簧再以一扭力护套罩覆。

6.如权利要求1所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中起子头组内具有一连接轴且与该离合器组内的转接轴杆同轴连接动作，该连接轴具有一提供各式起子头插设连接的结合槽，该结合槽内设有三个夹掣定位用钢珠。

7.如权利要求1所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中电力源为充电式电池。

8.如权利要求1所述二段锁附电动起子，其特征在于，其中电动起子还包括有一扭力调整扳手。