CN105473285A - 具有飞轮的动力工具以及用于使所述飞轮加速的传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于向接合处传递扭矩的手持动力工具(10)，该动力工具(10)包括壳体(15)，马达(11)、输出轴(12)和飞轮(16)，该飞轮(16)相对于所述壳体(15)设置在轴承(28)中。选择传动装置(17)设置成选择性地将马达连接至输出轴(12)或者飞轮(16)，从而使得飞轮(16)可以在紧固操作之前开始旋转，并且其中飞轮(16)的旋转可以用于使作用在动力工具(10)上的反力降低。

Description

具有飞轮的动力工具以及用于使所述飞轮加速的传动装置
技术领域
本发明涉及一种向紧固接合处传递扭矩的手持动力工具。具体地，本发明涉及一种具有飞轮的手持动力工具，其适于减少由握持该工具的操作者感受到的反作用力，并且可以借助动力工具马达而加速。
背景技术
手持动力工具使用在众多不同的应用中从而向例如接合处传递扭矩。在很多这些应用中，期望的是可以传递特定的、较高的扭矩，且所述扭矩可以以对于握持动力工具的操作者而言人体工程学的方式传递。特别地，作用在工具上的反作用力应该足够小，使得操作者可以在整个操作过程中操作该工具。在复杂的动力工具中适配紧固策略以使得反作用力最小。
在其他的动力工具中，飞轮被适配成在紧固操作期间将扭矩传递到接合处或者减少操作者经受的反作用力。在多数这些常规的动力工具中，在进行紧固操作前使飞轮加速。一般而言，飞轮借助在工具壳体内部或者外部的特制的马达进行加速。
在US7311027中，一个马达设置成驱动输出轴，第二个马达设置成驱动飞轮。在操作过程中，飞轮将会受阻从而相对于在接合处中产生的力而产生反力，从而减少由检验人员经受的反作用力。
在US5158354中，飞轮由动力工具的马达进行加速，从而动能以脉冲的形式从飞轮传递到输出轴，而不形成任何需要由操作者抵消的反作用力。
这两种构造都减少了需要由操作者抵消的反作用力。但是，它们确实表现出相对复杂的构造形式。因此，需要找到这样一种构造，其简单却仍然能够利用飞轮而使需要由操作者抵消的反作用力最小。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力工具，其中将会传递到操作者的反作用力保持得尽量小。该目的由根据权利要求1的本发明实现。
本发明涉及一种用于向接合处传递扭矩的手持动力工具，该手持动力工具包括壳体、马达、输出轴和飞轮，该飞轮相对于所述壳体设置在轴承中。选择传动装置设置成选择性地将马达连接至输出轴或者飞轮，从而使得飞轮可以设定为在紧固操作之前旋转，并且其中飞轮的旋转可以用于驱动输出轴，和/或使作用在动力工具上的反力降低。
在本发明的具体实施方案中，选择传动装置是能够在其将马达连接至输出轴的位置和其将马达连接至飞轮的位置之间沿轴向平移的传动销轴。
在本发明的另一实施方案中，电磁线圈设置成控制所述选择传动装置的位置。
在本发明的又一实施方案中，选择传动装置可以位于三个不同的位置，并且在第三位置所述马达不连接至所述输出轴或者所述飞轮。
在本发明的具体实施方案中，所述电磁线圈设置成控制选择传动装置的位置在两个端部位置之间，在第一端部位置所述选择传动装置将所述马达连接至所述输出轴，在第二相对位置所述选择传动装置将所述马达连接至所述飞轮，其中在两个端部位置之间的第三位置，阻挡布置设置成阻碍所述选择传动装置，在所述第三位置所述马达既不连接至输出轴也不连接至飞轮。
所述阻挡布置可以包括伸出所述选择传动装置的径向销，其中周向轨道设置在围绕所述选择传动装置的表面，所述径向销将由在选择传动装置旋转的时候产生的离心力推动，并且其中所述径向销和所述轨道之间的相互作用将使所述选择传动装置保持在所述第三位置。
进一步地，所述径向销的外端可以具有圆形部分，其中所述轨道较浅以使所述轨道仅仅容纳部分圆形部分，从而使得所述径向销的圆形部分将与所述轨道相互作用，并使得所述径向销由于作用在所述选择传动装置上的轴向力而从所述轨道拔出。
在本发明的具体实施方案中，所述飞轮能够连接至所述输出轴，从而至少部分地驱动所述输出轴旋转，或者减少作用在所述输出轴上的反力。
本发明的具体实施方案和其它优势将从以下具体描述中清楚获知。
附图说明
以下参考所附附图进行详细描述，在附图中：
图1示出本发明的具体实施方案的视图；
图2-4示出图1的部分II处于三种不同模式的视图；
图5示出图3所示视图的详细视图。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的动力工具10的具体实施方案。动力工具10包括壳体15，该壳体15包括前壳体部分15a和内壳体部分15b。马达11设置在所述壳体15内部，以驱动从前壳体部分15a伸出的输出轴12。动力工具10还包括飞轮16和选择传动装置17，该飞轮16相对于内壳体部分15b设置在轴承18中。选择传动装置17设置为将马达11连接至输出轴12或者飞轮16。
在图1中示出的本发明的实施方案中，选择传动装置17是轴向可平移的传动销轴，该传动销轴在第一端部处由马达轴24驱动，在相对的端部处连接至行星齿轮14。马达轴24连接至马达11的转子且由马达11的转子驱动。选择传动装置17的前端部由输入轴13构成，该输入轴13经由行星齿轮14可连接至输出轴12。
如图1所示，输入轴13在连接至行星齿轮14的时候构成行星齿轮14的太阳轮。太阳轮驱动行星轮31，行星轮31通过行星轮架32互相连接。行星轮架32连接至输出轴12。因此，在太阳轮被驱动为顺时针旋转的时候，行星轮31将会围绕它们自己的轴线逆时针旋转，从而行星轮架32以低于太阳轮的速度而顺时针旋转。
在示出的实施方案中，外齿圈33连接至凸轮块体18，该凸轮块体18可旋转地设置在前壳体部分15a内部。凸轮块体18包括至少一个销形式的凸轮随动件23，该凸轮随动件23设置为与在前壳体部分15a内部的凸轮轮廓19相互作用。在顺时针紧固操作过程中，由于在被紧固的接合处内产生的且作用在输出轴12上的反力，齿圈33和凸轮块体18会开始逆时针旋转。凸轮块体18的旋转将导致其随着凸轮轮廓19轴向向后，从而使得凸轮块体18与飞轮16接触。示出的实施方案的构思是反作用力将由飞轮16吸收，在飞轮16与凸轮块体18接触的时候飞轮16会将动能传递至凸轮块体18。从而，凸轮块体将顺时针旋转其中，凸轮随动件23和凸轮轮廓19之间相互作用。为了实现该功能，需要使飞轮16在进行紧固操作之前开始旋转。
在本发明的另一个实施方案中，飞轮16是可连接至输出轴12的，且飞轮16设置为在需要时(即在由马达11传递的扭矩不足时)将动能提供给输出轴12。该构思是马达11和飞轮16将提供足够的接合用扭矩。在能够以低扭矩紧固接合处的时候，可以仅由马达11来实现足够的扭矩，而不产生任何实质的反力。如果所需的扭矩增加，那么可以利用飞轮16将补充的扭矩传递至输出轴12。
在操作的第一步骤中，飞轮16被设定为在与输出轴12旋转的方向相同的方向上旋转。因此，在将要紧固常规的接合处的时候，飞轮16被设定为顺时针旋转。只要作用于输出轴12的反力低于一定的临界扭矩TThreshold，则齿圈33和凸轮块体18不会旋转
本发明特别涉及分别对飞轮和输出轴进行驱动/加速。下面将参考图2-4阐述本发明的实施方案的作用，其中示出图1的工具10的前部分的三个不同模式的详细视图。
在图2中示出该工具处于飞轮加速模式，在图3中示出该工具处于中间模式，在图4中示出工具处于操作模式。在不同的模式中，选择传动装置17位于不同的位置。因此，每个模式对应于一个具体的位置。
在图2中示出的飞轮加速模式中，选择传动装置17位于第一位置，在该第一位置选择传动装置17将马达轴24连接至飞轮16。飞轮加速模式用作紧固操作的第一步，从而确保飞轮16在接合处被紧固之前旋转。马达轴24经由花键联轴节25连接至选择传动装置17，该花键联轴节25允许选择传动装置17相对于工具壳体15轴向平移。选择传动装置17经由花键26连接至飞轮16的内部27。飞轮16相对于内壳体部分15b装载在轴承28中。形成输入轴13的选择传动装置17的前部不与行星齿轮14啮合。
选择传动装置17设置成可以沿轴向平移且其位置可以借助电磁线圈34进行控制。在示出的实施方案中，电磁线圈34是可以在两个位置之间进行调整的类型。但是，其还可以是能够在三个位置之间进行调整的那种类型的电磁线圈。若不是电磁线圈，也可以使用另一种类型的传动装置控制机构，例如包括弹簧构造的机构。
在飞轮16已经由马达11加速到预期的旋转速度的时候，选择传动装置17轴向移动到中间模式，如图3所示。在中间模式，选择传动装置17不与飞轮16的内部27啮合接触也不与行星齿轮14啮合接触。为了使选择传动装置17从其与飞轮16的花键连接26移开，预先设定电磁线圈34的位置，以便将选择传动装置17朝向其第二端部位置平移，在该第二端部位置选择传动装置17与行星齿轮14接触。但是，选择传动装置17在到达所述的端部位置之前将在第三位置、中间位置停留。
也即，选择传动装置17包括阻挡布置29、30，该阻挡布置29、30将会阻碍选择传动装置17的完整平移。该阻挡布置包括径向销29，该径向销29在选择传动装置17以高于一定转速旋转的时候从选择传动装置17的表面沿径向延伸。在选择传动装置17从与飞轮16的相互作用沿轴向平移的时候，选择传动装置以与飞轮16相同的转速旋转，从而使得径向销29从它们在选择传动装置17中的各自的孔中伸出，且与飞轮16的内部27的环绕表面接触。随着选择传动装置17从与飞轮16的相互作用沿轴向平移，径向销29将伸入沿着飞轮16的内部27的表面的周向轨道30中。径向销29和轨道30之间的相互作用将会阻碍选择传动装置17进一步的轴向平移，直至选择传动装置17的旋转速度达到低于临界速度(在该临界速度下径向销29将会缩回到选择传动装置17中并离开轨道30)，从而使得选择传动装置17可以不处于对应于中间模式的位置。
在中间模式，选择传动装置17处于第三位置而不与飞轮16或者输出轴12相啮合，但是能够相对壳体15自由旋转。但是，选择传动装置17仍将连接至马达11并因此可以通过向马达施加制动电流而快速减速。选择传动装置17在重新处于与输出轴12相啮合接触的位置时不应该旋转。
如在图5(是图3的详细视图)中所示，在选择传动装置17处于中间模式的时候，选择传动装置17上的外花键26a不与飞轮16的内部27的内侧上的相应的内花键26b接触。
如上所述，选择传动装置17借助阻挡布置而保持在与中间模式相对应的第三位置，该阻挡布置包括伸入周向轨道30的径向销29，该周向轨道30是围绕选择传动装置17的表面，即飞轮16的内部27的内表面。径向销29在选择传动装置17旋转的时候由离心力推入该轨道30中。径向销29和周向轨道30之间的相互作用将使得只要选择传动装置17在超出一定临界速度的旋转速度下旋转，则选择传动装置17保持在第三位置。
径向销29的外端具有圆形部分35，其中轨道30较浅以使其仅仅容纳一部分圆形部分35，从而径向销29的圆形部分35将与轨道30互相作用并允许径向销由于作用在选择传动装置17的轴向力而被拔出轨道30。这意味着，径向销29和轨道30之间的相互作用将会依赖于选择传动装置17的旋转速度。旋转速度一旦达到临界速度以下，电磁线圈的动作就足以解除径向销29和轨道30之间的相互作用并将选择传动装置17带入操作模式。
在操作模式中，选择传动装置17经由行星齿轮14将马达11连接至输出轴12，从而使得输出轴12可以借助马达11进行加速。在图4中示出选择传动装置17处于操作模式。在该模式中，输入轴13起到行星齿轮14的太阳轮的作用。因此，输入轴13会驱动多个行星轮31旋转。实际上仅需要一个行星轮，但是优选地是使用至少三个行星轮。行星轮31借助行星轮架32而互相连接，行星轮架转而连接至输出轴12。齿圈33设置成在行星轮31的外侧与这些行星轮31啮合连接。
随着太阳轮(即输入轴13)顺时针旋转，行星轮31将设定为围绕它们自己的轴线逆时针旋转。从而行星轮架32将设定为以低于输入轴13的速度大约3-5倍的旋转速度而顺时针旋转。基于行星轮架32连接至输出轴12的事实，输出轴12将以与行星轮架32相同的旋转速度旋转。
齿圈33连接至凸轮块体18。只要输出轴12可以被驱动而不相当费力，齿圈33和凸轮块体18就不会旋转。作用在输出轴12上的反力一旦达到超过具体的临界值，例如，当在要被紧固的接合处中产生夹紧力的时候，齿圈33和凸轮块体18就将开始逆时针旋转。至少一个凸轮随动件23(沿着凸轮轮廓19)的相互作用将会迫使凸轮块体18朝着飞轮16沿轴向向后，这将提供使凸轮块体18沿顺时针的力。
示出的实施方案具有这样的作用，即可以形成平衡，其中在每一瞬间需要的如此多的能量从飞轮16提供至凸轮块体18和互相连接的齿圈33。
本发明旨在提供具有飞轮的动力工具，该飞轮可以设定为旋转。然而可以以多种方式形成飞轮的精确构造和功能。以上，已经参考具体实施方案对本发明进行了描述。但是本发明并不限于所述实施方案。本领域技术人员还会发现具体实施方案的不同特征的不同替换形式，这些也处于本发明的保护范围内。本发明仅仅由权利要求进行限定。

Claims (8)

1.一种用于向接合处传递扭矩的手持动力工具(10)，该手持动力工具(10)包括：
-壳体(15)，
-马达(11)，
-输出轴(12)，以及
-飞轮(16)，其相对于所述壳体(15)设置在轴承(28)中，
其特征在于，选择传动装置(17)设置成选择性地将马达连接至输出轴(12)或者飞轮(16)。
2.根据权利要求1所述的动力工具(10)，其中所述选择传动装置(17)是能够在将马达(11)连接至输出轴(12)的位置和将马达(11)连接至飞轮(16)的位置之间沿轴向平移的传动销轴。
3.根据权利要求2所述的动力工具(10)，其中电磁线圈(34)设置成控制所述选择传动装置(17)的位置。
4.根据权利要求2或3所述的动力工具(10)，其中所述选择传动装置(17)可以位于三个不同位置，并且其中在第三位置所述马达不连接至所述输出轴(12)或者所述飞轮(16)。
5.根据权利要求3所述的动力工具(10)，其中所述电磁线圈(34)设置成控制选择传动装置(17)的位置在两个端部位置之间，在第一端部位置所述选择传动装置将所述马达(11)连接至所述输出轴(12)，在第二相对位置所述选择传动装置将所述马达(11)连接至所述飞轮(16)，其中，在两个端部位置之间的第三位置，阻挡布置(29、30)设置成阻碍所述选择传动装置(17)，在所述第三位置所述马达既不连接至输出轴(12)也不连接至飞轮(16)。
6.根据权利要求5所述的动力工具(10)，其中所述阻挡布置(29、30)包括伸出所述选择传动装置(17)的径向销(29)，其中周向轨道(30)设置在围绕所述选择传动装置(17)的表面，所述径向销(29)将由在选择传动装置(17)旋转的时候产生的离心力推动，并且其中所述径向销(29)和所述轨道(30)之间的相互作用将使所述选择传动装置(17)保持在所述第三位置。
7.根据权利要求6所述的动力工具(10)，其中所述径向销(29)的外端具有圆形部分(35)，并且其中所述轨道(30)较浅以使所述轨道仅仅容纳部分圆形部分(35)，从而使得所述径向销(29)的圆形部分(35)将与所述轨道(30)相互作用，并使得所述径向销由于作用在所述选择传动装置(17)上的轴向力而从所述轨道(30)拔出。
8.根据前述权利要求任一项所述的动力工具(10)，其中所述飞轮(16)能够连接至所述输出轴(12)，以使得至少部分地驱动所述输出轴(12)旋转，和/或减少作用在所述输出轴(12)上的反力。
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