CN105592962A - 自紧式旋转工具保持系统 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转电动工具的工具保持系统被构造成当作业工具被插入工具保持系统中时夹持在作业工具周围。所述工具保持系统包括具有截头圆锥内表面部分的套筒、具有与内表面部分互补的截头圆锥外表面部分的夹头、被操作连接到马达以用于通过马达旋转的弹簧底座以及弹簧。该弹簧包括被操作连接到夹头以使夹头朝着第一位置偏置的第一端部以及被相对于弹簧底座旋转固定的第二端部，在所述第一位置处外表面部分接合内表面部分。

Description

自紧式旋转工具保持系统

优先权要求

本申请要求由Rubens等人在2013年3月15日提交的题为“自紧式旋转工具保持系统（Self-TighteningRotaryToolHolder）”的美国临时申请序号61/789,214的优先权，该申请的公开内容被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及电动工具，并且更特别地涉及用于电动工具的工具保持器。

背景技术

一般地，旋转式和振荡工具是轻质的手持式电动工具，其能够装配多种工具配件和附件，诸如切割刀片、打磨盘、磨具以及许多其它的。在下文中称为电动工具的这些类型的工具通常包括充当用于电马达的外壳的大体上圆筒形状的主体以及用于工具的手柄。电马达被操作联接到在本文中称为工具保持器的驱动构件，其从电动工具的主体的一部分开始延伸。电马达被构造成使工具保持器旋转和/或以相对高的频率纵向地振荡。该工具保持器又被构造成将不同的附件工具固定，使得随着工具保持器被电马达驱动而移动，被固定到保持器的附件工具被驱动而在工件上执行作业。

附件工具通常被夹持机构固定在工具保持器中以防止工具的滑动和到工具的电力的损失。施加于夹持机构的负荷必须被放大以便向附件产生足以将工具固定在工具保持器中的夹持负荷。通常此负荷放大是通过使用扳手来实现的，该扳手允许用户施加转矩以产生将工具夹持在工具保持器中的大量夹持力。然而，在某些情况下，扳手可能与工具分离，或者用户可能甚至用扳手也不能产生足够的夹持力。此外，扳手夹持系统增加工具保持器的尺寸，因为工具保持器必须具有接口以接合扳手。因此，对工具保持器提供简化其中的工具的夹持的改进将是有益的。

发明内容

在一个实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电动工具包括：包括截头圆锥内表面部分的套筒、包括与内表面部分互补的截头圆锥外表面部分的夹头、被操作连接到马达以便通过马达旋转的弹簧底座以及弹簧。该弹簧包括被操作连接到夹头以使夹头朝着第一位置偏置的第一端部以及被相对于弹簧底座旋转固定的第二端部，在所述第一位置处外表面部分接合内表面部分。

在另一实施例中，工具保持系统被构造成绕着被插入工具保持系统中的作业工具的柄自上紧。工具保持系统包括第一保持架构件、多个滚子构件以及滚子托架。第一保持架构件包括第一多个细长槽，所述第一多个细长槽中的每一个具有向由第一保持架构件限定的第一柄接纳开口打开的第一端部以及并未向第一柄接纳开口打开的第二端部。所述多个滚子构件中的每个滚子构件可移动地位于第一多个细长槽中的相应的一个中。滚子托架包括与第一柄接纳开口对准的托架开口以及多个大体上圆筒形的通道。所述多个大体上圆筒形通道中的每一个（i）基本上平行于中心轴，（ii）接纳所述多个滚子构件中的相应的一个的一部分，以及（iii）被构造成防止各滚子构件相对于滚子托架周向地移动，同时允许各滚子构件在预定范围内相对于滚子托架径向地移动。

在另一实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电工工具包括第一单向离合器，其被相对于旋转电动工具的输出轴旋转固定，并限定第一柄接纳开口。旋转电动工具还包括对准组件，其包括与第一工具接纳开口对准的第二柄接纳开口。对准组件被构造成使被接纳在第一柄接纳开口内的作业工具的柄和第二柄接纳开口对准，并在被接纳柄上产生阻尼力。

在另一实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电动工具包括被相对于电动工具的输出轴旋转固定且包括具有纵轴的第一柄接纳开口的第一套环、相对于输出轴可移动且包括至少一个倾斜外表面的第二套环以及被可枢转地连接到第一套环的至少一个杆。所述至少一个杆包括被构造成接合所述至少一个倾斜外表面的第一端部以及位于第二端部处的凸轮。该凸轮延伸到第一柄接纳开口中，使得在输出轴在第一旋转方向上旋转时，所述至少一个倾斜外表面被抵靠着第一端部推进，从而将凸轮朝着轴推进。

附图说明

图1是用于将工具夹持在工具保持器中的具有弹簧的自紧式工具保持器的截面示意图。

图2A是用于将工具夹持在工具保持器中的具有滚子凹槽的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图2B是示出了滚子托架的图2A的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图2C是图2A的自紧式工具保持器的侧面透视图，用轮廓示出了滚子保持架以更好地示出滚子托架。

图3是被夹持在工具周围的图2A的自紧式工具保持器的顶视图。

图4是用于将工具夹持在工具保持器中的具有单向离合器的自紧式工具保持器的截面示意图。

图5A是处于锁定状态的图4的自紧式工具保持器的单向离合器的示意图。

图5B是处于解锁状态的图4的自紧式工具保持器的单向离合器的示意图。

图6是具有单向离合器和用于夹持工具保持器中的工具并居于中心的对准环的自紧式工具保持器的示意图。

图7是用于将工具夹持在工具保持器中的具有两个单向离合器的自紧式工具保持器的截面示意图。

图8是具有筒形凸轮的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图9是图8的自紧式工具保持器的筒形凸轮的底侧透视图。

图10是具有使楔形凸轮移动的凸轮套环的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图11是具有使螺纹楔移动的螺纹衬套的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图11A是图11的自紧式工具保持器的螺纹衬套和螺纹楔的截面详细视图。

图12是具有在输出轴的操作期间使楔形凸轮移动的凸轮套环的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图13是具有在输出轴的操作期间使楔形凸轮移动的凸轮套环和与内套环成一整体的杆的自紧式工具保持器的侧面透视图。

图14是具有在输出轴的操作期间将工具夹持在工具保持器中的筒形凸轮的自紧式工具保持器的侧面透视图。

具体实施方式

出于促进本文所述的本发明原理的理解的目的，现在将对在以下编写说明书中的附图和描述进行参考。通过该参考并不意图限制主题范围。本公开还包括对所示实施例的任何变更和修改，并且包括本文所属领域的技术人员正常地将想到的所述实施例的原理的更多应用。

如本文所使用的对“顺时针”和“逆时针”方向的任何参考指代朝着电动工具、向工具保持器中看的顺时针或逆时针方向。

图1描绘了用于旋转电动工具的自紧式工具保持器100。工具保持器100包括弹簧底座104、弹簧108、夹头112以及外壳116。弹簧底座104被操作连接至电动工具的输出轴并与之旋转固定在一起。弹簧底座104包括向外延伸凸缘120和向外壳中轴向地突出的圆筒形延伸部分124。弹簧108位于外壳内，轴向内端被固定到弹簧底座104的凸缘120。弹簧108缠绕在外壳116内的圆筒形延伸部分124内，在外壳116中轴向地延伸，使得弹簧108的轴向外端接触夹头112。在图1的实施例中，弹簧108称为“左缠绕”弹簧，由此意味着弹簧108相对于轴向固定内端的逆时针旋转使弹簧108的内径缩窄。夹头112包括有角度外截头圆锥表面128，其由于由弹簧108施加的轴向力而被迫与外壳116的内截头圆锥表面132接触。外壳116还在外壳116的外端中包括圆形开口140。

在操作中，作业工具150的柄152被插入外壳116的圆形开口140中。作业工具150在图1的视图中将夹头向下推动，将弹簧108压缩并使得夹头112能够随着夹头112的截头圆锥表面128从外壳116的截头圆锥表面132滑落而打开。一旦夹头112已被沿着外壳116推动向下远到足以使作业工具150通过夹头112的中心配合，作业工具150在工具保持器100中被向下推动直至柄152的末端接触弹簧底座104的圆筒形延伸部分124为止。然后弹簧108将夹头112朝着中心开口140推进，由于截头圆锥表面128和132的接合而将夹头112向内径向推动。夹头112绕着柄152上紧，并且使作业工具150在工具保持器100内径向地居于中心。

电动工具然后被激活，使弹簧底座104在逆时针方向180上旋转。响应于由电动工具产生的转矩，弹簧108在弹簧绕圈的方向上扭曲，减小弹簧108的内径。随着弹簧108的内径减小，弹簧绕圈的内表面夹持在柄152周围，增加柄152上的夹持力。随着工具保持器100的旋转速度增加且作业工具150开始在工件上执行作业，作业工具150的角速度相对于弹簧底座104的角速度减小。柄152在工具保持器100内滑动，在弹簧108的轴向外端上产生附加转矩，并且进一步减小弹簧108的内径。弹簧108的进一步减小的内径将柄152更紧密地夹持在工具保持器100中，阻止柄152进一步滑动并将作业工具150保持在工具保持器100中。

为了将作业工具150从工具保持器100移除，作业工具150在与方向180相反的方向上相对于工具保持器100扭曲。随着作业工具150相对于工具保持器100扭曲，反向转矩导致弹簧108的内径增加。由弹簧108产生的夹持力因此减小，使得用户能够将作业工具150从工具保持器100移除。

在图2A—2C和3中示出另一自紧式工具保持器200。工具保持器200包括具有多个细长槽208的外滚子保持架204、具有多个细长槽211的内滚子保持架210、多个滚子212（其中的每一个位于狭槽208中的一个和狭槽211中的一个内）、滚子托架214以及外壳216。滚子托架204和210是空心的且基本上圆筒形的，并且滚子保持架204和210限定基本上圆筒形柄接纳开口220，其纵向地延伸通过滚子保持架204和210的中心。内滚子保持架210被操作联接到并被构造成与被附接到的电动工具的输出轴270一起旋转。外壳216是基本上圆筒形，并且围绕滚子保持架204和210。外壳216通过锁定突出体224使得外壳216和滚子保持架204和210一起旋转而固定地附接到滚子保持架204和210。

细长槽208与外滚子保持架204的中心轴平行地至少部分地延伸通过外滚子保持架204。每个细长槽208纵向地定向，使得细长槽208的第一端部在径向上比细长槽208的第二端部更接近于中心轴。在所示实施例中，每个细长槽208的顺时针方向末端在径向上比逆时针方向末端更接近于外滚子保持架204的中心轴，但是在其它实施例中，狭槽的逆时针方向末端更接近于中心轴。细长槽208在第一端部处向柄接纳开口220打开，使得滚子212在柄152没有位于柄接纳开口220中的情况下部分地延伸到柄接纳开口220中。细长槽208的第二端部并未向柄接纳开口220打开。虽然所示实施例包括三个滚子和三个狭槽，其它实施例具有超过三个滚子和狭槽。内滚子保持架210的狭槽211被与外滚子保持架204的狭槽208基本上相同地构造，使得狭槽211在每个狭槽211的顺时针方向末端处在径向上更接近于内滚子保持架210的中心轴，并且狭槽211在第一末端处向柄接纳开口220打开，但在第二末端处并未向柄接纳开口打开。

滚子托架214位于内滚子保持架204与外滚子保持架210之间的外壳216内。滚子托架214基本上围绕中心开口220，并且包括向柄接纳开口220打开的三个大体上圆筒形通道224。大体上圆筒形通道224被构造成容纳滚子212并引导滚子212，使得滚子212能够仅在径向方向上相对于滚子托架214移动，同时防止滚子212在周向方向上的相对移动。弹簧（未示出）或其它偏置机构将滚子托架214在顺时针方向284上推进以将滚子212推入柄接纳开口220中。

在操作中，作业工具150的柄152被插入柄接纳开口220中，随着柄152被引入到柄接纳开口220中而在狭槽208和211内逆时针方向推动滚子212。在一个实施例中，用户使滚子托架在逆时针方向上转动以使滚子从柄接纳开口移开并促进工具的插入。弹簧或其它偏置机构使滚子托架214在方向284上扭曲，并且滚子托架214中的通道224在细长槽208和211内在方向284上推进滚子212。细长槽208和211将滚子212径向向内引导至与柄152接触以将柄152夹持在工具保持器200中。滚子托架214还确保滚子212围绕着柄152的圆周保持等间距以促进作业工具150在工具保持器200内居于中心。

工具保持器100被安装在其中的电动工具然后被激活，使电动工具的输出轴270、内滚子保持架210、外壳216以及外滚子保持架204在顺时针方向280上转动。随着滚子保持架204和210在方向280上旋转，由旋转产生的初始转矩导致滚子保持器204和210比滚子212更快地旋转，其然后朝着细长槽208和211的顺时针末端滑动。随着滚子212在细长槽208和211内移动，滚子212进一步压紧到柄152，增加由滚子212在柄152上施加的夹持力。

一旦作业工具150开始在工件上执行作业，作业工具150的角速度由于作业工具150作用在工件上的摩擦而相对于滚子保持架204和210的角速度被减小。被旋转固定到输出轴270的滚子保持架204和210因此在方向280上比柄152更快地旋转。作业工具150与滚子212的摩擦接触和及柄152和滚子保持架204和210的差分速度导致滚子212在狭槽208和211内朝着细长槽208和211的顺时针末端滑动或滚动，将滚子212更紧密地压紧到柄152上。由滚子212在柄152上施加的增加的压力将作业工具150更紧地夹持在柄接纳开口220中，使得柄152不再随着工具保持器200旋转而相对于工具保持器200滑动。

为了移除作业工具150，用户将外壳216在顺时针方向上转动，导致细长槽208和211绕着滚子212滑动，使得滚子212朝着细长槽208和211的逆时针末端移动。在某些实施例中，工具保持器被构造成使得用户将滚子托架相对于滚子保持架在逆时针方向上旋转，由于滚子保持架中的通道与滚子的接合而将滚子朝着内和外滚子保持架中的狭槽的逆时针末端推进。随着滚子212朝着细长槽208和211的逆时针末端移动，并且，结果不再在作业工具150上产生夹持力，滚子212径向地向外移动，远离柄152。用户然后在没有阻力的情况下将作业工具150从工具保持器200的中心开口220移除。

图4示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器300。工具保持器100包括底座304、弹簧308、夹头312、外壳316以及单向离合器320。底座304被操作连接到电动工具的输出轴并被构造成在方向380上随该输出轴一起旋转。底座304包括向外延伸凸缘324。单向离合器320位于被插入底座304与弹簧308之间的外壳内。弹簧308位于外壳316内，被抵靠着单向离合器320和夹头312支撑以将夹头312在轴向向外方向上推进。夹头312包括外截头圆锥表面328，其被弹簧308推进至与外壳316的内截头圆锥表面332接触。外壳316限定在外壳316的外端处并延伸通过外壳316的中心、弹簧308以及夹头312的中心柄接纳开口340。

在图5A和5B中详细地示出了单向离合器320。单向离合器包括外环344，其包括多个缺口348。偏置构件352在一端处在每个缺口348内被连接到外环344，并且滚子356被附接到每个偏置构件352的另一端。偏置构件352被构造成将滚子356推进至与在中心延伸通过单向离合器320的内孔358的作业工具150的柄152接触。在所示实施例中，偏置构件时螺旋形盘簧，但是在不同的实施例中使用其它偏置构件。

在操作中，作业工具150被插入到工具保持器300的中心开口340中，在图4的视图中将夹头312向下推动以使弹簧308压缩。夹头312随着夹头312的截头圆锥表面328从外壳316的截头圆锥表面332滑动向下而打开。一旦夹头312已被沿着外壳316推动向下远到足以使作业工具150通过夹头312的中心而配合，则作业工具150在工具保持器300中被向下推动，直至作业工具150的柄152进入单向离合器320为止。弹簧308将夹头312朝着中心开口340推进，其由于截头圆锥表面328和332的接合而将夹头312径向向内推动。夹头312绕着作业工具150上紧并使作业工具150在工具保持器300内径向地中心对准。另外，夹头312在钻头（bit）150的外表面上施加的夹持力产生摩擦阻尼力而禁止柄152由于单向离合器320的动态锁定和解锁而在离合器320内滑动。

旋转电动工具的马达然后被激活而使底座304、外壳316以及单向离合器320在方向380上旋转（图5A）。随着单向离合器320在方向380上旋转，单向离合器320的外环344的旋转将滚子356楔在缺口348的壁与柄152之间。因此，随着外环344在方向380上旋转，由滚子356产生轴向向内作用夹持力而将柄152牢固地夹持在工具保持器300中，使得作业工具150随着工具保持器300旋转。

为了将作业工具150从工具保持器300释放，用户将外壳316在与方向380相对的方向上转动，将单向离合器320在方向384上转动（图5B）。随着离合器320的外环344在方向384上转动，滚子356抵抗由偏置构件352产生的力随柄152一起移动。如同5B中所示，滚子356从与缺口348的壁的接触移开，并且结果不再产生将作业工具150保持在原位的夹持力。用户然后在没有阻力的情况下将作业工具150从工具保持器300移除。

在图6中示出另一自紧式工具保持器400。工具保持器400包括单向离合器420和对准环404。单向离合器420与参考图5A和5B所属的单向离合器320基本上相同。对准环404围绕单向离合器420并包括中心柄接纳开口408。在一个实施例中，对准环404由橡胶形成，但在其它实施例中使用其它材料。单向离合器420和对准环404被构造成随着旋转电动工具的输出轴440旋转。

在操作中，将作业工具150通过对准环404的柄接纳开口408插入单向离合器420中。对准环404使作业工具150在工具保持器400内轴向地居于中心。对准环404另外在作业工具150上产生阻尼力，其禁止作业工具150由于单向离合器420的动态锁定和解锁而在单向离合器420内滑动。用户然后激活旋转电动工具，并且随着输出轴440旋转，单向离合器420以与上文参考图图5A和5B所述的单向离合器320相同的方式操作以将柄152牢固地夹持在工具保持器400内。另外，一旦旋转电动工具被激活，则由单向离合器420产生的夹持力补充由对准环404提供的对准功能以保持作业工具150在工具保持器400内居于中心。

图7示出自紧式工具保持器500的另一实施例。工具保持器500包括第一单向离合器520和第二单向离合器524。第一单向离合器520被与上文参考图5A和5B所述的单向离合器320基本上相同地构造以使得能够实现作业工具150在工具保持器500内仅在方向580上的移动。第二单向离合器524与第一单向离合器520反向，使得第二单向离合器使得能够实现作业工具150在工具保持器内仅在方向584上的移动。工具保持器还包括扭力弹簧（未示出），其在单向离合器520与524之间产生旋转偏置力。

为了使用工具保持器500，用户将作业工具150的柄152通过单向离合器520和524的中心插入工具保持器500中。在一个实施例中，用户相对于第一单向离合器520旋转第二单向离合器524以减轻旋转偏置力并使得能够将工具插入离合器520和524中。在旋转工具150被插入工具保持器500中之后，由弹簧产生的旋转偏置力将离合器520和524相对于彼此在相反方向上推进，将离合器520和524两者上紧以将柄152夹持在固定位置上并使得工具保持器500能够将柄152夹持在工具保持器500中，无论旋转电动工具的旋转方向如何。随着旋转电动工具在方向580上被激活，电动工具的输出轴540转动，使第一和第二单向离合器520和524在方向580上旋转。作为响应，第一单向离合器520以与上文参考图5A和5B所述的单向离合器320类似的方式紧紧地夹持柄152。当电动工具在方向584上被激活时，第二单向离合器524紧紧地夹持柄152。当用户将电动工具去激活时，用户通过抵抗旋转偏置力将第二单向离合器524相对于第一单向离合器520转动来减轻离合器520和524的夹持力并将作业工具150从工具保持器500移除。

图8和9示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器600。工具保持器600包括扭力弹簧604、套环608、三个杆612以及筒形凸轮616。扭力弹簧604被插入电动工具上的支撑体（未示出）与筒形凸轮616之间。套环608包括多个狭槽624，并且其被固定地连接到旋转电动工具的马达，自紧式工具保持器600被安装在其上面。

杆612被围绕着工具保持器600基本上相等地间隔开。在所示实施例中，工具保持器600包括三个杆612，然而其它实施例包括超过三个杆。杆612每个具有第一末端区628和第二末端区632，其是圆形的且包括内夹持凸轮面636和枢轴开口637，其包括被固定到套环608的枢销（未示出）。夹持凸轮面636从轴向外部分处的枢轴开口637的中心开始具有较大半径。每个杆612的第二末端632延伸到套环608中的狭槽624中的相应的一个中。每个杆612的第一末端628在杆612的顺时针侧具有有斜面的侧面630。

筒形凸轮616被安装在套环608的外面并被构造成相对于套环608旋转。筒形凸轮616包括轴向内表面638和径向外凸轮表面640，其前缘限定前缘644。外凸轮表面640具有在相邻杆612之间的区域中在逆时针方向上逐渐地增加的外半径，并且具有与杆612中的每一个的顺时针末端直接相对的陡坡表面648。

在操作中，用户通过套环608插入作业工具150。插入作业工具150将杆612的圆形凸轮末端632向外推进以使得作业工具150能够通过杆612配合到套环608中。扭力弹簧604由于弹簧604与筒形凸轮616的下表面638之间的接合而在方向684上在筒形凸轮616上面施加转矩，使筒形凸轮616相对于套环608在方向684上扭曲。由于杆612的第二末端632被约束在套环608的狭槽624中，所以杆612仍被相对于套环608固定。因此，筒形凸轮616相对于杆612旋转，使得筒形凸轮外表面640的陡坡表面648接合杆612的斜表面630。筒形凸轮616的进一步旋转导致陡坡表面648将杆612的第一末端628径向向外推动，使杆612绕着筒形凸轮616的枢轴开口637枢转。杆612的第二末端632径向向内枢转，随着具有较大半径的夹持凸轮表面部分枢转至与作业工具150接触而抵靠着作业工具150将夹持凸轮面636上紧，以将作业工具150保持在工具保持器600中。用户然后将旋转电动工具激活以在工件上执行作业。

一旦电动工具被去激活，用户将筒形凸轮616在方向680上相对于套环608扭曲，使筒形凸轮外表面640的陡坡表面648从杆612的斜表面630分离。每个杆612的第一末端区628径向向内移动，使杆612绕着枢轴开口637枢转以随着具有较小半径的凸轮表面部分移回至与作业工具150接触而使杆612的第二末端区632径向向外移动，减小了由夹持表面636施加于作业工具150上的夹持力。用户然后将作业工具150从工具保持器600移除。

图10示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器700。工具保持器700包括扭力弹簧704、凸轮套环708、凸轮楔710、三个杆712（在图10中仅两个可见）以及内套环716。扭力弹簧704被插入电动工具上的支撑体（未示出）与凸轮套环708之间。凸轮套环708位于扭力弹簧704与凸轮楔710之间。凸轮套环708具有接合扭力弹簧704的下表面720以及延伸至与凸轮楔710接触并具有有角度表面728的凸轮突出体724。凸轮套环708部分地围绕电动工具的输出轴770，并且被旋转固定到电动工具的输出轴770。

凸轮楔710围绕着内套环716定位并包括凸轮突出体724部分地位于其中的凸轮凹部732以及外截头圆锥表面740。凸轮凹部732具有有角度表面736，其被构造成接合凸轮套环708的有角度表面728。凸轮楔710的外表面740的前向边缘限定前向边缘744。

杆712每个具有第一末端748和第二末端756。第一末端748每个包括倾斜下表面752，其抵靠着凸轮楔710的外截头圆锥表面740并被构造成抵靠着外截头圆锥表面740轴向地滑动。第二末端756是圆形的，并且包括内夹持凸轮面（未示出）和枢轴开口758，其包括被固定到内套环716的枢销（未示出）。夹持凸轮面从轴向外部分处的枢轴开口758的中心具有较大半径。杆712的第二末端756延伸到内套环716中而接触内套环716内的作业工具150。内套环716包括三个狭槽760，杆712的第二末端756位于其中。

在操作中，用户通过内套环716的中心插入作业工具150。插入作业工具150将杆712的圆形第二末端区756向外推进以使得作业工具150能够通过杆712配合到套环716中。扭力弹簧704由于弹簧704与凸轮套环708的下表面720之间的接合而在方向780上在筒形凸轮708上面施加转矩，使凸轮套环708相对于凸轮楔710在方向780上扭曲。凸轮套环708的有角度表面728接合凸轮楔710的有角度表面736，使得凸轮楔710的有角度表面736沿着凸轮套环708的有角度表面728滑动。作为响应，凸轮楔710在作业工具150的方向上相对于杆712轴向地移动。凸轮楔710的外截头圆锥表面740抵靠着杆712的倾斜表面752滑动，将杆712的第一末端748径向向外推动。杆712绕着枢轴开口758枢转，迫使具有较大半径的杆712的第二末端756的凸轮表面部分与作业工具150接触而压紧抵靠作业工具150并将作业工具150夹持在工具保持器700中。

一旦电动工具被去激活，用户将凸轮楔710在方向780上扭曲以将有角度表面728和736相互分离。凸轮楔710在远离作业工具150的方向上移动，并且杆712的第一末端748沿着外截头圆锥表面740滑动，随着第一末端748沿着外表面740滑动而径向向内移动。作为响应，杆712绕着枢轴开口758枢转以使杆712的第二末端756径向向外移动，减小由杆712施加于作业工具150上的夹持力。用户然后将作业工具150从工具保持器700移除。

图11和11A示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器800。工具保持器800包括扭力弹簧804、螺纹衬套808、螺纹楔810、三个杆812（在图11中仅两个可见）以及内套环816。扭力弹簧804被插入电动工具上的支撑体874与螺纹衬套808之间并被支撑在该支撑体874上面。螺纹衬套808位于扭力弹簧804与螺纹楔810之间。螺纹衬套808具有接合扭力弹簧804的端面820和在延伸到螺纹楔810中的螺纹衬套808的突出体822上限定的外螺纹821（图11A）。螺纹衬套808部分地围绕电动工具的输出轴870。

螺纹楔810围绕着内套环816定位，并且具有外截头圆锥表面840和具有内表面的凹部842，该内表面具有内螺纹843。凹部842被构造成容纳螺纹衬套808的突出体822，使得螺纹楔810的内螺纹842互补地接合螺纹衬套808的外螺纹821。在螺纹楔810的前端面846与外表面840的交叉处限定前边缘844。

杆812每个具有第一末端区848和第二末端区856。第一末端区848每个包括倾斜下表面852，其抵靠着螺纹楔810的外截头圆锥表面840定位并被构造成沿着外截头圆锥表面840轴向地滑动。第二末端区856是圆形的，并包括内夹持凸轮表面857和枢轴开口858，其包括被固定到内套环816的枢销859。夹持凸轮表面857从轴向外部分处的枢轴开口858的中心具有较大半径。夹持凸轮面857延伸到内套环816中而接触内套环816内的作业工具150。内套环816包括三个狭槽860,，杆812的第二末端区856位于其中。

在操作中，用户通过内套环816的中心插入作业工具150。插入作业工具150将杆812的圆形的第二末端856向外推进以使得作业工具150能够通过杆812配合到内套环816中。扭力弹簧804由于弹簧804与螺纹衬套808的下表面820的接合而在方向880上在螺纹衬套808上面施加转矩，使螺纹衬套808相对于螺纹楔810在方向880上扭曲。螺纹衬套808的外螺纹821接合螺纹楔810的内螺纹843，使得螺纹衬套808相对于螺纹楔810在方向880上的旋转将螺纹楔810在方向888上朝着作业工具150推进。螺纹楔810的外截头圆锥表面840抵靠着杆812的倾斜表面852滑动，将杆812的第一末端区848径向向外推动。杆812绕着枢销859枢转，其使杆812的第二末端区856旋转，使得具有较大半径的凸轮面857的部分压紧抵靠作业工具150以将作业工具150夹持在工具保持器800中。用户然后将电动工具激活以用作业工具150在工件上执行作业。

一旦电动工具被去激活，用户将螺纹衬套808在与方向880相对的方向上相对于螺纹楔810扭曲。螺纹衬套808和螺纹楔810各自的螺纹821、843使螺纹楔810在与方向888相对的方向上相对于螺纹衬套808和杆812移动，并且杆812的第一末端848沿着外截头圆锥表面840滑动，随着第一末端区848沿着外表面840滑动而径向向外移动。作为响应，杆812绕着枢销859枢转以减小由杆812的夹持表面857施加于作业工具150上的夹持力。用户然后将作业工具150从工具保持器800移除。

图12示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器900。工具保持器90包括凸轮套环908、凸轮楔910、三个杆912以及内套环916。凸轮套环908部分地围绕电动工具的输出轴970，并且被旋转固定到电动工具的输出轴970。凸轮套环908包括凸轮突出体924，其轴向地延伸到凸轮楔910并具有有角度表面928。

凸轮楔910围绕内套环916的一部分并被构造成相对于内套环916轴向地滑动。凸轮楔910包括朝着凸轮套环908延伸的凸轮延伸部分932以及具有限定前向边缘944的前向边缘的外截头圆锥表面940。凸轮延伸部分932具有有角度表面936，其被构造成接合凸轮套环908的有角度表面928。

杆912每个具有第一末端区948和第二末端区956。每个杆912的第一末端区948具有倾斜下表面952，其抵靠着被构造成相对于凸轮楔910轴向地滑动的凸轮楔910的外截头圆锥表面940定位。每个杆912的第二末端区956是圆形的，并且包括内夹持凸轮面（未示出）和枢轴开口958，被固定到内套环916的枢销（未示出）位于其中。夹持凸轮表面从轴向外部分处的枢轴开口958的中心具有较大半径。杆912的第二末端956延伸到内套环916中而接触内套环916内的作业工具150。内套环916包括三个狭槽960，其中的每一个容纳杆912中的一个的第二末端区956。凸轮楔910、杆912以及内套环916全部被相互旋转固定，并且凸轮楔910、杆912以及内套环916可相对于输出轴970和凸轮套环908旋转。

在操作中，用户通过内套环916的中心插入作业工具150。插入作业工具150将杆912的圆形第二末端区956向外推进以使得作业工具150能够通过杆912配合到套环916中。用户然后激活电动工具以使输出轴970在方向980上旋转，其也使凸轮套环908在方向980上旋转。凸轮套环908的有角度表面928旋转至与凸轮楔910的有角度表面936接合，使得凸轮楔910的有角度表面936沿着凸轮套环908的有角度表面928滑动。作为响应，凸轮楔910在作业工具150的方向上被推进。凸轮楔910的外截头圆锥表面940抵靠着杆912的倾斜表面952滑动，将杆912的第一末端区940径向向外推动。杆912绕着枢轴开口958枢转，其使杆912的第二末端区956移动，使得具有较大半径的凸轮面部分压紧抵靠作业工具150而将作业工具150夹持在工具保持器900中。

用户然后将作业工具150压入工件中以在工件上执行作业，导致相对于电动工具的输出轴970减小的作业工具150的角速度。已连接凸轮楔910和被夹持到作业工具150的杆912的角速度与作业工具150的角速度相对应地减小。凸轮套环908以在输出轴970的速度下的持续旋转增加由凸轮套环908的有角度表面928抵靠着凸轮楔910的有角度表面936施加的力，导致有角度表面936抵靠着有角度表面928滑动以在作业工具150的方向上进一步推动凸轮楔910。凸轮楔910的外截头圆锥表面940在杆912下面滑动，将杆912的第一末端区948径向向外推进并使杆912绕着枢轴开口958进一步枢转以使具有较大半径的凸轮面部分更紧地移动到作业工具150中。杆912因此施加增加的夹持力，其随着旋转电动工具被使用而将作业工具150牢固地保持在工具保持器900中。

一旦电动工具被去激活，用户将凸轮楔910在方向980上扭曲以使有角度表面928和936相互分离。在一个实施例中，作业工具150、内套环916以及凸轮楔910的惯性随着输出轴970和凸轮套环908停止旋转而将有角度表面932从有角度表面928分离。凸轮楔910在远离作业工具150的方向上移动，并且杆912的第一末端区948沿着外截头圆锥表面940滑动，随着第一末端区948沿着外表面940滑动而径向向内移动。作为响应，杆912绕着枢轴开口958枢转以使夹持凸轮面移动，使得由杆912施加于作业工具150上面的夹持力减小。用户然后将作业工具150从工具保持器900移除。

图13描绘了用于旋转电动工具的自紧式工具保持器1000的另一实施例。工具保持器1000包括凸轮套环1008、凸轮楔1010、三个杆1012以及内套环1016。凸轮套环1008部分地围绕电动工具的输出轴1070，并且被旋转固定到电动工具的输出轴1070。凸轮套环1008包括凸轮突出体1024，其从凸轮套环1008轴向地延伸以接触凸轮楔1010并具有有角度表面1028。

凸轮楔1010围绕内套环1016的一部分并包括在凸轮套环1008的方向上轴向地延伸的凸轮延伸部分1032以及外截头圆锥表面1040，其轴向外边缘限定前向边缘1044。凸轮延伸部分1032具有有角度表面1036，其被构造成凸轮套环1008的有角度表面1028。

杆1012每个具有第一末端区1048和第二末端区1056。每个杆1012的第一末端区1048具有倾斜下表面1052，其抵靠着被构造成相对于凸轮楔1010轴向地滑动的凸轮楔1010的外截头圆锥表面1040定位。每个杆1012的第二末端区1056被固定连接到内套环1016。每个杆1012的第二末端区1056包括内夹持凸轮面（未示出）和枢轴开口1058，被固定到内套环1016的枢销（未示出）位于其中。夹持凸轮表面从轴向外部分处的枢轴开口1058的中心具有较大半径。杆1012的第二末端1056延伸到内套环1016中而接触内套环1016内的作业工具150。凸轮楔1010、杆1012以及内套环1016全部被相互旋转固定，并且凸轮楔1010、杆1012以及内套环1016可相对于输出轴1070和凸轮套环1008旋转。

在操作中，用户通过内套环1016的中心插入作业工具150。用户然后激活电动工具以使输出轴1070在方向1080上旋转，其也使凸轮套环1008在方向1080上旋转。凸轮套环1008的有角度表面1028旋转至与凸轮楔1010的有角度表面1036接合，使得凸轮楔1010的有角度表面1036沿着凸轮套环1008的有角度表面1028滑动。作为响应，凸轮楔1010在作业工具150的方向上轴向地移动。凸轮楔101的外截头圆锥表面1040抵靠着杆1012的倾斜表面1052轴向地滑动，将杆1012的第一末端区1048径向向外推动。杆1012绕着枢轴开口1058枢转，其迫使杆1012的夹持表面移动，使得具有较大半径的部分移动至与作业工具接触，夹持到作业工具150中以将作业工具150紧紧地保持在工具保持器1000中。

用户然后将作业工具150压入工件中以在工件上执行作业，导致作业工具150的角速度相对于电动工具的输出轴1070减小。连接的凸轮楔1010和杆1012的角速度与作业工具150的角速度相对应地减小。凸轮套环1008在输出轴1070的速度下的持续旋转增加由凸轮套环1008的有角度表面1028抵靠着凸轮楔1010的有角度表面1036施加的力，导致有角度表面1036抵靠着有角度表面1028滑动，在作业工具150的方向上进一步推动凸轮楔1010。凸轮楔1010的外截头圆锥表面1040抵靠着杆1012的倾斜表面1052轴向地滑动，将杆1012的第一末端区1048向外推进，使杆1012绕着枢轴开口1058进一步枢轴以将夹持表面更紧地压入套环1016中，并且增加施加于作业工具150上的夹持力以将作业工具150牢固地保持在工具保持器中。

一旦电动工具被去激活，用户将凸轮楔1010在方向1080上扭曲以使有角度表面1028和1036相互分离。在某些实施例中，作业工具150、内套环1016以及凸轮楔1010的惯性随着输出轴1070和凸轮套环1008停止旋转而将凸轮楔1010的有角度表面1032从凸轮套环1008的有角度表面1028分离。凸轮楔1010在远离作业工具150的方向上移动，并且杆1012的第一末端区1048沿着外截头圆锥表面1044滑动，随着第一末端区1048沿着外表面1044轴向地滑动而径向向内移动。作为响应，杆1012绕着枢轴开口1058枢转以使杆1012的夹持凸轮面移动，使得施加于作业工具150的夹持力被减小。用户然后将作业工具150从工具保持器1000移除。

图14示出用于旋转电动工具的另一自紧式工具保持器1100。工具保持器1100包括套环1108、三个杆1112（在图14中仅两个杆可见）以及筒形凸轮1116。套环1108具有多个狭槽1124，并被构造成用于独立于筒形凸轮1116而旋转。

杆1112围绕着工具保持器1100基本上相等地间隔开。杆1112每个具有第一末端1128和第二末端1132，其是圆形的并包括与上文参考图9所述的夹持表面636类似的夹持表面（未示出）。杆1112的第二末端区1132延伸到套环1108中的狭槽1124中以将杆1112和套环1108旋转联接。每个杆1112的第二末端区1132是圆形的，并且包括内夹持凸轮面（未示出）和枢轴开口1158，被固定到内套环1116的枢销（未示出）位于其中。夹持凸轮表面从轴向外部分处的枢轴开口1158的中心具有较大半径。杆1112的第二末端1132延伸到内套环1116中而接触内套环1116内的作业工具150。每个杆1112的第一末端1128具有接触筒形凸轮1116的内表面1130。

筒形凸轮1116被固定地安装到马达输出轴1170外面。筒形凸轮1116被与图8和9的实施例的筒形凸轮616基本上相同地构造。筒形凸轮1116包括外凸轮表面1140，其前缘限定前向边缘1144。外凸轮表面1140就有在相邻杆1112之间在逆时针方向上逐渐地增加的外半径。

在操作中，用户通过套环1108插入作业工具150。插入作业工具150将杆1112的圆形末端1132向外推进以使得作业工具150能够通过杆1112配合到套环1108中。用户然后激活旋转电动工具以使输出轴1170和筒形凸轮1116在方向1180上旋转。由于套环1108和杆1112违背旋转固定到筒形凸轮1116，所以筒形凸轮1116相对于杆1112在方向1180上旋转。作为响应，筒形凸轮1116的外表面1140在顺时针方向上在杆1112的第一末端区1128的内表面1130下面滑动。外表面1140的在逆时针方向上增加的半径导致杆1112的第一末端区1128径向向外移动。杆1112的第二末端区1132绕着枢轴开口1158枢转，使得具有较大半径的夹持表面的部分抵靠着作业工具150夹持杆1116的第二末端区1132并将作业工具150保持在工具保持器1100。

随着用户抵靠着工件压紧作业工具150以在工件上执行作业，工具的在方向1180上的旋转速度相对于输出轴1170的旋转速度减小。筒形凸轮1116在方向1180上比杆1112、套环1108一起作业工具150更快地移动。随着筒形凸轮1116相对于杆1112旋转，杆1112的内表面1130抵靠着筒形凸轮1116的外表面1140滑动，使筒形凸轮1116相对于杆1112在方向1180上移动，并将杆1112的第一末端区1128沿着筒形凸轮1116的外表面1140的斜坡进一步向外推进。杆1112的第二末端区1132绕着枢轴开口1058进一步枢转以抵靠着作业工具150更紧地夹持杆1116的第二末端区1132。

一旦电动工具被去激活，用户将筒形凸轮1116在与方向1180相对的方向上相对于套环1108扭曲，以使筒形凸轮外表面1140相对于杆1112的斜表面1130滑动，使杆1112的第一末端区1128径向向内移动。杆1112绕着枢轴开口1158枢转以使杆1112的夹持表面移动，使得具有较小半径的夹持表面部分接触作业工具，减小由夹持表面1136施加于作业表面150上的夹持力。用户然后将作业工具150从工具保持器1000移除。

将认识都的是在许多其它不同的系统、应用或方法中可以理想地将上述及其它特征和功能的变体或其替代方案组合。随后可由技术人员实现意图被本公开涵盖的各种目前未预见或未预期的替代方案、修改、变更或改进。

Claims (20)

1.一种旋转电动工具，包括：

套筒，其包括截头圆锥内表面部分；

夹头，其包括与所述内表面部分互补的截头圆锥外表面部分；

弹簧底座，其被操作连接到马达以用于通过该马达旋转；以及

弹簧，其包括被操作连接到所述夹头以使所述夹头朝着外表面部分在该处接合内表面部分的第一位置偏置的第一端部以及被相对于所述弹簧底座旋转固定的第二端部。

2.根据权利要求1所述的旋转电动工具，其中：

所述旋转电动工具被构造成使得所述马达使所述弹簧底座在逆时针方向上旋转；

所述弹簧是左旋弹簧；

所述弹簧限定尺寸被确定为在其中接纳作业工具的柄的内径；以及

所述内径与由所述内表面部分限定的开口对准。

3.根据权利要求1所述的旋转电动工具，还包括：

单向离合器，其被相对于所述弹簧底座旋转固定并包括尺寸被确定为接纳作业工具的柄的内孔。

4.根据权利要求3所述的旋转电动工具，其中，所述单向离合器包括：

空心圆筒形构件，其（i）被相对于所述电动工具的输出轴旋转固定，（ii）限定柄接纳开口，其纵向地延伸通过所述空心圆筒形构件并被构造成接纳作业工具的柄，以及（iii）包括在所述空心圆筒形构件的内表面中限定的多个缺口；

多个滚动构件；以及

多个偏置构件，所述多个偏置构件中的每个各自的偏置构件被支撑在所述多个缺口中的各自的缺口中并被构造成施加将所述多个滚动构件中的各自的滚动构件朝着柄接纳开口推进的偏置力，使得输出轴和空心圆筒形构件在第一旋转方向上的旋转促使所述多个滚动构件中的每一个被楔在所述柄与所述各自的缺口的表面之间以将柄夹持在空心圆筒形构件中。

5.一种工具保持系统，包括：

第一保持架构件，其包括第一多个细长槽，所述第一多个细长槽中的每一个具有向由第一保持架构件限定的第一柄接纳开口打开的第一端部以及并未向第一柄接纳开口打开的第二端部；

多个滚子构件，所述多个滚子构件中的每个滚子构件可移动地位于所述第一多个细长槽中的各自的一个中；

滚子托架，其包括与第一柄接纳开口对准的托架开口以及多个大体上圆筒形通道，所述多个大体上圆筒形通道中的每一个（i）基本上平行于中心轴，（ii）接纳所述多个滚子构件中的各自的一个的一部分，以及（iii）被构造成防止各自的滚子构件相对于滚子托架周向地移动，同时允许各自的滚子构件在预定范围内相对于滚子托架径向地移动。

6.根据权利要求6所述的工具保持系统，其中，所述滚子托架被旋转地偏置，使得所述多个滚子构件中的每一个被朝着所述各第一多个细长槽的第一端部偏置。

7.根据权利要求5所述的工具保持系统，还包括：

第二保持架构件，其包括第二多个细长槽，所述第二多个细长槽中的每一个具有向由第二保持架构件限定的第二柄接纳开口打开第三端部以及未向第二柄接纳开口打开的第四端部，其中，所述第二多个细长槽中的每一个大体上与所述第一多个细长槽中的各自的一个轴向地对准。

8.一种旋转电动工具，包括：

第一单向离合器，其被相对于旋转电动工具的输出轴被旋转固定并限定第一柄接纳开口；以及

对准组件，其包括与第一工具接纳开口对准的第二柄接纳开口，所述对准组件被构造成使被接纳在第一柄接纳开口内的作业工具的柄与第二柄接纳开口对准，并在被接纳柄上产生阻尼力。

9.根据权利要求8所述的旋转电动工具，其中，所述对准组件包括：

套筒，其包括截头圆锥内表面部分；

夹头，其包括与所述内表面部分互补的截头圆锥外表面部分；以及

弹簧，其包括第一端部，该第一端部被操作连接到所述夹头以将所述夹头朝着第一位置偏置，在该第一位置处，所述外表面部分接合所述内表面部分。

10.根据权利要求9所述的旋转电动工具，其中，所述第一单向离合器包括：

空心圆筒形构件，其（i）被相对于所述电动工具的输出轴旋转固定，（ii）限定柄接纳开口，其纵向地延伸通过所述空心圆筒形构件并被构造成接纳作业工具的柄，以及（iii）包括在空心圆筒形构件的内表面中限定的多个缺口；

多个滚动构件；以及

多个偏置构件，所述多个偏置的每个相应偏置构件被支撑在所述多个缺口中的各自的缺口中并被构造成施加将所述多个滚动构件中的各自的滚动构件朝着柄接纳开口推进的偏置力，使得输出轴和空心圆筒形构件在第一旋转方向上的旋转促使所述多个滚动构件中的每一个被楔在所述柄与所述各自的缺口的表面之间以将作业工具夹持在空心圆筒形构件中。

11.根据权利要求8所述的旋转电动工具，其中，所述对准组件包括：橡胶对准环。

12.根据权利要求9所述的旋转电动工具，还包括：

第二单向离合器，其被相对于所述旋转电动工具的输出轴旋转固定，并限定与第一柄接纳开口对准的第三柄接纳开口，其中，所述第一单向离合器被构造成当所述输出轴在第一方向上旋转时夹持所述柄，并且所述第二单向离合器被构造成当所述输出轴在与第一方向相对的第二方向上旋转时夹持所述柄。

13.根据权利要求12所述的旋转电动工具，其中，所述第二单向离合器包括：

空心圆筒形构件，其（i）被相对于所述电动工具的输出轴旋转固定，（ii）限定柄接纳开口，其纵向地延伸通过所述空心圆筒形构件并被构造成接纳作业工具的柄，以及（iii）包括在空心圆筒形构件的内表面中限定的多个缺口；

多个滚动构件；以及

多个偏置构件，所述多个偏置的每个各自的偏置构件被支撑在所述多个缺口中的各自的缺口中并被构造成施加将所述多个滚动构件中的各自的滚动构件朝着柄接纳开口推进的偏置力，使得输出轴和空心圆筒形构件在第一旋转方向上的旋转促使所述多个滚动构件中的每一个被楔在所述柄与所述各自的缺口的表面之间以将作业工具夹持在空心圆筒形构件中。

14.一种旋转电动工具，包括：

第一套环，其被相对于电动工具的输出轴旋转固定，并包括具有纵轴的第一柄接纳开口；

第二套环，其可相对于所述输出轴移动并包括至少一个倾斜外表面；以及

至少一个杆，其被枢轴连接到第一套环并包括被构造成接合所述至少一个倾斜外表面的第一端部以及位于第二端部处的凸轮，该凸轮延伸到第一柄接纳开口中，使得当所述输出轴在第一旋转方向上旋转时，所述至少一个倾斜外表面推进抵靠所述第一端部，从而将凸轮朝着轴推进。

15.根据权利要求14所述的旋转电动工具，其中：

所述至少一个杆包括多个杆；

所述至少一个倾斜外表面包括多个凸轮区，每个凸轮区与所述多个杆中的相应的一个相关联，所述凸轮区中的每一个从第一径向位置延伸至从第一径向位置径向向外的第二径向位置。

16.根据权利要求15所述的旋转电动工具，其中：

所述多个杆中的每一个包括与关联凸轮区相对的有斜面的侧面。

17.根据权利要求16所述的旋转电动工具，还包括：

偏置构件，其被构造成将所述第二套环旋转偏置，使得所述凸轮区被朝着关联的相对的有斜面的侧面偏置。

18.根据权利要求14所述的旋转电动工具，还包括第三套环，其中：

所述第三套环可绕着纵轴相对于输出轴旋转；

所述第二套环被相对于输出轴绕着纵轴可旋转地固定；

所述第三套环包括至少一个第一凸轮区；以及

所述第二套环包括至少一个第二凸轮区，所述至少一个第二凸轮区与所述至少一个第一凸轮区相对，使得第三套环在第一方向上绕着纵轴的旋转抵靠着所述至少一个第二凸轮区推进所述至少一个第一凸轮区，从而使第三套环沿着纵轴偏置。

19.根据权利要求18所述的旋转电动工具，还包括：

偏置构件，其被构造成使第三套环在第一方向上旋转偏置。

20.根据权利要求19所述的旋转电动工具，其中：

所述至少一个第一凸轮区包括第三套环的螺纹部分；以及

所述至少一个第二凸轮区包括第二套环的螺纹部分。