CN106584370B - 传动机构以及具有该传动机构的扭矩输出工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动机构以及具有该传动机构的扭矩输出工具，其中，传动机构包括：主轴、驱动件、锁圈和锁定件；驱动件能驱动主轴以第一轴线为轴转动，锁圈围绕主轴，锁定件设置于锁圈和主轴之间；锁圈形成有具有第一半径的第一圆柱面，主轴形成有具有第二半径的第二圆柱面，锁定件形成有：外接触面和内接触面；外接触面能与第一圆柱面接触，内接触面能与第二圆柱面接触；在锁定件转动至第一位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和第二圆柱面接触使锁定件锁定主轴；在锁定件转动至第二位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和第二圆柱面间隙配合使锁定件释放主轴。该传动机构能够实现自驱动件向主轴的单向传递扭力。

Description

传动机构以及具有该传动机构的扭矩输出工具

技术领域

本发明涉及一种传动机构，具体涉及一种扭矩输出工具中的传动机构。

背景技术

诸如电钻、螺丝批等类型的扭矩输出工具被广泛的使用，该类工具通常包括：外壳、马达、传动机构以及输出轴，其中输出轴即用于输出扭力。在设计该类工具时，出于对马达、用户的安全考虑，以及希望用户能够快速方便的更换工作附件，通常会在该类工具中设置一个只允许动力自马达向输出轴传递的轴锁机构。

图1示出了现有的一种作用于输出轴11的轴锁机构100，该轴锁机构100包括：拨片12、轴锁环13和轴锁销14。

拨片12围绕输出轴11设置，拨片12还设有能使得输出轴11穿过的扁位孔（图未标），对应的，输出轴11形成有与扁位孔配合的扁位结构，拨片12的外周还形成有多个工作平面121。轴锁环13围绕拨片12设置，轴锁环13的内圈形成有一个完整的圆柱面131。轴锁销14为一个圆柱体，轴锁销14设置于拨片12的工作平面121和轴锁环13的圆柱面131之间。其中，拨片12的工作平面121与轴锁环13的圆柱面131之间的距离从一端到另一端先增大后减小，这样，当轴锁销14移动至工作平面121的靠近两端处时，能够锁定拨片12以及输出轴11的转动；而当轴锁销14移动至工作平面121的远离两端处时，输出轴11能够自由转动，从而实现扭矩输出工具的单向传递扭力的功能。

但是，以上所述的现有的轴锁机构100中，轴锁销14为外周是一个完整的圆形的圆柱体，受限于整个轴锁机构100的尺寸，圆柱体的半径相对较小，这样使得轴锁销14的接触应力较大，长期使用后容易造成轴锁机构100的失效；而且由于输出轴11需要设置有扁位结构，降低了输出轴11的强度；再者，轴锁销14的数量受到拨片12的工作平面121的限制，因而其自锁强度的提高也受到了限制。

发明内容

一种传动机构，包括：主轴、驱动件、锁圈和锁定件；驱动件能驱动主轴以第一轴线为轴转动，锁圈被设置成围绕主轴，锁定件设置于锁圈和主轴之间；其中，锁圈形成有具有第一半径的第一圆柱面，主轴形成有具有第二半径的第二圆柱面，锁定件形成有：外接触面和内接触面；外接触面被设置为能与第一圆柱面接触，内接触面被设置为能与第二圆柱面接触；在锁定件转动至第一位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和第二圆柱面接触使锁定件锁定主轴；在锁定件转动至第二位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和第二圆柱面间隙配合使锁定件释放主轴。

进一步地，在垂直于第一轴线的第一平面内，当锁定件转动至第一位置时，外接触面与第一圆柱面的接触点和内接触面与第二圆柱面的接触点之间的距离大于等于第一半径与第二半径的差值；且在该第一平面内，当锁定件转动至第二位置时，外接触面距离第一圆柱面最近的最近点和内接触面距离第二圆柱面最近的最近点之间的距离小于第一半径与第二半径的差值。

进一步地，在第一平面内，外接触面包括一段具有第一圆心的第一圆弧，内接触面包括一段具有第二圆心的第二圆弧；锁定件的外接触面和内接触面还分别设置于一个平行于第一轴线的第二平面的两侧，且第一圆心被设置于第二平面靠近内接触面的一侧，第二圆心被设置于第二平面靠近外接触面的一侧。

进一步地，锁定件还关于第二平面对称。

进一步地，驱动件形成有至少两个拨块；锁定件设置于相邻的两个拨块之间，拨块能驱动锁定件以第一轴线为轴转动。

进一步地，锁定件还包括：第一连接面和第二连接面；第一连接面在一侧连接外接触面和内接触面，第二连接面在另一侧连接外接触面和内接触面；拨块还形成有：第一驱动面和第二驱动面；第一驱动面能与位于拨块一侧的锁定件的第一连接面接触，第二驱动面能与位于拨块另一侧的锁定件的第二连接面接触。

另一种传动机构，包括：主轴、驱动件、锁圈和锁定件；驱动件能驱动主轴以第一轴线为轴转动，锁圈被设置成围绕主轴，锁定件设置于锁圈和主轴之间；其中，锁圈形成有具有第一半径的第一圆柱面，主轴形成有向主轴的第一轴线凹陷的凹槽；锁定件形成有：外接触面和内接触面；外接触面被设置为能与第一圆柱面接触，内接触面被设置为能至少部分嵌入凹槽内；在锁定件转动至第一位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和凹槽的槽底接触使锁定件锁定主轴；在锁定件转动至第二位置时，外接触面和内接触面分别与第一圆柱面和凹槽的槽底间隙配合使锁定件释放主轴。

进一步地，在垂直于第一轴线的第一平面内，外接触面包括一段具有第一圆心的第一圆弧，内接触面包括一段具有第二圆心的第二圆弧；锁定件的外接触面和内接触面还分别设置于一个平行于第一轴线的第二平面的两侧，且第一圆心被设置于第二平面靠近内接触面的一侧，第二圆心被设置于第二平面靠近外接触面的一侧。

一种扭矩输出工具，包括壳体和原动机，原动机设置于壳体内，该扭矩输出工具还包括以上所述的传动机构。

进一步地，传动机构至少包括一个行星轮系，驱动件为行星轮系中能相对壳体转动的行星轮架。

该传动机构能够实现自驱动件向主轴的单向传递扭力，且其中主轴的强度得到了保证，锁定件的自锁力得到了提高。

附图说明

图1是现有的一种作用于输出轴的轴锁机构的平面结构示意图；

图2是一个实施例的扭矩输出工具的结构示意图；

图3是图2中的部分传动机构的结构示意图；

图4是图3所示结构的爆炸图；

图5是图4中的驱动件与主轴处于一种配合位置时的截面图；

图6是图4中的驱动件与主轴处于另一种配合位置时的截面图；

图7是图3所示结构沿a-a线的截面图，图中锁定件释放主轴；

图8是图3所示结构沿a-a线的截面图，图中锁定件锁定主轴；

图9是图3中的锁定件的截面图；

图10是另一个实施例的扭矩输出工具中的传动机构的截面图。

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。

图2所示的扭矩输出工具200至少包括：壳体21、开关22、原动机23、传动机构24以及输出机构（图未标）。

为了方便说明，扭矩输出工具200以一个电钻作为实例；当然扭矩输出工具200也可以是其它能输出扭力的工具，比如螺丝批、或者兼具螺丝批和电钻功能的多功能工具。

壳体21用于容纳扭矩输出工具200内的各部件，壳体21可以包括把手部211和容纳部212。把手部211用于供用户握持，容纳部212形成容纳各部件的容纳空间；开关22可以安装于把手部211上。用户在握持把手部211时，能够相对方便的触发开关22，该开关22可以被设置为用于启动该扭矩输出工具200的主开关。

原动机23容纳于壳体21内，用于将能量源提供的能量转换成动力输出至传动机构24，具体的，该原动机23例如可以为电机。

传动机构24设置在原动机23和输出机构之间，用于降低原动机23输出至输出机构的转速。输出机构可以直接输出动力至待作业的工件；输出机构也可以连接一个工具附件，通过工具附件驱动工件，从而实现扭矩输出工具200的工具功能。

以下具体介绍传动机构24的结构和工作原理：

如图3和图4所示，传动机构24包括：行星轮系（图未标）、驱动件25、锁圈26、锁定件27和主轴28。其中，行星轮系的数目可以为一级也可以为多级，驱动件25可以由靠近主轴28的一级行星轮系中的行星轮架形成。

行星轮系大致设置于原动机23和主轴28之间，行星轮系可以包括：太阳轮29、行星轮31、内齿圈32以及行星轮架，对于最靠近主轴28的行星轮系而言，其中的行星轮架可以和驱动件25是同一个零部件。

太阳轮29能被原动机23驱动以第一轴线A为轴转动，太阳轮29可以被原动机23直接驱动，当然也可以在太阳轮29和原动机23之间进一步的设置另外一级或者多级行星轮系。行星轮系中的行星轮31的个数至少为两个，多个行星轮31均匀的分布在太阳轮29的周围并分别与太阳轮29构成相互啮合。内齿圈32围绕行星轮31设置，并能与每个行星轮31啮合。驱动件25的一侧形成有安装销251，安装销251的数目与行星轮31的个数相对应，安装销251用于使得行星轮31可转动的安装至驱动件25。

当太阳轮29以第一轴线A为轴转动时，行星轮31自转的同时还在内齿圈32内以第一轴线A为轴公转，从而带动驱动件25也以第一轴线A为轴转动，进而驱动件25驱动主轴28以第一轴线A为轴转动。

为了驱动主轴28，驱动件25还包括主体部252，主体部252大致呈现一个圆盘式的结构。主体部252的一侧形成以上所说的安装销251、另一侧形成拨块253。如图4和图5所示，驱动件25的主体部252还形成有一个驱动孔252a，主轴28形成有能伸入驱动孔252a并与驱动孔252a配合的结构。

具体而言，如图4至图6所示，主轴28形成有一个扁位结构281，驱动孔252a总体可以认为是由一个与主轴28的扁位结构281的截面形状相同的扁位孔自转过一定角度（该角度决定了驱动件25与主轴28相对转动的预设角度的大小）而形成的。更具体的，驱动孔252a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，圆弧边的半径等于主轴28的扁位结构281中圆弧的半径，但是圆弧边的弧度大于主轴28的扁位结构281中圆弧的弧度。驱动孔252a的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相交的直线段组成，该直线段的长度大致为主轴28中的扁位结构281中的直线边长度的一半。

驱动件25对主轴28构成配合时，驱动孔252a分属于不同折线边的两个直线段对主轴28构成接触，而在主轴28相对驱动件25转动时，主轴28即能暂时离开接触位置而自由的转动一定角度后到达驱动孔252a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28能相对驱动件25转动一定角度以脱开配合位置。

驱动件25另一侧形成的拨块253用于与锁定件27配合，驱动锁定件27以第一轴线A为轴转动。

如图4和图7所示，锁圈26围绕主轴28设置，锁圈26和主轴28之间形成有容置空间，锁定件27和驱动件25的拨块253均位于锁圈26和主轴28之间所形成的容置空间处。对于一个驱动件25而言，拨块253的数目至少为2个，例如可以为5个。锁定件27设置于相邻的两个拨块253之间，锁定件27的数目可以与拨块253的数目对应，例如也可以为5个，多个锁定件27和多个拨块253大致呈圆形间隔排列。

具体的，锁圈26大致呈环形，锁圈26的内周形成有第一圆柱面261，该第一圆柱面261具有第一半径。主轴28与锁圈26对应的部位处的外周形成有第二圆柱面282，第二圆柱面282具有第二半径。锁定件27和拨块253均设置于第一圆柱面261和第二圆柱面282之间。

锁定件27包括：外接触面271、内接触面272、第一连接面273和第二连接面274，其中，外接触面271和内接触面272分别设置在锁定件27相对的两端。外接触面271相对内接触面272靠近锁圈26的第一圆柱面261设置，外接触面271还能够与第一圆柱面261接触。内接触面272相对外接触面271靠近主轴28的第二圆柱面282设置，内接触面272还能够与第二圆柱面282接触。第一连接面273在一侧连接外接触面271和内接触面272，第二连接面274在另一侧连接外接触面271和内接触面272，从而使得锁定件27在垂直于第一轴线A的第一平面（附图7中的纸面方向）内大致呈现出一个腰型结构的截面。

拨块253形成有第一驱动面253a和第二驱动面253b，第一驱动面253a能与位于拨块253一侧的锁定件27的第一连接面273接触，第二驱动面253b能与位于拨块253另一侧的锁定件27的第二连接面274接触，并通过它们之间的接触使得拨块253能驱动锁定件27以第一轴线A为轴转动。

这样，当驱动件25先转动时，驱动件25在驱动主轴28转动的同时能够通过拨块253也驱动锁定件27与主轴28同步转动，如图7所示，此时锁定件27转动至第二位置，锁定件27的外接触面271和内接触面272分别与第一圆柱面261和第二圆柱面282间隙配合，从而锁定件27释放主轴28的转动，主轴28能够以第一轴线A为轴转动从而实现扭力的正向传递。而当主轴28先转动时，首先主轴28相对驱动件25能够在一个预设角度内转动，并在该预设角度内转动的同时驱动锁定件27也转动，如图8所示，此时的锁定件27转动至第一位置，锁定件27的外接触面271和内接触面272分别与第一圆柱面261和第二圆柱面282接触，从而通过它们之间的接触锁定主轴28的转动，进而实现自主轴28向驱动件25的扭力传递被截止。

其中，锁定件27通过自身的转动实现与锁圈26和主轴28的接触和脱离接触，这样，锁定件27能够直接与主轴28接触，无需在锁定件27和主轴28之间设置其它零部件，增大了主轴28的外径，从而能够消除主轴28强度短板的问题；而且锁定件27的数量也不再受到如现有技术中的工作平面的个数的限制，从而可以设置多个锁定件27，提高自锁力。

具体的，如图9所示，在第一平面内，锁定件27被第一平面所截得的图形中，外接触面271为一段具有第一圆心C1的第一圆弧，内接触面272为一段具有第二圆心C2的第二圆弧，第一连接面273为一段分别连接第一圆弧和第二圆弧的同侧的第一直线段，第二连接面274为一段分别连接第一圆弧和第二圆弧的另一侧的第二直线段。

锁定件27还关于一个平行于第一轴线A且垂直于第一平面的第二平面对称，外接触面271和内接触面272分别设置于第二平面的两侧。其中，第一圆弧的第一圆心C1设置于第二平面靠近内接触面272的一侧，第二圆弧的第二圆心C2设置于第二平面靠近外接触面271的一侧。也即是说，第一圆弧和第一圆心C1设置在第二平面的两侧，第二圆弧和第二圆心C2也设置在第二平面的两侧。

这样，如图9中的虚线L1和L2所示，其中L1为经过第一圆心C1和第二圆心C2并与第一圆弧和第二圆弧相交的线段，L2为L1以一点旋转一定角度后的线段，从图中不难看出，L2并没有与第一圆弧和第二圆弧相交。也即是说，对于锁定件27而言，第一圆弧和第二圆弧的对应两点之间的连线是逐渐发生变化的，且第一圆弧的中点和第二圆弧的中点之间的连线最短。

因此，在第一平面内，当锁定件27转动至图8中的第一位置时，外接触面271与第一圆柱面261接触，内接触面272与第二圆柱面282接触，且外接触面271与第一圆柱面261接触的接触点和内接触面272与第二圆柱面282接触的接触点之间的距离大于等于第一圆柱面261的第一半径和第二圆柱面282的第二半径之间的差值，从而实现锁定件27对主轴28的转动的锁定；而当锁定件27转动至图7所示的第二位置时，外接触面271与第一圆柱面261间隙配合，内接触面272与第二圆柱面282间隙配合，外接触面271距离第一圆柱面261最近的最近点和内接触面272距离第二圆柱面282最近的最近点之间的距离小于第一半径和第二半径的差值，最理想的状态是，此时第一圆弧的中点为距离第一圆柱面261最近的最近点，第二圆弧的中点为距离第二圆柱面282最近的最近点，两个中点之间的连线最短，且小于第一半径和第二半径的差值，从而锁定件27释放主轴28的转动。

锁定件27通过设置对应的第一圆弧和第二圆弧来实现对主轴28的锁定和释放，那么第一圆弧和第二圆弧的所对应的圆弧半径可以设置的相当大，这样将大大提高接触点曲率半径，从而降低接触应力，减少对锁定件27的磨损。

如图10所示为另一个实施例的扭矩输出工具中的传动机构24’结构。在本实施例中，驱动件25’、锁圈26’的结构与第一实施例中的相同，区别仅在于：锁定件27’的具体结构以及主轴28’与锁定件27’配合处的结构。

以下主要介绍本实施例与图2至图9的实施例中的区别之处，未作具体介绍之处可以认为是与图2至图9中的实施例是相同的。

其中，主轴28’上形成有能使得锁定件27’部分嵌入的凹槽283’，凹槽283’向主轴28’的第一轴线凹陷。锁定件27’的外接触面271’能与锁圈26’的第一圆柱面261’接触，内接触面272’能部分嵌入至凹槽283’内。同样的，在垂直于第一轴线的第一平面内，外接触面271’包括一段具有第一圆心的第一圆弧，内接触面272’包括一段具有第二圆心的第二圆弧，外接触面271’和内接触面272’设置在垂直于第一平面的第二平面的两侧，且第一圆心被设置在第二平面靠近内接触面272’的一侧，第二圆心被设置在第二平面靠近外接触面271’的一侧。

这样，当锁定件27’转动至第一位置时，外接触面271’和内接触面272’分别与第一圆柱面261’和凹槽283’的槽底接触使锁定件27’锁定主轴28’；在锁定件27’转动至第二位置时，外接触面271’和内接触面272’分别与第一圆柱面261’和凹槽283’的槽底间隙配合使锁定件27’释放主轴28’。其具体的锁定和释放的原理与图2至图9中的实施例相同，不再赘述。

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)

1.一种传动机构，包括：

主轴；

驱动件，能驱动所述主轴以第一轴线为轴转动；

其特征在于：

所述传动机构还包括：

锁圈，被设置成围绕所述主轴；

锁定件，设置于所述锁圈和所述主轴之间；

其中，

所述锁圈形成有：

第一圆柱面，具有第一半径；

所述主轴形成有：

第二圆柱面，具有第二半径；

所述锁定件形成有：

外接触面，被设置为能与所述第一圆柱面接触；

内接触面，被设置为能与所述第二圆柱面接触；

在所述锁定件转动至第一位置时，所述外接触面和所述内接触面分别与所述第一圆柱面和所述第二圆柱面接触使所述锁定件锁定所述主轴；在所述锁定件转动至第二位置时，所述外接触面和所述内接触面分别与所述第一圆柱面和所述第二圆柱面间隙配合使所述锁定件释放所述主轴。

2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于：

在垂直于所述第一轴线的第一平面内，当所述锁定件转动至所述第一位置时，所述外接触面与所述第一圆柱面的接触点和所述内接触面与所述第二圆柱面的接触点之间的距离大于等于所述第一半径与所述第二半径的差值；且在该第一平面内，当所述锁定件转动至所述第二位置时，所述外接触面距离所述第一圆柱面最近的最近点和所述内接触面距离所述第二圆柱面最近的最近点之间的距离小于所述第一半径与所述第二半径的差值。

3.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于：

在所述第一平面内，所述外接触面包括一段具有第一圆心的第一圆弧，所述内接触面包括一段具有第二圆心的第二圆弧；

所述锁定件的所述外接触面和所述内接触面还分别设置于一个平行于所述第一轴线的第二平面的两侧，且所述第一圆心被设置于所述第二平面靠近所述内接触面的一侧，所述第二圆心被设置于所述第二平面靠近所述外接触面的一侧。

4.根据权利要求3所述的传动机构，其特征在于：

所述锁定件还关于所述第二平面对称。

5.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于：

所述驱动件形成有至少两个拨块；所述锁定件设置于相邻的两个所述拨块之间，所述拨块能驱动所述锁定件以所述第一轴线为轴转动。

6.根据权利要求5所述的传动机构，其特征在于：

所述锁定件还包括：

第一连接面，在一侧连接所述外接触面和所述内接触面；

第二连接面，在另一侧连接所述外接触面和所述内接触面；

所述拨块还形成有：

第一驱动面，能与位于所述拨块一侧的所述锁定件的第一连接面接触；

第二驱动面，能与位于所述拨块另一侧的所述锁定件的第二连接面接触。

7.一种传动机构，包括：

主轴；

驱动件，能驱动所述主轴以第一轴线为轴转动；

其特征在于：

所述传动机构还包括：

锁圈，被设置成围绕所述主轴；

锁定件，设置于所述锁圈和所述主轴之间；

其中，

所述锁圈形成有：

第一圆柱面，具有第一半径；

所述主轴形成有：

凹槽，向所述主轴的所述第一轴线凹陷；

所述驱动件的一侧形成有拨块，所述驱动件形成有至少两个拨块；

所述锁定件设置于相邻的两个所述拨块之间，所述拨块驱动所述锁定件以所述第一轴线为轴转动；

锁定件形成有：

外接触面，被设置为能与所述第一圆柱面接触；

内接触面，被设置为能至少部分嵌入所述凹槽内；

在所述锁定件转动至第一位置时，所述外接触面和所述内接触面分别与所述第一圆柱面和所述凹槽的槽底接触使所述锁定件锁定所述主轴；在所述锁定件转动至第二位置时，所述外接触面和所述内接触面分别与所述第一圆柱面和所述凹槽的槽底间隙配合使所述锁定件释放所述主轴。

8.根据权利要求7所述的传动机构，其特征在于：

在垂直于所述第一轴线的第一平面内，所述外接触面包括一段具有第一圆心的第一圆弧，所述内接触面包括一段具有第二圆心的第二圆弧；

所述锁定件的所述外接触面和所述内接触面还分别设置于一个平行于所述第一轴线的第二平面的两侧，且所述第一圆心被设置于所述第二平面靠近所述内接触面的一侧，所述第二圆心被设置于所述第二平面靠近所述外接触面的一侧。

9.一种扭矩输出工具，包括壳体和原动机，所述原动机设置于所述壳体内，其特征在于：所述扭矩输出工具还包括权利要求1至8任意一项所述的传动机构。

10.根据权利要求9所述的扭矩输出工具，其特征在于：所述传动机构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壳体转动的行星轮架。