CN107378006B - 一种主轴自锁机构和配置该机构的钻类工具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种主轴自锁机构以及配置该机构的钻类工具，其中主轴自锁机构包括齿轮箱，该齿轮箱中设置有：行星盘,与所述行星盘同轴布置的止动圈,同轴设置在止动圈内的锁块,设于锁块、行星盘和止动圈之间的自锁销；锁块可轴向移动地装配于所述齿轮箱中，且齿轮箱中安装有对锁块施加朝向所述行星盘方向的轴向弹力的弹性元件，所述行星盘朝向所述锁块那一侧的端面上固定设置有公凸台，所述锁块朝向所述行星盘那一侧的端面上固定设置有与所述公凸台相配合的母凸台。本申请可降低钻类工具的刹车噪音，提高了人机使用感受，提升了产品的品味。

Description

一种主轴自锁机构和配置该机构的钻类工具

技术领域

本申请涉及钻类工具领域，具体涉及一种主轴自锁机构和配置该机构的钻类工具。

背景技术

公开号为US6702090美国专利公开了一种带主轴自锁机构的钻类工具，其在工具从正常使用转数降低至主轴自锁刹车时，其原理为：由于采用电子刹车，电机侧即行星盘侧转速降低速度大于输出轴侧，在输出轴相对锁块相对旋转α°(α°为旋转配合间隙)后，输出轴有带动锁块与缓冲弹片继续发生相对转动的趋势，但此时缓冲弹片的卡爪嵌在行星盘的凹槽内，相对转动的趋势因受到卡爪的阻力而减缓，此减缓趋势将使输出轴侧转速下降并延时使自锁销卡死，卡爪受力压缩爬坡滑至行星盘的另一凹槽内,自锁销在受到锁块与止动圈的共同作用而实现刹车。此结构成功的关键在卡爪在受到外力时在行星盘的两个凹槽移动，降低自锁销被卡死实现刹车时,锁块与止动圈的相对转动速度。

除上述专利所公开的这种钻类工具以外，现有钻类工具的刹车方案在使用过程中都存在以下问题：即机器工作停止主轴自锁实现刹车功能时，由于主轴自锁没有缓冲结构，锁块、自锁销、止动圈三个零件相对转速较大，自锁销瞬间被锁块与止动圈卡死，导致自锁销与止动圈、锁块发生猛烈撞击而发出“咔、咔”的异音。此异音严重影响操作者的使用感受，降低产品品味。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，本申请提出一种新型结构的主轴自锁机构，同时还提出一种配置有这种主轴自锁机构的钻类工具，以有效降低钻类工具的刹车噪音，提高了人机使用感受，提升了产品的品味。

本申请的技术方案是：一种主轴自锁机构，包括齿轮箱，该齿轮箱中设置有：

行星盘,

与所述行星盘同轴布置、且与所述齿轮箱固定的止动圈,

同轴设置在所述止动圈内的锁块,以及

设于所述锁块、行星盘和止动圈之间的自锁销；

所述锁块可轴向移动地装配于所述齿轮箱中，且所述齿轮箱中安装有对所述锁块施加朝向所述行星盘方向的轴向弹力的弹性元件，所述行星盘朝向所述锁块那一侧的端面上固定设置有公凸台，所述锁块朝向所述行星盘那一侧的端面上固定设置有与所述公凸台相配合的母凸台。

本申请这种主轴自锁机构在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述公凸台和所述母凸台均分别设置有三个，而且三个所述公凸台和三个所述母凸台均以所述行星盘的中轴线为中心沿圆周方向均匀分布。

在所述行星盘远离所述锁块的那一侧设置有固定在所述齿轮箱内的限位垫片。

所述公凸台和所述母凸台上成型有相配配合的斜面。

所述弹性元件是一个被弹性夹设在所述锁块和所述齿轮箱之间的弹垫。

所述弹垫和所述锁块之间夹设有防护垫片。

一种钻类工具，包括工具外壳和设于该工具外壳内的齿轮箱，所述齿轮箱中设置有：

通过太阳齿轮和行星齿轮与所述电机传动连接的行星盘，

与所述行星盘同轴布置的止动圈,

同轴设置在所述止动圈内的锁块,

设于所述锁块、行星盘和止动圈之间的自锁销，以及

与所述锁块同轴连接、且穿入所述行星盘中的输出轴；

所述锁块可轴向移动地装配于所述齿轮箱中，且所述齿轮箱中安装有对所述锁块施加朝向所述行星盘方向的轴向弹力的弹性元件，所述行星盘朝向所述锁块那一侧的端面上固定设置有公凸台，所述锁块朝向所述行星盘那一侧的端面上固定设置有与所述公凸台相配合的母凸台。

本申请这种钻类工具在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述公凸台和所述母凸台均分别设置有三个，而且三个所述公凸台和三个所述母凸台均以所述行星盘的中轴线为中心沿圆周方向均匀分布。

所述弹性元件是被弹性夹设在所述锁块和所述齿轮箱之间的弹垫。

所述公凸台和所述母凸台上成型有相配配合的斜面。

本申请具有以下有益效果：本申请这种用于钻类工具的主轴自锁机构可有效降低了工具的刹车噪音，提高了人机使用感受，提升了产品的品味。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍：

图1为本申请实施例中主轴自锁机构的结构示意图；

图2为本申请实施例中锁块的结构示意图；

图3为本申请实施例中主轴自锁机构处于非自锁状态时的截面结构示意图；

图4为本申请实施例中主轴自锁机构处于自锁状态时的截面结构示意图；

其中：1-行星盘，1a-公凸台，2-止动圈，3-锁块，4-自锁销，5-输出轴，6-防护垫片，3a-母凸台,7-齿轮箱，8-弹性元件，9-限位垫片，10-行星齿轮。

具体实施方式

图1至图4示出了本申请这种主轴自锁机构在钻类工具中的一个具体应用例，与传统钻类工具(比如公开号为US6702090美国专利)相同的是，该工具也包括工具外壳(图中未画出)，工具外壳中设置有齿轮箱7以及提供动力的电机，该电机的电机轴通过太阳齿轮和行星齿轮10连接一行星盘1，行星盘1旋转设置在齿轮箱7内，止动圈2与工具外壳相对固定，而且止动圈2与行星盘1同轴布置，而且止动圈2内设置有锁块3，锁块3同轴连接输出轴5。具体地，输出轴5的横截面为非圆形状，锁块3的中部开设有与输出轴截面形状和尺寸相同的非圆孔，输出轴5穿设在锁块3中部的所述非圆孔中，从而使二者在圆周方向相对固定。并且，行星盘1的中部也开设有一个比输出轴5截面尺寸更大的非圆孔，输出轴5穿入该行星盘1的非圆孔中。前述锁块3、止动圈2和行星盘1之间设置有六颗自锁销4。自锁销4、锁块3、止动圈2、行星盘1四者之间并非完全紧固配合，而是可以在一定范围内相对移动。

上述止动圈2、锁块3、行星盘1和自锁销4均设置在齿轮箱7中，其中止动圈2与齿轮箱7相固定。

本实施例的关键改进在于：锁块3可轴向移动地装配于齿轮箱7中，即锁块3与齿轮箱7在并非完全固定的。并且齿轮箱7中安装有弹性元件8，该弹性元件8对锁块3施加朝向行星盘6方向的轴向弹力。行星盘1朝向锁块3那一侧的端面上固定设置有三个公凸台1a，锁块3朝向所述行星盘1那一侧的端面上固定设置有与公凸台1a相配合的三个母凸台3a。而且三个公凸台1a和三个母凸台3a均以行星盘1的中轴线为中心沿圆周方向均匀分布。

本申请中所说的“轴向”，如无特别说明，均是以行星盘为参照。

参照图3所示，正常工作时，电机运行而通过太阳齿轮和行星齿轮带动行星盘1绕自身轴线转动，行星盘1上的三个轴向延伸的凸起(图中未标注)分别推动其中三个自锁销4逆时针移动，当行星盘1转动某一角度而使其中部的非圆孔孔壁抵靠在输出轴5的平壁面(如图1)上后，就会通过行星盘1直接带动输出轴5转动，锁紧块3跟随输出轴5一同转动。此时，行星盘1和锁紧块3相对静止，六个自锁销4均处在锁块3和止动圈2之间的宽大空间中，锁块3和止动圈2不会锁死，故而锁块3能够在输出轴5的带动下一直处于转动状态。

参照图4所示，在该工具主轴自锁发生作用的过程中，由于电机侧(即行星盘侧)的电子刹车使得行星盘1的转速下降较快，而输出轴5侧(即锁块侧)的转动惯量较大，所以行星盘1和锁块3之间存在相对转动的趋势(因输出轴5会带动锁块3同步转动)，此时行星盘1与锁块3的转速差较大。而本实施例中，由于行星盘1上的公凸台1a与锁块3上母凸台3a的存在，会阻碍两者发生相对转动，减小两者转速差。当行星盘1与锁块3相对转动时，公凸台1a和母凸台3a相互抵触，从而使得公凸台1a对母凸台3a施加远离行星盘方向的轴向推力，在该轴向推力的作用下，锁块3产生远离行星盘1方向的轴向移动并压缩弹性元件8。母凸台3a爬过公凸台1a，通过公、母凸台相互阻碍，降低了行星盘1与锁块3的相对转速，即锁块3相对制动圈2的转速也得到有效降低，而产生刹车噪音“咔咔”声的噪音源即为锁块3、自锁销4、止动圈3三个零件的撞击声，所以降低上述三零件的转速差即可有效降低刹车噪音，通过上述推理可以看出通过公凸台1a和母凸台3a的作用，明显降低了锁块、自锁销、止动圈三个零件的相对转速。当锁块的母凸台3a越过行星盘上的公凸台1a后，锁块3(在输出轴的惯性带动下)相对行星盘1的转动角度为θ°，锁块3相对行星盘1的转动角度为θ°，锁块3的转动会拨动相应的三个自锁鞋4移动至锁块3和止动圈2之间的狭小空间中，从而使得这三个自锁销4被卡死在止动圈2和锁块3之间，锁块3和止动圈4相对静止，输出轴5停止转动，发生主轴(即输出轴5)自锁作用。

上述工作原理也可参照公开号为US6702090美国专利。

为了保证在上述自锁过程中，母凸台3a能够顺利跨过公凸台1a，本实施例中的公凸台1a和母凸台3a上成型有相配配合的斜面，该斜面可以是平斜面，也可以是弧形斜面或球面形斜面。

为了防止在工作过程中行星盘1产生轴向移动，本实施例在行星盘1远离锁块3的那一侧设置有一限位垫片9，该限位垫片9固定在齿轮箱7内。

上述弹性元件8可以是各种结构形式，比如弹簧、橡胶等。具体在本实施例中，该弹性元件8是一个被弹性夹设在锁块3和齿轮箱7之间的弹垫。

为了防止弹垫与锁块3直接接触，而划伤锁块3的结构，本实施例在锁块3和弹垫之间夹设有一块垫片6。

本实施例中，公凸台1a一体形成于行星盘1上，即二者为一体结构。当然，我们也可以将公凸台1a和行星盘1设置成分体连接结构，比如：将公凸台1a设置成与行星盘1螺纹固定的螺钉。

本实施例中，母凸台3a一体形成于锁块3上，即二者为一体结构。当然，我们也可以将母凸台3a和锁块3设置成分体连接结构，比如：将母凸台3a设置成与锁块3螺纹固定的螺钉。

需要说明的是，上述公凸台1a和母凸台3a的数量并不局限于三个，也可以设置成一个、两个或者四个等等。不过，为了保证公、母凸台对刹车噪音的降低效果，一般最好设置两个以上的公凸台1a和母凸台3a。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主轴自锁机构，包括齿轮箱(7)，该齿轮箱(7)中设置有：

行星盘(1),

与所述行星盘(1)同轴布置的止动圈(2),

同轴设置在所述止动圈(2)内的锁块(3),以及

设于所述锁块(3)、行星盘(1)和止动圈(2)之间的若干自锁销(4)；

其特征在于：

所述锁块(3)可轴向移动地装配于所述齿轮箱(7)中，且所述齿轮箱(7)中安装有对所述锁块(3)施加朝向所述行星盘(1)方向的轴向弹力的弹性元件(8)，所述行星盘(1)朝向所述锁块(3)那一侧的端面上固定设置有公凸台(1a)，所述锁块(3)朝向所述行星盘(1)那一侧的端面上固定设置有与所述公凸台(1a)相配合的母凸台(3a)。

2.根据权利要求1所述的主轴自锁机构，其特征在于，所述公凸台(1a)和所述母凸台(3a)均分别设置有三个，而且三个所述公凸台(1a)和三个所述母凸台(3a)均以所述行星盘(1)的中轴线为中心沿圆周方向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的主轴自锁机构，其特征在于，在所述行星盘(1)远离所述锁块(3)的那一侧设置有固定在所述齿轮箱(7)内的限位垫片(9)。

4.根据权利要求1所述的主轴自锁机构，其特征在于，所述公凸台(1a)和所述母凸台(3a)上成型有相配合的斜面。

5.根据权利要求1所述的主轴自锁机构，其特征在于，所述弹性元件(8)是一个被弹性夹设在所述锁块(3)和所述齿轮箱(7)之间的弹垫。

6.根据权利要求5所述的主轴自锁机构，其特征在于，所述弹垫和所述锁块(3)之间夹设有防护垫片(6)。

7.一种钻类工具，包括工具外壳和设于该工具外壳内的齿轮箱(7)，以及电机，所述齿轮箱(7)中设置有：

通过太阳齿轮和行星齿轮(10)与所述电机传动连接的行星盘(1)，

与所述行星盘(1)同轴布置的、且与所述齿轮箱(7)固定的止动圈(2),

同轴设置在所述止动圈(2)内的锁块(3),

设于所述锁块(3)、行星盘(1)和止动圈(2)之间的若干自锁销(4)，以及

与所述锁块(3)同轴连接、且穿入所述行星盘(1)中的输出轴(5)；

其特征在于：

所述锁块(3)可轴向移动地装配于所述齿轮箱(7)中，且所述齿轮箱(7)中安装有对所述锁块(3)施加朝向所述行星盘(1)方向的轴向弹力的弹性元件(8)，所述行星盘(1)朝向所述锁块(3)那一侧的端面上固定设置有公凸台(1a)，所述锁块(3)朝向所述行星盘(1)那一侧的端面上固定设置有与所述公凸台(1a)相配合的母凸台(3a)。

8.根据权利要求7所述的钻类工具，其特征在于，所述公凸台(1a)和所述母凸台(3a)均分别设置有三个，而且三个所述公凸台(1a)和三个所述母凸台(3a)均以所述行星盘(1)的中轴线为中心沿圆周方向均匀分布。

9.根据权利要求7所述的钻类工具，其特征在于，所述弹性元件(8)是被弹性夹设在所述锁块(3)和所述齿轮箱(7)之间的弹垫。

10.根据权利要求7所述的钻类工具，其特征在于，所述公凸台(1a)和所述母凸台(3a)上成型有相配合的斜面。

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