CN111148603B - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动工具。电动工具包括：驱动轴，其由电机旋转驱动，输出轴，其可安装前端工具，扭矩传递机构，其将通过上述驱动轴的旋转产生的扭矩传递到上述输出轴，以及离合器机构，其被设置在上述电机与上述扭矩传递机构之间；上述扭矩传递机构具有磁力耦合器，该磁力耦合器具有被连结于上述驱动轴侧的驱动磁体构件、以及被连结于上述输出轴侧的从动磁体构件；上述离合器机构将通过上述驱动轴的旋转产生的扭矩传递到上述驱动磁体构件，而不将上述驱动磁体构件从上述从动磁体构件接受的扭矩传递到上述驱动轴。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及将通过驱动轴的旋转而产生的扭矩传递到输出轴，从而使前端工具旋转的电动工具。

背景技术

专利文献1公开了一种拧紧工具，其包括扭矩离合器机构，该扭矩离合器机构在电机的旋转轴连结有作为减速机构的行星齿轮机构，并通过随着负载扭矩的増大而使行星齿轮机构中的环形齿轮空转，从而切断到输出轴的动力传递。此外，专利文献2公开了一种撞击旋转工具，其在驱动轴介由凸轮机构而安装有锤部，且在输出轴上施加有预定值以上的负载时，锤部会给到砧部旋转方向的打击撞击，从而使输出轴旋转。

[现有技术文献]

[非专利文献]

专利文献1:日本特开2015-113944号公报

专利文献2:日本特开2005-118910号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

现有的电动工具采用将电机的旋转扭矩机械地传递到输出轴的构造，因此，在使用时会产生噪音。尤其是在机械方式的撞击旋转工具中，通过锤部对砧部的打击来产生撞击扭矩，因此，撞击声会变得非常大。因此，以往，期待可维持撞击扭矩且静音性优异的电动工具的开发。

本发明鉴于这样的状况而完成，其目的在于提供一种可维持传递扭矩且静音性优异的电动工具。

[用于解决技术课题的技术方案]

为了解决上述问题，本发明的一个方案的电动工具包括：驱动轴，其由电机旋转驱动；输出轴，其可安装前端工具；扭矩传递机构，其将通过驱动轴的旋转而产生的扭矩传递到输出轴；以及离合器机构，其被设置在电机与扭矩传递机构之间。扭矩传递机构具有磁力耦合器，该磁力耦合器具有：驱动磁体构件，其被连结于驱动轴侧；以及从动磁体构件，其被连结于输出轴侧。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电动工具的构成的一例的图。

图2是表示磁力耦合器的内部构造的一例的图。

图3是用于说明磁力耦合器的状态转换的图。

图4的(a)及图4的(b)是表示被构成为具有一对单向离合器的离合器机构的例子的图。

图5是表示磁力耦合器的另一例子的图。

具体实施方式

图1表示本发明的实施方式的电动工具1的构成的一例。电动工具1为以电机2为驱动源的旋转工具，包括：驱动轴4，其由电机2旋转驱动；输出轴6，其可安装前端工具；扭矩传递机构5，其将通过驱动轴4的旋转产生的扭矩传递到输出轴6；以及离合器机构8，其被设置在电机2与扭矩传递机构5之间。离合器机构8将通过驱动轴4的旋转产生的扭矩介由连结轴9而传递到扭矩传递机构5，而连结轴9被构成为不会将从扭矩传递机构5接受的扭矩传递到驱动轴4的机械要素即可。针对离合器机构8的作用，将在后面进行叙述。

在电动工具1中，电力由被内置于电池包的电池13供给。电机2由电机驱动部11驱动，电机2的旋转轴的旋转被减速器3减速并被传递到驱动轴4。离合器机构8将驱动轴4的旋转扭矩介由连结轴9而传递到扭矩传递机构5。

实施方式的扭矩传递机构5具有可进行非接触的扭矩传递的磁力耦合器20。

图2是表示磁力耦合器20的内部构造的一例的图。图2表示具有内转子及外转子的圆筒形的磁力耦合器20的切去了一部分的立体截面。在内转子的圆筒外周面及外转子的圆筒内周面，分别沿周向交替且相邻地配置有S极及N极。磁力耦合器20利用磁力，将通过驱动轴4的旋转产生的扭矩传递到输出轴6，从而实现扭矩传递中的优异的静音性。在图2中示出了8极型的磁力耦合器20，但并不被限定于该极数。

磁力耦合器20具有：驱动磁体构件21，其被连结于驱动轴4侧；从动磁体构件22，其被连结于输出轴6侧；以及分隔壁23，其被配置在驱动磁体构件21及从动磁体构件22之间。在实施方式的磁力耦合器20中，驱动磁体构件21为内转子，从动磁体构件22为外转子，但是也可以是，驱动磁体构件21为外转子，从动磁体构件22为内转子。

内转子即驱动磁体构件21的外周面构成交替配置有S极磁体21a及N极磁体21b的磁体面21c。此外，外转子即从动磁体构件22的内周面构成交替配置有S极磁体22a及N极磁体22b的磁体面22c。在磁体面21c及磁体面22c中，磁极的配置间距角度被设定为相等。

驱动磁体构件21及从动磁体构件22被以使磁体面21c及磁体面22c相对的方式同轴地配置。在相对方向上，由于S极磁体21a与N极磁体22b、N极磁体21b与S极磁体22a的吸引力的作用，驱动磁体构件21及从动磁体构件22的相对位置关系被确定。

控制部10具有控制电机2的旋转的功能。操作开关12为由用户操作的触发开关，控制部10根据操作开关12的操作来控制电机2的接通/关断，并且将与操作开关12的操作量相应的驱动指示供给到电机驱动部11。电机驱动部11根据从控制部10供给的驱动指示来控制电机2的施加电压，从而调整电机转速。

由于采用了磁力耦合器20，电动工具1能够进行非接触的扭矩传递，并且能够提高作为工具的静音性。此外，通过在磁体面21c中将S极及N极交替且相邻地配置，并在磁体面22c中将S极及N极交替且相邻地配置，从而与将S极及N极间隔开地配置的情况相比，磁力耦合器20得以传递较大的扭矩。

以下，针对将电动工具1构成为撞击旋转工具的情况进行说明。

撞击旋转工具具有间歇性地向输出轴6附加旋转方向的撞击力的功能。因此，在实施方式中，使构成扭矩传递机构5的磁力耦合器20具有对输出轴6附加间歇性的旋转撞击力的功能。磁力耦合器20通过使作用于驱动磁体构件21的磁体面21c与从动磁体构件22的磁体面22c之间的磁力发生变化，从而对输出轴6附加间歇性的旋转撞击力。

在磁力耦合器20中，当未作用可传递的最大扭矩以上的负载扭矩时，驱动磁体构件21与从动磁体构件22会实质上维持着旋转方向的相对位置地同步旋转。然而，当螺丝构件不断拧紧，超过磁力耦合器20可传递的最大扭矩的负载扭矩作用于输出轴6侧时，从动磁体构件22会变得无法追随驱动磁体构件21。称该驱动磁体构件21与从动磁体构件22未同步的状态为“失步”。实施方式的磁力耦合器20因失步而变得可对输出轴6附加间歇性的旋转撞击力。

图3是用于说明磁力耦合器20的状态转换的图。在图3中，示出了4极型的磁力耦合器20中的驱动磁体构件21与从动磁体构件22的旋转方向的位置关系。另外，磁体S1、S2、以及磁体N1、N2为驱动磁体构件21中的S极磁体21a、N极磁体21b，磁体S3、S4、以及磁体N3、N4为从动磁体构件22中的S极磁体22a、N极磁体22b。

状态ST1表示如下的状态：驱动磁体构件21由电机2旋转驱动，驱动磁体构件21与从动磁体构件22维持着相对的同步位置地一同旋转。另外，在同步旋转中，从动磁体构件22追随驱动磁体构件21的旋转而旋转，因此从动磁体构件22的相位相对于驱动磁体构件21的相位而略迟。

状态ST2表示从动磁体构件22即将无法追随驱动磁体构件21前的状态。在螺丝构件的拧紧操作中，当超过磁力耦合器20可传递的最大扭矩的负载扭矩施加于输出轴6时，被连结在输出轴6侧的从动磁体构件22的旋转会停止，驱动磁体构件21相对于从动磁体构件22而开始空转。

状态ST3为失步状态，表示作用于驱动磁体构件21与从动磁体构件22之间的排斥磁力成为最大的状态。在从状态ST2到状态ST3期间，驱动磁体构件21通过驱动轴4而旋转。状态ST4处于失步状态，表示驱动磁体构件21利用磁体的吸引力而比电机2使驱动轴4旋转的速度更高速地旋转的状态。

针对磁体S1进行说明，在状态ST3中，在磁体S1与磁体S3之间，作用有最大的排斥磁力。从状态ST3起，当驱动磁体构件21进一步旋转时，磁体S1会因磁体S3的排斥磁力而被从磁体S3沿旋转方向推出，并会因磁体N3的吸引磁力而被沿旋转方向吸引向磁体N3。驱动磁体构件21中的其它磁体S2、磁体N1、磁体N2也会与磁体S1同样地从从动磁体构件22接受磁力。因此，在状态ST4中，驱动磁体构件21会相对于从动磁体构件22而比电机2使驱动轴4旋转的速度更高速地旋转。

状态ST5表示驱动磁体构件21旋转到从动磁体构件22的同步位置，并对从动磁体构件22附加有旋转撞击力的状态。在驱动磁体构件21相对于从动磁体构件22而旋转到磁体S1与磁体N3、磁体N1与磁体S4、磁体S2与磁体N4、磁体N2与磁体S3相对的位置时，驱动磁体构件21的旋转会被急速制动(即急速减速)。该位置是驱动磁体构件21与从动磁体构件22的吸引磁力最大的位置，也是驱动磁体构件21与从动磁体构件22同步的位置。

在状态ST5中，从动磁体构件22会受到驱动磁体构件21的急速制动所导致的惯性。该惯性扭矩会成为旋转撞击力，从而使停止旋转的从动磁体构件22旋转角度α。状态ST5中的S极及N极的相对位置关系与状态ST1中的S极及N极的相对位置关系实质相同，磁力耦合器20通过反复进行从状态ST2到状态ST5的状态转换，从而对输出轴6附加间歇性的旋转撞击力。

像以上那样，实施方式的扭矩传递机构5通过利用磁力耦合器20中的失步，从而使间歇性的旋转撞击力产生。另外，如上所述，在状态ST4中，驱动磁体构件21相对于从动磁体构件22而比电机2使驱动轴4旋转的速度更高速地旋转。因此，当假设驱动磁体构件21与驱动轴4被无自由度地连结时，由于驱动轴4会与驱动磁体构件21一体旋转，因而电机2会作为发电机来工作，结果，会作为对驱动磁体构件21的旋转进行制动的、即，使旋转速度变慢的制动器来发挥作用。

因此，在实施方式中，在电机2与扭矩传递机构5之间，设置有离合器机构8，在状态ST4中，驱动磁体构件21在以比电机2的旋转速度更高的速度旋转时，使得驱动轴4与驱动磁体构件21之间的扭矩传递切断。

实施方式的离合器机构8将通过驱动轴4的旋转产生的扭矩介由连结轴9而传递到驱动磁体构件21，而不会将驱动磁体构件21从从动磁体构件22接受的扭矩，即吸引磁力所形成的行进方向的旋转扭矩传递到驱动轴4。离合器机构8可以是如下的机械构件：被给到输入侧的扭矩会传递到输出侧，而被给到输出侧的扭矩(逆输入扭矩)不会传递到输入侧。通过该离合器机构8，驱动磁体构件21不会受到电机2所形成的制动扭矩，能够比电机2使驱动轴4旋转的速度更高速地旋转，从而能够将较大的旋转撞击力附加到从动磁体构件22。

离合器机构8可具有单向离合器。在此，单向离合器被配置在电机2与扭矩传递机构5之间，以使在驱动磁体构件21比电机2使驱动轴4正转旋转的速度更高速地正转旋转时，切断驱动磁体构件21与驱动轴4之间的扭矩传递。

图4的(a)及图4的(b)表示被构成为具有扭矩传递方向彼此相反的一对单向离合器的离合器机构8的例子。离合器机构8具有第1单向离合器8a和第2单向离合器8b的一对，例如，第1单向离合器8a进行电机2的正转方向的扭矩传递，第2单向离合器8b进行电机2的反转方向的扭矩传递。切换机构8c将一对的第1单向离合器8a及第2单向离合器8b中的任意一者配置在电机2与扭矩传递机构5之间。

图4的(a)表示第1单向离合器8a被切换机构8c连结于驱动轴4的状态。用户在螺丝构件的拧紧操作时，对切换机构8c进行操作，从而使第1单向离合器8a连结于驱动轴4。

图4的(b)表示第2单向离合器8b被切换机构8c连结于驱动轴4的状态。用户在螺丝构件的拧松操作时，对切换机构8c进行操作，从而使第2单向离合器8b连结于驱动轴4。

如此，由于离合器机构8可切换地具有扭矩传递方向彼此相反的一对单向离合器，因而用户能够将电动工具1利用于螺丝构件的拧紧操作及拧松操作两者。另外，也可以是，离合器机构8被构成为具有可切换扭矩传递方向的双向离合器。

另外，也可以是，离合器机构8被构成为具有逆输入切断离合器，该逆输入切断离合器不会将驱动磁体构件21从从动磁体构件22接受的扭矩传递到驱动轴4。逆输入切断离合器被形成为：被给到输入侧的扭矩会传递到输出侧，但被给到输出侧的扭矩(逆输入扭矩)不取决于旋转方向，不会传递到输入侧。因此，由于离合器机构8具有逆输入切断离合器，因而能够无需用户所进行的离合器的切换操作地、将电动工具1利用于螺丝构件的拧紧操作及拧松操作这两者。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员应理解的是，该实施方式仅为例示，在它们的各构成要素或各处理过程的组合中，能够存在各种变形例，且那样的变形例也处于本发明的范围之内。

在实施方式中，示出了磁力耦合器20为具有内转子及外转子的圆筒形的例子，但是也可以是，为具有使磁体面沿轴向相对的2个盘的盘型。

图5是表示磁力耦合器20a的另一例的图。图5的(a)表示具有输入侧盘及输出侧盘的盘型的磁力耦合器20a的侧面。图5的(b)表示输入侧盘或输出侧盘的磁体面。在输入侧盘的盘面及输出侧盘的盘面，分别沿周向交替且相邻地配置有S极及N极。盘型的磁力耦合器20a也通过利用磁力将驱动轴4的旋转所产生的扭矩传递到输出轴6，从而实现扭矩传递中的优异的静音性。在图5的(b)中示出了8极型的磁力耦合器20a，但该极数并不被限定于此。

磁力耦合器20a具有：驱动磁体构件31，其被连结于驱动轴4侧的连结轴9；以及从动磁体构件32，其被连结于输出轴6侧。驱动磁体构件31及从动磁体构件32的盘面构成交替配置有S极磁体及N极磁体的磁体面。在磁力耦合器20a中，驱动磁体构件31及从动磁体构件32被以使彼此的磁体面相对的方式同轴地配置。图5所示的盘型的磁力耦合器20a也能够对输出轴6附加间歇性的旋转撞击力。

本发明的方案的概要如下所述。

本发明的一个方案的电动工具(1)包括：驱动轴(4)，其由电机(2)旋转驱动；输出轴(6)，其可安装前端工具；扭矩传递机构(5)，其将通过驱动轴(4)的旋转产生的扭矩传递到输出轴(6)；以及离合器机构(8)，其被设置在电机(2)与扭矩传递机构(5)之间。扭矩传递机构(5)具有磁力耦合器(20)，该磁力耦合器(20)具有：驱动磁体构件(21)，其被连结于驱动轴侧；以及从动磁体构件(22)，其被连结于输出轴侧。

离合器机构(8)被构成为：将通过驱动轴(4)的旋转产生的扭矩传递到驱动磁体构件(21)，而不将驱动磁体构件(21)从从动磁体构件(22)接受的扭矩传递到驱动轴(4)。

离合器机构(8)可具有单向离合器。离合器机构(8)被构成为具有扭矩传递方向彼此相反的一对单向离合器，电动工具(1)可以进一步包括将一对单向离合器中的一者配置在电机(2)与扭矩传递机构(5)之间的切换机构(8c)。

离合器机构(8)也可以具有可切换扭矩传递方向的双向离合器。此外，也可以是，离合器机构(8)具有逆输入切断离合器，该逆输入切断离合器不会将驱动磁体构件(21)从从动磁体构件(22)接受的扭矩传递到驱动轴(4)。

驱动磁体构件(21)及从动磁体构件(22)可分别被以使交替配置有S极及N极的磁体面(21c)相对的方式配置。

[附图标记说明]

1···电动工具、2···电机、3···减速器、4···驱动轴、5···扭矩传递机构、6···输出轴、8···离合器机构、8a···第1单向离合器、8b···第2单向离合器、8c···切换机构、9···连结轴、10···控制部、11···电机驱动部、12···操作开关、13···电池、20、20a···磁力耦合器、21···驱动磁体构件、21a···S极磁体、21b···N极磁体、21c···磁体面、22···从动磁体构件、22a···S极磁体、22b···N极磁体、22c···磁体面、23···分隔壁、31···驱动磁体构件、32···从动磁体构件。

[工业可利用性]

本发明能够利用于使前端工具旋转的电动工具。

Claims (6)

1.一种电动工具，其特征在于，包括：

驱动轴，其由电机旋转驱动，

输出轴，其可安装前端工具，

扭矩传递机构，其将通过上述驱动轴的旋转产生的扭矩传递到上述输出轴，以及

离合器机构，其被设置在上述电机与上述扭矩传递机构之间；

上述扭矩传递机构具有磁力耦合器，该磁力耦合器具有被连结于上述驱动轴侧的驱动磁体构件、以及被连结于上述输出轴侧的从动磁体构件；

上述离合器机构将通过上述驱动轴的旋转产生的扭矩传递到上述驱动磁体构件，而不将上述驱动磁体构件从上述从动磁体构件接受的扭矩传递到上述驱动轴。

2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述离合器机构具有单向离合器。

3.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于，

上述离合器机构被构成为具有扭矩传递方向彼此相反的一对单向离合器；

还包括切换机构，该切换机构将一对单向离合器中的一者配置在上述电机与上述扭矩传递机构之间。

4.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述离合器机构具有可切换扭矩传递方向的双向离合器。

5.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述离合器机构具有逆输入切断离合器，该逆输入切断离合器不会将上述驱动磁体构件从上述从动磁体构件接受的扭矩传递到上述驱动轴。

6.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述驱动磁体构件及上述从动磁体构件分别被以使交替地配置有S极及N极的磁体面相对的方式配置。

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