CN115701375A - 用于动力工具的齿轮传动和曲轴组件 - Google Patents

用于动力工具的齿轮传动和曲轴组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于动力手持工具的齿轮传动和曲轴组件，其包括：具有相对的第一端和第二端的一体式齿轮架和曲轴，其中第一端包括偏移销；通过齿轮销可旋转地联接到一体式齿轮架和曲轴的齿轮；适于接纳一体式齿轮架和曲轴以允许一体式齿轮架和曲轴相对于驱动部分旋转的轴承；和联接到驱动部分并适于限制齿轮的轴向运动的齿轮盖。

Description

用于动力工具的齿轮传动和曲轴组件
技术领域
本发明大体涉及动力工具。更具体地，本发明涉及一种用于手持动力棘轮工具的齿轮传动和曲轴组件。
背景技术
由电动或气动马达驱动的动力工具，例如机动棘轮扳手、钻机和驱动器，通常用于汽车、工业和家庭应用中，以拧紧和松开工件(例如螺纹紧固件)，并向工件施加扭矩和/或角位移。动力工具(例如无绳动力棘轮和驱动器)通常包括容纳在壳中的电动机以及其他部件，例如开关、控制器、发光二极管(LED)和电池。壳可以是蛤壳型壳，其通常包括两个或更多个壳部分，该壳部分通过紧固件(例如螺钉，铆钉，胶或闩锁)联接在一起，以协作地形成壳。
传统的动力棘轮工具具有齿轮传动和曲轴组件，以将电动机的旋转运动传递到棘轮机构。然而，这些工具具有齿轮架，该齿轮架通常通过花键或类似的联接件连接到曲轴。这使得工具为容纳联接部件而更长，从而在具有有限空间的区域中难以使用该工具。
其他传统的动力棘轮工具具有一体式曲轴和齿轮架。然而，这些工具利用围绕曲轴布置的滚珠轴承来相对于棘轮壳旋转，这要求扩大棘轮壳以适应滚珠轴承中使用的滚珠的直径。
发明内容
本发明广泛地涉及一种用于动力棘轮工具的齿轮传动和曲轴组件。该齿轮传动和曲轴组件包括由棘轮壳中的滚针轴承可旋转地支撑的一体式齿轮架和曲轴。该一体式齿轮架和曲轴包括孔，该孔适于以悬臂方式支撑可操作地联接到马达输出轴上的齿轮。由于滚针轴承不像滚珠轴承那样需要使用内圈，因此与滚珠轴承相比，滚针轴承外径小得多并且具有更大的静态承载能力。例如，用于17mm轴的滚针轴承具有2300磅的静态额定负荷和23mm的外径。用于相同的17mm轴的可比较的滚珠轴承具有730磅的静态负荷承载能力和35mm的外径。由此，本发明产生了一种更紧凑的工具，与目前的解决方案相比，该工具更易于制造并且能够承受显著更高的负荷。
在一实施方案中，本发明广泛地包括一种工具，该工具具有联接到壳部分的驱动部分。该工具包括布置在驱动部分中的齿轮传动和曲轴组件。该组件包括：一体式齿轮架和曲轴，该一体式齿轮架和曲轴包括相对的第一端和第二端，其中第一端包括偏移销；齿轮，其通过齿轮销可旋转地与一体式齿轮架和曲轴联接；轴承，其适于接纳一体式齿轮架和曲轴，以允许一体式齿轮架和曲轴相对于驱动部分旋转；和齿轮盖，其与驱动部分联接并适于限制齿轮的轴向运动。
在另一实施方案中，本发明广泛地包括用于工具的齿轮传动和曲轴组件。该组件包括：一体式齿轮架和曲轴，该一体式齿轮架和曲轴包括相对的第一端和第二端，其中第一端包括偏移销；齿轮，其通过齿轮销可旋转地与一体式齿轮架和曲轴联接；轴承，其适于接纳一体式齿轮架和曲轴，以允许一体式齿轮架和曲轴旋转；和齿轮盖，其适于限制齿轮的轴向运动。
附图简要说明
出于便于理解所要保护的主题的目的，在附图中示出了其实施方案，通过对这些附图的观察，当结合以下描述进行考虑时，要保护的主题及其结构、操作和许多优点应容易被理解和领会。
图1是根据本发明的实施方案的示例性动力棘轮手持工具(例如机动棘轮工具)的透视图，该动力棘轮手持工具包括齿轮传动和曲轴组件。
图2是根据本发明的实施方案的图1中工具的驱动部分的平面图，其中去除了盖以观察工具的内部部件。
图3是根据本发明的实施方案的齿轮传动和曲轴组件的透视分解图。
图4是根据本发明的实施方案的齿轮传动和曲轴组件的曲轴的平面图。
图5是根据本发明的实施方案的齿轮传动和曲轴组件的曲轴的另一平面图。
具体实施方式
在理解本公开将被认为是本发明的原理的示例并且不旨在将本发明的广泛方面限制于示出的任何一个或更多的实施方案的情况下，虽然本发明可以允许有许多不同形式的实施方案，但附图中示出的、且将在本文中详细描述的，是本发明的实施方案，包括优选实施方案。如本文使用的，术语“本发明”并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅出于说明的目的作为用于论述本发明的示例性实施方案的术语。
本发明广泛地涉及一种用于动力机动工具(例如动力棘轮工具)的齿轮传动和曲轴组件。该齿轮传动和曲轴组件包括由棘轮壳中的滚针轴承可旋转地支撑的一体式齿轮架和曲轴。该一体式齿轮架和曲轴包括孔，该孔适于以悬臂方式支撑可操作地联接到马达输出轴上的齿轮。由于滚针轴承不像滚珠轴承那样需要使用内圈，因此相比滚珠轴承，滚针轴承的外径小得多并且具有更大的静态承载能力。例如，用于17mm轴的滚针轴承具有2300磅的静态额定负荷和23mm的外径。用于相同的17mm轴的可比较的滚珠轴承具有730磅的静态负荷承载能力和35mm的外径。由此，本发明产生了一种更紧凑的工具，与目前的解决方案相比，该工具更易于制造并且能够承受显著更高的负荷。
参考图1至图5，由电动或气动马达驱动的示例性动力棘轮工具100，例如机动手持工具(例如棘轮扳手、钻机和/或驱动器)，包括适于由使用者握持的壳部分102和联接到壳部分102的驱动部分104。驱动部分104适于向工件施加扭矩，并且包括驱动凸耳106，该驱动凸耳106适于接合工具(例如套筒或头)，例如以公知的方式驱动工件。驱动凸耳106通过驱动部分104的齿轮传动和曲轴组件和棘轮机构可操作地联接到气动或电动马达(未示出)上并由该气动或电动马达驱动，如下所述。驱动部分104还包括适于选择驱动凸耳106的期望旋转驱动方向(即顺时针或逆时针)的选择杆108，如下所述。例如，驱动部分104可以是棘轮工具的棘轮头。
壳部分102可操作地容纳工具100的部件，例如一个或多个适于驱动驱动凸耳106的马达、适于致动马达的触发器110、适于为马达提供动力的动力源(未示出)(例如电池)、控制器、和/或显示组件112(如下描述)。在一实施方案中，壳部分102由两个或多个蛤壳式壳部分组装而成，该两个或多个蛤壳式壳部分联接在一起以协作地形成壳部分102并联接到驱动部分104，从而将这些部件封装在壳部分102内。蛤壳式壳部分可以用任何公知的方式联接在一起，例如螺钉、铆钉、胶或其他紧固件。壳部分102还可以包括或形成用于在工具100的操作期间供使用者握持的把手。
马达可以以公知的方式通过触发器110可操作地联接到动力源。动力源可以是外部的(例如，墙壁电插座、发电机、外部电池等)或内部的(例如，可移除的和/或可再充电的电池)。触发器110可以适于选择性地使马达接通和断开，或者使电力/电压从电源流向马达或者停止从电源流向马达。
触发器110可以是采用按钮型致动器或其他类型的致动器的致动机构。例如，使用者可以向内按压触发器110，以选择性地使动力从动力源引出，并使马达沿所期望的旋转方向向驱动部分104提供扭矩。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实施任何合适的触发器110或开关。例如，触发器110可以是拨转致动器、触敏致动器、滑动致动器或其他合适的致动器或装置。在另一实施例中，触发器110可以被偏置，使得可以相对于壳部分102向内按压触发器110来使工具100操作，而释放触发器110使得触发器110相对于壳部分102向外移动，以通过触发器110的偏置特性停止工具100的操作。触发器110也可以是变速型机构。在这一点上，触发器110的相对致动或按压使得触发器110被按压的越深时马达变速操作。
显示组件112包括适于向使用者指示工具信息的显示器114。在一实施方案中，显示器114是LCD。工具信息可以包括例如工具的状态，例如电源的功率水平、驱动凸耳106的选定驱动方向、马达的功率状态、电池充电或状况、工具100的输出扭矩等。显示组件112还可以包括一个或多个按钮116，其适于接收用户输入，例如选择可显示在显示器114上的内容的用户输入，以用于选择工具参数，例如驱动凸耳106的驱动方向或扭矩输出，和/或用于另外操纵显示器114以控制工具100和/或工具100的参数。
棘轮机构布置在驱动部分104中。棘轮机构包括连接件118、第一棘爪120和第二棘爪122以及棘轮齿轮124。当触发器110被致动时，棘轮机构可操作地将驱动凸耳106联接到马达，从而驱动凸耳。
连接件118包括适于接收柱130的孔128，以将连接件118可旋转地联接到驱动部分104。柱130可以与驱动部分104一体地形成。连接件118还可以包括开口132。在一实施方案中，开口132是弧形的。开口132适于可旋转地联接到衬套134，衬套134适于接纳一体式齿轮架和曲轴126，如下所述。
第一棘爪120和第二棘爪122分别包括第一枢转孔136和第二枢转孔138，该第一枢转孔136和第二枢转孔138适于分别接纳销、杆、轴或紧固件，以将第一棘爪120和第二棘爪122可枢转地联接到连接件118上。第一棘爪120包括第一棘爪齿140和第一指部142。第二棘爪122包括第二棘爪齿144和第二指部146。
棘轮齿轮124包括具有周向带齿部分150的大致圆形的主体部分148。驱动凸耳106可以联接到主体部分148或与主体部分148一体。基于选择杆108的位置，带齿部分150选择性地接合第一棘爪齿140或第二棘爪齿144，用于选择性地接合第一棘爪120和第二棘爪122中的一个，以通过驱动凸耳106提供在第一旋转驱动方向和第二旋转驱动方向中的任一方向上的扭矩驱动，如下所述。第一棘爪120和第二棘爪122各自通过偏置件160(例如，弹簧)朝向棘轮齿轮偏置。
选择杆108枢转地联接到凸轮158，使得凸轮158与选择杆108共同旋转，以选择性地将棘爪120、122中的一个定位成与棘轮齿轮124接合，从而在第一旋转驱动方向和第二旋转驱动方向(即顺时针和逆时针)中的任一方向上选择扭矩驱动方向。例如，为了选择第一旋转驱动方向，如图2所示，凸轮158通过选择杆108旋转以抵靠第二指部146，以克服偏置件160的偏置力，从而使第二棘爪齿144从棘轮齿轮124的带齿部分150脱离。为了选择第二旋转驱动方向，凸轮158通过选择杆108旋转以抵靠第一指部142，以克服偏置件160的偏置力，从而使第一棘爪齿140从棘轮齿轮124的带齿部分150脱离。
齿轮传动和曲轴组件162布置在驱动部分104中，并适于将马达可操作地联接到棘轮机构，以将马达的旋转运动传递到棘轮机构。齿轮传动和曲轴组件162包括一体式齿轮架和曲轴126、齿轮销164、齿轮166、轴承168和齿轮盖170。
一体式齿轮架和曲轴126包括相对的第一端152和第二端154。第一端包括偏移销156。偏移销156由布置在连接件118的开口132中的衬套134接纳。偏移销156从曲轴126的纵向轴线偏移距离d0。第二端154包括孔172，该孔172适于分别接纳销164，以用悬臂方式支撑齿轮166，并将齿轮166可旋转地联接到第二端154。换言之，第二端154仅支撑每个销164的一端。齿轮销164具有大致圆形的截面，并适于由齿轮166接纳，从而将齿轮166可旋转地联接到一体式齿轮架和曲轴126上。齿轮166用作行星齿轮传动系统中的行星齿轮。尽管示出了三个齿轮166，但本发明不限于此，可以使用任何合适数量的齿轮166。
轴承168接纳一体式齿轮架和曲轴126，并适于允许一体式齿轮架和曲轴126相对于驱动部分104旋转。在一实施方案中，轴承168是滚针轴承。在一实施方案中，齿轮传动和曲轴组件162包括两个轴承168。在另一实施方案中，两个轴承168分别布置成距相应的相对的第一端152和第二端154大约等距离，从而均衡施加到一体式齿轮架和曲轴126上的负载力。
齿轮盖170联接到驱动部分104并适于限制齿轮166相对于驱动部分104的轴向运动。齿轮盖170包括沿齿轮盖170的内周表面布置的齿轮齿174，该齿轮齿174适于接合齿轮166，从而用作行星齿轮传动系统中的环形齿轮。在一实施方案中，齿轮盖170包括径向突起176，该径向突起176适于接合驱动部分104的内部几何形状，以限制齿轮盖170相对于驱动部分104的旋转运动。尽管示出了四个突起176，但本发明不限于此，可以使用任何数量的突起176。
在操作过程中，在触发器110致动时，马达通过齿轮166驱动一体式齿轮架和曲轴126围绕一体式齿轮架和曲轴126的纵向轴线旋转，从而驱动连接件118围绕柱130来回运动，从而相应地移动棘爪120、122。由此，第一棘爪120和第二棘爪122中的选择性地与棘轮齿轮124接合的一个棘爪将沿选定的旋转方向(例如，顺时针或逆时针)驱动驱动凸耳106。
如上所述，根据动力棘轮工具描述了本发明的各个方面，如图所示。然而，应该理解的是，本发明的各方面可以在其他手持工具中实施。例如，但不限于，手持工具可以是棘轮扳手、冲击扳手、开口扳手、螺丝刀、螺帽扳手、钻机或能够向工件施加扭矩的任何其他工具。
如本文中所使用的，术语“联接”可以意指两个对象之间的任意直接或间接的物理、电气、磁性或其他连接。术语“联接”并不限于两个对象之间的固定的直接联接。
在前面的描述和附图中阐述的内容仅以说明的方式提供，而不作为限制。尽管已经示出并描述了具体实施方案，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离发明人的贡献的更广泛方面的情况下，可以进行改变和修改。当以基于现有技术的合适视角观察时，所寻求的实际保护范围旨在限定于以下的权利要求中。

Claims (17)

1.一种工具，具有与壳部分联接的驱动部分，包括：
布置在所述驱动部分中的齿轮传动和曲轴组件，所述齿轮传动和曲轴组件包括：
一体式齿轮架和曲轴，所述一体式齿轮架和曲轴包括相对的第一端和第二端，其中所述第一端包括偏移销；
齿轮，其通过齿轮销可旋转地与所述一体式齿轮架和曲轴联接；
轴承，其适于接纳所述一体式齿轮架和曲轴，以允许所述一体式齿轮架和曲轴相对于所述驱动部分旋转；和
齿轮盖，其与所述驱动部分联接并适于限制所述齿轮的轴向运动。
2.根据权利要求1所述的工具，还包括棘轮机构，所述棘轮机构包括：
连接件，其可旋转地与所述一体式齿轮架和曲轴联接；
棘轮齿轮，其具有带齿部分并且适于在第一驱动方向和第二驱动方向中的任一方向上选择性地被驱动；
第一棘爪和第二棘爪，所述第一棘爪和所述第二棘爪可枢转地与所述连接件联接，并适于选择性地接合所述带齿部分以选择所述第一驱动方向和所述第二驱动方向中的其中一个方向，其中，所述第一驱动方向是在所述第一棘爪与所述带齿部分接合并且所述第二棘爪从所述带齿部分脱离时被选择，以及所述第二驱动方向是在所述第一棘爪从所述带齿部分脱离并且所述第二棘爪与所述带齿部分接合时被选择。
3.根据权利要求1所述的工具，其中所述一体式齿轮架和曲轴的所述第二端包括孔，所述孔适于分别接纳所述齿轮销以用悬臂方式支撑所述齿轮，并将所述齿轮可旋转地与所述第二端联接。
4.根据权利要求1所述的工具，其中所述齿轮传动和曲轴组件包括可旋转地与一体式齿轮架联接的三个齿轮。
5.根据权利要求1所述的工具，其中所述轴承是滚针轴承。
6.根据权利要求1所述的工具，其中所述齿轮传动和曲轴组件包括两个轴承。
7.根据权利要求1所述的工具，其中所述齿轮盖包括沿所述齿轮盖的内周表面布置的齿轮齿，并且所述齿轮齿适于接合所述齿轮。
8.根据权利要求1所述的工具，其中所述齿轮盖包括适于接合所述驱动部分的内部几何形状的径向突起。
9.根据权利要求8所述的工具，其中所述齿轮盖包括四个所述突起。
10.一种用于工具的齿轮传动和曲轴组件，包括：
一体式齿轮架和曲轴，所述一体式齿轮架和曲轴包括相对的第一端和第二端，其中所述第一端包括偏移销；
齿轮，其通过齿轮销可旋转地与所述一体式齿轮架和曲轴联接；
轴承，其适于接纳所述一体式齿轮架和曲轴，以允许所述一体式齿轮架和曲轴旋转；和
齿轮盖，其适于限制所述齿轮的轴向运动。
11.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述一体式齿轮架和曲轴的所述第二端包括孔，所述孔适于分别接纳所述齿轮销以用悬臂方式支撑所述齿轮，并将所述齿轮可旋转地与所述第二端联接。
12.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述齿轮传动和曲轴组件包括可旋转地与一体式齿轮架联接的三个齿轮。
13.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述轴承是滚针轴承。
14.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述齿轮传动和曲轴组件包括两个轴承。
15.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述齿轮盖包括沿所述齿轮盖的内周表面布置的齿轮齿，并且所述齿轮齿适于接合所述齿轮。
16.根据权利要求10所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述齿轮盖包括适于接合所述工具的驱动部分的内部几何形状的径向突起。
17.根据权利要求16所述的齿轮传动和曲轴组件，其中所述齿轮盖包括四个所述突起。
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