CN115889855A - 电钻 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电钻，包括：工具主体，至少包括沿前后方向延伸的主体部；电源装置，与所述工具主体电连接以为所述工具主体提供电能；所述主体部至少包括驱动部和夹头装置；所述驱动部至少包括：输出轴，用于输出扭力；电机，用于驱动所述输出轴以第一轴线为轴转动；传动组件，用于将所述电机的输出传递至所述输出轴；齿轮箱，用于容纳所述传动组件；所述夹头装置用于夹持工具附件并使所述工具附件跟随所述输出轴转动；所述主体部沿前后方向上的长度大于等于110mm且小于等于140mm。采用以上技术方案能提供一种结构紧凑，整机尺寸小且能够输出相对较低的输出转速的电钻。

Description

电钻

技术领域

本发明涉及电动工具领域，具体地涉及一种可调速的电钻。

背景技术

随着电动工具领域技术的不断发展，各种类型的电动工具已广泛应用在人类的活动中。目前传统的电动工具，例如电钻、电工螺丝批、修枝机、电剪刀等均需要在电机和输出轴之间设置减速装置，以使得输出轴可以输出适合的转速或扭矩。为了使得减速装置可以提供足够的传动比进行减速，通常减速装置需要设计为三层行星齿轮系。三层行星齿轮系不利于电动工具的整机尺寸的缩减，而设置传统的双层行星轮系实现高传动比会降低齿轮强度，设置双层行星轮系提供低传动比又不能满足输出系统的减速需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电钻，采用双层行星齿轮组传动的同时实现输出轴相对较低的输出转速，保证电动工具输出性能基础上降低电动工具的整机尺寸。

为实现以上主要目的，本发明提供一种电钻，包括：工具主体，包括沿前后方向延伸的主体部；电源装置，与所述工具主体电连接以为所述工具主体提供电能；所述主体部至少包括：输出轴，用于输出扭力；电机，用于驱动所述输出轴以第一轴线为轴转动；传动组件，用于将所述电机的输出传递至所述输出轴；齿轮箱，用于容纳所述传动组件；夹头装置，用于夹持工具附件并使所述工具附件跟随所述输出轴转动；所述主体部沿前后方向上的长度大于等于110mm且小于等于140mm。

进一步地，所述驱动部在前后方向上的长度与所述电机的长度之比大于等于4且小于等于7.5。

进一步地，所述传动组件包括第一行星轮组和第二行星轮组，所述第一行星轮组由所述电机驱动。

进一步地，所述第一行星轮组包括：第一行星轮和第一行星轮架，所述第一行星轮被所述电机驱动，所述第一行星轮架用于安装所述第一行星轮。

进一步地，所述第二行星轮组包括：第二行星轮和第二行星轮架，所述第二行星轮架用于安装所述第二行星轮；所述第二行星轮架形成有与所述输出轴连接的输出部。

进一步地，所述传动组件还包括：第一级内齿圈，所述第一级内齿圈与所述齿轮箱固定连接；第二级内齿圈，所述第二级内齿圈和所述第二行星轮啮合。

进一步地，所述工具主体形成有供用户握持的握持部，所述握持部从所述主体部的下侧突出，并与所述电源装置可拆卸地连接。

进一步地，还包括：扭力调节装置，以供用户选择所需的扭力输出模式；控制单元，被配置为：获取所述电机的电流，当所述电机电流大于等于或当前所述扭力输出模式所对应的电流阈值时，关断所述电机。

进一步地，所述扭力调节装置设置在所述握持部的靠近所述电源装置的一端。

进一步地，还包括：变速装置，至少部分被设置于所述电机与所述输出轴之间，并且能够将所述输出轴的旋转速度切换为低速模式或高速模式。

进一步地，所述变速装置包括：切换开关，以供用户选择所述电钻的低速转动模式或高速转动模式；连动件，固定连接所述切换开关和所述第二级内齿圈；锁定件，固定连接在所述齿轮箱内以锁定或释放所述第二级内齿圈。

附图说明

图1为本发明实施方式的电钻的立体结构示意图；

图2为图1中的电钻的传动组件位于第一状态时的剖视图；

图3为图1中的电钻的传动组件位于第二状态时的剖视图；

图4为图1中的多功能电动工具部份零件的爆炸示意图；

图5为图1中的多功能电动工具的第一行星轮组和第一级内齿圈的爆炸示意图；

图6为图1中的多功能电动工具的锁定件和第二级内齿圈的结构示意图；

图7为本发明一种实施方式的电钻的部分零件爆炸示意图；

图8为本发明一种实施方式的传动组件的部分零件示意图；

图9为本发明扭力调节装置的控制方法的流程图。

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1示出了本发明作为一种实施例的电钻，至少能提供扭力辅助螺钉打入工件，并且可以提供冲击力冲击作业，以满足用户不同的使用需求。显然，以下的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，电钻1包括工具主体10和电源装置20。其中，工具主体10包括沿前后方向延伸的主体部11，主体部11夹持工具附件，例如钻头以作用于待加工件。主体部11包括沿前后方向延伸的驱动部11a和夹头装置151。电源装置20与工具主体10电连接以为工具主体10提供电能。电源装置20可以是电池包或者市电连接器。本实施例中电源装置20优选地设置为电池包，电池包可拆卸地连接至工具主体10。以下电源装置20则统一采用电池包20来替换。

参见图2所示，驱动部11a包括电机110、壳体120、传动组件200以及输出轴140。壳体120容纳电机110和传动组件200，且支撑输出轴140。电机110用于驱动输出轴140以第一轴线101为轴转动，传动组件200连接电机110和输出轴140，从而将电机110的输出传递至输出轴140。传动组件200具有使输出轴140以不同的动力和转速进行输出的多个状态，通过切换传动组件200的传动状态可以切换输出轴140输出的扭力大小和转速，从而满足用户不同的作业需求。电钻1还包括夹头装置151用于夹持工具附件如钻头，夹头装置151连接到输出轴140，从而带动工具附件输出。

参见图2所示，壳体120包括头壳121和握持部122。电机110和传动组件200被设置在头壳121内。握持部122连接头壳121供用户握持。可选的，头壳121和握持部122呈L型或T型连接，以方便用户握持操作。电钻1还包括齿轮箱150，用于容纳传动组件200，齿轮箱150被设置在壳体120内，且与头壳121连接或一体成型。

参照图2到图4，传动组件200为两层行星轮组，包括第一行星轮组210和第二行星轮组220。其中，第一行星轮组210包括第一行星轮211和用于安装第一行星轮211的第一行星轮架212。具体地，第一行星轮211由电机110驱动，在第一行星轮211安装到第一行星轮架212后，第一行星轮211可相对第一行星轮架212转动。第二行星轮组220包括第二行星轮221和第二行星轮架222，第二行星轮架222用于安装第二行星轮221，在第二行星轮221安装到第二行星轮架222后，第二行星轮221可相对第二行星轮架222转动。传动组件200通过第一行星轮组210和第二行星轮组220实现对输出轴140转速的减速。

电机110包括能相对壳体120绕第一轴线101转动的电机轴111，传动组件200包括太阳轮230，太阳轮230与电机轴111固定连接，从而太阳轮230和电机轴111同步转动。第一行星轮组210相对输出轴140而言靠近电机轴111地被设置，第一行星轮211被设有多个，且多个第一行星轮211被设置都与太阳轮230啮合，电机110通过太阳轮230带动第一行星轮211转动。太阳轮230和第一行星轮211形成传递动力的啮合齿，太阳轮230的齿顶圆直径被设置小于第一行星轮211的齿顶圆直径，使得第一行星轮211的啮合齿的齿数大于太阳轮230的啮合齿的齿数。

传动组件200可被转换到第一状态和第二状态，使得传动组件200分别输出第一传动比或第二传动比，第一传动比小于第二传动比，从而输出轴140在传动组件200处于第一状态或第二状态时，对应切换到高速转动模式和低速转动模式，以提供不同的输出状态。

传动组件200包括第一级内齿圈240，第一级内齿圈240构成传动组件200的前齿圈，在第一级内齿圈240内周形成有内齿。第一级内齿圈240的内齿和第一行星轮211的啮合齿构成啮合。第一级内齿圈240被齿轮箱150固定，其相对齿轮箱150不可转动。

参照图5，第一行星轮211包括外啮合部2111和内啮合部2114，外啮合部2111包括外啮合柱2112和形成外啮合柱2112周向上的外啮合齿2113，第一行星轮211通过外啮合齿2113与太阳轮230构成外啮合，内啮合部2114包括内啮合柱2115和形成于内啮合柱2115周向上的内啮合齿2116，通过内啮合齿2116与第一级内齿圈240构成内啮合，第一级内齿圈240在第一轴线101的径向方向上与内啮合部2114的投影至少部分重叠。外啮合部2111和内啮合部2114固定连接，可选的，外啮合柱2112和内啮合柱2115一体成型的被设置。外啮合柱2112相对于内啮合柱2115更靠近电机110，且外啮合柱2112和内啮合柱2115同心地设置，即外啮合柱2112和内啮合柱2115的轴心被设置于同一直线上。在垂直于第一轴线101的各平面上，外啮合柱2112的横截面面积大于内啮合柱2115的横截面面积。

第一行星轮架212包括传动盘2121、支撑架2122以及第一输出部2123。其中，支撑架2122和第一输出部2123分别形成于传动盘2121两侧，支撑架2122插入内啮合部2114与第一行星轮211构成转动连接，从而内啮合部2114可以带动第一行星轮架212运行时绕第一轴线101转动。传动盘2121和第一输出部2123周侧上都形成有啮合齿，第一输出部2123用于和第二行星轮组220啮合，从而实现第一行星轮组210和第二行星轮组220的传动连接。

在电机110启动时，电机110将动力传递至太阳轮230，太阳轮230将动力传递给第一行星轮211的外啮合部2111，因为外啮合部2111和内啮合部2114固定连接，从而外啮合部2111和内啮合部2114同步转动，内啮合部2114与第一级内齿圈240够成内啮合，因为第一级内齿圈240被齿轮箱150固定，内啮合部2114绕第一轴线101旋转带动第一行星轮架212转动，从而将动力传递给第一行星轮架212。第一级内齿圈240在第一轴线101的径向方向上与内啮合部2114的投影至少部分重叠，且第一级内齿圈240在第一轴线101的径向方向上与外啮合部2111的投影不干涉，从而在相同的齿轮箱150直径的前提下，外啮合部2111的齿顶圆直径可以相应地被增加，可增加外啮合齿2113的齿数，从而可以有效提升第一行星轮组210能提供的传动比。内啮合部2114的齿顶圆直径小于外啮合部2111的齿顶圆直径，第一级内齿圈240的内径可以对应的降低，进一步的提升第一行星轮组210能输出的传动比。

上述第一实施例中提出的电钻1，不仅相对于传统的三层行星轮组的齿轮箱缩短了其尺寸，比起传统的双层行星轮组的齿轮箱的尺寸也有所缩减，从而可以有效减小整机尺寸，使得电钻1便携。在仅仅设置两层行星轮组作为传统结构的前提下，且通过以上传动组件200可以提供较高的传动比，并且保证了齿轮以及内齿圈的强度。本实施例中的传动组件200的第一行星轮组210采用NW型行星轮。有限地，第一行星轮组210可以提供大于等于10且小于等于18的传动比，且齿轮箱150沿着第一轴线101的轴向方向的尺寸L1可以被缩减到大于等于38mm且小于等于46mm，从而实现了电钻1的尺寸大幅度缩减的同时，提供较高的传动比，保证电钻1的性能和使用寿命。需要说明的是，上述实施例中，详细介绍了本发明提出的一种改进的齿轮箱结构，通过设置两层行星轮组，从而缩短齿轮箱的整体长度。上述改进的齿轮箱还可以应用至其他的电动工具，例如链锯、电剪刀、电动螺丝批等，在保证输出性能的基础上缩短电动工具的整机结构，使其结构更加紧凑，使用手感更加好。

参照图4和图6，第二行星轮221设有多个，且和第一输出部2123构成外啮合，即第一行星轮组210的第一输出部2123构成了第二行星轮221的太阳轮。传动组件200还包括第二级内齿圈250，在第二级内齿圈250的内周形成有内齿。第二级内齿圈250和第二行星轮221构成啮合连接。第二行星轮221和第二行星轮架222构成转动连接，第二行星轮架222形成与输出轴140连接的第二输出部2221，输出轴140包括与第二输出部2221配合的扁位，部分输出轴140被置入第二输出部2221之间，从而实现输出轴140和第二输出部2221的同步转动。

参照图2和图3，第二级内齿圈250包括第一状态和第二状态，在第二级内齿圈250位于第一状态时，第二级内齿圈250与第二行星轮221啮合，在第二级内齿圈250位于第二状态时，第二级内齿圈250与第二行星轮221啮合和第一行星轮架212同时啮合。传动组件还包括锁定件260，锁定件260用于在第二级内齿圈250位于第二状态时，使得第二级内齿圈250止转。

参见图1和图6所示，电钻1还包括变速装置160，至少部分被设置于电机110与输出轴140之间，并且能够将输出轴140的旋转速度切换为低速模式或高速模式。变速装置160包括切换开关161和连动件162，切换开关161被设置在壳体120上，供切换第二级内齿圈250的第一状态或第二状态。连动件162穿过齿轮箱150，并连接切换开关161和锁定件260。连动件162可以是金属丝杆，也可以是第二级内齿圈250自身延伸出的连接结构。第二级内齿圈250可以通过切换开关161被沿着第一轴线101的轴向方向被推动，从而使得第二级内齿圈250在第一状态时，与第二行星轮221啮合，在第二级内齿圈250在第二状态时，与第二行星轮221和第一行星轮架212同时啮合。第二级内齿圈250包括多个凸块251，锁定件260包括与凸块251配合的锁定齿261。在第二级内齿圈250被推动到第一状态时，锁定齿261和凸块251在第一轴线101的周向方向上被交错地设置，此时锁定齿261通过和凸块251的抵接限制第二级内齿圈250的转动，即第二级内齿圈250在第二状态时不可相对齿轮箱150绕第一轴线101转动。

参见图2和图3所示，在第二级内齿圈250处于第一状态时，第二级内齿圈250仅仅和第二行星轮221啮合，第二级内齿圈250相对齿轮箱150不可转动。此时第二行星轮组220起到减速作用，此时传动组件200输出第一传动比。在第二级内齿圈250位于第二状态时，第二级内齿圈250同时和第二行星轮221以及第一行星轮架啮合，此时第二级内齿圈250脱开锁定件260，第二级内齿圈250和第一行星轮架212以及第二行星轮221同速转动输出，此时第二行星轮组220不起到减速作用，传动组件200输出第二传动比，因此第二传动比小于第一传动比。在传动组件200位于第一状态时，输出轴140低速旋转，且输出的力矩较大，在传动组件200位于第二状态时，输出轴140相对高速旋转，且输出的力矩相对较小。通过以上原理，切换开关161可以使得传动组件200分别输出第一传动比或第二传动比，达到可以切换输出轴140的转速的目的。

锁定件260可以是固定连接在齿轮箱150或壳体120上的环形体，在环形体上形成锁定齿261用于对第二级内齿圈250的限位。可选的，锁定件260还可以与齿轮箱150或壳体120一体成型，自壳体120或齿轮箱150延伸生成锁定件260用于对第二级内齿圈250的限位。

上述实施例中提出的传动组件200通过双层行星轮组完成对动力的传递，从而可以有效减少齿轮箱150的尺寸，且通过切换锁定件260的位置切换传动系数，稳定可靠，可以延长传动组件200的使用寿命。但是仅靠本实施例中提出的双层行星轮组不能给出较高的传动比，从而不能保证输出轴140可以输出足够的扭矩。为了弥补双层行星轮减速能力的不足，本实施例优选地设置电机110为外转子电机，电机110的输出转速被设置为大于等于6400r/min且小于等于30000r/min，电机110为直径52mm，定子叠长为15mm。使得电机110的输出转速配合本实施例提出的传动组件200的传动能力，使得电动工具1综合具有合理的输出转速和转矩上具有较短的整机长度，从而使得整机便于操作，延长其寿命。

参照图7，在另一种实施方式中，第一行星轮311和所述太阳轮330啮合，第二行星轮321包括外啮合部3111和内啮合部3114，外啮合部3111与所述第一行星轮架312构成外啮合。所述外啮合部3111和所述内啮合部3114固定连接。第二级内齿圈350与所述内啮合部3114构成内啮合，所述第二级内齿圈350在第一轴线301的径向方向上与所述内啮合部3114至少部分重叠。第二级内齿圈350被齿轮箱350固定，其相对齿轮箱350不可转动。第二级内齿圈350和第二行星轮321构成啮合连接。第二行星轮321和第二行星轮架322构成转动连接，第二行星轮架322形成与输出轴340连接的第二输出部3221，输出轴340包括与第二输出部3221配合的扁位，部分输出轴340被置入第二输出部3221之间，从而实现输出轴340和第二输出部3221的同步转动。

第一级内齿圈340包括第一状态和第二状态，在第一级内齿圈340位于第一状态时，第一级内齿圈340与第二行星轮321啮合，在第一级内齿圈340位于第二状态时，第一级内齿圈340与第二行星轮321啮合和第一行星轮架312同时啮合。第二行星轮321还包括锁定件360，锁定件360用于在第一级内齿圈340位于第二状态时，使得第一级内齿圈340止转。

参照图8，在本发明的另一种实施方式中，第二级内齿圈250a和第二行星轮221a啮合，第二级内齿圈250a包括多个凸块251a，锁定件260a包括与凸块251a配合的锁定齿261a。连动件162a连接锁定件260a和切换开关161a，锁定件260a可以至少移动到第一位置和第二位置。在在锁定件260a位于第一位置时，锁定齿261a和第二内齿圈在第一轴线的周向方向上被交错地设置；在锁定件260a位于第二位置时，锁定齿261a和凸块251a在第一轴线的周向方向上脱开。在锁定件260a位于第一位置时，锁定齿261a通过和凸块251a的抵接限制第二级内齿圈250a的转动，即第二级内齿圈250a在此时相对齿轮箱绕第一轴线不可转动，此时第二级行星轮组起到减速作用，传动组件200a总体输出第一传动比。在锁定件260a被移动到第二位置时，锁定齿261a和凸块251a不再抵接，从而第二级内齿圈250a可以相对齿轮箱转动，从而第二级内齿圈250a和第二行星轮221a同步转动，第二级行星轮组不具有减速作用，此时传动组件200a总体输出第二传动比，第一传动比大于第二传动比。

参见图1至图3所示，电动工具1还包括扭力调节装置180和电路板组件190。其中，扭力调节装置180设置在握持部122靠近电源装置20的一端，电路板组件190还包括设置在电路板组件190上的控制单元，控制单元与扭力调节装置180和电机110之间形成电连接。控制单元被配置为实时获取电机110的电流值。扭力调节装置180包括至少部分设置在壳体120上的旋钮181，用户能够通过拨动旋钮181，从而选择电动工具1当前工况下能够输出的最大扭矩。本实施例中，用户可以通过扭力调节装置180选择六档扭力输出模式，当然也可以设置更多的模式。当用户通过旋钮181选择了电动工具1当前工况下所对应的扭力输出模式，控制单元通过扭力调节装置180获取当前扭力输出模式下对应的电流阈值，并将实时获取的电机110的电流值与当前的电流阈值进行比较，当电机10的电流值大于等于当前的电流阈值，则关断电机110。参见图9所示，电钻1的输出扭矩的控制方法如下：

S01：调节旋钮，选择合适的扭力输出模式。

S02：启动电机，电钻开始工作。

S03：获取当前扭力输出模式下所对应的电流阈值。

S04：获取电机的实时电流值。

S05：判断电机电流值是否大于等于电流阈值，若是，则执行步骤S06；若否，则执行步骤S04。

S06：关断电机。

上述实施例中，控制单元接收扭力调节装置180发送的电气信号，控制电机110的最大输出扭力，从而在头壳121前端不需要设置机械式的扭力调节组件，也可以减少电钻200的整机尺寸。参见图2所示，本实施例中，电动工具1的主体部11在前后方向上的长度L2大于等于110mm且小于等于140mm，进一步地，驱动部11a在前后方向上的长度L3与电机110的定子叠长L4的比值大于等于4且小于等于7.5。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种电钻，包括：

工具主体，至少包括沿前后方向延伸的主体部；

电源装置，与所述工具主体电连接以为所述工具主体提供电能；

所述主体部至少包括驱动部和夹头装置；

所述驱动部至少包括：

输出轴，用于输出扭力；

电机，用于驱动所述输出轴以第一轴线为轴转动；

传动组件，用于将所述电机的输出传递至所述输出轴；

齿轮箱，用于容纳所述传动组件；

所述夹头装置用于夹持工具附件并使所述工具附件跟随所述输出轴转动；

其特征在于：

所述主体部沿前后方向上的长度大于等于110mm且小于等于140mm。

2.如权利要求1所述的电钻，其特征在于：

所述驱动部在前后方向上的长度与所述电机定子的叠长之比大于等于4且小于等于7.5。

3.如权利要求1所述的电钻，其特征在于：

所述传动组件包括第一行星轮组和第二行星轮组，所述第一行星轮组由所述电机驱动。

4.如权利要求3所述的电钻，其特征在于：

所述第一行星轮组包括：

第一行星轮和第一行星轮架，所述第一行星轮被所述电机驱动，所述第一行星轮架用于安装所述第一行星轮。

5.如权利要求4所述的电钻，其特征在于：

所述第二行星轮组包括：

第二行星轮和第二行星轮架，所述第二行星轮架用于安装所述第二行星轮；所述第二行星轮架形成有与所述输出轴连接的输出部。

6.如权利要求5所述的电钻，其特征在于：

所述传动组件还包括：

第一级内齿圈，所述第一级内齿圈与所述齿轮箱固定连接；

第二级内齿圈，所述第二级内齿圈和所述第二行星轮啮合。

7.如权利要求1所述的电钻，其特征在于：

所述工具主体形成有供用户握持的握持部，所述握持部从所述主体部的下侧突出，并与所述电源装置可拆卸地连接。

8.如权利要求7所述的电钻，其特征在于：

还包括：

扭力调节装置，以供用户选择所需的扭力输出模式；

控制单元，被配置为：

获取所述电机的电流，当所述电机电流大于等于或当前所述扭力输出模式所对应的电流阈值时，关断所述电机。

9.如权利要求8所述的电钻，其特征在于：

所述扭力调节装置设置在所述握持部的靠近所述电源装置的一端。

10.如权利要求1所述的电钻，其特征在于：

还包括：

变速装置，至少部分被设置于所述电机与所述输出轴之间，并且能够将所述输出轴的旋转速度切换为低速模式或高速模式。

11.如权利要求6或10所述的电钻，其特征在于：

所述变速装置包括：

切换开关，以供用户选择所述电钻的低速转动模式或高速转动模式；

连动件，固定连接所述切换开关和所述第二级内齿圈；

锁定件，固定连接在所述齿轮箱内以锁定或释放所述第二级内齿圈。

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