CN118030782A - 用于动力工具的多速齿轮系 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种具有多速齿轮系的动力工具，例如无绳动力棘轮。齿轮箱可使用具有与一组复合齿轮联接的移位齿圈的行星齿轮组，其允许使用者通过改变齿轮箱的总齿轮比来改变工具的输出速度。第一级可包括具有移位齿圈的行星齿轮组。第二级可以包括一组复合齿轮，其输出连接到工具的驱动机构。示例性齿轮箱可以允许使用者在工具操作期间对输出进行更多控制。具有多速齿轮系的无绳棘轮可以允许使用者生成高水平的扭矩以去除紧固件，即，使工具以较低速度操作，并且允许使用者通过增加工具的速度来更快地去除紧固件。

Description

用于动力工具的多速齿轮系

技术领域

本发明总体涉及动力工具，更具体地涉及用于动力工具(例如无绳棘轮动力工具)的多速齿轮系。

背景技术

传统上，无绳棘轮以单个速度操作，该速度对应于工具能够产生的最大输出扭矩。目前，动力棘轮工具不允许使用者改变输出凸起部的速度与扭矩之间的比率，因为工具在具有单齿轮比的单齿轮减速下操作。目前的动力棘轮工具也没有为使用者提供既去除顽固的紧固件(例如，用增大的扭矩)又然后一旦“破开”则快速(例如，高速)去除这些相同紧固件的多功能性。因此，当前的动力棘轮限制使用者获得高速和高扭矩两者。进一步地，现有的无绳棘轮不具有速度选择齿轮箱，其为使用者提供速度和/或扭矩量的多种组合的选择。

发明内容

本发明广泛地涉及一种具有多速齿轮系的动力工具，例如无绳动力棘轮。根据本发明的实施例，一种用于无绳动力工具的2级齿轮箱可以使用具有移位齿圈的行星齿轮组，该移位齿圈联接到一组复合齿轮，该组复合齿轮允许使用者选择性地改变工具的输出的输出速度和/或扭矩。根据实施例，一种具有多速齿轮系的无绳棘轮可以允许使用者通过将齿轮比改变为较大的齿轮减速来生成高水平的扭矩以去除困难的紧固件(即，使工具以较低速度操作)，并且一旦紧固件“破开”(从其原始的拧紧状态松开)，则允许使用者通过将齿轮比改变为较小的齿轮减速增加工具的速度来更快地去除紧固件。

根据实施例，本发明涉及一种用于驱动动力工具的多速齿轮箱。齿轮箱可包括第一级齿轮组件，其包括齿圈和联接到第一托架的第一齿轮。第二级齿轮组件可包括可操作地联接到固定板和小齿轮的第二齿轮。开关元件可以联接到齿圈。开关元件可以被构造为选择性地在第一位置与第二位置之间移动齿圈。第一位置可以包括齿圈可操作地联接到第一齿轮。第二位置可以包括齿圈可操作地联接到第一齿轮和第一托架。

根据另一实施例，本发明涉及一种多速动力工具。该动力工具可以包括壳体和联接到壳体并适于驱动工件的驱动器部。马达(例如无刷直流(BLDC)马达)可与可操作地联接到马达和驱动器部的齿轮箱一起布置在壳体内。齿轮箱可包括第一级齿轮组件，其包括齿圈和联接到第一托架的第一齿轮。第二级齿轮组件可包括可操作地联接到固定板和小齿轮的第二齿轮。开关可以联接到齿圈并且被构造为选择性地在第一位置与第二位置之间移动齿圈。第一位置可以包括齿圈可操作地联接到第一齿轮。第二位置包括齿圈可操作地联接到第一齿轮和第一托架。

附图说明

为了便于理解寻求保护的主题，在附图中例示了其实施例，当结合以下描述考虑时，从对其实施例的检查中，寻求保护的主题、其构造和操作及其许多优点应当容易理解和领会。

图1是根据本发明实施例的示例性动力工具(例如马达化的棘轮工具)的透视图。

图2是表示根据本发明实施例的示例性动力工具的框图。

图3是表示根据本发明实施例的齿轮箱的框图。

图4是根据本发明实施例的齿轮箱的部件的分解图。

图5A是根据本发明实施例的低速构造的齿轮箱的部件的透视图。

图5B是根据本发明实施例的高速构造的齿轮箱的部件的透视图。

图6是表示根据本发明实施例的齿轮箱的替代构造的框图。

具体实施方式

尽管本发明容许有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出了并且将在本文中详细描述本发明的实施例，包括优选实施例，应当理解，本发明应当被认为是本发明的原理的范例，并且不旨在将本发明的广泛方面限制于本文例示的任何一个或多个实施例。如本文所用的，术语“本发明”并不旨在限制所要求保护的发明的范围，而是仅为了解释的目的而用于讨论本发明的示例性实施例。

本发明广泛地涉及一种具有多速齿轮系的动力工具，例如无绳动力棘轮。根据本发明的实施例，一种用于无绳棘轮的齿轮箱可以使用具有移位齿圈的行星齿轮组，该移位齿圈与一组复合齿轮联接，该组复合齿轮允许使用者选择性地改变工具的输出(例如棘轮凸起部)的输出速度和/或扭矩。在任何实施例中，本发明可包括2级齿轮箱。第一级可包括具有移位齿圈的行星齿轮组。第二级可以包括一组复合齿轮，其输出连接到工具的曲轴。在任何实施例中，这些级可以以相反的顺序构造，使得行星齿轮组在该组复合齿轮之后出现。示例性齿轮箱允许使用者在工具操作期间对工具的输出速度和/或扭矩进行更多的控制。根据实施例，一种具有多速齿轮系的无绳棘轮允许使用者生成高水平的扭矩以松开困难的紧固件(即，使工具以较低速度操作)，然后一旦紧固件“破开”，则允许使用者通过增加工具的速度(即，因此降低工具的扭矩输出)来更快地去除紧固件。

参考图1，由电动动力源驱动的示例性的动力工具100(例如马达化的手持式棘轮工具，例如无绳动力棘轮扳手、电钻和/或起子)包括适于由使用者握持的壳体部102和联接到壳体部102的驱动器部104。驱动器部104适于向工件施加扭矩，并且可以包括适于接合工具(例如，插口或钻头)的驱动凸起部106，以例如以公知的方式驱动工件。驱动凸起部106经由下面描述的驱动器部104的棘轮机构可操作地联接到电动马达(未示出)(例如BLDC马达)并且由其驱动。驱动器部104还可以包括选择杆108，其适于选择驱动凸起部106的期望旋转驱动方向(即顺时针或逆时针)，如下所述。例如，驱动器部104可以是棘轮工具的棘轮头，并且可以包括通过棘轮技术传递扭矩的曲轴和其他旋转部件。

壳体部102可操作地容纳工具100的部件，例如适于对驱动凸起部106进行驱动的马达、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)、和/或显示组件(未示出)中的一者或多者。在一实施例中，壳体部102由两个或更多个掀盖式壳体部组装而成，该两个或更多个掀盖式壳体部联接在一起，以协同地形成壳体部102并且联接到驱动器部104，从而将部件围封在壳体部102内。壳体部102还可包括或形成供使用者在工具100的操作期间握持的把手。

马达可以以公知的方式经由触发器110可操作地联接到动力源。动力源可以是外部的(例如壁装电源插座、发电机、外部电池等)或内部的(例如可拆卸的和/或可充电的电池)。触发器110可适于选择性地使马达启动和关闭，或者使电力/电压从动力源流向马达或停止从动力源流向马达。

触发器110可以是采用按钮型致动器或其它类型的致动器的致动机构。例如，使用者可以向内压下触发器110，以选择性地从动力源汲取动力，并且使马达沿所期望的旋转方向向驱动器部104提供扭矩。应当理解，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可以是拨动致动器、触敏致动器、滑动致动器、或其它合适的致动器或设备。在另一示例中，触发器110可被向外偏置，使得触发器110可相对于壳体部102向内压下，以使工具100操作，并且释放触发器110使触发器110相对于壳体部102偏置地向外移动，以经由触发器110的偏置性质停止工具100的操作。触发器110也可以是变速型机构。速度选择开关(未示出)也可以可操作地并入到工具100中，使得开关的致动启动工具100的齿轮箱等中的变化，以在两个或更多个速度之间切换，如下所述。

在一实施例中，工具100可以包括适于向使用者指示工具信息的显示组件。工具信息可以包括例如工具状态(例如动力源的动力水平、驱动凸起部106的选定驱动方向、速度选择、马达的动力状态、电池电荷或状态、工具100的输出扭矩等)。显示组件可包括一个或多个按钮和/或触敏区域，其适于接收用户输入，例如选择可在显示器上显示什么，用于选择工具参数(例如工具速度、扭矩输出)和/或用于以其他方式操纵显示器，以控制工具100和/或工具100的参数。

参考图2至图5B，并入本发明实施例的示例性动力工具200及其部件大体上以概念性框图描述。应当理解，结合工具200描述的任何部件可以并入到和/或实施在工具100中。根据实施例，除了其他的以外，动力工具200可包括马达202、齿轮箱204、速度拨动开关206、驱动器部208(其可包括曲轴)、和输出210(例如方形头和/或棘轮机构)。如上所述，马达202可以可操作地联接到动力源，该动力源驱动马达202以使可操作地联接到齿轮箱204的轴旋转。齿轮箱204可以包括一个或多个级，其包括一个或多个齿轮组件，齿轮组件在被马达202驱动时，引起曲轴208的旋转，并且因此引起工具的输出210的旋转或其它启动。

在一实施例中，齿轮箱204可以是或包括变速齿轮箱，其例如被装入塑料或金属壳体中，包括一级或多级齿轮组件。齿轮箱204可以并入或实施在工具100和200中的任一者中。图3描绘了齿轮箱204的概念性框图，并且图4至图5B例示了齿轮箱204的部件。根据实施例，齿轮箱204为使用者提供改变工具的输出速度和/或工具的输出扭矩的能力。在一实施例中，齿轮箱204可以包括两个级：一级(A)(也称为第一级齿轮组件)，其包括可操作地联接到由来自马达(例如马达202)的输入(I)驱动的输入齿轮302的第一行星齿轮组308。第一行星齿轮308可以与在齿轮箱204内可在第一位置与第二位置之间轴向移动的齿圈306可操作地联接，以在工具中实施变速机构。行星齿轮308可通过销309联接到托架310。根据实施例，销309围绕中心轴线大致等距地隔开。本领域技术人员将理解，行星齿轮的数量可以根据期望的齿轮比而变化。由此可见，销之间的角度取决于行星齿轮的数量是可变的。根据实施例，齿轮之间的角度可以是大约360°除以销的数量。

托架310可包括或限定尺寸和形状被确定为与齿圈306的向内面向的齿啮合地接合的向外面向的齿。与可移动齿圈接合的托架齿和行星齿轮齿的齿廓可以具有不同的齿廓或大致相同的齿廓。可操作地联接到行星齿轮架310的输出轴311可穿过固定板312以可操作地与驱动第二级(B)(也称为第二级齿轮组件)旋转的小齿轮314联接。

级(B)包括小齿轮314，其可操作地联接到一组复合齿轮318，该组齿轮联接到固定板312的销313。与第一级托架310的销309类似，固定板312的销313的数量可根据期望的齿轮比而变化，其中各个销围绕板等距地隔开。根据实施例，级(B)可以不包括类似于级(A)的齿圈。复合齿轮318可包括固定地联接在一起的单独的齿轮316和317。复合齿轮318可向输出联接件320提供恒定的齿轮减速，该输出联接件将连接到工具的曲轴(O)，例如驱动器部208。来自复合齿轮级的输出可以替代地是曲轴，该曲轴被装配为与复合齿轮啮合，从而去除了对输出联接件320的需要。

复合齿轮用于产生经由行星齿轮组通常不能实现的较低比率。因此，当行星齿轮组被启动以产生可能的最低减速(例如7:1)时，工具的速度将不会太低而导致可用性问题。

根据实施例，速度或扭矩选择可以由使用者通过工具(例如工具100和/或工具200)的主体上的物理拨动开关(例如速度拨动开关206)或其他开关元件来控制。可移动齿圈306可以控制变速/变矩机构，使得当齿圈306布置在第一位置时，齿圈306仅与行星组的行星齿轮308接合，如图5A所示，齿轮箱提供行星减速。在一示例中，低速行星减速构造可产生大约8:1的齿轮比。

当齿圈306布置在第二位置时，齿圈306移位以与行星组的行星齿轮308和托架310合并，如图5B所示，齿轮组的行星齿轮减速属性被去除，并且在一示例中，通过级(A)产生1:1的比率。可以包括级(B)以提供比通过该级的行星齿轮组更低的齿轮减速。在一示例中，用于高速构造的总齿轮比可以是大约3.6:1。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以使用任何不同的齿轮比。

现在参考图6，概念性地描绘了替代的齿轮箱604，其可并入或实施在工具100和/或200中。该替代构造描绘了与图3相反的“反向”构造，如下所述。在齿轮箱604中，第一级(C)包括输入(I)，其被施加到输入齿轮602，该输入齿轮602可操作地联接到由齿轮617和616形成的复合齿轮组618上。第二级(D)的特征在于行星齿轮组608和可移动齿圈606。复合齿轮618可以通过销613联接到固定板612。复合齿轮也可以可操作地联接到第一中心齿轮610。第一中心齿轮610可通过轴611联接到第二中心齿轮(即小齿轮)614。第二中心齿轮614可操作地联接到行星齿轮组608，其又通过销609联接到输出托架620。输出托架620可驱动曲轴的输出(O)。

可移动齿圈606可以选择性地在轴向上移位以在第一位置与第二位置之间切换，从而提供两种速度构造。在第一低速构造中，即在第一位置中，齿圈606仅联接到行星齿轮组608，发生行星减速。通常，行星齿轮组的比率高于3:1。在一示例中，级(C)的低速齿轮比为大约1.5:1(优选1.6:1)，级(D)的低速齿轮比为大约4:1(优选4.25:1)，齿轮箱604的总齿轮比为大约7:1(优选6.8:1)。

当齿圈606被切换到第二位置时，齿圈606接合输出托架620，并且行星属性被去除。在第二位置，级(D)产生例如1:1的齿轮比。在这种构造(高速构造)中，总齿轮比为大约1.5:1(优选1.6:1)。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以使用任何不同的齿轮比。

如本文所用的，术语“联接”及其功能等同物并不旨在必须限于两个或更多部件的直接机械联接。相反，术语“联接”及其功能等同物旨在意指两个或更多个物体、特征、工件和/或环境物质之间的任何直接或间接的机械、电气或化学连接。在一些示例中，“联接”还旨在意指一个物体与另一物体集成。如本文所用的，术语“一”或“一个”可以包括一个或多个项，除非另有具体说明。

如本文所用，表示方向、顺序或取向的术语，例如“第一”、“第二”、“水平”、“竖直”、“侧向”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上方”、“下方”、“之上”、“之下”、“前”、“后”等是非限制性的，并且在本文中用于易于解释。本领域技术人员将认识到，这些术语的使用仅仅是描述性的示例，其不限制使用这些术语描述的元件的放置、取向或布置。

在上述说明书和附图中阐述的内容仅作为例示而不是作为限制来提供。尽管已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离发明人贡献的更广泛方面的情况下可以进行改变和修改。当基于现有技术以适当的观点来看时，所寻求保护的实际范围旨在由所附权利要求书限定。

Claims (25)

1.一种用于动力工具的多速齿轮箱，包括：

第一级齿轮组件，其包括齿圈和可操作地联接到第一托架的第一齿轮；

第二级齿轮组件，其包括可操作地联接到小齿轮的第二齿轮；以及

开关，其联接到所述齿圈并且被构造为在第一位置与第二位置之间选择性地移动所述齿圈，所述第一位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一齿轮，并且所述第二位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一托架和所述第一齿轮。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第一齿轮包括行星齿轮。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，第二组齿轮包括复合齿轮。

4.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，还包括可操作地联接到所述第一齿轮的输入齿轮。

5.根据权利要求4所述的齿轮箱，其中，所述输入齿轮可操作地联接到马达。

6.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，还包括可操作地联接到所述第二齿轮的输出齿轮。

7.根据权利要求6所述的齿轮箱，其中，所述输出齿轮可操作地联接到驱动器部。

8.根据权利要求7所述的齿轮箱，其中，所述输出齿轮可操作地联接到所述驱动器部的曲轴。

9.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，还包括可操作地联接到所述第二组齿轮的输入齿轮。

10.根据权利要求9所述的齿轮箱，其中，还包括可操作地联接到所述第一齿轮的输出齿轮。

11.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，当所述齿圈处于所述第二位置时，所述第一级齿轮组件具有1:1的齿轮比。

12.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，当所述齿圈处于所述第一位置时，所述第一级齿轮组件具有大约3.6:1的齿轮比。

13.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第二级齿轮组件具有大约2.2:1的齿轮比。

14.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，当所述齿圈处于所述第一位置时，所述第一级齿轮组件具有大约4.25:1的齿轮比。

15.根据权利要求1所述的齿轮箱，其中，所述第二级齿轮组件具有大约1.6:1的齿轮比。

16.一种多速动力工具，包括：

壳体；

驱动器部，其联接到所述壳体并且适于驱动工件；

马达，其布置在所述壳体内；以及

齿轮箱，其布置在所述壳体中并且可操作地联接到所述马达和所述驱动器部，所述齿轮箱包括：

第一级齿轮组件，其包括齿圈和联接到第一托架的第一齿轮；

第二级齿轮组件，其包括可操作地联接到小齿轮的第二齿轮；以及

开关，其联接到所述齿圈，所述开关被构造为在第一位置与第二位置之间选择性地移动所述齿圈，所述第一位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一齿轮，并且所述第二位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一托架和所述第一齿轮。

17.根据权利要求16所述的动力工具，其中，所述第一齿轮包括行星齿轮。

18.根据权利要求16所述的动力工具，其中，第二组齿轮包括复合齿轮。

19.根据权利要求16所述的动力工具，其中，还包括可操作地联接到所述第一齿轮的输入齿轮。

20.根据权利要求19所述的动力工具，其中，所述输入齿轮可操作地联接到所述马达。

21.根据权利要求16所述的动力工具，其中，还包括可操作地联接到所述第二齿轮的输出齿轮。

22.根据权利要求21所述的动力工具，其中，所述输出齿轮可操作地联接到所述驱动器部。

23.根据权利要求16所述的动力工具，其中，还包括可操作地联接到所述第二组齿轮的输入齿轮。

24.根据权利要求23所述的动力工具，其中，还包括可操作地联接到所述第一齿轮的输出齿轮。

25.一种动力棘轮工具，包括：

壳体；

棘轮头，其联接到所述壳体并且适于驱动工件；

马达，其布置在所述壳体内；以及

齿轮箱，其布置在所述壳体中并且可操作地联接到所述马达和所述棘轮头，所述齿轮箱包括：

第一级齿轮组件，其包括齿圈和联接到第一托架的第一齿轮；

第二级齿轮组件，其包括可操作地联接到小齿轮和所述棘轮头的第二齿轮；以及

开关，其联接到所述齿圈，所述开关被构造为在第一位置与第二位置之间选择性地移动所述齿圈，所述第一位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一齿轮，并且所述第二位置包括所述齿圈可操作地联接到所述第一托架和所述第一齿轮。