CN1313176A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

一种电动工具包括一个机体10,该机体内安装着电机,并和其内的第一输出轴50连接,一个附件42,和机体的输出轴连接。附件42包括一个输出轴,它把机体10内电机44的转动传递出去,附件42还包括一个齿轮减速机构48,在其输入和输出之间可以引起齿轮变速。机体和附件的结合提供了一种带有多个串联齿轮机构的电动工具。

Description

电动工具

本发明涉及的是一种电动工具，特别但不仅仅涉及一种适于执行几种不同任务的电动工具。

我们已知的电动工具包括一个机体，其内放置着电机和一个连接机体的附件，该附件执行某一任务，如钻工件或锯工件。附件通常是针对任务的一种特殊的工具，因此附件应当适合于工作任务。

这样一种电动工具如EP-A899063所示。该专利公开了一种复合的电动工具，其由机体和任意一种附件组成。机体里布置着一个电机，给安装在机体里的附件提供驱动力。在工具的机体里没有齿轮装置，仅仅有一个变速开关来控制电机的输出速度。一个附件，如钻头，可能包括它自己的齿轮装置。这是因为由开关控制的电机的速度可能跨越从静止到最大的输出速度所有速度的区域，它也可能仅提供在较小速度区域里进行控制。在使用中，可能由于工具的振动，使使用者控制的电机速度的精确度不是很好。

由于以上原因，人们已经认识到，在某种附件里使用齿轮装置，以使在电机的输出速度和附件自身的输出速度之间可以步进减少。

然而，以上所述仍然存在问题。尽管某一种附件可能包括了齿轮装置，以逐步降低输入转速，电机的速度不是由齿轮输出，而是直接加到附件的输入上，附件的输入速度也可以由齿轮传动，也可以不由齿轮传动。

当考虑到各种附件所需的转速(或往复速度)，如砂模具，竖锯，钻孔机等，其转速的范围很宽，例如，钻孔机的转速可能高达2-3,000转/分，而竖锯的往复运动的速度是每分钟1-2,000个来回。另外，砂模具可能需要20,000转/分的轨道转速。

显然，如果附件由电机的输出量直接驱动，要满足这样大的一个输出速度范围，就需要在每一个附件里都有一个大的齿轮装置(可能是一个大的多极齿轮箱)。

然而，如果电机的输出速度本身能通过齿轮传动输出，每一个附件本身可能只需要一个相对小的、简单的齿轮机构，以便顺利地调整到它自己的任务。

本发明的一个目的就是通过提供一种至少减少以上所述的缺点的电动工具，该工具包括放置电机的机体，连接到电机上的第一输出轴；和与机体耦合的附件，该附件包括一根输入轴，当附件和机体耦合时，该输入轴和机体的第一输出轴可运转地连接，其中，附件还包括一根输出轴，以把源于附件输入轴旋转运动的旋转运动传递出去；该电动工具的特征在于机体和附件都具有一个各自的齿轮机构，以分别在各自的齿轮机构的输入输出转速之间产生一个齿轮转速的改变，于是，机体和附件的结合提供了一种带有多个串联的齿轮机构的电动工具。这就提供了一个相对于现有的电动工具的一个优点，相对于迄今为止的情况而言，能够获得使机体的输出速度与附件的输入速度之间更高的匹配精度。

机体的齿轮机构最好是位于电机和第一输出轴之间。同时，附件的齿轮机构位于附件的输入轴和下一级的输出轴之间。

优选地，相对于每一个单独齿轮机构来说，输入转速和输出转速的比率是固定的。这样可以获得齿轮机构的最优匹配。

在一个最优实施例中，每一个齿轮机构包括一个行星的齿轮箱。

此外或根据使用者的意愿，第一输出轴和附件输入轴都开了键槽用于彼此轴向耦合。这就获得了一种有效连接，可以有效传送转矩。

最好是，附件和机体可拆卸地串接。工具也可以包括许多附件，每一个附件都可以和机体耦合后进行运转。

现在，通过例举并参照附图描述本发明的一个最优实施例。

图1是根据本发明的一种电动工具机体部分的前方透视图；

图2是图1的电动工具带一个附件钻头的侧面图；

图2a是图2所示的电动工具的部分侧面图，其机体的一半蛤壳和工具头被拆走。

图3是图1所示的电动工具带一个竖锯头附件的侧面图；

图4是图1所示的工具机体的侧面图；

图5a是图1所示的电动工具一半蛤壳移走后的机体部分的侧面图；

图5b是图1所示的机体部分一半蛤壳移走后的前方透视图；

图6是图1所示的电动工具体的部分蛤壳移走后的前方透视图；

图7a是工具头释放按钮的透视图；

图7b是图7a所示的按钮沿截面Ⅶ-Ⅶ剖视图；

图7c是图1所示的电动工具的工具头夹紧弹簧的前视图；

图8是图2所示的钻头的侧面图；

图8a是沿图8截面Ⅷ-Ⅷ剖开的工具头圆柱形的活门的剖视图；

图8b是从图8所示钻头工具附件40的接合面90的底端看过去的视图；

图9是图8所示钻头的后视图；

图10a是图3所示竖锯头的后部透视图；

图10b是图3所示竖锯头一半蛤壳移走后的侧面图；

图10c是从下面看过去的一个致动件的透视图；

图10d是图10c所示的动作件从上面看过去的透视图；

图10e是图10b所示的工具头的运动转换机构的示意图；

图11是图1所示的电动工具组合起来的齿轮箱和电机的前视图；

图12是沿图11截面Ⅺ一Ⅺ剖开的电机和齿轮箱机构的侧剖示意图；

图13是图8所示钻头部分蛤壳移走后的侧面图。

见图1，总体上用10来标记的电动工具包括一个主机体部分12，其通常由两半塑料蛤壳14,16组成。两半塑料蛤壳固定在一起，从而将电动工具的内部机构封装起来，这将在后面描述。

机体部分10限定了一个基本呈D形的机体，其后部18设计为传统的手持喷枪把手，以供使用者抓住。后部18上向内突出来的是一个致动扳机22，该板机与传统方式的电动工具的结构一样由使用者的食指控制。由于这种喷枪把手为传统设计，所以不再参照本实施例进行解释。

D形机体的前部23有双重作用，就是不但在使用者抓住喷枪把手时，能对其手提供保护，而且能安装电池接线端25(如图5a所示)，并以传统方式安装电池24。

见图5a和5b，机体的前部23包括两个传统的电池接线端25，同传统的电池套筒32上的相应的接线端配合(图中未示)。机体的前部23基本上是空的，以放置电池24的套筒30(如图5所示)，其中，电池的主体部分33从工具蛤壳向外突出。以这种方式，电池的主要机体33基本上呈矩形并部分位于电动工具蛤壳的裙部34内，以使电池可以以传统方式座靠在电动工具的内侧台肩35上并与其相配合。

电池在相反的两侧有两个按钮36，它们包括(未示出)两个传统的突起，以嵌入电动工具裙部34内壁上的相应凹槽进行固定啮合。这些按钮是有弹性地向在电池32的外部偏压，以进行嵌入啮合。然而，根据使用者要求，这些按钮也可能离开它们的偏压位置，移出啮合的裙部凹槽从而取出电池。这些电池线夹也是电动工具领域里所通用的，因此这种情况在这里不再叙述。

蛤壳的后部18有一个小的凹形把手区38，其凹槽被模压在两半蛤壳里。为了增加电动工具的使用者的舒适度，一种弹性的涂有橡胶的材料被一体模压进凹槽里，以提供一种减震的把手件。这有助于(在使用时)对电动工具对使用者的手的振动产生一定程度的缓冲。

见图2和图3，可互换的工具头40,42可拆卸地与电动工具机体部分12啮合。图2表示的是电动工具10，其中，主要机体部分12和一个钻头40连接在一起，图3表示的是一个安装到机体12上的竖锯头件，从而形成一种竖锯头电动工具。调节机体上的附件方向和工具头布置的机构将在后面进一步叙述。

见图5a和5b，它们表示的是电动工具10的一半蛤壳移走后其内部的工作原理图。工具12包括一个传统的电机44，由内部筋板46限制安装在蛤壳14里。(移走的蛤壳16有相应的筋板包围并固定着电机)。电机的输出轴47(图12所示)直接和标记48(图11也有表示)所示的传统的行星齿轮箱(也是已知的太阳一行星齿轮减速机构)啮合。对于本领域的技术人员来说，使用行星齿轮箱减速机构是一种普通技能，在这里就不再详细解释，此时电动工具的电机的输出一般是15,000转/分的转速输出，齿轮和行星减速机构将根据齿轮箱里的各个齿轮确切的几何结构和尺寸减小驱动机构的转速。然而，这种类型的传统的减速机构通常采用的齿车减速比在2∶1和5∶1之间(例如，15,000转/分的电机输出减小为第二输出约3,000转/分)。齿轮减速机构48的输出49包括一个和电机的旋转输出轴同轴的输出轴，并且具有一个同轴安装在轴49上的凸齿轮50。

图5b清楚地表示了凸齿轮50，其包括6个围绕着轴49的轴线对称布置的突出的齿，其中，每一个齿在朝着凸轮的远端有一个逐渐减小的引导该槽的凸轮如内的斜面，其朝着轴向里呈锥形，以和凹齿轮上的配合凸出表面相配，该凹齿轮也有6个齿槽，以在相互啮合时安放相应的齿。

见图1,5a,5b和6，电动工具机体部分12有一个前端面凹入部分52，具有从两半蛤壳上形成的裙部56的外缘向里凹的内表面54。于是裙部56和凹表面54在机体上形成了一个基本呈矩形的凹入部分，该凹入部分和电机轴51基本同轴。表面54还包括一个基本圆形的孔60，齿轮结构的凸轮50通过该孔从凹槽52向外突出。如后所述，当每一个工具头和机体啮合时，都有一个合作的凹齿轮和相应凸轮啮合。

正如通常用于现代电动工具中的那样，电机44上配备有一个正向或反向的开关62，工作时，该开关通过传统的转换装置64方便地将电池24和电机44的接线端反接，于是根据使用者需要改变电机的输出的旋转方向。如传统所述，反转开关62包括一个横向穿出(相对于电机轴)工具体的塑料件，以便从每一半蛤壳(14,16)相对的孔里突出来，其中开关62有一个内部突起(未示出)，以和转换装置64上的回转杆66接合，于是开关62在第一方向的位移将引起回转杆66在第一方向上的回转位移，从而以第一种电连接的方式将电池接线端和电机连接起来，相应地，开关62在相反方向的位移将引起回转杆的相反位移，将电池和电机反向连接起来。这对电机来说是非常普通，这里不再叙述。需要注意的是，为了清楚起见，电池，开关，电机之间连接的电线为了附图的清楚被省略。

而且，电动工具10配备一个智能锁止机构68，当机体10上没有工具头附件时，该锁止机构能够阻止致动扳机的动作。这种锁止机构有双重功能，一个是在不使用时阻止电动工具意外地打开而消耗能源(电池)，同时，它也能作为一个安全装置，当没有安装工具头附件时，凸轮50的高速旋转时就暴露在外，该装置就能阻止电动工具被打开。

锁止机构68包括一个回转杆开关件70，其枢轴地安装在一个销轴72上，该销轴和蛤壳16整体铸造。开关件70基本上是一个狭长的塑料销轴，其最里端有一个向下的凸起74(图5a所示)，该凸起由一个传统的弹簧件(图中未示)向下偏压向在图5a所示的位置，从而顶靠并接触与致动扳机22一体的凸起76。扳机20的凸起76代表一个向后的肩部，当锁止机构68位于图5a所示的非致动位置时，该凸起和回转销轴凸起74接触。

为了操作致动扳机22，使用者必须用食指按压扳机20，将扳机22从右移到左，如图5a所示。然而，由于扳机凸起76顶靠在锁止机构凸起74上，限制开关扳机20不能以这种方式移动。

开关件70的相反端有一个向外的凸轮表面78，其是倾斜的，形成了一个基本上倒V形的结构，如图1和6所示。

凸轮表面78被向内置于两半蛤壳上形成的孔80的凹处。这样，锁止机构68凹置于工具体里，但是可以通过孔80而接近。

如后所述，将要连接到工具体上的每一个工具头40,42包括一个凸起件，当工具头和工具体连接时，该凸起件将穿过孔80，与锁止机构的凸轮表面78啮合，使开关件70抵销弹簧件的弹性偏压，围绕着销钉枢轴偏转，于是使凸起74相对于如图5所示的非致动位置向上移动，从而移动凸起74使之脱开与锁定凸起76的啮合，使得致动扳机22根据使用者的需要而移动从而根据需要打开电动工具。这样，工具头附件可以自动使锁止机构的锁定功能失效。

另外，锁止机构的一个附加功能由需要而定，由于安全需要，形成特定的工具的某种工具头附件，特别是如一种往复锯的工具，需要手动，而不需要自动解开锁止机构。同时，对于钻头或砂模具等电动工具可以容许有一个致动开关扳机22，当工具体连接上工具头时，该开关板机可以被按下而不需要任何的安全锁止开关，而同样的情况对于往复锯就不能被接受，因为如果使用者没有准备好的话，往复锯电动工具的无意识致动可能引起严重伤害，由于这个原因，往复锯电动工具有一个手动动作开关，以解开致动扳机22上的锁止机构。一个为了解开锁止机构的特别的手动机构将参照往复锯42工具头顺序讨论。

为和工具体12相配合而对每一个工具头40,42进行设计。这样，每一个工具头40,42都有一个和机体12配合的通用配合面90。工具头的配合面90包括一个向后延伸的表面93，该表面93包括基本上为线性的第一部分91(如图8所示的剖面)，和第二非线性部分95，该部分形成了一个基本上为曲线的剖面。表面93的外形与电动工具12蛤壳上位于凸齿轮轴线51周围的外表面以及和如图4所示的配合凹部52相对应。配合面90还包括两个同轴插头92，96，这两个插头布置在基本上平的配合面91上，从而以一种互补配合的方式安装在凹槽92和工具体内的相关圆形孔中。无论工具头的实际功能和整体结构如何，配合面90的形状和所有的工具头是一致的。

见图1和6，用于放置工具头的工具体12前部包括用于放置工具头的插头92的两个凹槽52，还包括一个下部的曲面，它是用于放置工具头配合面90的相应曲面45的曲面座。这个特征以下将详细讨论。

配合面90上插头结构包括一个底部插头92，该插头基本上为一个带圆角的方形件(图9和10a所示)。这个插头92的深度与工具体凹槽52的深度一致并以互补配合的方式安放在其中。而且，插头92的侧面上都还有两个沿纵向延伸的槽100，如图8和10a所示。这些槽从插头最后的表面93从工具体向里呈锥形。相应的凸起101在工具凹槽52的裙部56的内表面下形成，以和工具头上的槽100啮合。凸起101也呈锥形，以便互补装配在槽100中。凸起101和槽100的作用既是将工具头和工具体对齐，也是使工具头不会相对于工具体转动。通过起相同作用的方形，可进一步加强限制工具头转动。然而，通过提供锥形的凸起101和凹槽100有助于工具头对准工具体，由此，工具体上凸起101的远端的窄的锥形缘最先和工具头上的锥形凹槽100的较宽的断面配合，这样可以降低第一次将工具头和工具体连接起来时工具头和工具体之间精确对准的要求。接下来，工具头相对于工具体的位移使得锥形凸起101放置在锥形槽100里，这为凸起和相应的凹槽100提供了紧密的楔形配合。从图9还可以进一步看到，当我们所述插头92基本上是方形时，插头92的上缘111的尺寸大于下缘113的尺寸。这种简单的设置可以在将工具头和工具体啮合时，阻止偶然将工具头附件上下倒置，因为如果工具头插头92没有正确地和凹槽52对准时，插头92就装不进去。

如图8和10a所示，通用的配合面90有第二插头96，其为一圆柱形凸起并从第一插头92向后延伸。第二插头96可以被看作和第一插头92同轴。第二插头96有一个圆形孔102穿过插头92而伸入工具头内部。一个标准的太阳一行星齿轮减速机构安装在钻头40和竖锯头42内部并邻接着各自的孔102(图10b和13所示)。应该注意到，在两个工具头40,42之间配合面90的布置是一致的，每一个工具头内部的齿轮减速机构相对于工具配合面90的放置对于两个工具头也都是一致的，通过相对于竖锯头42而言对工具头的齿轮机构和配合面90的描述，可以在钻具头40里采用相似的结构(图13所示)。

如图10b所示，工具头也是由传统的两半塑料蛤壳形成的。这两半蛤壳固定在一起，以封装如下所述的电动工具头的内部机构。在每一半蛤壳里模压的筋板形成了每一个工具头，被用来支承内部机构，特别是，竖锯头42有啮合和安装齿轮减速机构106的筋板108，如图所示，齿轮减速机构106，如上所述，是一个传统的行星(太阳行星布置)齿轮箱，和工具体里使用的行星的齿轮结构是一致的。齿轮减速机构106的输入键轴(未视出)和一个凹齿轮110同轴安装，以和电动工具体的凸轮50啮合。齿轮机构106的键轴和凹齿轮110围绕工具头轴线117和插头96的孔102同轴延伸。如图10a所示。而且，齿轮机构106的旋转输出轴127也和齿轮机构的输入轴同轴延伸。

再看图10b，旋转输出轴127上安装有一个传统的运动转换机构120，以把齿轮机构106的旋转输出运动转换为板件122的线性往复运动。板件130的自由端延伸出蛤壳孔外，且在该自由端安装有一个竖锯条夹紧机构。竖锯条夹紧机构不作为本发明的一部分，而被认为是把竖锯头啮合和限制在板件上的一种通用方法。

板件122的线性往复运动驱动一锯条(未示出)线性往复运动，如箭头123所示。同时，从图10b还可以看出，这种往复运动不平行于工具头的轴线117，这仅仅是对特定工具头可以进行人本设计的一个优选方式。如果必要，往复运动可以平行于工具头的轴。对于有一个基座127的往复锯或嵌锯，工具头42本身是一种传统的设计，如果需要的话为了稳定工具，该基座是用来和被切割的表面接触的。

驱动转换机构120使用传统的往复运动的空间曲柄，为清楚起见，在图10c示意性地示出驱动转换机构120有一个转动输入轴131(对于特定的工具头来说是齿轮减速机构)。转动输入轴131连接到一连接板130上，该连接板130有一个倾斜的前端面132(相对于输入轴的旋转输出线倾斜)。一个管形销轴134安装为突出于表面132，相对于输入130的旋转轴线117会摆动。自由安装在这个销轴134上的是一连接件135，其围绕着销钉134自由旋转。然而，这个连接件135通过和板件122里的狭槽啮合被限制不能围绕着驱动轴线117转动。板件122仅在图10b和10c所示的实施例中可以在平行于输入旋转轴的方向上自由移动。板件127由两个销钉限制在蛤壳所组成的空间里，并能够穿过其中。这样，销轴134的摆动将通过连接件135转换为板件122的线性往复运动。这种把旋转运动转换为线性运动的特定的机构是一种传统的机构，并且为了清楚说明在特定的竖锯头附件中使用的机构120，这种机构已经作出了原理性的说明。在竖锯头42中，板件122可以在两个限制件142之间作线性往复运动，在其自由端连接一个齿条夹紧装置150，以便以通用方式和传统的锯条连接。这样，为了把电机的旋转输出转换为齿条的线性往复运动，工具头就既有一个齿轮减速机构也要有一个驱动转换机构120。

如图13所示的是与钻头40相关的工具头的另一种形式。这个钻头40(如图8a所示)包括相应于先前所讨论的工具头42的配合面90。工具头40也包括一个行星齿轮箱106，其结构类似于先前所讨论的电动工具和竖锯头里的齿轮箱。齿轮减速机构106的输入轴上也有同轴安装于其上的一个类似于先前参照竖锯头讨论的凹齿轮的那种凹齿轮，以便和电动工具的输出轴上的凸齿轮50啮合。结果，工具头40里行星齿轮箱106的输出轴同轴连接到传统的钻头离合器157的驱动轴上，该离合器又来和传统的钻头卡盘159同轴安装。

人们将看到，对于本发明的电动工具，其有多个可互换的工具头，所以各种电动工具的输出速度执行各种不同的功能。例如，一个磨砂具工具头(尽管在这里未作讨论)需要约20,000转/分的输出轨道转速。钻头可能需要2-3,000转/分的输出转速，同时，竖锯可能需要约1-2,000冲程/分的往复运动。在电动工具里使用的电机的传统输出速度可能在20-30,000转/分的范围内，为了满足每一个工具头的源于一个高速电机的较大的输出速度范围，就需要各种尺寸的齿轮减速机构。特别是对于竖锯头装置，要求输出速度减速比大得多，于是，这种要求竖锯头内部有一个大的多极齿轮减速箱。这样将降低这种类型钻头的性能，因为较大的齿轮减速机构(如多极齿轮箱)需要一个相对大的工具头，会导致竖锯条安装得远离竖锯(电机)，这又会引起作用在竖锯上的力的不平衡。为了解决这个问题，本发明在工具机体和工具头之间顺序或串联使用齿轮机构。以这种方式，在具机体里就可获得用于所有的电动工功能的电机输出速度的第一级齿轮减速比，每一个特定的工具头有第二级齿轮减速机构，以便将电动工具的输出速度调节到满足特定工具头功能所需要的速度。如上所述，齿轮减速机构的确切减速比决定于行星齿轮箱的内部的标准的尺寸和参数，但是应该注意到，用于将工具头里的第一级齿轮减速机构串联到工具体里的第二级齿轮减速机构装置要使工具头的结构更紧凑，同时，也会简化工具头里的齿轮减速机构，因为对于第一级齿轮减速机构来说不再需要高的减速比。

另外，工具头里的第二级齿轮减速机构的输出可能限制为转速输出，作为工具头的功能性输出(例如钻头或旋转的砂轮盘)，或者其本身成为更进一步的驱动转换机构，把旋转输出转换为非旋转输出，就象将旋转输出转换为驱动竖锯齿的线性运动的工具头所描述的那样。

竖锯头42还配备有附加的手动按钮170，该按钮在使用者使用时，提供了一中在工具头42连接到机体上时，解开锁止机构的手动装置。如上所述，工具体有一个锁止机构68，通过将工具头上的相应凸起插入到孔80中，以和凸轮面78啮合，使得枢轴连接的锁止机构无效。通常工具头的凸起和工具头的蛤壳一体模压成形，于是工具头进入并和工具体啮合时，就会自动解开锁止机构。特别是，图9和13表示了一个钻头40，从图中可以看出，配合面90在曲面93上有一个基本为矩形的凸起137，其形状和尺寸与孔80互补，凸起137坚固地和工具头的蛤壳一体模压成型。使用中，当凸起进入孔80时，坚硬的凸起137仅仅顶靠在壳的表面78，使得锁止机构68的产生回转位移。然而，为了如往复锯头42等工具的需要，即使安上工具头，依然需要限制电动工具的启动，直到使用者准备实际使用工具时还要由用户进行手动操作。这样，锯头42配备有按钮170以满足这种需要。这种手动的锁止机构解锁系统包括一个在两半工具体蛤壳之间形成的基本矩形的孔141，如图10a所示，一个基本为V形的凸轮件(图10a和10c所示)300突出于该孔。凸轮件300基本呈V形和方位，于是当锯头42连接到工具体12上时，锁止机构的凸轮表面78位于凸轮件300的倾斜的V形面上，而没有任何力施加到凸轮件78上去解开锁止机构。

见图10c和10d，可以看到凸轮件300通过支腿301连接到一根纵向延伸的塑模成型杆302上，从而形成了一个致动元件350。当安装到工具头42上时，杆302垂直于工具头的轴线(也垂直于工具体的轴线117)延伸，结果，杆302的每一个自由端306分别从工具头(图10a所示)两相反侧面侧突出来，形成了两个外部按钮(图10a仅示出了其中的一个)。而且，杆件302包括两个一体成型的可弹性弯曲的弹簧件310，当杆件302插入工具头蛤壳里时，每一个弹簧件和蛤壳的内表面的邻近侧壁啮合，作用是使得杆件基本上位于蛤壳的中心，以保持当凸轮表面300通过孔141从工具头的后部向外突出时进行中心定位。一个力作用在从工具头向外突出的杆件302的两个表面306上，该作用力将会使得杆件克服弹簧310的弹性力而向工具头内部移动，于是杆件的移动使得凸轮300在孔141的横向跨度上产生一个相同位移。还应该注意到，通过按压两个表面306，凸轮300可能在垂直横向工具头轴线的两个方向上都会移动。此外，当外力从表面306上撤销时，弹簧310(有弹性变形)的偏压力将引起板件302回到它的初始中心位置。为了方便，凸轮300和杆件302，包括一片塑模成型件，其上有两个与其模压成一体的弹簧310。

当工具头42连接到工具体12(如下将详细叙述)时，锁止机构的凸轮表面78和凸轮表面300的V型结构相配合。凸轮表面78(如图1和6所示)有一个沿着它的纵轴延伸并且具有两个对称凸轮面的凸起结构，这两个凸轮面布置在沿着工件70的中心轴延伸的垂直面两侧。同时，凸轮面300有一个相应的凹形凸轮结构，该结构有两个和凸轮78的凸轮面反向定位的对称凸轮面，在各自的两个凸轮面之间形成对接配合。当工具头42连接到工具体上时，凹形凸轮表面300以一种封闭装配方式配合套在凸轮表面78上，这样没有不当的力从凸轮面300施加到凸轮面78上，这种不当的力会使得与开关扳机22保持啮合以防止电动工具动作的锁止机构解开。这就阻止电动锯意外接通。但是当需要工具动作时，使用者把一只手放到喷枪把手18上，食指按动开关扳机22。第二只手以传统方式抓住工具头附件42以控制往复锯，第二只手的作用是在使用中稳定锯。使用者第二只手的作用是在邻近凸出的表面306或致动件350的地方抓住电动工具，这样就使得人的手指或拇指能很容易够得着该凸出表面。当使用者想用工具时，他可以用拇指或食指按压一个表面306，使凸轮面300相对于工具头的轴线横向移动，引起凸轮面300的倾斜表面320向扳机侧向移动，和凸轮78的一个凸形倾斜面啮合，使得凸轮面78有力地相对于工具体向下移动，以类似于先前就自动锁止解锁机构所讨论的方式，控制锁止机构68。

当表面306被使用者释放，凸轮300在弹簧310弹性偏压以下返回到中心位置，和凸轮面78脱开啮合。然而，由于扳机开关保持在动作位置，锁止装置68不能和开关再次啮合，直到开关扳机22被释放。这样，当工具头上的致动按钮306中的一个被压下时，电动工具可以自由使用，直到开关扳机22被再次释放，此时，如果使用者想再次启动时，他将必须通过按压按钮306中的一个，以手动方式解开锁止机构。

见图11和12(表示的是工具体齿轮减速箱的剖面)，将注意到，齿轮减速机构的输出轴和安装在其上的凸轮50基本被一个和输出轴同轴的圆环400包围。如图5b所示，凸齿轮50和同心环400突出于工具表面54的环孔60，进入工具体的凹槽52。齿轮减速机构48上的圆环400的外径和每一个工具头上的插头96上的孔102的内径一致。圆环400还有两个轴向延伸的沿径向反向设置的凹槽410，该凹槽朝齿轮减速机构48的内部呈锥形。而且，插头96的孔102的内表面上一体形成有两个相应的凸起105，这两凸起绕关于工具头的轴线117径向相对布置，并朝着工具头的齿轮减速机构的纵向向外呈锥形。

当工具头和工具体啮合时，工具体里的减速机构的圆环400以互补配合的方式位于工具头的孔102里，同时与孔102的内表面上的凸起105也以一种互补配合方式装配在圆环400外表面的凹槽410里。而且，由于凸起105和凹槽410之间互补的锥形效果，当工具头初次引导进工具体时，由于具有一定的公差，随着逐渐使凸起和凹槽产生互补楔形配合的连续插入而使各种凸起和凹槽对准，从而确保了工具头和工具体之间以及各种锁定元件之间滑动配合。

在工具头上使用第一插头92和第二插头96用于与工具体上的凹槽互补配合的特定结构，在工具头和工具体的蛤壳之间提供了啮合，并且还在工具头的蛤壳和齿轮减速机构之间提供了啮合，于是工具体的转动被输出。以这种方式，可以实现工具体齿轮机构的输出轴以及工具头齿轮减速机构的输入由之间的刚性连接和同轴，同时，也可以获得工具头的蛤壳和工具体之间的刚性连接，从而由于各齿轮机构的整体啮合而形成了一个统一的电动工具。

在需要自动解开锁止机构68的地方，如当将钻头连接到工具体上时，在蛤壳表面上与其一体形成有一个坚固的凸起137(图9和13)，该凸起形状为矩形，当工具头40和工具体12啮合时，凸起137与和回转杆66相通的矩形孔配合，并使得回转杆66绕销轴件72产生一个回转位移，于是和凸轮表面78接触并使得回转杆66绕销轴72产生回转位移，从而使得向下凸起74移动以脱开和动作扳机20上的凸起76的啮合。这样，一旦钻头40已经完全连接到机体12上时，锁止机构就会自动解开，允许使用者通过按压致动扳机22自由使用电动工具。

从图8到10可以看到，每一个工具头40,42的配合面90包括两个在工具头的蛤壳上一体形成的附加的锁。插头92在其最外表面上有一个反T形凸起170，其与工具头的轴线117平行延伸。该凸起安装在工具体凹槽52的内表面54上的安装孔里。而且，见图8和9，为了和工具体蛤壳表面上形成的相应形状的凹槽415配合，还另外在自动锁止机构137之下的配合面90上设置一个矩形凸起。这些锁定凸起有助于工具头进行定位和将其限定在工具体上理想的位置内。

一旦工具头和工具体已经啮合在一起(以及工具头和工具体上各种凸起和凹槽进入啮合状态)，为了限制工具头40,42相对于工具体的轴向移动，一个弹性棘爪装置，如一个弹簧，安装在工具体上，从而和工具头的配合面90啮合，以限制工具头相对轴向移动而脱离工具体。棘爪装置(弹簧)和工具头的配合面90之间的啮合给工具头和工具体之间提供了一种有效的锁止机构。

弹簧200包括两个弹性偏转臂201，在该优选施例中，臂201归为一个如图7c所示的单片簧。弹簧202通过模铸在工具蛤壳上的内部筋板207固定在工具体蛤壳里的相应位置上(图5b所示)。弹簧202呈U形，U形弹簧的两臂的上端209通过台阶211呈锥形，形成了一个有窄颈的对称U形结构。两臂的自由端213最好象图7c所示的那样向外折叠，与臂呈90°。

弹簧200还包括一个释放扭208(其功能是弹簧的驱动装置)，如图7a所示。按钮208包括两个对称的相对的凹槽210，其中每一个的内表面以内凸轮面212的形式和弹簧202啮合，如图7b所示，图中代表的是沿Ⅶ-Ⅶ截面(穿过图7a的凹槽210)剖开的按钮208的截面。可以看到，内凸轮面212包括两个凸轮表面214和216，形成了双梯度表面，其相对于垂直位置有不同的倾斜度。第一凸轮214相对于垂直方向基本为63°，第二凸轮面216相对于垂直方向为基本为26°。然而，可以看到，相对于垂直方向不同的角度并不是本发明必要特征，本发明两个凸轮的相对角度是不同的。特别是，第一凸轮面214的角度范围可能是50°到70°，其中第二凸轮面216的角度是在15°到40°之间。

实际中，弹簧202的两个自由端分别安装在释放按钮208里的两个相反凹槽210里。在工具体蛤壳中，按钮208受到每一个蛤壳上模压的筋板219的限制而不能相对于工具轴横向移动。然而，按钮本身位于蛤壳的垂直凹槽里，允许按钮垂直移动，而进入或移出蛤壳，如图5所示。蛤壳还包括一个较低的筋板227,U形弹簧202的底座203顶靠在该筋板上。释放按钮208凹槽210的凸轮表面和弹簧202的自由端之间的啮合，起到了将按钮偏压到非致动位置上的作用，从而按钮208的上表面稍微突出于蛤壳里的具有相应尺寸的孔之外。按钮208还有一个绕按钮外缘延伸的肩部211，该肩部和机体蛤壳的内唇啮合(未示出)，以限制按钮垂直移出蛤壳之外。

工作中，按压按钮208会使得U形弹簧的上肩部230和按钮凹槽210的内凸轮面210产生凸轮啮合。通过弹簧202座靠的内部筋板可以防止弹簧由于按钮被按下而向下垂直移动。而且，因为按钮208通过内部筋板被限制不能作任何相对于蛤壳的横向位移，因此任何施加到按钮上的压力通过对称设置的凹槽210被对称地传递到每一个臂上。当第一凸轮面和U形弹簧的肩部啮合时，弹簧件和凸轮面之间的倾斜角是相对较低(27°)，该角度在按钮被按压时，需要一个通过凸轮啮合进行传递的较大初始力，以使得弹簧(克服弹簧偏压)沿着凸轮面216产生凸轮位移。弹簧202和第一凸轮216表面之间的啮合能有力地将弹簧的两臂彼此推开。持续按压按钮208将导致弹簧臂的肩部230移动并和第二凸轮表面214啮合，由此，由于该陡峭的凸轮面的倾斜角会显著地增大(64°)，因此，随之只需要较小的力就可使弹簧的凸轮沿着第二凸轮面216继续移动。

其中，第一凸轮面216提供的机械利益比较低，但是反过来又提供了相对于按钮的较小位移的相对较高的弹簧臂的分离度，当弹簧臂和第二凸轮面216啮合时，由于凸轮面相对于弹簧的倾斜角较高，就会产生一个较高的机械利益。在使用中，当按钮与第一凸轮面啮合时，使用者对按钮施加一个高得多的力，但是，当与第二凸轮面啮合时，最后使用者需要继续给按钮施加一个高的压力，就会导致弹簧沿着第二凸轮面216快速移动。这样作的结果是，按钮持续的向下位移非常快，直到按钮向下延伸的肩部217接触到蛤壳的限制筋板221，从而限制了按钮的最大向下位移。结果是，在上述位置内凸轮表面的采用给使用者提供了触觉和听觉反馈，以告知使用者什么时候按钮完成了全位移。当第二凸轮面啮合时，继续给按钮施加大的按压力会使得按钮被极快速地按压，同时弹簧相对快地跟随第二凸轮面移动，引起按钮的下压速度显著地增长，直到触到蛤壳的下行限制筋板。按钮和蛤壳筋板221啮合给听者提供了一个可听到的“咔嗒”声，以清楚地指示最终使用者，按钮已经被完全压了下去。此外，当弹簧从第一凸轮面越到第二凸轮面，按钮就象快速向下变换一样，这就提供了第二个触觉信号，指示使用者按钮已经完全压了下去。这样，弹簧200提供了一个基本的数字式的两极下压功能，给使用者提供完全压下的反馈，限制弹簧正完全展开。这样，最终使用者不会受到迷惑而相信按钮是已经完全压下，由此在弹簧完全伸展开之前就试图拆卸工具头。

弹簧200这种特别的结构设计有两个额外的优点。首先，两个凸轮面214和216的双梯度随着按钮压下而提供了额外的机械利益，因此，随着弹簧的臂进一步分离，要进一步位移的阻力就会增长。这样第二斜面的使用增加了凸轮位移的机械利益，弥补了弹簧力的增加。

而且，还可以注意到，用于控制工具头而使之限制机体里的弹簧的尺寸要求非常精确，这种精度在此种类型的弹簧制造中很难获得。这需要弹簧的两臂在非致动状态下有一个预定的间距，从而形成一个工具头进入工具体的通道，于是，当工具头进入时，工具头上的凸轮和弹簧臂啮合并使弹簧臂自动分开，同时使弹簧可以弹回并和插头上的肩部啮合，以产生快速啮合。以下将详细叙述这个动作。

然而，如果弹簧臂分得太开，它们不会充分返回闭合的中立位置，影响了工具头的保持。如果臂在一起太近，它们可能不能装得下工具头上的凸轮，或者难于自动打开弹簧而接收凸轮。于是，为了制造过程中放松弹簧的公差，使用在按钮上的两个另外平面230(图7b所示)和弹簧的两臂209的内表面啮合，将弹簧臂准确保持在预定位置，从而与工具头插头产生最大啮合力。

为了和弹簧200啮合，配合面90的第二插头96在它的外径向表面还包括两个沿径向反向布置的凹槽239，用于在工具头完全插入工具体时和弹簧202的臂啮合。

见图8,8a,9,10a，各种工具头的每一个配合面90的第二级圆柱插头96包括两个径向反向布置的在插头96的壁内形成的凹槽239。这些凹槽在保持一定弯曲度的同时，其内表面比圆形外壁211要平一些，如图8a所示，图8a是沿图8截面Ⅷ-Ⅷ的剖面。这些表面240有一个非常大的有效半径，比插头96的半径大得多。此外，如图8和8a所示，凹槽239有平面247形成的肩部，其平行于插头92的轴平行延伸。

还可以注意到，当弹簧202的双臂201位于它们适当位置里的时候(由按钮的两个内壁230的宽度确定，如图7c所示的距离A)，它们之间的距离等于图8a所示的两个凹槽239相对的内表面之间的距离B。实际中，一旦工具头插入工具体，凹槽239在弹簧扳机202的两臂之间是对齐的，于是臂在弹簧的自然偏压力的作用下和凹槽啮合。在这个位置时，弹簧上形成的肩部211与凹槽239内形成的相应肩部243啮合。由于凹槽对其他圆柱插头所产生的重大的平面影响，弹簧202的有较大的表面积将会啮合和之靠在凹槽239内，该表面积大于由两条平行线和一个圆形凹槽合围起来的表面积。由于采用目前的这种结构，弹簧和凹槽之间会有更多的接触。

此外，每一个凹槽239有相应的引导凸轮面250，分别朝圆柱插头96的外缘布置，每一个凸轮面250沿插头96的壁的切线方向延伸，并突出于插头96的圆周面，如图8b,9,10a所示。这些凸轮表面25既沿着平行于圆柱插头96的轴延伸，又沿着径向延伸出插头壁之外。这些凸轮面包括一个斜面，其沿着轴向延伸远离插头96自由端，径向延伸到工具头轴线117之外。最后，见图9的凸轮面250，凸轮面局部围绕侧壁延伸，总体上有一个相应于U形弹簧202臂的阶梯状的结构。凸轮面250的外部总体结构与由凹槽239的内表面240形成的类似结构相对应，其作用是可以覆盖这些凹槽。特别是，参见图9，凸轮表面250有一个基本平坦的部分257，和一个平滑的曲线部分258，该曲线部分引向一个覆盖配合凹槽239的对应平面247的平凸轮261。还需要指出的是，当这些凸轮表面用于(出现在)工具头时，这些表面的结构与带有凸轮表面的曲面部分的弹簧件202所展示出的结构基本上相对应，曲面部分也与弹簧件202中的肩部211基本上相对应；并且对称于插头96布置的基本平坦的凸轮面261的直径等于内颈部209与弹簧202之间的间距。

实际中，当工具头40,42插入工具体里时，凸轮表面250和弹簧臂201啮合，使得弹簧在使用者将工具头推入工具体里时所施加力作用下产生弹性位移，从而使得弹簧在凸轮表面250上产生凸轮位移，直到和凹槽239啮合为止，因此，它们在弹簧弹性偏压力的作用下和凹槽啮合。因为凸轮面250的内表面几乎是平的，那么，弹簧的作用就是保持工具头不作轴向移动而离开工具体12。

还可以注意到，在工具体凹槽52上的内表面上形成的圆孔60实际上包括一个与由插头96和配合凸轮面250表示的截面结构相应的结构。这就有了插头穿过孔60通道。如图6所示，弹簧202的臂(阴影表示)突伸到孔60内部，当弹簧不动作时，使其和安装于工具体上的工具头插头96的凹槽240进行啮合。

如图10a所示，插头96的径向外表面和相应的凸轮表面250有第二槽290，其平行于工具头的轴线117延伸。每一个径向布置的凹槽和两个蛤壳上模压的筋板对应，径向进入工具体里的孔60，凹槽位于机体轴的两侧，当插头96插入机体里时，筋板和工具头槽290互补配合。这些附加的筋板和槽290的作用是进一步在工具体和工具头之间的进行啮合，以限制工具头和工具体啮合后不能作任何形式的相对转动。

现在从以上所述可以看到，本发明使用了相当多的机构用于使工具头与工具体对齐、连接、并限制在一起。特别是，这就采用了一种将工具体和工具头组装起来的精确方法，从而形成了一种相当坚固的、正好对准的电动工具。因为这种电动工具使用了一种这样的驱动机构，即，该驱动机构有一位于电动工具里的第一轴，并和有第二轴的工具头上的驱动机构对齐，因此，重要的是，工具头和工具体要精确对齐，以便能确保工具头和工具体的两轴对齐，以获得最大效率。本发明的工具体和工具头的特定结构还提供了一种将电动工具里的两个部件连接在一起的有效的方法，以获得一个整体工具。工具的设计也提供了一种局部自校准方法，以确保工具头和工具体之间的精确对准。在使用中，使用者首先总体上对准工具头和工具体，从而使工具头的配合面90以及工具头各个平面和曲面结构与工具体上凹槽52中相应的平面和曲面对齐。第一插头92被引进相应形状的凹槽52中，其中，矩形插头92与相应形状的凹槽52对齐。以这种方式，插头92的槽101的较宽的远端与向里安装在凹槽52裙部56上的凸起101向外的窄端对齐。相对于机体的头部的位移使得锥形槽100移动并和相应的锥形凸起101楔形啮合，以有助于工具头和工具体更精确地对齐，其作用是，顺序将第二圆柱插头和机体里的齿轮减速机构的圆环400对齐，其安装在插头96中。而且，插头96的内部锥形凸起105为了和圆环400的外表面上形成的相应锥形槽410配合而对齐。这里可以看到，插头96位于凹槽52表面54的孔60中。以这种方式，工具头的蛤壳既直接与工具体的蛤壳相连，也直接与工具体的输出轴相连。最后，工具头朝着工具体的持续移动导致插头96的凸轮面250触到并和弹簧202啮合，同时，凸齿轮50的齿位于工具头上的凹齿轮内的配合凹槽中，凸齿轮50的凸轮表面的作用是使这些齿和凹齿轮对齐。

当工具头被推进工具体完成最终啮合后，斜凸轮面250的作用是，当插头96穿过单簧臂之间，使弹簧臂径向向外偏转，直到弹簧臂随之和槽239啮合，由此，它们在凸轮表面250后快速啮合，锁定工具头，使其不能沿轴向移动而脱开工具体。

如上所述，为了从工具体上移开工具头，必须向下推动按钮208，将弹簧臂轴向分开，移出槽239，允许当其轴向移动并脱开工具体的驱动轴时，凸轮面205形成的肩部从分开的弹簧202之间穿过。

当工具头40,42以如上所述方式连接到工具体12上后，得到的电动工具10依据其工具头可能是一个钻头或一个圆形的锯。借助于工具头和工具体里的齿轮机构串联接合，使得所形成的工具有双齿轮减速机构。而且，通过工具体和工具头之间的许多对齐的筋板和凹槽，工具头和工具体之间的重要的啮合和对齐的结果是，电机的驱动机构以及齿轮减速机构和相对于传统的电动工具一样，被认为是一个整体。

见图10a,2,3，配合面90还包括第一线性部分91以及形成曲面结构的第二非线性部分(从截面上看)，插头92和96从第一线性部分延伸。从图8可以清楚地看到。工具体12在与工具头交接的区域的结构会如图2,3,4所示的那样与该结构对应和交叉以互补配合。同时，这个结构也符合美学的观点，它的另外一个功能就是给工具头和工具体之间的配合面提供附加的支撑。对于本领域的技术人员来说，钻头的使用需要沿着电机和钻卡的驱动轴施加一个力。对于本发明来说，由于工具体和工具头之间的配合面，这个力将直接通过线性配合面区91传递。另外，任何由钻卡和电机通过配合面施加的环形力首先被安装在方形凹槽52中的矩形插头96吸收，再次被凹槽52上的筋板101和插头92上形成的相应凹槽100之间的啮合所吸收。然而，还可以注意到，配合面90的曲面部分95的啮合将限制工具头相对于工具体的旋转位移。

然而，就竖锯这种电动工具而言，如图3所示，曲形配合面还有一个作用就是，在以锯的模式使用的时候，减缓工具体和工具头之间不适当的操作应力。从图3可以看出，竖锯的操作中，当竖锯沿着材料的切割方向(方向D)被推动时，将引起一个力矩加到工具头42上，在锯条和木头之间引起的反应就是试图以图3所示E方向推动工具头，该E方向和如图3所示施加在工具体上的力的方向F相反。如果在工具头和工具体之间使用简单的平的配合面，引起的力矩将产生应力，试图使工具头摆动，使之从区域500内工具体移开，并工具头和工具体之间跨过配合面在各种齿轮减速机构的驱动轴上产生不适当的应力。然而，通过采用如图3所示的配合面，将导致电动工具沿切割方向移动的从工具体到工具头的力通过曲形配合面传递，而不是依赖于经平的配合面的齿轮机构之间的啮合。这样，曲形配合面有助于大大减少工具体和工具头的轴上的不适当的力矩。

另外，使用工具头42的另外的凸起172(如图10a所示)代表着至少有一个平的表面基本垂直于电机的旋转轴和驱动轴，以便在工具体和工具头之间传递推力，该力的传递垂直于工具头和工具体的轴。然而，需要指出的是，没有另外的凸起172，也足以获得配合面的曲面的曲率。

以上的讨论仅仅涉及的是本发明的一个最优实施例，对于本领域的技术人员来说，依据这些基本构思，可以作出许多改动，但所作的这些改动依然落在本发明的范围之内。

特别是，工具头和工具体之间的啮合机构可以反过来，如工具体包括有带有配合插头92和96的配合面90，用于和工具头里的前部配合孔啮合。此外，弹簧200可以位于工具头内，以便和安装在工具体里的插头配合。

而且，本发明仅仅是参照了两种特定的工具头进行了讨论，分别是钻头和竖锯头，可以看到，使用这种传统的电动工具技术，也可以使用其他的工具头。特别是，可以使用一个具有磨具功能的工具头，于是该工具头包括齿轮减速机构，和工具体里的齿轮减速机构的旋转输出轴啮合，使用电力驱动一个传统的砂模具，如本领域技术人员所公知的那样。另外，当为了大大减少工具体里的旋转输出速度，工具头里串联使用两个或多个齿轮减速机构时，可能需要螺丝驱动功能。而且，这种另外的齿轮减速机构的特点在电动工具领域是传统的，在这里就不再作详细讨论。

Claims (8)

1一种电动工具包括：

一个机体，其内安装有电机，第一输出轴，第一输出轴可运转地连接在电机上；

以及与机体接合的一个附件，其中该附件包括一个输入轴，当附件和机体连接时，该输入轴和机体的第一输出轴运转连接，该附件还包括又一个输出轴，用于将源于附件输入轴的旋转运动传递出去；

其特征在于，电动工具的机体和附件分别有各自的齿轮结构，以在各齿轮机构的输入轴和输出轴之间引起齿轮变速，机体和附件的接合为电动工具提供了多级串联齿轮机构。

2根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，机体的齿轮机构是在电机和第一输出轴之间。

3根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，附件的齿轮机构位于附件输入轴和下一级的输出轴之间。

4根据以上任一权利要求所述的电动工具，其特征在于，每一个齿轮机构的输入轴到输出轴的转动速度之比是固定的。

5根据以上任一权利要求所述的电动工具，其特征在于，每一个齿轮机构有一个行星齿轮箱。

6根据以上任一权利要求所述的电动工具，其特征在于，第一输出轴和附件的输入轴彼此之间是用键槽进行轴向连接的。

7根据以上任一权利要求所述的电动工具，其特征在于，附件可拆卸地连接在机体上。

8根据以上任一权利要求所述的电动工具，其特征在于，该电动工具可以连接多种附件，每一个都可运转地和机体啮合。

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