CN1346948A - 可控制的行星齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传递旋转运动的可控制的行星齿轮传动装置(1),它有一个可在主动轴(2)与从动轴(3)之间通过空心齿轮(4)控制的改变转速的装置,空心齿轮组合在控制机构(6、6′)的可旋转的内部件(5、5′)中,控制机构相对于外壳(9)旋转固定地支承着的外部件(7、7′)至少有一个用于测量力或应变的传感器(8),此行星齿轮传动装置中多个互相组合在一起的构件沿径向互相嵌套。

Description

可控制的行星齿轮传动装置
本发明涉及一种可控制的行星齿轮传动装置，主要用于通过一旋转驱动装置传动手工工具机，如钻孔机、冲击钻机、风铲等。
行星齿轮传动装置例如包括一个内齿的空心齿轮、一个与之同轴的在内部的外齿太阳齿轮以及通常有两个或更多个在上述两者之间形成的环形腔内旋转的与两者的齿啮合的外齿行星齿轮，行星齿轮同轴旋转的旋转中心按选择支承在一同轴的行星齿轮架中。
在行星齿轮传动装置的各种各样应用领域中，本发明限于通过一可控制的改变转速装置在主动轴与从动轴之间传递旋转运动。因此，除了分别有自由选择的主动轮和从动轴外，始终提供另一个自由度，它可用于控制传动比。
至于主动轴和从动轴，本发明限于与此相关地应用内部太阳齿轮和行星齿轮架，因此空心齿轮可用于控制。
按照US4828049，在手动钻孔机中利用行星齿轮传动装置减小转速，其中，太阳齿轮应用于主动轴以及行星齿轮架应用于从动轴。空心齿轮总是旋转固定地装在外壳内，因此这种行星齿轮传动装置是不可控制的。
按照US4231270，行星齿轮传动装置用于手动螺丝起子，其中，太阳齿轮应用于主动轴以及行星齿轮架应用于从动轴，除此之外还利用可通过轴向压紧力手动操纵的离合器，借助此离合器可切断从电动机到工具心轴的力的流程。在接合状态，受控制可轴向移动的空心齿轮形封闭旋转固定地与手动螺丝起子的外壳连接。按选择在脱开状态，一个与空心齿轮和与外壳轴向连接的微动开关切断电动机的电源。
按照EP0212381，在手动钻孔机的行星齿轮传动装置中太阳齿轮应用于主动轴以及行星齿轮架应用于从动轴，此行星齿轮传动装置与摩擦离合器组合，后者弹簧预紧地装在行星齿轮传动装置可控制的空心齿轮与在外壳内旋转固定的支座之间。
按照US5076120，手动螺丝起子中含有一行星齿轮传动装置，其中太阳齿轮应用于主动轴，以及行星齿轮架应用于从动轴，它的空心齿轮与外壳固定连接和可轴向移动，此外还有一个电磁离合器。
按照DE4344817，一种冲击钻机中含有一防止工具卡死的保险电路，在工具突然卡死危及使用者时，它至少部分旋转工具来控制一个电磁式安全离合器，以便在切断能源时由于其转动能量而长期惯性运动的电动机停止转动前立即电子控制地将电动机与传动装置分开。为此例如借助传感器测量扭矩。这种安全离合器作为附加的构件需要外壳有更大的轴向内部空间并引起附加的费用。
按照JP58127137，在一种行星齿轮传动装置中，为了测量扭矩，测量在外壳内用于旋转固定支座所需要的支承反力。
本发明的目的是提供一种具有最少构件数用于控制应用于在主动轴与从动轴之间传递旋转运动的行星齿轮传动装置的设计，它包括一个以扭矩为函数可控制的改变转速装置。本发明的另一个方面在于缩短为此所需的轴的轴向区长度，尤其在应用于手工工具机的情况下具有防止至少部分旋转的工具卡死的安全电路。
此目的主要通过独立权利要求的特征达到。由从属权利要求给出有利的进一步发展。
在一种用于传递旋转运动的行星齿轮传动装置中，关键在于有一个在主动轴和从动轴之间可通过空心齿轮控制的改变转速装置，空心齿轮组合在控制机构可旋转的内部件中，控制机构旋转固定的外部件有用于测量力或应变的传感器并相对于外壳旋转固定地支承。
借此测量支承在外壳内的控制机构外部件中的支承反力，它与通过控制机构控制的行星齿轮传动装置主动轴或从动轴中的扭矩成正比。
无论是测量还是通过行星齿轮传动装置的改变转速装置控制扭矩均借助控制机构的外部件进行。
有利地，控制机构设计为具有可控制运动的摩擦机构例如具有在扇形侧作用的制动盘或沿周向作用的制动带的连续摩擦力封闭的制动器，或设计为具有弹簧预紧的固定机构的不连续静摩擦力封闭的摩擦离合器，或设计为具有运动释放机构例如棘爪的转动形封闭的安全离合器。
控制机构有利地设计为可机械调整的，例如设计为可用手从外部操纵的可移动的调节机构或预紧弹簧。
控制机构有利地设计为可电调的，例如设计为可电磁式开关的或可预紧的电操纵机构，为此更有利地将绕组与外部件旋转固定地连接以及内部件用铁磁性材料制造。
有利地，操纵机构的控制电子地从内部通过一个在外壳内的微控制器进行，更有利地它评估设在外部件内用于测量扭矩的传感器。
有利地，控制机构本身设计成组合式的，为此，设计为制有内齿的空心齿轮的内部件和沿周向围绕着它的中间件既是摩擦离合器在外部的组成部分也是另一个带外部件的控制机构例如安全离合器在内部的组成部分。
有利地，外部件端面朝着中间件设置，在这种情况下更有利的是中间件可沿轴向移动。
更有利地，控制机构内部件和中间件和/或外部件设在一公共的轴向区内并因而沿径向互相嵌套。
有利地，可控制的行星齿轮传动装置包含在一个至少部分旋转的用于传递旋转运动的手工工具机内。
更有利的是，具有防止外壳过度旋转的保护电路的手工工具机有一个不仅与外部件的传感器而且与至少一个控制件连接的微控制器，其中有利的是此控制件设计为可电操纵的安全离合器，在工具卡死时它切断从在行星齿轮传动装置主动轴处的电动机到行星齿轮传动装置从动轴处的工具芯轴旋转运动的传递，为此通过安全离合器取消组合地包含行星齿轮传动装置空心齿轮在内的内部件相对于旋转固定地固定在外壳上的外部件旋转固定的锁止，因此内齿轮可以自由旋转。
有利地，通过内部件和中间件设计为摩擦离合器以及通过中间件和外部件设计为电磁式安全离合器的这种组合式设计的控制机构沿径向互相嵌套地设置在一公共的轴向区内，由此减少了构件的数量，降低了空间的需求，减小了质量和制造成本。
下面借助附图表示的有利的实施例进一步说明本发明，其中：
图1可控制的行星齿轮传动装置示意纵剖面；
图2可控制的行星齿轮传动装置示意端视图；
图3具有组合在其中并示意表示的行星齿轮传动装置的手工工具机。
按图1，在用于传递旋转运动的行星齿轮传动装置1中包括一个在太阳齿轮处的主动轴2与在行星齿轮架处的从动轴3之间可通过制有内齿的空心齿轮4控制的改变转速装置，如下部的分图中所示，空心齿轮4组合在控制机构6的一个可旋转的内部件5中，控制机构6旋转固定的外部件7有一形式上为压电传感器用于测量力的或形式上为电阻应变片用于测量应变的传感器8并相对于外壳9旋转固定地支承着。控制机构6在内部件5与外部件7之间设计一个控制空心齿轮4旋转运动形式上为弹簧预紧的静摩擦力封闭的摩擦离合器的接触件10。此行星齿轮传动装置1与控制机构6至少部分沿径向嵌套在一个公共的轴向区内。
借助一个轴向可小量移动地装在内部件5与在控制机构6外部件7里面旋转固定地设在外壳一侧形式上为导电绕组的操纵件12之间可旋转的铁制中间件11，如上部分图所示，与设在端面形式上为两侧滑动摩擦封闭的闸衬片的接触件10一起，构成一个形式上为涉及行星齿轮传动装置1′与组合在空心齿轮4内的内部件5′和旋转固定地固定在外壳9上带一传感器8的外部件7′的电磁式安全离合器的控制机构6′。通过将沿径向设在外面的接触件10与沿轴向设在端面的接触件10′相结合，可以在很小的空间实现两个互相组合在一起的控制机构6、6′彼此脱开接合的设计。
按图2，在用于可控制地改变转速具有空心齿轮4的行星齿轮传动装置1中，控制机构6′设计为连续改变由行星齿轮传动装置1所传递扭矩的制动器的形式，它旋转固定的外部件7′有传感器8并相对于外壳9旋转固定地支承着。操纵机构12将形式上为在扇形侧制动的圆弧形制动片的接触件10′与外壳9连接起来。若通过中间件11分开，则构成另一个控制机构6，包括形式上为通过弹簧预紧的滚珠静摩擦封闭的摩擦离合器的接触件10。
按图3，手工工具机13在电动机14与用于至少部分旋转的工具的工具芯轴15之间有此行星齿轮传动装置1，它的可控制的内齿空心齿轮4在同一个轴向区与形式上为安全离合器的控制机构6′沿径向嵌套在一起，有一个形式上为可径向运动的形封闭止动件的接触件10′的控制机构6′，通过形式上为磁力开关的操纵机构12与外壳9可控制地旋转固定地连接。为了测量行星传动装置1空心齿轮4的支承反力，在操纵机构12上相对于外壳9旋转固定地设传感器8，它可测量地与一微控制器16连接，后者根据传感器8的测量值计算角加速度，并在超出极限值时通过可控制地连接的操纵机构12解除接触件10′的锁止，因而使空心齿轮4可以自由旋转，于是不再有旋转运动从电动机14传递给工具芯轴15。

Claims (10)

1.用于传递旋转运动的可控制的行星齿轮传动装置，有一个可在主动轴(2)与从动轴(3)之间通过空心齿轮(4)控制的改变转速装置，其特征为：空心齿轮(4)组合在控制机构(6、6′)的可旋转的内部件(5、5′)中，控制机构相对于外壳(9)旋转固定地支承着的外部件(7、7′)至少有一个用于测量力或应变的传感器(8)。
2.按照权利要求1所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：控制机构(6、6′)设计为具有可控制运动的摩擦机构的连续摩擦力封闭的制动器，或设计为具有弹簧预紧的固定机构的不连续静摩擦力封闭的摩擦离合器，或设计为具有运动释放机构的转动形封闭的安全离合器。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：控制机构(6、6′)设计为可通过操纵机构(12)机械或电动调整。
4.按照权利要求3所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：操纵机构(12)设计为电磁式的。
5.按照前列诸权利要求之一所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：操纵机构(12)的控制由微控制器(16)电子地实现。
6.按照权利要求5所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：微控制器(16)与设在外部件(7、7′)内的传感器(8)连接。
7.按照前列诸权利要求之一所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：两个组合式控制机构(6、6′)通过一个设在内部件(5)与外部件(7′)之间的中间件(11)设计为互相组合在一起。
8.按照权利要求7所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：外部件(7′)端面朝着可沿轴向移动的中间件(11)设置。
9.按照权利要求7所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：内部件(5)和中间件(11)和/或外部件(7、7′)沿径向互相嵌套地设在一公共的轴向区内。
10.按照前列诸权利要求之一所述的可控制的行星齿轮传动装置，其特征为：在至少部分旋转的手工工具机(13)内为了传递旋转运动将此装置安排在电动机(14)与工具心轴(15)之间。
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