CN203282416U - 电动扳手 - Google Patents

Abstract

电动扳手为实现打击功能，一般内置机械冲击组件。由于需要实现连续打击，对于机械冲击组件的精度和强度要求很高，且机械冲击组件在使用过程中容易积累机械疲劳和损伤，寿命较短。本实用新型提出一种电动扳手，包括依次连接的电机，传动机构和棘轮组件以及控制部件。传动机构具有空行程。棘轮组件接受传动机构传递的旋转扭矩并单向驱动其中的棘轮。控制部件与电机连接，其检测到电机堵转时则控制电机反转。本实用新型的电动扳手通过电子控制的方式实现打击功能，简化工具的机械结构，不但降低制造成本，而且延长工具的使用寿命。

Description

电动扳手

技术领域

本实用新型涉及一种电动工具，特别是一种电动扳手。 

背景技术

随着电动工具的发展，其已逐渐代替手动工具被广泛应用于工业制造和维修中，例如使用电动扳手进行螺栓或螺母等工件的紧固作业。在一般操作过程中，容易遇到这样的情况，电动扳手正向紧固工件时能够将工件锁紧，但反向卸下工件时往往难以卸下。究其原因，电动扳手驱动工件拧紧时，输出由高速转为停止，具有很大的冲击扭力，从而将工件拧紧；而卸下工件时，输出从开始即处于堵转的状态，启动扭力较小，因而难以拧动工件。 

目前，解决上述问题一般的方法是在电动扳手中增加机械冲击组件，当输出处于堵转时，冲击组件产生冲击，瞬时增大扭力从而逐渐拧动工件。常规的冲击组件包括锤和砧，锤经由布置在凹槽中的滚珠被保持在心轴上，并通过锤和砧上相应设置的凸出部驱动砧进行输出。当砧的旋转遇到阻力时，锤抵抗布置在其后端的弹性元件相对于心轴轴向后退，使得锤和砧上的凸出部交错，并在弹性元件的偏压下旋转地复位，从而使锤和砧上的凸出部再次接触并产生打击。当持续遇阻时，重复上述过程，即可实现连续打击。 

在电动扳手中设置机械冲击组件，需增加相应的零部件。而且，由于要实现连续打击，对于零部件的机械精度和强度的要求很高。因而，设置机械冲击组件的电动扳手需增加相当的制造成本。另外，由于机械组件在使用过程中容易积累机械疲劳和损伤，因而，经过一段时间的使用之后会产生打击效率降低甚至失效的情况，从降低了电动扳手的使用寿命。 

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种能够产生较大启动扭力、且成本较低、使用寿命较长的电动扳手。 

本实用新型提供一种电动扳手，其包括电机，传动机构，棘轮组件和控制部件，电机、传动机构和棘轮组件依次连接，传动机构包括第一传动件和第二传动件，第一传动件和第二传动件可旋转地连接，棘轮组件包括偏心轴、摆动件，棘爪和棘轮。偏心轴具有一偏离偏心轴轴线的轴突，摆动件具有容纳部，轴突容纳于容纳部中，摆动件随偏心轴的旋转而摆动，棘爪设置在摆动件上并与棘轮外周的棘齿接触，棘爪随摆动件的摆动而驱动棘轮单向旋转，控制部件用于控制电机转动，第一传动件和第二传动件在旋转方向上具有间隔的空间行程，控制部件包括一个用于检测电机是否堵转的检测模块和一个能够在检测模块检测到电机堵转时控制电机反转的控制模块。 

进一步地，控制模块存储有指示电机堵转的参量阈值，检测模块用于检测电动扳手的相应的工作参量并发送给控制模块，控制模块用于通过比较工作参量和参量阈值检测电机堵转并控制电机反转。 

作为一种优选的方式，参量阈值为电流阈值，工作参量为工作电流。检测模块用于检测流经电机的工作电流并发送给控制模块，控制模块用于将工作电流与电流阈值进行比较，并在工作电流等于或大于电流阈值时控制电机反转。 

作为另一种优选的方式，参量阈值为转速阈值，工作参量为工作转速。检测模块用于检测传动机构的 工作转速并发送给控制模块，控制模块用于将工作转速与转速阈值进行比较，并在当工作转速等于或小于转速阈值时控制模块控制电机反转。 

作为另一种优选的方式，所述棘爪包括第一棘爪和第二棘爪，该第一棘爪与第二棘爪择一地与棘轮接触，当第一棘爪与棘轮接触时，棘轮随摆动件的摆动而顺时针旋转，当第二棘爪与棘轮接触时，棘轮随摆动件的摆动而逆时针旋转。 

本实用新型的电动扳手，其第一和第二传动件可旋转地连接并且在旋转方向上具有间隔的空间行程，当检测到电机堵转时控制部件控制电机反转，电机反向驱动传动机构可产生冲击，且由于棘轮组件的单向驱动性，冲击扭矩及旋转扭矩依然沿棘轮组件选定的旋转方向加载，从而可产生较大启动扭力。另外，本实用新型的电动扳手不需增加复杂的机械冲击组件，仅通过电子控制的方式即可实现传统的冲击扳手的功能，一方面极大地降低工具的制造成本，提高了经济效益；另一方面，由于采用电子控制，工具的机械结构得到简化，这将极大地降低复杂结构所导致的机械疲劳和损坏，从而延长工具的使用寿命。 

附图说明

图1是本实用新型的电动扳手的结构图。 

图2是本实用新型的电动扳手的传动机构的结构图。 

图3是本实用新型的电动扳手的传动机构的第一和第二传动件的连接处的截面图。 

图4是本实用新型的电动扳手的传动机构的另一种实施方式的第一和第二传动件的连接处的截面图。 

图5是本实用新型的电动扳手的棘轮组件的结构图。 

图6是本实用新型的电动扳手的控制部件的模块图。 

图7是本实用新型的电动扳手的控制部件的一种具体实施方式的模块图。 

图8是本实用新型的电动扳手的控制部件的另一种具体实施方式的模块图。 

附图标号具体如下： 

电动扳手10， 

电机11， 

传动机构12. 

棘轮组件13， 

控制部件14， 

第一传动件（121、121′）， 

第二传动件122， 

第一凸台（1211、1212、1213）， 

第二凸台（1221、1222、1223）， 

支架131， 

偏心轴132， 

轴突1321， 

摆动件133， 

套接部1331， 

容纳部1332， 

第一棘爪134， 

第二棘爪135， 

棘轮136， 

检测模块141， 

电流检测电路141′， 

转速检测电路141″， 

控制模块142， 

集成芯片（142′、142″）。 

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型电动扳手的具体实施方式进行详细说明。 

请参考图1，本实用新型的电动扳手10包括电机11，传动机构12，棘轮组件13和控制部件14。电机11，传动机构12与棘轮组件13依次连接，传动机构12接受电机11输出的旋转扭矩并传递给棘轮组件13。 

请参考图2，传动机构12包括第一传动件121和第二传动件122。在本实施方式中，第一传动件121呈圆盘状，中间设有开孔（图未标），可接收电机11输出的旋转扭矩。第二传动件122呈圆盘状，中间设有扁孔（图未标），可连接棘轮组件13并输出旋转扭矩。第一传动件121和第二传动件122互相靠近，可旋转地连接并且在旋转方向上具有间隔的空间行程。可以理解，传动机构12的实现并不限于以上描述的方式，还包括本领域普通技术人员所熟知的替换方式，例如第一和第二传动件还可制成两端呈圆弧的矩形。 

第一传动件121和第二传动件122在旋转方向上具有“空行程”。以下将对“空行程”的含义进行相关说明，若电机启动后，工具的传动机构的机械组件以直接接触的方式（忽略零件误差）将电机的旋转扭矩传递到工具的作用部位，其中的扭矩传递过程不具有“空行程”。相反地，“空行程”指传动机构的机械组件中具有间隔的空间行程，当电机启动后，传动机构的机械组件先空运行一段空间行程，再互相接触以传递扭矩。由于传动机构的机械组件在空运行的阶段积累惯量，因而在互相接触时所产生的瞬时扭矩将大于电机所输出的旋转扭矩。在机械结构中设计空行程一般用于增加初始动能或形成打击等。 

请同时参考图3，第一传动件121朝向第二传动件122的端面上沿径向对称地设置有一对第一凸台1211。第二传动件122朝向第一传动件121的端面上在相同的径距上相应地设置一对第二凸台1221。第一传动件121和第二传动件122互相靠近并可同轴旋转。当转过一角度后，第一凸台1211和第二凸台1221 互相接触，从而使第一传动件121可向第二传动件传递旋转扭矩。由于凸台对称设置，因而转过的角度稍小于180度。 

请参考图4，在另一种实施方式中，其主要区别在于实现“空行程”的方式有所不同，在结构上主要体现在第一传动件121′和第二传动件（图未示）的连接处。第一传动件121′朝向第二传动件的端面上沿径向非对称地设置有第一凸台1212和第二凸台1213，即第一凸台1212和第二凸台1213至端面中心的径距不相等。第二传动件朝向第一传动件121′的端面上相应地设置第三凸台1222和第四凸台1223，随第一传动件121′和第二传动件的相对旋转，第一凸台1212仅能与第三凸台1222接触，第二凸台1213仅能与第四凸台1223接触。第一传动件121′和第二传动件互相靠近并可同轴旋转。当转过一角度后，第一凸台1212经过第四凸台1223与第三凸台1222接触，而第二凸台1213经过第三凸台1222与第四凸台1223接触，从而使第一传动件121′可向第二传动件传递旋转扭矩。由于凸台非对称设置，因而转过的角度将大于180度且稍小于360度。这样的设计将增加部件之间的空间行程，有利于惯量积累并在部件接触时产生更大的瞬时扭矩。 

电机输出相同的情况下，减小传动机构的转速将增大其输出扭矩，因此，传动机构中还可包括齿轮减速部件（图未示）。齿轮减速部件设置于第一传动件121和电机11之间，以降低电机11输出的转速。该齿轮减速部件可选用行星齿轮减速机构或多级齿轮减速机构等。为使机械组件的结构更为紧凑，本实用新型优选地采用行星齿轮减速机构。 

棘轮组件具有单向输出的特性，当棘轮组件选定棘轮的旋转方向后，不管棘轮组件接受正转传动还是反转传动，棘轮始终沿选定的方向旋转。以下将对本实用新型的电动扳手10的棘轮组件13进行详细描述。 

请参考图5，棘轮组件13包括支架131、偏心轴132、摆动件133、第一棘爪134及第二棘爪135和棘轮136。偏心轴132、摆动件133、棘爪（134、135）和棘轮136都容纳在支架131中。偏心轴132的一端与传动机构12的动力输出端连接，另一端的端面设有一偏离偏心轴轴线的轴突1321。偏心轴132接受传动机构12传递的扭矩可在支架131中旋转。摆动件133包括套接部1331和容纳部1332。套接部1331大致呈O型，且套接在棘轮136的外周。容纳部1332大致呈U型，且偏心轴132的轴突1321容纳在其中。摆动件133固定在支架131中，可绕棘轮136摆动。且当偏心轴132旋转时，轴突1321驱动容纳部1332，从而使摆动件133绕棘轮136摆动。棘爪（134、135）通过弹簧（图未示）设置在摆动件133上，并可选择地与棘轮136接触。若选择第一棘爪134与棘轮136接触，当摆动件133沿顺时针方向摆动时，第一棘爪134驱动棘轮136沿顺时针方向旋转，当摆动件133沿逆时针方向摆动时，第一棘爪134滑过棘轮136外周的棘齿。若选择第二棘爪135与棘轮136接触，当摆动件133沿顺时针方向摆动时，第二棘爪135滑过棘轮136外周的棘齿，当摆动件133沿逆时针方向摆动时，第二棘爪135驱动棘轮136沿逆时针方向旋转。可以理解，棘轮组件的实现并不限于以上描述的方式，还包括本领域普通技术人员所熟知的变型。 

控制部件14通过电子控制的方式驱动具有传动机构12和棘轮组件13的电动扳手10产生冲击。控制部件14与电机11连接，其检测到电机11堵转时则控制电机11反转。进一步地，请参考图6，控制部件14包括检测模块141和控制模块142，控制模块141存储有指示电机堵转的参量阈值，检测模块142检测电动扳手10的相应的工作参量并发送给控制模块141，控制模块141通过比较该工作参量和参量阈值检测 电机10是否堵转，若电机10堵转则控制电机10反转。其工作原理在于：若电机堵转，说明输出遇阻，则控制电机反转。由于传动机构具有空行程，电机反向驱动传动机构可产生冲击，且由于棘轮组件的单向驱动性，冲击扭矩及旋转扭矩依然沿棘轮组件选定的旋转方向加载。当堵转情况持续时，重复上述操作即可实现连续冲击。 

当电机转动时，定子绕组形成的旋转磁场拖动转子旋转，而转子中感应电流所产生的磁场也在定子绕组感应出反电势，即感抗。感抗起到阻止电机定子电流增加的作用。当输出遇到阻力，电机转速下降甚至堵转时，上述反电势将下降乃至消失，电机此时只具有自身的电阻和电感，在同样的电压下，流过电机的电流将极大地增加。当完成工具的机械结构设计之后，通过实验测量可获得电机堵转时的电流特性曲线，从中可选定指示电机堵转的电流阈值。因此，在工具工作时，将流经电机的工作电流与预设的电流阈值进行比较，即可判断其是否处于堵转。控制部件的一种具体实施方式即根据此原理进行设计，具体如下： 

参考图7所示，检测模块为电流检测电路141′，控制模块为集成芯片142′。电流检测电路141′检测流经电机11的工作电流，并将其发送给集成芯片142′。集成芯片142′将工作电流与所储存的经预先测量的用于指示电机11堵转的电流阈值进行比较，当工作电流等于或大于电流阈值时，判定电机11堵转，即电动扳手10输出遇阻，则集成芯片142′使流经电机11的电流反向，从而控制电机11反转。 

当输出遇阻时，电机转速下降乃至停止，而传动机构的转速也随之变化，因此可通过直接测量电机的转速或间接测量传动机构的转速判断是否发生堵转。由于电机枢轴的转速较快且周向旋转的距离小，而传动机构的转速较慢且周向旋转的距离大，因而优选地以传动机构的转速进行判断。可对传动机构预先设定转速阈值，当其转速等于或低于该转速阈值时即可判断堵转或即将发生堵转。控制部件的另一种具体实施方式即根据此原理进行设计，具体如下： 

参考图8所示，检测模块为转速检测电路141″，控制模块为集成芯片142″。转速检测电路141″检测传动机构12的工作转速，并将其发送给集成芯片142″。集成芯片142″将工作转速与所储存的预先设定的用于指示电机11堵转的转速阈值进行比较，当工作转速等于或小于转速阈值时，判定电机11堵转，即电动扳手10输出遇阻，则集成芯片142″使流经电机11的电流反向，从而控制电机11反转。 

可以理解，检测电机堵转的方法并不限于以上描述的方式，即所选取的指示电机堵转的参量阈值还可以包括电压，温度等本领域普通技术人员熟知的参数。 

另外，本实用新型的电动扳手10可采用AC电源供电或DC电源供电，为提高电动扳手10的便携性，本实用新型优选地采用包含复数个电池单元的电池包作为DC电源（图未标）。 

将本实用新型的电动扳手10用于紧固作业时，只需将电动扳手10的棘轮组件13与工件连接，然后启动开关即可。当工件处于拧紧操作的初期和松开操作的后期时，工件旋转的阻力较小，控制部件14控制棘轮组件13连续旋转；当工件处于拧紧操作的后期和松开操作的前期时，工件旋转的阻力较大，易产生堵转情况，电动扳手可通过电子控制的方式使传动机构12和棘轮组件13配合输出连续的冲击，从而将工件打松。因此，本实用新型的电动扳手10在简化了机械构造的基础上，通过电子控制的方式实现了传统冲击扳手的功能，降低了工具的生产成本，且延长了工具的使用寿命。 

以上所描述的具体实施方式只是对本实用新型的构思和原理进行阐述，并非要对本实用新型的内容进行限制。本领域的普通技术人员可以意识到，除了上述首选的具体实施方式之外，本实用新型还有很多其 他替代的或者修改的实施方式，这些替代的或者修改的实施方式仍然在本实用新型的范围之内。本实用新型的保护范围由权利要求确定。 

Claims (7)

1.一种电动扳手，包括电机，传动机构，棘轮组件和控制部件， 

电机、传动机构和棘轮组件依次连接；所述传动机构包括第一传动件和第二传动件，第一传动件和第二传动件可旋转地连接；所述棘轮组件包括偏心轴、摆动件，棘爪和棘轮，偏心轴具有一偏离偏心轴轴线的轴突，摆动件具有容纳部，轴突容纳于容纳部中，摆动件随偏心轴的旋转而摆动，棘爪设置在摆动件上并与棘轮外周的棘齿接触，棘爪随摆动件的摆动而驱动棘轮单向旋转；所述控制部件用于控制电机转动；其特征在于：所述第一传动件和第二传动件在旋转方向上具有间隔的空间行程，所述控制部件包括一个用于检测电机是否堵转的检测模块和一个能够在检测模块检测到电机堵转时控制电机反转的控制模块。 

2.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征在于：所述第一传动件朝向所述第二传动件的端面上沿径向对称地设置有一对第一凸台，所述第二传动件朝向所述第一传动件的端面上相应地设置有一对第二凸台，第一凸台和第二凸台随第一传动件和第二传动件的相对旋转而互相接触。 

3.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征在于：所述第一传动件朝向所述第二传动件的端面上沿径向非对称地设置有第一凸台和第二凸台，所述第二传动件朝向所述第一传动件的端面上相应设置第三凸台和第四凸台，随第一传动件和第二传动件的相对旋转，第一凸台仅能与第三凸台接触，第二凸台仅能与第四凸台接触。 

4.根据权利要求2或3所述的电动扳手，其特征在于：所传动机构还包括一齿轮减速部件，该齿轮减速部件设置于所述第一传动件和所述电机之间。 

5.根据权利要求4所述的电动扳手，其特征在于：所述齿轮减速部件为行星齿轮减速机构或多级齿轮减速机构。 

6.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征在于：所述棘爪包括第一棘爪和第二棘爪，该第一棘爪与第二棘爪择一地与棘轮接触，当第一棘爪与棘轮接触时，棘轮随摆动件的摆动而顺时针旋转，当第二棘爪与棘轮接触时，棘轮随摆动件的摆动而逆时针旋转。 

7.根据权利要求1所述的电动扳手，其特征在于：所述电动扳手可采用AC电源或DC电源供电。 

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