CN212287422U - 动力工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力工具，其包括壳体和等速接合部组件(1)，该等速接合部组件(1)包括输出轴(7)和形成第一接合部的联接结构(5)，第一接合部配置成能够使输出轴(7)相对于联接结构(5)形成角度，接合部组件(1)还包括冠状齿轮(3)和扭矩传感器(5f)，其中冠状齿轮(3)和联接结构(5)形成第二接合部，该第二接合部配置成能够使得冠状齿轮(3)能够相对于联接结构(5)形成角度，所述扭矩传感器(5f)配置成检测由输出轴(7)和冠状齿轮(3)提供的作用在联接结构(5)上的扭矩，并且其中接合部组件通过轴承装置而在壳体中旋转，所述轴承装置配置成使得输出轴和冠状齿轮被支撑并相对于壳体彼此独立地旋转。

Description

动力工具

技术领域

本实用新型总体上涉及一种动力工具，特别是涉及一种包括等速接合部组件的动力工具。

背景技术

在要求高功率密度的应用中，例如在工业装配中，通常需要先进的电机控制。为了能够精确地控制诸如螺母扳手的动力工具的马达，通常测量扭矩并将其反馈给马达控制器。扭矩传感器可以用于测量扭矩。例如，使用有角度的工具，可以在输出轴上直接从角驱动装置捕获到扭矩。

现有解决方案的一个缺点是存在外部因素可能影响扭矩测量的风险。例如，在使用中，螺母扳手的方形驱动装置可能会受到弯曲力，这特别是因为使用者可能在工具上施加力以将其保持在正确的位置。这导致作用在扭矩传感器上的弯曲力，该弯曲力影响由扭矩传感器提供的扭矩测量值。除了输出轴弯曲外，由于冠状齿轮与驱动它的小齿轮配合使用，因此冠状齿轮也可能会弯曲。

此外，由于扭矩传感器安装在弯头中，其通常需要额外的长度，因此弯头的长度也必须增加。

实用新型内容

鉴于以上内容，本实用新型的目的是提供一种用于动力工具的设计，该动力工具包括扭矩传感器，该扭矩传感器解决或至少减轻了现有技术的问题。

因此，根据本实用新型的第一方面，提供了一种动力工具，该动力工具包括壳体和布置在壳体中的等速接合部组件，该等速接合部组件包括：输出轴以及配置成驱动输出轴的联接结构，其中，输出轴和联接结构形成第一接合部，该第一接合部配置成使得输出轴相对于联接结构能够在恒定转速下形成角度，其中，联接结构设置有扭矩传感器，其中，等速接合部组件还包括冠状齿轮，其中，联接结构配置成在冠状齿轮与输出轴之间提供驱动连接，使得冠状齿轮和联接结构形成第二接合部，该第二接合部配置成使冠状齿轮相对于联接结构能够形成角度，其中扭矩传感器配置为检测由输出轴和冠状齿轮提供的作用在联接结构上的扭矩，其中接合部组件配置成通过轴承装置在壳体中旋转，所述轴承装置包括第一组轴承滚珠和第二组轴承滚珠，所述第一组轴承滚珠配置成能够单独使冠状齿轮相对于壳体旋转，所述第二组轴承滚珠配置成能够单独使输出轴相对于壳体旋转，从而使得输出轴和冠状齿轮被支撑并相对于壳体彼此独立地旋转。

因此，不仅联接结构并且由此扭矩传感器与输出轴以及从冠状齿轮解耦，这是因为由于第一接合部和第二接合部各自都能够形成角度，因此作用在冠状齿轮和输出轴上的弯曲力将不会传递到联接结构和扭矩传感器。但是此外，输出轴和冠状齿轮由于轴承装置从而被支撑并相对于壳体彼此独立旋转，通过所述轴承装置接合部组件布置在壳体中。因此，扭矩传感器有效地与可能干扰扭矩测量的任何弯曲应力隔离，因此可以提供更精确的扭矩测量。

冠状齿轮和联接结构以及输出轴和联接结构在默认的不旋转状态下同轴布置，并且输出轴和冠状齿轮相对于联接结构形成角度是相对于共同的中央旋转轴线。输出轴可以例如是方形驱动装置。

根据一个实施方案，第二组滚珠形成四点接触滚珠轴承的一部分，所述四点接触滚珠轴承配置成单独使输出轴相对于壳体旋转。如技术人员所熟知的，四点轴承是具有滚道的单排角接触滚珠轴承，所述滚道设计为支撑轴向和径向负载。更具体地说，它具有一排带有内座圈和外座圈的滚珠，在内座圈和外座圈处滚珠凹槽从两个中心产生，每个中心的半径略大于滚珠半径，从而产生四个接触点。使用这种轴承的另一个优点是可以实现特别紧凑的设计。在其他实施方案中，第二组滚珠可以形成所谓的角接触轴承的一部分。

在一个实施方案中，第一组滚珠形成第二四点接触滚珠轴承的一部分，该第二四点接触滚珠轴承配置成单独使冠状齿轮相对于壳体旋转。在另一个实施方案中，第一组滚珠形成第二角接触轴承的一部分。

根据一个实施方案，四点接触滚珠轴承的内圈至少部分地形成在输出轴上，从而提供了有利的紧凑设计。根据一个实施方案，四点接触滚珠轴承的外座圈布置成从第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上轴向地支撑冠状齿轮，这也提供了有利的紧凑设计。

根据一个实施方案，外座圈包括第一部分和第二部分，所述第一部分布置成从第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上支撑冠状齿轮，所述第二部分还形成轴承壳，该轴承壳形成壳体的一部分。

一个实施方案包括动力和信号传输装置，该动力和信号传输装置具有固定部分和配置成与固定部分相互作用的可旋转部分，其中，联接结构具有中央通道，并且可旋转部分在中央通道中固定地附接至联接结构并连接至扭矩传感器，其中固定部分设置在与联接结构分离的中央通道中，从而可旋转部分能够相对于固定部分旋转。因此可以给可旋转的扭矩传感器供电，并且可以传输来自扭矩传感器的扭矩测量信号以进行进一步处理。根据一个实施方案，动力和信号传输装置是滑环。

换言之，本申请提供一种动力工具，所述动力工具包括壳体和布置在所述壳体中的等速接合部组件，并且所述等速接合部组件包括：输出轴，以及联接结构，其配置为驱动所述输出轴，其中，所述输出轴和所述联接结构形成第一接合部，所述第一接合部配置成使得输出轴相对于联接结构能够在恒定转速下形成角度，其中，所述联接结构设置有扭矩传感器，其中，等速接合部组件还包括冠状齿轮，其中，联接结构配置成在冠状齿轮与输出轴之间提供驱动连接，使得冠状齿轮和联接结构形成第二接合部，所述第二接合部配置成使冠状齿轮能够相对于联接结构形成角度，其中，所述扭矩传感器配置成检测由输出轴和冠状齿轮提供的作用在联接结构上的扭矩，其中，所述接合部组件被布置为借助于轴承装置在所述壳体中旋转，所述轴承装置包括：第一组轴承滚珠和第二组轴承滚珠，所述第一组轴承滚珠配置成单独使冠状齿轮相对于所述壳体旋转，所述第二组轴承滚珠配置成单独使输出轴相对于所述壳体旋转，使得所述输出轴和所述冠状齿轮被支撑并且相对于所述壳体彼此独立地旋转。

所述第二组轴承滚珠形成四点接触滚珠轴承的一部分，所述四点接触滚珠轴承使输出轴单独相对于所述壳体旋转。

所述四点接触滚珠轴承的内座圈至少部分地形成在所述输出轴上。

所述四点接触滚珠轴承的外座圈布置成从所述第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上支撑所述冠状齿轮。

所述外座圈包括第一部分和第二部分，所述第一部分布置成在从所述第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上支撑所述冠状齿轮，所述第二部分还形成轴承壳，所述轴承壳形成所述壳体的一部分。

所述轴承装置还包括第三组轴承滚珠和第四组轴承滚珠，所述第三组轴承滚珠配置成使得冠状齿轮能够相对于联接结构在恒定的转速下形成角度，所述第四组轴承滚珠配置成使得输出轴能够相对于联接结构形成角度。

所述扭矩传感器包括应变仪元件。

所述扭矩传感器设置在所述联接结构的外周表面上。

所述动力工具包括动力和信号传输装置，所述动力和信号传输装置具有固定部分和配置成与所述固定部分相互作用的可旋转部分，其中，所述联接结构具有中央通道，并且所述可旋转部分在中央通道中固定地附接到联接结构并连接至扭矩传感器，其中，所述固定部分置在中央通道中并与联接结构分离，从而可旋转部分能够相对于固定部分旋转。

所述动力和信号传输装置是滑环。

所述联接结构具有第一端和第二端，所述第一端设置有第一组杯形凹槽，用于容纳第三组轴承滚珠中相应的一个，所述第二端设置有第二组杯形凹槽，用以容纳对应的一个第四组轴承滚珠。

所述输出轴具有中央输出轴通道，所述中央输出轴通道设置有第三组杯形凹槽，用于容纳第四组轴承滚珠中相应的一个，其中，冠状齿轮具有中央冠状齿轮通道，所述中央冠状齿轮通道设置有第四组杯形凹槽，用于容纳第三组轴承滚珠中相应的一个。

所述联接结构具有第一端和与所述第一端相对的第二端，其中，所述冠状齿轮配置成容纳第一端，所述输出轴配置成容纳第二端。

所述第一接合部为球笼式接合部。

附图说明

将在下面参考附图在示例性实施方案的说明性和非限制性的详细描述中描述本实用新型，在附图中：

图1示意性地示出了示例性动力工具的侧视图；

图2示意性地示出了图1中的动力工具的弯头的纵向截面。

具体实施方式

图1示出了包括等速接合部组件1的动力工具9的示例。动力工具9具有弯头9a，并且等速接合部组件1设置在弯头9a中。

图1所示的动力工具9是手持式动力工具，更具体地为螺母扳手9，但是可以设想其他动力工具也可以设置有等速接合部组件1。图2示出了弯头9a的纵向截面。动力工具9包括电动马达(未示出)、行星齿轮系统和小齿轮11，该小齿轮11配置成由电动马达经由行星齿轮系统驱动。小齿轮11配置成与冠状齿轮3的齿轮端3c啮合，从而驱动冠状齿轮3。

冠状齿轮3构成示例性等速接合部组件1的一部分，所述等速接合部组件1还包括联接结构5和输出轴7。冠状齿轮3与联接结构5 旋转锁定，并且联接结构5与输出轴7旋转锁定。因此，冠状齿轮3 配置成驱动联接结构5，并且联接结构5配置成驱动输出轴7。对此，冠状齿轮3的旋转导致输出轴7的旋转。此外，联接结构5和输出轴7 限定了第一接合部，该第一接合部使得输出轴7相对于联接结构5在恒定的转速下能够形成角度，并且联接结构5和冠状齿轮3限定了第二接合部，该第二接合部使得冠状齿轮3相对于联接结构5在恒定的转速下能够形成角度。

联接结构5具有中空的圆柱体或轴5a，在所述圆柱体或轴5a中设有中央通道2。联接结构5具有第一端5b和第二端5c，第一端5b和第二端5c中每一个都在各自的端部处沿圆周方向分布有相应的一组杯形凹槽5d、5e。

输出轴7具有工具端7a和中央输出轴通道，该中央输出轴通道从相对于工具端7a的相对端开口，所述中央输出轴通道同轴地容纳联接结构5的第二端5c。

小齿轮11的旋转因此导致输出轴7经由冠状齿轮3和联接结构5 的旋转。因此，等速接合部组件1能够在动力工具壳体9b内自由旋转。

更特别地，输出轴7和冠状齿轮3被支撑并相对于所述壳体彼此独立地旋转。这是借助于包括第一组轴承滚珠13和第二组轴承滚珠15 的轴承装置实现的，所述第一组轴承滚珠13配置为单独使冠状齿轮3 能够旋转，所述第二组轴承滚珠15配置为单独使输出轴7能够旋转，后一组轴承滚珠15进一步形成四点接触滚珠轴承30的一部分，该四点接触滚珠轴承30配置成单独使输出轴能够旋转。

该四点接触滚珠轴承30被设计成使得其内座圈31形成在输出轴7 上。

此外，在第一侧支撑滚珠的轴承30的外座圈32被布置成从轴承滚珠15远离的第二相对侧上支撑冠状齿轮3。在所示的实施方案中，座圈的第二部分形成轴承壳，该轴承壳形成所述壳体9的一部分。

冠状齿轮3具有设置有齿的齿轮端3c和从相对于齿轮端3的相对端开放的中央冠状齿轮通道3a。冠状齿轮3配置成在中央冠状齿轮通道3a中同轴地容纳联接结构5的第一端5b。中央冠状齿轮通道3a的内表面还设置有在圆周方向上分布的一组杯状凹槽。通过设计联接结构5的轴向尺寸，使得冠状齿轮3和输出轴7容纳联接结构5的大部分长度，从而实现了紧凑的设计。

此外，等速接合部组件1包括第三组轴承滚珠4和第四组轴承滚珠6。第一组轴承滚珠的轴承滚珠4被对应的第一组杯形凹槽的杯形凹槽5d和第四组杯形凹槽的杯形凹槽3b容纳。这种构造旋转地锁定冠状齿轮3和联接结构5，并允许在冠状齿轮3驱动联接结构时，所述冠状齿轮3相对于联接结构5形成角度，但不会在联接结构5上提供弯曲力。

第四组轴承滚珠的轴承滚珠6被对应的第二组杯形凹槽的杯形凹槽5e和第三组杯形凹槽的杯形凹槽7c容纳。这种构造旋转地锁定联接结构5和输出轴7，并允许在联接结构5驱动输出轴7时，所述输出轴7相对于联接结构5行成角度，但不会在联接结构5上提供弯曲力。

联接结构5还包括扭矩传感器5f，该扭矩传感器5f包括设置在联接结构5(特别是圆柱体5a)的外周表面上的应变仪元件5f。扭矩传感器5f配置为测量由于输出轴7和冠状齿轮3施加在联接结构5上的应力而导致的联接结构5承受的扭矩。

等速接合部组件1还包括动力和信号传输装置17。动力和信号传输装置17配置为向扭矩传感器5f供电并中继来自扭矩传感器5f的扭矩测量信号，并且动力和信号传输装置17包括固定部分17a和可旋转部分17b。固定部分17a相对于冠状齿轮3、联接结构5和输出轴7固定地布置，并且布置在联接结构5的中央通道2中。可旋转部分17b 相对于所述固定部分可旋转并且固定地安装至位于中央通道2内部的联接结构5，并且因此配置成与联接结构5一起旋转。固定部分17a被可旋转部分17b容纳，使得固定部分17a和可旋转部分17b之间相互作用，从而向扭矩传感器5f供电并传输来自扭矩传感器5f的扭矩测量信号。等速接合部组件1还包括放大电路19，所述放大电路19连接至扭矩传感器5f和可旋转部17b，并且配置成放大由扭矩传感器5f产生的扭矩测量信号。

动力工具9包括电线21和电子设备，例如马达控制器和供电单元 (未示出)。电线21连接至动力和信号传输装置17，特别是连接至固定部分17a和电子设备，从而为扭矩传感器供电并传输扭矩测量信号以进行处理和马达控制。

尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本实用新型，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本实用新型不限于所公开的实施方案。技术人员应理解，在所附权利要求书所限定的范围内，可以想到许多修改、变化和替代。另外，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的实用新型时可以理解和实现所公开的实施方案的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且量词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不意味着不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种动力工具，其特征在于，所述动力工具包括壳体和布置在所述壳体中的等速接合部组件(1)，并且所述等速接合部组件包括：

输出轴(7)，以及

联接结构(5)，其配置为驱动所述输出轴(7)，

其中，所述输出轴(7)和所述联接结构(5)形成第一接合部，所述第一接合部配置成使得输出轴(7)相对于联接结构(5)能够在恒定转速下形成角度，

其中，所述联接结构(5)设置有扭矩传感器(5f)，

其中，等速接合部组件(1)还包括冠状齿轮(3)，其中，联接结构(5)配置成在冠状齿轮(3)与输出轴(7)之间提供驱动连接，使得冠状齿轮(3)和联接结构(5)形成第二接合部，所述第二接合部配置成使冠状齿轮(3)能够相对于联接结构(5)形成角度，

其中，所述扭矩传感器(5f)配置成检测由输出轴(7)和冠状齿轮(3)提供的作用在联接结构(5)上的扭矩，

其中，所述接合部组件被布置为借助于轴承装置在所述壳体中旋转，所述轴承装置包括：

第一组轴承滚珠(13)和第二组轴承滚珠(15)，所述第一组轴承滚珠(13)配置成单独使冠状齿轮相对于所述壳体旋转，所述第二组轴承滚珠(15)配置成单独使输出轴(7)相对于所述壳体旋转，使得所述输出轴和所述冠状齿轮被支撑并且相对于所述壳体彼此独立地旋转。

2.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，所述第二组轴承滚珠(15)形成四点接触滚珠轴承(30)的一部分，所述四点接触滚珠轴承(30)使输出轴单独相对于所述壳体旋转。

3.根据权利要求2所述的动力工具，其特征在于，所述四点接触滚珠轴承的内座圈(31)至少部分地形成在所述输出轴上。

4.根据权利要求3所述的动力工具，其特征在于，所述四点接触滚珠轴承的外座圈(32)布置成从所述第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上支撑所述冠状齿轮。

5.根据权利要求4所述的动力工具，其特征在于，所述外座圈包括第一部分和第二部分，所述第一部分布置成在从所述第二组轴承滚珠远离的第二相对侧上支撑所述冠状齿轮，所述第二部分还形成轴承壳，所述轴承壳形成所述壳体的一部分。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的动力工具，其特征在于，所述轴承装置还包括第三组轴承滚珠(4)和第四组轴承滚珠(6)，所述第三组轴承滚珠(4)配置成使得冠状齿轮(3)能够相对于联接结构(5)在恒定的转速下形成角度，所述第四组轴承滚珠(6)配置成使得输出轴(7)能够相对于联接结构(5)形成角度。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的动力工具，其特征在于，所述扭矩传感器(5f)包括应变仪元件。

8.根据权利要求7所述的动力工具，其特征在于，所述扭矩传感器(5f)设置在所述联接结构(5)的外周表面上。

9.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，包括动力和信号传输装置(17)，所述动力和信号传输装置(17)具有固定部分(17a)和配置成与所述固定部分(17a)相互作用的可旋转部分(17b)，其中，所述联接结构(5)具有中央通道(2)，并且所述可旋转部分(17b)在中央通道(2)中固定地附接到联接结构(5)并连接至扭矩传感器(5f)，其中，所述固定部分(17a)设置在中央通道(2)中并与联接结构(5)分离，从而可旋转部分(17b)能够相对于固定部分(17a)旋转。

10.根据权利要求9所述的动力工具，其特征在于，所述动力和信号传输装置(17)是滑环。

11.根据权利要求6所述的动力工具，其特征在于，所述联接结构(5)具有第一端(5b)和第二端(5c)，所述第一端(5b)设置有第一组杯形凹槽(5d)，用于容纳第三组轴承滚珠(4)中相应的一个，所述第二端(5c)设置有第二组杯形凹槽(5e)，用以容纳对应的一个第四组轴承滚珠(6)。

12.根据权利要求11所述的动力工具，其特征在于，所述输出轴(7)具有中央输出轴通道，所述中央输出轴通道设置有第三组杯形凹槽(7c)，用于容纳第四组轴承滚珠(6)中相应的一个，其中，冠状齿轮(3)具有中央冠状齿轮通道(3a)，所述中央冠状齿轮通道(3a)设置有第四组杯形凹槽(3b)，用于容纳第三组轴承滚珠(4)中相应的一个。

13.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，所述联接结构(5)具有第一端(5b)和与所述第一端(5b)相对的第二端(5c)，其中，所述冠状齿轮(3)配置成容纳第一端(5b)，所述输出轴(7)配置成容纳第二端(5c)。

14.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于，所述第一接合部为球笼式接合部。

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