TWM465974U

TWM465974U - 改良的無間隙主軸鎖定裝置

Info

Publication number: TWM465974U
Application number: TW102211546U
Authority: TW
Inventors: Xin-Jie Yin
Original assignee: Trinity Prec Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-11-21

Description

改良的無間隙主軸鎖定裝置

本創作涉及一種應用於電動工具，當停止動力時，得以在不產生噪音的條件下無法以外力使主軸旋轉的機構設計。

習知上諸如電鑽的電動工具係以電力驅動，且包括有插電式、充電式或充、插電兩用式等設計；電鑽不僅可用來夾持鑽頭以鑽孔，更能夾持螺絲起子頭以裝卸螺絲。在方便找到插座的工作場所，插電式的電鑽當然能提供較強的驅動力，但對於未設有插座，或插座離工作標的物較遠而使長度不足的電線不能插電時，則充電式電鑽便能提供較好的選擇。充電式電鑽有時會因電力不足而無法驅動鑽頭或螺絲起子旋轉，但又無法立即充電使用；且插電式電鑽也會遇到突然停電而無法使用的困擾，因而需要將電鑽充當「手動鑽」使用。

早期的習知電鑽結構由於是將結合於馬達驅動軸之主動齒輪直接嚙合於齒輪組，再由齒輪組嚙合於結合在中心軸之被動齒輪而驅動，故將電鑽充當手動鑽使用而施力旋轉時，被動齒輪將反客為主而成為「主動齒輪」，再經由齒輪組傳動至結合於馬達驅動軸之主動齒輪旋轉，因而造成鑽頭或螺絲起子頭在原地空轉之現象，亦即其實際上並無法作手動鑽使用。

台灣專利公告第410714號與公告第334869號均在於解決前述電動工具所存在的問題，但傳統具有主軸鎖定功能的結構，主要是在一固定環的內徑中設置主軸與複數滾子或鋼珠，當停止動力而以外力將主軸轉動時，主軸得以帶動該些滾子或鋼珠抵觸固定環而鎖定，但由於主軸對邊的加工精度較差而無法保證主軸與固定環之間具有百分之百的同心度，以致於無法確實讓所有滾子或鋼珠平均受力，導致鎖定效果大打折扣。

台灣專利M363979專利案提供的主軸鎖定裝置則在於解決前述的諸多問題，惟，其機構無論在主軸正轉或反轉時，均會因為機構包含的掣動子與多邊形主軸之間存在間隙，致使作動時會產生噪音，且讓使用者操作時因為間隙的存在而感到不確實。

為了解決掣動子與多邊形主軸之間存在間隙，致使作動時會產生噪音及感到不確實的問題，台灣M383473號專利案即在於提供一種無間隙主軸鎖定裝置，其包括有一固定環、一彈性保持器、複數掣動梢、一驅動盤與一輸出軸；所述彈性保持器具有一內空間，沿著該內空間的內徑切線方向設有兩兩成對排列在對稱位置的彈性部與柱面，該彈性保持器係設於固定環的內徑中；所述掣動梢係各別設於所述彈性保持器之內空間的一彈性部與一柱面之間；連接於動力系統的驅動盤具有一中心孔，該中心孔周緣分佈有複數個扇形突部，驅動盤的端面設有複數個呈圓周排列並可供該彈性保持器置入其中的凹槽；所述輸出軸具有外徑呈正多邊形的多角軸，該多角軸係穿設於該驅動盤的中心孔，且多角軸的各邊分別接觸前述每一掣動梢；無論輸出軸正轉或反轉，均能使其中部分掣動梢因為受到彈性部作用而在固定環內被立即鎖定卡住，讓輸出軸無法轉動，不因間隙的存在而產生噪音。

惟，台灣M383473號之機構在運轉時，其中的彈性保持器會與固定環摩擦而產生磨耗，且該彈性保持器係採用塑膠材料製造，高速摩擦時會生熱，溫度愈高，彈性保持器的彈性就愈差、保持力也愈差，無法長時間使用，當運轉停止時還會產生明顯的撞擊聲音。

本創作的目的，係在台灣M383473號專利案的基礎上再加以改良，以解決彈性保持器的彈性會隨著機構運轉時產生的熱量昇高而降低保持力，無法長時間使用，且運轉停止時會產生明顯撞擊聲音的問題。

本創作的特徵，是在包含有複數掣動梢的主軸鎖定裝置設置複數彈簧，以及在一驅動盤設置複數軸向延伸的柱體，使得彈簧的兩端分別抵觸於該柱體與掣動梢，藉由彈簧作用於該掣動梢而消除在主軸鎖定裝置所包含之固定環與輸出軸之間的間隙，因此，無論是動力系統經由驅動盤帶動輸出軸正、反轉，或輸出軸主動正、反轉，均不會因為前述間隙的存在而產生噪音，且金屬製造的彈簧不會受到高速運轉影響而磨耗變形，停止運轉時也不會產生噪音。

基於此，本創作提供的無間隙主軸鎖定裝置，包括有一固定環、一驅動盤、複數彈簧、複數掣動梢、與一輸出軸；其中，用來連接至動力系統的驅動盤端面設有複數個在軸向方向延伸一長度的柱體，使該些柱體穿入該固定環所設的通孔；所述複數彈簧與複數掣動銷係設置於固定環的通孔內徑中，使每一掣動銷之兩側分別抵觸一柱體與一彈簧；所述輸出軸具有外徑呈正多邊形的多角軸，該多角軸係穿設於驅動盤的中心孔，且多角軸的各邊分別接觸前述每一掣動梢；無論輸出軸正轉或反轉，均能使其中部分掣動梢因為受到彈簧的彈力作用而在固定環內被立即鎖定卡住，讓輸出軸無法轉動，不因間隙的存在而產生噪音。

和習知同類產品的機構設計相較之下，本創作除了不會因為同心度的問題而影響主軸的平均受力鎖定效果之外，無論是動力系統經由驅動盤帶動輸出軸正、反轉，或輸出軸主動正、反轉，均不會因為前述間隙的存在而產生噪音，且金屬製造的彈簧不會受到高速運轉影響而磨耗變形，停止運轉時也不會產生噪音，更能讓使用者操作時感到確實，故本創作為具備進步性之設計，且未見有相同或近似之產品公開於先，因此，本創作亦具有新穎性而符合新型專利之法定要件。

1‧‧‧固定環

10‧‧‧通孔

2‧‧‧彈簧

3A至3D‧‧‧掣動梢

4‧‧‧驅動盤

41‧‧‧梢桿

42‧‧‧凸緣

43‧‧‧中心孔

431‧‧‧扇形突部

44‧‧‧柱體

5‧‧‧輸出軸

51‧‧‧多角軸

6‧‧‧外殼

7‧‧‧軸承

8‧‧‧行星齒輪

第一圖為顯示本創作主軸鎖定機構之立體圖。

第二圖為顯示本創作主軸鎖定機構之另一角度之立體圖。

第二A圖顯示第二圖之行星齒輪被卸下後的結構形態之立體圖。

第三圖為顯示本創作主軸鎖定機構之主要元件組合關係之立體分解圖。

第四圖為顯示本創作主軸鎖定機構之外觀平面圖。

第四A圖為沿第四圖之4A-4A割線方向的平面剖視圖。

第四B圖為沿第四圖之4B-4B割線方向的平面剖視圖。

第四C圖為沿第四圖之4C-4C割線方向的平面剖視圖。

以下配合圖式及元件符號對本創作的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參第一圖至第四圖所示，本創作提供之改良的無間隙主軸鎖定裝置，其較佳實施例包括有一固定環1、複數彈簧2、複數掣動梢3A~3D、一驅動盤4與一輸出軸5；其中，輸出軸5係藉由軸承7(如第四A圖所示)組合於電動工具的外殼6內部，使輸出軸5可以相對外殼自由旋轉；輸出軸5的前端延伸出外殼6外而可以配合安裝工具頭(例如鑽頭、螺絲起子頭、…等)；該輸出軸5具有軸向延伸一長度之斷面呈正多邊形的多角軸51，所述多角軸51的斷面在本創作的實施例是正方形。

固定環1具有一通孔10，固定環1為用於安裝固定在外殼6內部的元件。在本創作的較佳實施例，所述彈簧係以金屬材料製造，其長度方向係對應該固定環1之通孔10內徑的弧度而延伸成為弧形狀，且彈簧2的外徑係成型為矩形，其目的係使彈簧2被安裝於通孔10後具有良好的穩定效果而不任意移位。所述彈簧2可以是任意數目，惟，基於平衡的考量，最好是偶數，在本創作的實施例中，則是包含有二個彈簧2，並且呈對稱地設置在固定環1的通孔10內。

所述掣動梢3A~3D在本創作的較佳實施例係為剛性的圓柱體。

所述驅動盤4為一圓形盤體，其一端面設有複數梢桿41，每一梢桿41提供組合一行星齒輪8之用；驅動盤4的相對另一端面具有一凸緣42，以及在驅動盤4的中央設置一中心孔43，該中心孔43為對應所述多角軸51之多邊形邊數的多邊形孔，且中心孔43的各邊分別形成有扇形突部431；在驅動盤4具有凸緣42的該端面還進一步設置了複數個在軸向方向延伸一長度的柱體44；在本創作的較佳實施例，係包含二個設置在對稱位置的柱體44，且該柱體44端面呈近似三角形，以利用三角形的其中一平面和前述之其中一掣動梢接觸。

再如第三圖所示，本創作之主軸鎖定裝置的各元件之組合方式，係將各個行星齒輪8組合於驅動盤4的各個梢桿41，而固定環1則套置於驅動盤4的凸緣42外圍，以及將各個掣動梢3A~3D與各個彈簧2置入固定環1內，其置入後，係使每一掣動梢3A~3D位於一彈簧2的一端與一柱體44之間(如第二A圖所示)，然後將組合了行星齒輪8、固定環1、掣動梢3A~3D與彈簧2後的驅動盤4從外殼6的後端組裝於外殼6內，最後再將輸出軸5從外殼6的前端穿入外殼，以及使多角軸51穿入驅動盤4的中心孔43，從而使各個掣動梢3A~3D的外徑分別接觸多角軸51之各個平面(如第四A~四C圖所示)；組合了驅動盤4與輸出軸5後的外殼6(參第一、二、四所示)再安裝於電動工具本體(圖中未顯示)，讓組合於梢桿41的行星齒輪8與設於電動工具本體內的太陽齒輪(圖中未顯示)嚙合而構成一行星齒輪組。

本創作之主軸鎖定裝置的作動方式為：當要驅動輸出軸5主動旋轉以帶動諸如鑽頭或螺絲起子等工具頭時，電動工具所設之馬達(圖中未顯示)係驅動減速齒輪組運轉，進而帶動行星齒輪8與驅動盤4旋轉。以第四C圖的方向為例，假設驅動盤4逆時針旋轉(即馬達順時針旋轉)時，兩柱體44將會推動摯動梢3B與3D，摯動梢3B與3D再推動兩彈簧2產生變形，使得掣動梢3A與3C受到變形的彈簧2壓迫而緊密地保持在彈簧2與柱體44之間。驅動盤4中心孔43之各扇形突部431的一斜邊會因為偏轉而接觸到多角軸51的多角形邊，以帶動輸出軸5旋轉；因此，掣動梢3A與3C會隨多角軸51移動，彈簧2則受到壓迫變形而儲存彈力，使摯動梢3B與3D被推向於多角軸51的多角形邊與固定環1間滾動，因而不會有間隙產生。當驅動盤4帶動輸出軸5旋轉時，亦同時帶動彈簧2與各個掣動梢3A~3D在固定環1內旋轉。當馬達停止作動時，輸出軸5被受到彈簧2之彈力推動的摯動梢3A與3C立即鎖定卡住，且不會因慣性作用致使摯動梢3A、3C與固定環1之間產生大於零距離的撞擊而產生噪音。

同樣如第四C圖所示，當本創作不提供電力而欲作為手動工具時，則在馬達停止作動的狀況下，輸出軸5被施予扭矩時，多角軸51會立即被卡住。亦即，掣動梢3A~3D受彈簧2作用，使其於多角軸51的多角形邊與固定環間1不會有間隙產生，讓輸出軸5立即被鎖定無法旋轉。本創作藉由前述的結構，利用掣動梢3A~3D受彈簧2的彈力作用，使其於輸出軸之多角軸各邊與固定環間，能有效地消除間隙，避免輸出軸正轉或反轉時產生噪音。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖具以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。