CN1074972C - 电动工具与装置 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，具有一个连接设有扭矩控制环的行星式变速箱的输出端的应用装置，该装置具有一壳体，该壳体支撑一卡盘主轴。壳体外侧是离合器控制装置，该装置包括抵靠扭矩控制环用单个弹簧压紧的滚珠，它们由螺装在壳体上的控制环来控制。

该装置包括一个冲击装置，它具有旋转的和固定的齿形盘以及凸轮环，凸轮环可由杆操作啮合和脱开这些盘，杆在弹簧之间伸出。

Description

电动工具与装置

本发明涉及电动工具，尤其是涉及一种用于电动工具的应用装置，该类型的电动工具包括一个壳体、一个安装在所述壳体上的电机，一个变速箱，该变速箱具有安装在所述电机上的输入端和与壳体上开口相邻的输出端，该变速箱为行星式并且具有一个扭矩控制环，当它相对所述壳体保持静止时，该扭矩控制环允许变速箱传递扭矩，而当它被允许在壳体内转动时，则不能由变速箱传递扭矩。

在这样的电动工具中，在变速箱的输出端上配置应用装置是公知的，该装置包括装在所述壳体上用来与所述扭矩控制离合器环进行有选择地啮合的、有弹性偏压和可调节的执行装置。

该执行装置的调节改变与所述扭矩控制离合器环的啮合，借此改变扭矩，在此，离合器环开始滑动并且由变速箱向其输出轴的传动被终止。

锁定该扭矩控制环，使之不被使用，以及提供无扭矩的限制也是公知的。在这一情况下，在变速箱的输出端上配置应用装置也是公知的，该装置包括一个冲击装置，借此在由变速箱提供的旋转传动上能有选择地施加上往复的轴向振动。

最后，从DE-4038502中也可获得首先在上面描述的构造，即具有在变速箱的输出端上装有的一个扭矩控制装置的工具，但是，在此一个冲击装置被加在该扭矩控制装置的前端。因为它能以各种不同的方式来使用，所以这样的构造是多用途的。但是，它具有多少有些长的缺点，它首先有一个电机，然后是一个变速箱，然后是一个扭矩控制装置，然后是一个冲击装置，所有这些都是一个接着一个。

使用电子扭矩控制也是公知的，借此所加的扭矩被反馈到一个电子控制模式，并且如果所施加的扭矩超过在该控制模式中预置的扭矩的话，则切断电机电源。因此，如果冲击装置在该变速箱的前部的话，确切意义上讲，在提供扭矩控制和冲击效果上没有困难，当然电子设备要增加成本和复杂性。

所以，本发明的目的是提供一种电动工具，这种电动工具具有这种多用途性并仍然保持紧凑，而且仍然简单和相对不太昂贵。

根据本发明，在此提供了一种电动工具，它包括一个壳体，一个安装在所述壳体上的电机，一个变速箱，该变速箱具有一个装在所述电机上的输入端和与该壳体的开口相邻的输出端，该变速箱是行星式的并包含一个扭矩控制环，当该环相对于所述壳体保持静止时，允许变速箱传递扭矩，而当其能在壳体内转动时，变速箱则不能传递扭矩；以及一个由所述变速箱驱动的应用装置，该装置包括：

a)一个实质上为圆柱形的空心壳体；

b)一个在所述壳体内被支撑并在其之间界定一个环形空隙的卡盘传动主轴；

c)限定在所述壳体上的所述主轴向所述变速箱轴向运动的装置；

d)固定在所述主轴上的旋转齿形盘；

e)在所述壳体中与所述旋转齿形盘相面对的固定齿形盘；

f)一个凸轮环，包括一个穿过所述壳体上的槽口伸出的杆，用来将所述齿形盘啮合在一起，从而在主轴转动时，在其上施加往复运动动作；

g)有弹性地被偏压、可调节的、装在所述壳体上的执行装置，用来有选择地啮合所述的扭矩控制离合器环，所述的杆穿过所述的执行装置伸出。

其中所述的固定齿形盘被压抵在所述凸轮环上，所述的盘和凸轮环具有端面凸轮，从而在所述凸轮环相对于所述盘的第一角度位置上，该盘被所述环向所述转动齿形盘移动使二者之间能啮合。

其中壳体包括一个端盖，并在该端盖上，所述凸轮环被抵靠在所述端盖上支撑。

所述的端盖和凸轮环包括制动件，借此所述的凸轮环在第一位置和第二角度位置其中之一上被啮合，在此所述盘通过所述环允许从所述的旋转齿形盘上移开，来防止二者之间的啮合。

所述固定盘被壳体内的弹簧压向所述的凸轮环。

其中所述执行装置包括一组布置在孔内的元件，这些孔围绕在所述壳体上，这些元件被一组弹簧压紧，这些弹簧围绕壳体的外部间隔地布置，并且所述的杆在两个所述弹簧之间伸出。

所述弹簧由一个支承环支承，上述支承环配置在壳体上，所述环轴向上是自由的并被旋转锁定在所述壳体上，一个控制环螺装在所述壳体上并能轴向移动所述的支承环。

所述的支承环和控制环具有一串相互啮合的制动件，这些制动件围绕它们各自的圆周在相对该支承环的不连续的角度位置上定位控制环。

其中所述的弹簧和元件在数量上相对应并且每个弹簧直接作用在每个元件上。

其中所述的元件是滚珠。

仅借助实例并参照相应的附图，本发明将在下文中被进一步描述，其中：

图1是通过变速箱和扭矩控制离合器的侧剖视图；上述变速箱和扭矩控制离合器为本发明所涉及的类型；

图2是通过根据本发明的组合装置的侧剖视图；

图3是通过图2装置的侧剖视图，其适于仅具有扭矩控制离合器功能；

图4是通过图2装置的侧剖视图，其适于仅具有冲击功能；

图5a到5f是装置壳体的不同视图；图5a是正面视图，图5b是沿图5e中B-B线的剖视图，图5c是后视图，图5d是侧视图，图5e是沿图5b中E-E线的剖视图，图5f是沿图5c中F-F线的剖视图；

图6a至6d是冲击凸轮环的不同视图；图6a是正面视图，图6b是沿图6a中B-B线的剖视图，图6c是后视图，图6d是沿图6e中D-D线的部分剖视图；

图7a至7c是弹簧支撑环的不同视图；图7a是正面视图，图7b是沿图7a中B-B线的剖视图，图7c是后视图；

图8a至8f是冲击固定齿形盘的不同视图；图8a是后视图，图8b是侧剖视图，图8c是图8e中8c的详图，图8d是沿图8a中D-D线的剖视图，图8e是正面视图，图8f是沿图8c中F-F线的部分剖视图；

图9a至9d是离合器调整环的不同视图；图9a是正面视图，图9b是后视图，图9c是沿图9a中C-C线的侧剖视图，图9d是图9c中螺纹结构318的详图。

在图1中，变速箱10驱动扭矩控制离合器装置30，变速箱在交接处20被联接到扭矩控制离合器装置。交接处20是变速箱的输出端并且是装置30的输入端。变速箱10的输入端12与一台电机相联接(未示出)，该电机具有一个与变速箱10的第一级行星齿轮16相啮合的正齿轮(未示出)。

行星齿轮16被支撑成可围绕其轴18转动，轴18位于第一级支承件22上。行星齿轮环24被固定在变速箱10的壳体11上。行星齿轮环24具有内齿轮，该内齿轮与行星齿轮16相啮合，因此当正齿轮转动该行星齿轮16时，则迫使它们自身又绕中心轴15转动，绕行星齿轮环24运动。这样的话，第一级支承件22以这样的速度绕轴15转动，即比输入正齿轮的转速小的速度转动。因此获得第一级减速。

支承件22具有其自己的正齿轮26，该正齿轮驱动第二级行星齿轮28。同样行星齿轮28被支撑成可围绕在第二级支承件34上的它们自己的轴32转动。第二级行星齿轮环36具有内齿轮，该齿轮用来与第二级行星齿轮28相啮合。

但是，第二级行星齿轮环36具有二个导致不同结果的轴向位置，它具有外周凹槽38，为了在两个位置之间切换该行星齿轮环，当操作齿轮选择部件时，把齿轮选择部件(穿过壳体11的窗口42)的指状件(未示出)投入到凹槽中。

在图1所示的位置中，环36处于高速位置，在此它的轮齿与齿44相啮合，齿44绕第一级支承件22的外侧形成。因此，环36被卡在支承件22上并带同其转动。所以行星齿轮28不绕其自己的轴转动，而纯粹是不减速地把第一级支承件22的转动直接传递给第二级支承件34。

然而，如果环36以附图中向左侧切换到低速位置的话，它的齿从第一级支承件22中脱离。但是，在从中脱离时，环36的外侧上的齿46与壳体11上的相应齿48啮合，从而把环36卡在壳体11上。现在，行星齿轮28不仅无阻碍地绕其轴32转动，而且它们必然不得不与目前静止的行星齿轮环36的齿相啮合。因此行星齿轮28也绕轴15作圆周运动，将减速驱动传递到第二级支承件34。

最后，支承件34同样具有一个正齿轮52，该齿轮驱动第二级行星齿轮54。该行星齿轮54被支撑成可围绕在输出支承件58上的它们自己的轴56转动。一个离合器控制环60是行星齿轮54的行星齿轮环，上述控制环可有选择地在壳体11上转动。在壳体11上它一般是静止的，从而将来自正齿轮52的传动通过该行星齿轮54传递到输出支承件58。施加在支承件58上的扭矩等于施加到控制环60上的扭矩。因此，如果让环60滑动的话，则把零扭矩加到该支承件上。允许环60滑动的程度是根据这个装置扭矩控制的原则。

图1所示的离合器装置30被用来进行控制环60滑动量的控制。该装置包括一个壳体110，在该壳体中卡盘轴杆102被支撑，轴杆102延伸穿过端盖112，并具有一个花键轴端头104，该花键轴端头啮合输出支承件58的相应花键轴孔62。

壳体110具有一螺纹面117，该螺纹面用来啮合预调整离合器环122上的相应螺纹。离合器环122压紧弹簧130，该弹簧抵靠在离合器滚珠134、136上，该离合器滚珠被收放在孔138内，孔138围绕端盖112分布。滚珠136与控制环60的槽顶表面64相啮合。如果控制环上的扭矩足够的话，滚珠136浮在槽顶表面64上，环自旋则消除对卡盘轴杆102的驱动。通过旋转离合器环122，在滚珠浮在槽顶表面64上之前，压缩弹簧130增加所要求的扭矩，从而增加施加给轴杆102的扭矩界线。

参照余下的附图进行更加详细的说明，这些附图表示根据本发明的组合装置300。

在图2中，装置300具有一个壳体310，该壳体通过一个前端轴承316安装有一个卡盘轴杆302。一个端盖312包绕着壳体的另外一端，并具有一个轴承衬套314，该轴承衬套314装设有轴杆302的输入端304。该端304具有花键用来与变速箱(图中未示出)传动连接，并具有一预先加载的弹簧306，该弹簧给变速箱和装置300预加载；给装置预加载是通过在图中向左侧压紧轴杆302实现的。弹簧306抵靠输出支承件58(图1)的肩部66压紧。

图2表示轴杆302在壳体310中的位置，这个位置是在由使用者通过该工具的壳体(也未示出)施加压力并且工具头端(未示出)抵靠在工件上，该工具头压紧装设在轴杆302端头上时所处的位置。因此轴杆302上的法兰盘372紧靠轴承316，防止进一步向右侧移动。

弹簧374压紧固定齿形盘376，使之抵靠凸轮环308，该凸轮环具有一个外面可操动的把手360。在图示的位置上，凸轮环允许齿形盘376向右充分运动，使齿形盘的齿307不接触旋转齿形盘378的齿305，上述旋转齿形盘固定在卡盘轴杆302上。

凸轮环308在图6a、图6b和图6c中被更加详细地加以表示，其中可看到它包括一个环，该环具有在一个前表面311上的凸轮凹口309a。其后表面设有下文所涉及的凸齿384。

凸轮凹口309a与在固定齿形盘376上的凸起309b配合使用，上述固定齿形盘被详细描绘在图8图8a到图8f中。该固定齿形盘376是环形的，它分别具有前后表面375、377，以及一个外圆柱形表面379。该外圆柱面379是紧紧地滑动配合在壳体310中，该凸起309b从表面379径向向外伸出，并且在壳体310的槽口380内轴向滑动，从而阻止齿形盘376的转动。凸起309b轴向伸过表面377并与凸轮环308的凸轮凹口309a相啮合，在这个位置，没有冲击作用。

但是如果操作把手360，使凸轮环308围绕其轴转过一小角度的话，凸轮309脱开，并抵抗弹簧374的压力把固定齿形盘向图中的左侧压紧。固定齿形盘向左侧移动后，在旋转齿形盘由使用者作用在工具头上的压力向右压紧时，其齿形盘的齿307能被旋转齿形盘378的齿啮合上。然而直到这时即弹簧306向左压轴杆302到旋转齿形盘378的前表面381毗邻轴承316为止。在此，甚至当操作凸轮308时，齿形盘不啮合，轴杆转动而没有往复运动，所以直到使用者啮合工件并向右侧移动轴杆时，齿形盘的齿307才啮合。

在图8b到图8f表示了齿形盘307，该齿成形在固定齿形盘376的前表面375上。与旋转齿形盘378后表面上的齿305相对应。

但是，当操作把手360在向图2中左侧移动固定齿形盘376并在钻头卡盘上施加压力来移动卡盘轴杆302并向图2中右侧移动旋转齿形盘378时，齿形盘齿305、307才相互啮合并将一振荡的轴向运动传递到卡盘轴杆302上，产生冲击作用，该冲击作用有助钻一些象砖石这样的材料。

端盖312具有二个滚珠382，该滚珠面向环308的后表面放置，环308具有两个制动卡384。当操作把手360在两个位置之间转动凸轮环308时，滚珠382与制动卡384卡合或脱开。有这样两个制动卡384。为调节滚珠382卡合和脱开制动卡384，环必须略向左侧移动来抵抗弹簧374的压力。这无需额外的弹簧。

组合装置300还包括一个参照图1如上所述的扭矩控制装置。该端盖312具有一串孔338，这些孔围绕其周边，每个孔装填一对离合器滚珠334、336。它们被单个离合器弹簧330压紧，弹簧最后顶在离合器环322上，离合器环具有一个大螺距的内螺纹318，该螺纹与相应的螺纹317啮合，螺纹317围绕壳体310局部地形成。

参见图5a到图5f，壳体310实质上是带有孔313和法兰后端315的圆柱体。端盖312装配到该凸出端315里。孔332形成在凸缘315上，这些孔在数量和位置上与端盖312的孔338相对应。

壳体310具有一系列扇形部分384，该扇形部分与壳体的每个孔332相对应。并且每个孔收纳有弹簧330，扇形部分定位金属支撑环324和塑料导向环386的位置。这两个元件具有内凸出的部分388，该部分嵌入扇形部分384，并防止当离合器环322转动时环324、386的转动。

离合器环322在孔343内装有两个滚珠342，滚珠与一组制动孔344(见图2)卡合和脱开，上述孔围绕支撑环324有间隔地分布。当转动离合器环时，滚珠342压紧环324、386抵抗弹簧330的压力。此外，对于这个制动件来讲不需单独的弹簧。导向环386具有一系列固定销390，每个固定锁定位一个弹簧330。这确保弹簧保持一直线。

弹簧330压紧滚珠334、336，使之靠在控制环60上，控制环60位于行星式变速箱10内。如果让齿圈在变速箱内转动的话，该变速箱停止传送任何扭矩给轴杆304。因此，滚珠336抵靠那个环被压得越紧，在有充分的扭矩来转动滚珠压下的环之前扭矩必然越大。因此，通过把离合器环322拧到壳体310上来进一步压缩弹簧，有可能加大滚珠上的压力。实际上，为了转动，该控制环必须把滚珠334、336提起一个小的尺寸来攀上控制环上的齿边或齿形盘。如此压紧弹簧以致于有可能达到盘簧极限并阻止滚珠334、336的任何提升。在这个实例中，除了电机和变速箱的工作能力以外没有扭转限制。

注意到冲击装置凸轮环308的把手360在弹簧330之间伸延。的确，在壳体310的凸缘315上形成有一个切口392来允许环308的插入，该切口在适当的轴向位置394(见图5b)沿周边伸延，为了啮合和脱开凸轮309，在两个弹簧之间(图5b中的330a、330b)提供把手360运动所要求的弧长。

因此可看到在与普通离合装置基本相同的构位空间之内完成离合器和冲击装置的组合。

但是，这种组合不仅是本发明的第一部分，而且还可能提供利用基本相同部件的几个不同选择，虽然未在图中未出，用来装配到图1变速箱上的最基本的装置是一种直接传动，这类似于图3所示的情况。它表示了一种简单的离合器装置。由于不需要冲击作用，图2中的一般来讲较昂贵的轴承316用一个止推环396和轴承衬套398取代。轴承衬套398被挤压环399卡住。虽然比较便宜，但这种布置对于容纳冲击装置来讲太长了。

作为基本的直接传动而提出的这种构造，仅仅卸去了离合器环322、环324和386、弹簧330和滚珠334、336。然而，为了确保锁住控制环60，需某些结构来取代滚珠336。这包括一个环形销或类似的部件，该环形销被装在孔332中并充分凸出来锁住控制环。

相反，如图4所示，它同样简单地提出作为一种直接冲击装置300”的装置300，这是通过从图2的装置300中卸去与离合器装置相关的上述部件来获得的，不过还需要一些锁定件来用于变速箱10的离合器控制环60。

因为使用了基本上相同的部件，能想象到4种用于联接到变速箱10上的应用机械的选择：就是说，第一，除了最小投资而不需要太多零件的直接传动；第二，简单地通过增加几个部件的离合器机构；第三，通过替换直接传动情况的几个部件和增加几个其他部件的冲击装置；第四，通过给冲击装置增加离合器部件获得的提供冲击和离合二者效果的组合装置。

出现了这样一种想法，即如果用于该电动工具的壳体包含在变速箱和装置之间交接处20上端接的那些部件，并且如果给壳体在交接处联接一个机头环以及在此该机头环适用于该具体装置的话，则可以以一种特别有效的投资方式适用所有的这些选择。因此，在装置为直接传动的地方，机头环不比壳体的伸延部多什么。在装置为简单的离合器机构情况，在壳体上可转动地设置该机头环，并且该机头环与离合器环322相联(例如通过在离合器环322上的齿形面323相互作用)，使离合器环能转动并轴向滑到机头环里面。在该装置是一种简单的冲击装置情况，该机头环在两个位置之间可以转动并与把手360相连，最后，在组合装置中，采用两轴向设置的机头环，如前所述最后面的一个操作把手360，第二个即前面的机头环可在后面的机头环上转动并操作离合器环322。

可替换的是，并且也是优选的，即利用一个机头环来控制把手360和离合器环322。这里，在端盖312中安置一个弹簧用来把把手360向非冲击方式位置加压。该机头环上的一个凸耳毗邻该把手360并把它向其冲击方式位置移动。

一般在端盖中的弹簧在径向平面是单个盘簧，它具有向轴向后方弯进端盖上一个孔内的一端，和另一端靠近把手360，把把手固定在非冲击方式位置上。设置该把手360和螺纹317、318，使把手向其冲击方式位置的移动与在壳体310上拧紧离合器控制环322所要求的方向一样。

因此，在操作中，机头环上的一个凸耳毗邻在与弹簧同一侧上的把手360，来防止该机头环在该方向上进一步转动。在这个非冲击方式位置中，把手360在这个方向上不能进一步移动，因为它毗邻壳体310上切口394的一边缘。同样在该位置上，以其最松动的位置安置控制环322，就是说，相对端盖312最分开的位置。

如果现在机头环在相反方向转动，则凸耳离开把手360。控制环322进一步地通过逐渐增加扭矩传递的方式拧紧。最后，在弹簧330不允许滚珠336从控制环60上充分提起时达到一个位置，从而允许任何转动。在此，机头环指示出工具处于钻孔位置。同样在这个位置上，该凸耳(或另外一个)毗邻把手360的另一侧，该侧远离弹簧。因此，机头环的最后旋绕抵抗弹簧的压力把把手360转到冲击方式位置。

当然，由于在电动工具操作的钻孔和冲击二种方式中不需要扭矩控制，这个动力传动系统和构造是可能的。相似的是，在拧螺钉工作方式中(这里当然要用扭矩控制)不需要冲击作用。

Claims (10)

1、一种电动工具，它包含一个壳体、一个装在所述壳体上的电机、一个变速箱，该变速箱具有装在所述电机上的输入端和与壳体上的开口邻接的输出端，该变速箱是行星式的，并且包含一个扭矩控制环，在该扭矩控制环相对所述壳体保持静止时，允许变速箱传递扭矩，而在允许其在壳体内转动时，则不能由变速箱传递扭矩；以及一个由所述变速箱驱动的应用装置，该装置包括：

a)一个实质上为圆柱形的空心壳体；

b)在所述壳体内被支撑并在其之间界定一个环形空隙的卡盘传动主轴；

c)限制所述壳体上的所述主轴向所述变速箱轴向运动的装置；

d)固定在所述主轴上的旋转齿形盘；

e)在所述壳体中与所述旋转齿形盘相面对的固定齿形盘；

f)一个凸轮环，包括一个穿过所述壳体上的槽口伸出的杆，用来将所述齿形盘啮合在一起，从而在主轴转动时，在其上施加往复运动动作；

g)有弹性地被偏压、可调节的、装在所述壳体上的执行装置，用来有选择地啮合所述的扭矩控制离合器环，所述的杆穿过所述的执行装置伸出。

2、如权利要求1所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述的固定齿形盘被压抵在该环上，所述的盘和凸轮环具有端面凸轮，从而在所述凸轮环相对于所述盘的第一角度位置上，该盘被所述环向所述转动齿形盘移动使二者之间能啮合。

3、如权利要求2所要求的一种电动工具，其特征在于，其中壳体包括一个端盖，并在该端盖上，所述凸轮环被抵靠在所述端盖上支撑。

4、如权利要求3所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述的端盖和凸轮环包括制动件，借此所述的凸轮环在第一位置和第二角度位置其中之一上被啮合，在此所述盘通过所述环允许从所述的旋转齿形盘上移开，来防止二者之间的啮合。

5、如权利要求2到4任一权利要求所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述固定盘被壳体内的弹簧压向所述的凸轮环。

6、如权利要求1所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述执行装置包括一组布置在孔内的元件，这些孔围绕在所述壳体上，这些元件被一组弹簧压紧，这些弹簧围绕壳体的外部间隔地布置，并且所述的杆在两个所述弹簧之间伸出。

7、如权利要求6所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述弹簧由一个支承环支承，上述支承环配置在壳体上，所述环轴向上是自由的并被旋转锁定在所述壳体上，一个控制环螺装在所述壳体上并能轴向移动所述的支承环。

8、如权利要求7所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述的支承环和控制环具有一串相互啮合的制动件，这些制动件围绕它们各自的圆周在相对该支承环的不连续的角度位置上定位控制环。

9、如权利要求6、7或8所要求的一种电动工具，其特征在于，其中所述的弹簧和元件在数量上相对应并且每个弹簧直接作用在每个元件上。

10、如权利要求6所要求的一种电动工具，其中所述的元件是滚珠。

Images