用于动力工具的模式改变机构

摘要

本发明描述了一种具有诸如钻进模式和螺旋驱动模式的多种操作模式的动力工具(10)。离合器设有不同的设定，用以调节离合器中断向主轴(18)传递动力的情况下的转矩。而且，设置有双速齿轮箱(16)用以调节主轴速度。可通过单一的调节件或环圈(26)来控制所有这些变量，从而减少了操作者为了手边的特定工作而需要作出的必要决定。例如，在操作者想要工具执行螺旋驱动模式时，齿轮箱自动设置为以低速驱动主轴，而离合器被设置成是可运行的，而且在施加到主轴上的扭转力超过阈值时中断传动。而且，如果要工具执行钻进模式，则齿轮箱自动切换为以较高的速度驱动主轴，而且自动使离合器不能运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于动力工具的模式改变机构，具体但不排他地涉及允许操作者改变电动钻/螺丝起子的运行模式的模式改变机构。

背景技术

电动钻/起子是公知的，它们能在多个模式下运行。例如，通常可仕两个速度之间改变主轴的输出速度(不过用于这类螺丝起子的三速齿轮箱是公知)；钻能在旋转模式或锤子模式下运行；而且可通过在向输出端施加预定扭转力时使离合器松开而设定要中断向输出端的传动的情况下的转矩。

通常，为每一模式改变性能设置一专门的模式选择切换器。因此，通常而言，为改变输出端设有一个切换器，为改变螺旋驱动和锤子模式之间设有另一个切换器，为选择最大输出转矩还有一个切换器。这会导致钻运行模式的混乱排列。结果，操作者经常可能会为手边的工作选择错误的运行模式，导致对工具的无效和/或不正确使用。

已经进行了减少模式改变切换器数量的尝试，以下对其中一些尝试加以描述。例如，在US 2005/0224242 A中描述的钻包括用于选择其中一种锤钻功能的控制手柄。

EP 1555091描述了一种驱动器钻，其能有效地防止钻子模式下的错误离合器操作。位于为锁定内齿轮的钢珠与卷簧之间的扁平垫圈在模式改变环的旋转作用下旋转。而且，在扁平垫圈从外部安装在其周围的第二齿轮壳的小直径单元上设置有突出的条纹。这些突出的条纹在扁平垫圈的预定旋转位置处与该扁平垫圈的内周上的内突起相干涉，从而调节该扁平垫圈的前向运动。在通过模式改变环选择钻模式时，通过突出的条纹锁定该扁平垫圈。

US 6142243描述了一种手持动力工具，其具有形成为传递不同大小的转矩的联接器，并包括：至少两个联接部件，这两个联接部件设有用于彼此间无旋转连接的传递件；具有可调节张紧力的联接弹簧，可操作该联接弹簧来将一个联接部件的其中一个联接件保持为与另一个联接部件的其中另一个联接件形成不能旋转的接合；以及阻挡件，除了通过传递件之外，还可通过所述阻挡件以不能旋转的方式联接所述联接部件，而且在钻进模式或冲击钻模式下可使所述阻挡件彼此接合，以传递最大转矩。

GB 2334910描述了一种手持工具，其具有工具主轴和离合器，该离合器布置在电动机和所述工具主轴之间的传动链路上，并具有用于设置不同运行模式的调节件，该调节件具有至少一个设定位置，在该设定位置中，离合器由于其离合部件的连接而被刚性地切换，离合部件的连接是在旋转方向上的形状锁定，或者在最大超载转矩下断开。

US 6502648描述了一种用于离合器的调节机构。该调节机构包括环状调节结构，该调节结构的调节轮廓具有斜坡部分、第一调节段、最后调节段以及多个中间调节段。该第一调节段配置为对应于第一离合设定，而该最后调节段配置为对应于最后的离合设定。该斜坡部分位于第一和最后调节段之间，从而调节结构可在第一和最后调节段之间以及最后和第一调节段之间旋转，而无需接合任何的中间调节段。

US 6431289描述了一种用于旋转动力工具的多速传动组件。该传动组件包括多个传动阶段，其中至少两个传动阶段采用可动的减速元件，该减速元件使得可在主动和被动模式下运行所述传动阶段。该可动的减速元件联接至切换机构，该切换机构以预定的方式切换该减速元件，以提供至少三级齿轮减速或速度比。

US 6142243描述了一种手持电动工具，其具有电动机驱动的工具主轴和转矩离合器，该转矩离合器布置在电动机和工具主轴之间的传动链路中。设置有手动设定件来用于转矩的预设和转矩的刚性传递。该设定件具有至少一个设定位置，在该设定位置中，转矩离合器由于其离合部件的连接而被刚性地连接，离合部件的连接是在旋转方向上的形状锁定。

GB 2334911描述了一种电动手持工具机器，其具有由电动机驱动的工具主轴、布置在电动机和工具主轴之间的传递路径中的转矩离合器，其中，该工具主轴具有用于设定不同转矩幅度的手动设定元件。为了在不同机器间改变设定元件，而无需改变用于设定目的所需的齿轮单元，将该设定单元分为变速环和设计环，该变速环执行设定功能并可绕机器轴线旋转，而该设计环以不可旋转的方式连接到变速环，以进行手动旋转操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进了的模式改变切换装置，简言之，该模式改变切换装置根据操作者所选择的手边工作自动选择正确的运行模式。为了实现这一点，在工具上设置单一的可手动操作的模式改变拨盘，该拨盘能根据操作者选择的设定而改变输出速度、选择要中断向输出轴的传动情况下的合适扭转力、并在适当时选择钻进或冲击锤模式。在选择钻进模式的情况下，不管其是钻入木头或砖石(在钻入砖石时，需要锤子动作)，离合器应被锁定，从而来自电机的驱动不会被离合器中断；在这些模式下使所述离合器不能运行。

更具体地，本发明提供一种可手动操作的电动工具，其包括：电动机，该电动机布置在壳体内；传动系统，该传动系统布置在电机和工具主轴之间，包括：齿轮箱，该齿轮箱联接到电动机上并布置成用于在第一和第二速度之间改变所述主轴的转速，以及离合器，该离合器用于在向所述主轴施加预定转矩时中断从所述电动机到所述主轴的传动，其中所述离合器包括两个部件，这两个部件被弹簧推压在一起，使得在施加至所述主轴的扭转力小于弹簧力时，第一部件和第二部件被相对彼此地保持在一起；以及调节件，该调节件用于设定不同的运行模式，所述调节件联接至所述齿轮箱和所述离合器，所述调节件可在第一和第N位置之间运动，这样，在所述调节件处在第一和第N—1位置之间的位置范围内时，可在螺旋驱动模式下操作所述工具，且能改变施加到所述离合器部件上的弹簧力，而且在所述调节件处于第N位置时，可在钻进模式下操作所述工具，且所述离合器不能运行。因此，在钻进模式下，所述离合器被锁定，且离合器第一和第二部件被固定地保持在一起。结果，在钻进模式下，所述离合器不会中断向所述主轴的传动。

优选的是，当所述调节件在第N位置和第N—1位置之间运动时，所述主轴的转速在第一和第二速度之间变化。于是，在处于螺旋驱动模式时所述工具能在较低主轴转速下运行，而处于钻进模式时，所述工具能在较高主轴转速下运行。因此，预先针对手边的工作(可能是钻进或驱动螺钉)选择正确或最合适的主轴速度。而且，在工具被选择为在钻进模式下运行时自动锁定离合器还有助于操作者进行最合适的模式选择。

优选的是，还设置用于向所述主轴提供锤子动作的冲击机构，其中，所述调节件可运动到第N+1位置，而且在所述调节件位于所述第N+1位置时，所述冲击机构被致动。优选的是，在所述调节件处于第N+1位置时，所述离合器不能运行。因此，所述工具能在锤子模式下运行，以钻入砖石等。

优选的是，所述离合器还包括用于将弹簧力传递到所述离合器的所述第二部件的推力板，所述离合器板具有从其延伸的一个或多个突出部，并被设置成在所述调节件处于第N位置时与所述调节件接合。于是，在所述调节件处于第N位置时，所述推力板被锁定在合适位置，从而防止了所述离合器滑移或中断向所述主轴的传动。

优选的是，所述调节件还包括第一内表面，该第一内表面具有一个或多个突起，在所述调节件处于第N位置时，所述推力板突出部可与这些突起接合。这一设置提供了实现本发明的简单和/或有效方式。

优选的是，在所述调节件处于第N位置时，所述推力板不能沿轴向运动。因此，所述离合器第一和第二部件被保持在一起，且所述离合器不能中断向所述主轴的传动。

优选的是，所述离合器第二部件包括多个滚珠，各滚珠布置于在所述推力板的一部分内形成的相应制动件内。优选的是，所述离合器第一部件联接至齿轮箱内的齿轮，或与齿轮箱内的齿轮呈一体，并包括一个或多个坡部，在施加到所述主轴上的扭转力超过施加到所述离合器第二部件上的弹簧力时，滚珠能越过所述坡部。优选的是，所述齿轮为行星齿轮箱内的环形齿轮。这些设置提供了实现本发明的简单和/或有效方式。

优选的是，所述调节件还包括第二内表面，该第二内表面联接至齿轮箱联接件，所述第二表面被设置成使得在所述调节件分别在第N位置和第N—1位置之间运动时，所述联接件可在第一设定和第二设定之间运动。优选的是，在使用中，当所述联接件在所述第一和第二设定之间运动时，所述主轴的转速在第一和第二速度之间变化。

因此，提供单一的调节件，用来切换齿轮箱输出速度(并因而切换主轴速度)，并用于调节离合器设定来改变施加到主轴上的使离合器中断向主轴的传动所需的转矩。可采用同一调节件来切换至锤子/撞击模式。于是，操作者仅需面对单一的模式选择切换器，从而，在针对工具能进行的各种工作选择正确或最适当模式的方面，简化了判定过程。

优选的是，在所述调节件上设置简单和/或容易读取或理解的标记，这些标记在使用中对操作者而言是可见的，而且表明工具能进行的不同工作。例如，可提供一标记钻头来指示钻进工作，其中在该标记对准壳体上的指示箭头等时，该工具就被设定为钻进模式。而且，可布置有示出不同大小螺钉的标记，从而根据标记的大小表示离合器将中断向主轴传动的情况下的不同转矩设定(例如，较大的标记表示中断向主轴的传动需要相对较高的扭转力)。可采用锤子标记来表示锤子动作模式。

附图说明

现在参照以下附图以示例的方式描述本发明的实施方式，图中：

图1为实施本发明的工具的示意图；

图2为图1所示的工具沿着图1中的线AA剖取的示意性剖面图；

图3为本发明的一实施方式采用的推力板的示意图；

图4为本发明的一实施方式采用的调节件的示意图；

图5为图2所示的部件的分解图；以及

图6和图7为沿着图2的线BB剖取的示意性剖面图，示出了本发明的一实施方式所选择的两种不同运行模式。

具体实施例

参照图1，其示出了实施本发明的无绳工具10。该工具包括其内安装有电机14和齿轮箱/传动系统16的壳体12。齿轮箱联接到电机上，并包括离合器机构，该离合器机构用于在大于预定阈值的扭转力施加至主轴上时，中断向输出主轴18的动力传送。齿轮箱还包括用于改变主轴输出速度的两个以上的设定。在传动系统中还可包括有击打机构，用于提供锤子动作模式，以钻入砖石中。

主体的手柄部分20包括用于操作电机从而操作工具的切换器22。可将电池组24布置在手柄的基部，从而提供向工具提供动力的装置。当然可使用其他形式的动力，例如供电的电网电源。

设置有环圈26用以选择工具的运行模式。该环圈连接到传动系统部件上，从而可对主轴的输出速度、中断向主轴传递动力所需的扭转力、以及(在可能的情况下)主轴操作模式(锤模式、非锤模式)加以调节。因此，设置了单一的调节件用以根据操作者的需求选择合适的工具运行模式。

而且，在实施本发明的工具中，不再需要先前工具进行正确的模式选择所需的大量判定。在传统工具中，使用者要根据工作需要决定转矩设定、主轴转速和主轴操作模式。经常会作出不正确的判定，从而导致无效或不正确地使用工具运行模式。模式切换器的数量使得传统工具中的这一情形更加严重；如上所述，主轴转速、主轴操作模式和转矩设定中的每一个都具有一切换器。然而，通过设置单一的模式选择切换器，本发明的实施方式简化了操作者要进行的选择过程。

还可通过在环圈的被覆盖部分27上设置容易辨认的标记而进一步简化选择过程。这些标记可布置成代表手边的工作。例如，可使用螺钉来代表工具在螺旋驱动模式下运行(锤操作OFF，离合器ON，低主轴速度ON)。类似的，可使用钻头来代表工具在钻进模式下运行。这些标记可布置成在壳体的透明部分28上显示出来，该透明部分与环圈的被覆盖部分27重叠。

下表1示出了运行模式和根据所选模式的传动系统部件设定的列表。这些部件设定是这样设置的，即针对手边工作选择最好或最有效的工具运行特性。(其中，例如在将离合器描述为“OFF”时，是指离合器锁定的情形。)

表1

 

操作离合器主轴速度撞击机构螺旋驱动ONLOWOFF钻进(木头或金属)OFFHIGHOFF钻进(砖石)OFFHIGHON

在螺旋驱动模式中，环圈可在第一位置和第N一1(其中N为整数)位置之间旋转。在进行钻进模式的情况下，该环圈还可旋转到第N位置。在适当的情况下，如果可进行其他的钻进模式(例如用于钻入砖石)，则该环圈还可旋转到第N+1位置。于是，在离合器锁定的情况下，环圈可以有若干个位置。

可在环圈上标以刻度，从而可将环圈明确地定位在从第一位置到第N+1位置中的每一位置下。

在螺旋驱动模式下可设置多个转矩设定，使得离合器设置成在主轴被施加不同扭转力时中断向主轴的传动。因此，能提供可由主轴施加到螺杆的一系列扭扭转力。可通过一系列的尺寸递增的螺钉标记指示使离合器松开或中断向主轴的动力传递所需的递增扭转力，从而将这些不同的转矩设定指示给操作者。

参照图2，其示出了图1中的工具的剖视图。图中共有的部件具有相同的附图标记。该工具具有纵向轴线X，电机经由传动系统16使主轴18绕该轴线X旋转。

传动系统的齿轮箱为行星式齿轮箱。电机(未示出)在使用中驱动第一齿轮齿30。该第一齿联接至第一行星齿轮31，该第一行星齿轮31布置成与固定的第一环形齿轮32(其相对于齿轮箱壳体固定)啮合并联接到其上。于是，在使用中第一行星齿轮在该第一环形齿轮内运行。所述第一行星齿轮通过小齿轮联接到第一星形齿轮。于是第一行星齿轮在第一环形齿轮内的旋转使第一星形齿轮旋转。这一布置构成了第一级齿轮减速。

第二级齿轮减速按照类似的原理运行。第二行星齿轮35由布置在第一星形齿轮33上的第二驱动齿轮34驱动。该第二行星齿轮通过小齿轮37联接到第二星形齿轮36。第二行星齿轮在第二环形齿轮38内运行。该第二环形齿轮是可动的，从而允许改变齿轮箱的输出速度。在图2所示的布置中，该第二环形齿轮使得第二行星齿轮可在其内齿轮齿38’上运行。然而，在运动到第二位置后，内齿轮齿38’与第二行星齿轮的齿轮和布置在第一星形齿轮33外表面上的齿33’啮合。因此，在第二齿轮环处于第二位置时，第二级齿轮减速直接与第一级齿轮减速结合，从而使得第二级齿轮减速在1∶1齿轮减速比下运行(即，在第二环形齿轮位于第二位置时，第二齿轮不减速)。在第一位置，第二环形齿轮径向锁定在合适位置，从而其不能旋转。然而，在处于第二位置时，第二环形齿轮可绕X轴线旋转，如以下将要详细描述的那样。

第三驱动齿轮39联接到第二星形齿轮，并被设置成驱动第三行星齿轮40。该第三行星齿轮通过小齿轮42联接至驱动板41。而且，该第三行星齿轮与第三环形齿轮43啮合并在该第三环形齿轮43内运行。因此，驱动板41由第三行星齿轮驱动。该驱动板联接至主轴18。

第三环形齿轮形成转矩离合器的部件。顶面44布置成与一系列滚珠45接合。这些滚珠也与传递来自压缩弹簧47的弹簧力的推力板46相配合，从而将滚珠推压抵靠在第三环形齿轮43的顶面44上。该顶面包括滚珠可在其中运行的轨道。该轨道还包括滚珠可越过的坡部。因此，轨道的轮廓包括谷部和峰部。

在正常的运行模式下，第三环形齿轮在被推力板和弹簧推压入轨道谷部内的滚珠的作用下保持在合适位置。于是，第三环形齿轮不沿轴向或径向运动，从而将驱动力传递至主轴。

在向主轴施加扭转力时，齿轮传动系统中的部件受到相等但是相反的力。因此，如果向主轴施加超过阈值的扭转力，则第三齿轮受到另一扭转力，该另一扭转力能克服将滚珠推压入顶面轮廓的谷部内的弹簧力。结果，滚珠能跨越到顶面轮廓的峰部上，从而第三齿轮能绕轴线X旋转。因而没有驱动力传递到主轴：离合器松开，并中断向主轴的传动。

弹簧47被压缩在推力板46和弹簧承载件48之间。该承载件联接到环圈和螺纹部件49。承载件的相似螺纹部分50与该螺纹部件相配合，这样，在环圈绕轴线X扭转时，弹簧承载件沿着轴线X轴向移动，从而压缩弹簧或对弹簧进行减压，并因而改变施加到推力板上的弹簧力。因此，能改变使离合器松开所需的扭转力。

在传统的工具中，能通过使弹簧承载件与推力板接合而锁定离合器，从而防止滚珠跨越在突起的顶面轮廓上。然而，本发明的实施方式需要环圈进一步运动，以切换到其他的运行模式。在这里描述的实施方式中，环圈还旋转到至少一个位置，如果要给操作者带来不同的钻进模式，则可能需要有两个或更多个位置(应注意的是，环圈还能被布置成纵向移动，从而切换至钻进模式)。环圈的额外旋转运动使得弹簧承载件进一步压缩弹簧，并使弹簧向着推力板轴向运动。因此，如果在第N—1位置之后需要环圈进一步运动，则弹簧承载件不能与推力板接合来锁定离合器。

现在参照图2、图3和图4，推力板46包括从其径向延伸的一系列突出部51。还参照图5，其以分解图的形式示出了图2所示工具的部件。

这些突出部布置成与环圈的第一内表面52相配合。该推力板还包括在X轴方向上纵向延伸的一系列杆53，这些杆的端面54是凹形的，用于接纳其中一个滚珠45。环圈26的第一内表面52包括具有环形堞状结构56的城堡形表面55。该堞状结构包括一系列方形齿57，在各个方形齿之间布置有方形间隙或槽58。

当工具在钻进模式下运行时，齿57被设置成靠近突出部或位于突出部上方，从而这些齿抵接推力板的突出部，因而锁定离合器；推力板不能轴向运动，而且如上所述，离合器的滚珠不能跨越在第三环形齿轮轮廓表面44的峰部上。当在螺旋驱动模式下运行时，突出部与槽58并排；突出部和槽并列。于是，推力板的轴向运动不受环圈内表面的妨碍，离合器能如上所述地运行。

环圈分度系统(即，用于确保环圈在不同模式设定之间正确径向移位的机构)设置成使得在螺旋驱动模式下，位移在不同转矩需求的设定之间是相等的。因此，在环圈从一个转矩设定旋转到另一转矩设定时，内表面52上的齿57越过推力板46的突出部51；分度系统有效地定位环圈，使得在环圈向着相邻的转矩设定运动时，接下来的相邻槽位于突出部上方。然而，在环圈从第N—1位置运动到第N位置时(即，在工具的操作模式从螺旋驱动切换为钻进时)，需要环圈进行不同的角位移，以使齿57此时对准在突出部51上方。

环圈包括用于改变主轴速度的第二内表面59。该第二表面包括具有坡部61的轨道60。该轨道设置成与齿轮联接件62(参见图2)接合，该齿轮联接件62可沿着平行于X轴线的纵向运动。该轨道布置成使得在环圈位于第一至第N—1位置中的任一位置时，联接件保留在第一位置。在环圈运动到第N位置从而形成钻进模式时，联接件62在坡部的作用下向着第二位置运动。之后，在环圈运动到第N+1位置和任何其他位置时，联接件保留在该第二位置。于是，环圈在第N—1位置和第N位置之间的旋转通过联接件与轨道60和坡部61的联接设置而使联接件在第一和第二位置之间运动。该联接件结合到可运动的第二环形齿轮38上，从而在联接件运动时，第二环形齿轮在第一和第二位置之间运动(如上所述)。结果，可通过使环圈从第N—1位置运动到第N位置而改变主轴的速度。

该联接件穿过齿轮箱壳体64的孔63，并被弹簧65压靠在轨道60上。在联接件的凹槽67内布置有框件66。该框件在枢轴点68和69处枢转地安装在齿轮箱壳体上。框件的一端70穿过齿轮箱壳体内的孔眼71，并与滑动环形齿轮38内的凹槽72接合。如图2所示，在第一位置，布置在齿轮箱壳体的内表面上的一系列齿73与第二环形齿轮38的外表面上的相对齿74啮合并与齿74相配合。因此，当第二环形齿轮位于该第一位置时，其不能绕X轴线旋转。在使联接件向前运动时，第二环形齿轮38向着齿轮箱的电机侧向后滑动。于是，接合了的齿73和74脱开，从而第二齿轮能绕X轴线旋转。在发生该脱开时，第二齿轮的内齿38’将第二行星齿轮35锁定到第一星形齿轮33的齿轮齿33’上，如以上描述的那样。

图6和图7以沿着图2所示的剖切线BB示出了推力板和内表面部件。参照图6，在环圈被设置为使得工具处于螺旋驱动模式的情况下示出了推力板。于是，突出部51被设置为它们与内表面52的槽58并列。齿57被设置在相邻的突出部之间。现在参照图7，环圈被设置成使得工具在钻进模式下运行，其中离合器不起作用。这里，如前所述，突出部和齿被设置成相互配合。

如现有技术中公知的那样，可将环圈从位置N进一步旋转到位置N+1而启动击打锤操作。

因此，可通过单一调节件或环圈控制工具的所有这些变量，从而减少了操作者为了手边的特定工作而需要作出的决定。例如，在操作者想要工具执行螺旋驱动模式时，齿轮箱自动设置为以低速驱动主轴，而离合器被设置成是可运行的，而且在施加到主轴上的扭转力超过阈值时中断传动。而且，如果要工具执行钻进模式，则齿轮箱自动切换为以较高的速度驱动主轴，而且自动使离合器不能运行。

在不偏离本发明的整体范围的情况下，本领域技术人员将想到本发明的不同实施方式。例如，环圈可沿着纵向方向运动，以致动钻进模式。而在工具处于螺旋驱动模式时，可防止该纵向运动。因此，环圈的旋转运动可被设置在第一位置和第N—1位置之间，而环圈的纵向运动能被设置成使得环圈能从第N—1位置运动到第N位置。而且，环圈的纵向或旋转运动能被设置成使得环圈可从第N位置运动到第N+1位置，以在不同的钻进模式之间进行切换。