电动工具主轴锁定装置的制作方法

本发明涉及电动工具技术领域，特别是涉及一种电动工具主轴锁定装置。

背景技术：

通常的电动工具是以电力驱动，包括有插电式、充电式或充、插电两用式等，电动工具可以夹持钻头以钻孔，或夹持螺丝起子头以装卸螺丝。充电式电动工具有时会因电力不足而无法驱动钻头或螺丝起子旋转，但又无法立即充电使用；插电式钻头也会遇到突然停电而无法使用时，因而需要将电动工具充当“手动钻”使用。

电动工具结构由于是将结合于马达驱动轴的主动齿轮直接啮合于齿轮组，再由齿轮组啮合于结合在主轴的被动齿轮而驱动，故将电动工具充当手动钻使用而施力旋转时，为解决被动齿轮经由齿轮组传动至结合于马达动轴的主动齿轮旋转而反客为主成为“主动齿轮”，造成钻头或螺丝起子头在原地空转的问题，现也有在固定环内圈设置复数个滚珠以接触主轴侧面的结构，动力输出停止而主轴主动时，主轴带动滚珠抵触固定环而锁定。但该结构由于主轴加工精度及主轴与固定环的同心度装配误差等因素，无法确保所有滚珠平均受力，锁定可靠性低且在主轴带动滚珠时将产生噪音。

中国台湾专利m275914的静音式主轴锁定装置、中国台湾专利m383473的无间隙主轴锁定装置则在于解决上述噪音问题，主要是在固定环内圈内设置弹性保持机构，沿滚珠径向提供可弹性形变的弹性部，通过弹性部的弹性形变提供缓冲力，消除噪音。但此类结构均存在结构复杂，装配要求高，且弹性部因使用疲劳等因素产生塑性形变时机构可靠性降低等问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种装配难度低，使用可靠性高的电动工具主轴锁定装置。

一种电动工具主轴锁定装置，包括：

输出轴，具有外径整体呈正多边形的多面轴，所述多面轴的每两相邻平面间均以同一圆周的圆弧面相接，所述各圆弧面的圆心与输出轴同心。

固定环，固定连接于电动工具壳体，具有圆形通孔。

保持架，设于所述固定环的圆形通孔内，所述保持架具有供所述多面轴插入的轴向通孔，保持架在轴向通孔孔壁对应所述多面轴外径平面的位置开设有第一槽孔，在轴向通孔孔壁对应所述多面轴外径圆弧面的位置开设有第二槽孔，保持架端面开设有插槽。

锁定滚针，容置于所述第一槽孔，且间隙装配于多面轴外径平面与固定环圆形通孔内壁之间。

轴承滚针，容置于所述第二槽孔，且与所述多面轴外径圆弧面及固定环圆形通孔形成轴承配合。

及，动力输出盘，连接于电动工具动力系统，设有中心孔，所述中心孔内壁对应所述多面轴外径平面的位置径向凸设有扇形凸部，动力输出盘正对所述保持架的端面轴向凸设有凸柱，所述凸柱与所述保持架的插槽相匹配。

在其中一个实施例中，以所述动力输出盘自转动时始至所述扇形凸部抵触多面轴外径平面以驱动输出轴时止，动力输出盘相对于输出轴的最大转动角度为角度a。以所述动力输出盘自转动时始至所述凸柱抵触所述保持架的插槽侧壁以驱动保持架时止，动力输出盘相对于保持架的最大转动角度为角度b。以所述输出轴主动时，自输出轴转动时始至所述多面轴外径平面将所述锁定滚针挤压于固定环而锁定时止，输出轴相对于固定环的最大转动角度为角度c。以所述多面轴的外径圆弧面的圆弧角度的一半为角度d。所述a<(b+c)，c<(a+b)，且a＜d。

在其中一个实施例中，所述角度a与所述角度b相等。

在其中一个实施例中，所述多面轴的半径与轴承滚针直径的和不小于多面轴外径平面到轴中心距离与自锁滚针直径的和。

在其中一个实施例中，所述多面轴的截面圆周半径与所述轴承滚针半径之比不小于2.5:1。

在其中一个实施例中，所述多面轴的外径平面数呈偶数。

在其中一个实施例中，所述多面轴的外径平面数为4个，所述多面轴的外径圆弧面的圆弧角度小于45度，且大于20度。

在其中一个实施例中，所述保持架与所述固定环过盈配合，且与所述输出轴间隙配合。

在其中一个实施例中，所述插槽开设于所述第一槽孔和/或第二槽孔正对所述动力输出盘的一端部。

在其中一个实施例中，所述插槽槽宽不小于所对应的第一槽孔或第二槽孔孔径。

上述电动工具主轴锁定装置，动力输出盘主动时，其扇形凸部抵触多面轴的平面带动输出轴转动，输出扭矩，同时动力输出盘的凸柱通过与插槽的插接配合而带动保持架转动，保持架与输出轴同步转动，轴承滚针承担轴承作用；动力输出盘停止输出动力而输出轴主动时，输出轴转动而使其多面轴的平面偏转，锁定滚针在输出轴与固定环之间的装配间隙消失，从而将输出轴锁定于固定环，实现主轴锁定，锁定过程中由于轴承滚针的承托，主轴转动均衡，受力均匀，锁定可靠性高，且整个结构装配难度低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施方式中电动工具主轴锁定装置结构示意图；

图2为一实施方式中电动工具主轴锁定装置分解结构示意图；

图3为一实施方式中电动工具主轴锁定装置的横截面装配示意图；

图4为为一实施方式中电动工具主轴锁定装置输出轴、保持架、自锁滚针、轴承滚针及固定环的配合示意图；

图5为一实施方式中电动工具主轴锁定装置的纵剖面装配示意图；

图6为一实施方式中电动工具主轴锁定装置的输出轴装配于保持架，并与动力输出盘的组合关系分解示意图。

其中：输出轴10、多面轴110、多面轴外径平面111、多面轴外径圆弧面112、固定环20、圆形通孔210、保持架30、轴向通孔310、第一槽孔320、第二槽孔330、插槽340、锁定滚针40、轴承滚针50、动力输出盘60、中心孔610、扇形凸部620、凸柱630、电动工具壳体90。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种电动工具主轴锁定装置，包括：

输出轴10，具有外径整体呈正多边形的多面轴110，所述多面轴110的每两相邻平面111间均以同一圆周的圆弧面112相接，所述各圆弧面112的圆心与输出轴10同心。所述输出轴10形成于电动工具主轴，也可为电动工具的主轴本身。所述多面轴110可自圆柱形的轴切削加工形成各平面111，而未切削部分即为所述圆弧面112，当然，在其它的实施方式中，也可采用铸造或粉末压铸等方式形成所述多面轴110。所述多面轴110的外径平面111为3个或3个以上。

固定环20，固定连接于电动工具壳体90，具有圆形通孔210。固定环20为用于安装固定于电动工具壳体90内的部件，这里不赘述其结构及装配原理。

保持架30，设于所述固定环20的圆形通孔210内，所述保持架30具有供所述多面轴110插入的轴向通孔310，保持架30在轴向通孔310孔壁对应所述多面轴110的外径平面111的位置开设有第一槽孔320，在轴向通孔310孔壁对应所述多面轴110的外径圆弧面112的位置开设有第二槽孔330，保持架30端面开设有插槽340。

锁定滚针40，容置于所述第一槽孔320，且间隙装配于多面轴110的外径平面111与固定环20圆形通孔210内壁之间。因多面轴110的外径平面111为多个，故而当每一多面轴110的外径平面111对应地装配有锁定滚针40时，所述锁定滚针40的数量为多个。且由于多面轴110的外径平面111整体呈正多边形排列，故而所述锁定滚针40亦均衡分布于多面轴110周缘。

轴承滚针50，容置于所述第二槽孔330，且与所述多面轴110的外径圆弧面112及固定环20圆形通孔210形成轴承配合。因多面轴110的外径圆弧面112为相接于两平面111之间的多个圆弧面112，故而当每一多面轴110的外径外径圆弧面112对应地装配有锁定滚针40时，所述锁定滚针40的数量为多个。且由于多面轴110的外径圆弧面112均匀分布，故而所述锁定滚针40亦均衡分布于多面轴110周缘。应当理解的是，所述锁定滚针40与轴承滚针50均为两两间隔交错分布。

及，动力输出盘60，连接于电动工具动力系统，设有中心孔610，所述中心孔610内壁对应所述多面轴110的外径平面111的位置径向凸设有扇形凸部620，动力输出盘60正对所述保持架30的端面轴向凸设有凸柱630，所述凸柱630与所述保持架30的插槽340相匹配。

输出轴10的多面轴110穿过保持架30并插入动力输出盘60的中心孔610内，保持架30通过锁定滚针40和轴承滚针50可转动地装配于固定环20的圆形通孔210内，同时动力输出盘60的凸柱630可与保持架30的插槽340插接而形成插接装配。

工作过程中，当作为电动工具使用，即动力输出盘60主动时，其扇形凸部620抵触多面轴110的平面111带动输出轴10转动，输出扭矩。同时动力输出盘60的凸柱630通过与插槽340的插接配合而带动保持架30转动，保持架30与输出轴10同步转动，此过程中，轴承滚针50在输出轴10与固定环20之间承担轴承的滚针作用。

而当作为手动工具使用，即动力输出盘60停止输出动力而输出轴10主动时，输出轴10转动而使其多面轴110的平面111偏转，锁定滚针40在输出轴10与固定环20之间的装配间隙消失，从而将输出轴10锁定于固定环20，实现主轴锁定。

上述锁定过程中，由于轴承滚针50始终承托于输出轴10与固定环20之间，保证了输出轴10相对于固定环20的同心度，从而使主轴转动均衡，在锁定过程中带动各锁定滚针40抵压固定环20的受力均匀，锁定可靠性高，且整个结构装配难度低。

如图3和图4所示，在其中一个实施例中：

以所述动力输出盘60自转动时始至所述扇形凸部620抵触多面轴110的外径平面111以驱动输出轴10时止，动力输出盘60相对于输出轴10的最大转动角度为角度a。

以所述动力输出盘60自转动时始至所述凸柱630抵触所述保持架30的插槽340侧壁以驱动保持架30时止，动力输出盘60相对于保持架30的最大转动角度为角度b。

以所述输出轴10主动时，自输出轴10转动时始至所述多面轴110的外径平面111将所述锁定滚针40挤压于固定环20而锁定时止，输出轴10相对于固定环20的最大转动角度为角度c。

以所述多面轴110的外径圆弧面112的圆弧角度的一半为角度d。

上述各角度关系为：所述a<(b+c)，c<(a+b)，且a＜d。

还请参阅图4，在其中一个实施例中，所述角度a与所述角度b相等。

在其中一个实施例中，所述多面轴110的半径与轴承滚针50直径的和不小于多面轴110的外径平面111到轴中心距离与自锁滚针直径的和。请参阅图3，所述多面轴110的外径圆弧面112弦长越长，则所对应的圆弧弧长越长，圆弧面112与轴承滚针50的接触范围越大，反之则圆弧面112与轴承滚针50的接触范围越小。同理，多面轴110的外径平面111边长越大，则平面111与锁定滚针40的接触范围越大，反之则平面111与锁定滚针40的接触范围越小。在主轴主动时，保持架30插接于动力输出盘60而停止转动，输出轴10不能与保持架30同步转动，故而输出轴10转动时，其多面轴110相对于保持架30转动，多面轴110的外径平面111相对于锁定滚针40偏转。若多面轴110的外径圆弧面112弦长与外径平面111边长之比过大，则外径平面111的边长过小，多面轴110的外径平面111相对于锁定滚针40偏转时难免使外径平面111脱离与锁定滚针40的接触范围，使多面轴110的外径平面111与圆弧面112相交处的棱边抵压锁定滚针40，从而造成锁定滚针40不必要的磨损。而若多面轴110的外径圆弧面112弦长与外径平面111边长之比过小，则多面轴110的外径圆弧面112弧长过小，偏转时难免使多面轴110的外径圆弧面112脱离与轴承滚针50的接触范围，从而造成轴承滚针50失去轴承承托作用。因此，选取多面轴110的半径与轴承滚针50直径的和不小于多面轴110的外径平面111到轴中心距离与自锁滚针直径的和。

还请参阅图3，在其中一个实施例中，所述多面轴110的截面圆周半径与所述轴承滚针50半径之比不小于2.5:1。理论上多面轴110的截面圆周与轴承滚针50的直径之和即为固定环20内径，当多面轴110的截面圆周直径相对于固定环20直径越小，则因装配误差和长期使用的磨损后，多面轴110与固定环20的同心度误差越易增大，故而选取多面轴110的截面圆周半径与所述轴承滚针50半径之比不小于2.5:1，以保证装配和使用中的多面轴110与固定环20的同心度，提高锁定可靠性。

在其中一个实施例中，所述多面轴110的外径平面111数呈偶数。多面轴110的外径平面111数呈偶数时，两平面111间相接的圆弧面112亦为偶数，如此可保证多面轴110的同一直径上有两两相对的轴承滚针50，轴承滚针50对多面轴110的承托更均匀。

如图2和图3所示的具体实施例中，所述多面轴110的外径平面111数为4个，所述多面轴110的外径圆弧面112的圆弧角度小于45度，且大于20度。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述保持架30与所述固定环20过盈配合，且与所述输出轴10间隙配合。如此，所述保持架30与固定环20之间能有较大的静摩擦力，以进一步保证输出轴10主动时的锁定效果。保持架30与输出轴10的间隙配合则保证了动力输出盘60主动而作为电动工具时的动力输出平顺性。

如图2和图5所示，在其中一个实施例中，所述插槽340开设于所述第一槽孔320和/或第二槽孔330正对所述动力输出盘60的一端部。如此插槽340与第二槽孔330共用位置，一方面有利于缩小电动工具内的装配空间，另一方面，当动力输出盘60的凸柱630插入所述插槽340时，可将轴承滚针50约束于所述第二槽孔330内，提高装配可靠性。

在其中一个实施例中，所述插槽340槽宽不小于所对应的第一槽孔320或第二槽孔330孔径，以便所述凸柱630插入插槽340后，能将锁定滚针40或轴承滚针50均匀而完全地限制于第一槽孔320或第二槽孔330内。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。