专利名称：离合器及具有离合器的旋转式工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种两级离合器，尤其涉及用于带有被旋转驱动的工具或钻头的手持动力工具的两级离合器，更具体地，本发明涉及电动旋转式锤工具。
背景技术：
旋转式锤通常具有外壳和安装在外壳中的中空的圆柱形主轴。主轴允许例如钻头或凿头的工具或钻头的柄插入到它的前端，从而使钻头可保持在主轴的前端并作一定程度的轴向移动。主轴可以是单独的圆柱体部分或者由两个或多个同轴圆柱体部分一起形成锤主轴。例如，主轴的前端可以形成为用于保持工具和钻头的单独钻头或工具架。
这样的锤设置有撞击机构，其将电马达的旋转驱动转换为往复驱动，用于驱动活塞在主轴内往复运动，该活塞可以是中空活塞。活塞藉活塞和撞锤之间的密封的气垫往复地驱动撞锤。来自撞锤的撞击被传递到锤的工具和钻头，可选地经过撞击件。
旋转式锤可以应用于结合撞击和钻的组合模式，亦可在一些情况下应用为纯钻模式，在该纯钻模式中，主轴、或主轴的最前面的部分以及插入其中的钻头被转动。在撞击和钻的组合模式中，钻头在接收到反复的撞击的相同时间亦使钻头转动。旋转驱动机构将旋转驱动从电马达传递到主轴以使主轴或它的最前端转动。
具有转动钻头的手持电动工具存在一个问题，即当钻头卡在工件中而且不再能相对于工件转动时，工具就会发生阻塞事件。在这种情况下，对钻头的旋转驱动导致工具的外壳相对于静止的钻头转动。堵塞事件的检测，从例如US5914882，US5584619，EP0771619和GB2086277中已知。一旦检测到堵塞情况时，对钻头的旋转驱动就会停止。这能够通过制动马达实现，该马达经过齿轮装置向钻头提供旋转驱动，但是由于停止马达所须的时间引致固有延迟。备选地或另外地，以某种方式将主轴与锤外壳的部分接合来制动转动的主轴。在锤的马达和主轴之间的传动系统中使用可释放的离合器装置以中断向钻头输送旋转驱动是较优选的方式。
WO04/024398描述一种锤钻，该锤钻利用离合器装置来保护锤钻免于这样的堵塞事件。这样的离合器具有预设转矩阈值(threshold)，当施加到离合器的旋转转矩达到该预设转矩阈值时，离合器进行滑动。WO04/024398公开了具有两个预设转矩阈值的离合器的多种设计。离合器能够在两个设置之间调节。这允许调节离合器以适合使用锤的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种较在WO04/024398中公开的离合器的一种改进的设计。
本发明提供了一种用于电动工具的过载离合器组件，所述电动工具具有用于旋转驱动工具的工作构件的主轴(40)和用于经过载离合器组件以旋转驱动主轴的马达(2)；所述过载离合器组件具有第一模式和至少一个第二模式，在该第一模式中，当施加到离合器的转矩低于第一预定值(T1)时，旋转驱动会传递到主轴(40)，而当施加到离合器的转矩大于第一预定值(T1)时，向主轴(40)传递的旋转驱动被断开，在第二模式中，旋转驱动在当施加到离合器组件的转矩低于相应第二预定值(T2)时传递到主轴(40)，其中所述第二预定值(T2)的转矩大于所述第一预定值的转矩(T1)，并且当施加到离合器的转矩大于第二预定值(T2)时向主轴(40)传递的旋转驱动被断开；该过载离合器组件通过至少一个致动器能够在所述第一模式和所述至少一个第二模式之间转换；其中离合器组件包括可转动地安装在离合器输出轴(100)上的承载器(16)，输出轴(100)和承载器其中之一与马达(2)传动地连接，而另一个则与主轴(40)传动地连接；第一离合器盘(124)不可转动地安装在离合器输出轴(100)上，承载器(16)和所述第一离合器盘(124)的安排为，当转矩低于第一预定值(T1)时，第一离合器盘(124)与承载器(16)接合，使得旋转驱动能够在承载器(16)和第一离合器盘(124)之间传递，但是当转矩大于第一预定值(T1)时，承载器和第一离合器盘之间的旋转驱动被断开；至少一个第二离合器盘(140)安装在离合器输出轴(100)上，当离合器在所述第二模式中时，第二离合器盘(140)通过致动器不可转动地连接于离合器输出轴(100)，承载器(16)和第二离合器盘(140)的安排为，当第二离合器盘(140)不可转动地连接于离合器轴(100)时，第二离合器盘(140)与承载器(16)接合，使得当转矩低于第二预定值(T2)时旋转驱动能够在承载器(16)和第二离合器盘(140)之间传递，但当转矩大于第二预定值(T2)时承载器和第二离合器盘(140)之间的旋转驱动被断开；其特征在于，当过载离合器组件在第二模式中时，转矩仅经过第二离合器盘(140)从承载器(16)传递到离合器输出轴(100)。
本发明亦提供一种用于电动工具的过载离合器组件，该电动工具具有用于旋转驱动工具的工作构件的主轴和用于经过过载离合器组旋转驱动主轴的马达；该过载离合器组件具有第一模式和至少一个第二模式，在该第一模式中当低于第一预定值T1的转矩施加到离合器时旋转驱动传递到主轴，并且当大于第一预定值T1的转矩施加到离合器时旋转驱动向主轴的传递被断开，在该第二模式中当低于相应第二预定值T2的转矩施加到离合器组件时旋转驱动传递到主轴，其中该第二预定值T2大于所述第一预定转矩T1，并且当大于第二预定值T2的转矩施加到离合器时旋转驱动向主轴的传递被断开；该过载离合器组件通过至少一个致动器能够在第一模式和至少一个第二模式之间转换；其中离合器组件包括可转动地安装在离合器输出轴上的承载器，一个传动地连接于马达，另一个传动地连接于主轴；不可转动地安装在离合器输出轴上的第一离合器盘，承载器和第一离合器盘设置为使得第一离合器盘与承载器以如下方式接合，使得当转矩低于第一预定值T1时旋转驱动能够在承载器和第一离合器盘之间传递，但是当转矩大于第一预定值T1时承载器和第一离合器盘之间的旋转驱动断开；安装在离合器输出轴上的至少一个第二离合器盘，当离合器在第二模式中时第二离合器盘通过致动器不可转动地连接于离合器输出轴，承载器和第二离合器盘设置为使得当第二离合器盘不可转动地连接于离合器轴时，第二离合器盘与承载器以如下方式接合，使得当转矩低于第二预定值T2时旋转驱动能够在承载器和第二离合器盘之间传递，但当转矩大于第二预定值T2时承载器和第二离合器盘之间的旋转驱动断开；其特征在于，当过载离合器组件在第二模式中时，转矩仅经过第二离合器盘从承载器传递到离合器输出轴。
这种结构使得离合器能够在两个不同转矩位置运行，该两个转矩设置容易通过两个清楚限定的预定转矩设置复制。
优选地，承载器(16)支撑至少两组锁定元件(122)；第一离合器盘(124)经第一组锁定元件(122)与承载器(16)接合；第二离合器盘(140)经第二组锁定元件(122)与承载器(16)接合；当离合器在第一模式中时，当转矩低于第一预定值(T1)时，第一组锁定元件(122)在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递转矩；以及当离合器在第二模式中时，当转矩低于第二预定值(T2)时，第二组锁定元件(122)在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递转矩。
优选地，当过载离合器组件在第一模式时，当转矩高于第一预定值(T1)时，第一组锁定元件(122)允许承载器(16)与离合器输出轴(100)脱离转动地连接的关系。
优选地，当过载离合器组件在第二模式时，当转矩高于第二预定值(T2)时第二组锁定元件(122)允许承载器(16)与离合器输出轴(100)脱离转动地连接的关系。
优选地，承载器将锁定元件支撑在形成于承载器(16)内的凹陷(118；120)中。
优选地，多个凹陷(118、120)被倒角。
优选地，锁定元件(122)是滚珠。
优选地，第一和第二离合器盘(124；140)与承载器(16)同轴并且都面向该承载器(16)。
优选地，第一离合器盘(124)包括与承载器(16)相面对的槽(126)，当第一离合器盘(124)相对于承载器(16)转动时，锁定元件(122)能够沿着该槽移动，该槽(126)包括多个凸栏或斜面(134)，当施加于离合器组件的转矩大于第一预定转矩(T1)的转矩时，锁定元件(122)越过所述凸栏或斜面，但当施加于离合器组件的转矩小于第一预定转矩(T1)时，所述凸栏或斜面防止锁定元件越过所述凸栏或斜面；
第二离合器盘(140)包括一与承载器(16)相面对的槽(150)，当第二离合器盘(140)相对于承载器(16)转动时，锁定元件(122)能够沿着该槽移动，该槽(150)包括多个凸栏或斜面(156)，当施加于离合器组件的转矩大于第二预定转矩(T2)时，锁定元件(122)越过所述凸栏或斜面，但当施加于离合器组件的转矩小于第二预定转矩(T2)时，凸栏或斜面就防止锁定元件越过该凸栏或斜面；其中，在第一和第二离合器盘(124；140)的槽(126；150)中的凸栏或斜面(134；156)的位置安排为，当第二离合器盘(140)不可转动地连接于离合器轴(100)时，在第一离合器盘(124)的槽(126)中的锁定元件(122)与第一离合器盘(124)中的斜面(134)接合之前，第二离合器盘(140)的槽(150)中的锁定元件(122)已与第二离合器盘(140)中的凸栏或斜面(156)接合，以使转矩在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递。
本发明亦提供了包括上述离合器的电动工具。
现在参考下列附图描述本发明的优选实施例，其中图1是现有技术设计的锤的剖面侧视图；图2是图1的过载离合器组件的部分切除的透视图；图3是图2的离合器组件的展开透视图；图4A-4C示出图2和3的离合器组件的第一从动齿轮的细节；图5A-5C示出图2和3的离合器组件的第二从动齿轮的细节；图6示出本发明的两级离合器组件的侧视图；图7示出图6中本发明的两级离合器组件由箭头A-A所表示的部分的水平剖面图；图8示出由图6中本发明的两级离合器组件由箭头B-B所表示的部分的垂直剖面图；图9示出图6中本发明的两级离合器组件由箭头C-C所表示的部分的水平剖面图；
图10示出本发明两级离合器组件的内部和外部槽中斜面形成问题的校准；图11示出两级离合器组件合的内部和外部槽中的斜面根据本发明制定的校准；以及图12示出1)当离合器组件滑动时成问题的校准以及2)当离合器滑动时根据本发明的校准的转矩对时间的曲线图。
具体实施例方式
参考图1，如在WO02/024398中示出的现有技术的锤设计，锤包括电马达2、主轴传动链4以及由塑料外壳8包围的曲柄传动装置6。后面的把手10和触发开关装置(未示出)安装在外壳8的后面。电缆(未示出)通过电缆导管延伸并且将马达2连接到外部电力供应。因此，当电缆连接于电力供应并且触发开关装置被压下时，马达2被启动以旋转驱动马达2的电枢。
主传动齿轮12通过挤压配合到马达的小齿轮14上并且具有齿，该齿与过载离合器装置18的传动齿轮16的齿接合并以旋转驱动推动齿轮16。当两个齿轮16、20之间传输的转矩低于预定的阈值或极限时并且在没有检测到堵塞时，传动齿轮16就旋转地驱动过载离合器装置18的锥齿轮20。锥齿轮20与有斜面的主轴传动齿轮22啮合，该有斜面的主轴传动齿轮22转动地安装在圆柱形中空的主轴40上并且能够绕着主轴自由转动。有斜面的主轴传动齿轮22经过下面所述的转动驱动离合器驱动主轴40。下面详细地描述过载离合器装置18。
传动齿轮12的齿也与曲柄传动齿轮24的齿接合以旋转驱动曲柄传动齿轮24。曲柄传动齿轮24不可转动地安装在曲柄传动主轴26上。曲柄盘30不可转动地安装在传动主轴26的远离曲柄传动齿轮24的端部上，该曲柄盘30形成有用于容纳偏心曲柄销32的偏心孔。曲柄销32从曲柄盘30延伸到在连杆或曲柄臂34的后面的孔中，从而连杆34能够绕着曲柄销32枢转。连杆34的前端形成有允许转轴式销36通过的孔，从而连杆34能够绕着转轴式销枢转。通过将转轴式销36的端部安装到在一对反作用的臂42中形成的接收孔，转轴式销36被安装到活塞38的后面，该反作用的臂延伸到活塞38的后面。活塞38相互地安装在圆柱形中空的主轴40中，从而它能够在中空主轴内往复运动。O形环密封件44安装在活塞38的外围中形成的环形槽中以便在活塞38和中空主轴40的内部表面之间形成不透气的密封。
因此，当马达2被启动时，电枢小齿轮14旋转驱动主传动齿轮12并且主传动齿轮12经过曲柄传动齿轮24旋转驱动曲柄传动主轴26。传动主轴26旋转驱动曲柄盘30并且包括曲柄销32、连杆34和转轴式销36的曲柄臂装置将曲柄盘30的旋转驱动转化为往复驱动活塞38。这样，当通过压下后面把手10上的触发开关(未示出)来启动马达2时，沿着中空主轴40来回往复地驱动活塞38。主传动齿轮12也驱动离合器装置18的传动齿轮16，其驱动离合器装置的锥齿轮20。当主轴传动齿轮22传动地连接于主轴40时，离合器装置的锥齿轮20旋转驱动主轴传动齿轮22并且因此驱动主轴40。当连接主轴传动齿轮22和主轴40的机构被连接时，锤以凿和钻模式运行，并且当该机构不连接时，锤仅以凿模式运行。
现在参考图2-5更详细地描述图1的锤的离合器装置18的两级转矩离合器。
形成离合器装置18的一部分的锥齿轮20与一有圆形横截面的轴100整体成形。轴100的上端经轴承转动地安装在锤的外壳8内，该轴承包括刚性地连接到轴100的内环102、刚性地连接到外壳的外环104以及允许外环104绕着内环102自由转动的滚珠106。该轴承邻接于锥齿轮20的下面。
传动齿轮16可转动地安装在轴100上并且能够绕着轴100自由地转动。传动齿轮16邻接轴承的内环102的下面并且通过下面详细描述的离合器机构的支撑件防止轴向地滑落(向下)。
传动齿轮16成型为使得它包围环形的空间，该空间由从轴100径向向外突出的平底108、其外部表面上形成传动齿轮16的齿的外部侧壁110以及邻近于轴100的内部侧壁112包围。
垫圈114邻近于平底108并且设置在传动齿轮16的环形空间内，该垫圈包围轴100的内壁。盘形垫圈(Belleville washer)116安装在垫圈114的顶部。盘形垫圈116的内部边缘设置在轴承的内环102的下面同时盘形垫圈的外部边缘紧靠垫圈114的邻近于传动齿轮16的外壁110的外部边缘。传动齿轮112相对于盘形垫圈轴向地保持在轴100的纵向轴上从而盘形垫圈116被压缩，导致它向垫圈114施加向下偏压的朝着传动齿轮16的平底108的力。
两组孔形成在传动齿轮16的平底108中；第一内部组118五个孔，每个孔设置成沿径向方向与轴的纵向轴线距离相等并且绕着轴100的纵向轴向互相成角度；第二外部组120五个孔，每个孔设置成沿径向方向与轴的纵向轴线距离相等并且绕着轴100的纵向轴向互相成角度。外部组120与轴100的纵向轴线的径向距离大于内部组118与之的径向距离。
滚珠122设置在每个孔中并且紧靠垫圈114的下面。所有滚珠122的直径是相同的，该直径大于传动齿轮16的平底108的厚度从而导致滚珠122的顶部或底部从传动齿轮16的平底108的上表面或下表面中突出。
第一滑动垫圈124安装在轴100上并且在传动齿轮16下面并且靠近它。该第一滑动垫圈124包括圆形孔123，该圆形孔带有两个突入到孔123中的两个花键125，当垫圈安装在轴100上时该两个花键位于轴100中形成的两个相应的狭槽127内。因而，该第一滑动垫圈124不可转动地安装在轴上，当第一滑动垫圈124转动时轴100转动。
参考图4A-4C，U形横截面的槽126(见图4B)绕着外围形成在第一滑动垫圈124的一侧上。圆形槽126被分成五个部分128，槽的每个部分的深度从低点129变化到高点131。槽126的每个部分128与槽126的其他部分128具有相同的形状。槽的一个部分128的低点129邻接于下一个部分的高点131，如在图4C中所示。高点和低点经过斜面134连接。当滑动垫圈124安装到轴100上时，第一滑动垫圈124的侧面面向传动齿轮16。第一滑动垫圈124的直径小于传动齿轮16并且当滑动垫圈124安装在轴100上时，槽126面对内部组孔118。形成槽126的五个部分128相应于形成在传动齿轮16最里面组孔的五个孔118，从而当离合器18被装配时，在槽126的每个部分128中设置一个滚珠122。
第二滑动垫圈140安装在轴100上并且在第一滑动垫圈124的下面。第二滑动垫圈140是具有围绕平底部144的有角度的侧壁142的碟形。当第二滑动垫圈安装在轴上时，第一滑动垫圈124位于由侧壁142和平底部144表面包围的空间内，如最好在图5A中示出。第二滑动垫圈140能够绕着轴100自由地转动。在圆形孔147上添加的长方形狭槽146绕着第二滑动垫圈140的旋转轴对称地设置在平底部144中。径向向外突出的凸缘148形成在有角度的侧壁142的顶部上。
参考图5A-5C，U形横截面的槽150形成在径向凸缘148的顶侧并且绕着径向凸缘148，该U形横截面形状类似于在第一滑动垫圈124上的形状。圆形槽150被分成五个部分151，槽的每个部分的深度从低点152变化到高点154。槽150的每个部分151与槽的其他部分具有相同的形状。槽一个部分的低点152紧靠下一个部分的高点154。高点和低点经过斜面156连接。当如图所示第二滑动垫圈140安装在轴上时，凸缘148带有槽150的侧面对传动齿轮16。凸缘180的直径是这样的，使得当第二滑动垫圈140安装在轴100上时，槽150面对在传动齿轮16的孔的外部组120。形成槽150的五个部分151相应于形成在传动齿轮16的孔的最外面组的五个孔120，从而当离合器被装配时，在槽150的每个部分中设置一个滚珠122。
在第一滑动垫圈124的槽126中的斜面尺寸小于在第二滑动垫圈140的槽150中形成的斜面156的尺寸，在第一滑动垫圈124中的槽的每个部分从低端120到高端131的高度变化小于在第二滑动垫圈中的槽的每个部分从低端152到高端154的高度变化。
当离合器被装配时，在传动齿轮16中的孔的最里面组118中的滚珠122位于第一滑动垫圈124的槽126内(每个部分一个滚珠)并且在传动齿轮16中的孔的最外面组120中的滚珠122位于第二滑动垫圈140的槽150内(每个部分一个滚珠)。
圆形夹子160刚性地安装在轴100上在第二滑动垫圈140下面，该夹子将第一和第二滑动垫圈124、140与传动齿轮16保持在一起以夹层结构方式靠在轴承的下面以防止该三个元件沿轴的轴向移动。圆形夹子的转动导致轴100的转动。
轴100的下端经过第二轴承可转动的安装在锤的外壳8内，该第二轴承包括刚性地连接到轴100的内环170、刚性地连接到外壳8的外环172以及允许外环172绕着内环170自由转动的滚珠174。该轴承靠近于圆形夹子160的下面设置。
当离合器完全被装配并且没有转动力矩通过它传递时，在传动齿轮16的最里面孔118中的滚珠的每个都位于在第一滑动垫圈124的槽的相应的部分128的最低点134中，如由虚线180所示。当滚珠122设置在槽126的部分128的最低点129内时，滚珠122靠近垫圈114的顶部与传动齿轮16的平底108的面对垫圈114的表面齐平。由于盘形垫圈116的偏压力沿向下方向偏压垫圈114，该垫圈转而将滚珠122推动到它们的最低点，从而滚珠122位于最低点129。
相似地，当离合器完全被装配并且没有转动力矩通过它传递时，在传动齿轮16的最外面孔120中的滚珠122的每个都位于在第二滑动垫圈140的槽150的相应的部分151的最低点152中，如由虚线182所示。当滚珠122设置在槽150的部分151的最低点152内时，滚珠122靠近垫圈114的顶部与传动齿轮16的平底108的面对垫圈114的表面齐平。由于盘形垫圈116的偏压力沿向下方向偏压垫圈114，该垫圈转而推动滚珠122到它们的最低点，从而滚珠122位于最低点156。
管状通道186贯穿轴100的长度形成。杆188设置在管状通道186的下部内。该杆在轴100的下面从轴100中突出。密封件189连接于轴100的底部并且包围杆188。密封件189防止灰尘进入。
轴套190刚性地连接到杆188的上端。两个栓(pegs)192垂直于轴套190沿相对方向突出。轴套190设置在轴100内的沿着轴100的长度的一个位置，在那里轴套190和栓192被圆形夹子160包围。两个垂直的狭槽194形成在圆形夹子160的侧面中。狭槽194的顶端延伸到圆形夹子160的顶部。狭槽194的下部部分延伸到圆形夹子160的下面，终止于底部中。在每个狭槽194中设置有一个栓192。该栓192延伸穿过轴100和圆形夹子160上的狭槽194、127。杆188与轴套190和两个栓192一起能够上下垂直地滑动。如在图1-4中所示，最低位置是两个栓192紧靠圆形夹子160的狭槽194的下部的位置，通过圆形夹子中的狭槽194的底部防止进一步向下运动。最高位置是两个栓192除了位于在狭槽194的顶端内之外还位于第二滑动垫圈140中的长方形狭槽146内的位置，通过第一滑动垫圈124的下部防止进一步向上运动。弹簧196设置在轴100的顶部和在管状通道186的上部中的轴套190之间。弹簧196将轴套190、两个栓192和杆188偏压向它们的最低位置。不管栓192位于它们的上部位置或者下部位置，由于栓192设置在能够导致轴100转动的狭槽194内，所以栓192的转动导致圆形夹子160的转动。
杆188在它的最低点和最高点位置之间的运动使离合器18从低转矩离合器变化为高转矩离合器。使杆垂直地移动的机构在下面描述。通过将传动齿轮16的旋转运动传递到与轴100集成的锥齿轮20，离合器运行。当经过离合器18的转矩低于预定值，传动齿轮16将旋转驱动锥齿轮20。当经过离合器的转矩大于预定值，传动齿轮16将转动但锥齿轮20将保持静止，当传动齿轮转动时离合器18打滑。通过杆188在最低位置和最高位置之间的滑动，使离合器18滑动的转矩预定值能够在两个预置值之间变化。
现在描述使离合器18工作的机构。
低转矩操作当离合器18作为低转矩离合器时，杆188设置在它的最低位置。在该位置时，栓192与第二滑动垫圈140中的长方形孔146脱离。因此第二滑动垫圈140能够绕着轴100自由地转动。因而没有旋转运动在第二滑动垫圈140和轴100之间传递。因此，在传动齿轮16和锥齿轮20之间的所有旋转运动仅经过第一滑动垫圈124传递。
电马达2经过主传动齿轮12旋转驱动传动齿轮16。传动齿轮16能够绕着轴100自由的转动。因而，没有旋转运动从传动齿轮16直接传递到轴100。当传动齿轮转动时，位于传动齿轮16内形成的孔的最里面组118内的滚珠122也随着传动齿轮16转动。在传递旋转运动的正常情况下，滚珠122通过被盘形垫圈116的偏压力向下偏压的垫圈114被保持在槽126的部分128的最低点129中。转动方向是这样的使得滚珠122被推靠在槽126的斜面134上，通过盘形垫圈116的偏压力防止滚珠122缩到斜面134的上方。因而，当在最里面组118的滚珠转动时，斜面134并且因此第一滑动垫圈124也转动。当第一滑动垫圈124不可转动地安装在轴100上，由于花键125与轴100中的狭槽127接合，因此当第一滑动垫圈124转动时，花键125并且因此锥齿轮20也转动。因而旋转运动经过在孔的最里面组中的滚珠122、斜面134以及第一滑动垫圈124从传动齿轮传递到锥齿轮20。
但是，当施加到离合器18(以锥齿轮20的回转运动的阻抗形式)的转矩大于特定值时，要求从滚珠122传递到第一滑动垫圈124上的斜面134的力的量大于由盘形垫圈116施加到滚珠122上的以将滚珠保持在槽126的部分128的最低点129中的力。因此，滚珠122越过斜面134并且然后持续在下一个部分128的斜面下，直到它与下一个斜面134接合。如果转矩还大于预定量，那么重复该过程，滚珠122逆着盘形垫圈116的偏压力向上拱到斜面134上面并且然后滚动越过下一个部分。此时，第一滑动垫圈124保持静止并且因此轴100和锥齿轮20也保持静止。因此，传动齿轮16的旋转运动不传递到锥齿轮20。
虽然第二滑动垫圈140在低转矩设置中对传动齿轮16的旋转运动传递到轴100没有作用，当时它仍然被传动齿轮16转动。
高转矩操作当离合器18作为高转矩离合器时杆188位于它的最高位置。在该位置时，栓192与第二滑动垫圈124中的长方形狭槽146接合。因此第二滑动垫圈124经过设置在长方形狭槽146中的栓192、圆形夹子160和轴100的狭槽194、127可转动地固定到轴100上。因而旋转运动在第二滑动垫圈140和轴100之间传递。因此，当转矩低于由第一滑动垫圈设置的较低的转矩附加定点时，在传动齿轮16和锥齿轮20之间的旋转运动经过第一滑动垫圈124和/或第二滑动垫圈140传递。
传动齿轮16经过滚珠122和斜面134将它的旋转运动传递到第一滑动垫圈124所使用的机构与用于第二滑动垫圈140的机构一样。
电马达2经过主传动齿轮12旋转驱动传动齿轮16。传动齿轮16能够绕着轴100自由的转动。因而，没有旋转运动从传动齿轮16直接传递到轴100。当传动齿轮16转动时，位于在传动齿轮16内形成的孔的最里面组118和最外面组120内的滚珠122也随着传动齿轮16转动。在传递旋转运动的正常情况下，滚珠122通过被盘形垫圈116的偏压力向下偏压的垫圈114被保持在槽126、150的部分128、151的最低点129、152中。转动方向是这样的使得滚珠122被推靠在第一滑动垫圈124和第二滑动垫圈140的槽126、150的斜面134、156上，通过盘形垫圈116的偏压力防止滚珠122向上拱到斜面134、156的上方。因而，当滚珠122转动时，斜面134、156并且因此第一和第二滑动垫圈124、140也转动。当第一和第二滑动垫圈124、140不可转动地安装在轴100上，在第一和第二滑动垫圈124、140转动时，那么轴100并且因此锥齿轮22也转动。因而旋转运动经过在孔的最里面组和最外面组118、120中的滚珠122、斜面134、156以及第一和第二滑动垫圈124、140从传动齿轮16传递到锥齿轮20。
但是，当施加到离合器18(以锥齿轮20的回转运动的阻抗形式)的转矩大于特定值时，要求从滚珠122传递到斜面134、156的力的量大于由盘形垫圈116施加到滚珠122上的以将滚珠保持在槽的部分的最低点129、152中的力。在高转矩设置中要求的转矩量大于在低转矩设置中要求的转矩量。这是由于第二滑动垫圈140中的槽150的部分151之间的斜面156的尺寸大于第一滑动垫圈124中的槽126的部分128之间的斜面134的尺寸，要求盘形垫圈116被压缩到更大的程度并且因此要求如此施加用于它的力。因此，当力超过该最大值时，滚珠122越过斜面134、156并且然后持续在下一个部分的斜面下，直到它与下一个斜面134、156接合。如果转矩还大于预定值，那么重复该过程，滚珠122逆着盘形垫圈116的偏压力向上拱到斜面134、156上面并且然后滚动越过下一个部分。此时，第一和第二滑动垫圈124、140保持静止并且因此轴100和锥齿轮22也保持静止。因此，传动齿轮16的旋转运动不传递到锥齿轮22。
转矩改变机构在WO04/024398中描述了一种通过锤的内部机构能调节离合器18转矩设置的机构的一个例子，因而在本说明书中不对它做进一步说明。
本发明的实施例现在参考图6-12描述本发明的实施例。本发明的两级离合器类似于前面参考图1-5所述的现有技术设计。其中在本发明的实施例中存在的与现有技术设计存在的相同的特征使用相同的附图标记。
在现有的技术设计(参见上面)中，当两级离合器位于低转矩设置中时，没有旋转运动能够在第二滑动垫圈140和轴100之间传递。因此，在传动齿轮16和锥齿轮20之间的所有旋转运动仅经过第一滑动垫圈124传递。
当本发明的该实施例位于低转矩设置中时，它以相同的方式运行。图12的部分300示出当离合器位于低转矩设置中并且足够的转矩施加到离合器18以使之重复地滑动时经过两级离合器18的转矩对时间的曲线图。
当离合器位于它的低转矩设置时，当经过离合器18施加转矩T1时离合器18滑动。
当离合器18位于低转矩设置中时，仅第一滑动垫圈124经过设置在第一滑动垫圈124的槽126内的滚珠122传递转矩。当滚珠122设置在槽126内时，它们能够沿着槽126的部分128滚动直到它们与斜面134接合，在这里它们停止直到施加足够转矩以使它们越过斜面134。因此，当滚珠122在槽126的最低位置129中时转矩被传递到第一滑动垫圈124。
增大的转矩施加到离合器18直到到达T1的极限。此时，滚珠122越过斜面134进入下一个部分128并且然后沿着槽126滚动直到它们符合下一个最低位置129。同时滚珠122沿着槽126的部分128滚动，当在第一滑动垫圈124和传动齿轮16之间存在旋转运动时，经过离合器18的转矩下降。然后滚珠122停止，直到所施加的经过离合器18的转矩再次到达T1，滚珠122越过下一个斜面134。该过程重复直到转矩减小到低于T1并且滚珠122在槽126的最低点129中保持静止。
如现有技术设计(参见上面)一样，当两级离合器18位于高转矩设置中时，第一滑动垫圈124和第二滑动垫圈140都转动地相对于轴固定。
当离合器位于高转矩设置时，本发明涉及离合器18的改进。
与两级离合器18的现有设计一样，电马达2经过主传动齿轮12旋转驱动传动齿轮16。传动齿轮16能够绕着轴100自由的转动。因而，没有旋转运动能够从传动齿轮16直接传递到轴100。当传动齿轮16转动时，位于在传动齿轮16内形成的孔的最里面组118和最外面组120内的滚珠122也随着传动齿轮16转动。在传递旋转运动的正常情况下，滚珠122通过被盘形垫圈116的偏压力向下偏压的垫圈114被保持在槽126、150的部分128、151的最低点129、152中。
但是，在根据本发明的两级离合器18中，在第一滑动垫圈124中的斜面134的位置相对于在第二滑动垫圈140中的斜面156以这样的方式设置在装配的离合器18中，使得当施加旋转驱动的转矩经过离合器18时，该转矩仅经过第二滑动垫圈140传递。这可以这样实现，即通过保证第一垫圈124的槽126中的滚珠122能够传动地与第一滑动垫圈124的槽126的斜面134接合之前，第二滑动垫圈140的槽150中的滚珠122传动地与第二滑动垫圈140的槽150的斜面156接合。这保证在高转矩设置中，仅第二滑动垫圈140将传动齿轮16的转矩传递到轴100，第一滑动垫圈124对从传动齿轮16到轴的旋转驱动的传递没有作用。
图11示出在第一和第二滑动垫圈124、140的槽126、150的每个中形成的斜面134、156的校准的图示。图11示出表示在第一滑动垫圈124的槽126中的滚珠122的位置以及在第二滑动垫圈140的槽150中的相应的滚珠122的位置的滚珠310。内部滚珠和外部滚珠的位置被表示为相同。在第一和第二滑动垫圈124、140中的槽126、150的斜面134、156的相对位置通过所示的虚线表示。如从图中可见，在第二滑动垫圈140中的斜面156在第一滑动垫圈124的槽126的斜面134的前面(在图11中还可以为左边)。当滚珠122沿着在图11中的箭头Z的方向沿着槽126、150滚动时，可以看出在第一滑动垫圈124中的滚珠310与在第一滑动垫圈124的槽126中的斜面134接合之前，滚珠310将与第二滑动垫圈140的槽150的斜面156接合。
图12的部分302示出当离合器18位于它的高转矩设置中并且施加足够的转矩以使之重复滑动时，经过两级离合器18的转矩对时间的图表。离合器18在转矩到达T2时滑动，如图所示。T2的值取决于仅能使第二滑动垫圈滑动所要求的转矩的量。
通过保证仅第二滑动垫圈140传递从传动齿轮16到轴100的转矩，以如此构造离合器18使得在第一滑动垫圈124中的滚珠122与第一滑动垫圈124的槽126中的斜面124接合之前，在第二滑动垫圈140的槽150的滚珠122与在第二滑动垫圈140的槽150的斜面156接合，它提供可靠的值T2的转矩设置，在该值时当离合器在高转矩中时离合器18滑动。
图10显示这样一个问题，即如果在第一滑动垫圈124的滚珠122与在第一滑动垫圈124的槽126的斜面134接合之后在第二滑动垫圈140的槽150中的滚珠122与在第二滑动垫圈140的槽150中的斜面156接合。在这样的结构中，滚珠122首先与在第一滑动垫圈124中的斜面134接合。这导致用于在槽126、150中的滚珠122的合成的斜面特征312，其将离合器18的转矩滑动的特征改变为高转矩设置。这导致离合器18在中间的转矩T3上滑动(见图12的部分304)，该值在一贯的方式中难于确定和制造。
根据本发明的两级离合器18的结构比现有技术设计进一步改进在于，每个最里面组的孔具有倒角314以易于位于它们内的滚珠122的运动。应该意识到每个最外面组的孔120也能够具有倒角以易于位于它们内的滚珠122的运动。
权利要求
1.一种用于电动工具的过载离合器组件，所述电动工具具有用于旋转驱动工具的工作构件的主轴(40)和用于经过载离合器组件以旋转驱动主轴的马达(2)；所述过载离合器组件具有第一模式和至少一个第二模式，在该第一模式中，当施加到离合器的转矩低于第一预定值(T1)时，旋转驱动会传递到主轴(40)，而当施加到离合器的转矩大于第一预定值(T1)时，向主轴(40)传递的旋转驱动被断开，在第二模式中，旋转驱动在当施加到离合器组件的转矩低于相应第二预定值(T2)时传递到主轴(40)，其中所述第二预定值(T2)的转矩大于所述第一预定值的转矩(T1)，并且当施加到离合器的转矩大于第二预定值(T2)时向主轴(40)传递的旋转驱动被断开；该过载离合器组件通过至少一个致动器能够在所述第一模式和所述至少一个第二模式之间转换；其中离合器组合包括可转动地安装在离合器输出轴(100)上的承载器(16)，输出轴(100)和承载器其中之一与马达(2)传动地连接，而另一个则与主轴(40)传动地连接；第一离合器盘(124)不可转动地安装在离合器输出轴(100)上，承载器(16)和所述第一离合器盘(124)的安排为，当转矩低于第一预定值(T1)时，第一离合器盘(124)与承载器(16)接合，使得旋转驱动能够在承载器(16)和第一离合器盘(124)之间传递，但是当转矩大于第一预定值(T1)时，承载器和第一离合器盘之间的旋转驱动被断开；至少一个第二离合器盘(140)安装在离合器输出轴(100)上，当离合器在所述第二模式中时，第二离合器盘(140)通过致动器不可转动地连接于离合器输出轴(100)，承载器(16)和第二离合器盘(140)的安排为，当第二离合器盘(140)不可转动地连接于离合器轴(100)时，第二离合器盘(140)与承载器(16)接合，使得当转矩低于第二预定值(T2)时旋转驱动能够在承载器(16)和第二离合器盘(140)之间传递，但当转矩大于第二预定值(T2)时承载器和第二离合器盘(140)之间的旋转驱动被断开；其特征在于，当过载离合器组件在第二模式中时，转矩仅经过第二离合器盘(140)从承载器(16)传递到离合器输出轴(100)。
2.如权利要求1所述的过载离合器组件，其中承载器(16)支撑至少两组锁定元件(122)；第一离合器盘(124)经第一组锁定元件(122)与承载器(16)接合；第二离合器盘(140)经第二组锁定元件(122)与承载器(16)接合；当离合器在第一模式中时，当转矩低于第一预定值(T1)时，第一组锁定元件(122)在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递转矩；以及当离合器在第二模式中时，当转矩低于第二预定值(T2)时，第二组锁定元件(122)在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递转矩。
3.如权利要求2所述的过载离合器组件，其中当过载离合器组件在第一模式时，当转矩高于第一预定值(T1)时，第一组锁定元件(122)允许承载器(16)与离合器输出轴(100)脱离转动地连接的关系。
4.如权利要求2或3所述的过载离合器组件，其中当过载离合器组件在第二模式时，当转矩高于第二预定值(T2)时第二组锁定元件(122)允许承载器(16)与离合器输出轴(100)脱离转动地连接的关系。
5.如权利要求2-4中任一项所述的过载离合器组件，其中承载器将锁定元件支撑在形成于承载器(16)内的凹陷(118；120)中。
6.如权利要求5所述的过载离合器组件，其中多个凹陷(118、120)被倒角。
7.如权利要求2-6中任一项所述的过载离合器组件，其中锁定元件(122)是滚珠。
8.如权利要求2-7中任一项所述的过载离合器组件，其中第一和第二离合器盘(124；140)与承载器(16)同轴并且都面向该承载器(16)。
9.如权利要求8所述的过载离合器组件，其中第一离合器盘(124)包括与承载器(16)相面对的槽(126)，当第一离合器盘(124)相对于承载器(16)转动时，锁定元件(122)能够沿着该槽移动，该槽(126)包括多个凸栏或斜面(134)，当施加于离合器组件的转矩大于第一预定转矩(T1)的转矩时，锁定元件(122)越过所述凸栏或斜面，但当施加于离合器组件的转矩小于第一预定转矩(T1)时，所述凸栏或斜面防止锁定元件越过所述凸栏或斜面；第二离合器盘(140)包括一与承载器(16)相面对的槽(150)，当第二离合器盘(140)相对于承载器(16)转动时，锁定元件(122)能够沿着该槽移动，该槽(150)包括多个凸栏或斜面(156)，当施加于离合器组件的转矩大于第二预定转矩(T2)时，锁定元件(122)越过所述凸栏或斜面，但当施加于离合器组件的转矩小于第二预定转矩(T2)时，凸栏或斜面就防止锁定元件越过该凸栏或斜面；其中，在第一和第二离合器盘(124；140)的槽(126；150)中的凸栏或斜面(134；156)的位置安排为，当第二离合器盘(140)不可转动地连接于离合器轴(100)时，在第一离合器盘(124)的槽(126)中的锁定元件(122)与第一离合器盘(124)中的斜面(134)接合之前，第二离合器盘(140)的槽(150)中的锁定元件(122)已与第二离合器盘(140)中的凸栏或斜面(156)接合，以使转矩在承载器(16)和离合器输出轴(100)之间传递。
10.一种包括如前述权利要求任一项所述的离合器组合的钻。
全文摘要
一种用于电动工具的具有两个转矩设置的过载离合器组件，旋转驱动通过该离合器组件传递到主轴(40)。过载离合器组件通过至少一个致动器能够在两个转矩设置之间转换。离合器组件包括可转动地安装在离合器输出轴(100)上的承载器(16)，一个传动地连接于马达(2)，另一个传动地连接于主轴(40)；不可转动地安装在离合器输出轴(100)上的第一离合器盘(124)，至少一个安装在离合器输出轴(100)上的第二离合器盘(140)，其特征在于，当过载离合器组件在较高的转矩设置中时，转矩仅经过第二离合器盘(140)从承载器(16)传递到离合器输出轴(100)。
文档编号B23Q11/04GK1877149SQ20061009174
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月12日 优先权日2005年6月10日
发明者诺贝特·哈恩 申请人:百得有限公司