专利名称：动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种动力工具，尤其是一种具有速度切换功能的内齿圈的动力工具。
背景技术：
动力工具，尤其是钻类电动工具通常具有行星齿轮减速系统，用于将电机直接输出的数万转的高转速降低到适合进行钻工作的较低的转速。行星齿轮减速系统通常包括行星架，行星齿轮，太阳轮，内齿圈等，它们之间组合多次降低电机速度。动力工具朝着小型化，多功能方向发展，钻类电动工具开始集成化，市面上已经存在同时具有螺丝批功能，钻进功能，高低速切换功能的多动钻。其中，螺丝批功能的切换和高低速功能的切换均涉及到内齿圈的状态变化，进行高低速切换时，往往需要内齿圈轴向移动以改变其和行星齿轮太阳轮的啮合关系，在进行螺丝批功能的切换时，往往需要锁定或允许内齿圈的旋转。现有技术需要两个不同的内齿圈分别执行上述的两种功能切换，而两个内齿圈意味着元件数量的难以进一步减少，和功能转换机构设置困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有简化的，易于调节的功能转换系统的动力工具。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种动力工具，包括壳体；马达，位于壳体中，具有提供旋转输出的输出轴；行星齿轮减速系统，所速行星齿轮减速系统包括太阳轮，啮合于太阳轮的输出齿轮的行星轮，环绕所述行星轮的内齿圈，所述内齿圈具有轴向上的第一位置和第二位置，在所述第一位置内齿圈同时啮合所述太阳轮和所述行星轮，在第二位置内齿圈啮合所述行星轮，脱离所述太阳轮，所述动力工具还还包括动端齿，所述内齿圈位于第二位置时与所述动端齿啮合以在周向上相互锁定；以及可选的锁定动端齿的周向旋转运动的止转件。进一步的，包括邻接所述动端齿，轴向可移动的静端齿，以及朝向所述动端齿的方向压迫静端齿的弹性件，所述静端齿和动端齿相抵靠的端面上各自设有相配的端齿。进一步的，包括扭力罩，螺纹配接于扭力罩内的螺旋罩，所述弹性件为连接于所述螺旋罩的扭力弹簧，所述扭力罩可调节所述螺旋罩轴向移动以调节所述扭力弹簧的压缩量。进一步的，包括功能切换钮，所述功能切换钮带动所述止转件移动以可选的位于第一位置和第二位置，在所述第一位置止转件锁定动端齿的周向旋转运动，在第二位置止转件允许动端齿的周向旋转运动。进一步的，所述动端齿的一个端面上设有周向分布的多个键槽，所述止转件可轴向移动以可选的位于第一位置和第二位置。在所述第一位置止转件的末端卡合所述键槽， 在所述第二位置止转件的末端脱离所述键槽。进一步的，包括切换环，其上设有螺丝批切换槽，所述止转件上设有位于所述螺丝批切换槽中的销，所述功能切换钮带动所述切换环转动以带动所述销轴向移动，使止转件在第一位置和第二位置间轴向移动。进一步的，所述功能切换钮带动所述内齿圈轴向移动以可选的位于第一位置和第
二位置。进一步的，在内齿圈的第二位置，所述动端齿和所述内齿圈通过花键结构啮合。与现有技术相比，本发明的动力工具通过设置和内齿圈相配合的动端齿，简化了内齿圈的设置和调节。
3壳体39轴承695收容槽
5手柄41第一行II架70轴承
7电池包411基座71螺旋罩
9夹头413行星轮支轴711突柱
10轴线43第一行II轮73扭力弹簧
11开关45太阳轮75静端齿
13扭力罩47第二行II架751立柱
15换向钮473滑轨753端齿
17功能切换钮49第二行II轮77动端齿
171切换弹簧51第一内齿圈771键槽
173顶柱53第二内齿圈773端齿
19切换窗531花键775内花键
21电机533环槽81切换环
23内输出轴61主轴811中击扳手切换相
25外输出轴63主动冲击块813速度切换槽
251支架631内V形槽815螺丝批切换槽
253轴套633第一端齿83冲击扳手切换件
255垫片635离合槽85速度切换件
27轴座65中击弹簧87螺丝批切换件
四输出齿轮611夕卜V形槽871弹簧
31齿轮箱67滚球89离合件
33前壳69被动冲击块891环槽
35后壳691工作轴893滑块
895离合块
具体实施例方式图1至图17所示的是本发明的动力工具的一种具体实施方式
，该动力工具具体为一种多功能钻1。多功能钻1具有冲击扳手功能，高速钻功能，低速钻功能，螺丝批功能，其中高速钻功能和低速钻功能也可以统称为钻进功能。如图1所示，多功能钻1类似于手枪形，包括基本呈筒形的壳体3，与壳体3成一定角度布置的手柄5，和可拆卸的设置于手柄5底部的电池包7。壳体3具有纵向轴线10。壳体3的前端设有用于夹持工作头的夹头9，用于在该多功能钻1实现不同功能时分别夹持不同的工作头(未图示)，如在实现冲击扳手功能时夹持紧固头，在实现高速钻功能或低速钻功能时夹持麻花钻。夹头9外侧设有扭力罩13，扭力罩13可以绕轴线10转动以调节处于螺丝批功能的多功能钻1的最大输出扭矩。手柄5的上端部分设有用于打开和关闭多功能钻1的开关11。手柄5和壳体3的交接部分还设有换向钮15。多功能钻1具有两个换向钮15，分别位于壳体的两侧。参照图1和图2，壳体3的顶部设有功能切换钮17，功能切换钮17设置在位于在壳体3顶部并周向延伸的切换窗19中。切换窗19沿周向由一端到另一端依次布置有四个预设位置。功能切换钮17可以在该四个预设位置之间移动，依次将多功能钻1置于冲击扳手功能，高速钻功能，低速钻功能，螺丝批功能。切换窗19上或壳体3的对应位置上设有标志，以标示所述的四个预设位置和其对应的功能。以下详细介绍多功能钻1的内部结构。如图3，以壳体3上夹头9所在的一端为前端，相对的另一端为后端。壳体3的后端收容有动力源，具体为一直流电机21。电机21具有输出轴以输出旋转运动。在本具体实施例中，输出轴包括内输出轴23和外输出轴25。内输出轴23被电机21带动旋转，外输出轴25通过过盈配合套装在内输出轴23上，可被内输出轴23带动旋转。外输出轴25具有纵长延伸的前部和后部。外输出轴25包括轴座27和输出齿轮四，轴座27位于外输出轴25的后部，套装于内输出轴23上；输出齿轮四位于外输出轴25的前部，用于通过齿轮结构将电机21的动力旋转输出给多功能钻1的减速系统。轴座27的长度和直径均大于输出齿轮29。
输出轴伸入到齿轮箱31内，齿轮箱31的壳体包括前壳33和后壳35，它们扣合形成收容空间，收容有行星齿轮减速系统和动力输出系统。结合图3，图4，图5，行星齿轮减速系统是一个两级减速系统，具体包括第一行星架41，第一行星轮43，太阳轮45，第二行星架47，第二行星轮49，以及两个内齿圈，分别为第一内齿圈51和第二内齿圈53。第一行星架41包括圆柱形的基座411和周向均勻间隔的设置于基座端面上的复数个行星轮支轴413。基座411中心为通孔，基座411通过该通孔安装并被支撑于输出轴的轴座27上。 基座411和轴座27之间还设有支撑系统，具体包括一个套在马达输出轴外的，台阶状的支架251、一个设置在支架251和基座411的通孔内壁之间的轴套253和设置在基座411的后端和齿轮箱内壁底部之间的垫片255。该支撑系统以使得第一行星架41可以相对于轴座27良好的旋转。需要注意的是，在本实施例中，第一行星架的基座411的大部分被支撑于轴座27上，且该轴座27的长度较长，即第一行星架41的被支撑部件有效支撑的长度较长，这使得第一行星架41可以稳定，长时间的高速旋转而不会明显的磨损或失效。行星齿轮支轴413从基座411的前端伸出，每个行星齿轮支轴413上安装一个第一行星轮43。本具体实施方式
中行星齿轮支轴413和行星轮43的个数相对应的均为3个。 第一行星轮43和输出齿轮四啮合，被其带动绕行星齿轮支轴413旋转。第一行星轮43同时和第一内齿圈51的内齿啮合。第一内齿圈51相对于齿轮箱31固定设置。行星齿轮支轴413的末端伸出到第一行星轮43的前面。太阳轮45包括齿轮盘和齿轮轴。齿轮盘和齿轮轴的周面上均设有齿。齿轮盘上开有复数个孔，其位置及数量和行星齿轮支轴413的位置及数量对应，以将太阳轮45安装到行星齿轮支轴413的末端。齿轮轴周围环绕的布置有和齿轮轴啮合的复数个第二行星轮49。第二行星轮49的具体数量为 5个，一一套装在第二行星架47的对应数量的行星轮支轴上。第二行星架47固定连接动力输出系统。太阳轮45和第二行星轮49的径向上的外侧设有第二内齿圈53。且太阳轮45和第二行星轮49的端齿均可以啮合于第二内齿圈53的内齿。第二内齿圈53在轴向上可相对于齿轮箱31前后移动，具有一个前位置和一个后位置。在前位置，第二内齿圈53和第二行星轮49啮合，而脱离太阳轮45 ；且在前位置第二内齿圈53不能旋转，即周向上相对于齿轮箱固定。在后位置，第二内齿圈同时啮合第二行星轮49和太阳轮45的齿轮圈的端齿；且后位置第二内齿圈可绕轴线10旋转，即周向上相对于齿轮箱可运动。下面详细介绍行星齿轮减速系统的减速过程。参见3，图4，图5，图6，图9，电机21的输出轴旋转，带动第一行星轮43绕行星轮支轴413自转，同时第一行星轮43沿着第一内齿圈51的环状的内齿爬行，绕轴线10公转。 第一行星轮43的公转带动第一行星架41绕轴线10自转。太阳轮45通过三个行星轮支轴 413与第一行星架41连接，因而与第一行星架41 一起旋转。以上为行星齿轮减速系统的第一级减速过程。在该过程中，输出轴输出的高速旋转由第一行星轮43初步的降低，其减速比即为输出轴的输出齿轮四的齿数和第一行星轮43的齿数的反比，在本实施例中，输出齿轮四和第一行星轮43的齿数比为7 18。为了达到较优的减速效果，该齿数比优选的应小于1 2。设置较小的齿数比降低了第一行星轮43的转速，进一步提高了减速系统的稳定性，同时，设置了较长的轴座27不仅提高了支撑的稳定性，还使得第一行星轮43设置在齿轮箱31中较靠前的位置，靠前的位置较之齿轮箱的底部而言，径向上的空间较大，这也使得设置较大的第一行星轮43，进而设置更多的齿，最终获得较小的齿数比成为可能。在该过程中，第一行星轮43绕轴线10公转，带动第一行星架41和太阳轮45旋转第二次降低了向动力输出系统的旋转输出转速。旋转运动输出到太阳轮45后，依据第二内齿圈53的前后两个位置，对应有两种减速情形。当第二内齿圈53位于前位置时，第二内齿圈53可选的不旋转且脱离太阳轮，因而太阳轮45的齿轮轴带动第二行星轮49绕第二行星架47的行星轮支轴旋转，并在第二内齿圈53的内齿上爬行，绕轴线10公转，进而带动第二行星架47绕轴线10旋转，将旋转运动传递到动力输出系统。该过程形成了行星齿轮减速系统的第二级减速。当第二内齿圈53 位于后位置时，第二内齿圈53可旋转且同时啮合太阳轮45的齿轮盘和第二行星轮49。因此，太阳轮45的旋转通过第二内齿圈53传递到第二行星轮49和第二行星架47，第二级减速被取消。综上，本实施例的行星齿轮减速系统可以输出两种不同的转速。然而，对该行星齿轮减速系统进行改进使之提供更多不同的转速输出是可能的。例如，将第一内齿圈51设置成具有和第二内齿圈53类似的前位置和后位置，使其可以可选的同时啮合第一行星轮43 和太阳轮45，或仅啮合第一行星轮43，然后组合第一内齿圈51和第二内齿圈53的前后位置关系，即可以提供至少3种转速输出，其具体的设置和组合方式是本领域技术人员依据上述描述的思想而易于设计出的，在此不在赘述。前壳33和后壳35的接合部分还设有中盖37，中盖37将齿轮箱31分为前后两个部分，后部分主要容纳行星齿轮减速系统，前部分主要容纳动力输出系统。中盖37内环安装有轴承39，轴承39支撑第二行星架47。以下详述本具体实施例的动力输出系统。如图3，图4，图5，图7，图8，如前所述的，第二行星轮47和动力输出系统固定连接，具体的，第二行星架47和主轴61通过过盈配合固定连接，主轴61始终跟随第二行星架 47旋转。动力输出系统包括一套设在主轴61上的主动冲击块63、设于主动冲击块63和第二行星架47之间的冲击弹簧65、以及位于主动冲击块63和主轴61接合处的滚球V形槽冲击机构，其中该冲击机构包括在主轴61表面凹陷形成的外V形槽611，可在外V形槽611 内滚动的滚球67，在本实施方式中为钢球，和设于主动冲击块63内圈用于收容滚球67的内 V形槽631。主动冲击块63的前端面上径向对称凸设有一对第一端齿633。在冲击弹簧65 和主动冲击块63之间设有垫圈和垫片。主动冲击块63的前端还设有被动冲击块69，被动冲击块69与主动冲击块63相对的后端面上径向对称的凸出设置有一对第二端齿693。动力输出系统还包括延伸出齿轮箱31前端，连接于被动冲击块69的工作轴691。工作轴691 前端设有收容槽695，可在实现不同功能时收容相应的工作头，并通过夹头9夹紧固持。夹头9套设在工作轴691前端。本发明的多功能钻1还具有扭力控制系统，用于在螺丝批功能时可调节的设置动力输出系统的最大输出扭矩。以下详述扭力控制系统。参见图3，图4，图5，图6，图7，图9，扭力控制系统包括扭力罩13，螺旋罩71，扭力弹簧73，静端齿75，动端齿77。扭力罩13设于夹头9的后方，齿轮箱31的前壳33的外侧。扭力罩13内通过螺纹配合连接有螺旋罩71。螺旋罩71可被扭力罩13带动旋转并沿轴线10的轴向前后移动。 螺旋罩71具有环状的壳体和在壳体上均勻布置轴向延伸的多个突柱711，突柱711上安装有扭力弹簧73。壳体通过槽和块的配合可轴向移动而不可转动的套装在前壳33上，突柱 711和扭力弹簧73 —一对应的至少部分的伸入前壳33上对应设置的多个轴向孔中。中盖37上设有和前述的多个轴向孔对应的通孔。静端齿75位于齿轮箱33的后部分中，具有环状的壳体，壳体的前端设有和前述通孔对应的多个立柱751，立柱751穿过中盖37的通孔，抵接突柱711上的扭力弹簧73。壳体的后端设有多个端齿753。由于立柱 751穿过中盖37的通孔，静端齿75可以在一定范围内轴向移动，但不能旋转。静端齿75的后方设有动端齿77。动端齿77具有环状的壳体，壳体的前端端面上设有和静端齿75的端齿753相配的端齿773，壳体的后端设有键槽771，壳体的内环面设有内花键775。动端齿在走向上不可移动，在周向上可选的具有可旋转和不可旋转两种状态。通过功能切换系统的调节，本实施例的多功钻1可选的具有冲击扳手功能，高速钻功能，低速钻功能，螺丝批功能。以下详述本实施例的功能切换系统。参见图3，图4，图5，图6，功能切换系统主要包括功能切换钮17，切换环81，切换弹簧171，顶柱173，冲击扳手切换件83，速度切换件85，螺丝批切换件87，离合件89。功能切换钮17包括位于切换窗19中的拨钮和伸入到壳体3中的半圆环形的壳体，功能切换钮17的壳体下设置有切换环81，切换环81套装在后壳35上，并可被功能切换钮17带动相对于后壳35绕轴线10转动。切换环81的环面上具有一个缺口，切换弹簧 171和顶柱173穿过该缺口设置在功能切换钮17和后壳35之间。后壳35上设有沿周向分布的四个凹陷处，该四个凹陷处和功能切换钮17的前述的四个预设位置对应，顶柱173 停留于一凹陷处时，功能切换钮17停留于一相应的功能档位。即操作者可拨动功能切换钮 17周向移动，通过顶柱173带动切换环81转动，在移动到凹陷处时，切换弹簧171压迫顶柱173进入凹陷处并倾向于停留于该凹陷处，操作者感知该弹性动作而知晓进入了一个功能档位，在需要改变功能时，操作者克服切换弹簧171的弹力带动顶柱173离开该凹陷处进入另一需要的凹陷处，并带动切换环81相应的转动。切换环81上设有一对冲击扳手切换槽811，一对速度切换槽813和一个螺丝批切换槽815。两个冲击扳手切换槽811沿周向平移180度可重合；两个速度切换槽813沿周向平移180度可重合。冲击扳手切换槽811为曲折的具有阶梯的形状，由两段相互平行，在轴向上间隔开直槽和位于两段直槽之间的连接槽组成。该两端直槽垂直于轴线10。冲击扳手切换件 83壳体成条状，可轴向移动而不可转动。其一端上设有销，销位于冲击扳手切换槽811中， 通过该销和槽的配合结构，切换环81转动时，销在冲击扳手切换槽811中从一段直槽移动到另一段直槽，带动冲击扳手切换件83轴向移动。冲击扳手切换件83的另一端向齿轮箱13的径向内侧弯曲形成勾，勾伸入到离合件89上的环槽891中。离合件89套装在第二行星架47外，壳体成环状，环槽891位于其外周面上。离合件89的内周面上设有滑块893，前端面上设有离合块895。第二行星架47 的外周面上设有和滑块893相配的滑轨473，离合件89因而始终跟随第二行星架47旋转，而可以相对第二行星架47轴向移动。主动冲击块63的后端面上设有和离合块895相配的离合槽635。通过前述的结构，离合件89具有轴向上的前位置和后位置，在前位置离合块 895卡住离合槽635，在后位置离合块895脱离离合槽635。离合件89由功能切换钮17通过切换环81，冲击扳手切换件83带动在前位置和后位置之间移动。类似的，速度切换槽813为曲折的具有阶梯的形状，由两段相互平行，在轴向上间隔开直槽和位于两段直槽之间的连接槽组成。该两端直槽垂直于轴线10。速度切换件85 壳体成条状，可轴向移动而不可转动。其一端上设有销，销位于速度切换槽813，通过该销和槽的配合结构，切换环81转动时，销在速度切换槽813中从一段直槽移动到另一段直槽，带动速度切换件85轴向移动。速度切换件85的另一端向齿轮箱13的径向内侧弯曲形成勾，勾伸入到第二内齿圈53的外周面的环槽533中。第二内齿圈53的前端面上还设有花键531，该花键531和动端齿77的内花键775相配。如前所述的，第二内齿圈53具有前位置和后位置，分别对应两种速度输出。配合上述的结构，第二离合件53由功能切换钮17通过切换环81，速度切换件 85带动在前位置和后位置之间移动。螺丝批切换槽815为为具有阶梯的不规则形状，周向上具有宽部和窄部，窄部的前端在轴向上后于宽部的前端。宽部和窄部之间具有过渡部分。螺丝批切换件87成条形， 可轴向移动而不可转动。一端具有位于螺丝批切换槽815中的销，该端和齿轮箱之间还设有弹簧871，该弹簧871驱使螺丝批切换件87向前抵接螺丝批切换槽813的前端。螺丝批切换件87的另一端与动端齿77的键槽771相配。通过该销和槽的配合结构，切换环81转动时，销在螺丝批切换槽815中宽部移动到窄部或从窄部移动的宽部，带动螺丝批切换件 85轴向移动。螺丝批切换件85因而具有轴向上的前位置和后位置，在前位置时螺丝批切换件85的末端啮合动端齿77的键槽771，在后位置时螺丝批切换件85的末端脱离动端齿77 的键槽771。通过该方式可选择性的锁止动端齿77的旋转运动。以下详述多功能钻1的功能切换过程。如前所述的，多功能钻1可在冲击扳手功能，高速钻功能，低速钻功能，螺丝批功能之间依次正向或反向切换。这些功能的转化和第二内齿圈53，离合件89以及螺丝批切换件87的前后位置密切相关，表一表示在前述的四种功能状态和第二内齿圈53，离合件89 以及螺丝批切换件87各自的位置的对应关系。
权利要求
1.一种动力工具，包括壳体；马达，位于壳体中，具有提供旋转输出的输出轴；行星齿轮减速系统，所速行星齿轮减速系统包括太阳轮，啮合于太阳轮的输出齿轮的行星轮，环绕所述行星轮的内齿圈，所述内齿圈具有轴向上的第一位置和第二位置，在所述第一位置内齿圈同时啮合所述太阳轮和所述行星轮，在第二位置内齿圈啮合所述行星轮，脱离所述太阳轮，其特征在于所述动力工具还包括动端齿，所述内齿圈位于第二位置时与所述动端齿啮合以在周向上相互锁定；以及可选的锁定动端齿的周向旋转运动的止转件。
2.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于包括邻接所述动端齿，轴向可移动的静端齿，以及朝向所述动端齿的方向压迫静端齿的弹性件，所述静端齿和动端齿相抵靠的端面上各自设有相配的端齿。
3.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于包括扭力罩，螺纹配接于扭力罩内的螺旋罩，所述弹性件为连接于所述螺旋罩的扭力弹簧，所述扭力罩可调节所述螺旋罩轴向移动以调节所述扭力弹簧的压缩量。
4.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于包括功能切换钮，所述功能切换钮带动所述止转件移动以可选的位于第一位置和第二位置，在所述第一位置止转件锁定动端齿的周向旋转运动，在第二位置止转件允许动端齿的周向旋转运动。
5.根据权利要求4所述的动力工具，其特征在于所述动端齿的一个端面上设有周向分布的多个键槽，所述止转件可轴向移动以可选的位于第一位置和第二位置。在所述第一位置止转件的末端卡合所述键槽，在所述第二位置止转件的末端脱离所述键槽。
6.根据权利要求5所述的动力工具，其特征在于包括切换环，其上设有螺丝批切换槽，所述止转件上设有位于所述螺丝批切换槽中的销，所述功能切换钮带动所述切换环转动以带动所述销轴向移动，使止转件在第一位置和第二位置间轴向移动。
7.根据权利要求4所述的动力工具，其特征在于所述功能切换钮带动所述内齿圈轴向移动以可选的位于第一位置和第二位置。
8.根据权利要求1所述的动力工具，其特征在于在内齿圈的第二位置，所述动端齿和所述内齿圈通过花键结构啮合。
全文摘要
本发明涉及一种动力工具，包括壳体；马达，位于壳体中，具有提供旋转输出的输出轴；行星齿轮减速系统，所速行星齿轮减速系统包括太阳轮，啮合于太阳轮的输出齿轮的行星轮，环绕所述行星轮的内齿圈，所述内齿圈具有轴向上的第一位置和第二位置，在所述第一位置内齿圈同时啮合所述太阳轮和所述行星轮，在第二位置内齿圈啮合所述行星轮，脱离所述太阳轮，还包括动端齿，所述内齿圈位于第二位置时与所述动端齿啮合以在周向上相互锁定；以及可选的锁定动端齿的周向旋转运动的止转件。与现有技术相比，本发明的动力工具通过设置和内齿圈相配合的动端齿，简化了内齿圈的设置和调节。
文档编号B25F5/00GK102335907SQ20101023951
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者李成道, 纪明波 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司