自紧式旋转工具保持系统的制作方法
【专利说明】自紧式旋转工具保持系统
[0001 ]优先权要求
本申请要求由Rubens等人在2013年3月15日提交的题为“自紧式旋转工具保持系统(Self-Tightening Rotary Tool Holder)” 的美国临时申请序号61/789，214的优先权，该申请的公开内容被整体地通过引用结合到本文中。
技术领域
[0002]本公开一般地涉及电动工具，并且更特别地涉及用于电动工具的工具保持器。
【背景技术】
[0003]—般地，旋转式和振荡工具是轻质的手持式电动工具，其能够装配多种工具配件和附件，诸如切割刀片、打磨盘、磨具以及许多其它的。在下文中称为电动工具的这些类型的工具通常包括充当用于电马达的外壳的大体上圆筒形状的主体以及用于工具的手柄。电马达被操作联接到在本文中称为工具保持器的驱动构件，其从电动工具的主体的一部分开始延伸。电马达被构造成使工具保持器旋转和/或以相对高的频率纵向地振荡。该工具保持器又被构造成将不同的附件工具固定，使得随着工具保持器被电马达驱动而移动，被固定到保持器的附件工具被驱动而在工件上执行作业。
[0004]附件工具通常被夹持机构固定在工具保持器中以防止工具的滑动和到工具的电力的损失。施加于夹持机构的负荷必须被放大以便向附件产生足以将工具固定在工具保持器中的夹持负荷。通常此负荷放大是通过使用扳手来实现的，该扳手允许用户施加转矩以产生将工具夹持在工具保持器中的大量夹持力。然而，在某些情况下，扳手可能与工具分离，或者用户可能甚至用扳手也不能产生足够的夹持力。此外，扳手夹持系统增加工具保持器的尺寸，因为工具保持器必须具有接口以接合扳手。因此，对工具保持器提供简化其中的工具的夹持的改进将是有益的。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电动工具包括:包括截头圆锥内表面部分的套筒、包括与内表面部分互补的截头圆锥外表面部分的夹头、被操作连接到马达以便通过马达旋转的弹簧底座以及弹簧。该弹簧包括被操作连接到夹头以使夹头朝着第一位置偏置的第一端部以及被相对于弹簧底座旋转固定的第二端部，在所述第一位置处外表面部分接合内表面部分。
[0006]在另一实施例中，工具保持系统被构造成绕着被插入工具保持系统中的作业工具的柄自上紧。工具保持系统包括第一保持架构件、多个滚子构件以及滚子托架。第一保持架构件包括第一多个细长槽，所述第一多个细长槽中的每一个具有向由第一保持架构件限定的第一柄接纳开口打开的第一端部以及并未向第一柄接纳开口打开的第二端部。所述多个滚子构件中的每个滚子构件可移动地位于第一多个细长槽中的相应的一个中。滚子托架包括与第一柄接纳开口对准的托架开口以及多个大体上圆筒形的通道。所述多个大体上圆筒形通道中的每一个(i)基本上平行于中心轴，(ii)接纳所述多个滚子构件中的相应的一个的一部分，以及(iii)被构造成防止各滚子构件相对于滚子托架周向地移动，同时允许各滚子构件在预定范围内相对于滚子托架径向地移动。
[0007]在另一实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电工工具包括第一单向离合器，其被相对于旋转电动工具的输出轴旋转固定，并限定第一柄接纳开口。旋转电动工具还包括对准组件，其包括与第一工具接纳开口对准的第二柄接纳开口。对准组件被构造成使被接纳在第一柄接纳开口内的作业工具的柄和第二柄接纳开口对准，并在被接纳柄上产生阻尼力。
[0008]在另一实施例中，一种旋转电动工具包括工具保持系统，其被构造成绕着被插入旋转电动工具中的作业工具的柄自上紧。旋转电动工具包括被相对于电动工具的输出轴旋转固定且包括具有纵轴的第一柄接纳开口的第一套环、相对于输出轴可移动且包括至少一个倾斜外表面的第二套环以及被可枢转地连接到第一套环的至少一个杆。所述至少一个杆包括被构造成接合所述至少一个倾斜外表面的第一端部以及位于第二端部处的凸轮。该凸轮延伸到第一柄接纳开口中，使得在输出轴在第一旋转方向上旋转时，所述至少一个倾斜外表面被抵靠着第一端部推进，从而将凸轮朝着轴推进。
【附图说明】
[0009]图1是用于将工具夹持在工具保持器中的具有弹簧的自紧式工具保持器的截面示意图。
[0010]图2A是用于将工具夹持在工具保持器中的具有滚子凹槽的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0011 ]图2B是示出了滚子托架的图2A的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0012]图2C是图2A的自紧式工具保持器的侧面透视图，用轮廓示出了滚子保持架以更好地示出滚子托架。
[0013]图3是被夹持在工具周围的图2A的自紧式工具保持器的顶视图。
[0014]图4是用于将工具夹持在工具保持器中的具有单向离合器的自紧式工具保持器的截面示意图。
[0015]图5A是处于锁定状态的图4的自紧式工具保持器的单向离合器的示意图。
[0016]图5B是处于解锁状态的图4的自紧式工具保持器的单向离合器的示意图。
[0017]图6是具有单向离合器和用于夹持工具保持器中的工具并居于中心的对准环的自紧式工具保持器的示意图。
[0018]图7是用于将工具夹持在工具保持器中的具有两个单向离合器的自紧式工具保持器的截面示意图。
[0019]图8是具有筒形凸轮的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0020]图9是图8的自紧式工具保持器的筒形凸轮的底侧透视图。
[0021]图10是具有使楔形凸轮移动的凸轮套环的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0022]图11是具有使螺纹楔移动的螺纹衬套的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0023]图1lA是图11的自紧式工具保持器的螺纹衬套和螺纹楔的截面详细视图。
[0024]图12是具有在输出轴的操作期间使楔形凸轮移动的凸轮套环的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0025]图13是具有在输出轴的操作期间使楔形凸轮移动的凸轮套环和与内套环成一整体的杆的自紧式工具保持器的侧面透视图。
[0026]图14是具有在输出轴的操作期间将工具夹持在工具保持器中的筒形凸轮的自紧式工具保持器的侧面透视图。
【具体实施方式】
[0027]出于促进本文所述的本发明原理的理解的目的，现在将对在以下编写说明书中的附图和描述进行参考。通过该参考并不意图限制主题范围。本公开还包括对所示实施例的任何变更和修改，并且包括本文所属领域的技术人员正常地将想到的所述实施例的原理的更多应用。
[0028]如本文所使用的对“顺时针”和“逆时针”方向的任何参考指代朝着电动工具、向工具保持器中看的顺时针或逆时针方向。
[0029]图1描绘了用于旋转电动工具的自紧式工具保持器100。工具保持器100包括弹簧底座104、弹簧108、夹头112以及外壳116。弹簧底座104被操作连接至电动工具的输出轴并与之旋转固定在一起。弹簧底座104包括向外延伸凸缘120和向外壳中轴向地突出的圆筒形延伸部分124。弹簧108位于外壳内，轴向内端被固定到弹簧底座104的凸缘120。弹簧108缠绕在外壳116内的圆筒形延伸部分124内，在外壳116中轴向地延伸，使得弹簧108的轴向外端接触夹头112。在图1的实施例中，弹簧108称为“左缠绕”弹簧，由此意味着弹簧108相对于轴向固定内端的逆时针旋转使弹簧108的内径缩窄。夹头112包括有角度外截头圆锥表面128，其由于由弹簧108施加的轴向力而被迫与外壳116的内截头圆锥表面132接触。外壳116还在外壳116的外端中包括圆形开口 140。
[0030]在操作中，作业工具150的柄152被插入外壳116的圆形开口 140中。作业工具150在图1的视图中将夹头向下推动，将弹簧108压缩并使得夹头112能够随着夹头112的截头圆锥表面128从外壳116的截头圆锥表面132滑落而打开。一旦夹头112已被沿着外壳116推动向下远到足以使作业工具150通过夹头112的中心配合，作业工具150在工具保持器100中被向下推动直至柄152的末端接触弹簧底座104的圆筒形延伸部分124为止。然后弹簧108将夹头112朝着中心开口 140推进，由于截头圆锥表面128和132的接合而将夹头112向内径向推动。夹头112绕着柄152上紧，并且使作业工具150在工具保持器100内径向地居于中心。
[0031]电动工具然后被激活，使弹簧底座104在逆时针方向180上旋转。响应于由电动工具产生的转矩，弹簧108在弹簧绕圈的方向上扭曲，减小弹簧108的内径。随着弹簧108的内径减小，弹簧绕圈的内表面夹持在柄152周围，增加柄152上的夹持力。随着工具保持器100的旋转速度增加且作业工具150开始在工件上执行作业，作业工具150的角速度相对于弹簧底座104的角速度减小。柄152在工具保持器100内滑动，在弹簧108的轴向外端上产生附加转矩，并且进一步减小弹簧108的内径。弹簧108的进一步减小的内径将柄152更紧密地夹持在工具保持器100中，阻止柄152进一步滑动并将作业工具150保持在工具保持器100中。
[0032]为了将作业工具150从工具保持器100移除，作业工具150在与方向180相反的方向上相对于工具保持器100扭曲。随着作业工具150相对于工具保持器100扭曲，反向转矩导致弹簧108的内径增加。由弹簧108产生的夹持力因此减小，使得用户能够将作业工具150从工具保持器100移除。
[0033]在图2A—2C和3中示出另一自紧式工具保持器200。工具保持器200包括具有多个细长槽208的外滚子保持架204、具有多个细长槽211的内滚子保持架210、多个滚子212(其中的每一个位于狭槽208中的一个和狭槽211中的一个内)、滚子托架214以及外壳216。滚子托架204和210是空心的且基本上圆筒形的，并且滚子保持架204和210限定基本上圆筒形柄接纳开口 220，其纵向地延伸通过滚子保持架204和