專利名稱：具有齒輪傳動(dòng)工具保持器的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的制作方法
這是1999年12月6日提出的09/455,223號(hào)美國(guó)申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，并且要求2000年8月21日提出的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/226,631的權(quán)益。這些申請(qǐng)的每一個(gè)在這里合并在一起作為參考。
本發(fā)明一般地講涉及電動(dòng)的或氣動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有卡盤的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，該卡盤在驅(qū)動(dòng)器花鍵軸上構(gòu)成。
電動(dòng)的或氣動(dòng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器是公知的。雖然麻花鉆是這種驅(qū)動(dòng)器中最普通的工具，這種工具也可以包括螺絲起子，螺母起子，小型機(jī)動(dòng)鉆，安裝的研磨石和其他切割或研磨的工具。由于工具桿部可以具有變化的直徑或具有多邊形橫截面，該裝置通常具有一個(gè)在相對(duì)寬的范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)的卡盤。該卡盤可以通過(guò)螺紋或錐形孔連接到驅(qū)動(dòng)器花鍵軸。
現(xiàn)有技術(shù)已披露了多種手動(dòng)和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的卡盤。在一個(gè)斜爪式卡盤里，卡盤體包括相互以近似120°分開設(shè)置的三條通道。這些通道這樣設(shè)置使得它們的中心線交匯于卡盤軸線上的某一點(diǎn)，該點(diǎn)通常位于卡盤的前方。這些通道使得可在通道中運(yùn)動(dòng)的三個(gè)爪收縮，以便夾住大致位于卡盤中心軸線上的圓柱形或多邊形的工具桿。卡盤包括一個(gè)圍繞卡盤中心旋轉(zhuǎn)的螺母，該螺母螺旋嚙合在爪上，以便螺母的旋轉(zhuǎn)在通道內(nèi)的任意方向上移動(dòng)該爪?？ūP體連接到驅(qū)動(dòng)器花鍵軸上，并且設(shè)置成使卡盤體相對(duì)于螺母在一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)迫使爪和工具桿形成夾持關(guān)系，而在相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)松開該夾持關(guān)系?？ūP可以通過(guò)卡盤銷進(jìn)行操作，或者在無(wú)操作銷的結(jié)構(gòu)中通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒來(lái)操作。無(wú)操作銷卡盤的一個(gè)例子公開在共同轉(zhuǎn)讓給本受讓人的美國(guó)專利5,125,673中，并且該整個(gè)公開內(nèi)容在此合并在一起作為參考。在現(xiàn)有技術(shù)中揭示了多種無(wú)銷卡盤的結(jié)構(gòu)，并且期盼在不同領(lǐng)域中應(yīng)用。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到并關(guān)注現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)和方法的，上述考慮的問(wèn)題和其他方面。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于驅(qū)動(dòng)器的改進(jìn)的卡盤。
這些和其他的一個(gè)或多個(gè)目的通過(guò)一種具有電機(jī)和花鍵軸的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)軸向孔形成在相對(duì)于電機(jī)而言的花鍵軸遠(yuǎn)端上。一個(gè)齒輪裝置操作地設(shè)置在電機(jī)和花鍵軸之間，以便電機(jī)通過(guò)齒輪裝置旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)花鍵軸。一個(gè)夾持部分與軸向孔相連地安裝在花鍵軸上。一個(gè)圍繞花鍵軸安裝的驅(qū)動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)地與夾持部分相連，以便驅(qū)動(dòng)器在關(guān)閉方向的啟動(dòng)徑向移動(dòng)夾持部分朝向軸線，并且驅(qū)動(dòng)器在打開方向的啟動(dòng)徑向移動(dòng)夾持部分離開驅(qū)動(dòng)器。
與說(shuō)明書相結(jié)合并且作為說(shuō)明書一部分的附圖表示了本發(fā)明的一些實(shí)施例，并且和說(shuō)明書結(jié)合在一起用于解釋本發(fā)明的原理。
包括對(duì)于本領(lǐng)域任何普通技術(shù)人員而言的最佳實(shí)施模式的本發(fā)明完整的和已實(shí)現(xiàn)的公開內(nèi)容，更具體地顯示在結(jié)合附圖的說(shuō)明書的其余部分，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的透視圖；圖2是圖1中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的剖視圖；圖3是表示在圖1和2中的卡盤的截面例視圖；圖4由圖4A，4B，4C表達(dá)，其表示了圖1和2的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的卡盤和齒輪箱的分解視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的局部剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的局部剖視圖；圖7是使用在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的螺母和爪的透視圖；圖8是使用在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的螺母和爪的透視圖；圖9是使用在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的導(dǎo)環(huán)的透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的局部平面視圖；圖11A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的局部分解視圖；圖11B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的局部分解視圖；圖11C是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的局部分解視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的平面視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器電機(jī)軸和卡盤及齒輪裝置的局部分解視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)器的局部透視圖；和圖15是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的卡盤和齒輪箱的局部截面圖。
在本說(shuō)明書和附圖中重復(fù)使用的符號(hào)用于代表本發(fā)明的相同或相似的特征和元件。
現(xiàn)在通過(guò)參考較佳實(shí)施例來(lái)詳述本發(fā)明，附圖中表示一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。提供的每個(gè)實(shí)施例用于解釋本發(fā)明，不是限制本發(fā)明。事實(shí)上，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以不脫離本發(fā)明的概念或精神能做出本發(fā)明的變化和改變。例如，作為一個(gè)實(shí)施例一部分的圖示的或描述的特征可以被應(yīng)用在另一個(gè)實(shí)施例中，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。這樣，本發(fā)明覆蓋了在附加的權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的改變和變化。
參見圖1和2，一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器10包括一個(gè)殼體12，其內(nèi)設(shè)置有通過(guò)齒輪裝置18旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)花鍵軸16的電機(jī)14。通過(guò)一個(gè)扳機(jī)20電機(jī)14被啟動(dòng)，扳機(jī)控制開關(guān)裝置22以便從電池24傳遞動(dòng)力到電機(jī)14。也參見圖3，作為卡盤26一部分的花鍵軸有縱軸線28?？ūP包括一個(gè)套30和一組爪32。花鍵軸16包括一個(gè)一般為圓柱形的相對(duì)于電機(jī)14的遠(yuǎn)端34，并且有一個(gè)前部36。一個(gè)軸向孔38形成在前部并且比卡盤所設(shè)計(jì)的要容納的最大工具桿稍大。在該技術(shù)中應(yīng)理解到，花鍵軸可以由鋼棒或任何其他合適的材料形成。
參見圖3和4A，遠(yuǎn)端34界定了三個(gè)分別容納三個(gè)爪的通道40。在三通道結(jié)構(gòu)中，每個(gè)通道，并且因此每個(gè)爪，與相鄰的每個(gè)通道分開近似120°的弧度。通道40和爪32的縱軸與卡盤的縱軸28成一角度，且在一共同點(diǎn)相交于卡盤軸線。每個(gè)爪32有一個(gè)工具嚙合面42，它一般平行于軸線。
導(dǎo)環(huán)44被壓在花鍵軸前部36上，并且如下面更詳細(xì)討論的，保持爪32的對(duì)齊。導(dǎo)環(huán)包括一個(gè)推力環(huán)46，它界定了一個(gè)容納一個(gè)軸承裝置50的突緣48。該軸承裝置包括一個(gè)軸承保持器52，用來(lái)容納軸承球54，軸承球相對(duì)于遠(yuǎn)端34而言其向前支撐在一個(gè)前墊圈56上，向后支撐在一個(gè)毗鄰?fù)痪壊糠?8的后墊圈58上。前軸承墊圈56在軸線向前的方向抵靠在套30的臺(tái)肩60上。軸承裝置可以包括任何適合的結(jié)構(gòu)，例如，美國(guó)專利5,348,318所述類型的軸承裝置，在此一并作為參考。
在花鍵軸的前端，前部36容納一個(gè)端件62，用于限制套30相對(duì)于花鍵軸軸向向前移動(dòng)。端件包括扣環(huán)64，它容納在導(dǎo)環(huán)44的環(huán)槽66內(nèi)以保持端件就位。替換地，端件62可以壓在導(dǎo)環(huán)44上或者以任何其他合適的方式連接。此外，一個(gè)卡環(huán)或者其他合適的機(jī)構(gòu)可用于軸向限制所述套。由推力環(huán)46阻止該套30在花鍵軸上的軸向向后移動(dòng)通過(guò)軸承裝置50。
套30的外周表面可以被壓花或可以提供縱向肋條或其他凸起以使操作者牢固地握持它。套可以由結(jié)構(gòu)塑料制作，例如，聚碳酸酯，或一種被充填的聚丙烯，例如玻璃充填的聚丙烯，或結(jié)構(gòu)塑料材料的混合體。其他的復(fù)合材料，例如，充填石墨的聚合物在一定情況下也是適合的。此外套可以由合適的金屬，例如鋼構(gòu)成。象本領(lǐng)域技術(shù)人員所能理解的，制作卡盤的材料將取決于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的最終使用情況，并且上述提到的材料僅作為例子。
套30的內(nèi)表面66設(shè)置了內(nèi)螺紋68。螺紋沿套30的長(zhǎng)度是一個(gè)8節(jié)距構(gòu)形的改形的方螺紋形式。然而，應(yīng)該理解到，任何合適的螺紋形狀和形式可以被使用，例如，包括一個(gè)改形的鋸齒螺紋。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，在螺紋68外表面和的背側(cè)之間的方形交界面70被弧形表面替代。
用于打開和關(guān)閉爪32的驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤螺母72，它有一個(gè)圍繞螺母的外周表面76延伸的外螺紋74。螺紋74有象螺紋68一樣的節(jié)距，以便當(dāng)螺紋74被螺紋68接納時(shí)，在套30和驅(qū)動(dòng)盤72之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)便在套30內(nèi)軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤。尤其是，被模制的驅(qū)動(dòng)盤，螺紋74可以有斜面，例如，近似5°的斜度從表面76延伸到螺紋的外徑。
驅(qū)動(dòng)盤72包括貫穿該驅(qū)動(dòng)盤軸向延伸的三個(gè)等角度間隔的槽78，并且分別容納爪32的各個(gè)端部80。每個(gè)端部80一般有一個(gè)對(duì)應(yīng)于它的槽78的截面的矩形截面，以便該槽可滑動(dòng)地容納爪端部分而阻止爪圍繞爪的軸線旋轉(zhuǎn)。
每個(gè)端部80在交界面處與通常是圓柱形的爪的主部分相交，該交界面界定了在端部各個(gè)側(cè)面上的兩個(gè)爪肩82。爪肩82在爪的軸線84和爪肩82界定的平面(由平行平面86指示)之間成Φ角地形成，以便當(dāng)爪容納在花鍵軸遠(yuǎn)端34的通道40內(nèi)時(shí)，爪肩82平齊地抵靠于驅(qū)動(dòng)盤72的一個(gè)平的前端面86。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，前端面86垂直于卡盤軸線，并且角度Φ因此等于90。減去爪軸線84和卡盤軸線28之間的角度Θ。
每個(gè)端部80也界定了一個(gè)通常徑向延伸到端部中的平行于爪肩82的槽88。端部80穿過(guò)槽78延伸，以便槽88位于驅(qū)動(dòng)盤72的平的后端面90的后面且平行于后端面90。每個(gè)槽88容納一個(gè)夾緊盤簧92，以便爪相對(duì)于驅(qū)動(dòng)盤72軸向保持在夾緊盤簧和爪肩82之間。夾緊盤簧可以是如圖所示的圈簧，或任何其他合適的結(jié)構(gòu)，例如可膨脹的聚合物環(huán)箍。
爪通過(guò)槽78被旋轉(zhuǎn)固定到驅(qū)動(dòng)盤。由于爪阻止驅(qū)動(dòng)盤相對(duì)于花鍵軸旋轉(zhuǎn)，套30相對(duì)于花鍵軸的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺紋68和74之間的共同作用相對(duì)于卡盤軸線28軸向移動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤72。根據(jù)套的旋轉(zhuǎn)方向，驅(qū)動(dòng)盤在花鍵軸上軸向向前或向后移動(dòng)，且支撐在爪肩82或夾緊盤簧92上，以便在通道40內(nèi)軸向移動(dòng)爪32到打開或關(guān)閉位置。
夾緊盤簧92幫助爪保持在通道40內(nèi)的對(duì)齊位置。特別地，當(dāng)爪32朝著端部36軸向向前推進(jìn)時(shí)，爪外表面94趨于推靠到在通道40外緣處由花鍵軸遠(yuǎn)端34界定的邊緣96。假設(shè)導(dǎo)環(huán)44不存在，爪能在該邊緣96處樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而推動(dòng)爪端98徑向向內(nèi)和端部80徑向向外。然而，夾緊盤簧提供一個(gè)通道向后的徑向向內(nèi)的力。運(yùn)使爪的外表面94靠向每一個(gè)通道的內(nèi)表面100，并且以此限制爪在邊緣96處的樞軸旋轉(zhuǎn)。此外，導(dǎo)環(huán)44包括一個(gè)截錐形的內(nèi)周面102，它從通道40向后延伸去引導(dǎo)該爪，以此阻止爪在邊緣96后面向外的樞軸旋轉(zhuǎn)。圖9表示了一個(gè)導(dǎo)環(huán)的實(shí)施例，其中截錐形表面通過(guò)三個(gè)等角度分開的指狀物形成，該指狀物在爪的通道上方從基環(huán)向后延伸。
應(yīng)理解到任何合適的機(jī)構(gòu)都可用于在爪通道內(nèi)軸向地夾持爪。例如參見圖7，夾緊盤簧可以被一個(gè)在驅(qū)動(dòng)盤72后面的環(huán)形環(huán)97替換，它圍繞著后爪端80。環(huán)97包括三個(gè)從環(huán)形環(huán)向內(nèi)徑向延伸的彈簧臂99。每一個(gè)臂確定了一個(gè)徑向向內(nèi)偏離且被容納在后爪端80的各自的槽88內(nèi)的遠(yuǎn)端。由于彈簧臂徑向向內(nèi)的偏離，當(dāng)爪向前移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，在彈簧臂遠(yuǎn)端徑向向內(nèi)移動(dòng)時(shí)其保持與爪端接觸。
此外，參見圖8，驅(qū)動(dòng)盤可以用T-形槽(假想線101所示)替代直槽78。三個(gè)等角度相隔的T-形槽的每一個(gè)從表面76平行于前和后端面86和90地徑向延伸進(jìn)入驅(qū)動(dòng)盤，且可以整個(gè)延伸通過(guò)盤。爪端部分以相應(yīng)的T-形形成，以便驅(qū)動(dòng)盤內(nèi)的T-形槽可滑動(dòng)地容納各自的爪。當(dāng)驅(qū)動(dòng)盤在打開和關(guān)閉位置移動(dòng)爪時(shí)，槽允許爪端徑向移動(dòng)。一種干潤(rùn)滑涂料可以提供在爪端和/或驅(qū)動(dòng)槽上以便使移動(dòng)容易。爪端和驅(qū)動(dòng)盤之間的共同作用保持爪相對(duì)于驅(qū)動(dòng)盤處于適當(dāng)?shù)慕嵌龋员阍谘b配的卡盤內(nèi)使爪保持與爪通道直線對(duì)齊。
再參見圖3和4A，當(dāng)從花鍵軸前部36觀察時(shí)，套30的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)相對(duì)于卡盤軸線28軸向向前移動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤72，因而移動(dòng)爪32到關(guān)閉位置。反過(guò)來(lái)，套30的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)在打開方向移動(dòng)爪32。一個(gè)止擋(未示)可以提供在螺紋68的后緣。當(dāng)爪到達(dá)一個(gè)完全打開位置時(shí)，螺紋74的后緣104靠住止擋。這就阻止了套相對(duì)于驅(qū)動(dòng)盤的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，因而使爪免于約束在卡盤的后部區(qū)域。在螺紋68的前端提供一個(gè)類似的止擋(未示)，用于止擋螺紋74的前緣106，以便當(dāng)沒有工具在卡盤孔時(shí)使爪免于約束在完全關(guān)閉位置。
當(dāng)爪32夾在工具桿上時(shí)，向后的軸向力通過(guò)爪和驅(qū)動(dòng)盤被傳遞到套30。該力通過(guò)在導(dǎo)向環(huán)44的肩部48的軸承裝置50傳遞到花鍵軸遠(yuǎn)端34。參見圖6，導(dǎo)向環(huán)44可以間隙配合而不是緊配合或其他方式地安置在花鍵軸上，以使導(dǎo)向環(huán)在花鍵軸前端軸向移動(dòng)。一個(gè)彈簧墊103設(shè)置在導(dǎo)向環(huán)和花鍵軸之間，以便該彈簧在它們之間施加一個(gè)壓縮力。當(dāng)爪緊固在工具上它們施加一個(gè)向后的軸向力到套時(shí)，該力通過(guò)軸承裝置和導(dǎo)向環(huán)傳遞到彈簧。這就壓縮該彈簧且允許導(dǎo)向環(huán)向后移動(dòng)以保持與爪在截錐表面102處的導(dǎo)向接觸。一個(gè)卡裝配合可以提供在套和離合器環(huán)108之間(圖2)，以保持套處在軸向向前方向。
在圖1-4所示的卡盤結(jié)構(gòu)中，爪32不向套30的后部延伸。因此，如下面更詳細(xì)描述的，盡管離合器環(huán)108可以界定一個(gè)如圖1和2所示相當(dāng)延伸的長(zhǎng)度，但離合器環(huán)可以被大大縮短。這樣，在卡盤花鍵軸內(nèi)的卡盤的結(jié)構(gòu)可以獲得動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器10的更緊湊的結(jié)構(gòu)。
然而應(yīng)理解到，各種卡盤裝置可以結(jié)合本發(fā)明使用。例如，參見圖5，通道40再次形成在遠(yuǎn)離電機(jī)的花鍵軸遠(yuǎn)端的前部36。通道容納爪32，每一個(gè)爪有通常平行于卡盤軸線的工具嚙合面42，和在它的相對(duì)面即外表面上的螺紋110。任何合適類型和節(jié)距的螺紋110可以使用在本發(fā)明范圍內(nèi)。
卡盤包括一個(gè)推力環(huán)件112，在一個(gè)實(shí)施例里，它和花鍵軸成一體，該推力環(huán)包括一個(gè)有弓形座表面的推力面，用于和一個(gè)自身包括防摩擦的軸承裝置114的內(nèi)滾道嚙合。推力環(huán)件包括一組延伸的爪導(dǎo)向道(未示)，用于允許爪32收回。
一個(gè)螺母116包括與爪32上的螺紋110配合的螺紋，當(dāng)螺母相對(duì)于花鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)螺母的旋轉(zhuǎn)方向爪前進(jìn)或退回。螺母是一個(gè)分開的螺母，并且適合容納一個(gè)在螺母組裝后使螺母保持在一起的保持帶118。保持帶118被壓到螺母116上且和套30一起模制。這樣套30的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母116的旋轉(zhuǎn)。一個(gè)金屬端部件120可以壓在套前面的前部36上。
由于花鍵軸前部36的直徑原因，使用一個(gè)分開的螺母。在花鍵軸直徑比螺母的內(nèi)徑小的情況下，可以使用一個(gè)單件螺母。在這樣一個(gè)實(shí)施例里，一個(gè)螺母保持器可以壓在花鍵軸前部36上以便軸向夾螺母。這樣一種結(jié)構(gòu)圖示在美國(guó)專利5,501,473中，其全部的公開內(nèi)容在此結(jié)合作為參考。
因此，應(yīng)該理解到任何適合的卡盤結(jié)構(gòu)都可應(yīng)用在本發(fā)明中，并且圖中所示的具體實(shí)施例僅作為例子予以提供，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。一個(gè)可仿效的卡盤結(jié)構(gòu)表示在1999年5月14日提出的待審的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/134,350中，其在此結(jié)合作為參考。
如上面討論的，卡盤通過(guò)驅(qū)動(dòng)部的啟動(dòng)而相對(duì)于花鍵軸被打開和關(guān)閉，以便例如由一組爪32構(gòu)成的夾持件徑向地離開或移向前面的花鍵軸孔。驅(qū)動(dòng)器例如包括圖1-4所示的驅(qū)動(dòng)盤螺母或一個(gè)如圖5所示的內(nèi)螺紋螺母。在圖示的例子中，驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)相對(duì)于花鍵軸旋轉(zhuǎn)以移動(dòng)螺母的套，由于摩擦力的原因，套的旋轉(zhuǎn)也趨于驅(qū)動(dòng)花鍵軸旋轉(zhuǎn)。因此，在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，提供一個(gè)花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)，以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)力而不是電機(jī)的力施加于花鍵軸時(shí)，花鍵軸被旋轉(zhuǎn)固定于鉆具殼體。這樣，當(dāng)操作者旋轉(zhuǎn)套時(shí)，施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)力到花鍵軸上，該花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)鎖住花鍵軸，以便套相對(duì)于花鍵軸旋轉(zhuǎn)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉各種花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)，并且因此應(yīng)該理解到任何適合的這類機(jī)構(gòu)都包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。然而，圖4A-4C提供了一個(gè)在齒輪裝置18內(nèi)的花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)(圖2)。參見這些附圖，驅(qū)動(dòng)器電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)小齒輪122，該小齒輪通過(guò)電機(jī)間隔器124和墊圈126的中心孔安裝到電機(jī)上。電機(jī)小齒輪122在三個(gè)行星齒輪之間延伸，并且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)這三個(gè)行星齒輪128，三個(gè)行星齒輪在齒環(huán)130內(nèi)旋轉(zhuǎn)且與其嚙合。齒環(huán)130包括容納在后齒輪殼136的槽134內(nèi)的花鍵132，以便齒環(huán)130旋轉(zhuǎn)固定到后殼。后齒輪殼136通過(guò)螺栓140又固定到前齒輪殼138，螺栓140延伸穿過(guò)在凸耳142上的孔并且被前殼體的凸耳144容納。齒輪殼體相對(duì)于電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器殼體旋轉(zhuǎn)固定。
每個(gè)行星齒輪128通過(guò)延伸穿過(guò)行星齒輪的各個(gè)銷148固定到一個(gè)太陽(yáng)齒輪盤146。這樣，當(dāng)電機(jī)小齒輪122旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)行星齒輪128時(shí)，行星齒輪圍繞著齒環(huán)130的內(nèi)周運(yùn)動(dòng)，因而，旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪盤146。這就旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)一個(gè)從太陽(yáng)齒輪盤146軸向向前延伸的小齒輪150。
三個(gè)行星齒輪152圍繞著小齒輪150設(shè)置，以便行星齒輪的齒和小齒輪150的齒相互嚙合。每個(gè)行星齒輪152通過(guò)延伸穿過(guò)行星齒輪的各個(gè)銷156連接到太陽(yáng)齒輪盤154。因此，當(dāng)行星齒輪圍繞著花鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)太陽(yáng)齒輪154和行星齒輪152一起旋轉(zhuǎn)。
太陽(yáng)齒輪盤154抵靠著一個(gè)墊圈160容納在齒環(huán)158內(nèi)，以便小齒輪162延伸進(jìn)入齒環(huán)的齒164內(nèi)。像下面描述的，齒環(huán)158旋轉(zhuǎn)地保持到齒輪箱殼體。三個(gè)行星齒輪166設(shè)置在小齒輪162和齒環(huán)158之間，以便行星齒輪齒與齒164和小齒輪162的齒相互嚙合。由于齒環(huán)158旋轉(zhuǎn)地保持到齒輪殼體，太陽(yáng)齒輪盤154和小齒輪162的旋轉(zhuǎn)使行星齒輪166圍繞著花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
每個(gè)行星齒輪166通過(guò)延伸穿過(guò)該行星齒輪的各個(gè)銷170連接到托架168。因此，當(dāng)行星齒輪圍繞著花鍵軸被太陽(yáng)齒輪盤154和小齒輪162驅(qū)動(dòng)時(shí)，行星齒輪旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)托架168。
托架168包括三個(gè)軸向向前的端面弧形部分172。在弧形部分之間的三個(gè)間隙174容納各自的鎖緊輥176。一個(gè)容納在弧形部分172內(nèi)的鎖緊凸輪178與弧形部分對(duì)齊，以便界定在鎖緊凸輪外周表面的平面248與間隙174徑向?qū)R。這樣，鎖緊輥176被設(shè)置在間隙174中，位于平面248和鎖環(huán)188的內(nèi)周面186之間，該鎖環(huán)188容納著托架168和鎖緊凸輪178。鎖緊凸輪的外表面也界定了容納擋塊250的槽180，擋塊250從弧形部分172向內(nèi)延伸。一個(gè)隔離墊圈182位于小齒輪162和鎖緊凸輪178之間，并且包括在鎖緊凸輪和托架168之間延伸的三個(gè)指狀物184。
鎖緊凸輪178包括一個(gè)容納花鍵軸16后端190的中心孔?；ㄦI軸16包括容納在從鎖緊凸輪的中心孔徑向向外延伸的相應(yīng)槽194內(nèi)的三個(gè)花鍵192，以便花鍵軸旋轉(zhuǎn)地固定到鎖緊凸輪上?；ㄦI軸16通過(guò)容納在前齒輪殼體138的中心孔196前端的軸承195而在齒輪箱內(nèi)被置于中心。一個(gè)C-形卡圈198容納在花鍵軸16的槽200內(nèi)，用于在軸向朝前的方向抵靠在墊圈202和一個(gè)保持在前齒輪殼138內(nèi)的套管204上而固定花鍵軸。
當(dāng)組裝時(shí)，花鍵軸16的后端190延伸進(jìn)入鎖緊凸輪178和托架168。一個(gè)從太陽(yáng)齒輪盤154的小齒輪162軸向向前延伸的銷206被一個(gè)在花鍵軸端部190內(nèi)的一個(gè)軸向孔(未示)容納，由此使太陽(yáng)齒輪盤154對(duì)中。
如上面說(shuō)明的，齒環(huán)158旋轉(zhuǎn)地保持在前齒輪殼體138內(nèi)。齒環(huán)包括一個(gè)前端面208，它界定了一個(gè)有斜側(cè)面的軸向向前延伸的前端210。齒環(huán)158的前端面延伸超過(guò)托架168和鎖環(huán)188的后部分，以便前端面208毗鄰前齒輪殼體138的內(nèi)表面(未示)，孔214延伸穿過(guò)該表面。該內(nèi)表面界定了對(duì)應(yīng)于鎖緊環(huán)188的花鍵209和間隙216的凹槽，以便內(nèi)表面相對(duì)于前齒輪殼體138容納和旋轉(zhuǎn)固定鎖緊環(huán)188。
一個(gè)圓柱211和球212成對(duì)地延伸穿過(guò)在前齒輪殼138內(nèi)的每個(gè)孔214，以便球212毗鄰齒環(huán)158的前端面208。圓柱211和球212通過(guò)一個(gè)借助盤簧220壓靠在前齒輪殼體138上的墊圈218保持就位。盤簧的壓力通過(guò)螺紋擰到前齒輪殼體138的向前延伸部224的螺母222來(lái)調(diào)節(jié)。螺母222包括容納在離合器環(huán)108的各個(gè)槽(未示)中的徑向伸出部226。這樣，離合器環(huán)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)伸出部226軸向向前和向后移動(dòng)螺母，以釋放和壓縮彈簧220，因而控制球212施加于齒環(huán)158的前端面208的壓力。
沿著向前的前端210的斜側(cè)表面抵靠著齒環(huán)158前端面的球212，因而形成了一個(gè)決定花鍵軸可以施加于工件的最大旋轉(zhuǎn)力的離合器。如上面討論的，花鍵軸被托架168驅(qū)動(dòng)，它通過(guò)鎖輥176旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪178。托架168又被行星齒輪166驅(qū)動(dòng)。當(dāng)小齒輪162旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪162和行星齒輪166旋轉(zhuǎn)齒環(huán)158，直到向前的前端210的斜側(cè)表面毗鄰球212。在運(yùn)一點(diǎn)，球212相對(duì)于前齒輪殼體138旋轉(zhuǎn)地保持住齒環(huán)158，行星齒輪166開始圍繞著花鍵軸沿著齒環(huán)齒164旋轉(zhuǎn)，因而轉(zhuǎn)動(dòng)托架168和花鍵軸16。如果一個(gè)保持在卡盤上的工具與工件相嚙合，以至阻止花鍵軸的旋轉(zhuǎn)，阻力通過(guò)花鍵軸傳遞回托架168，以至行星齒輪166圍繞著花鍵軸的旋轉(zhuǎn)也被阻止。當(dāng)該阻力達(dá)到足夠水平時(shí)，行星齒輪終止圍繞花鍵軸的旋轉(zhuǎn)。由于小齒輪162還驅(qū)動(dòng)著行星齒輪，使得行星齒輪圍繞各自的銷軸170旋轉(zhuǎn)。這樣就旋轉(zhuǎn)齒環(huán)158，以便前端210的斜側(cè)表面軸向向前推動(dòng)球212和圓柱211，克服墊圈218和盤簧220的壓力。當(dāng)齒環(huán)158旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧228的偏移產(chǎn)生出通報(bào)給操作者的咔嗒聲，表示花鍵軸不再旋轉(zhuǎn)。啟動(dòng)離合器所要求的花鍵軸旋轉(zhuǎn)阻力由彈簧220的壓力和前端210的斜側(cè)表面的角度來(lái)決定。
對(duì)于給定的電機(jī)小齒輪122的旋轉(zhuǎn)速度，齒輪箱的構(gòu)成便于花鍵軸可以在兩種速度之一下旋轉(zhuǎn)。如上面詳細(xì)討論的，托架168旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)花鍵軸16，并且太陽(yáng)齒輪盤154通過(guò)小齒輪162，行星齒輪166和齒環(huán)158驅(qū)動(dòng)托架168。另一方面，電機(jī)小齒輪122通過(guò)行星齒輪128和齒環(huán)130旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪盤146。然而，太陽(yáng)齒輪盤146和太陽(yáng)齒輪盤154之間旋轉(zhuǎn)力的傳遞，則取決于可調(diào)節(jié)的齒環(huán)230的旋轉(zhuǎn)位置。
一個(gè)移動(dòng)臂236圍繞著后齒輪殼體的外部延伸，以便移動(dòng)臂的端部延伸穿過(guò)齒輪殼體的槽口238，并進(jìn)入圍繞齒環(huán)230的后外表面延伸的環(huán)形槽240。一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器殼體上的開關(guān)鈕242連接到移動(dòng)臂，這樣，在驅(qū)動(dòng)器殼體上的開關(guān)鈕的軸向移動(dòng)便相對(duì)于花鍵軸可調(diào)節(jié)地移動(dòng)齒環(huán)230。
在齒環(huán)230朝前的軸向位置，圍繞著齒環(huán)的前部外表面的齒232與圍繞著后齒輪殼136的內(nèi)周面的齒234相嚙合，以便齒環(huán)旋轉(zhuǎn)固定到齒輪殼體。另外，圍繞著齒環(huán)內(nèi)部的齒244和行星齒輪152的齒相互嚙合。這樣，當(dāng)電機(jī)小齒輪122旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪盤146時(shí)，小齒輪150驅(qū)動(dòng)行星齒輪152，以使它們沿著齒環(huán)230的齒244圍繞花鍵軸旋轉(zhuǎn)，因而，旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪盤154和托架168。
當(dāng)開關(guān)鈕240向后移動(dòng)齒環(huán)230到達(dá)它的第二軸向位置時(shí)，齒232與齒234脫離嚙合，以便齒環(huán)230相對(duì)于齒輪殼體可旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)在齒244同時(shí)嚙合著行星齒輪152的齒以及圍繞太陽(yáng)齒輪盤146外周面的齒246。這樣，行星齒輪152與太陽(yáng)齒輪盤146連成一體旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)齒輪盤154與太陽(yáng)齒輪盤146以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，因而引起花鍵軸16以一個(gè)較快的速度旋轉(zhuǎn)。
只要旋轉(zhuǎn)力由電機(jī)通過(guò)電機(jī)小齒輪122施加，就如上面所述的通過(guò)齒輪裝置的操作可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)力的傳遞。尤其是，止擋250的斜寬度比間隙180的寬度稍小，間隙174比鎖輥176稍寬。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)托架168時(shí)，托架相對(duì)于鎖緊凸輪稍稍旋轉(zhuǎn)，直到止擋250嚙合槽180的邊，并且間隙174的邊252嚙合鎖輥。由于托架的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，止擋250通過(guò)間隙174旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪。當(dāng)鎖緊凸輪和托架在鎖緊環(huán)188內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，間隙側(cè)邊252保持鎖輥在平面248上就位。間隙側(cè)邊252稍微傾斜，以防止鎖輥在側(cè)邊252和鎖環(huán)內(nèi)表面186之間楔死。
然而，如果電機(jī)被停轉(zhuǎn)并且花鍵軸旋轉(zhuǎn)，例如，通過(guò)套30的旋轉(zhuǎn)打開和關(guān)閉卡盤，花鍵軸相對(duì)于托架168旋轉(zhuǎn)鎖緊凸輪178。當(dāng)鎖輥在平面248上時(shí)，鎖輥和鎖環(huán)表面186之間稍有間隙。當(dāng)鎖緊凸輪在任何一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖輥沿平面向上滾動(dòng)并且抵靠住內(nèi)表面186，阻止鎖緊凸輪進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，因此，也阻止花鍵軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
如上所述，應(yīng)理解到各種合適的花鍵軸鎖定裝置可以應(yīng)用在本發(fā)明范圍中。例如花鍵軸鎖定裝置可以設(shè)置在齒輪裝置的任意一側(cè)。這樣，當(dāng)在圖示實(shí)施例中，凸輪通過(guò)直接連接于花鍵軸而與花鍵軸旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)嚙合時(shí)，凸輪也可通過(guò)齒輪裝置驅(qū)動(dòng)花鍵軸。在這樣一個(gè)實(shí)施例里，驅(qū)動(dòng)盤(圖4A-4C所示實(shí)施例的托架168)可以直接連接于電機(jī)輸出軸。
在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，圖4B中托架的三個(gè)弧形部分172由在托架端面上互相相隔的兩個(gè)弧形部分替換。每個(gè)弧形部分界定了一個(gè)放置鎖緊凸輪的間隙。
鎖緊凸輪178界定了一個(gè)在托架部分內(nèi)的圓形外周表面。兩平面界定在該表面的相對(duì)兩側(cè)且和鎖緊輥對(duì)齊，以使鎖輥位于平面和鎖環(huán)188的內(nèi)表面186之間。兩個(gè)通常為楔形的突出部從鎖緊凸輪的相對(duì)側(cè)徑向向外延伸，并且有大致與鎖緊凸輪的半徑對(duì)齊排列的有角度的側(cè)邊。突出部與平面近似90°地偏置且延伸入托架各弧形部分之間的凹口中。
突出部的斜寬度比托架各弧形部分上的凹口稍小，并且托架的間隙寬度比鎖輥寬。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)托架168時(shí)(圖4B)，托架相對(duì)于鎖緊凸輪稍稍旋轉(zhuǎn)，直到托架的各弧形部分，或止擋，嚙合鎖緊凸輪的突出部，托架間隙的側(cè)邊嚙合鎖緊輥。當(dāng)托架進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，托架通過(guò)突出部旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪，并且當(dāng)鎖緊凸輪和托架在鎖緊環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，間隙的側(cè)邊保持鎖輥在平面上就位。托架間隙的側(cè)邊稍稍傾斜，以阻止鎖輥楔死在側(cè)邊和鎖緊環(huán)內(nèi)表面186之間(圖4B)。
然而，如果電機(jī)被停轉(zhuǎn)，并且花鍵軸從它的遠(yuǎn)端被旋轉(zhuǎn)，花鍵軸相對(duì)于托架轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊凸輪。當(dāng)鎖輥在平面上時(shí)，在鎖緊輥和鎖緊環(huán)內(nèi)表面之間有一個(gè)小間隙。當(dāng)鎖緊凸輪向任意方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖輥沿平面向上滾動(dòng)且抵靠住鎖緊環(huán)內(nèi)表面，鎖緊凸輪和花鍵軸相對(duì)于鎖緊環(huán)和殼體的進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)被阻止。
此外，外驅(qū)動(dòng)式或棘輪式的花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)可以和上面討論的凸輪式花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)一同使用或替換它。例如，取消鎖輥176，鎖環(huán)208和鎖緊凸輪，并且，托架168通過(guò)花鍵表面直接驅(qū)動(dòng)花鍵軸。可以設(shè)置一個(gè)在花鍵軸附近的延伸穿過(guò)殼體12(圖1)的銷。一個(gè)設(shè)置在殼體內(nèi)的彈簧使銷偏離花鍵軸，花鍵軸包括一個(gè)毗鄰銷的內(nèi)端的鍵槽。當(dāng)鍵槽與銷對(duì)齊時(shí)，操作者施壓于銷，鍵槽容納銷從而阻止花鍵軸的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。銷的啟動(dòng)也可以使電機(jī)與電池24(圖1)脫開，以便當(dāng)花鍵軸鎖住時(shí)阻止電機(jī)啟動(dòng)。此外，銷也可以直接嚙合花鍵軸或者嚙合齒輪裝置，以阻止花鍵軸旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)棘輪型花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)的實(shí)施例中，電機(jī)，例如通過(guò)齒輪裝置，驅(qū)動(dòng)輸出軸。一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤和一個(gè)從動(dòng)盤設(shè)置在花鍵軸、電機(jī)輸出軸或齒輪裝置內(nèi)的某一個(gè)位置上，并且在有限弧度范圍內(nèi)它們可以互相相對(duì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這兩個(gè)盤對(duì)齊于弧度的中心時(shí)，一個(gè)由彈簧偏置的棘輪銷，例如一個(gè)錐銷或球從上述盤之一(第一盤)延伸進(jìn)入另一個(gè)盤(第二盤)的槽中。鎖銷徑向朝外推棘爪使其與旋轉(zhuǎn)固定于殼體的棘輪的齒嚙合。棘爪與花鍵軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)嚙合。這樣，花鍵軸旋轉(zhuǎn)固定于殼體。然而，當(dāng)電機(jī)在任一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一盤相對(duì)于第二盤轉(zhuǎn)動(dòng)兩盤之間的二分之一角行程。因?yàn)榈谝槐P帶有棘輪銷，這就強(qiáng)迫棘輪銷克服彈簧力從第二盤槽中出來(lái)，從棘輪釋放棘爪且因此從殼體旋轉(zhuǎn)釋放花鍵軸。由電機(jī)帶動(dòng)的第一板的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)第二板，由此驅(qū)動(dòng)輸出軸。
在另一個(gè)棘輪型實(shí)施例中，棘輪環(huán)旋轉(zhuǎn)固定于殼體。棘爪盤與花鍵軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)嚙合，并且有兩個(gè)棘爪樞軸連接于棘爪盤并被彈簧向外偏置，以便棘爪嚙合棘輪齒。棘爪這樣設(shè)置以至如果花鍵軸在一個(gè)方向施加旋轉(zhuǎn)力于盤，第一棘爪在棘輪齒中制動(dòng)以阻止花鍵軸旋轉(zhuǎn)；當(dāng)花鍵軸在另一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，另一棘爪制動(dòng)。
電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤，驅(qū)動(dòng)盤相對(duì)于棘爪盤在有限的弧度范圍內(nèi)可旋轉(zhuǎn)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)該弧度時(shí)，就把阻擋棘爪盤在驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)的棘爪脫開。這樣，在弧度的末端，驅(qū)動(dòng)盤嚙合和旋轉(zhuǎn)棘爪盤且因此旋轉(zhuǎn)花鍵軸。
參見圖10，卡盤310包括一個(gè)主體312，一個(gè)螺母314，一個(gè)前套316，一組爪318，和一個(gè)后套320。后套320包括沿其后部外表面的一些縱向肋，它們被在離合器環(huán)508的內(nèi)表面上的縱向槽所容納，因而將套320旋轉(zhuǎn)鎖定于環(huán)508。如下面將更詳細(xì)地描述，操作者可以旋轉(zhuǎn)環(huán)508以調(diào)節(jié)電機(jī)施加于工具的最大扭矩，該工具由卡盤所夾持。然而，在運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的摩擦力足以保持住環(huán)508。這樣，在運(yùn)行時(shí)，環(huán)508相對(duì)于驅(qū)動(dòng)器可保持住后套320。應(yīng)理解到，各種結(jié)構(gòu)的卡盤和齒輪箱可以使用在本發(fā)明中，并且任何合適的方法可用于保持后套于驅(qū)動(dòng)器殼。
參見圖11A，主體312包括一個(gè)端部或前部322和一個(gè)尾部或后部324。一個(gè)軸向孔326界定在主體的端部322，并且包括一組可滑動(dòng)地容納爪318的通道328。通道328相對(duì)于卡盤軸線331有一角度并且在軸向孔326內(nèi)或稍向前處以共同點(diǎn)相交。主體312界定了一個(gè)推力軸承環(huán)338，通道的一部分穿過(guò)環(huán)338。一個(gè)軸承裝置340設(shè)置在軸承環(huán)338和螺母314的軸向后端表面之間。
每個(gè)爪318界定了一個(gè)工具嚙合表面319和在相反面上的螺紋321。螺母314通常是圓柱形的并且包括在螺母的后端界定的螺紋315，螺紋與爪嚙合并在它們的各自通道328內(nèi)螺旋地驅(qū)動(dòng)爪。最好使用三個(gè)爪，每個(gè)爪與它的相鄰的爪以近似120°分開。
如圖11A所示，主體的尾部324包括軸向向后延伸的花鍵軸部分330?；ㄦI軸部分330在它的尾端界定了一組徑向鍵332，用于嚙合界定在鎖緊凸輪336(圖11B)內(nèi)的對(duì)應(yīng)的槽334，凸輪設(shè)置在齒輪箱內(nèi)。花鍵軸部分330包括一個(gè)界定在花鍵332軸向前部的環(huán)槽600。
如圖10所示，主體端部322容納一個(gè)在344處螺旋擰到主體上的端件342。應(yīng)理解到，端件342可以通過(guò)任何適合的方式連接到主體312，像圖11A所示的壓緊配合，在那里端部322界定了一個(gè)沒有螺紋的平滑的圓柱形表面。端件342包括對(duì)置的平表面346。
一個(gè)墊圈形灰塵保護(hù)環(huán)350設(shè)置在界定于端件342的內(nèi)表面348內(nèi)的一個(gè)環(huán)形槽內(nèi)。防塵環(huán)350例如由一種彈性或其他柔性材料制造，并且密閉地圍繞著容納在軸向孔326內(nèi)的工具桿，以覆蓋工具桿和端件表面350之間的間隙。
前套316包括一個(gè)在它的軸向前端的環(huán)形凸起352，它容納設(shè)置在端件342和套316之間的軸承裝置354。這樣，前套316相對(duì)于主體312可以旋轉(zhuǎn)，并且阻止后套320相對(duì)于主體的軸向向前方向的移動(dòng)。端件342通過(guò)端件342的后軸向端面345和螺母314的前軸向端面347之間的嚙合，也保持螺母314阻止其相對(duì)于主體31 2軸向向前方向的移動(dòng)。這樣，螺母314相對(duì)于主體可旋轉(zhuǎn)地軸向夾持在主體。應(yīng)當(dāng)理解螺母的前部分，包括螺母314的前端面347，能被位于螺母和端件向后的軸向端面345之間的單獨(dú)的圓柱形隔離物所替換。
如圖11A所示，前套316包括一組交替的淺和深凹槽356和358，凹槽界定在套的軸向向后的端表面上。一個(gè)耐磨環(huán)357可以設(shè)置在前套316和推力環(huán)362之間，它界定了對(duì)應(yīng)于套316凹槽的凹槽356和358。設(shè)置在后套320內(nèi)的彈簧360向前推壓一個(gè)推力環(huán)362，以便從環(huán)362向外延伸的花鍵366的前端通過(guò)環(huán)357嚙合前套316。后套320包括一組在它的內(nèi)周面上軸向延伸的槽364，該槽可滑動(dòng)地容納花鍵366，以便推力環(huán)相對(duì)于后套320旋轉(zhuǎn)固定并且可以軸向移動(dòng)。
螺母314包括從螺母的軸向向后的端表面376向后延伸的齒374。齒之間的間隙用372表示。螺母齒374界定了一個(gè)斜側(cè)表面378。在圖示的實(shí)施例中，使用三個(gè)推力環(huán)花鍵366，三個(gè)螺母齒374，和三個(gè)推力環(huán)齒368。
推力環(huán)362包括一個(gè)于花鍵366徑向內(nèi)側(cè)設(shè)置的前端面370。一組齒368從該前端面向前延伸。在一個(gè)壓緊模式中，其中套316旋轉(zhuǎn)以便花鍵366容納在深槽358中，彈簧360向前推壓推力環(huán)，以便齒368容納在間隙372中。當(dāng)操作者驅(qū)動(dòng)電機(jī)以使主體312圍繞著卡盤軸線331旋轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦力引起主體312、爪318和螺母314一起旋轉(zhuǎn)，直到在螺母齒374上的斜表面378貼靠在推力環(huán)齒368的斜表面380上。由于推力環(huán)362旋轉(zhuǎn)地夾持于后套320，推力環(huán)阻止螺母的旋轉(zhuǎn)，主體312的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)引起主體和螺母的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，以使爪312在通道328內(nèi)前進(jìn)或后退。因此，無(wú)需握住卡盤就可以通過(guò)鉆具的啟動(dòng)來(lái)打開和關(guān)閉卡盤。
當(dāng)卡盤達(dá)到完全關(guān)閉位置時(shí)，例如當(dāng)爪已經(jīng)關(guān)閉在工具桿上且不能在通道328內(nèi)繼續(xù)軸向移動(dòng)時(shí)，螺母和爪的螺紋楔入在一起。當(dāng)推力環(huán)362和螺母314之間的旋轉(zhuǎn)力克服了彈簧360施加的推壓力時(shí)，斜齒表面378和380使推力環(huán)齒能夠軸向向后滑動(dòng)，且繞過(guò)螺母齒374進(jìn)入相鄰的間隙372。主體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)直到推力環(huán)齒表面380嚙合下一組螺母齒表面378。如果操作者繼續(xù)啟動(dòng)鉆具電機(jī)，旋轉(zhuǎn)力將再次克服彈簧360的軸向力，并且齒374和368將再次互相跨越。這提供了一個(gè)重復(fù)壓緊，其進(jìn)一步擰緊螺母到爪上，并且產(chǎn)生一個(gè)聲音來(lái)提示操作者卡盤在完全關(guān)閉位置。
應(yīng)理解，斜側(cè)表面378、380和與卡盤軸線331相重合的平面之間的角度可以改變，并且這個(gè)變化將影響作用在推力環(huán)和螺母之間的壓緊力。例如，如果上面描述的角度是小的，推力環(huán)362和螺母314之間需要一個(gè)比角度較大時(shí)還大的力去軸向向后移動(dòng)推力環(huán)以抵抗彈簧360。
在正常的操作模式中，前套相對(duì)于后套320旋轉(zhuǎn)以致推力環(huán)花鍵366嚙合淺槽356。在這種構(gòu)形中，保持推力環(huán)齒368軸向與螺紋齒374脫離嚙合。這樣，當(dāng)操作者驅(qū)動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)卡盤體時(shí)，螺母314在不壓緊推力環(huán)362情況下和主體312一起旋轉(zhuǎn)。
如圖15所示，推力環(huán)362可以包括從推力環(huán)軸向向前延伸進(jìn)入前套316界定的環(huán)形凹槽365中的銷363。環(huán)形凹槽365通過(guò)一個(gè)近似60°的弧延伸，并且，銷363和環(huán)槽365允許前套在花鍵366容納在深槽358的第一位置、和花鍵366容納在淺槽356的第二位置之間旋轉(zhuǎn)。這樣前套僅在壓緊位置和常規(guī)位置之間旋轉(zhuǎn)。
如圖10和11A所示，螺母314可以包括在螺母314的軸向前端表面384上的一系列間隙382，這些間隙通過(guò)螺母的周面延伸。前套316可以包括用于接受柱形銷388的徑向孔386。操作者能通過(guò)孔386插入一個(gè)長(zhǎng)銷388并且與螺母間隙382嚙合，以旋轉(zhuǎn)鎖定螺母314和套316。然后，操作者就可以用下述兩種方式來(lái)使螺母相對(duì)于主體312轉(zhuǎn)動(dòng)，一是用銷388保持螺母不動(dòng)而驅(qū)動(dòng)鉆具電機(jī)使主體312轉(zhuǎn)動(dòng)；另一是握住平表面346以便旋轉(zhuǎn)固定住主體而通過(guò)銷388轉(zhuǎn)動(dòng)螺母。
參見圖12，根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的卡盤/齒輪箱組件，包括一個(gè)主體412，一個(gè)螺母414，一個(gè)套416，和一組爪418。主體412包括一個(gè)端部或前部422和一個(gè)尾部或后部424。尾部424雖然未完全圖示出其延伸進(jìn)入齒輪箱裝置處之后的部分，但其構(gòu)形相似于圖10-11A的尾部分，并且能以類似方式在鉆具的齒輪箱內(nèi)被鎖緊凸輪336容納。一個(gè)軸向孔426被界定在主體的端部422并且包括一組通道428，它們相對(duì)于卡盤軸線成一角度并且相交于卡盤體前方的共同點(diǎn)。像該技術(shù)中應(yīng)該理解的，圖10-11A的主體312和圖12中的主體412可由鋼棒材料或任何其他合適的材料制成。
卡盤/齒輪箱組件410包括與相鄰的爪以近似120°的弧度分開的三個(gè)爪。每個(gè)爪418有大致平行于卡盤軸線的工具嚙合表面419，和一個(gè)界定在爪的相反端的爪端部分440。
一個(gè)導(dǎo)向環(huán)444壓在主體前部422上，并且如下面詳細(xì)討論的，保持爪418在通道428內(nèi)對(duì)齊排列。導(dǎo)向環(huán)包括一個(gè)高出部分，它界定了一個(gè)容納軸承裝置450的軸向的前部端面突緣448。軸承裝置可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)，例如，像美國(guó)專利5,348,318所描述的。軸承裝置450從前套416向主體412傳遞向后的軸向力，同時(shí)允許前套和主體之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
在主體412的前端處，端部422容納一個(gè)端件452，用于阻止前套416相對(duì)于主體的向前的軸向移動(dòng)。端件452包括突出物456，它容納在導(dǎo)向環(huán)444的環(huán)槽458內(nèi)以保持端件就位。另外，端件452可以被壓在導(dǎo)向環(huán)444上或以任何其他合適的方式連接。此外，一個(gè)嚙合環(huán)或其他合適的機(jī)構(gòu)可被用于軸向阻擋前套。導(dǎo)向環(huán)通過(guò)軸承裝置450阻止前套在主體上向后的軸向移動(dòng)。
套316和416的外周表面可以是壓花的或可以帶有縱向肋或其他突起，以使操作者牢固地握住它。該套可以由結(jié)構(gòu)性塑料制造，例如，聚碳酸脂，充填的聚丙烯，如充填了玻璃的聚丙烯，或結(jié)構(gòu)性塑料材料的混合物。其他復(fù)合材料，例如，充填了石墨的聚合體在一定情況下也是適合的。此外，套可由合適的金屬制成，例如鋼。象本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠意識(shí)到的，制造卡盤的材料將取決于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的最終使用情況，上面所述僅僅以例子的方式提及。
套416的內(nèi)表面460界定了一個(gè)內(nèi)螺紋462。該螺紋是一個(gè)沿套416長(zhǎng)度的8-節(jié)距構(gòu)形的改形的方形螺紋。應(yīng)理解到，任何合適的螺紋形狀可被使用，例如，包括一個(gè)改形的鋸齒螺紋。
螺母414圍繞主體412軸向可移動(dòng)地設(shè)置，并且界定了一個(gè)圍繞外周表面466延伸的一個(gè)外螺紋464。螺母的螺紋464有與套的螺紋462同樣的節(jié)距，以便當(dāng)螺紋464被螺紋462容納時(shí)，套416與主體412之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)就可以相對(duì)于套和主體軸向移動(dòng)螺母414。
螺母414包括三個(gè)等角度分開的槽468，它們軸向延伸穿過(guò)螺母且容納爪418的各個(gè)端部分440。。每一個(gè)爪端部通常有一個(gè)與它的槽的截面對(duì)應(yīng)的矩形的橫截面，以至槽可滑動(dòng)地容納爪的端部而阻止爪圍繞著爪的軸線旋轉(zhuǎn)。
每個(gè)爪端部分440界定了一個(gè)通常徑向向內(nèi)延伸到端部分的槽474，它平行于直接抵靠著螺母的從爪端部任一側(cè)延伸的肩470。爪端部440延伸穿過(guò)螺母槽468，以便槽474位于螺母414的平后端面的后面且與其平行。每個(gè)槽474容納一個(gè)夾緊盤簧476，以便爪相對(duì)于螺母414軸向保持在夾緊盤簧和爪的肩部470之間。夾緊盤簧可以包括如圖所示的盤簧或任何其他合適的結(jié)構(gòu)，例如，可膨脹的聚合物卡圈。
爪通過(guò)槽旋轉(zhuǎn)固定到螺母。由于爪阻止螺母相對(duì)于主體旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺母外螺紋464和前套內(nèi)螺紋462的共同作用，套416相對(duì)于主體412的旋轉(zhuǎn)軸向相對(duì)于主體移動(dòng)螺母414。根據(jù)套的旋轉(zhuǎn)方向，螺母在主體上向前或向后移動(dòng)并且支撐在爪的肩部470或夾緊彈簧兩者任一個(gè)上，以便在通道428內(nèi)軸向移動(dòng)爪418到打開或關(guān)閉位置。
夾緊盤簧476還幫助爪保持在通道428內(nèi)的對(duì)齊排列位置。特別地，當(dāng)爪418朝著端部422軸向向前推進(jìn)時(shí)，爪外表面478趨于推靠在界定于通道428外緣的一個(gè)邊緣480上。假定導(dǎo)向環(huán)444不存在，爪就有可能在該邊緣上樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)爪工具嚙合表面419徑向向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以及端部440徑向向外運(yùn)動(dòng)。然而，夾緊盤簧在通道的后面提供了一個(gè)徑向向內(nèi)的力。這就偏置爪的外表面478抵靠于通道的徑向內(nèi)表面，并且阻止爪在邊緣480處的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，導(dǎo)向環(huán)344包括截錐形內(nèi)周表面482，它從通道428向后延伸導(dǎo)引爪，因而也阻止爪在邊緣480后面樞軸朝外轉(zhuǎn)動(dòng)。
應(yīng)理解到，任何適合的機(jī)構(gòu)可用于在爪通道內(nèi)軸向夾持爪。例如，夾緊盤簧可以被圍繞爪端440的在螺母414后面的環(huán)形環(huán)替換。它可以包括三個(gè)沿周向而且徑向向內(nèi)延伸的彈簧臂。每個(gè)臂界定了一個(gè)徑向向內(nèi)偏離的遠(yuǎn)端，并且它容納在后爪端440內(nèi)各自的槽474中。由于彈簧臂的徑向向內(nèi)偏置，當(dāng)爪向前移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，彈簧臂遠(yuǎn)端徑向向內(nèi)移動(dòng)時(shí)保持與爪端接觸。
如圖10和12所示的，應(yīng)當(dāng)理解，各種卡盤可與本發(fā)明結(jié)合使用，并且圖示的實(shí)施例僅是一些例子并不限制本發(fā)明。
如上面討論的，卡盤通過(guò)螺母的驅(qū)動(dòng)打開和關(guān)閉，例如，通過(guò)套416(圖12)或螺母314(圖10)相對(duì)于主體的旋轉(zhuǎn)，以便例如包括圖10所示的爪318的夾持器徑向地離開主體的軸向孔，或朝向主體的軸向孔移動(dòng)。然而，在有套的卡盤里，能相對(duì)于主體手動(dòng)旋轉(zhuǎn)前套以移動(dòng)螺母，但是套的旋轉(zhuǎn)也使驅(qū)動(dòng)花鍵軸的旋轉(zhuǎn)。因此，可提供花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)以便當(dāng)旋轉(zhuǎn)力而不是電機(jī)力提供給花鍵軸時(shí)，花鍵軸旋轉(zhuǎn)固定到鉆具殼體。這樣，當(dāng)操作者旋轉(zhuǎn)套時(shí)，施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)力于花鍵軸，花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)鎖住花鍵軸，因此套相對(duì)于花鍵軸和卡盤體旋轉(zhuǎn)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)各種花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)應(yīng)能理解，并且也應(yīng)理解任何合適的這種機(jī)構(gòu)都包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。圖11A-11C提供了一個(gè)在齒輪裝置500內(nèi)的范例的花鍵軸鎖定裝置。參見圖11C，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)電機(jī)小齒輪522，小齒輪延伸穿過(guò)安裝于電機(jī)的電機(jī)間隔器524和墊圈526的中心孔。電機(jī)小齒輪522延伸到三個(gè)后行星齒輪528之間并且驅(qū)動(dòng)它們，行星齒輪在齒環(huán)530內(nèi)旋轉(zhuǎn)且與其嚙合。齒環(huán)530包括容納在后齒輪殼體536的槽534(圖11B)內(nèi)的花鍵532，這樣，齒環(huán)530便旋轉(zhuǎn)固定于后齒輪殼體。后齒輪殼體536通過(guò)螺栓540固定于前齒輪殼體538，螺栓延伸穿過(guò)在突出物542上的孔，并且被由前殼體的突出物545內(nèi)界定的孔容納。這樣，齒輪殼體相對(duì)于電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器殼體旋轉(zhuǎn)地固定。
每一個(gè)后行星齒輪528通過(guò)延伸穿過(guò)行星齒輪的各自的銷548而固定于后太陽(yáng)齒輪盤546。這樣，當(dāng)電機(jī)小齒輪522旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)后行星齒輪528時(shí)，行星齒輪圍繞著齒環(huán)530的內(nèi)齒周529轉(zhuǎn)動(dòng)，因而，旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)齒輪盤546。這樣就旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)一個(gè)從后太陽(yáng)齒輪盤546軸向向前延伸的小齒輪550。
三個(gè)中間行星齒輪552圍繞小齒輪550設(shè)置，以便行星齒輪齒與小齒輪550的齒相互嚙合。每個(gè)中間行星齒輪齒552通過(guò)延伸穿過(guò)行星齒輪的各自的銷556連接于中間太陽(yáng)齒輪盤554(圖11B)。因此，當(dāng)行星齒輪圍繞著小齒輪軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，中間太陽(yáng)齒輪盤554和中間行星齒輪552一起旋轉(zhuǎn)。
特別地參見圖11B，中間太陽(yáng)齒輪盤554抵靠著一個(gè)墊圈560容納在離合器齒環(huán)558內(nèi)，以便小齒輪562延伸進(jìn)入齒環(huán)558而在齒環(huán)齒564內(nèi)。如下面描述的，離合器齒環(huán)558是一個(gè)可調(diào)節(jié)的離合器機(jī)構(gòu)的整體組成部分，并且旋轉(zhuǎn)地夾持在齒輪箱殼體。三個(gè)前行星齒輪566設(shè)置在小齒輪562和離合器齒環(huán)558之間，以便行星齒輪的齒與齒564及小齒輪的齒562相互嚙合。由于離合器齒環(huán)558旋轉(zhuǎn)地保持于齒輪箱殼體，因此，中間太陽(yáng)齒輪盤554和小齒輪562的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)前行星齒輪566圍繞著小齒輪軸線運(yùn)動(dòng)。
每個(gè)前行星齒輪566通過(guò)延伸穿過(guò)行星齒輪的各自的銷570連接到托架568。因此，當(dāng)前部行星齒輪圍繞著花鍵軸被太陽(yáng)齒輪盤554和小齒輪562驅(qū)動(dòng)時(shí)，這些行星齒輪旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)托架568。
托架568包括三個(gè)軸向向前的端面弧形部分572。三個(gè)界定在弧形部分572之間的間隙574分別容納著各自的鎖緊輥576。鎖緊凸輪336容納在弧形部分572內(nèi)并且與弧形部分對(duì)齊，以便界定在鎖緊凸輪外周面的平面648與托架568上的間隙574徑向?qū)R排列。這樣，鎖緊輥576設(shè)置在平面580和鎖緊環(huán)588的內(nèi)周面586之間，托架568和鎖緊凸輪336容納在鎖緊環(huán)588內(nèi)。該鎖緊凸輪的外表面也界定了槽580，該槽容納著從弧形部分572徑向向內(nèi)延伸的擋塊650。一個(gè)間隔墊圈582位于小齒輪562和鎖緊凸輪336之間，并且包括三個(gè)在鎖緊凸輪和托架568之間延伸的指狀物584。
如上面提到的，鎖緊凸輪336包括一個(gè)中心孔，它界定了用于接納花鍵332的徑向延伸槽334。這樣，卡盤體旋轉(zhuǎn)固定于鎖緊凸輪。主體/花鍵軸312通過(guò)軸承595在齒輪箱內(nèi)對(duì)中，軸承容納在前齒輪殼體538的中心孔596的前端。一個(gè)C形卡圈598容納在主體尾部的槽600內(nèi)(圖11A)，用于在軸向朝前的方向固定花鍵軸，抵靠保持在前齒輪殼538內(nèi)的墊圈602和襯套604。
當(dāng)組裝時(shí)，主體/花鍵軸312的花鍵軸端330延伸進(jìn)入鎖緊凸輪336和托架568中。一個(gè)銷606從太陽(yáng)齒輪盤554的小齒輪562軸向向前延伸，并且被一個(gè)界定在主體后端部分330后部的軸向孔(未示)容納，因而使太陽(yáng)齒輪盤對(duì)中。
離合器齒環(huán)558通過(guò)離合器機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地保持在前齒輪殼體538內(nèi)，離合器機(jī)構(gòu)包括離合器環(huán)508，離合器螺母622，盤簧620，墊圈618，幾對(duì)球體612和圓柱體611。離合器螺母622包括在其內(nèi)周面上的螺紋621，它嚙合于界定在前齒輪殼體538的延伸部624上的螺紋539，以便離合器螺母相對(duì)于前齒輪殼體538的旋轉(zhuǎn)，使離合器螺母622相對(duì)于前齒輪殼體做軸向移動(dòng)。
齒環(huán)558包括一個(gè)前端面608，它界定了一個(gè)有斜側(cè)表面的軸向向前的延伸部610。前端面608延伸超過(guò)托架568和鎖環(huán)588的后部分，以便前端面608毗鄰前齒輪殼體538的內(nèi)表面(未示)，孔614穿過(guò)該表面延伸。該內(nèi)表面界定了對(duì)應(yīng)于鎖緊環(huán)588上的花鍵609和間隙616的槽(未示)，以便前齒輪殼體538的內(nèi)表面容納并相對(duì)于齒輪殼體旋轉(zhuǎn)固定鎖環(huán)588。
每對(duì)圓柱體611和球體612延伸進(jìn)入前齒輪殼體538的一個(gè)孔614內(nèi)，以便球體612貼靠于離合器齒環(huán)558的前端面608。圓柱體611和球體612由通過(guò)盤簧620壓靠在齒輪殼體538上的墊圈618保持就位。當(dāng)離合器螺母622在前齒輪殼體的延伸部624上移動(dòng)時(shí)，盤簧壓力由離合器螺母622來(lái)調(diào)節(jié)。離合器螺母622包括容納在離合器環(huán)508的各個(gè)槽627(圖10)內(nèi)的徑向延伸部626。這樣，離合器環(huán)508的旋轉(zhuǎn)在齒輪殼體延伸部624上軸向向前和向后移動(dòng)離合器螺母622，以松開和壓緊彈簧620，因而，控制著由球體61 2施加于離合器齒環(huán)前端面608上的壓力。
使球體612抵靠著離合器齒環(huán)558的前端面，連同向前延伸部610的斜側(cè)表面一起，形成一個(gè)離合器，它決定了主體/花鍵軸312可以施加于工件的最大旋轉(zhuǎn)力。如上面討論的，主體312被托架568旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，托架568通過(guò)驅(qū)動(dòng)擋塊650和間隙580旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪336。托架568又被前行星齒輪566旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。當(dāng)小齒輪562旋轉(zhuǎn)時(shí)，小齒輪562和前行星齒輪566轉(zhuǎn)動(dòng)離合器齒環(huán)558，直到延伸部610的斜側(cè)表面靠住球體612。在該點(diǎn)，球體612相對(duì)于前齒輪殼體旋轉(zhuǎn)地保持住離合器齒環(huán)558，并且前行星齒輪566開始圍繞花鍵軸的軸線沿著離合器齒環(huán)的齒564旋轉(zhuǎn)，因而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)托架568和主體312。如果保持在卡盤上的工具與工件相嚙合以至阻止花鍵軸的旋轉(zhuǎn)，這個(gè)阻力通過(guò)花鍵軸330和托架568傳遞回來(lái)，因此行星齒輪566圍繞花鍵軸的旋轉(zhuǎn)也受阻。當(dāng)該阻力達(dá)到足夠的水平時(shí)，行星齒輪566停止圍繞花鍵軸軸線的旋轉(zhuǎn)。然而，由于小齒輪562還在驅(qū)動(dòng)行星齒輪566，行星齒輪圍繞著它們各自的銷570旋轉(zhuǎn)。這引起離合器齒環(huán)558相對(duì)于前齒輪殼體538旋轉(zhuǎn)，以使延伸部610的斜側(cè)表面推動(dòng)球體612和圓柱體611軸向向前，克服墊圈618和盤簧620的壓力。當(dāng)離合器齒環(huán)558相對(duì)于前齒輪殼體538旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧620的偏移產(chǎn)生出咔嗒聲，提醒操作者花鍵軸不再旋轉(zhuǎn)?；ㄦI軸啟動(dòng)離合器所需的旋轉(zhuǎn)阻力數(shù)值，由彈簧620的壓縮力和延伸部610的斜側(cè)邊的角度來(lái)決定。
齒輪裝置這樣構(gòu)成對(duì)于電機(jī)小齒輪522給定的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)說(shuō)，花鍵軸能夠以任意兩個(gè)速度之一旋轉(zhuǎn)。如上面詳細(xì)討論的，托架568旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)成一體的花鍵軸體312，并且中間太陽(yáng)齒輪盤554通過(guò)小齒輪562、前行星齒輪566和離合器齒環(huán)558旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)托架568。在另一端，電機(jī)小齒輪552通過(guò)后行星齒輪528和齒環(huán)530旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)齒輪盤546。后太陽(yáng)齒輪盤546和中間太陽(yáng)齒輪盤554之間的旋轉(zhuǎn)力的傳遞則取決于可調(diào)節(jié)的齒環(huán)630的軸向位置。
一個(gè)移動(dòng)臂636圍繞著后齒輪殼體536的外部延伸，以便移動(dòng)臂的端部延伸穿過(guò)后齒輪殼的槽口638，并進(jìn)入圍繞著齒環(huán)630后外表面延伸的環(huán)形槽640中。一個(gè)樞軸桿臂642圍繞著后齒輪殼體536設(shè)置并且連接于移動(dòng)臂636，以便桿臂圍繞著與齒輪殼體嚙合的銷644的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使可調(diào)節(jié)的齒環(huán)630相對(duì)于花鍵軸做軸向移動(dòng)。一個(gè)開關(guān)鈕643與桿臂642嚙合地設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器殼體308上，以便開關(guān)鈕相對(duì)于驅(qū)動(dòng)器殼體的軸向移動(dòng)引起桿臂樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)可調(diào)節(jié)的齒環(huán)。
可調(diào)節(jié)齒環(huán)630在前面的軸向位置時(shí)，圍繞著齒環(huán)前部外周面界定的齒632，相互嚙合于圍繞著后齒輪殼體536的內(nèi)周面界定的齒634，以使可調(diào)節(jié)的齒環(huán)旋轉(zhuǎn)固定于后齒輪殼體。此外，圍繞可調(diào)節(jié)齒環(huán)630內(nèi)部界定的齒544相互嚙合于中間行星齒輪552的齒。這樣，當(dāng)電機(jī)小齒輪522旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)齒輪盤546時(shí)，小齒輪550驅(qū)區(qū)動(dòng)中間行星齒輪552，以便它們沿著可調(diào)節(jié)齒環(huán)630的齒544圍繞著花鍵軸軸線旋轉(zhuǎn)，因而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中間太陽(yáng)齒輪盤554和托架568。
當(dāng)桿臂642和移動(dòng)臂636向后移動(dòng)可調(diào)節(jié)齒環(huán)630到達(dá)它的第二軸向位置時(shí)，可調(diào)節(jié)齒環(huán)630上的齒632與后齒輪殼體536上的齒634脫離嚙合，以便可調(diào)節(jié)齒環(huán)相對(duì)于后齒輪殼體旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在，可調(diào)節(jié)齒環(huán)的齒544同時(shí)相互嚙合于中間行星齒輪552的齒以及圍繞著后太陽(yáng)齒輪盤546外周的齒646。因此，中間行星齒輪552和后太陽(yáng)齒輪盤546成一體地旋轉(zhuǎn)。這樣，中間太陽(yáng)齒輪盤554和后太陽(yáng)齒輪盤546以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，因而引起卡盤體312以較快的速度旋轉(zhuǎn)。
如上面描述的，只要電機(jī)通過(guò)電機(jī)小齒輪522提供旋轉(zhuǎn)力，旋轉(zhuǎn)力就可通過(guò)齒輪裝置傳遞。更具體地，托架擋塊650的斜寬度稍小于鎖緊凸輪間隙580的寬度，托架間隙574比鎖輥576寬。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)托架568時(shí)，托架相對(duì)于鎖緊凸輪稍稍旋轉(zhuǎn)，直到擋塊650嚙合槽580的側(cè)邊并且間隙574的側(cè)邊嚙合鎖緊輥。當(dāng)托架進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，擋塊650通過(guò)間隙580旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪。當(dāng)鎖緊凸輪336和托架568在鎖環(huán)588內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，間隙側(cè)邊652保持著鎖輥576在鎖緊凸輪的平面648上的位置。間隙的側(cè)邊652稍稍傾斜，以免鎖緊輥楔死在側(cè)邊652和鎖環(huán)588內(nèi)表面586之間。
如果電機(jī)未啟動(dòng)且花鍵軸旋轉(zhuǎn)，例如，參見圖12所示的實(shí)施例，通過(guò)套41 6的旋轉(zhuǎn)來(lái)打開或關(guān)閉卡盤，花鍵軸相對(duì)于托架568旋轉(zhuǎn)鎖緊凸輪336。當(dāng)鎖輥在平面648上時(shí)，在鎖輥576和鎖環(huán)內(nèi)表面586之間有一個(gè)小間隙。然而，當(dāng)鎖緊凸輪336相對(duì)于托架568在任意方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖輥576沿平面648向上滾動(dòng)并且抵靠住鎖環(huán)內(nèi)表面586，阻止鎖緊凸輪進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而阻止花鍵軸進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
如上面討論的，應(yīng)理解到，各種合適的花鍵軸鎖定裝置可以使用在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)可以設(shè)置在齒輪裝置的任意一側(cè)。因此，盡管在圖示的實(shí)施例中鎖定凸輪是通過(guò)直接連接于花鍵軸而旋轉(zhuǎn)地嚙合驅(qū)動(dòng)花鍵軸，凸輪也可以通過(guò)齒輪裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)花鍵軸。在這樣的一個(gè)實(shí)施例里，驅(qū)動(dòng)盤(圖11B所示實(shí)施例中的托架568)可以直接連接于電機(jī)輸出軸。
在另一個(gè)實(shí)施例中，圖11B托架的三個(gè)弧形部分572被托架端面上互相相隔的兩個(gè)弧形部分替換。每個(gè)弧形部分界定了一個(gè)安置鎖緊凸輪的間隙，以及一個(gè)與每個(gè)間隙近似90度偏置的凹口。鎖緊凸輪336界定了兩個(gè)在托架弧形部分內(nèi)的通常是圓形的外周表面，每個(gè)外周表面包括一個(gè)下面所述的突出部。平面界定在鎖緊凸輪的相對(duì)兩側(cè)并且與鎖緊輥對(duì)齊，以便鎖輥位于平面和鎖環(huán)588的內(nèi)表面586之間。兩個(gè)通常是楔形的突出部從鎖緊凸輪的相對(duì)側(cè)徑向向外延伸，并且具有大致徑向地與鎖緊凸輪對(duì)齊的斜側(cè)邊。突出部與平面近似偏置90度，并且延伸進(jìn)入托架弧形部分上的凹口中。
突出部的斜寬度稍小于托架弧形部分上的凹口的寬度，并且托架的間隙比鎖輥寬。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)托架568(圖11B)時(shí)，托架相對(duì)于鎖緊凸輪稍稍旋轉(zhuǎn)，直到托架弧形部分，或擋塊，嚙合鎖緊凸輪突出部，托架間隙的側(cè)邊嚙合鎖緊輥。當(dāng)托架進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，托架通過(guò)突出部旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鎖緊凸輪，并且當(dāng)鎖緊凸輪和托架在鎖環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，間隙的側(cè)邊保持著鎖輥在平面上就位。托架間隙的側(cè)邊稍稍帶有角度，以使鎖輥免于楔死在側(cè)邊和鎖環(huán)內(nèi)表面586之間。
如果電機(jī)不啟動(dòng)，而且花鍵軸從它的遠(yuǎn)端被旋轉(zhuǎn)，花鍵軸相對(duì)于托架旋轉(zhuǎn)鎖緊凸輪。當(dāng)鎖輥在平面上時(shí)，鎖輥和鎖環(huán)內(nèi)表面之間有一個(gè)小間隙。當(dāng)鎖緊凸輪在任意方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，鎖輥沿平面向上滾動(dòng)且抵靠住鎖環(huán)內(nèi)表面，以阻止鎖緊凸輪和花鍵軸相對(duì)于鎖環(huán)和殼體的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
此外，外部啟動(dòng)的和棘輪型的花鍵軸鎖定機(jī)構(gòu)可以和上面討論的凸輪型鎖定機(jī)構(gòu)結(jié)合使用或替換它。例如，鎖緊輥576，鎖環(huán)588和鎖緊凸輪336被去除，并且托架568通過(guò)一個(gè)花鍵連接裝置直接驅(qū)動(dòng)花鍵軸，可以設(shè)置一個(gè)在花鍵軸附近的延伸穿過(guò)鉆具殼體的銷，設(shè)置在殼體上的彈簧偏壓銷離開花鍵軸，花鍵軸包括毗鄰銷內(nèi)端的鍵槽。當(dāng)鍵槽和銷對(duì)齊時(shí)，操作者施壓于銷，鍵槽容納銷以阻止花鍵軸的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)花鍵軸被鎖住時(shí)，銷的驅(qū)動(dòng)也使電機(jī)與它的動(dòng)力源脫開，以阻止電機(jī)的啟動(dòng)。此外，銷可以直接嚙合花鍵軸或齒輪裝置，以阻止花鍵軸的旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解到，其他的棘輪或非棘輪型鎖定機(jī)構(gòu)也可被使用。
當(dāng)如圖10所示組裝時(shí)，卡盤和齒輪裝置形成一個(gè)組件，可以容易地將它裝入鉆具或其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器內(nèi)。鉆具殼體可由兩個(gè)半殼體形成，以使電機(jī)和卡盤/齒輪裝置組件可一起放在第一個(gè)半殼體內(nèi)，然后第二個(gè)半殼體可連接于第一個(gè)半殼體以保持電機(jī)和組件在一起。如圖13所示，后行星齒輪528圍繞著卡盤軸線331設(shè)置在后齒輪殼體536的后端。在組裝鉆具殼體308之前，卡盤/齒輪組件裝上電機(jī)，以使電機(jī)小齒輪522和后行星齒輪嚙合地容納在齒輪殼體500內(nèi)，然后鉆殼的第二半殼體連接于第一半殼體，以便安置一個(gè)圍繞著環(huán)508后端的環(huán)形脊(圖10)在圍繞鉆殼體前端內(nèi)周面的環(huán)形槽內(nèi)，因此，使組件相對(duì)于電機(jī)和鉆殼體保持就位。
卡盤/齒輪裝置組件可以由任何合適的方式安置于各種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)。例如，圖14所示的，后齒輪殼體元件536可以包括圍繞它的外周面界定的螺紋537。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器殼體308界定了圍繞它的前端的內(nèi)周面的內(nèi)螺紋(未示)。為了安置組件進(jìn)入殼體，組件的齒輪的端部插入到殼體的前開口中直到螺紋537嚙合殼體的內(nèi)螺紋。然后組件轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一，使螺紋互相嚙合以軸向地保持組件在殼體內(nèi)。這種安排允許不拆開動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器殼體的情況下安置和移去卡盤/齒輪裝置組件，因而，允許在單個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)有效地更換卡盤和齒輪裝置。
一個(gè)銷532在螺紋的后端設(shè)置在螺紋537內(nèi)。一個(gè)在齒輪殼體內(nèi)的彈簧徑向向外推動(dòng)銷532，以便一旦齒輪殼體完全螺旋進(jìn)入鉆殼體內(nèi)之后，銷532徑向向外移動(dòng)進(jìn)入界定在鉆殼體螺紋內(nèi)的孔中。這樣，銷532保持齒輪裝置500和驅(qū)動(dòng)器殼體308螺旋嚙合。
為了能夠?qū)⒖ūP/齒輪裝置組件移去，殼體308包括一個(gè)從殼體內(nèi)的孔中脫離銷532的機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)銷531往復(fù)地設(shè)置在孔內(nèi)并且從殼體向外延伸，以便可以由操作者推動(dòng)銷531。驅(qū)動(dòng)銷531施壓于銷532，使銷532從孔中移出，使得操作者可以從殼體上螺旋擰下齒輪裝置組件。銷531可設(shè)在驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)，以便位于孔內(nèi)的彈簧徑向向外偏置該銷。孔的外開口可被噴丸處理以?shī)A持住銷。當(dāng)嚙合時(shí)，銷532延伸進(jìn)入孔中彈簧內(nèi)。
盡管上面已經(jīng)描述了一個(gè)或多個(gè)較佳實(shí)施例，但應(yīng)該理解到，任何和所有與本發(fā)明等效的實(shí)施方案都包括在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。所描述的實(shí)施例僅是舉例表達(dá)并不是限制本發(fā)明。這樣，應(yīng)理解到，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，由于可做出多種改變。所以本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。因此，任何和所有可預(yù)料的落在所附權(quán)利要求書范圍和精神內(nèi)的實(shí)施例均包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1．一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)器殼體；一個(gè)設(shè)置在所述殼體內(nèi)的電機(jī)；一個(gè)花鍵軸，它具有對(duì)置所述電機(jī)的遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端中設(shè)有軸向孔一個(gè)運(yùn)行在所述電機(jī)和花鍵軸之間且安置在花鍵軸上的齒輪裝置，它相對(duì)于所述花鍵軸獨(dú)立地固定于驅(qū)動(dòng)器殼體，以便所述電機(jī)通過(guò)所述齒輪裝置旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述花鍵軸；一個(gè)與所述軸向孔相連地安置在所述花鍵軸內(nèi)的夾持器；和一個(gè)與所述夾持器操作相連地圍繞花鍵軸安置的驅(qū)動(dòng)器，以便所述驅(qū)動(dòng)器在關(guān)閉方向的啟動(dòng)徑向朝著所述孔的軸線移動(dòng)夾持器，并且所述驅(qū)動(dòng)器在打開方向的啟動(dòng)徑向離開所述軸線移動(dòng)夾持器。
2．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一個(gè)在所述花鍵軸和所述殼體之間的鎖定裝置，所述鎖定裝置被構(gòu)置成能夠克服施加于所述遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)力，相對(duì)于所述殼體旋轉(zhuǎn)固定所述花鍵軸。
3．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一個(gè)在所述花鍵軸和所述殼體之間的凸輪，以便由于施加于所述遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)力而通過(guò)凸輪驅(qū)動(dòng)所述花鍵軸到一個(gè)相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)固定的位置。
4．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)固定于所述殼體的鎖緊表面；一個(gè)與所述花鍵軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)嚙合的凸輪；一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤相對(duì)于所述電機(jī)設(shè)置，以便所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)盤，并且其相對(duì)于所述凸輪的設(shè)置可使所述驅(qū)動(dòng)盤在有限的弧度范圍內(nèi)相對(duì)于凸輪旋轉(zhuǎn)，且在所述弧度的任意端驅(qū)動(dòng)嚙合所述凸輪，和一個(gè)鎖輥設(shè)置在所述凸輪和所述鎖緊表面之間，其中所述凸輪和所述鎖緊表面隔開，以便當(dāng)相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)所述凸輪時(shí)，所述凸輪將鎖輥楔入到所述凸輪和所述鎖緊表面之間。
5．如權(quán)利要求4的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括多個(gè)所述的鎖輥。
6．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)固定于所述殼體的鎖緊表面，一個(gè)驅(qū)動(dòng)盤運(yùn)轉(zhuǎn)地相對(duì)于所述電機(jī)設(shè)置，以便所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)盤，一個(gè)凸輪與所述花鍵軸旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)嚙合，并且相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)盤在一個(gè)有限的弧度內(nèi)可旋轉(zhuǎn)，所述凸輪至少界定了一個(gè)平面，和一個(gè)鎖輥設(shè)置在所述平面和所述鎖緊表面之間，其中所述驅(qū)動(dòng)盤至少設(shè)置有兩個(gè)擋塊，以便所述鎖輥設(shè)置在兩個(gè)擋塊之間的比鎖輥寬的間隙內(nèi)，和當(dāng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)盤時(shí)，所述擋塊嚙合且旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述花鍵軸，并且保持所述鎖輥在所述平面就位，和其中所述凸輪與所述鎖緊表面隔開，以便所述凸輪相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)盤的旋轉(zhuǎn)使鎖輥沿所述平面向上移動(dòng)，并且將鎖輥楔入到所述鎖緊表面和所述平面之間。
7．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括用于克服施加于所述遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)力，相對(duì)于所述殼體旋轉(zhuǎn)地夾持所述花鍵軸的裝置。
8．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述花鍵軸包括多個(gè)形成在所述遠(yuǎn)端且與軸向孔交叉的成角度設(shè)置的通道，所述夾持器包括多個(gè)爪，所述每一單個(gè)的爪可滑動(dòng)地設(shè)置在所述通道之一內(nèi)，每個(gè)爪有一個(gè)形成在一側(cè)的爪表面，和所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)與所述爪驅(qū)動(dòng)嚙合的且圍繞所述花鍵軸遠(yuǎn)端軸向可移動(dòng)地設(shè)置的螺母，以便所述螺母相對(duì)于所述花鍵軸的軸向運(yùn)動(dòng)在所述通道內(nèi)移動(dòng)爪。
9．如權(quán)利要求8的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器包括圍繞所述花鍵軸可旋轉(zhuǎn)地安置的通常為圓柱形的套，并界定一個(gè)螺紋內(nèi)周面，其中所述螺母界定一個(gè)螺紋外周面，并且其中所述套的螺紋嚙合所述螺母的螺紋，以便所述套的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于花鍵軸遠(yuǎn)端軸向地驅(qū)動(dòng)螺母。
10．如權(quán)利要求9的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述螺母包括多個(gè)貫穿的槽，并且其中每個(gè)所述的爪延伸穿過(guò)各自的所述槽，以便所述爪使所述螺母相對(duì)于所述花鍵軸旋轉(zhuǎn)固定。
11．如權(quán)利要求8的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述螺母界定了至少局部徑向延伸的多個(gè)穿過(guò)所述螺母的槽，其中每一個(gè)所述的爪包括與各所述槽形狀一致的且容納在所述槽中的部分，以便所述爪相對(duì)于所述螺母徑向相互作用，而相對(duì)于所述螺母不能軸向向前移動(dòng)。
12．如權(quán)利要求8的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括一個(gè)相對(duì)于花鍵軸軸向相互作用地安置的爪導(dǎo)向器，并且它與所述螺母運(yùn)轉(zhuǎn)連接，以便所述螺母?jìng)鬟f向后的軸向力到所述爪導(dǎo)向器，和一個(gè)設(shè)置在所述爪導(dǎo)向器和所述花鍵軸之間的彈簧，以便所述彈簧作用一個(gè)軸向壓力于它們之間。
13．如權(quán)利要求9的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，包括一個(gè)相對(duì)于所述花鍵軸軸向相互作用安置的、并且相對(duì)于所述套軸向固定的爪導(dǎo)向器，其中所述的爪導(dǎo)向器向著所述通道的后方軸向延伸，并且與通道的徑向外緣對(duì)齊，和一個(gè)設(shè)置在所述爪導(dǎo)向器和所述花鍵軸之間的彈簧，以便所述彈簧作用一個(gè)軸向壓力于它們之間。
14．如權(quán)利要求1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述花鍵軸包括多個(gè)形成在所述遠(yuǎn)端且與軸向孔交叉的成角度設(shè)置的通道，所述夾持器包括多個(gè)爪，所述每一單個(gè)的爪可滑動(dòng)地設(shè)置在所述通道之一內(nèi)，每個(gè)所述爪有一個(gè)形成在其一側(cè)的爪表面和形成在其相對(duì)側(cè)的螺紋，和所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)相對(duì)于所述花鍵軸可旋轉(zhuǎn)地安置的螺母，且有螺紋嚙合所述爪上的螺紋，以便所述螺母相對(duì)于所述花鍵軸的旋轉(zhuǎn)在所述通道內(nèi)軸向移動(dòng)所述爪。
15．一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)殼體；一個(gè)設(shè)置在所述殼體內(nèi)的電機(jī)；一個(gè)花鍵軸，所述花鍵軸具有對(duì)置所述電機(jī)的遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端有一個(gè)在內(nèi)形成的軸向孔，以及在所述遠(yuǎn)端形成的多個(gè)與所述軸向孔交叉的成角度設(shè)置的通道；多個(gè)爪，所述每一單個(gè)的爪可滑動(dòng)地設(shè)置在所述通道之一內(nèi)，每個(gè)爪有一個(gè)形成在其一側(cè)的爪表面，和一個(gè)與所述爪驅(qū)動(dòng)嚙合的且圍繞著所述花鍵軸遠(yuǎn)端軸向可移動(dòng)地設(shè)置的螺母，以便螺母相對(duì)于所述花鍵軸的軸向運(yùn)動(dòng)而在所述通道內(nèi)移動(dòng)所述爪。
16．如權(quán)利要求15的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括在所述花鍵軸和所述殼體之間的鎖定裝置，所述鎖定裝置的構(gòu)形能夠克服施加于所述遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)力，相對(duì)于所述殼體旋轉(zhuǎn)地夾持所述花鍵軸。
17．如權(quán)利要求15的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括圍繞著所述花鍵軸可旋轉(zhuǎn)地安置的通常為圓柱形的套，并界定一個(gè)螺紋內(nèi)周面，其中所述螺母界定了一個(gè)螺紋外周面，并且其中所述套螺紋嚙合所述螺母的螺紋，以便所述套的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于所述花鍵軸遠(yuǎn)端軸向地驅(qū)動(dòng)所述螺母。
18．一種卡盤，所述卡盤包括一個(gè)通常為圓柱形的其中設(shè)有軸向孔的主體，和多個(gè)與所述軸向孔交叉成角度設(shè)置的形成在所述主體上的通道；多個(gè)爪，所述每一單個(gè)的爪可滑動(dòng)地設(shè)置在所述通道之一內(nèi)，每個(gè)爪有一個(gè)形成在其一側(cè)的爪表面；一個(gè)與所述爪驅(qū)動(dòng)嚙合的且圍繞著所述花鍵軸遠(yuǎn)端軸向可移動(dòng)地設(shè)置的螺母，以便所述螺母相對(duì)于所述主體的軸向運(yùn)動(dòng)而在所述通道內(nèi)移動(dòng)所述爪；一個(gè)相對(duì)于所述主體軸向相互作用地安置的爪導(dǎo)向器，并且它與所述螺母運(yùn)轉(zhuǎn)連接，以便所述螺母?jìng)鬟f向后的軸向力到所述爪導(dǎo)向器，和一個(gè)設(shè)置在所述爪導(dǎo)向器和所述主體之間的彈簧，以便所述彈簧作用一個(gè)軸向壓力于它們之間。
19．如權(quán)利要求18的卡盤，其特征在于，包括圍繞著所述主體可旋轉(zhuǎn)地安置的通常為圓柱形的套，并與所述螺母運(yùn)轉(zhuǎn)相連，以便所述套相對(duì)于所述螺母的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于所述主體軸向移動(dòng)所述螺母，并且便于所述螺母從所述爪向后傳遞軸向力到所述套，其中所述爪導(dǎo)向器與所述套運(yùn)轉(zhuǎn)連接，以便所述套傳遞向后的軸向力到所述爪導(dǎo)向器。
20．如權(quán)利要求18的卡盤，其特征在于，所述套界定一個(gè)螺紋內(nèi)周面，其中所述螺母界定一個(gè)螺紋外周面，并且其中所述套的螺紋嚙合所述螺母的螺紋，以便所述套的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于所述主體軸向地驅(qū)動(dòng)螺母。
21．一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)殼體；一個(gè)設(shè)置在所述殼體內(nèi)的電機(jī)；一個(gè)花鍵軸，所述花鍵軸具有對(duì)置所述電機(jī)的遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端中有軸向孔；一個(gè)與所述軸向孔相連地安置在所述花鍵軸上的夾持器；一個(gè)與所述夾持器操作相連地圍繞花鍵軸安置的驅(qū)動(dòng)器，以便所述驅(qū)動(dòng)器在關(guān)閉方向的啟動(dòng)徑向朝著所述孔的軸線移動(dòng)夾持器，并且所述驅(qū)動(dòng)器在打開方向的啟動(dòng)徑向離開所述軸線移動(dòng)夾持器；和一個(gè)位于所述花鍵軸和所述殼體之間的鎖定裝置，所述鎖定裝置的構(gòu)形能夠克服施加于所述遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)力，相對(duì)于所述殼體旋轉(zhuǎn)保持所述花鍵軸。
22．一種用于有電機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的、齒輪傳動(dòng)的工具保持器，所述工具保持器包括一個(gè)有端部和尾部的通常為圓柱形的主體，所述端部有一個(gè)在內(nèi)形成的軸向孔，并且所述孔的構(gòu)形便于在其內(nèi)容納一個(gè)工具；多個(gè)軸向相互作用地設(shè)置在所述主體上并與所述孔相連的爪；和具有輸入件的一系列齒輪，其構(gòu)形用于接受來(lái)自電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出，其中所述齒輪與所述主體相連接地安置，并且相對(duì)于所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器主體獨(dú)立地固定，以便所述齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)到所述主體。
23．如權(quán)利要求22的工具保持器，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)軸，其構(gòu)形便于和所述主體一起旋轉(zhuǎn)，并且其中所述齒輪通過(guò)所述軸安置和固定于所述主體。
24．如權(quán)利要求23的工具保持器，其特征在于，所述主體與所述軸成一體。
25．如權(quán)利要求22的工具保持器，其特征在于，所述的一系列齒輪在所述輸入件和所述主體之間界定了至少兩個(gè)行星齒輪路徑。
26．如權(quán)利要求25的工具保持器，其特征在于，所述齒輪包括在第一位置和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)的齒輪，在第一位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第一行星齒輪路徑，并且在第二位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第二行星齒輪路徑。
27．如權(quán)利要求22的工具保持器，其特征在于，所述齒輪在所述電機(jī)和所述主體之間確定至少兩個(gè)可選擇的不同的齒輪傳動(dòng)比。
28．如權(quán)利要求25的工具保持器，其特征在于，包括一個(gè)與驅(qū)動(dòng)殼體分開的且封閉所述齒輪的齒輪殼體。
29．一種用于有電機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的、齒輪傳動(dòng)的工具保持器，所述工具保持器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，它界定了有端部和尾部的通常為圓柱形的卡盤體，所述端部具有在內(nèi)形成的軸向孔，并且所述孔的構(gòu)形便于在其內(nèi)容納一個(gè)工具；多個(gè)軸向相互作用地設(shè)置在所述主體上并與所述孔相連的爪；具有輸入件的一系列齒輪，其構(gòu)形用于直接接受來(lái)自電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出，其中所述齒輪與所述驅(qū)動(dòng)軸相連接地安置，并且相對(duì)于所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)軸獨(dú)立地固定，以便所述齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)到所述驅(qū)動(dòng)軸，并且所述齒輪在所述電機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)軸之間確定了至少兩個(gè)可選擇的不同的齒輪傳動(dòng)比；和一個(gè)與驅(qū)動(dòng)殼體分開的且封閉所述齒輪的齒輪殼體，其中所述的一系列齒輪在所述輸入件和所述驅(qū)動(dòng)軸之間界定了至少兩個(gè)行星齒輪路徑，并且包括在第一位置和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)的齒輪，在第一位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第一行星齒輪路徑，并且在第二位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第二行星齒輪路徑。
30．一種用于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的、齒輪傳動(dòng)的工具保持器，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器具有電機(jī)和在其前端界定了一個(gè)開口的驅(qū)動(dòng)器殼體，以及具有與所述開口相連接的鍵槽，所述工具保持器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；一個(gè)有端部和尾部的通常為圓柱形的卡盤體，所述尾部的構(gòu)形便于和驅(qū)動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，所述端部有在內(nèi)形成的軸向孔，并且所述孔的構(gòu)形便于在其內(nèi)容納一個(gè)工具；多個(gè)軸向相互作用地設(shè)置在所述主體上并與所述孔相連的爪；具有輸入件的一系列齒輪，其構(gòu)形用于接受來(lái)自電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出，其中所述齒輪與所述驅(qū)動(dòng)軸相連接地安置，并且相對(duì)于所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)軸獨(dú)立地固定，以便所述齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)到所述驅(qū)動(dòng)軸；和一個(gè)與驅(qū)動(dòng)器分開的齒輪殼體，所述齒輪殼體的構(gòu)形便于該齒輪殼體容納到驅(qū)動(dòng)器殼體的開口中，并且還界定了一個(gè)鍵，其形狀適于當(dāng)所述齒輪殼體被驅(qū)動(dòng)器殼體容納時(shí)鍵與鍵槽配合，以便所述鍵能夠?qū)⑺鳊X輪殼體軸向地固定到驅(qū)動(dòng)器殼體中。
31．如權(quán)利要求30所述的工具保持器，其特征在于，鍵槽和所述鍵包括對(duì)應(yīng)的螺紋。
32．如權(quán)利要求31所述的工具保持器，其特征在于，所述的螺紋之一包括朝著另一個(gè)螺紋偏置的卡銷，其中所述的另一個(gè)螺紋界定了一個(gè)接受部，其構(gòu)形用以容納所述卡銷，并且所述卡銷和所述接受部設(shè)置在所述螺紋上，以便當(dāng)所述螺紋互相完全嚙合時(shí)，所述接受部容納所述卡銷。
33．一種組裝動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器的方法，所述方法包括如下步驟提供一個(gè)有電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器殼體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器；提供一個(gè)齒輪傳動(dòng)的工具保持器，它包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸；一個(gè)有端部和尾部的通常為圓柱形的卡盤體，所述尾部的構(gòu)形便于和驅(qū)動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，所述端部有一個(gè)在內(nèi)形成的軸向孔，并且所述孔的構(gòu)形便于在其內(nèi)容納一個(gè)工具；多個(gè)軸向相互作用地設(shè)置于所述主體上并與所述孔相連的爪；具有輸入件的一系列齒輪，其構(gòu)形用于直接接受來(lái)自電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出，其中所述齒輪與所述驅(qū)動(dòng)軸相連接地安置，并且相對(duì)于所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)軸獨(dú)立地固定，以便所述齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)到所述驅(qū)動(dòng)軸，其中所述齒輪在所述電機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)軸之間界定了至少兩個(gè)可選擇的不同的齒輪傳動(dòng)比；和連接所述工具保持器到所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器。
34．如權(quán)利要求33的方法，其特征在于，所述連接步驟包括連接所述工具保持器到所述電機(jī)上，和圍繞著所述電機(jī)和所述齒輪組裝所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器殼體。
35．如權(quán)利要求33的方法，其特征在于，所述工具保持器包括圍繞所述齒輪設(shè)置的齒輪殼體，所述驅(qū)動(dòng)器殼體和所述齒輪殼體之一界定了一個(gè)內(nèi)螺紋，并且所述驅(qū)動(dòng)器殼體和所述齒輪殼體之另一個(gè)界定了一個(gè)對(duì)應(yīng)的外螺紋，并且所述的連接步驟包括螺旋地配合所述驅(qū)動(dòng)器殼體和所述齒輪殼體。
36．如權(quán)利要求33的方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)軸與所述卡盤體成為一體。
37．如權(quán)利要求33的方法，其特征在于，所述的工具保持器設(shè)置在卡盤體內(nèi)，所述的一系列齒輪在所述輸入件和所述驅(qū)動(dòng)軸之間界定了至少兩個(gè)行星齒輪路徑，并且包括在第一位置和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)的齒輪，在第一位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第一行星齒輪路徑，并且在第二位置時(shí)所述的往復(fù)齒輪完成了所述的第二行星齒輪路徑。
38．如權(quán)利要求36的方法，其特征在于，所述工具保持器包括圍繞所述卡盤體并與所述爪相連接地設(shè)置的通常為圓柱形的套，以便所述套的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使所述爪朝向或離開所述孔移動(dòng)。
39．如權(quán)利要求38的方法，其特征在于，通常為圓柱形的套與所述爪相連接，以便所述套在第一方向的旋轉(zhuǎn)使所述爪朝著所述孔移動(dòng)，而所述套在相反方向的旋轉(zhuǎn)使所述爪離開所述孔移動(dòng)。
全文摘要
一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)器包括電機(jī)和花鍵軸,花鍵軸具有對(duì)置電機(jī)的遠(yuǎn)端,遠(yuǎn)端上有一個(gè)軸向孔。齒輪裝置操作地設(shè)置在電機(jī)和花鍵軸之間,以便電機(jī)通過(guò)齒輪裝置旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)花鍵軸。一個(gè)夾持器與軸向孔相連地安裝在花鍵軸上。一個(gè)驅(qū)動(dòng)器與夾持器操作連接地圍繞花鍵軸設(shè)置,以便驅(qū)動(dòng)器在關(guān)閉方向的啟動(dòng)徑向朝向軸線地移動(dòng)夾持器,并且驅(qū)動(dòng)器在打開方向的啟動(dòng)徑向離開軸線地移動(dòng)夾持器。
文檔編號(hào)B23B31/12GK1299734SQ0012679
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者西奧多·G·亞克西奇, 威廉·H·奧爾特曼, 加里·L·揚(yáng) 申請(qǐng)人:動(dòng)力工具霍德爾斯公司