電動工具主軸鎖定裝置的製作方法

2023-12-01 11:16:26

本發明涉及電動工具技術領域，特別是涉及一種電動工具主軸鎖定裝置。

背景技術：

通常的電動工具是以電力驅動，包括有插電式、充電式或充、插電兩用式等，電動工具可以夾持鑽頭以鑽孔，或夾持螺絲起子頭以裝卸螺絲。充電式電動工具有時會因電力不足而無法驅動鑽頭或螺絲起子旋轉，但又無法立即充電使用；插電式鑽頭也會遇到突然停電而無法使用時，因而需要將電動工具充當「手動鑽」使用。

電動工具結構由於是將結合於馬達驅動軸的主動齒輪直接嚙合於齒輪組，再由齒輪組嚙合於結合在主軸的被動齒輪而驅動，故將電動工具充當手動鑽使用而施力旋轉時，為解決被動齒輪經由齒輪組傳動至結合於馬達動軸的主動齒輪旋轉而反客為主成為「主動齒輪」，造成鑽頭或螺絲起子頭在原地空轉的問題，現也有在固定環內圈設置複數個滾珠以接觸主軸側面的結構，動力輸出停止而主軸主動時，主軸帶動滾珠牴觸固定環而鎖定。但該結構由於主軸加工精度及主軸與固定環的同心度裝配誤差等因素，無法確保所有滾珠平均受力，鎖定可靠性低且在主軸帶動滾珠時將產生噪音。

中國臺灣專利m275914的靜音式主軸鎖定裝置、中國臺灣專利m383473的無間隙主軸鎖定裝置則在於解決上述噪音問題，主要是在固定環內圈內設置彈性保持機構，沿滾珠徑向提供可彈性形變的彈性部，通過彈性部的彈性形變提供緩衝力，消除噪音。但此類結構均存在結構複雜，裝配要求高，且彈性部因使用疲勞等因素產生塑性形變時機構可靠性降低等問題。

技術實現要素：

基於此，有必要針對上述問題，提供一種裝配難度低，使用可靠性高的電動工具主軸鎖定裝置。

一種電動工具主軸鎖定裝置，包括：

輸出軸，具有外徑整體呈正多邊形的多面軸，所述多面軸的每兩相鄰平面間均以同一圓周的圓弧面相接，所述各圓弧面的圓心與輸出軸同心。

固定環，固定連接於電動工具殼體，具有圓形通孔。

保持架，設於所述固定環的圓形通孔內，所述保持架具有供所述多面軸插入的軸向通孔，保持架在軸向通孔孔壁對應所述多面軸外徑平面的位置開設有第一槽孔，在軸向通孔孔壁對應所述多面軸外徑圓弧面的位置開設有第二槽孔，保持架端面開設有插槽。

鎖定滾針，容置於所述第一槽孔，且間隙裝配於多面軸外徑平面與固定環圓形通孔內壁之間。

軸承滾針，容置於所述第二槽孔，且與所述多面軸外徑圓弧面及固定環圓形通孔形成軸承配合。

及，動力輸出盤，連接於電動工具動力系統，設有中心孔，所述中心孔內壁對應所述多面軸外徑平面的位置徑向凸設有扇形凸部，動力輸出盤正對所述保持架的端面軸向凸設有凸柱，所述凸柱與所述保持架的插槽相匹配。

在其中一個實施例中，以所述動力輸出盤自轉動時始至所述扇形凸部牴觸多面軸外徑平面以驅動輸出軸時止，動力輸出盤相對於輸出軸的最大轉動角度為角度a。以所述動力輸出盤自轉動時始至所述凸柱牴觸所述保持架的插槽側壁以驅動保持架時止，動力輸出盤相對於保持架的最大轉動角度為角度b。以所述輸出軸主動時，自輸出軸轉動時始至所述多面軸外徑平面將所述鎖定滾針擠壓於固定環而鎖定時止，輸出軸相對於固定環的最大轉動角度為角度c。以所述多面軸的外徑圓弧面的圓弧角度的一半為角度d。所述a<(b+c)，c<(a+b)，且a＜d。

在其中一個實施例中，所述角度a與所述角度b相等。

在其中一個實施例中，所述多面軸的半徑與軸承滾針直徑的和不小於多面軸外徑平面到軸中心距離與自鎖滾針直徑的和。

在其中一個實施例中，所述多面軸的截面圓周半徑與所述軸承滾針半徑之比不小於2.5:1。

在其中一個實施例中，所述多面軸的外徑平面數呈偶數。

在其中一個實施例中，所述多面軸的外徑平面數為4個，所述多面軸的外徑圓弧面的圓弧角度小於45度，且大於20度。

在其中一個實施例中，所述保持架與所述固定環過盈配合，且與所述輸出軸間隙配合。

在其中一個實施例中，所述插槽開設於所述第一槽孔和/或第二槽孔正對所述動力輸出盤的一端部。

在其中一個實施例中，所述插槽槽寬不小於所對應的第一槽孔或第二槽孔孔徑。

上述電動工具主軸鎖定裝置，動力輸出盤主動時，其扇形凸部牴觸多面軸的平面帶動輸出軸轉動，輸出扭矩，同時動力輸出盤的凸柱通過與插槽的插接配合而帶動保持架轉動，保持架與輸出軸同步轉動，軸承滾針承擔軸承作用；動力輸出盤停止輸出動力而輸出軸主動時，輸出軸轉動而使其多面軸的平面偏轉，鎖定滾針在輸出軸與固定環之間的裝配間隙消失，從而將輸出軸鎖定於固定環，實現主軸鎖定，鎖定過程中由於軸承滾針的承託，主軸轉動均衡，受力均勻，鎖定可靠性高，且整個結構裝配難度低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置結構示意圖；

圖2為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置分解結構示意圖；

圖3為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置的橫截面裝配示意圖；

圖4為為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置輸出軸、保持架、自鎖滾針、軸承滾針及固定環的配合示意圖；

圖5為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置的縱剖面裝配示意圖；

圖6為一實施方式中電動工具主軸鎖定裝置的輸出軸裝配於保持架，並與動力輸出盤的組合關係分解示意圖。

其中：輸出軸10、多面軸110、多面軸外徑平面111、多面軸外徑圓弧面112、固定環20、圓形通孔210、保持架30、軸向通孔310、第一槽孔320、第二槽孔330、插槽340、鎖定滾針40、軸承滾針50、動力輸出盤60、中心孔610、扇形凸部620、凸柱630、電動工具殼體90。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，一種電動工具主軸鎖定裝置，包括：

輸出軸10，具有外徑整體呈正多邊形的多面軸110，所述多面軸110的每兩相鄰平面111間均以同一圓周的圓弧面112相接，所述各圓弧面112的圓心與輸出軸10同心。所述輸出軸10形成於電動工具主軸，也可為電動工具的主軸本身。所述多面軸110可自圓柱形的軸切削加工形成各平面111，而未切削部分即為所述圓弧面112，當然，在其它的實施方式中，也可採用鑄造或粉末壓鑄等方式形成所述多面軸110。所述多面軸110的外徑平面111為3個或3個以上。

固定環20，固定連接於電動工具殼體90，具有圓形通孔210。固定環20為用於安裝固定於電動工具殼體90內的部件，這裡不贅述其結構及裝配原理。

保持架30，設於所述固定環20的圓形通孔210內，所述保持架30具有供所述多面軸110插入的軸向通孔310，保持架30在軸向通孔310孔壁對應所述多面軸110的外徑平面111的位置開設有第一槽孔320，在軸向通孔310孔壁對應所述多面軸110的外徑圓弧面112的位置開設有第二槽孔330，保持架30端面開設有插槽340。

鎖定滾針40，容置於所述第一槽孔320，且間隙裝配於多面軸110的外徑平面111與固定環20圓形通孔210內壁之間。因多面軸110的外徑平面111為多個，故而當每一多面軸110的外徑平面111對應地裝配有鎖定滾針40時，所述鎖定滾針40的數量為多個。且由於多面軸110的外徑平面111整體呈正多邊形排列，故而所述鎖定滾針40亦均衡分布於多面軸110周緣。

軸承滾針50，容置於所述第二槽孔330，且與所述多面軸110的外徑圓弧面112及固定環20圓形通孔210形成軸承配合。因多面軸110的外徑圓弧面112為相接於兩平面111之間的多個圓弧面112，故而當每一多面軸110的外徑外徑圓弧面112對應地裝配有鎖定滾針40時，所述鎖定滾針40的數量為多個。且由於多面軸110的外徑圓弧面112均勻分布，故而所述鎖定滾針40亦均衡分布於多面軸110周緣。應當理解的是，所述鎖定滾針40與軸承滾針50均為兩兩間隔交錯分布。

及，動力輸出盤60，連接於電動工具動力系統，設有中心孔610，所述中心孔610內壁對應所述多面軸110的外徑平面111的位置徑向凸設有扇形凸部620，動力輸出盤60正對所述保持架30的端面軸向凸設有凸柱630，所述凸柱630與所述保持架30的插槽340相匹配。

輸出軸10的多面軸110穿過保持架30並插入動力輸出盤60的中心孔610內，保持架30通過鎖定滾針40和軸承滾針50可轉動地裝配於固定環20的圓形通孔210內，同時動力輸出盤60的凸柱630可與保持架30的插槽340插接而形成插接裝配。

工作過程中，當作為電動工具使用，即動力輸出盤60主動時，其扇形凸部620牴觸多面軸110的平面111帶動輸出軸10轉動，輸出扭矩。同時動力輸出盤60的凸柱630通過與插槽340的插接配合而帶動保持架30轉動，保持架30與輸出軸10同步轉動，此過程中，軸承滾針50在輸出軸10與固定環20之間承擔軸承的滾針作用。

而當作為手動工具使用，即動力輸出盤60停止輸出動力而輸出軸10主動時，輸出軸10轉動而使其多面軸110的平面111偏轉，鎖定滾針40在輸出軸10與固定環20之間的裝配間隙消失，從而將輸出軸10鎖定於固定環20，實現主軸鎖定。

上述鎖定過程中，由於軸承滾針50始終承託於輸出軸10與固定環20之間，保證了輸出軸10相對於固定環20的同心度，從而使主軸轉動均衡，在鎖定過程中帶動各鎖定滾針40抵壓固定環20的受力均勻，鎖定可靠性高，且整個結構裝配難度低。

如圖3和圖4所示，在其中一個實施例中：

以所述動力輸出盤60自轉動時始至所述扇形凸部620牴觸多面軸110的外徑平面111以驅動輸出軸10時止，動力輸出盤60相對於輸出軸10的最大轉動角度為角度a。

以所述動力輸出盤60自轉動時始至所述凸柱630牴觸所述保持架30的插槽340側壁以驅動保持架30時止，動力輸出盤60相對於保持架30的最大轉動角度為角度b。

以所述輸出軸10主動時，自輸出軸10轉動時始至所述多面軸110的外徑平面111將所述鎖定滾針40擠壓於固定環20而鎖定時止，輸出軸10相對於固定環20的最大轉動角度為角度c。

以所述多面軸110的外徑圓弧面112的圓弧角度的一半為角度d。

上述各角度關係為：所述a<(b+c)，c<(a+b)，且a＜d。

還請參閱圖4，在其中一個實施例中，所述角度a與所述角度b相等。

在其中一個實施例中，所述多面軸110的半徑與軸承滾針50直徑的和不小於多面軸110的外徑平面111到軸中心距離與自鎖滾針直徑的和。請參閱圖3，所述多面軸110的外徑圓弧面112弦長越長，則所對應的圓弧弧長越長，圓弧面112與軸承滾針50的接觸範圍越大，反之則圓弧面112與軸承滾針50的接觸範圍越小。同理，多面軸110的外徑平面111邊長越大，則平面111與鎖定滾針40的接觸範圍越大，反之則平面111與鎖定滾針40的接觸範圍越小。在主軸主動時，保持架30插接於動力輸出盤60而停止轉動，輸出軸10不能與保持架30同步轉動，故而輸出軸10轉動時，其多面軸110相對於保持架30轉動，多面軸110的外徑平面111相對於鎖定滾針40偏轉。若多面軸110的外徑圓弧面112弦長與外徑平面111邊長之比過大，則外徑平面111的邊長過小，多面軸110的外徑平面111相對於鎖定滾針40偏轉時難免使外徑平面111脫離與鎖定滾針40的接觸範圍，使多面軸110的外徑平面111與圓弧面112相交處的稜邊抵壓鎖定滾針40，從而造成鎖定滾針40不必要的磨損。而若多面軸110的外徑圓弧面112弦長與外徑平面111邊長之比過小，則多面軸110的外徑圓弧面112弧長過小，偏轉時難免使多面軸110的外徑圓弧面112脫離與軸承滾針50的接觸範圍，從而造成軸承滾針50失去軸承承託作用。因此，選取多面軸110的半徑與軸承滾針50直徑的和不小於多面軸110的外徑平面111到軸中心距離與自鎖滾針直徑的和。

還請參閱圖3，在其中一個實施例中，所述多面軸110的截面圓周半徑與所述軸承滾針50半徑之比不小於2.5:1。理論上多面軸110的截面圓周與軸承滾針50的直徑之和即為固定環20內徑，當多面軸110的截面圓周直徑相對於固定環20直徑越小，則因裝配誤差和長期使用的磨損後，多面軸110與固定環20的同心度誤差越易增大，故而選取多面軸110的截面圓周半徑與所述軸承滾針50半徑之比不小於2.5:1，以保證裝配和使用中的多面軸110與固定環20的同心度，提高鎖定可靠性。

在其中一個實施例中，所述多面軸110的外徑平面111數呈偶數。多面軸110的外徑平面111數呈偶數時，兩平面111間相接的圓弧面112亦為偶數，如此可保證多面軸110的同一直徑上有兩兩相對的軸承滾針50，軸承滾針50對多面軸110的承託更均勻。

如圖2和圖3所示的具體實施例中，所述多面軸110的外徑平面111數為4個，所述多面軸110的外徑圓弧面112的圓弧角度小於45度，且大於20度。

如圖3所示，在其中一個實施例中，所述保持架30與所述固定環20過盈配合，且與所述輸出軸10間隙配合。如此，所述保持架30與固定環20之間能有較大的靜摩擦力，以進一步保證輸出軸10主動時的鎖定效果。保持架30與輸出軸10的間隙配合則保證了動力輸出盤60主動而作為電動工具時的動力輸出平順性。

如圖2和圖5所示，在其中一個實施例中，所述插槽340開設於所述第一槽孔320和/或第二槽孔330正對所述動力輸出盤60的一端部。如此插槽340與第二槽孔330共用位置，一方面有利於縮小電動工具內的裝配空間，另一方面，當動力輸出盤60的凸柱630插入所述插槽340時，可將軸承滾針50約束於所述第二槽孔330內，提高裝配可靠性。

在其中一個實施例中，所述插槽340槽寬不小於所對應的第一槽孔320或第二槽孔330孔徑，以便所述凸柱630插入插槽340後，能將鎖定滾針40或軸承滾針50均勻而完全地限制於第一槽孔320或第二槽孔330內。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。