工具夹盘和动力传动器的制作方法

专利名称：工具夹盘和动力传动器的制作方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及用于将附件连接到动力传动器(power driver)上的工具夹 盘(tool chuck)。
背景技术：
通过工具夹盘部件之间的相对转动来张开和收拢工具夹盘爪的多种工具夹盘已 被开发出来。在某些应用中，工具夹盘可包括可用手转动(带有或不带有夹盘钥匙)来张 开和收拢夹盘爪的套管。在另一些应用中，可利用来自动力传动器的动力张开和收拢夹盘 爪。例如，工具夹盘可设有套管，该套管可轴向移动到套管被触及{ground(即，转动地被固 定)}动力传动器的壳体的位置。因此，传动器动力消耗增加(power up)时，传动器的心轴 (因此也有夹盘体)可相对于套管转动。心轴和套管之间的相对转动可张开和收拢夹盘爪。传统的无钥匙工具夹盘不是没有缺点的。例如，在夹盘致动过程中所施加的上紧 或松开的转矩可能随如操作人员操纵套管的稳定性等因素而改变。一方面，如果操作员用 较大的力来操纵套管，那么在夹盘致动过程中施加有较大的转矩。另一方面，如果操作员用 较小的力来操纵套管，那么在夹盘致动过程中则施加有较小的转矩。施加的转矩不一致可能出现工具夹盘上紧不够和上紧过紧等问题。若工具夹盘上 紧不够，附件可相对于工具夹盘滑脱(slip)(甚至不经意地从工具夹盘处掉落)。若工具夹 盘被过度上紧，松开工具夹盘以取出附件可能很困难。此外，当夹盘爪接触到(bottom out) 附件时(上紧时)或当夹盘爪达到移动的最大极限时(松开时)，在动力传动器的传动元件 之间可能发生高速撞击的危险。在传统的电动工具或其他电动装置中，由于在夹盘致动过 程中施加的转矩不能受到限制，这样的高速撞击可能损坏传动元件。

发明内容
在一具体实例中，工具夹盘可包括支撑夹盘爪的夹盘体。套管可被安装在夹盘体 上以便在(1)夹盘体与套管可一起转动的第一轴向位置和(2)夹盘体可相对于套管转动以便致动工具夹盘的第二轴向位置之间运动。当套管处于第二轴向位置时，(1)夹盘体可沿 第一方向转动以致动工具夹盘直到达到第一转矩阈值，(2)夹盘体可沿第二方向转动以致 动工具夹盘到第二、不同的转矩阈值。在另一具体实例中，工具夹盘可包括夹盘体。可将套管安装在夹盘体上以便在第 一轴向位置和第二轴向位置之间运动。套管可包括当套管处于第二轴向位置时与第二离合 器器部分啮合的第一离合器器部分。施加第一转矩阈值时第一离合器部分沿第一方向相对 于第二离合器部分滑脱，施加第二转矩阈值时第一离合器部分沿第二方向相对于第二离合 器部分滑脱。第一转矩阈值和第二转矩阈值的大小可以不同。在又一具体实例中，工具夹盘可包括限定出纵向轴线的夹盘体。可将套管安装在 夹盘体上以便在第一轴向位置和第二轴向位置之间运动。套管可包括当套管沿第二轴向位 置时可与协同作用的离合器部分啮合的离合器部分。离合器部分可具有面向垂直于纵向轴 线方向的工作面。在再一具体实例中，动力传动器的工具夹盘可包括夹盘体和离合器环。离合器环 可由工具使用者致动以便控制工具电机的啮合或脱开而使附件保持和/或脱离。在另一具体实例中，工具夹盘可包括限定出纵向轴线的夹盘体和夹盘爪。可将套 管固定地安装在夹盘体上。工具夹盘可包括离合器机构，该机构适用于沿轴向朝前运动以 啮合被固定的套而防止夹盘爪的不经意地松开或上紧。在又一具体实例中，工具夹盘可包括限定出纵向轴线的夹盘体和夹盘爪。可将套 管固定地安装在夹盘体上。工具夹盘可包括具有一或多个离合器部分的离合器机构。一旦 工具夹盘被上紧，第一套管的第一离合器部分与第二套管的第二离合器部分脱离，迫使第 一套管向前朝夹盘体的后部推进。夹盘体的后部可包括用于接收第一离合器部分的向前的 锁销部分的凹陷部分，以与锁销部分嵌合而防止第一套管和夹盘体之间相对运动。在再一具体实例中，具有工具电机的工具的工具夹盘可包括夹盘体、夹盘爪、及安 装在夹盘体上的根据轴向弹簧加载的致动器的致动作用在第一轴向位置和第二轴向位置 之间运动的套管。致动器可在使用者的操纵下致动，从而操作工具电机松开或上紧工具夹 盘的夹盘爪。


通过下面结合附图对本发明的一些具体实例进行的详细描述将能更全面地理解 本发明，附图中类似的元件由类似的附图标记表示，给出这些实例只为了图示说明，本发明 不限于这些具体实例。图1为本发明的不受具体形式限制的一工具夹盘的示意图；图2-4为可配备于图1所示的工具夹盘中的离合器机构实例的示意图；图5为本发明的不受具体形式限制的另一工具夹盘实例的示意图；图6为可安装于图5所示的传动器壳体上的一组成部件实例的分解透视图；图7-9为可配备于图5所示的工具夹盘中的离合器机构实例的示意图；图10为本发明的不受具体形式限制的又一工具夹盘实例的局部示意图；图11和12为可配备于图10所示的工具夹盘中的一离合器机构实例的示意图；图13为图10所示的工具夹盘的组成部件实例的分解透视图14和15为可配备于图10所示的工具夹盘中的离合器机构实例的示意图；图16为适用于作为用于控制附件保持/脱离的动力钻主驱动电机的使用者接口 的离合器环机构的示意图；图17A和17B为用于一工具夹盘实例的一离合器机构实例的示意图；图18A和18B示出了本发明一具体实例的工具夹盘的锁定机构；图19示出了用于向本发明一具体实例的一工具夹盘实例提供恒定上紧的弹簧加 载致动器。
具体实施例方式I.图1-4所示的具体实例图1示出了不更换操作人员而由均勻的转矩致动的工具夹盘50的一非限制的具 体实例。工具夹盘50可设置在动力传动器上(例如，钻床)，用于夹持附件(例如，钻头)。 当然，可想到的是，可将工具夹盘50配备在各种动力传动器(除钻床外)上用于夹持各种 附件(除钻头外)。A.实例的结构参考图1，工具夹盘50可包括夹盘体20。夹盘体20的后端可固定地安装在动力 传动器的心轴85上。夹盘体20的前端可具有可滑动地支撑多个夹盘爪2的通道。夹盘爪 2可倾斜，致使各夹盘爪2的前端朝夹盘体2的轴线10汇聚。夹盘爪2可具有分别径向朝 外的端面螺纹(facing threads) 3 为了清楚起见，图1中仅示出了一个夹盘爪2。在该具体实例中，夹盘爪2的特征是“带螺纹的”夹盘爪。也就是说，夹盘爪2通 过径向朝外的端面螺纹3与螺母16的径向朝内的端面螺纹18的相互作用而被致动(即， 推进和/或回缩)。但是，本发明的这些具体实例并不限于这种结构。例如，可配备“推进 式(pusher)”爪并由夹盘体支撑这些爪。推进式爪对本领域是众所周知的，因此，为简便起 见，在此省略对推动器爪的详细描述。可在本发明的具体实例中配备各种类型的通过工具 夹盘部件(例如，螺母和夹盘体)之间的相对转动张开和收拢的夹盘爪。夹盘体20可支撑前套管30和后套管40。前套管30和后套管40彼此可相对转 动。如下面更详细地描述的那样，可将离合器机构(包括两个协同作用的离合器部分32， 42)设置在前套管30和后套管40之间。离合器机构可将前套管30和后套管40可转动地 锁定在一起直到达到给定的转矩阈值。一旦达到给定的转矩阈值，在夹盘致动过程中离合 器机构可让开(giveway) {或滑脱(slip)}以限制所施加的转矩。此外，可将离合器机构设 计成使得用于上紧工具夹盘的给定阈值小于用于松开工具夹盘的给定阈值。可将前套管30支撑成使其被轴向固定到夹盘体20上并可相对夹盘体20转动。前 套管30可固定地带有螺母16。在本具体实例中，前套管30和螺母16可以是独立的和明显 不同的元件，以便于工具夹盘50的组装。当然，可以想到的是，前套管30和螺母16可以是 整体的一件式结构。前套管30的后端可包括离合器部分32。可将后套管40支撑成使其相对于夹盘体20 (于是也相对于前套管30)在图1所 示的轴向朝前的位置和轴向朝后的位置之间进行轴向运动。后套管40也可相对于夹盘体 20转动。后套管40的前端可包括离合器部分42。离合器部分42可与前套管30的离合器 部分32相互作用。后套管40的后端可包括凸缘44。凸缘44与动力传动器壳体90的协同作用的凸缘92相互作用。可将压缩弹簧25被捕获于前套管30和后套管40之间。压缩弹簧25可对后套管 40施加作用使其到达图1所示的轴向朝前的位置。B.实例的离合器机构借助于参考附图2-4使离合器机构的结构和作用更加显而易见，这些附图是配备 于图1所示的工具夹盘50中的协同作用的离合器部分的非限制的具体实例的部分剖面图 (垂直于轴线10剖切)。图2-4中示出了处于轴向朝后位置的后套管，致使离合器部分可 被操作地啮合。在这种情况下，一个离合器部分可位于另一离合器部分的径向朝内的位置。协同作用的离合器部分可包括相应的工作面。在本说明书中，术语“工作面”是指 与协同作用的离合器部分的工作面摩擦啮合的离合器部分的表面。在图2-4中，所述离合 器部分的工作面可面向垂直于工具夹盘的轴线10的方向。即，如图2-4所示，多个离合器 部分的工作面可面向与图纸的平面平行的方向，而轴线10垂直于图纸的平面。B(l).图2所示实例的离合器机构如图2所示，前套管30’的离合器部分可以是臂32’的形式，后套管40’的离合器 部分可以是止动爪42’的形式。臂32’可通过销33被安装在前套管30’上，使得臂32’可 围绕销33枢转。前套管30’还可包括位于臂32’侧面并限制臂32’围绕销33的枢转动作 的两个台肩34，35。在夹盘致动过程中(下文偶尔也称为“夹盘致动模式”)，当工具夹盘50未完全张 开或收拢时(例如，夹盘爪仍然张开或收拢时)，臂32’可贴靠于止动爪42’上，止动爪依 次作用于臂32’以使其围绕销33枢转并抵靠台肩34，35中之一。此时，前套管30’和后套 管40’可转动地锁定在一起。当工具夹盘完全收拢(装有或没装插入的附件)或完全张开 时，由臂32’施加到止动爪42’的转动力增加。在此，转动力可增加到可使止动爪42’沿径 向朝外方向传动的阈值(引起后套管40’弹性变形)，从而使臂32’可在下面滑动(slide) 并经过止动爪42’。在这种情况下，离合器机构可让开(或滑脱)，借此可限制夹盘致动过 程中所施加的转矩。沿径向朝外方向驱动止动爪42’所需的转动力的大小可受例如制成后套管40’的 材料的弹性性能以及臂32’的工作面相对于从轴线10延伸的径向参考线R的倾斜(或歪 斜)程度的影响。假定工作面倾斜，工作面和径向参考线R之间的角度越小，使离合器机构 滑脱所需转动力则越大。换言之，工作面相对于圆周参考线(其与径向参考线R垂直)越 陡峭，则使离合器机构滑脱所需的转动力越大。如图2所示，前套管30’的台肩34可高于(沿径向方向)台肩35。因此，与台肩 34相比，台肩35可允许臂32’绕销33枢转到距径向参考线R更远的程度(即，通过更大的 角位移)。因此，当臂32’贴靠台肩35时(如图2所示)，臂32’的工作面的倾斜(相对于 径向参考线R)程度比当臂32’贴靠台肩34时的倾斜程度大。在这种方式中，引起离合器 机构沿第一方向滑脱(即，如图2所示，当止动爪42’滑过贴靠台肩35的臂32’时)的转 动力(或转矩阈值)可小于引起离合器机构沿第二方向滑脱(即，当止动爪42’滑过贴靠 台肩34的臂32’时)的转动力(或转矩阈值)。可实现这种转矩阈值差使得夹盘上紧过程 的给定的转矩阈值小于夹盘松开过程的给定转矩阈值。对于本领域技术人员来说，对图2所示的离合器机构的具体实例进行多种改型是显而易见的。例如，不用可枢转的结构，可使臂32’是从前套管30’伸出的悬臂且可以弹性 变形。此时，止动爪42’可使悬臂32’弹性弯曲而贴靠台肩34，35之一，致使止动爪42’可 滑过悬臂32’。由于台肩34高于(沿径向方向)台肩35，台肩35为悬臂32’提供较小的 支撑。在这种方式中，引起离合器机构沿第一方向(即，如图2所示，当止动爪42’使悬臂 32’朝台肩35弹性弯曲时)滑脱的转动力(或转矩阈值)可小于引起离合器机构沿第二方 向(即，当止动爪42’使悬臂32’朝台肩34弹性弯曲时)滑脱的转动力(或转矩阈值)。B (2).图3所示实例的离合器机构如图3所示，前套管30”的离合器部分可以是具有隆起特征的部分(raised feature) 32”，而后套管40”的离合器部分可以是止动爪42”的形式。具有隆起特征的部分 32”包括两个斜坡36，37。在夹盘致动过程中，工具夹盘50未完全张开或收拢时，具有隆起特征的部分32” 可贴靠止动爪42”，使前套管30”和后套管40”可转动地锁定在一起。工具夹盘完全收拢 或完全张开时，由具有隆起特征的部分32”施加到止动爪42”上的转动力可增加到止动爪 42”沿径向朝外方向被驱动的阈值(引起后套管40”弹性变形)，致使具有隆起特征的部分 32”在止动爪42”下方滑动并经过止动爪42”。如图3所示，斜坡36的工作面的倾斜程度(相对于径向参考线R)可大于斜坡37 的工作面的倾斜程度。在这种情况下，引起离合器机构沿第一方向(即，当止动爪42”通过 斜坡36的工作面沿径向朝外方向被驱动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)可小于引起离 合器机构沿第二方向(即，当止动爪42”通过斜坡37的工作面沿径向朝外方向被驱动时) 滑脱的转动力(或阈值转矩)。可实现这种阈值转矩差使得夹盘上紧过程的给定转矩阈值 小于夹盘松开过程的给定阈值。B(3).图4所示实例的离合器机构图4所示的离合器机构的实例与图3所示的离合器机构有些类似，类似处在于前 套管30’ ”的离合器部分也可以是包括两个斜坡的具有隆起特征的部分32’ ”的形式。下面 将描述它们的不同之处。如图4所示，后套管40’ ”的离合器部分可以是止动爪42’ ”的形式，其被压缩弹簧 43沿径向朝内的方向偏置。压缩弹簧43和止动爪42’ ”可被接收于后套管40’ ”的窝穴41 中。在夹盘致动过程中，当工具夹盘50未完全张开或收拢时，具有隆起特征的部分 32’ ”贴靠突起42’ ”，使得前套管30’ ”和后套管40’ ”可转动地锁定在一起。当工具夹盘完 全收拢或完全张开时，由具有隆起特征的部分32’，，施加到突起42’，，上的转动力可增加到 使突起42’”沿径向朝外的方向(并进入窝穴41内)抵消压缩弹簧43的影响而被驱动的 阈值，因此，具有隆起特征的部分32’，，可在止动爪42’，，下面滑脱并经过止动爪42’ ”。然 后，压缩弹簧43对止动爪42’”起作用，使其返回到径向朝内的位置(如图4所示)。在该 具体实例中，离合器机构可在后套管40’，，没有受到任何弹性变形的情况下滑脱。如上面的具体实例所述，可实现阈值转矩差使夹盘上紧过程中的给定转矩阈值小 于夹盘松开过程中的给定阈值。C.实例运转情况根据后套管40的轴向位置工具夹盘50可以不同地运转。当后套管40处于轴向朝前的位置时，如图1所示，动力传动器可以正常运转模式工作。此时，由于离合器部分32，42 是脱开的(即，离合器机构不起作用)，后套管40可相对于前套管30转动。由于凸缘44，92 可脱开，后套管40也可相对于传动器的壳体90转动。当传动器动力消耗增加(power up) 时，心轴85可转动地驱动夹盘体20，而夹盘体依次可转动地驱动夹盘爪2。由于这些组成 部件之间的摩擦，夹盘爪2可与螺母16、前套管30、以及后套管40 —起转动。因此，整个工 具夹盘50可作为单一的单元一起转动。操作人员将后套管40推到轴向朝后的位置并用足够的力压缩弹簧25，使动力传 动器以夹盘致动模式运转。这样，前套管30和后套管40通过离合器部分32，42之间的啮合 和相互作用(即，离合器机构起作用)被可转动地锁定在一起而达到给定的转矩阈值。同 时，后套管40和壳体90可通过凸缘44，92的嵌合被可转动地锁定在一起。当传动器动力消耗增加时，心轴85可转动地驱动夹盘体20，而夹盘体可与夹盘爪 2 一起转动。夹盘体20 (因此也包括夹盘爪2)可相对于螺母16和前套管30转动。这是因 为前套管30保持可转动地与后套管40锁定(通过离合器机构)，且后套管40保持可转动 地与壳体90锁定(通过凸缘44，92)。在螺母16和夹盘体20 (因此也包括夹盘爪2)之间 的相对转动可通过径向朝内的端面螺纹18和径向朝外的端面螺纹3之间的相互作用驱动 夹盘爪2张开或收拢(取决于心轴85的转动方向)。当工具夹盘50到达完全张开或收拢位置时，螺母16被上紧到爪螺纹3上，此时， 通过螺母16将增大的转动力从夹盘体20 (以及夹盘爪2)传递到离合器部分32。转动力可 增加到使离合器机构让开(或滑脱)的阈值。在这种方式中，离合器机构可限制在夹盘致 动过程中所施加的转矩。传动器可沿相反的转动方向动力消耗增加以便分别上紧或松开工具夹盘50。考虑 到这种情况，参考图2-4，可将工具夹盘50设计成上紧时离合器机构可沿一方向滑脱，致使 在前套管相对于后套管顺时针转动。例如，设计者可以想到的是，夹盘爪2的螺纹3和螺母 16的螺纹18为左旋螺纹或右旋螺纹，以实现期望的夹盘爪致动。在这种方式中，夹盘上紧 过程给定的转矩阈值小于夹盘松开过程的给定转矩阈值。一旦离合器机构滑脱，操作人员 可松开后套管40，允许弹簧25将后套管40返回到向前的轴向位置。II.图5-9所示的具体实例图5-9示出了工具夹盘150的另一非限制的具体实例，其可在不更换操作人员的 情况下由均勻的转矩致动。在该具体实例中，将离合器机构设置在后套管和动力传动器壳 体之间。A.实例的结构参考图5，工具夹盘150可包括夹盘体120。夹盘体120的后端可固定地安装在动 力传动器的心轴185上。夹盘体120的前端具有可滑动地支撑多个夹盘爪(未示出)的通 道。夹盘爪和它们如何与螺母(以及前套管)相互作用与前面的具体实例类似。因此，为 简化起见，在此不再赘述。如前述具体实例那样，本发明可配备有通过工具夹盘部件之间的 相对转动可以张开和收拢的各种夹盘爪。夹盘体120支撑前套管(未示出)和后套管140。前套管和后套管140可耦合在 一起，使后套管140可相对于前套管轴向运动并可转动地固定到前套管上。仅为了示例而 不是对本发明具体实例的限制，前套管可包括由设置在后套管140上的协同作用的特征部分(feature)接收的纵向齿条。也可配备本领域公知的多种不同的耦合部分。可将后套管140支撑成使其可相对于夹盘体120 (因此也相对于前套管)在轴向 朝前位置和轴向朝后位置之间轴向运动。图5中示出了工具夹盘150的上半部(即，轴线 110上方部分)带有处于轴向朝后位置的后套管140，并示出了工具夹盘150的下半部(即， 轴线110下方部分)带有处于轴向朝前位置的后套管140。压缩弹簧125可被捕获于后套 管140和夹盘体120之间。压缩弹簧125对后套管140施加影响，使其到达轴向朝前位置。如下面将更详细地描述的那样，可将离合器机构(包括两个协同作用的离合器部 分142，192)设置在后套管140和动力传动器壳体190之间。离合器机构可转动地将后套 管140和壳体190锁定在一起，直到达到给定的转矩阈值。一旦达到给定的转矩阈值，离合 器机构可让开(或滑脱)，以限制夹盘致动过程中所施加的转矩。后套管140的后端可包括沿轴向朝后方向凸出的腿部145。每一腿部145包括内 部设有凹槽148的中间部分。每一凹槽148包括面向径向朝外方向的底部表面。每一腿部 145还有支撑离合器部分142的远端。壳体190可固定地支撑护圈170。壳体190还可支撑与后套管140的离合器部分 142相互作用的离合器部分192。离合器部分192可转动地固定于壳体190上并可相对于 壳体190轴向运动。为此，壳体190和离合器部分192可由齿条耦合在一起。这种齿条耦 合(以及其他可供选择的耦合形式)在本领域是公知的，因此，为简化起见在此不再赘述。离合器部分192可通过弹簧机构175沿轴向朝前的方向偏置。图5中示出的弹簧 机构175可以呈波片形状。当然，本发明的这些具体实例并不限于这种形状，而可以配备其 他常用的弹簧机构。B.实例的离合器机构通过参考附图6-9可使离合器机构的结构和作用更加显而易见，这些附图示出了 可配备于图5所示的工具夹盘150中的离合器部分的非限制的实例。图6是护圈170、离合器部分192、及弹簧机构175’的分解透视图，所有这些部分 被安装在壳体190内。护圈170可包括径向朝内的边缘，沿该边缘可交替排列有凹口 171 和突舌172。护圈170以如下的方式与后套管140的腿部145相互作用。凹口 171可容纳 腿部145的轴向运动。也就是说，当后套管140运动到轴向朝后位置(和从轴向朝后位置 运动)时，腿部145可通过护圈170的凹口 171沿轴向滑动。当后套管140 (被定位在轴向 朝后位置)转动时，任一突舌172可进入腿部145的凹槽148内。在这种情况下，护圈170 的突舌172可将后套管140保持在轴向朝后的位置。在该具体实例中，离合器部分192可具有设有多个止动爪193的一侧。止动爪193 可从离合器部分192沿轴向凸出。止动爪193可与后套管140的离合器部分142相互作用。 在图6中，弹簧机构175’可以是具有支撑多个压缩弹簧176的一侧的主体形式。压缩弹簧 176贴靠离合器部分192。本发明的此具体实例并不只限于特定的弹簧机构。例如，如上所 述，弹簧机构可为波片的形式(如图5所示)或一些其他常用的弹簧机构。图7-9中示出了后套管处于轴向朝后的位置，使得离合器部分可操作地啮合。此 外，可将突舌172定位于腿部145的凹槽148内，使得护圈170将后套管140保持在轴向朝 后的位置(抵消弹簧机构175和压缩弹簧125的影响)。B(l).图7所示实例的离合器机构
如图7所示，后套管的离合器部分是设在腿部145’远端上的具有隆起特征的部 分142’的形式。具有隆起特征的部分142’包括两个斜坡136，137。具有隆起特征的部分 142’可与安装在壳体内的离合器部分192’的止动爪193’相互作用。在夹盘致动过程中，工具夹盘150未完全张开或收拢时(例如，夹盘爪仍然张开或 收拢时)，具有隆起特征的部分142’可贴靠止动爪193’，使后套管和壳体可转动地锁定在 一起。当工具夹盘完全收拢(带有或没有插入的附件)或完全张开时，由具有隆起特征的 部分142’施加到止动爪193’的转动力可增加。此处，转动力可增加到止动爪193’ (与离 合器部分192’一起)沿轴向朝后方向被驱动(抵消弹簧机构的影响)的阈值，使具有隆起 特征的部分142’可横向滑动并滑过止动爪193’。在这种情况下，离合器机构可让开(或滑 脱)，借此限制夹盘致动过程中所施加的转矩。沿轴向朝后方向驱动止动爪193’所需的转动力的大小可受例如弹簧机构175的 强度以及具有隆起特征的部分142’的工作面相对于轴线110的倾斜(或歪斜)程度的影 响。工作面和轴线110之间的角度越小，使离合器机构滑脱所需的转动力越大。如图7所示，斜坡136的工作面的倾斜程度(相对于轴线110)可大于斜坡137的 工作面的倾斜程度。在这种情况下，引起离合器机构沿第一方向(即，止动爪193’通过斜 坡136的工作面沿轴向朝后的方向被驱动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)可小于引起离 合器机构沿第二方向(即，止动爪193’通过斜坡137的工作面沿轴向朝后方向被驱动时) 滑脱的转动力(或阈值转矩)。可实现这种阈值转矩差以使夹盘上紧过程的给定转矩阈值 小于夹盘松开过程的给定转矩阈值。B(2).图8所示实例的离合器机构如图8所示，后套管的离合器部分可以是设在腿部145”远端的具有隆起特征的部 分142”的形状。具有隆起特征的部分142”可包括两个台肩。安装在壳体内的离合器部分 192”的止动爪193”包括两个斜坡196，197。在夹盘致动过程中，当工具夹盘150未完全张开或收拢时，具有隆起特征的部分 142”可贴靠止动爪193”，使后套管和壳体可转动地锁定在一起。当工具夹盘完全收拢或完 全张开时，由具有隆起特征的部分142”施加到止动爪193”的转动力增加。这里，转动力可 增加到止动爪193”沿轴向朝后方向被驱动(抵消弹簧机构的影响)的阈值，使具有隆起特 征的部分142”可横向滑动并滑过止动爪193”。在这种情况下，离合器机构可让开(或滑 脱)，借此限制夹盘致动过程中所施加的转矩。如图8所示，斜坡196的工作面的倾斜程度(相对于轴线110)可小于斜坡197的 工作面的倾斜程度。在这种情况下，引起离合器机构沿第一方向(即，当止动爪193”通过 斜坡196的工作面沿轴向朝后的方向被驱动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)可小于引起 离合器机构沿第二方向(即，当止动爪193”通过斜坡197的工作面沿轴向朝后的方向被驱 动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)。可实现这种阈值转矩差使得夹盘上紧过程的给定转 矩阈值小于夹盘松开过程的给定转矩阈值。B(3).图9所示实例的离合器机构图9所示的离合器机构的实例与图7和8中所示的离合器机构有些类似。下文将 详细讨论其区别。例如，如图9所示，协同作用的离合器部分142’ ”，192’ ”可具有互补轮廓 的工作面。同时，离合器部分的工作面可为弯曲状。离合器部分142’”，192’”之间的相互作用与上面对图7和8所示的实例的描述类似。C.实例的运转状况根据后套管140的轴向位置工具夹盘150可以不同地运转。后套管140处于轴向 朝前位置时，如图5的下半部(S卩，在轴线110下方)所示，动力传动器可以正常运转模式工 作。此时，由于离合器部分142，192可以脱开(即，离合器机构不起作用)，后套管140可相 对于壳体190转动。当传动器动力消耗增加时，心轴185可转动地驱动夹盘体120，而夹盘 体依次可转动地驱动夹盘爪。夹盘爪可与螺母、前套管、以及后套管140—起转动。因此， 整个工具夹盘150可作为单一的单元一起转动。为了实现夹盘致动模式，操作人员可将后套管140推到轴向朝后的位置且用足够 的力来压缩弹簧125。当后套管140沿轴向朝后方向(相对于前套管、夹盘体120、及壳体 190)运动时，腿部145可经过护圈170的凹口 171。腿部145可以足够的距离轴向穿过凹 口 171，腿部的离合器部分142可沿轴向方向压壳体190的离合器部分192而抵消弹簧机构 175的影响。然后，操作人员转动后套管140，使护圈170的突舌172进入腿部145的凹槽148 内，如图5的上半部(即，轴线110上方)所示。此时，操作人员可松开后套管140，而后套 管借助于插入凹槽148内的突舌172被保持在轴向朝后的位置。在这种条件下，后套管140 和壳体190通过离合器部分142，192之间的啮合和相互作用(即，离合器机构起作用)被 可转动地锁定在一起直到达到给定的转矩阈值。当传动器动力消耗增加时，心轴185可转动地驱动夹盘体120，夹盘体可与夹盘爪 一起转动。夹盘体120 (因此也包括夹盘爪)可相对于螺母和前套管转动。这是因为前套 管可保持可转动地与后套管140锁定(通过齿条耦合)，顺序地使后套管保持可转动地与壳 体190锁定(通过离合器机构)。在螺母和夹盘体120 (因此也包括夹盘爪)之间的相对转 动可驱动夹盘爪张开或收拢(取决于心轴185的转动方向)。当工具夹盘150到达完全张开或收拢位置时，螺母可被上紧到夹盘爪上。此时，增 大的转动力可从夹盘体120 (以及夹盘爪)通过螺母和前套管传递到离合器部分142。转动 力可增加到使离合器机构让开(或滑脱)的阈值。在这种情况下，离合器机构可限制夹盘 致动过程中所施加的转矩。传动器可沿相反方向动力消耗增加，以便分别上紧或松开工具夹盘150。在这种情 况下，参考图7-9，可将工具夹盘150设计成当其被上紧时，离合器机构可沿一方向滑脱，使 腿部145’、145”、145’”相对于护圈170运动到左侧。在这种情况下，用于夹盘上紧过程的 给定转矩阈值小于用于夹盘松开过程的给定转矩阈值。离合器机构滑脱时，后套管140可相对于壳体190 (因此也相对于护圈170)转动， 在这种相对转动过程中，腿部145可进入护圈170的凹口 171内，同时护圈170的突舌172 滑过并从腿部145的凹槽148中退出。一旦突舌172退出凹槽148，弹簧125可使后套管 140返回到轴向朝前的位置。这样可向操作人员发出声音和/或视觉指示，表示夹盘致动过 程完成。III.图10-15中示出的具体实例图10示出了工具夹盘250的另一非限制的具体实例，该工具夹盘可在不更换操作 人员的情况下由均勻转矩致动。在该具体实例中，将离合器机构设置在外部套管和动力传动器壳体之间。A.实例的结构参考图10，工具夹盘250可包括夹盘体220。夹盘体220的后端被固定地安装在 动力传动器的心轴285上。夹盘体220的前端具有可滑动支撑多个夹盘爪202的通道。夹 盘爪202可呈倾斜状，使夹盘爪202各自的前端朝向夹盘体220的轴线210汇聚。各夹盘 爪202具有径向朝外的端面螺纹203。夹盘爪202可通过径向朝外的端面螺纹203与螺母 216的径向朝内的端面螺纹218相互作用而被致动(即，被推进和/或回缩)。如前面的具 体实例所述，本发明可配备有可通过工具夹盘部件之间的相对转动被张开和收拢的多种夹 盘爪类型(除所示出的“带螺纹的”夹盘爪外)。夹盘体220可支撑内套管230和外套管240。内套管230和外套管240可耦合在 一起，使得外套管240可相对于内套管230轴向运动并可转动地固定到内套管230上。仅 为了示例，而不是对本发明该具体实例的限制，内套管230可包括被设置在外套管240上的 协同作用的特征部分249接收的纵向齿条231。在内套管和外套管之间也可配备本领域公 知的多种不同的耦合部分。可将内套管230支撑成使其轴向固定到夹盘体220且可相对于夹盘体220转动。 内套管230可固定地带有螺母216。在螺母216和夹盘体220之间可设置轴承207，以便于 螺母216和夹盘体220之间的相对转动。可将外套管240支撑成使其能相对于夹盘体220 (因此也相对于内套管230)在轴 向朝前位置和轴向朝后位置之间进行轴向运动。在图10中示出了带有处于轴向朝前位置 的外套管240的工具夹盘250。压缩弹簧225被被捕获于内套管230和外套管240之间。 压缩弹簧225可对外套管240施加影响，使之抵达轴向朝前的位置。如将在下面更详细地描述的那样，可将离合器机构(包括两个协同作用的离合器 部分242，292)设置在外套管240和传动器的壳体290之间。离合器机构可转动地将外套 管240和壳体290锁定在一起直到达到给定的转矩阈值。一旦达到给定的转矩阈值，可使 离合器机构让开(或滑脱)，以限制夹盘致动过程中所施加的转矩。外套管240的后端可支撑挡环(latch ring) 260。挡环260可具有带有面向轴向 朝后方向的凸轮表面262和面向轴向朝前方向的止动表面263的远端。凸轮表面262可相 对于轴线210倾斜，而止动表面263可垂直于轴210。挡环260也可包括离合器部分242。壳体290支撑可与外套管240的离合器部分242相互作用的离合器部分292。离 合器部分292可转动地固定到壳体290上且可沿径向相对于壳体290转动。为此，壳体290 可包括内部可滑动地设有离合器部分292的窝穴291。离合器部分292可被弹簧机构275 沿径向朝外偏置。图10所示的弹簧机构275可以是板簧，当然，本发明不限于此。例如，弹 簧机构可配备成波片、盘簧、弹性件、或一些其他常用的弹簧机构形式。在该具体实例中，简要地参考图13，可将外套管240、协同作用的特征部分249、及 挡环260设置为单独的和不同的元件，这可有利于工具夹盘250的组装。当然，鉴于外套管 240、所述协同作用的特征部分249、及挡环260也可为整体的一件式结构，本发明此具体实 例不限于此。与此类似，也可将螺母216、内套管230、及齿条231设置为单独的和不同的元 件，这可有利于工具夹盘250的组装。鉴于螺母216、内套管230、及齿条231也可为整体的 一件式结构，本发明此具体实例并不限于此。
在本具体实例中，可在壳体290上安装两个离合器部分292。但是，可以理解的是， 本发明此具体实例并不限于任何指定数量的离合器部分292。例如，可配备单一的离合器 部分292 (或多于两个的离合器部分292)。此外，可设置单一的弹簧机构275以使所有离 合器部分292沿径向朝外的方向偏置。当然，可以想到的是，可配备附加弹簧机构275。例 如，可为每个离合器部分292提供单独的弹簧机构275。B.实例的离合器机构通过参考附图11，12，14和15可使离合器机构的结构和作用更加显而易见，这些 附图示出了可配备于图10所示的工具夹盘250中的离合器部分的非限制的实例。在图11， 12，14和15中，所示出的外套管处于轴向朝后的位置，使离合器部分可操作地啮合。在这种 条件下，一个离合器部分292可位于另一离合器部分242的径向朝内的位置。这些离合器 部分的工作面面向垂直于工具夹盘250的轴线210的方向。B(l).图11和12所示实例的离合器机构如图11和12所示，外套管240’的离合器部分可以是设置在挡环260’上的具有 隆起特征的部分242’的形式。具有隆起特征的部分242’可包括两个斜坡236’，237’。安 装在壳体290’内的离合器部分可呈止动爪292’的形式。在夹盘致动过程中，工具夹盘250未完全张开或收拢时(例如，当夹盘爪仍然张开 或收拢时)，具有隆起特征的部分242’可贴靠止动爪292’，使后套管240’和壳体290’可 转动地锁定在一起。当工具夹盘完全收拢或完全张开时(带有或没有插入的附件)，由具 有隆起特征的部分242’施加到止动爪292’的转动力增加。这里，转动力可增加到止动爪 292’沿径向朝内的方向(并伸进窝穴291’内)抵消压缩弹簧机构275’的影响而可被驱动 的阈值，使具有隆起特征的部分242’横向滑动并滑过止动爪292’。在这种情况下，离合器 机构可让开(或滑脱)，借此限制夹盘致动过程中所施加的转矩。沿径向朝内的方向驱动止动爪292’所需的转动力的大小可受例如弹簧机构275’ 的强度以及具有隆起特征的部分242’的工作面相对于径向参考线R的倾斜(或歪斜)程 度的影响。工作面和径向参考线R之间的角度越小，用来使离合器机构滑脱所需的转动力 越大。如图11所示，斜坡236’的工作面的倾斜程度(相对于径向参考线R)大于斜坡 237’的工作面的倾斜程度。在这种情况下，沿第一方向(即，当止动爪292’通过斜坡236’ 的工作面沿径向朝内的方向被驱动时)引起离合器机构滑脱的转动力(或阈值转矩)小于 沿第二方向(即，当止动爪292’通过斜坡237’的工作面沿径向朝内方向被驱动时)引起 离合器机构滑脱的转动力(或阈值转矩)。实现这种阈值转矩的差可使夹盘上紧过程给定 的转矩阈值小于夹盘松开过程的给定阈值。在本具体实例中，且参考图12，挡环260’的止动表面263’可沿轴向朝前的方向压 靠于止动爪292’的轴向后端。在止动表面263’和止动爪292’之间的相互作用可以不提 供能够引起止动爪292’抵消弹簧机构275’的影响沿径向朝内的方向的运动的凸轮动作。 在这种情况下，止动爪292’可将外套管240’保持于轴向朝后的位置上(并抵消压缩弹簧 225的影响)。后套管240’可被轴向地保持这种方式直到具有隆起特征的部分242’横向滑 过止动爪292’，借此，可沿径向朝内的方向驱动止动爪292’并使止动爪进入窝穴291’内。B(2).图14和15所示实例的离合器机构
如图14和15所示，外套管240”的离合器部分可以呈设置于挡环260”上的具有 隆起特征的部分242”的形式。具有隆起特征的部分242”可包括两个斜坡236”，237”。安 装在壳体内的离合器部分可以为止动爪292”的形式。止动爪292”可为球形形状。在夹盘致动过程中，当工具夹盘250未完全张开或收拢时，具有隆起特征的部分 242”可贴靠止动爪292”，使后套管240”和壳体可转动地锁定在一起。当工具夹盘完全收 拢或完全张开时，由具有隆起特征的部分242”施加到止动爪292”上的转动力增加。这里， 转动力可增加到止动爪292”沿径向朝内的方向抵消弹簧机构275”的影响而被驱动的阈 值，使具有隆起特征的部分242”可横向滑动并滑过止动爪292”。在这种情况下，离合器机 构可让开(或滑脱)，借此限制夹盘致动过程中所施加的转矩。如图14所示，斜坡236”的工作面的倾斜程度(相对于径向参考线R)大于斜坡 237”的工作面的倾斜程度。在这种情况下，引起离合器机构沿第一方向(即，当止动爪292” 通过斜坡236”的工作面沿径向朝内的方向被驱动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)小于 引起离合器机构沿第二方向(即，当止动爪292”通过斜坡237”的工作面沿径向朝内方向 被驱动时)滑脱的转动力(或阈值转矩)。实现这种阈值转矩差可使卡盘上紧过程的给定 转矩阈值小于夹盘松开过程的给定阈值。在该具体实例中，且参考图15，挡环260”的止动表面263”与具有隆起特征的部 分242”的斜坡236”，237”接触。例如，挡环260”可设有限定斜坡236”，237”和止动表面 263”的凹槽。这里，凹槽的径向朝内面对的壁限定出斜坡236”，237”，而凹槽的轴向朝前面 对的壁限定出止动表面263”。在图15中，凹槽延伸进图纸的平面。止动表面263”可沿轴向朝前方向压靠止动爪292”的轴向后端。止动表面263” 和止动爪292”之间的相互作用可以不提供能引起止动爪292”沿径向朝内方向抵消弹簧机 构275”的影响的运动的凸轮动作。在这种情况下，止动爪292”可将外套管240”保持在轴 向朝后的位置上(并抵消压缩弹簧225的影响)。后套管240”可以这种方式沿轴向保持直 到具有隆起特征的部分242”横向滑动并滑过止动爪292”，借此沿径向朝内方向驱动止动 爪 292”。C.实例的运转情况工具夹盘250可根据外套管240的轴向位置而进行不同的运转。当外套管240处 于轴向朝前位置时，如图10所示，动力传动器可以正常工作模式运转。此时，由于离合器部 分242，292可以脱开(即，离合器机构不起作用)，外套管240可相对于壳体290转动。当传动器动力消耗增加时，心轴285可转动地驱动夹盘体220，夹盘体则依次可转 动地驱动夹盘爪202。夹盘爪202可与螺母216、内套管230、以及外套管240 —起转动。因 此，整个工具夹盘250可作为单一的单元一起转动。为了实现夹盘致动模式，操作人员可将外套管240推到轴向朝后的位置并施加足 够的力来压缩弹簧225。当外套管240沿轴向朝后的方向(相对于内套管230、夹盘体220、 及壳体290)运动时，挡环260的凸轮表面262滑过离合器部分292，借此沿径向朝内方向抵 消弹簧机构275的影响驱动离合器部分292。最终，挡环260的止动表面263沿轴向朝后的 方向运动超过离合器部分292。此时，弹簧机构275可沿径向朝外的方向驱动离合器部分 292并与离合器部分242啮合(例如，如图12或图15所示)。当离合器部分292，242啮合时，操作人员可松开外套管240。外套管240可通过离合器部分292贴靠挡环260的止动表面263而被保持在轴向朝后的位置上。在这种情况 下，外套管240和壳体290可通过离合器部分242，292之间的啮合和相互作用(即，离合器 机构起作用)被可转动地锁定在一起直到达到给定的转矩阈值。当传动器动力消耗增加时，心轴285可转动地驱动夹盘体220，而夹盘体可与夹盘 爪202 —起转动。夹盘体220 (因此也包括夹盘爪202)可相对于螺母216和内套管230转 动。这是因为内套管230保持可转动地与外套管240锁定(通过齿条231和协同作用的特 征部分249)，且内套管依次保持可转动地与壳体90锁定(通过离合器机构)。在螺母216 和夹盘体220 (因此也包括夹盘爪202)之间的相对转动可驱动夹盘爪202张开或收拢(取 决于心轴285的转动方向)。当工具夹盘250到达完全张开或收拢位置时，螺母216可被上紧到夹盘爪202上。 此时，增加的转动力从夹盘体220 (以及夹盘爪202)通过螺母216和内套管230被传递到 离合器部分242。转动力可增加到离合器机构可让开(或滑脱)的阈值。在这种情况下，离 合器机构可限制夹盘致动过程中所施加的转矩。传动器沿相反的转动方向动力消耗增加可分别上紧或松开工具夹盘250。因此，如 前面的具体实例所述，用于夹盘上紧过程的给定转矩阈值小于用于夹盘松开过程的给定转 矩阈值。当离合器机构滑脱时，外套管240 (因此还有挡环260)可相对于壳体290转动。在 这种相对转动的过程中，离合器部分292可沿径向朝内方向被驱动(通过离合器部分242)。 离合器部分292可与止动表面263分离，致使弹簧225将外套管240返回到向前的轴向位 置。这可向操作人员给出声音和/或视觉指示来表示夹盘致动过程完成。图16示出了适合作为用于控制电动钻驱动电机的使用者界面的离合器环机构， 以便附件保持/脱离。下面将进一步详细描述的离合器环机构可应用于具有图1到15所 示和所描述的离合器机构的工具夹盘的任一实例中。参考图16，使用者进行操纵时可利用 电钻传动器400上的离合器环410，以便啮合或脱开钻具电机而提供钻头保持。出于解释说 明的目的，下文将描述下述模式上紧模式，钻进模式和附件释放模式。尽管对本具体实例 没有限制，但在该实例中附件可以是钻头。在上紧模式中，使用者的手指离开扳柄420，使用者可后移离合器环410 (例如，离 合器环可为弹簧加载的)，致使啮合机械联动部分430 (如图16所示的作为随工具纵向运 行的轴，虽然这只是机械联动部分430的一个实例)。当离合器环410后移时(由箭头437 表示)，机械联动部分430向后运动贴靠弹簧435，从而防止工具夹盘440转动。例如，机械 联动部分430通过离合器机构在开关接触之前使套管(例如上面所示出的外套管40，140， 240等中的任何一个)机械地触及于工具的主体上。机械联动部分430也可适用于绕过扳 柄420，因而可锁定扳柄420 (为清楚起见未示出)。当离合器环410被完全后移时(下压 时)，机械联动部分430使工具的开关450上的触点445闭合，以启动工具电机，将钻头上紧 于夹盘440的爪442内。在一实例中，为了提供音响反馈以表示离合器机构(未示出，但可以是1-15所示 的离合器机构中的任一种)处于期望的工作状态，如本领域所公知的那样，在上紧钻头所 经过的时间段内(一般是几秒钟)，工具400中可发出啮合响音。一旦钻头被上紧，使用者 可松开离合器环410，使得离合器环410返回到中间位置。离合器环处于中间位置时(钻进模式)，可根据需要调节夹盘440上的转矩并压下扳柄420以便在钻进模式中的钻传动器 400进行常规的助力操作(power operations)。在钻头释放模式中，使用者向前朝夹盘440推动或使离合器环410滑动，致使扳柄 420锁定。联动部分430可沿方向439伸展，以闭合工具开关450上的第二触点447而使电 机反转，张开爪442来释放钻头。在钻头脱出过程中不需要扳柄420动作。离合器环410的推/拉动作是直观的，因而便于使用和判断。因为在整个锁定或解 锁钻头的过程可防止夹盘440转动，在转动过程中不需要抓紧夹盘440，因此为使用者提供 了附加的舒适性。由于使用者的一只手放在工具把手460上而另一只手操纵离合器环410， 在不需要紧握转动的离合器环410的情况下可保持钻头，因此可改善钻头在夹盘440的爪 442中的固定。IV.图17A-17B所示的具体实例图17A和17B示出了工具夹盘350又一非限制的具体实例，其具有可在不更换操 作人员的情况下由均勻转矩致动的离合器机构。在该具体实例中，夹盘套管不进行轴向运 动，而离合器机构沿轴向运动以便与轴向固定的套管340啮合。这样一来，图17A和17B 示出了可在夹盘体320上具有恒定上紧的离合器机构的又一实例，借此可防止由夹盘套管 340和工件之间的接触引起的夹盘抓302不经意地松开。在如图1-15所示的前述的具体实例中，内套管和/或外套管之一轴向运动，以便 啮合使套管触及(ground)工具壳体上的离合器机构，致使夹盘爪松开或上紧。然后离合器 机构在给定的转矩设定值(given torque setting)下释放套管。在某些应用中，使用者可 使夹盘体与工件接触致使套管运动，从而引起夹盘体不经意地与离合器机构啮合。但是，如 在图17A和17B中所示出的那样，套管不作轴向运动，而离合器机构轴向朝前运动以与固定 的套管啮合，结果可防止夹盘爪的不经意地松开或上紧。图17A示出了脱开时带离合器机构(由离合器部分342和协同作用的离合器部分 392构成)的工具夹盘350。在图17A中，工具夹盘350可包括夹盘体320。夹盘体320的 后端被固定地安装在动力传动器的心轴385上。夹盘体320的前端具有可滑动地支撑多个 夹盘爪302的通道。夹盘爪302可倾斜，因此各夹盘爪302的前端朝夹盘体320的轴线310 汇聚。夹盘爪302分别具有径向朝外的端面螺纹303。夹盘爪302可通过径向朝外的端面 螺纹303与螺母316的径向朝内的端面螺纹318的相互作用被致动(即，被推进和/或缩 退)。如前面的具体实例所述，本发明可利用通过工具夹盘部件之间的相对转动张开和收拢 的多种夹盘爪类型(除了所示出的“螺纹式的”夹盘爪外)来实施。与前述具体实例不同的是，夹盘体320只支撑单一的外套管340，而外套管保持固 定到夹盘体320上但不沿轴向滑动。套管340可固定地带有螺母316。螺母316和夹盘体 320之间设有轴承307以有利于螺母316和夹盘体320之间的相对转动。图17B示出了啮合位置的离合器机构。参考图17A和17B两者，离合器机构可包 括与协同作用的离合器部分392接口连接的可被称为挡爪392的离合器部分342。与前述 的具体实例不同，如图17B所示，可利用齿条341将离合器机构壳体395楔嵌(keyed to) 到工具壳体390的前面，使离合器机构的挡爪392轴向运动，以便与挡环360啮合，同时防 止离合器机构壳体395相对于工具壳体390转动。此外，如参考图17A和17B两者所示，当挡爪392逆着偏置弹簧325轴向朝前运动而与夹盘体320啮合时，如图17A所示，挡爪392逆着爪弹簧375径向朝内地推进到离合器 机构壳体395内。当离合器机构壳体395继续轴向地向夹盘体320运动时，挡爪392被径向 朝外弹出以与挡环360中的凹陷部分或窝穴391嵌合。然后在需要松开/上紧夹盘爪302 时工具电机前/后运转。在给定转矩的情况下，挡爪392可滑出挡环窝穴391，而偏置弹簧 325使离合器机构壳体395返回到脱开位置。如本领域技术人员所公知的那样，可通过使按 钮滑动或转动带有凸轮表面的套管、或其他使用者期望的手段致动离合器机构。工具壳体390上的齿条341和离合器机构壳体395上的齿条(未示出)之间可具 有期望的间隙，以使离合器机构壳体395相对于工具壳体390进行有限的转动。这有利于确 保在不需要转动夹盘体320或套管340的情况下挡爪392和挡环窝穴391的理想的啮合。于是，本离合器机构实例在工具夹盘350中可提供简单而直观的操作，并向工具 夹盘350提供比使用者使用握紧夹盘套管的同时启动电机的传统方法所施加的转矩改进 的上紧和松开转矩。因此，图17A和17B所示的具体实例可适用于应用恒定的上紧转矩，以 防止夹盘爪302被过度上紧。另外，在不需要完全重新设计工具传动部分的情况下可将本 具体实例应用到现有的工具上。图18A和18B示出了用于本发明一具体实例的工具夹盘的锁闭机构。可将要描述 的锁闭机构应用于图1-15及图17A-17B中所描述的包括被构成为用于滑动和/或轴向运 动的夹盘套管的上述具体实例中的任何一个。图18A示出了实例的“夹盘致动模式”中的 工具夹盘550，图18B示出了被锁定于“钻进/攻丝模式”中的工具夹盘550。为清楚起见， 省略了图1-15，图17A和/或图17B的任一幅图中详细示出的夹盘机构的几个特征。参考图18A，所示的工具夹盘550具有联接到心轴585的夹盘体520。例如，前套 管530’的离合器部分可以是具有隆起特征的部分532的形式，而后套管540的离合器部分 可以是止动爪542的形式。在夹盘致动过程中，当工具夹盘550未完全张开或收拢时，具有 隆起特征的部分532可贴靠止动爪542，使前套管530和后套管540可转动地锁定在一起。 当工具夹盘完全收拢或完全张开时，由具有隆起特征的部分532’施加到止动爪542的转动 力可增加到止动爪542沿径向朝外方向(引起后套管540弹性变形)被驱动的阈值，使具 有隆起特征的部分532在止动爪542下方滑动并经过止动爪542。于是，一旦工具夹盘550被上紧，套管530的离合器部分532脱开套管540的离合 器部分542和套管530，并因压缩弹簧525而被向前推进。但是，由于夹盘体520的后端包括 凹陷部分522，这些凹陷部分522接收具有隆起特征的部分532的向前的止动爪部分532’， 而与止动爪部分532’啮合，以防止套管530和夹盘体520之间相对运动。如果需要的话， 凹陷部分522内部的表面以及止动爪部分532’上的表面可具有齿状轮廓以便于啮合。据 此，这种锁定方式实例可以相当简单的设计自动锁定夹盘550。虽然示出的凹陷部分522和止动爪部分532’的相应的形状通常为矩形，显然，对 本领域技术人员来说，凹陷部分和止动爪部分可以呈不同形状，以便作为锁定机构来促进 连接式啮合。图19示出了在本发明一具体实例的工具夹盘上用于恒定上紧的弹簧加载的致动 器。参考图19，其示出了弹簧加载的致动器600的示例部分，该致动器适用于包含上文所示 的工具夹盘(50，150，250，350等)实例中的任何一个的部件。例如，轴向弹簧加载致动器600可操纵工具电机以松开或上紧工具夹盘的夹盘爪(即，爪2，102，202，302等)。致动器600可被机械式地连接到将电机电连接到电池或电源 线的向前_停止_后退滑动开关610。致动器600也可通过上述任何一种离合器机构实例 机械式地连接到“上紧”套管，例如图19中所示的外套管640的一部分。为了松开夹盘爪，致动器600被向前朝如钻头之类的工具附件推动(以615表 示)。首先致动器600与离合器机构(未示出)啮合并使套管640触及工具壳体(例如，如 图1所示的壳体90，图17A所示的壳体390，等)。然后，致动器600的连续的向前运动将滑 动开关610运动到后退位置，使电机动力消耗增加，以便为爪张开提供动力。为了上紧夹盘爪，致动器可被远离钻头拉回(参见箭头625)。致动器600再一次 与离合器机构啮合并使套管640触及工具壳体90。致动器的连续向后运动使滑动开关610 运动到向前的位置，接通电机电源以上紧爪。显然，本领域技术人员可将致动器600构成为 向前推动致动器600而上紧夹盘爪，往回拉致动器600而松开爪。此外，如在前述的具体实 例中所描述的那样，离合器机构可转动地将内套管和外套管锁定在一起直到达到给定转矩 阈值为止，据此，离合器机构可让开(或滑脱)，以防止在夹盘上紧机构上施加过度的转矩。 也可将离合器机构构成为能够保证用来上紧爪的可用转矩小于用来松开爪的可用转矩。虽然图19所示的致动器600可通过滑动按钮601来实施，对于本领域技术人员来 说，也可将轴环、开关或其他相同类型的机构用于致动器600。据此，使用弹簧加载的致动器600可提供简单而直观的操作，并能向工具夹盘提 供比使用者使用传统的握紧无钥匙夹盘套管的同时启动电机的方法更大的上紧和松开转 矩。本工具夹盘可适用于恒定的上紧转矩，且可被构成为可防止夹盘爪过度上紧。此外， 不需要完全重新设计动力工具传动装置就可将图19所示的致动器应用于现有的工具设计 上。上面描述了几个离合器机构实例。但是，本发明的具体实例不限于所披露的离合 器机构实例的具体细节。显然，对于本领域技术人员来说，可对离合器机构作出多种变换和 改型。例如，可使协同作用的离合器部分的相应位置相反。例如，相对于图2-4中的一或 多幅附图所示的离合器机构，设置在前套管上的离合器部分可用设置在后套管上的离合器 部分代替，而设在后套管上的离合器部分可用设在前套管上的离合器部分代替。类似的是， 相对于图7-9，11，12，14和15中的一或多幅附图所示的离合器机构，设在后套管(或外套 管)上的离合器部分可用设在壳体上的离合器部分代替，而设在壳体上的离合器部分可用 设在后套管(或外套管)上的离合器部分来代替。另外，离合器部分不限于图2-4，7-9，11，12，14和15中的一或多幅附图所示的几 何形状。就此而言，可采用许多和可选的形状。例如，离合器部分可具有对称的形状或非对 称形状。离合器部分的工作面可为平面和/或曲面。协同作用的离合器部分可具有互补轮 廓或不同轮廓的工作面。再者，本发明的具体实例不限于指定数量的离合器部分元件。例如，离合器部分可 包括一或多个止动爪、臂、具有隆起特征的部分等。当离合器部分包括多于一个离合器部分 元件时，理想的是围绕工具夹盘的轴线均勻地间隔离合器部分元件，当然，本发明的具体实 例对此没有限制。同时，一个离合器部分的离合器部分元件的数量可以等于或不等于协同 作用的离合器部分的离合器部分元件的数量。
权利要求
一种工具夹盘，包括限定纵向轴线的夹盘体；及套管，其被安装在所述夹盘体上，从而使得所述套管可相对于所述夹盘体旋转并且相对于所述夹盘体被轴向固定到位；以及离合件，其设置在套管上，所述离合件具有工作表面，该表面可选择地与一配合的离合件摩擦配合，所述工作表面所面向的方向垂直于所述纵向轴线。
2.如权利要求1所述的工具夹盘，还包括 固定于所述套管的螺母；以及结合于所述螺母的多个爪螺母。
3.如权利要求1所述的工具夹盘，还包括弹簧，其将所述配合的离合件偏置远离设置在所述套管上的离合件。
4.如权利要求1所述的工具夹盘，其中所述配合的离合件被安装在一动力传动器壳体 上，从而使得所述配合的离合件可旋转地固定到所述动力传动器壳体并且相对于所述动力 传动器壳体能够轴向移动。
5.如权利要求1所述的工具夹盘，其中所述离合件具有斜面轮廓，用来在垂直于所述 纵向轴线的方向上驱动所述配合的离合件。
6.一种动力传动器，其包括 壳体；工具夹盘，其安装用于相对于所述壳体旋转，所述工具夹盘包括限定纵向轴线的夹盘体；套管，其被安装在所述夹盘体上，从而使得所述套管可相对于所述夹盘体旋转并且相 对于所述夹盘体被轴向固定到位；以及 离合件，其设置在套管上；以及一配合的离合件，其设置在所述壳体上，用于相对于所述壳体在第一轴向位置和第二 轴向位置之间运动，其中在第一位置所述套管随着所述离合件旋转，在第二位置所述配合 的离合件与设置在套管上的所述离合件配合，以及其中所述离合件具有斜面轮廓，用来在垂直于所述纵向轴线的方向上驱动所述配合的 离合件。
7.如权利要求6所述的动力传动器，其中所述套管被轴向定位在所述配合的离合件的 前面。
8.如权利要求6所述的动力传动器，还包括 一弹簧，其朝向第一轴向位置偏置所述配合的离合件。
9.如权利要求8所述的动力传动器，其中所述弹簧处于所述夹盘体和所述配合的离合 件之间。
10.如权利要求6所述的动力传动器，其中所述配合的离合件是安装在离合机构壳体 中的卡爪，所述卡爪在径向向外方向上被弹性偏置。
11.一种动力传动器，其包括 壳体；设置在壳体并且连接到动力开关的连杆；以及设置在壳体上的工具夹盘，所述工具夹盘具有夹盘体；以及安装在所述夹盘体和所述壳体其中之一上的套管，所述套管支持一离合件，所述套管 相对于所述壳体在第一轴向位置和第二轴向位置之间移动，其中在第一位置所述离合件结 合所述配合的离合件并且所述套管移动所述连杆从而致动所述动力开关，以及在第二位置 所述离合件与所述配合的离合件脱开结合。
12.如权利要求11所述的动力传动器，其中所述连杆在所述套管和所述动力开关之间 提供机械连接。
全文摘要
一种工具夹盘，包括限定纵向轴线的夹盘体；及套管，其被安装在所述夹盘体上，从而使得所述套管可相对于所述夹盘体旋转并且相对于所述夹盘体被轴向固定到位；以及离合件，其设置在套管上，所述离合件具有工作表面，该表面可选择地与一配合的离合件摩擦配合，所述工作表面所面向的方向垂直于所述纵向轴线。
文档编号B23B31/10GK101850429SQ201010163838
公开日2010年10月6日 申请日期2006年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者丹尼尔·普齐奥, 小理查德·C·尼克尔斯, 约翰·E·巴克 申请人:布莱克和戴克公司