一种可调变离合器及扭矩保护电动螺丝刀的制作方法

1.本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种可调变离合器及扭矩保护电动螺丝刀。


背景技术：

2.离合器是一类传动装置，其可串接在动力传递通路中，从而改变或限制上下游之间的动力连接关系。机械离合器是使用最为广泛的一类离合器，其依靠纯机械结构进行切换，结构可靠且动力传递直接，但由于机械结构的固有特性，在切换离合状态时很容易产生噪音和振动，且具有比较明显的卡滞感。另外，机械离合器对离合力的调控自由度偏小，很难实现多级调控和连续调控。电磁离合器是近年来使用越来越多的一类离合器，其通过改变线圈磁场控制摩擦片分合及改变摩擦片之间的压力实现动力连接状态的调控，这种调控方式相对于机械离合更加平顺，噪音和振动更低，但电磁离合器的成本较高且可靠性不足。另外，电磁离合器依靠电磁感应产生离合作用力，离合作用力的大小受限，很难传递大扭矩。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种可调变离合器，并在此基础上进一步提供一种扭矩保护电动螺丝刀。
4.本发明提供的可调变离合器包括依次同轴线设置的第一转轴、第一摩擦片盘、第二摩擦盘、热膨胀单元、第二转轴，还包括可限定第一转轴与第二转轴之间的距离的支架；第一转轴和第二转轴各自可旋转地安装在支架上，第一摩擦片盘与第一转轴固定连接，第二摩擦盘和第二转轴分别固定连接在热膨胀单元的两端；热膨胀单元未受热时，第一摩擦片盘与第二摩擦盘彼此分离；热膨胀单元受热时，轴向尺寸增大，迫使第一摩擦片盘与第二摩擦盘彼此接触并挤压。
5.进一步地，热膨胀单元包括缸体、滑动配合在缸体内的活塞、可对缸体进行加热的加热组件、填充在缸体与活塞之间的空腔内的热膨胀介质；加热组件使热膨胀介质受热膨胀，从而推动活塞向远离缸体的方向运动。
6.进一步地，热膨胀介质为液态热膨胀介质。
7.进一步地，加热组件包括包裹在缸体周侧并随缸体转动的电加热膜、固定在电加热膜两端的第一环状电极和第二环状电极、与第一环状电极弹性接触的第一电刷、与第二环状电极弹性接触的第二电刷；通过在第一电刷与第二电刷之间供电使电加热膜发热。
8.进一步地，活塞固定在第二摩擦盘的背面，缸体的封闭端固定在第二转轴上；缸体的开口处设有一组凸块，第二摩擦盘的背面设有一组凹口；凸块嵌入凹口以传递扭矩。
9.进一步地，活塞外周箍设有一道或多道密封环。
10.进一步地，支架包括相对设置的第一端面板和第二端面板，还包括固定连接在第一端面板和第二端面板之间的一组连杆；第一端面板和第二端面板中央均设有轴孔，第一
转轴转动配合连接在第一端面板上，第二转轴转动配合连接在第二端面板上。
11.进一步地，第一转轴上还设有第一推力轴承，第一推力轴承位于第一端面板和第一摩擦片盘之间；第二转轴还设有第二推力轴承，第二推力轴承位于第二端面板和缸体之间。
12.本发明提供的扭矩保护电动螺丝刀包括处在动力上游端的电机和处在动力下游端的螺丝刀轴，螺丝刀轴端部具有可替换的磁吸式螺丝刀头，在电机和螺丝刀轴之间的传动路径上串接有上述可调变离合器。
13.进一步地，在可调变离合器与电机之间或在可调变离合器与螺丝刀轴之间，串接有变速齿轮箱。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明提供的可调变离合器，结构体积小，可传递扭矩大，传递的最大扭矩可以在很大范围内连续调变，工作时振动小噪音低，具有较高的可靠性和良好的可控性。本发明提供的扭矩保护电动螺丝刀可以有效防止拧螺丝时发生滑牙破坏。
附图说明
15.图1为可调变离合器的结构示意图。
16.图2为可调变离合器中传动结构的爆炸示意图。
17.图3为加热组件的结构示意图。
18.图4为凹口与凸块的配合示意图。
19.图中，第一转轴1、第一摩擦片盘2、第二摩擦盘3、热膨胀单元4、第二转轴5、缸体41、活塞42、加热组件43、电加热膜431、第一环状电极432、第二环状电极433、第一电刷434、第二电刷435、凸块411、凹口31、密封环44、第一端面板91、第二端面板92、连杆93、第一推力轴承6、第二推力轴承7。
具体实施方式
20.下面通过实施例进一步阐明本发明，旨在更清楚地说明本发明的技术方案，而不应理解为是一种限制。
21.除非另有定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应理解为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的
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第一”、
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第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
“ꢀ
包括”或者
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包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
“ꢀ
连接”或者
“ꢀ
相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
“ꢀ
上”、
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下”、
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左”、
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右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
22.实施例1如图1所示的可调变离合器，包括依次同轴线设置的第一转轴1、第一摩擦片盘2、第二摩擦盘3、热膨胀单元4、第二转轴5，还包括可限定第一转轴1与第二转轴5之间的距离的支架；第一转轴1和第二转轴5各自可旋转地安装在支架上，第一摩擦片盘2与第一转轴1
固定连接，第二摩擦盘3和第二转轴5分别固定连接在热膨胀单元4的两端；热膨胀单元4未受热时，第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3彼此分离；热膨胀单元4受热时，轴向尺寸增大，迫使第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3彼此接触并挤压。该可调变离合器通过热膨胀单元4控制第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3分离与接触，由此可以方便地控制第一转轴1与第二转轴5之间的动力连接状态，实现可控离合功能。由于材料热膨胀产生的挤压力可以是非常大的，可以远大于电磁力，因此在同等体积下此类离合器可传递的扭矩远大于电磁离合器。
23.如图2所示，热膨胀单元4包括缸体41、滑动配合在缸体41内的活塞42、可对缸体41进行加热的加热组件43、填充在缸体41与活塞42之间的空腔内的热膨胀介质；加热组件43不工作时热膨胀介质处于冷却状态，第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3彼此分离；加热组件43工作使热膨胀介质受热膨胀，从而推动活塞42向远离缸体41的方向运动，使第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3彼此挤压。较佳地，热膨胀介质为液态热膨胀介质，例如导热硅油、硫酸钠溶液等无毒且加热不易燃烧的液体。
24.如图3所示，加热组件43包括包裹在缸体41周侧并随缸体41转动的电加热膜431、固定在电加热膜431两端的第一环状电极432和第二环状电极433、与第一环状电极432弹性接触的第一电刷434、与第二环状电极433弹性接触的第二电刷435；第一电刷434和第二电刷435都固定在安装在支架上的绝缘座上。其中，电加热膜431可以采用石墨烯薄膜材料，第一环状电极432和第二环状电极433可以采用铜电极，需要加热时，通过在第一电刷434与第二电刷435之间供电使电加热膜431发热，从而传导至热膨胀介质使之膨胀。另外，改变电流的大小可以调节发热功率，进而调节热膨胀介质的温度，进而调节第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3之间的挤压力，进而调节第一转轴1与第二转轴5之间传递的最大扭矩。这种调节方式具有诸多优点，动力连接与分离切换平顺，振动与噪音极小，并且传递的最大扭矩可以从零到很大的数值范围内连续调变。
25.作为一种替换方案，加热组件43中的电加热膜431也可以替换为电加热线圈，例如将具有绝缘包裹皮的电阻丝螺旋绕设在缸体41表面，电阻丝的两端分别与第一环状电极432和第二环状电极433电性连接。其中，电阻丝可以选用康铜（konstantan alloy）、康锰铜合金、锌白铜、镍铬合金或铜镍合金等，并且可以改变电阻丝的截面和绕制匝数获得不同的电阻值，以适应不同的应用场景。
26.如图4所示，活塞42固定在第二摩擦盘3的背面，缸体41的封闭端固定在第二转轴5上；缸体41的开口处设有一组凸块411，第二摩擦盘3的背面设有一组凹口31；凸块411嵌入凹口31以传递扭矩。
27.如图2、4所示，活塞42外周箍设有一道或多道密封环44，防止热膨胀介质发生泄漏。
28.如图1所示，支架包括相对设置的第一端面板91和第二端面板92，还包括固定连接在第一端面板91和第二端面板92之间的一组连杆93；第一端面板91和第二端面板92中央均设有轴孔，第一转轴1转动配合连接在第一端面板91上，第二转轴5转动配合连接在第二端面板92上。
29.如图2所示，第一转轴1上还设有第一推力轴承6，第一推力轴承6位于第一端面板91和第一摩擦片盘2之间；第二转轴5还设有第二推力轴承7，第二推力轴承7位于第二端面板92和缸体41之间。通过设置第一推力轴承6和第二推力轴承7，既可以减小第一转轴1和第
二转轴5的旋转阻力，又可以使第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3之间产生很大的挤压力，保证扭矩在大范围内可调。
30.实施例2在实施例1的可调变离合器的基础上提供一种扭矩保护电动螺丝刀，包括处在动力上游端的电机和处在动力下游端的螺丝刀轴，螺丝刀轴端部具有可替换的磁吸式螺丝刀头，在电机和螺丝刀轴之间的传动路径上串接有实施例1的可调变离合器。进一步地，在可调变离合器与电机之间或在可调变离合器与螺丝刀轴之间，串接有变速齿轮箱。本实施例的扭矩保护电动螺丝刀在使用时，根据拧螺丝的扭矩要求调节加热组件43的发热量，即调节第一电刷434和第二电刷435之间的供电电流，当拧螺丝所需的扭矩大时增大供电，当拧螺丝所需的扭矩小时减小供电。随着螺丝逐渐拧紧，所需的扭矩逐渐增大，当超过离合器所限定的最大扭矩时，第一摩擦片盘2与第二摩擦盘3打滑，从而保护螺丝和螺孔，防止造成滑牙破坏。
31.以上实施方式是示例性的，其目的是说明本发明的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。