CN1184041C - 卡具组件及有改进接合组件的动力驱动器 - Google Patents

Abstract

一种与动力驱动器(10)一起使用的卡具组件(16)，具有一个前端(34)，一个壳体(12)，一个齿轮箱(26)，及从其中延伸的、包括接合板(24)的一个可转动主轴(30)。接合板(24)由该前端接纳并可转动地固定到前端，此板具有一个确定一个中心孔(66)的前面及一个朝后面向的转动挡块(62，64)。主轴(30)穿过中心孔(66)延伸以便接纳卡具。卡具有一个包括一突部(122)及一尾部(124)的主体(110)，尾部(124)设计得可随主轴(30)转动，突部(122)则有一个轴向孔(126)。卡爪(118)由卡具主体(110)接纳，并可作趋近或离开卡具轴线(31)的运动。一个托架(70)环绕主体(110)安置、并往后朝尾部(124)延伸。托架(70)有一个后表面(71)，其与挡块(62，64)接合而使托架(70)可转动地固定到接合板(24)。

Description

卡具组件及有改进接合组件的动力驱动器

本申请要求在先申请的申请号为Nos.60/226631及60/226632的美国专利申请的优先权，它们的申请日为2000.8.21。两者所公开的内容用作本申请的参考资料。

技术领域

本发明总的来说涉及电动或气动动力驱动器(power driver)。

电动和气动工具驱动器是公知的。虽然在这类驱动器中麻花钻是最普通的工具，但工具也可以包括改锥、螺母驱动器、安装了磨石的锉刀或其他切割工具和磨削工具。由于这些工具柄的截面可以为各种直径的圆或多角形；故这类装置通常均配置可在相对宽大范围内调整的卡具。卡具可通过螺纹或锥孔连接于驱动器的主轴。

用于手动和机动的各种卡具在本领域中早已被开发。在一种卡具中，其卡具本体具有三个彼此大体上成120°列布的通道。通道设计得使它们的中心线通常相交于卡具前面的卡具中心线上。通道约束着置于通道内的可动的三个卡爪，以便卡住大体上沿卡具中心线放置的圆柱或多边形工具柄。卡具有一个螺母，它与卡爪上的螺纹啮合并绕卡具中心线转动，螺母的转动可使卡爪在通道内沿任一个方向运动。卡具本体连接于驱动器的主轴，它被设计得使其相对螺母沿一个方向的转动，迫使卡爪卡住工具柄，而其沿相反方向的转动则使工具柄松开。

卡具可以通过卡具键、无键结构中的套筒用手转动或起动驱动马达来操作。无键套筒可以包括一个轴向和转动固定于卡具本体的后套筒，使操作员在卡具螺母转动将卡爪松开或闭合时，转动地抓握卡具本体。此类无键卡具的实例公开于专利号为5501437的美国专利中，它已被转让其公开内容用作本发明的参考。

在本领域中已公开了各种无键卡具的结构，可以期望它们有各种用途。例如，在一种公知的钻具卡具中，后套筒以可转动方式固定于可沿轴向在后套筒内滑动的一个弹簧偏压的冲击件上，冲击件能有选择地卡住该螺母使之不能相对后套筒转动。因此，在钻具主轴转动驱动卡具本体时，本体和约束螺母之间的相对转动将卡爪朝松开或闭合位置运动。

但是为了转动约束螺母，卡具还具有一个转动约束后套筒相对钻具壳体转动的机构。具体地说，一对螺钉头从钻具主轴相反侧上的钻具的正面朝前延伸。一对旋转固定于后套筒并可相对后套筒作轴向运动的支腿朝后延伸过后套筒并接纳该螺钉头，从而使螺钉头以可转动方式将支腿和后套筒夹持到钻具壳体。

支腿从后套筒向后方被弹簧偏压。当钻具主轴和卡具本体用螺纹连在一起，并沿轴向相互趋近时，前钻具面将支腿朝前推入该卡具。增大了的弹簧压力使支腿靠贴螺钉头的夹持增强。

发明内容

本发明认识和解决现有技术结构和方法的上述考虑及其它方面。

因此本发明的一个目的是提供一种改进的卡具组件及动力驱动器。

本发明的另一目的是提供卡具组件与动力驱动器之间的一种改进的接合(interface)组件。

这些和其它目的是通过与动力驱动器一起使用的卡具组件来达到的。此驱动器有一个前端，一个壳体，一个齿轮箱及一个从齿轮箱延伸的、包括一个单独的接合板的廻转主轴。接合板安装于前端并以可转动方式固定于前端，该板有确定一个中心孔的前面及一个朝前面向的转动挡块。主轴穿过该中心孔，以便接纳一卡具。卡具包括一个本体，本体有一个突部及一个尾部，尾部设计得可随该轴一起转动，突部有一个轴向孔。卡爪容纳于该本体内、并可作趋近和远离卡具轴线的运动。一个托架环绕该本体安置并朝尾部向后延伸。托架确定一个与挡块接合的后表面，用以将托架可转动地固定于接合板。

构成本说明书一部分的附图与说明书一起展示本发明一个以上的实施例，用来解释本发明的原则和基本精神。

附图说明

在本发明的其余部分中，给合附图更具体地介绍了本发明所有可能的公开内容，它包括对本领域熟练人员来说是最佳模式。各附图为：

图1是本发明实施例的动力驱动器立体图；

图2是图1所示动力驱动器的部分立体图；

图3是图1所示动力驱动器的部分解的立体图；

图4是本发明一个实施例中的离合器环圈立体图；

图5是本发明一个实施例中的接合板的立体图；

图6是在图3中展示出的接合板的立体图；

图7是本发明一个实施例中钻具卡头的平面视图；

图8是图7所示卡具的分解图。

在本说明书和附图中重复使用的标注符号代表本发明相同的或相似的特征或构件。

具体实施方式

现在对本发明的推荐实施例进行详细说明，实施例的一个或多个实例展示于附图中。提供的每一个实例是用于解释本发明，不是用来限制本发明。在事实上，对本领域熟练人员在不偏离本发明的原则和基本精神情况下可以做出改型和变更。例如，对于本领域中的熟练人员来说，作为一个实施例的部分介绍和说明的特征，也可用在另一个实施例中而产生另一个实施例。因此，本发明覆盖由所附权利要求基本精神的所有改型和变更及其等同物。

参看图1，本发明实施例的一个动力驱动器10包括一个壳体12，一个离合器环14，一个离合器组件16，及电池组18。在驱动器手柄22的上部有一启动掣子21。离合器组件16包括前、后套筒116、20。如在下面会详细说明的那样，在壳体12和后套筒20之间放置了一个接合环即板24。

现在参看图2，动力驱动器10包括一个置于钻具壳体12内的钻具马达28与离合器环14之间的齿轮箱26。离合器环14包括一个置于其后端内的一个沟槽17中的唇缘15，沟槽确定在壳体12中(参见图3)。在组装壳体12时，离合器板14被夹持在沟槽17中而不能沿轴向相对壳体12运动。钻具主轴30沿轴向延伸穿过接合板24，并具有与卡具本体110内限定的螺纹33相配的螺纹32(见图7)。

现在参看图3，齿轮箱26的前端或前部34包括一个离合器接纳环38，环38上制有一组沿径向朝外延伸的突起36，环38环绕轴线31设置并与环状板37相邻。在一个推荐实施例中，环38被拧入齿轮箱26的前端部34中，从而使它在旋转时可相对驱动器壳体沿轴向往复。环38可以相对环状板37转动。弹簧40使板37和环38一起被偏压而离开该驱动器壳体。在齿轮箱前端部34上的环38的转动使板37相对齿轮箱26作轴向运动，从而可对一个末示出的离合器机构进行调整。

再参看图4，在离合器环14的内周面上制有多个驱动卡销60。卡销60与突起36啮合，从而使离合器环14转动地夹持于接纳环38，并仅在一个转动位置上先进入环38中。在图4所示的实施例中使用了9个卡销60，它们三个一组共3组与突起36相应地以不对称方式置于离合器环14的内周面上。离合器环14的转动，及因此而产生的环38和板37的轴向运动，通过齿轮箱内的齿轮控制着施加于主轴30上的扭矩。动力驱动器中的控制速度和扭矩的齿轮组合排列是公知的，在本领域中是可以理解的。这种齿轮***本身并不构成本发明的一部分，因此不在此对其详细地探讨。

齿轮箱26的前端34有一个接纳板42，此板可以与钻具壳体前端部34构成一个整体，也可以制作成一个单独构件。接纳板42包括一对大体平行的贯通的弦状孔44和46。在所示实施例中，孔44和46在垂直于轴线31的一个公共平面内相对轴线31是偏置的。一个轴承组件48沿轴向朝着接纳板42环绕钻具主轴30安置。

接合板24大体上是环状的，它确定一个前面125及一个后面25。孔50和52相应于接纳板上的孔44和46延伸穿过板24(孔52的底部一半在图3中没有展示)。接合板24的外表面在面25和125之间确定一个沟槽51，沟槽51包围着孔50和52。

再参看图3，大体为U形的销54有一个延伸穿过孔50和44的第一部分156及一个延伸穿过孔52及46的第二部分158。中间销160在部分156和158之间延伸，并被置于沟槽51内。销54沿轴向并可转动地将板24和42相互连接。

参看图5，本发明实施例的接合板24有一对对置的挡块62和64，它们从面125朝前延伸，被确定于环状突缘63及中心孔66之间。挡块62确定一个顺时针方向的侧表面57及逆时针方向的侧表面55，挡块64确定一个顺时钟方向的侧表面61及逆时钟方向的侧表面59。

图6展示接合板24的另一个实施例。接合板有一个沟槽51，一个前面125，及四个于前面125上确定的支腿接纳孔68、70、72和74。在本实施例中，分别包括在孔68、70之间及孔72、74之间的前面部分69和73起挡块的作用。侧表面55、57、59及61分别包括在孔72、74、70和68内，并与前面挡块部分69和73相邻。

现在参看图7，8，卡具16包括有四个朝后沿轴向延伸的支腿的一个环圈70。在装配后的卡具中(并参看图5)，在挡块62和64的每一侧上安置的一个支腿使得支腿将圈70相对接合板24可转动地固定。应该理解：支腿71和/或板24的形状和结构可以变化。例如(并参看图6)，支腿71可以分别延伸入68、70、72及74孔中，将圈70相对接合板24可转动地夹持。

卡具16包括本体110，一个螺母114，一个前套筒116，多个爪118，及后套筒20。后套筒20在中心孔130相对两侧面上确定一对切口132。圈支腿71向后延伸穿过切口132，从而使支腿可以廻转地固定于后套筒20上、但可以相对后者轴向运动。应该理解：各种卡具结构均可应用于本发明，而且还可以采用其它合适的结构来将环圈70安装于卡具。

本体110包括一个突起即前部122及一个后部即尾部124。尾部124确定一个用来接纳涨圈182的环槽184，此涨圈用来防止后套筒20相对本体朝后作轴向运动。在本体前突部122上有一个轴向孔126及多个通道128，通道以可滑动方式接纳卡爪118，通道118相对卡具轴线31有一交角，并相交于轴孔126内或稍微向前的公共点。本体110包括一个推力支承环138，通道128的一部分穿过此环。一个轴承组件140置于环138与螺母114的沿轴向朝后的表面113之间。

每个卡爪118确定一个工具接合面119，在其反面则制有螺纹121。螺母114通常是圆柱形，在其内周面上制有与卡爪螺纹121连接的螺纹115，用于分别驱动在各自通道128中的卡爪。推荐用三个卡爪，每个卡爪与其相邻的卡爪分隔约120°的弧度。

本体突部122接纳一个压配于其内的突件142。突件142可以用任何合适的方式与本体12连接，例如螺纹连接，卷边，打桩或其它的方法。突件包括一对相对的平表面146，在转动卡具螺母使卡爪松开或闭合时，此表面可用来夹持卡具本体。

前套筒116在其沿轴向的前端处有环状边缘150，它用于接纳一个置于突件142与套筒116之间的轴承组件153。因此前套筒116相对突件142和本体110可以转动。前套筒116通过在前套筒边缘136处的接合防止后套筒20相对本体沿轴向朝前运动。突件142通过突件上的一个轴向朝后的表面145与一大体上成圆柱形的保持件148之间的接合，也防止螺母114相对本体110沿轴向朝前运动。保持件反过来又推压螺母114的沿轴向朝前的面147。因此螺母114沿轴向被夹持不动但可相对卡具本体转动。应可以理解：螺母114的包括前表面147的前部可以被延伸到直接接触突件沿轴向朝后的表面，因此而无需按用保持件148。

推力环162环绕着卡具本体110沿半径方向被置于后套筒20内，并沿轴向则置于螺母114之后。一个安置于圈70和推力环162之间的螺簧160将推力环162沿轴向朝前向螺母114偏压。推力环162在其外周面上有三个花键166，花键被置于在后套筒20内周面上制作的沟槽164内，从而使推力环162相对后套筒转动固定，但可沿轴向运动。每个推力环花键166均有一个沿轴向朝前的端部167。

推力环162有一个前表面170，它沿半径方向朝向花键166向内方向延伸。多个齿168从前面170朝前延伸。前套筒116在其沿轴向向后的表面上有多个深浅交替的凹槽188和186。可将一个耐磨圈157置于前套筒116和推力环162之间，耐磨圈上有分别相应于套筒凹槽186和188的凹槽188’和186’。

螺母114有从一个沿轴向朝后面向螺母表面176延伸的齿174。该齿之间的间隙用172标示。齿174确定了倾斜侧表面178。在图中所的本实施例中，应用三个推力环花键166，三个螺母齿174，及三个推力环齿168。

在一种冲击模式中，套筒116被转动，从而使花键166的前端167被深凹槽188接纳，弹簧160则将推力环朝前偏压，从而使推力环齿168置于螺母间隙172中。当操作员驱动马达使本体110环绕卡具轴线31转动时，摩擦力使本体110，卡爪118，及螺每114一起转动，直到螺母齿174上的倾斜面178靠到推力环齿168上的倾斜面180为止。由于推力环162转动地夹持后套筒20，推力环162将阻止螺母转动，该本体110的继续转动将引起本体和螺母之间的相对转动，从而使在通道128内的卡爪前进或后退。因此，无需握住卡具，只要启动钻具就可以使卡具松开或闭合。

当卡具到达完全闭合的位置时，卡爪就被闭合在图7所示的工具柄190中，因而不再能在通道128中运动，螺母的螺纹就与卡爪螺纹楔紧。当螺母114与推力环162之间的旋转力克服弹簧160施加的偏压力时，斜齿面178和180能够使推力环齿174沿轴向朝后滑动而环绕着螺母齿174滑入相邻的间隙172中。卡具本体继续转动，直到该推力环齿倾斜面18与下一组螺母齿倾斜面178接合为止。如果操作员继续致动钻具马达，旋转力会再次克服弹簧160的轴向力，齿174和168会再次彼此骑跨。这样就提供了一种反复冲击，使螺母更加拧紧卡爪并发出声音提醒操作员：该卡具已进入完全闭合的位置了。

应该理解：倾斜侧面178和180和与卡具轴线31相一致的平面之间形成的角度可以变化，这种变化会影响到推力环与螺母之间传递的力。例如，如果上述的角度是小的，那就要求在推力环162和螺母114之间有比该角度更大时更大的力，才可克服弹簧160使推力环朝后沿轴向的运动。

在正常操作模式中，前套筒相对后套筒20转动，从而使推力环花键166(及一个前端167)与浅凹槽186接合。在此方案中，推力环齿168与螺母齿174脱离接合而沿轴向固定。因此，在操作员致动钻具使卡具本体转动时，螺母114与卡具本体一起转动而不冲击推力环162。

前套筒116有一个贯穿它的径向孔155，在螺母114沿轴向朝前的面上有一组槽159。孔155可以便操作员将一个长销穿过前套筒***槽159中，从而使螺母114被夹持并可用手动使螺母相对卡具本体110转动，例如，在用该销卡住螺母114不能转动时，用钳、扳手或类似工具卡住突件142上的平面146来使它们一起转动。

套筒116和20的外周面可以制作滚花、或配置纵长肋条或其它突出物来使操作员能够可靠地握紧它们。这些套筒可用工程塑料如聚炭酸酯，及填充玻璃(丝)的聚丙烯那样的填充的聚丙烯或工程塑料的混合物来制造。其他的合成材料如填充石墨的聚甲酯材料在某些环境中也是合适的。此外，套筒也可以用合适的金属，例如用钢来制作。

本领域中熟练人员可以体会到：制造卡具用的材料取决于动力驱动器的最终用途，上述材料只是举例说明而已。此外，应该理解：各种卡具结构可以与本发明结合使用，各个实施例只是提供例子并不是用来对发明加以限制的。

为了将钻具卡头116组装成钻具10，首先将接合板24通过销54紧固于接纳板42，然后根据板24的情况，将卡具定向使支腿71置于接合板24的挡块62和64(图5)的每一侧，或置于(图6中的)接纳孔68，70、72和74中。因此环圈70转动地夹持在板24上。然后将本体通过螺纹33、32紧固于主轴上，从而将卡具16向后拽上该主轴。随着卡具移动到主轴上，弹簧160使环圈70可相对卡具本体110和后套筒20作轴向运动。由于如上所述接合板24用销54转动地夹持在壳体12上，现在后套筒借助支腿71与切口132间的相互作用而转动地夹持于钻具10。

虽然上面已介绍了一个或多个优选实施例，应该理解，本发明的任何和所有等同物均包括在本发明的基本精神和范围内。所介绍的实施例只是表示实例，并不是用来限制本发明。因此，本领域的熟练人员应该理解，由于能够作出改型，不能将本发明局限于那些实施例。由于实施例会落在本发明基本精神之内，因此，期望所有的实施例应全被包括在本发明内。

Claims (20)

1、一种与动力驱动器一起使用的卡具组件，具有一个前端，一个壳体，一个齿轮箱，及一个由该齿轮箱驱动并从前端延伸的可转动主轴，所述卡具组件包括：

一个与所述壳体和齿轮箱分开的接合板，所述板由所述前端接纳并可转动地固定于所述前端，所述接合板有一前面，此前面包括：

一个中心孔，主轴穿过该孔延伸；

一个面向前的转动挡块，和

所述接合板包括大体为圆柱形的突缘，它从所述前面沿轴向向后延伸，其中所述前端安置于所述突缘内；以及

一个卡具，它具有：

一个大体为圆柱形的本体，它具有一个突部及一个尾部，所述尾部的构成使其可隨该主轴一起转动，所述突部内有一个轴向孔；

多个安置于所述本体内的卡爪，卡爪在所述本体内可趋近或离开所述轴孔中心线移动；以及

一个环绕着该本体安置的托架，托架朝后向所述尾部延伸，在所述卡具连续操作期间，所述托架确定一个与所述挡块接合的向后表面，从而使所述托架和所述接合板可转动地相互固定。

2、如权利要求1所述卡具组件，其中所述接合板包括多个所述挡块

3、如权利要求1所述卡具组件，其中所述挡块有一对侧表面，侧表面沿着与所述轴相切方向对置，所述托架与每一个所述侧表面接合。

4、如权利要求3所述卡具组件，其中所述挡块包括一个沿着轴向从所述前面朝前延伸的突起，所述侧表面则置于所述突起的相对侧面上。

5、如权利要求4所述卡具组件，其中所述托架包括一对大体上平行的支腿，支腿设置于所述突起的相对侧面上，并且分别与所述侧表面接合。

6、如权利要求5所述卡具组件，其中所述突起有两个，它们跨过所述中心孔彼此对置，所述托架包括两对所述支腿，它们分别与所述突起接合

7、如权利要求3所述卡具组件，其中所述前面内确定一个沿轴向对准的孔，所述侧表面被置于所述孔的相对侧。

8、如权利要求7所述卡具组件，其中所述托架包括一个支腿，该支腿由所述孔接纳、并与所述侧表面接合。

9、如权利要求8所述卡具组件，其中所述前面确定两对相邻的所述孔，所述成对的孔跨过所述中心孔彼此对置，所述托架包括两对大体上平行的支腿，所述成对支腿的每个分别安置于各对所述孔中。

10、如权利要求1所述卡具组件，其中所述卡具包括一个可转动地环绕所述本体尾部安置的后套筒，所述托架可转动地固定于后套筒上。

11、如权利要求10所述卡具组件，其中所述后套筒有一个后面，一个或多个孔贯穿此后面，所述托架被置于所述后套筒内并至少穿过所述一个或多个孔中的一个延伸，从而使所述托架在所述的至少一个孔处可转动地连接到所述后套筒上。

12、如权利要求1所述卡具组件，其中所述前面从所述突缘沿径向向内延伸。

13、如权利要求1所述卡具组件，其中所述接合板和前端有大体平行的贯通的弦状孔，并有一大体上为U形的销穿过所述平行孔，因此所述接合板可转动地和沿轴向固定到所述前端。

14、一种与驱动器一起使用的卡具组件，具有一个前端，一个壳体，一个齿轮箱，及一个由该齿轮箱驱动并从该前端延伸的可转动主轴，所述卡具组件包括：

一个与所述壳体和齿轮箱分开的接合板，所述接合板可转动地固定于所述前端，所述接合板有一前面，该前面包括：

一个中心孔，所述主轴穿过此孔延伸；

多个面向前的转动挡块，每个所述挡块均包括一对沿所述轴的切线方向彼此对置的侧表面，和

所述接合板包括大体为圆柱形的突缘，它从所述前面沿轴向向后延伸，其中所述前端安置于所述突缘内；以及

一个卡具，它具有：

一个有一个突部和一个尾部的卡具本体，所述尾部的构成使其与所述主轴匹配并随主轴转动，所述突部内有一个轴向孔；

多个卡爪，它们安置于所述轴向孔中，并可在孔中离开或趋近卡具轴线移动；

一个可环绕所述主体的尾部转动地安置的后套筒，所述后套筒具有一个后面，在后面上有多个贯通它的孔，以及

一个环绕着所述尾部安置、可转动地固定于所述后套筒上的托架，所述托架朝所述卡具主体向后延伸，在所述卡具连续操作期间，并确定一个至少与所述挡块侧表面中的一个接合的向后表面，并且相对所述接合板转动地夹持所述托架。

15、如权利要求14所述卡具组件，其中所述前面从所述突缘沿径向向内延伸。

16、如权利要求15所述卡具组件，它包括

将所述接合板沿轴向和转动地夹持于所述前端的装置，

其中多个所述朝前面向的接合板转动挡块中的至少一个包括一个突起，该突起从所述前面沿轴向向前延伸。

17、如权利要求14所述卡具组件，其中所述后套筒后面包括向内沿径向延伸的、与所述本体尾部邻近的唇缘，所述托架有一个环状朝前部分，该部份沿径向完全置于所述后套筒内，所述托架后表面至少穿过所述后套筒孔中的一个延伸，从而使托架可转动地连接于后套筒。

18、如权利要求14所述卡具组件，其中所述卡具包括：

一个与卡爪可操作联通的、用于使所述卡爪作趋近和离开卡具轴线运动的环形螺母；和

一个推力环，它可环绕所述主体尾部沿轴向往复地安置，并可转动地固定于所述后套筒，所述推力环包括将所述螺母相对所述后套筒可转动地夹持的装置。

19、如权利要求18所述卡具组件，其中所述卡具包括：

一个置于所述后套筒和推力环之间的弹簧，以将所述推力环朝所述螺母偏压，和

用于脱开所述转动夹持装置的装置，从而使所述卡具螺母可相对所述后套筒自由转动。

20、如权利要求19所述卡具组件，其中所述脱开装置包括一个环绕所述突部安置的前套筒，所述前套筒具有一个环形的朝后面向的部分，该部分有多个深凹槽，每个深凹槽与相邻的成对深凹槽之间用至少一个浅凹槽来分隔，所述前套筒与所述推力环接合、并与所述弹簧相连通，从而使所述推力环置于前套筒浅凹槽中时，所述推力环可相对所述卡具本体和后套筒沿轴向朝后移动，从而脱开所述的转动夹持装置，使所述卡具螺母可相对该后套筒自由转动。

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