專利名稱：動力工具變換機構(gòu)和動力工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動力工具變換機構(gòu)，尤其涉及一種柔性變換機構(gòu)(compliant shift mechanism)，該機構(gòu)可用于實現(xiàn)齒輪組件在兩種不同運轉(zhuǎn)狀態(tài)之間的變換。本實用 新型還涉及具有這種變換機構(gòu)的動力工具。
背景技術(shù)：
此部分提供與本實用新型相關(guān)的背景信息，但不一定是現(xiàn)有技術(shù)。一些類型的鉆機和打入機械(driver)可利用馬達和驅(qū)動主軸之間的傳動裝置以 向驅(qū)動主軸施加驅(qū)動扭矩。傳動裝置可包括多個齒輪或齒輪組。某些類型的鉆機和打入機 械采用能提供不同運轉(zhuǎn)速度的齒輪組。例如，這些齒輪組可利用齒輪中的一組提供相對低 速的操作，而利用另一組齒輪提供相對高速的運轉(zhuǎn)。高速和低速度運轉(zhuǎn)還可提供用于驅(qū)動 工具驅(qū)動主軸的不同轉(zhuǎn)矩值。在這些類型的鉆機和打入機械中，可采用用于在高速和低速運轉(zhuǎn)之間變換或轉(zhuǎn)變 的機構(gòu)。但是，高速和低速運轉(zhuǎn)之間的變換可能很麻煩且需要使用者進行多種操作或步驟， 以實現(xiàn)運轉(zhuǎn)方面的轉(zhuǎn)變。在高速和低速之間的切換涉及使鉆機或打入機械內(nèi)的齒輪組運動 以驅(qū)動不同的齒輪而提供不同的運轉(zhuǎn)?？捎萌斯げ僮鞯臋C械切換設(shè)備使齒輪組運動以提供 不同的運轉(zhuǎn)模式。齒輪組的運動可能需要使驅(qū)動主軸上如花鍵之類的結(jié)構(gòu)部(features) 與不同的齒輪對準，以實現(xiàn)期望的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。然而，在高速和低速運轉(zhuǎn)之間進行切換時，花鍵和齒輪上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)部不能頻繁 對準。結(jié)果使用者不能圓滿地使機械切換設(shè)備運動。更確切地說，使用者用手旋轉(zhuǎn)主軸的 同時必須持續(xù)地力圖使機械切換設(shè)備運動，以實現(xiàn)對準要求并使機械切換設(shè)備運動到與期 望的操作模式對應(yīng)的新位置。因此，需要進行雙手操作這是不方便的。另外，用雙手操作的 要求可能增加齒輪組之間變換所需的時間。

實用新型內(nèi)容此部分是對本實用新型的一般概述，而不是對其所有范圍或其所有特征的全面披露。本實用新型的目的是提供一種可用于實現(xiàn)齒輪組件在兩種不同運轉(zhuǎn)狀態(tài)之間變 換的動力工具變換機構(gòu)以及裝有這種變換機構(gòu)的動力工具。根據(jù)本實用新型的一方面，動力工具變換機構(gòu)可包括可在第一和第二位置之間 運動的第一構(gòu)件；聯(lián)接到至少一個驅(qū)動構(gòu)件上并響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng)的第一和第二位置 之間的運動而在第三和第四位置之間運動的變換構(gòu)件，所述至少一個驅(qū)動構(gòu)件隨變換構(gòu)件 的運動而運動；聯(lián)接到第一構(gòu)件和變換構(gòu)件的柔性構(gòu)件，該柔性構(gòu)件響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng) 的第一和第二位置之間的運動使變換構(gòu)件在第三和第四位置之間運動，在變換構(gòu)件從第三 位置向第四位置運動的第一部分期間，柔性構(gòu)件向變換構(gòu)件施加具有第一量值的第一力， 該第一力朝第四位置偏壓變換構(gòu)件，在變換構(gòu)件從第三位置向第四位置運動的第二部分期間，柔性構(gòu)件向變換構(gòu)件施加具有第二量值的第二力，該第二力朝第四位置偏壓變換構(gòu)件， 所述第一和第二量值彼此不同。根據(jù)本實用新型的另一方面，動力工具可包括馬達；輸出構(gòu)件；使馬達聯(lián)接于輸 出構(gòu)件的傳動裝置，該傳動裝置響應(yīng)馬達的供能驅(qū)使輸出構(gòu)件運動，該傳動裝置包括齒輪 組，該齒輪組可在對應(yīng)于第一運行的第一位置和對應(yīng)于第二運轉(zhuǎn)狀態(tài)的第二位置之間運 動；使所述齒輪組在第一和第二位置之間運動的變換機構(gòu)。變換機構(gòu)可包括在第三和第四 位置之間運動的手動操作的第一構(gòu)件；聯(lián)接到齒輪組并響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng)的第三和第四 位置之間的運動而在第五和第六位置之間運動的變換構(gòu)件，隨著變換構(gòu)件在相應(yīng)的第五和 第六位置之間運動，齒輪組在第一和第二位置之間運動；聯(lián)接到第一構(gòu)件和變換構(gòu)件的柔 性構(gòu)件，該柔性構(gòu)件響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng)的第三和第四位置之間運動使變換構(gòu)件在第五和 第六位置之間運動，在變換構(gòu)件從第五位置向第六位置運動的第一部分期間，柔性構(gòu)件向 所述變換構(gòu)件施加具有第一量值的第一力，該第一力朝第六位置偏壓變換構(gòu)件，在變換構(gòu) 件從第五位置向第六位置運動的第二部分期間，柔性構(gòu)件向變換構(gòu)件施加具有第二量值的 第二力，該第二力朝第六位置偏壓變換構(gòu)件，所述第一和第二量值彼此不同。所述第一構(gòu)件可完全運動到第二位置而與變換構(gòu)件完全運動進入第四位置無關(guān)。 當至少一個驅(qū)動構(gòu)件對準另外的構(gòu)件時，變換構(gòu)件才能完全運動進入第四位置。 此外，所述第一力是抗扭轉(zhuǎn)力，第二力是抗彎力。優(yōu)選柔性構(gòu)件是扭力彈簧，該扭力彈簧具有聯(lián)接到變換構(gòu)件的自由端。優(yōu)選變換機構(gòu)還包括聯(lián)接到第一構(gòu)件且隨該第一構(gòu)件運動而運動的彈簧座，該彈 簧座具有帶貫穿開口的壁，彈簧以該彈簧的固定端與彈簧座結(jié)合而該彈簧的自由端伸出開 口的方式安置在彈簧座中，當彈簧的自由端處于開口的端部之間時彈簧提供第一力，當彈 簧的自由端與開口的一端結(jié)合時彈簧提供第二力。另外，第一構(gòu)件可在第一和第二位置之間旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本實用新型的又一方面，提供一種使所述動力工具在第一操作條件和第二操 作條件之間進行切換操作的方法，該方法包括手動地使第一構(gòu)件在與第一運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的 第一位置和與第二運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)的第二位置之間運動。聯(lián)接到第一構(gòu)件和柔性構(gòu)件的變換 構(gòu)件可響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng)的第一和第二位置之間的運動而在第三和第四位置之間運動。 柔性構(gòu)件被聯(lián)接到第一構(gòu)件。至少一個驅(qū)動構(gòu)件可隨變換構(gòu)件的運動而運動。至少一個驅(qū) 動構(gòu)件可被聯(lián)接到變換構(gòu)件，至少一個驅(qū)動構(gòu)件的運動能改變動力工具在第一和第二操作 條件之間操作。在變換構(gòu)件從第三位置向第四位置運動的第一部分期間，柔性構(gòu)件可向變 換構(gòu)件施加具有第一量值的第一力。第一力可朝第四位置偏壓變換構(gòu)件。在變換構(gòu)件從第 三位置向第四位置運動的第二部分期間，柔性構(gòu)件可向變換構(gòu)件施加具有第二量值的第二 力，第二力可朝第四位置偏壓變換構(gòu)件。第一和第二量值彼此不同。借助在齒輪組上傳遞兩個不同的力可獲得本實用新型所涉及的變換機構(gòu)、裝有此 變換機構(gòu)的動力工具和該動力工具在第一和第二操作條件之間進行轉(zhuǎn)換操作的方法。利用 本實用新型的變換機構(gòu)和動力工具，在齒輪組未完成全部轉(zhuǎn)接時，使用者可具有在兩種操 作條件之間轉(zhuǎn)接完成的觸感。變換機構(gòu)能自動完成在兩個操作條件之間的轉(zhuǎn)換而與輸出構(gòu) 件和齒輪組之間的對準情況無關(guān)。由于第一構(gòu)件能完全結(jié)合而與輸出構(gòu)件和齒輪組之間的 初始對準情況無關(guān)，使用者不需要保持或把持第一構(gòu)件。[0017]從本申請所提供的描述中可清楚地得知本實用新型進一步的應(yīng)用范圍。此實用新 型內(nèi)容部分中的描述和具體例子僅為了舉例說明，而不是對本實用新型范圍的限制。

此處描繪的附圖僅用于對所選實施例的圖示說明，而沒有包括所有可以實施的內(nèi) 容，而且也不是為了限制本實用新型的范圍。圖1是直角鉆(right angle drill)形式的動力工具的側(cè)視圖，該工具可采用本 實用新型的柔性變換機構(gòu)；圖2是圖1所示鉆機側(cè)視圖，其示出了鉆機內(nèi)的示例性內(nèi)部布局；圖3和4是圖1所示鉆機分別在低速和高速狀態(tài)下的傳動齒輪系(geartrain)的 布局圖；圖5是采用圖1所示鉆機的本實用新型的速度轉(zhuǎn)換齒輪組和柔性變換機構(gòu)的分解 圖；圖6是速度轉(zhuǎn)換齒輪組和柔性變換機構(gòu)的簡化后視平面圖；圖7是圖6所示速度轉(zhuǎn)換齒輪組和柔性變換機構(gòu)的側(cè)視圖；圖8是所述速度轉(zhuǎn)換齒輪組和柔性變換機構(gòu)的滑動構(gòu)件的透視圖；圖9是柔性變換機構(gòu)的變速桿的透視圖，其示出了變速桿的外表面；圖10是圖9所示變速桿的局部透視圖，其示出了變速桿的內(nèi)表面；圖11是圖1所示鉆機的齒輪箱的一部分的局部放大透視圖，其示出了用于柔性變 換機構(gòu)的變速桿的附聯(lián)定位單元(attachment location)；圖12-14是在柔性變換機構(gòu)中使用的相應(yīng)定位銷(detent pin)罩、定位銷彈簧和 凹部(dent)組件的透視圖；圖15和16是柔性變換機構(gòu)的簡化前側(cè)視圖和后側(cè)視圖；圖17是柔性變換機構(gòu)的彈簧座的透視圖；圖18A-E簡單示出了柔性變換機構(gòu)的變速桿和移位彈簧(shift spring)之間的 相互作用，它們示出了通過柔性變換機構(gòu)施加到變速齒輪組上的不同的力的情況；圖19A-G是示出了柔性變換機構(gòu)的操作和其與變速齒輪組的相互作用的簡化側(cè) 視圖；圖20是變速齒輪組的高速齒輪的頂部平面圖；圖21是變速齒輪組的低速齒輪的頂部平面圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述一些示例性實施例。參照圖1-4，一般而言，本實用新型涉及一種動力工具20，作為非限定性實例，該 動力工具是如電鉆或電動打入機械(powered driver)之類。在這些示例性附圖中，動力工 具20是直角鉆。動力工具20可包括具有手柄26的殼體24，觸發(fā)組件28從手柄伸出。還 可從殼體24伸出副手柄30以向使用者提供例如額外的扶手從而把持動力工具20。副手柄 30僅僅是示例性的，應(yīng)想到的是，副手柄的使用是任選的且副手柄30的形式可與附圖所示 不同。另外，動力工具20可具有第三手柄(未示出)以再提供附加的任選扶手供使用者把持動力工具20。殼體24可包括，例如，能驅(qū)動傳動裝置34的馬達32，該傳動裝置可向驅(qū)動主軸36 最終提供扭矩輸出。傳動裝置34可包括多個齒輪或齒輪組以獲得驅(qū)動主軸36的響應(yīng)馬達 32的運轉(zhuǎn)所作出的期望扭矩輸出?？墒箠A盤組件38附聯(lián)于驅(qū)動主軸36的端部。觸發(fā)組件 28可縮進以賦能于馬達32從而驅(qū)動傳動裝置34。夾盤組件38能張開和閉合以接受各種 工具或鉆頭。參照圖3和4，根據(jù)本實用新型，用于動力工具20的示例性傳動裝置34可確立轉(zhuǎn) 矩路徑50 (用箭頭表示)，該路徑可限定傳動裝置34的低速狀態(tài)。在該實例中，馬達32連 接于具有齒輪54的輸出軸構(gòu)件52上。具有輪齒56的齒輪54可連接到具有輪齒60的齒 輪58，齒輪58位于中間軸構(gòu)件62上。輸出軸構(gòu)件52上的齒輪54與中間軸構(gòu)件62上的齒 輪58的嚙合可限定第一減速嚙合部64。中間軸構(gòu)件62可具有帶輪齒68的齒輪66，輪齒68可與位于軸構(gòu)件74上的齒輪 72的輪齒70嚙合，軸構(gòu)件74可包括離合器組件76。中間軸構(gòu)件62上的齒輪58與軸構(gòu)件 74上的齒輪72的嚙合可形成第二減速嚙合部78，即二級齒輪減速?？梢韵氲剑谝恍├?中可省略中間軸構(gòu)件62。在這些例子中，位于輸出軸構(gòu)件52上的齒輪54可直接與位于軸 構(gòu)件74上的齒輪72嚙合，顯然這必定省略上述減速嚙合部中的一個，即，單級齒輪減速。齒輪82的輪齒80可與位于驅(qū)動主軸36上的低速齒輪86的輪齒84嚙合。位于 軸構(gòu)件74上的齒輪72的輪齒70可額外地與位于驅(qū)動主軸36上的高速齒輪90的輪齒88 嚙合。然而，如圖3所示，輪齒70、88可在低速運轉(zhuǎn)時維持彼此間部分結(jié)合，因為相應(yīng)齒輪 72,90的各輪齒70、88沒有完全成一直線。不過，在該例子中，如下面描述的那樣，高速齒輪 90在低速狀態(tài)不與驅(qū)動主軸36結(jié)合(S卩，高速齒輪90繞驅(qū)動主軸36自由轉(zhuǎn)動)。所示出 的局部結(jié)合可減小使高速齒輪90相對于軸構(gòu)件74上的齒輪72運動的作用力。如圖3和4所示，低速齒輪86和高速齒輪90是形成變速齒輪組92的驅(qū)動構(gòu)件， 該變速齒輪組可沿大致平行于驅(qū)動主軸36的縱向軸線94的縱向運動。通過操作本實用新 型在下文將描述的柔性變換機構(gòu)100，可使變速齒輪組92的低速齒輪86和高速齒輪90 — 起在如圖4所示的高速狀態(tài)和如圖3所示的低速狀態(tài)之間運動。參照圖5和圖19-20，驅(qū)動主軸36可包括多個縱向延伸的花鍵101，這些花鍵可與 在高速齒輪和低速齒輪90、86的中心開口中徑向延伸的凹槽103、105結(jié)合。如下所述，高 速齒輪和低速齒輪90、86可沿驅(qū)動主軸36縱向運動而與花鍵101嚙合或者與花鍵脫離嚙 合，以在低速和高速操作之間轉(zhuǎn)換?；ㄦI101可以具有大致方形橫截面，而凹槽103、105隨 其沿徑向延伸而變大。作為非限定實例，相應(yīng)高速齒輪和低速齒輪90、86的凹槽103、105 的每個可具有各自的側(cè)壁107、109，這些側(cè)壁以非平行方式相對于彼此徑向延伸。在一個實 施例中，側(cè)壁107可以夾角α徑向向外延伸，該夾角可以為15°，而側(cè)壁109可以夾角β 徑向向外延伸，該夾角可以為10°。側(cè)壁107、109的非平行延伸有利于在馬達32驅(qū)動傳動 裝置34和驅(qū)動主軸36的同時在高速和低速狀態(tài)之間變換。凹槽103、105徑向向外延伸時 凹槽103、105的擴展可降低允許高速齒輪和低速齒輪90、86沿驅(qū)動主軸36縱向運動而與 花鍵101嚙合或與花鍵脫離嚙合的精確對準要求。參見圖3，在低速狀態(tài)下，低速齒輪86可與驅(qū)動主軸36的花鍵101結(jié)合(即沒有 圍繞驅(qū)動主軸36自由旋轉(zhuǎn))，同時高速齒輪90可與驅(qū)動主軸36的花鍵101脫離(即圍繞驅(qū)動主軸36自由旋轉(zhuǎn))。在這種配置中，從齒輪82傳遞到低速齒輪86的扭矩可以驅(qū)動該 驅(qū)動主軸36且最終驅(qū)動夾盤組件38。參見圖4，在高速狀態(tài)下，高速齒輪90可與驅(qū)動主軸36的花鍵101結(jié)合(即沒有 圍繞驅(qū)動主軸36自由旋轉(zhuǎn))同時低速齒輪86可與驅(qū)動主軸36的花鍵101脫離(即圍繞 驅(qū)動主軸36自由旋轉(zhuǎn))。在高速狀態(tài)下，從輸出軸構(gòu)件52的齒輪54傳遞到軸構(gòu)件74的齒 輪72的扭矩還被引到位于驅(qū)動主軸36上的高速齒輪90并由此避開了齒輪82。因此，如圖 4所示，在上面的例子中，在高速狀態(tài)下離合器組件76可被旁路掉。如圖3所示，在低速狀態(tài)下，離合器組件76的齒輪82可驅(qū)動與驅(qū)動主軸36的花 鍵101結(jié)合的低速齒輪86。當扭矩值低于閾值時，馬達32經(jīng)由低速齒輪86和離合器組件 76的齒輪82驅(qū)動驅(qū)動主軸36。如圖4所示，在高速狀態(tài)下，馬達32經(jīng)由可與驅(qū)動主軸36 的花鍵101結(jié)合的高速齒輪90和軸構(gòu)件74上的齒輪72驅(qū)動該驅(qū)動主軸36。在這種安排 中，齒輪82可以很小或沒有轉(zhuǎn)矩傳遞到低速齒輪86。如上述例子提到的那樣，可在高速狀態(tài)和低速狀態(tài)之間對傳動裝置34進行切換， 且可提供4比1的齒輪比。在其它方面，通過在整個說明書中討論的由齒輪裝置(gearing) 的配置建立的齒輪比可以在不同方面配置成例如產(chǎn)生不同的齒輪比以適應(yīng)動力工具20的 不同需求。如果需要，還可通過改變離合器組件76的配置來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩閾值。下面參考圖5-17，這些附圖示出了柔性變換機構(gòu)100的細節(jié)。柔性變換機構(gòu)100 可操作變速齒輪組92在高速和低速工作位置之間運動。柔性變換機構(gòu)100可包括能被定 位在殼體24外部的控制桿102，如圖1所示。控制桿102可具有帶中心開口 106的圓形基 底104。把手構(gòu)件108可從外表面110向外延伸。把手構(gòu)件108便于使用者轉(zhuǎn)動控制桿 102?？刂茥U102的內(nèi)表面112面向殼體24且可包括多個圍繞開口 106可間隔開的棘爪凹 穴114。軸向突出部116可從內(nèi)表面112延伸并可包括多個圍繞開口 106間隔開的連接耳 118。環(huán)形結(jié)構(gòu)部120可在基底104的內(nèi)表面112周圍延伸且可容納0形環(huán)122以提供針 對殼體24的密封。柔性變換機構(gòu)100可包括多個棘爪構(gòu)件124，這些棘爪構(gòu)件可包括圓形頂端126和 在與頂端126相對的那端開口的內(nèi)部空腔128。彈簧130可置于空腔128內(nèi)?？蓪?nèi)部放 有彈簧130的棘爪構(gòu)件124置于殼體24的凹穴132中(圖11)。凹穴132可圍繞開口 134 間隔開，開口的尺寸被確定成容納控制桿102的突出部116。彈簧130將棘爪構(gòu)件124偏壓 出凹穴132，棘爪構(gòu)件可與控制桿102的內(nèi)表面112上的凹穴114結(jié)合?？刂茥U102轉(zhuǎn)動 時，圓形頂端126可使棘爪構(gòu)件124逆著彈簧130的偏壓被壓入凹穴132內(nèi)。當控制桿102 相對于殼體24轉(zhuǎn)動以使變速齒輪組92運動時，棘爪構(gòu)件124與控制桿102上不同的一些 凹穴114結(jié)合?？蓪佳?32定位成使棘爪構(gòu)件124與凹穴114僅僅在兩個位置結(jié)合，這 兩個位置對應(yīng)于控制桿102的高速和低速工作位置。柔性變換機構(gòu)100可包括能彎曲(bend)或曲撓(flex)的柔性構(gòu)件，例如扭力彈 簧140。彈簧140可包括自由端142、盤卷部分144和能相對于盤卷部分144軸向延伸的 固定端146?？蓪椈?40置于彈簧座150之內(nèi)。彈簧座150大致呈圓筒形且可包括基底 152和從基底軸向延伸的外壁154。外壁154可確定基底152的一部分的范圍且可具有端 部166、168以便將彈簧座150內(nèi)部的開口 156限定在兩端部之間。圓筒形突出部158可從 基底152延伸并可與外壁154同心，該圓筒形突出部與外壁之間具有間隙160。突出部158可具有軸向凹槽162，該凹槽可與控制桿102的突出部116上的連接耳118互補。連接耳 118和凹槽162之間的結(jié)合可使控制桿102和彈簧座150 —致轉(zhuǎn)動。凹槽162能容納緊固 件164，該緊固件可將變換控制桿102保持到殼體24上的彈簧座150?？蓪椈?40安置在彈簧座150內(nèi)，同時將盤卷部分144安置在突出部158和外 壁154之間的間隙160內(nèi)?？蓪⒐潭ǘ?46安置在基底152的開口 170內(nèi)，這可防止彈簧 140在彈簧座150內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。彈簧140的自由端142從彈簧座150通過開口 156向外延 伸。可將彈簧140配置成使自由端142在開口 156的任一端166、168之間延伸近似相等的 距離。柔性變換機構(gòu)100可包括大體呈U形的滑動構(gòu)件172，該滑動構(gòu)件可包括可平行于 軸線94延伸的底壁174和沿大約垂直于軸線94方向從底壁174延伸的第一和第二壁176、 178。第一和第二壁176、178可以間隔開以便可將低速齒輪86和高速齒輪90兩者放置在第 一和第二壁之間，如圖6-8所示。每一第一和第二壁176、178都可包括對準的開口 180，通 過該開口可容納導(dǎo)向銷182。底壁174可包括容納彈簧140的自由端142的容納構(gòu)件184。一對止推墊圈190可被隔開于止推軸承192的相對側(cè)，所述止推墊圈都可安置在 第二壁178下方的驅(qū)動主軸36上。軸承194可安置在第一壁176上方的驅(qū)動主軸36的上 部部分上?？蓪⒌退冽X輪86和高速齒輪90安置在位于第一和第二壁176、178之間的驅(qū)動 主軸36上且通過分隔器196 (圖2-4，6，8所示)保持間隔關(guān)系。再參考圖6_7和15-16，通 過控制桿102的轉(zhuǎn)動，柔性變換機構(gòu)100可使變速齒輪組92沿軸線94相對于驅(qū)動主軸36 縱向運動。控制桿102可圍繞垂直于軸線94的軸線200轉(zhuǎn)動?？刂茥U102圍繞軸線200 的轉(zhuǎn)動可導(dǎo)致彈簧140的自由端142向滑動構(gòu)件172傳遞縱向力，滑動構(gòu)件依次向變速齒 輪組92傳遞縱向力。導(dǎo)向銷182可引導(dǎo)滑動構(gòu)件172和變速齒輪組92的運動。變速齒輪 組92可響應(yīng)控制桿102的轉(zhuǎn)動相對于驅(qū)動主軸36縱向運動，如下面將更詳細描述的那樣?，F(xiàn)參考圖18A-E，通過彈簧140經(jīng)由滑動構(gòu)件172作用在變速齒輪組92上的力可 根據(jù)控制桿102的轉(zhuǎn)動位置和變速齒輪組92的縱向位置而改變。例如，如圖18A所示，可將 彈簧140配置成保持于彈簧座150內(nèi)，同時以自由端142和端部166、168之間近似相等的距 離通過開口 156延伸。這是中間位置，其中自由端142沒有偏壓滑動構(gòu)件172且變速齒輪 組92處于任一特定的縱向方向。當控制桿102 (和彈簧座150，因為其被旋轉(zhuǎn)固定于控制桿 102上)逆時針轉(zhuǎn)動時，在所示出的該視圖中，盤卷部分144開始圍繞突出部158纏繞且自 由端142能在變速齒輪組92上傳遞朝向驅(qū)動主軸36的端部的夾盤組件38的縱向力。該 力起彈簧140阻止盤卷部分144進一步卷繞的作用，此處將該力稱為抗扭轉(zhuǎn)力(torsional resistance force)?？刂茥U102繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，如圖18B所示，自由端142將接觸外壁154的 端部166。達到這一點時，由于彈簧140阻止圍繞突出部158進一步盤卷，通過自由端142 施加的力仍然是抗扭轉(zhuǎn)力。當控制桿102繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，彈簧140將不再趨向于圍繞突出部 158進一步卷繞，相反，延伸超出外壁154的端部166的自由端142的那部分此時將起懸臂 梁的作用，控制桿102轉(zhuǎn)動時懸臂梁將抵抗彎曲并在變速齒輪組92上施加不同的力，自由 端142阻止圍繞端部166彎曲。在此這種力稱為抗彎力。自由端142的抗彎力大于抗扭轉(zhuǎn) 力。結(jié)果，當不傳遞抗扭轉(zhuǎn)力而傳遞抗彎力時，施加到變速齒輪組92的力將增加?？箯澚?發(fā)生在連續(xù)轉(zhuǎn)動控制桿102且自由端142圍繞端部166彎曲時，如比較圖18B和18C可看 到的那樣。
9[0055]如果此時順時針轉(zhuǎn)動控制桿102，在所示出的附圖中，彈簧140將從施加抗彎力變 為施加抗扭轉(zhuǎn)力，返回到中性力(neutral force)，如圖18A所示?？刂茥U102的連續(xù)順時 針轉(zhuǎn)動導(dǎo)致彈簧140阻止盤卷部分144解盤繞并經(jīng)由滑動構(gòu)件172向變速齒輪組92施加 抗扭轉(zhuǎn)力，這將有利于變速齒輪組92沿軸線94縱向運動遠離驅(qū)動主軸36的端部上的卡盤 組件38。當控制桿102繼續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖18D所示，自由端142將接觸外壁154的端部168。 控制桿102的進一步轉(zhuǎn)動使通過彈簧140施加的力改變?yōu)閺椈?40不再趨向于圍繞突出部 158解盤繞的抗彎力，相反，此時延伸超出外壁154的端部168的自由端142的那部分將起 阻止彎曲的懸臂梁作用，如圖18E所示。因此，在控制桿102自圖18A所示的中間位置轉(zhuǎn)動 到圖18E所示的位置的過程中，彈簧140經(jīng)由滑動構(gòu)件172先向變速齒輪組92施加抗扭轉(zhuǎn) 力然后施加抗彎力。于是，本實用新型的柔性變換機構(gòu)100在控制桿102轉(zhuǎn)動時可向變速齒輪組92施 加程度變化的力。被傳遞的力可以是抗扭轉(zhuǎn)力和抗彎力(比抗扭轉(zhuǎn)力大)，這些力可在變速 齒輪組92上傳遞運動以在高速和低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)之間進行切換。參考圖19A-G，它們示出了柔性變換機構(gòu)100的操作。在圖19A中，柔性變換機構(gòu) 100和變速齒輪組92處于高速狀態(tài)，同時變速齒輪組92位于所述視圖的最下方位置。控 制桿102可處于對應(yīng)于高速狀態(tài)的第一位置。在該位置，棘爪構(gòu)件124可與控制桿102上 的凹穴114結(jié)合以向使用者提供控制桿102在高速位置的適當定位的觸感。即使變速齒輪 組92沒有完全轉(zhuǎn)接到高速位置，棘爪構(gòu)件124的結(jié)合也可將控制桿102維持在高速位置， 如下所述。在高速位置，彈簧140可與端部166結(jié)合且可使梁承受彎曲。因此，彈簧140可向 變速齒輪組92傳遞抗彎力。該力有助于在動力工具20操作期間保持變速齒輪組92處于 高速位置。當希望從高速運轉(zhuǎn)變?yōu)榈退龠\轉(zhuǎn)時，使用者可使控制桿102從如圖19A所示的第 一位置經(jīng)過如圖19B所示的中間位置轉(zhuǎn)動到如圖19C所示的對應(yīng)于低速位置的第二位置。 控制桿102在高速位置和低速位置之間轉(zhuǎn)動期間，棘爪構(gòu)件124脫離凹穴114且與不同凹 穴114重新結(jié)合。當控制桿102轉(zhuǎn)動到如圖19C所示的低速位置時，棘爪構(gòu)件124與不同的 凹穴114結(jié)合。這種結(jié)合可向使用者提供觸感，使用者可獲知已從高速轉(zhuǎn)接到低速運轉(zhuǎn)狀 態(tài)的信息。另外，當變速齒輪組92在彈簧140的力作用下從高速位置轉(zhuǎn)接到低速位置時， 棘爪構(gòu)件124的結(jié)合還可有助于控制桿102維持在低速位置。當控制桿102從高速位置轉(zhuǎn)動到低速位置時，彈簧140撤除向下的(如圖所示) 施加于變速齒輪組92上的縱向力并且用向上的(如圖所示)縱向力代替。向上的縱向力 是初始抗扭轉(zhuǎn)力。當彈簧140的自由端142與端部168結(jié)合時，彈簧140從施加抗扭轉(zhuǎn)力 轉(zhuǎn)換到施加抗彎力。作為梁的自由端142改變方向(deflect)的能力使得使用者能將低速 位置的控制桿102完全與被結(jié)合的棘爪構(gòu)件124結(jié)合。這樣就與變速齒輪組92從高速位 置完全運動到低速位置無關(guān)。在圖19C所示的情況中，由于驅(qū)動主軸36上的花鍵101和低 速齒輪86上的凹槽105之間沒有對準，在控制桿102處于低速位置時變速齒輪組92沒有 完全運動進入低速位置。隨著控制桿102完全結(jié)合于低速位置，使用者不需要繼續(xù)把持控制桿102使之處 于等待適當對準的位置。更確切地說，本實用新型的柔性變換機構(gòu)100可允許使用者在一旦控制桿102處于低速度位置而彈簧140繼續(xù)朝低速位置偏壓變速齒輪組92時就可松開 控制桿102。然后使用者或者例如可通過轉(zhuǎn)動卡盤組件38手動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸36或者可結(jié) 合觸發(fā)組件28以向驅(qū)動傳動裝置34的馬達32提供能量。隨著傳動裝置34被驅(qū)動，當花 鍵101與凹槽105對準時，如圖19D所示，低速齒輪86將相對驅(qū)動主軸36旋轉(zhuǎn)且變速齒輪 組92將完成對低速狀態(tài)的轉(zhuǎn)接。在動力工具20操作期間，抗彎力可使變速齒輪組92保持 在低速位置。在所示出的視圖中，當希望柔性變換機構(gòu)100從低速位置運動到高速位置時，使 用者可從如圖19D所示的被結(jié)合的低速位置逆時針轉(zhuǎn)動控制桿102，通過如圖19E所示的中 間位置，到如圖19F所示的完全結(jié)合的高速位置。再者，當處于高速位置時，棘爪構(gòu)件124 與凹穴114結(jié)合以向使用者提供變換操作完成同時保持控制桿102處于高速位置的觸感。在控制桿102從低速位置轉(zhuǎn)動到高速位置的過程中，彈簧140撤除向上(如圖所 示)傳遞到變速齒輪組92的縱向力并用向下的(如圖所示)縱向力代替。如圖19E所示， 向下的力是初始抗扭轉(zhuǎn)力，當自由端142與端部166結(jié)合時，抗扭轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)換為如圖19F和 19G所示的抗彎力。如圖19F所示，例如當花鍵101未與高速齒輪90上的凹槽103對準時， 變速齒輪組92可能未立即完成從低速位置到高速位置的轉(zhuǎn)換。和上面所述轉(zhuǎn)接到低速操 作一樣，或者通過使用者如經(jīng)由夾盤組件38手動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸36，或者通過促動觸發(fā)組件 28以向馬達32供能和驅(qū)動傳動裝置34，可借助驅(qū)動主軸36相對于高速齒輪90旋轉(zhuǎn)來實 現(xiàn)完全轉(zhuǎn)接到高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在所示出的附圖中，當已實現(xiàn)合適對準時，變速齒輪組92完 成它的向下運動，運動到如圖19G所示的高速位置。再者，彈簧140將繼續(xù)將抗彎力傳遞到 變速齒輪組92上以保持變速齒輪組在動力工具20的操作期間處于高速位置。于是，本實用新型的柔性變換機構(gòu)100在低速和高速位置之間運動期間可在變速 齒輪組92上提供兩種不同的力。另外，柔性變換機構(gòu)100在變速齒輪組92未完成完全轉(zhuǎn) 接時能向使用者提供在高速和低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)之間完成轉(zhuǎn)接的觸感。此外，柔性變換機構(gòu)100 能自動完成高速和低速位置之間的轉(zhuǎn)換，而與驅(qū)動主軸36和變速齒輪組92之間的初始結(jié) 合狀態(tài)無關(guān)。此外，在使用者轉(zhuǎn)動控制桿102、驅(qū)動主軸36和變速齒輪組92未處于初始對 準時，通過使用者或者手動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主軸36或者通過促動觸發(fā)組件28和向馬達32供能以 驅(qū)動傳動裝置34來獲得適當?shù)膶?。在任一種情況中，由于控制桿102可以完全結(jié)合于高 速或低速位置而與驅(qū)動主軸36和變速齒輪組92之間的初始結(jié)合無關(guān)，使用者不必保持或 握持控制桿102?？梢灶A(yù)料的是，當變速齒輪組92在高和低位置之間運動時，可立即實現(xiàn)適當?shù)膶?準而不會使完全結(jié)合延遲。根據(jù)所公開的內(nèi)容可以理解，所示出的如直角鉆之類的動力工具20只是可使用 柔性變換機構(gòu)100的一個例子。可將柔性變換機構(gòu)100用于各種能使齒輪組在有利的操作 位置之間運動的任何具有旋轉(zhuǎn)動力的設(shè)備、消費物資和/或動力工具。實例可包括但不限 于鋸、庭院工具、真空吸塵器、剖刨機等。在上面討論的例子中，低速齒輪86和高速齒輪90是獨立的齒輪，它們相對于驅(qū)動 主軸36運動。借助于形成在驅(qū)動主軸36上的花鍵101與這些齒輪上的凹槽103、105結(jié) 合，這些齒輪可與驅(qū)動主軸36結(jié)合或脫離。在沿驅(qū)動主軸36的一個縱向位置中，花鍵和凹 槽可以結(jié)合，而在其它一些縱向位置中，花鍵可與凹槽分離(即彼此縱向離開)，以便齒輪能繞驅(qū)動主軸36自由旋轉(zhuǎn)。可以想到，可借助各種適當?shù)闹圃爝^程，例如滾銑、分度式銑削 (index milling)、磨削等成型花鍵、凹槽、輪齒等等。在其它一些例子中，齒輪、花鍵等可采 用粉末金屬成型技術(shù)形成。上面所提供的對一些實施例的描述僅為了圖示說明和解釋。它們并非是窮舉或?qū)?本實用新型的限制。盡管沒有具體顯示或描述，一般而言，具體實施例中的單個元件或特征 不限于該具體實施例，如果合適，這些元件或特征可相互交換且可用于選定的實施例中。也 可以多種方式對同一元件或特征進行變換。顯然這些變換沒有超出本實用新型的范圍，所 有這類改型都應(yīng)包含在本實用新型的范圍內(nèi)。相關(guān)申請的交叉參考本申請要求享有于2008年10月30日提交的、申請?zhí)枮?1/197771的美國臨時申 請的優(yōu)先權(quán)。上述申請的全部內(nèi)容作為參考被引入本申請中。
1權(quán)利要求一種動力工具變換機構(gòu)，其特征在于，包括可在第一和第二位置之間運動的第一構(gòu)件；聯(lián)接到至少一個驅(qū)動構(gòu)件上并響應(yīng)所述第一構(gòu)件在相應(yīng)的第一和第二位置之間的運動而在第三和第四位置之間運動的變換構(gòu)件，所述至少一個驅(qū)動構(gòu)件隨所述變換構(gòu)件的運動而運動；和聯(lián)接到所述第一構(gòu)件和變換構(gòu)件的柔性構(gòu)件，該柔性構(gòu)件響應(yīng)所述第一構(gòu)件在相應(yīng)的第一和第二位置之間的運動使變換構(gòu)件在所述第三和第四位置之間運動，在所述變換構(gòu)件從第三位置向第四位置運動的第一部分期間，所述柔性構(gòu)件向所述變換構(gòu)件施加具有第一量值的第一力，該第一力朝第四位置偏壓所述變換構(gòu)件，在所述變換構(gòu)件從第三位置向第四位置運動的第二部分期間，所述柔性構(gòu)件向所述變換構(gòu)件施加具有第二量值的第二力，該第二力朝第四位置偏壓變換構(gòu)件，所述第一和第二量值彼此不同。
2.如權(quán)利要求1所述的變換機構(gòu)，其特征在于，所述第一構(gòu)件可完全運動到第二位置 而與所述變換構(gòu)件完全運動進入第四位置無關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的變換機構(gòu)，其特征在于，當所述至少一個驅(qū)動構(gòu)件對準另外的 構(gòu)件時，所述變換構(gòu)件才能完全運動進入第四位置。
4.如權(quán)利要求1所述的變換機構(gòu)，其特征在于，所述第一力是抗扭轉(zhuǎn)力，所述第二力是 抗彎力。
5.如權(quán)利要求4所述變換機構(gòu)，其特征在于，所述柔性構(gòu)件是扭力彈簧，該扭力彈簧具 有聯(lián)接到所述變換構(gòu)件的自由端。
6.如權(quán)利要求5所述的變換機構(gòu)，其特征在于，還包括聯(lián)接到所述第一構(gòu)件且隨該第 一構(gòu)件運動而運動的彈簧座，該彈簧座具有帶貫穿開口的壁，所述彈簧以該彈簧的固定端 與彈簧座結(jié)合而該彈簧的自由端伸出所述開口的方式安置在彈簧座中，當該自由端處于所 述開口的端部之間時彈簧提供第一力，當該彈簧的自由端與開口的一端結(jié)合時彈簧提供第 二力。
7.如權(quán)利要求6所述的變換機構(gòu)，其特征在于，所述第一構(gòu)件在第一和第二位置之間旋轉(zhuǎn)。
8.一種動力工具，其特征在于，包括馬達；輸出構(gòu)件；使馬達聯(lián)接于輸出構(gòu)件的傳動裝置，該傳動裝置響應(yīng)馬達的供能驅(qū)使輸出構(gòu)件運動， 該傳動裝置包括齒輪組，該齒輪組可在對應(yīng)于第一運轉(zhuǎn)狀態(tài)的第一位置和對應(yīng)于第二運轉(zhuǎn) 狀態(tài)的第二位置之間運動；使所述齒輪組在第一和第二位置之間運動的變換機構(gòu)，該變換機構(gòu)包括在第三和第四位置之間運動的手動操作的第一構(gòu)件；聯(lián)接到齒輪組并響應(yīng)所述第一構(gòu)件在相應(yīng)的第三和第四位置之間的運動而在第五和 第六位置之間運動的變換構(gòu)件，隨著該變換構(gòu)件在相應(yīng)的第五和第六位置之間運動，所述 齒輪組在第一和第二位置之間運動；和聯(lián)接到所述第一構(gòu)件和變換構(gòu)件的柔性構(gòu)件，該柔性構(gòu)件響應(yīng)第一構(gòu)件在相應(yīng)的第三 和第四位置之間運動使變換構(gòu)件在第五和第六位置之間運動，在所述變換構(gòu)件從第五位置向第六位置運動的第一部分期間，所述柔性構(gòu)件向所述變換構(gòu)件施加具有第一量值的第一 力，該第一力朝第六位置偏壓變換構(gòu)件，在所述變換構(gòu)件從第五位置向第六位置運動的第 二部分期間，所述柔性構(gòu)件向變換構(gòu)件施加具有第二量值的第二力，該第二力朝第六位置 偏壓變換構(gòu)件，所述第一和第二量值彼此不同。
9.如權(quán)利要求8所述的動力工具，其特征在于，第一構(gòu)件能夠完全運動到第二位置而 與齒輪組和變換構(gòu)件完全運動進入相應(yīng)的第二和第六位置無關(guān)。
10.如權(quán)利要求9所述的動力工具，其特征在于，當齒輪組中的至少一個齒輪與所述輸 出構(gòu)件對準時，所述變換構(gòu)件才能完全運動進入第六位置。
11.如權(quán)利要求9所述的動力工具，其特征在于，還包括保持機構(gòu)，該保持機構(gòu)與所述 齒輪組和變換構(gòu)件的位置無關(guān)地將所述第一構(gòu)件保持在第三和第四位置，該保持機構(gòu)提供 第一構(gòu)件處于第三和第四位置的觸感。
12.如權(quán)利要求8所述的動力工具，其特征在于，所述第一力是抗扭轉(zhuǎn)力，所述第二力 是抗彎力。
13.如權(quán)利要求12所述的動力工具，其特征在于，所述柔性構(gòu)件是扭力彈簧，該扭力彈 簧具有聯(lián)接到所述變換構(gòu)件的自由端。
14.如權(quán)利要求13所述的動力工具，其特征在于，所述柔性構(gòu)件還包括聯(lián)接到所述第 一構(gòu)件且隨該第一構(gòu)件運動而運動的彈簧座，該彈簧座具有帶貫穿開口的壁，所述彈簧以 該彈簧的固定端與彈簧座結(jié)合而該彈簧的自由端伸出所述開口的方式安置在彈簧座中，當 該彈簧的自由端處于所述開口的端部之間時彈簧提供第一力，當該自由端與開口的一端結(jié) 合時彈簧提供第二力。
15.如權(quán)利要求14所述的動力工具，其特征在于，所述第一構(gòu)件在第三和第四位置之 間旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求8所述的動力工具，其特征在于，第一和第二運轉(zhuǎn)狀態(tài)是所述輸出構(gòu)件 的不同運行速度。
專利摘要一種可用于實現(xiàn)齒輪組件在兩種不同運轉(zhuǎn)狀態(tài)之間變換的動力工具變換機構(gòu)以及具有這種變換機構(gòu)的動力工具。其中，柔性變換機構(gòu)可使動力工具在第一和第二操作條件之間轉(zhuǎn)換操作。齒輪組在兩種操作條件之間運動期間，變換機構(gòu)能在齒輪組上提供兩個不同的力。在齒輪組沒有完成全部轉(zhuǎn)接的情況下，變換機構(gòu)向使用者提供在兩種操作條件之間轉(zhuǎn)換完成的觸感。變換機構(gòu)能自動完成操作條件之間的轉(zhuǎn)換而與齒輪組和另外組件之間的對準無關(guān)。所述兩個不同的力可以是抗扭轉(zhuǎn)力和抗彎力。
文檔編號B25F5/00GK201664912SQ20092100000
公開日2010年12月8日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者喬奧·諾羅納, 托馬斯·J·博丁 申請人:布萊克和戴克公司