專利名稱：一種鉆頭卡盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體地涉及一種鉆頭卡盤，用于使用電動的或氣動的鉆/驅(qū)動器， 本發(fā)明更具體的涉及一種鉆頭卡盤，其使用沖擊環(huán)以使鉆頭卡盤的卡爪相對 于刀具的柄部收緊或松開。
背景技術(shù)：
諸如美國專利Nos.6,247,706和6,729,812所述的卡盤這樣的沖擊式鉆頭 卡盤使用可以軸向地移動到一個位置的沖擊環(huán)，在該位置沖擊環(huán)上的齒撞擊 形成于套筒上的相應(yīng)齒，其中套筒可以用螺紋嚙合鉆頭卡盤的卡爪，其中美 國專利Nos.6,247,706和6,729,812的公開內(nèi)容在此全部引入作為參考，如同 在此處全部地說明。
參考圖1， 1000總體地指出了一個使用這種現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭卡盤。鉆頭 卡盤1000包括心軸1020、多個卡爪部件1022、螺紋套筒1024、套筒蓋1026、 推力軸承組件1028、遮蓋殼或罩殼1030和襯套1032。
心軸1020可以具有前部1040,凸緣1042以及后部1044。前部1040可 以具有形成于其中的中心通孔1046,而凸緣1042可以具有多個有角度地布 置的導(dǎo)道1048，導(dǎo)道1048穿過凸緣1042而形成并與中心通孔1046交叉。 后部1044可以具有螺紋孔1050和止動環(huán)槽1051,其中螺紋孔1050可以用 螺紋嚙合動力工具(未示出)的輸出心軸。
卡爪部件1022可以可滑動地定位在導(dǎo)道1048中，且每一個卡爪部件 1022都包括形成于外側(cè)的螺紋表面1053、和形成于前方內(nèi)表面的夾緊表面 1054。
螺紋套筒1024可以被布置在心軸1020的周圍，且可以具有內(nèi)部錐形且 帶螺紋的表面1053,其中螺紋表面1053可以與卡爪部件1022的螺紋表面 1052以螺紋耦合。可以在螺紋套筒1024的外表面的周圍形成多個凹槽孔 1058，同時可以在螺紋套筒1024的后部表面上形成多個套筒齒1060。
套筒蓋1026可以安裝在心軸1020的前部1040周圍，且可以在與套筒 齒1060的相對側(cè)4妻觸螺紋套筒1024。
推力軸^c組件1028可以包:fe彈簧1070、沖擊環(huán)1072和4妄合部件1074。
沖擊環(huán)1072可以包^fe環(huán)狀主體1080、 一個或多個軸向延伸的導(dǎo)向部件 1082，以及多個環(huán)齒1092，其中導(dǎo)向部件1082可以耦合到環(huán)狀的主體1080 上，環(huán)齒1092從環(huán)狀主體1080的前側(cè)延伸。導(dǎo)向部件1082可以包括齒狀 的凸起1086，凸起1086具有錐形的邊1088。如下文中將要詳細描述的，環(huán) 齒1092被構(gòu)造得以便可以與套筒齒1060嚙合。
彈簧1070可以一皮布置在心軸1020周圍并可以在后側(cè)與4妻合部件1074 鄰接。彈簧1070的前側(cè)可以與沖擊環(huán)1072的環(huán)狀主體1080鄰接并使沖擊 環(huán)偏向螺紋套筒1024。接合部件1074以傳統(tǒng)的和眾所周知的方式可固定地 (即非旋轉(zhuǎn)地)耦合到鉆的殼體(未示出)。例如，接合部件1074向后延伸 的腿可具有與鉆的殼體(未示出)上的肋或突起嚙合的槽或特征，或者，接 合部件1074向后延伸的腿可加工螺紋以螺紋嚙合鉆的殼體中的孔穴，或者， 可以包括可以與帶螺紋的固定件嚙合的內(nèi)螺紋孔以把接合部件1074固定到 鉆的殼體上。
軸承環(huán)IIOO和軸承墊圈1102可以布置在沖擊環(huán)1072和心軸1020的凸 緣1042之間。
遮蓋罩殼1030可以包括底部遮蓋殼1110和頂部遮蓋殼1112。底部遮蓋 殼1110可以是大體的容器狀，具有一個貫穿的開口用于在其中接受心軸1020 和接合部件1074。用于接受心軸1020和接合部件1074的底部遮蓋殼1110 可以"《建合"到接合部件1074以將接合部件1074，底部遮蓋殼1110和鉆的 殼體彼此固定并禁止接合部件1074和底部遮蓋殼1110之間的相對轉(zhuǎn)動。底 部遮蓋殼1110可包括多個槽1120，槽1120可以接受沖擊環(huán)1072的導(dǎo)向部 件1082。如此的構(gòu)造允許沖擊環(huán)1072可以相對于底部遮蓋殼1110軸向移動 但不能轉(zhuǎn)動。
頂部遮蓋殼1112可以同樣地為大體容器狀，具有用于在其中接受心軸 1020的通孔。頂部遮蓋殼1112可以界定一個法蘭1122,其中法蘭1122可以在第一側(cè)與套筒蓋1026鄰接而在相對側(cè)與襯套1032鄰接。頂部遮蓋殼 1112的后緣1126可以界定多個分別為淺的和深的鎖定槽1132和1134,鎖 定槽1132和1134被構(gòu)造成可以接受導(dǎo)向部件1082的凸起1086。
襯套1032可以具有定位部件1140和停止法蘭1144。定位部件1140可 以具有圓柱狀的通孔和多個定位凸脊1146，定位凸脊1146徑向的向內(nèi)延伸 以便嚙合心軸1020的前部1040。軸承環(huán)1148和軸承墊圈1150可以被布置 在停止法蘭1144和頂部遮蓋殼1112的法蘭1122之間。
當鉆頭1160要被卡到鉆頭卡盤1000中時，罩殼1030的頂部遮蓋殼1112 旋轉(zhuǎn)以使導(dǎo)向部件1082上的凸起1086對準頂部遮蓋殼1112上的多個深鎖 定槽1134、以便彈簧1070可以將沖擊環(huán)1072向前地推動、以便環(huán)齒1092 嚙合套筒齒1060以借此阻止沖擊環(huán)1072和螺紋套筒1024之間的相對力炎轉(zhuǎn)。 心軸1020在第一旋轉(zhuǎn)方向的隨后旋轉(zhuǎn)引起心軸1020和螺紋套筒1024之間 的相對旋轉(zhuǎn)，該相對旋轉(zhuǎn)向?qū)⒖ㄗΣ考?022向心軸1020的旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動而^吏 卡爪部件1022夾緊鉆頭1160的柄部1162。當一預(yù)定大小的扭距隨后施加到 心軸1020上時，螺紋套筒1024開始與心軸1020 —起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致套筒齒1060 跨在(ride over )環(huán)齒1092上并沿遠離螺紋套筒1024的后方推動沖擊環(huán)1072 。 由于彈簧1070使沖擊環(huán)1072向前方偏置，當螺紋套筒1024旋轉(zhuǎn)時，套筒 齒1060將周期性的撞擊環(huán)齒1092。套筒齒1060和環(huán)齒1092的沖擊將產(chǎn)生 扭矩，該扭矩被施加到螺紋套筒1024并傾向于使螺紋套筒1024進一步收緊 卡爪部件1022。
當卡盤1000要被用于鉆孔或者驅(qū)動操作時，罩殼1030的頂部遮蓋殼 1112旋轉(zhuǎn)以對準導(dǎo)向部件1082的凸起1086，其中導(dǎo)向部件1082的多個淺 固定槽1132與頂部遮蓋殼1112 4關(guān)合。以致環(huán)齒1092從套筒齒1060脫離。 因此，螺紋套筒1024的旋轉(zhuǎn)不受齒1092的阻止以致套筒1024、卡爪1022 和心軸1020將一起^ 走轉(zhuǎn)。
當鉆頭1160要從卡盤1000移走時，罩殼1030的頂部遮蓋殼1112旋轉(zhuǎn) 以對準導(dǎo)向部件1082的凸起1086，其中導(dǎo)向部件1082的多個深固定槽1134 與頂部遮蓋殼1112聯(lián)合、以致彈簧1070可以向前推動形成于沖擊環(huán)1072 上的環(huán)齒1092以對準形成于套筒1024上的套筒齒1060，借此阻止沖擊環(huán) 1072和螺紋套筒1024之間的相對旋轉(zhuǎn)。心軸1020在與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的 第二旋轉(zhuǎn)方向的隨后旋轉(zhuǎn)引起心軸1020和螺紋套筒1024 —起旋轉(zhuǎn)、以致套 筒齒1060周期性地撞擊環(huán)齒1092。套筒齒1060和環(huán)齒1092之間的接觸產(chǎn)
生扭矩，該扭矩^皮施加到螺紋套筒1024并傾向于4吏卡爪部件1022 ^人鉆頭 1160松開。
盡管這樣的鉆頭卡盤顯示出可以適當?shù)乇３帚@頭和工具刀頭，當這種鉆 頭和刀頭要從鉆頭卡盤移開時、在上述裝置中注意到了困難。具體的說，產(chǎn) 生的"松開扭矩"由大量的各種變量決定，包括心軸的旋轉(zhuǎn)速度和靜摩擦系 數(shù)與動摩擦系數(shù)之間的差異。
在某些情況下，確定將產(chǎn)生的扭矩的大小的變量可以在鉆頭被卡盤夾緊 時和使用者想要從卡盤松開鉆頭時之間有較大的改變。例如，當鉆頭將從鉆 頭卡盤移走時、由于例如鉆或鉆/驅(qū)動器的變速器切換到較低的傳送比或在電 池操作工具的情況下電池已經(jīng)放電到 一定程度使得較低的電壓輸入到鉆或 鉆/驅(qū)動器的電機，心軸1020的旋轉(zhuǎn)速度可能相對較低。在這種情況下，操 作員可能需要改變鉆或鉆/驅(qū)動器的傳動比到一個較高的傳動比和/或替換或 再充電電池以移走鉆頭，這可是相當?shù)穆闊?br> 然而，靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)之間的差異可能更成問題。就像公知的， 給定材料組合的動摩擦系數(shù)傾向于比該材料組合的靜摩擦系數(shù)更低。由于可 供旋轉(zhuǎn)螺紋套筒1024的能量的量與以摩擦形式消耗在螺紋套筒1024和卡爪 1022之間的能量的量有關(guān)，在螺紋套筒1024和卡爪1022之間較低的摩擦損 耗將會導(dǎo)致更多的動力被施加到螺紋套筒1024上。
令人遺憾的是，螺紋套筒1024和卡爪1022之間的摩擦系數(shù)在螺紋套筒 1024已經(jīng)相對于卡爪1022運動時(也就是，當螺紋套筒1024在旋轉(zhuǎn)而卡爪 1022被驅(qū)動以抵著鉆頭1160時)最低，而在螺紋套筒1024相對于卡爪1022 靜止時(也就是，當卡爪1022抵著鉆頭1160且操作者試圖使螺紋套筒1024 相對于卡爪1022轉(zhuǎn)動時)最高。在靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)差異較大的情 況下，美國專利Nos.6,247,706和6,729,812中7>開的這種類型的鉆頭卡盤可 能在操作者不使用工具的情況下不能從卡盤釋放鉆頭，所述工具是諸如扳手 和鎖定工具這樣允許操作員手動從鉆頭卡盤釋放鉆頭的工具。如本領(lǐng)域一般 的技術(shù)人員所知，在那種情況，在套筒齒1060與環(huán)齒1092撞擊產(chǎn)生的力不 足以從卡爪1022上放松螺紋套筒1024的場合，可采用凹孔1058手動放松 卡爪1022。螺紋套筒1024從卡爪1022上手動放松在以上結(jié)合參照的美國專 利中詳細描述，因而所需的操作在這里不詳細討論。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員，將會認識到手動從鉆頭卡盤釋放鉆頭是麻煩的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個形式中，本教導(dǎo)提供了一種鉆頭卡盤，其具有心軸、多個卡爪部 件、螺紋套筒、彈簧、沖擊結(jié)構(gòu)以及切換部件，其中心軸適于和旋轉(zhuǎn)的動力 源耦合，每一個卡爪部件都在它的外側(cè)具有螺紋表面且被心軸可滑動地支 承，彈簧布置在心軸周圍。螺紋套筒布置在心軸周圍且與卡爪部件螺紋嚙合。
螺玟套筒包括多個第 一套筒齒和多個第二套筒齒，其中第二套筒齒被構(gòu) 造為與第一套筒齒不同。沖擊結(jié)構(gòu)不可旋轉(zhuǎn)地布置在心軸周圍且在彈簧的作
用下向螺紋套筒偏置。沖擊結(jié)構(gòu)包括第一組環(huán)齒和第二組環(huán)齒，其中第二組 環(huán)齒被構(gòu)造為與第一組環(huán)齒不同。切換部件布置在螺紋套筒周圍而螺紋套筒 與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合。切換部件可以在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第 一位置第一和第二套筒齒與第一和第二環(huán)齒軸向地分開，在第二位置第一和 第二套筒齒與第一和第二環(huán)齒沒有軸向地分開。當螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu) 沿第 一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)且切換部件布置于第二位置時，第 一套筒齒與第 一環(huán)齒 相互接觸。當螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)沿第 一旋轉(zhuǎn)方向的反方向旋轉(zhuǎn)且切換 部件布置于第二位置時，第二套筒齒與第二環(huán)齒相互接觸。
在另一形式中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了一種鉆頭卡盤，其具有心軸、多個 卡爪部件、螺紋套筒、彈簧、沖擊結(jié)構(gòu)以及切換部件，其中心軸適于和旋轉(zhuǎn) 的動力源耦合，卡爪部件在它的外側(cè)具有螺紋表面且被心軸可滑動地支承， 螺紋套筒布置在心軸周圍且與卡爪部件螺紋嚙合，彈簧布置在心軸周圍。螺 紋套筒包括多個第一齒。不可旋轉(zhuǎn)地布置在心軸周圍的沖擊結(jié)構(gòu)在彈簧的作 用下向螺紋套筒偏置且具有多個第二齒。切換部件布置在螺紋套筒周圍并與 沖擊結(jié)構(gòu)嚙合。切換部件可以在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一 位置第一齒與第二齒軸向地分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地分開 以致于在螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第一齒和第二齒相互接觸。每一個 第一齒和第二齒都具有收緊側(cè)，其相互接觸以向螺紋凸緣施加力，其方向為 傾向于使螺紋凸緣旋轉(zhuǎn)以便于使卡爪滑向心軸的旋轉(zhuǎn)軸線。每一個第一齒和 第二齒都具有松開側(cè)，其相互接觸以向螺紋凸緣施加力，其方向為傾向于使 螺紋凸緣旋轉(zhuǎn)以便于使卡爪滑離心軸的旋轉(zhuǎn)軸線。第 一齒和第二齒的至少其 中之一的收緊側(cè)和松開側(cè)被不同地構(gòu)造以便沖擊結(jié)構(gòu)和螺紋凸緣協(xié)作以在 反方向產(chǎn)生相對更大的扭矩。
在再一形式中，本發(fā)明的教導(dǎo)提供了一種鉆頭卡盤，其具有心軸、多個
卡爪部件、螺紋套筒、彈簧、沖擊結(jié)構(gòu)、切換部件以及至少一個彈性元件，
其中心軸適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合，卡爪部件在它的外側(cè)具有螺纟丈表面且被 心軸可滑動地支承，彈簧布置在心軸周圍。包括多個第一齒的螺紋套筒布置 在心軸周圍且與卡爪部件螺紋嚙合。具有多個第二齒的沖擊結(jié)構(gòu)布置在心軸 周圍且在彈簧的作用下向螺紋套筒偏置。切換部件布置在螺紋套筒周圍并與 沖擊結(jié)構(gòu)嚙合。切換部件可以在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一 位置第一齒與第二齒軸向地分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地分開 以致于在螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第一齒和第二齒相互接觸。彈性元 件被構(gòu)造為用來，在當?shù)谝积X和第二齒相互接觸、且僅當沿與卡爪滑向心軸 的旋轉(zhuǎn)軸線相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動螺紋凸緣時，吸收傳遞到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)的力的 一部分。
在又一形式中，本教導(dǎo)提供了一種鉆頭卡盤，包括心軸、多個卡爪部件、 螺紋套筒、彈簧、接合部件、沖擊結(jié)構(gòu)、切換部件、罩殼部件以及調(diào)節(jié)凸緣， 其中心軸適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合，卡爪部件在它的外側(cè)具有螺紋表面且被 心軸可滑動地支承，彈簧布置在心軸周圍。包括多個第一齒的螺紋套筒布置 在心軸周圍且與卡爪部件螺紋嚙合。接合部件布置在心軸周圍并與彈簧的第 一側(cè)鄰接。具有多個第二齒的沖擊結(jié)構(gòu)布置在心軸周圍且在彈簧的作用下向 螺紋套筒偏置。切換部件布置在螺紋套筒周圍并與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合。切換部件 可以在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一位置第一齒與第二齒軸向 地分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地分開以致于在螺紋套筒相對于 沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第一齒和第二齒相互接觸。沖擊結(jié)構(gòu)布置在罩殼部件中，罩 殼部件包括多個軸向延伸的槽，用于限制沖擊結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而允許沖擊結(jié)構(gòu)沿 軸向移動。調(diào)節(jié)凸緣與接合部件耦合并可以操作以相對于罩殼部件有選擇性 地軸向定位接合部件以便調(diào)整由彈簧施加到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)上的力。
通過下文的詳細描述，本發(fā)明更多的可應(yīng)用范圍將是明顯的。應(yīng)該理解 的是在說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例時，詳細的描述和具體的例子僅僅是為了說 明而不是意欲限制本發(fā)明的范圍。


根據(jù)隨后的描述和所附的權(quán)利要求結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征
將是明顯的，附圖中
圖1是現(xiàn)有技術(shù)的沖擊式鉆頭卡盤的分解透視圖2是依照本發(fā)明的教導(dǎo)而構(gòu)成的鉆頭卡盤的 一部分的剖視圖3是圖2的鉆頭卡盤的分解透一見圖3A是圖1的鉆頭卡盤的一部分的分解透^L圖，示出了處于與收緊的
卡盤卡爪相關(guān)的情況下的沖擊環(huán)和頂部遮蓋殼；
圖3B是與圖3A類似的圖，但是示出了處于與鉆孔或驅(qū)動相關(guān)的情況
下的沖擊環(huán)和頂部遮蓋殼；
圖3C是與圖3A類似的圖，但是示出了處于與松開的卡盤卡爪相關(guān)的
情況下的沖擊環(huán)和頂部遮蓋殼；
圖4是圖2的鉆頭卡盤從第一套筒齒和第一環(huán)齒^^的局部剖^L圖5是圖2的鉆頭卡盤從第二套筒齒和第二環(huán)齒取的局部剖視圖6是依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的第二鉆頭卡盤的 一部分的剖視圖7是圖6的鉆頭卡盤的一部分的分解透視圖8是圖6的鉆頭卡盤的一部分的筒圖，示出了彈性元件的位置；
圖9是依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的第三鉆頭卡盤的一部分的剖視圖IO是圖9的鉆頭卡盤的一部分的分解透視圖11是依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的第四鉆頭卡盤的一部分的剖視圖12是圖11的鉆頭卡盤的一部分的分解透視圖13是依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的另一鉆頭卡盤的正視筒圖14是圖13所示的鉆頭卡盤的一部分的分解透視圖15是與圖13類似的圖，但是示出了處于鉆孔模式的鉆頭卡盤；
圖16是與圖13類似的圖，但是示出了處于收緊模式的鉆頭卡盤；以及
圖17是與圖3類似的圖，但是示出了依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)成的又一鉆
頭卡盤。
具體實施例
參考圖2和圖3,參考標記10總體的指出了依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的鉆 頭卡盤。除此處所提到的之外，鉆頭卡盤10與美國專利No.624，770，6所描 述的鉆頭卡盤大體地類似。所述鉆頭卡盤可以包括心軸20、多個卡爪元件 22、螺紋套筒24、套筒蓋26、推力軸承組件28、遮蓋殼或罩殼30以及襯套 32。
心軸20可以具有前部40，凸纟彖42和后部44。前部40可以具有形成于 其中的中心通孔46，而凸緣42可以具有多個貫穿它而形成的有角度地布置 的導(dǎo)道48，其中導(dǎo)道48與中心通孔46交叉。后部44可以具有螺紋孔50
和卡環(huán)槽51，其中螺紋孔41適于以螺紋嚙合動力工具(未示出)的輸出心軸。
卡爪部件22可以可滑動地定位在導(dǎo)道48中，且每一個都包括形成于外 側(cè)的螺紋表面52和形成于前內(nèi)表面的夾緊表面54。
螺紋套筒24可以布置在心軸20周圍，螺紋套筒24可以具有內(nèi)部錐形 且?guī)菁y的表面53,該螺紋表面53與卡爪部件22的螺紋表面52用螺紋耦 合。多個凹槽孔58可以形成在螺紋套筒24的外表面的周圍，用來以常規(guī)的 和公知的方式手動的收緊或松開鉆頭卡盤10，同時多個第一套筒齒60和一 個或多個第二套筒齒62可以形成于螺紋套筒24的底部表面上。第一和第二 套筒齒60和62可以在到心軸20旋轉(zhuǎn)的軸線的徑向距離、它們的總數(shù)量、 它們的形狀以及總高度上相互不同。在所提供的具體例子中，第一套筒齒60 的數(shù)量是第二套筒齒62的兩倍，而第二套筒齒62的高度約為第一套筒齒60 的高度的1.25到1.5倍。
套筒蓋26可以安裝在心軸20的前部40的周圍且可以與螺紋套筒24在 第一和第二套筒齒60和62的相對側(cè)接觸。
推力軸7R組件28可以包括彈簧組件70，沖擊結(jié)構(gòu)72以及接合部件72， 其中沖擊結(jié)構(gòu)72可以被形成為環(huán)。沖擊環(huán)72可以布置在心軸的周圍且可以 包括第一環(huán)部分76和第二環(huán)部分78。
第一環(huán)部分76可以包括環(huán)狀的主體80, —個或多個軸向延伸的導(dǎo)向部 件82和在前側(cè)的多個第一環(huán)齒92,其中導(dǎo)向部件82可以耦合到環(huán)狀主體 80。在所提供的具體例子中，導(dǎo)向部件82可以包括具有傾斜側(cè)88的齒狀突 起86。環(huán)狀主體80可以界定孔眼80-1，孔目艮80-1有可以接受第二環(huán)部分 78的大小。第二環(huán)部分78可以包括環(huán)狀主體78-1、 一個或多個軸向延伸的 導(dǎo)向部件82a和在前側(cè)的多個第二環(huán)齒94,其中導(dǎo)向部件82a可以耦合到環(huán) 狀主體78-l。在所提供的例子中，導(dǎo)向部件82a從環(huán)狀主體78-1軸向的向 外延伸并與孔眼80-1合作以便允許第一和第二環(huán)部分76和78之間的相對 軸向移動，同時禁止它們之間的相對旋轉(zhuǎn)。
如下文將詳細描述的那樣，第一和第二環(huán)齒92和94 ^皮構(gòu)造以1更可以分 別嚙合第一和第二套筒齒60和62。與第一和第二套筒齒60和62類似，第 一和第二環(huán)齒92和94可以在到心軸20旋轉(zhuǎn)的軸線的徑向距離、它們的總 數(shù)量、它們的形狀以及總高度上相互不同。在所提供的具體例子中，第一環(huán) 齒92的數(shù)量是第二環(huán)齒94的兩倍，而第二環(huán)齒94的高度約為第一環(huán)齒92的高度的1.25到1.5倍。
彈簧組件70可以包括外側(cè)彈簧70-1和內(nèi)側(cè)彈簧70-2。外側(cè)和內(nèi)側(cè)彈簧 70-1和70-2可以布置在心軸20的周圍且可以與接合部件74在后側(cè)鄰接。 外側(cè)彈簧70-l的前側(cè)可以與第一環(huán)部分76的后側(cè)鄰接，同時內(nèi)側(cè)彈簧70-2 的前側(cè)可以與第二環(huán)部分78的后側(cè)鄰4妻。外側(cè)和內(nèi)側(cè)彈簧70-1和70-2可以 用來使第一和第二環(huán)部分76和78分別地向螺紋套筒24偏置。
軸承環(huán)100和軸承墊圈102可以布置在沖擊環(huán)72和心軸20的凸緣42 之間。
覆蓋罩殼30可以包括底部覆蓋殼110和可以形成為頂部覆蓋殼的切換 部件112。底部覆蓋殼110可以是大體的容器形狀，具有貫穿的開口用于接 受心軸20和接合部件74通過其中。用于接受心軸20和接合部件74的底部 覆蓋殼110的開口 "鍵合"到接合部件74以相互固定接合部件74、底部覆 蓋殼110和鉆頭的罩殼并禁止接合部件74和底部覆蓋殼110之間的相互旋 轉(zhuǎn)。底部覆蓋殼110可以包括多個凹槽120,其中可以接受沖擊環(huán)72的導(dǎo)向 部件82。這種構(gòu)造允許沖擊環(huán)72可以軸向移動但是不能相對于底部覆蓋殼 110旋轉(zhuǎn)。底部覆蓋殼110可以包括多個凹槽120,其中可以接受沖擊環(huán)72 的第一環(huán)部分76的導(dǎo)向部件82。這種構(gòu)造允許沖擊環(huán)72可以軸向移動但是 不能相對于底部覆蓋殼110旋轉(zhuǎn)。
頂部覆蓋殼112同樣可以是大體的容器形狀，具有用以接受心軸20于 其中的通孔。頂部覆蓋殼112可以界定與套筒蓋26鄰接的法蘭122、停止法 蘭144以及后緣126，其中停止法蘭144 4皮構(gòu)造為與底部;fl蓋殼110的頂面 鄰接，后緣126可以分別界定第一、第二和第三鎖定槽132、 133和134，這 些槽被構(gòu)造以接受導(dǎo)向部件82和82a的突起86和86a。第一鎖定槽132可 以是階梯形的且可以具有相對較淺的外側(cè)部分132-1和相對4交深的內(nèi)側(cè)部分 132-2。第二鎖定槽133可以是相同的形狀且可以具有與第一鎖定槽132的 外側(cè)部分132-1的深度大致相等的深度。第三鎖定槽134可以是階梯形的且 可以具有相對較深的外側(cè)部分134-1以及相對較淺的內(nèi)側(cè)部分134-2。外側(cè) 部分134-1可以具有與內(nèi)側(cè)部分132-2的深度大致相等的深度，同時內(nèi)側(cè)部 分134-2可以具有與外側(cè)部分132-1的深度大致相等的深度。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將會明白頂部覆蓋殼112可以由給定材料整體的形成，或可以由兩個或 多個組元形成以便提供各種諸如鎖定槽132、 133以及134這樣不同的區(qū)域， 這些區(qū)域具有更高的強度和/或抗磨性。
襯套32可以具有定位部件140和停止法蘭144。定位部件140可以具有 圓柱狀的通孔和多個定位脊146，定位脊146徑向地向內(nèi)延伸以便嚙合心軸 20的前部40。軸承環(huán)148和軸承墊圈150可以布置在頂部覆蓋殼112上的 法蘭122和4f止法蘭144之間。
鉆頭160可以插入中心通孔46。頂部4隻蓋殼112可以^^轉(zhuǎn)以^吏導(dǎo)向部件 82和82a的突起86和86a對準第三鎖定槽134。如圖4所示，相對4交深的 外側(cè)部分134-1允許彈簧70-l向前推動沖擊環(huán)72的第一部分76以允許第一 環(huán)齒92嚙合第一套筒齒60，同時相對較淺的內(nèi)側(cè)部分134-2使沖擊環(huán)72的 第二部分78相對于螺紋套筒24保持一定的距離以致第二環(huán)齒94從第二套 筒齒62脫離。在這種情況下，第一環(huán)齒92和第一套筒齒60相互嚙合以阻 止第一環(huán)部分76和螺紋套筒24之間的相對旋轉(zhuǎn)。心軸20沿第一旋轉(zhuǎn)(也 就是，收緊)方向的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致螺紋套筒24的相對旋轉(zhuǎn)以向著心軸20的 旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)策卡爪部件22,這收緊了抵著鉆頭160的柄部162的卡爪部件 22。
當已經(jīng)收緊抵著鉆頭160的柄部162的卡爪部件22之后沿第一旋轉(zhuǎn)方 向驅(qū)動心軸20時，第一環(huán)齒92和第一套筒齒60之間將產(chǎn)生打滑。更具體 地說，心軸20和螺紋套筒24將傾向于一起旋轉(zhuǎn)以致第一套筒齒60將會跨 在第 一環(huán)齒92上并將沖擊環(huán)72的第 一部分76推向離開螺紋套筒24的后方。 由于彈簧70_1使沖擊環(huán)72的第一部分76向前偏置，當螺紋套筒24旋轉(zhuǎn)且 彈簧70-1向前推動第一部分76時，第一套筒齒60將會周期性的撞擊第一 環(huán)齒92。第一套筒齒60和第一環(huán)齒92的沖擊將產(chǎn)生施加到螺紋套筒24的 力，這個力傾向于進一步收緊抵著卡爪部件22的螺紋套筒24。
參考圖2、 3和3B，當鉆頭卡盤10將被用于鉆孔或驅(qū)動操作時，頂部 覆蓋殼112旋轉(zhuǎn)以使導(dǎo)向部件82和82a的突起86和86a對準第二鎖定槽133. 相對較淺的第二鎖定槽133使沖擊環(huán)72的第一和第二部分76和78相對于 螺紋套筒24保持一定的距離以致第一和第二環(huán)齒92和94從第一和第二套 筒齒60和62脫離。從而，螺紋套筒24可以不受沖擊環(huán)72的阻礙而與心軸 20 —起旋轉(zhuǎn)。
參考圖2、 3、 3C和5，如果希望移除鉆頭160，頂部覆蓋殼112旋轉(zhuǎn)以 使導(dǎo)向部件82和82a的突起86和86a對準第一鎖定槽132。相對較淺的外 側(cè)部分132-1使沖擊環(huán)72的第一部分76相對于螺紋套筒24保持一定的距 離以致第一環(huán)齒92從第一套筒齒60脫離，同時相對較深的內(nèi)側(cè)部分132-2
允許彈簧70-2向前推動沖擊環(huán)72的第二部分78以允許第二環(huán)齒94嚙合第 二套筒齒62。
在這種情況下，第二環(huán)齒94和第二套筒齒66相互嚙合以阻止第二環(huán)部 分78和螺紋套筒24之間的相對旋轉(zhuǎn)。心軸20沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第 二旋轉(zhuǎn)(就是，松開)方向的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致螺紋套筒24相對于沖擊環(huán)72旋 轉(zhuǎn)以致第二套筒齒62將周期性的撞擊第二環(huán)齒94。如果第二套筒齒62和第 二環(huán)齒94之間的沖擊不足以使螺紋套筒24從卡爪部件22松開，那么使用 與收緊模式中所說明的類似的方式，第二套筒齒62將會滑過第二環(huán)齒94并 向后地推動沖擊環(huán)72的第二部分78。彈簧70-2將使沖擊環(huán)72的第二部分 78向前偏置以致在心軸20和螺紋套筒24進一步旋轉(zhuǎn)時，第二套筒齒62將 周期性撞擊第二環(huán)齒94。第二套筒齒62抵著第二環(huán)齒94的沖擊將會產(chǎn)生施 加到螺紋套筒24的力，這個力傾向于使螺紋套筒24從卡爪部件22松開(就 是，驅(qū)動卡爪部件離開鉆頭160)。從而螺紋套筒24可以從卡爪部件22松開， 而無需考慮螺紋套筒24收緊或松開時的速度。
由上述討論看來，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將明白第一和第二套筒齒60 和62 (和/或第一和第二環(huán)齒92和94 )可以在從螺紋套筒24的旋轉(zhuǎn)軸線徑 向地分隔的量上不同；可以形成為不同的形狀；可以形成為不同的高度；以 及/或其中 一組齒的數(shù)量可以與另外一組齒不同。
本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員同樣將明白諸如圖13到16所說明的那樣彈簧組 件可以包括單個螺旋彈簧。在該例子中，彈簧組件70a可以包括單個螺旋彈 簧70-al、彈簧板70-b以及多個分配器70-c,其中分配器70-c可以包括支架 70-cl和樞軸70-c2。彈簧板70-b可以是環(huán)形的板狀部件，該環(huán)形的板狀部 件可以包括形成于其中的多個長條孔70-bl,長條孔70-bl -故構(gòu)造以接受支 架70-cl中相關(guān)4關(guān)的一個。
支架70-c 1可以包括在它的相對的側(cè)面上的U形或溝狀的槽70-c 10 。由 各溝狀的70-cl0界定的開口 70-cll可以有接受彈簧板70-b的大小以致支架 70-cl可以如圖14滑動地嚙合到彈簧板70-b。支架70-cl同樣可以包括軛 70-c20，輒70c20具有形成于其中的樞軸孔70-c22。
每一個樞軸70-c2可以分別地包括樞軸銷70-c30以及第一和第二樞軸接 觸表面70-c32和70-c34。樞軸銷70-c30可以被接納到樞軸孔70-c22中以便 于樞轉(zhuǎn)地耦合到支架70-cl。樞轉(zhuǎn)可以通過任一適宜的機構(gòu)或系統(tǒng)來控制， 譬如通過一對對的或一組組的擋塊112-1和112-2，這些擋塊可以形成于 頂部覆蓋殼(未具體地示出)的內(nèi)表面上。
參考圖14和15,當鉆頭卡盤處于鉆孔模式時，頂部覆蓋殼(未具體地
示出)可以轉(zhuǎn)換角度到一個位置，在該位置上一對對的擋塊112-1和112 -2將樞軸70-c2推入中立位置，在中立位置上擋塊112-1和112-2接觸 沖擊環(huán)78-1的第一和第二部分76-1和78-1,其方式是彈簧70-al (圖 13)的力平均地分配。在這種情況下，通過與上文的描述類似的方式?jīng)_擊環(huán) 78 - 1的第一和第二部分76 - 1和78 - 1的向前移動受到頂部覆蓋殼抑制以 借此阻止第一和第二環(huán)齒(未示出)接觸第一和第二套筒齒(未示出)。
參考圖14和16,如果鉆頭(未示出)將被裝入到鉆頭卡盤中，頂部覆 蓋殼(未具體地示出)可以轉(zhuǎn)換方向到一個位置，在該位置上擋塊112-1 將樞軸70 - c2推入在樞軸銷70 _ c30周圍樞轉(zhuǎn)的第一樞轉(zhuǎn)位置以便于向前 地推動沖擊環(huán)72- 1的第一部分78- 1，同時第二環(huán)部分78- 1可以保持在 中立位置或中立位置稍后。在這種情況下，頂部覆蓋殼允許第一環(huán)部分76 - 1向前移動同時阻止第二環(huán)部分78 - 1的向前移動，其方式與結(jié)合圖2到 5所具體描述的方式相似。從而，第一環(huán)齒和第一套筒齒相互嚙合，同時第 二環(huán)齒和第二套筒齒則相互分離。
參考圖13和14，如果鉆頭(未示出)將被從鉆頭卡盤中移除，頂部覆 蓋殼(未具體地示出)可以轉(zhuǎn)換方向到另一位置，在該位置上擋塊112-2 將樞軸70 - c2推入在樞軸銷70 - c30周圍樞轉(zhuǎn)的第二樞轉(zhuǎn)位置以便于向前 地推動沖擊環(huán)72 - 1的第二部分78 - 1,同時第 一環(huán)部分76 - 1可以保持在 中立位置或中立位置稍后。在這種情況下，頂部覆蓋殼允許第二環(huán)部分78 -1向前移動同時阻止第一環(huán)部分76- 1的向前移動，其方式與結(jié)合圖2到 5所具體描述的方式相似。從而，第二環(huán)齒和第二套筒齒相互嚙合，同時第 一環(huán)齒和第一套筒齒則相互分離。
圖17說明了另一雙彈簧裝置。在該例子中，鉆頭卡盤10-b可以包括 心軸20、多個卡爪部件22、螺紋套筒24、套筒蓋26,推力軸承組件28-b、 遮蓋殼或罩殼30-b和襯套32。心軸20、卡爪部件22、螺紋套筒24、套筒 蓋26和襯套32可以與上文中結(jié)合圖2到圖5的例子所描述的實質(zhì)上相同， 因而不需要提供對這些組元的討論。
推軸承組件28 - b可以包括彈簧組件70、沖擊環(huán)72 - b以及接合部件 74。沖擊環(huán)72-b可以布置在心軸20的周圍且可以包括第一環(huán)部分76-b 和第二環(huán)部分78-b。
第一環(huán)部分76 - b可以包括環(huán)狀的主體80 - b， 一個或多個軸向延伸的 導(dǎo)向部件82 _ b、 一個或多個凸起86 - b和在環(huán)狀主體80 - b前側(cè)的多個第 一環(huán)齒92-b，其中導(dǎo)向部件82-b可以耦合到環(huán)狀主體80并/人環(huán)狀主體 80 - b徑向地延伸，凸起86 - b可以從環(huán)狀主體80 - b向前延伸。突起86 可以是大體的齒狀且具有傾斜側(cè)88-b。環(huán)狀主體80-b可以界定孔眼 80-bl，孔眼80-bl有可以接受第二環(huán)部分78-b的大小。多個導(dǎo)向孔80-b2可以形成于主體80-b中。在所提供的具體例子中，四個導(dǎo)向孔80-b2 均勻間隔的分布在主體80 - b的圓周周圍，但是本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員從本 公開將會容易的明白導(dǎo)向孔80-b2的數(shù)量和間隔可以與此處說明的數(shù)量和 間隔不同。
第二環(huán)部分78 - b可以包括環(huán)狀主體78-bl 、 一個或多個軸向延伸的導(dǎo) 向部件或凸起82 - c、多個導(dǎo)向擋塊79 - b和在環(huán)狀主體78 - bl前側(cè)的多個 第二環(huán)齒94-b,其中導(dǎo)向部件或凸起82-c可以耦合到環(huán)狀主體78-bl。在 所提供的例子中，導(dǎo)向擋塊79 - b從環(huán)狀主體78-bl徑向的向外延伸并被接 納到導(dǎo)向孔80-b2中以^_于允許第一和第二環(huán)部分76 - b和78 _ b之間的相 對軸向移動，同時禁止它們之間的相對旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)向部件或凸起82-c,與凸 起86 - b類似，可以是大體的齒狀且可以具有傾斜側(cè)88 _ c。
如下文將詳細描述的那樣，第一和第二環(huán)齒92 - b和94 - b被構(gòu)造以便 可以分別嚙合第一和第二套筒齒60和62。與第一和第二套筒齒60和62相 似，第一和第二環(huán)齒92 - b和94 - b可以在到心軸20旋轉(zhuǎn)的軸線的徑向距 離、它們的總數(shù)量、它們的形狀以及總高度上相互不同。在所提供的具體例 子中，第一環(huán)齒92-b的數(shù)量是第二環(huán)齒94-b的兩倍，而第二環(huán)齒94-b 的高度約為第一環(huán)齒92-b的高度的1.25到1.5倍。在所提供的具體例子中， 當?shù)谝缓偷诙糠?6 - b和78 - b相互非旋轉(zhuǎn)的嚙合時，凸起88 - b和凸起 或?qū)虿考?2 _ c交錯排列，但是作為本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將明白，凸起 88 - b和凸起或?qū)虿考?2 _ c的位置可以依照要求而改變。
彈簧組件70可以包括外側(cè)彈簧70 _ 1和內(nèi)側(cè)彈簧70 - 2。外側(cè)和內(nèi)側(cè)彈 簧70 - 1和70 - 2可以布置在心軸20周圍且可以與接合部件74在后側(cè)鄰接。 外側(cè)彈簧70-1的前側(cè)可以與第一環(huán)部分76 - b的后側(cè)鄰4妄，同時內(nèi)側(cè)彈簧 70-2的前側(cè)可以與第二環(huán)部分78-b的后側(cè)鄰接。外側(cè)和內(nèi)側(cè)彈簧70-1和 70-2可操作以用來使第一和第二環(huán)部分76-b和78-b分別地向螺紋套筒 24偏置。
覆蓋罩殼30-b可以包括底部覆蓋殼110和頂部覆蓋殼112-b。底部覆 蓋殼110可以是大體的容器形狀，具有貫穿的開口用于接受心軸20和接合 部件74通過其中。底部覆蓋殼110可以包括多個凹槽120，其中可以接受沖 擊環(huán)72-b的第一部分76-b的導(dǎo)向部件82-b。這種構(gòu)造允許沖擊環(huán)72 - b 可以軸向移動但是不能相對于底部覆蓋殼110旋轉(zhuǎn)。
頂部覆蓋殼112-b同樣可以是大體的容器形狀，具有用以接受心軸20 于其中的通孔。頂部覆蓋殼112-b可以與上述的頂部覆蓋殼112相似，除 了后緣126-b被示出為包括多組第一槽131 -bl和多組第二槽131 -b2。每 組第一槽131 -bl包括第一鎖定槽132-bl、第二鎖定槽133 -bl以及第三 鎖定槽134-bl,而每組第一槽131-b2包括第一鎖定槽132-b2、第二鎖 定槽133 -b2以及第三鎖定槽134-b2。在所提供的例子中，第二鎖定槽133 -bl、第三鎖定槽134-bl、第一鎖定槽132-b2以及第二鎖定槽133_b2 形成為大致相等的第一或較淺深度，而第一鎖定槽132-bl和第三鎖定槽 134-b2形成為大致相等的第二深度，該第二深度比第一深度更深。每一個 鎖定槽132-bl、 133 -bl和134-bl具有可以接受相關(guān)凸出86 - b的前端 的大小，而每一個鎖定槽132-b2、 133 - b2和134-b2具有可以接受相關(guān) 導(dǎo)向部件88-c的前端的大小。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會明白頂部覆蓋殼112 -b可以由給定材料整體的形成，或可以由兩個或多個組元形成以便提供各 種諸如鎖定槽這樣不同的區(qū)域，這些區(qū)域具有更高的強度和/或抗磨性。
鉆頭160可以插入到中心通孔46中。頂部^隻蓋殼112 - b可以力炎轉(zhuǎn)以4吏 突起86-b對準第一鎖定槽132-bl以及導(dǎo)向部件82-c對準第一鎖定槽 132-b2。由于鎖定槽132-bl相對較深，彈簧70-1向前推動沖擊環(huán)72 - b 的第一部分76 - b以允許第一環(huán)齒92 - b嚙合第一套筒齒60,同時相對較淺 的第一鎖定槽132-b2 ^_沖擊環(huán)72 - b的第二部分78 - b相對于螺紋套筒24 保持一定的距離以致第二環(huán)齒94 - b從第二套筒齒62脫離。在這種情況下， 第一環(huán)齒92 - b和第一套筒齒60相互嚙合以阻止第一環(huán)部分76 - b和螺紋 套筒24之間的相對旋轉(zhuǎn)。心軸20沿第一旋轉(zhuǎn)(也就是，收緊)方向的繼續(xù) 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致螺紋套筒24的相對旋轉(zhuǎn)以向著心軸20的旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動卡爪部件 22，這收緊了抵著鉆頭160的柄部162的卡爪部件22。
已經(jīng)收緊抵著鉆頭160的柄部162的卡爪部件22之后、當沿第一旋轉(zhuǎn) 方向驅(qū)動心軸20時，第一環(huán)齒92-b和第一套筒齒60之間將產(chǎn)生打滑。更 具體地說，心軸20和螺紋套筒24將傾向于一起旋轉(zhuǎn)以致第一套筒齒60將會跨在第一環(huán)齒92 - b上并將沖擊環(huán)72 - b的第一部分76 - b推向離開螺紋 套筒24的后方。由于彈簧70-1使沖擊環(huán)72 - b的第一部分76 - b向前偏置， 當螺紋套筒24旋轉(zhuǎn)且彈簧70-1向前推動第一部分76-b時，第一套筒齒60 將會周期性的撞擊第一環(huán)齒92 _ b。第一套筒齒60和第一環(huán)齒92 - b的沖擊 將產(chǎn)生施加到螺紋套筒24的力，這個力傾向于進一步收緊抵著卡爪部件22 的螺紋套筒24。
當鉆頭卡盤10-c將被用于鉆孔或驅(qū)動操作時，頂部覆蓋殼112-b旋 轉(zhuǎn)以使突起86 - b對準第二鎖定槽133 - bl并使導(dǎo)向部件82 - c對準第二鎖 定槽132 - b2。相對較淺的第二鎖定槽133 _ M和133 - b2使沖擊環(huán)72 - b 的第一和第二部分76 - b和78 - b相對于螺紋套筒24保持一定的距離以致 第一和第二環(huán)齒92 - b和94 - b ,人第一和第二套筒齒60和62脫離。/人而， 螺紋套筒24可以不受沖擊環(huán)72 -b的阻礙而與心軸20 —起旋轉(zhuǎn)。
當希望移除鉆頭160時，頂部覆蓋殼112-c可以旋轉(zhuǎn)以使突起86-b 對準第三鎖定槽134-M并使導(dǎo)向部件82-c對準第三鎖定槽134 _b2。相 對較淺的第三鎖定槽134-bl使沖擊環(huán)72-b的第一部分76-b相對于螺紋 套筒24保持一定的距離以致第 一環(huán)齒92 - b ^v第一套筒齒60脫離，同時相 對較深的第三鎖定槽134-b2允許彈簧70-2向前推動沖擊環(huán)72 _ b的第二部 分78 - b以允許第二環(huán)齒94 - b嚙合第二套筒齒62。
在這種情況下，第二環(huán)齒94-b和第二套筒齒62相互嚙合以阻止第二 環(huán)部分78 _ b和螺紋套筒24之間的相對旋轉(zhuǎn)。心軸20沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相 反的第二旋轉(zhuǎn)(也就是，松開)方向的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致螺紋套筒24相對于沖 擊環(huán)72 _ b旋轉(zhuǎn)以致第二套筒齒62將周期性的撞擊第二環(huán)齒94 _ b。如果第 二套筒齒62和第二環(huán)齒94 - b之間的沖擊不足以使螺紋套筒24從卡爪部件 22松開，那么使用與收緊模式中所說明的類似的方式，第二套筒齒62將會 滑過第二環(huán)齒94-b并向后地推動沖擊環(huán)72 - b的第二部分78 - b。彈簧70-2 將使沖擊環(huán)72 _ b的第二部分78 _ b向前偏置以致在心軸20和螺紋套筒24 進一步旋轉(zhuǎn)時，第二套筒齒62將周期性撞擊第二環(huán)齒94-b。第二套筒齒 62抵著第二環(huán)齒94-b的沖擊將會產(chǎn)生施加到螺紋套筒24的力，這個力傾 向于使螺紋套筒24從卡爪部件22松開(也就是，驅(qū)動卡爪部件離開鉆頭 160)。從而，螺紋套筒24可以從卡爪部件22+>開，而不管螺紋套筒24收 緊或松開時的速度或靜態(tài)和動態(tài)摩擦系數(shù)之間的差異如何。
由上述討論看來，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將明白第一和第二套筒齒60和62 (和/或第一和第二環(huán)齒92 - b和94 - b )可以在/人螺紋套筒24的旋轉(zhuǎn) 軸線徑向地分隔的量上不同；可以形成為不同的形狀；可以形成為不同的高 度；以及/或其中一組齒的數(shù)量可以與另外一組齒不同。
參考圖6到圖8，參考標記10a總體上指出了依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的 第二鉆頭卡盤。除此處所提到的之外，鉆頭卡盤10與美國專利No.6，247，706 所描述的鉆頭卡盤大體地類似。所述鉆頭卡盤可以包括心軸20、多個卡爪元 件22、螺紋套筒24a、套筒蓋26、推力軸承組件28a、遮蓋殼或罩殼30以 及襯套32。心軸20、卡爪部件22、套筒蓋26、遮蓋罩殼30和一十套32可以 與上文中結(jié)合鉆頭卡盤IO所描述的大體地相同，因而不需要提供對這些組 元的進一步討論。
螺紋套筒24a可以布置在心軸20周圍，螺紋套筒24a可以具有內(nèi)部錐 形且?guī)菁y的表面53，該螺紋表面53與卡爪部件22的螺紋表面52用螺紋 耦合。多個凹槽孔58可以形成在螺紋套筒24的外表面的周圍，同時多個套 筒齒60a可以形成于螺紋套筒24的底部表面上。
推力軸承組件28a可以包括彈簧組件70,沖擊環(huán)72a以及接合部件74， 其中彈簧組件70布置在心軸20的周圍。沖擊環(huán)72a可以布置在心軸的周圍 且可以包括環(huán)狀主體80a、多個軸向延伸的導(dǎo)向部件82a以及多個環(huán)齒92a, 其中導(dǎo)向部件82a可以耦合到環(huán)狀主體80a上并可以包括具有傾斜側(cè)88a的 齒狀凸出86a，環(huán)齒92a可以布置在導(dǎo)向部件82a的徑向內(nèi)側(cè)。環(huán)齒92a尋皮 構(gòu)造為可以嚙合套筒齒60a。彈簧70布置在沖擊環(huán)72a和接合部件74之間 且可操作用于使沖擊環(huán)72a向螺紋套筒24a偏置。
當心軸20使螺紋套筒24a沿收緊方向(就是，沿該方向旋轉(zhuǎn)時螺紋套 筒24a傾向于將卡爪部件22向內(nèi)推向心軸20的旋轉(zhuǎn)軸線)旋轉(zhuǎn)且當套筒齒 60a和環(huán)齒92a相互接觸時，至少一個彈性元件200可以用來吸收傳遞到?jīng)_ 擊環(huán)72的力的一部分。在所^是供的具體例子中，彈性元件200 一皮設(shè)置于套 筒齒60a和環(huán)齒92a之間的單側(cè)上(就是，與螺紋套筒24a的收緊相應(yīng)的一 側(cè))。彈性元件200可以是彈簧，但是在所提供的具體例子中，由耦合(例 如，粘結(jié))到環(huán)齒92a上的抗沖擊的彈性塑料材料形成。
在沖擊環(huán)72a被用來使抵著鉆頭160的柄部162的卡爪部件22收緊的 情況下，頂部覆蓋殼112如上文所述的旋轉(zhuǎn)且當沿第一旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動心軸20 時，套筒齒60a將周期性的撞擊環(huán)齒92a上的彈性元件200。套筒齒60a的 沖擊，彈性元件200和環(huán)齒92a將產(chǎn)生施加到螺紋套筒24a并傾向于進一步收緊抵著卡爪元件的螺紋套筒24a的扭矩。
當希望移除鉆頭160時，頂部覆蓋殼112如上文所述的旋轉(zhuǎn)且沿與第一 旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動心軸20，以致套筒齒60a將周期性的撞擊 環(huán)齒92a,彈性元件200沒有布置在套筒齒60a和環(huán)齒92a之間，/人而相對 較高的扭矩可以施加到螺紋套筒24a上以松開螺紋套筒24a并驅(qū)動卡爪部件 22離開鉆頭160的柄部162。
同的位置以便降低或削弱收緊螺紋套筒24a時套筒齒60a和環(huán)齒92a之間的 沖擊。例如，沖擊環(huán)72a可以形成為兩部分(參考，例如，與鉆頭卡盤10 的沖擊環(huán)72相關(guān)聯(lián)的第一和第二環(huán)部分76和78 )而彈性元件可以布置在它 們之間(例如，在擋塊96和凹槽84相關(guān)聯(lián)的側(cè)壁之間)。
參考圖9和圖10，參考標記10b總體的指出了依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的 第三鉆頭卡盤。除此處所提到的之外，鉆頭卡盤10b與上文中所描述的鉆頭 卡盤10a除了彈性元件的位置之外大體地類似。在該例子中，螺紋套筒24b 的套筒齒60b被構(gòu)造為直接撞擊沖擊環(huán)72b的環(huán)齒92b以進一步收緊抵著鉆 頭160的柄部162的卡爪部件22或從鉆頭160的柄部162松開卡爪部件22。 彈性元件200b，可以布置在底部覆蓋殼110b和與底部覆蓋殼110b耦合的結(jié) 構(gòu)(例如，接合部件74b)之間，其中彈性元件200b可以由彈性材料形成但— 是在本例中被示出為彈簧。因而，當螺紋套筒24b沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)且當 套筒齒60b和環(huán)齒92b相互接觸時，彈性元件200b將被布置以接受沖擊力 的一部分。與前一個實施例相似，當螺紋套筒24b沿第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時彈 性元件200b不影響施加到螺紋套筒24b上的扭矩。
參考圖11和圖12，參考標記10c總體的指出了依照本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造 的第四鉆頭卡盤。除此處所提到的之外，鉆頭卡盤10c與上文中所描述的鉆 頭卡盤10a大體地類似。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將明白鉆頭卡盤10c可以被 構(gòu)成為與鉆頭卡盤10、 10b或美國專利No.6,247,706所描述的鉆頭卡盤的任 意一個大體地類似。所述鉆頭卡盤可以包括心軸20、多個卡爪元件22、螺 紋套筒24a、套筒蓋26、推力軸承組件28c、遮蓋殼或罩殼30c以及襯套32。 在所提供的例子中，沒有彈性元件(例如，彈性元件200 )布置在齒60a和 92a之間。心軸20、卡爪部件22、套筒蓋26和襯套32可以與上文中結(jié)合鉆 頭卡盤10a的討論中所描述的大體地相同，并且螺紋套筒與上文中結(jié)合鉆頭 卡盤10a的討論中所描述的大體地相同。因而，不需要提供對這些組元的進
一步討論。
推力軸承組件28b可以包括彈簧70,沖擊環(huán)72a以及接合部件74c以及 螺紋調(diào)節(jié)軸環(huán)250，其中彈簧70布置在心軸20的周圍。接合部件74c與上 文所述的接合部件74大體地類似，除了接合部件74c包括與形成于底部覆 蓋殼110c中的孔253螺紋嚙合的螺紋襯套252，而不是包括通過遮蓋罩殼 30c向下地突出的腿。螺紋調(diào)整軸環(huán)250被擰到螺紋襯套252上并與底部覆 蓋殼110c的后側(cè)254鄰接。由此用作鎖緊螺母以防止底部遮蓋殼110c和接 合部件74c之間的相對旋轉(zhuǎn)。
在沖擊環(huán)72a產(chǎn)生并傳遞到螺紋套筒24a的扭矩不足以保持鉆頭160或 從鉆頭卡盤10c移開鉆頭160的情況下，操作者可以松開螺紋調(diào)整軸環(huán)250 并旋轉(zhuǎn)底部覆蓋殼110c以進一步壓縮沖擊環(huán)72a和接合部件74c之間的彈簧 70。彈簧70的進一步壓縮致使當沖擊產(chǎn)生于套筒齒60a和環(huán)齒92a之間時， 沖擊環(huán)72a對向后移動的抗性更大，因而可以產(chǎn)生相對較高的收緊和松開扭 矩。
盡管本發(fā)明已經(jīng)在說明書中進行了描述且在附圖中參考各種實施例進 行了說明，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將會理解可以在不背離權(quán)利要求所界定的 本發(fā)明的范圍的前提下進行各種修改以及使用等價物代替其中的一些元件。 此外，可以清楚的預(yù)期不同實施例之間的特征、元件和/或功能的混合和匹酉己， 以致本領(lǐng)域的一4殳技術(shù)人員從本公開將明白 一個實施例的特征、元件和/或功 能可以適當?shù)慕Y(jié)合到另一實施例中，除非在上文中另有描述。而且，在不背 離本發(fā)明的實質(zhì)范圍的前提下，可以對本發(fā)明的教導(dǎo)進行很多修改以適應(yīng)具 體的情況或材料。因此，本發(fā)明并不受限于附圖所說明和說明書所描述的具 體實施例，這些實施例是目前預(yù)期的實施本發(fā)明的最佳方式，但是本發(fā)明包 括落入前面的描述和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
權(quán)利要求
1、一種鉆頭卡盤，包括心軸，適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合；多個卡爪部件，被心軸可滑動地支承；螺紋套筒，布置在心軸周圍且與卡爪部件和心軸之一螺紋嚙合，該螺紋套筒包括多個第一套筒齒和多個第二套筒齒，其中第二套筒齒構(gòu)造為與第一套筒齒不同；彈簧，布置在心軸周圍；沖擊結(jié)構(gòu)，布置在心軸周圍且通過彈簧向螺紋套筒偏置，該沖擊結(jié)構(gòu)包括第一組結(jié)構(gòu)齒和第二組結(jié)構(gòu)齒，其中第二組結(jié)構(gòu)齒構(gòu)造為與第一組結(jié)構(gòu)齒不同；以及切換部件，布置在螺紋套筒周圍且與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合，該切換部件可以在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一位置第一和第二套筒齒與第一和第二結(jié)構(gòu)齒軸向地分開，在第二位置第一和第二套筒齒與第一和第二結(jié)構(gòu)齒沒有軸向地分開；其中當螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)且切換部件布置于第二位置時，第一套筒齒與第一結(jié)構(gòu)齒相互接觸，當螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)沿第一旋轉(zhuǎn)方向的反方向旋轉(zhuǎn)且切換部件布置于第二位置時，第二套筒齒與第二結(jié)構(gòu)齒相互接觸。
2、 如權(quán)利要求1所述的鉆頭卡盤，其中第一和第二套筒齒在它們從螺 紋凸緣的旋轉(zhuǎn)軸線徑向分隔的量上有所不同。
3、 如權(quán)利要求1所述的鉆頭卡盤，其中第一套筒齒的數(shù)量與第二套筒 齒的數(shù)量不同。
4、 如權(quán)利要求1所述的鉆頭卡盤，其中第一和第二套筒齒在形狀上有 所不同。
5、 如權(quán)利要求1所述的鉆頭卡盤，其中第一和第二套筒齒在高度上有 所不同。
6、 如權(quán)利要求1所述的鉆頭卡盤，其中沖擊結(jié)構(gòu)包括第一部分和第二 部分，在該第一部分上形成了第一結(jié)構(gòu)齒，在該第二部分上形成了第二結(jié)構(gòu) 齒，第 一和第二部分以不可旋轉(zhuǎn)但可以軸向移動的方式相互耦合在 一起。
7、 如權(quán)利要求6所述的鉆頭卡盤，其中彈簧包括第一彈簧和第二彈簧， 該第二彈簧同軸地布置在第 一彈簧的徑向內(nèi)側(cè)，以及其中第 一彈簧嚙合第一 部分且第二彈簧嚙合第二部分。
8、 一種鉆頭卡盤，包括心軸，適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合； 多個卡爪部件，被心軸可滑動地支承；螺紋套筒，布置在心軸周圍且與卡爪部件和心軸之一螺紋嚙合，該螺紋 套筒包括多個第一齒；彈簧，布置在心軸周圍；沖擊結(jié)構(gòu)，具有多個第二齒，該沖擊結(jié)構(gòu)布置在心軸周圍且通過彈簧向 螺紋套筒偏置；以及切換部件，布置在螺紋套筒周圍并與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合，該切換部件可以在 第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一位置第一齒與第二齒軸向地相互 分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地相互分開以致于在螺紋套筒相對 于沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第 一 齒和第二齒相互接觸；其中每一個第一齒和第二齒都具有收緊側(cè)，其相互接觸以向螺紋凸緣施 加力，其方向為傾向于使螺紋凸緣旋轉(zhuǎn)以便于使卡爪滑向心軸的旋轉(zhuǎn)軸線， 其中每一個第一齒和第二齒都具有松開側(cè)，其相互接觸以向螺紋凸緣施加 力，其方向為傾向于使螺紋凸緣旋轉(zhuǎn)以便于使卡爪滑離心軸的旋轉(zhuǎn)軸線，其 中第一齒和第二齒的至少其中之一的收緊側(cè)和松開側(cè)被不同地構(gòu)造以便沖 擊結(jié)構(gòu)和螺紋凸緣協(xié)作以在回動方向產(chǎn)生相對更大的扭矩。
9、 如權(quán)利要求8所述的鉆頭卡盤，界定了第一和第二齒的收緊側(cè)的相 對角在量上大于界定了第一和第二齒的松開側(cè)的相對角。
10、 如權(quán)利要求8所述的鉆頭卡盤，其中形成第一和第二齒之一的收緊 側(cè)的材料與形成第 一和第二齒之一的松開側(cè)的材料不同。
11、 一種鉆頭卡盤，包括 心軸，適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合； 多個卡爪部件，被心軸可滑動地支承；螺紋套筒，布置在心軸周圍且與卡爪部件和心軸之一螺紋嚙合，該螺紋 套筒包括多個第一齒；彈簧，布置在心軸周圍； 沖擊結(jié)構(gòu)，具有多個第二齒，該沖擊結(jié)構(gòu)布置在心軸周圍且通過彈簧向螺紋套筒偏置；切換部件，布置在螺紋套筒周圍并與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合，該切換部件可以在 第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一位置第一齒與第二齒軸向地相互 分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地相互分開以致于在螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第一齒和第二齒相互接觸；以及至少一個彈性元件，被構(gòu)造為可以吸收傳遞到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)的力的一部分， 該力產(chǎn)生于當?shù)谝缓偷诙X相互接觸且僅當沿與卡爪滑向心軸的旋轉(zhuǎn)軸線 相關(guān)的方向驅(qū)動螺紋凸緣時。
12、 如權(quán)利要求11所述的鉆頭卡盤，其中所述至少一個彈性元件布置 在第一和第二齒之間。
13、 如權(quán)利要求11所述的鉆頭卡盤，進一步包括罩殼部件，其中沖擊 結(jié)構(gòu)布置于罩殼部件中，該罩殼部件包括多個軸向延伸的凹槽，這些凹槽限 制了沖擊結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而允許沖擊結(jié)構(gòu)沿軸向移動。
14、 如權(quán)利要求13所述的鉆頭卡盤，其中所述至少一個彈性元件布置 在沖擊結(jié)構(gòu)和罩殼部件之間。
15、 如權(quán)利要求13所述的鉆頭卡盤，其中布置在罩殼部件和與罩殼部 件耦合的部件之間。
16、 如權(quán)利要求11所述的鉆頭卡盤，其中所述至少一個彈性元件為至 少彈性體和彈簧之一。
17、 一種鉆頭卡盤，包括 心軸，適于和旋轉(zhuǎn)的動力源耦合； 多個卡爪部件，被心軸可滑動地支承；螺紋套筒，布置在心軸周圍且與卡爪部件和心軸之一螺紋嚙合，該螺紋 套筒包括多個第一齒；彈簧，布置在心軸周圍；接合部件，布置在心軸周圍并與該彈簧的第 一側(cè)鄰接； 沖擊結(jié)構(gòu)，具有多個第二齒，該沖擊結(jié)構(gòu)布置在心軸周圍且通過彈簧向 螺紋套筒偏置；切換部件，布置在螺紋套筒周圍并與沖擊結(jié)構(gòu)嚙合，該切換部件可以在 第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在第一位置第一齒與第二齒軸向地相互分開，在第二位置第一齒第二齒沒有軸向地相互分開以致于在螺紋套筒相對于沖擊結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時第 一齒和第二齒相互接觸；罩殼部件，其中沖擊結(jié)構(gòu)布置于罩殼部件中，該罩殼部件包括多個軸向 延伸的凹槽，這些凹槽限制了沖擊結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)而允許沖擊結(jié)構(gòu)沿軸向移動；調(diào)整凸緣，耦合到結(jié)合部件并可以操作用于相對于罩殼部件有選擇性地 軸向定位接合部件以便于調(diào)整由彈簧施加到?jīng)_擊結(jié)構(gòu)的力。
全文摘要
一種具有沖擊結(jié)構(gòu)的鉆頭卡盤，其中沖擊結(jié)構(gòu)可以用來有選擇性的驅(qū)動卡盤的卡爪進一步嚙合或脫離鉆頭?？ūP被構(gòu)造為可以在松開方向產(chǎn)生相對較高的扭矩以便于保證鉆頭可以從卡盤的卡爪移除。
文檔編號B23B31/12GK101198428SQ200680012897
公開日2008年6月11日 申請日期2006年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者丹尼爾·普齊奧, 戴維·C·坎貝爾, 沃倫·A·塞羅爾 申請人:布萊克和戴克公司