一种电动螺丝刀及其扭矩传输机构的制作方法

1.本实用新型涉及电动工具领域，尤其涉及一种电动螺丝刀的扭矩传输机构。还涉及一种电动螺丝刀，包括前述电动螺丝刀的扭矩传输机构。


背景技术：

2.电动螺丝刀是一种可以将电动马达旋转时产生的动能转换为外界中螺纹联接件的变形能的电动工具，用于拧紧和拆卸螺纹联接件，可广泛应用于家电、汽车、摩托车等行业。
3.为了保障产品的装配质量，操作人员往往需要令电动螺丝刀以特定扭矩完成产品内螺纹联接件的安装，换言之，具有定扭功能的电动螺丝刀能够保障产品内螺纹联接件的安装效果，进而保障产品的装配质量。
4.然而，目前常见的两类电动螺丝刀中，以金属块撞击装置为打击结构的电动螺丝刀扭矩稳定性，且不能实现定扭；以油压脉冲单元为打击结构的电动螺丝刀基于液压油实现作业，而液压油的温度变换会影响打击机构的输出扭矩的精度和稳定性。可见，现有技术的电动螺丝刀扭矩精度低、稳定性差，导致电动螺丝刀的实际工作状态和操作人员的预期工作状态相差较大，难以提高产品在螺纹联接件处的装配效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种电动螺丝刀的扭矩传输机构，可以精确且实时监测电动螺丝刀内传动零件的工作状态，进而实现定扭控制。本实用新型的另一目的是提供一种电动螺丝刀，包括前述电动螺丝刀的扭矩传输机构。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种电动螺丝刀的扭矩传输机构，包括打击轴和马达，还包括驱动轴、离合套、钢球和位移检测器；
7.所述离合套的圆台状内壁、所述打击轴的离合端i和所述驱动轴的离合端ii三者自外向内依次穿套；所述离合端i的周向设有多个环布且沿径向贯通的钢球通道；所述离合端ii的周向设有多个环布且沿径向延伸的凸起部；所述钢球、所述钢球通道和所述凸起部三者的数量相等；任一所述凸起部在电动螺丝刀的工作扭矩未达设定值i时与所述离合端i的内壁接触配合，且在所述工作扭矩达到所述设定值i时转动并推挤所述钢球沿所述钢球通道向外移动以挤压所述圆台状内壁；所述位移检测器在所述离合套的位移达到设定值ii时自动关停所述马达。
8.优选地，所述打击轴、所述驱动轴和所述马达的输出轴三者依次连接；所述圆台状内壁的小径端朝向所述打击轴。
9.优选地，所述驱动轴通过减速器连接于所述马达的输出轴。
10.优选地，所述钢球的数量为三个，且三个所述钢球围绕所述离合端i均匀分布。
11.优选地，还包括与所述打击轴沿轴向相对静止的基准块；所述基准块、所述离合套和所述马达三者沿所述打击轴的轴向依次分布，所述基准块和所述离合套之间设有沿所述
离合套的轴向伸缩的弹簧i。
12.优选地，所述基准块固定于所述打击轴；所述弹簧i套设于所述打击轴。
13.优选地，所述离合端i的外周套设有挡圈，所述挡圈沿所述打击轴的轴向滑动；所述打击轴的一侧设有平行分布的顶杆；所述离合套通过所述挡圈推动所述顶杆沿所述顶杆的轴向移动；所述位移检测器紧邻所述顶杆设置。
14.优选地，所述位移检测器包括接近开关；所述接近开关对准所述顶杆的杆体轴端。
15.优选地，还包括机壳；所述顶杆套设有弹簧ii；所述弹簧ii的轴向一端与所述机壳相对固定、轴向另一端抵接于所述顶杆中部的挡体；所述接近开关设于所述顶杆远离所述弹簧ii的一端。
16.本实用新型还提供一种电动螺丝刀，包括如上所述的扭矩传输机构。
17.相对于上述背景技术，本实用新型所提供的电动螺丝刀的扭矩传输机构包括、打击轴和马达、驱动轴、离合套、钢球和位移检测器；马达、驱动轴、离合套、钢球和位移检测器此五者均可设于机壳内，打击轴的头部可伸出机壳外，用于连接外界的螺钉、螺栓等螺纹联接件，打击轴的尾部可处于机壳内，通过驱动轴连接于马达的输出轴。
18.该扭矩传输机构中，离合套内设有圆台状内壁和由该圆台状内壁限定成的贯通的空腔；打击轴的尾部设有离合端i，驱动轴则设有离合端ii。前述圆台状内壁、离合端i、离合端ii此三者自外向内依次套设。
19.其中，离合端i的周向设有多个环布的钢球通道，任意一个钢球通道沿离合端i的径向贯通；离合端ii的周向设有多个环布的凸起部，任意一个凸起部沿离合端ii的径向突起延伸，与此同时，相邻两个凸起部则在离合端ii的周侧限定形成凹陷部。由于离合端i和离合端ii相互套设，因此，离合端i的径向也就是离合端ii的径向。
20.当外界工件经由打击轴传递至驱动轴的工作扭矩尚未达到设定值i时，此时离合端ii的凸起部抵接于离合端i的内壁，前述凸起部和内壁之间的摩擦力足以维持离合端i和离合端ii的相对静止，从而实现驱动轴带动打击轴同步旋转。这一状态下，离合端ii的凸起部抵接于离合端i的内壁，则离合端ii的凹陷部对准离合端i的钢球通道，处于钢球通道内的钢球可以沿离合端ii的径向更加靠近离合端ii而远离圆台状内壁。
21.当螺纹联接件经由打击轴传递至驱动轴的工作扭矩达到设定值i时，此时凸起部和内壁之间的摩擦力不足以维持离合端i和离合端ii的相对静止，导致离合端ii开始在离合端i内旋转。在这一状态下，凸起部由抵接于内壁转动至逐渐对准钢球通道，相较于原本与钢球通道对准的凹陷部而言，凸起部向离合端ii的径向外侧延伸突出，因此，与全部钢球一一对准的凸起部会以离合端ii为中心推挤全部钢球向外扩散，进而由全部钢球向圆台状内壁施加作用力，令离合套及其圆台状内壁产生沿离合套的轴向上的位移。
22.可见，该扭矩传输机构利用离合套、离合端i、离合端ii和钢球装配成的离合式传动结构将驱动轴和打击轴之间的扭矩变化转化为位移变化，从而利用位移检测器对离合套的位移量进行检测，以此来判断包括该机构在内的电动螺丝刀的工作扭矩是否达到用户的设定值。其中，位移检测器和马达可连接于同一控制器，以便当位移检测器检测到离合套的位移达到设定值ii时由控制器自动关停马达，避免打击轴在马达的驱动下继续做功。
23.综上，本实用新型所提供的扭矩传输机构中，上述离合式传动结构起到了传递扭矩信号和检测扭矩信号的作用，且能够保证扭矩信号传输精准、扭矩感应结构稳定且检测
结果精确；上述位移检测器可根据离合式传动结构控制马达启停，实现定扭功能。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例所提供的电动螺丝刀的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例所提供扭矩传输机构在第一状态下的结构示意图；
27.图3为图2沿d-d向的剖视图；
28.图4为本实用新型实施例所提供扭矩传输机构在第二状态下的结构示意图；
29.图5为图4沿e-e向的剖视图；
30.图6为本实用新型实施例所提供的驱动轴在第一方向上的结构示意图；
31.图7为本实用新型实施例所提供的驱动轴在第二方向上的结构示意图。
32.其中，1-机壳、2-打击轴、20-离合端i、21-钢球通道、3-马达、31-输出轴、4-驱动轴、40-离合端ii、41-凸起部、42-凹陷部、5-离合套、6-钢球、7-接近开关、9-弹簧i、10-挡圈、11-顶杆、12-弹簧ii、14-减速器。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
35.请参考图1至图7，图1为本实用新型实施例所提供的电动螺丝刀的结构示意图；图2为本实用新型实施例所提供扭矩传输机构在第一状态下的结构示意图；图3为图2沿d-d向的剖视图；图4为本实用新型实施例所提供扭矩传输机构在第二状态下的结构示意图；图5为图4沿e-e向的剖视图；图6为本实用新型实施例所提供的驱动轴在第一方向上的结构示意图；图7为本实用新型实施例所提供的驱动轴在第二方向上的结构示意图。
36.本实用新型提供一种电动螺丝刀的扭矩传输机构，包括马达3、打击轴2和驱动轴4；驱动轴4连接于马达3和打击轴2之间，实现马达3带动打击轴2运动。为方便表述，本文中“电动螺丝刀的扭矩传输机构”也简称为“该机构”或“扭矩传输机构”。
37.在该机构中，打击轴2具有离合端i20，离合端i20的周向设有多个环列分布的钢球通道21，任意一个钢球通道21沿离合端i20的径向贯通设置；驱动轴4具有离合端ii40，离合端ii40的周向设有多个环列分布的凸起部41，任意一个凸起部41沿离合端ii40的径向向外延伸至突起。
38.上述离合端i20、离合端ii40与离合套5、钢球6装配形成离合式传动结构。离合套5内设有圆台状内壁，离合端i20穿设于前述圆台状内壁内，离合端ii40则穿设于离合端i20
的内部，换言之，离合套5、离合端i20和离合端ii40此三者自外向内依次套设。至于该机构的钢球6，则装入离合端i20的钢球通道21内。
39.针对离合端ii40而言，其最大直径指的是全部凸起部41的顶部所围设的圆区域的直径，显然，前述最大直径匹配于离合端ii40内的内径，以满足离合端i20和离合端ii40二者的配合关系。由于离合端ii40的周向设有若干凸起部41，因此，相邻两个凸起部41之间则形成了离合端ii40的凹陷部42，当离合端i20套设于离合端ii40的外周时，凸起部41接触离合端i20的内壁，凹陷部42分离于离合端i20的内壁。基于前述结构，当离合端ii40的凹陷部42对准离合端i20的钢球通道21时，钢球6可以沿钢球通道21的贯通方向更加靠近离合端ii40的中心轴；而当离合端ii40的凸起部41对准离合端i20的钢球通道21时，凸起部41会沿钢球通道21的贯通方向向外顶出钢球6。
40.根据打击轴2和驱动轴4此二者在不同工作状态下的受力情况，离合端i20和离合端ii40二者存在相对静止和相对转动两种运动状态。前述相对静止指的是，当外界工件经由打击轴2向驱动轴4传递的实际阻力扭矩尚未达到预设的阻力扭矩时，离合端ii40的凸起部41抵接于离合端i20的内壁，此时凸起部41和内壁之间的摩擦力足以维持离合端i20和离合端ii40的相对静止，从而实现驱动轴4带动打击轴2同步旋转。前述相对转动指的是，当外界工件经由打击轴2向驱动轴4传递的实际阻力扭矩达到预设的阻力扭矩时，此时凸起部41和内壁之间的摩擦力不足以维持离合端i20和离合端ii40的相对静止，因此离合端ii40开始在离合端i20内旋转。
41.一旦离合端ii40在离合端i20内旋转至凸起部41对准钢球通道21，则对于单个凸起部41而言，凸起部41会沿钢球通道21的贯通方向向外顶出钢球6；对于全部凸起部41而言，全部凸起部41就会同时以离合端ii40为中心推挤全部钢球6向外扩散。由于钢球通道21沿其贯通方向的两端分别朝向离合端ii40和离合套5的圆台状内壁，因此，以离合端ii40为中心向外扩散的全部钢球6会向圆台状内壁施加作用力，在钢球6受钢球通道21的约束而无法产生沿离合套5轴向的位移的前提下，前述作用力就会导致离合套5及其圆台状内壁产生沿自身轴向的位移。其中，需要说明的是，在该机构中，钢球6、钢球通道21和凸起部41此三者的数量相等；全部钢球6一一对应装配于全部钢球通道21内，全部凸起部41可旋转至一一对准全部钢球通道21。
42.根据上文记载，离合套5、离合端i20和离合端ii40此三者自外向内依次套设，因此，离合套5沿自身轴向移动实际上也就是离合套5沿打击轴2和驱动轴4二者的轴向移动。
43.可见，该机构利用离合套5、离合端i20、离合端ii40和钢球6装配成的离合式传动结构将驱动轴4和打击轴2之间的扭矩变化转化为位移变化，从而利用位移检测器对离合套5的位移量进行检测，以此来判断包括该机构在内的电动螺丝刀的工作扭矩是否达到用户的设定值。在该机构中，位移检测器与马达3连接，当位移检测器检测到离合套5的位移达到设定值ii时，意味着电动螺丝刀的工作扭矩达到了设定值i，则马达3会自动关停，马达3的输出轴31不再通过驱动轴4向打击轴2做功，以确保用户能够将电动螺丝刀实际的工作扭矩精确控制在用户的设定值i。
44.下面结合附图和实施方式，对本实用新型所提供的电动螺丝刀的扭矩传输机构做更进一步的说明。
45.本实用新型所提供的扭矩传输机构中，打击轴2、驱动轴4和马达3的输出轴31此三
者依次连接。以图1和图2所示方位为例，打击轴2、驱动轴4和马达3的输出轴31三者自左往右依次分布和连接，用户离合打击轴2的左端连接外界的工件，进而向前述工件做功，实现拧紧或拧松前述工件。
46.上述结构中，圆台状内壁的小径端朝向打击轴2，因此，当全部钢球6受全部凸起部41的推挤而向驱动轴4的周侧外扩散时，全部钢球6会推动离合套5及其圆台状内壁向离合套5的小径端移动，也就是沿图1和图2的水平方向自右往左移动。离合套5的这一移动方向与打击轴2在离合端i20的形状和尺寸相互适应，有利于为位移检测器在机壳1内的安装和布局。
47.进一步地，该扭矩传输机构还包括设于马达3和驱动轴4之间的减速器14；减速器14的输入端与马达3的输出轴31连接，减速器14的输出端与驱动轴4连接。该扭矩传输机构利用减速器14既实现了电动螺丝刀的低转速高扭矩作业，也有利于该扭矩传输机构利用位移检测器来精确可靠地反馈电动螺丝刀的工作扭矩和设定值i之间的关系。
48.该扭矩传输机构中，离合端i20内设有三个钢球通道21，任意一个钢球通道21的贯通方向平行于离合端i20的径向，任意两个钢球通道21之间的圆心角相同且均为120
°
。与之相适应地，离合端ii40设有三个凸起部41，该扭矩传输机构在离合端i20和离合端ii40之间安装有三个钢球6。该扭矩传输机构的三个钢球6同时向离合套5的圆台状内壁施加作用力，有利于避免离合套5产生角位移而干扰离合套5沿自身轴向的直线位移的测量精度。
49.进一步地，该扭矩传输机构还包括基准块和弹簧i9。沿打击轴2的轴向来看，基准块、离合套5和马达3三者在这一方向上依次分布。弹簧i9设于基准块和离合套5之间，弹簧i9的轴向两端分别抵接基准块和离合套5。
50.因此，当离合套5受钢球6的挤压而产生沿自身轴向的直线位移时，离合套5朝向基准块压缩弹簧i9。一旦马达3自动关停后，弹簧i9在复位伸长，推动离合套5朝向马达3移动，则离合套5会通过钢球6向离合端ii40施加作用力，令离合端ii40由图4和图5所示状态转动回图2和图3所示状态。
51.上述结构中，基准块可固定于打击轴2，而弹簧i9则套设于打击轴2，以便利用打击轴2来满足弹簧i9的定位安装并约束弹簧i9的伸缩变形方向。
52.此外，该扭矩传输机构中，离合端i20的外周套设有挡圈10，挡圈10沿打击轴2的轴向滑动；打击轴2的一侧设有与打击轴2平行的顶杆11。前述离合套5通过挡圈10推动顶杆11移动，位移检测器则通过顶杆11的移动距离间接判断离合套5的位移。
53.相比于采用位移检测器直接检测离合套5的位移而言，在离合套5和位移检测器之间增设挡圈10和顶杆11，有利于在机壳1内合理调整不同零部件的布局，在实现检测离合套5的位移的前提下，简化离合套5的形状构造，方便采用现有技术中常见的各类位移检测器来快速检测离合套5的位移。
54.其中，上述位移检测器具体可设置为接近开关7，该接近开关7对准顶杆11的杆体轴端。顶杆11在离合套5和挡圈10的作用下移动时，顶杆11的杆体轴端相对于接近开关7移动，从而令接近开关7获取顶杆11的移动信号。
55.为了提高电动螺丝刀和该扭矩传输机构的操作便捷性，在上述结构的基础上，该扭矩传输机构还包括弹簧ii12。弹簧ii12套设于顶杆11；弹簧ii12的轴向一端与机壳1相对固定，弹簧ii12的轴向另一端抵接于顶杆11中部的挡体；接近开关7设于顶杆11远离弹簧
ii12的一端。弹簧ii12能够实现顶杆11的复位，当然，也能通过顶杆11和挡圈10向离合套5施加作用力，有利于离合套5的复位，方便电动螺丝刀和该扭矩传输机构的再次使用。
56.根据上文提供的种种示例，本实用新型还提供一种电动螺丝刀，扭矩传输机构设于该电动螺丝刀的机壳1内，机壳1在靠近马达3的一侧可设置操作手柄，该电动螺丝刀的电池、控制器、开关以及指示灯等结构均可以设于手柄，例如，电池和控制器设于手柄内，开关和指示灯设于手柄的表面。
57.该电动螺丝刀除扭矩传输机构以外的其他结构可以参考现有技术，本文不做具体说明。
58.该电动螺丝刀中，可由设于手柄内的电池包驱动马达3，马达3通过行星减速组件变速后带动离合式传动结构做功并输出扭矩。其中，离合式传动结构包括传感器，位置检测器根据离合式传动结构中离合套5的轴向位移自动控制马达3启停。扭矩传输机构在该电动螺丝刀中起到了传递扭矩信号和检测扭矩信号的作用，且扭矩信号传输精准、扭矩感应结构稳定且检测结果精确。
59.以上对本实用新型所提供的电动螺丝刀及其扭矩传输机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种电动螺丝刀的扭矩传输机构，包括打击轴(2)和马达(3)，其特征在于，还包括驱动轴(4)、离合套(5)、钢球(6)和位移检测器；所述离合套(5)的圆台状内壁、所述打击轴(2)的离合端i(20)和所述驱动轴(4)的离合端ii(40)三者自外向内依次穿套；所述离合端i(20)的周向设有多个环布且沿径向贯通的钢球通道(21)；所述离合端ii(40)的周向设有多个环布且沿径向延伸的凸起部(41)；所述钢球(6)、所述钢球通道(21)和所述凸起部(41)三者的数量相等；任一所述凸起部(41)在电动螺丝刀的工作扭矩未达设定值i时与所述离合端i(20)的内壁接触配合，且在所述工作扭矩达到所述设定值i时转动并推挤所述钢球(6)沿所述钢球通道(21)向外移动以挤压所述圆台状内壁；所述位移检测器在所述离合套(5)的位移达到设定值ii时自动关停所述马达(3)。2.根据权利要求1所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述打击轴(2)、所述驱动轴(4)和所述马达(3)的输出轴(31)三者依次连接；所述圆台状内壁的小径端朝向所述打击轴(2)。3.根据权利要求2所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述驱动轴(4)通过减速器(14)连接于所述输出轴(31)。4.根据权利要求1所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述钢球(6)的数量为三个，且三个所述钢球(6)围绕所述离合端i(20)均匀分布。5.根据权利要求1至4任一项所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，还包括与所述打击轴(2)沿轴向相对静止的基准块；所述基准块、所述离合套(5)和所述马达(3)三者沿所述打击轴(2)的轴向依次分布，所述基准块和所述离合套(5)之间设有沿所述离合套(5)的轴向伸缩的弹簧i(9)。6.根据权利要求5所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述基准块固定于所述打击轴(2)；所述弹簧i(9)套设于所述打击轴(2)。7.根据权利要求5所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述离合端i(20)的外周套设有挡圈(10)，所述挡圈(10)沿所述打击轴(2)的轴向滑动；所述打击轴(2)的一侧设有平行分布的顶杆(11)；所述离合套(5)通过所述挡圈(10)推动所述顶杆(11)沿所述顶杆(11)的轴向移动；所述位移检测器紧邻所述顶杆(11)设置。8.根据权利要求7所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，所述位移检测器包括接近开关(7)；所述接近开关(7)对准所述顶杆(11)的杆体轴端。9.根据权利要求8所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构，其特征在于，还包括机壳(1)；所述顶杆(11)套设有弹簧ii(12)；所述弹簧ii(12)的轴向一端与所述机壳(1)相对固定、轴向另一端抵接于所述顶杆(11)中部的挡体(111)；所述接近开关(7)设于所述顶杆(11)远离所述弹簧ii(12)的一端。10.一种电动螺丝刀，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电动螺丝刀的扭矩传输机构。

技术总结
本实用新型公开了一种电动螺丝刀及其扭矩传输机构。该电动螺丝刀的扭矩传输机构包括打击轴、马达、驱动轴、离合套、钢球和位移检测器；离合套的圆台状内壁、打击轴的离合端I和驱动轴的离合端II自外向内依次穿套；离合端I的周向设有多个钢球通道；离合端II的周向设有多个凸起部；凸起部在电动螺丝刀的工作扭矩未达设定值I时与离合端I的内壁接触配合，并在工作扭矩达到设定值I时转动并推挤钢球沿钢球通道向外挤压圆台状内壁。该扭矩传输机构可以将驱动轴和打击轴之间的扭矩变化转化为位移变化，从而利用位移检测器对离合套的位移进行检测，以此判断打击轴实际工作扭矩是否达到设定值，并在工作扭矩达到设定值后自动关闭马达，实现定扭。定扭。定扭。


技术研发人员：熊春光 白春
受保护的技术使用者：泰田集团有限公司
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2022/4/15