ПРИВОДНОЙ ИНСТРУМЕНТ С ФРИКЦИОННОЙ МУФТОЙ
DRIVEN TOOL WITH FRICTION COUPLING

Область техники
Настоящее изобретение относится к приводному инструменту.
Уровень техники
Обычно листовой материал, например штукатурная плита (гипсокартонный лист), крепится к потолку или стене посредством ввинчивания шурупов. Шуруповерт является приводным инструментом для выполнения этой операции. В публикации № Н3-5952 японской рассмотренной заявки на выдачу патента на изобретение раскрыт шуруповерт, содержащий двигатель и приводимую в действие двигателем концевую насадку для ввинчивания шурупа. Кроме того, между двигателем и концевой насадкой этот шуруповерт содержит первый фрикционный элемент, промежуточный фрикцион, и второй фрикционный элемент в указанном порядке. В этом шуруповерте витки резьбы кулачка на расположенном со стороны двигателя первом фрикционном элементе входят в зацепление с витками резьбы кулачка со стороны двигателя на промежуточном фрикционе для вращения промежуточного фрикциона, а элемент входа в зацепление промежуточного фрикциона далее вращает второй фрикционный элемент.
Раскрытие изобретения
Однако фрикционы в традиционном шуруповерте входят во взаимное зацепление в полноскоростном режиме работы двигателя. Поэтому, даже если движущая сила передается промежуточным фрикционом ступенчатым образом, на определенной стадии происходит столкновение с большой разностью скоростей, что создает шум и ухудшает эксплуатационные качества. В результате столкновения изнашивается витки резьбы кулачка, что приводит к сокращению срока службы шуруповерта.
Ввиду вышеизложенного задачей настоящего изобретения является создание приводного инструмента с низкой ударной (динамической) нагрузкой, малошумного, и имеющего длительный срок службы.
Эта и другие цели настоящего изобретения решены с помощью приводного инструмента, включающего в себя секцию привода, секцию установки концевой насадки и фрикционную муфту. Секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы и имеет выходной вал, который выводит вращательную движущую силу. Секция установки концевой насадки выполнена для удержания концевой насадки и с возможностью вращения вокруг простирающейся в аксиальном направлении оси вращения. Между секцией установки концевой насадки и секцией привода предусмотрена фрикционная муфта. Фрикционная муфта содержит ведущую деталь и ведомую деталь. Ведущая деталь выполнена с возможностью вращения совместно с секцией привода и имеет контактную поверхность ведущей стороны. Ведомая деталь выполнена с возможностью вращения совместно с секцией установки концевой насадки и имеет контактную поверхность ведомой стороны, которая выполнена с возможностью контакта с контактной поверхностью ведущей стороны. Фрикционная муфта выполнена с возможностью перемещения между трансмиссионным положением, в котором между контактной поверхностью ведущей стороны и контактной поверхностью ведомой стороны создается сила трения, так что выходной вал и секция установки концевой насадки могут вращаться совместно, и отсечным положением, в котором выходной вал и секция установки концевой насадки не являются совместно вращаемыми.
При таком устройстве вращательная движущая сила секции привода может быть передана на секцию установки концевой насадки за счет силы трения фрикционной муфты. В то же время вращательная движущая сила передается только за счет силы трения между контактной поверхностью ведущей детали ведущей стороны и контактной поверхностью ведомой детали ведомой стороны. Это устраняет возникновение динамического воздействия, когда секция привода и концевая насадка переходят из нетрансмиссионного состояния в трансмиссионное состояние. Соответственно может быть получен приводной инструмент с низким уровнем динамического воздействия, низким уровнем шума и длительным сроком службы.
Предпочтительно секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы селективно в прямом направлении и обратном направлении, и приводной инструмент дополнительно содержит второй фрикцион, выполненный для передачи вращательной движущей силы выходного вала на секцию установки концевой насадки только в обратном направлении по отличному от фрикционной муфты пути.
При таком устройстве вращательная движущая сила в обратном направлении для вывинчивания шурупа может быть передана на секцию установки концевой насадки по меньшей мере посредством второго фрикциона. Следовательно, шуруп может быть вывинчен без приведения фрикционной муфты в трансмиссионное положение.
Предпочтительно приводной инструмент дополнительно содержит секцию размещения, имеющую внутреннее пространство и вмещающую во внутреннем пространстве приводную деталь и ведомую деталь, и уплотнительный элемент, который изолирует внутреннее пространство секции размещения от внешней стороны секции размещения.
При таком устройстве фрикционная муфта может быть герметизирована в секции размещения. Таким образом, предотвращается попадание масла и тому подобного на фрикционную муфту с наружной стороны секции размещения, и коэффициент трения фрикционной муфты может быть стабилизирован.
Предпочтительно секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы селективно в прямом направлении и обратном направлении. Фрикционная муфта служит в качестве первого фрикциона. Кроме того, приводной инструмент содержит второй фрикцион, предусмотренный между секцией установки концевой насадки и секцией привода. Когда первый фрикцион находится в трансмиссионном положении, вращательная движущая сила секции привода может быть передана на секцию установки концевой насадки по меньшей мере в прямом направлении. Когда первый фрикцион находится в отсечном положении, вращательная движущая сила секции привода отсекается перед секцией установки концевой насадки. Второй фрикцион выполнен для передачи вращательной движущей силы секции привода на секцию установки концевой насадки только в обратном направлении по отличному от первого фрикциона пути.
При таком устройстве вращательная движущая сила в обратном направлении для вывинчивания шурупа может быть передана на секцию установки концевой насадки по меньшей мере посредством второго фрикциона. Поэтому шуруп может быть вывинчен без приведения первого фрикциона в трансмиссионное положение.
Предпочтительно первый фрикцион, при нахождении в трансмиссионном положении, выполнен для передачи вращательной движущей силы секции привода на секцию установки концевой насадки, как в прямом направлении, так и в обратном направлении.
При таком устройстве, при нахождении первого фрикциона в трансмиссионном положении шуруп может быть вращаемым в обратном направлении по двум трансмиссионным путям первого фрикциона и второго фрикциона.
Предпочтительно первый фрикцион представляет собой многодисковую фрикционную муфту.
При таком устройстве вращательная движущая сила секции привода может быть передана на концевую насадку только за счет силы трения многодисковой фрикционной муфты. В это время, вращательная движущая сила передается только за счет силы трения между дисками, что устраняет возникновение динамического воздействия, когда секция привода и концевая насадка переходят из нетрансмиссионного состояния в трансмиссионное состояние.
Предпочтительно многодисковая фрикционная муфта содержит несколько ведущих деталей и несколько ведомых деталей. Несколько ведущих деталей вращаются совместно с секцией привода, при этом каждая из нескольких ведущих деталей имеет форму диска. Несколько ведомых деталей вращаются совместно с секцией установки концевой насадки, при этом каждая из нескольких ведомых деталей имеет форму диска. Несколько ведущих деталей и несколько ведомых деталей расположены поочередно от стороны секции установки концевой насадки по направлению к стороне секции привода. Одна из нескольких ведомых деталей является ближайшей к секции установки концевой насадки.
При таком устройстве секция установки концевой насадки или деталь, которая вращается с секцией установки концевой насадки, контактирует с ведомой деталью, расположенной ближе всего к секции установки концевой насадки, а деталь, которая вращается с выходным валом секции привода, контактирует с ведущей деталью, расположенной ближе всего к секции привода. Таким образом, ведомая деталь, расположенная ближе всего к секции установки концевой насадки, воспринимает силу трения только от смежной ведущей детали, что устраняет возникновение трения между ведомой деталью, расположенной ближе всего к секции установки концевой насадки, и деталью со стороны секции установки концевой насадки. Аналогично ведущая деталь, расположенная ближе всего к секции привода, воспринимает силу трения только от смежной ведомой детали, что устраняет возникновение трения между ведущей деталью, расположенной ближе всего к секции привода, и деталью со стороны секции привода.
Предпочтительно приводной инструмент, кроме того, содержит шестеренчатый механизм, приводимый во вращательное перемещение выходным валом для замедления вращения выходного вала, и вал, соединенный с секцией установки концевой насадки и выполненный с возможностью соосного вращения с концевой насадкой. Многодисковая фрикционная муфта расположена между шестеренчатым механизмом и валом.
При таком устройстве вал, насадка и шестеренчатый механизм могут быть расположены соосно, и приводной инструмент может быть компактным. Предпочтительно секция установки концевой насадки смонтирована на валу.
При таком устройстве длина приводного инструмента в направлении от секции установки концевой насадки к секции привода может быть укорочена.
Предпочтительно вращательная движущая сила секции привода в прямом направлении передается на секцию установки концевой насадки только через многодисковую фрикционную муфту. Эффективность передачи вращательной движущей силы в прямом направлении изменяется в ответ на перемещение многодисковой фрикционной муфты в осевом направлении.
При таком устройстве эффективность передачи многодисковой фрикционной муфты можно изменять для регулировки степени срабатывания муфты (степени проскальзывания) посредством изменения силы нажима приводного инструмента к обрабатываемой детали. Таким образом, можно поддерживать предпочтительные вращения в зависимости от трудности вворачивания шурупа.
Предпочтительно многодисковая фрикционная муфта расположена коаксиально оси вращения секции установки концевой насадки. При таком устройстве приводной инструмент может быть еще более компактным.
Предпочтительно приводной инструмент содержит, кроме того, несколько пружин, расположенных смежно с многодисковой фрикционной муфтой, либо с одной из сторон - стороны концевой насадки или стороны секции привода, либо, как со стороны концевой насадки, так и со стороны секции привода. Несколько пружин выполнено для поджима многодисковой фрикционной муфты в направлении по меньшей мере одной из сторон - стороны концевой насадки и стороны секции привода. Сжатие по меньшей мере одной из нескольких пружин на величину больше, чем заданную, предотвращается, позволяя множеству пружин иметь суммарную динамическую жесткость, которая изменяется при заданной величине.
При таком устройстве, когда приводной инструмент прижимается к обрабатываемой детали, соотношение между силой прижима приводного инструмента к обрабатываемой детали и степенью срабатывания многодисковой фрикционной муфты может быть изменено. Более конкретно, поскольку приводной инструмент прижимается к обрабатываемой детали до тех пор, пока пружина не будет сжата на заданную величину, динамическая жесткость устанавливается на меньшую величину, так что многодисковая фрикционная муфта срабатывает легко. Затем, после того, как пружина будет сжата на заданную величину, динамическая жесткость устанавливается на большую величину, так что многодисковая фрикционная муфта легко не фиксируется. Если пружины находятся на стороне насадки, пружины поджимают многодисковую фрикционную муфту в направлении стороны секции привода. Если пружины находятся на стороне секции привода, пружины поджимают многодисковую фрикционную муфту в направлении стороны насадки. Если пружины находятся с обеих сторон, пружины поджимают многодисковую фрикционную муфту в направлении соответствующей противоположной стороны.
Предпочтительно несколько пружин расположено последовательно, смежно с многодисковой фрикционной муфтой либо с одной из сторон - стороны насадки и стороны секции привода, либо, как со стороны насадки, так и со стороны секции привода. В качестве альтернативы, несколько пружин может быть расположено параллельно, смежно с многодисковой фрикционной муфтой на любой из сторон - стороне насадки и стороне секции привода.
При таком устройстве, если пружины расположены последовательно, ширины в направлениях перпендикулярных направлению оси вращения приводного инструмента могут быть уменьшены. Если пружины расположены параллельно, может быть уменьшена длина в направлении оси вращения приводного инструмента.
Предпочтительно фрикционная муфта представляет собой многодисковую фрикционную муфту, выполненную с возможностью перемещения в осевом направлении. Многодисковая фрикционная муфта выполнена для перемещения в осевом направлении для передачи вращательной движущей силы выходного вала на концевую насадку в состоянии, когда концевая насадка прижата к обрабатываемой детали.
При таком устройстве вращательная движущая сила секции привода может быть передана на концевую насадку только за счет силы трения многодисковой фрикционной муфты. В это время вращательная движущая сила передается только за счет силы трения между дисками, что устраняет возникновение динамического воздействия, когда секция привода и концевая насадка переходят из нетрансмиссионного состояния в трансмиссионное состояние.
Предпочтительно секция установки концевой насадки выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении между первым положением и вторым положением. Ведущая деталь имеет первый участок зацепления, служащий в качестве контактной поверхности ведущей стороны. Ведомая деталь имеет второй участок зацепления, способный входить в зацепление с первым участком зацепления и служащий в качестве контактной поверхности ведомой стороны. Первый участок зацепления и второй участок зацепления выполнены с возможностью нахождения вне зацепления друг с другом, когда секция установки концевой насадки находится в первом положении, и нахождения в зацеплении друг с другом, когда секция установки концевой насадки находится во втором положении. Один из участков - первого участка зацепления и второго участка зацепления - имеет конический выпуклый участок, а другой из участков - первого участка зацепления и второго участка зацепления - имеет конический вогнутый участок.
При таком устройстве вращающийся первый участок зацепления и второй участок зацепления, на который передается вращательная движущая сила от первого участка зацепления, выполнены коническим выпуклым участком и коническим вогнутым участком. Поэтому эффективность передачи может быть улучшена, причем с подавлением шума в результате передачи вращения между первым участком зацепления и вторым участком зацепления.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение также предусматривает приводной инструмент, содержащий секцию привода, секцию установки концевой насадки, первый фрикцион и второй фрикцион. Секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы выборочно в прямом направлении и обратном направлении. Секция привода имеет выходной вал, который выводит вращательную движущую силу. Секция установки концевой насадки выполнена для закрепления насадки и вращения вокруг оси вращения. Как первый фрикцион, так и второй фрикцион предусмотрены между секцией установки концевой насадки и секцией привода. Первый фрикцион является перемещаемым между трансмиссионным положением, в котором вращательная движущая сила секции привода может быть передана на секцию установки концевой насадки по меньшей мере в прямом направлении, и отсечным положением, в котором вращательная движущая сила секции привода отсекается перед секцией установки концевой насадки. Второй фрикцион выполнен для передачи вращательной движущей силы секции привода на секцию установки концевой насадки только в обратном направлении по отличному от первого фрикциона пути.
При таком устройстве вращательная движущая сила в обратном направлении для вывинчивания шурупа может быть передана на секцию установки концевой насадки по меньшей мере посредством второго фрикциона. Поэтому шуруп может быть вывинчен без приведения первого фрикциона в трансмиссионное положение.
Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение также предусматривает приводной инструмент, содержащий секцию привода, секцию установки концевой насадки и многодисковую фрикционную муфту. Секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы и имеет выходной вал, который выводит вращательную движущую силу. Секция установки концевой насадки выполнена для закрепления насадки и с возможностью вращения вокруг простирающейся в аксиальном направлении оси вращения. Многодисковая фрикционная муфта предусмотрена между секцией установки концевой насадки и секцией привода. Многодисковая фрикционная муфта выполнена с возможностью перемещения в осевом направлении и перемещается в осевом направлении для передачи вращательной движущей силы выходного вала на насадку в состоянии, когда насадка прижата к обрабатываемой детали.
При таком устройстве вращательная движущая сила секции привода может быть передана на насадку только за счет силы трения многодисковой фрикционной муфты. В это время вращательная движущая сила передается только за счет силы трения между дисками, что устраняет возникновение динамического воздействия, когда секция привода и насадка переходят из нетрансмиссионного состояния в трансмиссионное состояние.
Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение также предусматривает приводной инструмент, содержащий секцию привода, секцию установки концевой насадки, ведущую деталь и ведомую деталь. Секция привода выполнена для создания вращательной движущей силы. Секция установки концевой насадки выполнена для удержания концевой насадки и с возможностью вращения вокруг простирающейся в аксиальном направлении оси вращения. Секция установки концевой насадки выполнена с возможностью перемещения в аксиальном направлении между первым положением и вторым положением. Ведущая деталь воспринимает вращательную движущуюся силу секции привода и является вращаемой за счет вращательной движущей силы. Ведущая деталь имеет первый участок зацепления. Ведомая деталь имеет второй участок зацепления, выполненный с возможностью вхождения в зацепление с первым участком зацепления. Ведомая деталь является вращаемой. Первый участок зацепления и второй участок зацепления выполнены с возможностью находиться вне зацепления друг с другом, когда секция установки концевой насадки находится в первом положении, и находиться в зацеплении друг с другом, когда секция установки концевой насадки находится во втором положении. Один из участков - первого участка зацепления и второго участка зацепления - имеет конический выпуклый участок, а другой из участков - первого участка зацепления и второго участка - зацепления имеет конический вогнутый участок.
При таком устройстве вращающийся первый участок зацепления и второй участок зацепления, на который передается вращательная движущая сила от первого участка зацепления, образованы посредством конического выпуклого участка и конического вогнутого участка. Поэтому эффективность передачи вращения может быть улучшена, при одновременном подавлении шумов в силу передачи вращения между первым участком зацепления и вторым участком зацепления.
Краткое описание чертежей
Показано на:
Фиг.1: вид в разрезе, показывающий шуруповерт, в котором реализован приводной инструмент согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.2: покомпонентный вид в перспективе, показывающий фрикционный барабан шуруповерта согласно первому варианту осуществления изобретения,
Фиг.3: вид спереди, показывающий фрикционный барабан шуруповерта согласно первому варианту осуществления изобретения,
Фиг.4: вид в разрезе, показывающий зубчатый вал шуруповерта согласно первому варианту осуществления изобретения,
Фиг.5: вид спереди, показывающий первый диск фрикционной муфты шуруповерта согласно первому варианту осуществления изобретения,
Фиг.6: вид спереди, показывающий второй диск фрикционной муфты шуруповерта согласно первому варианту осуществления изобретения,
Фиг.7: вид в разрезе, показывающий соответствующие детали шуруповерта, в котором реализован приводной инструмент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.8: вид в разрезе, показывающий шуруповерт, в котором реализован приводной инструмент согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, и
Фиг.9: вид в разрезе, показывающий шуруповерт согласно третьему варианту осуществления изобретения в процессе выполнения операции ввинчивания шурупа.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Первый вариант осуществления изобретения
Приводной инструмент согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылками на фиг.1-6. В представленном варианте осуществления приводной инструмент применен в шуруповерте. Как показано на фиг.1, шуруповерт 1 содержит, в основном, корпус 2, двигатель 3, фрикционную секцию 4 и секцию 5 установки концевой насадки. Насадка 10, служащая в качестве концевой насадки, устанавливается на секции 5 установки концевой насадки. Сторона, на которой устанавливается насадка 10, определяется как передняя сторона шуруповерта 1, а сторона рукоятки 21, которая будет описана ниже, определяется как задняя сторона шуруповерта 1.
Корпус 2 представляет собой внешнюю оболочку шуруповерта 1 и содержит рукоятку 21, служащую в качестве секции рукоятки на его заднем конце. Рукоятка 21 снабжена спусковым механизмом 21A для осуществления управления приводом двигателя 3 и выключателем 21D для осуществления управления направлением вращения (правое и левое) двигателя 3. Рукоятка 21 также снабжена шнуром 21B питания, который соединен с внешним источником питания (не показан). Внутри рукоятки 21 предусмотрена секция 21C электрической цепи для электрического соединения шнура 21 В питания через спусковой механизм 21A с двигателем 3.
Двигатель 3 расположен внутри корпуса 2 на передней стороне рукоятки 21. Двигатель 3 имеет вращаемый вал 31, служащий в качестве выходного вала и являющийся вращаемым вокруг оси вращения, простирающейся в направлении «перед-зад». Вращаемый вал 31 удерживается корпусом 2 посредством подшипника 31A и на своем дальнем конце (переднем конце) имеет шестерню 32. На ближнем конце (заднем конце) вращаемого вала 31 установлен вентилятор 33 для того, чтобы вращаться соосно с вращательным валом 31. Для вращаемого вала 31 и деталей, приводимых во вращение вращательным валом 31, вращение для ввинчивания шурупа определяется как прямое (правое) вращение, в то время как вращение для вывинчивания шурупа определяется как обратное (левое) вращение.
Как показано на фиг.2, фрикционная секция 4 содержит, в основном, фрикционный барабан 41, зубчатый вал 42, десять первых фрикционных дисков 43, служащих в качестве ведущих деталей, десять вторых фрикционных дисков 44, служащих в качестве ведомых деталей, и односторонний фрикцион 45. Фрикционный барабан 41 содержит на своей передней стороне секцию 41D размещения, имеющую по существу полую цилиндрическую форму и выполненную с пространством, которое вмещает в себя первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44. Фрикционный барабан 41 удерживается корпусом 2 посредством подшипника 47A, служащего в качестве первого подшипника, и посредством подшипника 47B (фиг.1), так чтобы быть вращаемым вокруг оси полой цилиндрической секции 41D размещения. Как показано на фиг.1 и фиг.3, на внешней окружности части фрикционного барабана 41, расположенной на заднем конце секции 41D размещения, предусмотрена шестерня 41A. Шестерня 41A входит в зацепление с шестерней 32. Как показано на фиг.2 и фиг.3, несколько выпуклых участков 41 В, каждый из которых проходит в осевом направлении, расположено на внутренней поверхности секции 41D размещения через регулярные интервалы в направлении окружности. Как показано на фиг.1, на заднем конце выпуклых участков 41B внутри секции 41D размещения предусмотрен стенной участок 41C. Односторонний фрикцион 45 установлен на стенном участке 41C. Как показано на фиг.3, на части фрикционного барабана 41 на задней стороне одностороннего фрикциона 45 выполнено отверстие 41a, при этом указанная часть опирается на подшипник 47A. Внутри отверстия 41a расположена пружина 46 (фиг.1).
Как показано на фиг.1, зубчатый вал 42 закреплен на секции 5 установки концевой насадки, так чтобы быть вращаемым соосно с секцией 5 установки концевой насадки. Зубчатый вал 42 поддерживается односторонним фрикционом 45 внутри полой цилиндрической части фрикционного барабана 41. Задний конец зубчатого вала 42 контактирует с пружиной 46, так что зубчатый вал 42 отжимается пружиной 46 вперед. Как показано на фиг.2 и фиг.4, на поверхности зубчатого вала 42 на открытой внутри фрикционного барабана 41 части расположено несколько выпуклых участков 42A, каждый из которых простирается в осевом направлении, при этом зубчатый вал 42 расположен через регулярные интервалы в направлении окружности.
Как показано на фиг.5, вдоль внешней окружности каждого из первых фрикционных дисков 43 выполнено несколько вогнутых участков 43а для вхождения в зацепление с выпуклыми участками 41B фрикционного барабана 41. Отверстие 43b, через которое проходит зубчатый вал 42, выполнено во внутренней части каждого из первых фрикционных дисков 43. Как показано на фиг.2, каждый из первых фрикционных дисков 43 имеет форму пластины, имеющей контактную поверхность с ведущей стороны, которая контактирует со вторым фрикционным диском 44. Как показано на фиг.1, в состоянии, когда первые фрикционные диски 43 центрированы и установлены внутри фрикционного барабана 41, так что вогнутые участки 43а находятся в зацеплении с выпуклыми участками 41B, первые фрикционные диски 43 имеют возможность перемещения в осевом направлении относительно фрикционного барабана 41, но не имеют возможности вращаться в направлении окружности относительно фрикционного барабана 41. Среди десяти первых фрикционных дисков 43, находящиеся в самом заднем положении первые фрикционные диски 43 могут контактировать со стенным участком 41C.
Как показано на фиг.6, каждый из вторых фрикционных дисков 44 имеет форму круглого диска, имеющего такой диаметр, что второй фрикционный диск 44 не мешает выпуклым участкам 41B. Каждый из вторых фрикционных дисков 44 имеет расположенную с ведомой стороны контактную поверхность, которая контактирует с первым фрикционным диском 43. В центральной части каждого из вторых фрикционных дисков 44 отверстие 44b, через которое проходит зубчатый вал 42, при этом отверстие 44b имеет несколько вогнутых участков 44a, которые входят в зацепление с выпуклыми участками 42A. В состоянии, когда вторые фрикционные диски 44 установлены на зубчатом валу 42 так, что вогнутые участки 44a находятся в зацеплении с выпуклыми участками 42A, вторые фрикционные диски 44 имеют возможность перемещения осевом направлении относительно зубчатого вала 42, но не имеют возможности вращаться в направлении окружности относительно зубчатого вала 42. Среди десяти вторых фрикционных дисков 44, находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск 44 может контактировать с контактным участком 51A, который будет описан ниже, который является задним концевым участком секции 5 установки концевой насадки.
Первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44 расположены поочередно от положения стенного участка 41C в направлении передней стороны, образуя тем самым первый фрикцион. Как описано выше, каждый из первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44 имеет возможность перемещаться в осевом направлении. Поэтому, когда находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск 44 контактирует с задним концевым участком секции 5 установки концевой насадки и отжимается назад, первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44 перемещаются назад (трансмиссионное положение), и между смежными поверхностями - контактной поверхностью с ведущей стороны первого фрикционного диска 43 и контактной поверхностью с ведомой стороны второго фрикционного диска 44 - возникает трение. В результате возникающего таким образом трения фрикционный барабан 41 и зубчатый вал 42 вращаются вместе соосно за счет первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44. В отличие от этого, в состоянии, когда находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск 44 не отжимается назад (отсечное положение), между смежными первым фрикционным диском 43 и вторым фрикционным диском 44 трения не возникает вовсе или возникает мало. Поэтому совместное вращение фрикционного барабана 41 и зубчатого вала 42 посредством первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44 устраняется. При таком устройстве движущая сила передается за счет силы трения между десятью первыми фрикционными дисками 43 и десятью вторыми фрикционными дисками 44, уменьшая тем самым напряжение, такое как сила трения, приложенное к одному из первых и вторых фрикционных дисков 43 и 44, что увеличивает срок службы фрикционной секции 4. Необходимо отметить, что находящийся в самом заднем положении первый фрикционный диск 43 контактирует со стенным участком 41C, который вращается вместе с первыми фрикционными дисками 43, и что находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск 44 контактирует с контактным участком 51A, который вращается вместе со вторыми фрикционными дисками 44. Таким образом, между находящимся в самом заднем положении первым фрикционным диском 43 и стенным участком 41C не создается трения, и между находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 44 и секцией 5 установки концевой насадки не создается трения. Это улучшает долговечность фрикционного барабана 41, имеющего стенной участок 41C, и долговечность секции 5 установки концевой насадки.
Зубчатый вал 42 опосредованно поддерживается подшипником 47A (первый подшипник) и подшипником 52 (второй подшипник), которые будут описаны ниже, так что первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44 расположены между подшипником 47A и подшипником 52. Поэтому, даже если на зубчатый вал 42 при возникновении трения прикладывается нагрузка или (механическое) напряжение, возникновение вибрации или биения устраняется, так как оба конца зубчатого вала 42 имеют опоры.
Односторонний фрикцион 45 установлен на стенном участке 41C и поддерживает задний конец зубчатого вала 42. Когда фрикционный барабан 41 вращается в обратном направлении, односторонний фрикцион 45 передает движущую силу на зубчатый вал 42 по пути, отличному от первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44. В отличие от этого, когда фрикционный барабан 41 вращается в прямом направлении, односторонний фрикцион 45 не способен передавать движущую силу на зубчатый вал 42. Первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44 не могут передавать движущую силу в прямом или обратном направлении от фрикционного барабана 41 на зубчатый вал 42, если не возникает силы трения. Однако, поскольку односторонний фрикцион 45 всегда передает движущую силу от фрикционного барабана 41 на зубчатый вал 42, когда фрикционный барабан 41 вращается в обратном направлении, секция 5 установки концевой насадки может вращаться в обратном направлении даже когда трение между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 не возникает.
Если сравнивать диаметры (перпендикулярно оси вращения) фрикционного барабана 41 и секции 5 установки концевой насадки, то диаметр фрикционного барабана 41 больше, чем диаметр секции 5 установки концевой насадки, при этом фрикционный барабан 41 находится на ведущей стороне для передачи движущей силы на зубчатый вал 42. Поэтому, корпус 2 может быть выполнен имеющим малый диаметр со стороны секции 5 установки концевой насадки, позволяя тем самым производить шуруповертные операции в узких местах. Кроме того, инерционная масса фрикционного барабана 41, который вращается вместе с первыми фрикционными дисками 43, может быть сделана большой. Таким образом, когда возникает сила трения между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 в трансмиссионном положении, может быть устранено падение скоростей вращения фрикционного барабана 41 и соединенного с фрикционным барабаном 41 двигателя 3.
Как показано на фиг.1, в части отверстия секции 41D размещения, вмещающей первые фрикционные диски 43 и вторые фрикционные диски 44, предусмотрен первый уплотнительный элемент 48. Первый уплотнительный элемент 48 заполняет зазор между секцией 41D размещения и втулкой 51, которая будет описана ниже, для поддержания внутренней части секции 41D размещения в герметичном состоянии (то есть для изоляции внутренней части секции 41D размещения от внешней стороны секции 41D размещения). Поскольку втулка 51 поддерживается с возможностью вращения подшипником 52, который будет описан ниже, для уменьшения сопротивления вращению вокруг втулки 51 применяется консистентная смазка. Если консистентная смазка попадет в секцию 41D размещения и пристанет (прилипнет) к первым фрикционным дискам 43 и вторым фрикционным дискам 44, коэффициент трения изменится так, что движущая сила не сможет эффективно передаваться от фрикционного барабана 41 на зубчатый вал 42 посредством первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44. Таким образом, за счет предусмотрения первого уплотнительного элемента 48 для предотвращения попадания консистентной смазки в секцию 41D размещения может быть предотвращено изменение коэффициента трения между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44, и могут выполняться неизменяемые шуруповертные операции.
Секция 5 установки концевой насадки в основном содержит втулку 51. Передний конец втулки 51 выполнен с монтажным отверстием 51a, в которое устанавливается насадка 10, в то время как задний конец гнезда 51 посажен на зубчатый вал 42 и соединен с ним. Втулка 51 поддерживается предусмотренным в корпусе 2 подшипником 52 (второй подшипник), так что втулка 51 может вращаться в направлении окружности и перемещаться в осевом направлении. Поскольку втулка 51 посажена и установлена на зубчатом валу 42, общая длина секции 5 установки концевой насадки и зубчатого вала 42 может быть укорочена, уменьшая тем самым общую длину шуруповерта 1.
На заднем конце втулки 51 (то есть в положении рядом с соединительным участком между втулкой 51 и зубчатым валом 42) предусмотрен контактный участок 51A, при этом контактный участок 51A способен контактировать с находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 44. Перемещение секции 5 установки концевой насадки назад приводит к тому, что контактный участок 51А контактирует с находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 44, прижимая тем самым вторые фрикционные диски 44 к первым фрикционным дискам 43.
Для предотвращения вытекания наружу заполненной вокруг втулки 51 консистентной смазки для втулки 51 на передней стороне подшипника 52 предусмотрен второй уплотнительный элемент 53. Вокруг втулки 51 и второго уплотнительного элемента 43 предусмотрен кожух 54. Кожух 54 может быть легко снят и выполнен так, что вершина насадки 10 слегка видима через его передний концевой участок.
Когда насадка 10, установленная на переднем конце секции 5 установки концевой насадки, входит в контакт с шурупом (не показан) и отжимается силой реакции шурупа назад, секция 5 установки концевой насадки перемещается назад, и между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 возникает трение. Однако, в состоянии, когда шуруп (не показан) ввинчен и утоплен в обрабатываемую деталь (не показана), необходимость ввинчивания шурупа дальше отсутствует. Таким образом, в этом состоянии передний концевой участок кожуха 54 контактирует с обрабатываемой деталью (не показана) и устраняет силу реакции, действующую на насадку 10 со стороны шурупа, уменьшая тем самым трение между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44, чтобы отсечь передачу движущей силы на насадку 10.
Когда вышеописанный шуруповерт 1 используется для ввинчивания шурупа, пользователь располагает насадку 10 на одной линии с головкой шурупа (не показан) и прижимает насадку 10 к шурупу. В результате действующей на насадку 10 со стороны шурупа силы втулка 51 перемещается в сторону фрикционного барабана 41, контактный участок 51 силы реакции A входит в контакт с находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 44, и между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 возникает трение. Таким образом, фрикционный барабан 41 и зубчатый вал 42 могут вращаться вместе для передачи мощности от двигателя 3 в прямом направлении на втулку 51 и насадку 10. В это время сила трения между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 увеличивается постепенно, что существенно устраняет динамическое воздействие, которое имеет место, когда фрикционный барабан 41 и зубчатый вал 42 начинают вращаться вместе и, тем самым, уменьшает шум. Кроме того, поскольку сила трения в ответ на силу прижима насадки 10 к шурупу изменяется, пользователь может легко управлять вращением насадки 10, регулируя силу нажима.
Когда насадка 10 отделяется от шурупа после того, как операция ввинчивания завершена, поджимающая сила пружины 46 заставляет зубчатый вал 42 и втулку 51 двигаться вперед. Это перемещение прекращает контакт между контактным участком 51А и находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 44, что уменьшает трение между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44, устраняя тем самым передачу мощности от двигателя 3 на втулку 51.
Для того чтобы извлечь шуруп (не показан) из обрабатываемой детали (не показана), когда шуруп ввинчен в неправильном положении, пользователь переключает выключатель 21D на обратную сторону для того, чтобы двигатель 3 вращался в обратном направлении. Если в это время головка шурупа выступает из детали, действующая на насадку 10 со стороны шурупа сила реакции, приводит к возникновению трения между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44. Таким образом, движущая сила в обратном направлении передается на насадку 10, что позволяет эффективно извлечь шуруп. Однако, если головка шурупа не выступает из обрабатываемой детали (то есть, если шуруп утоплен в деталь), кожух 54 с достаточной силой предотвращает контакт насадки 10 с шурупом. Даже если насадка 10 контактирует с шурупом, насадка 10 не может воспринять достаточную силу реакции от шурупа, и между первыми фрикционными дисками 43 и вторыми фрикционными дисками 44 не может возникать достаточной силы трения. В этом случае движущая сила не может быть передана от фрикционного барабана 41 на зубчатый вал 42 посредством первых фрикционных дисков 43 и вторых фрикционных дисков 44. Однако, поскольку движущая сила действует в обратном направлении, движущая сила может быть передана от фрикционного барабана 41 на зубчатый вал 42 посредством одностороннего фрикциона 45. Следовательно, шуруп может быть эффективно извлечен, даже когда насадка 10 не может воспринять силу реакции от шурупа во время левого вращения двигателя 3.
Второй вариант осуществления изобретения
Приводной инструмент согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылками на фиг.7. Приводной инструмент по этому варианту применен в шуруповерте. Показанный на фиг.7 шуруповерт 101 имеет основную конструкцию, которая является такой же, как и конструкция шуруповерта 1 согласно первому варианту осуществления изобретения.
Вращаемый вал 131 двигателя (не показан) установлен в корпусе 102 посредством подшипника 131A, и на своем дальнем конце (передний конец) имеет шестерню 132. Вентилятор 133 закреплен на ближнем конце (задний конец) вращаемого вала 131. Фрикционная секция 104 в основном содержит фрикционный барабан 141, зубчатый вал 142, первые фрикционные диски 143, служащие в качестве ведущих деталей, вторые фрикционные диски 144, служащие в качестве ведомых деталей, и односторонний фрикцион 145. На внешней окружности части фрикционного барабана 141 предусмотрена шестерня 141A для того, чтобы входить в зацепление с шестерней 132. Фрикционный барабан 141 содержит установочную секцию 141E, выполненную с пространством, которое вмещает в себя первые фрикционные диски 143 и вторые фрикционные диски 144. Фрикционный барабан 141 установлен с возможностью вращения в корпусе 102 через подшипник 147A. Задний конец зубчатого вала 142 контактирует с пружиной 146, так что зубчатый вал 142 поджимается пружиной 146 вперед. На подшипнике 152 с возможностью вращения в направлении окружности и перемещения в осевом направлении установлена втулка 151. На передней стороне подшипника 152 для втулки 151 предусмотрен уплотнительный элемент 153. Вокруг втулки 151 и уплотнительного элемента 153 предусмотрен кожух 154.
Стенной участок 141C фрикционного барабана 141 выполнен с канавкой, в которой расположена первая пружина 141D (динамическая жесткость: k1). Передний конец первой пружины 141D выступает от поверхности фрикционного барабана 141, при этом эта поверхность находится в противостоянии с находящимся в самом заднем положении первым фрикционным диском 143. Таким образом, передний конец первой пружины 141D способен контактировать с находящимся в самом заднем положении первым фрикционным диском 143.
Вторая пружина 151A (динамическая жесткость: k2) расположена между втулкой 151 и находящимся в самом переднем положении вторым фрикционным диском 144. При таком устройстве перемещение втулки 151 назад заставляет вторую пружину 151A отжимать назад находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск 144.
Во время операции по ввинчиванию шурупа с помощью шуруповерта 101, когда насадка 110 прижимается к шурупу (не показан), первые фрикционные диски 143 и вторые фрикционные диски 144 находятся между первой пружиной 141D и второй пружиной 151A. В это время сила трения между первыми фрикционными дисками 143 и вторыми фрикционными дисками 144 увеличивается с суммарной динамической жесткостью (k1·k2/(k1+k2)) первой пружины 141D и второй пружины 151A в качестве коэффициента пропорциональности до тех пор, пока первые фрикционные диски 143 не отодвинутся назад на расстояние L. После того, как первые фрикционные диски 143 отодвинутся назад на расстояние L, первый фрикционный диск 143 войдет в контакт со стенным участком 141C, что аннулирует действия силы поджима первой пружины 141D. С этого момента сила трения между первыми фрикционными дисками 143 и вторыми фрикционными дисками 144 увеличивается с динамической жесткостью k2 второй пружины 151A в качестве коэффициента пропорциональности. Здесь, динамическая жесткость k2 второй пружины 151A больше, чем суммарная динамическая жесткость (k1·k2/(k1+k2)) первой пружины 141D и второй пружины 151A. Соответственно, поскольку шуруповерт 101 (а точнее, насадка 110) прижимается к шурупу (не показан) до тех пор, пока первые фрикционные диски 143 не передвинутся назад на заданное расстояние L (то есть до тех пор, пока первая пружина 141D не будет сжата на заданную величину сжатия L), динамическая жесткость для первых фрикционных дисков 143 и вторых фрикционных дисков 114 установлена на меньшую величину, так что фрикционная секция 104 работает без труда. Затем, после того, как первые фрикционные диски 143 отодвинутся назад на заданное расстояние L (то есть после того, как первая пружина 141D будет сжата на заданную величину сжатия L), динамическая жесткость для первых фрикционных дисков 143 и вторых фрикционных дисков 114 установлена на большую величину, так что фрикционная секция 104 свободно не фиксируется (то есть первые фрикционные диски 143 и вторые фрикционные диски 144 свободно не проскальзывают).
В вышеописанном втором варианте осуществления изобретения первая пружина и вторая пружина расположены последовательно. Однако первая пружина (динамическая жесткость k1) и вторая пружина (динамическая жесткость k2) могут быть расположены параллельно. В этой модификации находящийся в самом заднем положении первый фрикционный диск находится в контакте со стенным участком фрикционного барабана. До тех пор, пока втулка не передвинется на заданное расстояние, только первая пружина контактирует и поджимает находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск. После того как втулка продвинется на заданное расстояние как первая пружина, так и вторая пружина контактируют и поджимают находящийся в самом переднем положении второй фрикционный диск. При таком устройстве, до тех пор, пока втулка не передвинется на заданное расстояние, сила трения между фрикционными дисками увеличивается с динамической жесткостью k1 в качестве коэффициента пропорциональности. После того, как втулка передвинется на заданное расстояние, сила трения между фрикционными дисками увеличивается с динамической жесткостью k1+k2 в качестве коэффициента пропорциональности. Таким образом, могут быть получены эффекты, аналогичные эффектам второго варианта осуществления изобретения.
Когда первая пружина и вторая пружина расположены последовательно, как во втором варианте осуществления, ширины в направлениях перпендикулярно направлению оси вращения шуруповерта могут быть выполнены меньшими. В отличие от этого, когда первая пружина и вторая пружина расположены параллельно, длина в направлении оси вращения шуруповерта может быть выполнена меньшей.
Третий вариант осуществления изобретения
Приводной инструмент согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылками на фиг.8 и фиг.9. Приводной инструмент по этому варианту осуществления применен в шуруповерте.
На фиг.8 показан шуруповерт 201 согласно третьему варианту осуществления изобретения. Шуруповерт 201 содержит корпус 202, служащий в качестве внешней оболочки и вмещающий в себя различные компоненты. Корпус 202 содержит корпус 202A двигателя, вмещающий в себя двигатель 203, корпус 202В фрикциона, вмещающий фрикционную секцию 204, и корпус 202C рукоятки, имеющий по существу D-образную форму и служащий в качестве рукоятки, за которую берется пользователь. Корпус 202C рукоятки предусмотрен на задней стороне корпуса 202A двигателя, а корпус 202B фрикциона предусмотрен на передней стороне корпуса 202A двигателя.
На внутренней периферийной поверхности D-образной формы корпуса 202C рукоятки предусмотрен спусковой механизм 221A. На нижней стороне корпуса 202C рукоятки предусмотрен шнур 221B питания.
Двигатель 203 опирается на корпус 2 (корпус 202A двигателя). Двигатель 203 имеет выходной вал, который простирается от основного корпуса двигателя 203 и выводит вращательную движущую силу. На выходном валу предусмотрена шестерня 232. Внутри корпуса 202B фрикциона предусмотрена с возможностью вращения ведущая деталь 241. На внешней периферической поверхности ведущей детали 241 посредством прессовой посадки закреплена шестерня 241A, так что шестерня 241A входит в зацепление с шестерней 232. Ведущая деталь 241 выполнена с полым пространством в ее центре. Секция 205 установки концевой насадки с возможностью вращения опирается на корпус 202B фрикциона через металлический подшипник 252. В виде одного целого с секцией 205 установки концевой насадки выполнен вал 242. Вал 242 вставлен в полое пространство ведущей детали 241. Ведомая деталь 244 закреплена на валу 242 посредством прессовой посадки. Насадка 210 удерживается секцией 205 установки концевой насадки с помощью шариков 251.
Ведущая деталь 241 в своей передней части имеет конический участок 243. Конический участок 243 имеет выпуклый участок 243S (расположенная с ведущей стороны контактная поверхность), обращенный к передней стороне и имеющий коническую форму. Ведомая деталь 244 представляет собой пластинчатую деталь конической формы, имеющую заданную толщину. Ведомая деталь 244 имеет вогнутый участок 244S (расположенная с ведомой стороны контактная поверхность), обращенный к задней стороне и имеющий коническую форму, которая соответствует конической форме выпуклого участка 243S.
Работа шуруповерта 201 согласно третьему варианту осуществления изобретения будет описана со ссылками на фиг.9.
Когда пользователь нажимает на спусковой механизм 221A в состоянии, когда шнур 221B питания подсоединен к источнику питания, а насадка 210 находится в контактном зацеплении с шурупом S, двигатель запитывается электричеством и начинает вращение. Шестерня 232 тоже вращается и передает вращение на ведущую деталь 241, потому что шестерня 232 входит в зацепление с шестерней 241А ведущей детали 241.
Когда шуруп S прижимается к стене W, насадка 210 и секция 205 установки концевой насадки перемещаются относительно корпуса 202 назад. В то же время вал 242, выполненный как одно целое с секцией 205 установки концевой насадки, также перемещается назад относительно корпуса 202. Закрепленная на валу 242 ведомая деталь 244 также перемещается назад относительно корпуса 202.
Таким образом, перемещение назад ведомой детали 244 приводит к тому, что конический выпуклый участок 243S ведущей детали 241 входит в контакт и зацепление с коническим вогнутым участком 244S ведомой детали 244. Это зацепление передает вращение от ведущей детали 241 на ведомую деталь 244. Здесь зацепление между ведущей деталью 241 и ведомой деталью 244 достигается посредством конического выпуклого участка 243S и конического вогнутого участка 244S. Таким образом, площадь поверхности зацепления (контакта) становится больше, и передача за счет силы трения может быть реализована более эффективно.
Необходимо отметить, что когда ввинчивание шурупа S в стену W завершено, в стену W упирается стопор 254, так что вращательная сила на шуруп S от насадки 210 не передается.
В вышеописанном варианте осуществления изобретения конический выпуклый участок 243S предусмотрен на ведущей детали 241, а конический вогнутый участок 244S предусмотрен на ведомой детали 244. Однако конический вогнутый участок может быть предусмотрен на ведущей детали, а конический выпуклый участок может быть предусмотрен на ведомой детали.
Кроме того, в вышеописанном варианте конический выпуклый участок 243S предусмотрен на одной ведущей детали 241, а конический вогнутый участок 244S предусмотрен на одной ведомой детали 244. Однако может быть предусмотрено несколько конических выпуклых участков на соответствующих ведущих деталях из нескольких ведущих деталей, и несколько конических вогнутых участков может быть предусмотрено на соответствующих ведомых деталях из нескольких ведомых деталей. Аналогичным образом, может быть предусмотрено несколько конических вогнутых участков на соответствующих ведущих деталях из нескольких ведущих деталей, и несколько конических выпуклых участков может быть предусмотрено на соответствующих ведомых деталях из нескольких ведомых деталей.
Хотя изобретение было детально описано в отношении его вышеизложенных аспектов, для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что в нем могут быть произведены различные изменения и модификации, не выходя за рамки формулы изобретения.
Например, в вышеописанных вариантах осуществления приводной инструмент согласно настоящему изобретению применен в шуруповерте. Однако, приводной инструмент согласно настоящему изобретению мог бы быть применен и в других видах приводных инструментов, которые передают вращательную движущую силу от секции привода на концевую насадку, например дрель.