專利名稱：工具夾盤和動力傳動器的制作方法
技術領域：
一般而言，本發(fā)明涉及用于將附件連接到動力傳動器(power driver)上的工具夾 盤(tool chuck)。
背景技術：
通過工具夾盤部件之間的相對轉動來張開和收攏工具夾盤爪的多種工具夾盤已 被開發(fā)出來。在某些應用中，工具夾盤可包括可用手轉動(帶有或不帶有夾盤鑰匙)來張 開和收攏夾盤爪的套管。在另一些應用中，可利用來自動力傳動器的動力張開和收攏夾盤 爪。例如，工具夾盤可設有套管，該套管可軸向移動到套管被觸及{ground(即，轉動地被固 定)}動力傳動器的殼體的位置。因此，傳動器動力消耗增加(power up)時，傳動器的心軸 (因此也有夾盤體)可相對于套管轉動。心軸和套管之間的相對轉動可張開和收攏夾盤爪。傳統(tǒng)的無鑰匙工具夾盤不是沒有缺點的。例如，在夾盤致動過程中所施加的上緊 或松開的轉矩可能隨如操作人員操縱套管的穩(wěn)定性等因素而改變。一方面，如果操作員用 較大的力來操縱套管，那么在夾盤致動過程中施加有較大的轉矩。另一方面，如果操作員用 較小的力來操縱套管，那么在夾盤致動過程中則施加有較小的轉矩。施加的轉矩不一致可能出現(xiàn)工具夾盤上緊不夠和上緊過緊等問題。若工具夾盤上 緊不夠，附件可相對于工具夾盤滑脫(slip)(甚至不經(jīng)意地從工具夾盤處掉落)。若工具夾 盤被過度上緊，松開工具夾盤以取出附件可能很困難。此外，當夾盤爪接觸到(bottom out) 附件時(上緊時)或當夾盤爪達到移動的最大極限時(松開時)，在動力傳動器的傳動元件 之間可能發(fā)生高速撞擊的危險。在傳統(tǒng)的電動工具或其他電動裝置中，由于在夾盤致動過 程中施加的轉矩不能受到限制，這樣的高速撞擊可能損壞傳動元件。

發(fā)明內容
在一具體實例中，工具夾盤可包括支撐夾盤爪的夾盤體。套管可被安裝在夾盤體 上以便在(1)夾盤體與套管可一起轉動的第一軸向位置和(2)夾盤體可相對于套管轉動以便致動工具夾盤的第二軸向位置之間運動。當套管處于第二軸向位置時，(1)夾盤體可沿 第一方向轉動以致動工具夾盤直到達到第一轉矩閾值，(2)夾盤體可沿第二方向轉動以致 動工具夾盤到第二、不同的轉矩閾值。在另一具體實例中，工具夾盤可包括夾盤體?？蓪⑻坠馨惭b在夾盤體上以便在第 一軸向位置和第二軸向位置之間運動。套管可包括當套管處于第二軸向位置時與第二離合 器器部分嚙合的第一離合器器部分。施加第一轉矩閾值時第一離合器部分沿第一方向相對 于第二離合器部分滑脫，施加第二轉矩閾值時第一離合器部分沿第二方向相對于第二離合 器部分滑脫。第一轉矩閾值和第二轉矩閾值的大小可以不同。在又一具體實例中，工具夾盤可包括限定出縱向軸線的夾盤體。可將套管安裝在 夾盤體上以便在第一軸向位置和第二軸向位置之間運動。套管可包括當套管沿第二軸向位 置時可與協(xié)同作用的離合器部分嚙合的離合器部分。離合器部分可具有面向垂直于縱向軸 線方向的工作面。在再一具體實例中，動力傳動器的工具夾盤可包括夾盤體和離合器環(huán)。離合器環(huán) 可由工具使用者致動以便控制工具電機的嚙合或脫開而使附件保持和/或脫離。在另一具體實例中，工具夾盤可包括限定出縱向軸線的夾盤體和夾盤爪?？蓪⑻?管固定地安裝在夾盤體上。工具夾盤可包括離合器機構，該機構適用于沿軸向朝前運動以 嚙合被固定的套而防止夾盤爪的不經(jīng)意地松開或上緊。在又一具體實例中，工具夾盤可包括限定出縱向軸線的夾盤體和夾盤爪。可將套 管固定地安裝在夾盤體上。工具夾盤可包括具有一或多個離合器部分的離合器機構。一旦 工具夾盤被上緊，第一套管的第一離合器部分與第二套管的第二離合器部分脫離，迫使第 一套管向前朝夾盤體的后部推進。夾盤體的后部可包括用于接收第一離合器部分的向前的 鎖銷部分的凹陷部分，以與鎖銷部分嵌合而防止第一套管和夾盤體之間相對運動。在再一具體實例中，具有工具電機的工具的工具夾盤可包括夾盤體、夾盤爪、及安 裝在夾盤體上的根據(jù)軸向彈簧加載的致動器的致動作用在第一軸向位置和第二軸向位置 之間運動的套管。致動器可在使用者的操縱下致動，從而操作工具電機松開或上緊工具夾 盤的夾盤爪。


通過下面結合附圖對本發(fā)明的一些具體實例進行的詳細描述將能更全面地理解 本發(fā)明，附圖中類似的元件由類似的附圖標記表示，給出這些實例只為了圖示說明，本發(fā)明 不限于這些具體實例。圖1為本發(fā)明的不受具體形式限制的一工具夾盤的示意圖；圖2-4為可配備于圖1所示的工具夾盤中的離合器機構實例的示意圖；圖5為本發(fā)明的不受具體形式限制的另一工具夾盤實例的示意圖；圖6為可安裝于圖5所示的傳動器殼體上的一組成部件實例的分解透視圖；圖7-9為可配備于圖5所示的工具夾盤中的離合器機構實例的示意圖；圖10為本發(fā)明的不受具體形式限制的又一工具夾盤實例的局部示意圖；圖11和12為可配備于圖10所示的工具夾盤中的一離合器機構實例的示意圖；圖13為圖10所示的工具夾盤的組成部件實例的分解透視圖14和15為可配備于圖10所示的工具夾盤中的離合器機構實例的示意圖；圖16為適用于作為用于控制附件保持/脫離的動力鉆主驅動電機的使用者接口 的離合器環(huán)機構的示意圖；圖17A和17B為用于一工具夾盤實例的一離合器機構實例的示意圖；圖18A和18B示出了本發(fā)明一具體實例的工具夾盤的鎖定機構；圖19示出了用于向本發(fā)明一具體實例的一工具夾盤實例提供恒定上緊的彈簧加 載致動器。
具體實施例方式I.圖1-4所示的具體實例圖1示出了不更換操作人員而由均勻的轉矩致動的工具夾盤50的一非限制的具 體實例。工具夾盤50可設置在動力傳動器上(例如，鉆床)，用于夾持附件(例如，鉆頭)。 當然，可想到的是，可將工具夾盤50配備在各種動力傳動器(除鉆床外)上用于夾持各種 附件(除鉆頭外)。A.實例的結構參考圖1，工具夾盤50可包括夾盤體20。夾盤體20的后端可固定地安裝在動力 傳動器的心軸85上。夾盤體20的前端可具有可滑動地支撐多個夾盤爪2的通道。夾盤爪 2可傾斜，致使各夾盤爪2的前端朝夾盤體2的軸線10匯聚。夾盤爪2可具有分別徑向朝 外的端面螺紋(facing threads) 3 為了清楚起見，圖1中僅示出了一個夾盤爪2。在該具體實例中，夾盤爪2的特征是“帶螺紋的”夾盤爪。也就是說，夾盤爪2通 過徑向朝外的端面螺紋3與螺母16的徑向朝內的端面螺紋18的相互作用而被致動(即， 推進和/或回縮)。但是，本發(fā)明的這些具體實例并不限于這種結構。例如，可配備“推進 式(pusher)”爪并由夾盤體支撐這些爪。推進式爪對本領域是眾所周知的，因此，為簡便起 見，在此省略對推動器爪的詳細描述?？稍诒景l(fā)明的具體實例中配備各種類型的通過工具 夾盤部件(例如，螺母和夾盤體)之間的相對轉動張開和收攏的夾盤爪。夾盤體20可支撐前套管30和后套管40。前套管30和后套管40彼此可相對轉 動。如下面更詳細地描述的那樣，可將離合器機構(包括兩個協(xié)同作用的離合器部分32， 42)設置在前套管30和后套管40之間。離合器機構可將前套管30和后套管40可轉動地 鎖定在一起直到達到給定的轉矩閾值。一旦達到給定的轉矩閾值，在夾盤致動過程中離合 器機構可讓開(giveway) {或滑脫(slip)}以限制所施加的轉矩。此外，可將離合器機構設 計成使得用于上緊工具夾盤的給定閾值小于用于松開工具夾盤的給定閾值?？蓪⑶疤坠?0支撐成使其被軸向固定到夾盤體20上并可相對夾盤體20轉動。前 套管30可固定地帶有螺母16。在本具體實例中，前套管30和螺母16可以是獨立的和明顯 不同的元件，以便于工具夾盤50的組裝。當然，可以想到的是，前套管30和螺母16可以是 整體的一件式結構。前套管30的后端可包括離合器部分32?？蓪⒑筇坠?0支撐成使其相對于夾盤體20 (于是也相對于前套管30)在圖1所 示的軸向朝前的位置和軸向朝后的位置之間進行軸向運動。后套管40也可相對于夾盤體 20轉動。后套管40的前端可包括離合器部分42。離合器部分42可與前套管30的離合器 部分32相互作用。后套管40的后端可包括凸緣44。凸緣44與動力傳動器殼體90的協(xié)同作用的凸緣92相互作用?？蓪嚎s彈簧25被捕獲于前套管30和后套管40之間。壓縮彈簧25可對后套管 40施加作用使其到達圖1所示的軸向朝前的位置。B.實例的離合器機構借助于參考附圖2-4使離合器機構的結構和作用更加顯而易見，這些附圖是配備 于圖1所示的工具夾盤50中的協(xié)同作用的離合器部分的非限制的具體實例的部分剖面圖 (垂直于軸線10剖切)。圖2-4中示出了處于軸向朝后位置的后套管，致使離合器部分可 被操作地嚙合。在這種情況下，一個離合器部分可位于另一離合器部分的徑向朝內的位置。協(xié)同作用的離合器部分可包括相應的工作面。在本說明書中，術語“工作面”是指 與協(xié)同作用的離合器部分的工作面摩擦嚙合的離合器部分的表面。在圖2-4中，所述離合 器部分的工作面可面向垂直于工具夾盤的軸線10的方向。即，如圖2-4所示，多個離合器 部分的工作面可面向與圖紙的平面平行的方向，而軸線10垂直于圖紙的平面。B(l).圖2所示實例的離合器機構如圖2所示，前套管30’的離合器部分可以是臂32’的形式，后套管40’的離合器 部分可以是止動爪42’的形式。臂32’可通過銷33被安裝在前套管30’上，使得臂32’可 圍繞銷33樞轉。前套管30’還可包括位于臂32’側面并限制臂32’圍繞銷33的樞轉動作 的兩個臺肩34，35。在夾盤致動過程中(下文偶爾也稱為“夾盤致動模式”)，當工具夾盤50未完全張 開或收攏時(例如，夾盤爪仍然張開或收攏時)，臂32’可貼靠于止動爪42’上，止動爪依 次作用于臂32’以使其圍繞銷33樞轉并抵靠臺肩34，35中之一。此時，前套管30’和后套 管40’可轉動地鎖定在一起。當工具夾盤完全收攏(裝有或沒裝插入的附件)或完全張開 時，由臂32’施加到止動爪42’的轉動力增加。在此，轉動力可增加到可使止動爪42’沿徑 向朝外方向傳動的閾值(引起后套管40’彈性變形)，從而使臂32’可在下面滑動(slide) 并經(jīng)過止動爪42’。在這種情況下，離合器機構可讓開(或滑脫)，借此可限制夾盤致動過 程中所施加的轉矩。沿徑向朝外方向驅動止動爪42’所需的轉動力的大小可受例如制成后套管40’的 材料的彈性性能以及臂32’的工作面相對于從軸線10延伸的徑向參考線R的傾斜(或歪 斜)程度的影響。假定工作面傾斜，工作面和徑向參考線R之間的角度越小，使離合器機構 滑脫所需轉動力則越大。換言之，工作面相對于圓周參考線(其與徑向參考線R垂直)越 陡峭，則使離合器機構滑脫所需的轉動力越大。如圖2所示，前套管30’的臺肩34可高于(沿徑向方向)臺肩35。因此，與臺肩 34相比，臺肩35可允許臂32’繞銷33樞轉到距徑向參考線R更遠的程度(即，通過更大的 角位移)。因此，當臂32’貼靠臺肩35時(如圖2所示)，臂32’的工作面的傾斜(相對于 徑向參考線R)程度比當臂32’貼靠臺肩34時的傾斜程度大。在這種方式中，引起離合器 機構沿第一方向滑脫(即，如圖2所示，當止動爪42’滑過貼靠臺肩35的臂32’時)的轉 動力(或轉矩閾值)可小于引起離合器機構沿第二方向滑脫(即，當止動爪42’滑過貼靠 臺肩34的臂32’時)的轉動力(或轉矩閾值)?？蓪崿F(xiàn)這種轉矩閾值差使得夾盤上緊過程 的給定的轉矩閾值小于夾盤松開過程的給定轉矩閾值。對于本領域技術人員來說，對圖2所示的離合器機構的具體實例進行多種改型是顯而易見的。例如，不用可樞轉的結構，可使臂32’是從前套管30’伸出的懸臂且可以彈性 變形。此時，止動爪42’可使懸臂32’彈性彎曲而貼靠臺肩34，35之一，致使止動爪42’可 滑過懸臂32’。由于臺肩34高于(沿徑向方向)臺肩35，臺肩35為懸臂32’提供較小的 支撐。在這種方式中，引起離合器機構沿第一方向(即，如圖2所示，當止動爪42’使懸臂 32’朝臺肩35彈性彎曲時)滑脫的轉動力(或轉矩閾值)可小于引起離合器機構沿第二方 向(即，當止動爪42’使懸臂32’朝臺肩34彈性彎曲時)滑脫的轉動力(或轉矩閾值)。B (2).圖3所示實例的離合器機構如圖3所示，前套管30”的離合器部分可以是具有隆起特征的部分(raised feature) 32”，而后套管40”的離合器部分可以是止動爪42”的形式。具有隆起特征的部分 32”包括兩個斜坡36，37。在夾盤致動過程中，工具夾盤50未完全張開或收攏時，具有隆起特征的部分32” 可貼靠止動爪42”，使前套管30”和后套管40”可轉動地鎖定在一起。工具夾盤完全收攏 或完全張開時，由具有隆起特征的部分32”施加到止動爪42”上的轉動力可增加到止動爪 42”沿徑向朝外方向被驅動的閾值(引起后套管40”彈性變形)，致使具有隆起特征的部分 32”在止動爪42”下方滑動并經(jīng)過止動爪42”。如圖3所示，斜坡36的工作面的傾斜程度(相對于徑向參考線R)可大于斜坡37 的工作面的傾斜程度。在這種情況下，引起離合器機構沿第一方向(即，當止動爪42”通過 斜坡36的工作面沿徑向朝外方向被驅動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)可小于引起離 合器機構沿第二方向(即，當止動爪42”通過斜坡37的工作面沿徑向朝外方向被驅動時) 滑脫的轉動力(或閾值轉矩)?？蓪崿F(xiàn)這種閾值轉矩差使得夾盤上緊過程的給定轉矩閾值 小于夾盤松開過程的給定閾值。B(3).圖4所示實例的離合器機構圖4所示的離合器機構的實例與圖3所示的離合器機構有些類似，類似處在于前 套管30’ ”的離合器部分也可以是包括兩個斜坡的具有隆起特征的部分32’ ”的形式。下面 將描述它們的不同之處。如圖4所示，后套管40’ ”的離合器部分可以是止動爪42’ ”的形式，其被壓縮彈簧 43沿徑向朝內的方向偏置。壓縮彈簧43和止動爪42’ ”可被接收于后套管40’ ”的窩穴41 中。在夾盤致動過程中，當工具夾盤50未完全張開或收攏時，具有隆起特征的部分 32’ ”貼靠突起42’ ”，使得前套管30’ ”和后套管40’ ”可轉動地鎖定在一起。當工具夾盤完 全收攏或完全張開時，由具有隆起特征的部分32’，，施加到突起42’，，上的轉動力可增加到 使突起42’”沿徑向朝外的方向(并進入窩穴41內)抵消壓縮彈簧43的影響而被驅動的 閾值，因此，具有隆起特征的部分32’，，可在止動爪42’，，下面滑脫并經(jīng)過止動爪42’ ”。然 后，壓縮彈簧43對止動爪42’”起作用，使其返回到徑向朝內的位置(如圖4所示)。在該 具體實例中，離合器機構可在后套管40’，，沒有受到任何彈性變形的情況下滑脫。如上面的具體實例所述，可實現(xiàn)閾值轉矩差使夾盤上緊過程中的給定轉矩閾值小 于夾盤松開過程中的給定閾值。C.實例運轉情況根據(jù)后套管40的軸向位置工具夾盤50可以不同地運轉。當后套管40處于軸向朝前的位置時，如圖1所示，動力傳動器可以正常運轉模式工作。此時，由于離合器部分32，42 是脫開的(即，離合器機構不起作用)，后套管40可相對于前套管30轉動。由于凸緣44，92 可脫開，后套管40也可相對于傳動器的殼體90轉動。當傳動器動力消耗增加(power up) 時，心軸85可轉動地驅動夾盤體20，而夾盤體依次可轉動地驅動夾盤爪2。由于這些組成 部件之間的摩擦，夾盤爪2可與螺母16、前套管30、以及后套管40 —起轉動。因此，整個工 具夾盤50可作為單一的單元一起轉動。操作人員將后套管40推到軸向朝后的位置并用足夠的力壓縮彈簧25，使動力傳 動器以夾盤致動模式運轉。這樣，前套管30和后套管40通過離合器部分32，42之間的嚙合 和相互作用(即，離合器機構起作用)被可轉動地鎖定在一起而達到給定的轉矩閾值。同 時，后套管40和殼體90可通過凸緣44，92的嵌合被可轉動地鎖定在一起。當傳動器動力消耗增加時，心軸85可轉動地驅動夾盤體20，而夾盤體可與夾盤爪 2 一起轉動。夾盤體20 (因此也包括夾盤爪2)可相對于螺母16和前套管30轉動。這是因 為前套管30保持可轉動地與后套管40鎖定(通過離合器機構)，且后套管40保持可轉動 地與殼體90鎖定(通過凸緣44，92)。在螺母16和夾盤體20 (因此也包括夾盤爪2)之間 的相對轉動可通過徑向朝內的端面螺紋18和徑向朝外的端面螺紋3之間的相互作用驅動 夾盤爪2張開或收攏(取決于心軸85的轉動方向)。當工具夾盤50到達完全張開或收攏位置時，螺母16被上緊到爪螺紋3上，此時， 通過螺母16將增大的轉動力從夾盤體20 (以及夾盤爪2)傳遞到離合器部分32。轉動力可 增加到使離合器機構讓開(或滑脫)的閾值。在這種方式中，離合器機構可限制在夾盤致 動過程中所施加的轉矩。傳動器可沿相反的轉動方向動力消耗增加以便分別上緊或松開工具夾盤50。考慮 到這種情況，參考圖2-4，可將工具夾盤50設計成上緊時離合器機構可沿一方向滑脫，致使 在前套管相對于后套管順時針轉動。例如，設計者可以想到的是，夾盤爪2的螺紋3和螺母 16的螺紋18為左旋螺紋或右旋螺紋，以實現(xiàn)期望的夾盤爪致動。在這種方式中，夾盤上緊 過程給定的轉矩閾值小于夾盤松開過程的給定轉矩閾值。一旦離合器機構滑脫，操作人員 可松開后套管40，允許彈簧25將后套管40返回到向前的軸向位置。II.圖5-9所示的具體實例圖5-9示出了工具夾盤150的另一非限制的具體實例，其可在不更換操作人員的 情況下由均勻的轉矩致動。在該具體實例中，將離合器機構設置在后套管和動力傳動器殼 體之間。A.實例的結構參考圖5，工具夾盤150可包括夾盤體120。夾盤體120的后端可固定地安裝在動 力傳動器的心軸185上。夾盤體120的前端具有可滑動地支撐多個夾盤爪(未示出)的通 道。夾盤爪和它們如何與螺母(以及前套管)相互作用與前面的具體實例類似。因此，為 簡化起見，在此不再贅述。如前述具體實例那樣，本發(fā)明可配備有通過工具夾盤部件之間的 相對轉動可以張開和收攏的各種夾盤爪。夾盤體120支撐前套管(未示出)和后套管140。前套管和后套管140可耦合在 一起，使后套管140可相對于前套管軸向運動并可轉動地固定到前套管上。僅為了示例而 不是對本發(fā)明具體實例的限制，前套管可包括由設置在后套管140上的協(xié)同作用的特征部分(feature)接收的縱向齒條。也可配備本領域公知的多種不同的耦合部分?？蓪⒑筇坠?40支撐成使其可相對于夾盤體120 (因此也相對于前套管)在軸向 朝前位置和軸向朝后位置之間軸向運動。圖5中示出了工具夾盤150的上半部(即，軸線 110上方部分)帶有處于軸向朝后位置的后套管140，并示出了工具夾盤150的下半部(即， 軸線110下方部分)帶有處于軸向朝前位置的后套管140。壓縮彈簧125可被捕獲于后套 管140和夾盤體120之間。壓縮彈簧125對后套管140施加影響，使其到達軸向朝前位置。如下面將更詳細地描述的那樣，可將離合器機構(包括兩個協(xié)同作用的離合器部 分142，192)設置在后套管140和動力傳動器殼體190之間。離合器機構可轉動地將后套 管140和殼體190鎖定在一起，直到達到給定的轉矩閾值。一旦達到給定的轉矩閾值，離合 器機構可讓開(或滑脫)，以限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。后套管140的后端可包括沿軸向朝后方向凸出的腿部145。每一腿部145包括內 部設有凹槽148的中間部分。每一凹槽148包括面向徑向朝外方向的底部表面。每一腿部 145還有支撐離合器部分142的遠端。殼體190可固定地支撐護圈170。殼體190還可支撐與后套管140的離合器部分 142相互作用的離合器部分192。離合器部分192可轉動地固定于殼體190上并可相對于 殼體190軸向運動。為此，殼體190和離合器部分192可由齒條耦合在一起。這種齒條耦 合(以及其他可供選擇的耦合形式)在本領域是公知的，因此，為簡化起見在此不再贅述。離合器部分192可通過彈簧機構175沿軸向朝前的方向偏置。圖5中示出的彈簧 機構175可以呈波片形狀。當然，本發(fā)明的這些具體實例并不限于這種形狀，而可以配備其 他常用的彈簧機構。B.實例的離合器機構通過參考附圖6-9可使離合器機構的結構和作用更加顯而易見，這些附圖示出了 可配備于圖5所示的工具夾盤150中的離合器部分的非限制的實例。圖6是護圈170、離合器部分192、及彈簧機構175’的分解透視圖，所有這些部分 被安裝在殼體190內。護圈170可包括徑向朝內的邊緣，沿該邊緣可交替排列有凹口 171 和突舌172。護圈170以如下的方式與后套管140的腿部145相互作用。凹口 171可容納 腿部145的軸向運動。也就是說，當后套管140運動到軸向朝后位置(和從軸向朝后位置 運動)時，腿部145可通過護圈170的凹口 171沿軸向滑動。當后套管140 (被定位在軸向 朝后位置)轉動時，任一突舌172可進入腿部145的凹槽148內。在這種情況下，護圈170 的突舌172可將后套管140保持在軸向朝后的位置。在該具體實例中，離合器部分192可具有設有多個止動爪193的一側。止動爪193 可從離合器部分192沿軸向凸出。止動爪193可與后套管140的離合器部分142相互作用。 在圖6中，彈簧機構175’可以是具有支撐多個壓縮彈簧176的一側的主體形式。壓縮彈簧 176貼靠離合器部分192。本發(fā)明的此具體實例并不只限于特定的彈簧機構。例如，如上所 述，彈簧機構可為波片的形式(如圖5所示)或一些其他常用的彈簧機構。圖7-9中示出了后套管處于軸向朝后的位置，使得離合器部分可操作地嚙合。此 外，可將突舌172定位于腿部145的凹槽148內，使得護圈170將后套管140保持在軸向朝 后的位置(抵消彈簧機構175和壓縮彈簧125的影響)。B(l).圖7所示實例的離合器機構
如圖7所示，后套管的離合器部分是設在腿部145’遠端上的具有隆起特征的部 分142’的形式。具有隆起特征的部分142’包括兩個斜坡136，137。具有隆起特征的部分 142’可與安裝在殼體內的離合器部分192’的止動爪193’相互作用。在夾盤致動過程中，工具夾盤150未完全張開或收攏時(例如，夾盤爪仍然張開或 收攏時)，具有隆起特征的部分142’可貼靠止動爪193’，使后套管和殼體可轉動地鎖定在 一起。當工具夾盤完全收攏(帶有或沒有插入的附件)或完全張開時，由具有隆起特征的 部分142’施加到止動爪193’的轉動力可增加。此處，轉動力可增加到止動爪193’ (與離 合器部分192’一起)沿軸向朝后方向被驅動(抵消彈簧機構的影響)的閾值，使具有隆起 特征的部分142’可橫向滑動并滑過止動爪193’。在這種情況下，離合器機構可讓開(或滑 脫)，借此限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。沿軸向朝后方向驅動止動爪193’所需的轉動力的大小可受例如彈簧機構175的 強度以及具有隆起特征的部分142’的工作面相對于軸線110的傾斜(或歪斜)程度的影 響。工作面和軸線110之間的角度越小，使離合器機構滑脫所需的轉動力越大。如圖7所示，斜坡136的工作面的傾斜程度(相對于軸線110)可大于斜坡137的 工作面的傾斜程度。在這種情況下，引起離合器機構沿第一方向(即，止動爪193’通過斜 坡136的工作面沿軸向朝后的方向被驅動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)可小于引起離 合器機構沿第二方向(即，止動爪193’通過斜坡137的工作面沿軸向朝后方向被驅動時) 滑脫的轉動力(或閾值轉矩)?？蓪崿F(xiàn)這種閾值轉矩差以使夾盤上緊過程的給定轉矩閾值 小于夾盤松開過程的給定轉矩閾值。B(2).圖8所示實例的離合器機構如圖8所示，后套管的離合器部分可以是設在腿部145”遠端的具有隆起特征的部 分142”的形狀。具有隆起特征的部分142”可包括兩個臺肩。安裝在殼體內的離合器部分 192”的止動爪193”包括兩個斜坡196，197。在夾盤致動過程中，當工具夾盤150未完全張開或收攏時，具有隆起特征的部分 142”可貼靠止動爪193”，使后套管和殼體可轉動地鎖定在一起。當工具夾盤完全收攏或完 全張開時，由具有隆起特征的部分142”施加到止動爪193”的轉動力增加。這里，轉動力可 增加到止動爪193”沿軸向朝后方向被驅動(抵消彈簧機構的影響)的閾值，使具有隆起特 征的部分142”可橫向滑動并滑過止動爪193”。在這種情況下，離合器機構可讓開(或滑 脫)，借此限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。如圖8所示，斜坡196的工作面的傾斜程度(相對于軸線110)可小于斜坡197的 工作面的傾斜程度。在這種情況下，引起離合器機構沿第一方向(即，當止動爪193”通過 斜坡196的工作面沿軸向朝后的方向被驅動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)可小于引起 離合器機構沿第二方向(即，當止動爪193”通過斜坡197的工作面沿軸向朝后的方向被驅 動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)?？蓪崿F(xiàn)這種閾值轉矩差使得夾盤上緊過程的給定轉 矩閾值小于夾盤松開過程的給定轉矩閾值。B(3).圖9所示實例的離合器機構圖9所示的離合器機構的實例與圖7和8中所示的離合器機構有些類似。下文將 詳細討論其區(qū)別。例如，如圖9所示，協(xié)同作用的離合器部分142’ ”，192’ ”可具有互補輪廓 的工作面。同時，離合器部分的工作面可為彎曲狀。離合器部分142’”，192’”之間的相互作用與上面對圖7和8所示的實例的描述類似。C.實例的運轉狀況根據(jù)后套管140的軸向位置工具夾盤150可以不同地運轉。后套管140處于軸向 朝前位置時，如圖5的下半部(S卩，在軸線110下方)所示，動力傳動器可以正常運轉模式工 作。此時，由于離合器部分142，192可以脫開(即，離合器機構不起作用)，后套管140可相 對于殼體190轉動。當傳動器動力消耗增加時，心軸185可轉動地驅動夾盤體120，而夾盤 體依次可轉動地驅動夾盤爪。夾盤爪可與螺母、前套管、以及后套管140—起轉動。因此， 整個工具夾盤150可作為單一的單元一起轉動。為了實現(xiàn)夾盤致動模式，操作人員可將后套管140推到軸向朝后的位置且用足夠 的力來壓縮彈簧125。當后套管140沿軸向朝后方向(相對于前套管、夾盤體120、及殼體 190)運動時，腿部145可經(jīng)過護圈170的凹口 171。腿部145可以足夠的距離軸向穿過凹 口 171，腿部的離合器部分142可沿軸向方向壓殼體190的離合器部分192而抵消彈簧機構 175的影響。然后，操作人員轉動后套管140，使護圈170的突舌172進入腿部145的凹槽148 內，如圖5的上半部(即，軸線110上方)所示。此時，操作人員可松開后套管140，而后套 管借助于插入凹槽148內的突舌172被保持在軸向朝后的位置。在這種條件下，后套管140 和殼體190通過離合器部分142，192之間的嚙合和相互作用(即，離合器機構起作用)被 可轉動地鎖定在一起直到達到給定的轉矩閾值。當傳動器動力消耗增加時，心軸185可轉動地驅動夾盤體120，夾盤體可與夾盤爪 一起轉動。夾盤體120 (因此也包括夾盤爪)可相對于螺母和前套管轉動。這是因為前套 管可保持可轉動地與后套管140鎖定(通過齒條耦合)，順序地使后套管保持可轉動地與殼 體190鎖定(通過離合器機構)。在螺母和夾盤體120 (因此也包括夾盤爪)之間的相對轉 動可驅動夾盤爪張開或收攏(取決于心軸185的轉動方向)。當工具夾盤150到達完全張開或收攏位置時，螺母可被上緊到夾盤爪上。此時，增 大的轉動力可從夾盤體120 (以及夾盤爪)通過螺母和前套管傳遞到離合器部分142。轉動 力可增加到使離合器機構讓開(或滑脫)的閾值。在這種情況下，離合器機構可限制夾盤 致動過程中所施加的轉矩。傳動器可沿相反方向動力消耗增加，以便分別上緊或松開工具夾盤150。在這種情 況下，參考圖7-9，可將工具夾盤150設計成當其被上緊時，離合器機構可沿一方向滑脫，使 腿部145’、145”、145’”相對于護圈170運動到左側。在這種情況下，用于夾盤上緊過程的 給定轉矩閾值小于用于夾盤松開過程的給定轉矩閾值。離合器機構滑脫時，后套管140可相對于殼體190 (因此也相對于護圈170)轉動， 在這種相對轉動過程中，腿部145可進入護圈170的凹口 171內，同時護圈170的突舌172 滑過并從腿部145的凹槽148中退出。一旦突舌172退出凹槽148，彈簧125可使后套管 140返回到軸向朝前的位置。這樣可向操作人員發(fā)出聲音和/或視覺指示，表示夾盤致動過 程完成。III.圖10-15中示出的具體實例圖10示出了工具夾盤250的另一非限制的具體實例，該工具夾盤可在不更換操作 人員的情況下由均勻轉矩致動。在該具體實例中，將離合器機構設置在外部套管和動力傳動器殼體之間。A.實例的結構參考圖10，工具夾盤250可包括夾盤體220。夾盤體220的后端被固定地安裝在 動力傳動器的心軸285上。夾盤體220的前端具有可滑動支撐多個夾盤爪202的通道。夾 盤爪202可呈傾斜狀，使夾盤爪202各自的前端朝向夾盤體220的軸線210匯聚。各夾盤 爪202具有徑向朝外的端面螺紋203。夾盤爪202可通過徑向朝外的端面螺紋203與螺母 216的徑向朝內的端面螺紋218相互作用而被致動(即，被推進和/或回縮)。如前面的具 體實例所述，本發(fā)明可配備有可通過工具夾盤部件之間的相對轉動被張開和收攏的多種夾 盤爪類型(除所示出的“帶螺紋的”夾盤爪外)。夾盤體220可支撐內套管230和外套管240。內套管230和外套管240可耦合在 一起，使得外套管240可相對于內套管230軸向運動并可轉動地固定到內套管230上。僅 為了示例，而不是對本發(fā)明該具體實例的限制，內套管230可包括被設置在外套管240上的 協(xié)同作用的特征部分249接收的縱向齒條231。在內套管和外套管之間也可配備本領域公 知的多種不同的耦合部分?？蓪忍坠?30支撐成使其軸向固定到夾盤體220且可相對于夾盤體220轉動。 內套管230可固定地帶有螺母216。在螺母216和夾盤體220之間可設置軸承207，以便于 螺母216和夾盤體220之間的相對轉動?？蓪⑼馓坠?40支撐成使其能相對于夾盤體220 (因此也相對于內套管230)在軸 向朝前位置和軸向朝后位置之間進行軸向運動。在圖10中示出了帶有處于軸向朝前位置 的外套管240的工具夾盤250。壓縮彈簧225被被捕獲于內套管230和外套管240之間。 壓縮彈簧225可對外套管240施加影響，使之抵達軸向朝前的位置。如將在下面更詳細地描述的那樣，可將離合器機構(包括兩個協(xié)同作用的離合器 部分242，292)設置在外套管240和傳動器的殼體290之間。離合器機構可轉動地將外套 管240和殼體290鎖定在一起直到達到給定的轉矩閾值。一旦達到給定的轉矩閾值，可使 離合器機構讓開(或滑脫)，以限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。外套管240的后端可支撐擋環(huán)(latch ring) 260。擋環(huán)260可具有帶有面向軸向 朝后方向的凸輪表面262和面向軸向朝前方向的止動表面263的遠端。凸輪表面262可相 對于軸線210傾斜，而止動表面263可垂直于軸210。擋環(huán)260也可包括離合器部分242。殼體290支撐可與外套管240的離合器部分242相互作用的離合器部分292。離 合器部分292可轉動地固定到殼體290上且可沿徑向相對于殼體290轉動。為此，殼體290 可包括內部可滑動地設有離合器部分292的窩穴291。離合器部分292可被彈簧機構275 沿徑向朝外偏置。圖10所示的彈簧機構275可以是板簧，當然，本發(fā)明不限于此。例如，彈 簧機構可配備成波片、盤簧、彈性件、或一些其他常用的彈簧機構形式。在該具體實例中，簡要地參考圖13，可將外套管240、協(xié)同作用的特征部分249、及 擋環(huán)260設置為單獨的和不同的元件，這可有利于工具夾盤250的組裝。當然，鑒于外套管 240、所述協(xié)同作用的特征部分249、及擋環(huán)260也可為整體的一件式結構，本發(fā)明此具體實 例不限于此。與此類似，也可將螺母216、內套管230、及齒條231設置為單獨的和不同的元 件，這可有利于工具夾盤250的組裝。鑒于螺母216、內套管230、及齒條231也可為整體的 一件式結構，本發(fā)明此具體實例并不限于此。
在本具體實例中，可在殼體290上安裝兩個離合器部分292。但是，可以理解的是， 本發(fā)明此具體實例并不限于任何指定數(shù)量的離合器部分292。例如，可配備單一的離合器 部分292 (或多于兩個的離合器部分292)。此外，可設置單一的彈簧機構275以使所有離 合器部分292沿徑向朝外的方向偏置。當然，可以想到的是，可配備附加彈簧機構275。例 如，可為每個離合器部分292提供單獨的彈簧機構275。B.實例的離合器機構通過參考附圖11，12，14和15可使離合器機構的結構和作用更加顯而易見，這些 附圖示出了可配備于圖10所示的工具夾盤250中的離合器部分的非限制的實例。在圖11， 12，14和15中，所示出的外套管處于軸向朝后的位置，使離合器部分可操作地嚙合。在這種 條件下，一個離合器部分292可位于另一離合器部分242的徑向朝內的位置。這些離合器 部分的工作面面向垂直于工具夾盤250的軸線210的方向。B(l).圖11和12所示實例的離合器機構如圖11和12所示，外套管240’的離合器部分可以是設置在擋環(huán)260’上的具有 隆起特征的部分242’的形式。具有隆起特征的部分242’可包括兩個斜坡236’，237’。安 裝在殼體290’內的離合器部分可呈止動爪292’的形式。在夾盤致動過程中，工具夾盤250未完全張開或收攏時(例如，當夾盤爪仍然張開 或收攏時)，具有隆起特征的部分242’可貼靠止動爪292’，使后套管240’和殼體290’可 轉動地鎖定在一起。當工具夾盤完全收攏或完全張開時(帶有或沒有插入的附件)，由具 有隆起特征的部分242’施加到止動爪292’的轉動力增加。這里，轉動力可增加到止動爪 292’沿徑向朝內的方向(并伸進窩穴291’內)抵消壓縮彈簧機構275’的影響而可被驅動 的閾值，使具有隆起特征的部分242’橫向滑動并滑過止動爪292’。在這種情況下，離合器 機構可讓開(或滑脫)，借此限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。沿徑向朝內的方向驅動止動爪292’所需的轉動力的大小可受例如彈簧機構275’ 的強度以及具有隆起特征的部分242’的工作面相對于徑向參考線R的傾斜(或歪斜)程 度的影響。工作面和徑向參考線R之間的角度越小，用來使離合器機構滑脫所需的轉動力 越大。如圖11所示，斜坡236’的工作面的傾斜程度(相對于徑向參考線R)大于斜坡 237’的工作面的傾斜程度。在這種情況下，沿第一方向(即，當止動爪292’通過斜坡236’ 的工作面沿徑向朝內的方向被驅動時)引起離合器機構滑脫的轉動力(或閾值轉矩)小于 沿第二方向(即，當止動爪292’通過斜坡237’的工作面沿徑向朝內方向被驅動時)引起 離合器機構滑脫的轉動力(或閾值轉矩)。實現(xiàn)這種閾值轉矩的差可使夾盤上緊過程給定 的轉矩閾值小于夾盤松開過程的給定閾值。在本具體實例中，且參考圖12，擋環(huán)260’的止動表面263’可沿軸向朝前的方向壓 靠于止動爪292’的軸向后端。在止動表面263’和止動爪292’之間的相互作用可以不提 供能夠引起止動爪292’抵消彈簧機構275’的影響沿徑向朝內的方向的運動的凸輪動作。 在這種情況下，止動爪292’可將外套管240’保持于軸向朝后的位置上(并抵消壓縮彈簧 225的影響)。后套管240’可被軸向地保持這種方式直到具有隆起特征的部分242’橫向滑 過止動爪292’，借此，可沿徑向朝內的方向驅動止動爪292’并使止動爪進入窩穴291’內。B(2).圖14和15所示實例的離合器機構
如圖14和15所示，外套管240”的離合器部分可以呈設置于擋環(huán)260”上的具有 隆起特征的部分242”的形式。具有隆起特征的部分242”可包括兩個斜坡236”，237”。安 裝在殼體內的離合器部分可以為止動爪292”的形式。止動爪292”可為球形形狀。在夾盤致動過程中，當工具夾盤250未完全張開或收攏時，具有隆起特征的部分 242”可貼靠止動爪292”，使后套管240”和殼體可轉動地鎖定在一起。當工具夾盤完全收 攏或完全張開時，由具有隆起特征的部分242”施加到止動爪292”上的轉動力增加。這里， 轉動力可增加到止動爪292”沿徑向朝內的方向抵消彈簧機構275”的影響而被驅動的閾 值，使具有隆起特征的部分242”可橫向滑動并滑過止動爪292”。在這種情況下，離合器機 構可讓開(或滑脫)，借此限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。如圖14所示，斜坡236”的工作面的傾斜程度(相對于徑向參考線R)大于斜坡 237”的工作面的傾斜程度。在這種情況下，引起離合器機構沿第一方向(即，當止動爪292” 通過斜坡236”的工作面沿徑向朝內的方向被驅動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)小于 引起離合器機構沿第二方向(即，當止動爪292”通過斜坡237”的工作面沿徑向朝內方向 被驅動時)滑脫的轉動力(或閾值轉矩)。實現(xiàn)這種閾值轉矩差可使卡盤上緊過程的給定 轉矩閾值小于夾盤松開過程的給定閾值。在該具體實例中，且參考圖15，擋環(huán)260”的止動表面263”與具有隆起特征的部 分242”的斜坡236”，237”接觸。例如，擋環(huán)260”可設有限定斜坡236”，237”和止動表面 263”的凹槽。這里，凹槽的徑向朝內面對的壁限定出斜坡236”，237”，而凹槽的軸向朝前面 對的壁限定出止動表面263”。在圖15中，凹槽延伸進圖紙的平面。止動表面263”可沿軸向朝前方向壓靠止動爪292”的軸向后端。止動表面263” 和止動爪292”之間的相互作用可以不提供能引起止動爪292”沿徑向朝內方向抵消彈簧機 構275”的影響的運動的凸輪動作。在這種情況下，止動爪292”可將外套管240”保持在軸 向朝后的位置上(并抵消壓縮彈簧225的影響)。后套管240”可以這種方式沿軸向保持直 到具有隆起特征的部分242”橫向滑動并滑過止動爪292”，借此沿徑向朝內方向驅動止動 爪 292”。C.實例的運轉情況工具夾盤250可根據(jù)外套管240的軸向位置而進行不同的運轉。當外套管240處 于軸向朝前位置時，如圖10所示，動力傳動器可以正常工作模式運轉。此時，由于離合器部 分242，292可以脫開(即，離合器機構不起作用)，外套管240可相對于殼體290轉動。當傳動器動力消耗增加時，心軸285可轉動地驅動夾盤體220，夾盤體則依次可轉 動地驅動夾盤爪202。夾盤爪202可與螺母216、內套管230、以及外套管240 —起轉動。因 此，整個工具夾盤250可作為單一的單元一起轉動。為了實現(xiàn)夾盤致動模式，操作人員可將外套管240推到軸向朝后的位置并施加足 夠的力來壓縮彈簧225。當外套管240沿軸向朝后的方向(相對于內套管230、夾盤體220、 及殼體290)運動時，擋環(huán)260的凸輪表面262滑過離合器部分292，借此沿徑向朝內方向抵 消彈簧機構275的影響驅動離合器部分292。最終，擋環(huán)260的止動表面263沿軸向朝后的 方向運動超過離合器部分292。此時，彈簧機構275可沿徑向朝外的方向驅動離合器部分 292并與離合器部分242嚙合(例如，如圖12或圖15所示)。當離合器部分292，242嚙合時，操作人員可松開外套管240。外套管240可通過離合器部分292貼靠擋環(huán)260的止動表面263而被保持在軸向朝后的位置上。在這種情況 下，外套管240和殼體290可通過離合器部分242，292之間的嚙合和相互作用(即，離合器 機構起作用)被可轉動地鎖定在一起直到達到給定的轉矩閾值。當傳動器動力消耗增加時，心軸285可轉動地驅動夾盤體220，而夾盤體可與夾盤 爪202 —起轉動。夾盤體220 (因此也包括夾盤爪202)可相對于螺母216和內套管230轉 動。這是因為內套管230保持可轉動地與外套管240鎖定(通過齒條231和協(xié)同作用的特 征部分249)，且內套管依次保持可轉動地與殼體90鎖定(通過離合器機構)。在螺母216 和夾盤體220 (因此也包括夾盤爪202)之間的相對轉動可驅動夾盤爪202張開或收攏(取 決于心軸285的轉動方向)。當工具夾盤250到達完全張開或收攏位置時，螺母216可被上緊到夾盤爪202上。 此時，增加的轉動力從夾盤體220 (以及夾盤爪202)通過螺母216和內套管230被傳遞到 離合器部分242。轉動力可增加到離合器機構可讓開(或滑脫)的閾值。在這種情況下，離 合器機構可限制夾盤致動過程中所施加的轉矩。傳動器沿相反的轉動方向動力消耗增加可分別上緊或松開工具夾盤250。因此，如 前面的具體實例所述，用于夾盤上緊過程的給定轉矩閾值小于用于夾盤松開過程的給定轉 矩閾值。當離合器機構滑脫時，外套管240 (因此還有擋環(huán)260)可相對于殼體290轉動。在 這種相對轉動的過程中，離合器部分292可沿徑向朝內方向被驅動(通過離合器部分242)。 離合器部分292可與止動表面263分離，致使彈簧225將外套管240返回到向前的軸向位 置。這可向操作人員給出聲音和/或視覺指示來表示夾盤致動過程完成。圖16示出了適合作為用于控制電動鉆驅動電機的使用者界面的離合器環(huán)機構， 以便附件保持/脫離。下面將進一步詳細描述的離合器環(huán)機構可應用于具有圖1到15所 示和所描述的離合器機構的工具夾盤的任一實例中。參考圖16，使用者進行操縱時可利用 電鉆傳動器400上的離合器環(huán)410，以便嚙合或脫開鉆具電機而提供鉆頭保持。出于解釋說 明的目的，下文將描述下述模式上緊模式，鉆進模式和附件釋放模式。盡管對本具體實例 沒有限制，但在該實例中附件可以是鉆頭。在上緊模式中，使用者的手指離開扳柄420，使用者可后移離合器環(huán)410 (例如，離 合器環(huán)可為彈簧加載的)，致使嚙合機械聯(lián)動部分430 (如圖16所示的作為隨工具縱向運 行的軸，雖然這只是機械聯(lián)動部分430的一個實例)。當離合器環(huán)410后移時(由箭頭437 表示)，機械聯(lián)動部分430向后運動貼靠彈簧435，從而防止工具夾盤440轉動。例如，機械 聯(lián)動部分430通過離合器機構在開關接觸之前使套管(例如上面所示出的外套管40，140， 240等中的任何一個)機械地觸及于工具的主體上。機械聯(lián)動部分430也可適用于繞過扳 柄420，因而可鎖定扳柄420 (為清楚起見未示出)。當離合器環(huán)410被完全后移時(下壓 時)，機械聯(lián)動部分430使工具的開關450上的觸點445閉合，以啟動工具電機，將鉆頭上緊 于夾盤440的爪442內。在一實例中，為了提供音響反饋以表示離合器機構(未示出，但可以是1-15所示 的離合器機構中的任一種)處于期望的工作狀態(tài)，如本領域所公知的那樣，在上緊鉆頭所 經(jīng)過的時間段內(一般是幾秒鐘)，工具400中可發(fā)出嚙合響音。一旦鉆頭被上緊，使用者 可松開離合器環(huán)410，使得離合器環(huán)410返回到中間位置。離合器環(huán)處于中間位置時(鉆進模式)，可根據(jù)需要調節(jié)夾盤440上的轉矩并壓下扳柄420以便在鉆進模式中的鉆傳動器 400進行常規(guī)的助力操作(power operations)。在鉆頭釋放模式中，使用者向前朝夾盤440推動或使離合器環(huán)410滑動，致使扳柄 420鎖定。聯(lián)動部分430可沿方向439伸展，以閉合工具開關450上的第二觸點447而使電 機反轉，張開爪442來釋放鉆頭。在鉆頭脫出過程中不需要扳柄420動作。離合器環(huán)410的推/拉動作是直觀的，因而便于使用和判斷。因為在整個鎖定或解 鎖鉆頭的過程可防止夾盤440轉動，在轉動過程中不需要抓緊夾盤440，因此為使用者提供 了附加的舒適性。由于使用者的一只手放在工具把手460上而另一只手操縱離合器環(huán)410， 在不需要緊握轉動的離合器環(huán)410的情況下可保持鉆頭，因此可改善鉆頭在夾盤440的爪 442中的固定。IV.圖17A-17B所示的具體實例圖17A和17B示出了工具夾盤350又一非限制的具體實例，其具有可在不更換操 作人員的情況下由均勻轉矩致動的離合器機構。在該具體實例中，夾盤套管不進行軸向運 動，而離合器機構沿軸向運動以便與軸向固定的套管340嚙合。這樣一來，圖17A和17B 示出了可在夾盤體320上具有恒定上緊的離合器機構的又一實例，借此可防止由夾盤套管 340和工件之間的接觸引起的夾盤抓302不經(jīng)意地松開。在如圖1-15所示的前述的具體實例中，內套管和/或外套管之一軸向運動，以便 嚙合使套管觸及(ground)工具殼體上的離合器機構，致使夾盤爪松開或上緊。然后離合器 機構在給定的轉矩設定值(given torque setting)下釋放套管。在某些應用中，使用者可 使夾盤體與工件接觸致使套管運動，從而引起夾盤體不經(jīng)意地與離合器機構嚙合。但是，如 在圖17A和17B中所示出的那樣，套管不作軸向運動，而離合器機構軸向朝前運動以與固定 的套管嚙合，結果可防止夾盤爪的不經(jīng)意地松開或上緊。圖17A示出了脫開時帶離合器機構(由離合器部分342和協(xié)同作用的離合器部分 392構成)的工具夾盤350。在圖17A中，工具夾盤350可包括夾盤體320。夾盤體320的 后端被固定地安裝在動力傳動器的心軸385上。夾盤體320的前端具有可滑動地支撐多個 夾盤爪302的通道。夾盤爪302可傾斜，因此各夾盤爪302的前端朝夾盤體320的軸線310 匯聚。夾盤爪302分別具有徑向朝外的端面螺紋303。夾盤爪302可通過徑向朝外的端面 螺紋303與螺母316的徑向朝內的端面螺紋318的相互作用被致動(即，被推進和/或縮 退)。如前面的具體實例所述，本發(fā)明可利用通過工具夾盤部件之間的相對轉動張開和收攏 的多種夾盤爪類型(除了所示出的“螺紋式的”夾盤爪外)來實施。與前述具體實例不同的是，夾盤體320只支撐單一的外套管340，而外套管保持固 定到夾盤體320上但不沿軸向滑動。套管340可固定地帶有螺母316。螺母316和夾盤體 320之間設有軸承307以有利于螺母316和夾盤體320之間的相對轉動。圖17B示出了嚙合位置的離合器機構。參考圖17A和17B兩者，離合器機構可包 括與協(xié)同作用的離合器部分392接口連接的可被稱為擋爪392的離合器部分342。與前述 的具體實例不同，如圖17B所示，可利用齒條341將離合器機構殼體395楔嵌(keyed to) 到工具殼體390的前面，使離合器機構的擋爪392軸向運動，以便與擋環(huán)360嚙合，同時防 止離合器機構殼體395相對于工具殼體390轉動。此外，如參考圖17A和17B兩者所示，當擋爪392逆著偏置彈簧325軸向朝前運動而與夾盤體320嚙合時，如圖17A所示，擋爪392逆著爪彈簧375徑向朝內地推進到離合器 機構殼體395內。當離合器機構殼體395繼續(xù)軸向地向夾盤體320運動時，擋爪392被徑向 朝外彈出以與擋環(huán)360中的凹陷部分或窩穴391嵌合。然后在需要松開/上緊夾盤爪302 時工具電機前/后運轉。在給定轉矩的情況下，擋爪392可滑出擋環(huán)窩穴391，而偏置彈簧 325使離合器機構殼體395返回到脫開位置。如本領域技術人員所公知的那樣，可通過使按 鈕滑動或轉動帶有凸輪表面的套管、或其他使用者期望的手段致動離合器機構。工具殼體390上的齒條341和離合器機構殼體395上的齒條(未示出)之間可具 有期望的間隙，以使離合器機構殼體395相對于工具殼體390進行有限的轉動。這有利于確 保在不需要轉動夾盤體320或套管340的情況下?lián)踝?92和擋環(huán)窩穴391的理想的嚙合。于是，本離合器機構實例在工具夾盤350中可提供簡單而直觀的操作，并向工具 夾盤350提供比使用者使用握緊夾盤套管的同時啟動電機的傳統(tǒng)方法所施加的轉矩改進 的上緊和松開轉矩。因此，圖17A和17B所示的具體實例可適用于應用恒定的上緊轉矩，以 防止夾盤爪302被過度上緊。另外，在不需要完全重新設計工具傳動部分的情況下可將本 具體實例應用到現(xiàn)有的工具上。圖18A和18B示出了用于本發(fā)明一具體實例的工具夾盤的鎖閉機構。可將要描述 的鎖閉機構應用于圖1-15及圖17A-17B中所描述的包括被構成為用于滑動和/或軸向運 動的夾盤套管的上述具體實例中的任何一個。圖18A示出了實例的“夾盤致動模式”中的 工具夾盤550，圖18B示出了被鎖定于“鉆進/攻絲模式”中的工具夾盤550。為清楚起見， 省略了圖1-15，圖17A和/或圖17B的任一幅圖中詳細示出的夾盤機構的幾個特征。參考圖18A，所示的工具夾盤550具有聯(lián)接到心軸585的夾盤體520。例如，前套 管530’的離合器部分可以是具有隆起特征的部分532的形式，而后套管540的離合器部分 可以是止動爪542的形式。在夾盤致動過程中，當工具夾盤550未完全張開或收攏時，具有 隆起特征的部分532可貼靠止動爪542，使前套管530和后套管540可轉動地鎖定在一起。 當工具夾盤完全收攏或完全張開時，由具有隆起特征的部分532’施加到止動爪542的轉動 力可增加到止動爪542沿徑向朝外方向(引起后套管540彈性變形)被驅動的閾值，使具 有隆起特征的部分532在止動爪542下方滑動并經(jīng)過止動爪542。于是，一旦工具夾盤550被上緊，套管530的離合器部分532脫開套管540的離合 器部分542和套管530，并因壓縮彈簧525而被向前推進。但是，由于夾盤體520的后端包括 凹陷部分522，這些凹陷部分522接收具有隆起特征的部分532的向前的止動爪部分532’， 而與止動爪部分532’嚙合，以防止套管530和夾盤體520之間相對運動。如果需要的話， 凹陷部分522內部的表面以及止動爪部分532’上的表面可具有齒狀輪廓以便于嚙合。據(jù) 此，這種鎖定方式實例可以相當簡單的設計自動鎖定夾盤550。雖然示出的凹陷部分522和止動爪部分532’的相應的形狀通常為矩形，顯然，對 本領域技術人員來說，凹陷部分和止動爪部分可以呈不同形狀，以便作為鎖定機構來促進 連接式嚙合。圖19示出了在本發(fā)明一具體實例的工具夾盤上用于恒定上緊的彈簧加載的致動 器。參考圖19，其示出了彈簧加載的致動器600的示例部分，該致動器適用于包含上文所示 的工具夾盤(50，150，250，350等)實例中的任何一個的部件。例如，軸向彈簧加載致動器600可操縱工具電機以松開或上緊工具夾盤的夾盤爪(即，爪2，102，202，302等)。致動器600可被機械式地連接到將電機電連接到電池或電源 線的向前_停止_后退滑動開關610。致動器600也可通過上述任何一種離合器機構實例 機械式地連接到“上緊”套管，例如圖19中所示的外套管640的一部分。為了松開夾盤爪，致動器600被向前朝如鉆頭之類的工具附件推動(以615表 示)。首先致動器600與離合器機構(未示出)嚙合并使套管640觸及工具殼體(例如，如 圖1所示的殼體90，圖17A所示的殼體390，等)。然后，致動器600的連續(xù)的向前運動將滑 動開關610運動到后退位置，使電機動力消耗增加，以便為爪張開提供動力。為了上緊夾盤爪，致動器可被遠離鉆頭拉回(參見箭頭625)。致動器600再一次 與離合器機構嚙合并使套管640觸及工具殼體90。致動器的連續(xù)向后運動使滑動開關610 運動到向前的位置，接通電機電源以上緊爪。顯然，本領域技術人員可將致動器600構成為 向前推動致動器600而上緊夾盤爪，往回拉致動器600而松開爪。此外，如在前述的具體實 例中所描述的那樣，離合器機構可轉動地將內套管和外套管鎖定在一起直到達到給定轉矩 閾值為止，據(jù)此，離合器機構可讓開(或滑脫)，以防止在夾盤上緊機構上施加過度的轉矩。 也可將離合器機構構成為能夠保證用來上緊爪的可用轉矩小于用來松開爪的可用轉矩。雖然圖19所示的致動器600可通過滑動按鈕601來實施，對于本領域技術人員來 說，也可將軸環(huán)、開關或其他相同類型的機構用于致動器600。據(jù)此，使用彈簧加載的致動器600可提供簡單而直觀的操作，并能向工具夾盤提 供比使用者使用傳統(tǒng)的握緊無鑰匙夾盤套管的同時啟動電機的方法更大的上緊和松開轉 矩。本工具夾盤可適用于恒定的上緊轉矩，且可被構成為可防止夾盤爪過度上緊。此外， 不需要完全重新設計動力工具傳動裝置就可將圖19所示的致動器應用于現(xiàn)有的工具設計 上。上面描述了幾個離合器機構實例。但是，本發(fā)明的具體實例不限于所披露的離合 器機構實例的具體細節(jié)。顯然，對于本領域技術人員來說，可對離合器機構作出多種變換和 改型。例如，可使協(xié)同作用的離合器部分的相應位置相反。例如，相對于圖2-4中的一或 多幅附圖所示的離合器機構，設置在前套管上的離合器部分可用設置在后套管上的離合器 部分代替，而設在后套管上的離合器部分可用設在前套管上的離合器部分代替。類似的是， 相對于圖7-9，11，12，14和15中的一或多幅附圖所示的離合器機構，設在后套管(或外套 管)上的離合器部分可用設在殼體上的離合器部分代替，而設在殼體上的離合器部分可用 設在后套管(或外套管)上的離合器部分來代替。另外，離合器部分不限于圖2-4，7-9，11，12，14和15中的一或多幅附圖所示的幾 何形狀。就此而言，可采用許多和可選的形狀。例如，離合器部分可具有對稱的形狀或非對 稱形狀。離合器部分的工作面可為平面和/或曲面。協(xié)同作用的離合器部分可具有互補輪 廓或不同輪廓的工作面。再者，本發(fā)明的具體實例不限于指定數(shù)量的離合器部分元件。例如，離合器部分可 包括一或多個止動爪、臂、具有隆起特征的部分等。當離合器部分包括多于一個離合器部分 元件時，理想的是圍繞工具夾盤的軸線均勻地間隔離合器部分元件，當然，本發(fā)明的具體實 例對此沒有限制。同時，一個離合器部分的離合器部分元件的數(shù)量可以等于或不等于協(xié)同 作用的離合器部分的離合器部分元件的數(shù)量。
權利要求
一種工具夾盤，包括限定縱向軸線的夾盤體；及套管，其被安裝在所述夾盤體上，從而使得所述套管可相對于所述夾盤體旋轉并且相對于所述夾盤體被軸向固定到位；以及離合件，其設置在套管上，所述離合件具有工作表面，該表面可選擇地與一配合的離合件摩擦配合，所述工作表面所面向的方向垂直于所述縱向軸線。
2.如權利要求1所述的工具夾盤，還包括 固定于所述套管的螺母；以及結合于所述螺母的多個爪螺母。
3.如權利要求1所述的工具夾盤，還包括彈簧，其將所述配合的離合件偏置遠離設置在所述套管上的離合件。
4.如權利要求1所述的工具夾盤，其中所述配合的離合件被安裝在一動力傳動器殼體 上，從而使得所述配合的離合件可旋轉地固定到所述動力傳動器殼體并且相對于所述動力 傳動器殼體能夠軸向移動。
5.如權利要求1所述的工具夾盤，其中所述離合件具有斜面輪廓，用來在垂直于所述 縱向軸線的方向上驅動所述配合的離合件。
6.一種動力傳動器，其包括 殼體；工具夾盤，其安裝用于相對于所述殼體旋轉，所述工具夾盤包括限定縱向軸線的夾盤體；套管，其被安裝在所述夾盤體上，從而使得所述套管可相對于所述夾盤體旋轉并且相 對于所述夾盤體被軸向固定到位；以及 離合件，其設置在套管上；以及一配合的離合件，其設置在所述殼體上，用于相對于所述殼體在第一軸向位置和第二 軸向位置之間運動，其中在第一位置所述套管隨著所述離合件旋轉，在第二位置所述配合 的離合件與設置在套管上的所述離合件配合，以及其中所述離合件具有斜面輪廓，用來在垂直于所述縱向軸線的方向上驅動所述配合的 離合件。
7.如權利要求6所述的動力傳動器，其中所述套管被軸向定位在所述配合的離合件的 前面。
8.如權利要求6所述的動力傳動器，還包括 一彈簧，其朝向第一軸向位置偏置所述配合的離合件。
9.如權利要求8所述的動力傳動器，其中所述彈簧處于所述夾盤體和所述配合的離合 件之間。
10.如權利要求6所述的動力傳動器，其中所述配合的離合件是安裝在離合機構殼體 中的卡爪，所述卡爪在徑向向外方向上被彈性偏置。
11.一種動力傳動器，其包括 殼體；設置在殼體并且連接到動力開關的連桿；以及設置在殼體上的工具夾盤，所述工具夾盤具有夾盤體；以及安裝在所述夾盤體和所述殼體其中之一上的套管，所述套管支持一離合件，所述套管 相對于所述殼體在第一軸向位置和第二軸向位置之間移動，其中在第一位置所述離合件結 合所述配合的離合件并且所述套管移動所述連桿從而致動所述動力開關，以及在第二位置 所述離合件與所述配合的離合件脫開結合。
12.如權利要求11所述的動力傳動器，其中所述連桿在所述套管和所述動力開關之間 提供機械連接。
全文摘要
一種工具夾盤，包括限定縱向軸線的夾盤體；及套管，其被安裝在所述夾盤體上，從而使得所述套管可相對于所述夾盤體旋轉并且相對于所述夾盤體被軸向固定到位；以及離合件，其設置在套管上，所述離合件具有工作表面，該表面可選擇地與一配合的離合件摩擦配合，所述工作表面所面向的方向垂直于所述縱向軸線。
文檔編號B23B31/10GK101850429SQ201010163838
公開日2010年10月6日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權日2005年4月18日
發(fā)明者丹尼爾·普齊奧, 小理查德·C·尼克爾斯, 約翰·E·巴克 申請人:布萊克和戴克公司