TW202423630A - 傳動機構 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種傳動機構，其具有傳動軸、套筒、複數個導引件、衝擊塊及輸出軸。套筒套設於傳動軸上且具有用於容納導引件之複數個導槽。衝擊塊套設於套筒外部。部分導引件相對於傳動軸無線性相對運動；另一部分之導引件相對於衝擊塊無線性相對運動。藉由套筒之導槽設計，輸入傳動軸之扭力轉換為衝擊塊施加於輸出軸之衝擊扭力。

Description

傳動機構

本揭露實質上係關於一種傳動機構，尤其係關於可應用於衝擊扳手(impact wrench)之傳動機構。

衝擊起子為一種提供高扭力輸出的工具。常見之衝擊起子具有可驅動的傳動軸、衝擊塊、輸出軸、滾珠及彈性件。傳動軸及衝擊塊上皆具有導槽。衝擊塊套設於傳動軸上，且滾珠位於導槽內。彈性件提供傳動軸及衝擊塊之間之張力。透過傳動軸及衝擊塊之導槽之形狀設計，藉由滾珠在導槽內之移動使旋轉之傳動軸帶動衝擊塊在軸向方向移動並同時轉動。衝擊塊與輸出軸抵靠之表面具有複數個凸塊，使得當旋轉之衝擊塊到一臨界點時自動向後退而變成以凸塊之表面抵靠輸出軸，此時彈性件被壓縮並儲存一更大的張力。當衝擊塊繼續旋轉使得輸出軸抵靠之表面超過凸塊之表面時，彈性件儲存之張力瞬間施加於衝擊塊使其具有向前衝量。此時該衝量將因滾珠在導槽中之運動限制而轉換為施加於衝擊塊之一瞬間扭力，進一步使得衝擊塊之凸起在圓周方向上衝擊輸出軸，使輸出軸產生一瞬間扭力而達到將螺絲鎖入扭緊或旋出放鬆之目的。

然而，在傳動軸及衝擊塊上形成導槽需要精密之加工技術，不僅增加製造工時，亦導致成本大幅增加。此外，由於導槽係位於傳動軸及衝擊塊上，其每一者僅可能有一種導槽之形狀設計，無法輕易變化以滿足不同使用需求。

在一些實施例當中，本揭露提供一種傳動機構，其包括一傳動軸、一套筒、一衝擊塊、一第一導引件、一第二導引件。套筒套設於該傳動軸且具有一第一導槽及一第二導槽。衝擊塊套設於該套筒。第一導引件可於該第一導槽中移動且經構形相對該傳動軸無線性運動。第二導引件可於該第二導槽中移動且經構形相對該衝擊塊無線性運動。藉由該第一導引件在該第一導槽之運動及該第二導引件在該第二導槽之運動，使該套筒可相對於該傳動軸及該衝擊塊在該軸向方向上運動。

在一些實施例當中，本揭露提供一種傳動機構，其包括一輸入機構、一套筒、一衝擊塊、一輸出機構、一彈性件。套筒套設於該輸入機構。衝擊塊套設於該套筒。彈性件經構形以相對於該輸入機構對該衝擊塊在該軸向方向上施加一張力。藉由一力-扭力轉換機制將施加於該衝擊塊之該張力轉換為施加於該輸出機構之一扭力。

上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其他技術特徵將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例作為修改或設計其他結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。

圖1繪示根據本揭露之一實施例之傳動機構1立體圖；圖2繪示圖1所示之傳動機構之側視圖及剖面圖；圖3繪示圖1所示之傳動機構之爆炸圖。在一些實施例中，圖4繪示根據本揭露之另一實施例之傳動機構立體圖；圖5繪示圖4所示之傳動機構之爆炸圖。

在一些實施例中，傳動機構1主要包括傳動軸11、套筒12、衝擊塊13(於圖1及圖4中以虛線繪製)、彈性件15、輸出軸14、複數個導引件16、滾動件17及環形墊圈18。

在一些實施例中，傳動軸11具有靠近使用者之近端111及遠離使用者之遠端112。在一些實施例中，傳動軸11在靠近近端111處具有環形凸出部113。在一些實施例中，套筒12自傳動軸11之一遠端112套設於傳動軸11上、衝擊塊13套設於套筒12之外周壁。在一些實施例中，衝擊塊13大致呈中空圓柱體且具有橫截面為U形的環形槽134，環形墊圈18及複數個滾動件17容納於環形槽134中。在一些實施例中，輸出軸14為一輸出機構，其一端具有一凹口，該凹口可套設於傳動軸11之遠端112之一部分，以抵靠傳動軸11之遠端112。在一些實施例中，輸出軸14抵靠套筒12之在縱向方向上之外側壁121。在一些實施例中，彈性件15套設於傳動軸11上。在一些實施例中，彈性件15之一端抵靠傳動軸11之一環形凸出部113且彈性件15之另一端抵靠衝擊塊13之環形墊圈18，當彈性件15被壓縮時，在傳動軸11與衝擊塊13間施加一張力。

如圖3所示，在一些實施例中，傳動軸11界定一軸向方向且具有供導引件16穿設之貫穿孔114，其在傳動軸11之直徑方向上貫穿傳動軸11。在一些實施例中，導引件16為一銷，其穿設於貫穿孔114且兩端自傳動軸11之外周壁凸出。

如圖5所示，在一些實施例中，傳動軸11之外周壁具有供導引件16設置之複數個凹陷114'。在一些實施例中，凹陷114'位於傳動軸11之外周壁之徑向相對側。在一些實施例中，導引件16為滾珠(例如:鋼珠)，其可部分地容納於傳動軸11之凹陷114'內且部分地自傳動軸11之外周壁凸出。

在一些實施例中，衝擊塊13之內周壁亦具有供導引件16設置之凹陷131。在一些實施例中，凹陷131在徑向方向上大致位於衝擊塊13之內周壁之相對側。在一些實施例中，導引件16為滾珠(例如:鋼珠)，其可部分地容納於衝擊塊13之凹陷131內且部分地自衝擊塊13之內周壁凸出。

在一些實施例中，環形墊圈18與衝擊塊13之環形槽134之間設置有複數個滾動件17(例如：滾珠)。在一些實施例中，複數個滾動件17較佳為28顆滾珠。參照圖2，衝擊塊13之環形槽134自衝擊塊13之一端之外表面在縱向方向上延伸一小於衝擊塊13之高度之距離，即，環形槽134不貫穿衝擊塊13。參照圖3及圖5，在一些實施例中，衝擊塊13之另一端之外表面形成一環形凹面132，環形凹面132之部分區域形成有縱向橫截面大致呈梯形之凸塊133。在一些實施例中，環形凹面132具有兩個徑向相對之凸塊133且凸塊133之外表面大致與衝擊塊13之外表面齊平。

在一些實施例中，彈性件15之張力經由環形墊圈18及滾動件17傳遞至衝擊塊13。滾動件17之設置可使旋轉之衝擊塊13與環形墊圈18之摩擦降至最低。

在一些實施例中，套筒12呈一中空圓柱形且具有供導引件16在其中移動之複數個導槽122。參照圖3及圖5，在一些實施例中，導槽122貫穿套筒12。在一些實施例中，靠近傳動軸11之遠端112之導槽122不貫穿套筒12。在一些實施例中，不貫穿套筒12之導槽122係形成於套筒12之外周壁。在一些實施例中，套筒12之較靠近傳動軸11之近端111之導槽貫穿套筒12、較靠近傳動軸11之遠端112之導槽不貫穿套筒12。在一些實施例中，套筒12在縱向方向之一側或一端具有一對(兩個)導槽122且在另一側或另一端亦具有一對(兩個)導槽122，且各對導槽122中之兩個導槽122位於套筒12之徑向相對側。在一些實施例中，兩對導槽122可同時貫穿套筒12。在一些實施例中，較靠近傳動軸11之遠端112之兩個導槽122自套筒之外周壁形成但不貫穿套筒。在一些實施例中，導槽122之每一者大致呈V字形。在一些實施例中，兩對導槽122之其中一對導槽122與另一對導槽122之形狀呈顛倒配置，即，靠近傳動軸11之近端111之導槽122呈V字形，靠近傳動軸11之遠端112之導槽呈倒V字形。在一些實施例中，每一個導槽122在縱向方向上最近端及最遠端之距離為d。參照圖6，在一些實施例中，V字形導槽122在縱向方向上之最近端及最遠端具有一特定距離，使得導引件16由導槽122之V字形最底端移動至最頂端之過程中，導引件16在縱向方向(即軸向方向)上移動一距離d。

參照圖5，在一些實施例中，導引件16為一滾珠且部分容置於傳動軸11之外周壁之凹陷114'中、部分凸出傳動軸11之外周壁。導引件16之凸出傳動軸11之外周壁之部分可於套筒12之導槽122中移動。在一些實施例中，位於傳動軸11之外周壁之凹陷114'中之導引件16受凹陷114'之拘束因此相對於傳動軸11無線性運動，且因此可將施加於傳動軸11之力或扭力透過導引件16傳遞至套筒12或反之。

參照圖1及圖3，在一些實施例中，當傳動軸11具有貫穿孔114時，導引件16為一銷且設置於貫穿孔114內且銷之兩端自傳動軸11之外周壁向外凸出，銷之凸出部分可於套筒12之導槽中移動，但銷相對於傳動軸11無線性運動。利用銷作為導引件16可增加導引件16與傳動軸11之間之結構強度，確保施加於傳動軸11之較大之力或扭力可有效地透過銷傳遞至套筒12。

參照圖3及圖5，在一些實施例中，導引件16為一滾珠且部分容置於衝擊塊13之內周壁之凹陷131中，且導引件16之凸出衝擊塊13之內周壁之部分可於套筒12之導槽中移動。在一些實施例中，位於衝擊塊13之內周壁之凹陷131中之導引件16受凹陷131之拘束因此相對於衝擊塊13無線性運動，且因此可將施加於衝擊塊13之力或扭力透過導引件16傳遞至套筒12或反之。

根據上述，傳動軸11與衝擊塊13之間之力及扭力之傳遞係利用套筒12及導引件16所達成。具體而言，由於設置於傳動軸11之導引件16相對於傳動軸11無線性運動，且設置於衝擊塊13之導引件16相對於衝擊塊13無線性運動，因此可藉由導引件16在套筒12之導槽122中之運動來控制傳動軸11及衝擊塊13之運動，並同時達成力及能量傳遞之目的。此外，參照圖6，藉由導槽122之形狀設計，可將輸入傳動軸11之扭力轉換為軸向力使套筒12及衝擊塊13前進或後退。

在一些實施例中，傳動機構1之傳動軸11為一輸入機構，其提供一輸入端且係由馬達提供動力而旋轉。在一實施例中，衝擊塊13大致呈中空圓柱形且在一端具有一環形凹面132。在一實施例中，輸出軸14抵靠衝擊塊13之環形凹面132。參照圖3及圖5，在一實施例中，輸出軸14與傳動軸11抵靠之端具有一大致呈長方體之凸塊141，凸塊141抵靠衝擊塊13之環形凹面132且其中間具有用於套設於傳動軸11之圓形凹口142。

參照圖6及7，圖中位於中間者展示傳動機構1完全延伸之狀態，此時導引件16處於兩對導槽122之軸向最遠位置。使用時，傳動機構1視作功時鎖固、鎖緊或鬆弛、解開之需要而順時針或逆時針旋轉，使得套筒12藉由導槽112及導引件16帶動衝擊塊13在軸向方向運動(後退或前進)。參照圖6及7之最上方之傳動機構1示意圖，當衝擊塊13朝向使用者後退之一瞬間，輸出軸14(仍在旋轉)之凸塊141會從衝擊塊13之環形凹面132移動至衝擊塊13之凸塊133上方，並在凸塊133上方移動。此時，退後之衝擊塊13壓縮彈性件15而使彈性件15在傳動軸11及衝擊塊13之間產生一張力，此張力將衝擊塊13往輸出軸14之方向推。此時輸出軸14相對於衝擊塊13持續旋轉。當衝擊塊13之凸塊133進一步旋轉超過與其抵靠之輸出軸14之凸塊141之外表面時，彈性件15之張力將衝擊塊13向前推，使輸出軸14之圖塊141回到衝擊塊13之環形凹面132。

以下詳述本揭露之力-扭力轉換機制。在上述過程中，傳動軸11透過設置於其上之導引件16將旋轉動能傳遞至套筒12。藉由套筒12之V形導槽122之設計以限制導引件16之運動軌跡，使套筒12在軸向方向上運動並同時旋轉。套筒12之運動進一步將動能傳遞至設置於衝擊塊13之導引件16，並使衝擊塊13在軸向方向移動並旋轉。當彈性件15之張力將衝擊塊13向前推使輸出軸14之凸塊141回到衝擊塊13之環形凹面132之一瞬間，與衝擊塊13對應之導引件16因套筒12之導槽形狀之設計可將衝擊塊13所受之軸向張力轉換為一扭力，進而使衝擊塊13之凸塊133之側面撞擊輸出軸14之凸塊141之側面而將扭力傳遞至輸出軸14。上述整個運動過程隨著傳動軸11持續旋轉反覆運行，使輸出軸14在作功時(例如旋入或旋出一螺絲)的過程中對螺絲重複施加衝擊扭力，進而達成省力之效果。

以下進一步描述本發明傳動機構1運作時，套筒12之導槽122與導引件16詳細之運動方式。參照圖6及圖7位於中間之傳動機構1示意圖，其為套筒12相對於傳動軸11完全延伸之示意圖。參照圖6及圖7位於中間及下方之傳動機構1示意圖，當傳動軸11順時針旋轉(以使用者之觀點)時會使靠近近端111之導引件16由V字形導槽之最低位置(即V字形中央)向導槽122右端靠近，使得套筒12旋轉並向使用者之方向後退距離d。此時，向後退之套筒12會使靠近遠端112之另一對倒V字形導槽中之導引件16同時向對應之導槽122右端靠近，進而使衝擊塊13向使用者方向後退一額外距離d。因此，在上述過程中，衝擊塊13在軸向方向上總共向使用者方向移動(後退)距離2d。

參照圖6及圖7之中間及上方之傳動機構1示意圖，類似地，當傳動軸11逆時針旋轉(以使用者之觀點)時會使導引件16由V字形導槽之最低位置(即V字形中央)向導槽122之左端靠近，使得套筒12旋轉並在軸向方向向使用者之方向後退距離d。此時，向後退之套筒12會使另一對倒V字形導槽122中之導引件16同時向對應之導槽122左端靠近，進而使衝擊塊13向使用者方向後退一額外距離d。因此，在上述過程中，衝擊塊13總共向使用者方向移動(後退)距離2d。

當衝擊塊13退後時，輸出軸14之凸塊141會從衝擊塊13之環形凹面132移動至凸塊133之外面表，並使彈性件15產生將衝擊塊13向輸出軸14方向推之張力。當衝擊塊13進一步旋轉使得凸塊133在圓周方向上旋轉超過輸出軸14之凸塊141時，彈性件15之張力將衝擊塊13向輸出軸14之方向推，使得衝擊塊13向前並使輸出軸14之凸塊141回到衝擊塊13之環形凹面132。當衝擊塊13被彈性件15之張力向前推動時，設置於其上之導引件16因導槽122形狀之設計使得衝擊塊13同時旋轉，因而將軸向方向之張力轉換成施加於衝擊塊13之扭力。旋轉中之衝擊塊13之凸塊133進一步撞擊輸出軸14之凸塊141而將扭力傳遞至輸出軸14。

相較於形成於傳動軸11之外周壁及衝擊塊13之內周壁之導槽，本發明之具有導槽122之套筒12可降低導引件16移動之阻力且可提升動能傳遞之效率(即，所使用工具之耗電量節省)。此外，因為本發明之導槽122係形成於套筒12上，可省去在傳動軸11之外周壁及衝擊塊13之內周壁上形成導槽之高精度工序。本發明亦可透過替換具有不同導槽122設計之套筒12而滿足不同使用需求。此外，本發明之套筒12可增加衝擊塊13撞擊輸出軸14之次數(頻率)，並且減少傳動機構1之運作行程。

如本文中所使用，術語「大約」、「實質上」、「基本」及「約」用以描述及考慮小的變化。當與事件或情形結合使用時，術語可指事件或情形明確發生之情況以及事件或情形極近似於發生之情況。

如本文所使用，除非上下文另外清楚地規定，否則單數術語「一(a/an)」及「該」可包括複數個指示物。在一些實施例之描述中，設置在另一組件「上」或「上方」之組件可涵蓋前一組件直接在後一組件上(例如，與之實體接觸)的情況，以及一或多個介入組件位於前一組件與後一組件之間的情況。

雖然已參考本揭露之特定實施例描述及說明本揭露，但此等描述及說明並不限制本揭露。熟習此項技術者可清楚地理解，在不脫離如由所附申請專利範圍所界定之本揭露之真實精神及範疇之情況下，可作出各種改變，且可在實施例內替代等效組件。圖式可能未必按比例繪製。由於製造程序中之變量等等，在本揭露中之工藝再現與實際設備之間可存在區別。可存在並未具體示出之本揭露之其他實施例。說明書及圖式應被視為說明性，而非限制性。可做出修改，以使具體情形、材料、物質組成、方法或程序適應於本揭露之目標、精神及範疇。所有此類修改意欲在此隨附之申請專利範圍之範疇內。雖然已參考以特定次序執行之特定操作來描述本文中所揭示之方法，但可理解，在不脫離本揭露之教示之情況下，可組合、再細分或重新定序此等操作以形成等效方法。因此，除非在本文中具體指示，否則操作之次序及分組並非對本揭露之限制。

1:傳動機構 11:傳動軸 111:近端 112:遠端 113:環形凸出部 114:貫穿孔 114':凹陷 12:套筒 121:外側壁 122:導槽 13:衝擊塊 131:凹陷 132:環形凹面 133:凸塊 134:環形槽 14:輸出軸 141:凸塊 142:圓形凹口 15:彈性件 16:導引件 17:滾動件 18:環形墊圈 d:距離

當結合附圖閱讀本揭露時，可根據以下實施方式較佳地理解本揭露之態樣。應注意，各種特徵可能未按比例繪製，且可能任意放大或縮小各種特徵之尺寸以清楚描述本揭露內容。

圖1繪示根據本揭露之一實施例之傳動機構之立體圖。

圖2繪示圖1所示之傳動機構之側視圖及剖面圖。

圖3繪示圖1所示之傳動機構之爆炸圖。

圖4繪示根據本揭露之另一實施例之傳動機構立體圖。

圖5繪示圖4所示之傳動機構之爆炸圖。

圖6繪示根據本揭露之一實施例之傳動機構不同旋轉位置之側面示意圖。

圖7繪示圖6所示之傳動機構之對應立體示意圖

在本揭露的圖式及實施方式中，相同或類似的元件以相同的元件符號來表示。

1:傳動機構

11:傳動軸

12:套筒

13:衝擊塊

14:輸出軸

15:彈性件

16:導引件

17:滾動件

18:環形墊圈

Claims (14)

1. 一種傳動機構，其包括： 一傳動軸，其界定一軸向方向； 一套筒，其套設於該傳動軸且具有一第一導槽及一第二導槽； 一衝擊塊，其套設於該套筒； 一第一導引件，其可於該第一導槽中移動且經構形相對該傳動軸無線性運動； 一第二導引件，其可於該第二導槽中移動且經構形相對該衝擊塊無線性運動；且 其中該第一導槽及該第二導槽經構形使得當該第一導引件在該第一導槽中運動且該第二導引件在該第二導槽中運動時，該套筒可相對於該傳動軸及該衝擊塊在該軸向方向上運動。
2. 如請求項1之傳動機構，其進一步具有： 一彈性件，其經構形以相對於該傳動軸對該衝擊塊在該軸向方向上施加一張力； 一輸出軸，其設置於該傳動機構之與該傳動軸相對之一側；且 其中藉由該第一導引件在該第一導槽之運動及該第二導引件在該第二導槽之運動，使得該彈性件施加於該衝擊塊之該張力轉換為該衝擊塊施加於該輸出軸之一扭力。
3. 如請求項2之傳動機構，其中： 該第一導槽及該第二導槽在該套筒之軸向方向上互相間隔開且在該套筒之徑向方向上間隔一角度； 其中該第一導槽相較於該第二導槽在軸向方向上較靠近該傳動軸；且 該第一導槽貫穿該套筒。
4. 如請求項3之傳動機構，其中該傳動軸具有用於容置該第一導件之一凹陷，且該衝擊塊具有用於容置該第二導件之一凹陷。
5. 如請求項4之傳動機構，其中該該第一導件及該第二導件為一滾珠。
6. 如請求項3之傳動機構，其中該傳動軸具有用於容置該第一導件之一貫穿孔，且該衝擊塊具有用於容置該第二導件之一凹陷。
7. 如請求項6之傳動機構，其中該第一導件為一銷，且該第二導件為一滾珠。
8. 如請求項3之傳動機構，其中： 該套筒進一步具有額外之第三導槽及第四導槽，第三導槽位於該第一導槽之相對側，第四導槽位於該第二導槽之相對側；且 該傳動機構進一步具有： 第三導引件，其經構形相對該傳動軸無線性相對運動但可於第三導槽中移動； 第四導引件，其經構形相對該衝擊塊無線性相對運動但可於第四導槽中移動。
9. 如請求項8之傳動機構，其中該傳動軸具有用於容置該第一導件及第三導件之二個凹陷，且該衝擊塊具有用於容置該第二導件及第四導件之二個凹陷。
10. 如請求項9之傳動機構，其中該第一導件、該第二導件、該第三導件及該第四導件為一滾珠。
11. 如請求項8之傳動機構，其中該傳動軸具有用於容置該第一導件及該第三導件之一貫穿孔，且該衝擊塊具有用於容置該第二導件之一凹陷。
12. 如請求項11之傳動機構，其中該第一導件及該第二導件為容置於該傳動軸之該貫穿孔中之一銷之兩端部，且該第二導件為一滾珠。
13. 一種傳動機構，其包括： 一輸入機構，其具有一軸； 一套筒，其套設於該輸入機構； 一衝擊塊，其套設於該套筒； 一輸出機構； 一彈性件，其經構形以相對於該輸入機構對該衝擊塊在該軸向方向上施加一張力；且 藉由一力-扭力轉換機制將施加於該衝擊塊之該張力轉換為施加於該輸出機構之一扭力。
14. 如請求項13之傳動機構，其中： 該套筒具有一第一導槽及一第二導槽； 該傳動機構進步一步具有： 一第一導引件，其可於該第一導槽中移動且經構形相對該傳動軸無線性運動； 一第二導引件，其可於該第二導槽中移動且經構形相對該衝擊塊無線性運動； 其中該力-扭力轉換機制係藉由該第一導引件在該第一導槽之運動及該第二導引件在該第二導槽之運動，使得該彈性件施加於該衝擊塊之該張力轉換為該衝擊塊施加於該輸出機構之一扭力。