二段鎖附電動起子的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種二段鎖附電動起子，其特征在于，該電動起子于外部具有一組相配合的殼體，于殼體內至少包括有：一馬達組，提供動力源；一離合器組，與馬達相聯接且被帶動運轉，該離合器組具有動力傳輸與變速作用，且提供二段式扭力輸出；一起子頭組，被離合器組所驅動運轉，且提供各式起子頭插設連接；一板機組，用以提供電動起子的馬達的運轉啟動控制，并具有防止按鈕復位的作用；及一控制組，內設有微型控制器（MCU）的機板，以及提供所需電力的電力源。本實用新型制造上降低成本，且組裝快速；同時，因減少零組件使電動起子使用時，因轉動重量減少，故馬達能更輕易地帶動起子頭運轉，而達到省電效果。
【專利說明】二段鎖附電動起子

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電動起子，尤其是涉及一種二段鎖附電動起子。

【背景技術】
[0002]目前，鎖絲(栓)鎖附技術，在各個行業中及現代工藝中均扮演著不可或缺的角色，特別是汽車、航空航天和螺栓制造等領域的螺絲(栓)裝配技術格外重要。
[0003]以保有50多年技術經驗累積的SCHATZ公司，一直致力于開發各種螺栓裝配和品質保證的解決方案，已為業界的標桿，甚至技術水準已為國際間及國家的現行標準或指南；尤其 Volker Schatz 博士于自身所撰寫《10 Step for Reliable Bolted Assembly》(譯:實現螺栓可靠裝配的10個步驟)一書中詳述了對裝配程式中所有因素都有影響的10個步驟，并對影響螺栓連接緊固品質的因果關系進行了分析和研究。這10個步驟可制作成步驟檢查表，用于監測在螺栓接頭緊固過程中所實施的方法的完善程度。當然，這10個步驟也可用作制定反映最尖端的品質體系現行標準的指南。借此通過此書的指導，將鎖附品質保證提升到最高水準，并符合當今的各種標準和方法。
[0004]在該書中敘述:就螺紋副連接的緊固而言，擰緊方法是安裝策略中最重要的一個方面。對于把組合件裝配在一起的每一個螺栓緊固操作，都要有指南說明緊固時應采取的步驟和應使用的測量資料。為此，應在抽象模型的基礎上，計算裝配步驟的參數。由于是抽象模型，這些參數僅是實際條件的近似值。在此所提供的一系列假設和估算可作為緊固件連接設計的基礎。另外，圖表、標準和試驗的結果經常未能在實際裝配操作中反映影響裝配的因素，而這些結果往往用作裝配操作的基礎。目前生產中所使用的擰緊規范通常規定了一個具有相應公差范圍的轉矩，或者規定了采用擰緊緊固件的轉角法，即將緊固件旋轉到一定的角度后使其達到預定的轉矩。在觀察螺栓連接緊固過程時，乍看似乎非常簡單。在使用一個有旋轉動力的工具進行緊固連接時，螺栓被擰入螺孔，直到其頭部與被裝配件相接觸之時，扳擰工具突然停止轉動。在此過程中，多數的時間用來旋入緊固件，在實際的裝配過程中，也就是將兩個或多個零件連接在一起時，這一動作是在I秒的時間利用摩擦力而瞬間完成的。
[0005]正因為鎖附裝配過程是相當短暫快速地完成，因此在實施彈性材料連接的鎖附作業上，便容易出現瑕疵。如圖1所示，當緊固件瞬間鎖附完成時，彈性變形發生。彈性材料發生塑性變形，類似彈簧，即使螺絲(栓)是在其彈性極限內鎖附固定，但亦可能因此導致鎖附連接松動，即所謂的夾緊力損失。
[0006]再參閱圖2 A、2 B所示，由德國Schatz實驗室內的多功能螺栓緊固分析系統，針對螺絲(栓)鎖附不同物件分析了螺絲(栓)的性能，圖2 A的圖形分析示出螺栓鎖附比螺栓長度更薄材料的性能。圖2 B顯示螺栓固定于表現在比螺栓長度更厚材料的性能。
[0007]由說明內容可知，上述圖2 B所表達的意義在于如果螺絲(栓)在以非常快速的扭矩旋轉至鎖附完成時，雖然扭矩保持在容許誤差范圍內，但事實上，該鎖附作業是不完整的且螺絲(栓)并沒有正確的固定。而以2圖A所顯示的意義在于，若有兩階段鎖附將可避免圖2 B的情形發生，螺絲(栓)鎖附固定正確且完整緊密。
[0008]此外，現有的電動起子，針對扭力調整一節，可分為內調式扭力和外調式扭力。請配合參閱圖3所示，該內調式扭力的扭力彈簧設置在內部(即聯接軸與扭力筒之間)，外部再結合一扭力護套包覆，在調整扭力的操作上，由于該扭力彈簧位于結構內部，故必須使用特殊設計的扭力扳手(或工具)以轉動特殊的角度，方達到調整扭力的效用，一旦遺失特殊扳手(或工具)時，將無法調整扭力；該內調式扭力在調整上雖不易達成，但優點在于:馬達啟動時并不會因離合器的扭力大小，而改變空載電流，故較省電。
[0009]其次，該外調式扭力的扭力彈簧亦設置于內部，但于外部設有一扭力調整環(市售多屬此種)，在操作上，可以手部直接在外部進行調整，相當便利；但缺點在于:馬達啟動時會因扭力調整大或小時，空載電流會隨著扭力大小而變動，故較耗電。
[0010]再者，一般電動起子機構除馬達外，至少包括有齒輪組、離合器組及起子頭組，不論內調式或外調式扭力在啟動運轉上，均是以馬達帶動齒輪組，再接連帶動離合器組與起子頭組運轉，如此會增加轉動重量且有耗電情形產生。
實用新型內容
[0011]本實用新型的首要目的，在于提供一種二段鎖附電動起子，借助設計一具有內齒交錯且錯位凸輪的內齒離合器，使凸輪的內圈軌道可先提供扭力取得，以達到預鎖功能，并在運轉時當內外圈軌道的凸輪交錯時會產生一最大扭力，以達到完美鎖附效果。
[0012]本實用新型的另一目的，在于提供一種二段鎖附電動起子，借此達到可直接調整扭力且適時地更換扭力彈簧，達到確實提升扭力精度的功效。
[0013]本實用新型的再一目的，在于提供一種二段鎖附電動起子，借此大幅降低組成電動起子的零件數量，以達到降低成本及省電的實質效益。
[0014]為達成上述各目的，本實用新型提供一種二段鎖附電動起子，該電動起子于外部具有一組相配合的殼體，于殼體內至少包括有:
[0015]一馬達組，提供動力源；
[0016]一離合器組，與馬達相聯接且被帶動運轉，該離合器組具有動力傳輸與變速作用，且提供二段式扭力輸出；
[0017]一起子頭組，被離合器組所驅動運轉，且提供各式起子頭插設連接；
[0018]一板機組，用以提供電動起子的馬達的運轉啟動控制，并具有防止按鈕復位的作用；及
[0019]一控制組，內設有微型控制器(MCU)的機板，以及提供所需電力的電力源。
[0020]本實用新型的一個實施例中，其中馬達組還包括有:馬達、加速器/增壓器，該馬達動力輸出的轉軸穿設一該加速器/增壓器。
[0021 ] 上述實施例中，其中馬達采用無刷馬達。
[0022]上述實施例中，其中加速器/增壓器包括一個以上具一定比例重量由金屬材制成的軸承或套筒。
[0023]本實用新型的一個實施例中，其中離合器組還包括有:內齒離合器、下離合器、轉接軸、扭力筒、扭力彈簧、扭力護套；
[0024]該內齒離合器的一面結合有齒輪配合齒盤構成的游星齒輪，與馬達的轉軸相聯接且被帶動運轉，另一面設有一組交錯行星軌道，該行星軌道的凸輪面上設有錯位凸部，該組行星軌道上分設有鋼珠，該下離合器與內齒離合器的凸輪面相貼合，該轉接軸穿設于下離合器且一端與內齒離合器的游星齒輪連接動作，該轉接軸的另一端套設有扭力筒，該扭力筒穿套有扭力彈簧，該扭力彈簧再以一扭力護套罩覆。
[0025]本實用新型的一個實施例中，其中起子頭組內具有一連接軸且與該離合器組內的轉接軸桿同軸連接動作，該連接軸具有一提供各式起子頭插設連接的結合槽，該結合槽內設有三個夾掣定位用鋼珠。
[0026]本實用新型的一個實施例中，其中電力源為充電式電池。
[0027]本實用新型的一個實施例中，其中電動起子還包括有一扭力調整扳手。
[0028]本實用新型提供一種二段鎖附電動起子，令電動起子具有預鎖、鎖附的功效；該電動起子的扭力設定具有簡易調整功效，同時兼具提升扭力精度與省電效用；以及該扭力調整方式為外調式，可在外部調整扭力及更換扭力彈簧，同時將電動起子內部單元構造加以改良，乃利用馬達直接帶動離合器再帶動起子頭組的方式，借助內齒離合器取代齒輪組與離合器組，充份地降低零件數而節省成本，使得該電動起子于一般轉時不帶動離合器組，當扭力跳脫到達扭力設定時，該內齒離合器會轉動并產生扭力作用，如此而能減少馬達啟動時的重量，降低耗電而能達到省電功效。
[0029]以下將配合圖式說明本實用新型的實施例，下述所列舉的實施例用以闡明本實用新型，并非用以限定本實用新型的范圍，本領域的技術人員參閱本實用新型，當可做些許更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視權利要求書所界定內容為準。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為已知螺絲(栓)鎖附彈性材料的示意圖。
[0031]圖2 A為已知螺絲(栓)在鎖附固定比螺絲(栓)長度更薄材料的性能圖。
[0032]圖2 B為已知螺絲(栓)在鎖附固定比螺絲(栓)長度更厚材料的性能圖。
[0033]圖3為已知內調式扭力電動起子的調整扭力示意圖。
[0034]圖4為本實用新型一較佳實施例的電動起子構造圖。
[0035]圖5為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器結構圖。
[0036]圖5 A為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器動作圖(一)。
[0037]圖5 B為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器動作圖(二)。
[0038]圖5 C為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器動作圖(三)。
[0039]圖5 D為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器動作圖(四)。
[0040]圖5 E為本實用新型一較佳實施例的內齒離合器動作圖(五)。
[0041]圖6為本實用新型一較佳實施例的扭力調整示意圖。
[0042]圖7為本實用新型的電動起子實際于動態扭力測機的鎖附示意圖。
[0043]圖8為一般電動起子實際于動態扭力測試機的鎖附示意圖。
[0044]【符號說明】
[0045]I電動起子10殼體20馬達組
[0046]21馬達211轉軸22加速器/增壓器
[0047]30離合器組 31內齒離合器311齒輪
[0048]312齒盤32下離合器33轉接軸
[0049]34扭力筒35扭力彈簧36扭力護套
[0050]37凸輪面371凸部372鋼珠
[0051]40起子頭組41連接軸42起子頭
[0052]411結合槽412鋼珠50板機組
[0053]60控制組61機板62電力源
[0054]70扭力調整扳手。

【具體實施方式】
[0055]請配合參閱圖4所示，電動起子I為充電式，且于外部具有一組相配合的殼體10組成，該殼體10的形式不限,如直立型、槍型等,本實施例以槍型為例，于該殼體10內部至少設有包括:馬達組20、內齒離合器組30、起子頭組40、板機組50及控制組60。
[0056]該馬達組20進一步包括有:馬達21、加速器/增壓器22，該馬達21較佳的為采用無刷馬達，但不以此為限，且動力輸出的轉軸211穿設有一加速器/增壓器22，包括一個或一個以上具一定比例重量且為金屬材制成的軸承(或套筒)；實施上將該加速器/增壓器22設置于馬達21的動力輸出轉軸211位置，以達到緩啟動及運轉加速的效果，借此使馬達的馬力倍增，但電力消耗少許，借此可使鎖付螺絲的時間變短，增加工作效率。
[0057]該離合器組30進一步包括有:內齒離合器31、下離合器32、轉接軸33、扭力筒34、扭力彈簧35、扭力護套36 ;如圖5所不,該內齒離合器31為一面結合有齒輪311配合齒盤312構成的游星齒輪型態，與馬達21的轉軸相聯接且被帶動運轉，另一面為設有一組交錯(內、外圈)行星軌道，及該行星軌道上設有錯位凸部371的凸輪面37設計，于該組行星軌道上分設有鋼珠372，該下離合器32與內齒離合器31的凸輪面相貼合，該轉接軸33穿設于下離合器32且一端與內齒離合器31的游星齒輪連接動作，借此以利馬達21的動力傳輸與變速作用，該轉接軸33的另一端套設有扭力筒34，且該扭力筒34穿套有扭力彈簧35，并再以一扭力護套36罩覆，借此可設定所需扭力值，亦提供使用者在去除扭力護套36后能自由地針對需求進行扭力值大或小的調整，甚至進一步進行扭力彈簧35的更換，使提升螺絲鎖附精度與品質。
[0058]該內齒離合器31的凸輪面37如圖5所示，該凸輪面37上具有內、外圈行星軌道，且于內、外環軌道上適位設有:兩隆起的凸部371對應，分別貼靠于內、外圈行星軌道的邊緣上，且該兩凸部371分具有不同的形狀，及兩鋼珠372，分別在該內、外圈行星軌道上作三百六十度回圈動作且互不影響。
[0059]起子頭組40，具有一連接軸41配設于該起子頭組40內，且與該離合器組30內的轉接軸33桿同軸連接動作；該連接軸41主要有一提供各式起子頭42插設連接的結合槽411，于該結合槽411的槽內形狀可為任意幾何形狀構成，以配合現行常見起子頭之結合端頭形狀，如圓形、方形、多角形中任一種，在此不做限定，并于槽內設有三個夾掣定位用鋼珠412，以達到同步穩定地夾固起子頭42。
[0060]該板機組50，用以提供電動起子I的運轉啟動控制，并兼具有防止按鈕復位的作用。
[0061]該控制組60，內設微型控制器(MCU)的機板61，及提供所需電力的電力源62，在本實施例中乃采用充電式電池，但不以此為限。
[0062]根據上述本實用新型的電動起子，在操作上，當馬達21啟動運轉后，內齒離合器31會轉動，連帶驅使起子頭42轉動；該內齒離合器31的凸輪面上，其中位于內圈行星軌道上的鋼珠372及其凸部371會先跳脫產生一扭力，此時為預鎖功能的扭力值；接著持續轉動，當內、外圈行星軌道上的鋼珠372及相應凸部371同時跳脫后會再產生一最大扭力，使螺絲鎖得更緊密并達到預期的標準值；如此一來，便能使整個鎖附效果與品質達到完美。
[0063]請一并配合參閱圖5 A-5 E所示，呈現該內齒離合器31的凸輪面37及兩鋼珠372的各別動作；其中分設于內、外圈行星軌道上兩凸部371為具有上死點、下死點連續構成的回圈行程，該回圈行程至少包括以下階段行程:如圖5 A所示，為第一行程，提供控制電動起子扭力大小之用，采用外R角度設計，此時位于外圈的鋼珠372已進入外圈凸部371的外R角；如圖5 B所示，為第二行程，提供預鎖功能，此時外圈的鋼珠372已推進至平行程，同時內圈的鋼珠372已進入內圈凸部371的外R角，并在此時獲得一扭力值；如圖5 C所示，為第三行程，此時外圈的鋼珠372行至平行末端，內圈的鋼珠371繼續爬行該內圈凸部371 ；如圖5 D所示，為第四行程，此時內、外圈的鋼珠372均爬行至凸部371的最高上死點，此時產生一最大扭力值；如圖5 E所示，為第五行程，外圈的鋼珠372快速地落至最高下死點，同時內圈的鋼珠372則緩掉落至最高下死點，此時鎖附完成。
[0064]如需要不同的轉速、預鎖扭力或最大扭力時，可將兩凸部的相應角度做改變，如圖5所示，內、外圈行星軌道上的兩凸部371為在同一直徑線上，若以順時針方向將內圈的凸部371偏移角度，則其與外圈的凸部371相對所夾角度變小，轉速變慢；若以逆時針方向將內圈的凸部372偏移角度，則其與外圈的凸部371相對所夾角度變大，轉速變快；借此以滿足更多樣化的鎖附使用需求。
[0065]請再參閱圖6所示，關于本實用新型的電動起子在扭力調整方式，其操作過程如下:將扭力護套36旋松后取下，接著將扭力調整扳手70輕輕推入，轉動扭力調整扳手70順時針扭力變大，逆時針扭力變小，依需求決定，完成調整后取出該扭力調整扳手70，最后將扭力護套36旋回，并確認回復正確位置。
[0066]承上述，本實用新型的電動起子屬外調式扭力，其扭力調整方式在操作上極為便利，相較于已知內調式扭力而言，進步性高且扭力精度亦佳。
[0067]除此之外，由于本實用新型電動起子獨特設計的離合器組及其內齒離合器，在構成的零組件上已較現有的電動起子相同單元的齒輪組、離合器組為少，因此在制造上降低成本，且組裝快速；同時，因減少零組件使電動起子使用時，因轉動重量減少，故馬達能更輕易地帶動起子頭運轉,而達到省電效果。
[0068]最后，請一并參閱圖7、圖8所不，其中圖8為一般電動起子的鎖附過程于態動扭力測試機的呈現，可清楚看出，該鎖附過程為很單純且一直鎖到緊固為止；而圖7為本實用新型的二段鎖附電動起子，由圖中可明顯看出第一段鎖附(即所謂的預鎖)及第二段鎖附固定完成。由此可知，由該動態扭力測試機呈現的二段鎖附過程正好呼應Schatz于其著書中所謂完美鎖附。
[0069]以上是本實用新型的較佳實施例，本領域的技術人員參閱本實用新型，對本實用新型作出些許簡單變換、修飾及等同替換，均落入本實用新型的權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種二段鎖附電動起子，其特征在于，該電動起子于外部具有一組相配合的殼體，于殼體內至少包括有: 一馬達組，提供動力源； 一離合器組，與馬達相聯接且被帶動運轉，該離合器組具有動力傳輸與變速作用，且提供二段式扭力輸出； 一起子頭組，被離合器組所驅動運轉，且提供各式起子頭插設連接； 一板機組，用以提供電動起子的馬達的運轉啟動控制，并具有防止按鈕復位的作用 '及 一控制組，內設有微型控制器(MCU)的機板，以及提供所需電力的電力源。
2.如權利要求1所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中馬達組還包括有:馬達、力口速器/增壓器，該馬達動力輸出的轉軸穿設一該加速器/增壓器。
3.如權利要求2所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中馬達采用無刷馬達。
4.如權利要求2所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中加速器/增壓器包括一個以上具一定比例重量由金屬材制成的軸承或套筒。
5.如權利要求1所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中離合器組還包括有:內齒離合器、下離合器、轉接軸、扭力筒、扭力彈簧、扭力護套； 該內齒離合器的一面結合有齒輪配合齒盤構成的游星齒輪，與馬達的轉軸相聯接且被帶動運轉，另一面設有一組交錯行星軌道，該行星軌道的凸輪面上設有錯位凸部，該組行星軌道上分設有鋼珠，該下離合器與內齒離合器的凸輪面相貼合，該轉接軸穿設于下離合器且一端與內齒離合器的游星齒輪連接動作，該轉接軸的另一端套設有扭力筒，該扭力筒穿套有扭力彈簧，該扭力彈簧再以一扭力護套罩覆。
6.如權利要求1所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中起子頭組內具有一連接軸且與該離合器組內的轉接軸桿同軸連接動作，該連接軸具有一提供各式起子頭插設連接的結合槽，該結合槽內設有三個夾掣定位用鋼珠。
7.如權利要求1所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中電力源為充電式電池。
8.如權利要求1所述二段鎖附電動起子，其特征在于，其中電動起子還包括有一扭力調整扳手。
【文檔編號】B25F5/00GK203853932SQ201420291232
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】許琇琳 申請人:美之嵐機械工業有限公司