各种类型的工具需要用户选择性装接工具附件，诸如钻或者刳刨机头。 在特定的项目或工作期间中，可能需要采用各种类似组件并且更换磨损或损 坏的组件。因此需要方便的拆卸和更换可更换的工具附件。两种通常采用的 用于保持可更换附件的机构包括夹盘和套筒。套筒式机构通常用于具有更高 旋转速度的工具。
在套筒式保持件中，工具附件的柄部插入套筒的孔中。套筒通常是具有 纵向孔的圆柱元件。套筒具有至少一个端部，多个纵向延伸的弓形夹等角地 围绕套筒圆周布置并且由多个纵向延伸的切口间隔开来。套筒可机制入工具 输出元件(诸如轴、心轴或刀杆)的端部或者可以是分离(有时为桶形)的 元件。
套筒螺母或套筒圈安装在套筒上。套筒螺母拧至工具轴或心轴的端部 上。将套筒螺母拧至心轴上使得套筒螺母和/或轴的内部上的表面围绕工具附 件的柄压缩套筒的夹。由此使工具附件稳固至电动工具轴/心轴。
当更换附件工具时，螺母必须松开从而允许套筒展开并且释放工具附件 上的夹持。套筒螺母的紧固和松开可部分地由手执行，但是套筒螺母的尺寸 和形状使得难于和/或不舒服地单独使用手进行正确地紧固然后再松开套筒 螺母。因此，通常有必要使用扳手或类似工具以向套筒螺母施加充分的扭矩。
在使用旋转或电动工具的情况下，当固紧或松开套筒螺母时，必须防止 轴/心轴旋转，否则将难于实现螺母与可旋转心轴之间的相对运动。
传统地，松开和固紧过程需要操作者用两个不同的扳手等同时夹持轴/ 心轴和套筒螺母二者。然后在将轴保持定位的同时向螺母施加扭矩。这是困 难的过程，在该过程期间还需要支承工具本身的重量就变得难上加难。
目前，已经将工具设计成带有锁定机构，以将轴/心轴相对于工具外壳多 定。因此，可仅通过采用轴锁中的结构来避免轴的旋转。对于这种电动工具， 只需要一个扳手来松开或固紧套筒螺母，参见美国专利No.5,496,139和No. 5,813,805。
但是，即使只需要一个手动工具更换工具附件仍然是不方便的。例如， 当需要更换钻头时，工具操作者必须停止手头的工作来寻找扳手。这一延迟 对于工作来说会造成影响，诸如主结构或改造项目期间安装干砌墙，其中需 要高的生产率。

根据本发明的原理，用于工具的套筒组件具有有利的结构和使用该结构 的方法。套筒组件包括可旋转地连接至工具的套筒螺母、可由套筒螺母压缩 的套筒和可动地与该工具连接的扭矩施加特征。扭矩施加特征由凸轮致动从 而接合用于压缩和松开套筒的套筒螺母。
本发明应用的其它领域将通过下述详细说明而变得清楚。应该理解，详 细说明和特定实例在说明本发明的优选实施例的同时仅用于说明的目的，并 不意在限制本发明的范围。
附图说明
本发明将通过详细说明和附图变得更加清楚完整，其中：
图1是根据本发明的结合有免安装工具的套筒组件的电动工具的分解视 图；
图2是图1的套筒螺母的透视图；
图3是图2的套筒螺母的侧视图；
图4是图2的套筒螺母的剖视图；
图5是图1的套筒的透视图；
图6是组装的免安装工具的套筒组件的透视图；
图7是图6的免安装工具的套筒组件的各个部件的分解视图；
图8是图6的免安装工具的套筒组件处于脱离位置的示意性正视图；
图9是图6的免安装工具的套筒组件处于套筒松开位置的示意性正视 图；
图10是图6的免安装工具的套筒组件处于套筒固紧位置的示意性正视 图；
图11是备选的免安装工具的套筒组件处于套筒松开/紧固位置的透视 图；
图12是备选的免安装工具的套筒组件处于套筒脱离位置的透视图；
图13是另一备选的免安装工具的套筒组件处于脱离位置的示意性正视 图；
图14是图13的免安装工具的套筒组件处于套筒松开位置的示意性正视 图；
图15是图13的免安装工具的套筒组件处于套筒固紧位置的示意性正视 图。

优选实施例的下述说明本质上仅仅是示例性的，并不是要限制本发明、 其应用和用途。
本发明提供一种用于工具的免安装工具的套筒组件。一般地，本发明适 于用在诸如共同转让的美国专利No.6350087和6648567所描述的工具中。 这些专利的公开内容引用结合于此。
虽然通过旋转式切割工具的各种实施例中的附图示出，但是本领域技术 人员应该理解本发明并不限制在该范围内。在这一方面，本发明的教导将理 解为易于适用在结合用于保持工具附件(例如，钻头、驱动器等)的套筒组 件的任何工具中。
附图中相同或同等的元件标注有类似的附图标记，尤其是参照图1，电 动工具示出并且标有附图标记10。所示的特定电动工具例如是包括外壳12 的旋转式切割或者刳刨工具。在外壳12中为具有冷却风扇(未示出)的马 达14。动力源经由开关或电池组件连接至马达14，诸如电力线(未示出)。 诸如马达轴20的输出部件连接至马达14并且进一步直接地连接至心轴22， 使得附件(未示出)以马达的速度旋转。可选择地，本领域公知的传送装置 可设置在马达输出处，从而以不同于马达速度的速度转动工具附件。马达轴 20由轴承(未示出)支承在安装于前外壳护罩13中的承压板27中。心轴 22连接至马达轴20的前端。同样位于前外壳护罩13中的是心轴锁定机构 24，该机构在安装或者拆卸附件(未示出)时锁定心轴/轴不进行旋转。前外 壳护罩13中的心轴锁定按钮30连接至心轴锁定板32。心轴锁定板32具有 切口34，心轴22通过该切口。心轴锁定板32中的切口34具有两个部分。 第一部分36的尺寸允许心轴22在电动工具10的正常操作期间自由地在第 一部分中旋转。第二部分38的形状形成为接触心轴22并且防止心轴22旋 转。因此，心轴锁定板32具有与切割34的两个部分36和38对应的锁定和 未锁定位置。弹簧40将心轴锁定板32和按钮30径向向上偏压至未锁定位 置。
心轴22延伸通过前外壳护罩13中的开口17。心轴的前端具有孔42。 心轴孔42限定一轴向向前和径向向外逐渐变化的部分。心轴22的前外表面 46形成有螺纹。
套筒螺母50拧至心轴22的螺纹46上。如图2至4所示，套筒螺母50 具有多层面的外表面51，用于根据本发明的下述原理进行夹持。套筒螺母 50的纵向孔52具有两个部分。后部54的尺寸和螺纹机械啮合心轴22的前 部外表面46上的外部螺纹。孔52的前部56轴向向前并且径向向内逐渐变 化，直到套筒螺母50的前面部分的开口58。
套筒60的尺寸和形状适于容纳在心轴孔42前端和套筒螺母50中以及 心轴孔42前端和套筒螺母50之间。如图5所示，套筒60的形状基本上为 管状，其轴向孔61和锥形端部62朝向套筒的端部径向向内成锥形。另外， 套筒60轴向分为多个前悬臂夹64和多个后悬臂夹66。
当套筒60安装在心轴22和套筒螺母50中和它们之间时，锥形外表面 62接触心轴孔42中的锥形表面以及套筒螺母50中的锥形表面56。随着套 筒螺母50固紧至心轴22，套筒螺母50的锥形表面56和心轴孔42的锥形表 面向套筒60的锥形渐变表面62施加压缩力。该力径向向内压缩套筒60的 悬臂夹64和66，从而夹紧附件的柄(未示出)。相反地，当套筒螺母50从 心轴22上退下时，由锥形表面56施加至悬臂夹64和66的力减小，悬臂夹 展开，释放附件的柄(未示出)。
为了容纳具有各种直径的柄的工具附件，诸如通常使用的1/8英寸和1/4 英寸的直径尺寸，具有适当内径的孔61的套筒60可相互替代。为了使可更 换的套筒60有效地与通用套筒螺母50和心轴22协作，如上所述，可更换 套筒与套筒部件62、64和66具有基本上相同的外部几何形状和尺寸。
如图6和7清楚示出，套筒60和套筒螺母50部分地封装在套筒握持组 件69中，该组件具有套筒握持部分基部70、扭转圈72和一对套筒扳紧板 74。套筒握持部分基部70通常为圆柱结构，可旋转地安装在外壳护罩13上 并且在正常的工具操作期间不会与轴20和心轴22共同旋转。
如图7清楚可见，该对套筒扳紧板74的每个具有枢转端741、夹持部分 743和凸轮部分745。每个套筒扳紧板74的枢转端741经由枢转销747枢转 连接至套筒握持部分基部70，从而绕其进行枢转，并且套筒扳紧板74进一 步容纳在形成于套筒握持部分基部70中的凹陷处748。该对套筒扳紧板74 可在允许套筒螺母50在正常操作期间自由旋转的脱离位置(见图8)、套筒 松开位置(见图9)以及套筒紧固位置(见图10)之间枢转。该对套筒扳紧 板74经由一对套筒扳紧弹簧749非直接地偏压至脱离位置(参见图8-10)。 该对套筒扳紧板74的每个上的夹持部分743的尺寸和形状可接合套筒螺母 50的外部面51。
再次参照图7，扭转圈72具有足够的直径并且可设置有纹理表面套筒握 持部分71从而提供舒适的握持感觉，帮助操作者施加足够的扭矩固紧或者 松开套筒螺母50。套筒握持部分盖722用于将扭转圈72固定至套筒握持部 分基部70，允许扭转圈72与套筒握持部分基部70之间的相对旋转。套筒握 持部分盖722经由穿过孔727设置并且容纳在支座701中的固紧件固紧至套 筒握持部分基部70，由此在套筒握持部分盖722与套筒握持部分基部70之 间容纳扭转圈72。扭转圈72包括一对凸轮721和套筒扳紧弹性接收部分723。 该对凸轮721的每个的尺寸可容纳对应的凸轮销723，该销固定地安装在形 成在每个扳紧板74的凸轮部分745中的孔725中。该对凸轮721的每个的 形状进一步形成为当扭转圈72相对于套筒握持部分基部70旋转时在脱离位 置、套筒松开位置与套筒固紧位置之间围绕枢转销747枢转地驱动每个扳紧 板74。
最后，如图8-10所示，该对套筒扳紧弹簧749设置在扭转圈72的套 筒扳紧弹簧容纳部分723中，使得每个在一端接合形成在扭转圈72中的壁 729，在另一端接合支架701的一侧。这一布置结构用于将扭转圈72相对于 套筒握持部分基部70对中，并因此将该对扳紧板74返回至它们的脱离位置。
为了将套筒60围绕附件的柄(未示出)固紧或松开，操作者首先通过 下压和保持心轴锁定按钮30而锁定心轴22防止其旋转。这样可压缩弹簧40 并且使心轴锁定板32中切口34的第二部分38与心轴22接触。
操作者然后使用另一支手握持扭转圈72并且克服该对套筒扳紧弹簧 749中的一个的偏压力旋转扭转圈。应该注意，套筒握持部分基部70比扭转 圈82更加难于旋转。这样使得凸轮销723在凸轮721中沿凸轮形状运动， 由此使得扳紧扳74围绕枢转销747枢转并且接合套筒螺母50的外部表面 51。
然后，操作者可继续旋转扭转圈72，由此使得套筒握持部分基部70和 扳紧扳74固紧或松开套筒螺母50以及压缩或释放套筒60。套筒螺母50可 部分地穿过开口77延伸超过套筒握持部分盖722。在施加明显的扭矩之前或 之后，套筒螺母50的暴露端然后可使用手指固紧或者松开，同时可插入或 者拆卸免安装工具的套筒组件23和钻头。为了减小稳定地保持工具附件的 柄所需的扭矩，其上有螺纹的套筒螺母50和/或心轴22可涂布有无粘附性材 料，诸如TEFLON。
如图11和12所示，所示的备选实施例中，套筒握持部分基部70包括 一对相对的壁结构800。一对可滑动的扳紧板802可滑动地设置在套筒握持 基部70的相对壁结构800之间。该对可滑动扳紧板802的每个包括握持部 分803和凸轮从动件804，并且在脱离位置(见图12)与接合位置(见图11) 之间可动。该对凸轮从动件804接合形成在扭转圈808内部上的凸轮806， 使得该对可滑动扳紧板802可响应于扭转圈808的扭转而从脱离位置移动至 接合位置。一对弹簧810设置在该对可滑动扳紧板802之间从而将该对可滑 动扳紧板802偏压至脱离位置。
现在参见图13至15，所示的另一实施例具有经由枢转销904枢转地安 装至套筒握持部分基部902的三个扳紧板900。三个扳紧板900的每个包括 从中延伸出来的凸轮销906和握持部分908。扭转圈910包括凸轮912和弹 簧容纳部分914。每个凸轮912的尺寸适于容纳每个扳紧板900的凸轮销906。 每个凸轮销912进一步形成为当扭转圈910相对于套筒握持部分基部902旋 转时围绕枢转销904在脱离位置(参见图13)、套筒松开位置(参见图14) 与套筒紧固位置(参见图15)之间枢转地驱动每个扳紧板900。
再次参照图13-15，扳紧板916设置在扭转圈910的弹簧容纳部分914 中，使得每个弹簧一端接合形成在扭转圈910中的壁918，另一端接合支座 920的一侧。这种布置方式用于相对于套筒握持部分基部902对中扭转圈 910，并因此将扳紧板900返回至其脱离位置。
本发明的说明本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明精髓的变形 方案意在处于本发明的范围内。这种变形方案并不被认为是脱离本发明的精 髓和范围。