电动螺丝刀也有离合器？简单剖析其工作原理

大家好，我是梦想是个猪，今天为大家带来的是一篇非常小众的内容。

大概是因为以前混过工地的原因，所以一直对电动工具非常有兴趣，这些年也陆陆续续的收集了一些，手里的工具多了，自然就会开始去研究这些工具的一些结构设计、工作原理之类的问题，也算是变成了一个爱好了吧。

说起来，其实我手里最多的电动工具应该就是各种锂电钻和锂电螺丝刀了，从1.5V到20V，大大小小各种电压的这类产品，得有个二三十把，在平时的一些把玩和使用过程中，开始对它们的离合方式产生了好奇。

不知道大家有没有发现，除了一些价格极其低廉，或者功能非常单一的的电钻和电动螺丝刀外，绝大多数这类产品，都在夹具后端设计有一个调节扭力的圆环，并且标注了很多档位，少的有十几档，多的有二十多档，而我们在使用的时候，通过旋转这个圆环，就可以调节出不同的扭力档位。

不同的扭力档位适合于不同的工况，比如我们一般平时拧一些固定螺丝的时候，用1-6档就可以了，而在木板上打自攻螺丝则一般用7-12档，在金属板材上拧燕尾螺丝，则至少需要用到12档以上的档位。

当螺丝拧到位的时候，就可以听到电动螺丝刀内部会发出“哒哒哒哒”的声音，这时候就意味着扭力达到了预设的最大值，即便是继续按压开关，批头也不会再继续转动，这其实就是电动工具内部的离合器脱扣了，这样的设计，其实主要目的就是防止大力出奇迹将螺丝拧花或者拧断，属于电动工具工作保护设计的范畴。

这类电动工具的离合，到底是怎么工作的？又有哪些不同的工作方式？这也正是我好奇而想弄懂的地方，相信也有很多朋友和我有着同样的疑惑。

在弄清楚电动工具的离合之前，我觉得很有必要了解一下这类电动工具的工作原理。

拆开一把锂电钻后，可以看到内部的结构，这种锂电钻就是一个电机驱动前面的夹头，但是，电机和夹头之间并不是直接连接在一起，而是通过一个变速箱，一般这种变速箱具有多级精密齿轮传动，而通过变速箱内不同大小的齿轮进行不同的配比，就能得到不同的速度和扭力。

我们将变速箱拆开后，可以看到内部有多级精密齿轮，而离合器部分也设计在这个变速箱中。一般来说，电动螺丝刀的离合器装置由牙嵌离合器、压力弹簧、调节螺母和装卡螺丝刀头的主轴等组成。

螺丝刀头的旋转运动由电动机经二级齿轮减速后，驱动空心轴旋转，空心轴前端为牙嵌离合器的主动件，电动机起动后，空心轴空载旋转，螺丝刀头静止不动。当螺丝刀头受轴向压力时，空心轴弹簧压缩，使离合器从动件端面的牙与空心轴前端离合器主动件的牙啮合，从而由牙嵌离合器的钢球使主轴单向旋转。主轴用轴销与螺丝刀头联成一体，螺丝刀头也一起旋转，即可进行拧紧或拆卸螺钉作业。

牙嵌离合器啮合后，由中间的三个钢球传递扭矩，工作时，如果达到所需扭矩或扭矩过大时，牙嵌离合器从动件就压缩弹簧，从牙嵌离合器的主动件和从动件脱离打滑，以防止损伤螺纹和电动机过载。

调节螺母用来调节螺丝刀头的输出扭矩，通过工作弹簧，调节牙嵌离合器从动件的压紧力，以保证在一定扭矩下牙嵌离合器能顺利分离。扭矩的大小可通过旋动调节螺母达到。如果调节螺母向牙嵌离合器方向旋动，弹簧压缩，传递扭矩大；如果调节螺母向牙嵌离合器反方向旋动，则弹簧受力小，传递扭矩也小。

上面这就是机械离合的工作原理，这种离合方式，其实在脱扣后，轴向压力并未撤除，电动螺丝刀的电源也没有切断，离合器还是会产生冲击附加拧紧力矩，所以当我们听到电动螺丝刀内部发出“哒哒哒哒”的离合脱扣声音后，要及时松开电源开关。

市面上除了采用机械离合的电动螺丝刀外，还有一种采用电子离合的电动螺丝刀，像我手里的米沃奇M4D、松下7410、牧田DF012D，在使用过程中，当达到了设定扭矩时，其内部并不会发出“哒哒哒哒”的离合脱扣声音，而是会有一个停顿然后就直接切断了电机的供电电流。

这其实是利用了限位开关、霍尔变换器等位置检测器将脱扣时的离合器产生的轴向位移变为电讯号，然后切断电机供电。相对于机械离合来说，这种电子离合的方式响应时间更快，也不容易磨损离合器，对于新手使用也更加友好。

但不管是机械离合还是电子离合，其扭矩调节都是通过机械方式来实现，在夹具后端都设计有调节扭力档位的旋钮，而还有一种电子扭矩设计，则是抛弃了机械式调节方式，完全通过驱动电路来改变电机转动时的扭矩，达到预设扭矩后，同样也是切断电机供电。

小米和小猴的12V无刷电动螺丝刀就是采用了这样的设计，另外，据说奢侈品牌费斯托和泛音也有这种设计，不过因为从未接触过这两个品牌，所以无法求证。

从小米和小猴的这两款12V电动螺丝刀来看，其控制方式是通过按键选择代替了机械扭矩转环，变速箱的设计应该可以做到更加简单，不过从实际使用来看，在扭矩达到预设临界值切断电机供电之后，还会有短暂的惯性转动，电子刹车不够果断。

机械离合应该是机械结构最复杂的一种离合方式，但也是电动螺丝刀中应用得最广泛的离合方式，利用这样的方式来实现离合，不需要功率电子电路的参与，在工况复杂的场景下也能实现相对可靠的操作，但是在操控上需要讲究一定的技巧，对于手艺生疏的朋友可能需要多熟悉一下工具的使用。

电子离合由于采用了功率电子电路，其响应时间快，相对来说性能更好，但之所以应用得比较少，应该是成本比较高的缘故，也可能是有专利限制。

至于电子扭矩设计，目前应用得极少，国内品牌中貌似也就在小米和小猴的那两款12V无刷电动螺丝刀上见到过，这可能还需要通过一定的时间来验证吧，毕竟，对于绝大多数电动工具来说，机械属性的占比比电子属性要更多一些，就像传统燃油汽车和新能源汽车之间的区别那样。