[0002] 要求在2008年10月27日提交的美国临时
专利申请号61/108,756的优先权,在本文中引用该申请作为参考。
技术领域
[0003] 本
发明一般地涉及动
力驱动工具,更具体地涉及一种用于上紧或拆松
紧固件的动力驱动工具,该动力驱动工具包括具有大锤式离合器的冲击驱动机构。
背景技术
[0004] 用于上紧或拆松紧固件(例如
螺母和
螺栓)的动力驱动工具是已知的,结合有冲击驱动机构的动力驱动工具是常见的,该冲击驱动机构能够间歇地提供用于上紧或拆松紧固件的增加转矩。
[0005] 在共有的美国专利号4,821,611中公开了结合有
棘轮头的冲击扳手,该专利在本文中引用作为参考。
气动马达使共轴地容纳冲击驱动机构的离合器壳旋转。在正常的操作中,离合器壳中的
凸轮球/球形凸轮(cam ball)与冲击离合器的指状件相接合并使具有
输出轴的离合器转动,所述输出轴用于上紧或拆松紧固件。但当紧固件的摩擦阻力超过预选的工具转矩输出时,凸轮球在冲击离合器指状件的下方滑动并沿输出轴、沿轴向向前推动离合器。该动作将一对锤子向前移动至与输出轴的相应的一对砧座对齐。所述锤子同时冲击砧座以使输出轴中的转矩增大,增大的转矩被作用在紧固件上并用于克服紧固件的摩擦阻力。紧接在所述冲击之后,锤子沿轴向后退,当凸轮球连同离合器壳旋转一整圈后,如果摩擦阻力超过预选的工具转矩则所述冲击序列重复。
[0006] 离合器壳和凸轮球通常以等于马达输出速度的速度移动,该速度相当快。因此,当输出轴不能转动紧固件时,凸轮球反复地沿轴向向前推动冲击离合器和锤子。该动作发生得过快以致锤子在相应的表面完全对齐之前便冲击砧座,或锤子完全错过砧座而不能产生任何附加转矩。此外,当紧固件的摩擦阻力超过锤子产生的附加转矩时,凸轮球和冲击离合器在操作者切断马达之前可能不必要地推动锤子以反复地与砧座对齐。这种反复冲击和运动可能损坏冲击驱动机构的部件(例如凸轮球和冲击离合器)或使其过早磨损。
[0007] 在共有的美国专利号7,080,578中公开了动力驱动冲击扳手中的减速机构,该专利在本文中引用作为参考。这种特别的设计降低了马达的输出速度并控制冲击驱动机构的锤子的冲击速度。尽管冲击驱动机构的部件不易被损坏和磨损,但减速机构要求使用附加的部件进而增加了工具的复杂性。
[0008] 因此,需要一种具有冲击驱动机构的动力驱动棘轮工具,该冲击驱动机构能够在不使用减速机构的情况下提供足够的防损坏和防磨损作用。
发明内容
[0009] 本发明一般地涉及一种用于
旋转机械元件的动力驱动工具。该工具包括壳体和位于所述壳体中的马达。该马达具有从马达延伸出的输出轴。所述输出轴在马达工作期间相对于壳体旋转。另外,该工具包括冲击驱动机构,该冲击驱动机构沿轴向固定在壳体中并可操作地连接到马达输出轴。该冲击驱动机构包括基体、砧轴以及环形的锤子,该砧轴具有从砧轴延伸出的砧座并可旋转地安装在所述基体上,该锤子具有相对的冲击棱部(land)并可枢转地安装在所述基体上以在三个
位置之间运动。所述三个位置包括一前进位置、一后退位置和一脱离位置,在该前进位置中锤子
定位成使所述冲击棱部中的一个与砧座接合,在该后退位置中锤子定位成使所述冲击棱部中的另一个与砧座接合,在该脱离位置中所述冲击棱部中的任一个都不与砧座接合。另外,该工具包括棘轮机构,该棘轮机构可操作地连接到所述冲击驱动机构的砧轴上。该棘轮机构包括一输出驱动部,该输出驱动部被安装以用于相对于壳体进行旋转从而使一机械元件在一
选定方向上进行旋转。
[0010] 本发明的另一方面涉及一种用于上紧和拆松机械紧固件的动力驱动工具,该工具包括壳体,该壳体包括第一端部、第二端部以及在所述第一和第二端部之间延伸的纵轴线。该工具还包括输出驱动部和马达,该输出驱动部可旋转地安装在所述壳体上以可操作地与机械紧固件接合,该马达位于所述壳体中并具有一输出轴。另外,该工具还包括冲击驱动机构,该冲击驱动机构位于所述壳体中并功能连接所述马达和所述输出驱动部。该冲击驱动机构包括一基体、一砧轴以及一环形的锤子,该砧轴具有从砧轴延伸出的砧座并可旋转地安装在所述基体上,该锤子具有相对的冲击棱部并可枢转地安装在所述基体上以在三个位置之间运动,包括一前进位置、一后退位置和一脱离位置,在该前进位置中锤子定位成使所述冲击棱部中的一个与砧座接合,在该后退位置中锤子定位成使所述冲击棱部中的另一个与砧座接合,在该脱离位置中所述冲击棱部中的任一个都不与砧座接合。
[0011] 本发明的另一方面涉及一种用于上紧和拆松机械紧固件的
气动工具,该工具包括细长管状壳体,该壳体的大小适于由一只手握持。该工具包括气动马达和冲击驱动机构,该气动马达位于所述壳体中并具有一适于旋转的输出轴,该冲击驱动机构沿轴向固定在壳体中并可操作地连接到马达输出轴。该冲击驱动机构包括基体和砧轴,该砧轴具有从砧轴延伸出的砧座并可旋转地安装在所述基体上。该冲击驱动机构还包括环形的锤子,该锤子具有相对的冲击棱部并可枢转地安装在所述基体上以在三个位置之间运动,包括一前进位置和一后退位置,在该前进位置中锤子定位成使所述冲击棱部中的一个与砧座接合,在该后退位置中锤子定位成使所述冲击棱部中的另一个与砧座接合。响应于冲击驱动机构上的
载荷超过一预定转矩,锤子冲击所述轴上的砧座以瞬时增大提供给所述砧轴的转矩。另外,该工具还包括棘轮机构,该棘轮机构可操作地连接到所述冲击驱动机构的砧轴上,该棘轮机构包括一输出驱动部,该输出驱动部被安装以用于相对于壳体进行旋转从而使一机械元件在一选定的方向上进行旋转。
[0012] 本发明的其它目的和特征一部分是明显的,一部分将在后文中指出。
附图说明
[0013] 图1为本发明的手持气动
棘轮扳手的透视图,该棘轮扳手结合有冲击驱动机构和气动马达;
[0014] 图2为图1的扳手的正视图,其中部分剖开以示出内部结构;
[0015] 图3为扳手的冲击驱动机构的透视图;
[0016] 图4为冲击驱动机构的分解透视图;以及
[0017] 图5为扳手的棘轮机构的分解透视图。
[0018] 在这些附图中,相应的附图标记代表相应的部件。
具体实施方式
[0019] 现在参照附图,特别参照图1和2,以附图标记10整体表示一手持的、气动驱动的棘轮扳手。扳手10包括以12整体表示的管状手持部和以14整体表示的头部。如图2所示,手持部12和头部14通过以16整体表示的管状
螺纹联接器连接,所以手持部、联接器和头部形成一容纳扳手10的功能部件的壳体。手持部12容纳一以18整体表示的马达。联接器16容纳以20整体表示的冲击驱动机构,而头部14容纳以22整体表示的棘轮机构(图3)。这些部件都将在下文中详细说明。为说明方便,当说明部件的方位时,扳手10的前端理解为具有头部14的一端,而后端理解为具有手持部12的一端。所示及所述的马达18是气动工具中常用类型的标准的、空气驱动的马达。因为马达18是常规的,所以不再赘叙。
[0020] 参照图1,设置在手持部12后端的进气配件30能够使扳手10与常规的外部加压空气源(未示出)相连接。设置在手持部12附近的操作杆32控制通向马达18的
流体流。操作杆32可枢转地安装在手持部12上并被
弹簧偏压到一所示的伸出位置,从而能被压向手持部以打开
阀34进而选择性地允许加压空气通过进气配件30流入马达18。如图2所示,马达18包括一可旋转地安装在手持部12上以绕一中心线38旋转的
转子36。当阀34打开时转子36响应于穿过马达18的空气而旋转。转子36包括一
定心在中心线38上的输出轴40。尽管在不背离本发明的范围的情况下输出轴40可能具有其它形状,在一个
实施例中该轴具有基本圆柱形的、开
键槽的(即带肋的)外部用于使该轴与冲击驱动机构相连接。
[0021] 如图3和4所示,扳手10的冲击驱动机构20主要包括离合器基体50、锤子52和砧轴54。如图4进一步示出的,基体50包括前、后
衬板60、62,所述衬板被一体形成的隔
块64隔开,所述隔块在所述板之间形成空间66用以接纳锤子52。每个衬板60、62都包括一分别机加工的中心开口68、70用以接纳轴54。孔72设置在开口68、70的相对侧上用以接纳销74、76,所述销在衬板60、62之间形成的空间66中捕获/卡住锤子52。后中心开口68的一部分78被开键槽以接纳马达18的
花键输出轴40。因此,基体50随马达转子36转动。锤子52包括分瓣的/叶状的中心开口80、在一侧的半圆狭槽82以及在相对侧的宽狭槽84。狭槽82、84接纳销74、76,使得所述销在衬板60、62之间延伸以将锤子52保持在空间66中。如本领域的技术人员会意识到的,半圆狭槽82和销74允许锤子52枢转。当锤子52在销74上枢转时宽狭槽84和销76限制锤子52的旋转。砧轴54延伸穿过衬板60、
62的中心开口68、70以及锤子52的分瓣的中心开口80。轴54还具有与衬板60、62中的中心开口68、70相应的间隔开的轴颈88、90。轴颈88、90与中心开口68、70相接合以
支撑轴54并允许该轴在基体50中旋转。在轴54上、在轴颈86、88之间设有砧座92以使锤子
52的分瓣的开口80中的棱部94、96能间歇地接合砧座以提供增大的转矩,这将在下文中更详细地说明。另外,轴54在其前端包括一
曲柄98用于驱动棘轮机构22。
[0022] 图5示出扳手10的棘轮机构22,该棘轮机构将曲柄98的轨道运动转换为在选定方向上的旋转运动。曲柄98驱动内环形
齿轮/齿圈100在头部14的轭102中前后摆动。曲柄98和内环形齿轮100通过一衬套104可操作地连接,该衬套104被接纳在从该内环形齿轮延伸出的臂部108的基本圆柱形的开口106中。驱动体110可旋转地安装在环形齿轮100的内部。驱动体110包括方形输出驱动部112和卡爪(dog)保持部114。枢转的棘轮卡爪或棘爪120通过一销122可枢转地被捕获在卡爪保持部114中。卡爪120被偏压以在一选定的方向上通过一选择
凸块124枢转。选择凸块124包括一在卡爪保持部114内延伸的轴126。轴126具有一凹部128,该凹部保持一弹簧130以将一推动件132偏压在卡爪
120上。推动件132沿一选定方向推动卡爪120,使得当环形齿轮100前后摆动时,环形齿轮100在一个方向上驱动该驱动体110但在另一个方向上不进行驱动。在选择凸块124的轴126与驱动体110之间放置一轴向
衬垫140,在驱动体与头部14的轭102之间放置一保持件142。弹簧偏压的
轴承144和座圈146允许驱动体110在头部14中自由转动。一卡环
148将座圈146在头部14中保持就位。所示的棘轮机构22与美国专利号4,346,630公开的相似,主要包括一可旋转地安装在头部14上的、用于接合机械紧固件的输出驱动部112。
棘轮机构22选择性地将输出驱动部112的旋转限制在一个方向上。因为棘轮机构22是常规的,所以不再赘叙。
[0023] 在扳手10的一般操作中,当朝向手持部推压操作杆32时,空气通过手持部12后端的进气配件30进入。空气进入马达18,在此处空气使包括输出轴40的转子36旋转。马达轴36使离合器基体50旋转。当所需转矩很低时,离合器基体50转动与砧座92相接合的锤子52以转动轴54。曲柄98绕扳手的中心线38运行,使环形齿轮100摆动。当环形齿轮100在一个方向上摆动时,卡爪120枢转入卡爪保持部114中而使输出驱动部112不转动。
当齿轮100在另一方向上摆动时,卡爪120与该齿轮接合而使输出驱动部112随着该齿轮转动。当所需转矩超过某一预选值时,锤子52在销74上枢转,使接合的锤子的棱部94或
96脱离轴54上的砧座92并暂时阻止曲柄98驱动棘轮机构22。在砧座92越过棱部94或
96之后,锤子52枢转回到一位置,在该位置中所述棱部在下一回转中与砧座92接合。当在下一回转中马达转子36、基体60和锤子52的结合的旋转
质量通过锤子起作用而冲击砧座
92时,发生瞬时的转矩增大。转矩增大用以克服机械紧固件中的摩擦。如果在下一回转中转矩超过所述预选值,则重复所述序列(操作)。否则,冲击驱动机构20传递连续的转矩。
[0024] 可设想到,本发明的扳手可在较高的压力下工作,因此以马达的马达轴产生较高的转速。因此此扳手10的优点在于,冲击驱动机构20能够在无减速机构或不会过度磨损部件的情况下处理高压。
[0025] 本发明的扳手的部件由合适的刚性材料制成,如金属(例如
冷锻钢)。但是具有由不同材料制成的部件的扳手也不背离本发明的范围。
[0026] 当介绍本发明或其优选实施例的元件时,冠词“一”、“该”、“所述”是指有一个或更多的元件。术语“包含”、“包括”和“具有”是指包括在内并且是指可能具有所列元件以外的附加元件。
[0027] 由上文可见,已实现了本发明的目的并得到其它有利的结果。
[0028] 由于可以对上述结构作出不同的改变而不脱离本发明的范围,所以所有包含在上述说明中并在附图中示出的事项都应理解为说明性的,而不具有限制性的意义。