CN104619464B - 夹紧套筒、扳手和使用方法 - Google Patents

Abstract

一种利用扳手转动紧固件的套筒组件具有球机构，球机构通常与紧固件的侧部接合并且能通过转动套筒组件的套环而解除与紧固件的接合。该套筒包括：套筒主体，其具有紧固件接纳开口，紧固件接纳开口的尺寸和形状适于接合紧固件以便旋转地驱动紧固件；在紧固件接纳开口中设置至少一个球开口，当紧固件接纳于紧固件接纳开口中时，至少一个球开口邻近紧固件。提供球，在套筒处于接合状态时，球能从球开口部分地突伸。球锥形插件抵靠球进行凸轮式运动以将球推入到球开口内。弹簧偏压球锥形插件以便推压球到球开口内以接合紧固件。

Description

夹紧套筒、扳手和使用方法

相关申请的交叉引用

本要求保护在2012年7月20日提交的美国临时专利申请No.61/674,153的权益，该专利申请的公开以引用的方式并入到本文中用于所有目的。

关于联邦政府资助研发的声明

不适用

技术领域

本发明涉及一种用于拧紧紧固件的套筒，并且特别地涉及一种套筒，其具有夹紧紧固件的机构以便抵抗套筒从紧固件移除。

背景技术

当利用扳手向紧固件施加扭矩时，可能难以保持扳手的套筒与紧固件接合。当工具较重时，这变得更加困难，如果工具在高处使用，远程操作和/向它施加外力，例如，在液压扭矩扳手的情况下通过液压软管施加外力，这个问题会进一步加剧，或者牢固接合可能变得至关重要。因此，本发明提供一种在拧紧或旋松操作期间帮助保持扳手套筒在紧固件上的机构。

发明内容

发明提供一种用于接合紧固件以便旋转地驱动紧固件的套筒，该套筒具有夹紧机构以帮助维持套筒与紧固件接合。该套筒包括：套筒主体，其具有紧固件接纳开口，紧固件接纳开口的尺寸和形状适于接合紧固件以便旋转地驱动紧固件。在紧固件接纳开口中设置至少一个球开口，当紧固件接纳于紧固件接纳开口中时，至少一个球开口邻近紧固件。提供球，在套筒处于接合状态时，其能从球开口部分地突伸。球锥形插件抵靠球进行凸轮式运动以将球推入到球开口内。弹簧偏压球锥形插件以便推压球到球开口内以接合紧固件。为了脱离，释放机构克服弹簧来动球锥形插件以便使球锥形插件移动成不阻碍球。

在优选方面，球锥形插件在其抵靠球进行凸轮式运动时在平行于套筒轴线的方向上移动。多个球开口和相关联的球围绕紧固件接纳开口的周围设置。紧固件接纳开口可以有利地用于六角头紧固件，六角头紧固件具有呈六角图案的六个平坦表面并且一个球开口设置于每个平坦表面中。

在优选方面，释放机构包括柱塞和启动套环。启动套环能相对于套筒主体旋转，以便在套环在一个方向上转动时使球锥形插件克服弹簧移动，或者当套环在相反方向上转动时允许球锥形插件朝向启动套环移动。启动套环可包括斜坡表面，斜坡表面抵靠柱塞滑动。柱塞可以单独于插件并且在启动套环与球锥形插件之间延伸，并且球锥形插件和柱塞能在形成于套筒主体中的通道内移动。

启动套环能在正常位置与能旋转的位置之间在轴向移动，在正常位置，启动套环不能相对于套筒主体旋转，在能旋转的位置，启动套环能转动以便释放对紧固件的夹紧。在启动套环相对于套筒主体在轴向滑动之后，在启动套环与套筒主体之间的卡销连接能允许启动套环转动。优选地，在柱塞上的弹簧将柱塞远离球锥形插件偏压并且将启动柱塞朝向正常位置偏压。

本发明还提供一种合并了本发明的套筒的扳手和使用这种扳手转动紧固件的方法。

在下文的详细描述中，本发明的前述和其它目的和优点将会变得显然，在描述中，参考附图，附图示出了本发明的优选实施例。

附图说明

图1为在栓接法兰的端部与螺母接合的液压扳手和套筒的透视图；

图2为套筒的顶部透视图；

图3为套筒的底部透视图；

图4为套筒的分解透视图；

图5为套筒的球机构的分解透视图；

图6为套筒的套环底部的局部透视图并且以假想线示出了套筒主体；

图7为球机构的球锥形插件的透视图；

图8为套环的底部透视图；

图9为处于接合位置的套筒组件的截面图；

图10为类似于图9的视图，但其中，套环被向下推动以便能将套环转动到脱离位置；

图11为自图10的线11-11的平面的截面图；

图12为类似图9和图10的视图，但其中套环转动到脱离位置；

图13为自图12的线13-13的平面的截面图；

图14为自图10的线14-14的平面的截面图；

图15为自图12的线15-15的平面的截面图；

图16为由线16-16所指示的图14的区域的详细视图；

图17为由线17-17所指示的图15的区域的详细视图；以及

图18为套筒组件的替代实施例的顶部透视图。

具体实施方式

参考图1至图9，示出了液压扳手10和套筒组件14，后者包括：套筒主体18，其具有螺母接纳开口22；以及在套筒主体18中用于可释放地抓住紧固件30的夹紧装置。例如，套筒主体18可以是改进的冲击套筒。套筒主体18在其工具接口端具有通用方形驱动件联接孔9，其接纳工具的方形驱动件，如本领域中熟知那样，以由工具旋转地驱动。

如在图4至图9中所示，夹紧装置呈球机构26的形式，球机构26可释放地接合紧固件30，该机构26包括：接纳于柱塞通道38内的钢球34，柱塞通道38平行于紧固件30的纵向轴线延伸；球接纳开口42，其在柱塞通道38与紧固件接纳开口22之间延伸；以及，推压装置，其用于将球34可释放地朝向接纳于紧固件接纳开口22中的紧固件30推压。球接纳开口42的尺寸略微小于球34，使得球34能仅部分地穿过球接纳开口42。

推压装置包括：柱塞50，柱塞50具有球接合斜坡54，柱塞50接纳于柱塞通道38中；压缩弹簧58，其用于推压柱塞50和球34到球接合位置；以及，释放机构62，其用于接合柱塞50并且将柱塞50移动到球脱离位置。当通过使柱塞50在朝向紧固件接纳开口22的套环74面上的斜坡82上进行凸轮式运动而使柱塞50朝向紧固件接纳开口移动时，在柱塞50上的斜坡54允许球34在弹簧56推压下在接合位置与脱离位置之间移动。

在优选实施例中，柱塞50包括顶件或球柱塞51和单独底件或球锥形插件53。顶件51从顶部插入于柱塞通道38内，并且底件53从底部插入于柱塞通道内。弹簧58向上朝向套环74偏压球锥形插件53以便造成球34在斜坡54上进行凸轮式运动并且被推入到开口42内，以从那里部分地突伸并且当紧固件处于开口22中时抵靠于紧固件30的相邻表面上。由于存在用于六角紧固件(六角螺母或螺栓)的六个面中每一个的一个球和该机构26相关联的其余部分，它们一起用于在它们之间夹住或抓住紧固件。每个插件53的斜坡表面54是较浅倾斜，因此能以来自弹簧58的相对较小力使较大压力抵靠于紧固件表面上，并且球58不能退出直到插件53由释放机构62移动到释放位置(在图2中向下)。

弹簧58在柱塞通道中的固定螺钉86与球锥形插件53之间延伸。固定螺钉86允许触及柱塞通道38，使得压缩弹簧58能放置于底件53与固定螺钉86之间的通道38中。对于六个球柱塞51中每一个还提供另一压缩弹簧56，其使球柱塞远离插件53向上偏压并且也在相同方向上偏压启动套环84。

套筒主体18在套筒顶部的方形驱动孔的相对侧上具有固持销开口70以辅助将套筒组件14固连到扳手10的方形驱动件，如常规情况那样。固持销94穿过开口70延伸并且由橡胶O形环73固持于其中。

在一实施例中，释放机构62包括朝向与开口22相对的套筒主体端部的启动套环74。套环74接纳于套筒主体18外部上的减小直径或凹陷78上。套环74由卡环75保持在套筒主体18上，卡环75接纳于环形凹槽77中。可旋转的套环74具有多个(在图示实施例中六个)斜坡82，每个柱塞50一个斜坡，使得在套环74的一个旋转方向上(从套筒顶部观看顺时针方向)，套环斜坡82接合球柱塞51的上端，将柱塞51移动到球脱离位置。在相反的逆时针方向，柱塞51的顶部在斜坡82上进行凸轮式运动并且在轴向被推向相应插件53，并且当它们接合插件53时，它们向下朝向套筒主体18的紧固件开口端推动插件53并且不阻碍(脱开)球34以释放套筒14在紧固件上的夹紧。套环74可以具有盲孔91，一个或多个杆能插入于盲孔91中以帮助向下推动套环74并且转动套环74。

套筒18还具有与球接纳开口42相对，垂直于柱塞通道38并且进入到柱塞通道38内的外球进入开口90。外球进入开口90提供球到柱塞通道38的进出。当组装球机构26时，使球34穿过外球进入开口90，穿过柱塞通道38到球接纳开口42而将球34放置于套筒18内侧。然后，将柱塞底件53放置于柱塞通道38内，之后是弹簧58和固定螺钉86以保持球在开口42中。

如在上述实施例中所描述，套筒组件14包括在套筒18中多个在周围间隔开的球机构26，如在附图中所示和在上文中所描述，可旋转的套环74在其下表面中包括多个周围间隔开的斜坡82，如图5所示和上文所描述。在此实施例中，多个紧固件接合球机构的存在可帮助将套筒组件4固连到紧固件30上。

如上文所描述，在一个方向上转动套环使柱塞50进行凸轮式运动到脱离位置，在脱离位置，球能从球开口向外移动，在相反方向转动套环可使柱塞进行凸轮式运动到接合位置，在接合位置，迫使球进入到开口内。通常，套环保持在这样的角位置，在该角位置，球被推压到开口42内。这通过套环74与套筒主体18之间的卡销(bayonet)连接来实现。卡销连接由舌片93(总共四个，但可以更多或更少)提供，舌片在相对应数量的卡销凹槽97中滑动。每个卡销凹槽97都是直角凹槽，直角凹槽具有平行于套筒主体18轴线的一个直部段和另一直部段，后者在图示形式中形成为环形凹槽的一部分，其从第一部段的底部在逆时针方向上(如从套筒的驱动件或顶端所观察)垂直地继续。

因此，为了将套环74从其正常球接合位置(图10、图11、图14和图16)移动到其球脱离位置(图12、图13、图15和图17)，操作者首先向下推动套环直到舌片到达凹槽97的第一部段底部并且然后逆时针转动套环，使舌片93在凹槽97的第二部段中滑动。转动套环造成柱塞51在斜坡82上进行凸轮式运动以便推插件53，这造成插件53朝向开口22的进入端滑动，使斜坡54远离球34移动，以允许它们从球开口42移出，从而释放紧固件。在相反方向(顺时针)转动套环74使柱塞51在弹簧56的偏压下抵靠斜坡82进行凸轮式运动，造成柱塞51远离插件53移动，允许插件53在弹簧58推压下抵靠球34进行凸轮式运动，从而在弹簧58和斜坡54的力下使球34移动到球开口42内。当舌片变得与凹槽97的第一部段对准时，由弹簧56向上推动套环74以便保持在球被接合的角位置。

图18的实施例14'与第一实施例相同，只是其具有花键延伸部13'而不是类似于第一实施例14的通用方形驱动件联接件。虽然方形驱动联接件被制成能易于释放，例如利用固持销94或者有时简单地在扳手的方形驱动件上的球锁销，但花键延伸部被制成合并到扳手的传动系内并且由扳手的传动系驱动，并且制成扳手的永久部分，例如在仅能转动一个大小的紧固件的专用液压扳手中。

较为详细地描述了本发明的优选实施例。对于所描述的优选实施例的许多修改和变化将对于本领域技术人员显然。因此，本发明不应限于所描述的实施例。

Claims (19)

1.一种用于接合紧固件以便旋转地驱动所述紧固件的套筒，所述套筒具有夹紧机构以帮助维持所述套筒接合在所述紧固件上，所述套筒包括：

套筒主体，其具有紧固件接纳开口，所述紧固件接纳开口的尺寸和形状适于接合紧固件以便旋转地驱动所述紧固件；

在所述紧固件接纳开口中的至少一个球开口，当所述紧固件接纳于所述紧固件接纳开口中时，所述至少一个球开口邻近所述紧固件；

球，在所述套筒处于接合状态时，其能从所述球开口部分地突伸；

球锥形插件，其抵靠所述球进行凸轮式运动以将所述球推入到所述球开口内；

弹簧，其偏压所述球锥形插件以便推压所述球到所述球开口内；以及

释放机构，其克服所述弹簧来推动所述球锥形插件，以便使所述球锥形插件朝向所述紧固件接纳开口移动并且不阻碍所述球。

2.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，所述球锥形插件在其抵靠所述球进行凸轮式运动时在平行于所述套筒轴线的方向上移动。

3.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，多个球开口和相关联的球围绕所述紧固件接纳开口的周围设置。

4.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，所述紧固件接纳开口用于六角头紧固件，所述六角头紧固件具有呈六角图案的六个平坦表面并且一个球开口设置于每个平坦表面中。

5.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，所述释放机构包括柱塞和启动套环，所述启动套环能相对于所述套筒主体旋转，以便在所述启动套环在一个方向上转动时使所述球锥形插件克服所述弹簧移动，或者当所述启动套环在相反方向上转动时允许弹簧使所述球锥形插件朝向所述启动套环移动。

6.根据权利要求5所述的套筒，其特征在于，所述启动套环包括斜坡表面，所述斜坡表面抵靠所述柱塞滑动。

7.根据权利要求5所述的套筒，其特征在于，包括柱塞，其在所述启动套环与所述球锥形插件之间延伸。

8.根据权利要求5所述的套筒，其特征在于，所述球锥形插件和所述柱塞能在形成于所述套筒主体中的通道内移动。

9.根据权利要求5所述的套筒，其特征在于，所述启动套环能在正常位置与能旋转的位置之间在轴向移动，在所述正常位置，所述启动套环不能相对于所述套筒主体旋转，在所述能旋转的位置，所述启动套环能转动以便释放对所述紧固件的夹紧。

10.根据权利要求9所述的套筒，其特征在于，在所述启动套环相对于所述套筒主体在轴向滑动之后，在所述启动套环与所述套筒主体之间的卡销连接能允许所述启动套环转动。

11.根据权利要求9所述的套筒，其特征在于，在所述柱塞上的弹簧将所述启动套环朝向所述正常位置偏压。

12.根据权利要求9所述的套筒，其特征在于，弹簧将所述柱塞远离所述球锥形插件偏压。

13.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，所述套筒主体包括与所述紧固件接纳开口相对的方形驱动开口，所述方形驱动开口用于接合扳手。

14.根据权利要求1所述的套筒，其特征在于，所述套筒主体包括在与所述紧固件接纳开口相对的端部处的花键延伸部，所述花键延伸部用于接合扳手的驱动件。

15.一种扳手，其具有用于接纳紧固件以便旋转地驱动所述紧固件的套筒，所述套筒具有夹紧机构以帮助维持所述套筒接合在所述紧固件上，所述套筒包括：

套筒主体，其具有紧固件接纳开口，所述紧固件接纳开口的尺寸和形状适于接合紧固件以便旋转地驱动所述紧固件；

在所述紧固件接纳开口中的至少一个球开口，当所述紧固件接纳于所述紧固件接纳开口中时，所述至少一个球开口邻近所述紧固件；

球，在所述套筒处于接合状态时，其能从所述球开口部分地突伸；

球锥形插件，其抵靠所述球进行凸轮式运动以将所述球推入到所述球开口内；

弹簧，其偏压所述球锥形插件以便推压所述球到所述球开口内；以及

释放机构，其克服所述弹簧来推动所述球锥形插件，以便使所述球锥形插件朝向所述紧固件接纳开口移动并且不阻碍所述球。

16.根据权利要求15所述的扳手，其特征在于，所述套筒主体具有方形驱动开口，所述方形驱动开口用于接合所述扳手的方形驱动轴与能释放的联接件。

17.根据权利要求15所述的扳手，其特征在于，所述套筒主体具有由所述扳手驱动的花键延伸部。

18.一种用来转动接纳在套筒的开口端内的紧固件的方法，所述套筒是根据权利要求1-14中任一项所述的套筒，在扳手操作时，所述套筒由所述扳手转动，所述方法包括以下步骤：

使所述套筒的释放机构移动到所述释放机构的脱离位置，在所述释放机构的脱离位置，所述释放机构推动弹簧偏压的凸轮朝向所述套筒的开口端并且不阻碍所述套筒的球，从而将所述球移开以允许所述套筒的开口端放置于所述紧固件上与所述紧固件成旋转驱动接合；

在将所述套筒放置于所述紧固件上之后，将所述释放机构移动到所述释放机构的接合位置，在所述释放机构的接合位置，所述释放机构移开以允许所述弹簧偏压的凸轮推动所述套筒的球抵靠所述紧固件的侧部以便干涉所述紧固件；

操作所述扳手以转动所述紧固件；

将所述释放机构移动到所述脱离位置；以及

从所述紧固件移除所述套筒。

19.根据权利要求18所述的转动紧固件的方法，其特征在于，所述释放机构的套环在所述接合位置与脱离位置之间以轴向运动和旋转运动的组合来移动。