CN112334275A - 用于拧紧工具的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持式电动拧紧工具，其包括壳体和密封结构，其中，密封结构适配为从壳体的第二区段密封壳体的第一区段(10a)，并且所述密封结构包括密封元件(20)和弹簧(30)。其中，密封元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分适配为抵靠在壳体中形成的肩部(11)，所述第二部分适配为抵靠在工具的旋转轴(40)的外表面的部分，并且其中，弹簧适配为在第一端处抵靠在密封元件中形成的肩部，并且在第二端处抵靠在布置于轴上的支撑元件(42)，使得在密封元件上施加力，迫使密封元件抵靠在壳体中形成的肩部。

Description

用于拧紧工具的密封结构

技术领域

本发明总体上涉及用于拧紧螺丝的电动工具，更具体地，涉及一种电动拧紧工具，该电动拧紧工具包括壳体和密封结构，所述密封结构适配为从壳体的第二区段密封壳体的第一区段。

背景技术

已知用于拧紧的电动工具被用于各种行业。例如，在电子工业中，拧紧工具用于拧紧小螺丝。这样的工具通常包括这样的机构，其用于促进对所使用的许多情况下非常小的螺丝的拾取和保持。这种机构的示例包括各种真空解决方案，其中，在工具的前端提供真空，以便可以将小螺丝吸入到工具头或类似装置的位置。

更具体地，已知所谓的真空适配器，通过附接到工具的前端的辅助适配器提供真空，其中通常通过附接到适配器的单独的软管提供真空。本申请人在专利文献WO2015/069166中示出了这种适配器的一个示例。但是，这样的装置本身就是辅助装置，给系统增加了复杂性。此外，对于提供必要的真空来说，需要软管，这对工具和工作场所施加了额外的约束，从而可能给使用者带来不便。

为了缓解其中一些问题，已经提出了具有内部软管或通道的拧紧工具，通过所述内部软管或通道可以向工具的前端提供真空。然而，这些设计存在与在真空占主导的工具的部件和其他部件之间提供适当密封有关的各种问题。提出的解决方案包括使用密封轴承，其中各种缺点包括变化的压力(即真空)会对这种轴承的橡胶密封产生负面影响，从而降低密封性能，并且真空可能导致不希望的来自轴承中的润滑油的移动，从而损害轴承的功能并缩短轴承的使用寿命。因此，在具有这种内部真空装置的拧紧工具领域中有改进的需要。

发明内容

因此，期望提供一种包括改进的密封结构的拧紧工具。特别地，期望提供一种这样的拧紧工具，其提供改进的密封性能并且优选是能增加使用寿命。为了更好地解决这些问题中的一个或更多个，提供了一种拧紧工具，该拧紧工具包括如独立权利要求中限定的密封结构。优选的实施方案在从属权利要求中限定。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括密封结构的拧紧工具，其中，密封结构适配为从壳体的第二区段密封壳体的第一区段，并且密封结构包括密封元件和弹簧。其中，密封元件包括第一部分和第二部分，第一部分适配为抵靠在壳体中形成的肩部，第二部分适配为抵靠在工具的旋转轴的外表面的部分，弹簧适配为在第一端处抵靠在密封元件中形成的肩部，并且在第二端处抵靠在布置于轴上的支撑元件，使得在密封元件上施加力，迫使密封元件抵靠在壳体中形成的肩部。

根据第一个方面，所述拧紧工具(或动力工具，这些术语在本说明书中可以互换使用)通过包括密封结构的设计为上述问题提供了创造性的解决方案，一方面通过密封元件抵靠在轴上，另一方面利用弹簧元件迫使密封元件抵靠在壳体的部分上，从而使所述密封结构适配为密封壳体的第一区段和第二区段。更具体地，通过抵靠在轴上的静态密封和抵靠在壳体上的动态密封的创造性的组合，密封性能和密封结构的使用寿命可以显著地提高，并且因此动力工具的性能可以得到显著地改进。优选地，弹簧适配为在密封元件上提供较小的但足够的力，从而使元件被轻微地推动而抵靠在壳体中形成的肩部，以提供适当的密封，但同时又要足够低以在其之间提供低摩擦力。这不仅有利地可以限定用于将元件抵靠在肩上的预定的适当的弹簧力，还可以有利地处理密封元件与壳体之间的接触的不确定性，密封元件与壳体之间的接触的不确定性例如由于下述原因引起：所包括的部件的公差链以及由于在工具的使用寿命期间密封元件的磨损。这是由于密封元件可以沿轴移动，即，弹簧力可以使密封元件沿轴移动，以补偿由于公差和/或磨损引起的任何间隙。此外，由于弹簧的力，密封元件与壳体之间的摩擦不仅很小，而且变化较小。这对于提供较低的拧紧扭矩的工具尤其有利，例如在范围1-50cNm中或者在范围1-25cNm中，变化的内部摩擦条件的影响对所传递的扭矩的精度方面尤其不利。密封元件在第二端处抵靠工具的轴，并在该端也提供适当的密封。因此，除了提供改进的密封和使用寿命之外，还可以避免或至少缓解例如与变化的摩擦有关的已知问题以及与之相关的所传递的扭矩的精度问题。

根据一个实施方案，工具可以包括或连接至操作为控制动力工具的控制器。在一个有利的实施方案中，动力工具是包括内部真空通道或软管的用于拧紧小螺丝的手持式动力工具，以便在工具的第一端(或向第一端)提供真空，从而便于拾取螺丝。对于这样的工具，提供改进的密封，更具体地提供低的、基本上恒定的摩擦，例如提供了改进的所传递的扭矩的精度，由于这种工具通常提供低扭矩水平，因而改进所传递的扭矩的精度特别重要。然而，技术人员应理解在本发明的范围内可以想到任何其他类型的动力工具。技术人员应进一步理解，在整个说明书中，真空应理解为气体压力大大小于大气压的区域，即，不一定是完全的真空。

无论如何，密封元件在第一端处密封抵靠壳体的肩部，在第二端处密封抵靠轴的表面，并且可以描述为通过弹簧将密封元件持续地抵靠在肩部。优选地，密封元件由低摩擦材料制成，例如缩醛塑料(POM)或聚四氟乙烯。此外，弹簧的刚度优选地应选择为尽可能低，以避免不必要的摩擦，但仍能提供期望的密封。例如，在一些实施方案中，弹簧的刚度位于0.25-1N/mm的区间，优选地，在0.25-0.5N/mm的区间。

根据一个实施方案，密封结构适配为从壳体的第二区段流体地密封壳体的第一区段，其中，在壳体的第一区段中第一压力占主导，并且在壳体的第二区段中第二压力占主导。所提供的密封可以是气密密封。根据一个实施方案，密封结构适配为提供气密密封，其中在第一区段中占主导的第一压力低于在壳体的第二区段中占主导的第二压力。在一些实施方案中，壳体的第一区段可以是远侧区段，即，可以被描述为壳体的前部，该前部布置成在工具的前端处更靠近工具的工具头和工具头保持器。在这样的实施方案中，第一腔室的较低压力可以帮助弹簧迫使密封元件朝向壳体中的肩部。此外，根据一个实施方案，在壳体的第一区段中真空可以占主导。例如，上述的动力工具组件包括用于向工具的前端(或远侧端)提供真空的内部流体通道的情况就是这种情况。在这样的工具中，用于将工具连接到真空源的装置可以设置在工具的第二相对端(即，工具的后端)，由此真空可以在流体通道中通过壳体的第二区段传递到第一区段。在壳体的第二区段中大气压可以占主导。此外，电机以及传动系统的其他部分(例如齿轮)可以布置在壳体的第二区段中。还可以想到这样的实施方案，其中也可以直接向壳体的第一区段提供真空。根据一个实施方案，手持式电动工具还安装有用于拾取螺丝的真空适配器，其中，真空占主导的壳体的第一区段适配为与真空适配器流体连接。因此，在没有外部软管或类似物带来的麻烦的情况下，真空可以便利地被提供至这种适配器(本领域中已知，因此将不进行详细描述)。

根据一个实施方案，元件的第一部分具有第一外部直径，元件的第二部分具有第二外部直径，其中第一直径较大，使得在第一部分和第二部分之间形成肩部。此外，根据一个实施方案，密封元件包括布置在第一部分和第二部分之间的中间部分，其中，中间部分是弹性的部分，使得密封元件的第二部分偏向抵靠旋转轴的外表面。换句话说，中间部分可被描述为弹簧部分，迫使或按压密封元件的第二部分使其抵靠在轴的外表面，从而改进所提供的密封。在一些实施方案中，中间部分具有与第一部分相邻的第一直径和与第二部分相邻的第二截面直径，其中第一直径较大。在一些实施方案中，至少与元件的第一部分处的厚度相比，中间部分可以被描述为薄壁部分。壁厚可以基本上恒定。

根据一个实施方案，密封元件是旋转对称的并且环绕所述轴，使得密封元件的第二部分适配为抵靠旋转轴的外表面的圆周部分。此外，密封元件的第一部分可以适配为抵靠壳体的肩部的圆周部分。

根据一个实施方案，密封结构随着轴旋转。在这样的实施方案中，在元件的第二部分处抵靠轴的密封可以被描述为静态密封，而在第一端处抵靠肩部的密封可被描述为动态密封。然而，密封结构在轴向方向上(即，在弹簧力作用的方向上)，相对于轴未固定。并且，密封元件在被弹簧作用时可以轻微地移动，例如补偿密封元件的磨损。

根据一个实施方案，第二部分构成密封元件和轴之间的接触的单个区域。例如，在一些实施方案中，密封元件可以被设计成使得在工具的轴和密封元件的第一部分处的密封元件之间存在小的间隙或游隙。换句话说，在密封元件的第一端处，密封元件可以被设计成仅抵靠壳体的肩部而不抵靠轴。这例如可以得到以下好处：通过在密封元件的第二部分处设置密封接触或者由密封元件的第二部分提供密封接触，可以避免轴的意外锁定或卡住，同时在壳体的第一区段和第二区段之间仍然提供适当的密封。

根据一个实施方案，密封元件的第一部分是布置在元件的第一端的部分，并且密封元件的第二部分是布置在元件的第二端的部分。根据一个实施方案，元件的第一端是远侧端。远侧端应当理解为壳体的前端，即，布置有工具的工具头和工具头保持器的端部。在一些实施方案中，密封元件的第一部分面向壳体的第一区段，而密封元件的第二部分面向壳体的第二区段。在一些实施方案中，密封元件与壳体的第二区段布置在壳体的肩部的同一侧(沿工具的纵向轴线观察)。在一些实施方案中，密封元件甚至可以描述为布置在壳体的第二区段中。

根据一个实施方案，密封元件的第一部分在平面中延伸，其中轴垂直于所述平面。由此，通过沿轴的方向作用的弹簧力，抵靠壳体的肩部的表面实现了适当的密封，所述表面可以是在基本上平行的平面中延伸的表面。此外，在一些实施方案中，所述平面可以是平行于布置在轴上的支撑元件的平面。在一些实施方案中，密封元件的第二部分更具体地是与轴的表面接触的部分，可以描述为在平行于轴的平面内延伸。

根据一个实施方案，布置在轴上的支撑元件是径向突出的支撑元件。这样的支撑元件可以与轴成一体，或者可以是附接到轴上的单独的部件。例如，根据一个实施方案，径向突出的元件是外部弹性挡圈或类似的结构。根据一个实施方案，手持式电动工具包括布置在弹簧和径向突出的支撑元件之间的垫圈，例如钢垫圈。这有利地提供了平坦的、足够大的表面，弹簧可以抵靠在所述表面上。本领域技术人员应理解，弹簧代替地抵靠在轴中的凹槽或开槽上的实施方案是可想到的。

当研究以下详细披露内容、附图和所附权利要求时，本发明的进一步目的、特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员应理解，可以组合本发明的不同特征以创造除了以下描述的那些实施方案例以外的实施方案。

附图说明

通过以下优选实施方案的示例性和非限制性的详细说明，并参考附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是根据一个实施方案的拧紧工具的截面图。

图2是根据一个实施方案的动力工具的示例性密封结构的立体图。

图3是根据一个实施方案的动力工具的示例性密封结构的截面图。

所有附图都是示意性的，不一定按比例绘制，并且通常仅示出了阐明本发明所必需的部件，其中，可以省略其他部件或者仅提及其他部件。

具体实施方式

在图1中的横截面图示出了根据一个实施方案的包括密封结构100的动力工具1。密封结构100被示出在壳体10中，并且适配为从工具的第二区段10b密封位于拧紧工具1的前端(或称远侧端)的第一区段10a。在图1所示的拧紧工具的实施方案中，在壳体的第一区段10a中真空占主导，即相对较低的压力，并且所述工具还包括内部流体通道(未示出)，用于将所述真空提供至工具的前端。因此，在工具的后端处设有用于将工具连接至真空源的真空接头V。在第二区段10b中，大气压占主导。

在立体图中更详细地示出了密封结构100，其布置在工具的旋转轴40上。密封结构100包括密封元件20和弹簧30。弹簧抵靠在布置在轴40上的突出元件42上，并适配为作用在密封元件20上，更具体地，将元件20抵靠在壳体的肩部上(图2中未示出)。

转而参见图3，在截面图中示出了工具1的壳体10的密封结构以及周围部件，密封元件20在壳体10的第一区段10a和第二区段10b之间提供密封。

所示实施方案的密封元件20是旋转对称的，并包括在第一端的第一部分21，该第一部分21抵靠在壳体10中形成的肩部11，以及在第二端的第二部分22，该第二部分22抵靠工具的旋转轴40的外表面41的圆周部分。弹性的中间部分23布置在第一部分21和第二部分22之间，从而对第二部分22施加力或者按压第二部分22，使其抵靠在旋转轴40的外表面41上。

弹簧依次在第一端31处抵靠在密封元件20的第一端21和第二端22之间形成的肩部24，在其第二端32处抵靠在布置于弹簧和径向突出的支撑元件42之间的钢垫圈42a，在所示实施方案中为外部弹性挡圈42。由此，弹簧30在密封元件20上施加力，迫使密封元件抵靠肩部11。弹簧的第二端抵靠布置在轴40上的突出元件42。垫圈42a布置在弹簧30与径向突出的支撑元件42之间。垫圈42a基本上平行于密封元件20所抵靠的肩部11的表面。

密封元件20的第一部分21面向壳体的第一区段10a，从而面向工具1的前端。据此，在所示实施方案中，在壳体10的第一区段10a中占主导的真空可以进一步帮助弹簧30迫使密封元件20抵靠肩部11。此外，密封结构100与轴40一起旋转。因此，元件20的第二部分22抵靠轴40的密封可以被描述为静态密封，而在第一端21处抵靠肩部11的密封可以被描述为动态密封。然而，密封结构并不相对于轴沿轴向固定，而可以在构成密封元件20与轴40之间的接触区域的第二部分22处沿着轴40滑动。

尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这种示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所披露的实施方案。本领域技术人员理解，在所附权利要求所限定的范围内，可以想到许多修改、变化和改变。此外，在实践所要求保护的发明时，本领域技术人员对附图、披露内容和所附权利要求书进行研究后，可以理解和实现所披露的实施方案的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.手持式电动拧紧工具(1)，其包括壳体(10)和密封结构(100)，其中，所述密封结构适配为从所述壳体的第二区段(10b)密封所述壳体(10)的第一区段(10a)，并且所述密封结构包括密封元件(20)和弹簧(30)，

其中，所述密封元件包括第一部分(21)和第二部分(22)，所述第一部分(21)适配为抵靠在所述壳体中形成的肩部(11)，所述第二部分(22)适配为抵靠在所述工具的旋转轴(40)的外表面(41)的部分，并且

其中，所述弹簧适配为在第一端(31)处抵靠在所述密封元件中形成的肩部，并且在第二端(32)处抵靠在布置于所述轴上的支撑元件(42)，使得在所述密封元件上施加力，迫使所述密封元件抵靠在所述壳体中形成的肩部。

2.根据权利要求1所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封元件(20)包括布置在所述第一部分和所述第二部分之间的中间部分(23)，所述中间部分(23)是弹性的部分，使得所述密封元件(20)的所述第二部分(22)偏向抵靠所述旋转轴的所述外表面。

3.根据权利要求1或2所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封元件是旋转对称的并且环绕所述轴，使得所述密封元件的所述第二部分适配为抵靠所述旋转轴的所述外表面的圆周部分。

4.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，布置在所述轴上的所述支撑元件是径向突出的支撑元件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封结构随着所述轴旋转。

6.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封元件的所述第一部分是布置在所述元件的第一端的部分，所述密封元件的所述第二部分是布置在所述元件的第二端的部分。

7.根据权利要求6所述的手持式电动拧紧工具，所述元件的所述第一端是远侧端。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封元件的所述第一部分在平面中延伸，并且所述轴垂直于所述平面。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述第二部分构成所述密封元件和所述轴之间接触的单个区域。

10.根据权利要求4所述的手持式电动拧紧工具，还包括布置在所述弹簧和所述径向突出的支撑元件之间的垫圈(42a)。

11.根据权利要求4或10所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述径向突出的元件是外部弹性挡圈。

12.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封元件由低摩擦材料制成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的手持式电动拧紧工具，其中，所述密封结构适配为提供气密密封，并且在所述第一区段中占主导的第一压力低于在所述壳体的所述第二区段中占主导的第二压力。

14.根据权利要求13所述的手持式电动拧紧工具，其中，在所述壳体的所述第一区段中真空占主导。

15.根据权利要求14所述的手持式电动拧紧工具，还装配有用于拾取螺丝的真空适配器，其中，真空占主导的所述壳体的所述第一区段适配为与所述真空适配器流体连接。

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