CN114654431B - 用于冲击式工具的扭矩增强装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于冲击式工具的扭矩增强装置，包括具有相对的第一端和第二端的旋转主轴，所述旋转主轴的第一端配置为与冲击式工具的驱动端可拆卸的连接，所述旋转主轴上靠近所述输入端设有大致沿径向向外延伸的惯性飞轮，所述扭矩增强装置还包括一个可套设于所述旋转主轴的第二端的套管，所述旋转主轴的第二端可沿旋转轴线方向在套管内移动，所述套管的底端配置为可拆卸的连接到一紧固件或一紧固件的旋转套筒的输出端。针对需要更大初始扭矩的放松紧固件的场合，可大幅的增加冲击式工具的旋转惯性，迅速的松开紧固件。

Description

用于冲击式工具的扭矩增强装置

技术领域

本发明涉及一种冲击式工具，更具体的，涉及一种用于冲击式工具的扭矩增强装置。

背景技术

冲击式工具在此项技术中是众所周知的，典型的冲击式工具包括，例如冲击式扳手等。冲击式扳手是一种其中驱动端或砧被旋转质量或锤击打的工具。驱动端耦合到待收紧或放松的紧固件(例如，螺栓、螺钉、螺母等)，且通过砧连接的锤的每次击打向紧固件施加转矩。

然而，在一些工况下，譬如紧固件由于锈蚀或者静态摩擦，或者施加螺纹胶等原因，松开该紧固件所需的初始扭矩变大，当操作者需要松开紧固件时，冲击式扳手的最大扭矩无法达到放松紧固件所需的初始扭矩，导致冲击式扳手无法正常工作。

专利文献CN103648726公开了一种用于与冲击式扳手一起使用的改进的旋转冲击装置，其中所述改进的旋转冲击装置增加旋转惯性以迅速放松或收紧紧固件。该旋转冲击装置是通过一个惯性部件增加冲击式扳手内部的旋转式锤子净效应从而增加冲击式扳手的总体性能。所述性能由于惯性部件充当装置上的一种类型的静止飞轮而增加，本质上是转动惯量很大的套筒。静止飞轮意味着所述飞轮相对于装置静止，但相对于砧和紧固件移动。然而静止飞轮是无法在装置移动的一瞬间实现扭矩的大幅增加的，因此仍然无法解决松开紧固件时可能需要较大的初始力矩的工况。

因此，需要一种改进的用于冲击式工具的扭矩增强装置，可以适用于初始力矩较大的松开紧固件的工况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对需要更大初始扭矩的放松紧固件的场合，提供一种用于冲击式工具的扭矩增强装置，可大幅的增加冲击式工具的旋转惯性，迅速的松开紧固件。

一种用于冲击式工具的扭矩增强装置，包括具有相对的第一端和第二端的旋转主轴，所述旋转主轴的第一端配置为与冲击式工具的驱动端可拆卸的连接，所述旋转主轴上靠近所述输入端设有大致沿径向向外延伸的惯性飞轮，所述旋转扭矩增强装置还包括一个可套设于所述旋转主轴的第二端的套管，所述旋转主轴的第二端可沿旋转轴线方向在套管内移动，所述套管的底端配置为可拆卸的连接到一紧固件或一紧固件的旋转套筒的输出端。

在本发明的一个实施例中，所述套管内设有内螺纹，所述旋转主轴的另一端设有驱动螺牙，所述旋转主轴的驱动螺牙与所述套管的内螺纹啮合以使得所述主轴的第二端可在套管内沿轴向移动。

在本发明的一个优选的实施例中，所述套管的内螺纹从套管的开口端延伸到套管底部，底部的至少半圈内螺纹形成冲击螺牙，所述旋转主轴移动到套管底部时，所述驱动螺牙与所述冲击螺牙啮合。

在本发明的另一个实施例中，所述套管的内螺纹从套管的开口端处安装一个止挡螺纹，用于阻挡所述旋转主轴的第二端从套管内脱出。

在本发明的又一优选的实施例中，所述惯性飞轮设置于靠近所述旋转主轴的第一端。

优选地，所述旋转主轴的第一端具有多种尺寸与型式，用以对应与其连接的所述冲击式工具的驱动端的尺寸与型式，所述套管的输出端为多种尺寸和/或结构，用以对应紧固件或者紧固件的旋转套筒的尺寸和/或结构。

更优选的，所述惯性飞轮的中心设有一凹槽，用于至少部分的容置所述套管的开口端。

本发明还提供了一种冲击式扳手，所述冲击式扳手具有输出旋转扭矩的驱动端，其特征在于，所述驱动端连接如前述实施例的扭矩增强装置。

根据本发明的旋转扭矩增强装置，其惯性飞轮的一侧与冲击式扳手的驱动端连接，通过冲击式扳手驱动先加速，套管此时是相对静止的。惯性飞轮在冲击式扳手的带动下高速旋转，动态飞轮产生了很大的转动动量。高速旋转的惯性飞轮沿套管轴向移动到其底部时，旋转主轴的驱动螺牙与套管底部的冲击螺牙瞬间接合，惯性飞轮将其产生的转动冲击能量传递给套管，套管进一步将转动冲击能量传递到与紧固件相配合的套筒。通过本发明的旋转扭矩增强装置，施加到紧固件的扭矩被大大的增加了，可以轻松的克服紧固件由于各种原因(例如锈蚀)导致的增加的初始松开扭矩，从而方便迅速的松开例如锈蚀的紧固件。

附图说明

通过以下详细的描述同时阅读附图可以更好地理解所述实施例。强调的是，各种部件不一定按比例绘制。实际上，为了清楚地进行论述，可以任意增大或减小尺寸。在附图中，相同的附图标记指代相同的元件。

图1是本发明一个实施例的旋转扭矩增强装置的透视图；

图2是本发明一个实施例的旋转扭矩增强装置的分解状态的透视图；

图3是图1和2的旋转扭矩增强装置的套管的剖视图；

图4是本发明的旋转扭矩增强装置与一起使用的冲击式扳手的组合状态的透视图；

图5是根据本发明的一个实施例的旋转扭矩增强装置的初始工作状态示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的旋转扭矩增强装置的旋转主轴相对套管移动的工作状态示意图；

图7是根据本发明的一个实施例的旋转扭矩增强装置的旋转主轴移动到套管底部的工作状态示意图。

具体实施方式

下面，将参照图1至图7描述根据本发明的实施例的用于冲击式工具的扭矩增强装置。

当使用高扭矩工具移除紧固件(例如，曲柄螺栓、凸缘螺母或者其他紧固件)时，通过施加和增大从锤到紧固件的冲击方式中的移除扭矩是有利的。这可以通过增加工具的输出轴(例如砧部)上的转动惯量来完成。系统的转动惯量是基于围绕同一轴线旋转的所有物体的转动惯量之和。

参考图1，一种用于冲击式工具的扭矩增强装置10，其可附接到冲击式工具且由冲击式工具驱动，冲击式工具是高转矩的源(例如，冲击式扳手)。典型的冲击式扳手20，以通过由用户施加最小量的力而递送高转矩输出。通过将动能存储在旋转质量中且接着将能量递送到驱动端(例如，砧部22)来实现高转矩输出。本发明的所述扭矩增强装置10可选择性地固定到冲击式扳手20的驱动端，即砧部22。装置10优选由钢制成。

参考图2和图3，根据本发明的一个实施例，扭矩增强装置10包括一个旋转主轴1，一个套管2。旋转主轴1包括相对的第一端11和第二端12。所述第一端11配置为与冲击式工具的驱动端可拆卸的连接。优选的，冲击式工具的驱动端是冲击式扳手的砧部22。砧部22包含具有大体正方形驱动头部。相应的，所述第一端11包括一个与冲击式扳手的砧部22匹配的输入凹口13，如图5到图7所示。优选地，输入凹口13大体为正方形形状，沿着主轴的轴向方向部分延伸。冲击式扳手20的砧部22大体正方形驱动头部接纳在第一端11的输入凹口13内以形成可拆卸的固定连接布置。当然，所述冲击工具的驱动部还可使用其它多边形形状或配置。如图3及图5-7所示，旋转主轴1的第二端12设有驱动螺牙5，优选的，驱动螺牙为一圈。旋转主轴的第二端12伸入到套管2内，并可在套管2内沿轴向移动。

旋转主轴上设有一个大致沿径向向外延伸的惯性飞轮3。惯性飞轮3实质上为圆形且定位在旋转主轴的外部表面上。优选地，惯性飞轮3设置在靠近旋转主轴的第一端11处，这样旋转主轴1的第二端12到惯性飞轮3的距离就是旋转主轴可在套管内相对的沿轴向移动的距离。然而，惯性飞轮3可视用户需要而设置在旋转主轴1的外部表面上的任何部分上。惯性部件3优选定位成不干涉旋转主轴的第一端11到冲击式扳手的砧部22的啮合。优选的，所述惯量飞轮具有多个惯性调整孔，所述惯性调整孔的位置对称于所述旋转主轴的旋转中心。在替代的实施例中，惯性飞轮3可为不含有孔的实心件。另外，优选的在本发明中的可替换的实施例中，所述惯性飞轮的中心设有一凹槽7，用于至少部分的容置所述套管的开口端，以减少扭矩增强装置的整体长度。

参考图1到图4，示出了本发明的旋转扭矩增强装置的套管2。该套管2大致为狭长的管状，管状的内径可容纳旋转主轴的第二端12在套管2内沿轴向移动。套管内设有内螺纹6，优选的，所述套管的内螺纹6从套管的开口端延伸到套管底部，也就是说，所述内螺纹沿整个套管的管内延伸。所述旋转主轴的第二端的驱动螺牙5与所述套管的内螺纹6。旋转主轴的第二端12的驱动螺牙5在内螺纹6内旋转，从而，带动所述旋转主轴的第二端12可在套管2内沿轴向移动。优选的，底部的至少半圈内螺纹形成冲击螺牙4，所述旋转主轴1移动到套管2的底部时，所述驱动螺牙5与所述冲击螺牙4啮合。优选的，在本发明的另一个实施例中，所述套管的内螺纹从套管的开口端处安装一个止挡螺纹8，用于阻挡所述旋转主轴的第二端12从套管2内脱出。

套管2的底端配置为可拆卸的连接到一紧固件或一紧固件的旋转套筒的输出端9。所述输出端9从套管的底端沿着套管的轴向方向部分延伸，示例性的，具有直接与紧固件相匹配的套筒结构。紧固件可为螺栓、螺钉、螺母等。紧固件的至少一部分(例如，螺栓的头部和螺钉的主体)具有多边形形状。紧固件优选为六边形形状。如本领域所公知的套筒结构，本发明的套管的输出端9可包括一输出凹口(图未示)，用于接纳紧固件的多边形形状。在使用期间，紧固件的多边形形状部分插入到套管的输出端对应的多边形形状的输出凹口中，以用于旋紧或松开紧固件。

根据本发明的一个可替换的实施例，套管2的输出端9还可以设置成冲击式工具的砧的形式，这时输出端9通过一个额外的旋转套筒与紧固件连接。这样套管2可以匹配不同的套筒，以适配不同尺寸和/或结构的紧固件。

在操作中，冲击式扳手20将电力供应到马达，马达加速旋转质量(通常称为锤子)。当锤子旋转时，动能存储在其中。锤子猛烈冲击冲击式扳手的砧部22，从而致使砧部22自旋且在冲击后即刻产生高转矩。换句话说，锤子的动能转变为砧部22中的旋转能量。然而，冲击式扳手12的输出转矩难以测量，这是因为锤子在砧部22上的冲击是短冲击力。换句话说，冲击式扳手12随着锤子的每次冲击递送固定量的能量，而非固定转矩。因此，冲击式扳手20的实际输出转矩依据操作而改变。尤其在冲击式扳手在执行松开紧固件的初始瞬间，冲击式扳手20实际输出的扭矩可能小于紧固件松开所需的扭矩，而无法完成操作。

本发明的扭矩增强装置，连接到冲击式扳手的驱动端，极大的提高了冲击式扳手的输出扭矩。参考图5-图7，示出了本发明的一个实施例的旋转扭矩增强装置的工作过程。图5是旋转扭矩增强装置的初始工作状态。此时，旋转主轴的第一端11连接到冲击式扳手的驱动端，即冲击式扳手的砧部22；旋转主轴的第二端的驱动螺牙5与套管2内的靠近管状的开口端的内螺纹6啮合。套管2的输出端9构造为砧的结构，其连接一额外的旋转套筒(未示出)。冲击式扳手的砧部22在马达驱动下从0开始加速旋转，此时旋转主轴在砧部22的驱动下也从0加速旋转，而这时套管是相对静止的。参考图六，由于旋转主轴1的高速旋转，第二端12的驱动螺牙5将沿着套管2的内螺纹6向管内轴向移动。进一步参考图7，当冲击式扳手的驱动端的转速达到其额定转速时，此时旋转主轴的第二端12也到达了套管2的底部。这时，套管2将和主轴一起安装冲击式扳手的额定转速高速旋转。

在从图5到图7，通过冲击式扳手驱动旋转主轴1先加速，套管2此时是相对静止的。在旋转主轴从0加速到冲击式扳手的额定转速的过程中，惯性飞轮3也随之从0加速到额定转速的值。由于惯性飞轮的直径远远大于主轴的直径，因此惯性飞轮在高速旋转下形成增大的动态转动惯量。

当旋转主轴的第二端12移动到套管2的底部时，旋转主轴1和套管2之间成锁合状态，旋转主轴的驱动螺牙5与套管底部的冲击螺牙4瞬间接合，这时惯性飞轮3产生的巨大的动态转动惯量将转换巨大的冲击扭矩，惯性飞轮3将其产生的转动冲击能量传递给套管2，套管2进一步将转动冲击能量传递到与紧固件相配合的旋转套筒。通过本发明的旋转扭矩增强装置，施加到紧固件的扭矩被大大的增加了，可以轻松的克服紧固件由于各种原因(例如锈蚀)导致的增加的初始松开扭矩，从而方便迅速的松开例如锈蚀的紧固件。

惯性飞轮3的质量和直径取决于期望增加的转动惯量。根据本发明的一个示意性的实施例，冲击式扳手20的转动惯量约为190kg.mm²。而根据本发明的扭矩增强装置，应用于前述冲击式扳手时，其可产生的最大转动惯量是：

J_(飞轮)＝1/2*(m1*r12+m2*r22)

这里，m1代表惯性飞轮3的质量：0.79kg；r1代表惯性飞轮3的半径：40mm；r2代表旋转主轴的半径：8.5mm；m2代表旋转主轴的第二端到惯性飞轮处部分的质量，约为0.16kg。

J_(飞轮)＝1/2*(0.79*(40)2+0.16*(8.5)2)＝637.8kg.mm²

在理想状况下，扭矩增大倍数为637.8/190＝3.35。

由此可见，本发明的扭矩增强装置所产生的转动惯量提高了将3倍多。同时，如果适当增大惯性飞轮的质量或者直径，扭矩增大的倍数会相应的提高。

因此，本发明的用于冲击式工具的扭矩增强装置，能够瞬时大幅度的提高冲击工具的转动冲量，非常适用于需要超出正常工作状态的扭矩值的场合，例如，由于锈蚀等原因导致紧固件的增加的初始松开扭矩，从而方便迅速的松开紧固件。

如前所述，尽管说明书中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述各具体实施方式，还可以有许多其他实施例方式，本发明的范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。

Claims (7)

1.一种用于冲击式工具的扭矩增强装置，包括具有相对的第一端和第二端的旋转主轴，所述旋转主轴的第一端配置为与冲击式工具的驱动端可拆卸的连接，所述旋转主轴上靠近所述第一端设有大致沿径向向外延伸的惯性飞轮，其特征在于，所述扭矩增强装置还包括一个可套设于所述旋转主轴第二端的套管，所述旋转主轴的第二端可沿旋转轴线方向在套管内移动，所述套管的底端配置为可拆卸的连接到一紧固件或一紧固件的旋转套筒的输出端，所述套管内设有内螺纹，所述旋转主轴的第二端设有驱动螺牙，所述旋转主轴的驱动螺牙与所述套管的内螺纹啮合以使得所述旋转主轴的第二端可在套管内沿轴向移动。

2.根据权利要求1所述的扭矩增强装置，其特征在于，所述套管的内螺纹从套管的开口端延伸到套管底部，底部的最后一圈内螺纹为冲击螺牙，所述旋转主轴移动到套管底部时，所述驱动螺牙与所述冲击螺牙啮合。

3.根据权利要求2所述的扭矩增强装置，其特征在于，所述套管的内螺纹从套管的开口端处安装一个止挡螺纹，用于阻挡所述旋转主轴的第二端从套管内脱出。

4.根据权利要求1所述的扭矩增强装置，其特征在于，所述惯性飞轮设置于靠近所述旋转主轴的第一端。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的扭矩增强装置，其特征在于，所述旋转主轴的第一端具有多种尺寸与型式，用以对应与其连接的所述冲击式工具的驱动端的尺寸与型式，所述套管的输出端为多种尺寸和/或结构，用以对应紧固件或者紧固件的旋转套筒的尺寸和/或结构。

6.根据权利要求5所述的扭矩增强装置，其特征在于，所述惯性飞轮的中心设有一凹槽，用于至少部分的容置所述套管的开口端。

7.一种冲击式扳手，所述冲击式扳手具有输出扭矩的驱动端，其特征在于，所述驱动端连接如权利要求1-6中任一项所述的扭矩增强装置。