CN1247366C - 气动旋转工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动旋转工具，其具有一个基本上是用塑料制成的外壳，从而能显著地减小该工具的重量和造价。气动马达被制成经济性很好的组件，同时还保证了在外壳受到冲击作用而产生偏斜时，马达具有较大的结构稳定性。该工具包括一个扭矩选择器，其控制进入到气动马达中的压缩空气的量，由此控制了马达的输出扭矩。使用者可在一组设定档位之间调节扭矩选择器，其中的设定档位对应于几个不连续的扭矩值。工具还包括一个初期排气端口和一个后期排气端口，从而气动马达内的背压就不会减慢马达的转速或减小工具的功率。

Description

气动旋转工具

技术领域

本发明总体上涉及一种气动旋转工具，更具体来讲，本发明涉及一种改进的气动旋转工具，其具有一个塑料外壳，并采用了可提高压缩空气使用率的可变扭矩设计。

背景技术

本发明尤其是与这样的动力工具有关：其转动着一根带有套筒的输出轴，用于旋转螺栓或螺帽等紧固件。这种类型的工具通常被用在汽车修理和工业应用中。按照常规设计，气动旋转工具包括一个金属外壳和多个内部金属部件。这样的工具由于是用金属制成的，所以其强度和耐久性都很好—尽管全金属结构使得它们既有些沉重、造价又高。压缩空气从这种类型的动力工具中流过。由于空气在工具中膨胀，所以其会促使一个内部气动马达转动，从而驱动该动力工具。

制造商想要达到的一个目的是：能生产这样一种气动旋转工具，它的耐用性与全金属制的工具一样好，但采用了一些用较轻的材料一例如塑料制成的部件，从而能适当地减轻工具的重量并降低造价。设计这样工具的困难在于塑料材料相比于钢铁等高强度金属其刚性不足。例如，一旦塑料制的工具掉落到坚硬的地面上，位于工具内部的一个金属气动马达就可能会相对于外壳和输出轴发生移位，从而变为不对正的或者是偏斜的，使得工具变为不可使用的。这一问题已经促使制造商设计出一些复杂的内部马达罩壳来防止马达在外壳中发生偏斜。例如，美国专利第5346024(专利权人Geiger等)就公开了这样的一种马达罩壳，其被称为马达圆筒。该罩壳的形状为一个一端封闭的圆筒，它包括多个部件，例如一个后筒盖26和从封闭端延伸出的筒腔27。圆筒、后筒盖和筒腔是一个整体结构，这就使得制造该封口圆筒的难度显著加大。因而，这种罩壳的造价是很高的，这将会抵消由于采用较轻和较便宜的材料(例如为塑料)制造其它部件而带来的成本效益。在这样的情况下，就希望能有一种用轻质材料部件和金属部件制成的、且并不昂贵的工具。

另外，常规的旋转工具通常带有用于可根据使用者的要求而调节输出力矩的机构。其中的一种工具是用气动马达内的背压来调节力矩输出。随着马达内背压的升高，马达的输出力矩就降低。但由于这种设计是将最大流量的压缩空气输入到工具中进行驱动，但实际使用的却是在最大功率以下，所以效率不佳。在较低的扭距设定条件下，大部分空气都旁通过马达来提高马达的背压，从而这部分空气没有对工具作任何功。因而，需要有这样一种工具：其通过减少压缩空气用量而能更高效地对力矩进行调节。此外，马达背压降低的工具由于完成同样的工作只需要很少的压缩空气，因而将具有更高的工作效率。

通常，气动马达具有一个转子，该转子带有多个叶片，压缩空气就作用在这些叶片上，从而推动转子转动。在由相邻叶片围成的隔室中容纳了压缩空气团。普通的旋转工具一般在气动马达上只设置一个排气口，用于将压缩空气从马达中排出。当每个隔室经过该排气口时，在该隔室中的大部分空气就从该排气口流出到马达之外。在隔室经过排气口之后仍留在隔室中的那些空气就被俘获在该隔室中了。隔室的体积会随着其接近马达工作循环的止点而变小，由于转子在继续转动，所以隔室必然要对隔室中的空气进行压缩。对隔室的空气进行压缩(即背压的产生)会降低旋转转子的转速。背压降低了马达的效率，因而，希望有一种能降低背压损失的气动旋转工具。

发明内容

在本发明的几个目的和特征之中，可以注意到：本发明提供了一种气动旋转工具，该旋转工具的重量和成本由于采用了一个主要是用塑料制成的外壳而降低；本发明还提供了一种具有一个塑料外壳的工具，该工具可防止其内部部件在碰撞时出现不对正的情况；还提供了一种工具，使用者能很舒适地抓持该工具；提供了一种具有塑料外壳的工具，在该工具中，没有用紧固件来固定各个部件；提供了一种气动旋转工具，使用者可按照四个不连续的档级调节该工具的力矩；提供了一种气动旋转工具，该工具对进入其内部的压缩空气进行节流调节，从而通过减少进入到工具中的空气量，来高效地控制马达的力矩输出；并提供了一种气动旋转工具，其降低了马达内部的背压，提高了马达的效率。

总体上来讲，本发明的气动旋转工具包括一个外壳，该外壳支撑着一个绕其自身轴线转动的输出轴。输出轴从外壳中伸出，用于向物体传递扭矩。在外壳中布置了一个气动马达，其与输出轴连接，用于驱动输出轴使其转动。由外壳支撑着的一个进气口被设置来用于连接向一个压缩空气源。从该进气口延伸出一条通向马达的气道，用于向马达输送压缩空气，由此来向马达提供动力。由外壳支撑着的一个排气口将空气从马达中排出到工具外壳之外。所说气动马达包括一个圆筒状的支撑套，其具有一个第一开口端和一个第二开口端，有一个转子可在该支撑套中转动，该转子上具有多个叶片，当转子转动时，这些叶片从转子上径向向外伸出，在第一开口端上连接了一个第一端帽，在第二开口端上连接了一个第二端帽。第一、第二端帽被制成与支撑套分开的单独件，它们与支撑套接合，用于当工具在使用中受到外力作用时，将支撑套支持在外壳中，防止其相对于外壳发生偏斜。

在本发明的另一个方面，一个气动旋转工具总体上包括上文描述的一个外壳、一根输出轴、一个气动马达、一个进气口、空气流道以及一个排气口。另外，该工具还包括一个由外壳支撑着的扭矩选择器，其设置在某一部位，用于调节流过空气流道的气流量。

在本发明的又一个方面，一个转叶式气动马达包括一个圆筒形的马达壳体、一个转子、一个第一排气口以及一个第二排气口。转子可转动地安装在马达壳体中，其具有多个叶片，这些叶片从转子径向向外伸出，当转子转动起来时它们接触到马达壳体的内侧。在转动方向上最前方的叶片是前导叶片，紧随该叶片之后的是后叶片。在马达内部，相邻的各对叶片之间围成了多个容积腔，这些容积腔用于当转子转动而使叶片经过一个进气口前方时容纳压缩空气。压缩空气推动着前导叶片，使得转子发生转动。可对由每一对相邻叶片围成的容积腔根据它们在马达壳体中的位置而进行分类，从而当马达转动时，每个容积腔要经过一个作功阶段、一个排气阶段以及一个复原阶段。设置一个与外壳相连接的排气口，用于实现主排气和辅助排气两次排气，由此来防止在排气阶段和复原阶段中有背压作用在转动叶片上。

在本发明的又一个方面，一种气动旋转工具包括一个外壳、一根输出轴、一个气动马达以及由外壳支撑着的一个进气口。设置进气口是用来连接向一个压缩空气源，用于向马达输送压缩空气，从而向马达提供动力，进而驱动输出轴。进气口还包括一个进气筒，空气从该进气筒通过。外壳是围绕该进气筒的外部成型的，并将进气筒保持在外壳中。

在本发明的另一方面，一种气动旋转工具包括一个外壳和一个把手。把手从外壳向下延伸出，以便于使用者牢固地抓持和把握该工具。把手的外层上还具有一层柔软的材料，用于为使用者的手提供一层衬垫并缓解手的压感，同时还增大了把手与使用者之间的摩擦。

在本发明最后的一个方面，提供了一种组装气动旋转工具的方法，其包括如下的步骤：将一个第一端帽与一个支撑套的一端相接合；将一个转子和多个叶片布置在支撑套中；将一个第二端帽与支撑套的另一端相接合，从而第一和第二端帽、转子、以及叶片就共同组成了一个气动马达，该气动马达被插入到一个外壳中。将一个穆勒机构(Maurer Mechanism)罩壳安装到外壳中，在外壳上座装一个端盖，且用多个螺栓穿过端盖和外壳。将这些螺栓旋入到穆勒结构罩壳中，其中，螺栓将端盖拉向外壳，并将外壳拉向穆勒机构罩壳，从而在外壳的内部，气动马达的端盖与支撑套就被压紧了，以将端盖完全座压在支撑套上，这样，马达、外壳和端盖的共同作用就将气动马达保持在工具中的正确对正位置上。

本发明其它的目的和特征有一部分是显见的，有一部分在下文中指出。

附图说明

图1是一个侧视图，表示了根据本发明的气动旋转工具；

图2是一个图1的工具的后视图；

图3是一个沿图2中3-3线所在平面所作的工具剖面图；

图3A是一个图3中的工具的局部放大剖面图，图中表示出了工具的把手；

图3B是一个进气筒的侧视图；

图3C是一个沿图3B中3C-3C线所在平面所作的进气筒的剖面图；

图4是一个局部后视图，图中工具的端盖被拆卸掉，以展示工具的内部结构以及空气的流动情况；

图5是一个阀体的后视图；

图6是一个沿图5中6-6线所在平面所作的阀体剖面图；

图7是一个阀件的前视图；

图8是一个图7的阀件的右侧视图；

图9是一个带设定在1档的扭矩选择器的端盖的后视图；

图10是一个图9的端盖和部分扭矩选择器的前视图；

图11是一个带设定在2档的扭矩选择器的端盖的后视图；

图12是一个图11的端盖和部分扭矩选择器的前视图；

图13是一个带设定在3档的扭矩选择器的端盖的后视图；

图14是一个图13的端盖和部分扭矩选择器的前视图；

图15是一个带设定在4档的扭矩选择器的端盖的后视图；

图16是一个图15的端盖和部分扭矩选择器的前视图；

图17是一个沿图1中17-17线所在的平面所作的工具的局部剖面示意图；

图18是一个工具的支撑套的端视图；

图19是一个沿图18中19-19线所在平面所作的支撑套的剖面图；

图20是一个通流套的前视图；

图21是一个沿图20中21-21线所在平面所作的通流套的剖面图；

图22是一个第一端帽的后视图；

图23是一个沿图22中的23-23线所在平面所作的第一端帽的剖面图；

图24是一个第一端帽的前视图；

图25是一个第二端帽的后视图；

图26是一个沿图25中26-26线所在平面所作的第二端帽的剖视图；

图27是一个沿图28中27-27线所在平面所作的支撑套和通流套的剖视图；以及

图28是一个沿图27中28-28线所在平面所作的支撑套和通流套的剖视图。

在附图中几个视图出现的对应部件都用对应的标注符来指代。

具体实施方式

参见附图—尤其是参见图1，根据本发明的一个气动旋转工具总体上用数字标号51指代。该工具包括一个外壳53、一个位于外壳前方的穆勒机构罩壳55、一根输出轴57以及一个安装在外壳53后面的端盖59。由于外壳和罩壳的界面基本上是均匀过渡的，所以罩壳55可被看作是外壳53的一部分，这样，当观察工具51时，看到的是连续的外观轮廓。输出轴57从穆勒机构壳的前端63中伸出。穆勒机构罩壳55的后端65与外壳53接合。工具51还包括一个把手71，其从外壳53向下伸出，使得使用者可牢固地抓握住工具。把手71上另外还具有一个由橡胶等柔软材料制成的外层73，用于为使用者的手提供一层衬垫物，并减弱对手掌的压感，同时还增大了把手与使用者之间的摩擦力，使得工具51易于把握。从把手51的前方延伸出一个用于启动工具的扳机75，另外，工具51还包括一个用于向工具输送压缩空气的进气口81。如在工程领域中经常见到的那样，该进气口81安装在把手71的下部，并承接了一根空气软管(图中未示出)。

下面参见图2，工具51还另外包括一个用于选择输出轴57转动方向的转向选择阀83，其安装在外壳53的后方。该转向选择阀83可在外壳53和端盖59中转动，用于变换压缩空气在工具51中的流动方向，以此来控制输出轴57的转动方向。在端盖59上安装了一个扭矩选择器85，其可在端盖中转动，并通过对压缩空气的流动进行节流来控制工具51的扭矩。在所示的实施例中，该扭矩选择器85具有四个不连续的档位，对应于四级扭矩设定。下文中还将对转向选择阀83和扭矩选择器85的功能作进一步的详细描述。

另外，在把手71的下部、紧邻进气口81安装了一个排气口91(见图3)。该排气口包括多个小孔93，用于当空气从工具51中排出时，使排出空气分散，并引导排出空气远离使用者，同时防止异物进入到排气口中。

下面转而介绍工具51的内部工作情况，图3中表示了工具的侧面剖视结构。气流经过工具51的路径总体上用线A表示。按照线A的通路，压缩空气首先是从进气口81进入到工具51中。进气口81包括一个配件81a、一个转环连接器81b以及一个进气筒82(见图3到3C)，空气从这些部件中流过。塑料外壳53是用模塑方法制成的，在该制造方法中，可流动状态的塑料包围并贴合着进气筒82的外部。进气筒包括几个环槽82a，在形成外壳53时，塑料材料就会流入到这些环槽82a中。当塑料硬化时，环槽82a中的材料就会形成一些突出体82b，环槽中的这些突出体与进气筒82接合，从而将进气口81紧固在外壳中。外壳53自身就足以把进气筒82封装起来，所以无须设置任何的紧固装置来将进气筒保持在外壳中。用于包围着进气筒82形成外壳53的优选模注成型工艺为注塑成型方法，该方法在相关领域中是公知常识，且下文将进一步地详细介绍。

配件81a通过扣环81c安装着旋转连接器81b，用于使旋转连接器81b可绕进气口81的轴线转动。在本发明的范围内，也可以考虑采用扣环81c之外的其它安装方法，例如采用球体和锁键的方法。在配件81a和旋转连接器81b之间设置了一个O型密封圈81d，用于防止进入到进气口中的压缩空气泄漏出去。扣环81c和O型圈81d并不妨碍旋转连接器81b在配件81a上的转动。配件81a的上端带有螺纹牙，进气筒82下端的内侧也制有螺纹牙。配件81a旋入到进气筒82的下端中，直到配件上的一个凸缘81e抵接到进气筒的下端为止。在配件81a和进气筒82之间设置了另一个O型密封圈81f，从而就使得气流经进气筒流向工具的工作部件。设计了一个六边形的键槽82d，在该键槽中可插入一个六棱的键(图中该键的一部分标注为82e)，用于相对于进气筒82转动配件81a，这样就使配件与内螺纹82c接合，从而将配件完全地旋入到进气筒中。键槽82d和键82e也可以被制成任意边数的形状(例如为三角形、方形、五边形等)，只要其能将作用力从键传递到配件81a即可。

另外，优选用橡胶制成的柔软材质层73是在注塑成型过程后叠敷成型(overmolded)于把手71上的。该优选的叠敷过程在把手71上直接形成外层73，将外层熔合到把手表面上，并为使用者提供了更为牢固的握持表面。该叠敷工艺基本上需要采用一个略大于把手71的模具，从而在把手和模具之间的空间内接纳可流动的橡胶材料，这些橡胶材料硫化后就形成了把手的外层73。由于橡胶外层是直接熔合到把手71上的，所以外层是密贴附在把手上，而不再需要其它的固定装置。该密贴安装有助于使外层73在工具51的使用过程中紧压着把手71，从而使用者就可以紧紧地握住工具，而不会在把手和外层之间产生移动。

空气在经过进气口81之后通过一个斜阀95(见图3)，可通过拉动扳机75来开启该阀。该斜阀95在相关领域中是公知的，所以在本文中将不对其详细结构和工作过程进行讨论。然后，空气流过进气口81的其余部分，直到其穿过转向选择阀83(见图3和图4)为止。转向选择阀83包括两个部件：一个固定着的阀体101(见图4、5和6)和一个可在该阀体中转动的阀件103(见图7和图8)。阀体101是圆筒形的，其具有一个第一开口端105，以便于空气进入到该转向选择阀83中。阀件103引导气流通过阀体101，并使气流从一个第一侧端口107或从一个第二侧端口109流出。阀件103具有一个可随该阀件转动的内板115，其用于定向压缩空气。下面参见图4，图中表示的是第一位置，在该状态下，内板115将空气引导向第一侧端口107，从而将空气引到一个第一流道117中，该流道将空气输送向一个气动马达，以向马达提供动力，进而在正转方向上驱动输出轴57，图中气动马达总体上用数字标号119标注(见图17，下文将对该马达进行介绍)。而在第二位置上时(图4中的阴影部分所示)，内板115将空气引流向第二侧端口109，使空气流到一个辅助流道121中，该流道也向马达119输送空气，从而向马达输送动力，使输出轴57在反转方向上转动。阀体101还另外包括一个上端口127，该上端口可使一股辅助气流穿过阀83，该辅助气流是与被导向第一流道117或辅助流道121的气流同时产生。关于此辅助气流的详细情况将在下文进行描述。

气动旋转工具51是多种旋转工具中的某一种，例如是公知的动力套筒板手。在穆勒机构外壳55中容纳的一个穆勒机构(见图3)，其可将气动马达119的高速转动动能转换为作用在输出轴上的不连续的大力矩。由于高扭矩的冲击持续时间有限，同时将比可能连续作用的高扭矩要大的力矩传递到输出轴57上。对于需要高扭矩的应用场合，例如需要很高的扭矩定额来拧紧或旋松一个紧固件的场合，冲击型的工具是很有用的。

空气在经过转向选择阀83之后，通过一个空气通路流向马达119。该空气通路可被设计成各种不同的形式，下面就对此内容作详细描述。首先，空气是经此通路上的第一或辅助流道117、121流向气动马达119。从第一流道117流过的空气通过一个扭矩选择器85(见图4)。如上文讨论的那样，该扭矩选择器85对压缩空气进行控制，使得使用者可精确地设定工具51的输出扭矩。端盖59安装在外壳53的后面(见图3)。在端盖59上制出了四个螺栓孔133，用于接纳将端盖59和穆勒机构罩壳55连接到外壳53上的四个螺栓135(见图3和图10)。螺栓从端盖59上的螺栓孔133中穿入，并穿过外壳53中制出的纵长螺栓道137而旋入到穆勒机构罩壳55中的螺纹孔(图中未示出)中，从而将工具的这些部件夹紧在一起(见图2、4和图9)。扭矩选择器85可在端盖59上的四个不连续设定档位间转动。图9和图10表示了第一设定档的情况，在此情况中，从第一流道117流入的气流被限制为从一个固定节流小孔143通过。该固定节流孔143的截面积小于第一流道的横截面，从而对通过第一流道的空气进行节流。由于在第一设定档时，第一流道只能通过最少量的空气，所以该档位对应于最小的扭矩输出。从后面来观察该扭矩选择器85，图中扭矩选择器上箭头指示器145指向1档设定位置。

再转向图11和图12，箭头指示器145指向2档设定位置，在此情况中，扭矩选择器85的一个第一端口151对正了第一流道117的一个下面部分153，且扭矩选择器上一个更大的第二端口155与第一流道的上面部分157对齐。在这样的结构中，部分空气就绕过固定节流孔143而通向第一流道117的上部157。更具体来讲，这部分空气是经第一流道117的下部153、第一端口151、一个选择器通道163、第二端口155而最终流到第一流道的上部157中。与此同时，就像在第一设定档位时的情形，空气仍旧还从固定节流孔143流过。因而，从第一流道117流到气动马达119中的空气总量为从扭矩选择器85流过的空气与从固定节流孔143流过的空气的和。与固定节流孔143类似，第一端口151也对通过第一流道117的空气量进行控制，从而对工具的功率进行节流调节。

参见图13和图14。图中箭头指示器指向一个3档设定位置，在该状态下，扭矩选择器85的第二端口155与第一流道117的下面部分153正对，而扭矩选择器85上一个更大的第三端口165则与第一流道的上面部分157对齐。同样，第一流道117中总的空气流量为从扭矩选择器85流过的空气与从固定节流孔143流过的空气的和。采用该选择档位，就由第二端口155和固定节流孔143的大小控制了流过第一流道117的空气量，从而对工具的功率进行节流控制。

在最后的位置上(见图15和图16)，箭头指示器指向一个4档设定位置，在此情形中，扭矩选择器85的第三端口165正对第一流道117的下部153，且扭矩选择器上一个与第三端口同样大小的第四端口167正对向第一流道的上部。通过第一流道117的空气总量为通过扭矩选择器85的空气与通过固定节流孔143的空气的和，在该选择档位上，第三端口165和固定节流孔143的尺寸大小控制了通过第一流道117的空气量，从而将工具在正转方向上的功率控制成所允许的最大扭矩。在不偏离本发明范围的前提下，也可以考虑在扭矩选择器85上制出少一些或多一些的端口。

压缩空气在经过第一流道117和扭矩选择器85之后就进入到了气动马达119(见图17)中。如图3和图17所清楚表示的那样，气动马达119包括一个圆筒形的支撑套171、一个通流套173、一带有多个叶片177的转子175、一个第一端帽179以及一个第二端帽181。支撑套171具有一个第一开口端189和一个第二开口端191，从而使通流套173安装在支撑套中(见图27和图28)。第一端帽179封堵在第一开口端189上，第二端帽181封堵在第二开口端191上。第一、第二端帽179、181被制成与支撑套171和通流套173分开的部件。将端帽179、181与套件171、173分开制造是很经济的。这样的设计与现有技术的设计形成了鲜明的对比，在现有的设计中，采用了杯状的马达壳体，该外壳将一个端帽和套体合并成了一个单件。对于现有设计，由于制造一个一端封闭的圆筒体以及对圆筒体内部进行机加工的成本要高于制造两端开口圆筒体并进行机加工的成本，所以现有设计的制造成本要高于本发明。

在本发明中，端帽179、181与支撑套171和通流套179接合，并支撑着这两个套体，从而当工具51在使用过程中受到外力作用时，使这两个套体不会相对于外壳53产生偏斜。三个分离的凸肩连接部共同作用而刚性地连接着气动马达119、穆勒机构罩壳55以及外壳53(见图3)。第一端帽179具有一个前外凸肩193，其与穆勒机构罩壳55上的一个后内凸肩195相接合。凸肩193、195之间的接合关系对穆勒机构罩壳55和第一端帽179进行了定向，从而使得它们沿圆筒体的轴线方向对齐。另外，凸肩195的长度有助于将第一端帽179支撑在穆勒机构罩壳55中，从而防止了当工具受到大的冲击作用时(例如掉落在地上)这两个部件相互错位。第一端帽179后部上还制有一个外凸肩201，该凸肩可与支撑套171接合。通流套173的前后尺寸要比支撑套171的尺寸要短，从而，通流套173的前面203就被设计成与第一端帽179的后面205平面地贴合。支撑套171向前延伸超过该表面，并与第一端帽179的后外凸肩201相接合。该凸肩201将第一端帽179与支撑套171和通流套173轴向对齐，并防止了该第一端帽与两套体之间产生错位。最后，类似于第一端帽179的前外凸肩201，第二端帽181带有一个用于同支撑套171接合的前外凸肩211。从端盖59伸向穆勒机构罩壳55的四个螺栓135压紧了工具51的各个内部部件，并将端帽179、181紧固地座压在支撑套171上。端盖59、外壳53、支撑套171、通流套173、端帽179和181以及穆勒机构罩壳55的相互配合就形成一个封口的圆筒体，其具有可观的刚度和强度。多个互锁的凸肩联接头以及由螺栓135产生的压紧力防止了气动马达119相对于外壳53产生偏斜。气动马达119很好地卡装在外壳53中，防止了其相对于输出轴57产生偏斜。

转子175可在通流套173中转动(见图3和图17)。转子175是一个整体的圆柱结构，且从转子的后端延伸出一支撑轴213，从其前端延伸出一花键轴215。花键轴215具有一花键部分221和一光滑部分223。光滑部分223装配到一个第一滚珠轴承225中，该轴承安装在第一端帽179中，而花键部分221则延伸到第一端帽之外而与穆勒机构131接合。花键轴215的花键部分221装配到穆勒机构131的一个开槽孔227中，其中的穆勒机构131安装在穆勒机构罩壳55(见图3)中。穆勒机构131将转子的高速转动动能转变为作用在输出轴57上的不连续的大冲击力矩。这就使得在使用者把持住该工具51时工具可向输出轴57输送不连续的大冲击力作用。对于本领域技术人员来讲，穆勒机构131是公知的，因而在本发明不对这些细节进行介绍。支撑轴213装配到一第二滚珠轴承233中，该轴承安装在第二端帽181(见图3)中。花键轴215和支撑轴213基本上沿转子175的圆柱轴线B延伸，且两套轴承225、233使得转子可在通流套173中自由转动。转子的轴线B相对于通流套173的中心轴线是偏心的，转子上具有多条纵向的沟槽235，叶片177(见图17)就安装在这些沟槽235中。叶片177是由轻质材料制成的，且松动地安装在沟槽235中，从而端帽179、181以及通流套173就限制了叶片177在气动马达119中沿工具纵向方向的移动。当转子175转动时，叶片177从转子中径向向外伸出，而接触到通流套173的内壁面。各对相邻的叶片177在马达119中围成了多个容积腔237，这些容积腔237用于随着转子175的转动而容纳压缩空气。每个容积腔237都是由一个前导叶片117和一个后叶片围成的，当转子175转动时，前导叶片引领着相邻的后叶片。随着容积腔237到达一个进口245处，压缩空气就推动着前导叶片177，使得转子175转动。

随着空气流过气动马达119，转子175发生转动，使得容积腔237经过三个阶段：一个作功阶段、一个排气阶段以及一个复原阶段(见图17)。空气从扭矩选择器85进入到进气总管247中。然后该压缩空气被从进气总管247上制出的进口245喷出，从而使空气进入到转子175和通流套173之间的容积腔237中。此时就开始了作功阶段。随着压缩空气推顶着前导叶片177，作用在叶片上的作用力就使得转子175在箭头F所示的方向上转动。随着空气体积在容积腔中的膨胀，转子175持续转动，从而增大了叶片177之间的空间体积。叶片在它们的沟槽235中继续向外伸出，保持着叶片和通流套173之间的密封。

在作功阶段的终了，随着容积腔237的容积增大到了最大值，前导叶片177滑过通流套173和支撑套171中的一组初期排气端口251(见图17、21、27和28)，这些端口251标志着从作功阶段过渡到了排气阶段，它们使得膨胀中的空气从气动马达119内部排放到位于气动马达与外壳53间隙空间252中的一个低压区内。如下文将要讨论的那样，离开端口251后的空气就从工具51中排出去了。在排气阶段的早期部分，容积腔237的体积要大于工作循环中其它任何时候的体积，是膨胀到最大体积的情况，之后，随着容积腔经过马达119的底部，其容积就会逐渐变小了。在后叶片177经过了初期排气端口251，在后叶片前方的一些空气就留在了气动马达119中。随着转子175的继续转动，容积腔237的容积减小，使得容积腔中的气压升高。对这部分空气进行压缩会在马达119中产生背压，从而消耗了转子175的能量，减慢了转子的转动速度。为了解决在马达119中形成背压的问题，在排气行程的未段设置了一个后期排气端口253，该端口使得剩余的空气从气动马达119逃逸到一个排气总管255中。这些排出的空气全部都按照下文描述的路径流出到工具51之外。通过该后期排气端口253就标志着过渡到了马达119的第三个工作阶段—复原阶段，容积腔237的体积在该阶段时是最小的。该阶段将空气叶片177返回到了作功阶段开始时的位置，从而使马达119可重复其工作循环。

随着转子175的转动，叶片177就在它们的沟槽235中遵照通流套173的形状不断地移进、伸出(见图17)。转子175转动产生的离心力会将叶片177随其转动而径向向外甩出，但是，在转子转速足以将叶片推出之前，叶片初始时可能并不易在径向上向外伸出。如气动马达119中缺乏所需的润滑剂会进一步加剧这一问题。如果叶片没有从它们的沟槽137中伸出，空气就会只是从气动马达119流过而直接流向初期排气端口，而不会象所希望的那样推动转子转动。为抵消此不利效应，第一端帽179(见图25和图26)以及第二端帽181(见图22到图24)上都设置有一个叶片进气槽261。进气总管247中的部分压缩空气会从气动马达119两端上的这两个叶片进气槽261流过。在槽161中，这些空气从后面推顶着叶片177，以将它们从沟槽235中顶出，从而流过马达119的空气就对向外伸出的叶片施加压力了。叶片进气槽261向每一个经过作功阶段死点的叶片177输送空气。一旦叶片177接近其从沟槽235中延伸出的最大长度时，进气槽261就被断掉了。在叶片177开始向转子175的轴线发生缩回后，叶片后面的空气就必须要排放出去，因而就在第一端帽179和第二端帽181上制有叶片放气槽263。这就使得叶片177后面的空气可经该放气槽进入到排气总管255中，然后，这些空气就与那些从后期排气端口253排出的空气一道从相同的路径流到马达119外部。

返回来讨论从初期排气端口251排出的空气，这些空气随后流过外壳53上的一对小孔(图中未示出)，这对小孔通向把手71中的排气口91(见图3)。从后期排气端口253或两个叶片放气槽263中之一排出、并进入到排气总管255中的空气是通过一条不同的路径(见图4)从工具51中排出的。该通路是这样的：空气经辅助流道121返回到转向选择阀83，选择阀将空气引到两条对称的溢流通道269中，此溢流道通向支撑套171与第一端帽179和外壳53之间的间隙空间252(见图4)。然后，剩余的这些排气就从这些空间252流向所说的那对小孔，从而象其它排气一样，从排气口91排出。

在反转工作时，除了空气要绕流过扭矩选择器85之外，工具51的工作过程基本相同。空气也是通过同样的进气口81进入到工具51中的。转向选择阀83将空气引向辅助流道121，在辅助流道中，空气向上穿过工具51，直到其到达排气总管255为止。然后，空气从后期排气端口253进入到气动马达119中，在气动马达中空气作用在叶片177的另一面上，这样就在相反的方向上向转子175施加了作用力。初期排气端口251的工作情况基本上与正转时的情况相同。叶片进气槽261和叶片放气槽263的工作情况也如上文所述，只是它们中空气的流动方向相反而已。

通常，气动旋转工具几乎全部是用钢材等高强度金属制成的。这些工具除正常使用外，还要承受由于掉落或撞击时不连续冲击产生的大应力和大载荷。尽管钢材等金属能提高足够的强度，当全金属结构一个显著的缺点是重量大、原材料成本高。在本发明的设计中，通过用轻质而廉价的塑料来制造工具的外壳53而消除了如上的问题。另外，支撑套和端帽179、181的设计形式也解决了对气动马达的杯形部件进行机加工需要高成本的问题。在现有技术中，制造这样的部件是一个很大的障碍。本发明采用了一种简单的设计：用套体171和端帽179、181进行组合，这样的设计可承受使用过程中的冲击载荷，且各个部件也不需要像在现有技术中那样要进行精机加工。此外，套体171和端帽179、181的组合设计由于采用了四个螺栓135、并使各个部件间的凸肩相接合，还能防止在工具51中出现偏斜。

本发明还涉及一种组装本发明气动旋转工具51的方法。按照如下的方法，工具51能容易地组装起来。下述的方法适合于工具51以及该工具的各个部件。气动马达119是这样进行组装的：将第一端帽179的后外凸肩201与支撑套171的端部相接合。然后将转子175座装在支撑套171中，从而使花键轴215从第一端帽179中穿出。之后，在长度方向上将多个叶片177插入到转子175的沟槽235中，使它们可随转子在套体中转动，这样就完成了气动马达119的组装。之后再将组装完成的气动马达119插入到外壳53中。

然后，将穆勒机构131插入到穆勒机构罩壳55中，从而使得穆勒机构的输出轴57从罩壳中伸出。然后将穆勒机构罩壳55与外壳53相接合，以将穆勒机构131连接到气动马达119的花键轴215上。之后，穆勒机构131就可与气动马达119的转子连接在一起转动了。而后将端盖59合在外壳53的后部，这样就将气动马达119封装在了工具外壳中了。

为了能将穆勒机构罩壳55、外壳53以及端盖59固定在一起、并确保气动马达119在外壳中保持正确的姿态定向，在端盖和外壳中穿入了多个螺栓135。如上所述，这些螺栓135旋入到穆勒机构罩壳55中，从而将端盖59拉向外壳53，且将外壳拉向穆勒机构罩壳。这些螺栓压紧了工具51，并将外壳53中气动马达119的端帽179、181和支撑套171压紧。从而使端帽完全座压在支撑套上，这样，马达、外壳和端盖的共同作用就将气动马达在工具中保持在正确的对正位置上。上述的方法是优选的，但在本发明的范围内，也可以考虑将这些步骤的次序作一些调整。

该方法最好还包括另一个步骤，在该步骤中，通过向一个模具中注入流动态的塑料来形成外壳53。可流动的塑料进入到模具中，并包围了工具51的进气口，这样就制出了一个工具外壳53，在外壳中有一个进气筒以相嵌配合的形式安装着。如上所述，进气筒81使得空气源进入到工具51中，以便于被气动马达119所利用。在本发明的范围内，也可以考虑采用其它的方法包围着进气筒81形成一个塑料外壳。制造外壳的方法最好在模注成型了外壳之后还设置一个步骤：在外壳53上构成把手71的那部分上叠敷一层柔软材料来形成一个外层73。

从上文的描述，可以看出本发明的几个目的得以实现，并获得了有利的技术效果。

在对本发明或优选实施例的描述中，在介绍各个元件时采用了“一个”、“这个”、“所说”等词语，这些词语是指有一个或多个此元件。词语“包括”、“包含”、“具有”是指要包纳在内，并意味还可以有所列出元件之外的其它元件。

由于在不偏离本发明范围的情况下，可对上述的实施例作多种形式的变化，因而上文描述中的、以及附图中表示的所有内容都应当只被看作是例示性的，而非限制性的。

Claims (15)

1.一种气动旋转工具，其包括：

一个外壳；

一根输出轴，其由所述外壳支撑着，用于绕自身纵轴转动，并从所述外壳中伸出，用于向一物体传递扭矩；

一个气动马达，其布置在所述外壳中，且与所述输出轴相连，用于驱动所述输出轴使其转动；

一个进气口，其由所述外壳支撑着，且被设置成与一个压缩空气源相连；

一条空气流道，其从所述进气口延伸至所述马达处，用于向所述马达输送压缩空气，以便向所述马达提供动力来驱动所述输出轴；和

一个排气口，其由所述外壳支撑着，用于将空气从所述马达中排出到所述工具外壳之外；且

所述气动马达还包括一个圆筒状的支撑套，其具有一个第一开口端和一个第二开口端，一个转子可在所述支撑套中转动，所述转子上具有多个叶片，当所述转子转动时，这些叶片从所述转子上径向向外伸出，而且，在所述第一开口端上连接了一个第一端帽，在所述第二开口端上连接了一个第二端帽，所述第一、第二端帽与所述支撑套相分开地制出，每个端帽都包括一个环形突出部分，所述突出部分延伸到所述支撑套上的一个对应开口端中，并与所述支撑套接合，而所述支撑套的内径边缘则对所述端帽进行径向定位，而且，所述端帽上的一个环形凸缘接合所述支撑套的轴向端的相应一端，用于对所述端帽和所述支撑套进行轴向定位，所述第一、第二端帽将所述支撑套支承在所述外壳中，当使用中的工具受到外力作用时，其可防止所述支撑套相对于所述外壳发生偏斜。

2.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述支撑套和所述端帽具有一条共同的中心轴线。

3.根据权利要求2所述的气动旋转工具，其特征在于：所述外壳还包括一个穆勒机构罩壳，所述穆勒机构罩壳具有一个可与所述外壳接合的后端，从而所述输出轴从所述穆勒机构罩壳的外端伸出。

4.根据权利要求3所述的气动旋转工具，其特征在于：所述第一端帽还具有一个前外凸肩，用于同所述穆勒机构罩壳的一个后内凸肩相接合，从而对所述穆勒机构罩壳和所述第一端帽进行定位，使得这两者沿它们的圆柱的轴线对齐，并防止当工具受到冲击作用时所述穆勒机构罩壳与所述第一端帽之间出现错位。

5.根据权利要求4所述的气动旋转工具，其特征在于：所述气动旋转工具还包括多个螺栓，所述螺栓可伸过所述外壳而与所述穆勒机构罩壳接合，这些螺栓共同作用而压紧所述工具的内部部件，并将所述两端帽牢固地压在支撑套上，从而使得所述端盖、外壳、支撑套、通流套、端帽、穆勒机构罩壳以及螺栓接合在一起而形成一个具有相当大的刚性和强度的工具，如果所述工具受到冲击作用，其可抑制所述气动马达相对于所述外壳产生移位。

6.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述外壳是由一种非金属材料制成。

7.根据权利要求6所述的气动旋转工具，其特征在于：所述外壳是用塑料材料制成，并定位所述气动马达。

8.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述气动旋转工具还包括一个扭矩选择器，其由所述外壳支撑在某一位置上，用于控制流过所述空气流道的流量，由此，通过选择调节扭矩选择器可改变所述马达的输出扭矩。

9.根据权利要求8所述的气动旋转工具，其特征在于：所述外壳还包括一个端盖，所述扭矩选择器可在所述端盖中转动，所述扭矩选择器包括一个位于空气流道中的部分，以便调节所述空气流道中的空气流通，所述扭矩选择器包括多个尺寸不同的端口，并可在多个不连续的位置之间转动，以便将所述空气流道与不同的端口相连通，从而控制进入到所述马达中的空气流，进而控制所述马达的扭矩输出。

10.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述气动马达具有：一个初期排气端口，其用于将空气从马达中排放到排气口中；和一个后期排气端口，其用于将剩余的空气从所述马达中排出，以降低所述气动马达中的背压。

11.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述进气口还包括一个进气筒，空气从所述进气筒中流过，所述外壳绕所述进气筒的外部而模制成型，并用于将所述进气筒保持在所述外壳中。

12.根据权利要求11所述的气动旋转工具，其特征在于：所述进气口还包括一个配件和一个连接器，空气从所述的连接器中流过，所述配件可拆卸地旋接到所述进气筒中。

13.根据权利要求12所述的气动旋转工具，其特征在于：所述连接器安装在所述配件上，从而可相对于配件转动。

14.根据权利要求13所述的气动旋转工具，其特征在于：所述配件包括一个六角形的键槽，其尺寸与形状适于接纳一个六棱形的键，所述键用于使配件相对于进气筒转动，由此接合螺纹，并将所述配件完全地旋入到所述进气筒中。

15.根据权利要求1所述的气动旋转工具，其特征在于：所述外壳还包括一个把手，所述把手从所述外壳处向下伸出，所述把手还包括一个用柔软材料制成的外层，所述外层叠敷在所述把手上，并形成垫层且舒适地压靠使用者的手掌，同时增大把手与使用者之间的摩擦力，使得使用者能牢固地抓握着工具。

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