CN1247792A - 带可关断的冲击机构的冲击式螺丝扳手 - Google Patents

Abstract

拧紧和松开螺丝用的一种冲击式螺丝扳手可在拧紧螺丝时作为纯粹的旋转机构,而在松开螺丝时则作为旋转—冲击机构。这种可能性首先是通过凸轮控制套筒来实现的,在该凸轮控制套筒和冲击锤外罩之间设置了一个球体。在只有旋转运动时,这个球体紧贴在凸轮控制套筒的端侧上的一个凸起部下方的一个凹入部中。在旋转—冲击运动时,这个球体在凸轮控制套筒的端侧上的轨道上运动,直至该球体达到凸起部为止,其中,凸轮控制套筒在轴向内向前移动,由此执行冲击机构。

Description

带可关断的冲击机构的冲击式螺丝扳手

本发明涉及一种带有一台马达的冲击式螺丝扳手，该马达通过一根轴把旋转运动传递到一根螺旋轴上并驱动一个被一个冲击锤外罩包围的凸轮控制套筒来控制冲击运动，其中，在离螺旋轴的凸轮控制套筒端侧的圆周上设置有一条轨道，该轨道在轴向内具有一个凸起部，从而使凸轮控制套筒与对应的冲击锤外罩共同作用为球体的旋转设置了一条通道，该凸轮控制套筒啮合在一些轴向移动的销钉内，这些销钉通过一个执行冲击机构的移动运动压缩一个弹簧，确保其回到起始状态。

冲击式螺丝扳手作为拧紧和松开螺丝用的辅助工具被广泛使用。特别是，这种螺丝扳手已成为许多技术领域必不可少的省时和省力的工具。与常规气动或电动螺丝扳手比较，冲击式螺丝扳手的优点是，除了大的转矩外，还可在轴向内进行冲击。常用的三种主要的冲击机构是，销式冲击机构、锤式冲击机构和颚式冲击机构。

其中业已证明的一大缺点是，在拧紧螺丝时至今不可能调节或可控地限制转矩。这样一来，由于太高的转矩荷载而可导致螺丝拧得太紧，从而可导致螺丝或其螺纹破坏，甚至破坏螺丝所拧入的材料。特别是在车轮安装范围内产生大的问题。由于汽车运行中的大的荷载，特别是由于制动力矩，在以后松开这些螺丝时，又希望可施加一个大的转矩，为此必须用冲击机构。不具有一个组合式的旋转-冲击机构而只具有一个简单的旋转机构的螺丝扳手往往是不能满足这种希望的。但在使用冲击式螺丝扳手时由于转矩太大而导致轮圈损坏，其结果是产生不平衡，这种不平衡在极端情况中可导致轮圈不能使用。在螺丝装好后，安装人员总是需要用一个机械的转矩扳手检查螺丝的位置。至今已知的技术的又一个缺点在于，在螺丝过度扭转时，由于施加的转矩太大而产生大的噪声。此外，例如螺纹的破坏难于预料由此导致的恰好与车轮有关的严重破坏后果。

所以本发明旨在创造一种螺丝扳手来防止产生不可控制的大的转矩和不损伤材料，即避免过分拧紧螺丝从而避免损坏。该螺丝扳手明显比迄今为止的螺丝扳手工作可靠和安全并避免不必要的噪声。用这种新式螺丝扳手可实现在松开螺丝时比在拧紧螺丝时施加明显高的转矩。

这个目的是通过凸轮控制套筒设计成这样来实现的，即在螺丝的拧紧运动时可使球体固定，所以在旋转运动时冲击机构停止，而在螺丝松开运动时则可使球体在轨道上或在通路中进行圆形运动，所以在同时旋转运动时冲击机构工作。

本发明冲击式螺丝扳手具有这样的优点，在拧紧螺丝时，即在向右旋转时，冲击机构停止，只有旋转机构工作。所以冲击式螺旋扳手只施加预定的转矩。这个转矩一般小于用来最后固定螺丝的转矩。对汽车领域来说，在安装轮子时由该扳手施加的不是预定的转矩例如90至120牛顿米，而只是大约30牛顿米。剩余的转矩由操作人员通过用适当的转矩扳手施加，这样就避免了轮圈或螺丝的损坏和破坏。根据本发明的凸轮控制套筒结构，在凸轮控制套筒和冲击锤外罩之间传递力的球体锁住螺丝扳手的冲击机构。而在螺丝的松开运动时对螺丝施加大得多的转矩，这时旋转机构和冲击机构都工作。与迄今为止的先有技术比较，凸轮控制套筒和冲击锤外罩之间的力传递象常规的冲击式螺丝扳手那样工作而不存在任何缺点。

在拧紧螺丝时单独转动的旋转机构和在松开螺丝时的组合式旋转-冲击机构是这样实现的，凸轮控制套筒在其头部一侧上至少具有一个凸起部，从而使轨道在一侧上平缓和均匀上升，而在另一侧上则突然下降，并由此构成轨道延伸的中断，从而使球体和轨道之间的接触随冲击机构出现短时间中断。通过凸起部两侧轨道的这种根本不同的结构实现了在拧紧螺丝时球体被锁定，即卡紧，而在松开螺丝时则通过一个保证球体的恒定运动的侧面进行运动。轨道的这种结构使冲击式螺丝扳手向左旋转时凸轮控制套筒朝螺旋轴方向冲击，并这样产生要求的冲击运动。而当球体被锁定时，球体不可能克服凸起部的突然下降的陡的台阶，所以阻止了凸轮控制套筒在轴向内的运动。这个突然下降的台阶最好这样设计，即在相反的旋转方向时，亦即在松开螺丝时，该球体又可跳过该台阶。这个过程与螺旋扳手的冲击运动重合。

为了保证在向右旋转时球体的这种锁定特别可靠，并为了同时保证凸轮控制套筒的磨损小的结构，凸轮控制套筒在凸起部突然下降的范围内具有一个凹入部。

根据本发明，该凹入部在形状上最好与球体一致。通过该凹入部和球体的相互啮合，一方面避免了在拧紧螺丝时球体不希望的越过该凸起部并实现了球体真正被夹紧，另一方面又实现了球体没有间隙来导致不必要的不平衡和磨损。由于位于凸轮控制套筒对面的冲击锤外罩在这个范围内的尚待说明的结构，与球体配合的这种圆形提供了一个永久的并经多次考验的安全性。

当平面侧和突然下降侧之间的凸轮控制套筒具有一个斜面时，对螺丝的松开过程中是有优点的。由于这种结构，还有助于球体在整个轨道上的理想的运动，而不产生大的磨损。当然，这个斜面不用选择太大，否则不再可能保证球体固定位于凹入部内。

由于在凸轮控制套筒和冲击锤外罩之间作为连接元件的球体的应力太高，与凸轮控制套筒对应的轨道设计成具有一个与球体一致的基本形状，这就是说，轨道最好做成凹槽形，以保证球体的可靠运动。其目的是，使球体不是承受太大的点荷载，而是尽可能承受大面积荷载。假如轨道为平面的结构，势必存在这样的危险，即作用在球体个别位置上的压力太大，从而导致不必要的危险或不是圆形的运动。

为了在销钉和凸轮控制套筒之间的良好的力传递，凸轮控制套筒配置了一个与销钉凹槽一致的凸缘。在这个部位上的良好的力传递是特别重要的，因为冲击机构在这里产生极高的应力。

为了球体的最佳转动，在冲击锤外罩的底部至少设置了一个与该凸轮控制套筒一起对球体构成一个通道的圆环形槽，该槽设计成与凸轮控制套筒共同作用而可使球体固定。这个槽位于凸轮控制套筒中面向冲击锤外罩的部分。亦即这两个部位通过其配合的外形为球体构成一个通道。在向左和向右旋转时，这个球体分别以其表面的尽可能大的部分紧贴在槽的另一端上。

为了调节转矩的大小，冲击式螺丝扳手的进气通道配置了一个减压阀。这个减压阀在压力太高的情况下打开，并让空气流入出气通道中。依此方式控制或限制进入马达的空气。所以通过一个适当的调节装置可预选一个最大的转矩。这样，在冲击式螺丝扳手的纯粹的旋转机构时，螺丝只拧紧到一个预定的位置，从而通过拧紧螺丝就可对转矩实现最佳的控制，而不造成破坏危险。如前所述，操作人员可紧接着用一个适当的扳手把螺丝调节到一个最终的固定位置。所以避免了螺丝的过分拧紧。

本发明的优选结构型式是，冲击式螺丝扳手的纵轴和位移轴平行并设置在冲击式螺丝扳手手柄内气动马达的传动轴下方。这两根轴的这种平行的布置具有这样的优点，即几乎避免了冲击式螺丝扳手的无意中的接通或断开。亦即该螺丝扳手以一种不可能在无意之中调节按钮的方式放置，因为对这种机具有的接通和断开起决定性作用的按钮和调节装置都位于保护的位置或机具不可能放置的位置。特别是，根据本发明的结构，机具可用一只手操作，证明是有利的，因为可在一个一般的手柄上对开关一起进行操作。

本发明的特征为，冲击式螺旋扳手可实现一个旋转机构和一个组合式旋转-冲击机构的两个功能。在拧紧螺丝时，本发明机具象一个旋转螺丝扳手那样工作，而在松开螺丝时则象一个冲击式螺丝扳手那样工作。所以在材料的保护和工作安全性方面达到了明显的进步。

本发明的其他细节和优点从下面附图的说明中得知。附图表示具有必要细节和零部件的一个优选实施例。附图表示：

图1冲击式螺丝扳手的部分用截面表示的侧视图；

图2在向右旋转拧紧螺丝时冲击式螺丝扳手的一个纵截面；

图3冲击式螺丝扳手的横截面；

图4在向左旋转松开螺丝时冲击式螺丝扳手的纵截面；

图5凸轮控制套筒的透视图。

图1表示由外壳30和手柄24组成的一种冲击式螺丝扳手1。在这个外壳30中装有一台没有详细说明的气动马达来驱动轴4。在轴4的端部有一个在尺寸上与相应螺丝一致的此处没有示出的螺母，这个螺母锁紧螺丝并把冲击式螺丝扳手1的转矩传递到这里同样没有示出的螺丝上。此外，在图1中可看出传动轴22是平行于换向轴23布置的。通过换向轴23选择和调节相应的旋转方向，即左转或右转。在本实施例中，通过换向轴23朝螺旋轴5方向向前移动来调节向右旋转，并通过向后移动调节向左旋转。本发明冲击式螺旋扳手1的简单的操作在这里变得很清楚。操作者例如可用拇指操作冲击式螺丝扳手1后侧上设置的图中未示出的按钮。

这里示出的冲击式螺丝扳手1首先通过空气管接头连接到压缩空气主管路上。通过按下操作杆33，阀门杆34使阀门球体35向后运动，于是空气进入进气通道28中。减压阀21设置在进气通道28上并通过孔36与该进气通道连通。阀芯20通过弹簧38的预应力关闭孔36和出气孔37之间的通孔。弹簧38可通过调节装置40调节。但不用这里所示的螺丝也可用别的调节装置40例如旋转或滑杆。经调节装置40给定由冲击式螺丝扳手1要施加的转矩，其中控制输入马达的空气量。当进气通道28中的压力上升到高于弹簧38的预加应力值时，减压阀21打开，空气便可通过出气孔37流入出气通道29中。

图2表示具有一根位于端部的螺旋轴的外壳30。该螺旋轴由一根被冲击锤外罩6包围的轴4驱动。轴4具有纵向刻槽，这些刻槽设计成与凸轮控制套筒2的这里没有示出的内刻槽一致。通过这些刻槽可使轴4和凸轮控制套筒2在冲击运动的范围内相互轴向移动。在凸轮控制套筒2的顶端7上有一个球体10旋转用的在这里看不见的轨道3。依此方式，轨道3与冲击锤外罩6上的凹槽共同作用构成球体10的通道9。在轴4向右旋转时(图中未示出)，凸轮控制套筒2一起旋转。但如图所示，由于球体10在通道9中被锁定，所以这个凸轮控制套筒2不产生轴向移动。螺丝只旋转到达到给定的最大转矩为止；冲击运动停止。在用本发明的冲击式螺旋扳手1来安装和拆卸车轮的情况中，操作人员现在必须例如用一个机械的转矩扳手施加螺丝固定位置需要的剩余力矩。这次“再拧紧”是检验规定必须进行的，所以没有超荷载，从而在很大程度上避免了损坏和噪声。

在图3所示截面图中可看到球体10，该球体在由冲击锤外罩6、轴4和轨道3构成的通道9中进行环形运动。其中球体10位于一个由它停止冲击运动的位置内。球体10一侧被凸轮控制套筒2夹住，而另一侧被冲击锤外罩6夹住。这是通过槽19来实现的，该槽设置在冲击锤外罩6的底部11并阻止球体10在槽19的边缘上运动。

图4表示在另一个方向的旋转，即向左旋转，亦即螺丝的松开过程。球体10不是被凸轮控制套筒2的下降侧15锁定，而是被它用平的一侧14朝冲击锤外罩6施压。通过这个平的一侧的有利的倒圆形状将凸轮控制套筒2朝螺旋轴5的方向或螺帽压。这时凸轮控制套筒2使弹簧13压缩，从而在冲击过程结束后引起凸轮控制套筒2回到它的起始位置。用凸缘26将凸轮控制套筒2固定在销12、12′的凹槽31内。通过这种在销12、12′的轴向内的向前移动，最终使冲击锤向前压。

图5表示凸轮控制套筒2的透视图，在该图中可清楚看出轨道3。通过凸轮套筒2的内刻槽27在径向内以力连接的方式与轴的纵刻槽连接，在轴向内自由移动时就可理想地传递旋转运动。为了适当传递轴向力，设置了凸缘26。在向右旋转拧紧螺丝时，球体10固定在凸起部8的凹入部16中。由于球体10通过轴4保持在通道9的里侧和通过冲击锤外罩6保持在外侧以及同样通过冲击锤外罩6保持在凸轮控制套筒2的端侧7上，所以该球体不离开它的位置。球体10与凸轮控制套筒2一起旋转避免了同时产生的轴向移动。其中凹入部16最好设计成使球体10尽可能没有间隙。

在向左旋转松开螺丝的过程中，球体10总是沿凸轮控制套筒2的圆周运动。由于这个原因，球体10在形状上与轨道3配合。通过这种旋转运动，球体10被压到凸起部8的平的一侧14上，凸轮控制套筒2只剩下朝旋转轴5方向的位移运动。为了保证球体10的圆周运动，在凸起部8的平面侧14的端部设置了一个斜面17，通过该斜面保证在这个范围内产生的大的压力不可能导致材料损坏。

上述全部特征，包括只从附图中得知的特征，不论单独的还是组合的，都被看成是本发明的本质。

Claims (10)

1.带有一台马达的冲击式螺丝扳手(1)，该马达通过一根轴(4)把旋转运动传递到螺旋轴(5)上，并驱动一个由一个冲击锤外罩(6)包围的凸轮控制套筒(2)来控制冲击运动，其中在离螺旋轴(5)的凸轮控制套筒(2)的端侧(7)上有一个设置在其圆周上的轨道(3)，该轨道在轴向内具有一个凸起部(8)，从而使凸轮控制套筒(2)与对面的冲击锤外罩(6)共同作用而构成球体(10)圆周运动的一个通道9，而且凸轮控制套筒(2)啮合在轴向移动的销子(12)中，这些销子通过一个作用在冲击机构上的移动运动保证弹簧(13)压缩回到它的起始状态，其特征为，凸轮控制套筒(2)是这样设计的，即在朝一个方向旋转时，可使球体(10)固定，所以在旋转运动时使冲击机构停止，而在朝另一个方向旋转时，则可使球体(10)在轨道(3)或通道(9)中进行圆周运动，所以在同时旋转运动时冲击机构工作。

2.按权利要求1的冲击式螺丝扳手，其特征为，凸轮控制套筒(2)在其端侧(7)上至少具有一个凸起部(8)，通过该凸起部构成了轨道(3)在凸起部(8)的一侧(14)上的平坦和均匀上升的走向，而在另一侧(15)上则突然下降并由此中断轨道(3)的走向，从而使球体(10)和轨道(3)之间的接触随冲击机构出现短时间的中断。

3.按权利要求2的冲击式螺丝扳手，其特征为，凸轮控制套筒(2)在凸起部(8)突然下降的范围内具有一个凹入部(16)。

4.按权利要求3的冲击式螺丝扳手，其特征为，凹入部(16)在形状上与球体(10)一致。

5.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，凸轮控制套筒(2)在平坦侧(14)和突然下降侧(15)之间有一个斜面(17)。

6.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，凸轮控制套筒(2)配置的轨道(3)具有一个与球体(10)一致的基本形状。

7.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，凸轮控制套筒(2)配置了一个与销钉(12)内的凹槽(31)一致的凸缘(26)。

8.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，在冲击锤外罩(6)的底部(11)至少设置了一个与凸轮控制套筒(2)一起构成球体(10)的一个通道(9)的圆形槽(19)，该槽设计成与凸轮控制套筒(2)共同作用而可使球体(10)固定。

9.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，马达设计成气动马达，在其进气通道(28)中设置了一个减压阀(21)。

10.按前述权利要求任一项的冲击式螺丝扳手，其特征为，换向轴(23)平行于纵轴(22)布置，并平行于手柄(24)的冲击部件的位移轴或外壳(30)布置。

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