CN1318184C - 用于动力冲击工具的扭矩装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于气动工具的装置、一种气动工具以及所述用于气动工具的装置的制作和使用方法。该装置具有一个扭力杆(20)和一个外管(30)，该外管具有凹槽(32)，所述凹槽使得该装置(10)在一个方向传递的扭矩大于在另一个方向传递的扭矩。

Description

用于动力冲击工具的扭矩装置
技术领域
本发明总体上涉及动力冲击工具领域，特别涉及动力冲击工具中用于调节扭矩的扭矩装置。
背景技术
动力冲击工具(例如气动、液压、电动等冲击工具)是本领域中公知的。一般地，不论动力冲击工具的旋转方向如何，其作用于工件(例如螺母、螺栓等)上的扭矩都是相同的。但是，经常需要利用比正反旋转方向大的扭矩来沿反旋转方向冲开锁死的螺母或松开螺母。类似地，工件经常带有扭矩规范，其指明拧紧工件所允许的最大扭矩，以防止出现过扭矩，并因此而能防止拧紧工件时螺纹工件脱扣。
目前，单独的扭力杆组件可以买到并连接到动力冲击工具上。这些扭力杆组件可以根据动力冲击工具(即马达和离合器的组合结构)输出扭矩的大小来减小最终传递到工件的扭矩。遗憾的是，这种扭力杆组件的缺点是它们的生产和销售都是面向单一的制造商、型号和尺寸的动力冲击工具。也就是说，在专门地把动力冲击工具的输出扭矩减小一个固定扭矩值时，通过这个特定的动力冲击工具和扭力杆组件的组合，使用者仅能得知施加在工件上的最终扭矩的大小。例如，如果使用者得到一个以“2.76kg·m(二十英尺·磅)扭力杆组件”出售的扭力杆组件，并把它连接到正确的、可使用的动力冲击工具上后，该2.76kg·m(二十英尺·磅)的扭矩就能最终作用到螺母上。如此一来，在这个例子中，假设此特定的、可使用的气动扳手的标定输出扭矩为13.83kg·m(一百英尺·磅)，则最终由套筒扳手作用在螺母上的扭矩的大小在两个旋转方向上都是2.76kg·m(二十英尺·磅)。这是因为这个特定的扭力杆组件虽然标记为“2.76kg·m(二十英尺·磅)扭力杆组件”，但它并不是自动地将最终作用在螺母上的扭矩减小为2.76kg·m(二十英尺·磅)，而实际上是把套筒工具的输出扭矩减少11.06kg·m(八十英尺·磅，即100减80)再作用于工件。遗憾的是，经常有这样的例子，使用者会把同一个扭力杆组件连接到不同的套筒工具上。例如，使用者把同样的“2.76kg·m(二十英尺·磅)扭力杆组件”连接到一个标定输出扭矩为19.4kg·m(一百四十英尺·磅)的扭矩扳手上。使用者错误地认为此扭力杆组件和动力冲击工具的组合还能产生最终作用在工件上的2.76kg·m(二十英尺·磅)的扭矩。这是错误的。事实上，此新组合产生8.30kg·m(六十英尺·磅)的作用在工件上的扭矩(即140减80)。同样，这是因为扭力杆组件把输出扭矩减小了11.06kg·m(八十英尺·磅)。经常地，由于使用者不知道一个特定的动力冲击工具的输出扭矩率；使用者经常把扭力杆组件从一个动力冲击工具移装到另一个；还有，使用者相信扭力杆组件自动地把作用于工件上的扭矩减小为固定的值，最终导致使用者不能确定实际作用于工件上的扭矩值。结果，工件便会过扭矩或扭矩不足，最终在这过程中便会损坏。这些市场销售的扭力杆组件有几处缺点，其中包括经常不能得知传递到工件上的确切的总扭矩，并且作用于工件的扭矩值在两旋转方向上是相同的。
因此，在动力冲击工具领域需要一些方法来提供作用于工件两个方向的更加可以预定的扭矩值。另外，需要一种装置来提供在单独一个旋转方向更大的、具有更加可以预定的值的扭矩，以应用于动力冲击工具。
发明内容
本发明提供了用于动力冲击工具的装置和方法。
本发明的第一主要方面提供了一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个扭力杆，其可操作地与动力冲击工具相连接；
一个可运转地连接在所述扭力杆上的外管，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
本发明的第二主要方面提供了一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个外管，其具有多个向内延伸的驱动面；
一个扭力杆，其在外侧具有多个受力面，所述扭力杆适于可操作地与动力冲击工具相连接；
其中，所述驱动面仅在沿第一旋转方向旋转时驱动啮合所述受力面。
本发明的第三个主要方面提供了一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个扭簧，其在外侧具有多个延伸部分，所述扭簧适于可操作地与动力冲击工具相连接；
一个外部圆筒，其在内表面上具有多个向内延伸的凹槽；
其中，当所述多个向内延伸凹槽上在进行螺母拧松旋转时，它们与所述扭簧更强力地压紧。
本发明的第四个主要方面提供了一种动力冲击工具，包括：
一个外壳；
一个置于所述外壳内的气动马达；
一个可运转地连接着所述气动马达的扭力杆；以及
一个可运转地连接在所述扭力杆上的外管，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
本发明的第五个主要方面提供了一种动力冲击工具，包括：
一个外壳；
一个置于所述外壳内的气动马达，所述气动马达提供第一输出扭矩；以及
一个扭矩控制系统，其包含一个环绕着扭力杆的外管，所述扭矩控制系统可运转地连接着所述气动马达，所述扭矩控制系统将所述第一输出扭矩转变为第二输出扭矩。
本发明的第六个主要方面提供了一种制作用于动力冲击工具的装置的方法，包括：
提供一个扭力杆；以及
将一个外管连接在所述扭力杆上，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
本发明的第七个主要方面提供了一种使用用于动力冲击工具的装置的方法，包括：
提供一个扭力杆；以及
将一个外管连接在所述扭力杆上，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩；以及
将所述扭力杆接合在工件上。
通过下面对本发明的各实施例的详细描绘，可使本发明的上述及其它特征更为清晰。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的一些实施例，附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1示出了依照本发明的动力冲击工具扭矩装置的剖视图；
图2示出了依照本发明的一个实施例的动力冲击工具扭矩装置的外管的剖视图；
图3示出了依照本发明的一个实施例的动力冲击工具扭矩装置的扭力杆的侧视图；
图4示出了依照本发明的一个实施例的动力冲击工具扭矩装置的扭力杆的端视图；
图5示出了依照本发明的一个实施例的正向旋转的动力冲击工具扭矩装置的扭力杆的侧视图；
图6示出了依照本发明的一个实施例的动力冲击工具扭矩装置的替代性实施例的剖视图。
具体实施方式
虽然本发明的某些实施例将会被详细地展示和描述出来，但需要理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出多方面的变化和修正。本发明的领域决不局限于组成元件的数量、材料、形状、相对排布等，这些只是作为一个具体实施例的例子被公开。虽然各图用于描绘本发明，但各图并没有必要按比例绘制。
此装置用于与功率冲击工具一起使用或作为它的一部分，所述装置允许在一个旋转方向上比第二个旋转方向有更大的扭矩。动力冲击工具可以包括各种不同的动力(例如气动、液压、电动等)冲击工具。典型地，在反向或螺母拧松方向上，需要较大的扭矩。此装置在反向提供较大的扭矩来冲开并旋松锁死的螺母或螺栓。此装置在被用于动力冲击工具例如气动套筒扳手上时，还能对扭矩进行控制，其原因在于，所述装置提供固定的扭矩减小量，即从所述工具中的气动马达输出的扭矩值减小为最终应用于工件例如螺母或螺栓的第二个较小扭矩值。
对于动力冲击工具施加的每次撞击或冲击，动力冲击工具11输出一个固定量的旋转动能。作为一种类型的扭簧，扭力杆20在被连接到动力冲击工具11上时，就会吸收或吸纳一部分或一定百分比的所述输出旋转动能。如此一来，扭力杆20可以使最终应用于工件上的旋转动能相对于动力冲击工具11(即马达和离合器的组合结构)的输出旋转动能减小一部分。
参考各图，图3示出了依照本发明的扭力杆20的剖视图。扭力杆20(例如，扭矩杆、驱动杆等)是一个细长的可旋转器件，其在距旋转中心一定的径向距离处传递力。扭力杆20是一种类型的旋转扭矩器具或扭簧。扭力杆20可以是例如动力冲击扳手的砧座的配件、螺母叶片的配件等。扭力杆20在一端可操作地与动力冲击工具11(如图1)相连接，并在另一端与工件(例如螺母、螺栓等)相连接。扭力杆20在外形上可以是圆柱形的，或者具有其它形状。扭力杆20在其长度的中部可以颈缩或减径。扭力杆20一方面是作为一个弹簧，籍此由动力冲击工具11输出的扭矩的一部分会通过扭力杆20而从动力冲击工具11传递到工件，同时由动力冲击工具11输出的扭矩的一部分被扭力杆20本身的弹簧作用所吸收而没有传递到工件。如此一来，扭力杆20可以使马达的输出扭矩减小一定量而达到直接作用于工件的扭矩值。扭力杆20的形状、构造、减径量、温度、材料合在一起决定了由特定的扭力杆20提供的固定扭矩减小值。
此装置的一个附加的优点是，通过提供一个整体地或固定地连接到一个专用动力冲击工具11上的扭力杆20，不论旋转方向如何，使用者总能知道应用于实际工件的总扭矩的确定值。这是因为动力冲击工具11的输出扭矩是已知的，并且装置10的扭矩减小量也是已知的。由于这些元件是组合的，因此作用于工件的扭矩值是一个已知且固定的值。
图1示出了与动力冲击工具11相连接的动力冲击工具扭矩装置10的剖视图，所述动力冲击工具11总体上包含一个固定连接到外壳16上的手柄12，一个气动马达14容纳在外壳16之中。注意图1和图2是沿图4中的剖线“2-2”截取的剖视图。扭力杆20从外壳16延伸出来并与气动马达1 4相连通。扭力杆20可以固定地或可拆卸地与动力冲击工具11相连。一个外管30可运转地与扭力杆20相连。外管、扭矩管或外扭矩管30通过一组锁紧销40与扭力杆20相连，在使用时所述锁紧销保持外管30与扭力杆20相连。通过此锁紧销40或多个锁紧器件，可以在外管30和扭力杆20的长度方向上的任何位置实现连接。一个替代性的实施例可以使外管30和扭力杆20与动力冲击工具11相连接。类似地，可以仅将外管30与动力冲击工具11相连接。在扭力杆20的末端，即与动力冲击工具11相反的一端，设有一个插槽端22，在其上可以连接各种工件接合器件(例如插槽、钻头等)。多个延伸部分24(如图4)或受力面从扭力杆20的外表面径向延伸。延伸部分24可以是平坦、正方形、多边形或其它形状的，并且被构造成允许与邻近的外管30上的部位适宜地操作连接。
图2示出了从扭力杆20分离的外管30的一个横截面。外管30可以是一个具有轴向孔的圆筒。外管30环绕着扭力杆20，以使这两个元件共享同一旋转轴线。驱动面34和凹槽32在外管30的内面或表面上交替布置并向内延伸。驱动面34可以是平坦的或其它形状，并可以从外管30的内表面径向向内延伸。类似地，凹槽32可以有多种形状和位置。凹槽32可以是曲线的、圆形的、螺旋形的等，或类似的形状。凹槽32的特定曲线形状包括抛物螺线、对数螺线、双曲螺线、圆的渐开线、阿基米德螺线等。外管30上的凹槽32和邻近的驱动面34以及扭力杆20上相应的延伸部分24的形状和位置可以被调整和改变，只要所述三个部件的结构和方位允许扭力杆20和外管30在一个旋转方向上一起旋转，但不允许或能够减少外管30相对于扭力杆20在第二个旋转方向的旋转即可。
图4示出了动力冲击工具扭矩装置10的一个端视图。在图示的实施例中，扭力杆离工件最近的一端具有从扭力杆20的外表面横向延伸的正方形延伸部分24。所述多个延伸部分24与外管30内的驱动面34相接，所述驱动面34与凹槽32交替布置在所述外管30的内表面上。在动力冲击工具11以及外管30和扭力杆20反向旋转时，如方向箭头“R”所示，外管30的平坦驱动面34与扭力杆20的受力面24相接触并逐步压紧。如此一来，在反转时，装置10可以获得这样的益处，即由内扭力杆20和外管30二者获得增加的驱动扭矩和质量。扭力杆20和外管30同步旋转。装置10使得在反向比正向有更大的扭矩被传递并最终作用于工件。
相反地，当动力冲击工具11被正向(亦如图5)驱动时，如方向箭头“F”所示，一个不同的较小扭矩最终作用在工件上。虽然，在气动马达14的初始旋转时，外管30起初可能会和扭力杆20一起稍有些旋转。但是，当外管30试图和扭力杆20进一步旋转时，由于位于外管30中的凹槽32，外管30不能进一步压紧，同时不能再驱动扭力杆20上的受力面24。凹槽32允许外管绕扭力杆20旋转，外管30将不会和扭力杆20在正向旋转时同步旋转。如此一来，外管30的质量和其内部的任何扭矩都不能由外管30传递到内部扭力杆20并最终完全传递到工件。结果，当装置10正向旋转时，较之反向旋转小的扭矩将最终作用到工件。如此一来，在正向旋转时，只有扭力杆20传递扭矩到工件。相反地，在反向旋转时，扭力杆20和外管30的较大扭矩和质量被作用于工件。凹槽32部分地被用于将较小的扭矩在正向传递，以及将较大的扭矩在反向传递。
凭借扭力杆20和外管30，装置10成为一种扭矩控制系统，当其可运转地连接到动力冲击工具11的马达14上时，可以对由马达14产生的扭矩进行控制，并减小最终作用于工件的扭矩值。另外，此扭矩控制系统在一个旋转方向上提供与另一个旋转方向不同的扭矩值。
虽然本发明的动力冲击工具扭矩装置10揭示了这样一种发明思想，即扭力杆20和/或外管30固定连接到动力冲击工具11和/或工具的外壳16，但动力冲击工具领域中的普通技术人员可以理解，扭力杆20和/或外管30也能可拆卸地与动力冲击工具11连接。这将是一个独立的可拆卸的扭矩工具，其可以用于对已有的动力冲击工具进行改装。图6示出了替代性实施例的剖视图，所述实施例展示了一个扭矩系统或成套工具，凭借它们，已有的动力冲击工具11就可以被改装。在这个实施例中，扭力杆20和外管30被构造成能够套装在已有的动力冲击工具11的驱动延伸部分上。
另外，动力冲击工具的领域中的普通技术人员可以理解，其它替代性实施例也可以被采用，即在扭力杆20上除了可以设置平坦的正方形的延伸部分24以外，也可以使用类似的多边形、花键和其它几何形态，以提供出与外管30上的各个驱动面34和凹槽32之间的类似的单向压紧接合。更进一步，虽然所示的实施例在反向(即旋松螺母)提供了较大的扭矩，但动力冲击工具领域中的普通技术人员可以理解，装置10可以采用替代性的实施例，即较大的扭矩用来拧紧(即正向旋转)。此实施例可以例如通过倒转外管30之上的驱动面的方向而实现。
虽然前面结合特定的实施例描述了本发明，但很明显，对本领域的普通技术人员来说，很多替代、修正和变动是显而易见的。相应地，以上提出的本发明的实施例是说明性的，而不是限制性的。只要不违背本发明的精神和范围，可以做出各种变动。

Claims (25)

1.一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个扭力杆，其可操作地与动力冲击工具相连接；
一个可运转地连接在所述扭力杆上的外管，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凹槽位于所述外管的内表面上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述凹槽是弯曲的。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述凹槽是螺线形的。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述凹槽的形状选自下面一组曲线：圆的渐开线、阿基米德螺线、双曲螺线、对数螺线、抛物螺线。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一旋转方向是螺母拧松方向。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外管和所述扭力杆中的至少一个可拆卸地连接在气动工具上。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外管和所述扭力杆中的至少一个固定连接在气动工具上。
9.一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个外管，其具有多个向内延伸的驱动面；
一个扭力杆，其在外侧具有多个受力面，所述扭力杆适于可操作地与动力冲击工具相连接；
其中，所述驱动面仅在沿第一旋转方向旋转时驱动啮合所述受力面。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个向内延伸的驱动面从所述外扭矩管的内表面沿径向延伸。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个向内延伸的驱动面是平坦的。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多个受力面是平坦的。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一旋转方向是反转方向。
14.如权利要求12所述装置，在其中所述受力面是正方形的。
15.一种用于动力冲击工具的装置，包括：
一个扭簧，其在外侧具有多个延伸部分，所述扭簧适于可操作地与动力冲击工具相连接；
一个外部圆筒，其在内表面上具有多个向内延伸的凹槽；
其中，当所述多个向内延伸凹槽上在进行螺母拧松旋转时，它们与所述扭簧更强力地压紧。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述扭簧是一个扭力杆。
17.一种动力冲击工具，包括：
一个外壳；
一个置于所述外壳内的气动马达；
一个可运转地连接着所述气动马达的扭力杆；以及
一个可运转地连接在所述扭力杆上的外管，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
18.如权利要求17所述的动力冲击工具，其特征在于，所述第一旋转方向是反转方向。
19.一种动力冲击工具，包括：
一个外壳；
一个置于所述外壳内的气动马达，所述气动马达提供第一输出扭矩；以及
一个扭矩控制系统，其包含一个环绕着扭力杆的外管，所述扭矩控制系统可运转地连接着所述气动马达，所述扭矩控制系统将所述第一输出扭矩转变为第二输出扭矩。
20.如权利要求19所述的动力冲击工具，其特征在于，所述第二输出扭矩小于所述第一输出扭矩。
21.如权利要求20所述的动力冲击工具，其特征在于，所述外管在其内表面上具有多个向内延伸的驱动面；以及
所述扭力杆在其外侧具有多个受力面；
其中，所述驱动面仅在沿单一方向旋转时驱动啮合所述受力面。
22.一种制作用于动力冲击工具的装置的方法，包括：
提供一个扭力杆；以及
将一个外管连接在所述扭力杆上，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩。
23.一种使用用于动力冲击工具的装置的方法，包括：
提供一个扭力杆；以及
将一个外管连接在所述扭力杆上，所述外管具有凹槽，所述凹槽被成形为在第一旋转方向传递的扭矩大于在第二旋转方向传递的扭矩；以及
将所述扭力杆接合在工件上。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
旋转所述扭力杆和所述外管中的至少一个。
25.如权利要求23所述的方法，还包括：
将所述扭力杆和所述外管中的至少一个连接到一个动力冲击工具上。
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