CN1341506A - 用于液压扳手的脉冲扭矩发生器 - Google Patents

Abstract

一种用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器,包括:主轴;沿轴向滑动插入主轴而不相对其旋转的凸轮,且沿轴向形成穿过凸轮内部的导油孔;液压缸,其保存着主轴的基端和凸轮,并形成跨过凸轮且被充有操纵液体的储油室;插入凸轮槽中的销子,该销子以凸起方式置于液压缸的内圆周面上;与驱动源相连的驱动轴,以转动方式驱动液压缸;以及单向阀,其根据凸轮和液压缸间的相对转角有选择地闭合导油孔而切断液体在储油室之间的循环。

Description

用于液压扳手的脉冲扭矩发生器

发明背景

本发明涉及一种用于液压扳手的脉冲扭矩发生器，更具体地说，本发明涉及一种用于液压扳手的脉冲扭矩发生器，该发生器具有较高耐久性、结构紧凑且可稳定产生大脉冲扭矩的优点。

通常情况下，现在已发展了利用具有较低噪音和振动的脉冲扭矩发生器的液压扭矩扳手，且已投入使用。

例如，图6和图7表示这种液压扭矩扳手的一个例子，液压扭矩扳手W的脉冲扭矩发生器通过一种方式实现：在衬管L中形成的衬管腔La中注入液压油，这种脉冲扭矩发生器在与衬管L共轴的主轴S中布置有一个叶片插入槽，将一个叶片B插入该叶片插入槽中，利用一根弹簧在轴的外圆周方向上压紧叶片B而使叶片B与衬管腔La的内圆周面相接触，且在轴S的外圆周面和衬管腔La的内表面上形成密封面。

通过上述布置，利用一个气动马达R转动衬管L，当在衬管腔La的内圆周面上形成的密封面、在主轴S的外圆周面上形成的密封面和叶片B相互一致时，就在主轴S上产生了一个脉冲扭矩。

顺便说来，在液压扭矩扳手W的常用脉冲扭矩发生器中采用了一种构造，其中，叶片插入槽布置在轴S上，叶片B插入该叶片插入槽中，所述叶片B在轴的外圆周方向上恒定地受到一根弹簧的紧压而与衬管L的内圆周面相接触。为此原因，叶片B的末端与衬管L的内圆周面进行滑动接触，这样容易引起两侧上材料的磨损，并产生包括弹簧的损坏等在内的系统耐久性问题。

此外，另一个问题为：由于需要布置一个叶片插入槽和在主轴S中插入一根弹簧的孔，这样就需要主轴S具有较大的直径以保持轴S的强度，从而进一步增加了设备本身的尺寸且使设备的结构复杂化。

另外，另一个问题为：除了叶片B的末端和衬管L的内圆周面之间的滑动阻力外，由于操纵液体易通过部件如滑动部分等之间的间隙而产生泄漏，从而引起较大的能量损失。另一个问题在于：随着滑动而产生的摩擦热的增加而引起操纵液体的温度的升高，而引起操纵液体的粘度改变，从而在产生的冲击扭矩的强度中产生波动。

发明概述

鉴于压扭矩扳手的所述常用脉冲扭矩发生器中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器，该脉冲扭矩发生器通过消除插入到主轴的叶片而具有长耐久性、结构紧凑及可稳定产生较大脉冲扭矩的特点，所述的叶片对于液压扭矩扳手所用的这种类型的脉冲扭矩发生器来说通常是必要的。

为达到所述的目的，根据本发明用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器的特征在于它包括：一根主轴，

一沿轴向滑动性地插入所述主轴中而不相对于主轴旋转的凸轮，且沿轴向形成穿过凸轮内部的导油孔，一液压缸，该液压缸保存着所述主轴的基端和凸轮，并且形成跨过所述凸轮且充有操纵液体的储油室，

插入到所述凸轮的凸轮槽中的销子，所述销子以凸起的方式布置在所述液压缸的内圆周表面上，

一与驱动源相连的驱动轴，所述驱动轴以转动的方式驱动所述液压缸，以及

一单向阀，该单向阀根据所述凸轮和液压缸之间的相对转角来选择性地闭合在所述凸轮中形成的导油孔而可切断操纵液体在跨过凸轮形成的储油室之间的循环。

在凸轮中形成的导油孔开启的状态下，利用以转动方式与驱动源相连的驱动轴来驱动液压缸，用于液压扭矩扳手的这种脉冲扭矩发生器可使插有销子的凸轮沿轴向自由地滑动而不相对于主轴转动，所述销子以凸起的方式布置在所述液压缸的内圆周面上，在该状态下没有产生脉冲扭矩，这是因为在液压缸和凸轮上没有约束。

此外，随着液压缸受到进一步的驱动而连续转动，单向阀根据所述凸轮和液压缸之间的相对转动角度而闭合在凸轮中形成的导油孔而切断操纵液体在跨过凸轮形成的储油室之间的循环。在该状态下，如果尝试通过液压缸的进一步转动驱动而使凸轮沿轴向滑动，凸轮滑动方向中的储油室中的压力就会升高，而位于相反方向中的储油室中的压力下降。

此时，布置在液压缸的内圆周面上的凸起中的销子与在凸轮的外圆周面上形成的凸轮槽的高压储油室侧上的侧面进行高强度的接触，由于操纵液体在跨过凸轮形成的储油室之间的流动的停止而阻止了凸轮的滑动，这样，就在凸轮槽的侧面和销子之间产生了较大的摩擦力而限制了液压缸和凸轮的运动。

这样，通过从液压缸经销子向凸轮传送一个转动驱动力就可在插入到凸轮中的主轴上产生一个脉冲扭矩。

另外，液压扭矩扳手的这种脉冲扭矩发生器通过消除插入到主轴中的叶片及由于不存在任何其他易损部件而可提高系统的耐久性，所述的叶片对于液压扭矩扳手所用的这种类型的脉冲扭矩发生器通常是必要的。

此外，由于不需要布置任何叶片插入槽或用于将弹簧插入到主轴中的孔，这样就可将主轴的直径保持在所需的最小水平而使系统本身结构紧凑，从而可简化设备的结构而降低系统的制造成本。

此外，由于系统较小的工作阻力及通过部件之间的间隙而造成的操纵液体的泄漏量较小，因此，能量损失很小，由于降低了由摩擦热而引起的操纵液体的温度升高，因此，由操纵液体的粘度变化而引起脉冲扭矩的波动很小。由于上述原因，而可稳定地产生较大的脉冲扭矩。

因此，就可在所述凸轮的外圆周面上形成多个凸轮槽，且以凸起的方式布置多个插入到所述各个凸轮槽中的销子，以这种方式布置的销子具有均匀的角度间隔。

这样就可从液压缸经销子向凸轮传送一个转动驱动力而产生更稳定的脉冲扭矩。

此外，当所述凸轮和液压缸每次相对转动360°时，单向阀就闭合在所述凸轮中形成的导油孔，从而切断操纵液体在跨过所述凸轮形成的储油室之间的循环。

这样，在凸轮和液压缸每次相对转动360°时，通过利用液压缸的惯性就可产生较大的脉冲扭矩。

此外，在所述液压缸中形成一导油通道，所述导油通道连接在跨过所述凸轮形成的储油室之间，在所述液压缸中布置一用于调节脉冲扭矩大小的输出调节机构，所述输出调节机构通过限制穿过所述导油通道循环的操纵液体流量而调节所产生的脉冲扭矩的大小。

这样，通过限制操纵液体穿过导油通道的流量，就可较容易地控制所产生的脉冲扭矩的大小。所述导油通道形成于液压缸中且连接在跨凸轮而形成的储油室之间。

附图简述

图1所示为根据本发明用于液压扳手的脉冲扭矩发生器的一个实施例的截面正视图。

图2(A)所示为沿图1中的X-X线所做的截面视图，图2(B)所示为沿图1中的Y-Y线所取的截面视图。

图3表示一个凸轮，其中(A)为其正视图而(B)为其侧视图。

图4表示一个单向阀，其中(A)为其截面正视图而(B)为其侧视图。

图5所示为本发明用于液压扳手的脉冲扭矩发生器动作的解释图。

图6所示为液压扳手的一种常用脉冲扭矩发生器的截面正视图。

图7所示为用于表示液压扳手的一种常用脉冲扭矩发生器的动作的解释图。

发明的详细描述

根据附图，下面将对本发明用于液压扳手的脉冲扭矩发生器的一个实施例进行描述。

图1至图5表示根据本发明的用于液压扳手的脉冲扭矩发生器的一个实施例。

用于液压扭矩扳手的该脉冲扭矩发生器利用气动马达(air motor)作为驱动源，这与图6和图7中所示的常用液压扭矩扳手中的驱动源的方式相同。该脉冲扭矩发生器包括：一根主轴3、凸轮4、液压缸C、销子81和82、驱动轴23及一个单向阀5。凸轮4沿轴向滑动地安装在主轴3上且不相对于主轴3进行转动，在凸轮4的外圆周面上形成有凸轮槽41a和41b且在其内部的轴向上形成有导油孔42a和42b，液压缸C中保存着主轴3的基端和凸轮4且形成跨凸轮4的储油室A、B，在储油室A、B中充有操纵液体，销子81、82配合在凸轮4的凸轮槽41a、41b中且布置在液压缸C的内圆周表面上的凸起中，驱动轴23与驱动源(图中未表示)相连，所述驱动源可转动性地驱动液压缸C，单向阀5根据凸轮4和液压缸C之间的相对转角来选择性地闭合在凸轮4中形成的导油孔42a、42b而可切断操纵液体在跨凸轮4形成的储油室A、B之间的循环。

在这种情况下，如图1所示，液压缸C由构成端面壁11的外壳1、处于一侧的液压缸单元12、与外壳1相配合且构成端面壁21的内壳2、液压缸22、处于另一侧的驱动轴23和固定部件9构成，所述固定部件9将内壳2配合到外壳1上，且通过将它们旋拧到外壳1的液压缸单元12的开口端而将外壳和内壳结合在一起。

此外，如图1所示，主轴3的基端保持在液压缸C中，并通过在内壳2的端面壁21中形成的轴承孔24中的一个球轴承24a来支撑基端31a，凸轮4沿轴向滑动性地安装在主轴3上而不转动，该部分中形成的轴31的一部分例如为多边形或键形等(在该实施例中为六角形)，此外，为防止轴的脱落而在其端侧形成了一个凸缘，这样，所述端侧可通过穿过外壳1的端面壁11而延伸。

凸轮4以一定的方式安装在主轴3上且沿轴向滑动而不转动，为将凸轮4安装在主轴3上且沿轴向滑动而不转动，凸轮4应具有在该部分中形成的一个如六角形的孔43以与主轴3配合，如图2和3所示。

此外，在凸轮4的外圆周表面上形成的凸轮槽41a、41b例如为螺旋环形，这样，当通过与驱动源相连的驱动轴23驱动液压缸C时，在销子81、82的作用下，凸轮4就可沿轴向滑动而不相对于主轴3进行转动，所述销子81、82布置在液压缸C的内壳2的液压缸部分22的内圆周面上的凸起中且配合在凸轮槽41a、41b中。

顺便说一下，在该实施例中形成了2个凸轮槽41a、41b，但凸轮槽的数目并不仅限于此，可为一个或3个或更多。

在该实施例中形成多个凸轮槽41a、41b的情况下，布置在液压缸C的内壳2的液压缸部分22的内圆周面上的凸起中的销子81、82以均匀的间隔角度(该实施例中为180°)布置在凸起中。

如上所述，通过布置多个凸轮槽41a、41b和销子81、82就可从液压缸C通过销子81、82而向凸轮4平顺地传送较大的转动驱动力，从而可在装配有凸轮4的主轴3上稳定地产生脉冲扭矩。

此外，沿轴向穿过凸轮4的内部的导油孔42a、42b由两个通孔构成，在该实施例中没有特别限定于这种构造，这样，当凸轮4沿轴向滑动而不相对于主轴3进行转动时，该构造就提供了一个足够的空间而可使操纵液体在跨凸轮4形成的储油室A、B之间进行平顺的循环。

单向阀5根据凸轮4和液压缸C之间的相对转角来选择性地闭合在凸轮4中形成的导油孔42a、42b而可切断操纵液体在跨凸轮4形成的储油室A、B之间的循环。单向阀5以一定的方式布置在A侧的储油室中且总是由弹簧6来压紧，这样，单向阀5就与凸轮4的一端面相接触且随着液压缸C的转动而转动。

如图4所示，单向阀5由一个盘形体51和沿着液压缸C的内壳2的液压缸部分的内圆周面的一个环形部分53构成，盘形体51与凸轮4的一个端面相接触。

另外，在盘形体51上形成有弯曲槽52a、52b，弯曲槽52a、52b可与在凸轮中形成的导油孔42a、42b相连通而使储油室A、B中的操纵液体进行循环，盘形体51的这种布置方式可利用槽52a、52b之间没有形成孔的部分来闭合导油孔42a、42b。

在凸轮4和液压缸C相对转动360°时，在盘形体51上形成的槽52a、52b的位置和数量决定了所产生脉动扭矩的数量和大小。

另外，通过在该实施例指示的位置处形成槽52a、52b，在凸轮4和液压缸C每次相对转动360°时，就可使单向阀5闭合在凸轮4中形成的导油孔42a、42b而切断操纵液体在跨凸轮4而形成的储油室A、B之间的循环。这样，在凸轮4和液压缸C每次相对转动360°时，利用液压缸C的惯性即可产生较大的扭矩。

此外，在外壳1的液压缸部分12及液压缸C的内壳2的液压缸部分22中形成有导油通道15、25，导油通道15、25连接在跨凸轮4而形成的储油室A、B之间，在液压缸中布置有可调节所产生的脉冲扭矩大小的输出调节机构13，例如，调节机构13可通过旋拧到外壳1的端面壁11上而进行布置，利用输出调节机构13限制穿过导油通道15、25的操纵液体的流量来调节所产生的脉冲扭矩。

这样，利用输出调节机构13限制穿过导油通道25的操纵液体的流量就可较容易地调节所产生的脉冲扭矩的大小，所述导油通道25连接在液压缸C上跨凸轮4而形成的储油室A、B之间。具体地说，利用调节输出调节机构13，就可以使穿过导油通道25的操纵液体的流量越小而产生的脉冲扭矩的量就越大，反之，穿过导油通道25的操纵液体的流量越大而产生的脉冲扭矩的量就越小。

此外，在环形部分53中形成了一个槽55，在槽55中插入销子54而可使单向阀5随着液压缸C进行转动，所述销子54布置在液压缸C的内壳2的液压缸部分22的内圆周面上的凸起中，在单向阀5与凸轮4的一端面接触时可使其随着凸轮进行滑动。

此外，在外壳1的端面壁11上通过旋拧等方式布置一个插头14而将操纵液体注入储油室A、B中。

另外，在外壳1和内壳2之间、在液压缸C的外壳11和主轴3之间、在输出调节机构13的位置处及在插头14等处均布置有密封件71、72、73、74如O形环以防止操纵液体的泄漏。

根据图5，下面将对液压扭矩扳手所用的脉冲扭矩发生器的动作进行描述。

在第一个位置处，通过与作为驱动源的气动马达相连的驱动轴23而转动性地驱动液压缸C(从驱动轴23侧看过去为向右转动)。

当液压缸C被转动性地驱动时，脉冲扭矩发生器的内部就按着图5中的5(1)-(2)-(3)-(4)-(5)-(6)-(6)-(1)...的顺序进行变化。

图5(1)表示在主轴3上没有产生脉冲扭矩的一种状态，液压缸C和凸轮4顺次以60°的角度进行相对转动(以凸轮4为基准)的状态是由图5(2)、(3)(在主轴3上产生脉冲扭矩的状态)、(4)、(5)、(6)来表示的。

首先，如图5(1)所示，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与单向阀5上形成的槽52a、52b相互连通的状态下，可使操纵液体在储油室A、B之间进行循环，这样就可使其上配合有销子81、82的凸轮4沿轴向自由地滑动而不相对于主轴3进行转动(从正面看过去(图1)，凸轮4从右向左滑动，操纵液体从储油室B流向储油室A)，所述销子81、82布置在液压缸C的内圆周面上的凸起中。在该状态中没有产生脉冲扭矩，这是因为在液压缸C和凸轮4上没有约束。

如果液压缸C被进一步转动性地驱动，就会发生从如图5(2)所示状态至图5(3)所示状态的变化，在图5(2)所示状态中，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与单向阀5上形成的槽52a、52b的相互连通〔如从正面看上去(图1)那样，虽然凸轮4从右向左滑动，且操纵液体从储油室A流向储油室B，但与没有产生脉冲扭矩的图5(1)的状态相同〕；在图5(3)所示的状态中，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与在单向阀5上形成的槽52a、52b是不相互连通的。

在图5(3)所示的状态中，如从正面看上去(图1)那样，由于凸轮4从左向右滑动，故可发现沿滑动方向储油室A中的压力升高，而沿相反方向储油室B中的压力下降。

在该状态中，在操纵液体从高压储油室A向低压储油室B的循环被切断的情况下，液压缸C被转动性地驱动而使凸轮4沿轴向滑动，储油室A中的压力进一步升高而储油室B中的压力进一步降低。

此时，布置在液压缸C的内圆周表面上的凸起中的销子81、82与在凸轮4的外圆周表面上形成的凸轮槽41a、41b的高压储油室A侧上的侧面进行高强度的接触，由于从高压储油室A流向低压储油室B的操纵液体的流动的停止而阻止了凸轮4的滑动，这样，就在凸轮槽41a、41b的侧面和销子81、82之间产生了较大的摩擦力而限制了液压缸和凸轮4的运动。

这样，通过从液压缸C经销子81、82向凸轮4传送一转动驱动力就可在插入到凸轮4的主轴3上产生一脉冲扭矩。

如果液压缸C被进一步转动性地驱动，就会再次发生状态变化，而从图5(4)和图5(5)所示的状态变化至图5(6)所示的状态。在图5(4)和5(5)所示的状态中，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与单向阀5上形成的槽52a、52b相互连通〔在图5(4)中，如从正面看上去(图1)那样，虽然凸轮4从左向右滑动，且操纵液体从储油室A流向储油室B，而在图5(5)中，如从正面看上去(图1)那样，凸轮4从右向左滑动，且操纵液体从储油室B流向储油室A，但与没有产生脉冲扭矩的图5(1)的状态相同〕；在图5(6)所示的状态中，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与在单向阀5上形成的槽52a、52b是不相互连通的。

在图5(6)所示的状态中，如从正面看上去(图1)那样，由于凸轮4从左向右滑动，故可发现沿滑动方向储油室B中的压力升高，而沿相反方向储油室A中的压力下降。

但是，与图5(3)所示的状态的情况不同，当储油室B中的压力升高时，储油室B中的操纵液体的液压力通过在凸轮4上形成的导油孔42a、42b而作用在单向阀5上，并使与凸轮4的一端面相接触的单向阀5抵抗弹簧6的压力而回撤，从而使操纵液体从高压储油室B流向低压储油室A。这样就可使配合有销子81、82的凸轮4沿轴向自由滑动而不相对于主轴3转动(所述销子81、82布置在液压缸C的内圆周面上的凸起中)，而且因为在液压缸C和凸轮4上没有约束，所以就不产生脉冲扭矩。

如果液压缸C被进一步转动性地驱动，就会再次发生状态变化而从该状态变化至图5(1)所示的状态(没有脉冲扭矩产生的状态)，在图5(1)所示的状态中，在凸轮4上形成的导油孔42a、42b与在单向阀5上形成的槽52a、52b相互连通。

如上所述，根据液压扭矩扳手所用的脉冲扭矩发生器，在凸轮4和液压缸C每次相对转动约360°时，单向阀5就可闭合在凸轮4中形成的导油孔42a、42b及切断操纵液体在跨过凸轮4形成的储油室A、B之间的循环，这样，在凸轮4和液压缸C每次相对转动约360°时，利用液压缸C的惯性就可产生较大的脉冲扭矩。

在以气动马达作为驱动源而沿相反方向(从驱动轴23一侧看过去向左转动)转动时的情况下，脉冲扭矩发生器内部的变化方向为图5中所示的图5(1)-(6)-(5)-(4)-(3)-(2)-(1)...。

此外，在这种情况下，当产生图5(6)所示的状态时，就可在主轴3上且在与上述方向相反的方向上产生一脉冲扭矩。

上面根据一个实施例而对根据本发明的用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器进行了描述。但是，本发明并不限于上述实施例中的构造，例如，本发明可以以一定的方式来构造而在凸轮4和液压缸C相对转动360°时，通过改变在基体51上形成的槽52a、52b的位置和数目而产生多倍的脉冲扭矩，或在不脱离本发明目的的情况下，根据范围的要求而对结构进行改变，例如，利用除气动马达之外的电动机作为驱动源。

Claims (4)

1.一种用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器，其特征在于它包括：一主轴，

一沿轴向滑动插入所述主轴中而不相对于主轴旋转的凸轮，且沿轴向形成穿过凸轮内部的导油孔，

一液压缸，该液压缸保存着所述主轴的基端和凸轮，并且形成跨过所述凸轮且被充有操纵液体的储油室，

插入到所述凸轮的凸轮槽中的销子，所述销子以凸起的方式布置在所述液压缸的内圆周面上，

一与驱动源相连的驱动轴，所述驱动轴以转动的方式驱动所述液压缸，以及

一单向阀，该单向阀根据所述凸轮和液压缸之间的相对转角来选择性地区性闭合在所述凸轮中形成的导油孔而切断操纵液体在跨过凸轮形成的储油室之间的循环。

2.根据权利要求1所述的用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器，其特征在于，在所述凸轮的外圆周面上形成有多个凸轮槽，插入到所述相应凸轮槽中的多个销子具有均匀的角度间隔布置在凸起中。

3.根据权利要求1或2所述的用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器，其特征在于，在所述凸轮和液压缸每次相对转动360°时，所述单向阀就闭合在所述凸轮中形成的导油孔，从而切断操纵体在跨过所述凸轮形成的储油室之间的循环。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于液压扭矩扳手的脉冲扭矩发生器，其特征在于，在所述液压缸中形成一导油通道，该导油通道连接在跨过凸轮形成的储油室之间，在所述液压缸中布置一输出调节机构，该输出调节机构通过限制穿过所述导油通道循环的操纵液体的流量而调节所产生的脉冲扭矩的大小。

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