CN215789519U - 冲击工具 - Google Patents

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L·米卡特-史蒂文斯
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    • B25B23/16—Handles

Abstract

一种冲击工具，包括：沿着纵向轴线延伸的壳体，壳体包括马达壳体部分和联接到马达壳体部分的前壳体；被支撑在马达壳体部分内的马达；以及被支撑在壳体内的驱动组件。驱动组件包括：由马达驱动以绕轴线旋转的凸轮轴，从前壳体延伸的砧座，以及被配置为响应凸轮轴的旋转而沿着凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动以向砧座传递旋转冲击的锤。在锤的最前位置和最后位置之间的轴向距离至少为20.75毫米，并且凸轮轴的行程部分的直径至少为25毫米。

Description

冲击工具
技术领域
本实用新型涉及动力工具，且更具体地涉及冲击工具。
背景技术
冲击工具或扳手通常包括锤，该锤冲击砧座以向工件(例如紧固件)提供撞击旋转力或间歇性施加扭矩，以拧紧或松开紧固件。高扭矩冲击扳手能够向紧固件传递非常大的扭矩量。因此，高扭矩冲击扳手通常用于松开或移除大的和/或卡住的紧固件(例如，车轴螺栓上的汽车凸耳螺母)，这些紧固件通常无法或很难使用手动工具、钻机或较小的轻型冲击驱动器来移除。
实用新型内容
在一个方面，本实用新型提供了一种冲击工具，包括：沿着纵向轴线延伸的壳体，该壳体包括马达壳体部分和联接到马达壳体部分的前壳体；被支撑在该马达壳体部分内的马达；以及被支撑在该壳体内的驱动组件。该驱动组件包括：由该马达驱动以绕轴线旋转的凸轮轴，从该前壳体延伸的砧座，以及被配置为响应该凸轮轴的旋转而沿着该凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动以向该砧座传递旋转冲击的锤。在该锤的该最前位置和该最后位置之间的轴向距离至少为20.75毫米，并且该凸轮轴的该行程部分的直径至少为25毫米。
可选地，该轴向距离在20.75毫米和25毫米之间。
可选地，该直径在25毫米和40毫米之间。
可选地，该凸轮轴包括槽，该槽横向于该轴线延伸穿过该凸轮轴。
可选地，该凸轮轴包括：从该凸轮轴的第一端沿着该轴线延伸的第一盲孔，以及从该凸轮轴的与该第一端相对的第二端沿着该轴线延伸的第二盲孔。
可选地，该凸轮轴包括凹陷部分，其直径小于该行程部分的该直径。
可选地，该冲击工具还包括联接到该凹陷部分的套筒。
可选地，该套筒由密度低于该凸轮轴的材料制成。
可选地，该凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间。
可选地，该驱动组件被配置为将来自该马达的连续扭矩输入转换为可在工件上产生至少1,700英尺磅的紧固扭矩的连续旋转冲击。
可选地，该驱动组件包括齿轮组件，其被配置为将扭矩从该马达传递到该凸轮轴，该齿轮组件包括环形齿轮，与该环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及与该多个行星齿轮联接的架。
可选地，该架和该凸轮轴被形成为独立的部分。
可选地，该凸轮轴包括多个突起，以及该架包括多个凹部，该多个凹部被配置为接收该多个突起，以将该凸轮轴和该架联接在一起以共同旋转。
在另一方面，本实用新型提供了一种冲击工具，包括：沿着纵向轴线延伸的壳体，该壳体包括马达壳体部分和联接到马达壳体部分的前壳体；被支撑在该马达壳体部分内的马达；以及驱动组件，其被支撑在该壳体内并且被配置为将来自该马达的连续扭矩输入转换为可在工件上产生至少1,700英尺磅的紧固扭矩的连续旋转冲击。该驱动组件包括：由该马达驱动以绕轴线旋转的凸轮轴，从该前壳体延伸的砧座，以及被配置为响应该凸轮轴的旋转而沿着该凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动以向该砧座传递旋转冲击的锤。该凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间，并且该凸轮轴的该行程部分的直径至少为25毫米。
可选地，在该锤的该最前位置和该最后位置之间的轴向距离在20毫米和25毫米之间，以及该行程部分的该直径在25毫米和40毫米之间。
可选地，该驱动组件包括齿轮组件，其被配置为将扭矩从该马达传递到该凸轮轴；该齿轮组件包括环形齿轮，与该环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及与该多个行星齿轮联接的架；以及该架和该凸轮轴被形成为独立的部分。
在又一方面，本实用新型提供了一种冲击工具，包括沿着纵向轴线延伸的壳体，该壳体包括马达壳体部分和联接到马达壳体部分的前壳体；被支撑在该马达壳体部分内的马达；以及被支撑在该壳体内的齿轮组件。该齿轮组件包括：环形齿轮，由该马达驱动并与该环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及与该多个行星齿轮联接的架。该冲击工具还包括被支撑在该壳体内的冲击机构。该冲击机构包括：联接为绕轴线与该架共同旋转的凸轮轴，从该前壳体延伸的砧座，以及被配置为响应该凸轮轴的旋转而沿着该凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动以向该砧座传递旋转冲击的锤。该凸轮轴和该架被形成为独立的部分。
可选地，该凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间，该凸轮轴的该行程部分的直径至少为25毫米，以及该最前位置和该最后位置之间的轴向距离至少为20.75毫米。
可选地，该架包括多个凹部，该凸轮轴包括多个凸耳，其接收在该多个凹部中，将该凸轮轴联接到该架以用于共同旋转，并且该多个凸耳中的每个都具有渐开线形状。
可选地，该齿轮组件包括联接到该壳体的齿轮箱，该多个行星齿轮设置在该齿轮箱内，该架限定该齿轮箱的前壁，并且该环形齿轮被整体地形成为该齿轮箱的一部分。
通过考虑以下详细描述和附图，本实用新型的其他特征和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一个实施例的冲击扳手的透视图。
图2是图1的冲击扳手的剖视图。
图3是图1的冲击扳手的另一剖视图。
图4A是根据第一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图4B是示出图4A的凸轮轴的凸轮凹槽的几何形状的图。
图4C是示出由图4A的凸轮轴提供的锤的总轴向行程的图。
图5A是根据第二实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图5B是示出图5A的凸轮轴的凸轮凹槽的几何形状的图。
图5C是示出由图5A的凸轮轴提供的锤的总轴向行程的图。
图6是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的剖视图。
图7是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图8是图7的凸轮轴的剖视图。
图9和图10是图7的凸轮轴的剖视图，其示出了凸轮轴中的槽的不同宽度。
图11是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图12和图13是图11的凸轮轴的剖视图，其示出了凸轮轴中的螺旋凹槽的不同节距。
图14是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图15是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的透视图。
图16是图15的凸轮轴的分解图。
图17是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的剖视图。
图18是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的剖视图。
图19是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的剖视图。
图20是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的侧视图。
图21是图20的凸轮轴的另一侧视图。
图22是根据另一实施例的并可与图3的驱动组件一起使用的凸轮轴的侧视图。
图23是根据另一实施例的冲击工具的驱动组件的透视图。
图24是图23的驱动组件的剖视图。
图25是图23的驱动组件的分解透视图。
图26是图23的驱动组件的另一个分解透视图。
图27是示出图23的驱动组件的凸轮轴和架的后透视图。
图28是图27的凸轮轴和架的分解透视图。
图29是根据另一实施例的用于冲击工具的驱动组件的剖视图。
图30是图29的驱动组件的另一剖视图。
图31是示出根据另一实施例的用于冲击工具的驱动组件的一部分的剖视图。
图32是示出根据另一实施例的用于冲击工具的驱动组件的一部分的透视图。
图33是示出根据另一实施例的用于冲击工具的驱动组件的一部分的剖视图。
具体实施方式
在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应当理解，本实用新型的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本实用新型能够具有其他实施例，并且能够以各种方式实践或实施。另外，应当理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。
图1示出了为冲击工具或冲击扳手10形式的动力工具。冲击扳手10包括沿着纵向轴线16延伸的壳体14。壳体14包括马达壳体部分18，联接到马达壳体部分18的前壳体部分22，以及形成第一手柄26的大体D形的手柄部分，其设置在马达壳体部分18的后方。手柄部分26具有可由操作冲击扳手10的用户抓握的把手27。把手27与马达壳体部分18 间隔开，使得孔28限定在把手27和马达壳体部分18之间。
冲击扳手10可由电池组(未示出)供电，该电池组可移除地联接到位于手柄部分26的底端的电池插座38。电池组可包括电连接在一起以提供电池组的期望的输出(例如，额定电压，电流容量等)的多个可再充电的电池单元。每个电池单元可以具有约3伏特(V) 和约5V之间的标称电压。电池组可以具有至少5安培-小时(Ah)的标称容量(例如，具有两串五个串联连接的电池单元(“5S2P”电池组))。在一些实施例中，电池组可以具有至少9Ah的标称容量(例如，具有三串五个串联连接的电池单元(“5S3P”电池组)。所示的电池组可以具有至少18V的标称输出电压。电池单元可以具有锂基化学物质(例如，锂、锂离子等)或任何其他合适的化学物质。
参考图2，当电池组联接到电池插座38时，支撑在马达壳体部分18内的电动马达42从电池组接收电力。马达42优选地为无刷直流(“BLDC”)马达，其具有可绕轴线54 旋转的输出轴50。在所示的实施例中，轴线54与壳体14的纵向轴线16同轴，使得冲击扳手10具有直列(in-line)配置。风扇58在马达42的前方联接到输出轴50(例如，通过花键连接)。风扇58被配置为通过手柄部分26中的入口开口60(图1)吸入冷却空气，在所示的实施例中，入口开口60沿着孔28的前边缘定位。风扇58将冷却空气沿着平行于轴线16、54的向前方向传送通过马达壳体部分18并经过马达42。然后，冷却空气由风扇58 径向地向外重新引导通过马达壳体部分18中的排气开口61(图1)。
冲击扳手10包括触发开关62，其设置在第一手柄26上，以选择性地电连接马达 42和电池组34，并由此向马达42提供DC电力。在其它实施例中，冲击扳手10可包括用于将开关62和马达42电连接到交流(AC)电源的电源线。作为进一步的替代，冲击扳手 10可以被配置为使用不同的动力源(例如，气动动力源等)来操作。然而，电池组34是用于为冲击扳手10提供动力的优选装置，因为无线冲击扳手有利地需要较少的维护(例如，无需为空气管路上油或无需压缩机马达)并且可以在压缩空气或其他动力源不可用的位置使用。
参考图2和图3，冲击扳手10还包括联接到马达输出轴50的齿轮组件66，以及联接到齿轮组件66的输出的冲击机构70(图2)。齿轮组件66和冲击机构70构成冲击扳手 10的驱动组件72。
齿轮组件66至少部分地容纳在固定于壳体14的齿轮箱74内。具体地，在所示的实施例中，齿轮箱74包括凸缘部分76，凸缘部分76定位在前壳体部分22和马达壳体部分 18之间并通过多个紧固件78(图3)固定到前壳体部分22和马达壳体部分18。在所示的实施例中，紧固件78沿着向前方向延伸(也就是说，紧固件78的头部80面向后)，但在其他实施例中，紧固件78可以不同的方式布置。齿轮箱74优选地由高强度材料(例如钢或铝)制成，以抵抗马达42通过齿轮组件66传递的高扭矩负载。在一些实施例中，齿轮箱74和前壳体部分22可以共同限定冲击扳手10的前壳体。
参考图2，齿轮组件66可以多种不同方式中的任一种配置，以在输出轴50和冲击机构70的输入之间提供减速。所示的齿轮组件66包括形成在马达输出轴50上的螺旋小齿轮82，与螺旋小齿轮82啮合的多个螺旋行星齿轮86，以及与行星齿轮86啮合并旋转地固定到齿轮箱74的螺旋环形齿轮90。行星齿轮86安装在冲击机构70的凸轮轴94上，使得凸轮轴94用作行星架。因此，输出轴50的旋转使行星齿轮86旋转，行星齿轮86然后沿着环形齿轮90的内圆周行进，从而使凸轮轴94旋转。例如，齿轮组件66可提供从输出轴 50到凸轮轴94的在10：1和14：1之间的变速比。
输出轴50由第一或前轴承98和第二或后轴承102可旋转地支撑。齿轮组件66的斜齿轮82、86、90有利地提供比例如正齿轮更高的扭矩容量和更安静的操作，但是小齿轮 82和行星齿轮86之间的螺旋接合在输出轴50上产生轴向推力负载。因此，冲击扳手10 包括前轴承保持器106，其轴向地(即抵抗沿着轴线54传递的力)以及径向地(即抵抗沿着输出轴50的径向方向传递的力)固定前轴承98。在所示的实施例中，前轴承98位于齿轮箱74的凸缘部分76中的凹部内。
现在参考图2描述冲击扳手10的冲击机构70。所示的冲击机构70包括从前壳体部分22延伸的砧座200。工具元件(例如，套筒(socket)；未示出)可联接到砧座200，以用于在工件(例如，紧固件)上执行工作。在所示的实施例中，砧座200包括1英寸方形驱动端202。冲击机构70被配置为：当砧座200上的反作用扭矩(例如，由于工具元件和正被加工的紧固件之间的接合)超过特定阈值时，将马达42和齿轮组件66提供的连续旋转力或扭矩转换为到砧座200的撞击旋转力或向砧座200间歇性施加的扭矩。在所示的冲击扳手10的实施例中，冲击机构70包括凸轮轴94，支撑在凸轮轴94上并可相对于凸轮轴 94轴向滑动的锤204，以及砧座200。
冲击机构70还包括弹簧208，其将锤204朝向冲击扳手10的前部(即，在图2的左侧方向上)偏置。换句话说，弹簧208沿着纵向轴线16在轴向方向上朝向砧座200偏压锤204。推力轴承209(例如，包括垫圈和多个球轴承)定位在弹簧208和锤204之间，以在锤204上的凸耳(未示出)与砧座200上的相应凸耳(未示出)接合并且锤204的旋转暂时停止时，在每次冲击撞击之后，允许弹簧208和凸轮轴94相对于锤204继续旋转。凸轮轴94还包括凸轮凹槽224，相应的凸轮球(未示出)接收在凸轮凹槽224中。在锤凸耳与砧座凸耳接合并且凸轮轴94继续旋转时，凸轮球与锤204驱动接合，并且凸轮球在凸轮凹槽224内的运动允许锤204沿着凸轮轴94的相对轴向运动。
冲击扳手10能够向紧固件施加大的紧固扭矩。如本文所定义，术语“紧固扭矩”是指在增加张力的方向(即，在拧紧方向)上施加到紧固件的扭矩。具体地，冲击扳手10 的驱动组件72将来自马达42的连续扭矩输入转换(通过齿轮组件66和冲击机构70)，以在工件上传递连续旋转冲击，从而在马达42汲取不超过100安培(A)的电流的情况下，产生至少1,700英尺磅(ft-lbs)的紧固扭矩。在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过80A的电流的情况下，产生至少1,700ft-lbs 的紧固扭矩。
在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过100A的电流的情况下，产生至少1,800ft-lbs的紧固扭矩。在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过80A的电流的情况下，产生至少1,800ft-lbs的紧固扭矩。
在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过100A的电流的情况下，产生至少1,900ft-lbs的紧固扭矩。在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过80A的电流的情况下，产生至少1,900ft-lbs的紧固扭矩。
在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过100A的电流的情况下，产生至少2，000ft-lbs的紧固扭矩。在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而在马达42汲取不超过80A的电流的情况下，产生至少2，000ft-lbs的紧固扭矩。在一些实施例中，驱动组件72在工件上传递连续的旋转冲击，从而产生至少3,500ft-lbs的紧固扭矩。
参考图1，冲击扳手10包括连接到壳体14的钩环240。在一些实施例中，钩环240 可以直接紧固到齿轮箱74和/或凸缘部分76。钩环240可以提供用于安全带、挂绳等的连接点。所示的冲击扳手10还包括联接到壳体14的辅助手柄组件或第二手柄组件250。
所示的辅助手柄组件250包括安装件254，联接到安装件254的辅助手柄256，以及用于调节辅助手柄256相对于壳体14的位置的调节机构262。所示的安装件254包括围绕前壳体部分22的环形夹(band clamp)258。所示的辅助手柄256是具有中间把手部分的大体U形手柄。在一些实施例中，中间把手部分可以被弹性体包覆成型件覆盖。
调整机构262包括与螺纹杆270(图2)联接的致动器266。致动器266绕轴线274 在松开方向上的旋转允许调整辅助手柄组件250。具体地，辅助手柄256可相对于安装件 254绕轴线274旋转，轴线274垂直于壳体14的纵向轴线16。在一些实施例中，松开调整机构262也可以松开环形夹258，以允许辅助手柄组件250绕纵向轴线16旋转。致动器266 绕轴线274在拧紧方向上的旋转将辅助手柄组件250和/或辅助手柄256夹在所需的定向。
在冲击扳手10的操作中，操作者用一只手抓住第一手柄26，并且用另一只手抓住第二手柄250。操作者压下触发开关62以激活马达42，马达42通过输出轴50连续地驱动齿轮组件66和凸轮轴94。当凸轮轴94旋转时，凸轮球228驱动锤204，使其与凸轮轴94 共同旋转，并且锤凸耳分别接合砧座凸耳220的从动表面，以提供冲击并旋转地驱动砧座 200和工具元件。在每次冲击之后，锤204沿着凸轮轴94远离砧座200向后移动或滑动，使得锤凸耳与砧座凸耳220脱离接合。当锤204向后移动时，位于凸轮轴94中的相应凸轮凹槽224中的凸轮球在凸轮凹槽224中向后移动。弹簧208储存锤204的一些向后能量以为锤204提供返回机构。在锤凸耳218与相应的砧座凸耳220脱离接合之后，当弹簧208 释放其储存的能量时，锤204继续旋转并朝向砧座200向前移动或滑动，直到锤凸耳的驱动表面重新接合砧座凸耳220的从动表面，以引起另一次冲击。
通过允许操作者稳定并支撑前壳体部分22，以及以操作者能够更好地吸收由往复锤 204所产生的轴向振动的方式来握住冲击扳手10，辅助手柄组件250有利地在操作冲击扳手10时向操作者提供改进的控制。由于辅助手柄组件250是可调节的，因此操作者可以将辅助手柄256定位在各种不同的定向，以改进舒适度、人体工学，并增加冲击扳手10在狭小空间中的可用性。
图4A示出了根据第一实施例的凸轮轴94A，其可与图2的冲击机构70一起使用。凸轮轴94A限定纵向轴线300A并且包括行程部分304A，凸轮凹槽224A形成在其中。在所示的实施例中，行程部分304A具有约24毫米(mm)的直径D1。
参考图4B，凸轮凹槽224A的尺寸可容纳一个或多个半径r1约为3.95毫米的凸轮球226A。每个凸轮凹槽224A分别限定了约31.2度的凸轮角θ1(相对于横向于纵向轴线 300A的平面)。凹槽224A限定了球226A可以沿着凹槽224A移动的轴向距离h1。距离h1 是行程部分304A的直径D1，凸轮球226A的半径r1以及凹槽224A的凸轮角θ1的函数。
参考图4C，锤204包括凹槽227A，其尺寸同样地被设置为容纳凸轮球226A。与凸轮轴94A中的凹槽224A一样，凹槽227A限定了球226A可以沿着凹槽227A移动的轴向距离h1'。距离h1和距离h1'的总和限定了锤204的总轴向行程H1。
在所示的实施例中，总轴向行程H1约为16毫米。也就是说，在冲击扳手10的操作过程中，锤204可沿着行程部分304A轴向地移动的距离约为16毫米。在一些实施例中，包括凸轮轴94A的冲击机构70在每次冲击可向砧座200提供18至30焦耳的能量。
在一些实施例中，将冲击扳手10的驱动组件72配置为更高的扭矩输出可能是有利的。这可以通过增加锤204的质量和/或增加锤204的旋转速度来实现，以便在冲击时提供增加的动能。该增加的能量必须储存在冲击机构70的弹簧208中。储存在弹簧208中的最大势能(PE)由公式1限定，其中"K"是弹簧常数，"xfree"是弹簧208的卸载长度，"xpreload" 是弹簧208在驱动组件72内的装配长度，"H"是锤的总轴向行程：
公式1:
Figure DEST_PATH_GDA0003125391610000081
在不妨碍锤204的周期性冲击操作的情况下，弹簧208的弹簧常数K不能大大增加。因此，为了增加弹簧208所储存的能量，必须增加锤的总轴向行程H。
可以对凸轮轴94A进行不同的改变以增加锤的行程H1。例如，可以减少凸轮球226A的半径r1。然而，发明人发现，减少凸轮球226A的半径r1将会增加凸轮球226A的应力，并增加在凸轮凹槽224A上的接触应力。或者，可以增加凸轮角θ1。然而，发明人发现，通过增加凸轮角θ1来增加锤的总轴向行程H1会导致锤204的更高的轴向加速度，这增加了驱动组件72的振动和磨损以及由马达42汲取的电流。因此，发明人发现，增加锤的轴向总行程H1的优选方法包括增加行程部分304A的直径D1。
图5A示出了根据第二实施例的凸轮轴94B，其可与图2的冲击机构70一起使用。凸轮轴94B被配置成为冲击扳手10提供比凸轮轴94A更高的扭矩容量并，例如，同时保持耐用性并最小化马达42汲取的电流。在一些实施例中，包括凸轮轴94B的冲击机构70在每次冲击可向砧座200提供40至73焦耳的能量。
凸轮轴94B限定了纵向轴线300B并且包括行程部分304B，凸轮凹槽224B形成在其中。在一些实施例中，行程部分304B可具有至少30mm的直径D2。在所示的实施例中，行程部分304B的直径D2约为33毫米。在其他实施例中，行程部分304B的直径D2在20毫米和40毫米之间。在其他实施例中，行程部分304B的直径D2在25毫米和40毫米之间。在其他实施例中，行程部分304B的直径D2在30毫米和40毫米之间。
参考图5B，凸轮凹槽224B的尺寸可容纳一个或多个半径r2约为4.76毫米的凸轮球226B。每个凸轮凹槽224B分别限定了约31.2度的凸轮角θ2(即与凸轮角θ1相同)。凹槽224B限定了球226B可以沿着凹槽224B移动的轴向距离h2。距离h2是行程部分304B 的直径D2，凸轮球226B的半径r2，以及凹槽224B的凸轮角θ2的函数。
参考图5C，锤204包括凹槽227B，其尺寸同样地被设置为容纳凸轮球226B。与凸轮轴94B中的凹槽224B一样，凹槽227B限定了球226B可以沿着凹槽227B移动的轴向距离h2'。距离h2和距离h2'的总和限定了锤204的总轴向行程H2。
与锤的总轴向行程H1相比，行程部分304B的较大直径D2增加了锤的总轴向行程H2。在一些实施例中，锤的总轴向行程H2至少为20.75毫米。在图5C所示的实施例中，锤的总轴向行程H2约为22毫米。也就是说，在冲击扳手10的操作期间，锤204可沿着行程部分304B轴向地移动的距离约为22毫米。
与凸轮轴94A相比，由凸轮轴94B提供的较大的锤的轴向移动距离H2允许在弹簧208中存储更多的能量；然而，行程部分304B的较大直径D2可能增加凸轮轴94B的质量。本文描述了不同的实施例，其减少凸轮轴94B的质量，同时保持相对较大的行程部分直径 D2和相应的锤的行程距离H2。然而，本文描述的实施例同样适用于其他冲击工具的凸轮轴。此外，本文描述的实施例的特征和元件可以不同的方式组合，以进一步减少凸轮轴94B的质量，其程度受限于零件强度的要求。例如，在一些实施例中，凸轮轴94B的质量可以在 0.5公斤和1.0公斤之间。
参考图6，凸轮轴94C包括在凸轮轴94C的后端(即更靠近马达42的一端)开孔的第一盲孔312C和在凸轮轴94C的前端开孔的第二盲孔316C。通过形成孔312C，316C以从凸轮轴94C去除材料，有利地减少了凸轮轴94C的质量。在所示的实施例中，凸轮轴94C 的质量在0.6公斤和0.8公斤之间。第一盲孔312C还可容纳螺旋小齿轮82(图2)并与行星齿轮86相通。
参考图7和图8，凸轮轴94D包括在横向于纵向轴线300D的方向上延伸穿过凸轮轴94D的行程部分304D的槽320D。在所示的实施例中，槽320D在平行于纵向轴线300D的方向上延伸，并完全通过凸轮轴94D延伸。在其他实施例中，槽320D可以是盲槽，并且槽320D 可以是多个槽320D中的一个。通过形成槽320D以从凸轮轴94D去除材料，有利地减少了凸轮轴94D的质量。参考图9和图10，槽320D的宽度A1、A2可以改变以提供所需的质量和零件强度。在操作期间，锤204可以在槽320D上平移而不影响锤204的运动或支撑。
参考图11，凸轮轴94E包括形成在行程部分304E的外表面的螺旋凹槽324E。螺旋凹槽324E限定了节距P，使得锤204可以在槽324E上平移而不影响锤204的运动或支撑。通过形成凹槽324E以从凸轮轴94E去除材料，有利地减少了凸轮轴94E的质量。参考图12 和图13，螺旋凹槽324E的节距P可以改变以提供所需的质量和零件强度。例如，节距P 较大的螺旋凹槽324E(图12)比节距P较小的螺旋凹槽324E(图13)去除的材料较少。
参考图14，凸轮轴94F包括在横向于纵向轴线300F的方向上延伸到凸轮轴94F的行程部分304F中的多个槽320F。在所示的实施例中，每个槽320F都在平行于纵向轴线300F 的方向上延伸，并且为不完全延伸穿过凸轮轴94F的盲槽。多个槽320F可包括第一槽332F 和第二槽334F。第一槽332F与凸轮凹槽224F的顶点321F对准。因此，第一槽332F可以比第二槽334F长，而不干扰凸轮凹槽224F或锤204的支撑或运动。通过形成槽320F以从凸轮轴94F去除材料，有利地减少了凸轮轴94F的质量。在所示的实施例中，凸轮轴94F 的质量在0.6公斤和0.7公斤之间。
参考图15和图16，凸轮轴94G包括凹陷部分340G(图16)，其直径D3小于行程部分304G的其余部分的直径D2。轻质(lightweight)的套筒344G围绕凹陷部分340G。套筒344G是由密度小于凸轮轴94G的其余部分的材料制成的。例如，在一些实施例中，套筒 344G可由包覆成型在凹陷部分340G上的聚合物材料制成。在这样的实施例中，套筒344G 可以整体地形成在凸轮轴94G的周围。在包覆成型后，套筒344G的外表面可以选择性地被加工，以提供在特定公差范围内的外径。
在其他实施例中，套筒344G可以其他方式装配在凹陷部分340G上。例如，参考图16，套筒344G可以包括两个相互配合的蛤壳式半部，其可以被粘附或熔接在一起(例如，通过超声波焊接)。在其他实施例中，套筒344G可以由任何其他轻质但刚性的材料(例如铝、镁或钛)制成。从凸轮轴94G去除材料并利用轻质的套筒344G将其代替，有利地减少了凸轮轴94G的质量。在所示的实施例中，凸轮轴94G的质量在0.5公斤和0.6公斤之间。
套筒344G具有与行程部分304G的直径D2相等的外径。因此，当套筒344G装配在凹陷部分340G上时，行程部分304G以恒定的直径D2沿着套筒344G延伸(图15)。因此，凹陷部分340G不干扰锤204的支撑或移动。
参考图17，凸轮轴94H包括通孔312H，其沿着纵向轴线300A延伸穿过凸轮轴94H 的整个长度。通过形成孔312H以从凸轮轴94H去除材料，有利地减少了凸轮轴94H的质量。孔312H还可容纳螺旋小齿轮82(图2)并与行星齿轮86相通。在所示的实施例中，凸轮轴94H的质量在0.6公斤和0.7公斤之间。
所示的凸轮轴94H还包括插入件348G，其部分地接收在孔312H内，使得插入件348G从孔312H延伸。插入件348G被配置为接收在砧座200内，作为导向特征(pilotingfeature)，以旋转地支持凸轮轴94H的前端。在一些实施例中，插入件348G被压接在孔312H内。可替代地，插入件348G可被焊接到位，或通过任何其他合适的方式固定在孔312H内。
在一些实施例中，插入件348G可以由与凸轮轴94H和/或砧座200不同的材料制成(例如，密度较低的材料，如铝、镁、或复合材料或聚合物材料)，因为插入件348G可能比凸轮轴94H或砧座200的其他部件承受较少的应力和/或磨损。在一些实施例中，插入件 348G可以被提供为砧座200的一部分。也就是说，凸轮轴94H可以被配置为将砧座200的一部分(代替插入件348G)接收在孔312H中。
参考图18，根据另一实施例的凸轮轴94I包括从凸轮轴94I的后端(即更靠近马达42的一端)延伸的第一孔312I和从凸轮轴94I的前端延伸的第二孔316I。第一孔312I和第二孔316I与凸轮轴94I的纵向轴线300I是同轴的。第一孔312I与第二孔316I相交，使得孔312I、316I共同延伸凸轮轴94I的整个长度。在所示的实施例中，第二孔316I包括位于凸轮轴94I前端的埋头孔317I。
凸轮轴94I包括邻近凸轮轴94I的后端的轴承座318I，其接收轴承以旋转地支撑凸轮轴94I的后端。轴承座318I限定了外径D4。第一孔312I限定了内径D5，并且第二孔316I 限定了内径D6。第一孔312I的内径D5大于第二孔316I的内径D6。轴承座318I的外径D4 与第一孔312I的内径D5之间的差值限定了轴承座318I的壁厚。内径D5受结构完整性所需的轴承座318I的最小壁厚的限制。
通过形成孔312I、316I以从凸轮轴94I去除材料，有利地减少了凸轮轴94I的质量。在所示的实施例中，凸轮轴94I的质量约为0.70公斤。第一孔312I还可容纳螺旋小齿轮82(图2)并与行星齿轮86相通。
图19示出了与凸轮轴94I相似的凸轮轴94J，除了第一孔312J具有较大的内径D5，以进一步减少凸轮轴94J的质量(与图18的凸轮轴94I相比)。在所示的实施例中，凸轮轴94J的质量约为0.67公斤。轴承座318J的外径D4也较大，以保持轴承座318J所需的最小壁厚。
图20至图21示出了根据另一实施例的凸轮轴94K。凸轮轴94K包括凹陷部分340K，其直径D3小于行程部分304K的其余部分的直径D2。凹陷部分340K有非线性的端部轮廓341K，其大体上遵循凸轮凹槽224K的轮廓。这允许凹陷部分340K的长度被最大化，有利地减少了凸轮轴94K的质量。在所示的实施例中，凸轮轴94K的质量约为0.55公斤。在一些实施例中，凸轮轴94K可以进一步包括围绕凹陷部分40K的轻质材料的套筒(未示出)，例如以上参考图15和图16所描述的套筒344G。
图22示出了根据另一实施例的凸轮轴94L。凸轮轴94L类似于凸轮轴94K，除了凹陷部分340L具有大体线性的端部轮廓或边缘341L。因此，凹陷部分340L可以通过单个车削操作(single turning operation)形成，使得凸轮轴94L的加工成本可以降低。在所示的实施例中，凸轮轴94L的质量约为0.56公斤。
本文描述和示出的任何凸轮轴94B-94L的任何特征、特性、尺寸等可替代地并入到任何其他凸轮轴94B-94L中。
图23至图28示出了根据另一实施例的驱动组件472，该驱动组件可以并入到图1的冲击扳手10或其他冲击工具(例如，冲击驱动器或冲击扳手)中。驱动组件472在一些方面类似于以上参考图2描述的驱动组件72，并且与驱动组件72的特征和元件相对应的驱动组件472的特征和元件被赋予相应的附图标记编号加‘400'。
参考图24至图26，驱动组件472包括齿轮组件466和联接到齿轮组件466的输出的冲击机构470。所示的齿轮组件466包括齿轮箱474，容纳在齿轮箱474内的多个行星齿轮486、以及与行星齿轮486啮合的环形齿轮490。在所示的实施例中，行星齿轮486是正齿轮，但在一些实施例中，行星齿轮486可以是斜齿轮。在一些实施例中，正齿轮可能有利于降低成本并消除由斜齿轮产生的轴向推力负载。
在所示的实施例中，环形齿轮490与齿轮箱474整体形成为单件。在一些实施例中，环形齿轮490和齿轮箱474可以由塑料或金属制成，并使用成型工艺整体地形成在一起。在其他实施例中，环形齿轮490可以单独地形成并旋转地固定到齿轮箱474。在这样的实施例中，环形齿轮490和齿轮箱474可以由不同的材料制成。例如，环形齿轮490可以由金属制成(例如，通过压实和烧结过程或任何其他合适的过程形成环形齿轮490的粉末状金属)，而齿轮箱474可以由塑料制成。在一些实施例中，齿轮箱474可以围绕环形齿轮490 成型(例如，使用嵌件成型工艺)。在其他实施例中，环形齿轮490和齿轮箱474可以其他方式(例如，压接等)联接在一起。
驱动组件472的冲击机构470包括凸轮轴494，行星架495，砧座(未示出)，锤604 和弹簧608。参考图27至图28，凸轮轴494包括前端494a和与前端494a相对的后端494b。多个渐开线(involute)凸耳496在邻近后端494b处径向向外延伸。在所示的实施例中，凸轮轴494包括以120度间隔等距地间隔开的三个凸耳496。在其他实施例中，凸轮轴494 可以包括两个凸耳496或任何其他数量的凸耳496。行星架495包括形成在架495的后面的相应多个凹部497。
凹部497接收凸耳496，以将行星架495和凸轮轴494联接在一起以共同旋转。行星齿轮486被安装到行星架495。因此，当行星齿轮486旋转时，它们沿着环形齿轮490 的内圆周前进并使行星架495旋转，这进而使凸轮轴494旋转。由于行星架495是与凸轮轴494分开形成的，因此与具有集成的行星架的凸轮轴相比，凸轮轴494有利地在制造时需要较少的加工步骤以及较少的材料去除。
参考图24，冲击机构470被配置为：当砧座上的反作用扭矩(例如，由于联接到砧座的工具元件和正被加工的紧固件之间的接合)超过特定阈值时，将由齿轮组件466提供的连续旋转力或扭矩转换为到砧座的撞击旋转力或向砧座200间歇性施加的扭矩。锤604被支撑在凸轮轴494和砧座上并可相对于凸轮轴494和砧座轴向地滑动。
弹簧608在行星架495和锤604之间延伸，以将锤604向前(即，在图24中向右) 偏置。此外，弹簧608将行星架495向后偏置，以保持凹部497与凸耳496接合(图27)。垫圈501和多个滚子元件503定位在弹簧608和锤604之间，以在锤604上的凸耳(未示出)与砧座上的相应凸耳(未示出)接合并且将动能从锤604转移到砧座上时，在每次冲击撞击之后，允许弹簧608和凸轮轴494相对于锤604继续旋转。凸轮轴494还包括凸轮凹槽624，相应的凸轮球626接收在凸轮凹槽624中(图25至图26)。在锤凸耳与砧座凸耳接合并且凸轮轴494继续旋转时，凸轮球与锤604驱动接合，并且凸轮球626在凸轮凹槽624内的运动允许锤604沿着凸轮轴494的相对轴向运动。
参考图24，所示的行星架495至少部分地被接收在齿轮箱474内，并限定了齿轮箱474的前壁。行星架495具有环形壁507，环形壁507可与齿轮箱474的环形肩509接合。弹簧608靠在行星架495的前侧，并将壁507的后向轴向侧偏置为与肩509接合。因此，行星架495可以将轴向负载直接传递到齿轮箱474。环形壁507的径向侧以滑动配合的方式与齿轮箱474的内表面接合。因此，行星架495可相对于齿轮箱474旋转，同时径向地支撑凸轮轴494的后端494b。由于行星架495在轴向上以及在径向上支撑凸轮轴494，因此不需要额外的轴承。这降低了驱动组件472的成本。此外，由于行星架495形成了齿轮箱 474的前壁，因此齿轮箱474的尺寸和重量被减少。
行星齿轮486被容纳在齿轮箱474中、在行星架495和齿轮箱474的后壁513之间。在所示的实施例中，行星齿轮486的轴向面与行星架495和后壁513之间分别存在间隙。因此，行星齿轮486不受在轴向上的压缩力的影响，并且在行星齿轮486上的阻力被最小化。
图29至图30示出了根据另一实施例的驱动组件672，该驱动组件可以并入到图1的冲击扳手10或其他冲击工具(例如，冲击驱动器或冲击扳手)中。驱动组件672在一些方面类似于以上参考图24至图28描述的驱动组件472，并且与驱动组件472的特征和元件相对应的驱动组件672的特征和元件被赋予相应的附图标记编号加‘200'。
在所示的实施例中，环形齿轮690与齿轮箱674分开形成并旋转地固定在齿轮箱674 上(例如，通过多个齿或凸起、压接或类似方式)。凸轮轴694通过凸耳696(图30)与行星架695联接以与行星架695一起共同旋转。行星架695的外周由衬套717可旋转地支撑，被衬套717被固定在齿轮箱674内、邻近环形齿轮690的前侧。
图31示出了根据另一实施例的驱动组件800，该驱动组件可以并入到图1的冲击扳手10或其他冲击工具(例如，冲击驱动器或冲击扳手)中。
驱动组件800具有三部分组件，其包括凸轮轴804、前架部分808和后架部分812。凸轮轴804包括多个凸起或花键816，凸起或花键816与前架部分808的相应的多个凸起或花键820接合，以将凸轮轴804和前架部分808联接在一起以便共同旋转。后架部分812 包括多个向前延伸的凸起或齿824。前架部分808包括相应的向后延伸的凸起或齿828，其被接收在后架部分812的相应齿824之间，以使后架部分812与前架部分808联接以与前架部分808共同旋转。在其他实施例中，前架部分808和后架部分812可以其他方式(例如，通过其他类型的相互接合特征)联接在一起。
由于前架部分808和后架部分812被形成为独立的部件，因此在架部分808、812 之间的行星齿轮(未示出)的装配可以简化的方式完成。此外，前架部分808和后架部分 812中的任一者或两者可以由与凸轮轴804不同的材料制成，从而允许额外的重量节约和/ 或成本节约。
图32示出了根据另一实施例的驱动组件900，该驱动组件可以并入到图1的冲击扳手10或其他冲击工具(例如，冲击驱动器或冲击扳手)中。驱动组件900类似于以上参考图31描述的驱动组件800，并且与驱动组件800的特征和元件相对应的驱动组件900的特征和元件被赋予相同的附图标记编号加‘100'。
在所示实施例中的前架部分908通过凸轮轴904上的多个凸起或凸耳917(例如，类似于以上描述的凸耳496)联接到凸轮轴904，该多个凸起或凸耳917被接收在前架部分908的相应凹槽919中。
图33示出了根据另一实施例的驱动组件1000，该驱动组件可以并入到图1的冲击扳手10或其他冲击工具(例如，冲击驱动器或冲击扳手)中。驱动组件1000类似于以上参考图31描述的驱动组件800，并且与驱动组件800的特征和元件相对应的驱动组件1000 的特征和元件被赋予相同的附图标记编号加‘200'。
在所示的实施例中，前架部分1008被整体地形成为凸轮轴1004的一部分。此外，齿1024、1028被形成为围绕后架部分1012和前架部分1008的外围间隔开的花键段。在所示的实施例中，后架部分1012上的齿1024被定位成径向向外，而前架部分1008上的齿1028 被定位径向向内。在其他实施例中，这种布置可以相反。
虽然已经参考了某些优选实施例来详细描述本实用新型，但是在所描述的本实用新型的一个或多个独立方面的范围和精神内存在变化和修改。
在以下权利要求中阐述了本实用新型的各种特征。

Claims (20)

1.一种冲击工具，其特征在于，所述冲击工具包括：
壳体，其沿着纵向轴线延伸，所述壳体包括马达壳体部分和联接到所述马达壳体部分的前壳体；
马达，其被支撑在所述马达壳体部分内；
驱动组件，其被支撑在所述壳体内，所述驱动组件包括
凸轮轴，其由所述马达驱动以绕轴线旋转，
砧座，其从所述前壳体延伸，以及
锤，其被配置为响应所述凸轮轴的旋转而沿着所述凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动，以向所述砧座传递旋转冲击，
其中，在所述锤的所述最前位置和所述最后位置之间的轴向距离至少为20.75毫米，以及
其中，所述凸轮轴的所述行程部分的直径至少为25毫米。
2.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述轴向距离在20.75毫米和25毫米之间。
3.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述直径在25毫米和40毫米之间。
4.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴包括槽，所述槽横向于所述轴线延伸穿过所述凸轮轴。
5.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴包括：从所述凸轮轴的第一端沿着所述轴线延伸的第一盲孔，以及从所述凸轮轴的与所述第一端相对的第二端沿着所述轴线延伸的第二盲孔。
6.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴包括凹陷部分，其直径小于所述行程部分的所述直径。
7.根据权利要求6所述的冲击工具，其特征在于，所述冲击工具还包括联接到所述凹陷部分的套筒。
8.根据权利要求7所述的冲击工具，其特征在于，所述套筒由密度低于所述凸轮轴的材料制成。
9.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间。
10.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述驱动组件被配置为将来自所述马达的连续扭矩输入转换为可在工件上产生至少1,700英尺磅的紧固扭矩的连续旋转冲击。
11.根据权利要求1所述的冲击工具，其特征在于，所述驱动组件包括齿轮组件，其被配置为将扭矩从所述马达传递到所述凸轮轴，其中所述齿轮组件包括环形齿轮，与所述环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及与所述多个行星齿轮联接的架。
12.根据权利要求11所述的冲击工具，其特征在于，所述架和所述凸轮轴被形成为独立的部分。
13.根据权利要求12所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴包括多个突起，以及其中，所述架包括多个凹部，所述多个凹部被配置为接收所述多个突起，以将所述凸轮轴和所述架联接在一起以共同旋转。
14.一种冲击工具，其特征在于，所述冲击工具包括：
壳体，其沿着纵向轴线延伸，所述壳体包括马达壳体部分和联接到所述马达壳体部分的前壳体；
马达，其被支撑在所述马达壳体部分内；
驱动组件，其被支撑在所述壳体内并且被配置为将来自所述马达的连续扭矩输入转换为可在工件上产生至少1,700英尺磅的紧固扭矩的连续旋转冲击，所述驱动组件包括
凸轮轴，其由所述马达驱动以绕轴线旋转，
砧座，其从所述前壳体延伸，以及
锤，其被配置为响应所述凸轮轴的旋转而沿着所述凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动，以向所述砧座传递旋转冲击，
其中，所述凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间，以及
其中，所述凸轮轴的所述行程部分的直径至少为25毫米。
15.根据权利要求14所述的冲击工具，其特征在于，在所述锤的所述最前位置和所述最后位置之间的轴向距离在20毫米和25毫米之间，以及其中，所述行程部分的所述直径在25毫米和40毫米之间。
16.根据权利要求14所述的冲击工具，其特征在于，所述驱动组件包括齿轮组件，其被配置为将扭矩从所述马达传递到所述凸轮轴，其中所述齿轮组件包括环形齿轮，与所述环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及与所述多个行星齿轮联接的架，以及其中，所述架和所述凸轮轴被形成为独立的部分。
17.一种冲击工具，其特征在于，所述冲击工具包括：
壳体，其沿着纵向轴线延伸，所述壳体包括马达壳体部分和联接到所述马达壳体部分的前壳体；
马达，其被支撑在所述马达壳体部分内；
齿轮组件，其被支撑在所述壳体内，所述齿轮组件包括
环形齿轮，
由所述马达驱动并与所述环形齿轮啮合的多个行星齿轮，以及
与所述多个行星齿轮联接的架，
冲击机构，其被支撑在所述壳体内，所述冲击机构包括
凸轮轴，其联接为绕轴线与所述架共同旋转，所述凸轮轴和所述架被形成为独立的部分，
砧座，其从所述前壳体延伸，以及
锤，其被配置为响应所述凸轮轴的旋转而沿着所述凸轮轴的行程部分在最后位置和最前位置之间往复运动，以向所述砧座传递旋转冲击。
18.根据权利要求17所述的冲击工具，其特征在于，所述凸轮轴的质量在0.5公斤和1.0公斤之间，其中所述凸轮轴的所述行程部分的直径至少为25毫米，以及其中所述最前位置和所述最后位置之间的轴向距离至少为20.75毫米。
19.根据权利要求17所述的冲击工具，其特征在于，所述架包括多个凹部，其中所述凸轮轴包括多个凸耳，其接收在所述多个凹部中，将所述凸轮轴联接到所述架以用于共同旋转，并且其中所述多个凸耳中的每个都具有渐开线形状。
20.根据权利要求17所述的冲击工具，其特征在于，所述齿轮组件包括联接到所述壳体的齿轮箱，其中所述多个行星齿轮设置在所述齿轮箱内，其中所述架限定所述齿轮箱的前壁，并且其中所述环形齿轮被整体地形成为所述齿轮箱的一部分。
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