CN88100320A - 转矩扳手的改进 - Google Patents

Abstract

转矩扳手的双作用活塞42有一个活塞杆56。该活塞杆有一个装有销64的自由端。销64其两端部在扳手壳体10直线的或弯曲的导槽74中导向。销64可穿过被可滑动地装在驱动杠杆18上端的驱动滑块68。驱动杠杆往复运动时，它转动棘轮14。棘轮14有一方形中心孔以安装被装于壳体10上的方形传动轴。如果施加一个恒力，特别是导槽74是弯曲的以能补偿摩擦损失的情况下，该扳手提供大体不变的力矩。棘轮机构包括几个在棘轮槽和驱动杠杆支承窝间浮动的滚柱。

Description

本发明涉及一种用于转动零件的转矩扳手、如用手扭紧或松开螺母、螺栓和螺丝的转矩扳手。

这些扳手一般有一个扳手头，如一个可拆卸的标准套筒扳手，扳手头由扳手上的夹持装置-一般为一个可转动地装在壳体内的轴来夹持。另外，也可以使用专用套筒。这些套筒有一个适应于需要用扳手和装在扳手孔中的轴来转动螺母或多边形螺帽的多边形的孔。而这个孔构成套筒的夹持装置。用一个棘轮机构把至少一个自径向延伸并与上述夹持装置转动轴线同轴的驱动杠杆连接到夹持装置。在上述夹持装置径向分隔开的位置，往复运动液压活塞缸装置可转动地被连接到该驱动杠杆或几个驱动杆以便摆动该杠杆并通过棘轮机构驱动上述夹持装置转动。

因为在大多数已知装置中，驱动杠杆按相关于上述夹持装置轴线和弧线轨迹摆动，所以在全部摆动过程中，活塞杆作用线和上述轴线间的距离有变化。从理论上讲，当施加一个不变的力时，施加在上述夹持装置的力矩与这一距离成正比。

美国专利号4，027，561公开了这种转矩扳手。在这种扳手中，液压油缸在远离驱动杠杆的这端转动以适应远离油缸的活塞杆的这一端的弧线运动。如英国专利号2，028，204B的图1至图3所示，在扳手壳体内形成油缸孔以至使该油缸有一个固定的轴线。活塞杆可旋转地装在活塞上也是为了适应活塞杆的远端按绕该轴线做弧线运动。

现代工业产生的新的科学领域在精确地预加螺栓负载方面提出了更精确的要求。能够提供这种方便的装置目前是必要的，并且通过在夹持套筒的上述装置上施加一个大体上不变的力矩，它将可以实现。具有这种设想功能的装置已在上述英国专利号2，028，204B的图4中展示。活塞杆在这里被螺纹连接在活塞中。使驱动杠杆转动的活塞杆的远端有一个在驱动杠杆槽内动作的销子。

本发明的目的是提供一种能施加大体上恒扭矩的液压转矩扳手;同时，它能保证活塞杆的端部与该驱动杠杆或几个杠杆间的连接机构摩损很小。并且它能避免活塞杆上产生不必要的弯曲应力。为了满足这一目的，我们在或接近该驱动杠杆的这端设置一个两侧面平行的槽和在该平行侧面间导向的并能在槽中往复运动的滑块。活塞杆的远端用一个销子可转动地安装到该滑块上。该销子穿过滑块并在扳手体上构成的导槽内被导向。或相反，它被固定在有关扳手壳体的位置上。当滑块在槽中运动时，不可避免地存在一些力的损失以致施加在夹持套筒的装置上的力矩不能准确地与上述夹持装置到活塞杆移动线间的距离成正比。为了产生更加恒定不变的力矩，穿过滑块的销子端部的导向槽可以是弯曲的。弯曲程度这样确定，上述距离，即，从上述夹持装置到活塞杆移动轴线间的垂直长度、在由于机构运动产生的摩擦力最小之处这一点，它最短。

按本发明制成的转矩扳手，通过除去转轴，驱动杠杆和棘轮机构可从该装置中拆除。我们进一步提供一种棘轮装置。它可以用于扳手。这样驱动杠杆和棘轮机构可以被拆除。按本发明这样的棘轮装置包括一个构成杠杆的零件。它的一端被制成便于配合的形式并且它可通过扳手的液压活塞缸装置的活塞杆移动。其它一端构成棘轮的壳体。在棘轮和上述零件间，该棘轮有一个棘轮连接装置。上述零件在其端部间有一个孔以便安装扳手的传动轴或代替上述传动轴的另一个轴。为了转动该轴，棘轮被制成便于套装螺母的形成。这样制成的棘轮装置可用于扭紧或松开螺母。该螺母被布置如此紧密以致螺母的轴线方向上产生障碍，并且在进口处不能使用应用标准套筒的工具。

本发明的另一方面，我们旨在提供一个小型可靠的转矩扳手棘轮装置。过去，这些棘轮机构一般包括一个驱动杠杆上的爪;它邻近在夹持套筒的装置上同轴安装的棘轮的齿。按照本发明的这一方式，用一个以上但不多于3个的滚柱可代替该爪。该滚柱在棘轮齿和驱动杠杆的一个支承窝或多个支承窝之间浮动。当驱动杠杆完成驱动行程时，一个滚柱或几个滚柱位于棘轮的槽上并且由驱动杠杆上的台肩推动。而当驱动杠杆开始其返回行程时，该滚柱或几个滚柱后退移动到驱动杠杆上的一个支承窝或几个支承窝之中。为使每一个滚柱推向棘轮可装一个弹簧。我们知道滚柱已被用来代替扳手棘轮机构的爪。美国说明书3745858表示了这样的装置。在该装置中，滚柱全程地位于棘轮的圆周处。可是，这个装置很庞大。经尺寸、重量和便于使用等方面的合理改进，我们发现有1个、2个或3个这样的滚柱就足够了。所有滚柱都定位于棘轮的那一侧面。该侧面朝向驱动机构，或者更准确地说，它相对于最接近导向槽的棘轮半圆柱表面。

显然，本发明的棘轮可在转矩扳手或棘轮装置中使用。

下例附图显示了本发明的各个实施例。

图1是按本发明转矩扳手的一种结构的端面视图。

图2是在图1中沿Ⅱ-Ⅱ剖切线剖开的剖视图。

图3是在图2中沿Ⅲ-Ⅲ剖切线剖开的局部剖视图。

图4表示了油缸装置的一种改进。

图5在图6中沿剖切线Ⅴ-Ⅴ剖开的另一个实施例的纵向剖视图。

图6是图5中沿剖切线Ⅵ-Ⅵ剖开的剖视图。

图7是图6中箭头A方向的视图。该图中图6中的盖板被除去。

图8表示一种油缸装置的改进。

图9表示不能使用一般的转矩扳手的情况。

图10是作为图1至图8表示的任一转矩扳手其局部被剖开的侧视图。在该图中，驱动杠杆和棘轮机构被取消，并且用按本发明的棘轮装置的一个实施例所代替而且，还增加了一个滚柱附件。及，

图11是图10的端面视图。

在所有实施例中，所表示的相似的零部件都有相同的标号。

首先，参考图1至图3，转矩扳手包括一个壳体10;为了转动，在其中用壳体10中的支承轴承13固定一个方形的轴12。这个轴可装上可拆卸的标准套筒扳手。该扳手适合于待用该装置转动的螺母或螺帽。在壳体10的侧面之间，轴12装有棘轮14。该棘轮用围绕棘轮14的驱动杠杆18，按反时针方向（如图2所示）传动。

如图3所示，棘轮14的两端部16具有比其中心部分较小的直径。同样，驱动杠杆18的侧端20向内伸出一个比其中心部分较大的凸出部以便安装到棘轮14的端部16上。侧端20还形成构成滚柱22的端止挡的法兰盘。滚柱构成驱动杠杆18和棘轮14间的传动连接件以代替通常作为棘轮传动连接件的爪。如图3所示，驱动杠杆由两部分组成以使它能够套装在棘轮14上。驱动杠杆的两部分装配后用螺丝（未示出）牢固地连接在一起。

滚柱22在棘轮14外圆周上的槽24和驱动杠杆18中的支承窝28之间浮动。在驱动杠杆18的驱动行程上，每一个滚柱22都处于位于驱动杠杆18的台肩的支承块30和槽24的前端25之间。另一方面，当驱动杠杆18执行返回行程时，每一个滚柱22回到位于槽24的后端26并且转动到驱动杠杆18上其中之一的支承窝28中。被固定到驱动杠杆18上的弹簧32把滚柱22向棘轮14偏压以便在驱动杠杆的下一个驱动行程开始时它们滑进槽24。固定爪34在标号35处可绕壳体转动。它具有与滚柱22直径相同的呈部分圆柱形的自由端36。固定爪由簧片37偏压向棘轮14并防止棘轮的任何向后的移动。

通过液压油缸40的往复运动活塞42提供转矩扳手的动力。根据活塞42的方向，液压流体通过出入口48、50进入和排出。在活塞42的一端有头部44，它用适当的密封件如O型圈45装在油缸的孔中。它有一个拧进活塞头部44的端盖46。活塞42的圆柱体在油缸的开口端穿过密封盖52。密封盖52和活塞42间的密封件54在这一点上形成阻止液压流体的密封。

活塞42是空的以便安装活塞杆56。在活塞杆56的一端有一个位于活塞端盖46和活塞头部44的台肩60之间的端头58。端头58的端面和端盖46的相邻表面呈球形以允许活塞杆56朝各个方向转动一定的角度。图2中活塞杆的另一端被除去。但是，它与图4和图3剖视部分表示的相同。在这一端，活塞杆有一个带孔的头部62以便使销子64能穿过球轴承66。销子64装在两个驱动滑块68和活塞杆头部62的每一侧上。通过球轴承72销子64还被装在支承块70的每一端上。支承块70能沿导向槽74移动。每个导向槽可在壳体10上形成或在被固定到该壳体的零件上构成。导向槽相对于壳体在任何情况下都是固定不变的。

在其上端（图2所示的位置），驱动杠杆被分成两分叉以保留竖直的耳状部分76、76和77、77。活塞杆56的头部62在耳状部分76之间通过。驱动杠杆18在其上端还形成有一个两侧面平行的凹槽。它通过耳状部分76在中间隔开以便在每一侧提供一个槽78。由此，形成驱动滑块68的导向槽。

在动作过程中，显然，活塞的驱动行程将迫使销64向左（如图2所示）并且通过驱动杠杆18逆时针转动棘轮14。当返回行程时，滚柱22移入到驱动杠杆18的支承窝28之中。驱动杠杆顺时针运动不会移动由固定爪34卡住的棘轮14。

当活塞42往复运动时，活塞杆的头部62由销64导向。销64的运动由导向槽74的形状进行控制。在忽略摩擦力影响的情况下，导向槽74可以是直的;这时将会得到一个恒扭矩装置。力矩的变化范围可通过活塞施加的力乘以从棘轮14中心到活塞杆直线运动的轴线之间的垂直长度进行计算。然而，应考虑当驱动杠杆18转动时，驱动滑块68沿槽78移动的情况，这时在滑块68和槽78之间，以及支承块70和导向槽74之间的摩擦力的影响将随着槽78中的滑块68的位置而变化。考虑到这一点，附图中所示的实施例的导向槽74是弯曲的，以便当滑块68沿槽78向上移动并且摩擦力变大时，使棘轮14中心到活塞杆56运动轴线的垂直距离变大。这样，在活塞的整个行程中能获得更加近似的恒扭矩。

从上述说明中可以看出当导向槽是弯曲的时候，要求活塞杆的头部62有些上下的移动。另外，当使用转矩扳手时，壳体10总会相应地存在一些变形。引起变形的一个方面是螺母被拧紧时，该装置上的反作用力矩。它存在于图2的平面中。如果由固定到壳体的横向延伸的某一板的端部获得反作用力矩，以致使该板和相对于该板放置的固定物之间的反作用力不存在于附图的平面中，于是，存在一个能被分解成附图平面内的力矩和一个与这一平面呈直角的力矩。让活塞杆56在各个方向上能自由转动将可以适应由力矩所引起的变形。轴承66和72应是球轴承。

在图4所示的一种改进装置中，活塞42和活塞杆56两者允许一定的转动运动。对于这一端，活塞杆56可穿过相对液压流体出口处的带有标准密封件82的密封盖80。密封盖80被固定在台肩84和支承环86之间就位。支承环86被牢固地安装在油缸40的内部。支承环中心开有孔以便活塞杆56通过，并且它具有足够的间隙允许活塞杆转动。端面密封件87阻断了密封盖80和支承环86间的流体通道。密封盖80的直径小于它位于油缸该部分的直径。因此，当活塞杆56摆离油缸轴线时，它能够横向移动。

图5至图7所示的实施例的传动方式相似于图1至图3的传动方式。仅需说明设计中的不同点。在这个实施例中，油缸40的前端有一个部分球形的表面90，它相邻于呈互补形状的轴承92。并且由部分球形推力轴承96在那里固定就位。轴承96又相邻于油缸上呈互补形状的台肩94。推力轴承96由止推环98固定就位。在这个实施例中，活塞杆总是沿油缸40的轴线移动。油缸根据活塞杆的头部62的运动作必要的转动。为此，油缸40、推力轴承96和止推环98之间留有足够的空间。在这个实施例中，仅有一个滚柱22。然而，棘轮14的传动与图1至图3的实施例相同。另外，固定爪34不对棘轮14起作用而对在棘轮14旁边的传动轴12上固定的类似形状的轮100起作用。轮100在102处装在壳体10中并且实际上还作为支承轴承13对面的轴12的支承轴承。需要时，放松杆99可允许固定爪34被松开。固定爪34和该轮的槽由盖板104保护。

图8所示的这种改进表示一种不同的油缸装置。油缸40在每侧上装有凸出物106。凸出物106装在壳体10的轴承108上以便油缸能与该图平面成直角即，图5平面内移动。在其它方面，该改进与图5至图7相同。

在各个实施例中，传动轴12能从一侧推过到另一侧以便螺母和螺栓都可以被拧紧和拧松。附图中所示的各种形式的转矩扳手中，相邻油缸40安置的壳体10的端部有一直连到下平面112的凸直110和允许辅助附件在壳体上滑动的结构。这样的辅助附件可以是一个有关上述的横向伸出的板。

我们已经描述过并在图1至图8中示例的转矩扳手的设计让我们进而发展了一种在不能使用一般的转矩扳手的情况下，为特殊法兰应用的具有棘轮装置的有用的附助装置。这种情况的例子如图9所示。图9表示管114的两个部分;管的每一部分在由螺栓和螺母118连接端有一个圆形法兰116。包裹的绝缘层119阻碍了转矩扳手和套筒扳手的使用。因此，必须使用另一种工具。为此目的，已经发展了特殊的液压工具，而且人们还知道，通过安装滚柱附件和扭接连杆，可采用一般的液压扳手。可是，在后种情况下，装进该装置中的棘轮机构不能被使用。因此，活塞每一向前行程过后，该工具必须手动复位。这样会浪费时间并使操作者很疲劳。

按照本发明的另一方面，我们提供一种能与液压扳手一同使用的棘轮装置。该液压扳手可以通过取出传动轴，将驱动杠杆和棘轮机构拆除。从上述说明中可以看出，这种装置可应用于图1至图8所示的转矩扳手。

参考图10和图11，在图10中参考号10表示图1至图8所描述的任一个转矩扳手的壳体。如图10所示，驱动杠杆18和棘轮14以及连同其上的配合件，当取出传动轴12后被拆卸成一个部件。该部件由120所标明的棘轮装置所代替。该装置通过在转矩扳手的正常位置上重新插入传动轴12使之固定就位。但是，当也经过孔122穿过该传动轴时，这样就在壳体10的侧面间夹持着棘轮装置120。在这一位置，棘轮装置120的上端（在图示的位置中）套装驱动滑块68用竖直耳状物76、77可达到上述套装的目的。显然，棘轮装置120的主体124可作为绕传动轴12转动的杠杆。

在其下端，棘轮装置120的主体124形成一个棘轮128的壳体126。棘轮和主体124间的连接部分是一个在棘轮槽24和主体124的支承窝28之间浮动的滚柱。其连接方式与参考图5所述的方式相同。弹簧32与图5中的弹簧32具有相同的作用。

相邻油缸的壳体10的这端装有一个轴辊或垫座辅助装置。它在图10和图11中表示出来。它包括能在转矩扳手的凸耳110上滑过的套142。装到套142上的配合件144有孔以便安装辊轴148附带的轴146。

棘轮128有适当的孔以适合待拧紧或松开的标准尺寸的螺母。活塞杆56以一般的方式往复运动。活塞杆的前进运动使得棘轮装置绕传动轴12转动并且使滚柱22与棘轮槽24啮合。这样可以转动螺母。在活塞杆56返回行程时，传动滚柱22移入支承窝28并依次移入棘轮128的相邻的下一个槽24。

在活塞杆56的每一前进行程过程中，壳体10总试图朝螺母的反向旋转。通过使用靠在法兰的圆周（如图9所示的法兰116）的反作用轴辊148可防止这一点。当棘轮围绕螺母118的轴线转动时，整个工具与此同时被推向前。

Claims (15)

1、一种转矩扳手包括：一个壳体、在该壳体内可转动的夹持装置，用来夹持需要由扳手转动的多边形零件的可替换的套筒，径向延伸并与上述夹持装置同轴线转动的驱动杠杆，驱动杠杆和上述夹持装置间的连接机构，装有推动该驱动杠杆的活塞杆的往复运动液压活塞油缸，其特征在于：位于或接近于远离上述夹持装置的这端，驱动杠杆内形成一个有平行侧面的槽；一个滑块安置在该槽中以便由槽的平行侧面导向；活塞杆的端部可转动地由穿过该滑块的销子安装到该滑块上并且在扳手壳体上的有固定位置的导槽的各侧面上被导向。

2、按权利要求1所述的转矩扳手，其特征在于有两个上述的滑块，在活塞杆中心线的每一侧上有一个滑块，驱动杠杆上的槽的平行侧面间装有一个滑块。

3、按权利要求1或权利要求2所述的转矩扳手，其特征在于导槽是直的。

4、按权利要求1或2所述的转矩扳手，其特征在于导向槽是弯曲的以便在活塞有效行程的过程中提供恒扭矩。

5、按上述任一权利要求的转矩扳手，其特征在于：油缸相对于转矩扳手壳体被固定;活塞杆相对于油缸的轴线允许有小的转动。

6、按权利要求1到4的任一个权利要求的转矩扳手，其特征在于：油缸被可转动地安装;被约束的活塞杆沿油缸的轴线移动。

7、按权利要求6所述的转矩扳手，其特征在于：油缸被安装在滚柱轴承上以便油缸的前端可以在各个方向上有小的移动。

8、按前述的任一权利要求的转矩扳手，其特征在于：棘轮连接机构包括至少一个在棘轮槽和驱动杠杆的支承窝之间的滚柱，该滚柱和支承窝被安置在最接近导向槽处的棘轮半圆柱表面的对面。

9、一种转矩扳手包括：一个壳体，在该壳体内可转动的，用来夹持需用扳手转动并用于多边形零件的可替换套筒的夹持装置，径向延伸并与上述夹持装置同轴线转动的驱动杠杆，驱动杠杆和上述夹持装置间的棘轮连接机构，棘轮连接机构包括至少一个在棘轮槽和驱动杠杆的支承窝间浮动的滚子，该滚子和支承窝被安置在最接近导向槽处的棘轮的半圆柱形表面的对面。

10、按权利要求8或9所述的转矩扳手，其特征是安装一个固定爪以防止棘轮的反向运动;固定爪的端部呈部分圆柱形表面以便和棘轮或轴上的分隔开槽的轮上的槽相配合。

11、按权利要求8至10的任一权利要求所述的转矩扳手，其特征在于：驱动杠杆的侧端延伸出来形成在棘轮槽每侧上的法兰以构成一个滚柱或几个滚柱的端止挡。

12、按权利要求11所述的转矩扳手，其特征在于：上述法兰装在棘轮上。

13、通过取出传动轴、驱动杠杆和棘轮机构可从扳手中拆卸所制成的用于转动扳手的一种棘轮装置，它包括：一个形成杠杆的零件，该零件被制成为，一端便于配合，该端由扳手的液压活塞油缸装置的活塞柱移动，零件另一端形成一个棘轮的壳体，棘轮在它和上述零件间有一个棘轮连接机构，上述零件在其端部间有一个孔以便安装转矩扳手的传动轴或代替该传动轴的其它轴，棘轮被制成适于套装螺母以便转动它。

14、按权利要求13所述的棘轮装置，其特征在于：棘轮连接机构包括至少一个在棘轮槽和上述零件的支承窝之间浮动的滚柱，该滚柱和支承窝被安置在最接近上述孔处的棘轮的半圆柱形表面的对面。

15、通过取出传动轴、从扳手中拆除驱动杠杆和棘轮机构所构成的一种转矩扳手。按权利要求13或14所述的棘轮装置，和可移动地装在扳手壳体上的轴辊或垫座辅助装置所构成的一种组合。

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