TWI388405B - 動力驅動工具 - Google Patents

Description

動力驅動工具

本發明一般係關於動力驅動工具，且更明確而言係關於一種用以上緊或鬆動緊固件之動力驅動工具，該動力驅動緊固件包含一衝擊驅動器，該衝擊驅動器具有一大號之擊錘離合器。

本發明主張於2008年10月27日所申請之美國臨時專利申請案序號第61/108,756號之優先權，該案係以引用之方式併入本文中。

用以上緊或鬆動緊固件(例如，螺母及螺栓)之動力驅動工具係為人已知，且併入可間歇性地提供增大轉矩用於上緊或鬆動緊固件之衝擊驅動器之動力驅動工具亦很普遍。

共同擁有之美國專利第4,821,611號中揭示了一種併入一棘輪頭之衝擊扳手，該案係以引用之方式併入本文中。一氣動馬達可旋轉一同軸地容納一衝擊驅動器之離合器箱。在正常操作下，該離合器箱中之一凸輪球接合一衝擊離合器之一指狀物且以一輸出軸來旋轉該離合器以上緊或鬆動該緊固件。但當該緊固件之摩擦阻力超過該工具之一預選定轉矩輸出時，該凸輪球於該衝擊離合器指狀物下方滑動且沿該輸出軸軸向地向前推動該離合器。此動作使得一對擊錘向前移動與對應的該輸出軸之一對砧對準。該等擊錘瞬時衝擊該等砧，從而在該輸出軸上產生一增大之轉矩，進而增加提供至該緊固件之轉矩且可動作以克服該緊固件之摩擦阻力。緊隨該衝擊之後，該等擊錘軸向地向後退回且當該凸輪球與該離合器箱旋轉一整周時，若該摩擦阻力超過該工具之預選定轉矩，則該衝擊順序重複。

該離合器箱及凸輪球一般以一等於該馬達之輸出速率之速率移動，該速率相當之快。因此，當該輸出軸無法轉動該緊固件時，則該凸輪球反復地軸向地向前推動該衝擊離合器及擊錘。此動作通常發生得如此之快，以至在對應的表面完全對準之前，該等擊錘便會衝擊該等砧，或者該等擊錘徹底錯過該等砧且未能產生任何額外之轉矩。此外，當該緊固件之摩擦阻力超過由該等擊錘所產生之額外轉矩時，在一操作者使該馬達脫離之前，該凸輪球及衝擊離合器不一定推動該等擊錘成為與該等砧重複地對準。此重複的衝擊及移動可能會損壞該衝擊驅動器之組件(例如，該凸輪球及衝擊離合器)或者導致其等過早地磨損。

在以引用之方式併入本文中之共同擁有之美國專利案第7,080,578號中，該動力驅動衝擊扳手中包含一減速機構。此獨特之設計可減小該馬達輸出之速率且控制該衝擊驅動器之該等擊錘之衝擊率。儘管該衝擊驅動器之該等組件不易於損壞或磨損，但該減速機構需要使用額外之組件，進而增加了工具之複雜性。

據此，需要一種具有一能夠提供充分的損壞及磨損保護而無需使用一減速機構之衝擊驅動器之動力驅動棘輪工具。

本發明大體上係關於一種用以旋轉一機械元件之動力驅動工具。該工具包括一殼體及一被定位於該殼體中之馬達。一輸出軸自該馬達延伸。在馬達操作期間，該軸相對於該殼體旋轉。此外，該工具包含一被軸向地固定於該殼體內且可操作地連接至該馬達輸出軸之衝擊驅動器。該衝擊驅動器包含一底座、一具有一自其延伸之砧且被可旋轉地安裝於該底座上之砧軸、及一具有相對的衝擊平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動之環狀擊錘。該三個位置包含一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧；及一脫離位置，在該位置，該等衝擊平坦面無一接合該砧。此外，該工具包括一可操作地連接至該衝擊機構的該砧軸之棘輪機構。該棘輪機構包含一輸出驅動器，其經安裝以相對於該殼體旋轉，以在一選定之方向中旋轉一機械元件。

在本發明之另一態樣中，提供一種用以上緊及鬆動一機械緊固件之動力驅動工具，該工具包括一殼體，該殼體具有第一端及第二端及一於該第一端與第二端之間延伸之縱向軸。該工具亦包含一被可旋轉地安裝於該殼體上以可操作地接合該機械緊固件之輸出驅動器及一被定位於該殼體中具有一輸出軸之馬達。此外，該工具包含一被定位於該殼體中且功能上連接該馬達與該輸出驅動器之衝擊驅動器。該衝擊驅動器包含一底座；一具有一自其延伸之砧且被可旋轉地安裝於該底座上之砧軸；及一環狀擊錘，其具有相對的衝擊平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動，該三個位置包括一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧；及一脫離位置，在該位置該等衝擊平坦面無一接合該砧。

在本發明之又一態樣中，提供一種用於上緊及鬆動一機械緊固件之氣動工具，該工具包括一經設計大小用於一手握持之長形管狀殼體。該工具包含一位於該殼體中且具有一適於旋轉之輸出軸之氣動馬達及一被軸向地固定於該殼體內且可操作地連接至該馬達輸出軸之衝擊驅動器。該衝擊驅動器包含一底座及一具有一砧自其延伸且被可旋轉地安裝於該底座上之砧軸。該衝擊驅動器亦包含一具有相對的衝擊平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動之環狀擊錘，該三個位置包含一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；及一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧。回應於在該衝擊驅動器上之負載超過一預定轉矩，該擊錘衝擊該軸上之該砧以瞬時地增加提供至該砧軸上之轉矩。此外，該工具包含一可操作地連接至該衝擊機構的該砧軸之棘輪機構。該棘輪機構包含一輸出驅動器，該輸出驅動器經安裝以相對於該殼體旋轉以在一選定方向上旋轉一機械元件。

從下文中，其他目的及特徵將會部分明瞭並得以指出。

全部圖式中，對應之參考字符指示對應的部分。

現參見該等圖式，且尤其是圖1及圖2，一手持式、氣動棘輪扳手一般係由參考數字10指示。該扳手10包含一管狀握把，一般係由12指示，及一頭部，一般係由14指示。如圖2所示，該握把12及頭部14係由一管狀具螺紋耦合器(一般係由16指示)而連接，因此該握把、耦合器及頭部形成一容納該扳手10之該等功能組件之殼體。該握把12容納一馬達，該馬達一般係由18指示。該耦合器16容納一衝擊驅動器，該衝擊驅動器一般係由20指示且該頭部14容納一棘輪機構，該棘輪機構一般係由22指示(圖3)。下文將對此等組件各個更為詳盡之描述。為了便於描述，當描述組件之定向時，該扳手10之一向前端將被理解為處於具有該頭部14之一端且一向後端將被理解為處於具有該握把12之一端。所繪示且描述之該馬達18為一種通常用於氣動工具中之類型之一標準、空氣驅動馬達。由於該馬達18係習知，將不再對之做進一步之描述。

參見圖1，一設於該握把12之該向後端處之一空氣入口配件30能將該扳手10連接至一習知的外部受壓空氣源(未顯示)。一鄰近該握把12而設之槓桿32控制流動至該馬達18之液體。該槓桿32被可樞轉地安裝於該握把12上且被彈簧偏壓至一如圖所示之伸展位置，如此該槓桿32可被擠壓朝向該握把以打開一閥34，以選擇性地允許受壓之空氣流經該空氣入口配件30而到達該馬達18。如圖2所示，該馬達18包含一被可旋轉地安裝於該握把12上用於繞一中心線38旋轉之轉子36。該轉子36回應於當該閥34係開啟時流經該馬達18之空氣而旋轉。該轉子36包含一居中地位於該中心線38上之輸出軸40。儘管在不脫離本發明之範圍內，該輸出軸40可具有其他形狀，在一實施例中，該軸具有一大體上圓柱形、花鍵式栓軸(即成脊狀)之外部，以將該軸連接至該衝擊驅動器。

如圖3及圖4所示，該扳手10之該衝擊驅動器20一般包括一離合器底座50、一擊錘52及一砧軸54。如圖4中所進一步顯示的，該底座50包含向前及向後襯套板60、62，其等分別由整體間隔件64分離，進而於該等板之間產生一空間66以容納該擊錘52。襯套板60、62中之各者包含一用以容納該軸54之各自的加工中央開口68、70。該等開口68、70之相對的側上設有若干孔72以容納將該擊錘52捕獲於形成於該等板60、62之間的該空間66中之銷74、76。該向後中央開口68之一部分78經刻鍵槽，以容納該馬達18之該花鍵式輸出軸40。因此，該底座50隨該馬達轉子36一起轉動。該擊錘52包含一葉狀中央開口80、一側上之一半圓形槽82及一相對側上之寬槽84。槽82、84容納該等銷74、76，使得該等銷74、76於板60、62之間延伸以將該擊錘52保持於該空間66中。熟悉此項技術者應瞭解，該半圓形槽82及該銷74允許該擊錘52樞轉。而當該擊錘52於該銷74上樞轉時，該寬槽84及該銷76限制該擊錘52之旋轉。該砧軸54延伸穿過襯套板60、62之中央開口68、70及該擊錘52之葉狀中央開口80。該軸54亦具有對應於板60、62中之該等中央開口68、70之間隔軸頸88、90。該等軸頸88、90接合該等中央開口68、70以支撐該軸54且允許該軸於該底座50中旋轉。一砧92被設該軸54上介於軸頸86、88之間，使得該擊錘52之該葉狀開口80中之平坦面94、96可間歇性地接合該砧以提供增大之轉矩，下文將對此做出更為詳盡之描述。此外，該軸54於其向前端處包含一曲柄98，以驅動該棘輪機構22。

圖5繪示該扳手10之該棘輪機構22，該棘輪機構22將該曲柄98之軌道運動轉變為一選定方向上之旋轉運動。該曲柄98驅動一內部環形齒輪100以在該頭部14之一軛102中來回振盪。該曲柄98及環形齒輪100係由一被容納於一自該環形齒輪延伸之大體上圓柱形開口106中之襯套104而可操作地連接。一驅動器本體110被可旋轉地安裝於該環形齒輪100之內側。該驅動器本體110包含一正方形輸出驅動器112及一卡爪載體114。一可樞轉棘輪卡爪或棘輪爪120係由一銷122而可樞轉地捕獲於該卡爪載體114中。該卡爪120係由一選擇器旋鈕124偏壓而於一選定方向上樞轉。該選擇器旋鈕124包含一於該卡爪載體114內側延伸之軸126。該軸126具有一凹部128，該凹部128固持一彈簧130以將一推動器132偏壓抵於該卡爪120。該推動器132在一選定之方向上推動該卡爪120使得當該環形齒輪100來回振盪時，該環形齒輪100在一個方向上驅動該驅動器本體110，而在另一方向上則不會驅動之。一軸向襯套墊140被定位介於該選擇器旋鈕124之該軸126與該驅動器本體110之間、且一銜鐵142被定位於該驅動器本體與該頭部14之該軛之間。彈簧偏壓軸承144及一軸承環146允許該驅動器本體110在該頭部14中自由地旋轉。一卡環148使該軸承環146於該頭部14中保持原位。所繪示之棘輪機構22係相似於美國專利第4,346,630中所顯示之棘輪機構，一般包含一被可旋轉地安裝於該頭部14上以接合一機械緊固件之輸出驅動器112。該棘輪機構22選擇性地將該輸出驅動器112之旋轉限制於一個方向上。由於該棘輪機構22係習知，故不再贅述。

在該扳手10之一般操作中，當該槓桿32被擠壓朝向該握把時，空氣進入通過該握把12之該向後端處之該空氣入口配件30。空氣進入該馬達18中，於此處空氣使包含該輸出軸40之該轉子36旋轉。該輸出軸40使該棘輪底座50旋轉當所需之轉矩小，則該離合器底座50轉動該擊錘52使之接合該砧92，進而轉動該軸54。該曲柄98環繞該扳手中心線38而運動，進而使該環形齒輪100振盪。隨著該環形齒輪100在一個方向上振盪，該卡爪120樞轉進入該卡爪載體114中，故而該輸出驅動器112無法轉動。隨著該齒輪100在另一方向上振盪，該卡爪120接合該齒輪，故而該輸出驅動器112與該齒輪一起轉動。當所需之轉矩超過預選定之值時，則該擊錘52在該銷74上樞轉，進而使所接合之擊錘平坦面94或96自該軸54上之該砧92脫離且暫時防止該曲 柄98驅動該棘輪機構22。在該砧92通過該擊錘平坦面94或96之後，該擊錘62樞轉回到一位置，在該位置該平坦面於下一迴轉時接合該砧92。當該馬達轉子36、底座60及擊錘52之組合旋轉量於下一迴轉透過該擊錘作用而衝擊該砧92時，會發生一瞬時轉矩增加。轉矩增加作用以克服該機械緊固件中之摩擦力。若該下一迴轉該轉矩超過該預選定之值，則該順序重複。否則，該衝擊驅動器20會傳送連續轉矩。

可以預想本發明之該扳手可於相對高之壓力下操作，因而用該馬達之該馬達軸而產生相對高之旋轉速率。因此，此扳手10之一益處在於，該衝擊驅動器20能夠處理高壓力，而無需一減速機構，亦不會對組件造成過度磨損。

本發明之該扳手之組件係一種由剛性合適之材料，例如金屬(例如，冷鍛鋼)製成。但組件由不同材料製成之扳手仍屬本發明之範圍內。

當介紹本發明之元件或本發明之該(該等)較佳實施例時，冠詞「一」、「該」意指存在一個或多個元件。術語「包括」、「包含」及「具有」意為包含性的且意指可存在除了所列之元件外的額外元件。

鑑於上文，將可看出，已達成本發明之若干目的及其他有利之結果。

由於在不背離本發明之範圍之基礎上可對上述構造做出各種修改，則以上描述中所包含的及該等附圖中所顯示之所有事物均應被解讀為說明性而非限制性意義。

10‧‧‧棘輪扳手

12‧‧‧握把

14‧‧‧頭部

16‧‧‧管狀具螺紋耦合器

18‧‧‧馬達

20‧‧‧衝擊驅動器

22‧‧‧棘輪機構

30‧‧‧入口配件

32‧‧‧槓桿

34‧‧‧閥

36‧‧‧轉子

38‧‧‧中心線

40‧‧‧輸出桿

50‧‧‧離合器底座

52‧‧‧擊錘

54‧‧‧砧桿

60、62‧‧‧襯套板

64‧‧‧整體間隔件

66‧‧‧空間

68、70‧‧‧中央開口

72‧‧‧開口

74、76‧‧‧容納銷

78‧‧‧一部分

80‧‧‧葉狀中央開口

82、84‧‧‧槽

86‧‧‧軸頸

88、90‧‧‧軸頸

92‧‧‧砧

94、96‧‧‧平坦面

98‧‧‧曲柄

100‧‧‧環形齒輪

102‧‧‧軛

104‧‧‧襯套

106‧‧‧圓柱形開口

108‧‧‧臂

110‧‧‧驅動器本體

112‧‧‧輸出驅動器

114‧‧‧卡爪載體

120‧‧‧卡爪

122．．．銷

124．．．選擇器旋鈕

126．．．軸

128．．．凹部

130．．．彈簧

132．．．推動器

140．．．襯套墊

144．．．彈簧偏壓軸承

146．．．軸承環

148．．．卡環

圖1係本發明併入一衝擊驅動器及氣動馬達之手持式氣動棘輪扳手之一透視圖；圖2係圖1之該扳手之一部分截面之一正面圖，以顯示內部構造；圖3係該扳手之一衝擊驅動器之一透視圖；圖4係該衝擊驅動器之一分離之透視圖；及圖5係該扳手之一棘輪機構之一分離之透視圖。

50．．．離合器底座

52．．．擊錘

54．．．砧軸

60、62．．．襯套板

64．．．整體間隔件

66．．．空間

68、70．．．中央開口

72．．．開口

74、76．．．容納銷

78．．．一部分

80．．．葉狀中央開口

82、84．．．槽

88、90．．．軸頸

92．．．砧

94、96．．．平坦面

98．．．曲柄

Claims (13)

1. 一種用以旋轉一機械元件之動力驅動工具，該工具包括：一殼體；一定位於該殼體中之馬達，該馬達具有一自其延伸之輸出軸，該軸在馬達操作期間相對於該殼體旋轉；一衝擊驅動器，其被軸向地固定於該殼體中且可操作地連接至該馬達輸出軸，該衝擊驅動器包含一底座；一砧軸，其具有一自其延伸之砧且被可旋轉地安裝於該底座上；及一環狀擊錘，該擊錘具有相對的衝擊平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動，該三個位置包括一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧；及一脫離位置，在該位置該等衝擊平坦面無一接合該砧；及一可操作地連接至該衝擊機構之該砧軸之棘輪機構，該棘輪機構包含一輸出驅動器，該輸出驅動器經安裝以相對於該殼體旋轉，以使一機械元件在一選定之方向中旋轉；且該工具無減速機構，且構成為能夠提供損壞及磨損保護而無需使用一減速機構。
2. 如請求項1之動力驅動工具，其中該棘輪機構包括一可操作地連接至該衝擊驅動器之該砧軸之振盪環形齒輪。
3. 如請求項2之動力驅動工具，其中該棘輪機構進一步包括一卡爪，該卡爪係由該環形齒輪驅動以驅動該輸出驅動器。
4. 如請求項1之動力驅動工具，其中該擊錘回應於該馬達驅動器之旋轉而與該底座一起旋轉。
5. 如請求項1之動力驅動工具，其中該擊錘被安裝於該底座上，用於圍繞一平行於該殼體之一縱向軸而延伸之對應軸樞轉運動。
6. 如請求項1之動力驅動工具，其中該馬達為一氣動馬達。
7. 如請求項6之動力驅動工具，其中該殼體包含一頭部及一被定位成與該頭部相對用以夾住該工具而固持該工具之握把，該握把包含一空氣入口配件及一用以控制到達該馬達之空氣流之槓桿。
8. 一種用以上緊及鬆動一機械緊固件之動力驅動工具，該動力驅動工具包括：一殼體，該殼體具有第一端及第二端及一於該第一端與第二端之間延伸之縱向軸線；一被可旋轉地安裝於該殼體上以可操作地接合該機械緊固件之輸出驅動器；一被定位於該殼體中之馬達，該馬達具有一輸出軸；一被定位於該殼體中且功能上連接該馬達與該輸出驅動器之衝擊驅動器，該衝擊驅動器包含一底座；一砧軸，該砧軸具有一自其延伸之砧且被可旋轉地安裝於該 底座上；及一環狀擊錘，該環狀擊錘具有相對的衝擊平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動，該三個位置包括一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧；及一脫離位置，在該位置該等衝擊平坦面無一接合該砧；且該殼體包含一用於夾住該工具之握把，該握把包含一空氣入口配件及一用以控制傳送至該馬達之空氣之槓桿；該工具無減速機構，且構成為能夠提供損壞及磨損保護而無需使用一減速機構。
9. 如請求項8之動力驅動工具，其中該擊錘被安裝於該底座上，以圍繞一平行於該殼體之一縱向軸延伸之對應軸而樞轉運動。
10. 如請求項8之動力驅動工具，其中該擊錘回應於該馬達之旋轉而與該底座一起旋轉。
11. 如請求項8之動力驅動工具，其中該馬達為一氣動馬達。
12. 一種用以上緊及鬆動一機械緊固件之動力驅動工具，該工具包括：一經設計大小適於以一手握持之長形管狀殼體；一位於該殼體中之氣動馬達，該馬達具有一適於旋轉之輸出軸；一被軸向地固定於該殼體內且可操作地連接至該馬達 輸出軸之衝擊驅動器，該衝擊驅動器包含一底座；一砧軸，該砧軸具有一自其延伸之砧且被可旋轉地安裝於該底座上；及一環狀擊錘，該環狀擊錘具有相對的平坦面且被可樞轉地安裝於該底座上以於三個位置之間移動，該三個位置包括一向前位置，在該位置該擊錘被定位成使得該等衝擊平坦面中之一者接合該砧；及一反向位置，在該位置該擊錘被定位成使得該等衝擊平坦面中之另一者接合該砧，該擊錘回應於該衝擊驅動器上之負載超過一預定的轉矩而衝擊該軸上之該砧以使提供至該砧軸上之轉矩瞬時增加；及一可操作地連接至該衝擊機構之該砧軸之棘輪機構，該棘輪機構包含一輸出驅動器，該輸出驅動器經安裝用於相對於該殼體旋轉，以使一機械元件在一選定之方向中旋轉；且該工具無減速機構，且構成為能夠提供損壞及磨損保護而無需使用一減速機構。
13. 如請求項12之動力驅動工具，其中該砧軸係可與該底座分開地旋轉。