TWI789141B - 用於旋轉衝擊工具的衝擊機構及衝擊工具 - Google Patents

Abstract

一種用於旋轉衝擊工具的衝擊機構，包括：對中部件； 齒輪架，其適於接收來自馬達的旋轉力並且包括適於容納對中部件的齒輪架孔口；砧座，其繞中心軸線可旋轉並且包括衝擊段和適於容納對中部件的砧座孔口；以及錘，其可滑動地聯接到齒輪架，繞中心軸線可旋轉並且限定平坦表面，錘包括從平坦表面延伸的凸耳。對中部件用作齒輪架與砧座之間的導向部。對中部件可包括軸向孔。可以在齒輪架與對中部件之間以及在砧座與銷釘之間提供軸向間隙和滑動配合，以允許中空銷釘軸向移動。

Description

用於旋轉衝擊工具的衝擊機構及衝擊工具

本發明是有關於一種用於驅動緊固件的工具，並且更具體地，涉及用於旋轉衝擊工具(rotary impact tool)的衝擊機構。

通常使用各種工具向工件(例如螺紋緊固件)施加扭矩。一種這樣的工具(稱為衝擊起子或工具)通常用於移除緊固件(例如車輪上的帶耳螺母)。緊固件(例如帶耳螺母)經常腐蝕或者難以移除。衝擊起子使這種移除變得容易。

衝擊起子被設計成通過在旋轉質量中存儲能量、然後以重複衝擊的方式突然將能量傳遞到輸出軸來傳遞高扭矩輸出。在操作中，旋轉質量(稱為錘)通過聯接到馬達的齒輪架加速，存儲能量，然後突然連接到輸出軸(砧座(anvil))，產生高扭矩衝擊。錘機構被設計成使得在傳遞衝擊之後，再次允許錘離砧座自由地自旋。由此可見，施加到工具主體的唯一反作用力是使錘加速的馬達，因此即使非常高的峰值扭矩傳遞到輸出軸，操作者也感覺到非常小的扭矩。傳統的錘設計在允許錘與砧座分開自旋之 前需要一定的最小扭矩，這促使工具停止錘擊，並且相反在僅需要較低的扭矩時平滑地驅動緊固件，從而快速旋轉緊固件。

傳統的衝擊工具包括具有突出部的齒輪架，該突出部也稱為導向部，適於使齒輪架和砧座對中。這導致當齒輪架在突出部從較大直徑過渡到較小直徑時應力集中在過渡半徑處。因此，在工具的重複使用期間施加在突出部上的循環彎曲載荷最終導致過渡半徑處的失效。

典型的衝擊工具使用突出部的額外處理(例如噴丸硬化)、較大直徑的突出部、較短的突出部長度、由較強材料構造突出部、和/或利用熱處理工藝來增加最終強度和疲勞強度。然而，當突出部不可避免地失效時，這些解決方案仍然需要更換整個齒輪架。

本發明廣泛地涉及一種用於旋轉衝擊工具的衝擊機構，該旋轉衝擊工具例如通過流體(例如空氣或液壓流體)或通過經由外部電源(例如壁裝電源插座和/或發電機電源插座)或電池的電力提供動力的衝擊起子。衝擊機構具有單獨的對中部件(例如銷釘)，其徑向地對齊齒輪架和砧座。對中部件消除了齒輪架具有傳統突出部(導向部)的需要，因此當齒輪架從大直徑過渡到小直徑時不存在應力集中。本發明的衝擊機構還允許僅更換對中部件而不需要移除和/或更換齒輪架。

在一實施例中，本發明廣泛地包括一種用於衝擊工具的衝擊機構。衝擊機構包括：齒輪架，其包括齒輪架孔口；砧座，其繞軸線可旋轉並且包括衝擊段和砧座孔口；對中部件，其可滑動地容納在齒輪架孔口和砧座孔口中，從而徑向地對齊和聯接齒輪架和砧座；以及錘，其可滑動地聯接到齒輪架並且是圍繞軸線可旋轉的，並且包括平坦表面，平坦表面具有從其延伸的凸耳。

在另一實施例中，本發明廣泛地包括一種衝擊工具，其包括馬達和衝擊機構。該衝擊機構包括：齒輪架，其適於接收來自馬達的旋轉力並且包括齒輪架孔口；砧座，其繞軸線可旋轉並且包括衝擊段和砧座孔口；對中部件，其可滑動地容納在齒輪架孔口和砧座孔口中，從而徑向地對齊和聯接齒輪架和砧座；以及錘，其可滑動地聯接到齒輪架並且圍繞軸線可旋轉，並且包括平坦表面，平坦表面具有從其延伸的凸耳。

100:衝擊工具

102:殼體

104:手柄部

106:馬達殼體部

108、208:衝擊機構

110、210:輸出驅動器

112:扳機

114:電池接口

116、216:錘

118、218:砧座

120、220:齒輪架

122、222:對中部件

124、224:平坦表面

126、226:錘凸耳

128、228:孔口

130、230:滾珠凹槽

132、232:滾珠

134、234:偏置構件凹槽

136、236:衝擊段

138、238:砧座孔口

140、240:齒輪架孔口

142:周向凹槽

144:第一端壁

146:第二端壁

248:軸向孔

為了便於理解所尋求保護的主題，在附圖中例示了其實施例，當結合以下描述考慮時，從對其實施例的檢查中，所尋求保護的主題、其構造和操作及其許多優點應當容易理解和領會。

圖1是根據本發明的實施例的衝擊工具的透視圖。

圖2是根據本發明的實施例的衝擊機構的透視圖。

圖3是沿著圖2的線3-3截取的圖2的衝擊機構的剖視圖。

圖4是根據本發明的另一實施例的衝擊機構的透視圖。

圖5是沿著圖4的線5-5截取的圖4的衝擊機構的剖視圖。

儘管本發明容許有許多不同形式的實施例，但是在附圖中示出了並且將在本文中詳細描述本發明的優選實施例，應當理解，本發明應當被認為是本發明的原理的範例，並且不旨在將本發明的廣泛方面限制於所例示的實施例。如本文所用的，術語“本發明”不旨在限制所要求保護的發明的範圍，而是僅為了解釋的目的而用於討論本發明的示例性實施例的術語。

本發明廣泛地包括一種用於旋轉衝擊工具的衝擊機構。衝擊機構包括對中部件(例如銷釘、齒輪架和砧座)。對中部件徑向地對齊並對中齒輪架和砧座。在一實施例中，在齒輪架與對中部件之間和/或在砧座與對中部件之間提供軸向間隙和滑動配合公差，以允許對中部件軸向移動，從而最小化由於工具的重複使用而施加到對中部件上的相同位置的循環彎曲載荷。

參考圖1至圖3，衝擊工具100(例如衝擊起子)具有包括手柄部104和馬達殼體部106的殼體102。馬達(未示出)和衝擊機構108佈置在馬達殼體部106中。衝擊機構108可以包括或聯接到輸出驅動器110，所有這些都以已知的方式進行。用於控制衝擊工具100的操作的扳機112佈置在手柄部104上，與馬達殼體部106相鄰。壓下扳機112導致輸出驅動器110沿順時針或逆 時針方向旋轉。例如套筒等的合適工具可聯接到輸出驅動器110，以便與待施加扭矩的關聯緊固件等接口連接。在一實施例中，衝擊工具100由電池(未示出)提供動力，該電池可拆卸地安裝在手柄部104的電池接口114處。在另一實施例中，衝擊工具100由流體(例如液壓流體或空氣)提供動力。

衝擊機構108包括錘116、砧座118、齒輪架120和對中部件122。滑動配合公差可以在齒輪架120與對中部件122之間和/或砧座118與對中部件122之間實現。這允許錘116和砧座118在達到最小扭矩時相對於彼此自旋。這也允許具有最少量摩擦(最佳潤滑)的界面旋轉地滑動。

錘116包括繞中心軸線可旋轉的平坦表面124和從平坦表面124延伸的一個或多個錘凸耳126。錘116可滑動地聯接到齒輪架120，齒輪架120適於接收來自馬達的旋轉力。在一實施例中，錘116包括適於容納齒輪架120的孔口128。錘孔口128包括適於容納一個或多個滾珠132的滾珠凹槽130。錘116還包括適於容納偏置構件(未示出)的偏置構件凹槽134。偏置構件可以是例如彈簧，並且適於施加偏置力，以使錘116朝向砧座118軸向偏置。

砧座118包括從中心軸線延伸的一個或多個衝擊段136。砧座還包括或聯接到輸出驅動器110，例如套筒的工具可直接或間接地附接到輸出驅動器。衝擊段136適於接收來自錘凸耳126的衝擊力，以驅動輸出驅動器110。砧座118還包括適於容納對中部 件122的砧座孔口138。

齒輪架120適於接收來自馬達的旋轉力並將旋轉力傳遞到錘116。齒輪架120包括適於容納對中部件122的齒輪架孔口140。在一實施例(未示出)中，齒輪架120包括通孔，以允許通風並幫助移除對中部件122。齒輪架120可包括適於容納滾珠132的周向凹槽142，周向凹槽142和滾珠凹槽130適於在達到最小扭矩時使錘116遠離砧座118軸向地移動，如下文更詳細地討論的。

對中部件122佈置在砧座孔口138和齒輪架孔口140中，以徑向地對齊齒輪架120和砧座118。對中部件122可以利用滑動配合公差由砧座孔口138和/或齒輪架孔口140可滑動地容納。對中部件122可以是例如定位銷。對中部件122可由不同材料或不同等級的鋼製成，該材料不必具有與齒輪架120上的其它位置所需的相同的特性。在一實施例中，對中部件122具有與齒輪架120不同的特性(例如對於齒輪架上的其它位置而言可能太脆的較高強度的材料)。在另一實施例中，僅對中部件122經歷冷加工過程(例如噴丸硬化)。這節省了製造齒輪架120的額外的加工和成本。

齒輪架孔口140和砧座孔口138確定尺寸成在對中部件122的第一端與齒輪架孔口140的第一端壁144之間和/或在對中部件122的第二端與砧座孔口138的第二端壁146之間提供軸向間隙。通過在對中部件122與砧座118之間以及在對中部件122與齒輪架120之間提供軸向間隙，對中部件122適於相對於砧座118和齒輪架120可軸向地移動。該軸向移動允許對中部件122在 衝擊工具100的操作期間在沿著其長度的不同位置處經受應力，從而通過不在相同位置重複應力來限制疲勞。

在衝擊工具100的使用期間(即，當操作者致動扳機112時)，馬達沿順時針或逆時針方向中的任一者驅動錘116和齒輪架120，這促使錘凸耳126接觸衝擊段136，以沿期望的順時針或逆時針方向驅動砧座118和輸出驅動器110。一旦驅動輸出驅動器110所需的扭矩超過最小扭矩，齒輪架120就以比錘116和砧座118更快的速度旋轉，從而促使滾珠132沿著滾珠凹槽130和周向凹槽142來回移動。當滾珠132沿著滾珠凹槽130和周向凹槽142來回移動時，錘116克服由偏置構件施加的偏置力並且沿軸向遠離砧座118移動，直到錘凸耳126不再接觸衝擊段136為止。一旦錘凸耳126不再接觸衝擊段136，偏置構件就促使錘116朝向砧座118軸向移動，並將突然的旋轉衝擊力傳遞到砧座118，並因此傳遞到輸出驅動器110。

在另一實施例中，如圖4和圖5所示，衝擊機構208(大致類似於上述衝擊機構108)包括錘216、砧座218、齒輪架220和對中部件222(大致類似於如上所述的錘116、砧座118、齒輪架120和對中部件122，除了對中部件222包括軸向孔248，如圖5所示)。

類似於上述錘116，錘216包括繞中心軸線可旋轉的平坦表面224和從平坦表面224延伸的一個或多個錘凸耳226。錘216可滑動地聯接到齒輪架220，齒輪架220適於接收來自馬達的旋轉 力。在該實施例中，錘216包括適於容納齒輪架220的孔口228。類似于上述錘孔口128，錘孔口228包括適於容納一個或多個滾珠232的滾珠凹槽230，該滾珠232和滾珠230凹槽大致對應於上述滾珠凹槽130和滾珠132。錘216還包括偏置構件凹槽234，其大致類似於上述偏置構件凹槽134，適於容納偏置構件(未示出)。偏置構件可以是例如彈簧，並且適於施加偏置力，以使錘216朝向砧座218軸向偏置。

類似於上述砧座118，砧座218包括從中心軸線延伸的一個或多個衝擊段236，其大致對應於上述的一個或多個衝擊段136。類似於上述砧座118，砧座218還包括或聯接到輸出驅動器210，該輸出驅動器210大致對應於上述輸出驅動器110。類似於上述砧座118，砧座218還包括砧座孔口238，其大致對應於上述砧座孔口138，適於容納對中部件222。

類似於上述齒輪架120，齒輪架220包括齒輪架孔口240，其大致對應於上述齒輪架孔口140，適於容納對中部件222。類似於上述齒輪架120，齒輪架220可包括適於容納滾珠232的周向凹槽242，其大致對應于上述周向凹槽142。

在本實施例中，對中部件222包括軸向孔248。類似於上述對中部件122，對中部件222佈置在砧座孔口238和齒輪架孔口240中，以徑向地對齊齒輪架220和砧座218。對中部件222可以利用滑動配合公差由砧座孔口238和/或齒輪架孔口240可滑動地容納。類似於上述對中部件122，對中部件222可以是例如定位銷。

在本實施例中，對中部件222中的軸向孔248排出截留在砧座孔口238和/或齒輪架孔口240內的空氣或氣體。另外，軸向孔244允許向對中部件222與砧座孔口238之間的緊密配合界面應用潤滑。類似於上述對中部件122，滑動配合公差可以在齒輪架220與對中部件222之間和/或砧座218與對中部件222之間實現。這允許錘216和砧座218在達到最小扭矩時相對於彼此自旋。這也允許具有最少量摩擦(最佳潤滑)的界面旋轉地滑動。

如本文所用的，術語“聯接的”及其功能等同物不是旨在必須限於兩個或更多個部件的直接機械聯接。相反，術語“聯接的”及其功能等同物旨在意指兩個或更多個物體、特徵、工件和/或環境物質之間的任何直接或間接的機械、電氣或化學連接。在一些示例中，“聯接的”還旨在意指一個物體與另一物體構成整體。

在上述說明書和附圖中闡述的內容僅作為例示而不是作為限制來提供。儘管已經示出和描述了特定實施例，但是對於本領域技術人員而言將顯而易見的是，在不脫離發明人貢獻的更廣泛方面的情況下可以進行改變和修改。當基於現有技術以適當的觀點來看時，所尋求保護的實際範圍旨在由所附權利要求書限定。

100:衝擊工具

102:殼體

104:手柄部

106:馬達殼體部

110:輸出驅動器

112:扳機

114:電池接口

Claims (15)

1. 一種用於衝擊工具的衝擊機構，所述衝擊機構包括：齒輪架，其包括齒輪架孔口；砧座，其繞軸線可旋轉並且包括衝擊段和砧座孔口；對中部件，其可滑動地容納在所述齒輪架孔口和所述砧座孔口中，從而徑向地對齊和聯接所述齒輪架和所述砧座；以及錘，其可滑動地聯接到所述齒輪架並且是圍繞所述軸線可旋轉的，並且包括平坦表面，所述平坦表面具有從其延伸的凸耳。
2. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述對中部件包括軸向孔。
3. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述對中部件利用滑動配合公差可滑動地容納在所述齒輪架孔口和所述砧座孔口中。
4. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述對中部件包括相對的第一端和第二端，並且其中，在所述第一端與所述齒輪架孔口的第一端壁之間以及在所述第二端與所述砧座孔口的第二端壁之間提供軸向間隙。
5. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述齒輪架包括通孔。
6. 如請求項1所述的衝擊機構，還包括滾珠，其中，所述滾珠與佈置在所述錘上的滾珠凹槽和佈置在所述齒輪架上的周向凹槽接合。
7. 如請求項1所述的衝擊機構，其中所述砧座包括輸出驅動器。
8. 一種衝擊工具，包括：馬達；和衝擊機構，包括：齒輪架，其適於接收來自所述馬達的旋轉力並且包括齒輪架孔口；砧座，其繞軸線可旋轉並且包括衝擊段和砧座孔口；對中部件，其可滑動地容納在所述齒輪架孔口和所述砧座孔口中，從而徑向地對齊和聯接所述齒輪架和所述砧座；以及錘，其可滑動地聯接到所述齒輪架並且是圍繞所述軸線可旋轉的，並且包括平坦表面，所述平坦表面具有從其延伸的凸耳。
9. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述衝擊工具是衝擊起子。
10. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述對中部件包括軸向孔。
11. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述對中部件利用滑動配合公差可滑動地容納在所述齒輪架孔口和所述砧座孔口中。
12. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述對中部件包括相對的第一端和第二端，並且其中，在所述第一端與所述齒 輪架孔口的第一端壁之間以及在所述第二端與所述砧座孔口的第二端壁之間提供軸向間隙。
13. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述齒輪架包括通孔。
14. 如請求項8所述的衝擊工具，還包括滾珠，其中，所述滾珠佈置在所述錘的滾珠凹槽和所述齒輪架的周向凹槽中。
15. 如請求項8所述的衝擊工具，其中所述砧座聯接到輸出驅動器。

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