TWM582890U - 衝擊工具 - Google Patents

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TWM582890U
TWM582890U TW108202101U TW108202101U TWM582890U TW M582890 U TWM582890 U TW M582890U TW 108202101 U TW108202101 U TW 108202101U TW 108202101 U TW108202101 U TW 108202101U TW M582890 U TWM582890 U TW M582890U
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傑可 Ｐ 史全艾德
詹姆斯 Ａ 雅卡理諾
丹尼爾 Ｒ 爾托
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美商米沃奇電子工具公司
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Abstract

本創作係關於衝擊工具。一種衝擊工具包括：一外殼；一電動馬達，其支撐於該外殼中；一驅動總成，其用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩。該驅動總成包括一砧，該砧可圍繞一軸線旋轉且具有鄰近該砧之一遠端末端的一頭部。該頭部在定向為橫向於該軸線之一平面中具有至少1吋的一最小橫截面寬度。該驅動總成亦包括：一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於對該砧賦予該等接連旋轉衝擊；及一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。

Description

衝擊工具
本申請案主張2018年2月19日申請的共同未決之美國臨時專利申請案第62/631,986號的優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本創作係關於動力工具，且更特定言之係關於衝擊工具。
衝擊工具或扳手通常用以提供擊打旋轉力，或轉矩之間歇施加，至工具元件或工件(例如，扣件)以擰緊抑或鬆開扣件。因而，衝擊扳手通常用以鬆開或移除以其他方式不可移除或極難以使用手動工具移除的卡緊之扣件(例如，車軸螺柱上之汽車帶耳螺母)。
本創作係提出衝擊工具。在一態樣中，本創作提供一種衝擊工具，其包括：一外殼；一電動馬達，其支撐於該外殼中；一驅動總成，其用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩。該驅動總成包括一砧，該砧可圍繞一軸線旋轉且具有鄰近該砧之一遠端末端的一頭部。該頭部在定向為橫向於該軸線之一平面中具有至少1吋的一最小橫截面寬度。該驅動總成亦包括：一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於對該砧賦予該等接連旋轉衝擊；及一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
在另一態樣中，本創作提供一種衝擊工具，其包括：一外殼；及一無刷電動馬達，其支撐於該外殼中。該馬達具有：至少50 mm之一標稱直徑；具有多個定子繞組之一定子；及具有多個永久磁體之一轉子。該衝擊工具亦包括藉由該外殼支撐用於將電力提供至該馬達之一蓄電池組。該蓄電池組具有至少18伏之一標稱電壓及至少5 Ah的一標稱容量。該衝擊工具亦包括一驅動總成，該驅動總成用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，而藉由該馬達所汲取的電流不會超過100安培。該驅動總成包括：一砧；一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於對該砧賦予該等接連旋轉衝擊；及一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
在另一態樣中，本創作提供一種衝擊工具，其包括：一外殼；及一無刷電動馬達，其支撐於該外殼中。該馬達包括具有多個定子繞組之一定子，及具有多個永久磁體之一轉子。該衝擊工具亦包括藉由該外殼支撐用於將電力提供至該馬達之一蓄電池組。該蓄電池組具有至少18伏之一標稱電壓及至少5 Ah的一標稱容量。該衝擊工具亦包括一驅動總成，該驅動總成用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊。該驅動總成包括：一砧；一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於以不超過該錘之每轉1衝擊的一速率對該砧賦予該等接連旋轉衝擊，以在該錘之每次轉動下將至少90焦耳的衝擊能量提供至該砧；及一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
藉由考慮以下實施方式及隨附圖式，本創作之其他特徵及態樣將變得顯而易見。
圖1說明呈衝擊工具或衝擊扳手10之形式的動力工具。衝擊扳手10包括外殼14，外殼14具有馬達外殼部分18、耦接至馬達外殼部分18(例如，藉由多個扣件)之前部外殼部分22，及安置於馬達外殼部分18之後部的大體D形手柄部分26。手柄部分26包括可藉由操作衝擊扳手10之使用者抓握的抓手27。抓手27與馬達外殼部分18間隔，使得孔隙28界定於抓手27與馬達外殼部分18之間。在所說明實施例中，手柄部分26及馬達外殼部分18藉由合作的蛤殼半部界定，且前部外殼部分22為單體主體。在一些實施例中，橡皮管或端帽(未圖示)可覆蓋前部外殼部分22之前部末端以為前部外殼部分22提供保護。橡皮管可永久地附加至前部外殼部分22或可移除且可替換。
繼續參看圖1，衝擊扳手10具有蓄電池組34，蓄電池組34可移除地耦接至定位於手柄部分26之底部末端處的蓄電池插座38(亦即，大體在抓手27下方)。蓄電池組34包括圍住多個蓄電池胞元(未圖示)之外殼39，該等蓄電池胞元經電連接以提供蓄電池組34的所要輸出(例如，標稱電壓、電流容量等)。在一些實施例中，每一蓄電池胞元具有在約3伏(V)與約5 V之間的標稱電壓。蓄電池組34較佳具有至少5安培小時(Ah)之標稱容量(例如，具有兩串的五個串聯連接之蓄電池胞元(「5S2P」組))。在一些實施例中，蓄電池組34具有至少9 Ah之標稱容量(例如，具有三串的五個串聯連接之蓄電池胞元(「5S3P組」))。所說明之蓄電池組34具有至少18 V之標稱輸出電壓。蓄電池組34為可再充電的，且胞元可具有鋰基化學(例如，鋰、鋰離子等)或任何其他合適的化學。
參看圖2，支撐於馬達外殼部分18內之電動馬達42在蓄電池組34(圖1)耦接至蓄電池插座38時自蓄電池組34接收電力。所說明之馬達42為無刷直流(「BLDC」)馬達，其具有具多個定子繞組48之定子46(圖2)。馬達42之轉子或輸出軸桿50具有多個永久磁體52。在一些實施例中，馬達42具有至少50 mm之標稱直徑。在其他實施例中，馬達42具有至少60 mm之標稱直徑。在其他實施例中，馬達42具有至少70 mm之標稱直徑。在一些實施例中，定子46具有至少18 mm之堆疊長度。在一些實施例中，定子46具有至少22 mm之堆疊長度。在一些實施例中，定子46具有至少30 mm之堆疊長度。在一些實施例中，定子46具有至少35 mm之堆疊長度。舉例而言，在一實施例中，馬達42為具有60 mm之標稱直徑及18 mm之堆疊長度的BL60-18馬達。在另一實施例中，馬達42為具有60 mm之標稱直徑及30 mm之堆疊長度的BL60-30馬達。在另一實施例中，馬達42為具有70 mm之標稱直徑及35 mm之堆疊長度的BL70-35馬達。表1列出此等示範性馬達42中之每一者在與具有特定容量的蓄電池組34配對時之近似峰值功率及效率。應理解，表1中所列出的對於馬達中之每一者的峰值功率及效率可變化(例如，歸因於製造及裝配公差)。 表 1馬達 BL60-18 BL60-30 BL70-35 蓄電池容量(Ah) 5 9 12 峰值功率(W) 948.6 1410.4 1784.4 峰值效率 80.7% 84.3% 85%
輸出軸桿50可相對於定子46圍繞軸線54旋轉。風扇58鄰近馬達42之前部末端而耦接至輸出軸桿50(例如，經由花鍵連接)。衝擊扳手10亦包括提供於手柄部分26上之觸發器62，觸發器62選擇性地電連接馬達42及蓄電池組34以提供DC電力至馬達42。在所說明實施例中，固態開關64將實質上所有電流自蓄電池組34攜載至馬達42。固態開關64安置於抓手27內，大體在觸發器62下方。
在其他實施例中，衝擊扳手10可包括用於將馬達42電連接至AC電力源之電力線。作為另一替代例，衝擊扳手10可經組配來使用不同電源(例如，氣動電源等)操作。然而，蓄電池組34為用於對衝擊扳手10供電之較佳構件，此係因為無繩衝擊扳手有利地需要較少維護(例如，無空氣管線或壓縮機馬達之注油)且可在經壓縮空氣或其他電源不可利用之位置中使用。
繼續參看圖2，衝擊扳手10進一步包括耦接至馬達輸出軸桿50之齒輪總成66及耦接至齒輪總成66之輸出端的驅動總成70。齒輪總成66藉由齒輪支撐件74支撐於外殼14內，齒輪支撐件74在所說明實施例中耦接於馬達外殼部分18與前部外殼部分22之間。齒輪支撐件74及前部外殼部分22共同地界定齒輪箱。齒輪總成66可以數種不同方式中之任一者組配，來在輸出軸桿50與驅動總成70之輸入端之間提供速度減小。
參看圖3，所說明之齒輪總成66包括形成於馬達輸出軸桿50上之螺旋小齒輪82、與螺旋小齒輪82嚙合之多個螺旋行星齒輪86，及與行星齒輪86嚙合且旋轉地固定於齒輪箱內(例如，經由形成於前部外殼部分22中之花鍵，或任何其他合適的配置)的螺旋環齒輪90。行星齒輪86安裝於驅動總成70之凸輪軸桿94上，使得凸輪軸桿94充當行星架。因此，輸出軸桿50之旋轉使行星齒輪86旋轉，行星齒輪86接著沿著環齒輪90之內圓周前進且藉此旋轉凸輪軸桿94。在所說明實施例中，齒輪總成66提供在10:1與14:1之間的自輸出軸桿50至凸輪軸桿94之齒輪比；然而，齒輪總成66可經組配來提供其他齒輪比。
驅動總成70包括自前部外殼部分22延伸之砧200，工具元件(例如，插口；未圖示)可耦接至砧200以用於對工件(例如，扣件)執行工作。驅動總成70經組配來在砧200上之反作用轉矩(例如，歸因於工具元件與正工作於之扣件之間的接合)超過某一臨限值時，將藉由馬達42及齒輪總成66所提供之連續旋轉力或轉矩轉換為對砧200的擊打旋轉力或轉矩之間歇施加。在衝擊扳手10之所說明實施例中，驅動總成66包括凸輪軸桿94、支撐於凸輪軸桿94上且可相對於凸輪軸桿94軸向地滑動之錘204，及砧200。
驅動總成70進一步包括使錘204朝向衝擊扳手10之前部(亦即，在圖3之正確方向上)偏置的彈簧208。換言之，彈簧208沿著軸線54使錘204在軸向方向上朝向砧200偏置。止推軸承212及止推墊圈216位於彈簧208與錘204之間。止推軸承212及止推墊圈216允許彈簧208及凸輪軸桿94在每一衝擊在錘204上之耳218(圖3)與相應砧耳220接合時擊打之後繼續相對於錘204旋轉。
凸輪軸桿94進一步包括凸輪凹槽224(圖2)，相應之凸輪球228接納於凸輪凹槽224中。凸輪球228與錘204成驅動接合，且凸輪球228在凸輪凹槽221內之移動允許錘204在錘耳218及砧耳220接合且凸輪軸桿94繼續旋轉時沿著凸輪軸桿94進行相對軸向移動。襯套222安置於外殼之前部部分22內，以旋轉地支撐砧200。在一些實施例中可為襯套222之一體式凸緣部分的墊圈226定位於砧200與前部外殼部分22之前部末端之間。在一些實施例中，多個墊圈226可提供為墊圈堆疊。
參看圖4A-C，所說明之砧200在其遠端末端處包括頭部232。如圖4C中所說明，頭部232在定向為橫向於砧200之旋轉軸線(亦即，軸線54)的平面中具有大體正方形橫截面形狀。所說明之頭部232具有約1吋之最小橫截面寬度236(亦即，1吋之標稱寬度)，使得頭部232可連接至標準的1吋正方形驅動扣件及工具元件。以不同方式量測，外切頭部236之圓237具有約1.22吋之直徑239。在其他實施例中，頭部232可具有其他標稱寬度(例如，1/2吋、3/4吋、1-1/2吋等)。另外，頭部232可包括其他幾何形狀(例如，六邊形、花鍵圖案，及其類似者)。
所說明之砧耳220中的每一者界定基底或繩尺寸240(圖4A)及錘耳218接觸砧耳220之標稱接觸區域244(圖4B)。在所說明實施例中，基底尺寸240為至少14 mm，且標稱接觸區域244為至少260 mm 2。基底尺寸240及標稱接觸區域244大於典型衝擊扳手砧之基底尺寸及標稱接觸區域，以便經由砧200提供更大之強度及更高的轉矩傳送。
在一些實施例中，砧200與各種長度及/或頭部大小之砧可為可互換的。舉例而言，所說明之砧200為相對長的，且可有利地提供具有較長到達率之衝擊扳手10。圖5A及圖5B說明根據另一實施例之砧200a。砧200a在長度上短於砧200。因此，砧200a可在對於衝擊扳手10需要更緊湊長度時使用，或用以減小衝擊扳手10之重量。
砧200a包括具有多個軸向延伸之花鍵233a的頭部232a，花鍵233a共同界定花鍵圖案(圖5A)。參看圖5B，所說明之花鍵圖案為ASME第5號花鍵圖案，具有約1.615吋之橫截面寬度236a(對應於1-5/8吋之標稱大小)。因而，頭部232a可連接至標準ASME第5號花鍵驅動扣件及工具元件。外切頭部236a之圓237a具有等於橫截面寬度236a之直徑239a。
砧200a包括砧耳220a，各自界定基底或繩尺寸240a及錘耳218接觸砧耳220a之標稱接觸區域244a(圖5A)。基底尺寸240a可為至少23 mm，且接觸區域244a可為至少335 mm 2。
因此，在一些實施例中，衝擊扳手10可具有砧200、200a，砧200、200a具有具至少1吋之橫截面寬度的頭部232、232a。此相對大的頭部大小可用於超過典型的蓄電池供電之衝擊工具之性能的高轉矩系固任務。
參看圖1，所說明之衝擊扳手10進一步包括耦接至第二手柄座154之第二手柄150。第二手柄150為具有中央抓手部分156之大體U形手柄，其可藉由彈性體包覆模具覆蓋。第二手柄座154包括圍繞前部外殼部分22之帶夾158。第二手柄座154亦包括調整機構162。調整機構162可經鬆開以准許第二手柄150之調整。詳言之，第二手柄150可在調整機構162經鬆開時圍繞軸線170旋轉。在一些實施例中，鬆開調整機構162亦可鬆開帶夾158，以准許第二手柄150及第二手柄座154圍繞軸線54(圖2)之旋轉。
在衝擊扳手10之操作中，操作者壓下觸發器62以啟動馬達42，馬達42經由輸出軸桿50連續地驅動齒輪總成66及凸輪軸桿94。隨著凸輪軸桿94旋轉，凸輪球228驅動錘204與凸輪軸桿94共同旋轉，且錘耳218分別接合砧耳220之受驅動表面以提供衝擊且可旋轉地驅動砧200及工具元件。在每一衝擊之後，錘204遠離砧200沿著凸輪軸桿94向後移動或滑動，使得錘耳脫離砧耳220。隨著錘204向後移動，處於凸輪軸桿94中之各別凸輪凹槽224中的凸輪球228在凸輪凹槽224中向後移動。彈簧208儲存錘204之向後能量中的一些能量，以為錘204提供返回機構。在錘耳218脫離各別砧耳220之後，隨著彈簧208釋放其所儲存之能量，錘204繼續旋轉且朝向砧200向前移動或滑動，直至錘耳218之驅動表面再接合砧耳220的受驅動表面以引起另一衝擊為止。
衝擊扳手10可在第一模式中操作以在凸輪軸桿94之每次轉動下遞送兩個揮擊或衝擊至砧200，且另外或或者可在第二模式中操作以在凸輪軸桿94之每次轉動下遞送單一揮擊或衝擊至砧200。衝擊扳手10之組件(例如，彈簧208、凸輪軸桿94，及/或錘204)可經替換或修改，以在第一模式抑或第二模式中操作衝擊扳手10。
舉例而言，圖6說明驅動總成70'，驅動總成70'可替換驅動總成70來組配衝擊扳手10以用於在第二模式中操作。驅動總成70'包括可以多種方式不同於驅動總成70之組件的具有凸輪凹槽224'及凸輪球228'之凸輪軸桿94'、錘204'及彈簧208'。舉例而言，總成70'之凸輪軸桿94'長於凸輪軸桿94，且凸輪凹槽224'准許錘204'之更大軸向位移。彈簧208'為較軟的，以適應歸因於錘204'之增大之軸向位移所引起的較大壓縮。在一些實施例中，錘204'可沿著凸輪軸桿94'在一方向上軸向地移位至少40毫米之距離。
表2在驅動總成70與驅動總成70'之各種態樣之間提供比較，驅動總成70可用以在第一模式中操作衝擊扳手10，驅動總成70'可用以在第二模式中操作衝擊扳手10。任選地，當馬達42係在較低速度下操作時，驅動總成70'亦可用以在第一模式中操作衝擊扳手10，如下文更詳細地論述。 表2 驅動總成70 驅動總成70' 每轉之衝擊 2 1 彈簧預載(N) 860 350 彈簧應變率(N/mm) 65 32 彈簧預載長度(mm) 78.93 78.93 彈簧絲直徑(mm) 6.19 6.19 彈簧平均直徑(mm) 47.72 47.72 凸輪軸桿直徑(mm) 36 36 凸輪角(度) 31.2 31.2 凸輪球直徑(mm) 9.525 9.525 錘質量(kg) 1.42 1.42 錘慣性矩(kg-m2) 1.41E-03 1.41E-03 錘軸向行程(mm) 23.80 48.20 齒輪比 11.4 11.4
圖7為說明衝擊扳手10在第一模式(亦即，每轉兩個衝擊)中之操作的示範性曲線圖250。曲線圖250包括曲線254，曲線254表示錘204沿著凸輪軸桿94之軸向位置對錘204的旋轉位置。曲線254包括多個峰值258，各自表示錘204在凸輪軸桿94上之最後位置。曲線254之週期262界定於鄰近的峰值258之間。曲線254下之面積A 1與錘204在其衝擊砧200時之動能成比例。
圖8為說明衝擊扳手10在第二模式(亦即，每轉一衝擊)中之操作的示範性曲線圖250'。曲線圖250'包括曲線254'，曲線254'表示錘204'沿著凸輪軸桿94'之軸向位置對錘204'的旋轉位置。曲線254'包括多個峰值258'，各自表示錘204'在凸輪軸桿94'上之最後位置。曲線254'之週期262'界定於鄰近的峰值258'之間。曲線254'下之面積A 2與錘204'在其衝擊砧200時之動能成比例。
當比較曲線圖250與曲線圖250'時明顯的是，錘204'與錘204相比在到達其各別最後軸向位置之前移位更大的軸向距離。另外，面積A 2大於面積A 1，從而指示在第二模式中與在第一模式中相比每衝擊更多的動能傳送至砧200。最終，週期262'大於週期262，從而指示在第二模式中與在第一模式中相比每分鐘更少的衝擊經遞送。
圖9A-E說明衝擊扳手10在第二模式(亦即，每轉遞送一衝擊)中之操作。錘204'包括第一錘耳218A'及第二錘耳218B'，且砧200包括第一砧耳220A及第二砧耳220B。圖9A恰在衝擊砧耳220A、220B之錘耳218A'、218B'之前說明錘204'。錘204'在箭頭270之方向上旋轉，同時朝向砧200移動。
隨著錘204'到達其最前軸向位置，第一錘耳218A'衝擊第一砧耳220A，且第二錘耳218B'衝擊第二砧耳220B，如圖9B中所示。此使砧200在箭頭270之方向上前進。在遞送衝擊之後，錘204'沿著凸輪軸桿94'移動遠離砧200，且一旦錘耳218A'、218B'脫離砧耳220A、220B(圖9C)則開始在箭頭270之方向上相對於砧200旋轉。馬達42使錘204'加速，且錘204'在再次衝擊砧200之前完成近似整個旋轉，如圖9E中所示。
錘204'之旋轉的精確量可歸因於回彈效應而變化。在所說明實施例中，錘204'在相繼的衝擊之間在345度與375度之間旋轉。另外，當在第二模式中操作時，第一錘耳218A'總是衝擊第一砧耳220A，且第二錘耳218B'總是衝擊第二砧耳220B。
表3包括實驗結果，該等結果說明衝擊扳手10在第一模式(亦即，每轉遞送兩個衝擊)中操作時能夠施加至扣件之系固轉矩。如本文所定義，術語「系固轉矩」意謂在增加張力之方向上(亦即，在加緊方向上)施加至扣件的轉矩。表3列出藉由馬達42所汲取之電流及在十秒之過程內施加於五個不同的1-1/2吋螺釘上之峰值系固轉矩。在此等測試中所使用的馬達42為具有60 mm之標稱直徑及30 mm之定子堆疊長度的BL60-30馬達。 表 3 螺釘1 螺釘2 螺釘3 螺釘4 螺釘5 電流(A) 78.11 78.7 79.32 77.12 77.41 峰值系固轉矩(ft-lbs) 2382 1982 2162 2275 1877
因此，如藉由表3所說明，衝擊扳手10之驅動總成70轉換來自馬達52之連續轉矩輸入以遞送對工件的接連旋轉衝擊，從而產生至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過100 A。在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過80 A。
在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少1,800 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過100 A。在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少1,800 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過80 A。
在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少1,900 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過100 A。在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少1,900 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過80 A。
在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少2,000 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過100 A。在一些實施例中，驅動總成70遞送對工件之接連旋轉衝擊，從而產生至少2,000 ft-lbs之系固轉矩，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過80 A。
衝擊扳手10可在多個不同的速度設定下操作。在一些實施例中，衝擊扳手10之操作模式(亦即，第一模式或第二模式)可取決於速度設定。舉例而言，驅動總成70'使衝擊扳手10在馬達42以最大速度驅動輸出軸桿50時能夠在第二模式中操作，且在馬達42以較低速度(例如，最大速度之約60%)驅動輸出軸桿50時能夠在第一模式中操作。因此，在一些實施例中，使用者可藉由使馬達42之操作速度變化來在第一模式與第二模式之間雙態觸發。
表4包括對於以最大(100%)速度設定在第一模式中及第二模式中操作之衝擊扳手10的模擬效能資料。效能資料係對於BL60-30馬達及BL70-35馬達兩者模擬。表4之最後行包括對於以較低(60%)速度設定在第一模式中操作之衝擊扳手10的模擬效能資料。 表 4第一模式 第二模式 第一模式 第二模式 第一模式 驅動總成 70 70' 70 70' 70' 馬達速度 100% 100% 100% 100% 60% 每轉之衝擊 2 1 2 1 2 馬達 BL60-30 BL60-30 BL70-35 BL70-35 BL70-35 蓄電池容量(Ah) 9 9 9 9 9 每分鐘之衝擊 2134 1247 1780 1082 612 在衝擊下之動能(J) 33.72 45.26 67.47 96.35 23.12 歷經10秒發展之能量(J) 11,993 9,407 20,016 17,375 2,358 估計之馬達電流(A) 67-83 51-64 138-172 75-94 76-95
如藉由表4所說明，在一些實施例中，驅動總成70'之錘204'在第二模式中操作時能夠提供至少90 J的在衝擊下之動能，或錘204'之每轉的「衝擊能量」。在一些實施例中，錘204'能夠提供至少90 J的錘204'之每轉之衝擊能量，而藉由馬達42所汲取的電流不會超過100 A。錘204'在第二模式中之衝擊能量顯著地大於錘204在第一模式中的衝擊能量。另外，表4說明，馬達42在第二模式中與在第一模式中相比汲取較小電流(例如，在一些實施例中小大約30%)。第二模式可因此對於在打斷鬆動卡住之扣件時克服靜摩擦為尤其有利的。
表5列出對於驅動總成70及70'之各種組件的質量(以kg為單位)及質量慣性矩(以kg-m 2為單位)。 表5 慣性矩(kg-m 2) 質量(kg) 錘204 4.73E-04 0.739 錘204' 1.41E-03 1.423 凸輪軸桿94 5.54E-05 0.346 凸輪軸桿94' 5.40E-04 1.762 凸輪球228 1.30E-08 0.002 凸輪球228' 4.10E-08 0.004 砧200 2.65E-04 1.753 砧200b 8.37E-05 0.536
如上文參看圖4A至圖5B所論述，在一些實施例中，砧200可與各種長度及/或頭部大小之砧可互換。圖10及圖11說明根據另一實施例之砧200b。砧200b在長度上短於砧200。因此，砧200b可在對於衝擊扳手10需要更緊湊長度時使用，或用以減小衝擊扳手10之重量。砧200b包括界定標稱寬度236b之頭部232b。在一些實施例中，標稱寬度236b為1吋。在其他實施例中，砧200b具有3/4吋或1/2吋之標稱寬度236b。因而，砧200b可經組配來分別接受標準3/4吋正方形驅動工具元件或1/2吋正方形驅動工具元件。
砧200b包括砧耳220b，各自界定基底或繩尺寸240b及錘耳218接觸砧耳220b之標稱接觸區域244b。當頭部232b具有3/4吋之標稱寬度236b時，基底尺寸240b可為至少11 mm，且接觸區域244可為至少190 mm 2。當頭部232b具有1/2吋之標稱寬度236時，基底尺寸240可為至少11 mm，且接觸區域244可為至少150 mm 2。
類似於上文所述之衝擊扳手10的衝擊扳手之各種實施例已得以發展，包括砧200b。表6列出此等衝擊扳手之各種實體及效能特性。 表6 標稱頭部大小(in) 1/2 1/2 3/4 馬達速度 100% 100% 100% 每轉之衝擊 2 2 2 馬達 BL60-22 BL60-18 BL60-18 每分鐘之衝擊 2369 2246 2267 在衝擊下之動能(J) 18.45 25.72 26.36 歷經10秒發展之能量(J) 7285 9628 9960 彈簧預載(N) 340 520 520 彈簧應變率(N/mm) 55 65 65 彈簧預載長度(mm) 49.15 49.00 49.00 彈簧絲直徑(mm) 6.00 6.19 6.19 彈簧平均直徑(mm) 42.80 43.42 43.42 凸輪軸桿直徑(mm) 20 21 21 凸輪角(度) 30.5 31.2 31.2 凸輪球直徑(mm) 6.35 6.60 6.60 錘質量(kg) 0.414 0.530 0.530 錘慣性矩(kg-m2) 2.44E-04 3.39E-04 3.39E-04 齒輪比 11.4 12.0 11.4
圖12至圖14說明根據另一實施例之衝擊扳手310。衝擊扳手310類似於上文所述之衝擊扳手10，且以下描述僅集中於衝擊扳手310與衝擊扳手10之間的差異。另外，與衝擊扳手10之特徵及元件對應的衝擊扳手310之特徵及元件係如參考數字加『300』來給出。最終，應理解，衝擊扳手310之特徵及元件可併入至衝擊扳手10中，且反之亦然。
參看圖12，衝擊扳手310具有大體T形組態，該組態與圖1之衝擊扳手10相比提供減小的整體工具長度。衝擊扳手310包括外殼314，外殼314具有馬達外殼部分318、耦接至馬達外殼部分318(例如，藉由多個扣件)之前部外殼部分322，及自馬達外殼部分318向下延伸之手柄部分326。手柄部分326包括可藉由操作衝擊扳手310之使用者抓握的抓手327。
參看圖13，手柄部分326經定位，使得凸輪軸桿394在垂直方向上(參考圖13之方位)至少部分地重疊手柄部分326。換言之，經定向為橫向於凸輪軸桿394之旋轉軸線354的軸線331穿過手柄部分326且與凸輪軸桿394相交。在所說明實施例中，軸線331亦穿過蓄電池插座334。
輸出軸桿350藉由第一或前軸承398及第二或後軸承402(圖14)可旋轉地支撐。舉例而言，齒輪總成366(圖13)之螺旋齒輪382、386、390與正齒輪相比有利地提供較高的轉矩容量及較安靜之操作，但小齒輪382與行星齒輪386之間的螺旋接合在輸出軸桿350上產生軸向推力負載。因此，衝擊扳手310包括軸承保持器406，軸承保持器406軸向地(亦即，抵抗沿著軸線354所傳輸之力)且徑向地(亦即，抵抗在輸出軸桿350之徑向方向上所傳輸的力)緊固後軸承402。
在圖14中最佳地說明，所說明之軸承保持器406包括鄰近馬達外殼部分318之後部末端形成的凹部410。後軸承402之外圈418接納於凹部410內，凹部410將外圈418軸向地且徑向地緊固至馬達外殼部分318。後軸承402之內圈422耦接至輸出軸桿350(例如，經由壓配合)。內圈422安置於輸出軸桿350上之肩部426與耦接至輸出軸桿350的與肩部426相對之卡環430之間。肩部426及卡環430接合內圈422以將內圈422軸向地緊固至輸出軸桿350。在一些實施例中，內圈422可省略，且輸出軸桿350可具有充當內圈422之日誌記錄部分。
在操作中，小齒輪382與行星齒輪386之間的螺旋接合沿著輸出軸桿350之軸線354產生推力負載，該推力負載傳輸至後軸承402。軸承402藉由軸承保持器406抵抗此推力負載而緊固。
本創作之各種特徵闡述於以下申請專利範圍中。
10‧‧‧衝擊工具或衝擊扳手
14、39、314‧‧‧外殼
18、318‧‧‧馬達外殼部分
22、322‧‧‧前部外殼部分
26‧‧‧大體D形手柄部分
27、327‧‧‧抓手
28‧‧‧孔隙
34‧‧‧蓄電池組
38、334‧‧‧蓄電池插座
42‧‧‧電動馬達
46‧‧‧定子
48‧‧‧定子繞組
50‧‧‧轉子或輸出軸桿
52‧‧‧永久磁體
54、170、331‧‧‧軸線
58‧‧‧風扇
62‧‧‧觸發器
64‧‧‧固態開關
66、366‧‧‧齒輪總成
70、70'‧‧‧驅動總成
74‧‧‧齒輪支撐件
82‧‧‧螺旋小齒輪
86‧‧‧螺旋行星齒輪
90‧‧‧螺旋環齒輪
94、94'、394‧‧‧凸輪軸桿
150‧‧‧第二手柄
154‧‧‧第二手柄座
156‧‧‧中央抓手部分
158‧‧‧帶夾
162‧‧‧調整機構
200、200a、200b‧‧‧砧
204、204'‧‧‧錘
208、208'‧‧‧彈簧
212‧‧‧止推軸承
216‧‧‧止推墊圈
218‧‧‧錘耳
218A'‧‧‧第一錘耳
218B'‧‧‧第二錘耳
220、220a、220b‧‧‧砧耳
220A‧‧‧第一砧耳
220B‧‧‧第二砧耳
222‧‧‧襯套
224、224'‧‧‧凸輪凹槽
226‧‧‧墊圈
228、228'‧‧‧凸輪球
232、232a、232b‧‧‧頭部
233a‧‧‧軸向延伸之花鍵
236‧‧‧最小橫截面寬度
236a‧‧‧橫截面寬度
236b‧‧‧標稱寬度
237、237a‧‧‧圓
239、239a‧‧‧直徑
240、240a、240b‧‧‧基底或繩尺寸
244、244a、244b‧‧‧標稱接觸區域
250、250'‧‧‧曲線圖
254、254'‧‧‧曲線
258、258'‧‧‧峰值
262、262'‧‧‧週期
270‧‧‧箭頭
310‧‧‧衝擊扳手
326‧‧‧手柄部分
350‧‧‧輸出軸桿
354‧‧‧旋轉軸線
382、386、390‧‧‧螺旋齒輪
398‧‧‧第一或前軸承
402‧‧‧第二或後軸承
406‧‧‧軸承保持器
410‧‧‧凹部
418‧‧‧外圈
422‧‧‧內圈
426‧‧‧肩部
430‧‧‧卡環
A1、A2‧‧‧面積
圖1為根據一實施例之衝擊扳手的透視圖。
圖2為沿著圖1中之線2—2截取的圖1之衝擊扳手的橫截面圖。
圖3為透視橫截面圖，說明圖1之衝擊扳手的錘及砧。
圖4A為圖3之砧的透視圖。
圖4B為圖3之砧的另一透視圖。
圖4C為圖3之砧的前視圖。
圖5A為可供圖1之衝擊扳手使用的根據另一實施例之砧的透視圖。
圖5B為圖5A之砧的前視圖。
圖6為可供圖1之衝擊扳手使用的根據一實施例之驅動總成的橫截面圖。
圖7為說明在圖1之衝擊扳手在第一模式中之操作期間的錘之軸向位置對錘之角位置的示範性曲線圖。
圖8為說明在圖1之衝擊扳手在第二模式中之操作期間的錘之軸向位置對錘之角位置的示範性曲線圖。
圖9A-E說明圖1之衝擊扳手在第二模式中的操作。
圖10為根據另一實施例之砧的透視圖。
圖11為圖14之砧的另一透視圖。
圖12為根據另一實施例之衝擊扳手的透視圖。
圖13為圖12之衝擊扳手的橫截面圖。
圖14為圖12之衝擊扳手之部分的放大橫截面圖。
在詳細解釋本創作之任何實施例之前，應理解，本創作在其應用方面不限於構造細節及以下描述中所闡述或以下圖式中所說明之組件的配置。本創作能夠具有其他實施例且能夠以各種方式實踐或實行。又，應理解，本文所使用之措辭及術語係用於描述之目的且不應視為限制性的。

Claims (20)

  1. 一種衝擊工具，其包含：
    一外殼；
    一電動馬達，其支撐於該外殼中；
    一驅動總成，其用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，該驅動總成包括
    一砧，其可圍繞一軸線旋轉且包括鄰近該砧之一遠端末端的一頭部，該頭部在定向為橫向於該軸線之一平面中具有至少1吋的一最小橫截面寬度，
    一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於對該砧賦予該等接連旋轉衝擊，及
    一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
  2. 如請求項1之衝擊工具，其進一步包含藉由該外殼支撐之用於將電力提供至該馬達的一蓄電池組，其中該蓄電池組具有至少18伏之一標稱電壓及至少5安培小時的一標稱容量。
  3. 如請求項2之衝擊工具，其中該馬達為一無刷電動馬達，其具有
    至少50 mm之一標稱直徑，
    具有多個定子繞組之一定子，及
    具有多個永久磁體之一轉子。
  4. 如請求項3之衝擊工具，其中該驅動總成將來自該無刷電動馬達之連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，而藉由該無刷電動馬達所汲取的電流不會超過80安培。
  5. 如請求項2之衝擊工具，其中該錘以不超過該錘之每轉1衝擊的一速率對該砧賦予該等接連旋轉衝擊，以在該錘之每次轉動下將至少90焦耳的衝擊能量提供至該砧。
  6. 如請求項5之衝擊工具，其中該錘在該錘之每次轉動下將至少90焦耳之衝擊能量提供至該砧，而藉由該馬達所汲取的電流不會超過40安培。
  7. 一種衝擊工具，其包含：
    一外殼；
    一無刷電動馬達，其支撐於該外殼中，該馬達具有
    至少50 mm之一標稱直徑，
    具有多個定子繞組之一定子，及
    具有多個永久磁體之一轉子；
    一蓄電池組，其藉由該外殼支撐且用於將電力提供至該馬達，該蓄電池組具有至少18伏之一標稱電壓及至少5安培小時的一標稱容量；
    一驅動總成，其用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少1,700 ft-lbs之系固轉矩，而藉由該馬達所汲取的電流不會超過80安培，該驅動總成包括
    一砧，
    一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動以用於對該砧賦予該等接連旋轉衝擊，及
    一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
  8. 如請求項7之衝擊工具，其中該錘以不超過該錘之每轉1衝擊的一速率對該砧賦予該等接連旋轉衝擊。
  9. 如請求項7之衝擊工具，其中該錘在該錘之每次轉動下將至少90焦耳之衝擊能量提供至該砧。
  10. 如請求項7之衝擊工具，其中該錘具有至少1千克之一質量。
  11. 如請求項7之衝擊工具，其中該砧可圍繞一軸線旋轉，且其中該砧包括鄰近該砧之一遠端末端的一頭部，該頭部在定向為橫向於該軸線之一平面中具有至少1吋的一最小橫截面寬度。
  12. 一種衝擊工具，其包含：
    一外殼；
    一無刷電動馬達，其支撐於該外殼中，該馬達具有：
    具有多個定子繞組之一定子，及
    具有多個永久磁體之一轉子；
    一蓄電池組，其藉由該外殼支撐且用於將電力提供至該馬達，該蓄電池組具有至少18伏之一標稱電壓及至少5安培小時的一標稱容量；
    一驅動總成，其用於將來自該馬達之一連續轉矩輸入轉換為對一工件的接連旋轉衝擊，該驅動總成包括
    一砧，
    一錘，其可相對於該砧旋轉地且軸向地移動，用於以不超過該錘之每轉1衝擊的一速率對該砧賦予該等接連旋轉衝擊，以在該錘之每次轉動下將至少90焦耳的衝擊能量提供至該砧，及
    一彈簧，其用於在一軸向方向上使該錘朝向該砧偏置。
  13. 如請求項12之衝擊工具，其中該錘在該錘之每次轉動下將至少90焦耳之衝擊能量提供至該砧，而藉由該馬達所汲取的電流不會超過40安培。
  14. 如請求項12之衝擊工具，
    其中該驅動總成包括耦接至該錘之一凸輪軸桿，使得該錘可沿著該凸輪軸桿軸向地移位，
    其中該錘包括一第一錘耳及一第二錘耳，
    其中該砧包括一第一砧耳及一第二砧耳，且
    其中該驅動總成經組配以使得
    該第一錘耳在該錘之每次轉動下衝擊該第一砧耳且穿過該第二砧耳一次，且
    該第二錘耳在該錘之每次轉動下衝擊該第二砧耳且穿過該第一砧耳一次。
  15. 如請求項12之衝擊工具，其中該馬達具有至少950瓦之一峰值功率。
  16. 如請求項12之衝擊工具，其中該驅動總成經組配來將來自該馬達之該連續轉矩輸入轉換為對該工件的接連旋轉衝擊，該等接連旋轉衝擊能夠發展至少2,000 ft-lbs之系固轉矩。
  17. 如請求項12之衝擊工具，其中該錘經組配來在接連衝擊之間旋轉345度至375度。
  18. 如請求項12之衝擊工具，其進一步包含經組配來提供自該轉子至該驅動總成之一速度減小及轉矩增加的一行星齒輪變速箱，其中該行星齒輪變速箱包括多個螺旋行星齒輪。
  19. 如請求項12之衝擊工具，其中該錘具有至少1千克之一質量。
  20. 如請求項12之衝擊工具，其中該驅動總成包括一凸輪軸桿，且其中該錘可沿著該凸輪軸桿軸向地移位至少40毫米之一行進距離。
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