動力驅動的轉矩增強器的製作方法
2023-04-25 01:49:46 1
專利名稱：動力驅動的轉矩增強器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉矩增強工具。
背景技術：
在擰緊緊固件時，一旦螺母碰到凸緣表面則將其擰緊的旋轉程度就非常小。另一方面，客戶要求的是具有高的旋轉速度而使得螺母非常快地被旋鬆或旋下。
提供較高旋鬆和旋下速度的常用套筒扳手的缺點是一旦螺母碰到凸緣表面則它們就不是非常精確並且非常慢。轉矩動力工具的轉矩精確，但緊固件的擰緊和旋下的速度相對較慢。然而，一旦螺母在凸緣表面上被旋動則它們還是比衝擊槍速度更快。轉矩動力工具通常具有氣動、電動或液動馬達。動力轉矩工具轉動齒輪，齒輪降低了轉速但提高了馬達的相對較低的轉矩輸出。轉矩越高，傳動比越大並且顯然螺母旋轉的速度越慢。因此，通常具有兩個速度機構，一個用於旋鬆和旋下而一個用於最終更高的轉矩。
已知的是，由於在鬆開螺母時可能具有螺紋侵蝕，因此旋鬆螺母所需的轉矩通常比旋下螺母所需的少。這意味著藉助於用於更小的氣動扳手的氣動馬達傳遞的轉矩必須用較小的增強器提高以在不使擰緊和旋下速度降低太多的前提下提高由馬達提供的旋轉轉矩。對於馬達殼體獨立於齒輪殼體的大多數手持轉矩動力工具來說，無載馬達旋轉轉矩不超過手的轉矩抗力或者工具的馬達殼體不能被握持在手中並用手啟動旋轉變得很重要。
在市場上有許多馬達驅動的轉矩倍增器並且它們中的一些具有兩個速度機構，它們中的一些作用在螺栓頂端，另一些具有反作用臂。它們所共同具有的特點是，無論由轉矩倍增器施加的是轉矩還是轉速，它們的齒輪殼體都在與輸出軸相反的方向上旋轉。它們都沒有提供使整個齒輪殼體與內齒輪組件和輸出驅動件一起在同一方向上以同一高速度旋轉的旋鬆或旋下速度。
在市場上還有可攜式動力驅動工具，例如在US 2,569,244中披露了這樣的工具，其中在緊固件上的工具推力提高或降低了空氣進量並由此提高或降低了轉矩輸出。但是，在市場上沒有一種作用在緊固件上的推力從其齒輪和輸出軸在同一方向以同一速度地旋轉齒輪殼體變化到在一個方向上向齒輪和輸出軸施加旋轉力並且同時向齒輪殼體施加相反的旋轉力。在市場上還有這樣的可攜式動力驅動工具，即其馬達轉矩可被降低以提高馬達速度並由此提高工具的速度。
同時，馬達驅動轉矩倍增器的兩個速度機構通常以如下方式工作，即一個或幾個行星齒輪級不接合使得僅有其餘的一些起作用。這樣降低了傳動比而得到更高的速度和更低的轉矩，並使得一旦螺母失速則所有的行星齒輪級都起作用，從而在更低的速度下得到更高的轉矩。儘管如此，殼體仍要在與低傳動比和高傳動比齒輪的旋轉方向相反的方向上作用。換句話說，在驅動器和齒輪在一個方向上接受旋轉力的同時，殼體在相反的方向上接受相同的旋轉力。由此產生的問題是高速度，齒輪和輸出軸在齒輪殼體內旋轉得太快以至於幾乎所有的旋轉部件都需要軸承，這樣使工具變得更大且更重。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種克服現有技術缺陷的轉矩增強工具。
根據本發明的轉矩增強工具基於以下構思，即在需要較高的螺母旋轉速度時阻止通常相等的、同時產生的但相反的作用和反作用旋轉以避免幾乎所有的旋轉部件都需要軸承。
為了實現這些目的和在下文將清楚地了解到的其它目的，簡要地描述本發明的一個特點在於一種用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具，所述增強工具包括轉矩增強器裝置，該轉矩增強器裝置具有轉矩增強器殼體部分、輸入裝置和第一輸出裝置及第二輸出裝置；驅動器，該驅動器可操作地與所述輸入裝置相連以從所述驅動器通過所述增強裝置向螺紋連接件傳遞轉矩，使得在緊固件承受相對較低的旋轉摩擦力的一種操作模式中，所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和所述第二輸出裝置在與所述輸入裝置相同的方向上並以相同的速度和轉矩一起旋轉，並且在緊固件承受超過所述輸入裝置轉矩的相對較高的旋轉摩擦力的另一種操作模式中，所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和第二輸出裝置中的一個一起在一個方向上接收旋轉力，而所述第一和第二輸出裝置中的另一個在相反方向上以比所述輸入裝置更低的速度但更高的轉矩接收相等的旋轉力，以及使得所述第一和第二輸出裝置中的一個在所述一種模式和在所述另一種模式中旋轉，而所述第一和第二輸出裝置中的另一個在所述一種模式中旋轉並在所述另一種模式中起反作用。
在本發明的工具中，為了使殼體、轉矩增強器的齒輪以及輸入和輸出裝置在相同的方向上以相同的速度旋轉，必須暫時鎖定通常等速並相反地旋轉的部件。這可以通過多種方式實現。例如，一種方式是鎖定齒輪使得它們不能在殼體內任意旋轉，或者鎖定行星齒輪使得太陽齒輪不能旋轉它們，或者鎖定殼體和輸出軸使得它們不能相互獨立地旋轉，或者鎖定作用驅動器和反作用驅動器或它們的附件，或者在緊固件的兩個部件一起被旋鬆並隨後相互獨立地旋轉的情況下利用緊固件的另一個部件鎖定緊固件的一個部件，等等。
為了在不使殼體旋轉的情況下獲得同樣的效果，齒輪與輸出軸和輸入軸一起將變得相當複雜，這只是因為必須暫時中止所有的部件或是至少除了一個齒輪架的全部部件，而根據本發明整個增強器殼體僅通過鎖定兩個通常相反的旋轉部件就得到暫時中止。
利用根據本發明的工具，在螺紋連接件的一個部件例如螺母旋轉並施加作用力的過程中，反作用力可以通過對鄰近物體例如對鄰近的螺母、對螺紋連接件的另一個部件例如墊圈、對螺紋連接件另外的部件例如套筒等等起反作用而得到平衡。
在附加的權利要求中特別提出了被認為是本發明特點的新穎性特徵。然而，在結合附圖閱讀時從以下對具體實施方式
的描述中將會從結構和操作方法上清楚地了解本發明本身，以及本發明另外的目的和優點。
圖1a和1b是表示根據本發明的一實施方式用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具的視圖，其中圖1a是表示所述工具處於一種操作模式的視圖而圖1b是表示所述工具處於另一種操作模式的視圖；圖2a-2c是表示根據本發明的另一實施方式的轉矩增強工具的視圖，其中圖2a是表示所述工具處於一種操作模式的視圖，圖2b是表示所述工具處於另一種操作模式的視圖，以及圖2c表示工具末端；圖3是表示根據本發明的另一實施方式用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具的視圖；圖4a-4b是表示本發明的轉矩增強工具的另一實施方式處於兩種不同的操作模式的視圖。
具體實施例方式
用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具具有總體用附圖標記1表示的驅動裝置。驅動裝置1可具有驅動器殼體2和用附圖標記3表示的驅動器。驅動裝置1被形成為馬達驅動裝置，在這種情況下其可包括馬達。驅動裝置1還可以被形成為手動驅動裝置，例如轉矩扳手。驅動裝置1產生被傳遞用於操作的轉矩。在圖1a、1b所示的實施方式中，驅動器殼體2具有由操作者握持並具有轉換裝置5的手柄4，所述轉換裝置5用於在不工作位置和工作位置之間切換驅動裝置。
根據本發明的轉矩增強工具還具有總體由附圖標記6表示的轉矩增強器裝置。轉矩增強器裝置6具有轉矩增強器殼體7和與驅動裝置1相連的齒輪裝置。在圖1a、1b所示的實施方式中，齒輪裝置包括具有軸的太陽齒輪8；行星齒輪9；以及行星齒輪架10，所述軸形成輸入裝置。轉矩增強器殼體7具有僅在殼體7的縱向部分上延伸的內齒輪11。
根據本發明的轉矩增強工具還具有總體由附圖標記12表示並形成第一輸出裝置的驅動構件。驅動構件12具有可被形成為例如正方形驅動器的驅動部13和例如通過互聯式花鍵而與轉矩增強器裝置驅動連接的後部14。驅動裝置1與轉矩增強器裝置6和驅動構件12的連接提供了從驅動裝置到驅動構件的轉矩傳遞。轉矩增強器裝置6可被構造成對驅動裝置1產生的轉矩提供任意所需的增強。
轉矩增強工具還具有由附圖標記15表示並形成第二輸出裝置的反作用構件。反作用構件15具有用於例如利用花鍵與反作用在固定物上的構件例如反作用臂相連的裝置16。反作用構件15與轉矩增強器殼體7不可轉動地相連。在圖1a、1b所示的實施方式中，反作用構件15與轉矩增強器殼體一體形成。
轉矩增強器具有兩種不同的操作模式。在一種操作模式中，當轉矩從驅動裝置1通過轉矩增強器裝置傳遞到驅動構件12時，驅動構件12提供更低的轉矩和更高的旋轉速度。這在需要以較高速度在螺紋連接件的另一個部件例如螺栓上旋轉螺紋連接件的一部件例如螺母直至螺母定位在墊圈上或定位在所適用的表面上時是有利的。在這種操作模式中，轉矩從驅動裝置通過轉矩增強器殼體7、轉矩增強器齒輪、第二輸出裝置或反作用構件15、以及第一輸出裝置或驅動構件12被傳遞，使得轉矩增強器殼體7與第一輸出裝置和第二輸出裝置一起以與輸入裝置相同的轉矩和速度並在相同的方向上旋轉。
在另一種操作模式中，轉矩從驅動裝置1通過轉矩增強器裝置傳遞到驅動構件12，使得轉矩增強器殼體7與第二輸出裝置或反作用構件15一起在一個方向上接收旋轉力，而第一輸出裝置或驅動構件12在相反的方向上以比輸入裝置更低的速度但更高的轉矩接收相等的旋轉力。
為了在這兩種不同的模式之間轉換所述工具，在圖1a、1b所示的實施方式中例如設置被形成為銷等部件的推壓構件17。當螺母定位在墊圈上時，在表示一種操作模式的圖1a中向外延伸超出轉矩增強器殼體7的推壓構件17在圖1b所示的軸向上被推動，並且之前與轉矩增強器殼體7的內齒輪11接合的行星齒輪架10與所述內齒輪脫離，使得第一輸出裝置或驅動構件12以及第二輸出裝置或反作用構件15可在相反方向上旋轉。應理解可採用不同的裝置來使轉矩增強工具在兩種不同的操作模式之間轉換。
根據本發明，在轉矩增強器中，轉矩增強器殼體7和驅動器殼體2相互可操作地連接。特別是，轉矩增強器殼體7可相對於驅動器殼體2旋轉。為此，如圖1a、1b所示，驅動器殼體2的一部分可伸入轉矩增強器殼體7並通過軸承18支承在轉矩增強器殼體7上，驅動器殼體2的所述一部分可包括額外的轉矩增強器裝置。通過這一結構，轉矩增強器殼體7可相對於驅動器殼體2自由旋轉。驅動器殼體2可被形成為用於驅動器的封裝件、支承件、構架等等。這樣，一旦所需轉矩超過給定力也可以通過轉換器或自動實現轉換。
在圖2a-2c表示的本發明的另一實施方式中，第一輸出裝置被形成為驅動插口21，其具有以多邊形內表面與螺母接合的部分22以及具有多邊形外部形狀的部分23。第二輸出裝置也被形成為反作用插口，其具有以多邊形形狀與相鄰物體例如墊圈接合的部分24，以及帶有被構造成與驅動插口的多邊形部分23配合的內多邊形開口的部分25。所述驅動插口具有可容納工具的正方形驅動器27的容納開口26。工具的花鍵部分28容納在與反作用插口不可旋轉地相連的向內的花鍵適配器29內。
驅動插口可相對於反作用插口軸向移動。對於一種操作模式，驅動插口的所述部分23接合在反作用插口的所述部分25內，使得這些插口如圖2a所示不可旋轉地相互連接，並且驅動裝置1的轉矩通過轉矩增強器以與輸入裝置相同的速度和轉矩傳遞到驅動插口。在該模式中第一和第二輸出裝置旋轉。
當如圖2b所示驅動插口例如軸向移動使得其所述部分23與反作用插口的所述部分25脫離時，驅動插口和反作用插口不再以另一種操作模式非旋轉地相互連接，並且它們以比輸入裝置更低的速度但更高的轉矩利用相同的旋轉力在相反的方向上旋轉。在該模式中第一輸出裝置或驅動插口旋轉，而第二輸出裝置或反作用插口起反作用。
在該實施方式中，在一種操作模式下，轉矩增強器殼體與驅動插口和反作用插口一起與輸入裝置在相同的方向上並且以相同的速度和轉矩旋轉，在所述另一種操作模式下，轉矩增強器殼體與反作用插口一起在一個方向接收旋轉力而驅動插口在相反的方向接收旋轉力。
應認識到在另一種模式中，第一和第二輸出裝置均可根據應用而在相反的方向中用作為驅動裝置或反作用裝置。
在圖3所示的實施方式中，被擰緊或鬆開的螺母用附圖標記31表示，在其上擰緊或鬆開螺母的螺栓用附圖標記32表示，以及墊圈由附圖標記33表示並具有徑向外保持部分34和可與螺栓32接合的徑向內部35。裝置被設置為在兩種操作模式下傳遞轉矩。它們例如可被形成為接合在螺母和墊圈的定位開口38內的連接銷36。
在一種操作模式中，銷36非旋轉地連接螺母和墊圈使得它們以與輸入裝置相同的速度和轉矩一起旋轉。在螺母定位在墊圈上並且轉矩提高以後，銷36分離例如折斷，使得螺母以比輸入裝置更高的轉矩和更低的速度旋轉同時墊圈提供反作用力。
應理解如上所述的至少兩種模式僅是示例。可向所述一種或另一種模式和/或所述輸入裝置和/或輸出裝置添加其他模式。
儘管上述轉矩增強工具是一種雙速工具，但本發明並不限於雙速而可具有多個速度，如圖4a、4b中的例子所顯示的那樣。例如與轉矩增強器裝置的輸入裝置可操作地相連的驅動器可被構造成中間驅動器殼體50，而使得所述驅動器包括例如驅動器殼體2和該中間驅動器殼體50。
當在轉矩增強器裝置中或在其一端處使通常轉向相反的兩個部件暫時連接時，包含至少一個增強器單元例如一行星齒輪級的中間驅動器殼體50與轉矩增強器殼體相連而不相對於其轉動，這樣，轉矩增強器殼體與第一和第二輸出裝置以從驅動器殼體部分2所輸出的速度和轉矩一起轉動。當轉動緊固件所需的轉矩超過從驅動器殼體2輸出的轉矩時，中間驅動器殼體50不可轉動地與驅動器殼體2相連而可轉動地與轉矩增強器殼體相連，轉矩增強器殼體7與第一和第二輸出裝置以從驅動器殼體2輸出的更低轉速但更高的轉矩一起轉動。當緊固件的轉動摩擦力使得工具從一種模式轉換至另一種模式時，施加至所述緊固件上的轉矩增大一倍以上，而轉速則進一步降低。在附圖4a中，中間驅動器殼體部分50與轉矩增強器殼體7不可轉動性地相連，而在附圖4b中，中間驅動器殼體50與驅動器殼體2不可轉動性地相連。
將會認識到，以上所述的每個構件，或者兩個或者更多聯合起來還可以有效地應用於不同於上述類型的其它類型的結構中。
儘管本發明已經被表示並描述成實施在馬達驅動的轉矩增強器上，但本發明並不局限於所具體表示的細節，因為在以任何方式不脫離本發明的精神的前提下可以做出各種改變和結構變化。
無需進一步分析，以上完全披露了本發明的要點，在不對從現有技術的角度來說完全構成了本發明一般方面或具體方面的必要特徵的特徵進行省略的情況下，他人可以運用現有的知識很容易地將本發明用於多種應用。
被要求為新穎的並需要由專利證書保護的內容在附加的權利要求中提出。
權利要求
1.一種用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具，所述工具包括至少一個轉矩增強器裝置，該轉矩增強器裝置具有轉矩增強器殼體部分、輸入裝置及第一輸出裝置和第二輸出裝置；驅動器，所述驅動器可操作地與所述輸入裝置相連以從所述驅動器通過所述增強器裝置向螺紋連接件傳遞轉矩，使得在一種操作模式中，所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和第二輸出裝置在與所述輸入裝置相同的方向上並以相同的速度和轉矩一起旋轉，並且在另一種操作模式中，所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和第二輸出裝置中的一個一起在一個方向上接收旋轉力，而所述第一和第二輸出裝置中的另一個在相反的方向上以比所述輸入裝置更低的速度但更高的轉矩接收相等的旋轉力，使得所述第一和第二輸出裝置中的一個在所述一種模式和在所述另一種模式中旋轉，而所述第一和第二輸出裝置中的所述另一個在所述一種模式中旋轉並在所述另一種模式中起反作用。
2.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述第一輸出裝置被構造成為用於使螺紋連接件的一個部件旋轉的驅動構件，而所述第二輸出裝置被構造成為用於在螺紋連接件的所述一個部件的旋轉過程中起反作用的反作用構件，使得在所述另一種操作模式中所述轉矩增強器殼體部分與所述反作用構件一起接收旋轉力，而所述驅動構件在相反方向上接收相等的旋轉力。
3.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述第一輸出裝置被構造成為用於使螺紋連接件的一個部件旋轉的驅動插口，而所述第二輸出裝置被構造成為用於在螺紋連接件的所述一個部件旋轉的過程中起反作用的反作用插口，使得在所述另一種操作模式中所述轉矩增強器殼體部分與所述反作用插口一起接收旋轉力，而所述驅動插口在相反方向上接收相等的旋轉力。
4.如權利要求1所述的轉矩增強工具，還包括至少一個驅動器殼體部分，以及用於使所述轉矩增強器殼體部分與所述驅動器殼體部分可操作地彼此相連的裝置，從而使得所述殼體部分可相對彼此旋轉。
5.如權利要求4所述的轉矩增強工具，還包括提供至少三個操作速度的中間驅動器殼體部分，所述三個操作速度包括當所述中間驅動器殼體部分與所述至少一個驅動器殼體部分可旋轉地相連並與所述轉矩增強器殼體部分不可旋轉地相連時處於所述一種模式下的高速低轉矩；當所述中間驅動器殼體部分與所述至少一個驅動器殼體部分可旋轉地相連並與所述轉矩增強器殼體部分可旋轉地相連時處於所述一種模式下的中速高轉矩；以及當工具從一種模式轉換到另一種模式時處於所述另一種模式下的低速和最高轉矩。
6.如權利要求2所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述增強器殼體部分與所述反作用構件一體形成。
7.如權利要求2所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述增強器殼體部分通過連接裝置與所述反作用構件相連。
8.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，還包括用於將螺紋連接件的一個部件連接在螺紋連接件的另一個部件上並被構造成在所述一種操作模式中是一體的以及在所述另一種操作模式中使螺紋連接件的部件相互分離成為兩件式結構的裝置。
9.如權利要求1所述的轉矩增強工具，還包括當螺紋連接件的一個部件定位在螺紋連接件的另一個部件上時自動地從所述一種操作模式轉換到所述另一種操作模式的裝置。
10.如權利要求1所述的轉矩增強工具，還包括當螺紋連接件的一個部件定位在螺紋連接件的另一個部件上時利用轉換器從所述一種操作模式轉換到所述另一種操作模式的裝置。
11.如權利要求1所述的轉矩增強工具，還包括當螺紋連接件的一個部件定位在螺紋連接件的另一個部件上時通過在螺紋緊固件軸向上移動所述工具而從所述一種操作模式轉換到所述另一種操作模式的裝置。
12.如權利要求5所述的轉矩增強工具，其特徵在於，從一種速度到另一種速度的轉換是自動的。
13.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述驅動器被構造成是手動轉矩工具。
14.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述驅動器包括具有馬達殼體的馬達。
15.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述驅動器包括馬達和提高所述驅動器輸出轉矩的至少一個增強器。
16.如權利要求15所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述至少一個轉矩增強器被構造成限制所述驅動器的輸出轉矩，從而其反作用力可由操作者吸收。
17.如權利要求1所述的轉矩增強工具，其特徵在於，所述驅動器包括馬達操作的轉矩工具。
全文摘要
一種用於擰緊和鬆開螺紋連接件的轉矩增強工具，所述工具包括至少一個轉矩增強器裝置，該轉矩增強器裝置具有轉矩增強器殼體部分、輸入裝置與第一輸出裝置和第二輸出裝置；驅動器，該驅動器可操作地與所述輸入裝置相連以從所述驅動器通過所述增強器裝置向螺紋連接件傳遞轉矩，使得在一種操作模式中所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和第二輸出裝置在與所述輸入裝置相同的方向上並以相同的速度和轉矩一起旋轉，並且在另一種操作模式中，所述轉矩增強器殼體部分與所述第一和第二輸出裝置中的一個一起在一個方向上接收旋轉力，而所述第一和第二輸出裝置中的另一個在相反的方向上以比所述輸入裝置更低的速度但更高的轉矩接收相等的旋轉力，以及使得所述第一和第二輸出裝置中的一個在所述一種模式和在所述另一種模式下旋轉，而所述第一和第二輸出裝置中的另一個在所述一種模式中旋轉並在所述另一種模式中起反作用。
文檔編號F16H3/44GK101062555SQ20071010093
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者J·K·瓊克斯, P·克彭赫弗, C·沃伊庫, N·史密斯, E·金 申請人:尤尼克斯公司