專利名稱：帶可關斷的沖擊機構的沖擊式螺絲扳手的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有一臺馬達的沖擊式螺絲扳手，該馬達通過一根軸把旋轉運動傳遞到一根螺旋軸上并驅動一個被一個沖擊錘外罩包圍的凸輪控制套筒來控制沖擊運動，其中，在離螺旋軸的凸輪控制套筒端側的圓周上設置有一條軌道，該軌道在軸向內具有一個凸起部，從而使凸輪控制套筒與對應的沖擊錘外罩共同作用為球體的旋轉設置了一條通道，該凸輪控制套筒嚙合在一些軸向移動的銷釘內，這些銷釘通過一個執行沖擊機構的移動運動壓縮一個彈簧，確保其回到起始狀態。
沖擊式螺絲扳手作為擰緊和松開螺絲用的輔助工具被廣泛使用。特別是，這種螺絲扳手已成為許多技術領域必不可少的省時和省力的工具。與常規氣動或電動螺絲扳手比較，沖擊式螺絲扳手的優點是，除了大的轉矩外，還可在軸向內進行沖擊。常用的三種主要的沖擊機構是，銷式沖擊機構、錘式沖擊機構和顎式沖擊機構。
其中業已證明的一大缺點是，在擰緊螺絲時至今不可能調節或可控地限制轉矩。這樣一來，由于太高的轉矩荷載而可導致螺絲擰得太緊，從而可導致螺絲或其螺紋破壞，甚至破壞螺絲所擰入的材料。特別是在車輪安裝范圍內產生大的問題。由于汽車運行中的大的荷載，特別是由于制動力矩，在以后松開這些螺絲時，又希望可施加一個大的轉矩，為此必須用沖擊機構。不具有一個組合式的旋轉-沖擊機構而只具有一個簡單的旋轉機構的螺絲扳手往往是不能滿足這種希望的。但在使用沖擊式螺絲扳手時由于轉矩太大而導致輪圈損壞，其結果是產生不平衡，這種不平衡在極端情況中可導致輪圈不能使用。在螺絲裝好后，安裝人員總是需要用一個機械的轉矩扳手檢查螺絲的位置。至今已知的技術的又一個缺點在于，在螺絲過度扭轉時，由于施加的轉矩太大而產生大的噪聲。此外，例如螺紋的破壞難于預料由此導致的恰好與車輪有關的嚴重破壞后果。
所以本發明旨在創造一種螺絲扳手來防止產生不可控制的大的轉矩和不損傷材料，即避免過分擰緊螺絲從而避免損壞。該螺絲扳手明顯比迄今為止的螺絲扳手工作可靠和安全并避免不必要的噪聲。用這種新式螺絲扳手可實現在松開螺絲時比在擰緊螺絲時施加明顯高的轉矩。
這個目的是通過凸輪控制套筒設計成這樣來實現的，即在螺絲的擰緊運動時可使球體固定，所以在旋轉運動時沖擊機構停止，而在螺絲松開運動時則可使球體在軌道上或在通路中進行圓形運動，所以在同時旋轉運動時沖擊機構工作。
本發明沖擊式螺絲扳手具有這樣的優點，在擰緊螺絲時，即在向右旋轉時，沖擊機構停止，只有旋轉機構工作。所以沖擊式螺旋扳手只施加預定的轉矩。這個轉矩一般小于用來最后固定螺絲的轉矩。對汽車領域來說，在安裝輪子時由該扳手施加的不是預定的轉矩例如90至120牛頓米，而只是大約30牛頓米。剩余的轉矩由操作人員通過用適當的轉矩扳手施加，這樣就避免了輪圈或螺絲的損壞和破壞。根據本發明的凸輪控制套筒結構，在凸輪控制套筒和沖擊錘外罩之間傳遞力的球體鎖住螺絲扳手的沖擊機構。而在螺絲的松開運動時對螺絲施加大得多的轉矩，這時旋轉機構和沖擊機構都工作。與迄今為止的先有技術比較，凸輪控制套筒和沖擊錘外罩之間的力傳遞象常規的沖擊式螺絲扳手那樣工作而不存在任何缺點。
在擰緊螺絲時單獨轉動的旋轉機構和在松開螺絲時的組合式旋轉-沖擊機構是這樣實現的，凸輪控制套筒在其頭部一側上至少具有一個凸起部，從而使軌道在一側上平緩和均勻上升，而在另一側上則突然下降，并由此構成軌道延伸的中斷，從而使球體和軌道之間的接觸隨沖擊機構出現短時間中斷。通過凸起部兩側軌道的這種根本不同的結構實現了在擰緊螺絲時球體被鎖定，即卡緊，而在松開螺絲時則通過一個保證球體的恒定運動的側面進行運動。軌道的這種結構使沖擊式螺絲扳手向左旋轉時凸輪控制套筒朝螺旋軸方向沖擊，并這樣產生要求的沖擊運動。而當球體被鎖定時，球體不可能克服凸起部的突然下降的陡的臺階，所以阻止了凸輪控制套筒在軸向內的運動。這個突然下降的臺階最好這樣設計，即在相反的旋轉方向時，亦即在松開螺絲時，該球體又可跳過該臺階。這個過程與螺旋扳手的沖擊運動重合。
為了保證在向右旋轉時球體的這種鎖定特別可靠，并為了同時保證凸輪控制套筒的磨損小的結構，凸輪控制套筒在凸起部突然下降的范圍內具有一個凹入部。
根據本發明，該凹入部在形狀上最好與球體一致。通過該凹入部和球體的相互嚙合，一方面避免了在擰緊螺絲時球體不希望的越過該凸起部并實現了球體真正被夾緊，另一方面又實現了球體沒有間隙來導致不必要的不平衡和磨損。由于位于凸輪控制套筒對面的沖擊錘外罩在這個范圍內的尚待說明的結構，與球體配合的這種圓形提供了一個永久的并經多次考驗的安全性。
當平面側和突然下降側之間的凸輪控制套筒具有一個斜面時，對螺絲的松開過程中是有優點的。由于這種結構，還有助于球體在整個軌道上的理想的運動，而不產生大的磨損。當然，這個斜面不用選擇太大，否則不再可能保證球體固定位于凹入部內。
由于在凸輪控制套筒和沖擊錘外罩之間作為連接元件的球體的應力太高，與凸輪控制套筒對應的軌道設計成具有一個與球體一致的基本形狀，這就是說，軌道最好做成凹槽形，以保證球體的可靠運動。其目的是，使球體不是承受太大的點荷載，而是盡可能承受大面積荷載。假如軌道為平面的結構，勢必存在這樣的危險，即作用在球體個別位置上的壓力太大，從而導致不必要的危險或不是圓形的運動。
為了在銷釘和凸輪控制套筒之間的良好的力傳遞，凸輪控制套筒配置了一個與銷釘凹槽一致的凸緣。在這個部位上的良好的力傳遞是特別重要的，因為沖擊機構在這里產生極高的應力。
為了球體的最佳轉動，在沖擊錘外罩的底部至少設置了一個與該凸輪控制套筒一起對球體構成一個通道的圓環形槽，該槽設計成與凸輪控制套筒共同作用而可使球體固定。這個槽位于凸輪控制套筒中面向沖擊錘外罩的部分。亦即這兩個部位通過其配合的外形為球體構成一個通道。在向左和向右旋轉時，這個球體分別以其表面的盡可能大的部分緊貼在槽的另一端上。
為了調節轉矩的大小，沖擊式螺絲扳手的進氣通道配置了一個減壓閥。這個減壓閥在壓力太高的情況下打開，并讓空氣流入出氣通道中。依此方式控制或限制進入馬達的空氣。所以通過一個適當的調節裝置可預選一個最大的轉矩。這樣，在沖擊式螺絲扳手的純粹的旋轉機構時，螺絲只擰緊到一個預定的位置，從而通過擰緊螺絲就可對轉矩實現最佳的控制，而不造成破壞危險。如前所述，操作人員可緊接著用一個適當的扳手把螺絲調節到一個最終的固定位置。所以避免了螺絲的過分擰緊。
本發明的優選結構型式是，沖擊式螺絲扳手的縱軸和位移軸平行并設置在沖擊式螺絲扳手手柄內氣動馬達的傳動軸下方。這兩根軸的這種平行的布置具有這樣的優點，即幾乎避免了沖擊式螺絲扳手的無意中的接通或斷開。亦即該螺絲扳手以一種不可能在無意之中調節按鈕的方式放置，因為對這種機具有的接通和斷開起決定性作用的按鈕和調節裝置都位于保護的位置或機具不可能放置的位置。特別是，根據本發明的結構，機具可用一只手操作，證明是有利的，因為可在一個一般的手柄上對開關一起進行操作。
本發明的特征為，沖擊式螺旋扳手可實現一個旋轉機構和一個組合式旋轉-沖擊機構的兩個功能。在擰緊螺絲時，本發明機具象一個旋轉螺絲扳手那樣工作，而在松開螺絲時則象一個沖擊式螺絲扳手那樣工作。所以在材料的保護和工作安全性方面達到了明顯的進步。
本發明的其他細節和優點從下面附圖的說明中得知。附圖表示具有必要細節和零部件的一個優選實施例。附圖表示

圖1沖擊式螺絲扳手的部分用截面表示的側視圖；圖2在向右旋轉擰緊螺絲時沖擊式螺絲扳手的一個縱截面；圖3沖擊式螺絲扳手的橫截面；圖4在向左旋轉松開螺絲時沖擊式螺絲扳手的縱截面；圖5凸輪控制套筒的透視圖。
圖1表示由外殼30和手柄24組成的一種沖擊式螺絲扳手1。在這個外殼30中裝有一臺沒有詳細說明的氣動馬達來驅動軸4。在軸4的端部有一個在尺寸上與相應螺絲一致的此處沒有示出的螺母，這個螺母鎖緊螺絲并把沖擊式螺絲扳手1的轉矩傳遞到這里同樣沒有示出的螺絲上。此外，在圖1中可看出傳動軸22是平行于換向軸23布置的。通過換向軸23選擇和調節相應的旋轉方向，即左轉或右轉。在本實施例中，通過換向軸23朝螺旋軸5方向向前移動來調節向右旋轉，并通過向后移動調節向左旋轉。本發明沖擊式螺旋扳手1的簡單的操作在這里變得很清楚。操作者例如可用拇指操作沖擊式螺絲扳手1后側上設置的圖中未示出的按鈕。
這里示出的沖擊式螺絲扳手1首先通過空氣管接頭連接到壓縮空氣主管路上。通過按下操作桿33，閥門桿34使閥門球體35向后運動，于是空氣進入進氣通道28中。減壓閥21設置在進氣通道28上并通過孔36與該進氣通道連通。閥芯20通過彈簧38的預應力關閉孔36和出氣孔37之間的通孔。彈簧38可通過調節裝置40調節。但不用這里所示的螺絲也可用別的調節裝置40例如旋轉或滑桿。經調節裝置40給定由沖擊式螺絲扳手1要施加的轉矩，其中控制輸入馬達的空氣量。當進氣通道28中的壓力上升到高于彈簧38的預加應力值時，減壓閥21打開，空氣便可通過出氣孔37流入出氣通道29中。
圖2表示具有一根位于端部的螺旋軸的外殼30。該螺旋軸由一根被沖擊錘外罩6包圍的軸4驅動。軸4具有縱向刻槽，這些刻槽設計成與凸輪控制套筒2的這里沒有示出的內刻槽一致。通過這些刻槽可使軸4和凸輪控制套筒2在沖擊運動的范圍內相互軸向移動。在凸輪控制套筒2的頂端7上有一個球體10旋轉用的在這里看不見的軌道3。依此方式，軌道3與沖擊錘外罩6上的凹槽共同作用構成球體10的通道9。在軸4向右旋轉時(圖中未示出)，凸輪控制套筒2一起旋轉。但如圖所示，由于球體10在通道9中被鎖定，所以這個凸輪控制套筒2不產生軸向移動。螺絲只旋轉到達到給定的最大轉矩為止；沖擊運動停止。在用本發明的沖擊式螺旋扳手1來安裝和拆卸車輪的情況中，操作人員現在必須例如用一個機械的轉矩扳手施加螺絲固定位置需要的剩余力矩。這次“再擰緊”是檢驗規定必須進行的，所以沒有超荷載，從而在很大程度上避免了損壞和噪聲。
在圖3所示截面圖中可看到球體10，該球體在由沖擊錘外罩6、軸4和軌道3構成的通道9中進行環形運動。其中球體10位于一個由它停止沖擊運動的位置內。球體10一側被凸輪控制套筒2夾住，而另一側被沖擊錘外罩6夾住。這是通過槽19來實現的，該槽設置在沖擊錘外罩6的底部11并阻止球體10在槽19的邊緣上運動。
圖4表示在另一個方向的旋轉，即向左旋轉，亦即螺絲的松開過程。球體10不是被凸輪控制套筒2的下降側15鎖定，而是被它用平的一側14朝沖擊錘外罩6施壓。通過這個平的一側的有利的倒圓形狀將凸輪控制套筒2朝螺旋軸5的方向或螺帽壓。這時凸輪控制套筒2使彈簧13壓縮，從而在沖擊過程結束后引起凸輪控制套筒2回到它的起始位置。用凸緣26將凸輪控制套筒2固定在銷12、12′的凹槽31內。通過這種在銷12、12′的軸向內的向前移動，最終使沖擊錘向前壓。
圖5表示凸輪控制套筒2的透視圖，在該圖中可清楚看出軌道3。通過凸輪套筒2的內刻槽27在徑向內以力連接的方式與軸的縱刻槽連接，在軸向內自由移動時就可理想地傳遞旋轉運動。為了適當傳遞軸向力，設置了凸緣26。在向右旋轉擰緊螺絲時，球體10固定在凸起部8的凹入部16中。由于球體10通過軸4保持在通道9的里側和通過沖擊錘外罩6保持在外側以及同樣通過沖擊錘外罩6保持在凸輪控制套筒2的端側7上，所以該球體不離開它的位置。球體10與凸輪控制套筒2一起旋轉避免了同時產生的軸向移動。其中凹入部16最好設計成使球體10盡可能沒有間隙。
在向左旋轉松開螺絲的過程中，球體10總是沿凸輪控制套筒2的圓周運動。由于這個原因，球體10在形狀上與軌道3配合。通過這種旋轉運動，球體10被壓到凸起部8的平的一側14上，凸輪控制套筒2只剩下朝旋轉軸5方向的位移運動。為了保證球體10的圓周運動，在凸起部8的平面側14的端部設置了一個斜面17，通過該斜面保證在這個范圍內產生的大的壓力不可能導致材料損壞。
上述全部特征，包括只從附圖中得知的特征，不論單獨的還是組合的，都被看成是本發明的本質。
權利要求
1.帶有一臺馬達的沖擊式螺絲扳手(1)，該馬達通過一根軸(4)把旋轉運動傳遞到螺旋軸(5)上，并驅動一個由一個沖擊錘外罩(6)包圍的凸輪控制套筒(2)來控制沖擊運動，其中在離螺旋軸(5)的凸輪控制套筒(2)的端側(7)上有一個設置在其圓周上的軌道(3)，該軌道在軸向內具有一個凸起部(8)，從而使凸輪控制套筒(2)與對面的沖擊錘外罩(6)共同作用而構成球體(10)圓周運動的一個通道9，而且凸輪控制套筒(2)嚙合在軸向移動的銷子(12)中，這些銷子通過一個作用在沖擊機構上的移動運動保證彈簧(13)壓縮回到它的起始狀態，其特征為，凸輪控制套筒(2)是這樣設計的，即在朝一個方向旋轉時，可使球體(10)固定，所以在旋轉運動時使沖擊機構停止，而在朝另一個方向旋轉時，則可使球體(10)在軌道(3)或通道(9)中進行圓周運動，所以在同時旋轉運動時沖擊機構工作。
2.按權利要求1的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凸輪控制套筒(2)在其端側(7)上至少具有一個凸起部(8)，通過該凸起部構成了軌道(3)在凸起部(8)的一側(14)上的平坦和均勻上升的走向，而在另一側(15)上則突然下降并由此中斷軌道(3)的走向，從而使球體(10)和軌道(3)之間的接觸隨沖擊機構出現短時間的中斷。
3.按權利要求2的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凸輪控制套筒(2)在凸起部(8)突然下降的范圍內具有一個凹入部(16)。
4.按權利要求3的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凹入部(16)在形狀上與球體(10)一致。
5.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凸輪控制套筒(2)在平坦側(14)和突然下降側(15)之間有一個斜面(17)。
6.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凸輪控制套筒(2)配置的軌道(3)具有一個與球體(10)一致的基本形狀。
7.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，凸輪控制套筒(2)配置了一個與銷釘(12)內的凹槽(31)一致的凸緣(26)。
8.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，在沖擊錘外罩(6)的底部(11)至少設置了一個與凸輪控制套筒(2)一起構成球體(10)的一個通道(9)的圓形槽(19)，該槽設計成與凸輪控制套筒(2)共同作用而可使球體(10)固定。
9.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，馬達設計成氣動馬達，在其進氣通道(28)中設置了一個減壓閥(21)。
10.按前述權利要求任一項的沖擊式螺絲扳手，其特征為，換向軸(23)平行于縱軸(22)布置，并平行于手柄(24)的沖擊部件的位移軸或外殼(30)布置。
全文摘要
擰緊和松開螺絲用的一種沖擊式螺絲扳手可在擰緊螺絲時作為純粹的旋轉機構,而在松開螺絲時則作為旋轉—沖擊機構。這種可能性首先是通過凸輪控制套筒來實現的,在該凸輪控制套筒和沖擊錘外罩之間設置了一個球體。在只有旋轉運動時,這個球體緊貼在凸輪控制套筒的端側上的一個凸起部下方的一個凹入部中。在旋轉—沖擊運動時,這個球體在凸輪控制套筒的端側上的軌道上運動,直至該球體達到凸起部為止,其中,凸輪控制套筒在軸向內向前移動,由此執行沖擊機構。
文檔編號B25B21/02GK1247792SQ9911072
公開日2000年3月22日 申請日期1999年7月28日 優先權日1998年7月28日
發明者Y·喬治奧 申請人:羅德克拉福特氣動工具股份有限兩合公司