CN101062555B - 动力驱动的转矩增强器 - Google Patents

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Abstract

一种用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具，所述工具包括：至少一个转矩增强器装置，该转矩增强器装置具有转矩增强器壳体部分、输入装置与第一输出装置和第二输出装置；驱动器，该驱动器可操作地与所述输入装置相连以从所述驱动器通过所述增强器装置向螺纹连接件传递转矩，使得在一种操作模式中所述转矩增强器壳体部分与所述第一和第二输出装置在与所述输入装置相同的方向上并以相同的速度和转矩一起旋转，并且在另一种操作模式中，所述转矩增强器壳体部分与所述第一和第二输出装置中的一个一起在一个方向上接收旋转力，而所述第一和第二输出装置中的另一个在相反的方向上以比所述输入装置更低的速度但更高的转矩接收相等的旋转力，以及使得所述第一和第二输出装置中的一个在所述一种模式和在所述另一种模式下旋转，而所述第一和第二输出装置中的另一个在所述一种模式中旋转并在所述另一种模式中起反作用。

Description

动力驱动的转矩增强器
技术领域
本发明涉及一种转矩增强工具。
背景技术
在拧紧紧固件时，一旦螺母碰到凸缘表面则将其拧紧的旋转程度就非常小。另一方面，客户要求的是具有高的旋转速度而使得螺母非常快地被旋松或旋下。
提供较高旋松和旋下速度的常用套筒扳手的缺点是一旦螺母碰到凸缘表面则它们就不是非常精确并且非常慢。转矩动力工具的转矩精确，但紧固件的拧紧和旋下的速度相对较慢。然而，一旦螺母在凸缘表面上被旋动则它们还是比冲击枪速度更快。转矩动力工具通常具有气动、电动或液动马达。动力转矩工具转动齿轮，齿轮降低了转速但提高了马达的相对较低的转矩输出。转矩越高，传动比越大并且显然螺母旋转的速度越慢。因此，通常具有两个速度机构，一个用于旋松和旋下而一个用于最终更高的转矩。
已知的是，由于在松开螺母时可能具有螺纹侵蚀，因此旋松螺母所需的转矩通常比旋下螺母所需的少。这意味着借助于用于更小的气动扳手的气动马达传递的转矩必须用较小的增强器提高以在不使拧紧和旋下速度降低太多的前提下提高由马达提供的旋转转矩。对于马达壳体独立于齿轮壳体的大多数手持转矩动力工具来说，无载马达旋转转矩不超过手的转矩抗力或者工具的马达壳体不能被握持在手中并用手启动旋转变得很重要。
在市场上有许多马达驱动的转矩倍增器并且它们中的一些具有两个速度机构，它们中的一些作用在螺栓顶端，另一些具有反作用臂。它们所共同具有的特点是，无论由转矩倍增器施加的是转矩还是转速，它们的齿轮壳体都在与输出轴相反的方向上旋转。它们都没有提供使整个齿轮壳体与内齿轮组件和输出驱动件一起在同一方向上以同一高速度旋转的旋松或旋下速度。
在市场上还有便携式动力驱动工具，例如在US 2,569,244中披露了这样的工具，其中在紧固件上的工具推力提高或降低了空气进量并由此提高或降低了转矩输出。但是，在市场上没有一种作用在紧固件上的推力从其齿轮和输出轴在同一方向以同一速度地旋转齿轮壳体变化到在一个方向上向齿轮和输出轴施加旋转力并且同时向齿轮壳体施加相反的旋转力。在市场上还有这样的便携式动力驱动工具，即其马达转矩可被降低以提高马达速度并由此提高工具的速度。
同时，马达驱动转矩倍增器的两个速度机构通常以如下方式工作，即一个或几个行星齿轮级不接合使得仅有其余的一些起作用。这样降低了传动比而得到更高的速度和更低的转矩，并使得一旦螺母失速则所有的行星齿轮级都起作用，从而在更低的速度下得到更高的转矩。尽管如此，壳体仍要在与低传动比和高传动比齿轮的旋转方向相反的方向上作用。换句话说，在驱动器和齿轮在一个方向上接受旋转力的同时，壳体在相反的方向上接受相同的旋转力。由此产生的问题是高速度，齿轮和输出轴在齿轮壳体内旋转得太快以至于几乎所有的旋转部件都需要轴承，这样使工具变得更大且更重。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种克服现有技术缺陷的转矩增强工具。
根据本发明的转矩增强工具基于以下构思，即在需要较高的螺母旋转速度时阻止通常相等的、同时产生的但相反的作用和反作用旋转以避免几乎所有的旋转部件都需要轴承。
为了实现这些目的和在下文将清楚地了解到的其它目的，简要地描述本发明的一个特点在于：一种用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具，所述增强工具包括：转矩增强器装置，该转矩增强器装置具有转矩增强器壳体部分、输入装置和第一输出装置及第二输出装置；驱动器，该驱动器可操作地与所述输入装置相连以从所述驱动器通过所述增强装置向螺纹连接件传递转矩，使得在紧固件承受相对较低的旋转摩擦力的一种操作模式中，所述转矩增强器壳体部分与所述第一和所述第二输出装置在与所述输入装置相同的方向上并以相同的速度和转矩一起旋转，并且在紧固件承受超过所述输入装置转矩的相对较高的旋转摩擦力的另一种操作模式中，所述转矩增强器壳体部分与所述第一和第二输出装置中的一个一起在一个方向上接收旋转力，而所述第一和第二输出装置中的另一个在相反方向上以比所述输入装置更低的速度但更高的转矩接收相等的旋转力，以及使得所述第一和第二输出装置中的一个在所述一种模式和在所述另一种模式中旋转，而所述第一和第二输出装置中的另一个在所述一种模式中旋转并在所述另一种模式中起反作用。
在本发明的工具中，为了使壳体、转矩增强器的齿轮以及输入和输出装置在相同的方向上以相同的速度旋转，必须暂时锁定通常等速并相反地旋转的部件。这可以通过多种方式实现。例如，一种方式是锁定齿轮使得它们不能在壳体内任意旋转，或者锁定行星齿轮使得太阳齿轮不能旋转它们，或者锁定壳体和输出轴使得它们不能相互独立地旋转，或者锁定作用驱动器和反作用驱动器或它们的附件，或者在紧固件的两个部件一起被旋松并随后相互独立地旋转的情况下利用紧固件的另一个部件锁定紧固件的一个部件，等等。
为了在不使壳体旋转的情况下获得同样的效果，齿轮与输出轴和输入轴一起将变得相当复杂，这只是因为必须暂时中止所有的部件或是至少除了一个齿轮架的全部部件，而根据本发明整个增强器壳体仅通过锁定两个通常相反的旋转部件就得到暂时中止。
利用根据本发明的工具，在螺纹连接件的一个部件例如螺母旋转并施加作用力的过程中，反作用力可以通过对邻近物体例如对邻近的螺母、对螺纹连接件的另一个部件例如垫圈、对螺纹连接件另外的部件例如套筒等等起反作用而得到平衡。
在附加的内容中特别提出了被认为是本发明特点的新颖性特征。然而，在结合附图阅读时从以下对具体实施方式的描述中将会从结构和操作方法上清楚地了解本发明本身，以及本发明另外的目的和优点。
附图说明
图1a和1b是表示根据本发明的一实施方式用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具的视图，其中图1a是表示所述工具处于一种操作模式的视图而图1b是表示所述工具处于另一种操作模式的视图；
图2a-2c是表示根据本发明的另一实施方式的转矩增强工具的视图，其中图2a是表示所述工具处于一种操作模式的视图，图2b是表示所述工具处于另一种操作模式的视图，以及图2c表示工具末端；
图3是表示根据本发明的另一实施方式用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具的视图；
图4a-4b是表示本发明的转矩增强工具的另一实施方式处于两种不同的操作模式的视图。
具体实施方式
用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具具有总体用附图标记1表示的驱动装置。驱动装置1可具有驱动器壳体2和用附图标记3表示的驱动器。驱动装置1被形成为马达驱动装置，在这种情况下其可包括马达。驱动装置1还可以被形成为手动驱动装置，例如转矩扳手。驱动装置1产生被传递用于操作的转矩。在图1a、1b所示的实施方式中，驱动器壳体2具有由操作者握持并具有转换装置5的手柄4，所述转换装置5用于在不工作位置和工作位置之间切换驱动装置。
根据本发明的转矩增强工具还具有总体由附图标记6表示的转矩增强器装置。转矩增强器装置6具有转矩增强器壳体7和与驱动装置1相连的齿轮装置。在图1a、1b所示的实施方式中，齿轮装置包括：具有轴的太阳齿轮8；行星齿轮9；以及行星齿轮架10，所述轴形成输入装置。转矩增强器壳体7具有仅在壳体7的纵向部分上延伸的内齿轮11。
根据本发明的转矩增强工具还具有总体由附图标记12表示并形成第一输出装置的驱动构件。驱动构件12具有可被形成为例如正方形驱动器的驱动部13和例如通过互联式花键而与转矩增强器装置驱动连接的后部14。驱动装置1与转矩增强器装置6和驱动构件12的连接提供了从驱动装置到驱动构件的转矩传递。转矩增强器装置6可被构造成对驱动装置1产生的转矩提供任意所需的增强。
转矩增强工具还具有由附图标记15表示并形成第二输出装置的反作用构件。反作用构件15具有用于例如利用花键与反作用在固定物上的构件例如反作用臂相连的装置16。反作用构件15与转矩增强器壳体7不可转动地相连。在图1a、1b所示的实施方式中，反作用构件15与转矩增强器壳体一体形成。
转矩增强器具有两种不同的操作模式。在一种操作模式中，当转矩从驱动装置1通过转矩增强器装置传递到驱动构件12时，驱动构件12提供更低的转矩和更高的旋转速度。这在需要以较高速度在螺纹连接件的另一个部件例如螺栓上旋转螺纹连接件的一部件例如螺母直至螺母定位在垫圈上或定位在所适用的表面上时是有利的。在这种操作模式中，转矩从驱动装置通过转矩增强器壳体7、转矩增强器齿轮、第二输出装置或反作用构件15、以及第一输出装置或驱动构件12被传递，使得转矩增强器壳体7与第一输出装置和第二输出装置一起以与输入装置相同的转矩和速度并在相同的方向上旋转。
在另一种操作模式中，转矩从驱动装置1通过转矩增强器装置传递到驱动构件12，使得转矩增强器壳体7与第二输出装置或反作用构件15一起在一个方向上接收旋转力，而第一输出装置或驱动构件12在相反的方向上以比输入装置更低的速度但更高的转矩接收相等的旋转力。
为了在这两种不同的模式之间转换所述工具，在图1a、1b所示的实施方式中例如设置被形成为销等部件的推压构件17。当螺母定位在垫圈上时，在表示一种操作模式的图1a中向外延伸超出转矩增强器壳体7的推压构件17在图1b所示的轴向上被推动，并且之前与转矩增强器壳体7的内齿轮11接合的行星齿轮架10与所述内齿轮脱离，使得第一输出装置或驱动构件12以及第二输出装置或反作用构件15可在相反方向上旋转。应理解：可采用不同的装置来使转矩增强工具在两种不同的操作模式之间转换。
根据本发明，在转矩增强器中，转矩增强器壳体7和驱动器壳体2相互可操作地连接。特别是，转矩增强器壳体7可相对于驱动器壳体2旋转。为此，如图1a、1b所示，驱动器壳体2的一部分可伸入转矩增强器壳体7并通过轴承18支承在转矩增强器壳体7上，驱动器壳体2的所述一部分可包括额外的转矩增强器装置。通过这一结构，转矩增强器壳体7可相对于驱动器壳体2自由旋转。驱动器壳体2可被形成为用于驱动器的封装件、支承件、构架等等。这样，一旦所需转矩超过给定力也可以通过转换器或自动实现转换。
在图2a-2c表示的本发明的另一实施方式中，第一输出装置被形成为驱动插口21，其具有以多边形内表面与螺母接合的部分22以及具有多边形外部形状的部分23。第二输出装置也被形成为反作用插口，其具有以多边形形状与相邻物体例如垫圈接合的部分24，以及带有被构造成与驱动插口的多边形部分23配合的内多边形开口的部分25。所述驱动插口具有可容纳工具的正方形驱动器27的容纳开口26。工具的花键部分28容纳在与反作用插口不可旋转地相连的向内的花键适配器29内。
驱动插口可相对于反作用插口轴向移动。对于一种操作模式，驱动插口的所述部分23接合在反作用插口的所述部分25内，使得这些插口如图2a所示不可旋转地相互连接，并且驱动装置1的转矩通过转矩增强器以与输入装置相同的速度和转矩传递到驱动插口。在该模式中第一和第二输出装置旋转。
当如图2b所示驱动插口例如轴向移动使得其所述部分23与反作用插口的所述部分25脱离时，驱动插口和反作用插口不再以另一种操作模式非旋转地相互连接，并且它们以比输入装置更低的速度但更高的转矩利用相同的旋转力在相反的方向上旋转。在该模式中第一输出装置或驱动插口旋转，而第二输出装置或反作用插口起反作用。
在该实施方式中，在一种操作模式下，转矩增强器壳体与驱动插口和反作用插口一起与输入装置在相同的方向上并且以相同的速度和转矩旋转，在所述另一种操作模式下，转矩增强器壳体与反作用插口一起在一个方向接收旋转力而驱动插口在相反的方向接收旋转力。
应认识到：在另一种模式中，第一和第二输出装置均可根据应用而在相反的方向中用作为驱动装置或反作用装置。
在图3所示的实施方式中，被拧紧或松开的螺母用附图标记31表示，在其上拧紧或松开螺母的螺栓用附图标记32表示，以及垫圈由附图标记33表示并具有径向外保持部分34和可与螺栓32接合的径向内部35。装置被设置为在两种操作模式下传递转矩。它们例如可被形成为接合在螺母和垫圈的定位开口38内的连接销36。
在一种操作模式中，连接销36非旋转地连接螺母和垫圈使得它们以与输入装置相同的速度和转矩一起旋转。在螺母定位在垫圈上并且转矩提高以后，连接销36分离例如折断，使得螺母以比输入装置更高的转矩和更低的速度旋转同时垫圈提供反作用力。
应理解：如上所述的至少两种模式仅是示例。可向所述一种或另一种模式和/或所述输入装置和/或输出装置添加其他模式。
尽管上述转矩增强工具是一种双速工具，但本发明并不限于双速而可具有多个速度，如图4a、4b中的例子所显示的那样。例如与转矩增强器装置的输入装置可操作地相连的驱动器可被构造成中间驱动器壳体50，而使得所述驱动器包括例如驱动器壳体2和该中间驱动器壳体50。
当在转矩增强器装置中或在其一端处使通常转向相反的两个部件暂时连接时，包含至少一个增强器单元例如一行星齿轮级的中间驱动器壳体50与转矩增强器壳体相连而不相对于其转动，这样，转矩增强器壳体与第一和第二输出装置以从驱动器壳体部分2所输出的速度和转矩一起转动。当转动紧固件所需的转矩超过从驱动器壳体2输出的转矩时，中间驱动器壳体50不可转动地与驱动器壳体2相连而可转动地与转矩增强器壳体相连，转矩增强器壳体7与第一和第二输出装置以从驱动器壳体2输出的更低转速但更高的转矩一起转动。当紧固件的转动摩擦力使得工具从一种模式转换至另一种模式时，施加至所述紧固件上的转矩增大一倍以上，而转速则进一步降低。在附图4a中，中间驱动器壳体50与转矩增强器壳体7不可转动性地相连，而在附图4b中，中间驱动器壳体50与驱动器壳体2不可转动性地相连。
将会认识到，以上所述的每个构件，或者两个或者更多联合起来还可以有效地应用于不同于上述类型的其它类型的结构中。
尽管本发明已经被表示并描述成实施在马达驱动的转矩增强器上，但本发明并不局限于所具体表示的细节，因为在以任何方式不脱离本发明的精神的前提下可以做出各种改变和结构变化。
无需进一步分析，以上完全披露了本发明的要点，在不对从现有技术的角度来说完全构成了本发明一般方面或具体方面的必要特征的特征进行省略的情况下，他人可以运用现有的知识很容易地将本发明用于多种应用。
被要求为新颖的并需要由专利证书保护的内容在附加的权利要求中提出。

Claims (13)

1.一种用于拧紧和松开螺纹连接件的转矩增强工具，所述转矩增强工具包括：驱动装置(1)；至少一个转矩增强器装置(6)，该转矩增强器装置具有转矩增强器壳体部分(7)、输入装置以及与所述驱动装置(1)相连的齿轮装置，所述齿轮装置包括具有轴的太阳齿轮(8)、行星齿轮(9)以及行星齿轮架(10)，所述轴形成所述输入装置，所述转矩增强器壳体部分(7)具有仅在该转矩增强器壳体部分(7)的纵向部分上延伸的内齿轮(11)；推压构件(17)，其向外延伸超出所述转矩增强器壳体部分(7)；第一输出装置(12)；第二输出装置(15)，该第二输出装置(15)与所述转矩增强器壳体部分(7)不可转动地相连，所述驱动装置能够操作地与所述输入装置相连以从所述驱动装置(1)通过所述转矩增强器装置(6)向螺纹连接件传递转矩，使得在转矩增强工具的一种操作模式中，转矩从所述驱动装置(1)通过所述转矩增强器壳体部分(7)、转矩增强器装置(6)的齿轮装置、第二输出装置(15)以及第一输出装置(12)被传递，从而使得所述转矩增强器壳体部分(7)与所述第一输出装置(12)和第二输出装置(15)一起在与所述输入装置相同的方向上并以相同的速度和转矩一起旋转，
如果所述推压构件(17)在轴向上被推动，并且之前与所述转矩增强器壳体部分(7)的内齿轮(11)结合的所述行星齿轮架(10)与所述内齿轮(11)脱离，转矩增强工具的上述操作模式转变为另一种操作模式，在所述另一种操作模式中，转矩从所述驱动装置(1)通过转矩增强器装置(6)传递到第一输出装置(12)，使得所述转矩增强器壳体部分(7)与所述第二输出装置(15)一起在一个方向上接收旋转力，而所述第一输出装置(12)在相反的方向上以比所述输入装置更低的速度但更高的转矩接收相等的旋转力。
2.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述第一输出装置(12)被构造成为用于使螺纹连接件的一个部件旋转的驱动构件，而所述第二输出装置(15)被构造成为用于在螺纹连接件的所述一个部件的旋转过程中起反作用的反作用构件，使得在所述另一种操作模式中所述转矩增强器壳体部分与所述反作用构件一起接收旋转力，而所述驱动构件在相反方向上接收相等的旋转力。
3.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述第一输出装置(12)被构造成为用于使螺纹连接件的一个部件旋转的驱动插口，而所述第二输出装置(15)被构造成为用于在螺纹连接件的所述一个部件旋转的过程中起反作用的反作用插口，使得在所述另一种操作模式中所述转矩增强器壳体部分(7)与所述反作用插口一起接收旋转力，而所述驱动插口在相反方向上接收相等的旋转力。
4.如权利要求1所述的转矩增强工具，还包括至少一个驱动器壳体部分，以及用于使所述转矩增强器壳体部分与所述驱动器壳体部分能够操作地彼此相连的装置，从而使得所述转矩增强器壳体部分与所述驱动器壳体部分能够相对彼此旋转。
5.如权利要求4所述的转矩增强工具，还包括提供至少三个操作速度的中间驱动器壳体部分，所述三个操作速度包括：当所述中间驱动器壳体部分与所述至少一个驱动器壳体部分能够旋转地相连并与所述转矩增强器壳体部分不可旋转地相连时处于所述一种操作模式下的高速低转矩；当所述中间驱动器壳体部分与所述至少一个驱动器壳体部分能够旋转地相连并与所述转矩增强器壳体部分能够旋转地相连时处于所述一种模式下的中速高转矩；以及当转矩增强工具从一种操作模式转换到另一种操作模式时处于所述另一种操作模式下的低速和最高转矩。
6.如权利要求2所述的转矩增强工具，其特征在于，所述增强器壳体部分与所述反作用构件一体形成。
7.如权利要求2所述的转矩增强工具，其特征在于，所述增强器壳体部分通过连接装置与所述反作用构件相连。
8.如权利要求5所述的转矩增强工具，其特征在于，从一种速度到另一种速度的转换是自动的。
9.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述驱动装置被构造成是手动转矩工具。
10.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述驱动装置包括具有马达壳体的马达。
11.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述驱动装置包括马达和提高所述驱动装置输出转矩的至少一个增强器。
12.如权利要求11所述的转矩增强工具，其特征在于，所述至少一个转矩增强器被构造成限制所述驱动装置的输出转矩，从而其反作用力可由操作者吸收。
13.如权利要求1所述的转矩增强工具，其特征在于，所述驱动装置包括马达操作的转矩工具。
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