專利名稱:有一帶超速驅動器的換向閥的氣動工具的制作方法
技術領域:
本發(fā)明大致涉及氣動工具。更具體地說,涉及具有帶增速傳動裝置的回動閥的氣動工具,以便提供可變的力矩和速度。
迄今為止,在如沖擊扳手和脈沖式工具那樣的氣動工具上已使用了各種回動閥。例如,授予Giardino等人并轉讓給芝加哥氣動工具公司的美國專利US5083619,公開了一種用于給沖擊扳手中的轉子回動的柱塞式回動閥。授予Zoerner等人并轉讓給Gardner-Denver公司的美國專利US3714994也公開了旋轉回動閥。此外,如在授予Erickson的美國專利US3586466中,此相關技術還包括一種用于液壓馬達的增速傳動回動機構。所有這些專利均用作本發(fā)明的參考資料。
氣動工具的缺點之一是在同一工具中獲得沿正反兩個方向的可變力矩和可變速度的能力不足。此能力在裝配、拆卸和修理如橋梁一類的大型結構之類的場合中是很重要的。在這些使用場合中長期存在的而且尚未被合理解決的一個問題,就是為拆卸銹蝕的、積有灰塵及油漆的搭接片螺母提供增加的力矩和速度。通常,工人要備有兩套沖擊扳手一種小而輕的沖擊扳手及一大而重的沖擊扳手。小而輕的沖擊扳手用于大部分搭接片螺母,使工人不易疲勞和使操作容易。大沖擊扳手用來拆卸難拆的搭接片螺母。這種大沖擊扳手對于攜帶來說又笨又重,只有在難以拆卸搭接片螺母時才需要它。因此,只是為了拆卸偶爾遇到的難拆搭接片螺母就攜帶配備兩套沖擊扳手,既浪費時間又沒有效率。
以前,具有可變的力矩和速度的液壓馬達已經公開過但是,用在手持工具上的液壓裝置有一些不足。例如,液壓裝置會因摩擦而變熱。另一個不足是液壓介質必須存放在一密封系統(tǒng)中。如液壓系統(tǒng)密封不良,則液壓介質會從液壓系統(tǒng)中流失,使手持工具漏液。
在如美國專利US3586466中公開的液壓系統(tǒng)中,其另一個不足是隨著力矩的增大,速度變低。其原因在于,在轉子與殼體間的一個腔中用不可壓縮的液壓介質擠壓,使轉子以第一速度和力矩轉動。但是,通過擠壓兩個腔時,由于液壓介質是不可壓縮的,而且不會膨脹到充滿區(qū)域,轉子就以增大的轉矩和降低的速度轉動。相反當空氣進入較大區(qū)域時,它就迅速地膨脹充滿該區(qū)域。因此用空氣壓縮兩腔會使力矩加大,轉速提高。一個有用的模擬試驗是用一根針刺破一個充注空氣的氣球時氣球爆裂。其原因是,此氣球中的空氣是被壓縮的,而且快速地運動到與周圍的大氣壓力平衡。相反,當用針刺破充滿水的一個氣球時,氣球不會爆裂,而只是緩緩地泄漏。其原因是氣球中的水是不可壓縮的。
因此,雖然相關技術提供了有回動閥的氣動工具,以及有可變速度和轉矩的液壓馬達,但是并沒有提供一種有可變速度和轉矩,即增速傳動的帶回動閥的氣動工具。這種增速傳動對于解決動力工具業(yè)中長期留下來的、迄今為止沒被合理地解決的那些問題是必須的。
克服上述缺陷是本發(fā)明的一種優(yōu)點。為此,本發(fā)明提供一種氣動工具,它包括一個殼體;一個以可轉動方式安裝于殼體內的轉子;一個以可操縱方式連接于轉子的輸出軸;在殼體與轉子間確定的壓力腔;一個以可操作方式連接于轉子的氣動回動閥,回動閥有向輸出軸提供增大的力矩和提高的速度的增速傳動裝置。此外,本發(fā)明提供了用于氣動工具的一種回動閥,該工具有一殼體;一以可轉動方式安裝于殼體內的轉子;及確定在轉子與殼體之間的壓力腔,此氣動回動閥具有一用于增大力矩和提高速度的增速傳動裝置。
本發(fā)明氣動工具的優(yōu)點之一是在此工具中獲得增大轉矩和提高速度的能力。此能力涉及到如橋梁那樣的大結構的裝配、拆卸或維修中產生的上述問題。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是它沒有上述的液壓機構中所產生的問題。氣動工具不像液壓馬達溫度上升,而且隨著空氣流過工具時的膨脹和冷卻,工具本身還變涼。而且氣動工具并不要求有如本身就有密封問題的液壓機構那樣的密封系統(tǒng)??諝饨浫肟谶M入氣動工具,然后經排出口排入大氣中。氣動工具不泄漏。因此,氣動工具并不需要液壓馬達的那種復雜的密封結構。
此氣動工具的另一優(yōu)點是隨著力矩的增大,速度也被提高。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是回動閥允許沿正、反兩個方向控制馬達方向和增速傳動裝置。
本發(fā)明的特點是能以各種形式提供回動閥。例如,回動閥可以是一種柱塞閥,或者更優(yōu)選地是一旋轉回動閥。而且還可以使用一種柱塞/旋轉組合回動閥。
本發(fā)明的旋轉回動閥可以包括一個可轉動的、至少包括有三個通孔的平板件。可轉動平板件的通孔使空氣流可流經各種路徑方案,這些路徑方案允許有選擇地使壓縮空氣被送至一個或多個排出口。例如,這些通孔可排列成T形或Y形,或可以用一個額外的孔排列在上述兩孔之間(即排列成φ或V字形和平手勢形)。
本發(fā)明的旋轉回動閥的又一特征是,當此閥采用一可轉動平板件形式時,此閥包括一可轉動的定位手把,手把從馬達殼體向外延伸以供操作者來定位。
本發(fā)明的氣動工具包括在殼體和轉子之間確定的提供增速傳動特征的一些壓力腔。這些腔中的每一個有一個第一正向驅動口,用于接受沿正向驅動馬達的壓縮空氣,及一個第二反向驅動口,用于接受沿反向驅動馬達的壓縮空氣。如將要介紹的那樣,本發(fā)明的又一個優(yōu)點是能使一氣動工具有任何數目的環(huán)繞轉子的壓力腔。
從下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行更具體地介紹后,本發(fā)明上述的以及其它的特點、優(yōu)點會變得更加清楚。
以下將結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行介紹,在附圖中相似的附圖標記表示相似的構件,其中
圖1是本發(fā)明一實施例的包括旋轉回動和增速傳動選擇閥的氣動手持工具的立體圖;圖2是包括本發(fā)明第一實施例閥的閥殼體內部的后視圖;圖3是沿圖2中3-3線剖切的閥殼體剖視圖;圖4是沿圖2中4-4線剖切的閥殼體剖視圖;圖5是本發(fā)明第一實施例閥的立體圖;圖6是本發(fā)明第二實施例閥的立體圖;圖7是本發(fā)明第三實施例閥的立體圖;圖8是本發(fā)明第四實施例閥的立體圖;圖9是本發(fā)明一實施例的馬達腔后視圖;圖10是本發(fā)明又一實施例的馬達腔后視圖;圖11是本發(fā)明的馬達內殼正視圖;圖12是本發(fā)明的馬達內殼側視圖;以及圖13是本發(fā)明的馬達內殼后視圖。
本發(fā)明用于如沖擊扳手、上螺母機或脈沖式工具那樣的氣動工具。然而應該指出,本發(fā)明的回動和增速傳動選擇閥也可以用于有各種回動閥結構的各種其它氣動工具例如用于具有平行于輸出軸的軸線的柱塞閥(見US5083619)、具有垂直于輸出軸的軸線的柱塞閥(未示出)及用于柱塞/旋轉回動閥組合(未示出)。此外,本發(fā)明是用介紹方式、結合旋轉回動閥的使用被公開的。但應該指出,本發(fā)明也可用于氣動工具的任何一種回動閥上。
圖1是一氣動手持工具的立體圖,它包括本發(fā)明第一實施例的一旋轉回動和增速傳動選擇閥20。閥20安置于閥殼體12中,而閥殼體12則固定在有一輸出軸60的氣動工具10的后端上。
為了用圖1所示的閥20選擇一驅動方案,操作員將閥的手把22轉到一選定的位置。在所示的特定實施例中,操作員可以在正向、反向、正向增速傳動和反向增速傳動位置之間進行選擇。驅動方案由設在閥手把22上的箭頭來向操作員標明,箭頭指示閥殼體12上的標志。對于此特定實施例閥來說,“F”和“R”分別標示正向和反向位置,FX2和RX2分別標示正、反向增速傳動位置。
為了更清楚理解回動和增速傳動選擇閥的動作,將對氣動馬達的內部運作情況進行介紹。在圖2中,示出了閥殼12的內部后視圖,包括了一本發(fā)明第一實施例的回動和增速傳動選擇閥20。圖3和4是分別沿圖2中的3-3及4-4線剖切的剖視圖,它們示出包含了閥殼體12的氣動工具的剖視圖。
參看圖3和4,氣動工具10有一馬達殼體9及一閥殼體12。馬達殼體9有一個用于以可旋轉方式支承一轉子50的轉子腔51。轉子50又以可操縱方式連接于工具的輸出軸60上。在馬達殼體9的后部連接有一內殼30,用于限制進入馬達殼9的各孔。閥殼體12以密封方式用螺栓(未示出)固定于馬達殼體9的后部,用于如圖4所示經孔14提供加壓空氣。
如通過比較圖9和10來示例性表示的那樣,為驅動轉子50而配置的壓力腔19的數量可以根據不同大小的轉子、較高或較低的速度、較高或較低的轉矩等因素來變化。然而為了簡化起見,本發(fā)明在下面主要介紹一種兩腔殼體。為了構成腔19,如圖9所示,馬達殼9的內周邊設置有交替地沿周向間隔著的凹腔15和圓柱表面部分16。當轉子50被放置于馬達殼體9內時,壓力腔19A、19B就被確定在轉子50與凹腔15之間。此外,轉子50被安裝在圓柱形表面部份16上,以便轉動。
轉子50被經在馬達殼9上制作的1個或多個入口35-38進入的壓縮空氣驅動。經入口35-38進入的壓縮空氣,通過使安裝在轉子50的徑向槽52內的葉片組54運動,使轉子50轉動。應該明白,雖然在圖中只示出了8個葉片54,但亦可采用更多或更少的葉片。通過傳送入槽52的最內部份的壓縮空氣及離心力,葉片被沿徑向向外壓。葉片54的外端始終與馬達殼9的內周邊保持接觸,無論葉片54是置于圓柱形表面部份16內還是在壓力腔19A,19B中時均是這樣。為了使壓縮空氣能通入大氣中,環(huán)繞著轉子腔51設置了多個排放口13。如圖13A所示,排放口延伸入閥殼12中。
再參看馬達,每個壓力腔19A,19B各包括兩個口第一口35,37及第二口36、38。每腔的第一、二口均位于該腔相對的端部。為了將壓縮空氣導進入口35-38,將內殼30如圖11-13所示地設置于轉子腔51的后部。內殼30有一組孔31-34,這些孔允許壓縮空氣從閥殼12通進入口35-38。
內殼30也設置一有滾珠73的軸承72,用以支承轉子50的軸(未示出)。此外,內殼30還如圖12和13所示那樣設置有突緣39,突緣39向后延伸入閥殼體12,用于如下所介紹的那樣,以可旋轉方式引導閥20。
在運作中,在壓縮空氣分別從內殼孔31或/和33導入時,腔19A、19B的第一口或者單獨一個或者組合在一起,沿第一方向(即如圖8所示的順時針方向)驅動轉子。與之相似,當壓縮空氣各自從內殼孔32和/或34導入時,第二口36,38或者單獨一個或者組合著沿第二方向(即沿圖8所示的逆時針方向)驅動轉子。當兩個口接受壓縮空氣時,工具就處于增速傳動狀態(tài)。
根據本發(fā)明,如圖1-7所示,設置一回動和增速傳動選擇閥20,用以確定哪一個內殼腔31-34,以及因此哪一個壓力腔口35-38接受來自閥殼體12的壓縮空氣。如圖5-7所示,用于兩腔馬達的此閥可以采用變化的形式,而不會偏離本發(fā)明的基本精神。
一般說來,閥20包括一可轉動的平板件18,件18包括開孔的升高部份21及一手柄延伸部分29。如圖2-4所示,閥20以可轉動方式安裝在閥殼體12的一閥套腔70中。密封件100將平板件18密封于閥套腔70中,一密封件110將手柄延伸部29密封在在閥殼體12后部上的一手柄孔74中。由于有了用密封件100,110密封的閥套腔70,閥殼體就可通過孔14接受壓縮空氣,以便將空氣經內殼30及閥20直接導入轉子50。為了使操作員可以調整此閥,在閥殼體外表面上的手柄延伸部分29有一個前面提到過的、用于轉動閥的手把22。
為了導引來自閥套腔70的壓縮空氣,閥20以可轉動方式支承在內殼30的圓形突緣39上。在閥20上的每個開口升高部份21均包括一個孔25-27,此孔延伸穿過平板件18及升高部份21。通過轉動閥20,可使孔25-27與內殼孔31-34對準,以便有選擇地將壓縮空氣經孔31-34傳送至選擇入口35-38中。為了能夠只用通過一個口的壓縮空氣來驅動馬達,至少使一個孔27這樣安置定位使閥可以被安置得使此孔與口35-38中的一個對準。此外,為了借助使壓縮空氣經兩個口傳送分配而獲得增速傳動的特點,至少將兩個孔25,26設置在此閥軸線相對兩側處,并且距軸線距離彼此相等。例如,如圖3所示,在反向增速傳動位置上,閥孔25、26是分別與內殼孔32,34對準的,以便將壓縮空氣傳送入第二口36、38中。
如圖5-7所示,升高的開孔區(qū)域21的位置,以及孔25-27,125-127及225-227的位置可以變動。這些孔的位置變動允許改變閥手把22的位置。例如如圖1所示,圖5中的閥20通過將升高的開孔區(qū)域21安置成大致上成Y形,來使此閥處在某一位置上。在圖6中,閥120有四個排成大體上為Y形的孔125-128,使得第四個孔被安置得與在Y形狀的上分叉部分之間的距離相等(即φ或V形和平手勢形布置)。在圖7中,閥220有三個排列成大體為T形的孔。
在閥中的孔的數量,因此也就是能實現的閥位置的數量,是由馬達中腔的數目確定的。在所述兩腔馬達中,如圖5所示的閥20至少可以有四個位置,例如一第一位置,在此位置上,閥孔27與內殼孔31通氣,用以經第一口35使馬達沿正方向驅動;一第二位置,在此位置上,閥孔27與內殼孔34通氣,用以經第二口38使馬達沿反向驅動;一第三位置,在此位置上,閥孔25,26與內殼孔32,34通氣,用于經第二口36、38使馬達沿反向增速傳動方向驅動;一第四位置,在此位置上,閥孔25、26與內殼孔31、33通氣,用于經第一口35、37使馬達沿正向增速傳動方向驅動。
圖8、10示出了本發(fā)明的馬達有兩個以上的腔的情況,每個腔均包括第一、二口。如圖10清楚地表明的那樣,全部第一口及第二口均環(huán)繞轉子腔等間距分布(全部第一口均間隔120°,全部第二口也間隔120°)。
如圖8所示,用于一個三腔馬達的旋轉閥包括三組孔(1)327;(2)325,326及(3)328-330??捉M328-330(彼此相隔120°)等間距分布,從而使得對于正或反方向來說,當閥處于合適的位置上(全增速傳動)時,全部腔均通有壓縮空氣。此外,孔325,326環(huán)繞閥彼此相距120°地安置,從而使得對于正或反方向來說,兩腔均接受壓縮空氣(中等增速傳動),第三孔327被安置得只有一個腔能接受壓縮空氣。
每組孔327;325,326;及328-330被定位安置得不會使之與另外的孔組的運作發(fā)生干涉。換言之,在指定組的孔被選定用來向一、二或三個口提供壓縮空氣時,不在指定組內的孔被定位安置得使它們不向其它口的任何一個提供壓縮空氣。
因此,在這個替代實施例中,閥能夠安置在至少六個位置上一第一位置,它允許流向各壓力腔中的任何一個腔的第一口;一第二位置,它允許流向各壓力腔中的任何一個腔的第二口;一第三位置,它允許流向各壓力腔中任何兩個腔的第一口;一第四位置,它可允許流向各壓力腔中的任何兩個腔的第二口;一第五位置,它允許流向所有壓力腔的第一口;一第六位置,它允許流向所有壓力腔的第二口。
雖然本發(fā)明已結合上述各特定實施例進行了介紹,但很明顯,對于本領域的那些熟練人員來說可以有許多替換、改型和變化。因此上述的本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于介紹而不是一種限制。在不偏離所附權利要求中確定的本發(fā)明基本原則和范圍內,可以做出各種變化。例如,本裝置應該不限于使用空氣,因為別的氣體也可被采用。
權利要求
1.一種氣動工具,它具有一殼體;一以可轉動方式安裝于殼體內的轉子;一以可操縱方式連接于轉子的輸出軸;在殼體與轉子之間確定的各壓力腔;以及一氣動回動閥,它以可操縱方式連接得可控制轉子,此閥具有給輸出軸提供增大的轉矩及增加的速度的增速傳動裝置。
2.如權利要求1所述的氣動工具,其特征在于,它具有以可控制方式連接于氣動回動閥的一輸入口;以及一用于從壓力腔排放空氣的排出口。
3.如權利要求1所述的氣動工具,其特征在于,氣動回動閥是一種旋轉回動閥,此旋轉回動閥可繞一軸線轉動。
4.如權利要求3所述的氣動工具,其特征在于,旋轉回動閥是一平板件,它至少有三個通孔。
5.如權利要求4所述的氣動工具,其特征在于,三個通孔中至少兩孔距該軸線的距離相等并位于軸線的兩側。
6.如權利要求5所述的氣動工具,其特征在于,各孔被布置成大體為T形狀。
7.如權利要求5所述的氣動工具,其特征在于,各孔被排列成大體上呈Y形。
8.如權利要求5所述的氣動工具,其特征在于,所述孔有四個,其中三個孔大體上排列成Y形,第四孔被排列安置于Y形的各上分叉之間、且與各分叉距離相等。
9.如權利要求3所述的氣動工具,其特征在于,旋轉回動閥還有一手把,手把相對于殼體外表面可以用轉動方式定位。
10.如權利要求1所述的氣動工具,其特征在于,該工具由兩個壓力腔組成。
11.一種用于氣動工具的回動閥,此工具有一殼體;一個以可轉動方式安裝于殼體內的轉子;在轉子與殼體之間確定的各壓力腔;該氣動回動閥具有一用于增大轉子的轉矩和速度的增速傳動裝置。
12.如權利要求11所述的氣動工具,其特征在于,回動閥是一平板件,平板件至少有三個通孔。
13.如權利要求12所述的氣動工具,其特征在于,通孔排列成大體上為T形。
14.如權利要求12所述的氣動工具,其特征在于,通孔排列成大體上為Y形。
15.如權利要求12所述的氣動工具,其特征在于,平板件的通孔有四個,其三個大體上排列成Y形,第四個孔排列于Y形上部的分叉之間,并與兩分叉距離相等。
16.一種氣動工具,它包括一殼體,一轉子,而且還有由殼體和轉子確定的至少兩個壓力腔,每個壓力腔有一個接受壓縮空氣的第一口,以沿第一方向驅動轉子及一接受壓縮空氣的第二口以沿第二方向驅動轉子,此氣動工具還具有一個用于有選擇地控制壓縮空氣流入一個或多個第一口或流入一個或多個第二口的閥。
17.如權利要求16所述的氣動工具,其特征在于,當閥被選擇用來控制壓縮空氣流入一個或多個第一口內時,防止空氣流入任何一個第二口;以及當此回動閥被選定用來控制壓縮空氣流入一個或多個第二口時,防止空氣流入任何一個第一口。
18.如權利要求16所述的氣動工具,其特征在于,此工具包括一第一和一第二壓力腔,此回動閥可以置于第一到第四位置中的任一個上在第一位置上,允許壓縮空氣流入第一或第二壓力腔的第一口內;在第二位置上,允許壓縮空氣流入第一或第二壓力腔的第二口內;在第三位置上,允許壓縮空氣流入第一及第二壓力腔的第一口內;在第四位置上,允許壓縮空氣流入第一及第二壓力腔的第二口內。
19.如權利要求16所述的氣動工具,其特征在于,此氣動工具有第一、二、三壓力腔各一個,回動閥可以安置定位在第一到第六位置中的任何一個上在第一位置上,允許壓縮空氣流入壓力腔中的任何一個壓力腔的第一口內,在第二位置上,允許壓縮空氣流入各壓力腔中任何一個壓力腔的第二口內;在第三位置上,允許壓縮空氣流入各壓力腔中的任何兩個壓力腔的第一口內;在第四位置上,允許壓縮空氣流入各壓力腔中的任何兩個壓力腔的第二口內;在第五位置上,允許壓縮空氣流入所有壓力腔的第一口內;在第六位置上,允許壓縮空氣流入所有壓力腔的第二口內。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有回動閥的氣動工具。更具體說,此氣動工具有一殼體,一個以可轉動方式安裝在殼體內的轉子,一個以可操作方式連接于轉子的輸出軸,以及由轉子和殼體所確定的壓力腔。一個具有增速傳動裝置的氣動回動閥以可操作方式連接于轉子。超速驅動器向輸出軸提供增大的轉矩和提高的轉速。回動閥控制壓縮空氣流向此工具的多腔馬達,從而使馬達的轉向可被改變,而且無論轉向如何均可選擇接受壓縮空氣的壓力腔數量。
文檔編號B25B21/02GK1205931SQ9811483
公開日1999年1月27日 申請日期1998年5月7日 優(yōu)先權日1997年5月7日
發(fā)明者D·A·加迪諾 申請人:芝加哥氣動工具公司