專利名稱：具有液壓脈沖單元的動(dòng)力扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沖擊式動(dòng)力扳手，該動(dòng)力扳手包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和液壓脈沖單元，該液壓脈沖單元間歇地將馬達(dá)連接至輸出軸以將重復(fù)的扭矩沖擊傳遞至待被緊固的螺紋接頭。
背景技術(shù)：
在這種類型的一些動(dòng)力扳手中，存在有一個(gè)問題，即為脈沖單元填充精確的合適含量的油從而在脈沖單元留下足夠多的空氣來吸收在扳手操作期間與油的膨脹相關(guān)的熱量。然而，在油容積中留下一定量空氣的主要原因是，使得油容積在某種程度上可彈性地壓縮從而增強(qiáng)脈沖單元的沖擊頻率。油中太小比例的空氣會(huì)在脈沖單元內(nèi)部引起很大的壓力而導(dǎo)致摩擦損失和過熱，而太大比例的空氣會(huì)降低脈沖單元的效率?！?br> 在一些其他的脈沖單元中，油填充問題是通過使用彈性元件或蓄能器以補(bǔ)償膨脹相關(guān)的熱量并獲得油容積的一定彈性而得以解決，這就意味著在那些情況下，脈沖單元可以被完全填滿而不會(huì)在油容積中留下任何空氣。一種具有這種特征的脈沖發(fā)生器記載在US6，110，045 中。但是，仍然有一個(gè)問題就是，在扳手操作期間將會(huì)有一定的油不可避免地從脈沖單元中泄漏(雖然最初這種泄漏很小)，這就意味著相應(yīng)量的空氣滲入到脈沖單元。結(jié)果就是隨著時(shí)間的推移在脈沖單元內(nèi)部會(huì)有增量的空氣。因此，在油容積中的空氣的比例將連續(xù)的增加，在扳手工作一段時(shí)間后，在脈沖單元內(nèi)部增加的空氣含量將導(dǎo)致效率受到影響，并最終導(dǎo)致完全喪失脈沖的產(chǎn)生，即所謂的空轉(zhuǎn)(spinning)。理論上，可以通過實(shí)質(zhì)地增加脈沖單元的整體油容納容積的尺寸來降低由泄漏導(dǎo)致的油容積內(nèi)的空氣的比例，從而延長(zhǎng)動(dòng)力扳手的使用時(shí)間。結(jié)果就是在延長(zhǎng)的動(dòng)力扳手操作時(shí)間期間，將保持較低的油容積的彈性，而在延長(zhǎng)的使用時(shí)間中，脈沖產(chǎn)生效率將保持在較高水平。然而，在一段時(shí)間的操作之后，即使是在這樣的擴(kuò)大了的油室中，仍然會(huì)有不希望的較高比例的空氣。而這種擴(kuò)大的油容積的明顯缺陷在于會(huì)增加脈沖單元的外部尺寸和重量，以及由此導(dǎo)致整個(gè)動(dòng)力扳手增加的外部尺寸和重量。而這將是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的動(dòng)力扳手，該動(dòng)力扳手包括具有分離器的液壓脈沖單元，該分離器用于從油中抽取空氣，從而在保持脈沖單元較小尺寸的情況下，在動(dòng)力扳手的大體上延長(zhǎng)的使用時(shí)間中保持的脈沖效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種動(dòng)力扳手，該動(dòng)力扳手包括具有分離器和分離空氣收集室的液壓脈沖單元，該分離器用于通過離心作用從油中抽取空氣，而該分離空氣收集室用于聚集被分離的空氣。本發(fā)明的其他目的將從下面的說明書和權(quán)利要求書中得以呈現(xiàn)。


本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案在下文中參考附圖來進(jìn)行描述。在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力扳手的側(cè)視圖。圖2示出了穿過圖I中的動(dòng)力扳手的脈沖單元的縱向剖面。圖3示出了圖2中的分離器構(gòu)件的后端視圖，其顯示了油-空氣分離器的一個(gè)實(shí)施方案。圖4示出了油-空氣分離器的可選的實(shí)施方案。圖5示出了油-空氣分離器的另一個(gè)實(shí)施方案。 圖6示出了具有濾油器的油-空氣分離器的一部分的放大的剖視圖。圖7示出了顯示脈沖單元的脈沖頻率與油泄漏量之間關(guān)系的圖表。圖8示出了顯示脈沖單元的扭矩輸出與油泄漏量之間關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式在附圖中作為示例示出的動(dòng)力扳手是氣動(dòng)活塞型扳手，其包括具有把手11的外殼10。在該把手11的下端帶有用于壓力空氣導(dǎo)管的連接件12和排氣消音器13。用于動(dòng)力控制的節(jié)流閥由觸發(fā)按鈕14操縱。在外殼中設(shè)置有未示出的馬達(dá)和液壓脈沖單元17，該液壓脈沖單元17具有方形端部的輸出軸18。如圖2所示,脈沖單元包括慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20,該慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20包括具有后端壁22的圓筒形元件21且包圍油室23。后端壁22形成有連接部分24以永久連接至馬達(dá)，并且后端壁22通過螺紋連接件25固定至圓筒形元件21。輸出軸18具有延伸到油室23內(nèi)的脈沖接收部分29且間歇地經(jīng)由脈沖產(chǎn)生機(jī)構(gòu)30接合至驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20。所述脈沖產(chǎn)生機(jī)構(gòu)30包括幾個(gè)活塞元件24和滾動(dòng)元件25，所述活塞元件24和滾動(dòng)元件25旋轉(zhuǎn)地鎖定至輸出軸并通過凸輪輪廓件26在圓筒形元件21徑向向內(nèi)的方向上順次作用，從而壓縮它們之間在中心高壓室34內(nèi)的油，由此產(chǎn)生扭矩脈沖。凸輪主軸35被固定至后端壁22且同軸地延伸到高壓室34內(nèi)，在每次脈沖產(chǎn)生后，凸輪主軸35有效地向外返回活塞元件24。由于之前在美國(guó)專利US 6，110,045中已經(jīng)進(jìn)行了描述，因此脈沖機(jī)構(gòu)本身的操作不再進(jìn)行任何描述。后端壁22還包括空氣分離器37和分離器元件38，該空氣分離器37包括大體上軸向面對(duì)的表面46，該分離器元件38剛性地夾緊在端壁22和圓筒形元件21之間。分離器兀件38具有相對(duì)布置的大體上軸向面對(duì)的表面45,該表面45與端壁22上的表面46相重合。表面45、46均稍微具有一些圓錐形狀，分離器元件38具有中心油進(jìn)入開口 40和兩個(gè)徑向開口 42，所述中心油進(jìn)入開口 40經(jīng)由中心通道41與高壓室34連通，該兩個(gè)徑向開口 42位于凸輪主軸35中。開口 42具有非常小的流通面積并被適配成防止高壓峰值到達(dá)分離器37而僅讓很少的油流過。鄰近分離器元件38的外周設(shè)置有油排出開口 53，且靠近旋轉(zhuǎn)軸線A-A設(shè)置有空氣排出開口 52。在表面45、46之間形成作為油循環(huán)通道的間隙43，經(jīng)由進(jìn)入開口 40進(jìn)入間隙43的油將通過離心作用朝著排出開口 52而被向外驅(qū)動(dòng)。在圖4所顯示的實(shí)施方案中，間隙43包括在分離器元件38中形成的一系列的大體呈環(huán)形的凹槽48a-e，其中凹槽48a與油進(jìn)入開口 40連通。所有的凹槽48a_e在其中心部分與位于后端壁22中在旋轉(zhuǎn)軸線A-A處的空氣收集室50連通。該環(huán)形的凹槽48a-e彼此串聯(lián)連接，其中下游的凹槽部分48e經(jīng)由大體上徑向的油排放通道51與油排出開口 53連通。油排出開口 53與旋轉(zhuǎn)軸線A-A距離一定的徑向距離而設(shè)置并且與油室23連通。分離器元件38的表面45上的、形成間隙43的凹槽48a_e以各種合適的方式來制造，例如以燒結(jié)法形成整個(gè)分離器元件38。在脈沖單元操作期間，慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20通過馬達(dá)而旋轉(zhuǎn)，且當(dāng)扭矩負(fù)載施加在輸出軸18上時(shí)，將在慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20和輸出軸18之間發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，輥?zhàn)? 5和活塞元件24將被凸輪輪廓件26向內(nèi)推進(jìn)以在高壓室34內(nèi)產(chǎn)生高壓。由此，輸出軸18中的扭矩脈沖完成。由于不可避免的泄漏，總會(huì)有一定量的空氣混入油容積中，如果這個(gè)量變得太大則脈沖單元的效率將下降。分離器37將確保空氣含量盡可能長(zhǎng)時(shí)間的保持低位以保持脈沖單元的效率。在脈沖發(fā)生時(shí)室34內(nèi)的高壓峰值將導(dǎo)致小的間歇油流以通過開口 42、通道41被抽取并達(dá)到分離器37的油進(jìn)入開口 40。由于分離器37與慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20 —起旋轉(zhuǎn)，因此將有離心作用作用在間隙43內(nèi)的油上。油將通過第一環(huán)形凹槽48a而被向外驅(qū)動(dòng)，這就意味著油流在進(jìn)入下一個(gè)環(huán)形凹槽48b之前將向內(nèi)返回一定距離。參見實(shí)心的箭頭所顯示的油流和空心的箭頭所顯示的空氣逸出流經(jīng)由空氣排出開口 52a_e到達(dá)空氣收集室50。由于油和空氣在密度上的實(shí)質(zhì)不同，離心作用將油徑向向外驅(qū)動(dòng)并且將空氣徑向向內(nèi)驅(qū)動(dòng)，這就意味著空氣將經(jīng)由空氣排出開口 52a_e被壓入中心空氣收集室50，而油流繼續(xù)通過下一個(gè)環(huán)形凹槽48b并且進(jìn)一步持續(xù)通過接下來的凹槽48c、48d和48e。油流中剩余的空氣將通過排出開口 52a_e從所有的環(huán)形凹槽48a_e被從油流壓出并且進(jìn)入空氣收集室50，從而使得當(dāng)油經(jīng)由排放通道51和排出開口 53而離開分離器37時(shí)，混入油中的所有空氣將被分離并聚集在收集室50內(nèi)。通過環(huán)48a_e中反復(fù)的離心分離，混入油中的所有的空氣將被抽取，基本上無(wú)空氣的油被排放回到油室23。為了加強(qiáng)分離作用，環(huán)形凹槽48a_e為非對(duì)稱的以利用脈沖發(fā)生期間在慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件21的旋轉(zhuǎn)方向R上的阻滯力。油的慣性將油更強(qiáng)烈地徑向向外推動(dòng)同時(shí)空氣被向內(nèi)壓擠以達(dá)到空氣排出開口 52a_e。由于整個(gè)脈沖單元17從開始就充滿了油，而且空氣收集室50也充滿了油。在一段時(shí)間的操作之后，在收集室50內(nèi)就聚集了空氣，但是由于環(huán)形凹槽48a_e非常細(xì)微的尺寸，使油而非空氣通過毛細(xì)管作用從收集室50汲回而返回油室23。這就意味著空氣聚集在收集室50內(nèi)而油卻離開了。可選地，可以布置毛氈材料的油繩來通過毛細(xì)管作用從收集室50吸取油。在圖5所顯示的空氣分離器的實(shí)施方案中，在分離器元件38上的油循環(huán)環(huán)形凹槽68a-d的數(shù)量為4個(gè)，并且被分成兩個(gè)區(qū)段60和61，其中一個(gè)區(qū)段60包括兩個(gè)環(huán)形凹槽68a、68b而另一個(gè)區(qū)段61包括兩個(gè)環(huán)形凹槽68c、68d。每個(gè)區(qū)段都具有油進(jìn)入開口 64a、64b和具有油排出開口 65a、65b的油排放通道66a、66b,所述油進(jìn)入開口 64a、64b靠近慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的旋轉(zhuǎn)軸線A-A布置，所述油排放通道66a、66b距離旋轉(zhuǎn)軸線A-A —定徑向距離。如前面的實(shí)施方案所描述的，每個(gè)凹槽68a-d具有開口到空氣收集室50的中心空氣排出開口 62a-d。
在操作期間，油流經(jīng)由閥主軸35中的開口 41和42以及進(jìn)入開口 64從高壓室34被擠出到分離器37。含有一定量混入空氣的油循環(huán)通過環(huán)形凹槽68a-d，其中空氣通過排出開口 62a-d被壓擠出去而油通過排出開口 65a、65b離開分離器37。在圖6中顯示了插入到表面45、46之間的間隙43的環(huán)狀過濾元件70，其也用于從油中分離金屬或其它不需要的微粒，從而避免脈沖單元部件的其它的不必要的機(jī)械磨損。通過圖7示出的圖表，曲線A顯示了當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的空氣分離器時(shí)，脈沖頻率f是如何在增加的油泄漏含量L的情況下保持在較低水平的，比較而言，根據(jù)曲線B現(xiàn)有技術(shù)的脈沖單元?jiǎng)t在增加的油泄漏含量L的情況下具有更快增加的脈沖頻率f。通過圖8示出的圖表，曲線A顯示了利用了根據(jù)本發(fā)明的空氣分離器的脈沖單元的扭矩輸出M是如何在增加的油泄漏含量L的情況下保持在較高水平的，相比較而言，根據(jù)曲線B現(xiàn)有技術(shù)的脈沖單元?jiǎng)t在增加的油泄漏含量L的情況下具有更快減小的輸出扭矩M。如圖7和8所顯示的圖表，采用根據(jù)本發(fā)明的空氣分離器意味著脈沖發(fā)生器擴(kuò)展·的高性能和脈沖工具延長(zhǎng)的使用時(shí)間。這就意味著脈沖工具具有改進(jìn)的可利用性以及對(duì)于操作者而言的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力扳手，包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、輸出軸(18)和液壓脈沖單元(17)，所述液壓脈沖單元(17)包括慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(20)、油室(23)以及脈沖產(chǎn)生裝置(30)，所述慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(20)連接至所述馬達(dá)且能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)旋轉(zhuǎn)，所述油室(23)被包圍在所述慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(20)內(nèi)，所述脈沖產(chǎn)生裝置(30)包含高壓室(34)并被布置為間歇地將動(dòng)能傳遞至輸出軸(18)，其中所述慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(20)包括圓筒形部件(21)和橫向端壁(22)， 其特征在于，設(shè)置分離器(37)以通過離心作用從油中抽取空氣，所述分離器(37)包括 在所述橫向端壁(22)上大體軸向面對(duì)的表面(46), 圓盤形狀的分離器元件(38 )，所述分離器元件(38 )與橫向端壁(22 ) 一起旋轉(zhuǎn)并且形成有與所述橫向端壁(22 )上的表面(46 )相重合的大體軸向面對(duì)的表面(45 )， 形成在所述相重合的表面(45、46)之間的間隙(43)， 在所述分離器元件(38)內(nèi)鄰近旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)布置的油進(jìn)入開口(40 ;64a、64b)， 將所述間隙(43)與高壓室(34)連接的限制流量的油進(jìn)入通道(41、42)，至少一個(gè)油排出開口(53 ;65a、65b)，所述油排出開口(53 ;65a、65b)與所述旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)相距一定的徑向距離并被布置成將油從所述間隙排到所述油室， 位于所述旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)處的空氣收集室(50)，以及 至少一個(gè)空氣排出開口(52)，所述空氣排出開口(52)鄰近所述旋轉(zhuǎn)軸線(A-A)并將所述間隙(43)與所述空氣收集室(50)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力扳手，其中所述空氣收集室(50)通過所述端壁(22)中的腔室而形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)力扳手，其中所述間隙(43)在所述相重合的表面(45、46)的整個(gè)范圍上延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力扳手，其中在所述間隙(43)中設(shè)置有濾油元件(70)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)力扳手，其中所述間隙(43)包括形成在所述分離器元件(38)或所述端壁(22)任意一個(gè)上的一個(gè)或多個(gè)大體環(huán)形的凹槽(48a-e ;68a_d)，所述凹槽(48a-e ;68a_d)將所述油進(jìn)入開口(40)與所述至少一個(gè)油排出開口(63)和所述至少一個(gè)空氣排出開口(52)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)力扳手，其中所述大體環(huán)形的凹槽(68a-d)被分成兩個(gè)或多個(gè)區(qū)段(60、61)，每個(gè)區(qū)段包括油進(jìn)入開口(64a、64b)、油排出開口(65a、65b)和至少一個(gè)空氣排出開口(62a-d)。
全文摘要
一種具有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和液壓脈沖單元(17)的動(dòng)力扳手，其中脈沖單元(17)包括慣性驅(qū)動(dòng)單元(20)和輸出主軸(29)，所述慣性驅(qū)動(dòng)單元(20)連接至馬達(dá)且包括具有脈沖產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(30)的油室(23)，所述輸出主軸(29)延伸到油室(23)內(nèi)以接收扭矩脈沖。慣性驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(20)包括限定了油室(23)的圓筒形構(gòu)件(21)、后端壁(22)和空氣分離器元件(38)，該空氣分離器元件(38)與后端壁(22)一起旋轉(zhuǎn)并具有大體軸向面對(duì)的表面(45)，該表面(45)與后端壁(22)上的相重合的表面(46)一起形成間隙(43)形式的油通道，通過該間隙(43)混合有空氣的油在一個(gè)或多個(gè)油進(jìn)入開口(40；64a、64b)之間循環(huán)，通過一個(gè)或多個(gè)空氣排出開口(52a-e；62a-d)，到達(dá)一個(gè)或多個(gè)油排出開口(53；65a、65b)，由此空氣通過離心作用從油中被抽取并且經(jīng)由空氣排出開口(52a-e；62a-d)離開間隙(43)而被聚集在位于中心的空氣收集室(50)內(nèi)。該間隙(43)甚至可以由相重合的表面(45、46)形成并具有覆蓋整個(gè)表面(45、46)的范圍，或者該間隙(43)由形成在分離器元件(38)上的若干環(huán)形凹槽(48a-e；68a-d)形成且包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)段(60、61)。
文檔編號(hào)B01D19/00GK102905851SQ201180023454
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者P·T·瑟德隆德 申請(qǐng)人:阿特拉斯·科普柯工業(yè)技術(shù)公司