专利名称：用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手及方法
技术领域：
本发明涉及用于紧固和松开紧固件的流体操作扭矩扳手及方法。
背景技术：
电动扭矩工具需要使用反作用元件。反作用元件通常抵靠在固定 物体例如相邻的螺母上，以阻止工具外壳向后转动，而紧固件例如螺
母则向前转动。对于扭矩为10，000ft.lb的工具的纟氏接力可以达到 30，0001b，其作为侧载荷在一个方向上施加到相邻螺母上，而在相反 方向上施加到被转动螺母上。该巨大的抵接力试图使螺栓弯曲，并增 加螺母的转动摩擦。在常规应用方面，这不成问题，因为螺栓设计成 能接受侧载荷，装置制造商的推荐扭矩通常要考虑侧栽荷。
在特殊应用的紧固期间，当施加于所有紧固件的螺栓载荷在凸缘 或壳体上的分散变化不是太大时，或者当松开被腐蚀的紧固件时，就 会出现问题。被腐蚀紧固件的腐蚀通常出现在螺母与螺栓的接合螺紋 之间。在热应用上，为组件施加的油脂通常变干，并与螺紋粘合在一 起。如果带有较高侧载荷的高扭矩施加于这样的螺母，则螺栓与螺母 之间仅仅有一半的螺紋在一侧接合，接合侧上的螺紋开始咬合。这导 致螺栓螺紋被磨伤，需要更大的扭矩，并因而需要更多的侧载荷拿掉 螺母，这可以完全地毁坏螺栓和螺母螺紋。热应用通常是非常关键的。 由于在热应用、像涡轮和壳体上使用的大部分螺栓或者是不锈钢的，
或者是精密制造的，更换成本非常高。
磨伤不仅仅出现在螺栓和螺母的螺紋之间，而且还出现在螺母的
面与紧固件被引入其中的凸缘的面之间，这是由于侧载荷改变了待转 动的螺母的垂直位置。这又增加了螺母的转动摩擦，使由扭矩产生的 螺栓栽荷无法预料，这可能导致泄漏或接合失效。已经公开了一些设有反作用元件的工具，例如，美国专利号
No.3，361，218, No.4,549,438, No.4，538,484， No.4，607，546， No.4，619，160， No.4，671，142， No.4，706，526， No.4，928，558， No.5，027，932, No.5，016，502， No.5，142，951， No.5，152，200， No.5，301，574， No.5，791，619， No.6，260，443 和No.6，715，381。
发明内容
因此，本发明的目标是提供用于紧固和松开紧固件的流体操作扭 矩扳手和方法，这是用于紧固或松开紧固件的已有扳手和方法的进一 步完善。
遵照这些目标以及下文中显而易见的其他目标，简要来说，本发 明的一个特征在于一种用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手， 其包括具有两个外壳部分的外壳，所述两个外壳部分包括气缸部分 和驱动部分；布置在所述气缸部分中的气缸-活塞装置，所述气缸-活 塞装置沿着第一轴线活动；布置在所述驱动部分中的棘轮机构，所述 棘轮机构连接于所述气缸-活塞装置并由所述气缸-活塞装置驱动，所 述棘轮机构具有可绕垂直于所述第一轴线的第二轴线转动的棘轮；至 少三个连接装置，包括在扳手操作期间接收沿一个方向作用的给定转 动力的第一和第二连接装置、以及在扳手操作期间接收沿另 一个相反 方向作用的给定转动力的第三连接装置，所述沿另一个相反方向作用 的给定转动力等于所述沿所述一个方向作用的给定转动力，这样，所 述转动力中的一个转动待紧固或松开的紧固件，而所述转动力中的另 一个传递给固定物体。
简要来说，本发明的另 一个特征在于一种紧固或松开紧固件的方 法，其包括下列步骤提供具有两个外壳部分的外壳，所述两个外壳 部分包括气缸部分和驱动部分；在所迷气缸部分中布置气缸-活塞装 置，所述气缸-活塞装置沿着第一轴线活动；在所述驱动部分中布置棘 轮机构，并使之连接于所述气缸-活塞装置并由所述气缸-活塞装置驱 动；在所述棘轮机构中提供可绕垂直于所述第一轴线的第二轴线转动
5的棘轮；提供至少三个连接装置，包括第一、第二和第三连接装置； 通过第一和第二连接装置在扳手操作期间接收沿一个方向作用的给定 转动力；和通过所述第三连接装置在扳手操作期间接收沿另一个相反 方向作用的给定转动力，所述沿另一个相反方向作用的给定转动力等 于所述沿所述一个方向作用的给定转动力，这样，所述转动力中的一 个转动待紧固或松开的紧固件，而所述转动力中的另一个传递给固定 物体。
当设计用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手以及依照本发 明执行紧固或松开紧固件的方法时，扳手可以用作占绝大多数的常规 应用中的任何扭矩扳手，因为在第一和第二连接装置中的一个上使用 一个反作用臂是比较简单的。
对于特殊应用，重要的是尽可能少側载荷应用，以减少摩擦散射， 避免磨伤螺栓螺紋和螺母面，以及改善总体扭矩精度。这可以通过使 用两个连接装置而实现，对于扳手外壳上的两个反作用元件来说，尤 其是第一和第二连接装置，包括设置在外壳的气缸部分周围的常见部 位上的第一和第二连接装置中的一个以及设置在例如外壳的驱动部分 上的第一和第二连接装置中的另一个。通过将一个反作用臂放置在第 一和第二连接装置中的每个上，反作用元件可以在第三连接装置轴线 的相对两侧抵靠在两个固定物体上，所述第三连接装置连接扳手与紧 固件，例如待紧固或松开的螺母。
当连接该工具与螺母的第三连接装置的轴线位于中心时，其中一 个反作用臂的 一个抵接区域位于该中心的左侧，另 一个反作用臂的另 一个抵接区域位于该中心的右侧，抵接于中心右边的反作用臂从中心 向后推动其抵接区域，而抵接于中心左侧的反作用臂从中心向前推动 其抵接区域。由于作用和反作用相等但相反，用于抵接于中心右边的 反作用臂的连接装置从中心向前推动外壳的驱动部分，而用于抵接于 中心左边的反作用臂从中心向后推动外壳的驱动部分。因为两个反作 用臂施加了相等的力，施加于扳手的驱动部分的常见侧荷载对外面是 彼此相抵的。应当明白，如果扳手只使用一个反作用臂，常见侧荷栽将起作用。
本发明工具的优点还在于它的普适性。通过两个连接装置(第一
和第二)，不喜欢改变且占所有用户的95%的用户将愿意使用本发明 的工具，因为它允许他们按照惯用的方式作用反作用臂。同时，当这 对他们不奏效时，他们将有可能作用延长部，以彼此互连两个4反手而 消除反作用臂，以及借助于抵消側载荷的两个反作用臂减少常见侧栽荷。
被认为是本发明特征的新颖性特征尤其阐述在附带的权利要求书 中。但是，关于其构造和操作方法以及另外的目标及其优点，结合附 图阅读，从下列具体实施例的描述中将更明白发明本身。
图1是依照本发明用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手的 侧视图；和
图2是用于紧固或松开紧固件的本发明流体操作扭矩扳手的平面图。
具体实施例方式
依照本发明的流体操作扭矩扳手具有外壳，外壳整体标记为参考 数字l。外壳具有两个外壳部分，包括气缸部分2和驱动部分3。
气缸-活塞装置4布置在气缸部分2中，包括标记为参考数字5的 气缸、在气缸中沿轴线A往复运动并标记为参考数字6的活塞和与活 塞6相连的活塞杆7。外壳的驱动部分3收容已知的杠杆式棘轮机构， 该杠杆式棘轮机构整体标记为参考数字8，其包括在外壳的驱动部分3 中可绕垂直于第一轴线A的轴线B转动的棘轮9，这是众所周知的。 棘轮9与驱动元件IO相连，以便与之一起旋转。
依照本发明，流体操作扭矩扳手设置有至少三个连接装置。连接 装置包括标记为参考数字21的第一连接装置、标记为参考数字22的 第二连接装置和标记为参考数字23的第三连接装置。第一连接装置配置成例如多边构造24,所述多边构造24形成在 例如外壳1的气缸部分2上，其配置成例如多个外花键。
第二连接装置形成为例如多边构造25，所述多边构造25形成在 例如外壳1的驱动部分3的突起上，其配置成例如由例如多个外花键 形成的多边构造。
第三连接装置23包括设置在驱动元件11上的多边构造26，所述 多边构造26配置成例如多边外表面，例如正方形外表面。
第一连接装置21、第二连接装置22和第三连接装置23配置成使 得在扳手操作期间，第一连接装置21和第二连接装置22接收沿一个 方向作用的给定转动力，而第三连接装置23接收沿图的图2中箭头所 示的相反方向作用的转动力。
当棘轮9在外壳1的驱动部分3中沿另一个方向转动并驱动驱动 元件10以紧固或松开螺母31时，第一连接装置21将给定转动力传递 给一固定物体，例如相邻螺母32，第二连接装置23在与所述另一个 方向相反的一个方向上将给定转动力传递给另一固定物体，例如相邻 螺母33。
在另一种操作模式中，第一连接装置21和第二连接装置22可以 接收沿一个方向作用的给定转动力以转动紧固件，例如螺母32和33 ， 而在外壳1的驱动部分3中的杠杆式棘轮机构的棘轮9沿与所述一个 方向相反的另一个方向向固定物体(在这种情况下为螺母31)施加另 一转动力，所述另一转动力等于上述沿上述一个方向作用的给定转动 力。
可以看到，第一连接装置21和第二连接装置22沿一个方向作用 的给定转动力可以通过第一连接装置21和第二连接装置22中的一个 传递给固定物体32或33，或者第一连接装置21和第二连接装置22 沿一个方向作用的给定转动力可以通过所述第一连接装置21和第二 连接装置22传递而用于转动紧固件，尤其是螺母32和33。
第一连接装置21和第二连接装置22都可以用来通过第一连接装 置21和第二连接装置22将给定转动力传递给由螺母32和33代表的固定物体，或者可以用来转动螺母32和33。同时，也可以仅使用第 一和第二连接装置21、 22中的一个将给定转动力传递给由螺母32或 33中的一个代表的固定物体中的一个，或者转动螺母32或33中的一 个，这取决于流体操作扭矩扳手的应用。
依照本发明，当第一连接装置21布置在外壳1的气缸部分周围的 常见部位上时，第二连接装置22布置在外壳1的驱动部分3上的驱动 器或驱动元件周围。通过将反作用臂34和35连接到第一连接装置21 和第二连接装置22，以及通过将反作用臂34和35靠着两个固定物体 32和33放置在连接装置23至待紧固或松开的螺母31的轴线的相对 两側上，待紧固或松开的螺母31位于中心，反作用臂35的一个抵接 区域布置在该中心的左侧，另 一个反作用臂34布置在该中心的右侧， 这样，抵接于中心右边的反作用臂34从中心向后推动其抵接区域，而 抵接于中心左侧的反作用臂35从中心向前推动其抵接区域。
由于作用和反作用相等但相反，用于抵接于中心右边的反作用臂 34的连接装置21从中心向前推动外壳的驱动部分，而用于抵接于中 心左边的反作用臂35向后推动所述驱动部分。因为两个反作用臂施加 了相等的力，当使用两个反作用臂34和35时，应用到于扳手的驱动 部分的常见侧荷载是彼此相抵的。当然，正如上面所解释的，扳手可 以仅使用反作用悬臂34或35中的一个。
应当理解，上述元件的每个或者两个或两个以上共同地，也可以 在不同于上述类型的其他类型的构造中找到有用的应用。
虽然本发明的说明和描述具体体现在用于紧固和松开紧固件的流 体操作扭矩扳手及其方法中，但是，其并不局限于所示的细节，因为 可以进行各种各样的改进和结构变化，不管怎样，都没有背离本发明 的精神。
虽然没有进一步分析，上述内容已经充分地披露了本发明的要领， 在不遗漏从现有技术看清楚地构成了本发明的一般或具体方面的基本 特征的那些特征的情况下，运用当前知识，其他人可以很容易地将其 用于各种应用。
9新的并且希望受到专利证书保护的范围在附带的权利要求书中进 行限定。
权利要求
1. 一种用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手，其包括具有两个外壳部分的外壳，所述两个外壳部分包括气缸部分和驱动部分；布置在所述气缸部分中的气缸-活塞装置，所述气缸-活塞装置能沿着第一轴线活动；布置在所述驱动部分中的棘轮机构，所述棘轮机构连接于所述气缸-活塞装置并由所述气缸-活塞装置驱动，所述棘轮机构具有能绕垂直于所述第一轴线的第二轴线转动的棘轮；至少三个连接装置，包括在扳手操作期间接收沿一个方向作用的给定转动力的第一和第二连接装置、以及在扳手操作期间接收沿另一个相反方向作用的给定转动力的第三连接装置，所述沿另一个相反方向作用的给定转动力等于所述沿所述一个方向作用的给定转动力，这样，所述转动力中的一个转动待紧固或松开的紧固件，而所述转动力中的另一个传递至固定物体。
2. 如权利要求1所述的流体操作扭矩扳手，其中，所述连接装置 配置成，使得所述棘轮在所述驱动部分中沿所述另一个方向转动，以 紧固或松开螺母，所述另一个方向与所述第一和第二连接装置向固定 物体传递给定转动力的所述一个方向相反。
3. 如权利要求1所述的流体操作扭矩扳手，其中，所述连接装置 配置成使所述第一和第二连接装置在所述一个方向接收给定转动力， 以转动紧固件，而所述驱动部分中的所述棘轮机构的所述棘轮沿与所述一个方向相反的另一个方向对固定物体施加另一个转动力，所述另 一个转动力等于所述沿所述一个方向作用的给定转动力。
4. 如权利要求1所述的流体操作扭矩扳手，其中，所述连接装置 形成为使得所述第一和第二连接装置沿一个方向的所述给定转动力通 过所述第一和第二连接装置中的一个传递给固定物体。
5. 如权利要求1所述的流体操作扭矩扳手，其中，所述连接装置 配置成使得沿一个方向作用的所述第一和第二连接装置的所述给定转 动力通过所述第一和第二连接装置中的一个传递以转动紧固件。
6. —种紧固或松开紧固件的方法，其包括下列步骤提供具有两个外壳部分的外壳，所述两个外壳部分包括气缸部分和驱动部分；在 所述气缸部分中布置气缸-活塞装置，所述气缸-活塞装置能沿着第一 轴线活动；在所述驱动部分中布置棘轮机构，并使之连接于所述气缸-活塞装置而由所述气缸-活塞装置驱动；在所述棘轮机构中提供能绕垂 直于所述第一轴线的第二轴线转动的棘轮；提供至少三个连接装置， 包括第一、第二和第三连接装置；由第一和第二连接装置在扳手操作 期间接收沿一个方向作用的给定转动力；和由所述第三连接装置在扳 手操作期间接收沿另一个相反方向作用的给定转动力，所述沿另一个 相反方向作用的给定转动力等于所述沿所述一个方向作用的给定转动 力，这样，所述转动力中的一个转动待紧固或松开的紧固件，而所述 转动力中的另一个传递至固定物体。
7. 如权利要求6所述的方法，进一步包括，在所述驱动部分中沿 所述另一个方向转动所述棘轮以紧固或松开螺母，所述另一个方向与 所述第一和第二连接装置向固定物体传递给定转动力的所述一个方向 相反。
8. 如权利要求6所述的方法，进一步包括，通过所述第一和第二 连接装置在所述一个方向接收给定转动力以转动紧固件，同时所述驱 动部分中的所述棘轮机构的所述棘轮沿与所述一个方向相反的另一个 方向对固定物体施加另一个转动力，所述另一个转动力等于所述沿所 述一个方向作用的给定转动力。
9. 如权利要求6所迷的方法，进一步包括，通过所述第一和第二 连接装置中的一个将所述第一和第二连接装置沿一个方向的所述给定 转动力传递给固定物体。
10. 如权利要求6所述的方法，进一步包括，通过所述第一和第 二连接装置中的一个传递沿一个方向作用的所述第一和第二连接装置 的所述给定转动力以转动紧固件。
全文摘要
一种用于紧固或松开紧固件的流体操作扭矩扳手，其具有具有两个外壳部分的外壳，所述两个外壳部分包括气缸部分和驱动部分；布置在气缸部分中的气缸-活塞装置，气缸-活塞装置沿着第一轴线活动；布置在所述驱动部分中的杠杆式棘轮机构，所述棘轮机构连接于气缸-活塞装置并由所述气缸-活塞装置驱动，杠杆式棘轮机构具有可绕垂直于第一轴线的第二轴线转动的棘轮；至少三个连接元件，包括在扳手操作期间接收沿一个方向作用的给定转动力的第一和第二连接元件、以及在扳手操作期间接收沿一相反方向作用的给定转动力的第三连接元件，所述相反方向作用的给定转动力等于所述沿一个方向作用的给定转动力，这样，转动力中的一个转动待紧固或松开的紧固件，而转动力中的另一个传递至固定物体。
文档编号B25B21/00GK101422889SQ20081016937
公开日2009年5月6日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年10月29日
发明者约翰·K·琼克斯 申请人:约翰·K·琼克斯