冲击扳手的制作方法

专利名称：冲击扳手的制作方法
技术领域：
本发明涉及冲击扳手。
背景技术：
冲击扳手是一种用于安装和卸除螺纹固定件的工具。该工具包括 连接到冲击机构的电机，该冲击机构将电机的扭矩转换成被导引到称 为砧的输出轴的连续强大的转动冲击。

发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种冲击工具，该冲击工具包括 电机和由该电机驱动从而围绕轴线转动的轴、锤以及连接到该锤的砧。 所述轴具有第一螺旋凹槽，且锤具有第二螺旋凹槽。滚珠容纳在第一 和第二螺旋凹槽内，并将锤转动地连接到所述轴，并容许所述锤相对 于该轴的轴向移动。所述冲击工具还包括用于阻止所述锤的轴向移动 的轴向止动件。所述锤能够沿第一行进路径和与第一行进路径不同的 第二行进路径移动。所述轴向止动件容许锤在第一行进路径上的轴向 行进，并阻止锤在第二行进路径上的轴向行进。所述轴向止动件包括 第一和第二止动元件，所述第一和第二止动元件具有阻止所述锤的轴 向移动的第一相对位置和容许所述锤的轴向移动的第二相对位置。
在另一实施例中，本发明提供了操作具有滚珠-凸轮冲击机构类型 的冲击工具的方法。所述方法包括驱动凸轮轴围绕轴线转动，驱动锤 围绕所述轴线与凸轮轴一起转动，并且驱动砧围绕所述轴线与锤一起 转动。所述方法还包括通过克服偏压沿轴线远离砧移动所述锤，以便 将锤从砧分开；和释放锤以与砧重新接合从而向砧传递冲击。该方法 包括容许所述锤沿第一行进路径移动，该第一路径包括围绕所述轴线
转动，并且阻止所述锤沿第二行进路径移动，该第二行进路径基本上 是非转动的。
通过考虑详细描述及附图，本发明的其它方面将显而易见。


图l是根据本发明实施例的冲击工具的透视图。 图2是图1的冲击机构的分解透视图。
图3是图1的冲击机构的另一分解透视图。
图4A是沿线4-4截取的图2的冲击机构的剖视图。
图4B是锤转动情况下图4A的冲击机构的剖视图。
图5是图4的冲击机构在正常操作过程中的侧视图。
图6是当图4的冲击机构跌落在后端部上时的侧视图。
具体实施例方式
在详细解释本发明的任意实施例之前，应当理解的是本发明在其 申请中不限于在下面说明书中所陈述或者在附图中所展示的结构的细 节和构件的布置。本发明可以是其它实施例，或者以不同方式实践或 实施。同样，应当理解的是此处采用的措辞和术语是为了描述目的， 且不应当认定为限定性的。此处"包括"、"包含"和"具有"以及 它们的变形的釆用意在涵盖在其后所列的项目、它们的等同物以及附 加的项目。除非另有指定或限定，术语"固定"、"连接"、"支撑" 和"接合"以及它们的变形被广泛使用，并且涵盖直接和间接地固定、 连接、支撑和接合。此外，"连接"和"接合"不限于物理或机械连 接或接合。
图1显示了根据本发明实施例的冲击工具100。该冲击工具100包括 电机102、由该电机102驱动的冲击机构104、和由冲击机构104驱动用 于转动的输出心轴105。冲击工具100设有前端或者输出端106和后端或 输入端107。冲击工具100可以是冲击扳手。
图2-4B显示了根据本发明实施例的冲击机构104。这种冲击机构 104是公知类型的滚珠-凸轮(ball-and-cam)冲击机构。Jimerson等人的 美国专利2160150中描述了滚珠-凸轮冲击机构，通过参引将其全部公开 内容包含于此。
冲击机构104包括凸轮轴108、轴承IIO、冲击轴承112、锤114和砧 116。凸轮轴108通过电机102驱动用于绕纵向轴线118转动。凸轮轴108 包括用于连接到电机1.02的行星齿轮架120。齿轮销孔122延伸穿过行星 齿轮架120，并容纳用于连接到电机102的销125。凸轮轴108通过冲击 轴承112连接到锤114。锤114包括用于容纳轴承110的环形凹部123。锤 U4可在轴承110上转动，并且又驱动砧116围绕纵向轴线118转动。砧 116与输出心轴105整体成形。
凸轮轴108和锤114每个分别包括一对相对的螺旋凹槽124和126。 锤凹槽126具有面向砧116以方便加工和安装的开口端。由此，凸轮轴 凹槽124由朝前的壁124a和朝后的壁124b局部限定，而锤凹槽126由朝前 的壁126a局部限定且缺少朝后的壁。形成冲击轴承112的一对滚珠130 将凸轮轴108连接到锤114。每个滚珠130都容纳在通过锤凹槽126和对 应的凸轮轴凹槽124形成的轴承环内。
弹簧元件132和垫圈133设置在行星齿轮架120和锤114之间，以将 锤114偏压远离行星齿轮架120。垫圈133和弹簧元件132的端部容纳在 锤环形凹部123内，并邻接轴承IIO。
弹簧定位器134设置在行星齿轮架120和弹簧元件132之间，并包括 用于对齐弹簧元件132的环形法兰135。该弹簧定位器134包括用于容纳 延伸穿过行星凹槽架120的销125和用于将弹簧定位器134与行星齿轮架 120对齐的盲孔136。凸轮轴凹槽124 (参见下文)又形成在与行星齿轮 架120对齐的凸轮轴108内，从而弹簧定位器134与凸轮轴凹槽124对齐。
锤114朝前的一端包括一对用于驱动砧116转动的突缘或凸耳137。 砧116同样包括一对用于与锤突缘137配套的突缘或凸耳138。
为了装配该冲击机构134，弹簧定位器134、弹簧元件132和垫圈133 插到凸轮轴108上。轴承110设置在环形凹部123内，且锤114插到凸轮 轴108上，从而将垫圈133和弹簧元件132的端部容纳在环形凹部123内。 接下来，锤114克服弹簧元件132的力而朝着弹簧定位器134移动。当锤 114朝着弹簧定位器134轴向移动时，在锤凹槽126处凸轮轴108和锤114 之间存在间隙，从而露出凸轮轴凹槽124。这个间隙由锤凹槽126的幵 口端提供，并且比滚珠130的直径稍大。 一个滚珠130插入到每一个凸 轮轴108的凹槽124中，且释放锤114。弹簧元件132的偏压力促使锤114 远离弹簧定位器134。锤凹槽126朝前的壁126a挤压滚珠130向后的部分。 这样相对凸轮轴凹槽124朝后的表面124b挤压滚珠130向前的部分。由 此滚珠130被限定在凸轮轴108和锤114之间，并将锤114连接到凸轮轴 108。凸轮轴凹槽124不需要与锤凹槽126对齐来实现安装；而是随着当 释放时锤114离开凸轮轴108，锤114在滚珠130上轻轻转动，从而将锤 凹槽126与处在中间位置的凸轮轴凹槽124对齐。
冲击机构104还包括用于限制锤114朝着后端107的轴向位移的轴 向止动件。该轴向止动件包括位于弹簧定位器134上朝着锤114的第一 对止动元件140和位于锤114上朝着弹簧定位器134的一对对应的第二 止动元件142。在图示实施例中，止动元件140、 142是轴套。在其它实 施例中(图中未示)，止动元件140、 142可具有不同形状，且可以彼 此不同地成形。
第一止动元件140与螺旋凹槽124以及位于行星齿轮架120上的齿 轮销孔122对齐。第二止动元件142同样与螺旋凹槽126对齐。如图4A所 示，当冲击机构104未使用时(即处于中间位置时)，第一止动元件140 与第二止动元件142围绕轴线118对齐。
操作中，电机102驱动凸轮轴108围绕纵向轴线118转动。在螺母松 开(rundown)期间(即当砧116的转动不明显反向时)，锤114与凸轮 轴108在轴承110上转动。转矩从凸轮轴108通过冲击轴承112被传递到 锤114。锤突缘137与砧凸缘138配套以驱动砧116转动，由此驱动输出 心轴105。
图5显示了当螺母拧紧时(图中未示)的冲击机构104。当螺母拧 紧时，锤114开始比凸轮轴108更缓慢的转动。凸轮轴108相对于锤114 的转动促使滚珠130沿凹槽124、 126滚动，从而锤114克服弹簧元件132 的力而抵达后端107。由此锤114将螺旋凹槽124支撑在滚珠130上远离 砧116。滚珠130同样沿凹槽124、 126移动，并保持限定在朝前的壁126a 和朝后的壁124b之间。由此将锤凸缘137提高到砧凸缘138上方，这允 许锤114相对于砧116不受阻挡的转动半圈。随着锤114转动，锤114在 弹簧元件132的力的作用下向后沿着螺旋凹槽124朝砧116移动。在冲击 时，将锤114及时向前推进以与砧凸缘138接合。
在正常操作期间，锤114沿包括围绕凸轮轴108的螺旋转动的第一 行进路径移动。通过螺旋转动，它意味着第一行进路径围绕凸轮轴108 转动并且沿凸轮轴108轴向移动。轴向止动件不妨碍锤114的轴向移动 同时在第一行进路径上。这是因为当锤114相对于弹簧定位器134转动 时，第二止动元件142不与第一止动元件140对齐或者从该第一止动元 件周向偏离。这种非对齐使得锤114朝着弹簧定位器134移动，而第二 止动元件142不与第一止动元件140相遇。
图6显示冲击工具100跌落或者冲击端部特别是后端107的情况下 的冲击机构104。对凸轮轴108的击打导致锤114克服弹簧元件132的力 朝着弹簧定位器134沿包括轴向移动但不转动的第二行进路径移动。当 锤凹槽126滑过凸轮轴凹槽124时，局部露出凸轮轴凹槽124，且凸轮轴 凹槽124的朝后的壁124b和锤凹槽126的朝前的壁126a之间的间隙接近
滚珠130的直径。当锤114向后滑动露出凸轮轴凹槽124以便插入滚珠 130时，在装配期间这就接近冲击机构104的结构。然而，由于锤114不 转动，第二止动元件142和第一止动元件140保持相互对齐，正如它们 在中间位置相互对齐一样。当锤114接近弹簧定位器134时，第二止动 元件142与第一止动元件140相遇，阻止锤114沿轴向朝后端107的进一 步移动。特别的，防止锤114向后移动足以使滚珠130脱离露出的凸轮 轴凹槽124的距离。
当锤114不转动时(即当锤114处在与凸轮轴134对齐的中间位置 时)，轴向止动件由此阻止锤114朝着后端107的轴向移动。这个特征 防止滚珠130在冲击工具100跌落在或者击打在端部上的情况下脱离凹 槽124、 126。然而，当锤114转动时(即正常操作状态期间)，轴向止 动件不妨碍轴向移动。而且，当所述锤要相对于凸轮轴108转动时，轴 向止动件不阻止锤114的轴向移动，如在组装过程中一样。这个特征使 得缍凹槽126可利用开口端进行机械加工，由此降低了加工难度，并提 供了更简单的装配工艺，同时防止滚珠130在意外或者错误使用冲击工 具时脱离凹槽124、 126。
在图示实施例中，两个第一止动元件140和两个第二止动元件142 彼此相对地设置。在其它实施例中，提供更多或更少的止动元件。止 动元件140、 142的高度可以选定为确定所容许的非转动轴向移动的距 离。在图示实施例中，止动元件140、 142具有相，高度。在其它实施 例(未示出)中，止动元件140的高度与止动元件142的高度不同。
在图示实施例中，第一止动元件140设置在弹簧定位器134上，其 与凸轮轴108隔幵。在其它实施例(未示出)中，弹簧定位器134和第 一止动元件140直接设置在凸轮轴108上。
由此，本发明特别地提供了用于冲击机构的轴向止动件，以防止 锤与凸轮轴分离。本发明的各种特征和优点在下面的权利要求中陈述。
权利要求
1.一种冲击工具，包括电机；轴，所述轴由所述电机驱动以绕轴线转动，所述轴具有第一螺旋凹槽；锤，所述锤具有第二螺旋凹槽；滚珠，所述滚珠容纳在所述第一螺旋凹槽和第二螺旋凹槽中，其中所述滚珠将所述锤转动地连接到所述轴，且容许所述锤相对于所述轴的轴向行进；砧，所述砧连接到所述锤；以及轴向止动件，所述轴向止动件用于阻止所述锤的轴向行进，其中所述锤能够沿第一行进路径和与该第一行进路径不同的第二行进路径移动，其中所述轴向止动件容许所述锤在所述第一行进路径上的轴向行进，并阻止所述锤在所述第二行进路径上的轴向行进。
2. 根据权利要求l所述的冲击工具，其中，所述第一行进路径围 绕所述轴转动，并且所述第二行进路径基本上是非转动的。
3. 根据权利要求l所述的冲击工具，其中，所述轴向止动件包括 第一止动元件和第二止动元件，所述第一止动元件和第二止动元件具 有阻止所述锤的轴向行进的第一相对位置和容许所述锤的轴向行进的 第二相对位置。
4. 根据权利要求3所述的冲击工具，其中，在所述第一相对位置 中，所述第一止动元件和第二止动元件围绕所述轴线彼此对齐，并且 在所述第二相对位置中，所述第一止动元件和第二止动元件围绕所述 轴线相互移开。
5. 根据权利要求l所述的冲击工具，其中，所述第二螺旋凹槽具 有开口端，其中所述轴向止动件阻止所述滚珠脱离所述开口端。
6. 根据权利要求l所述的冲击工具，其中，所述轴向止动件包括连接到所述轴的第一止动元件和连接到所述缍的相配合的第二止动元 件。
7. 根据权利要求6所述的冲击工具，其中，所述第一止动元件和 第二止动元件是轴套。
8. 根据权利要求6所述的冲击工具，还包括围绕所述轴设置的定 位器，其中所述第一止动元件形成在所述定位器上。
9. 根据权利要求6所述的冲击工具，其中，所述第一止动元件与 所述第一螺旋凹槽对齐，并且所述第二止动元件与所述第二螺旋凹槽 对齐。
10. —种用于冲击工具的冲击机构，所述冲击机构包括 轴，所述轴具有第一螺旋凹槽；锤，所述锤具有第二螺旋凹槽；滚珠，所述滚珠容纳在所述第一螺旋凹槽和第二螺旋凹槽中，其 中所述滚珠将所述锤转动地连接到所述轴，并容许所述锤相对于所述 轴的轴向行进；砧，所述砧连接到所述锤；以及轴向止动件，所述轴向止动件用于阻止所述锤的轴向行进，其中 所述锤能够沿第一行进路径和与该第一行进路径不同的第二行进路径 移动，其中所述轴向止动件容许所述锤在所述第一行进路径上的轴向行进，并阻止所述缍在所述第二行进路径上的轴向行进。
11. 根据权利要求IO所述的冲击机构，其中，所述第一行进路径 围绕所述轴转动，并且所述第二行进路径基本上是非转动的。
12. 根据权利要求IO所述的冲击机构，其中，所述轴向止动件包 括第一止动元件和第二止动元件，所述第一止动元件和第二止动元件 具有阻止所述锤的轴向行进的第一相对位置和容许所述锤的轴向行进 的第二相对位置。
13. 根据权利要求12所述的冲击机构，其中，在所述第一相对位 置中，所述第一止动元件和第二止动元件围绕所述轴线彼此对齐，并 且在所述第二相对位置中，所述第一止动元件和第二止动元件围绕所 述轴线相互移开。
14. 根据权利要求IO所述的冲击机构，其中，所述轴向止动件包 括连接到所述轴的第一止动元件和连接到所述锤的相配合的第二止动 元件。
15. 根据权利要求14所述的冲击机构，其中，所述第一止动元件 与所述第一螺旋凹槽对齐，并且所述第二止动元件与所述第二螺旋凹 槽对齐。
16. —种操作具有滚珠-凸轮冲击机构类型的冲击工具的方法，所 述方法包括驱动凸轮轴围绕轴线转动；驱动锤与所述凸轮轴一起围绕所述轴线转动;驱动砧与所述锤一起围绕所述轴线转动；通过使所述锤克服偏压沿所述轴线移动离开所述砧而使所述锤从 所述砧分开，并释放所述锤以与所述砧重新接合，从而向所述砧传递 冲击；容许所述锤沿第一行进路径移动，所述第一行进路径包括围绕所 述轴线的转动；以及阻止所述锤沿第二行进路径移动，所述第二行进路径基本上是非转动的。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括将所述凸轮轴上的第 一止动元件与所述锤上的第二止动元件对齐，以阻止所述锤沿所述第 二行进路径移动。
18. 根据权利要求16所述的方法，其中，阻止所述锤沿所述第二 行进路径移动包括使连接到所述凸轮轴的第一止动元件与连接到所 述锤的第二止动元件接合。
全文摘要
一种冲击机构，包括轴、锤和连接到该锤的砧。该轴具有第一螺旋凹槽，该锤具有第二螺旋凹槽。滚珠容纳在第一和第二螺旋凹槽内，从而将锤转动地连接到轴，并容许锤相对于轴的轴向移动。轴向止动件阻止锤沿第一行进路径的轴向移动，并容许锤沿第二行进路径的轴向移动。该轴向止动件包括第一和第二止动元件，该第一和第二止动元件具有阻止锤的轴向移动的第一相对位置和容许锤的轴向移动的第二相对位置。
文档编号B25B21/02GK101362319SQ200810210259
公开日2009年2月11日 申请日期2008年8月11日 优先权日2007年8月9日
发明者乔舒亚·奥德尔·约翰逊, 沃伦·安德鲁·西斯, 瑞恩·斯科特·阿蒙德 申请人:英格索尔-兰德公司