專利名稱：具有液壓脈沖單元的動力扳手的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種沖擊式動力扳手，該動力扳手包括旋轉馬達和液壓脈沖單元，該液壓脈沖單元間歇地將馬達連接至輸出軸以將重復的扭矩沖擊傳遞至待被緊固的螺紋接頭。
背景技術：
在這種類型的一些動力扳手中，存在有一個問題，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脈沖單元的沖擊頻率。油中太小比例的空氣會在脈沖單元內部引起很大的壓力而導致摩擦損失和過熱，而太大比例的空氣會降低脈沖單元的效率。·
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償膨脹相關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在油容積中留下任何空氣。一種具有這種特征的脈沖發生器記載在US6，110，045 中。但是，仍然有一個問題就是，在扳手操作期間將會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)，這就意味著相應量的空氣滲入到脈沖單元。結果就是隨著時間的推移在脈沖單元內部會有增量的空氣。因此，在油容積中的空氣的比例將連續的增加，在扳手工作一段時間后，在脈沖單元內部增加的空氣含量將導致效率受到影響，并最終導致完全喪失脈沖的產生，即所謂的空轉(spinning)。理論上，可以通過實質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致的油容積內的空氣的比例，從而延長動力扳手的使用時間。結果就是在延長的動力扳手操作時間期間，將保持較低的油容積的彈性，而在延長的使用時間中，脈沖產生效率將保持在較高水平。然而，在一段時間的操作之后，即使是在這樣的擴大了的油室中，仍然會有不希望的較高比例的空氣。而這種擴大的油容積的明顯缺陷在于會增加脈沖單元的外部尺寸和重量，以及由此導致整個動力扳手增加的外部尺寸和重量。而這將是不可接受的。
發明內容
本發明的目的是提供一種改進的動力扳手，該動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，在動力扳手的大體上延長的使用時間中保持的脈沖效率。本發明的另一個目的是提供一種動力扳手，該動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。本發明的其他目的將從下面的說明書和權利要求書中得以呈現。
本發明優選的實施方案在下文中參考附圖來進行描述。在附圖中圖I示出了根據本發明的動力扳手的側視圖。圖2示出了穿過圖I中的動力扳手的脈沖單元的縱向剖面。圖3示出了圖2中的分離器構件的后端視圖，其顯示了油-空氣分離器的一個實施方案。圖4示出了油-空氣分離器的可選的實施方案。圖5示出了油-空氣分離器的另一個實施方案。 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系的圖表。
具體實施例方式在附圖中作為示例示出的動力扳手是氣動活塞型扳手，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管的連接件12和排氣消音器13。用于動力控制的節流閥由觸發按鈕14操縱。在外殼中設置有未示出的馬達和液壓脈沖單元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動構件20,該慣性驅動構件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，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內的脈沖接收部分29且間歇地經由脈沖產生機構30接合至驅動構件20。所述脈沖產生機構30包括幾個活塞元件24和滾動元件25，所述活塞元件24和滾動元件25旋轉地鎖定至輸出軸并通過凸輪輪廓件26在圓筒形元件21徑向向內的方向上順次作用，從而壓縮它們之間在中心高壓室34內的油，由此產生扭矩脈沖。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，在每次脈沖產生后，凸輪主軸35有效地向外返回活塞元件24。由于之前在美國專利US 6，110,045中已經進行了描述，因此脈沖機構本身的操作不再進行任何描述。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具有相對布置的大體上軸向面對的表面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具有中心油進入開口 40和兩個徑向開口 42，所述中心油進入開口 40經由中心通道41與高壓室34連通，該兩個徑向開口 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的外周設置有油排出開口 53，且靠近旋轉軸線A-A設置有空氣排出開口 52。在表面45、46之間形成作為油循環通道的間隙43，經由進入開口 40進入間隙43的油將通過離心作用朝著排出開口 52而被向外驅動。在圖4所顯示的實施方案中，間隙43包括在分離器元件38中形成的一系列的大體呈環形的凹槽48a-e，其中凹槽48a與油進入開口 40連通。所有的凹槽48a_e在其中心部分與位于后端壁22中在旋轉軸線A-A處的空氣收集室50連通。該環形的凹槽48a-e彼此串聯連接，其中下游的凹槽部分48e經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與旋轉軸線A-A距離一定的徑向距離而設置并且與油室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，例如以燒結法形成整個分離器元件38。在脈沖單元操作期間，慣性驅動構件20通過馬達而旋轉，且當扭矩負載施加在輸出軸18上時，將在慣性驅動構件20和輸出軸18之間發生相對旋轉，輥子2 5和活塞元件24將被凸輪輪廓件26向內推進以在高壓室34內產生高壓。由此，輸出軸18中的扭矩脈沖完成。由于不可避免的泄漏，總會有一定量的空氣混入油容積中，如果這個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時間的保持低位以保持脈沖單元的效率。在脈沖發生時室34內的高壓峰值將導致小的間歇油流以通過開口 42、通道41被抽取并達到分離器37的油進入開口 40。由于分離器37與慣性驅動構件20 —起旋轉，因此將有離心作用作用在間隙43內的油上。油將通過第一環形凹槽48a而被向外驅動，這就意味著油流在進入下一個環形凹槽48b之前將向內返回一定距離。參見實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由空氣排出開口 52a_e到達空氣收集室50。由于油和空氣在密度上的實質不同，離心作用將油徑向向外驅動并且將空氣徑向向內驅動，這就意味著空氣將經由空氣排出開口 52a_e被壓入中心空氣收集室50，而油流繼續通過下一個環形凹槽48b并且進一步持續通過接下來的凹槽48c、48d和48e。油流中剩余的空氣將通過排出開口 52a_e從所有的環形凹槽48a_e被從油流壓出并且進入空氣收集室50，從而使得當油經由排放通道51和排出開口 53而離開分離器37時，混入油中的所有空氣將被分離并聚集在收集室50內。通過環48a_e中反復的離心分離，混入油中的所有的空氣將被抽取，基本上無空氣的油被排放回到油室23。為了加強分離作用，環形凹槽48a_e為非對稱的以利用脈沖發生期間在慣性驅動構件21的旋轉方向R上的阻滯力。油的慣性將油更強烈地徑向向外推動同時空氣被向內壓擠以達到空氣排出開口 52a_e。由于整個脈沖單元17從開始就充滿了油，而且空氣收集室50也充滿了油。在一段時間的操作之后，在收集室50內就聚集了空氣，但是由于環形凹槽48a_e非常細微的尺寸，使油而非空氣通過毛細管作用從收集室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施方案中，在分離器元件38上的油循環環形凹槽68a-d的數量為4個，并且被分成兩個區段60和61，其中一個區段60包括兩個環形凹槽68a、68b而另一個區段61包括兩個環形凹槽68c、68d。每個區段都具有油進入開口 64a、64b和具有油排出開口 65a、65b的油排放通道66a、66b,所述油進入開口 64a、64b靠近慣性驅動構件20的旋轉軸線A-A布置，所述油排放通道66a、66b距離旋轉軸線A-A —定徑向距離。如前面的實施方案所描述的，每個凹槽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，油流經由閥主軸35中的開口 41和42以及進入開口 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通過環形凹槽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械磨損。通過圖7示出的圖表，曲線A顯示了當使用根據本發明的空氣分離器時，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，根據曲線B現有技術的脈沖單元則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顯示了利用了根據本發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，根據曲線B現有技術的脈沖單元則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，采用根據本發明的空氣分離器意味著脈沖發生器擴展·的高性能和脈沖工具延長的使用時間。這就意味著脈沖工具具有改進的可利用性以及對于操作者而言的經濟優勢。
權利要求
1.一種動力扳手，包括旋轉馬達、輸出軸(18)和液壓脈沖單元(17)，所述液壓脈沖單元(17)包括慣性驅動構件(20)、油室(23)以及脈沖產生裝置(30)，所述慣性驅動構件(20)連接至所述馬達且能夠圍繞旋轉軸線(A-A)旋轉，所述油室(23)被包圍在所述慣性驅動構件(20)內，所述脈沖產生裝置(30)包含高壓室(34)并被布置為間歇地將動能傳遞至輸出軸(18)，其中所述慣性驅動構件(20)包括圓筒形部件(21)和橫向端壁(22)， 其特征在于，設置分離器(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)內鄰近旋轉軸線(A-A)布置的油進入開口(40 ;64a、64b)， 將所述間隙(43)與高壓室(34)連接的限制流量的油進入通道(41、42)，至少一個油排出開口(53 ;65a、65b)，所述油排出開口(53 ;65a、65b)與所述旋轉軸線(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， 位于所述旋轉軸線(A-A)處的空氣收集室(50)，以及 至少一個空氣排出開口(52)，所述空氣排出開口(52)鄰近所述旋轉軸線(A-A)并將所述間隙(43)與所述空氣收集室(50)連接。
2.根據權利要求1所述的動力扳手，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.根據權利要求1或2所述的動力扳手，其中所述間隙(43)在所述相重合的表面(45、46)的整個范圍上延伸。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的動力扳手，其中在所述間隙(43)中設置有濾油元件(70)。
5.根據權利要求1或2所述的動力扳手，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)任意一個上的一個或多個大體環形的凹槽(48a-e ;68a_d)，所述凹槽(48a-e ;68a_d)將所述油進入開口(40)與所述至少一個油排出開口(63)和所述至少一個空氣排出開口(52)連接。
6.根據權利要求5所述的動力扳手，其中所述大體環形的凹槽(68a-d)被分成兩個或多個區段(60、61)，每個區段包括油進入開口(64a、64b)、油排出開口(65a、65b)和至少一個空氣排出開口(62a-d)。
全文摘要
一種具有旋轉馬達和液壓脈沖單元(17)的動力扳手，其中脈沖單元(17)包括慣性驅動單元(20)和輸出主軸(29)，所述慣性驅動單元(20)連接至馬達且包括具有脈沖產生機構(30)的油室(23)，所述輸出主軸(29)延伸到油室(23)內以接收扭矩脈沖。慣性驅動構件(20)包括限定了油室(23)的圓筒形構件(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)一起旋轉并具有大體軸向面對的表面(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或多個油進入開口(40；64a、64b)之間循環，通過一個或多個空氣排出開口(52a-e；62a-d)，到達一個或多個油排出開口(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。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)上的若干環形凹槽(48a-e；68a-d)形成且包括一個或多個區段(60、61)。
文檔編號B01D19/00GK102905851SQ201180023454
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年5月12日
發明者P·T·瑟德隆德 申請人:阿特拉斯·科普柯工業技術公司