具有动态调节式驱动部件的冲击扳手及其方法技术

本发明专利技术提供了具有一种冲击扳手的系统和方法，该冲击扳手具有动态调节式驱动部件，比如锤砧/套筒组合，并且本发明专利技术涉及考虑惯性位移以及联接部件之间的刚度并关于与部件零件之间的间隙空隙相关的冲击时机而动态地调节驱动部件的相关方法。

Impact wrench with dynamic adjustable driving parts and its method

The present invention provides a system and method for an impact wrench, which has a dynamic adjustable driving component, such as a hammer anvil/sleeve combination, and relates to a method for dynamically adjusting the driving component, taking into account inertial displacement and stiffness between the connecting components and the impact timing related to the gap between the components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有动态调节式驱动部件的冲击扳手及其方法相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月5日提交的且题为“ROTARYIMPACTDEVICE(旋转冲击设备)”的美国专利申请No.13/080,030的优先权的权益，并且是该美国专利申请的部分继续申请。本申请还要求2014年1月31日提交的且题为“POWERSOCKETFORANIMPACTTOOL(用于冲击工具的动力套筒)”的美国专利申请No.14/169,945的优先权的权益，并且是该美国专利申请的部分继续申请。此外，本申请要求2014年1月31日提交的且题为“ONE-PIECEPOWERSOCKETFORANIMPACTTOOL”(“用于冲击工具的一体式动力套筒”)的美国专利申请No.14/169,999的优先权的权益，并且是该美国专利申请的部分继续申请。
以下总体上涉及一种改进的冲击扳手，并且更总体上涉及一种具有动态调节式(tuned)驱动部件(比如锤砧套筒组合)的改进的冲击扳手，以及优化其特征功能的相应方法。
技术介绍
冲击工具(比如冲击扳手)在本领域中是公知的。冲击扳手是一种输出轴或锤砧被旋转质量体或锤部撞击的扳手。输出轴通常联接至紧固件接合元件(比如套筒)，紧固件接合元件构造成与待紧固或松开的紧固件(例如，螺栓、螺钉、螺母等)连接，并且锤部在锤砧上的每次撞击都向紧固件施加扭矩。因为与恒定负载(比如钻头)相比冲击扳手的冲击负载的性质，冲击扳手可以向紧固件输送比恒定驱动紧固件驱动器更高的扭矩。通常，套筒与冲击扳手的锤砧的多边形配合部分(通常是方形部分)接合，并且套筒继而联接至紧固件的多边形部分(通常具有匹配的六角几何形状)。套筒通常具有用于接收紧固件的多边形部分的多边形凹部，因此形成选择性固定的机械连接。套筒与紧固件的这种连接或接合通常提供了一些松动，该松动允许由于部件之间的公差间隙或空隙而易于部件重复和预期地接合和脱离接合，其中空隙可能因为制造变化而在尺寸上可能不同，并且影响通常与从套筒到紧固件的能量传送相关的时机和/或弹簧效应。另外，在普通方形套筒与锤砧配合连接之间通常也存在弹簧效应。因此，希望增加由套筒施加的扭矩的大小以克服弹簧效应，最大化能量传送，提高净效果，并改善冲击扳手的性能。
技术实现思路
本专利技术的一方面包括一种冲击扳手，包括：壳体，其被构造成容纳马达；锤部，其被构造成由马达驱动；锤砧，其被构造成在锤部被驱动时周期性地接合锤部；以及套筒，其具有被构造成可移除地联接至锤砧的相应接口的接口，其中套筒进一步被构造成接合紧固件；并且其中锤砧和套筒被调节和构造，使得当它们(包括两者之间的接口)可移除地联接在一起时，它们的组合刚度被优化成在冲击扳手所用于的紧固件的刚度的1.15倍和1.45倍之间。本公开的另一方面包括一种冲击扳手，包括：壳体，其被构造成容纳马达和由马达驱动的锤部；锤砧，其被构造成在锤部被驱动时周期性地接合锤部；以及套筒，其可移除地联接至锤砧，其中套筒进一步被构造成与紧固件接合；并且其中锤砧和套筒被调节和构造，使得当它们可移除地联接在一起时它们的组合惯性等于锤部的惯性，从而当套筒在拧紧期间在紧固件上施加峰值力时有利于使锤部速度为零。本公开的又一方面包括一种冲击扳手，包括：壳体；壳体内的马达；由马达驱动的锤部；被构造成与锤部接合的锤砧；以及可移除地联接至锤砧的套筒，其中套筒进一步被构造成与紧固件接合；并且其中锤砧和套筒被动态地调节和构造，使得组合的套筒和锤砧部件的惯性与锤部的惯性之比同锤砧/套筒组合刚度与六角件刚度之比具有特定关系，从而以最小总重量实现最大输出。本公开的再一方面包括一种动态地调节冲击扳手的驱动部件的方法，该方法包括：调整锤砧与套筒之间的接口，使得锤砧和套筒联接在一起时的组合刚度处于在其上使用冲击扳手的六角紧固件的刚度的4/3的范围内。本公开的进一步方面包括一种动态地调节冲击扳手的驱动部件的方法，该方法包括：调整锤砧和套筒的重量分布，使得当它们可移除地联接在一起时，它们的组合惯性等于冲击扳手的锤部的惯性，从而当套筒在拧紧期间在紧固件上施加峰值力时有利于使锤部速度为零。本公开的另外一方面包括一种动态地调节冲击扳手的驱动部件的方法，该方法包括：将冲击扳手的驱动部件等同于双振荡器模型中的弹簧和质量体，使得六角紧固件等同于第一弹簧力，套筒等同于第一惯性质量体，锤砧等同于第二弹簧力，并且锤部等同于第二惯性质量体；以及调节锤砧和套筒，使得组合的套筒和锤砧部件的惯性与锤部的惯性之比同锤砧/套筒组合刚度与六角件刚度之比具有特定关系，从而以最小总重量实现最大输出。从以下结合附图对具体实施例进行的更详细描述，本公开的前述和其它的特征、优点和构造将变得更显而易见和完全理解。附图说明将参考以下附图详细描述一些实施例，其中相同的附图标记表示相同的构件：图1是普通冲击扳手和标准套筒的一个实施例的侧视图；图2是图1的普通冲击扳手的立体图；图3是图1和图2的普通冲击扳手和标准套筒的部分剖视图；图4A是标准的球与凸轮锤砧机构的实施例的前立体图，该机构通常与普通冲击扳手和标准套筒一起使用；图4B是图4A的标准的球与凸轮锤砧机构的实施例的后立体图；图5是标准摆动配重件或Maurer(毛雷尔)机构的实施例的前立体图，该机构通常与普通冲击扳手和标准套筒一起使用；图6是具有普通的球与凸轮机构的普通冲击扳手的驱动系统的分解立体图，其中各驱动部件与相应的双振荡器模型相关并分别等同于相应的双振荡器模型；图7是具有标准摆动配重件或Maurer机构的普通冲击扳手的驱动系统的分解立体图，其中各驱动部件与相应的双振荡器模型相关并分别等同于相应的双振荡器模型；图8是具有标准摇滚机构的普通冲击扳手的驱动系统的分解立体图，其中各驱动部件与相应的双振荡器模型相关并分别等同于相应的双振荡器模型；图9是调节式动力套筒的实施例的前立体图；图10是图9的调节式动力套筒的实施例的后立体图；图11是普通冲击扳手和调节式动力套筒的一个实施例的侧视图；图12是图11的普通冲击扳手和调节式动力套筒的部分剖视图；图13是模拟普通冲击扳手和具有惯性构件的调节式动力套筒的紧固操作的框图，该惯性构件在距套筒的旋转轴线较大距离处增加了相当大的质量；图14示出了与冲击扳手驱动系统的标准非调节式部件有关的能量与时间的关系图；图15示出了与冲击扳手驱动系统的动态调节式优化部件有关的能量与时间的关系图；图16示出了感兴趣刚度和实验室测量比率的列表；图17A示出了动态调节式锤砧的实施例的前立体图；图17B示出了动态调节式锤砧的实施例的后立体图；图17C示出了动态调节式锤砧的实施例的侧视图；图18示出了锤砧与套筒的动态调节式实施例的配合接合；图19示出了绘制的惯性比与刚度比曲线；图20示出了图19的绘制的惯性比与刚度比曲线，并且包括与各种调节式和非调节式冲击扳手驱动系统的可操作功能有关的性能区；图21示出了当各部件之间没有六角间隙时的能量与时间的关系图；图22示出了当各部件之间存在六角间隙时的能量与时间的关系图；图23示出了对于非加强锤砧连接的扭矩与时间的关系图；图24示出了对于加强锤砧连接的扭矩与时间的关系图；图25示出了对加强花键连接和非加强标准方形连接进行比较的输出扭矩与六角空隙的关系图；图26示出了较大质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击扳手，包括：壳体，所述壳体被构造成容纳马达；锤部，所述锤部被构造成由所述马达驱动；锤砧，所述锤砧被构造成在所述锤部被驱动时周期性地接合所述锤部；以及套筒，所述套筒具有被构造成可移除地联接至所述锤砧的相应接口的接口，其中所述套筒进一步被构造成接合紧固件；并且其中，所述锤砧和套筒被调节和构造，使得当所述锤砧和套筒，包括两者之间的接口，可移除地联接在一起时，它们的组合刚度被优化成在所述冲击扳手所用于的所述紧固件的刚度的1.05倍和1.55倍之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.11 US 15/290,9571.一种冲击扳手，包括：壳体，所述壳体被构造成容纳马达；锤部，所述锤部被构造成由所述马达驱动；锤砧，所述锤砧被构造成在所述锤部被驱动时周期性地接合所述锤部；以及套筒，所述套筒具有被构造成可移除地联接至所述锤砧的相应接口的接口，其中所述套筒进一步被构造成接合紧固件；并且其中，所述锤砧和套筒被调节和构造，使得当所述锤砧和套筒，包括两者之间的接口，可移除地联接在一起时，它们的组合刚度被优化成在所述冲击扳手所用于的所述紧固件的刚度的1.05倍和1.55倍之间。2.根据权利要求1所述的冲击扳手，其中，所述锤砧与所述套筒之间的接口为花键接口。3.根据权利要求1所述的冲击扳手，其中，所述组合刚度为1.33。4.根据权利要求1所述的冲击扳手，其中，所述锤砧和套筒进一步被调节和构造，使得当可移除地联接在一起时所述锤砧和套筒的组合惯性在所述锤部的惯性的10％以内，从而当所述套筒在拧紧期间在所述紧固件上施加峰值力时有利于使锤部速度为零。5.一种冲击扳手，包括：壳体，所述壳体被构造成容纳马达和由所述马达驱动的锤部；锤砧，所述锤砧被构造成在所述锤部被驱动时周期性地接合所述锤部；以及套筒，所述套筒可移除地联接至所述锤砧，其中所述套筒进一步被构造成接合紧固件；并且其中，所述锤砧和套筒被调节和构造，使得当可移除地联接在一起时所述锤砧和套筒的组合惯性在所述锤部的惯性的10％以内，从而当所述套筒在拧紧期间在所述紧固件上施加峰值力时有利于使锤部速度为零。6.根据权利要求5所述的冲击扳手，进一步包括利用已知量的锤部惯性、初始锤部速度、设计的锤砧刚度和规定的六角件刚度来驱动未知量的套筒惯性，以使扭矩输出最大化。7.根据权利要求5所述的冲击扳手，其中，所述锤砧和套筒进一步被调节和构造，使得当所述锤砧和套筒，包括两者之间的接口，可移除地联接在一起时，它们的组合刚度被优化成在所述冲击扳手所用于的所述紧固件的刚度的1.05倍和1.55倍之间。8.一种冲击扳手，包括：壳体；马达，所述马达位于所述壳体内；锤部，所述锤部由所述马达驱动；锤砧，所述锤砧被构造成接合所述锤部；以及套筒，所述套筒可移除地联接至所述锤砧，其中所述套筒进一步被构造成接合紧固件；并且其中，所述锤砧和套筒被动态地调节和构造，使得所组合的套筒和锤砧部件的惯性与所述锤部的惯性之比同所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·T·麦克朗，蒂莫西·R·库珀，沃伦·A·塞斯，
申请(专利权)人：英格索尔兰德公司，
类型：发明
国别省市：美国,US