专利名称：用于动力工具的砧组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及工具，以及更具体地涉及动力工具。
背景技术：
砧组件通常应用于动力工具(例如，电动动力工具、风动动力工具)中以便将来自 发动机的扭矩传递到工具元件从而在工件上执行工作。具体的，冲击式扳手利用砧组件来 将敲击转动力或者间歇施加的扭矩传递到工具元件和工件。这样，通常利用冲击式扳手来 将卡锁紧固件(例如，位于汽车轮轴柱头螺栓上的四方螺帽)拧松或移除，否则上述卡锁紧 固件(stuck fastener)利用手动工具是不能移除的或非常难移除。取决于冲击式板扳手的尺寸和构造，可通过砧座将相对大量的扭矩传递到工具元 件和工件。砧座通常包括配置成接纳工具元件的四方头部以及工具元件抵靠其的肩部。肩 部通常由基本垂直于四方头部上的一个或多个平面延伸的连续或非连续表面形成。这样， 通常使用具有相对小半径的圆角(fillet)来从四方头上的相应平面过渡到砧座上的肩 部。这种小的圆角半径(结果会通过砧座承载高扭矩负载)通常在头部的基部产生高应力 区域。
发明内容
在一方面，本发明提供用于工具的砧组件。工具包括用于在工件上工作的工具元 件。砧组件包括砧座和头部，砧座包括具有外周缘的主体，以及头部形成于主体的远端上。 砧组件还包括围绕至少一部分主体外周缘的套筒。套筒具有远端，当工具元件耦连到头部 时，工具元件抵靠该远端。在另一方面，本发明提供一种动力工具，该动力工具可与工具元件同操作适于在 工件上工作。动力工具包括壳体，由壳体支撑的发动机、以及耦连到发动机以便接收由发动 机产生的扭矩的砧座。砧座包括具有外周缘的主体和形成于主体远端部上的头部。动力工 具还包括围绕至少一部分主体外周缘的套筒。套筒具有远端，当工具元件耦连到头部时，工 具元件抵靠该远端。还在另一方面，本发明提供一种动力工具，该动力工具可与工具元件同操作适于 在工件上工作。动力工具包括壳体，由壳体支撑的发动机、以及耦连到发动机以便接收由发 动机产生的扭矩的砧座。砧座包括具有外周缘的主体、形成于主体远端部上的头部、以及若 干从主体延伸出的径向延伸的凸出部(lug)。动力工具还包括围绕至少一部分主体外周缘 的套筒。套筒具有远端和凸缘，当工具元件耦连到头部时，工具元件抵靠该远端，凸缘与远 端隔开并且抵靠径向延伸的凸出部。
通过参考下述详细说明和附图，本发明的其它特征方面将变得显而易见。
图1是根据本发明一种构造的结合砧组件的冲击式扳手的侧视图；图2是图1所示冲击式扳手的部分剖视图，以横断面示出砧组件；图3是图2所示砧组件的分解透视图；图4是图3所示砧组件的正视图；图5是沿着图4中的线5-5所取的图3所示砧组件的横断面视图；图6是沿着图4中的线6-6所取的图3所示砧组件的横断面视图；图6a是图3所示砧组件(具有不同构造的头部)的类似于图6的横断面视图；图7是根据本发明另一构造的砧组件的分解透视图；图8是根据本发明另外一种构造的砧组件的前侧分解透视图；图9是图8所示砧组件的后侧分解透视图；图10是结合图8和图9所示砧组件的冲击式扳手的局部剖视图，并且以横断面示 出砧组件。在对本发明的任意实施例进行详细描述之前，应该理解本发明并不将其应用限制 到在下述说明书提出或在附图中所示的结构和组件配置的细节。本发明还可有其它实施 例，并且可以各种方式实践或实施。此外，应该理解在此所用的措词和术语是用于描述的目 的的，而不应该被认为是限制性的。
具体实施例方式图1示出冲击式扳手10，其包括砧组件14和耦连到砧组件14的工具元件18。虽 然示意示出工具元件18，但是工具元件18可包括配置成啮合紧固件(例如，螺栓)头部的 承口。可选的，工具元件18可包括任意的若干不同构造(例如，螺旋钻或钻头)以便在工 件上执行工作。参照图1和图2，冲击式扳手10包括壳体22和可逆电动机沈(图幻，可逆 电动机26耦连到砧组件14以便将扭矩提供给砧组件14和工具元件18。冲击式扳手10还 包括开关(例如，触发开关30)和电源线34，开关30由壳体22支撑，电源线34从壳体22 延伸出来以便将开关30和电动机沈电连接到AC电源。可选的，冲击式扳手10可包括蓄 电池，以及电动机26可配置成靠蓄电池提供的DC电源进行操作。作为另外的可选实施例， 冲击式扳手10可配置成利用除了电力之外的不同能源(列，风力能源或水力能源)进行操 作。参照图2，冲击式扳手10还包括耦连到电动机沈输出端的齿轮组件38和耦连到 齿轮组件38输出端的驱动组件42。齿轮组件38可以任意的若干不同方式配置以便在电动 机26的输出端和驱动组件42的输入端之间提供减速。驱动组件42(其中的砧组件14可 认为是一个部件)配置成将由齿轮组件38提供的恒定旋转力或扭矩转换成施加到工具元 件18的敲击旋转力或间歇施加的扭矩。美国专利US6，733，414 (其全部内容结合于此作为 参考)公开了齿轮组件38和位于砧组件14和齿轮组件38之间的驱动部分42 —部分的详 细示例性构造。冲击式扳手10还包括固定到壳体22的前部以便旋转支撑砧组件14的轴 衬44。可选的，轴承(例如，滚柱轴承或滚球轴承)可代替轴衬44。
参照图2和图3，砧组件14包括砧座46和支撑砧座44以便在壳体22内旋转的 套筒50。砧座46包括主体M和头部66，主体M具有限定纵轴线62的圆柱外周缘58，头 部66形成于主体M的远端上。如图5中所示，套筒50围绕主体54，并且在砧组件14的示 例性构造中，主体M的圆柱外周缘58的外径和套筒50的内径具有一定的尺寸以便在套筒 50和主体M之间提供干涉配合。在另一种构造中，可利用不同的结构(例如，键和键槽配 置)来将套筒50和主体M互连，这样在冲击式扳手10操作过程中套筒50与主体M共同 旋转。此外，除了套筒50和主体M之间的干涉配合外还可使用任意的若干不同加工处理 (例如，焊接、铜焊、利用粘合剂等)，或者还可使用任意的若干不同加工处理(例如，焊接、 铜焊、利用粘合剂等)来代替套筒50和主体M之间的干涉配合。参照图3和图4，头部66包括沿着纵轴线62 (图4)的方向看去的通常四方横断面 形状，以及包括若干基本平坦或平齐的表面70，上述表面70 —起形成头部66的通常四方横 断面形状。在砧组件14的示例性构造中，头部66包括四个基本平坦的表面70，其中相邻的 基本平坦的表面70基本彼此垂直进行取向。可选的，可以任意的若干不同方式来配置头部 66的横断面形状，以便接收或接纳工具元件18，工具元件18具有用于容纳头部66的相应 形状的孔或凹槽。参照图3和图5，砧座46还包括若干圆角，或弯曲或基本弧形的表面74，每一表面 至少部分从头部66的相应基本平坦表面70过渡到主体M的圆柱外周缘58。如图5中所 示，每一弧形表面74具有相对大的半径Rl以便降低在冲击式扳手10的操作过程中在头部 66的基部处施加到砧座46的应力。优选的，弧形表面74的半径Rl具有与砧座46的特定设 计允许的半径一样大。例如，弧形表面74的半径Rl可至少约为0.5英寸。可选的，弧形表 面74的半径Rl可至少约为0. 375英寸。作为另外的一个可选实施例，弧形表面74的半径 Rl可至少约为0. 25英寸。可选的，弧形表面74的半径Rl可与头部66的横断面尺寸(也 就是，平坦表面70的宽度)相关。例如，当在横断纵轴线62的方向上测量时，弧形表面74 的半径Rl可通过恒量“X”与头部66的宽度W(图4)相关联。这样，当头部66具有适于宽 度W的0. 5英寸的标称尺寸(也就是，半英寸驱动头部66) (half-inch drive head)时，具 有头部66的砧座46将包括具有约为0. 5X英寸的半径Rl的弧形表面74。在砧组件14的 示例性构造中，弧形表面74的半径Rl约等于头部66的宽度W(也就是1倍)。因此，对于 半英寸驱动头部66而言，弧形表面74的半径Rl约等于0. 5英寸。类似的，对于八分之三 驱动头部66而言，弧形表面74的半径约等于0. 375英寸。以及对于四分之一英寸驱动头 部66而言，弧形表面74的半径约等于0. 25英寸。参照图3和图6，砧座46还包括基本平坦的端部表面78和角部82，基本平坦的端 部表面78形成于头部66的远端上，角部82设置于每一对相邻的基本平坦表面70的交叉 点处。角部82至少部分从基本平坦的表面70过渡到头部66的基本平坦的端部表面78。 通过在头部66上设置角部82，在头部66的远端附近施加的应力将更有效地远离头部66的 远端并向着头部66的基部和头部66的基本弧形表面74传递。具体的，通过在头部66上 设置角部82，减少在平坦端部表面78附近的扭矩负载。结果，位于头部66中的扳手孔86 周围的应力(图2和图幻将减小，并且有效地向着头部66的基部和基本弧形的表面74传 递。参照图6，每一角部82限定半径R2，半径R2具有位于扳手孔86(图幻后面的中心(其中之一在图6中以附图标记“92”示出)。例如，每一角部82的半径R2可至少约为 1英寸。可选的，每一角部82的半径R2可至少约为0.75英寸。作为另外的一个可选实施 例，每一角部82的半径R2可至少约为0.5英寸。类似于半径R1，可选的，角部82的半径 R2可通过恒量“Y”与头部66的宽度W相关联。当砧座46头部66具有适于宽度W的0. 5 英寸的标称尺寸(也就是，半英寸驱动头部66)时，角部82将限定约为0.5Y英寸的半径 R2。例如，角部82的半径R2可约为头部66的宽度W的两倍(也就是，对于半英寸驱动头 部66约为1英寸；对于八分之三驱动头部66约为0. 75英寸；以及对于四分之一英寸驱动 头部66约为0. 5英寸；其中Y = 2)。可选的，半径R2可大于或小于头部66的宽度W的两 倍。作为另外的可选实施例，半径R2可与头部66的特定设计允许的尺寸一样大。参照图6a，可选的，砧组件14可包括渐细的角部(由附图标记82'表示)而不是 由半径限定的角部。每一角部82'相对于基本垂直于头部66的平坦端部表面78取向的参 考平面90形成角度A。例如，角度A可约为11度。但是，角度A可大于或小于约11度。通 常，角度A的值越大，将在头部66的远端附近施加的应力向着头部66基部的传递越有效。参照图1和图2，套筒50包括远端94，当耦连到头部66时，工具元件18抵靠远端 94。如图2和图5中所示，套筒50的远端94延伸超过在每一相应的基本平坦表面70和相 应的基本弧形表面74之间的界面，这样套筒50基本位于每一表面74的上面。这样，工具 元件18与头部66啮合的程度受到套筒50的远端94相对于头部66的位置的限制，从而防 止工具元件18与基本弧形的表面74啮合。套筒50的远端94还将工具元件18相对于位 于扳手孔86中的扳手销96(图幻正确地定位，这样当抵靠套筒50的远端94时，工具元件 18牢固地附连到砧座46。参照图5，套筒50包括与工具元件18抵靠的远端94相对的第二远端97。砧座46 包括相对大的连续凸缘98 (图2和图幻，套筒50的第二远端97抵靠凸缘98。通过将砧组 件14配置为两个单独和不同的部分或部件(也就是，砧座46和套筒50)，提供抵靠工具元 件18的肩部的功能就转移到套筒50即由套筒50完成，其挤靠形成于砧座46上的凸缘98。 因此，相应圆角或弧形表面74的半径可增加以便减小在冲击式扳手10的操作过程中在头 部66的基部附近的应力。由于圆角或弧形表面74不需要从头部66的相应基本平坦表面 70过渡到基本垂直于砧座46的纵轴线62以便提供工具元件18抵靠的肩部的一个或多个 表面，砧座46上的相应圆角或弧形表面74的半径可增大为与砧座46的设计允许的尺寸一 样大。参照图7，示出砧组件14a的第二构造，其中相似的部件用加上字母“a”的相似附 图标记表示。砧组件Ha基本与图1-6中所示的砧组件14类似。但是，砧组件1 的套筒 50a比图1-6中所示的砧组件14的套筒50要短。不是挤靠砧座46上的凸缘98a，套筒50a 的第二端部97挤靠主体Ma的圆柱外周缘58a的端部表面102。参照图8和图9，示出砧组件14b的第三种构造，其中相似的部件用加上字母“b” 的相似附图标记表示。砧组件14b基本与图1-6中所示的砧组件14类似。但是，凸缘98b 从砧座46b移到套筒50b上。凸缘98b的后部依次抵靠位于砧座46b上的若干径向延伸的 从动砧座凸出部106。参照图10，示出结合砧组件14b的冲击式扳手10b，其中相似的部件 用加上字母“b”的相似附图标记表示。凸缘98b截留在冲击式扳手壳体22b的前部和砧座 凸出部106之间，这样套筒50b相对于壳体22b的轴向运动基本受到限制。这样，为了共同旋转，套筒50b没有必要附连到砧座46b (也就是，通过压配合、焊接、铜焊、利用粘合剂等)， 而是可滑动配合到砧座46b以便当冲击式扳手IOb在操作过程中允许套筒50b相对于砧座 46b旋转。可选的，套筒50b可固定到砧座46b上，以便在冲击式扳手IOb在操作过程中与 砧座46b共同旋转。砧组件的另外一实施例(未示出)可省略单独的套筒(例如，图2中的套筒50)， 以及在冲击式扳手10前部的轴衬44可从壳体22的前部延伸到图2中所示的套筒50的远 端94的位置以便将轴衬44的远端定位。除了相对于壳体22旋转地支撑砧座46，轴衬44 还将工具元件18与砧座的弧形表面74隔开以及相对于扳手96将工具元件18正确地定位。 在砧组件的可选实施例中，轴衬44可被认为是套筒。在下述权利要求中提出本发明的各种特征。
权利要求
1.用于工具的砧组件，所述工具包括用于在工件上工作的工具元件，砧组件包括 砧座，其包括具有外周缘的主体；形成于主体的远端上的头部；以及围绕至少一部分主体外周缘的套筒，所述套筒具有远端，当工具元件耦连到头部时，工 具元件抵靠该远端。
2.根据权利要求1所述的砧组件，进一步包括至少部分从头部过渡到砧座外周缘的若 干弧形表面。
3.根据权利要求2所述的砧组件，进一步包括位于头部上的四个基本平坦的表面，其 中在头部上的相邻平坦表面基本彼此垂直设置。
4.根据权利要求1所述的砧组件，进一步包括 位于头部上的基本平坦的表面；以及邻近基本平坦表面的基本弧形表面，其中基本弧形表面至少部分从基本平坦表面过渡 到主体的外周缘。
5.根据权利要求4所述的砧组件，其中基本弧形表面是凹入的。
6.根据权利要求5所述的砧组件，其中弧形表面限定至少约为0.5英寸的半径。
7.根据权利要求5所述的砧组件，其中弧形表面限定至少约为0.375英寸的半径。
8.根据权利要求5所述的砧组件，其中弧形表面限定至少约为0.25英寸的半径。
9.根据权利要求4所述的砧组件，其中基本平坦的表面具有至少约为0.5英寸的宽度。
10.根据权利要求4所述的砧组件，其中基本平坦的表面具有至少约为0.375英寸的宽度。
11.根据权利要求4所述的砧组件，其中基本平坦的表面具有至少约为0.25英寸的宽度。
12.根据权利要求5所述的砧组件，其中基本弧形的表面限定的半径约等于基本平坦 表面的宽度。
13.根据权利要求4所述的砧组件，其中套筒的远端基本与位于基本平坦表面和基本 弧形表面之间的界面在同一位置。
14.根据权利要求1所述的砧组件，进一步包括 位于头部上的两个相邻的基本平坦表面；设置在相邻的基本平坦表面的交叉点处的角部；以及形成于头部远端上的基本平坦端部表面；其中角部从基本平坦的表面过渡到头部的基本平坦的端部表面。
15.根据权利要求14所述的砧组件，其中角部限定一个半径。
16.根据权利要求15所述的砧组件，其中角部的半径至少约为1英寸。
17.根据权利要求15所述的砧组件，其中角部的半径至少约为0.75英寸。
18.根据权利要求15所述的砧组件，其中角部的半径至少约为0.5英寸。
19.根据权利要求15所述的砧组件，其中角部的半径是位于头部上的一个基本平坦表 面宽度的大约两倍。
20.根据权利要求14所述的砧组件，其中角部是渐细的。
21.根据权利要求1所述的砧组件，其中头部包括在基本垂直于砧座纵向轴线的平面 上的通常四方横断面形状。
22.根据权利要求1所述的砧组件，其中套筒是与砧座主体单独和不同的部件，并且其 中套筒固定到主体以便与主体共同旋转。
23.根据权利要求1所述的砧组件，其中砧座包括与头部隔开的凸缘，其中套筒的所述 远端是第一远端，以及其中套筒包括抵靠凸缘的第二远端。
24.根据权利要求1所述的砧组件，其中主体的外周缘包括端部表面，其中套筒的所述 远端是第一远端，以及其中套筒包括抵靠端部表面的第二远端。
25.根据权利要求1所述的砧组件，其中套筒包括与套筒的所述远端隔开的凸缘。
26.一种动力工具，该动力与工具元件同操作适于在工件上工作，动力工具包括壳体；由壳体支撑的发动机；耦连到发动机以便接收由发动机产生的扭矩的砧座，所述砧座包括具有外周缘的主体；形成于主体远端部上的头部；以及围绕至少一部分主体外周缘的套筒，所述套筒具有远端，当工具元件耦连到头部时，工 具元件抵靠该远端。
27.根据权利要求沈所述的动力工具，进一步包括至少部分从头部过渡到砧座外周缘 的若干弧形表面。
28.根据权利要求27所述的动力工具，进一步包括位于头部上的四个基本平坦的表 面，其中在头部上的相邻平坦表面基本彼此垂直设置。
29.根据权利要求沈所述的动力工具，进一步包括位于头部上的基本平坦的表面；以及邻近基本平坦表面的基本弧形表面，其中基本弧形表面至少部分从基本平坦表面过渡 到主体的外周缘。
30.根据权利要求四所述的动力工具，其中基本弧形表面是凹入的。
31.根据权利要求30所述的动力工具，其中弧形表面限定至少约为0.5英寸的半径。
32.根据权利要求30所述的动力工具，其中弧形表面限定至少约为0.375英寸的半径。
33.根据权利要求30所述的动力工具，其中弧形表面限定至少约为0.25英寸的半径。
34.根据权利要求四所述的动力工具，其中基本平坦的表面具有至少约为0.5英寸的 宽度。
35.根据权利要求四所述的动力工具，其中基本平坦的表面具有至少约为0.375英寸 的宽度。
36.根据权利要求四所述的动力工具，其中基本平坦的表面具有至少约为0.25英寸的宽度。
37.根据权利要求四所述的动力工具，其中基本弧形的表面是凹入的，并且限定的半 径约等于基本平坦表面的宽度。
38.根据权利要求四所述的动力工具，其中套筒的远端基本与位于基本平坦表面和基 本弧形表面之间的界面在同一位置。
39.根据权利要求沈所述的动力工具，进一步包括 位于头部上的两个相邻的基本平坦表面；设置在相邻的基本平坦表面的交叉点处的角部；以及形成于头部远端上的基本平坦端部表面；其中角部从基本平坦的表面过渡到头部的基本平坦的端部表面。
40.根据权利要求39所述的动力工具，其中角部限定一个半径。
41.根据权利要求40所述的动力工具，其中角部的半径至少约为1英寸。
42.根据权利要求40所述的动力工具，其中角部的半径至少约为0.75英寸。
43.根据权利要求40所述的动力工具，其中角部的半径至少约为0.5英寸。
44.根据权利要求39所述的动力工具，其中角部限定的半径是位于头部上的一个基本 平坦表面宽度的至少大约两倍。
45.根据权利要求39所述的动力工具，其中角部是渐细的。
46.根据权利要求沈所述的动力工具，其中头部包括在基本垂直于砧座纵向轴线的平 面上的通常四方横断面形状。
47.根据权利要求沈所述的动力工具，其中套筒是与砧座主体单独和不同的部件，并 且其中套筒固定到主体以便与主体共同旋转。
48.根据权利要求沈所述的动力工具，其中砧座包括与头部隔开的凸缘，其中套筒的 所述远端是第一远端，以及其中套筒包括抵靠凸缘的第二远端。
49.根据权利要求沈所述的动力工具，其中主体的外周缘包括端部表面，其中套筒的 所述远端是第一远端，以及其中套筒包括抵靠端部表面的第二远端。
50.根据权利要求沈所述的动力工具，其中套筒包括与套筒的远端隔开的凸缘。
51.一种动力工具，该动力工具与工具元件同操作适于在工件上工作，动力工具包括 壳体；由壳体支撑的发动机；耦连到发动机以便接收由发动机产生的扭矩的砧座，所述砧座包括具有外周缘的主体；形成于主体远端部上的头部；若干从主体延伸出的径向延伸的凸出部；围绕至少一部分主体外周缘的套筒，所述套筒包括远端，当工具元件耦连到头部时，工具元件抵靠该远端；以及凸缘，其与远端隔开并且抵靠径向延伸的凸出部。
全文摘要
用于工具的砧组件包括砧座，该砧座包括具有外周缘的主体和形成于主体的远端上的头部。该砧组件还包括围绕至少一部分主体外周缘的套筒，所述套筒具有远端，当工具元件耦连到头部时，工具元件抵靠该远端。
文档编号B25D17/06GK102083594SQ200980126408
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者M·T·贝尔奇, W·A·埃尔格 申请人:密尔沃基电动工具公司