冲击工具驱动器 本申请为于1997年8月8日提交的，序列号为No.08/908,777的美国专利申请的部分继续申请。
本发明涉及一种被配置成可连接于电动工具的驱动心轴或夹头上的冲击驱动装置，更具体地说，涉及一种具有冲击驱动机构的便携式工具驱动器。
对于本领域内的技术人员来说，冲击驱动机构的优点是很明显的。例如，冲击驱动机构通常与冲击式气动扳手和普通锤钻共用，这些冲击驱动机构为普通旋转驱动器提供了能产生锤击作用的附加优点。
然而，现有技术的冲击驱动机构的缺点在于，这种装置通常只能同电动工具或钻机的驱动装置直接一体地结合使用。换句话说，冲击驱动装置是由整个工具构成的，而在某些场合下，根本不需要冲击驱动。这样，已知的现有技术装置中的中击驱动工具相对而言比较复杂，同时制造成本高且价格昂贵，而且常常只能做为冲击工具来使用。
在授与McCarthy的美国专利No.4,840,387中描述了一种可连接到钻机的驱动心轴上的无钥匙夹头装置，其中，操作套筒具有一冲击元件，该元件被偏压向与可转动螺母相关联的匹配冲击件。在专利’387中公开的冲击夹头意在根据夹头体的旋转方向提高位于工具柄上的夹头装置的锁紧(或放松)效果。一旦夹头锁紧到工作头上，它就不向工具刀头传递冲击驱动。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种冲击工具驱动器，其尺寸很小，且能被连接到任何现有技术的工具，例如现有电动钻的驱动心轴上。
本发明的另一个目地是提供一种冲击工具驱动器，其能够很容易地被任何现有技术的夹头装置所携带，并能将任何现有的钻机转化成冲击驱动工具。
本发明的再一个目的是提供一种冲击工具驱动器，其能够将任何形式的现有驱动工具转化成冲击驱动工具。
本发明的又一个目的是提供一种具有冲击驱动机构的冲击工具驱动器，其相对而言结构简单且制造成本低。
本发明的其他目的和优点将在下面的说明中提出，或者可从说明中显而易见地推出，或者是通过对本发明的实现来了解到。
根据本发明的目标和目的，这里提出了一种冲击工具驱动器，其被匹配成能够以可移动的方式同电动工具的夹头或驱动心轴接合，所述电动工具例如是现有技术的手电钻或类似装置。所述冲击工具驱动器包括一个同电动工具的可转动件可动地连接的驱动器体。一驱动轴可操作地同驱动器体配置在一起，以便和驱动件体一起被可转地驱动。在本发明的一个实施例中，所述驱动轴与驱动器体被构成为一整体部分。一击锤元件可旋转地同驱动轴接合在一起以便在此被旋转驱动。该击锤元件件相对于驱动轴轴向可移。该击锤元件包括一位于其上的第一冲击表面，至少有二个冲击驱动器界定在冲击表面上。一接合驱动机构被设置在驱动轴和击锤元件之间，以将旋转运动和纵向移动施加给击锤元件。一个砧件，包括一个同击锤的第一冲击面相对的第二冲击面，该面上带有一个配置于其上的冲击接收器，用以与冲击驱动器做周期性的冲击接合。砧件还包括将所用工具或工作装置连于其上的装置。所述击锤元件被驱动轴可转动地驱动，同时又相对于驱动轴前后轴向移动，从而冲击驱动器与冲击接收器进行可旋转的冲击接合或脱离这种接合。最好是一个可施加偏向力的元件(例如弹簧)对击锤元件沿轴向施加偏向力以使其同砧件相接合。
在优选实施例中，驱动轴和击锤元件之间的接合装置包括一个界定于驱动轴上的螺旋槽，以及一界定在击锤元件上的一个与其互补的径向相对槽。在所述的二个槽中设有驱动球，这样，当驱动轴转动时，螺旋槽和驱动球就将转动和轴向移动施加到击锤上。
冲击驱动器最好是包括界定于第一冲击表面上的沿周向间隔开的凸起。冲击接收器包括界定在第二冲击表面上的相应伸出元件，这些伸出元件界定了沿径向对置的支腿，在各支腿之间界定有沿周边设置的下凹部分。所述突起可以沿轴向移进或移出周向下凹部分以便在驱动轴旋转时同伸出元件做周期性的旋转接合。
在本发明的又一实施例当中，所述驱动器体界定有一根轴，该轴进一步包括在轴向相分离的第一和第二轴段部分。使用了一种弹性接合装置可旋转地接合二个轴段部分。该实施例最理想之处在于，所述弹性接合方式吸收了大量经驱动器体传回到电能工具或使用者的震动。
本发明的冲击工具驱动器对于任何需要冲击驱动机构的应用场合来说都是有用的，而且不局限于任何特定型号的工具或驱动器。例如，虽然本冲击工具驱动器对便携式手电钻特别有用，但本发明并不局限于这种应用之中，其他的使用方式和应用场合也落于本发明的精神和实质当中。
图1为一透视图，示出了同驱动轴通过螺纹进行连接的本发明的一实施例；
图2为一透视图，示出了同驱动工具的夹头装置相匹配的本发明的另一实施例；
图3是本发明的整个组件的剖面图；
图4是图3所示装置的剖面工作图；
图5是图3所示装置的剖面工作图；
图6a-6d为一连续视图，示出了本发明的冲击驱动机构的工作状态；
图7为一局部零件图，具体示出了本发明的驱动轴和击锤元件；
图8a-8d为一连续的图解说明，示出了在驱动轴与击锤元件之间的耦合传动接合；
图9为击锤元件的剖面图；
图10为本发明的位于同一轴线上的零件的视图；
图11为本发明一实施例的剖面图，其中在驱动轴上连接有一弹性接合装置；
图12为图11的接合装置的一实施例的局部组装图；
图13为接合装置的另一个实施例。
下面将对本发明的一个或多个优选实施例进行详细的考察，图中示出了这些实施例的实例。各实施例的提出是为了对本发明加以解释，而不构成对本发明的限制。例如，做为某一实施例的一部分而被加以描述和说明的特征可以被用到另一个实施例中以产生又一个新的实施例，本发明意图涵盖在本发明的精神和实质范围内的各种修改和变化。
根据本发明的冲击工具驱动器以参考标号10总体表示，冲击工具驱动器10可以被用在任何需要为所用工具提供一种冲击驱动的场合之中。在图中所示的实施例中，冲击工具驱动器10被表示为具有一种配置在轴68中的普通球形掣子机构44，用来同任何形式的工具相连接。例如，可使用球形掣子机构连接一个插座。然而，应当理解，这仅仅是出于说明的目的，本发明不被以任何方式限定在任何特定形式的工具或工作装置之中。此外，冲击工具驱动器10可以被同任何现有的驱动装置配置在一起，例如带驱动心轴或驱动轴的现有手电钻或其他便携式工具。根据本发明的冲击工具驱动器10特别适合于配置在便携式手电钻上，因此它可将这种现有的手电钻转化成冲击工具，如下面将要描述的那样。
图中还说明了可移动地将冲击工具驱动器连接于工具的驱动心轴12的一种仅为示例性的装置。例如，图1中示出了用现有的螺纹连接装置16固定在驱动心轴或轴12上的装置10。该驱动心轴12具有一个由冲击工具驱动器10的柄部界定的内螺纹接收部分中进行螺纹连接的外螺纹部分。该螺纹部分可以被互换过来，这样，冲击工具驱动器10上就包含外螺纹。图2示出了被现有夹头装置14固持的冲击工具驱动器10。应当认识到，可用任何机械锁定机构以旋转方式将装置10锁定在驱动心轴上。例如，虽然并未示出，但可以在柄20与驱动心轴12之间使用一套螺钉形式的连接。还有，也可以使用任何形式的现有技术夹头装置，包括有钥匙的或不带钥匙的夹头。这些锁定机构中的全部或任何一个都被包含在本发明的精神与实质的范围内，并被包括在能可移动地将冲击工具驱动器10与驱动心轴12相连的装置的范围内。
而且，本发明不为任何用来连接所用工具或工作装置的任何类型的装置或机构所限制，在图中所示出的球和掣子装置44仅仅是一个为人熟知的恰当的装置的实例。例如，装置10可以包括一个方形的或多边形的插座，用以接收方形的或六边形的工具钻头。类似地，所述装置可以包括一星形凹部用于同现有的星形工具柄部相匹配。也可以使用一组螺钉装置。对于本领域内的技术人员来说，这些现有技术的连接装置很容易理解并且无需在此多做解释。这些连接装置的全部或任意一个都被包含在本发明精神实质的范围内。
如在附图中所示并在下面的说明中提到的那样，应用于本发明一个优选实施例当中的冲击驱动机构是一种在现有技术冲击工具中做为冲击驱动器的现有技术机构，所述现有技术冲击工具例如是Makita公司和Hitachi公司提供的冲击扳手，其上带有与整个工具成为一体的相似的驱动机构。
所述冲击工具驱动器10包括一驱动器体，以参考标号18表示，如上所示，被配置成与工具的驱动心轴相连接。在此，驱动器体18包括一柄部20，其上可包含如图1中所示的带有螺纹的接收部分或者是特别在图7中示出的一个多边形部分。一但驱动器体可旋转地锁定在驱动心轴上，驱动器体18就可旋转地被电动工具的驱动心轴所驱动。
冲击工具驱动器10还包括一驱动轴，用标号22表示，其被与驱动器体配置在一起以便被旋转驱动。在图中所示的实施例中，驱动轴22被与驱动器体18构成为一整体。但是，应当理解，驱动轴22也可包括一个同驱动器体18旋转锁定在一起的一个独立元件。
击锤元件，以标号24表示，可旋转地接合在驱动轴22上，以便被旋转驱动。击锤元件24相对于驱动轴22轴向可移，正如下面将要更详细地解释的那样。
击锤元件24包括界定于其上的第一冲击表面26，在冲击表面26上包括至少二个冲击驱动器或冲击突起28。所述冲击突起或冲击驱动器28自第一冲击表面26纵向延伸，正如在图3至图5所具体见到的那样。如在图6a至6d中所示的那样，所述冲击突起28最好具有界定了径向冲击表面29的大致为三角形的形状。击锤元件24如图3至图5所示与驱动轴22共轴，并且还包括界定于其中的环形凹槽58。
接合驱动机构，用参考标号30表示，可操作地设置在驱动轴22和击锤元件24之间，以便向击锤元件24传递旋转和纵向移动。在所示的实施例中，接合驱动机构30包括驻留在轴22和击锤元件24中界定的互相对置的螺旋槽中的球形元件32。特别参见图3至图5以及图7至图9，第一螺旋槽34被界定在驱动轴22上，一与其相对置的螺旋槽被界定在击锤元件24中。球形元件32驻留在槽34和36之间。下面将更详细地解释所述接合驱动装置将旋转和纵向移动传递给击锤元件24的有关操作。
冲击工具驱动器10还包括一砧元件38，该件由击锤元件24旋转驱动。砧元件38包括一第二冲击表面40，其同击锤元件24的第一冲击表面26相对，砧元件38包括一配置在冲击表面40上，用于与冲击驱动器或冲击凸起28做周期性冲击接合的冲击接收器。在所示的实施例中，冲击接收器由一伸出元件54所界定，该伸出元件54界定了大致将第二冲击表面40划分成二半区部分的径向支腿。所述半区部分56界定了相对于伸出元件54的下凹空间。冲击驱动器或冲击凸起28在下凹部分56中移动并冲击伸出元件54以旋转驱动砧元件38。
砧元件38还包括一界定于其中的对齐槽或孔66。一个自驱动器体18延伸的对齐接头64嵌入槽或孔66当中并在砧元件38和驱动器体18之间提供了一个支撑元件和对齐机构。
砧元件38还可包括一个带有用于连接所用工具的任何现有技术装置42，例如上面讨论过的球形元件和掣子装置44的柄部分68，柄部分68自套筒元件46的前表面所界定的孔中延伸穿过。
一施加偏向力的弹簧52被设置在套筒46中并驻留在界定于击锤元件24中的环形槽58内，如在图3至图5中所具体示出的那样。一支撑扳62和支撑装置60也设置在环形槽58之中。一个背板50嵌入到驱动器体18之上并紧靠在界定于驱动器体18上的台肩19上。弹簧52紧靠背板50。一保持夹或环48相对于驱动器体18和背板50固持于套筒元件46。弹簧52沿纵向将击锤偏压向砧元件38。
在工作中，大致如图1和图2所示，冲击工具驱动器10连接驱动心轴或轴12。当驱动轴12旋转时，驱动器体18和驱动轴22也旋转。螺旋槽34,36和球形元件接合装置将旋转和纵向运动传递给击锤元件24。在图3示出的所述装置中，其中冲击驱动器或凸起28完全位于砧元件38的下凹部分56之中。球形元件32与槽34,36的组合如图8a所示。当驱动轴22旋转时，击锤元件24也旋转并在朝向装置背端的方向上相对于驱动轴22做轴向移动，如图4和图8b所示。图8c示出了所述装置，其中击锤元件已经沿轴向后移到其最远的位置处。在该处，冲击驱动器或凸起28移过伸出元件54。驱动轴22继续旋转并且一但冲击驱动器或凸起28通过伸出元件54，弹簧52就使击锤元件24轴向前移以使冲击突起28再次下降到砧元件38的下凹部分56当中。在该位置上，驱动轴22连续地旋转，并且冲击驱动器或冲击凸起28旋转和冲击或对伸出元件54进行冲击，从而在冲击驱动器28和冲击接收器或伸出元件54之间传递周期性冲击接合。
图6a至图6d提供了冲击机构的连续工作图，图6a示出了所述装置，其中冲击突起28开始冲击伸出元件54并引起伸出元件54，以及砧元件38顺时钟旋转到图6b所示的位置上。同时，随着这种旋转运动，击锤元件24也被沿轴向向后移动，这样，冲击突起28移过伸出元件54，如图6c所示。一但冲击突起28完全越过伸出元件54后，他们如图6d所示被强迫移回到下凹部分56中并继续再旋转直到其冲击突出元件54为止。
图8a至图8d示出了表现槽34，36和球形元件32相对位置的侧视图。图8a至图8d的连续视图同图6a至6d的连续视图相对应。例如，图8a示出了这样一种结构，其中，击锤元件24沿轴向完全前移并在下凹部分56中旋转，如图6a中所示。图8b表明击锤元件24沿轴向后移，且图8c表明击锤元件24处于其沿轴向的完全后移位置，其中驱动器或冲击突起28如图6c所示通过伸出元件54。这样，本领域内的技术人员可以理解，旋转和纵向移动被传递给击锤元件24，而击锤元件24反过来将周期性冲击力提供给了砧元件38。
本领域内的技术人员应当明白，根据本发明的冲击驱动机构的驱动力取决于多个因素。例如，击锤元件相对于砧元件的重量将会影响每次冲击时传递给砧元件的冲击力的大小。冲击突起28的冲击表面29的角度也是一个因素，如果表面29与伸出元件54齐平，则可以传递最大的冲击力。冲击驱动器或冲击凸起28的旋转速度也是一个因素，而且也明显地会被驱动心轴的旋转速度所影响，同时，影响因素还包括由击锤元件24界定的第一冲击表面26的直径。
通过参考随所希望的应用场合以及对有关冲击工具驱动器的使用情况的不同来确定影响冲击装置驱动力的有关变量和参数，本领域内的技术人员就可以设计出根据本发明的冲击工具驱动器，这肯定是在他们的能力范围之内的事情。
本发明的再一个优选实施例如图11至图13所示，在该实施例中，驱动器体18界定了一根由二部分22a和22b构成的轴。这二部分被接合装置100分开并可旋转接合在一起。接合装置100最好是由弹性材料制成，例如软的聚氨酯，橡胶或类似物。当希望减小震动经驱动器体回传到电动工具或使用者的时候，本发明的这一特定实施例将成为优选的实施例。所述的弹性接合装置100吸收震动并基本上衰减了传递到电动工具或用户处的震动。如在图11中所见到的，驱动轴段22a和22b在轴向间隔开并且彼此之间没有物理连接。再参见图12，轴段22b包括一个前端部或毂105，其上带有径向延伸的驱动夹头103和在其间界定的凹部108。弹性接合装置100还包括被凹部110分隔开的驱动夹头109用于同驱动夹头102,103旋转接合。根据这种结构，应当理解，在驱动器体18的柄部旋转驱动时，第一轴段部分22a经过旋转接合装置100驱动第二轴段22b。
图13中示出了接合装置的又一个实施例。在该实施例中，轴段22a和22b具有界定于其上的孔111。在该实施例中，弹性材料同轴段一起模制，所以所述弹性材料会填满孔111以及轴段的表面106,105之间的空间。以此方式，接合装置100与轴段模制在一起或一体形成。
应当认识到，接合装置100的作用是旋转地接合驱动轴段，同时吸收从击锤机构施加到轴上的震动，在此方面，接合装置100可以用能满足这一目的的任何形式的现有材料制成。装置100所用的任何数量的材料和结构都将落入本发明的精神实质和范围当中。
再参见图11，可以见到接合装置100驻留在界定于背板50和附加板51之间的凹部101之中。板51安装在第二轴段22b之上，弹簧52支撑着板51的相对侧面上。
在不脱离本发明精神实质和范围的前提下，还可以对本发明做出各种修改和变化，本发明意在将这些修改和变化涵盖在所附权利要求书及其等同物的范围之内。