專利名稱：具有空氣冷卻系統(tǒng)的氣動工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于研磨或緊固相關工件的氣動工具。
特別地，本發(fā)明涉及一種氣動工具，其包括工具外殼，所述工具
外殼包括前部角向齒輪(angle gear)裝置；后部馬達室，所述后部馬 達室包括氣動馬達；從所述工具的后端延伸的空氣入口和出口通道； 以及位于所述工具的前端的空氣出口 。
背景技術：
既要使工具外部體表面積較小，又需要增大的最大扭矩/動力傳遞， 這對角向齒輪提出了較高的要求。在上述類型的工具中，由于在操作 工具的過程中產生了熱量，所以總是存在要使傳動裝置或角向齒輪得 到有效且充分的冷卻的問題。對于較大的連續(xù)定額(continuous rating)， 齒輪箱中的過熱是不允許的。由于過熱以及輸出工具軸的密封件的磨 損，通常會發(fā)生的問題涉及油漏。尤其是具有轉數(shù)超過12000 rpm的輸 出軸的工具，具有相當高的周邊密封接觸速度；在連續(xù)使用工具的應 用中發(fā)現(xiàn)角向齒輪和密封件都是過熱的。要解決的首要問題是在操作 動力工具的過程中使角向傳動裝置(angle gearing)的溫度最小化。其 次的問題是通過使由于在輸出工具軸處的密封件磨損而發(fā)生的潤滑油 泄露最小化而密封角向齒輪并提高潤滑的可能性。
目前公知的解決熱量問題的方法是使用來自空氣馬達的冷的廢 氣，從而將例如來自脈沖發(fā)生器的熱量傳送到工具外殼的外部。在美 國專利第4,418,764號中顯示了這樣的實例。該專利中所示的工具是槍 柄型的，其中外殼具有廢氣通道，該廢氣通道從馬達經由工具外殼前 端處的出口開口而越過脈沖發(fā)生器并直到大氣中而延伸。廢氣通道從 馬達汽缸上的大量出口開口并經過在外殼中形成的空腔而延伸，很容 易設計外殼的鑄件，以包括實現(xiàn)所預期的廢氣流動的必要空間。
另一種公知的解決熱量問題的方法公開于美國專利第5,626,198號中，其中用于螺紋接頭緊固的氣動扭矩脈沖傳遞工具包括具有前部脈 沖室的外殼，具有空氣入口和出口通道的液壓脈沖發(fā)生器被裝入該前 部脈沖室，該空氣入口和出口通道位于外殼的后端。馬達汽缸具有徑 向空氣聯(lián)通開口以及外凹槽，該外凹槽形成用于將所述開口連接到空 氣入口和出口通道的通道。離開馬達的廢氣經由向后延伸的凹槽而被
輸送到空氣出口 ，而出口空氣的部分經由向前延伸的凹槽而聯(lián)通進入 脈沖室。廢氣從那里被輸送到馬達的后端和后部出口通道。在其經過 脈沖室循環(huán)的過程中，冷的廢氣吸收來自脈沖發(fā)生器的熱量并將該熱 量傳送到工具外。由于脈沖室的密封緊密的事實，利用這種機械使圍 繞脈沖室的循環(huán)易于實現(xiàn)。脈沖發(fā)生器具有其自身的內部潤滑劑，并 且不需要前部排出口。
然而，在包括角向齒輪的這種工具，即角向磨光機中，工具外殼 的外徑必須保持相對較小，以便為操作者提供舒適的把手。此時在這 種工具中還期望設置冷卻空氣，該冷卻空氣不但流到馬達汽缸中的開 口，并從所述開口流到工具后端處的排出通道，而且越過角向齒輪并 流到工具前端的排出通道。問題是要獲得不會妨礙或進入齒輪室而且 還具有充分冷卻效果的通道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種改進的氣動扭矩/動力傳遞工具，其中送 達、來自和越過空氣馬達和角向齒輪的空氣聯(lián)通通道不但為冷卻提供 了足夠大的流動區(qū)域，而且相對于工具外殼的外徑提供了最佳的馬達 尺寸。本發(fā)明的另一目的是將齒輪室相對于廢氣密封，從而實現(xiàn)耐久 潤滑的可能性，這將延長工具的壽命。另一目的是避免輸出工具軸的 球軸承過熱。
下面參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的氣動工具的縱向截面。
圖2顯示了比例為3: 1的角向傳動裝置的縱向截面A。 圖3顯示了沿著線B-B的馬達前端壁的橫截面。圖4顯示了沿著線C-C的包括空氣通道的馬達后端的橫截面。
圖5顯示了沿著線D-D的工具后端的橫截面。
具體實施例方式
顯示于圖1中的工具包括具有前部角向齒輪布置或角向傳動裝置
11的外殼10、馬達室12、后部空氣出口或排出部分13以及前部空氣 出口或排出部分14。
馬達室12包括葉片型旋轉馬達15，該葉片型旋轉馬達15包括汽 缸16和轉子17。馬達牢固地固定在外殼10中，并具有前端壁18和后 端壁19，兩者適于提供空氣通道。在其前端，轉子17作為驅動連接到 角向傳動裝置ll。馬達汽缸16包括作為馬達出口開口20的大量(徑 向)空氣聯(lián)通開口。出口開口 20經由后部排出部分13而與工具的后 部聯(lián)通，并經由前部排出部分14而與工具的前部聯(lián)通。馬達為常規(guī)設 計，并且由于其本身不是本發(fā)明的部分而不再贅述。
馬達室12具有后部空氣排出通道21以及后部空氣入口通道22， 通過杠桿24可操作的節(jié)流閥23以及汽缸16中的至少兩個出口開口 20。工具的后端具有用于連接壓力空氣管道的中央管狀連接構件25。 連接構件25由后部出口通道21所環(huán)繞，并且如果需要，工具外殼IO 的后端具有用于連接出口管的外部插槽部分26。出口通道或者由凹槽 限定，以及/或者通過適應各零件以使空氣聯(lián)通而限定，所述凹槽例如 通過銑削而在汽缸16的外表面上、外殼10的內表面上形成。
在圖2中，角向傳動裝置11被支撐并位于傳動裝置室61中。角 向傳動裝置11包括固定地設置在轉子軸29的前端上的小齒輪28，轉 子軸29由密封的球軸承19所支撐。角向傳動裝置11進一步包括與所 述小齒輪28配合并安裝在輸出軸31上的錐齒輪30，輸出軸31經過還 提供輔助出口通道32的前開口而延伸到外殼10之外。輸出軸31由兩 個球軸承43和49支撐在外殼中。傳動裝置室61通過密封環(huán)33密封， 密封環(huán)33設置在前端壁18中并具有彈性接觸密封件34，彈性接觸密 封件34在齒輪架(gear mantel) 36上密封，或者直接在輸出軸31上 密封。密封件34可以為其它徑向類型。當接觸密封件34防止?jié)櫥瑒?泄漏時，所述密封環(huán)33防止受壓空氣進入傳動裝置室61。輸出軸31具有螺紋部分37，用于實現(xiàn)不同種類工具的安裝。
經由閥23所提供的壓力空氣被輸送到氣動馬達15，并且經過空氣 聯(lián)通開口 20離開的廢氣經由通道21而首先被向后輸送到后部排出部 分13。由于向前輸送的出口空氣的部分包含所要求的本發(fā)明的特征， 所以將具體描述這一部分。經過設置在馬達汽缸16和外殼10之間的 通道，并經過形成小區(qū)域部分以便適應前端壁18的至少一個通道38， 經由開口 20離開馬達的廢氣的部分被向前輸送。前端壁18進一歩包 括部分地圍繞密封軸承41的外環(huán)40的周向管39，以便能使熱量從軸 承傳遞到流經的廢氣。 一組空氣通道42面向冷卻室44而設置，冷卻 室44能使空氣流動進入到所述冷卻室44。在外殼10中設置有圓形凹 槽45，該圓形凹槽45形成冷卻室44的一部分并且離開環(huán)形凸緣27， 該環(huán)形凸緣27靠近于小齒輪28而沿軸向延伸并且在冷卻室44和傳動 裝置室61之間形成隔離壁27。環(huán)形凸緣的端部表面經由密封環(huán)33而 與前部馬達端壁18配合，從而防止廢氣泄露進入到傳動裝置室61。凹 槽45的各個壁一起形成擴大的熱量傳遞表面，通過所述熱量傳遞表面， 在傳動裝置中產生的熱量有效地被傳遞到來自馬達并穿過冷卻室44的 冷的廢氣。凹槽45還可以通過銑削或其它工藝而產生。冷卻室44具 有向工具的外周邊延伸的一個外壁46，同時隔離壁27具有更小的厚度 并向傳動裝置室61延伸，并且這種形式是為了適應小齒輪20的外周 邊。隔離壁27可以具有不同的形狀，該壁的功能是提供熱量傳遞表面， 以便增加空氣接觸區(qū)域，從而增加從傳動裝置室61傳遞到流經的廢氣 的熱量。
冷卻室44另外相對于傳動裝置室而被密封，但是在一方面與排出 通道38聯(lián)通，另一方面與大氣聯(lián)通，從而形成輔助出口通道32的部 分。冷卻室44由設置在馬達前端壁18中的密封環(huán)33密封。冷卻室44 是工具外殼集成的一部分，有利地，其設置為鑄鋁和/或機加工鋁或者 其它具有更好的熱量傳遞屬性的輕合金。在齒輪箱中的壓力在許多情 況下會導致經由輸出軸處的密封構件的油漏。經過空氣聯(lián)通開口 20而 離開馬達的廢氣以95-99%之間的體積百分比首先經由通道21而向后 傳輸?shù)胶蟛颗懦霾糠?3，而隨后，所述廢氣的1-5%的體積百分比被向 前傳輸。角向傳動裝置另外包括輸出軸31的冷卻通道48，球軸承43、 49 以及密封件34。冷卻室44經由溝槽50與冷卻通道48聯(lián)通。外殼10 具有銑削的凹槽51，凹槽51與軸承外環(huán)52 —起形成圍繞軸承的周向 管51。通過將來自冷卻室44的冷的廢氣經過溝槽50而聯(lián)通進入到所 述管，能使軸承將來自軸承的熱量傳遞到空氣。外殼10、輸出軸31 以及(間接地)密封件34由于這種熱量傳遞而被冷卻。廢氣進一歩經 由輸出軸和鎖定螺母53之間的環(huán)形間隙32而被傳輸?shù)酱髿狻?br> 在操作該工具時，壓力空氣管連接到連接構件25，以便為馬達15 提供流動的壓力空氣，并且研磨墊連接到用于研磨操作的輸出軸31。 工具外殼10由操作者抓緊，并且節(jié)流閥23通過擠壓杠桿24而打開。 馬達15開始旋轉，從而將旋轉動力傳遞到角向傳動裝置11。來自馬達 的膨脹的冷的廢氣能夠經過冷卻室44并越過熱量傳遞表面27而循環(huán)， 并隨后經過溝槽50而被輸送，溝槽50設置在工具外殼中，并且從所 述室44延伸并與銑削的凹槽51聯(lián)通，凹槽51圍繞輸出軸31的軸向 軸承49。凹槽51適于使穿過軸承表面的廢氣流通。廢氣吸收來自軸承 和輸出軸的熱量，并進一歩被傳輸?shù)捷敵鲚S31的環(huán)形空間或間隙以及 鎖定構件53之間的工具之外。在經過冷卻室(44， 48)的這種循環(huán)的 過程中，冷的廢氣吸收來自角向傳動裝置ll的熱量并將該熱量傳遞到 工具之外。
通過在馬達汽缸20的外表面上形成進入到密封的冷卻室的空氣聯(lián) 通通道，可以實現(xiàn)角向齒輪裝置的充分冷卻，同時保持了外殼和馬達 的有利尺寸。
權利要求
1、一種氣動工具，包括外殼(10)，馬達(15)，輸出軸(31)以及將所述馬達連接到所述輸出軸(31)的傳動裝置(11)，設置在所述外殼中從而分別聯(lián)通送達至所述馬達的空氣以及來自所述馬達的空氣的壓力空氣入口通道(22)以及空氣出口通道(21)，其中所述傳動裝置(11)位于由所述外殼(10)中的隔離壁(27)部分地限定的傳動裝置室(61)中，其特征在于，冷卻室(44)設置在所述馬達(15)與所述隔離壁(27)之間，所述冷卻室(44)相對于所述傳動裝置室(61)而被密封，并且經由輔助出口通道(50、51、32)而與大氣聯(lián)通，并且所述隔離壁(27)具有暴露到所述冷卻室(44)的熱量傳遞表面，并由此冷的廢氣流經所述冷卻室(44)，進而傳遞來自傳動裝置室(44)的熱量。
2、 根據(jù)權利要求1所述的氣動工具，其中所述熱量傳遞表面27 包括形成于所述外殼(10)中并用于提高熱量傳遞效率的至少一個凹 槽(45)的多個壁。
3、 根據(jù)權利要求1所述的氣動工具，其中所述輔助出口通道(50、 51、 32)包括至少一個小區(qū)域部分(38)，所述至少一個小區(qū)域部分(38)適于使少于來自所述馬達(15)的廢氣總量的百分之十通過。
4、 根據(jù)權利要求1所述的氣動工具，其中所述輸出軸(31)被支 撐在軸承(49)中，并且所述外殼包括由所述外殼(10)中的凹槽(51) 所形成的輔助出口通道(50、 51、 32)，所述輔助出口通道(50、 51、 32)與軸承外環(huán)(52) —起形成環(huán)繞所述軸承(49)的周向管(51)， 從而能使熱量從所述軸承(49)傳遞到流經的廢氣。
5、 根據(jù)權利要求l-4任意一項所述的氣動工具，其中所述傳動裝 置(11)包括角向傳動裝置，所述角向傳動裝置具有連接到所述馬達(15)的小齒輪(28)以及連接到所述輸出軸(31)的錐齒輪(30)，并且所述輔助出口通道(50、 51、 32)經過環(huán)繞所述輸出軸(31)的 環(huán)形間隙(32)而開口到大氣。
6、 根據(jù)權利要求l-5任意一項所述的氣動工具，其中所述冷卻室 44構成所述工具外殼(10)的集成部分。
7、 根據(jù)權利要求1-6任意一項所述的氣動工具，其中所述外殼(10) 以用于提高熱量傳遞的輕合金形成。
8、 根據(jù)權利要求l-6任意一項所述的氣動工具，其中由所述外殼 中的圓形凹槽(51)形成管狀部分，所述管狀部分形成所述冷卻室(44) 的冷卻表面(46、 27)的多個壁的一部分。
9、 根據(jù)權利要求8所述的氣動工具，其中所述冷卻室(44)沿周 向并且相對于所述小齒輪(28)的縱向中心軸線共軸設置。
10、 根據(jù)權利要求9所述的氣動工具，其中所述冷卻室(44)的 隔離壁(27)由所述小齒輪(28)的外周邊所限定，并毗鄰所述小齒 輪(28)的外周邊設置，以便提高來自所述傳動裝置的熱量傳遞。
11、 根據(jù)權利要求l-10任意一項所述的氣動工具，其中彈性接觸 密封件(34)圍繞所述輸出軸(31)而設置，以便對所述傳動裝置室(61)密封。
全文摘要
一種氣動工具包括外殼(10)、馬達室(12)、后部空氣出口部分(13)和前部空氣出口部分(14)，外殼具有設置在傳動裝置室(61)中的前部角向傳動裝置(11)。馬達室(12)包括具有空氣聯(lián)通開口的氣動馬達(15)，空氣聯(lián)通開口與后部空氣出口部分(13)以及前部空氣出口部分(14)聯(lián)通。出口空氣的一部分經過包括外殼(10)中的圓形凹槽(45)的前部空氣出口部分(14)傳輸，圓形凹槽形成冷卻室(44)的一部分。凹槽(45)的壁一起形成擴大的熱量傳遞表面，通過熱量傳遞表面，在角向傳動裝置(11)中產生的熱量有效傳遞到來自馬達并穿過冷卻室(44)的冷廢氣。通過聯(lián)通經過冷卻室(44)的廢氣，實現(xiàn)了角向傳動裝置(11)的充分冷卻，并保持了外殼(10)有利的外部尺寸。
文檔編號B25F5/00GK101610876SQ200780048903
公開日2009年12月23日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2006年12月1日
發(fā)明者K·S·埃爾姆奎斯特 申請人:阿特拉斯科普科工具公司