CN103517786A - 具有扭矩感测单元的动力扳手 - Google Patents

Abstract

一种具有扭矩感测单元（20）的动力扳手，包括：外壳（10、22）、电动机、输出轴（13）以及行星减速齿轮（14），所述行星减速齿轮（14）将所述电动机连接到输出轴（13）并且包括在外壳（10，22）内得以支撑的静态环形齿轮（19），其中扭矩感测单元（20）包括扭矩传递元件（23），所述扭矩传递元件（23）具有布置成从环形齿轮（19）向外壳（10、22）传递反作用扭矩的单一径向延伸反作用臂（25），并且承载用于生成对应于传递的反作用扭矩的信号的应变测量传感器（36、37）。扭矩传递元件（23）包括具有两个薄弱部分（34、35）的环形本体（24），环形本体（24）在扭矩传递期间弹性变形，并且具有用于承载应变测量传感器（36、37）的平面（32、33）。

Description

具有扭矩感测单元的动力扳手

技术领域

本发明涉及具有用于生成对应于实际传递的输出扭矩的电信号的扭矩感测单元的动力扳手。

特别地，本发明涉及包括外壳、电动机、输出轴以及将电动机连接到输出轴的并且包括在外壳内支撑的静态环形齿轮的行星式减速齿轮的动力工具。环形齿轮布置成从齿轮向外壳传递反作用扭矩，其中在环形齿轮内的反作用扭矩对应于通过输出轴传递的输出扭矩。

背景技术

此前，在US 4,404,799中描述了该类型的动力扳手，其中通过设置有应变计的薄弱颈部部分将环形齿轮固定至扳手外壳。在通过齿轮的扭矩传送期间，薄弱部分弹性地产生反作用扭矩，并且由于对应于输出扭矩的环形齿轮的该薄弱颈部的变形而测量传递的输出扭矩。然而，该现有技术的装置不利之处在于，已描述的环形齿轮布置相当笨重，特别是关于环形齿轮布置的轴向延伸，其负面地影响动力扳手的外形尺寸。

在瑞典专利申请0701621-5中描述了一种更加紧凑的扭矩传感器设计。在其内描述的动力扳手设置有扭矩感测单元，所述扭矩感测单元包括设置有应变计的环形扭矩传递元件，并且布置为从行星齿轮的环形齿轮向动力扳手传递反作用扭矩。该扭矩感测单元在轴向方向上非常紧凑，并且不增加动力扳手的长度。

在WO 2008/090069中，也描述了一种紧凑的扭矩感测单元，其旨在将行星减速齿轮的环形齿轮与动力扳手外壳一起接合，以便从环形齿轮向外壳传递反作用扭矩。该扭矩感测单元包括具有两对横向延伸臂的传感器本体，横向延伸臂的一对旨在与外壳接合，并且另一对锁定到环形齿轮。第一对臂承载若干应变计以生成对应于感测臂的弹性屈服，所述感测臂的弹性屈服对应于传递的反作用扭矩。

上面描述的两个现有技术的扭矩感测布置具有非常严重的缺点，即，扭矩感测布置在四个点上与环形齿轮和外壳连接，其意味着在动力扳手部件的制造以及传感器元件本身在公差上出现的扩散不可避免地在独立的臂上产生负荷水平上的差异。因此，由于在环形齿轮和外壳之间传递的反作用扭矩上的测量结果，以及在从动力扳手的传递的输出扭矩上的测量结果，从而这导致了不良公差的相关改变以及由应变计生成的信号的不确定性。

通过本发明解决了上述的问题，即，动力扳手设置有扭矩感测单元，其中从环形齿轮传递到外壳的反作用扭矩通常以在动力扳手部件和/或扭矩传递元件本身上扩散的公差的正确方式独立地进行测量。

发明内容

根据本发明的主要方面涉及一种具有扭矩感测单元的动力扳手，包括：外壳、电动机、输出轴以及行星减速齿轮，所述行星减速齿轮将所述电动机连接到输出轴并且包括在外壳内得以支撑的静态环形齿轮，其中扭矩感测单元包括扭矩传递元件，所述扭矩传递元件布置成从环形齿轮向外壳传递反作用扭矩，并且承载布置成生成对应于传递的反作用扭矩的大小的电信号的应变测量传感器。扭矩传递元件包括环形本体，所述环形本体具有基本等于环形齿轮的内直径的外直径，并且在所述环形本体的外圆周上具有与环形齿轮的齿匹配并接合的许多齿，从而将扭矩传递元件旋转地锁定至环形齿轮，并且所述扭矩传递元件包括从环形本体径向地延伸并且布置为与在外壳上的接界接合的单一反作用臂。

在本发明的特定实施方案中，齿设置在所述环形本体的外圆周的扇形面A内，所述扇形面A位于直径地相对于所述反作用臂处。所述扇形面A也可以被分成多个更小的扇形面，其中，实际上没有扇形面位于精确地相对于反作用臂处。

在本发明的另一个实施方案中，所述扇形面A或者多个扇形面延伸超过所述环形本体的圆周至少180度。180度的延伸也包括在各自的扇形面之间的空隙（如果存在空隙的话），使得带齿的扇形面的总和可以远小于180度。

在本发明的另一个实施方案中，所述环形本体包括具有用于承载应变测量装置的平面至少一个薄弱部分，其中所述平面位于平行于环形齿轮的基准轴线的面内。

在本发明的特定实施方案中，所述环形本体包括位于所述反作用臂的相对侧处的两个薄弱部分。

根据本发明的扭矩感测单元的优点在于，其设计简单并且在制造上相对便宜。

附图说明

下面参照所附附图描述本发明的优选的实施方案。

在附图中：

图1显示了根据本发明的部分为截面的动力扳手的侧视图。

图2显示了根据本发明的扭矩感测单元的立体图。

图3显示了在图2中的扭矩感测单元的后端视图。

图4显示了通过扭矩感测单元的纵向截面图。

图5显示了扭矩传递元件的端部视图。

图6显示了扭矩传递元件的侧视图。

具体实施方式

在附图中示出的动力扳手包括具有后把手11和动力控制杆12的外壳10、旋转电动机、输出轴13以及将电动机连接到输出轴13的减速齿轮14。减速齿轮14为公知的行星类型减速齿轮，并且在示出的实例中包括具有常规环形齿轮19的两个级17和18。常规环形齿轮19为套筒形状，轴向地延伸超过齿轮级17和18，并且设置有横向间隙21。环形齿轮19被支撑在内套筒22内，内套筒22被刚性地固定在外壳10内。

扭矩感测单元20设置在环形齿轮19和外壳10之间，并且布置为在动力扳手操作期间指示在环形齿轮19内生成的反作用扭矩。扭矩感测单元20包括扭矩传递元件23，其设置在环形齿轮19的内部，并且布置为从减速齿轮14向外壳10传递反作用扭矩，并且同时保持环形齿轮19不进行旋转。扭矩传递元件23包括环形本体24和径向延伸反作用臂25，其中环形本体24在其外圆周上设置有适合于匹配并接合环形齿轮19的齿的许多齿26。这些齿26覆盖环形齿轮外圆周的特定扇形面A，并且直径地相对于扇形面A具有径向延伸反作用臂25。反作用臂25在环形齿轮19内通过横向间隙21向外延伸，并且在外壳10的内套筒22内通过反作用臂25的外端部部分接合到槽29的边缘，从而受到支撑而不旋转。在动力扳手操作期间，作用在环形齿轮19上的反作用扭矩通过在扭矩传递元件23和内套筒22上的反作用臂25被传递到外壳10。

扭矩传递元件23还包括位于环形本体24的两个过渡部分34和35上的两个平面32和33，两个过渡部分34和35将平面32和33连接到反作用臂25。这些过渡部分34和35具有比反作用臂25更薄弱一些的横截面，并且旨在在反作用臂25内弹性地产生从环形齿轮19向外壳10传递的反作用扭矩所导致的弯曲力。

在过渡部分34和35的两个平面32和33上，安装了应变测量传感器36和37，应变测量传感器36和37旨在响应于在环形齿轮19内由反作用扭矩所导致的在反作用臂25上的弯曲力而生成电信号。应变计36和37通过未示出的线路连接到在外壳10内的操作控制单元，从而使电信号指示在输出轴13上的实际传递的输出扭矩。

Claims (5)

1.一种具有扭矩感测单元的动力扳手，包括：外壳（10、22）、电动机、输出轴（13）以及行星减速齿轮（14），所述行星减速齿轮（14）将所述电动机连接到所述输出轴（13）并且包括在外壳（10）内得以支撑的静态环形齿轮（19），其中扭矩感测单元（20）包括扭矩传递元件（23），所述扭矩传递元件（23）布置成从环形齿轮（19）向所述外壳（10、22）传递反作用扭矩，并且承载布置成生成对应于传递的反作用扭矩的大小的电信号的应变测量传感器（36、37），其特征在于，所述扭矩传递元件（23）包括环形本体（24），所述环形本体（24）具有基本等于所述环形齿轮（19）的内直径的外直径，并且在所述环形本体（24）的外圆周上具有与所述环形齿轮（19）的齿匹配并接合的许多齿（26），从而将所述扭矩传递元件（23）旋转地锁定至所述环形齿轮（19），并且所述扭矩传递元件（23）包括从所述环形本体（24）径向地延伸并且布置为与在所述外壳（10、22）上的接界（29）接合的单一反作用臂（25）。

2.根据权利要求1所述的动力扳手，其中所述齿（26）设置在所述环形本体（24）的外圆周的扇形面（A）内，所述扇形面（A）位于直径地相对于所述反作用臂（25）处。

3.根据权利要求2所述的动力扳手，其中所述扇形面（A）延伸超过所述环形本体（24）的圆周至少180度。

4.根据权利要求1-3的任一项所述的动力扳手，其中所述环形本体（24）包括具有用于承载所述应变测量装置（36、37）的平面（32、33）的至少一个薄弱部分（34、35），并且其中所述平面（32、33）位于平行于所述环形齿轮（19）的基准轴线的面内。

5.根据权利要求4所述的动力扳手，其中所述环形本体（24）包括位于所述反作用臂（25）的相对侧处的两个薄弱部分（34、35）。

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