專利名稱：可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及作業(yè)領(lǐng)域中的一種可連續(xù)作業(yè)并具備超越轉(zhuǎn)動功能的手動工具和輕便機(jī)動工具，以及超越離合器，包括用于緊固、連接、拆卸或夾持的工具或設(shè)備，特別涉及其中扭轉(zhuǎn)式作業(yè)的板鉗、扳手和螺絲刀。
背景技術(shù)：
為具備單向傳動或可選單向傳動連續(xù)作業(yè)的必需功能，現(xiàn)有技術(shù)的例如扳手和螺絲刀類的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具大多使用有棘輪機(jī)構(gòu)。而棘輪機(jī)構(gòu)的公知特點(diǎn)是，傳動時只有固定的棘爪和棘輪的整周棘齒中的約1 2個嚙合受力。因此，這些包括有棘輪機(jī)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具均存在有這樣的缺點(diǎn)。即，承載能力相對不高，受力點(diǎn)單一不均和爪齒易受損，空轉(zhuǎn)時伴有撞擊式磨損和聲響，嚙合表面強(qiáng)度和耐磨損性能要求高，偏壓棘爪的彈簧易疲勞，整體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，零件較多且零散致使制作和裝配用時較多，成本較高。另外，棘輪機(jī)構(gòu)屬有級嚙合，對工具周向轉(zhuǎn)動空間的利用率不高，尤其是該轉(zhuǎn)動空間受限或小角度轉(zhuǎn)動時效率較低。對此，專利文獻(xiàn) CN101081495A、CN1736665A、CN101062552A、CN101618534A 以及 CN101386160A給出了相關(guān)現(xiàn)狀的基本信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于設(shè)計(jì)基于全新技術(shù)原理的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，以避免上述缺點(diǎn)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，以使其具有結(jié)構(gòu)簡單、周向無級接合、長壽命和制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明之可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具包括，繞一軸線回轉(zhuǎn)且可軸向接合的至少一個牽引摩擦機(jī)構(gòu)，其具有繞上述軸線回轉(zhuǎn)并均設(shè)置有摩擦面的中介件和摩擦件，以在該兩構(gòu)件間傳遞摩擦轉(zhuǎn)矩；為該牽引摩擦機(jī)構(gòu)提供接合力并繞上述軸線回轉(zhuǎn)的至少一個轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其具有繞上述軸線回轉(zhuǎn)并均設(shè)置有相應(yīng)導(dǎo)向面的導(dǎo)向件和中介件；當(dāng)導(dǎo)向件和摩擦件被中介件可驅(qū)動地連接成一個摩擦體時，導(dǎo)向件與中介件雙方的導(dǎo)向面之間的相互抵觸部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，Βρ，0 < λ ^ ξ，其中，ξ是能夠令形成于該抵觸部位的導(dǎo)向摩擦副自鎖的升角λ的最大值?？蛇x地，設(shè)置有兩個繞上述軸線回轉(zhuǎn)的摩擦機(jī)構(gòu)，其中一個是上述牽引摩擦機(jī)構(gòu)， 其中另一個是與導(dǎo)向件和摩擦件至少不可旋轉(zhuǎn)地分別結(jié)合在一起的傳力摩擦機(jī)構(gòu)，或者再一個上述牽引摩擦機(jī)構(gòu)。作為一種改進(jìn)，升角λ的取值范圍還可以是ζ < λ彡ξ，或者，0< λ彡ζ (當(dāng)ζ >0)，其中，ζ是能夠令所述抵觸部位的導(dǎo)向摩擦副自鎖的所述升角λ的最小值，亦即令上述牽引摩擦機(jī)構(gòu)的牽引摩擦副自鎖的最大值。 為實(shí)現(xiàn)雙向工作，轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在兩個圓周方向上均具有轉(zhuǎn)動導(dǎo)向功能，導(dǎo)向件均對應(yīng)地設(shè)置有導(dǎo)向面；同時，還設(shè)置有定向機(jī)構(gòu)，其用于可操作地將中介件限定在相對導(dǎo)向件的至少兩個不同的周向區(qū)域內(nèi)，以限定中介件可以周向抵觸到導(dǎo)向件的相對轉(zhuǎn)動方向，并規(guī)定轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向轉(zhuǎn)動所對應(yīng)的圓周方向。
改進(jìn)地，還包括致動機(jī)構(gòu)，其用于改變上述定向機(jī)構(gòu)的定向狀態(tài)?？蛇x地，還設(shè)置有至少一個限力元件，其可與導(dǎo)向件、中介件和摩擦件中的至多一個，以至少不可旋轉(zhuǎn)的方式連接成力封閉式組合構(gòu)件，以建立相互之間的軸向力封閉式抵觸連接?？蛇x地，限力元件是具有中心圓孔的杯形殼。優(yōu)選地，還設(shè)置有至少具有一個彈性元件的彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)，其用于持續(xù)地保持中介件與摩擦件之間的至少間接的摩擦連接。優(yōu)選地，上述彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)和定向機(jī)構(gòu)重合成一個控制機(jī)構(gòu)，所述凸起和所述凹槽中的至少一個包括所述彈性元件?？蛇x地，牽引摩擦機(jī)構(gòu)和傳力摩擦機(jī)構(gòu)中的至少一個，其兩個相應(yīng)摩擦面中的至少一個是半錐頂角大于O度而小于180度的截錐面。為增大ζ和ξ，牽引摩擦機(jī)構(gòu)可以是多摩擦片式摩擦機(jī)構(gòu)，其具有與摩擦件和中介件分別不可旋轉(zhuǎn)地相連的兩組軸向交錯排列的各至少一個摩擦片。為增大轉(zhuǎn)矩容量，傳力摩擦機(jī)構(gòu)可以是多摩擦片式摩擦機(jī)構(gòu)，其具有與摩擦件和導(dǎo)向件分別不可旋轉(zhuǎn)地相連的兩組軸向交錯排列的各至少一個摩擦片。需要特別說明的是，本申請文件中的相關(guān)概念或名詞的含義如下間接地設(shè)置設(shè)置在與設(shè)置的目的地構(gòu)件不可旋轉(zhuǎn)相連的其它構(gòu)件上。轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)將圓周相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為至少包括軸向相對移動或移動趨勢的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。例如螺旋升角嚴(yán)格一致和不嚴(yán)格一致的滑動/滾動式螺旋或部分螺旋機(jī)構(gòu)、徑向銷槽機(jī)構(gòu)、端面楔形機(jī)構(gòu)、端面嵌合機(jī)構(gòu)、端面棘輪機(jī)構(gòu)及圓柱/端面凸輪機(jī)構(gòu)?？臻g楔形機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和牽引摩擦機(jī)構(gòu)組成的機(jī)構(gòu)。ζ和ξ :空間楔形機(jī)構(gòu)的重要極限角，如圖2所示的中介件90，一方面，通過其摩擦面104與摩擦件70的牽引摩擦面72至少軸向抵觸，以形成抵觸部位的法向壓力的合力W 不垂直于回轉(zhuǎn)軸線X的回轉(zhuǎn)型牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的至少包括一個的一組牽引摩擦副；另一方面，通過其朝向同一圓周方向的導(dǎo)向面94，與導(dǎo)向件50的相應(yīng)導(dǎo)向面M至少軸向抵觸，以形成抵觸部位的法向壓力的合力N不垂直于回轉(zhuǎn)軸線X的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的至少包括一個的一組導(dǎo)向摩擦副；該抵觸部位的公切線與垂至于回轉(zhuǎn)軸線X的平面的夾角的平均值，稱為該抵觸部位的升角λ ；再一方面，通過其它表面還可作用有諸如用于彈性預(yù)緊的其它作用力，參見圖1、10、12、14、16 ；在轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向工況中，也就是導(dǎo)向件50致使中介件90沿箭頭R所指方向以大于等于零的速度相對摩擦件70轉(zhuǎn)動的工況中，能夠確保導(dǎo)向摩擦副自鎖的雙方表面抵觸部位的最小升角被定義為ζ，而最大升角則被定義為ξ。 而該兩個極限角則完全界定了中介件90相對導(dǎo)向件50向前轉(zhuǎn)動、靜止不動和向后轉(zhuǎn)動的一切可能的運(yùn)動形式。具體含義如下
1、當(dāng)ξ < λ <90度時，導(dǎo)向摩擦副和牽引摩擦副均不能自鎖，通過導(dǎo)向摩擦副的法向壓力N，或者其分力Q和Τ，導(dǎo)向件50可致使中介件90相對其向前也就是向箭頭R 所指方向滑轉(zhuǎn)/擠出(限于壓力N源自非彈性力或結(jié)構(gòu)原因，未被實(shí)際擠出)。因此，導(dǎo)向件50與摩擦件70不能被中介件90楔合成一個摩擦體。
2、當(dāng)ζ < λ彡ξ且λ >0時，導(dǎo)向摩擦副處于恒定的自鎖狀態(tài)，牽引摩擦副處于不可自鎖的一般靜摩擦狀態(tài)。此時，中介件90可以將導(dǎo)向件50與摩擦件70楔合成一個摩擦體，但在摩擦件70相對導(dǎo)向件50過載時，牽引摩擦副仍可由靜摩擦狀態(tài)正常地轉(zhuǎn)入滑動摩擦狀態(tài)而導(dǎo)向摩擦副仍可穩(wěn)定自鎖。對應(yīng)地，空間楔形機(jī)構(gòu)處于半楔合狀態(tài)，超越離合機(jī)構(gòu)處于非完全接合狀態(tài)。
3、當(dāng)0< λ ^ ζ (針對ζ >0的情況)時，牽引摩擦副處于恒定的自鎖狀態(tài)，導(dǎo)向摩擦副處于一般靜摩擦狀態(tài)。相應(yīng)地，在摩擦件70相對導(dǎo)向件50過載時，中介件90將具有突破導(dǎo)向摩擦副的最大靜摩擦狀態(tài)/阻力而相對導(dǎo)向件50滑轉(zhuǎn)爬升的趨勢，但由于該爬升趨勢被空間楔形機(jī)構(gòu)的軸向力封閉結(jié)構(gòu)剛性阻止(除非壓力N源自彈性力)，因此，導(dǎo)向摩擦副被強(qiáng)制性地維持在等同于自鎖的一般靜摩擦狀態(tài)。即，中介件90、導(dǎo)向件50與摩擦件70三者被強(qiáng)制結(jié)合成一個轉(zhuǎn)動整體，即使過載至毀損也不相互滑轉(zhuǎn)爬升?？臻g楔形機(jī)構(gòu)因而處于類似斜撐式超越離合器的絕對自鎖/楔合狀態(tài)。
由常識可知，λ等于ζ的情況，只存在于理論上而不存在于現(xiàn)實(shí)中。也就是說，因不能同時自鎖而必然始終存在著一組不自鎖的可滑轉(zhuǎn)摩擦副，空間楔形機(jī)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩的物理本質(zhì)只能是摩擦，而不是現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)定的摩擦自鎖。但極限角ζ未被現(xiàn)有技術(shù)理論所認(rèn)識，也不能由作為特例的平面楔形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動關(guān)系啟示、想象或揭示出來，更不能由其結(jié)構(gòu)推導(dǎo)出來。因此，不知道極限角ζ的存在及物理含義的現(xiàn)有技術(shù)便無法透徹地認(rèn)識極限角 I亦即楔角的真實(shí)物理含義，包括摩擦滑轉(zhuǎn)的正常性，更不可能發(fā)現(xiàn)、揭示和證實(shí)空間楔合的物理本質(zhì)，并進(jìn)而得出本申請的基于空間楔形機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案。
顯然，上述升角λ就是空間楔形機(jī)構(gòu)的楔角，也稱楔合角/擠住角，并僅在0 < λ ^ ξ時，空間楔形機(jī)構(gòu)方可楔合，超越離合機(jī)構(gòu)方可接合。
依據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，以全新的空間楔形機(jī)構(gòu)來傳遞單向轉(zhuǎn)矩和實(shí)現(xiàn)反向空轉(zhuǎn)，很好地達(dá)成了本發(fā)明的目的。同時，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有更高的承載能力、更高接合靈敏度、更高的工作可靠性以及更長的壽命。而且，其結(jié)構(gòu)簡單、制作和裝配容易、成本相對較低，控制方便，適用面廣。借助下述實(shí)施例的說明和附圖，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將顯得更為清楚和明了。


圖IA和圖1Β，分別是根據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的單向扳手套管頭部主視圖的簡化的軸向剖面圖，以及整體俯視圖。
圖2是圖IA中各機(jī)構(gòu)的齒廓向同一外圓柱面徑向投影的局部展開圖。
圖3是圖8中各機(jī)構(gòu)的齒廓向同一外圓柱面徑向投影的局部展開圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一可連續(xù)作業(yè)的單向扳手的簡化的軸向剖面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的再一可連續(xù)作業(yè)的單向扳手的簡化的軸向剖面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的最簡結(jié)構(gòu)單向扳手的簡化的軸向剖面圖。
圖7是圖6中扳手頭部的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的雙向扳手的簡化的軸向剖面圖。
圖9是圖8的俯視圖中定向旋鈕部位的局部放大圖。
圖10是圖8中定向旋鈕部位的Y-Y剖面的放大圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的雙向螺絲刀的簡化的軸向剖面圖。
圖12是圖11中驅(qū)動本體的軸向剖面示意圖。
圖13是圖12中去除致動環(huán)后的彈簧/定向機(jī)構(gòu)部位放大的局部俯視圖。
圖14是圖12中驅(qū)動本體的一種變型的軸向剖面示意圖。
圖15是圖14中具有徑向延伸力臂的導(dǎo)向件的主視圖。
圖16是圖12中驅(qū)動本體的再一種變型的軸向剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
必要說明本說明書的正文及所有附圖中，相同或相似的構(gòu)件及特征部位均采用相同的附圖標(biāo)記，并只在它們第一次出現(xiàn)時給予必要說明。同樣，也不重復(fù)說明相同或相似機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理或過程。為區(qū)別設(shè)置在對稱或?qū)?yīng)位置上的相同的構(gòu)件或特征部位，本說明書在其附圖標(biāo)記后面附加了字母，而在泛指說明或無需區(qū)別時，則不附加任何字母。
實(shí)施例一端面螺旋齒式可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式單向扳手Tl
參見圖IA 1B，作為可連續(xù)作業(yè)的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具的一種具體形式，單向扳手Tl包括繞軸線X形成，并與朝兩端延伸的管狀基體60同軸線地剛性一體且最佳地呈環(huán)狀的導(dǎo)向件50，其內(nèi)端面上設(shè)置有一組最佳地繞軸線X周向均布的螺旋導(dǎo)向齒52。該管狀基體60 用作單向扳手Tl的梅花套頭，其內(nèi)周面上最佳地設(shè)置有可與螺釘或螺帽等嚙合傳力的梅花齒62。在管狀基體60軸向中部的外周面上，可滑轉(zhuǎn)地徑向定位有最佳地呈環(huán)狀的中介件 90，其通過設(shè)置在面對導(dǎo)向件50的端面上的與導(dǎo)向齒52呈互補(bǔ)式構(gòu)造的一組螺旋導(dǎo)向齒 92，與導(dǎo)向件50恒久地嵌合，以組合成繞軸線X回轉(zhuǎn)的面接觸型單向轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G。
另外，在管狀基體60兩外端的外周面上，還可轉(zhuǎn)動地徑向定位有最佳地呈平面盤狀的摩擦件70。該件70可看作是由兩個以軸平面為界，且最佳地具有對等半圓形內(nèi)部周向表面，且徑向上至少大致對稱的兩個半圓殼式摩擦件70a和70b，經(jīng)徑向?qū)?，再?jīng)兩個U 字形焊縫68焊接成周向剛性一體后所形成的軸向力封閉式組合構(gòu)件。在摩擦件70b的背離摩擦件70a的一側(cè)，徑向平滑地延伸出扳手的桿狀握柄110，該握柄110的另一端，還可公知地連接有另外一個不同規(guī)格的扳手頭部100b。如圖IB所示。
繼續(xù)參見圖1。設(shè)置于摩擦件70內(nèi)周面上的最佳地為平面型的盤形環(huán)狀周向凹槽 78，以軸向力封閉的形式將相互嵌合的導(dǎo)向件50和中介件90收納于其中。設(shè)置于該周向凹槽78 —個內(nèi)端面的回轉(zhuǎn)型牽引摩擦面72，與設(shè)置在中介件90無齒端面上的回轉(zhuǎn)摩擦面 104摩擦相連，構(gòu)成回轉(zhuǎn)型面接觸牽引摩擦機(jī)構(gòu)F1。設(shè)置于該周向凹槽78另一個內(nèi)端面的回轉(zhuǎn)型傳力摩擦面74，與設(shè)置在導(dǎo)向件50無齒端面的傳力摩擦面58摩擦相連，構(gòu)成可與導(dǎo)向件50直接傳遞摩擦轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)型面接觸傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2。其中，牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl和轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G，共同組成繞軸線X回轉(zhuǎn)的端面型空間楔形機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)再與傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2 一起，構(gòu)成單向扳手Tl的軸向力封閉的空間楔合式摩擦超越離合機(jī)構(gòu)，以作為單向扳手Tl 的扳手頭部100a。
應(yīng)該指出的是，本申請“直接傳遞摩擦轉(zhuǎn)矩”的含義是指，轉(zhuǎn)矩在兩構(gòu)件間的傳遞路徑僅經(jīng)過一個摩擦機(jī)構(gòu)，而不經(jīng)過任何第二個其它機(jī)構(gòu)，其與該摩擦機(jī)構(gòu)所具有的摩擦面/片的數(shù)量沒有任何關(guān)系。
盡管不是最佳，但顯然還可在傳力摩擦面58和74之間，再軸向?qū)ΨQ地設(shè)置一個包括中介件90的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G，以將單向扳手Tl變型為具有兩個牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl和兩個轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的共用同一個摩擦件70的雙聯(lián)的單向扳手。
下面再結(jié)合圖2來說明轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的詳細(xì)關(guān)系和結(jié)構(gòu)特征。其中，沿徑向延伸的每對端面型螺旋導(dǎo)向齒52和92的導(dǎo)向面M和94，可相互貼合，并形成一組面接觸的螺旋式導(dǎo)向摩擦副。即，該兩個具有互補(bǔ)式構(gòu)造的導(dǎo)向面M和94，最佳地是分別朝向單一圓周方向且升角均為λ的螺旋型齒面。一般地，0 < λ ^ ξ，特殊地，ζ < λ < ξ或者 0< λ彡ζ (當(dāng)ζ >0)。最佳地間隙相隔的非導(dǎo)向面56和96則平行于軸線X，以最佳地保證雙方周向抵觸時不會導(dǎo)致楔合。
容易理解，導(dǎo)向件50端面上的多個導(dǎo)向齒52實(shí)際上就是空間楔形機(jī)構(gòu)的楔形齒， 其導(dǎo)向面M朝周向一方軸向上逐漸靠近摩擦件70的回轉(zhuǎn)型牽引摩擦面72，并與后者分別圍成多個沿周向延伸的端面楔形空間。而設(shè)置在該多個楔形空間中的多個導(dǎo)向齒92就是楔合子，其因不必需徑向運(yùn)動而最佳地相互合并成一個零件，即整體環(huán)狀的中介件90。
為使超越離合機(jī)構(gòu)的溜滑角盡可能地接近于零，以獲得相對現(xiàn)有技術(shù)更高的接合靈敏度，單向扳手Tl還最佳地設(shè)置有彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)。該預(yù)緊機(jī)構(gòu)具體為至少包括一個的一組位于導(dǎo)向齒52或92齒頂面的軸向沉孔，以及部分地收容在該對應(yīng)沉孔中的一組螺旋壓簧150，參見圖1Α。該彈簧150致使回轉(zhuǎn)摩擦面104始終彈性地抵觸著牽引摩擦面72，以確保摩擦件70沿圖2中的箭頭P所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動時，可以借助牽引摩擦力帶動中介件90即時入楔。即，中介件90進(jìn)入將導(dǎo)向件50與摩擦件70可驅(qū)動地連接/結(jié)合/ 楔合成一個摩擦體的工作過程和狀態(tài)。其中，不存在任何導(dǎo)致彈簧150疲勞的運(yùn)動。顯然， 為求得溜滑角等于零的臨界效果，彈簧150也可以具體為還可同時致使導(dǎo)向面94和54，也始終彈性地相互抵觸著的諸如扭轉(zhuǎn)彈簧或直線鋼絲彈簧的任意形式和數(shù)量的彈性元件。另外，彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)也可通過將一個與中介件90或摩擦件70不可旋轉(zhuǎn)相連的構(gòu)件彈壓至對方的方式，建立兩者間的間接摩擦連接，也可獲得入楔用牽引摩擦力。相關(guān)說明可參考上文所整體結(jié)合的兩項(xiàng)專利申請，以及本申請的后續(xù)實(shí)施例。在這種臨界狀態(tài)中，轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu) G的軸向間隙/自由度為δ，周向間隙/自由度為ε，兩自由度均最佳地大于零，參見圖2。
容易明了，為提升單向扳手Tl的轉(zhuǎn)動響應(yīng)性，降低其超越離合機(jī)構(gòu)的溜滑角，上述間隙/自由度S和ε設(shè)置得越小越好。
至此不難發(fā)現(xiàn)，單向扳手Tl顯然具有所有傳力運(yùn)動副均為全周向均勻或全周向平均受力的完全面接觸摩擦副(不存在線接觸摩擦副或嚙合副，傳力面積可輕易百倍于現(xiàn)有技術(shù))，構(gòu)件數(shù)量顯著較少且均為具有極高的軸向和/或周向剛度/強(qiáng)度的非離散回轉(zhuǎn)構(gòu)件，以及可以自動補(bǔ)償軸向磨損的優(yōu)異特點(diǎn)/特征。因此，相對現(xiàn)有技術(shù)，具有空間楔形機(jī)構(gòu)的單向扳手Tl，自然具有高于現(xiàn)有技術(shù)的承載能力，更小的機(jī)械磨損，無級接合/嚙合并由此獲得更高空間利用率和微小角度作業(yè)能力，無任何噪音和彈性疲勞，以及更高的工作可靠性和工作壽命等有益效果和性能優(yōu)點(diǎn)。而且，其結(jié)構(gòu)顯然更簡單，制作和裝配更容易， 成本更低，尤其是針對圖4 6所示實(shí)施例而言。
例如，對于扳手頭部100的外徑不大于50mm的單向扳手Tl，在安全系數(shù)取2. 0，摩擦系數(shù)取0. 15，使用現(xiàn)有技術(shù)同等的合金材料且假定僅有約半周的空間楔形機(jī)構(gòu)可以楔合傳力時，其單向承載能力即達(dá)到遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)的不低于1100N · m的量級水平(具有圖3 所示雙向?qū)螨X時不低于550N · m)。
單向扳手Tl的工作過程非常簡單，完全類似于現(xiàn)有技術(shù)的棘輪式扳手。當(dāng)操作者驅(qū)動握柄Iio并帶動摩擦件70，開始持續(xù)地具有沿圖2中箭頭P所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動的趨勢的之際，摩擦件70將借助牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的牽引摩擦副的摩擦轉(zhuǎn)矩，牽引著轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的中介件90，相對導(dǎo)向件50同樣沿箭頭P所指方向作轉(zhuǎn)動導(dǎo)向運(yùn)動。該機(jī)構(gòu)G 的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向運(yùn)動所產(chǎn)生的軸向移動/脹緊力，在將導(dǎo)向齒92瞬間楔緊在導(dǎo)向面M和牽引摩擦面72所圍成的端面楔形空間中，也就是中介件90將導(dǎo)向件50與摩擦件70楔合成一個摩擦體，牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl因而軸向接合的同時，還將導(dǎo)向件50即刻脹緊在摩擦件70的另一內(nèi)端面也就是傳力摩擦面74上，以形成軸向力封閉式抵觸連接的方式，致使傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2也同步接合，并將導(dǎo)向件50與摩擦件70直接連接成一個摩擦體。
于是，單向扳手Tl隨著空間楔形機(jī)構(gòu)的楔合而接合。經(jīng)握柄110傳入的扳動轉(zhuǎn)矩 Mtl，分成經(jīng)由牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl和轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G傳遞的楔合摩擦轉(zhuǎn)矩M1,以及經(jīng)由傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2直接傳遞的傳力摩擦轉(zhuǎn)矩M2,分別傳遞給導(dǎo)向件50，再由管狀基體60也就是梅花套頭內(nèi)孔的梅花齒62，傳遞給嚙合于其中的螺母或螺拴頭(未示出)。其中，Mtl = M^M2, 且上述軸向脹緊力、楔合力和各摩擦力的大小，均完全自適應(yīng)地正比于M1,也就是M。。
反過來，當(dāng)操作者驅(qū)動握柄110并帶動摩擦件70開始持續(xù)地具有沿圖2中箭頭R 所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動的趨勢之際，摩擦件70將借助牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的摩擦轉(zhuǎn)矩， 帶動中介件90相對導(dǎo)向件50作解除轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的導(dǎo)向作用的轉(zhuǎn)動。因此，導(dǎo)向面M 與94之間的法向壓力和轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向作用，將隨著兩導(dǎo)向面產(chǎn)生相互脫離接觸趨勢的一瞬間而同時消失。自然，基于該轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的軸向移動/脹緊力的兩個摩擦機(jī)構(gòu)Fl和F2以及空間楔形機(jī)構(gòu)，將隨即分離或解楔。于是，單向扳手Tl結(jié)束接合并開始超越/空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，中介件90跟隨導(dǎo)向件50相對摩擦件70摩擦滑轉(zhuǎn)。
因此，只要操作者連續(xù)地往復(fù)擺動/驅(qū)動握柄110，便可實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)的目的而無需反復(fù)套接螺拴頭/螺母。而且，只需軸向翻轉(zhuǎn)單向扳手Tl的頭部100，便可實(shí)現(xiàn)反向驅(qū)動 /工作的目的，而不必需使用可換向的雙向扳手。
應(yīng)該指出的是，為謀求更大的設(shè)計(jì)自由度和使空間楔形機(jī)構(gòu)更容易地楔合或解楔，本發(fā)明還具有各種提升極限角ζ和ξ數(shù)值的技術(shù)手段。包括，將轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的導(dǎo)向面M和94設(shè)置成傾斜螺旋型齒面，將牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的摩擦面72和104設(shè)置成截錐面，致使軸截面內(nèi)導(dǎo)向面討和94或摩擦面72和104與軸線X的夾角/半錐頂角不等于90 度，而等于如圖4 5所示的0 180度的其它值；將牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl設(shè)置成多摩擦片式結(jié)構(gòu)；以及，將具備更大摩擦系數(shù)的材料或元件附裝至摩擦面72和104中的至少一個上。 例如，在靜摩擦系數(shù)均為0.15時，單向扳手Tl中的ζ和ξ分別等于2. 82度和14. 度， 而只需將牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的摩擦面設(shè)置成半錐頂角等于30度的截錐面這一個措施，上述極限角便分別升至10. 99度和22. 41度。這里應(yīng)順便提及的是，本說明書已經(jīng)給出了關(guān)于極限角ζ和ξ的清晰的文字定義和說明，無需付出任何創(chuàng)造性的勞動，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員均可據(jù)此推導(dǎo)出其函數(shù)關(guān)系式/計(jì)算公式。
因此，鑒于相對空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的超低，本發(fā)明的各摩擦機(jī)構(gòu)顯然應(yīng)最佳地工作在干摩擦狀態(tài)，以提升極限角ζ和ξ的數(shù)值，從而可將導(dǎo)向齒52和92的升角λ設(shè)置得更大，最終得到與軸向高剛度/強(qiáng)度構(gòu)件相稱的更易入楔和解楔的使用性能。例如，在摩擦件70與管狀基體60相接觸的兩對內(nèi)外圓周面之間，最佳地設(shè)置諸如密封圈之類的密封元件便可獲得和保持所需的干摩擦狀態(tài)。
不難想到，為增大同等直徑時單向扳手Tl的轉(zhuǎn)矩容量并降低軸向內(nèi)力，牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl和傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2也可依公知技術(shù)，被如上所述地分別或同時設(shè)置為多摩擦片式的離合機(jī)構(gòu)，并因此而具有多于一個的一組牽引摩擦副或傳力摩擦副。但顯然地，這將因顯著增大體積和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度而不太值得。
需要說明的是，如定義中所述，本發(fā)明沒有對轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G及其導(dǎo)向齒52、92作出具體限制，其不必需具有最佳的螺旋齒結(jié)構(gòu)。因此，該機(jī)構(gòu)G及其導(dǎo)向齒可具有任意具備轉(zhuǎn)動導(dǎo)向功能的形式和形狀。導(dǎo)向齒可按離散形式設(shè)置在端面/周面上，也可按圖4 5所示的諸如單頭或多頭螺紋的形式，周向延續(xù)地設(shè)置在相應(yīng)的內(nèi)/外周面上。而在后一種設(shè)置形式中，其可最佳地設(shè)置成具有諸如矩形、梯形、鋸齒形或三角形等截面形狀的螺旋齒。同樣道理，只要能夠最佳地實(shí)現(xiàn)軸向的互補(bǔ)式貼合/抵觸，牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl和傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2的各自兩組回轉(zhuǎn)摩擦副的截錐式回轉(zhuǎn)型摩擦面，可以基于任意曲線/母線回轉(zhuǎn)而成，并可以是設(shè)置有用以散熱或排除液體/氣體的溝槽的非連續(xù)表面。
必需特別說明的是，在將摩擦件70a和70b焊接成一個完整摩擦件70的過程中， 為不改變空間楔形機(jī)構(gòu)內(nèi)部的面接觸狀態(tài)，焊接和冷卻過程中該機(jī)構(gòu)應(yīng)最佳地始終處于楔緊/合狀態(tài)(可由相應(yīng)工裝保證)，以產(chǎn)生維持工作精度所需的足夠的軸向脹緊力。當(dāng)然， 為降低對焊接的精度要求，也可將摩擦件70a的周向凹槽78a的軸向?qū)挾萐a，有意設(shè)置得相較摩擦件70b的周向凹槽78b的軸向?qū)挾萐b為寬，以使?fàn)恳Σ翙C(jī)構(gòu)Fl和傳力摩擦機(jī)構(gòu) F2在對應(yīng)于摩擦件70a的半周內(nèi)，因無表面相互抵觸而不具有相應(yīng)的摩擦副。該半周楔合式傳力狀況類似于圖6所示實(shí)施例，相關(guān)說明見后。
進(jìn)一步地，除焊接外，將兩個半圓殼式摩擦件70a和70b，或者如圖8所示的導(dǎo)向件50與限力元件180等固定連接成一體/組合構(gòu)件的方式，還可以是借助諸如膠接、鉚接、 螺拴/釘、可摩擦自鎖的螺紋副、銷釘、鍵、過盈配合的環(huán)形箍之類的任何一種連接。例如， 將兩個環(huán)形箍過盈地緊箍在設(shè)置于摩擦件70a和70b兩軸端的，分別由兩個半環(huán)形的端面凸緣徑向?qū)佣傻膬蓚€完整圓環(huán)的外周面上。或者，將一個開口的環(huán)形箍箍緊在摩擦件 70a和70b的外周面上，再將其兩個周向端頭，分別焊接在握柄110與摩擦件70b外周面之間過渡部位K處的側(cè)表面上。顯然，當(dāng)應(yīng)用于諸如圖11 16所示的螺絲刀之際，則僅需過盈地設(shè)置一個完整環(huán)形箍即可。
實(shí)施例二 周面螺旋齒式可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式單向扳手T2
對比圖4和圖IA不難發(fā)現(xiàn)，單向扳手T2實(shí)際上是對單向扳手Tl的變型。其中， 轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的一組螺旋導(dǎo)向齒52、92以類似單頭或多頭螺紋的形式，周向延續(xù)地分別設(shè)置在導(dǎo)向件50的外圓周面以及中介件90的內(nèi)周面上。與限力元件180剛性一體的導(dǎo)向件50，是一個設(shè)置有環(huán)形徑向凸緣式限力端部188的可開放式自由裝配中介件90的軸向力封閉式構(gòu)件，該二構(gòu)件將內(nèi)截錐環(huán)型的摩擦件70封閉于其所圍成的外徑向環(huán)狀凹槽中。摩擦件70因此不再是一個承受軸向脹緊力作用的組合構(gòu)件，而是同時承受軸向壓縮力和徑向脹緊力的無需焊接的剛性一體的完整構(gòu)件。相應(yīng)地，牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl具有截錐面型的兩個摩擦面72和104。
為簡化結(jié)構(gòu)，中介件90被最佳地設(shè)置成一個膨脹型彈性開口環(huán)，以具有彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)的功能。為限定各構(gòu)件間的軸向位置，在截錐面型的兩個摩擦面72和104的徑向外緣的軸向外端的摩擦件70和中介件90的相應(yīng)部位，分別設(shè)置有兩個呈互補(bǔ)式構(gòu)造的徑向凸緣71和91。另外，為制止單向扳手T2超越/空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時導(dǎo)向件50的軸向移動，還在位于限力端部188和摩擦件70雙方相互面對的圓周面上的相應(yīng)周向槽中，設(shè)置有諸如彈性卡環(huán) 184之類的軸向定位連接件。不難想到，裝配單向扳手T2的程序是先將彈性中介件90嵌入摩擦件70的內(nèi)孔中，再軸向旋入帶有卡環(huán)184的導(dǎo)向件50。
本實(shí)施例中，如果將能夠?qū)е聠蜗虬馐諸2空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動中的中介件90楔合在導(dǎo)向齒 52與凸緣71的平端面之間的楔角λ的最大值記為ξ ν，結(jié)合上述說明，該極限角ξ ν將顯然小于中介件90楔合在導(dǎo)向齒52與截錐面型摩擦面72之間的楔角λ的最大值ξ。因此，只要將楔角/升角λ設(shè)置成ξν< λ < ξ，便可保證超越/空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動時中介件90只可相對凸緣71摩擦滑轉(zhuǎn)，而不會致使單向扳手T2再次接合/楔合成一體。
如上所述，只要徑向翻轉(zhuǎn)單向扳手T2的空間楔形機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系，便可得到如圖5所示的變型單向扳手T3。其中，與摩擦件70剛性一體的管狀基體76用作梅花套頭。作為力軸向封閉構(gòu)件的導(dǎo)向件50，與握柄110形成剛性一體。于是，如上所述，在ζ < λ ^ ξ時，導(dǎo)向件50耦合至驅(qū)動源的單向扳手Τ3，將因過載時可摩擦滑轉(zhuǎn)而具有單向扳手Tl Τ2所不具有的可自適應(yīng)地防止過載損壞的優(yōu)點(diǎn)。該優(yōu)點(diǎn)將尤其有利于諸如電動 /氣動類的機(jī)動工具。而在0< λ < ζ (針對ζ >0的情況)時，單向扳手T3過載也不會滑轉(zhuǎn)。對應(yīng)地，如后所述的雙向扳手T5和驅(qū)動本體200a、200b亦如此。
不難明了，單向扳手T2和T3中的中介件90，也可設(shè)置成不具有凸緣71的完整圓環(huán)。而將彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)具體為一個例如盤形扭簧，其兩個端頭分別嵌入位于導(dǎo)向件50和中介件90相應(yīng)端面的軸向孔中，或者，通過諸如螺釘固定連接至導(dǎo)向件50外端面的繞軸線X 形成的環(huán)形端蓋，以及設(shè)置在該端蓋與中介件90外端面之間的波形彈簧。
無疑，單向扳手T2和T3相較Tl具有更簡單的結(jié)構(gòu)和易裝配性。
實(shí)施例三最簡結(jié)構(gòu)的可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式單向扳手T4
參見圖6 7，單向扳手T4僅包括實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所必需的三個構(gòu)件。其中，摩擦件 70的繞軸線X設(shè)置的內(nèi)周面84的軸向中部，同軸線地設(shè)置有盤形環(huán)狀周向凹槽78。該周向凹槽78的約半周的內(nèi)表面，最佳地沿兩相互平行的切線方向H和H'延伸至摩擦件70的外周面，并形成等截面矩形入口 82。周向凹槽78的徑向內(nèi)表面80，因而延伸成具有U字形截面形狀的非閉合式內(nèi)徑向表面，使摩擦件70成為具有軸向力封閉功能的環(huán)狀袋形構(gòu)件/ 封裝殼。相互嵌合的導(dǎo)向件50和中介件90可由入口 82沿空心箭頭所指方向直接納入周向凹槽78。為可靠入楔，可將升角λ設(shè)置成易入楔的0< λ ^ ζ，或者，將可滑轉(zhuǎn)地徑向定位在管狀基體60外周面上的中介件90的半徑，設(shè)置成相較導(dǎo)向件50的稍大，以借助操作時其與內(nèi)表面80的徑向摩擦接觸產(chǎn)生足以入楔的摩擦力。為此，設(shè)置上必需保證內(nèi)周面 84徑向上抵觸不到咬合在導(dǎo)向件50的六角形內(nèi)孔63中的被操作的螺拴/螺母。
實(shí)際上，只要將導(dǎo)向齒52或92借助精密鑄造、壓鑄或澆注等方式直接設(shè)置到圖6 中摩擦件70的一個內(nèi)端面上，就可得到具有軸向力封閉功能的袋形導(dǎo)向件或袋形中介件。裝配時，先徑向置入中介件或?qū)蚣?，軸向嵌合后再置入盤形的環(huán)狀摩擦件。
另外，為將導(dǎo)向件50與中介件90徑向定位在摩擦件70的周向凹槽78中，在入口 82的與傳力摩擦面74共面的內(nèi)端面周向正中的徑向外環(huán)側(cè)，預(yù)先切割出一個可軸向內(nèi)彎曲的徑向舌86。在導(dǎo)向件50和中介件90裝配就位之后，塑性彎曲該徑向舌86，便可將上述二構(gòu)件可轉(zhuǎn)動地封裝于周向凹槽78中。當(dāng)然，將一個弧形密封件以互補(bǔ)方式固定地設(shè)置在入口 82中將更易于制作。
應(yīng)該注意的是，盡管空間楔形機(jī)構(gòu)中只有對應(yīng)于盤形環(huán)狀周向凹槽78的那部分可以楔合/接合，亦即只有略大于半周的楔合面積，但由于各摩擦副具有完全面接觸的低副特性，以及包括摩擦件70的所有相關(guān)構(gòu)件均具有軸向高剛度的特性，因此，單向扳手T4 仍具有如前所述的遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)的承載能力。
需要指出的是，周向凹槽78呈環(huán)狀和入口 82呈等截面矩形，均是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳但并非必需設(shè)置。實(shí)際上，只要能夠納入諸如導(dǎo)向件50和中介件90，周向凹槽78和入口 82可以具有任意形狀和不等截面。比如，周向凹槽78可以呈矩形，入口 82可因兩個延伸切線方向H和H'不相互平行而呈擴(kuò)口喇叭形。同樣道理，摩擦件70的內(nèi)周面84不必需周向封閉。例如，在入口 82的軸向?qū)挾炔辉试S管狀基體60徑向通過時，包容其的內(nèi)周面 84完全可沿平行于H或H'的最佳地相互平行的兩切線方向，徑向延伸成例如大致半周的 U形開口狀，參見圖7，只要在該內(nèi)周面84上可以設(shè)置出大致半周的周向凹槽78即可。當(dāng)然，此時應(yīng)在入口 82中最佳地設(shè)置一個與該入口具有互補(bǔ)式構(gòu)造的弧形壓件，以徑向定位管狀基體60。有關(guān)袋形構(gòu)件的更多實(shí)施結(jié)構(gòu)、圖示和說明，請參閱本申請人提出的中國專利申請20102056；3404. 9，此處不作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例四端面螺旋齒式可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式雙向扳手T5
參見圖2 3、8 10，雙向扳手T5實(shí)際上也是對單向扳手Tl的變型。其增加了定向機(jī)構(gòu)D和與握柄110剛性一體的杯形殼狀的限力元件180。S卩，在將導(dǎo)向齒52和92的非導(dǎo)向面56和96分別設(shè)置成周向上最佳地對稱于導(dǎo)向面M和94，以使相應(yīng)單向傳動機(jī)構(gòu)具有雙周向楔合/傳動能力的同時，再設(shè)置一個可以按需改變中介件90相對導(dǎo)向件50 的周向定位位置和最佳地大于零的周向自由度，以允許對應(yīng)于某一圓周方向的一組導(dǎo)向面 54a和9 或54b和94b可以抵觸/楔合的機(jī)構(gòu)，達(dá)成規(guī)定/改變雙向扳手T5的單向傳動方向的目的。
其中，導(dǎo)向件50的外徑向凸緣經(jīng)周向焊縫68固定連接至限力元件180的環(huán)形端面上，以軸向?qū)臃绞?，形成限定出完整的周向凹?8的剛性一體的力封閉式組合構(gòu)件。 為增加焊縫的軸向強(qiáng)度，導(dǎo)向件50與限力元件180的徑向外環(huán)部位，還可設(shè)置有至少一個例如相互嵌合的端面齒。顯然，如實(shí)施例一中所述，本實(shí)施例也應(yīng)借助相應(yīng)的工裝，以保證焊接和冷卻過程中空間楔形機(jī)構(gòu)均可最佳地處于楔緊/合狀態(tài)。另外，摩擦件70收容在中介件90與限力元件180的環(huán)形徑向凸緣式限力端部188之間的周向凹槽78中。
為簡化結(jié)構(gòu)，定向機(jī)構(gòu)D和彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)最佳地重合成一個控制機(jī)構(gòu)。該控制機(jī)構(gòu)包括定向旋鈕120和U字形的線狀鋼絲或鋼片雙聯(lián)彈簧150a和150b，以及外徑向地鄰近內(nèi)周面80的位于限力端部188端面上的軸向圓柱孔148，該圓柱孔148最佳地位于握柄 110的中軸線Z上。雙聯(lián)彈簧150a和150b以兩個端頭為先導(dǎo)，由內(nèi)徑方向穿過設(shè)置于中介件90內(nèi)周面上的兩個相應(yīng)的貫通式徑向孔112，部份地伸出中介件90的外周面，并被收納至特意設(shè)置在圓柱孔148底部的軸向延伸至限力元件180的另一端面的內(nèi)徑向缺口 146 中。該缺口 146的軸向?qū)?yīng)于彈簧150a和150b的部位，設(shè)置有周向擴(kuò)寬的壁面142。
定向旋鈕120的圓柱本體122，由限力端部188 —端可轉(zhuǎn)動地收容在圓柱孔148 中。該旋鈕120頭部的截錐頭129，以軸向越過的方式設(shè)置在雙聯(lián)彈簧150a和150b的周向之間，進(jìn)而保證該兩個彈簧可以周向夾緊在位于截錐頭1 與圓柱本體122之間的縮頸段 124的外周面上?？s頸段124的外周面上設(shè)置有定位割面128。顯然，裝配時應(yīng)使用工具于導(dǎo)向件50 —端幫助雙聯(lián)彈簧150a和150b，由壁面142與截錐頭129之間的間隙中，軸向越過截錐頭129以到達(dá)縮頸段124的外周面上，從而軸向固定住定向旋鈕120，使其不能脫出圓柱孔148。之后，方才可以將導(dǎo)向件50焊接至限力元件180。
為方便轉(zhuǎn)動定向旋鈕120完成定向/換向操作，在其尾部也就是裸露于圓柱孔148 之外的圓柱本體122的部分，朝一個徑向延伸出一個具有方向指示作用的水滴狀撥動片 127。該撥動片127可在設(shè)置于圓柱孔148約半周側(cè)的凹下的旋轉(zhuǎn)臺階面140上作180度的圓周滑轉(zhuǎn)。也就是可相對握柄110的中軸線Z各轉(zhuǎn)動90度，直至被臺階面140的兩個對稱壁面141限制為止。為方便施力，壁面141上各設(shè)置有一個半圓缺口 144。由于所需轉(zhuǎn)動驅(qū)動力很小，所以撥動片127可以設(shè)置得很薄，例如1 2毫米厚，并且其頂面不超出限力端部188的端面，以不妨礙雙向扳手T5的操作和保護(hù)自身不受損壞。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出的是，圓柱孔148相對導(dǎo)向件50的設(shè)置位置，或者說導(dǎo)向件50相對圓柱孔148的焊接位置，轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的周向自由度/間隙角ε，雙聯(lián)彈簧150a、150b 與縮頸段124的圓柱面126以及定位割面128的關(guān)系，具有這樣的設(shè)置效果。即，當(dāng)圓柱孔 148的軸線位于兩個徑向孔112的周向中點(diǎn)時，中介件90相對導(dǎo)向件50在兩個圓周方向上的間隙/空行程，均最佳地等于ε/2，以使扳手T5可在兩個圓周方向上空轉(zhuǎn)。而當(dāng)定位割面1 與彈簧150b面接觸貼合時，對應(yīng)方向的導(dǎo)向面9 與Ma，以及回轉(zhuǎn)摩擦面104與牽引摩擦面72，均已最佳地先一步相互貼合/抵觸上，彈簧150b最佳地處于非受力/變形狀態(tài)，彈簧150a則最佳地因中介件90不能沿圖3、10中的箭頭R所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動，而被圓柱面126抵觸并彈性彎曲至最大變形程度。
本實(shí)施例中，圖3、9 10所示狀態(tài)對應(yīng)于雙向扳手T5可沿箭頭P所指方向連續(xù)作業(yè)的工況。顯而易見地，只需將定向旋鈕120逆時針轉(zhuǎn)動180度即可完成定向/換向操作，也就是致使中介件90沿箭頭P所指方向相對導(dǎo)向件50/限力元件180轉(zhuǎn)過圓周角ε， 從而將雙向扳手Τ5的連續(xù)作業(yè)方向定位在沿箭頭R所指的方向上。之后，定位割面1 與彈簧150a面接觸貼合，彈簧150b因被圓柱面1 抵觸繞軸線X相對限力元件180轉(zhuǎn)過圓周角σ而彎曲至最大變形程度，導(dǎo)向面94b與Mb以及回轉(zhuǎn)摩擦面104與牽引摩擦面72 則最佳地始終處于可以隨時入楔的彈性貼合/抵觸狀態(tài)。其中，σ > ε，σ是縮頸段124 轉(zhuǎn)動時其定位割面1 和圓柱面1 相對軸線X的圓周夾角的變化量。
通過上述說明不難發(fā)現(xiàn)，雙向扳手T5相對于單向扳手Tl T4僅僅增加了一個難以受損的定向旋鈕120，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有顯著簡化的結(jié)構(gòu)。
由以上所述不難推知，設(shè)置定向機(jī)構(gòu)D的目的，就是將中介件90分別限定在相對導(dǎo)向件50的兩個或多個不同的周向區(qū)域內(nèi)，以令處于該區(qū)域內(nèi)的中介件90所具有的周向自由度，僅僅允許中介件90可以在零個、一個或兩個圓周方向上入楔。也就是說，以選擇性地取消或賦予轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G在特定圓周方向上的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向功能的方式，限定/規(guī)定雙向扳手T5的單向傳動方向。所以，任何可以實(shí)現(xiàn)這種規(guī)定功能的剛性/彈性機(jī)構(gòu)或裝置都可以用作定向機(jī)構(gòu)D，而沒有其它的限制。其可以位于轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的徑向之外，徑向之內(nèi)， 徑向同位，或者端面一側(cè)。
比如，設(shè)置于中介件90和導(dǎo)向件50之間的，或與該二構(gòu)件周向一體轉(zhuǎn)動的諸如限力元件180之間的，具有至少一個凸起和至少一個凹槽的軸向型或徑向型銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)。包括，分別設(shè)置在導(dǎo)向件50和中介件90，或間接地與該二構(gòu)件至少不可旋轉(zhuǎn)地相連的諸如限力元件180之類構(gòu)件上的，用以驅(qū)動中介件90相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動的各類彈性或剛性的嵌合機(jī)構(gòu)、直線移動機(jī)構(gòu)、螺旋傳動機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和偏心輪傳動機(jī)構(gòu)等。例如，在導(dǎo)向件50的齒底面設(shè)置一軸向通孔，轉(zhuǎn)動位于其中的銷軸，便可通過其頭部并周向間隙地收容在設(shè)置于中介件90對應(yīng)齒頂部的徑向滑槽內(nèi)的偏心銷，驅(qū)動中介件90完成定向/換向操作。即控制偏心度和上述間隙就能夠規(guī)定中介件90可以周向抵觸到導(dǎo)向件50的圓周方向。關(guān)于這方面的技術(shù)原理和具體方案，公知技術(shù)中已有很多介紹。比如， 上文所整體結(jié)合的兩項(xiàng)專利申請以及本申請人在專利文獻(xiàn)CN101117987A和CN101672335A 中就公開有眾多的實(shí)施例，此處不作進(jìn)一步說明，而是將該四份文獻(xiàn)的全文結(jié)合于此。
應(yīng)順便說明的是，雙向扳手T5中的定向機(jī)構(gòu)D就是軸向型銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)，雙聯(lián)彈簧150a和150b構(gòu)成其彈性凹槽，定向旋鈕120構(gòu)成其偏心銷/凸起。
實(shí)施例五端面螺旋齒式可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式雙向螺絲刀T6
圖11 13示出了作為雙向扳手T5的簡單變型/應(yīng)用的雙向螺絲刀T6。作為可連續(xù)作業(yè)的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具的另一種具體形式，該螺絲刀包括驅(qū)動本體200a和固結(jié)于其上的由例如聚丙烯制成的握柄220，以及可收容在例如六角形孔63中的未示出的螺絲刀頭。
其中，杯形殼狀的限力元件180端面內(nèi)徑部位延伸出凸緣管162，其上設(shè)置有軸向延伸的齒狀卡鉤182。參見圖12，通過該卡鉤182，驅(qū)動本體200a可與沿軸線X成型于凸緣管162上的握柄220交換轉(zhuǎn)矩，并防止后者軸向脫出。在凸緣管162內(nèi)孔中的尾段，還最佳地沿軸線X設(shè)置有與摩擦件70間隙相隔的承力盲管210，以使握柄220可以直接承受螺絲刀頭的軸向作用力。
為適應(yīng)雙向螺絲刀T6沿軸線X延伸布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，驅(qū)動本體200a的控制機(jī)構(gòu)， 具有至少一個線狀鋼絲彈簧150，其最佳地以緊固方式部份地設(shè)置于中介件90外周面上的單一徑向孔112中，以及對應(yīng)地收容該至少一個鋼絲彈簧150的徑向伸出部分的對應(yīng)的定位孔170，其設(shè)置于限力元件180相應(yīng)外周面上。另外，驅(qū)動本體200a中還設(shè)置有致動機(jī)構(gòu)， 其包括限力元件180，以及可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在其外周面上的為控制機(jī)構(gòu)共用的致動環(huán)130。該致動環(huán)130的前端面和后端面131，軸向上分別受到導(dǎo)向件50的外徑向凸緣以及握柄220 的相應(yīng)端面的限定。參見圖12 13，致動環(huán)130的內(nèi)周面上設(shè)置有收容鋼絲彈簧150端頭的致動凹槽132，其包括兩個周向型止轉(zhuǎn)端面138，第一圓柱凸輪面134以及第二圓柱凸輪面136。而定位孔170則包括設(shè)置在其軸向面對導(dǎo)向件50的壁面上的定位凸起172，該凸起172設(shè)置有用以周向彎曲和停留彈簧150端頭的第一定位側(cè)面174和第二定位側(cè)面176， 以及由該壁面的相對壁面軸向延伸至限力元件180開口端面的徑向型貫通狹縫入口 178。 嵌裝在中介件90上的彈簧150可以經(jīng)此入口 178軸向納入定位孔170。但實(shí)際上，該入口 178不是必需的，鋼絲彈簧150可以在中介件90軸向裝配就位之后，再通過定位孔170徑向裝配就位。
類似實(shí)施例四中所述，定位孔170相對導(dǎo)向件50的設(shè)置位置，或者說導(dǎo)向件50相對定位孔170的焊接位置，轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的最佳地大于零的周向自由度/間隙角ε，定位凸起172的周向?qū)挾纫约颁摻z彈簧150的周向位置，具有這樣的設(shè)置效果。即，當(dāng)鋼絲彈簧 150周向位于定位凸起172的周向中點(diǎn)時，中介件90相對導(dǎo)向件50在兩個圓周方向上的間隙/空行程均最佳地等于ε/2，以使雙向螺絲刀Τ6可在兩個圓周方向上空轉(zhuǎn)。當(dāng)然，也可在定位凸起172的周向中點(diǎn)設(shè)置一個小凹槽來固定該位置/狀態(tài)。而當(dāng)鋼絲彈簧150的端頭被周向移動至定位凸起172的任何一個定位側(cè)面時，例如第一定位側(cè)面174，對應(yīng)于相應(yīng)圓周方向的一組導(dǎo)向面，例如導(dǎo)向面9 與Ma，以及回轉(zhuǎn)摩擦面104與牽引摩擦面72， 均已經(jīng)最佳地先一步相互貼合/抵觸上，該彈簧150都將最佳地因?yàn)橹薪榧?0不能沿例如圖3、13中箭頭R所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動，而被例如第一定位側(cè)面174抵觸得彈性彎曲至最大變形程度。從而致使中介件90始終彈性地保持在可以沿箭頭R所指方向隨時入楔的臨界狀態(tài)。
因此，圖11 13所示的雙向螺絲刀T6的作業(yè)方向?qū)嶋H上對應(yīng)于被定位/規(guī)定在沿圖3、13中箭頭P所指方向上，也就是左側(cè)觀看圖11 12時的逆時針方向。只要操作者反復(fù)驅(qū)動握柄220相對諸如螺釘頭的被操作件沿箭頭P所指方向轉(zhuǎn)動，驅(qū)動本體200a便會反復(fù)地同步楔合，并通過附裝于六角形孔63中的螺絲刀頭往復(fù)地驅(qū)動該螺釘頭連續(xù)轉(zhuǎn)動。 實(shí)際上，六角形孔63也可以根據(jù)需要變型為例如方形孔等的任何形式的螺絲刀頭座孔。
同樣，只需將致動環(huán)130沿圖3、13中箭頭P所指方向相對握柄220轉(zhuǎn)動一個小于 σ的圓周角，便可完成工作定向/換向的轉(zhuǎn)換，也就是致使中介件90沿箭頭P所指方向相對導(dǎo)向件50/限力元件180轉(zhuǎn)過圓周角ε，從而將雙向螺絲刀Τ6的連續(xù)作業(yè)方向，定位/ 規(guī)定在沿圖3、13中箭頭R所指的方向上。該轉(zhuǎn)動定向/換向過程中，致動環(huán)130的第一圓柱凸輪面134將首先迫使彈簧150的端頭，貼合著第一定位側(cè)面174軸向彈性變形至定位凸起172的頂面。然后，在無周向阻擋的情況下，被第一圓柱凸輪面134周向驅(qū)動著，順著定位凸起172的頂面轉(zhuǎn)過圓周角σ，周向到達(dá)該凸起172的第二定位側(cè)面176—側(cè)，如圖 13中虛線路徑所示。其中，σ > ε。之后，通過第一圓柱凸輪面134的導(dǎo)向作用，或者同時借助操作者的共同作用，以驅(qū)動致動環(huán)130沿箭頭R所指方向稍微回轉(zhuǎn)微小角度的方式， 使彈簧150的端頭在其軸向彈性復(fù)原力的作用下，自動地軸向納入該側(cè)的凹槽中并周向彈性抵觸在第二定位側(cè)面176上，從而致使彈簧150因中介件90不能沿圖3、13中箭頭P所指方向相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動，而被第二定位側(cè)面176抵觸得彈性彎曲至最大變形程度。導(dǎo)向面94b與Mb因此始終處于彈性抵觸狀態(tài)。顯然，反向轉(zhuǎn)動致動環(huán)130便可將雙向螺絲刀 T6的工作方向換回到如圖3、13所示的箭頭P所指方向。
明顯地，雙向螺絲刀T6中的定向機(jī)構(gòu)D是一個徑向型銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)，定位孔170 就是該機(jī)構(gòu)的凹槽，彈簧150就是該機(jī)構(gòu)的彈性凸起/銷。而且，由于空間位置足夠，雙向螺絲刀T6中的定向機(jī)構(gòu)D相較雙向螺絲刀T5具有更大的設(shè)置自由度。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然能夠明了，控制機(jī)構(gòu)必需被設(shè)置得不能自鎖。也就是彈簧 150的端頭不能楔合在第一定位側(cè)面174與第一圓柱凸輪面134之間，以及第二定位側(cè)面 176與第二圓柱凸輪面136之間。該兩個成對作用面之間的相對夾角顯然必須大于其間的最大楔合角。該最大楔合角的定義、分析完全類似于前文所述的針對ζ和ξ的說明，此處不再重復(fù)。實(shí)際上，參見圖12 13，驅(qū)動本體200a的包括彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)和定向機(jī)構(gòu)D的控制機(jī)構(gòu)，也可以變型為一個設(shè)置在限力元件180相應(yīng)部位的徑向型圓孔，以及可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在該圓孔中，并具有一個可轉(zhuǎn)動地收納彈簧150端頭的徑向偏心圓孔的定向旋鈕。
另外，止轉(zhuǎn)端面138用于防止彈簧150軸向上被過度彎曲，盡量減小致動環(huán)130時的圓周轉(zhuǎn)動量，并使操作者可以直接感受到定向/換向已完成的信息。當(dāng)然，也可最佳地直接限定致動環(huán)130相對導(dǎo)向件50的最大轉(zhuǎn)動量。比如，在導(dǎo)向件50相應(yīng)外周面上設(shè)置一個軸向伸入致動凹槽132的止轉(zhuǎn)凸起/凸銷，例如圖14中所示的柱銷139，以周向分別抵觸止轉(zhuǎn)端面138a和138b的方式，剛性止轉(zhuǎn)致動環(huán)130。
上述說明已經(jīng)表明，相對現(xiàn)有技術(shù)的棘輪式雙向螺絲刀，依據(jù)本發(fā)明的雙向螺絲刀T6不僅具有極其簡單的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，自動防止過載損壞的優(yōu)點(diǎn)，更顯然具有承載能力、使用壽命和無級接合等性能優(yōu)點(diǎn)。并且因構(gòu)件更少而使制造裝配更容易，可靠性更高。而由于在軸線X方向上具有足夠的設(shè)置空間，因此，雙向螺絲刀T6還可隨設(shè)計(jì)自由度的增大而具有各種非焊接式的驅(qū)動本體的結(jié)構(gòu)變型，以提供安裝方便和可維修等使用優(yōu)點(diǎn)。
例如，代替焊接方式的螺紋與花鍵組合式連接變型。S卩，將驅(qū)動本體200a的導(dǎo)向件50以諸如花鍵齒的聯(lián)接形式，不可旋轉(zhuǎn)地連接至如圖12所示的限力元件180的內(nèi)周面 80，再將一個環(huán)形堵頭通過柱面螺紋連接至導(dǎo)向件50外端的限力元件180內(nèi)周面80上，以軸向限定和支撐住該導(dǎo)向件50。進(jìn)一步地，若再互換轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G和牽引摩擦機(jī)構(gòu)Fl的軸向位置，不可旋轉(zhuǎn)地相連在限力元件180內(nèi)周面80上的構(gòu)件就將是摩擦件。即，傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2此時與導(dǎo)向件50/摩擦件僅不可旋轉(zhuǎn)地相連地分別結(jié)合在一起，不再如上述實(shí)施例那樣剛性地分別結(jié)合在一起。顯然，圖14所示的技術(shù)方案也是如此。再如，將驅(qū)動本體 200a的導(dǎo)向件50和限力元件180，設(shè)置成具有圖6 7所示無需焊接的袋形力封閉式單一剛性構(gòu)件，其一個內(nèi)端面上直接形成有導(dǎo)向齒52，或者，具有導(dǎo)向齒52的獨(dú)立環(huán)被至少不可旋轉(zhuǎn)地連接至周向凹槽78。比如，通過在兩者間相互貼合的端面上，分別沿進(jìn)入周向凹槽78的方向，設(shè)置具有互補(bǔ)式構(gòu)造的直線型凸起或凹槽的方式，或者，通過花鍵副，將該獨(dú)立環(huán)連接至周向凹槽78 —側(cè)的內(nèi)周面84的方式，或者，通過將該獨(dú)立環(huán)的外周面設(shè)置成與 U字形非閉合式內(nèi)表面80呈互補(bǔ)構(gòu)造，再將環(huán)狀摩擦件70與管狀基體76設(shè)置成兩個獨(dú)立構(gòu)件，并最佳地通過鍵和過盈雙重連接固結(jié)成一體的方式。無疑，該兩類變型的驅(qū)動本體依然具有上述高承載能力等的相對優(yōu)點(diǎn)。
圖14 15給出的驅(qū)動本體200b，即為類似上述最后一種變型的結(jié)果。其中，導(dǎo)向件50的外周面上，設(shè)置有以互補(bǔ)的方式沿入口 82徑向延伸至致動環(huán)130內(nèi)周面的凸緣式弧形力臂陽。其兩個徑向側(cè)表面66，可與入口 82的兩個徑向側(cè)表面同時互補(bǔ)式地嚙合，并傳遞轉(zhuǎn)矩，參見圖6 7。于是，與中介件90 —同徑向空套和定位在盤形環(huán)狀摩擦件70的管狀基體76的外周面上，并抵觸至限力端部188b的導(dǎo)向件50，借助側(cè)表面66與U形內(nèi)表面80的互補(bǔ)式貼合，與作為袋形構(gòu)件的限力元件180不可旋轉(zhuǎn)地連接成一體。而通過致動環(huán)130的內(nèi)周面對力臂55的弧形外表面57的徑向限定，導(dǎo)向件50、中介件90和摩擦件70 一同徑向定位在周向凹槽78中?？梢姡瑢?dǎo)向件50與限力元件180構(gòu)成事實(shí)上的具有軸向力封閉功能的組合式導(dǎo)向件。為方便制作，定位凸起172是一個單獨(dú)構(gòu)件，其最佳地以過盈方式設(shè)置在位于力臂陽上的軸向孔59中。當(dāng)然，如果需要，袋形摩擦件70本身也可以是由設(shè)置有上述力臂陽的盤形摩擦環(huán)和袋形構(gòu)件式限力元件組成的組合式摩擦件，但以結(jié)合成如圖16所示的一個單一零件為最佳。
實(shí)際上，利用致動環(huán)130相對導(dǎo)向件50僅具有固定且較小轉(zhuǎn)動區(qū)間的特點(diǎn)，設(shè)置一個分別徑向抵觸至中介件90的例如外周面以及致動環(huán)130的例如內(nèi)周面上，并最佳地固定于各自轉(zhuǎn)動區(qū)間的周向中點(diǎn)的彈簧150，例如螺旋型或絲狀/片狀弓形壓縮彈簧，便可得到類似撥動開關(guān)的同樣簡單的斜撐式定向機(jī)構(gòu)D。相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)動致動環(huán)130，便可改變彈簧150持續(xù)地彈壓中介件90的圓周方向。當(dāng)然，驅(qū)動本體200b也可具有圖8 10所示的定向機(jī)構(gòu)D。這只需將軸狀的定向旋鈕120設(shè)置在入口 82中，其一端可轉(zhuǎn)動地納入導(dǎo)向件50的軸向孔59中，其另一端徑向地置入限力端部188a的相應(yīng)外周面的缺口中，再通過設(shè)置在致動環(huán)130內(nèi)周面的不完整輪齒，與設(shè)置在定向旋鈕120的位于入口 82中的齒輪部位的配合，即可驅(qū)動定向旋鈕120相對設(shè)置在中介件90上的雙聯(lián)彈簧150轉(zhuǎn)動。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)袋形構(gòu)件/封裝殼成為一個與導(dǎo)向件50不可旋轉(zhuǎn)地相連的單獨(dú)的力封閉元件時，其實(shí)際上相當(dāng)于傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2中的一個與導(dǎo)向件50不可旋轉(zhuǎn)地相連接的摩擦片。
容易理解，為提供拆卸的便利，還可以去除圖14中設(shè)置在致動環(huán)130前端的凸緣 186，代之以諸如卡環(huán)184之類的活動限位構(gòu)件。相應(yīng)地，還應(yīng)該最佳地整體翻轉(zhuǎn)致動環(huán)130 以及盤形環(huán)狀周向凹槽78中所有構(gòu)件的軸向位置。
另外，驅(qū)動本體200a還可具有受脹緊力作用的包容式中介件的特殊變型。S卩，將圖12中軸向延伸的設(shè)置有齒狀卡鉤182的凸緣管162獨(dú)立出來，再從左端由管狀基體76的外周面與導(dǎo)向件50的內(nèi)周面之間，軸向延伸并剛性一體地連接至中介件90的內(nèi)周面。于是，與限力元件180不可旋轉(zhuǎn)地相連的導(dǎo)向件50，便可變型為事實(shí)上的中介件，中介件90則變型為事實(shí)上的導(dǎo)向件。
最后，圖16示出了再一種具體變型的驅(qū)動本體200c，其具有完全類似于圖6 7 所示的主體結(jié)構(gòu)，環(huán)狀袋形構(gòu)件直接充當(dāng)無需焊接的摩擦件70，并因此而具有更小的軸向尺寸和更大的設(shè)計(jì)自由度。同時，為穿過外殼式摩擦件70，按需改變其中的幾乎一體旋轉(zhuǎn)的中介件90與導(dǎo)向件50之間的周向相對位置，進(jìn)而規(guī)定雙向螺絲刀的工作轉(zhuǎn)動方向，驅(qū)動本體200c采用了隨動行星式定向機(jī)構(gòu)D。另外，預(yù)緊彈簧150具體為彈簧鋼絲制成的可軸向壓縮的環(huán)狀波形彈簧，其設(shè)置在轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G內(nèi)徑側(cè)的管形腔中，也就是設(shè)置在導(dǎo)向齒 52,92的內(nèi)端面與管狀基體60外周面，以及其間的導(dǎo)向件50與中介件90兩者相對的端面所限定出的管形空間內(nèi)。
行星式定向機(jī)構(gòu)D包括分別嚙合至導(dǎo)向件50和中介件90外周面的輪齒53和93， 且令兩級總傳動比等于1的兩個行星齒輪30和32。該齒輪30和32以剛性一體的雙聯(lián)形式，可轉(zhuǎn)動地空套在行星軸38上，并隨著該軸固定連接至摩擦件70相應(yīng)軸向孔而徑向定位在入口 82中，同時，也將導(dǎo)向件50和中介件90—同徑向定位在周向凹槽78中。這樣，維持中介件90與導(dǎo)向件50之間的周向相對位置，也就是維持前者相對后者的周向轉(zhuǎn)動區(qū)域 (周向自由度對應(yīng)的圓周區(qū)域)，便與摩擦件70相對該二構(gòu)件的轉(zhuǎn)速沒有任何關(guān)系，也就是與摩擦件70處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)還是靜止?fàn)顟B(tài)無關(guān)。
為軸向可操作地移動行星齒輪30和32，在其軸向兩端的行星軸38上，分別設(shè)置有波形復(fù)位彈簧48，以及可轉(zhuǎn)動的調(diào)節(jié)輪40。該調(diào)節(jié)輪40是一個扇形塊，其一方面通過轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接至摩擦件70的內(nèi)端面，另一方面通過齒輪嚙合機(jī)構(gòu)可驅(qū)動地連接至致動環(huán) 130的內(nèi)周面。為此，調(diào)節(jié)輪40的外端面上設(shè)置有凸輪面42，徑向外側(cè)弧形周面上設(shè)置有部分輪齒44。相應(yīng)地，與其軸向面對的摩擦件70的相應(yīng)內(nèi)端面上設(shè)置有相應(yīng)的凸輪面或凸起73，與其徑向面對的致動環(huán)130的內(nèi)周面的相應(yīng)處，則設(shè)置有部分輪齒133。于是，朝一個圓周方向相對摩擦件70轉(zhuǎn)動致動環(huán)130，便可通過輪齒133與44的嚙合關(guān)系，驅(qū)動調(diào)節(jié)輪40轉(zhuǎn)動，并通過凸輪面42與73的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向作用，軸向推離調(diào)節(jié)輪40，進(jìn)而最終驅(qū)動行星齒輪30和32位移并軸向壓縮彈簧48。而反轉(zhuǎn)致動環(huán)130，行星齒輪30和32將會失去調(diào)節(jié)輪40的軸向支撐，并在彈簧48的作用下，復(fù)位到如圖16所示的初始位置上。
為可操縱地改變中介件90相對導(dǎo)向件50的周向位置，行星齒輪30和32的輪齒分別具有不同的螺旋角，例如，分別是斜輪齒和直輪齒，或者分別是旋向相反的斜輪齒。對應(yīng)地，與其分別嚙合的輪齒53和93，則相應(yīng)地具有不同的螺旋角。因此，軸向移動行星齒輪30和32的實(shí)質(zhì)，就是利用移動導(dǎo)向的作用機(jī)理，改變中介件90相對導(dǎo)向件50的周向位置。
因此，定向機(jī)構(gòu)D以及轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G的周向自由度ε等，具有這樣的設(shè)置效果。 即，在如圖16所示的定向位置上，行星齒輪30和32被彈簧48保持在其軸向移動區(qū)間的例如最左端的極端位置上，并與調(diào)節(jié)輪40最佳地間隙相隔。此時，中介件90僅在一個圓周方向上，例如圖3中箭頭P所指方向，始終同時抵觸至導(dǎo)向件50和摩擦件70，而不能在相反方向上，例如箭頭R所指方向，同時抵觸至后二者。即便是超越轉(zhuǎn)動，作用于中介件90的摩擦阻力，也不能致使行星齒輪30和32克服彈簧48的彈力而軸向右移，從而不能改變中介件 90與導(dǎo)向件50間的相對位置關(guān)系。而在凸輪式轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，并通過調(diào)節(jié)輪40 將行星齒輪30和32軸向右移至最大距離的定向位置，也就是至少接近其軸向移動區(qū)間的最右端位置時，相對導(dǎo)向件50轉(zhuǎn)過一個換向周角的中介件90，將借助輪齒30與53之間以及輪齒32與93之間的總的周向自由度，僅可在相反的圓周方向上，例如圖3中箭頭R所指方向，同時抵觸至導(dǎo)向件50和摩擦件70，而不可在相反方向上，例如箭頭P所指方向，同時抵觸至后二構(gòu)件。
顯然，如果在調(diào)節(jié)輪40與行星齒輪30之間設(shè)置一個彈性元件，利用該彈性元件的無級適應(yīng)能力，同樣可以做到在后一種定向位置上，致使中介件90在對應(yīng)圓周方向上，始終同時抵觸至導(dǎo)向件50和摩擦件70。而且，凸輪面42上還可最佳地設(shè)置有垂直于軸線X 的停止面部分，以利于維持后一種定向位置/狀態(tài)的穩(wěn)定。
實(shí)際上，驅(qū)動本體200c中的行星式定向機(jī)構(gòu)D仍是一個銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)，其定向機(jī)理完全同于上文所述，以及上文所整體結(jié)合的兩項(xiàng)專利申請中的相關(guān)說明。區(qū)別僅僅在于，后者的銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)是相對的靜態(tài)機(jī)構(gòu)，前者的銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)是相對的動態(tài)機(jī)構(gòu)。 即，后者的定向機(jī)構(gòu)D因直接設(shè)置在導(dǎo)向件50上，或者與其不可旋轉(zhuǎn)相連的構(gòu)件上，而可以于相對靜止的狀態(tài)中具有對應(yīng)且固定不變的銷和槽，而前者的隨動行星式定向機(jī)構(gòu)D，則因設(shè)置在獨(dú)立轉(zhuǎn)動的摩擦件70上，而必需于相對轉(zhuǎn)動的狀態(tài)中具有循環(huán)變化的銷和槽，以適應(yīng)和對應(yīng)抵消該相對轉(zhuǎn)動的影響，維持嵌合關(guān)系的穩(wěn)定。其中，雙聯(lián)的行星齒輪30、32的輪齒分別就是動態(tài)的定向銷和凸起，輪齒53、93自身的齒槽就是動態(tài)的基準(zhǔn)槽和導(dǎo)槽/凹槽。 只要保證傳動比等于1，則無論相對轉(zhuǎn)速如何，都不能改變行星式定向機(jī)構(gòu)D的移動導(dǎo)向作用機(jī)理的本質(zhì)，以及作為銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)的事實(shí)。
有必要指出的是，隨動行星式定向機(jī)構(gòu)D是一個位置關(guān)系維持機(jī)構(gòu)，并非傳動或傳力機(jī)構(gòu)，上述說明也只是給出了其一種并非最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式。而依據(jù)常識和公知技術(shù)，人們不難給出其眾多的變型。例如，為制作方便，調(diào)節(jié)輪40也可是一個可螺旋地旋合在摩擦件70的相應(yīng)軸向孔中的螺釘狀構(gòu)件，且其內(nèi)端面上設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)地收納行星軸38的盲孔。 最佳地，該螺釘狀構(gòu)件還可分解為可由摩擦件70外端面旋入的外螺紋管，以及不可旋轉(zhuǎn)地連接至其內(nèi)端面并設(shè)置有輪齒44的驅(qū)動用扇形塊兩部分。而顯然地，若將驅(qū)動本體200c 改造成雙向扳手，還可省去扇形塊。此時，只需在摩擦件70外端直接轉(zhuǎn)動軸向抵觸至齒輪 30的該盲孔外螺紋管，即可實(shí)施定向操作。當(dāng)然，此時可將齒輪30、32與行星軸38最佳地制成可旋轉(zhuǎn)的單一零件。
還應(yīng)該指出的是，定向機(jī)構(gòu)D的移動導(dǎo)向的功能并不必需由齒輪30、32與輪齒53、 93的齒輪嚙合機(jī)構(gòu)提供。即，該機(jī)構(gòu)D的所有輪齒都可以設(shè)置為直齒，而只需將例如齒輪 30設(shè)置成通過螺旋齒副活動地連接在行星軸38上的單獨(dú)齒環(huán)，將例如齒輪32與行星軸38 固定成一體或制成單一零件即可。當(dāng)然，此時的行星軸38應(yīng)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在位于摩擦件70 的軸向座孔中，復(fù)位彈簧48應(yīng)設(shè)置在行星齒輪30與32之間。
雖然，本申請的上述說明以扳手和螺絲刀為實(shí)例，說明了依據(jù)本發(fā)明的可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，但作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然明白，本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)還可應(yīng)用于需要以連續(xù)作業(yè)的方式，向類似螺母或螺釘之類的作用對象傳遞轉(zhuǎn)矩/摩擦力的任意手動或機(jī)動工具。例如，電動/氣動扳手/螺絲刀。因此，本申請文件不再一一舉例說明其它扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具。
以上僅僅是本發(fā)明針對其有限實(shí)施例給予的描述和圖示，具有一定程度的特殊性，但應(yīng)該理解的是，所提及的實(shí)施例和附圖都僅僅用于說明的目的，而不用于限制本發(fā)明及其保護(hù)范圍，其各種變化、等同、互換以及更動結(jié)構(gòu)或各構(gòu)件的布置，都將被認(rèn)為未脫離開本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，包括繞一軸線回轉(zhuǎn)且可軸向接合的至少一個牽引摩擦機(jī)構(gòu)，其具有繞所述軸線回轉(zhuǎn)并均設(shè)置有摩擦面的中介件和摩擦件，以在該兩構(gòu)件間傳遞摩擦轉(zhuǎn)矩；為所述牽引摩擦機(jī)構(gòu)提供接合力并繞所述軸線回轉(zhuǎn)的至少一個轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其具有繞所述軸線回轉(zhuǎn)并均設(shè)置有相應(yīng)導(dǎo)向面的導(dǎo)向件以及所述中介件；當(dāng)所述導(dǎo)向件和所述摩擦件被所述中介件可驅(qū)動地連接成一個摩擦體時，所述導(dǎo)向件與所述中介件雙方的所述導(dǎo)向面之間的相互抵觸部位的升角λ，大于零且小于等于ξ， 即，ο< λ ( ξ，其中，ξ是能夠令形成于所述抵觸部位的導(dǎo)向摩擦副自鎖的所述升角λ 的最大值。
2.按權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于該傳動工具包括兩個繞所述軸線回轉(zhuǎn)的摩擦機(jī)構(gòu)，其中一個是所述牽引摩擦機(jī)構(gòu)，其中另一個是與所述導(dǎo)向件和所述摩擦件至少不可旋轉(zhuǎn)地分別結(jié)合在一起的傳力摩擦機(jī)構(gòu)以及再一個所述牽引摩擦機(jī)構(gòu)中的一個。
3.按權(quán)利要求1所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于還包括至少具有一個彈性元件的彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)，其用于持續(xù)地保持所述中介件與所述摩擦件之間的至少間接的摩擦連接。
4.按權(quán)利要求3所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于對應(yīng)于兩個不同的圓周方向，所述轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)均具有轉(zhuǎn)動導(dǎo)向功能，所述導(dǎo)向件均設(shè)置有所述導(dǎo)向面；以及還包括定向機(jī)構(gòu)，其用于可操作地將所述中介件限定在相對所述導(dǎo)向件的至少兩個不同的周向區(qū)域內(nèi)，以限定所述中介件可以周向抵觸到所述導(dǎo)向件的相對轉(zhuǎn)動方向，并規(guī)定所述轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向轉(zhuǎn)動所對應(yīng)的圓周方向。
5.按權(quán)利要求4所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于所述定向機(jī)構(gòu)是銷槽式嵌合機(jī)構(gòu)， 其具有至少一個凸起和至少一個凹槽，至少間接地分別設(shè)置在所述中介件和所述導(dǎo)向件上。
6.按權(quán)利要求5所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于所述彈性預(yù)緊機(jī)構(gòu)和所述定向機(jī)構(gòu)重合成一個控制機(jī)構(gòu)，所述凸起和所述凹槽中的至少一個包括所述彈性元件。
7.按權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于還包括至少一個限力元件；以及所述導(dǎo)向件、所述中介件和所述摩擦件中的至多一個，是至少通過不可旋轉(zhuǎn)的連接方式包括有所述限力元件的力封閉式組合構(gòu)件，以建立相互之間的軸向力封閉式抵觸連接。
8.按權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于所述導(dǎo)向件的所述導(dǎo)向面是螺旋型齒面，其設(shè)置在所述導(dǎo)向件的包括端面、內(nèi)周面和外周面的一個表面上；在軸平面內(nèi)，該螺旋型齒面與所述軸線之間的夾角大于0度，小于 180度；以及所述中介件是一個繞所述軸線形成并設(shè)置有相應(yīng)回轉(zhuǎn)摩擦面的環(huán)狀構(gòu)件，其導(dǎo)向面是與所述導(dǎo)向件的所述導(dǎo)向面具有互補(bǔ)式構(gòu)造的螺旋型齒面，并對應(yīng)地設(shè)置在所述中介件的端面、外周面和內(nèi)周面中的一個表面上。
9.按權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于所述導(dǎo)向件、所述中介件、所述摩擦件和所述限力元件之一是袋形構(gòu)件，以建立相互之間的軸向力封閉式抵觸連接，其設(shè)置有繞所述軸線回轉(zhuǎn)的至少大致半周的內(nèi)周面，以及位于該內(nèi)周面上的大致半周的周向凹槽和由所述袋形構(gòu)件的外周面連通至該周向凹槽的入口。
10.按權(quán)利要求7所述的扭轉(zhuǎn)作業(yè)工具，其特征在于所述限力元件包括徑向上至少大致對稱的兩個半圓殼和至少一個環(huán)形箍，該兩個半圓殼的形狀具有這樣的組合效果，即，二者徑向?qū)铀鶚?gòu)成的組合構(gòu)件，設(shè)置有繞所述軸線的中心圓孔以及位于該中心圓孔內(nèi)周面上的繞所述軸線的周向凹槽；所述環(huán)形箍設(shè)置在所述組合構(gòu)件的中部和外端部之一的外周面上，以固定所述組合構(gòu)件。
全文摘要
作為替代棘輪式扳手/螺絲刀的可連續(xù)作業(yè)的空間楔合式傳動工具，其以一個全周向完全面接觸的空間楔形機(jī)構(gòu)取代有限個線接觸的棘輪機(jī)構(gòu)承載轉(zhuǎn)矩。整個傳動工具可僅由三個同軸線設(shè)置的導(dǎo)向件、中介件和摩擦件組成。摩擦件與導(dǎo)向件及中介件分別組成具有回轉(zhuǎn)摩擦面的牽引摩擦機(jī)構(gòu)F1和傳力摩擦機(jī)構(gòu)F2，設(shè)置有端面型螺旋齒的導(dǎo)向件與中介件組成面接觸的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)G，以為兩摩擦機(jī)構(gòu)F1和F2提供接合力。其中，導(dǎo)向件或摩擦件可具有軸向力封閉結(jié)構(gòu)并分別作為對外交換轉(zhuǎn)矩的接合構(gòu)件，而僅增加一個換向旋鈕即可具有雙向工作的功能。相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，承載能力強(qiáng)，無級接合和長壽命等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B25B15/04GK102528710SQ20101062477
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者洪濤 申請人:洪濤