CN102126192B - 变向中空自动扳手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变向中空电动或气动扳手，其包括一个独立的变向工作头。所述变向工作头借助齿轮传动改变输出轴方向的原理，将扳手的输出轴所输出的沿水平轴旋转的扭力，转换成沿垂直轴旋转的扭力而进行输出，让现有的电动或气动扳手能在螺栓受到空间限制的工况下发挥其作用。由于变向工作头作为一个独立组件，且主动轴与从动套筒都可以随意更换拆卸，可根据需要来修正已有电动扳手的工作扭矩范围，来调整第一齿部与第二齿部齿的数目之比，以达到改变拆锁螺栓的速度以及拆锁螺栓扳手最大输出的扭矩值的目的，或者根据螺栓的规格和形状更换锥齿套筒，使现有电动扳手功能更加丰富灵活。

Description

变向中空自动扳手

技术领域

本发明涉及扳手，尤其涉及一种电动或气动扳手。

背景技术

现有技术中用于各种场合拆锁螺栓螺母的电动或气动扳手均包括扳手本体，反力臂(或不带反力臂)，及工作套筒三部分组成，其工作状态如图1所示。由图1可以看出，扳手本体与工作套筒为同一轴向上，因此工作时，将工作套筒套设于螺母上，启动扳手工作，以将螺母拆卸下来。由于扳手本体有一定的高度，很多工况下会出现如图2所示，螺栓的上方及侧面空间受到限制的情形，在这类工况下电动或气动扳手将无法进行工作。从而不得不以手动扳手或液压中空扳手来解决。因此带来手动扳手劳动强度大，中空液压扳手工作效率非常低的重大缺陷。

又如中国专利公开号CN201208731Y所公开的《电动扳手》，其公开一种由摩擦离合器与飞轮结合的结构传递扭矩至工作套筒，以提高传递效率和减小噪音及节约能源，然而所述电动扳手在用于拆卸的螺栓其上方及侧面空间受到限制的情形下，也不能发挥作用。

有鉴于上述问题，本发明人精心研究，而设计出一种适用于拆卸或装配的螺栓，其上方及侧面空间受到机体限制的情况下的电动或气动扳手。

发明内容

本发明的目的在于提高一种电动或气动扳手，以适用于螺栓的上方或侧面空间受到机体限制的情况下，对螺栓的拆卸和装配作用。

为此，本发明提供一种变向中空自动扳手，所述自动扳手包括一个变向工作头，该变向工作头通过机械传动，将扳手机壳主体部分产生的沿轴向转动的扭矩转变成沿水平轴转动的扭矩，并由该变向工作头输出。

本发明的变向工作头包括：

一个工作头外壳，具有相互连通的两个容纳部；

一个主动轴与一个从动套筒分别可转动地设置于该容纳部中；

该主动轴上形成有第一齿部，该从动套筒上形成有与该第一齿部相啮合的第二齿部，该主动轴沿水平轴旋转时，通过相互啮合的两个齿部而带动该从动套筒沿垂直轴旋转，该从动套筒上设有供螺栓套合的套筒。

承上所述，本发明的一种结构为：

该两个容纳部分别为一个由环向侧壁围成的环形壳体，以及在该环形壳体侧壁径向延伸形成一个中空的连接部；

该主动轴为一个锥齿轴，且该第一齿部为形成于该锥齿轴顶端的锥齿部，该锥齿轴容纳于该连接部，且锥齿部伸到该环形壳体内；

该从动套筒为一个锥齿套筒，且该第二齿部为形成于该锥齿套筒顶端的锥齿部，该锥齿套筒容纳于该环形壳体，该套筒的开口形成于与该第二齿部相对的另一端。

承上所述，本发明的另一种结构为：

该两个容纳部分别为一个由环向侧壁围成的环形壳体，以及在环形壳体侧面弦向延伸形成一个中空的连接部；

该主动轴为一个圆柱形蜗杆，且该第一齿部为形成于该圆柱形蜗杆中段的螺旋齿部，该圆柱形蜗杆容纳于该连接部，且该段螺旋齿部伸到该环形壳体内；

该从动套筒为一个蜗轮套筒，且该第二齿部为形成于该蜗轮套筒外缘的环齿部，该蜗轮套筒容纳于该环形壳体，该套筒的开口形成于该蜗轮套筒的中间。

其中：所述自动扳手包括一个扳手本体，扳手本体具有一个中空的机壳，在该机壳内设有电机及输出轴，该电机带动输出轴旋转。

该主动轴的一端形成与该输出轴相互连接的螺接部，该连接部与扳手本体的机壳连接。

在该扳手本体与变向工作头之间的机壳上套设有一个反力套，在反力套的朝向变向工作头方向延伸形成有至少一个反力臂。

在该连接部外围套设有一个反力套，在反力套的朝向变向工作头方向延伸形成有至少一个反力臂。

该反力臂与该工作头外壳为一体成型。

所述套筒的开口的横截面为与相螺母相配合的正六边形。

在该套筒内适配有套筒内环，该套筒内环外侧与该套筒形成紧配合，而套筒内环的内侧则具有与螺帽相配合的形状。

本发明的有益技术效果在于：借助该变向工作头的主动轴与从动套筒上齿部的相互啮合，将扳手的输出轴所输出的沿水平轴旋转的扭力，转换成沿垂直轴旋转的扭力而进行输出，让现有的电动或气动扳手能在螺栓受到空间限制的工况发挥其作用，节省人力物力。此外，本发明将变向工作头作为一个独立组件，且主动轴与从动套筒都可以随意更换拆卸，可根据需要来修正已有电动扳手的工作扭矩范围，而调整第一齿部与第二齿部齿的数目之比，以达到改变拆锁螺栓的速度以及拆锁螺栓扳手最大输出的扭矩值的目的，或者根据螺栓的规格和形状更换从动套筒，使现有电动扳手其功能更加丰富灵活。

附图说明

图1为现有的电动扳手工作状态图。

图2为螺栓的上方及侧面空间受到机体限制的工况图。

图3为本发明实施例一的自动扳手的工作状态图。

图4本发明实施例一的扳手变向工作头的结构俯视图。

图5为本发明实施例一的扳手变向工作头的结构剖视图。

图6为本发明实施例一的扳手工作头外壳结构示意图。

图7为本发明实施例一的扳手从动套筒的结构示意图。

图8为本发明实施例一的扳手主动轴的结构示意图。

图9为本发明实施例二的扳手变向工作头的结构俯视图。

图10为本发明实施例二的扳手变向工作头的结构剖视图。

具体实施方式

本发明为了解决上述问题，主要思路包括一个变向工作头，该变向工作头通过机械传动，将扳手机壳主体部分产生的沿轴向转动的扭矩转变成沿水平轴转动的扭矩，并由该变向工作头输出。

该变向工作头主要由一个工作头外壳、主动轴及从动套筒所组成。

该工作头外壳具有相互连通的两个容纳部，分别供该主动轴与该从动套筒活动地设置于其中，该主动轴上形成有第一齿部，该从动套筒上形成有与该齿部相啮合的第二齿部，该主动轴沿水平轴旋转时，带动该从动套筒沿垂直轴旋转，该从动套筒上设有供螺栓套合的套筒。该变向工作头主要是通过齿轮传动改变扭矩方向的原理，将自动扳手中电动机输出的沿水平轴转动的扭矩，转换成沿垂直轴转动的扭矩。

如图3所示本发明实施例一的自动扳手的工作状态图，其中电动扳手100，包括扳手本体110，反力臂120以及变向工作头130。一机体200，其上设有一个螺栓201，螺栓201的上下方都有机体壁。扳手本体110包括一个中空的机壳，在该机壳内设有电机及输出轴，该电机带动输出轴旋转。变向工作头130开口套设于螺栓的头部，启动电动扳手100的电源，带动起内部的电动机旋转，电动机带动一输出轴旋转，输出轴的旋转方向是以水平方向为轴，而本发明正是借助变向工作头130的特殊结构设计，将输出的水平方向为轴的转动扭力转化成以垂直方向为轴的转动扭力。从而，在启动电动扳手100的电源后，使变向工作头130的套筒在水平方向旋转工作，以将螺栓拆卸下来。

如图4-8所示，本发明的实施例一的电动扳手变向工作头130主要由一个工作头外壳1、锥齿套筒2及锥齿轴3所组成。工作头外壳1包括一个由环向侧壁围成的环形壳体11，于环形壳体11的侧壁径向延伸形成一个中空的连接部12，连接部12连通至环形壳体11的内部；该锥齿轴3的一端形成锥齿部31，并活动地容纳于该连接部内12内，而锥齿轴3的锥齿部31伸到该环形壳体11内侧，该锥齿轴3可在连接部12内转动；在环形壳体11内活动地设有一个锥齿套筒2，其一端设有与该锥齿轴的锥齿部31相啮合连接的锥齿部21，其另一端形成套筒22，锥齿套筒2可在环形壳体11内转动。套筒22的开口朝外，以供与套合于螺帽边缘。

如图6所示，为工作头外壳1的结构示意图。环形壳体11侧壁形成一个中空的连接部12，两者相互连通。环形壳体11包括第一端111与第二端112，且在第一端111形成阶部1113，阶部1113高于第一端111，该中空的连接部12形成于高阶部113所在的侧壁上。组装成变向工作头130时，第一端111朝上，第二端112朝向下方。在连接部12、第一端111的外端均设有数个螺孔。

如图7所示，为锥齿套筒2的结构示意图，包括锥齿部21与套筒22。锥齿部21位于套筒22的顶端，包括数个环绕的锥形齿，其外径略大于套筒22的外径。套筒22外形整体是一个圆柱体，而其内侧开口剖面为正多边形。这个正多边形是为了与螺帽相配合而设计的。而实际上并不限于具体的形状及大小，而是根据实际应用于不同规格的螺帽而可相应变化，例如套筒22的横截面为与相螺母相配合的正六边形。在组装成变向工作头130时，锥齿套筒2位于环形壳体11内，锥齿部21置于第一端111，套筒22置于第二端112，并借助铜套、垫圈、螺栓等辅助件，将锥齿套筒2轴向定位于该环形壳体11内，并使锥齿套筒2能在环形壳体11内自由转动。

如图8所示，为锥齿轴3的结构示意图，锥齿轴3包括一个圆柱体形的轴部32，在轴部32的一端形成锥齿部31，锥齿部31具有数个环绕的锥形齿，轴部32的末端(另一端)形成缩径的螺接部321。在组装成变向工作头130时，锥齿轴3位于连接部12内侧，锥齿部31部分伸入至环形壳体11内侧，轴部32末端朝向连接部12外侧，再借助铜套、垫圈、盖板、螺栓等辅助件，将锥齿轴3轴向定位于该连接部12内，并使锥齿轴3能在连接部12内自由转动。锥齿部31与锥齿套筒2的锥齿部21相啮合连接。当锥齿轴3沿水平轴转动时，通过锥齿部31与锥齿套筒2的锥齿部21的啮合传动，使锥齿套筒2沿垂直轴转动，使传动方向发生90度的改变。

锥齿部31与上的锥形齿的数目与锥齿部21上锥形齿的数目可以相等或不等，根据需要来修正已有电动扳手的工作扭矩范围，来调整二者数目之比，以达到改变拆锁螺栓的速度以及拆锁螺栓扳手最大输出的扭矩值的目的。

如图4、5所示，为本发明电动扳手变向工作头130组装示意图。锥齿轴3容纳于中空的连接部12内，再借助铜套5，垫圈7，盖板8，螺钉9，将锥齿轴3轴向定位于连接部12内。在环形壳体11一侧，锥齿套筒2容纳于环形壳体11内，再借助垫圈7、铜套5、盖板8将锥齿套筒2轴向定位于环形壳体11内。锥齿部31与锥齿部21相对，并相互啮合。如图4所示为图5的俯视图，为了避免灰尘落入到锥齿部21的沟壑中，影响与锥齿部31之间的传动效率，可在环形壳体第一端111螺接盖体61，在阶部1113上螺接盖体62，以盖住锥齿套筒2的锥齿部21。

再如图3所示，在扳手本体110与变向工作头130之间的机壳上套设有一个反力套，在反力套的朝向变向工作头130方向延伸形成有至少一个反力臂120。反力套内侧环设有一圈齿部，以与机壳紧固套设。反力臂120也可以与变向工作头130的连接部12为一体成型。如图3所示，反力臂120略呈“几”字形。反力臂120与变向工作头130在扳手启动后，反力臂120因反作用力的作用自动靠上变向工作头130，反力传导至工作头外壳后通过机壳传导至螺栓所在的机体，反力臂120紧紧抵靠机体壁，因此，不需要人力扳住扳手来对抗拆锁螺栓的反作用力。

轴部32的末端所形成缩径的螺接部321，与输出轴紧密螺接，以与输出轴同步旋转。而工作头外壳130的连接部12与扳手的机壳连接。

本发明将变向工作头130做成一个独立的组件，以替换现有电动扳手的变向工作头，使其适用于螺栓的上方及侧方有空间限制的工况。另外，由于锥齿轴3与锥齿套筒2均可以任意拆卸和更换，不仅可按照电动扳手的工作扭矩范围，而随意搭配变换锥齿部31与锥齿部21的锥形齿数目比，同时，还能根据螺帽的外形及大小，更换合适的锥齿套筒2。

更进一步地，还可以根据螺帽的外形及大小，在某一种固定规格的锥齿套筒2内，适配一些套筒内环，这些套筒内环与锥齿套筒2相互紧配合，而内环的内侧则具有与各种不同规格螺帽相配合的形状。借此，在不需将锥齿套筒2更换的情况下，同样使扳手能适合用于各种不同的螺帽外形及大小。

以上描述的是采用锥齿轮传动来实现将水平轴转动的扭矩变为沿垂直轴转动的扭矩来进行螺栓的拆锁，但采用蜗杆蜗轮传动也能够达到改变扭矩传递方向的目的。

如图9所示，本发明另提供一种自动扳手，如图9-10所示为本发明实施例二的自动扳手变向工作头结构示意图。其与实施例一的区别仅在于变向工作头130’主要是通过蜗杆与蜗轮相配合传动达到转向的目的。本实施例中，变向工作头中的主动轴由实施例一的锥齿轴3替换成圆柱形蜗杆3’，而锥齿套筒2替换成蜗轮套筒2’。

根据传动方式的相应改变，该工作头外壳1’包括一个中空连接部12’，在该中空连接部12’的侧面设有一个开口，该开口连通一个环形壳体11’，该环形壳体11’由环向侧壁围成，该工作头外壳1’较佳为一体成型。该中空连接部12’沿该环形壳体11’的弦向延伸。圆柱形蜗杆3’中段形成一段螺旋齿部31’，该圆柱形蜗杆3’活动地容纳于该连接部12’内，且该段螺旋齿部31’对齐该开口；蜗轮套筒2’活动地容纳于该环形壳体11’，其蜗轮套筒2’的外缘形成一环齿部21’，该环齿部21’在该开口处与该螺旋齿部31’相啮合连接，该蜗轮套筒2’的中间形成有套筒22’，该套筒22’可套合于螺帽上。

以上为实施例二的基本结构，有关实施例一的其他各种细节等变形，都适合于实施例二，因而在此不再详述。且由于圆柱形蜗杆3’位于该蜗轮套筒2’的侧面上，因此整个变向工作头130的厚度可以控制到很小。

经比较可以看出，两者的效果区别在于，实施例一较佳适合于螺栓所在空间侧向上非常狭窄的情形，而实施例二再较适合于螺栓所在空间高度方向上非常狭窄的情形。

由此可见，通过蜗杆蜗轮的结构传动同样可达到锥齿传动的效果。因此，本发明的保护范围包括了以机械传动方式改变扭矩传递轴线方向，以期达到在狭小的空间能够使用各类电动、气动、手动等扳手来实现拆锁螺栓，均在权利保护范围。

虽然上述发明是以电动扳手为例，但气动等其它需要动力驱动的扳手，输出轴配合变向工作头的传动轴心方向，带动中空变向工作头工作，以期达到电动(气动)扳手、液压马达扳手等在螺栓螺母空间位置受限制的地方以定扭矩或非定扭矩方式拆锁螺栓螺母目的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种变向中空自动扳手，其特征在于：所述自动扳手包括一个变向工作头，该变向工作头通过机械传动，将扳手机壳主体部分产生的沿轴向转动的扭矩转变成沿水平轴转动的扭矩，并由该变向工作头输出；所述变向工作头为一个独立的组件，其包括：一个工作头外壳，具有相互连通的两个容纳部；一个主动轴与一个从动套筒分别可转动地设置于该容纳部中；该主动轴上形成有第一齿部，该从动套筒上形成有与该第一齿部相啮合的第二齿部，该主动轴沿水平轴旋转时，通过相互啮合的两个齿部而带动该从动套筒沿垂直轴旋转，该从动套筒上设有供螺栓套合的套筒，且该主动轴与该从动套筒为可拆卸式结合于该该容纳部中，能够调整该第一齿部与第二齿部的齿数比；所述自动扳手还包括一个扳手本体，扳手本体具有一个中空的机壳，在该机壳内设有电机及输出轴，该电机带动输出轴旋转；该两个容纳部分别为一个由环向侧壁围成的环形壳体，以及在该环形壳体侧壁形成一个中空的连接部，该主动轴的一端形成与该输出轴相互连接的螺接部，该连接部与扳手本体的机壳连接；该环形壳体侧壁径向延伸形成该连接部；

该主动轴为一个锥齿轴，且该第一齿部为形成于该锥齿轴顶端的锥齿部，该锥齿轴容纳于该连接部，且锥齿部伸到该环形壳体内；

该从动套筒为一个锥齿套筒，且该第二齿部为形成于该锥齿套筒顶端的锥齿部，该锥齿套筒容纳于该环形壳体，该套筒的开口形成于与该第二齿部相对的另一端。

2.一种变向中空自动扳手，其特征在于：所述自动扳手包括一个变向工作头，该变向工作头通过机械传动，将扳手机壳主体部分产生的沿轴向转动的扭矩转变成沿水平轴转动的扭矩，并由该变向工作头输出；所述变向工作头为一个独立的组件，其包括：一个工作头外壳，具有相互连通的两个容纳部；一个主动轴与一个从动套筒分别可转动地设置于该容纳部中；该主动轴上形成有第一齿部，该从动套筒上形成有与该第一齿部相啮合的第二齿部，该主动轴沿水平轴旋转时，通过相互啮合的两个齿部而带动该从动套筒沿垂直轴旋转，该从动套筒上设有供螺栓套合的套筒，且该主动轴与该从动套筒为可拆卸式结合于该该容纳部中，能够调整该第一齿部与第二齿部的齿数比；所述自动扳手还包括一个扳手本体，扳手本体具有一个中空的机壳，在该机壳内设有电机及输出轴，该电机带动输出轴旋转；该两个容纳部分别为一个由环向侧壁围成的环形壳体，以及在该环形壳体侧壁形成一个中空的连接部，该主动轴的一端形成与该输出轴相互连接的螺接部，该连接部与扳手本体的机壳连接；

该环形壳体侧面弦向延伸形成该连接部；

该主动轴为一个圆柱形蜗杆，且该第一齿部为形成于该圆柱形蜗杆中段的螺旋齿部，该圆柱形蜗杆容纳于该连接部，且该段螺旋齿部伸到该环形壳体内；

该从动套筒为一个蜗轮套筒，且该第二齿部为形成于该蜗轮套筒外缘的环齿部，该蜗轮套筒容纳于该环形壳体，该套筒的开口形成于该蜗轮套筒的中间。

3.如权利要求1或2所述的变向中空自动扳手，其特征在于：在该扳手本体与变向工作头之间的机壳上套设有一个反力套，在反力套的朝向变向工作头方向延伸形成有至少一个反力臂。

4.如权利要求1或2所述的变向中空自动扳手，其特征在于：在该连接部外围套设有一个反力套，在反力套的朝向变向工作头方向延伸形成有至少一个反力臂；或者该反力臂与该工作头外壳为一体成型。

5.如权利要求1或2所述的变向中空自动扳手，其特征在于：所述套筒的开口的横截面为与相螺母相配合的正六边形。

6.如权利要求1或2所述的变向中空自动扳手，其特征在于：在该套筒内适配有套筒内环，该套筒内环外侧与该套筒形成紧配合，而套筒内环的内侧则具有与螺帽相配合的形状。

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