CN102528710B - 可连续作业的空间楔合式扭转作业工具 - Google Patents

Abstract

作为替代棘轮式扳手/螺丝刀的可连续作业的空间楔合式传动工具，其以一个全周向完全面接触的空间楔形机构取代有限个线接触的棘轮机构承载转矩。整个传动工具可仅由三个同轴线设置的导向件、中介件和摩擦件组成。摩擦件与导向件及中介件分别组成具有回转摩擦面的牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2，设置有端面型螺旋齿的导向件与中介件组成面接触的转动导向机构G，以为两摩擦机构F1和F2提供接合力。其中，导向件或摩擦件可具有轴向力封闭结构并分别作为对外交换转矩的接合构件，而仅增加一个换向旋钮即可具有双向工作的功能。相对现有技术，本发明具有结构简单，承载能力强，无级接合和长寿命等优点。

Description

可连续作业的空间楔合式扭转作业工具

相关申请

本发明是本申请人提出的名为空间楔合式摩擦超越离合器的中国专利申请201010222712.X和201020186785.3的从属专利申请。该公开在先的两项专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及作业领域中的一种可连续作业并具备超越转动功能的手动工具和轻便机动工具，包括用于紧固、连接、拆卸或夹持的工具或设备，以及超越离合器，特别涉及其中的扭转式作业的板钳、扳手和螺丝刀。

背景技术

为具备单向传动或可选单向传动连续作业的必需功能，现有技术的例如扳手和螺丝刀类的扭转作业工具大多使用有棘轮机构。而棘轮机构的公知特点是，传动时只有固定的棘爪和棘轮的整周棘齿中的约1～2个啮合受力。因此，这些包括有棘轮机构的扭转作业工具均存在有这样的缺点。即，传动能力相对不高，受力点单一不均和爪齿易受损，空转时伴有撞击式磨损和声响，啮合表面强度和耐磨损性能要求高，偏压棘爪的弹簧易疲劳，整体结构相对复杂，零件较多且零散致使制作和装配用时较多，成本较高。另外，棘轮机构属有级啮合，对工具周向转动空间的利用率不高，尤其是该转动空间受限或小角度转动时效率较低。对此，专利文献CN101081495A、CN1736665A、CN101062552A、CN101618534A以及CN101386160A给出了相关现状的基本信息。

发明内容

本发明致力于设计基于全新技术原理的扭转作业工具，以避免上述缺点。

本发明要解决的技术问题是提供一种可连续作业的空间楔合式扭转作业工具，以使其具有结构简单、周向无级接合、长寿命和制作成本低的优点。

为解决上述技术问题，本发明之可连续作业的空间楔合式扭转作业工具包括，绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕上述轴线回转并均设置有摩擦面的中介件和摩擦件，双方的摩擦面轴向相抵地构成牵引摩擦副，以在该两构件间传递摩擦转矩；为该牵引摩擦机构提供接合力并绕上述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕上述轴线回转并均设置有相应导向面的导向件和中介件，双方的导向面轴向相抵地构成导向摩擦副；其中，导向摩擦副的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，ξ是能够致使导向摩擦副和牵引摩擦副周向上均不自锁的升角λ的最小值。

可选地，设置有两个绕上述轴线回转的摩擦机构，其中一个是上述牵引摩擦机构，其中另一个是与导向件和摩擦件至少不可旋转地分别结合在一起的传力摩擦机构，或者再一个上述牵引摩擦机构。

作为一种改进，升角λ的取值范围还可以是：ζ＜λ≤ξ，或者，0＜λ≤ζ(当ζ＞0)，其中，ζ是能够致使导向摩擦副周向上自锁的所述升角λ的最小值，亦即致使牵引摩擦副周向上自锁的最大值。

为实现双向工作，转动导向机构在两个圆周方向上均具有转动导向功能，导向件均对应地设置有导向面；同时，还设置有定向机构，其用于可操作地将中介件限定在相对导向件的至少两个不同的周向区域内，以限定中介件可以周向抵触到导向件的相对转动方向，并规定转动导向机构的导向式转动所对应的圆周方向。

改进地，还包括致动机构，其用于改变上述定向机构的定向状态。

可选地，还设置有至少一个限力元件，其可与导向件、中介件和摩擦件中的至多一个，以至少不可旋转的方式连接成力封闭式组合构件，用以建立相互之间的轴向力封闭式抵触连接。

可选地，限力元件是具有中心圆孔的杯形壳。

优选地，还设置有至少具有一个弹性元件的弹性预紧机构，其用于持续地建立中介件与摩擦件之间的至少间接的摩擦连接。

优选地，上述弹性预紧机构和定向机构重合成一个控制机构，所述凸起和所述凹槽中的至少一个包括所述弹性元件。

可选地，牵引摩擦机构和传力摩擦机构中的至少一个，其两个相应摩擦面中的至少一个是半锥顶角大于0度而小于180度的截锥面。

为增大ζ和ξ，牵引摩擦机构可以是多摩擦片式摩擦机构，其数量上均最少为一个且轴向交错排列的两组摩擦片，不可旋转地分别连接至摩擦件和中介件。

为增大转矩容量，传力摩擦机构可以是多摩擦片式摩擦机构，其数量上均最少为一个且轴向交错排列的两组摩擦片，不可旋转地分别连接至摩擦件和导向件。

需要特别说明的是，本申请文件中的相关概念或术语的含义如下：

间接地设置：设置在与设置的目的地构件不可旋转相连的其它构件上。

转动导向机构：将圆周相对转动转换为至少包括轴向相对移动或移动趋势的导向机构。例如，螺旋升角严格一致和不严格一致的滑动/滚动式螺旋或部分螺旋机构，径向销槽机构，端面楔形机构，端面嵌合机构，端面棘轮机构，以及，圆柱/端面凸轮机构。

空间楔形机构：由转动导向机构和牵引摩擦机构组成的复合机构。

ζ和ξ：空间楔形机构的重要极限角，如图2所示的中介件90，一方面，通过其摩擦面104与摩擦件70的牵引摩擦面72至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力W不垂直于回转轴线X的回转型牵引摩擦机构F1的至少包括一个的一组牵引摩擦副；另一方面，通过其朝向同一圆周方向的导向面94，与导向件50的相应导向面54至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力N不垂直于回转轴线X的转动导向机构G的至少包括一个的一组导向摩擦副；该抵触部位的公切线与垂至于回转轴线X的平面的夹角的平均值，称为该抵触部位的升角λ；再一方面，通过其它表面还可作用有诸如用于弹性预紧目的的其它作用力，参见图1、10、12、14、16；在转动导向机构G的转动导向工况中，也就是导向件50开始持续地具有驱动中介件90沿例如图2中箭头R所指方向相对摩擦件70转动的趋势中，能够确保导向摩擦副自锁的双方表面抵触部位的最小升角被定义为ζ，而最大升角则被定义为ξ。该两个极限角完全界定了中介件90相对导向件50向前转动、静止不动和向后转动的一切可能的运动形式。具体含义如下：

1、当ξ＜λ＜90度时，导向摩擦副和牵引摩擦副均不能摩擦自锁，通过导向摩擦副的法向压力N，或者其分力Q和T，导向件50可致使中介件90相对其向前也就是向箭头R所指方向滑转和/或挤出(限于压力N源自非弹性力或结构原因，未被实际挤出)。因此，导向件50与摩擦件70不能被中介件90楔合成一个摩擦体。

2、当ζ＜λ≤ξ且λ＞0时，导向摩擦副处于恒定的自锁状态，牵引摩擦副处于不可自锁的一般静摩擦状态。此时，中介件90可以将导向件50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，但在摩擦件70相对导向件50过载时，牵引摩擦副便会突破其静摩擦状态/最大静摩擦阻力而正常地转入滑动摩擦状态，而导向摩擦副则因还未突破其静摩擦状态/阻力而始终处于恒定的状态。对应地，空间楔形机构处于半楔合状态，超越离合机构处于非完全接合状态。

3、当0＜λ≤ζ(针对ζ＞0的情况)时，牵引摩擦副处于恒定的自锁状态，导向摩擦副处于一般静摩擦状态。相应地，在摩擦件70相对导向件50过载时，中介件90便会突破导向摩擦副的静摩擦状态/最大静摩擦阻力而具有相对导向件50滑转爬升的趋势，但由于该爬升趋势被空间楔形机构的轴向力封闭结构刚性阻止(除非压力N源自弹性力)，因此，导向摩擦副被强制性地维持在等同于自锁的一般静摩擦状态。即，中介件90、导向件50与摩擦件70三者被强制结合成一个转动整体，不会出现相互滑转爬升的情况，除非过载至结构毁损。空间楔形机构因而处于类似斜撑式超越离合器的绝对自锁/楔合状态。

由常识可知，λ等于ζ的情况，只存在于理论上而不存在于现实中。也就是说，因不能同时自锁而必然始终存在着一组不自锁的可滑转摩擦副，空间楔形机构传递转矩的物理本质只能是摩擦，而不是现有技术认定的摩擦自锁。但极限角ζ未被现有技术理论所认识，也不能由作为特例的平面楔形机构的运动关系启示、想象或揭示出来，更不能由其结构推导出来。因此，不知道极限角ζ的存在及物理含义的现有技术便无法透彻地认识极限角ξ亦即楔角的真实物理含义，包括摩擦滑转的正常性，更不可能发现、揭示和证实空间楔合的物理本质，并进而得出本申请的基于空间楔形机构的技术方案。

显然，上述升角λ就是空间楔形机构的楔角，也称楔合角/挤住角，并仅在0＜λ≤ξ时，空间楔形机构方可楔合，超越离合机构方可接合。

依据本发明的可连续作业的空间楔合式扭转作业工具，以全新的空间楔形机构来传递单向转矩和实现反向空转，很好地达成了本发明的目的。同时，相对于现有技术，本发明具有更高的传动能力、更高接合灵敏度、更高的工作可靠性以及更长的寿命。而且，其结构简单、制作和装配容易、成本相对较低，控制方便，适用面广。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。

附图说明

图1A和图1B，分别是根据本发明的可连续作业的单向扳手套管头部主视图的简化的轴向剖面图，以及整体俯视图。

图2是图1A中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的局部展开图。

图3是图8中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的局部展开图。

图4是根据本发明的又一可连续作业的单向扳手的简化的轴向剖面图。

图5是根据本发明的再一可连续作业的单向扳手的简化的轴向剖面图。

图6是根据本发明的可连续作业的最简结构单向扳手的简化的轴向剖面图。

图7是图6中扳手头部的局部结构示意图。

图8是根据本发明的可连续作业的双向扳手的简化的轴向剖面图。

图9是图8的俯视图中定向旋钮部位的局部放大图。

图10是图8中定向旋钮部位的Y-Y剖面的放大图。

图11是根据本发明的可连续作业的双向螺丝刀的简化的轴向剖面图。

图12是图11中驱动本体的轴向剖面示意图。

图13是图12中去除致动环后的弹簧/定向机构部位放大的局部俯视图。

图14是图12中驱动本体的一种变型的轴向剖面示意图。

图15是图14中具有径向延伸力臂的导向件的主视图。

图16是图12中驱动本体的再一种变型的轴向剖面示意图。

具体实施方式

必要说明：为简洁明了，本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现或有变型时给予必要的说明。同样，也不重复说明相同或相似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。

实施例一：端面螺旋齿式可连续作业的空间楔合式单向扳手T1

参见图1A～1B，作为可连续作业的扭转作业工具的一种具体形式，单向扳手T1包括绕轴线X形成，并与朝两端延伸的管状基体60同轴线地刚性一体且最佳地呈环状的导向件50，其内端面上设置有一组最佳地绕轴线X周向均布的螺旋型导向齿52。该管状基体60用作单向扳手T1的梅花套头，其内周面上最佳地设置有可与螺钉或螺帽等啮合传力的梅花齿62。在管状基体60轴向中部的外周面上，可滑转地径向定位有最佳地呈环状的中介件90，其通过设置在面对导向件50的端面上的与导向齿52呈互补式构造的一组螺旋型导向齿92，与导向件50恒久地嵌合，以组合成绕轴线X回转的面接触型单向转动导向机构G。

另外，在管状基体60两外端的外周面上，还可转动地径向定位有最佳地呈平面盘状的摩擦件70。该摩擦件70可看作是由两个以轴平面为界，且最佳地具有对等半圆形内部周向表面，以及径向上至少大致对称的两个半圆壳式摩擦件70a和70b，经径向对接，再经两个U字形焊缝68焊接成周向刚性一体后所形成的轴向力封闭式组合构件。在摩擦件70b的背离摩擦件70a的一侧，径向平滑地延伸出扳手的杆状握柄110，该握柄110的另一端，也可公知地设置有另外一个不同规格的扳手头部100b。如图1B所示。

继续参见图1。设置于摩擦件70内周面上的最佳地为平面型的盘形环状周向凹槽78，以轴向力封闭的形式将相互嵌合的导向件50和中介件90收纳于其中。设置于该周向凹槽78一个内端面的回转型牵引摩擦面72，与设置在中介件90无齿端面上的回转摩擦面104摩擦相连，构成回转型面接触牵引摩擦机构F1。设置于该周向凹槽78另一个内端面的回转型传力摩擦面74，与设置在导向件50无齿端面的传力摩擦面58摩擦相连，构成可与导向件50直接传递摩擦转矩的回转型面接触传力摩擦机构F2。其中，牵引摩擦机构F1和转动导向机构G，共同组成绕轴线X回转的端面型空间楔形机构，该机构再与传力摩擦机构F2一起，构成单向扳手T1的轴向力封闭的空间楔合式摩擦超越离合机构，以作为单向扳手T1的扳手头部100a。

应该指出的是，本申请“直接传递摩擦转矩”的含义是指，转矩在两构件间的传递路径仅经过一个摩擦机构，而不经过任何第二个其它机构，其与该摩擦机构所具有的摩擦面/片的数量没有任何关系。

尽管不是最佳，但显然还可在传力摩擦面58和74之间，再轴向对称地设置一个包括中介件90的转动导向机构G，以将单向扳手T1变型为具有两个牵引摩擦机构F1和两个转动导向机构G且共用同一个摩擦件70的双联的单向扳手。

下面再结合图2来说明转动导向机构G的详细关系和结构特征。其中，沿径向延伸的每对端面式螺旋型导向齿52和92的导向面54和94，可相互贴合，并形成一组面接触的螺旋式导向摩擦副。即，该两个具有互补式构造的导向面54和94，最佳地是分别朝向单一圆周方向且升角均为λ的螺旋型齿面。一般地，0＜λ≤ξ，特殊地，ζ＜λ≤ξ或者0＜λ≤ζ(当ζ＞0)。最佳地间隙相隔的非导向面56和96则平行于轴线X，以最佳地保证双方周向抵触时不会导致楔合。

容易理解，导向件50端面上的多个导向齿52，实际上就是空间楔形机构的楔形齿，其导向面54朝周向一方逐渐地轴向靠近摩擦件70的回转型牵引摩擦面72，并与后者分别围成多个沿周向延伸的端面楔形空间。而设置在该多个楔形空间中的多个导向齿92就是楔合子，其因不必需径向运动而最佳地相互合并成一个零件，即整体环状的中介件90。

为使超越离合机构的溜滑角尽可能地接近于零，以获得相对现有技术更高的接合灵敏度，单向扳手T1还最佳地设置有弹性预紧机构。该预紧机构具体为至少包括一个的一组位于导向齿52或92齿顶面的轴向沉孔，以及部分地收容在该对应沉孔中的一组螺旋压簧150，参见图1A。该弹簧150致使回转摩擦面104始终弹性地抵触着牵引摩擦面72，以确保摩擦件70沿图2中的箭头P所指方向相对导向件50转动时，可以借助牵引摩擦力带动中介件90即时入楔。即，中介件90进入将导向件50与摩擦件70可驱动地连接/结合/楔合成一个摩擦体的工作过程和状态。其中，不存在任何导致弹簧150疲劳的运动。显然，为求得溜滑角等于零的临界效果，弹簧150也可以具体为还可同时致使导向面94和54，也始终弹性地相互抵触着的诸如扭转弹簧或直线钢丝弹簧的具有任意所需形式和数量的弹性元件。另外，弹性预紧机构也可通过将一个与中介件90或摩擦件70不可旋转相连的构件弹压至对方的方式，建立两者间的间接摩擦连接，中介件90依旧可以获得入楔用的牵引摩擦力。相关说明可参考上文所整体结合的两项专利申请，以及本申请的后续实施例。在这种临界状态中，转动导向机构G的轴向间隙/自由度为δ，周向间隙/自由度为ε，两自由度均最佳地大于零，参见图2。

容易明了，为提升单向扳手T1的转动响应性，降低其超越离合机构的溜滑角，上述间隙/自由度δ和ε设置得越小越好。

至此不难发现，单向扳手T1显然具有所有传力运动副均为全周向均匀或全周向平均受力的完全面接触摩擦副(不存在线接触摩擦副或啮合副，传力面积可轻易百倍于现有技术)，构件数量显著较少且均为具有极高的轴向和/或周向刚度/强度的非离散回转构件，以及可以自动补偿轴向磨损的优异特点/特征。因此，相对现有技术，具有空间楔形机构的单向扳手T1，自然具有高于现有技术的传动能力，更小的机械磨损，无级接合/啮合并由此获得更高空间利用率和微小角度作业能力，无任何噪音和弹性疲劳，以及，更高的工作可靠性和工作寿命等有益效果和性能优点。而且，其结构显然更简单，制作和装配更容易，成本更低，尤其是针对图4～6所示实施例而言。

例如，对于扳手头部100的外径不大于50mm的单向扳手T1，在安全系数取2.0，摩擦系数取0.15，使用现有技术同等的合金材料且假定仅有约半周的空间楔形机构可以楔合传力时，其单向传动能力即达到远高于现有技术的不低于1100N·m的量级水平(具有图3所示双向导向齿时不低于550N·m)。

单向扳手T1的工作过程非常简单，完全类似于现有技术的棘轮式扳手。当操作者驱动握柄110并带动摩擦件70，开始持续地具有沿图2中箭头P所指方向相对导向件50作驱动转动的趋势之际，摩擦件70将借助牵引摩擦机构F1的牵引摩擦副的摩擦转矩，牵引着转动导向机构G的中介件90，相对导向件50同样地沿箭头P所指方向作转动导向运动。该机构G的转动导向运动所产生的轴向移动/胀紧力，在将导向齿92瞬间楔紧在导向面54和牵引摩擦面72所围成的端面楔形空间中，也就是中介件90将导向件50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，牵引摩擦机构F1因而轴向接合的同时，该胀紧力还将导向件50即刻胀紧在摩擦件70的另一内端面也就是传力摩擦面74上，以形成轴向力封闭式抵触连接的方式，致使传力摩擦机构F2也同步接合，并将导向件50与摩擦件70直接连接成一个摩擦体。

于是，单向扳手T1随着空间楔形机构的楔合而接合。经握柄110传入的扳动转矩M₀，分成经由牵引摩擦机构F1和转动导向机构G传递的楔合摩擦转矩M₁，以及经由传力摩擦机构F2直接传递的传力摩擦转矩M₂，分别传递给导向件50，再由管状基体60也就是梅花套头内孔的梅花齿62，传递给啮合于其中的螺母或螺拴头(未示出)。其中，M₀＝M₁+M₂。显然，上述轴向胀紧力、楔合力和各摩擦力的大小，均完全自适应地正比于M₁，也就是M₀。

反过来，当操作者驱动握柄110并带动摩擦件70开始持续地具有沿图2中箭头R所指方向相对导向件50作解楔转动的趋势之际，摩擦件70将借助牵引摩擦机构F1的摩擦转矩，带动中介件90相对导向件50作解除转动导向机构G的导向作用的转动。因此，导向面54与94之间的法向压力和转动导向机构G的转动导向作用，将随着两导向面产生相互脱离接触趋势的一瞬间而同时消失。自然，基于该转动导向机构G的轴向移动/胀紧力而工作的两个摩擦机构F1和F2以及整个空间楔形机构，将随即分离或解楔。于是，单向扳手T1结束接合并开始超越/空转转动，亦即，中介件90跟随导向件50开始相对摩擦件70摩擦滑转。

因此，只要操作者连续地往复摆动/驱动握柄110，便可实现连续作业的目的而无需反复套接螺拴头/螺母。而且，只需轴向翻转单向扳手T1的头部100，便可实现反向驱动/工作的目的，而不必需使用可换向的双向扳手。

应该指出的是，为谋求更大的设计自由度和使空间楔形机构更容易楔合或解楔，本发明还具有各种提升极限角ζ和ξ数值的技术手段。包括，将转动导向机构G的导向面54和94设置成倾斜式螺旋型齿面，将牵引摩擦机构F1的摩擦面72和104设置成截锥面，以致使轴截面内导向面54和94或摩擦面72和104与轴线X的夹角/半锥顶角不再等于90度，而是等于如图4～5所示的0～180度之间的其它值；将牵引摩擦机构F1设置成多摩擦片式摩擦机构；以及，将具备更大摩擦系数的材料或元件附装至摩擦面72和104中的至少一个上。例如，在静摩擦系数均为0.15时，单向扳手T1中的ζ和ξ分别等于2.82度和14.24度，而只需将牵引摩擦机构F1的摩擦面设置成半锥顶角等于30度的截锥面这一个措施，上述极限角便分别升至10.99度和22.41度。这里应顺便提及的是，本说明书已经给出了关于极限角ζ和ξ的清晰的文字定义和说明，无需付出任何创造性的劳动，本领域的普通技术人员均可据此推导出其函数关系式/计算公式。

因此，鉴于相对空转转速的超低，本发明的各摩擦机构显然应最佳地工作在干摩擦状态，以提升极限角ζ和ξ的数值，从而可将导向齿52和92的升角λ设置得更大，最终得到与轴向高刚度/强度构件相称的更易入楔和解楔的使用性能。例如，在摩擦件70与管状基体60相接触的两对内外圆周面之间，最佳地设置诸如密封圈之类的密封元件便可获得和保持所需的干摩擦状态。

不难想到，为增大同等直径时单向扳手T1的转矩容量/传动能力并降低轴向内力，牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2也可依公知技术，被如上所述地分别或同时设置为多摩擦片式摩擦机构，并因此而具有数量上多于一个的一组牵引摩擦副或传力摩擦副。但显然地，这将因显著增大体积和结构复杂程度而不太值得。

需要说明的是，如定义中所述，本发明没有对转动导向机构G及其导向齿52、92作出具体限制，其不必需具有最佳的螺旋齿结构。因此，该机构G及其导向齿可具有任意具备转动导向功能的形式和形状。导向齿可按离散形式设置在端面/周面上，也可按图4～5所示的诸如单头或多头螺纹的形式，周向延续地设置在相应的内/外周面上。而在后一种设置形式中，其可最佳地设置成具有诸如矩形、梯形、锯齿形或三角形等截面形状的螺旋齿。同样道理，只要能够最佳地实现轴向的互补式贴合/抵触，牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2的各自两组回转摩擦副的截锥式回转型摩擦面，可以基于任意曲线/母线回转而成，并可以是设置有用以散热或排除液体/气体的沟槽的非连续表面。

必需特别说明的是，在将摩擦件70a和70b焊接成一个完整摩擦件70的过程中，为不改变空间楔形机构内部的面接触状态，焊接和冷却过程中该机构应最佳地始终处于楔紧/合状态(可由相应工装保证)，以产生维持工作精度所需的足够的轴向胀紧力。当然，为降低对焊接的精度要求，也可将摩擦件70a的周向凹槽78a的轴向宽度Sa，有意设置得相较摩擦件70b的周向凹槽78b的轴向宽度Sb为宽，以使牵引摩擦机构F1和传力摩擦机构F2在对应于摩擦件70a的半周内，因无表面相互抵触而不具有相应的摩擦副。该半周楔合式传力状况类似于图6所示实施例，相关说明见后。

进一步地，除焊接外，将两个半圆壳式摩擦件70a和70b，或者如图8所示的导向件50与限力元件180等固定连接成一体/组合构件的方式，还可以是借助诸如胶接、铆接、螺拴/钉、可摩擦自锁的螺纹副、销钉、键、过盈配合的环形箍之类的任何一种连接。例如，将两个环形箍过盈地紧箍在设置于摩擦件70a和70b两轴端的，分别由两个半环形的端面凸缘径向对接而成的两个完整圆环的外周面上。或者，将一个开口的环形箍箍紧在摩擦件70a和70b的外周面上，再将其两个周向端头，分别焊接在握柄110与摩擦件70b外周面之间过渡部位K处的侧表面上。显然，当应用于诸如图11～16所示的螺丝刀之际，则仅需过盈地设置一个完整环形箍即可。

实施例二：周面螺旋齿式可连续作业的空间楔合式单向扳手T2

对比图4和图1A不难发现，单向扳手T2实际上是对单向扳手T1的变型。其中，转动导向机构G的一组螺旋型导向齿52、92，以类似单头或多头螺纹的形式，周向延续地分别设置在导向件50的外周面以及中介件90的内周面上。与限力元件180刚性一体的导向件50，是一个设置有环形径向凸缘式限力端部188且可以开放方式自由装配中介件90的轴向力封闭式构件。导向件50和中介件90将内截锥环型的摩擦件70封闭于其所围成的外径向环状凹槽中。摩擦件70因此不再是一个承受轴向胀紧力作用的组合构件，而是同时承受轴向压缩力和径向胀紧力且无需焊接的刚性一体式完整构件。相应地，牵引摩擦机构F1具有截锥面型的两个摩擦面72和104。

为简化结构，中介件90被最佳地设置成一个膨胀型弹性开口环，以具有弹性预紧机构的功能。为限定各构件间的轴向位置，在摩擦件70和中介件90的对应于截锥面型的两个摩擦面72和104的径向外缘的轴向外端的相应部位，分别设置有两个呈互补式构造的径向凸缘71和91。另外，为制止单向扳手T2超越/空转转动时导向件50的轴向移动，还在位于限力端部188和摩擦件70双方相互面对的圆周面上的相应周向槽中，设置有诸如弹性卡环184之类的轴向定位连接件。不难想到，装配单向扳手T2的程序是先将弹性中介件90嵌入摩擦件70的内孔中，再轴向旋入带有卡环184的导向件50。

本实施例中，如果将能够导致单向扳手T2空转转动中的中介件90楔合在导向齿52与凸缘71的平端面之间的楔角λ的最大值记为ξv，结合上述说明，该极限角ξv将显然小于中介件90楔合在导向齿52与截锥面型摩擦面72之间的楔角λ的最大值ξ。因此，只要将楔角/升角λ设置成ξv＜λ＜ξ，便可保证超越/空转转动时中介件90只可相对凸缘71摩擦滑转，而不会致使单向扳手T2再次接合/楔合成一体。

如上所述，只要径向上翻转单向扳手T2的空间楔形机构中各机构的位置关系，便可得到如图5所示的变型单向扳手T3。其中，与摩擦件70刚性一体的管状基体76用作梅花套头。作为轴向力封闭构件的导向件50，与握柄110形成刚性一体。于是，如上所述，在ζ＜λ≤ξ时，导向件50耦合至驱动源的单向扳手T3，将因过载时可摩擦滑转而具有单向扳手T1～T2所不具有的可自适应地防止过载损坏的优点。该优点将尤其有利于诸如电动/气动类的机动工具。而在0＜λ≤ζ(针对ζ＞0的情况)时，单向扳手T3过载也不会滑转。对应地，如后所述的双向扳手T5和驱动本体200a、200b亦如此。

不难明了，单向扳手T2和T3中的中介件90，也可设置成不具有凸缘71的完整圆环。届时，应将弹性预紧机构具体为一个例如盘形扭簧，其两个端头分别嵌入位于导向件50和中介件90相应端面的轴向孔中，或者，具体为通过诸如螺钉固定连接至导向件50外端面的绕轴线X形成的环形端盖，以及设置在该端盖与中介件90外端面之间的波形弹簧。

无疑，单向扳手T2和T3相较T1具有更简单的结构和易装配性。

实施例三：最简结构的可连续作业的空间楔合式单向扳手T4

参见图6～7，单向扳手T4仅包括实现本发明所必需的三个构件。其中，摩擦件70的绕轴线X设置的内周面84的轴向中部，同轴线地设置有盘形环状周向凹槽78。该周向凹槽78的约半周的内表面，最佳地沿两相互平行的切线方向H和H′延伸至摩擦件70的外周面，并形成等截面的矩形入口82。周向凹槽78的径向内表面80，因而延伸成具有U字形横截面形状的非闭合式内径向表面，使摩擦件70成为具有轴向力封闭功能的环状袋形构件/封装壳。相互嵌合的导向件50和中介件90可由入口82沿空心箭头所指方向直接纳入周向凹槽78。为可靠入楔，可将升角λ设置成易入楔的0＜λ≤ζ，或者，将可滑转地径向定位在管状基体60外周面上的中介件90的半径，设置成相较导向件50的稍大，以借助操作时其与内表面80的径向摩擦接触产生足以入楔的摩擦力。为此，设置上必需保证内周面84径向上抵触不到咬合在导向件50的六角形内孔63中的被操作的螺拴/螺母。

实际上，只要将导向齿52或92借助精密铸造、压铸或浇铸等方式直接设置到图6中摩擦件70的一个内端面上，就可得到具有轴向力封闭功能的袋形导向件或袋形中介件。装配时，先径向置入中介件或导向件，轴向嵌合后再置入盘形的环状摩擦件。

另外，为将导向件50与中介件90径向定位在摩擦件70的周向凹槽78中，在入口82的与传力摩擦面74共面的内端面周向正中的径向外环侧，预先切割出一个可轴向内弯曲的径向舌86。在导向件50和中介件90装配就位之后，塑性弯曲该径向舌86，便可将上述二构件可转动地封装于周向凹槽78中。当然，将一个弧形密封件以互补方式固定地设置在入口82中将更易于制作。

应该注意的是，尽管空间楔形机构中只有对应于盘形环状周向凹槽78的那部分可以楔合/接合，亦即只有略大于半周的楔合面积，但由于各摩擦副具有完全面接触的低副特性，以及包括摩擦件70的所有相关构件均具有轴向高刚度的特性，因此，单向扳手T4仍具有如前所述的远高于现有技术的传动能力。

需要指出的是，周向凹槽78呈环状和入口82呈等截面矩形，均是实现本发明的最佳但并非必需设置。实际上，只要能够纳入诸如导向件50和中介件90，周向凹槽78和入口82可以具有任意形状和不等截面。比如，周向凹槽78的横截面可以呈矩形，入口82的横截面可因两个延伸切线方向H和H′不相互平行而呈扩口喇叭形。同样道理，摩擦件70的内周面84不必需周向封闭。例如，在入口82的轴向宽度不允许管状基体60径向通过时，包容其的内周面84完全可沿平行于H或H′的最佳地相互平行的两切线方向，径向延伸成例如大致半周的U形开口状，参见图7，只要在该内周面84上可以设置出大致半周的周向凹槽78即可。当然，此时应在入口82中最佳地设置一个与该入口具有互补式构造的弧形压件，以径向定位管状基体60。有关袋形构件的更多实施结构、图示和说明，可参阅本申请人提出的中国专利申请201020563404.9，此处不作进一步说明。

实施例四：端面螺旋齿式可连续作业的空间楔合式双向扳手T5

参见图2～3、8～10，双向扳手T5实际上也是对单向扳手T1的变型。其增加了定向机构D和与握柄110刚性一体的杯形壳状的限力元件180。即，在将导向齿52和92的非导向面56和96分别设置成周向上最佳地对称于导向面54和94，以使相应单向传动机构具有双周向楔合/传动能力的同时，再设置有一个可按需改变中介件90相对导向件50的周向定位位置和具有最佳地大于零的周向自由度，以允许对应于某一圆周方向的一组导向面54a和94a或54b和94b可以周向抵触/楔合的机构，从而达成规定/改变双向扳手T5的单向传动方向的目的。其中，如图3所示，分别朝向不同圆周方向的两组导向面54a和94a以及54b和94b的两个互补的升角λ_a和λ_b，均对称地等于λ。

其中，导向件50的外径向凸缘经周向焊缝68固定连接至限力元件180的环形端面上，以轴向对接方式，形成限定出完整的周向凹槽78的刚性一体的力封闭式组合构件。为增加焊缝的轴向强度，导向件50与限力元件180的径向外环部位，还可设置有至少一个例如相互嵌合的端面齿。显然，如实施例一中所述，本实施例也应借助相应的工装，以保证焊接和冷却过程中空间楔形机构均可最佳地处于楔紧/合状态。另外，摩擦件70收容在中介件90与限力元件180的环形径向凸缘式限力端部188之间的周向凹槽78中。

为简化结构，定向机构D和弹性预紧机构最佳地重合成一个控制机构。该控制机构包括定向旋钮120和U字形的线状钢丝或钢片双联弹簧150a和150b，以及外径向地邻近内周面80的位于限力端部188端面上的轴向圆柱孔148，该圆柱孔148最佳地位于握柄110的中轴线Z上。双联弹簧150a和150b以两个端头为先导，由内径方向穿过设置于中介件90内周面上的两个相应的贯通式径向孔112，部份地伸出中介件90的外周面，并被收纳至特意设置在圆柱孔148底部的轴向延伸至限力元件180的另一端面的内径向缺口146中。该缺口146的轴向上对应于弹簧150a和150b的部位，设置有周向扩宽的壁面142。

定向旋钮120的圆柱本体122，由限力端部188一端可转动地收容在圆柱孔148中。该旋钮120头部的截锥头129，以轴向越过的方式设置在双联弹簧150a和150b的周向之间，以使该两个弹簧可以周向夹紧在位于截锥头129与圆柱本体122之间的缩颈段124的外周面上。缩颈段124的外周面上设置有定位割面128。显然，装配时应使用工具于导向件50一端帮助双联弹簧150a和150b，由壁面142与截锥头129之间的间隙中，轴向越过截锥头129以到达缩颈段124的外周面上，从而轴向固定住定向旋钮120，使其不能脱出圆柱孔148。之后，方才可以将导向件50焊接至限力元件180。

为方便转动定向旋钮120完成定向/换向操作，在其尾部也就是裸露于圆柱孔148之外的圆柱本体122的部分，朝一个径向延伸出一个具有方向指示作用的水滴状拨动片127。该拨动片127可在设置于圆柱孔148约半周侧的凹下的旋转台阶面140上作180度的圆周滑转。也就是可相对握柄110的中轴线Z各转动90度，直至被台阶面140的两个对称壁面141限制为止。为方便施力，壁面141上各设置有一个半圆缺口144。由于所需转动驱动力很小，所以拨动片127可以设置得很薄，例如1～2毫米厚，并且其顶面不超出限力端部188的端面，以不妨碍双向扳手T5的操作和保护自身不受损坏。

应该强调指出的是，圆柱孔148相对导向件50的设置位置，或者说导向件50相对圆柱孔148的焊接位置，转动导向机构G的周向自由度/间隙角ε，双联弹簧150a、150b与缩颈段124的圆柱面126以及定位割面128的关系，具有这样的设置效果。即，当圆柱孔148的轴线位于两个径向孔112的周向中点时，中介件90相对导向件50在两个圆周方向上的间隙/空行程，均最佳地等于ε/2，以使扳手T5可在两个圆周方向上空转。而当定位割面128与弹簧150b面接触贴合时，对应方向的导向面94a与54a，以及回转摩擦面104与牵引摩擦面72，均已最佳地先一步相互贴合/抵触上，弹簧150b最佳地处于非受力/变形状态，弹簧150a则最佳地因中介件90不能沿图3、10中的箭头R所指方向相对导向件50转动，而被圆柱面126抵触并弹性弯曲至最大变形程度。

本实施例中，图3、9～10所示状态对应于双向扳手T5可沿箭头P所指方向连续作业的工况。显而易见地，只需将定向旋钮120逆时针转动180度即可完成定向/换向操作，也就是致使中介件90沿箭头P所指方向相对导向件50/限力元件180转过圆周角ε，从而将双向扳手T5的连续作业方向定位在沿箭头R所指的方向上。之后，定位割面128与弹簧150a面接触贴合，弹簧150b因被圆柱面126抵触绕轴线X相对限力元件180转过圆周角σ而弯曲至最大变形程度，导向面94b与54b以及回转摩擦面104与牵引摩擦面72则最佳地始终处于可以随时入楔的弹性贴合/抵触状态。其中，σ≥ε，σ是缩颈段124转动时其定位割面128和圆柱面126相对轴线X的圆周夹角的变化量。

通过上述说明不难发现，双向扳手T5相对于单向扳手T1～T4仅仅增加了一个难以受损的定向旋钮120，相对于现有技术，具有显著简化的结构。

由以上所述不难推知，设置定向机构D的目的，就是将中介件90分别限定在相对导向件50的两个或多个不同的周向区域内，以令处于该区域内的中介件90所具有的周向自由度，仅仅允许中介件90可以在零个、一个或两个圆周方向上入楔。也就是说，以选择性地取消或赋予转动导向机构G在特定圆周方向上的转动导向功能的方式，限定/规定双向扳手T5的单向传动方向。所以，任何可以实现这种规定功能的刚性/弹性机构或装置都可以用作定向机构D，而没有其它的限制。其可以位于转动导向机构G的径向之外，径向之内，径向同位，或者端面一侧。

比如，设置于中介件90和导向件50之间的，或与该二构件周向一体转动的诸如限力元件180之间的，具有至少一个凸起和至少一个凹槽的轴向型或径向型销槽式嵌合机构。包括，分别设置在导向件50和中介件90，或间接地与该二构件至少不可旋转地相连的诸如限力元件180之类构件上的，用以驱动中介件90相对导向件50转动的各类弹性或刚性的嵌合机构、直线移动机构、螺旋传动机构、圆柱凸轮机构、齿轮机构和偏心轮传动机构等。例如，在导向件50的齿底面设置一轴向通孔，转动位于其中的销轴，便可通过其头部并周向间隙地收容在设置于中介件90对应齿顶部的径向滑槽内的偏心销，驱动中介件90完成定向/换向操作。即控制偏心度和上述间隙就能够规定中介件90可以周向抵触到导向件50的圆周方向。关于这方面的技术原理和具体方案，公知技术中已有很多介绍。比如，上文所整体结合的两项专利申请以及本申请人在专利文献CN101117987A和CN101672335A中就公开有众多的实施例，此处不作进一步说明，而是将该四份文献的全文结合于此。

应顺便说明的是，双向扳手T5中的定向机构D就是轴向型销槽式嵌合机构，双联弹簧150a和150b构成其弹性凹槽，定向旋钮120构成其偏心销/凸起。

实施例五：端面螺旋齿式可连续作业的空间楔合式双向螺丝刀T6

图11～13示出了作为双向扳手T5的简单变型/应用的双向螺丝刀T6。作为可连续作业的扭转作业工具的另一种具体形式，该螺丝刀包括驱动本体200a和固结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中的未示出的螺丝刀头。

其中，杯形壳状的限力元件180端面内径部位延伸出凸缘管162，其上设置有轴向延伸的齿状卡钩182。参见图12，通过该卡钩182，驱动本体200a可与沿轴线X成型于凸缘管162上的握柄220交换转矩，并防止后者轴向脱出。在凸缘管162内孔中的尾段，还最佳地沿轴线X设置有与摩擦件70间隙相隔的承力盲管210，以使握柄220可以直接承受螺丝刀头的轴向作用力。

为适应双向螺丝刀T6沿轴线X延伸布局的结构特点，驱动本体200a的控制机构，具有至少一个线状钢丝弹簧150，其最佳地以紧固方式部份地设置于中介件90外周面上的单一径向孔112中，以及对应地收容该至少一个钢丝弹簧150的径向伸出部分的对应的定位孔170，其设置于限力元件180相应外周面上。另外，驱动本体200a中还设置有致动机构，其包括限力元件180，以及可转动地设置在其外周面上的为控制机构共用的致动环130。该致动环130的前端面和后端面131，轴向上分别受到导向件50的外径向凸缘以及握柄220的相应端面的限定。参见图12～13，致动环130的内周面上设置有收容钢丝弹簧150端头的致动凹槽132，其包括两个周向型止转端面138，第一圆柱凸轮面134以及第二圆柱凸轮面136。而定位孔170则包括设置在其轴向面对导向件50的壁面上的定位凸起172，该凸起172设置有用以周向弯曲和停留弹簧150端头的第一定位侧面174和第二定位侧面176，以及由该壁面的相对壁面轴向延伸至限力元件180开口端面的径向型贯通狭缝入口178。嵌装在中介件90上的弹簧150可以经此入口178轴向纳入定位孔170。但实际上，该入口178不是必需的，钢丝弹簧150可以在中介件90轴向装配就位之后，再通过定位孔170径向装配就位。

类似实施例四中所述，定位孔170相对导向件50的设置位置，或者说导向件50相对定位孔170的焊接位置，转动导向机构G的最佳地大于零的周向自由度/间隙角ε，定位凸起172的周向宽度以及钢丝弹簧150的周向位置，具有这样的设置效果。即，当钢丝弹簧150周向位于定位凸起172的周向中点时，中介件90相对导向件50在两个圆周方向上的间隙/空行程均最佳地等于ε/2，以使双向螺丝刀T6可在两个圆周方向上空转。当然，也可在定位凸起172的周向中点设置一个小凹槽来固定该位置/状态。而当钢丝弹簧150的端头被周向移动至定位凸起172的任何一个定位侧面时，例如第一定位侧面174，对应于相应圆周方向的一组导向面，例如导向面94a与54a，以及回转摩擦面104与牵引摩擦面72，均已经最佳地先一步相互贴合/抵触上，该弹簧150都将最佳地因为中介件90不能沿例如图3、13中箭头R所指方向相对导向件50转动，而被例如第一定位侧面174抵触得弹性弯曲至最大变形程度。从而致使中介件90始终弹性地保持在可以沿箭头R所指方向随时入楔的临界状态。

因此，图11～13所示的双向螺丝刀T6的作业方向实际上对应于被定位/规定在沿图3、13中箭头P所指方向上，也就是左侧观看图11～12时的逆时针方向。只要操作者反复驱动握柄220相对诸如螺钉头的被操作件沿箭头P所指方向转动，驱动本体200a便会反复地同步楔合，并通过附装于六角形孔63中的螺丝刀头往复地驱动该螺钉头连续转动。实际上，六角形孔63也可以根据需要变型为例如方形孔等的任何形式的螺丝刀头座孔。

同样，只需将致动环130沿图3、13中箭头P所指方向相对握柄220转动一个小于σ的圆周角，便可完成工作定向/换向的转换，也就是致使中介件90沿箭头P所指方向相对导向件50/限力元件180转过圆周角ε，从而将双向螺丝刀T6的连续作业方向，定位/规定在沿图3、13中箭头R所指的方向上。该转动定向/换向过程中，致动环130的第一圆柱凸轮面134将首先迫使弹簧150的端头，贴合着第一定位侧面174轴向弹性变形至定位凸起172的顶面。然后，在无周向阻挡的情况下，被第一圆柱凸轮面134周向驱动着，顺着定位凸起172的顶面转过圆周角σ，周向到达该凸起172的第二定位侧面176一侧，如图13中虚线路径所示。其中，σ≥ε。之后，通过第一圆柱凸轮面134的导向作用，或者同时借助操作者的共同作用，以驱动致动环130沿箭头R所指方向稍微回转微小角度的方式，使弹簧150的端头在其轴向弹性复原力的作用下，自动地轴向纳入该侧的凹槽中并周向弹性抵触在第二定位侧面176上，从而致使弹簧150因中介件90不能沿图3、13中箭头P所指方向相对导向件50转动，而被第二定位侧面176抵触得弹性弯曲至最大变形程度。导向面94b与54b因此始终处于弹性抵触状态。显然，反向转动致动环130便可将双向螺丝刀T6的工作方向换回到如图3、13所示的箭头P所指方向。

明显地，双向螺丝刀T6中的定向机构D是一个径向型销槽式嵌合机构，定位孔170就是该机构的凹槽，弹簧150就是该机构的弹性凸起/销。而且，由于空间位置足够，双向螺丝刀T6中的定向机构D相较双向螺丝刀T5具有更大的设置自由度。

本领域的技术人员显然能够明了，控制机构必需被设置得不能自锁。也就是弹簧150的端头不能楔合在第一定位侧面174与第一圆柱凸轮面134之间，以及第二定位侧面176与第二圆柱凸轮面136之间。该两个成对作用面之间的相对夹角显然必须大于其间的最大楔合角。该最大楔合角的定义、分析完全类似于前文所述的针对ζ和ξ的说明，此处不再重复。实际上，参见图12～13，驱动本体200a的包括弹性预紧机构和定向机构D的控制机构，也可以变型为一个设置在限力元件180相应部位的径向型圆孔，以及可转动地设置在该圆孔中，并具有一个可转动地收纳弹簧150端头的径向偏心圆孔的定向旋钮。

另外，止转端面138用于防止弹簧150轴向上被过度弯曲，尽量减小致动环130时的圆周转动量，并使操作者可以直接感受到定向/换向已完成的信息。当然，也可最佳地直接限定致动环130相对导向件50的最大转动量。比如，在导向件50相应外周面上设置一个轴向伸入致动凹槽132的止转凸起/凸销，例如图14中所示的柱销139，以周向分别抵触止转端面138a和138b的方式，刚性止转致动环130。

上述说明已经表明，相对现有技术的棘轮式双向螺丝刀，依据本发明的双向螺丝刀T6不仅具有极其简单的结构优点，自动防止过载损坏的优点，更显然具有传动能力、使用寿命和无级接合等性能优点。并且因构件更少而使制造装配更容易，可靠性更高。而由于在轴线X方向上具有足够的设置空间，因此，双向螺丝刀T6还可随设计自由度的增大而具有各种非焊接式的驱动本体的结构变型，以提供安装方便和可维修等使用优点。

例如，代替焊接方式的螺纹与花键组合式连接变型。即，将驱动本体200a的导向件50以诸如花键齿的联接形式，不可旋转地连接至如图12所示的限力元件180的内周面80，再将一个环形堵头通过柱面螺纹连接至导向件50外端的限力元件180内周面80上，以轴向限定和支撑住该导向件50。进一步地，若再互换转动导向机构G和牵引摩擦机构F1的轴向位置，不可旋转地相连在限力元件180内周面80上的构件就将是摩擦件。即，传力摩擦机构F2此时与导向件50/摩擦件仅以不可旋转相连的方式分别结合在一起，不再如上述实施例那样刚性地分别结合在一起。显然，图14所示的技术方案也是如此。再如，将驱动本体200a的导向件50和限力元件180，设置成具有图6～7所示无需焊接的袋形力封闭式单一刚性构件，其一个内端面上直接形成有导向齿52，或者，具有导向齿52的独立环被至少不可旋转地连接至周向凹槽78。比如，通过在两者间相互贴合的端面上，分别沿进入周向凹槽78的方向，设置具有互补式构造的直线型凸起或凹槽的方式，或者，通过花键副，将该独立环连接至周向凹槽78一侧的内周面84的方式，或者，通过将该独立环的外周面设置成与U字形非闭合式内表面80呈互补构造，再将环状摩擦件70与管状基体76设置成两个独立构件，并最佳地通过键和过盈双重连接固结成一体的方式。无疑，该两类变型的驱动本体依然具有上述高传动能力等的相对优点。

图14～15给出的驱动本体200b，即为类似上述最后一种变型的结果。其中，导向件50的外周面上，设置有以横截面形状互补的方式沿入口82径向延伸至致动环130内周面的凸缘式弧形力臂55。其两个周向侧表面66，可与入口82的两个周向壁面同时互补式地啮合，并传递转矩，参见图6～7。于是，与中介件90一同径向空套和定位在盘形环状摩擦件70的管状基体76的外周面上，并抵触至限力端部188b的导向件50，借助周向侧表面66与U形内表面80的互补式贴合，与作为袋形构件的限力元件180不可旋转地连接成一体。而通过致动环130的内周面对力臂55的弧形外表面57的径向限定，导向件50、中介件90和摩擦件70一同径向定位在周向凹槽78中。于是，导向件50与限力元件180构成事实上的具有轴向力封闭功能的组合式导向件。为方便制作，定位凸起172是一个单独构件，其最佳地以过盈方式设置在位于力臂55上的轴向孔59中。当然，如果需要，袋形摩擦件70本身也可以是由设置有上述力臂55的盘形摩擦环和袋形构件式限力元件组成的组合式摩擦件，但仍以结合成如图16所示的一个单一零件为最佳。

实际上，利用致动环130相对导向件50仅具有固定且较小转动区间的特点，设置一个分别径向抵触至中介件90的例如外周面以及致动环130的例如内周面上，并最佳地固定于各自转动区间的周向中点的弹簧150，例如螺旋型或丝状/片状弓形压缩弹簧，便可得到类似拨动开关的同样简单的径向斜撑式定向机构D。相对导向件50转动致动环130，便可改变弹簧150持续地弹压中介件90的圆周方向。当然，驱动本体200b也可具有图8～10所示的定向机构D。这只需将轴状的定向旋钮120设置在入口82中，其一端可转动地纳入导向件50的轴向孔59中，其另一端径向地置入限力端部188a的相应外周面的缺口中，再通过设置在致动环130内周面的不完整轮齿，与设置在定向旋钮120的位于入口82中的齿轮部位的配合，即可驱动定向旋钮120相对设置在中介件90上的双联弹簧150转动。

应该强调的是，当袋形构件/封装壳成为一个与导向件50不可旋转地相连的单独的力封闭元件时，其实际上相当于传力摩擦机构F2中的一个与导向件50不可旋转地相连接的摩擦片。

容易理解，为提供拆卸的便利，还可以去除图14中设置在致动环130前端的凸缘186，代之以诸如卡环184之类的活动限位构件。相应地，还应该最佳地整体翻转致动环130以及盘形环状周向凹槽78中所有构件的轴向位置。

另外，驱动本体200a还可具有受胀紧力作用的包容式中介件的特殊变型。即，将图12中轴向延伸的设置有齿状卡钩182的凸缘管162独立出来，再将其从左端由管状基体76的外周面与导向件50的内周面之间，轴向延伸并刚性一体地连接至中介件90的内周面。于是，与限力元件180不可旋转地相连的导向件50，便可变型为事实上的中介件，中介件90则变型为事实上的导向件。

最后，图16示出了再一种具体变型的驱动本体200c，其具有完全类似于图6～7所示的主体结构，环状袋形构件直接充当无需焊接的摩擦件70，并因此而具有更小的轴向尺寸和更大的设计自由度。同时，为穿过外壳式摩擦件70，按需改变其中的几乎一体旋转的中介件90与导向件50之间的周向相对位置，进而规定双向螺丝刀的工作转动方向，驱动本体200c采用了随动行星式定向机构D。另外，预紧弹簧150具体为弹簧钢丝制成的可轴向压缩的环状波形弹簧，其设置在转动导向机构G内径侧的管形腔中，也就是设置在导向齿52、92的内端面与管状基体60外周面，以及其间的导向件50与中介件90两者相对的端面所限定出的管形空间内。

行星式定向机构D包括分别啮合至导向件50和中介件90外周面的轮齿53和93，且令两级总传动比等于1的两个行星齿轮30和32。该齿轮30和32以刚性一体的双联形式，可转动地空套在行星轴38上，并随着该轴固定连接至摩擦件70相应轴向孔而径向定位在入口82中，同时，也将导向件50和中介件90一同径向定位在周向凹槽78中。这样，维持中介件90与导向件50之间的周向相对位置，也就是维持前者相对后者的周向转动区域(周向自由度对应的圆周区域)，便与摩擦件70相对该二构件的转速没有任何关系，也就是与摩擦件70处于转动状态还是静止状态无关。

为轴向可操作地移动行星齿轮30和32，在其轴向两端的行星轴38上，分别设置有波形复位弹簧48，以及可转动的调节轮40。该调节轮40是一个扇形块，其一方面通过转动导向机构连接至摩擦件70的内端面，另一方面又通过齿轮啮合机构可驱动地连接至致动环130的内周面。为此，调节轮40的外端面上设置有凸轮面42，径向外侧弧形周面上设置有部分轮齿44。相应地，与其轴向面对的摩擦件70的相应内端面上设置有相应的凸轮面或凸起73，与其径向面对的致动环130的内周面的相应处，则设置有部分轮齿133。于是，朝一个圆周方向相对摩擦件70转动致动环130，便可通过轮齿133与44的啮合关系，驱动调节轮40转动，并通过凸轮面42与73的转动导向作用，轴向推离调节轮40，进而最终驱动行星齿轮30和32位移并轴向压缩弹簧48。而反转致动环130，行星齿轮30和32将会失去调节轮40的轴向支撑，并在弹簧48的作用下，复位到如图16所示的初始位置上。

为可操纵地改变中介件90相对导向件50的周向位置，行星齿轮30和32的轮齿分别具有不同的螺旋角，例如，分别是斜轮齿和直轮齿，或者分别是旋向相反的斜轮齿。对应地，与其分别啮合的轮齿53和93，则相应地具有不同的螺旋角。因此，轴向移动行星齿轮30和32的实质，就是利用移动导向的作用机理，改变中介件90相对导向件50的周向位置。

因此，定向机构D以及转动导向机构G的周向自由度ε等，具有这样的设置效果。即，在如图16所示的定向位置上，行星齿轮30和32被弹簧48保持在其轴向移动区间的例如最左端的极端位置上，并与调节轮40最佳地间隙相隔。此时，中介件90仅在一个圆周方向上，例如图3中箭头P所指方向，始终同时抵触至导向件50和摩擦件70，而不能在相反方向上，例如箭头R所指方向，同时抵触至后二者。即便是超越转动，作用于中介件90的摩擦阻力，也不能致使行星齿轮30和32克服弹簧48的弹力而轴向右移，从而不能改变中介件90与导向件50间的相对位置关系。而在凸轮式转动导向机构发挥作用，并通过调节轮40将行星齿轮30和32轴向右移至最大距离的定向位置，也就是至少接近其轴向移动区间的最右端位置时，相对导向件50转过一个换向周角的中介件90，将借助轮齿30与53之间以及轮齿32与93之间的总的周向自由度，仅可在相反的圆周方向上，例如图3中箭头R所指方向，同时抵触至导向件50和摩擦件70，而不可在相反方向上，例如箭头P所指方向，同时抵触至后二构件。

显然，如果在调节轮40与行星齿轮30之间设置一个弹性元件，利用该弹性元件的无级适应能力，同样可以做到在后一种定向位置上，致使中介件90在对应圆周方向上，始终同时抵触至导向件50和摩擦件70。而且，凸轮面42上还可最佳地设置有垂直于轴线X的停止面部分，以利于维持后一种定向位置/状态的稳定。

实际上，驱动本体200c中的行星式定向机构D仍是一个销槽式嵌合机构，其定向机理完全同于上文所述，以及上文所整体结合的两项专利申请中的相关说明。区别仅仅在于，后者的销槽式嵌合机构是相对的静态机构，前者的销槽式嵌合机构是相对的动态机构。即，后者的定向机构D因直接设置在导向件50上，或者与其不可旋转相连的构件上，而可以于相对静止的状态中具有对应且固定不变的销和槽，而前者的随动行星式定向机构D，则因设置在独立转动的摩擦件70上，而必需于相对转动的状态中具有循环变化的销和槽，以适应和对应抵消该相对转动的影响，维持嵌合关系的稳定。其中，双联的行星齿轮30、32的轮齿分别就是动态的定向销和凸起，轮齿53、93自身的齿槽就是动态的基准槽和导槽/凹槽。只要保证传动比等于1，则无论相对转速如何，都不能改变行星式定向机构D的移动导向作用机理的本质，以及作为销槽式嵌合机构的事实。

有必要指出的是，随动行星式定向机构D是一个位置关系维持机构，并非传动或传力机构，上述说明也只是给出了其一种并非最优的结构形式。而依据常识和公知技术，人们不难给出其众多的变型。例如，为制作方便，调节轮40也可是一个可螺旋地旋合在摩擦件70的相应轴向孔中的螺钉状构件，且其内端面上设置有可旋转地收纳行星轴38的盲孔。最佳地，该螺钉状构件还可分解为可由摩擦件70外端面旋入的外螺纹管，以及不可旋转地连接至其内端面并设置有轮齿44的驱动用扇形块两部分。而显然地，若将驱动本体200c改造成双向扳手，还可省去扇形块。此时，只需在摩擦件70外端直接转动轴向抵触至齿轮30的该盲孔外螺纹管，即可实施定向操作。当然，此时可将齿轮30、32与行星轴38最佳地制成可旋转的单一零件。

还应该指出的是，定向机构D的移动导向的功能并不必需由齿轮30、32与轮齿53、93的齿轮啮合机构提供。即，该机构D的所有轮齿都可以设置为直齿，而只需将例如齿轮30设置成通过螺旋齿副活动地连接在行星轴38上的单独齿环，将例如齿轮32与行星轴38固定成一体或制成单一零件即可。当然，此时的行星轴38应可旋转地设置在位于摩擦件70的轴向座孔中，复位弹簧48应设置在行星齿轮30与32之间。

虽然，本申请的上述说明以扳手和螺丝刀为实例，说明了依据本发明的可连续作业的空间楔合式扭转作业工具，但作为本领域的普通技术人员显然明白，本发明的原理和结构还可应用于需要以连续作业的方式，向类似螺母或螺钉之类的作用对象传递转矩/摩擦力的任意手动或机动工具。例如，电动/气动扳手/螺丝刀。因此，本申请文件不再一一举例说明其它扭转作业工具。

以上仅仅是本发明针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本发明及其保护范围，对其进行的各种变化、等同、互换以及结构或各构件位置的更动，都将被认为未脱离开本发明构思的精神和范围。

Claims (1)

1.一种可连续作业的空间楔合式扭转作业工具，包括：

绕一轴线回转且可轴向接合的至少一个牵引摩擦机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有摩擦面的中介件和摩擦件，所述中介件和所述摩擦件双方的所述摩擦面轴向相抵地构成至少一个牵引摩擦副，以在该两构件间传递摩擦转矩；

为所述牵引摩擦机构提供接合力并绕所述轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的导向件以及所述中介件，所述导向件和所述中介件双方的所述导向面轴向相抵地构成导向摩擦副；

所述导向摩擦副的相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ，即，0＜λ≤ξ，其中，ξ是能够致使所述导向摩擦副和所述牵引摩擦副周向上均不自锁的所述升角λ的最小值。