CN103707233B - 双向做功的棘轮螺丝刀 - Google Patents

Abstract

一种双向做功的棘轮螺丝刀，涉及五金工具技术领域，所解决的是提高作业效率及降低成本的技术问题。该螺丝刀包括刀杆、手柄，及双向传动装置，换向装置；所述双向传动装置包括中轴，及安装在中轴上的两个棘齿轮、两个驱动齿轮；其中的一个棘齿轮及一个驱动齿轮与中轴同步转动，另一个棘齿轮及另一个驱动齿轮能相对中轴转动，两个驱动齿轮通过一级传动齿轮传动连接；所述换向装置包括套筒式旋钮，及安装在旋钮内圈中能相对旋钮转动的棘齿笼，手柄与棘齿笼固接；棘齿笼内设有四个棘齿条，其中的两个棘齿条能在旋钮控制下与其中一个棘齿轮啮合、分离，另两个棘齿条能在旋钮控制下与另一个棘齿轮啮合、分离。本发明提供的螺丝刀，使用寿命长。

Description

双向做功的棘轮螺丝刀

技术领域

本发明涉及五金工具技术，特别是涉及一种双向做功的棘轮螺丝刀的技术。

背景技术

现有的螺丝刀、力矩扳手类手动工具，手柄的转动轴都与主轴同轴，由于手的转动有一定的限度，不能一直沿着一个方向转动，因此这类工具使用时，一般手朝着某个希望的方向转动工具手柄，然后将手反向旋转，再重新定位工具以便进入下一循环，手的反向旋转可以是放开工具手柄后再重新握住，也可以是在工具中配有棘轮机构等的单向装置，使手柄反转时主轴不动，还可以是将手持工具与螺钉脱离后再重新插入螺钉旋转。但无论如何，手的反向旋转都不会带来紧固螺钉的有效运动，因此手的反向旋转成为被浪费的动作，其作业效率较低。

为克服现有螺丝刀的缺陷，专利号为CN201120341967的中国专利提出了一种双向机械转换器，这种双向机械转换器能将双向旋转的转动力转换为单向旋转输出，使得手的反向旋转动作不会被浪费，能提高螺丝刀的作业效率。但是这种双向机械转换器中，双向传动装置安装在换向装置上，齿轮组的尺寸受换向装置所限只能采用小型齿轮，无法实现高倍速输出，影响了螺丝刀作业效率的进一步提高，其对齿轮的材质要求也较高，齿轮组的成本也相应较高，而且这种双向机械转换器采用摩擦棘轮方式换向，然而摩擦棘轮方式受制于材料及扭力大小等因素，长期使用棘轮易受磨损，使用寿命较短。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种作业效率高，且成本低、使用寿命长的双向做功的棘轮螺丝刀。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种双向做功的棘轮螺丝刀，包括刀杆、手柄，及双向传动装置，换向装置，其特征在于：

所述双向传动装置包括中轴，及两个驱动齿轮、两个棘齿轮；所述两个驱动齿轮分别为第一驱动齿轮、第二驱动齿轮，所述两个棘齿轮分别为第一棘齿轮、第二棘齿轮，两个驱动齿轮及两个棘齿轮均同轴套置于中轴上，其中的第一驱动齿轮、第一棘齿轮均与中轴同步转动，第二驱动齿轮、第二棘齿轮均能相对中轴自由转动，第一棘齿轮位于第二棘齿轮上方；

所述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮通过一级传动齿轮传动连接，所述第二驱动齿轮与第二棘齿轮以同步转动方式套接；

所述刀杆与中轴同轴固接，所述中轴上套置有一与其同轴且能相对中轴自由转动的齿轮架，齿轮架上固定有一握把，所述一级传动齿轮安装在齿轮架上；

所述换向装置包括旋钮、棘齿笼，所述旋钮、棘齿笼均为环形体，棘齿笼安装在旋钮内圈中，且旋钮能相对棘齿笼自由转动，所述手柄与棘齿笼同轴固接，双向传动装置中的两个棘齿轮以活动配合方式插入棘齿笼内圈中；

所述棘齿笼具有上下两层结构，每一层均有两个围绕中轴的轴线轴对称布设的滑槽，每个滑槽内均设有一个活动的棘齿条，位于棘齿笼上层的两根棘齿条分别为第一棘齿条、第二棘齿条，位于棘齿笼下层的两根棘齿条分别为第三棘齿条、第四棘齿条，四根棘齿条平均分成两个棘齿条组，第一棘齿条及第三棘齿条归入其中一个棘齿条组，第二棘齿条及第四棘齿条归入另一棘齿条组；

每个棘齿条均在其内端朝向中轴一面设有棘齿，每个棘齿条的外端均抵住旋钮的内壁面，棘齿笼上层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第一棘齿轮保持啮合的齿条弹簧，棘齿笼下层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第二棘齿轮保持啮合的齿条弹簧；

所述旋钮的内壁面为沿周向交替凹凸的凹凸面，使得旋钮相对棘齿笼转动时，旋钮内壁的凸面能同时压迫其中一个棘齿条组中的两个棘齿条外端，使得该棘齿条组中的两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合。

进一步的，所述旋钮的内壁面具有三个半弧形定位凹坑，该三个定位凹坑分别为第一定位坑、第二定位坑、第三定位坑，三个定位凹坑沿旋钮的周向间隔布设；

所述棘齿笼的外壁设有一弹珠坑，所述弹珠坑中置有一活动的弹珠、一定位弹簧，所述弹珠的外端抵住旋钮的内壁，所述定位弹簧的一端抵住弹珠坑的坑底，另一端则抵住弹珠的内端；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第一定位坑时，旋钮内壁的凸面同时压迫第二棘齿条与第四棘齿条外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第二定位坑时，四根棘齿条的外端均抵住旋钮内壁的凹面；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第三定位坑时，旋钮内壁的凸面同时压迫第一棘齿条与第三棘齿条外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合。

本发明提供的双向做功的棘轮螺丝刀，利用双向传动装置及换向装置将手柄的双向转动输入转换为单向转动输出，作业时手柄不存在不做功的空行程，而且双向传动装置与换向装置分开设置，双向传动装置中的齿轮组尺寸不受换向装置限制，能采用较大尺寸的齿轮实现高倍速输出，相对现有螺丝刀能进一步提高作业效率，对于双向传动装置中的齿轮材质要求也较低，齿轮组的成本也相应较低，可以采用塑制齿轮，而且本发明采用普通棘齿方式实现换向，其使用寿命也较长。

附图说明

图1是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀的主视图；

图2是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀的立体分解图；

图3是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀中的双向传动装置及换向装置的立体图；

图4是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀中的双向传动装置的立体分解图；

图5是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀中的换向装置的立体分解图；

图6是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于锁定状态时，沿图1中的A-A线剖切后的剖面图；

图7是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于锁定状态时，沿图1中的B-B线剖切后的剖面图；

图8是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于顺时针输出扭矩状态时，沿图1中的A-A线剖切后的剖面图；

图9是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于顺时针输出扭矩状态时，沿图1中的B-B线剖切后的剖面图；

图10是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于逆时针输出扭矩状态时，沿图1中的A-A线剖切后的剖面图；

图11是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀处于逆时针输出扭矩状态时，沿图1中的B-B线剖切后的剖面图；

图12是本发明实施例的双向做功的棘轮螺丝刀中的旋钮沿图1中的B-B线剖切后的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1-图12所示，本发明实施例所提供的一种双向做功的棘轮螺丝刀，包括刀杆3、手柄4，及双向传动装置，换向装置1；

所述双向传动装置（参见图3、图4）包括中轴21，及两个驱动齿轮221、222、两个棘齿轮231、232；所述两个驱动齿轮分别为第一驱动齿轮221、第二驱动齿轮222，所述两个棘齿轮分别为第一棘齿轮231、第二棘齿轮232，两个驱动齿轮及两个棘齿轮均同轴套置于中轴上，其中的第一驱动齿轮221、第一棘齿轮231均与中轴21同步转动，第二驱动齿轮222、第二棘齿轮232均能相对中轴21自由转动，第一棘齿轮231位于第二棘齿轮232上方；

所述第一驱动齿轮221、第二驱动齿轮222通过两个一级传动齿轮223、224传动连接，所述第二驱动齿轮222与第二棘齿轮232以同步转动方式套接；

所述刀杆3与中轴21同轴固接，所述中轴21上套置有一与其同轴且能相对中轴自由转动的齿轮架6，齿轮架6上固定有一握把5，所述两个一级传动齿轮223、224安装在齿轮架上；

所述换向装置（参见图3、图5-图12）包括旋钮11、棘齿笼12，所述旋钮11、棘齿笼12均为环形体，棘齿笼12安装在旋钮11内圈中，且旋钮11能相对棘齿笼12自由转动，所述手柄4与棘齿笼12同轴固接，双向传动装置中的两个棘齿轮231、232以活动配合方式插入棘齿笼12内圈中；

所述棘齿笼12具有上下两层结构，每一层均有两个围绕中轴21的轴线轴对称布设的滑槽121，每个滑槽内均设有一个活动的棘齿条，位于棘齿笼上层的两根棘齿条分别为第一棘齿条131、第二棘齿条132，位于棘齿笼下层的两根棘齿条分别为第三棘齿条133、第四棘齿条134，四根棘齿条平均分成两个棘齿条组，第一棘齿条131及第三棘齿条133归入其中一个棘齿条组，第二棘齿条132及第四棘齿条134归入另一棘齿条组；

每个棘齿条均在其内端朝向中轴一面设有棘齿，每个棘齿条的外端均抵住旋钮11的内壁面，棘齿笼上层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第一棘齿轮231保持啮合的齿条弹簧16，棘齿笼下层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第二棘齿轮232保持啮合的齿条弹簧16；

所述旋钮11的内壁面为沿周向交替凹凸的凹凸面，使得旋钮11相对棘齿笼12转动时，旋钮内壁的凸面能同时压迫其中一个棘齿条组中的两个棘齿条外端，使得该棘齿条组中的两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合；

所述旋钮11的内壁面具有三个半弧形定位凹坑，该三个定位凹坑分别为第一定位坑111、第二定位坑112、第三定位坑113，三个定位凹坑沿旋钮的周向间隔布设；

所述棘齿笼12的外壁设有一弹珠坑，所述弹珠坑中置有一活动的弹珠14、一定位弹簧15（参见图5），所述弹珠14的外端抵住旋钮11的内壁，所述定位弹簧15的一端抵住弹珠坑的坑底，另一端则抵住弹珠的内端；

所述旋钮11相对棘齿笼12转动至弹珠14的外端嵌入第一定位坑111时，旋钮内壁的凸面同时压迫第二棘齿条132与第四棘齿条134外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合；

所述旋钮11相对棘齿笼12转动至弹珠14的外端嵌入第二定位坑112时，四根棘齿条的外端均抵住旋钮内壁的凹面；

所述旋钮11相对棘齿笼12转动至弹珠14的外端嵌入第三定位坑113时，旋钮内壁的凸面同时压迫第一棘齿条131与第三棘齿条133外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合。

本发明实施例中，所述第一驱动齿轮221、第二驱动齿轮222及两个一级传动齿轮223、224均为伞齿轮。

本发明实施例的使用方式如下：

需要使刀杆沿顺时针方向单向输出扭矩时，将旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第一定位坑（参见图8、图9），此时第一棘齿条131与第一棘齿轮231啮合，第三棘齿条133与第二棘齿轮232啮合，而第二棘齿条132与第一棘齿轮231脱开啮合，第四棘齿条134与第二棘齿轮232脱开啮合；由于棘齿的锁死方向是单向的，因此第一棘齿条131与第一棘齿轮231在顺时针方向上是卡死的，在逆时针方向上是滑动的，而第三棘齿条133与第二棘齿轮232则在顺时针方向上是滑动的，在逆时针方向上是卡死的；此时一手握住握把5，另一手对手柄4施加顺时针扭矩，则动力传递方式为：手柄带动棘齿笼、第一棘齿条131顺时针转动，第一棘齿条131再带动第一棘齿轮231顺时针转动，第一棘齿轮231再带动中轴及刀杆顺时针转动；此时一手握住握把5，另一手对手柄4施加逆时针扭矩，则动力传递方式为：手柄带动棘齿笼、第三棘齿条133逆时针转动，第三棘齿条133再带动第二棘齿轮232逆时针转动，第二棘齿轮232再带动第二驱动齿轮222逆时针转动，第二驱动齿轮222经一级传动齿轮223、224带动第一驱动齿轮221顺时针转动，第一驱动齿轮221再带动中轴及刀杆顺时针转动；

需要使刀杆在顺时针及逆时针方向上双向输出扭矩时（即工作方式与常规螺丝刀一样），将旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第二定位坑（参见图6、图7），此时本发明实施例处于锁定状态，第一棘齿条131、第二棘齿条132均与第一棘齿轮231啮合，第三棘齿条133、第四棘齿条134均与第二棘齿轮232啮合，此时中轴与棘齿笼被锁定为同步转动，手柄与刀杆也同步转动；

需要使刀杆沿逆时针方向单向输出扭矩时，将旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第三定位坑（参见图10、图11），此时第二棘齿条132与第一棘齿轮231啮合，第四棘齿条134与第二棘齿轮232啮合，而第一棘齿条131与第一棘齿轮231脱开啮合，第三棘齿条133与第二棘齿轮232脱开啮合；由于棘齿的锁死方向是单向的，因此第二棘齿条132与第一棘齿轮231在逆时针方向上是卡死的，在顺时针方向上是滑动的，而第四棘齿条134与第二棘齿轮232则在逆时针方向上是滑动的，在顺时针方向上是卡死的；此时一手握住握把5，另一手对手柄4施加逆时针扭矩，则动力传递方式为：手柄带动棘齿笼、第二棘齿条132逆时针转动，第二棘齿条132再带动第一棘齿轮231逆时针转动，第一棘齿轮231再带动中轴及刀杆逆时针转动；此时一手握住握把5，另一手对手柄4施加顺时针扭矩，则动力传递方式为：手柄带动棘齿笼、第四棘齿条134顺时针转动，第四棘齿条134再带动第二棘齿轮232顺时针转动，第二棘齿轮232再带动第二驱动齿轮222顺时针转动，第二驱动齿轮222经一级传动齿轮223、224带动第一驱动齿轮221逆时针转动，第一驱动齿轮221再带动中轴及刀杆逆时针转动；

采用单手操作的情况下（即不对握把施力），由于齿轮架没有外力限制其绕中轴转动，因此两个一级传动齿轮223、224没有被限制在只绕其自身的轮心轴线转动，两个一级传动齿轮223、224还会随着齿轮架围绕中轴转动，两个一级传动齿轮223、224不会起到力矩传递作用；因此，将旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第一定位坑时，如果对手柄施加顺时针扭矩，手柄的力矩会传递到刀杆，使得刀杆也会顺时针转动，如果对手柄施加逆时针扭矩，手柄的力矩不会传递到刀杆，刀杆也不会跟随手柄转动；将旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第三定位坑时，如果对手柄施加逆时针扭矩，手柄的力矩会传递到刀杆，使得刀杆也会逆时针转动，如果对手柄施加顺时针扭矩，手柄的力矩不会传递到刀杆，刀杆也不会跟随手柄转动。

Claims (2)

1.一种双向做功的棘轮螺丝刀，包括刀杆、手柄，及双向传动装置，换向装置，其特征在于：

所述双向传动装置包括中轴，及两个驱动齿轮、两个棘齿轮；所述两个驱动齿轮分别为第一驱动齿轮、第二驱动齿轮，所述两个棘齿轮分别为第一棘齿轮、第二棘齿轮，两个驱动齿轮及两个棘齿轮均同轴套置于中轴上，其中的第一驱动齿轮、第一棘齿轮均与中轴同步转动，第二驱动齿轮、第二棘齿轮均能相对中轴自由转动，第一棘齿轮位于第二棘齿轮上方；

所述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮通过一级传动齿轮传动连接，所述第二驱动齿轮与第二棘齿轮以同步转动方式套接；

所述刀杆与中轴同轴固接，所述中轴上套置有一与其同轴且能相对中轴自由转动的齿轮架，齿轮架上固定有一握把，所述一级传动齿轮安装在齿轮架上；

所述换向装置包括旋钮、棘齿笼，所述旋钮、棘齿笼均为环形体，棘齿笼安装在旋钮内圈中，且旋钮能相对棘齿笼自由转动，所述手柄与棘齿笼同轴固接，双向传动装置中的两个棘齿轮以活动配合方式插入棘齿笼内圈中；

所述棘齿笼具有上下两层结构，每一层均有两个围绕中轴的轴线轴对称布设的滑槽，每个滑槽内均设有一个活动的棘齿条，位于棘齿笼上层的两根棘齿条分别为第一棘齿条、第二棘齿条，位于棘齿笼下层的两根棘齿条分别为第三棘齿条、第四棘齿条，四根棘齿条平均分成两个棘齿条组，第一棘齿条及第三棘齿条归入其中一个棘齿条组，第二棘齿条及第四棘齿条归入另一棘齿条组；

每个棘齿条均在其内端朝向中轴一面设有棘齿，每个棘齿条的外端均抵住旋钮的内壁面，棘齿笼上层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第一棘齿轮保持啮合的齿条弹簧，棘齿笼下层的两个滑槽内均设有用于驱使槽内棘齿条的内端与第二棘齿轮保持啮合的齿条弹簧；

所述旋钮的内壁面为沿周向交替凹凸的凹凸面，使得旋钮相对棘齿笼转动时，旋钮内壁的凸面能同时压迫其中一个棘齿条组中的两个棘齿条外端，使得该棘齿条组中的两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合。

2.根据权利要求1所述的双向做功的棘轮螺丝刀，其特征在于：所述旋钮的内壁面具有三个半弧形定位凹坑，该三个定位凹坑分别为第一定位坑、第二定位坑、第三定位坑，三个定位凹坑沿旋钮的周向间隔布设；

所述棘齿笼的外壁设有一弹珠坑，所述弹珠坑中置有一活动的弹珠、一定位弹簧，所述弹珠的外端抵住旋钮的内壁，所述定位弹簧的一端抵住弹珠坑的坑底，另一端则抵住弹珠的内端；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第一定位坑时，旋钮内壁的凸面同时压迫第二棘齿条与第四棘齿条外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第二定位坑时，四根棘齿条的外端均抵住旋钮内壁的凹面；

所述旋钮相对棘齿笼转动至弹珠的外端嵌入第三定位坑时，旋钮内壁的凸面同时压迫第一棘齿条与第三棘齿条外端，使得该两个棘齿条与棘齿轮脱离啮合。