CN103846841B - 扭矩工具 - Google Patents

Abstract

一种具可变的最小空转角度的扭矩工具，是在中空驱动体里面容纳转体，在驱动体与转体彼此面对面的部位安排多个连续的齿与一组卡掣块，通过一选择器决定单一卡掣块啮合齿取得最小空转角度，或者释放所有的卡掣块与齿逐一啮合，对原来的最小空转角度产生缩减功效，进而改变驱动体绕着转体空转的幅度大小。

Description

扭矩工具

技术领域

本发明是一种扭矩工具，尤指一种具可变的最小空转角度的扭矩工具。

背景技术

常见的扭矩工具，多为扭矩扳手或扭矩起子，利用旋转动能驱使一工件同向旋转，进而执行锁紧或旋松动作之一。此处所称工件，譬如螺丝、螺栓或连接杆。

无论是扭矩扳手或扭矩起子，通常会将一转体置入一中空的驱动体里面，在转体与驱动体面对面的部位安排一卡掣构造，通过卡掣构造决定驱动体单向绕着转体空转，反向带动转体随着驱动体同步旋转。

此处所称驱动体，就扭矩扳手而言，通常是指中空的头部；若在扭矩起子，则驱动体是指中空的起子本体。

此处所称转体，泛指一种在中空的头部或起子本体里面自由旋转的圆形体。

该卡掣构造包括多个齿与至少一卡掣块，该多个齿连续地突出于驱动体环绕转体的内面，而卡掣块活动地安排在转体面对连续齿的部位。当然，卡掣构造也有其他选择，就是将该多个齿连续地突出于圆形转体外圆周面，并将卡掣块活动地实施在驱动体面对连续齿的部位。因此，这项卡掣构造会衍生许多不同实施态样。

譬如美国第4,147,076号专利案的卡掣块（DoublePawlElement）中央转动连接于转体（PawlCarrier），通过一选择机构（RatchetDriveSelectorMechanism）决定两个成形于卡掣块旁边的爪之一与驱动体内面对应的齿保持啮合关系。同类型的卡掣块，可见于美国第4,261,233号专利案。

又如美国第6,655,238号专利案，将卡掣块（Pawl）连同一弹性件（Spring）安装在驱动体（Head）面对转体（EngagingRing）外圆周面连续齿处，借助弹力让卡掣块啮合转体对应的齿为常态。同样的卡掣块，还取得中国台湾证书第M241173号专利案。

或像美国第5,074,174号专利案揭露两个单片型卡掣块（RatchetMember）分别枢接在驱动体（ARecessDisposedOnOneSideOfTheBody）不影响转体（APluralityOfSocketMember）转动的部位，手动操作一选择机构（Cam）决定任一卡掣块偏向转体摆动，致使卡掣块尖端啮合转体对应的齿。同类型的卡掣块，可见于中国台湾公开第200812759号专利案。

前述单向空转，起点是指上开专利案所揭露的卡掣块落入任一齿谷（即毗邻两齿之间的凹陷部位）形成咬合状态，界定为一啮合位置。空转的终点是指卡掣块落入下一个齿谷形成咬合状态，视为新的啮合位置，并将原来的啮合位置到新的啮合位置之间的方位泛称为一解除位置。

倘若卡掣块没有越过齿尖，就不能移到新的啮合位置，只能回到原来的啮合位置。换句话说，以单齿的宽度为基本幅度，驱动体必须绕着转体旋转越过一个齿，让卡掣块从原来的啮合位置来到下一个啮合位置，才能完成最小的空转角度。

为了了解最小的空转角度，以下会将数值代入算式，取得更为直观的概念。假设有24个连续的齿，驱动体必须绕着转体旋转的最小角度，依算式360°÷24等于15°。

当然，卡掣块越过N个齿取得转动幅度，即为最小空转角度的N倍。也就是说，在24个连续的齿条件下，驱动体单向绕着转体空转必须是最小空转角度的整数倍数，如2倍、3倍…N倍，取得30°、45°乃至于15°N倍等更大的转幅，才能让卡掣块来到新的啮合位置与下一个齿维持咬合状态，利于驱动体反向带动转体同步旋转。

这样的设计，不符合所有人的使用习惯，陆续研发出36个或72个连续的齿数，取得最小空转角度降为10°或5°的缩减效果。

甚至陷入齿数增减的死胡同，误以为将齿数增加到90～180齿，使最小空转角度缩减为4°～2°之间，就能迎合所有人的使用习惯，如美国第6,666,111号专利案（同时取得中国台湾第592903号专利案）。

但是，增加的齿数却搭配单一卡掣件，产生最小空转角度依然固定不变，还是存在前述有关扭矩工具不符个人习惯而感到别扭的弊端，仍旧要准备多柄不同齿数的扭矩工具来使用，非常不方便。

因此，在齿数固定不变的条件下，如何让扭矩工具的最小空转角度拥有变化，就成为本发明亟待解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明人深入探讨先前技术的问题，凭借多年从事相关产业的研发与制造的经验，积极寻求解决的道，终于成功地开发出一种具可变的最小空转角度的扭矩工具，以改善现有产品的问题。

本发明主要目的的一在于：采用多个卡掣块，在齿数固定不变的条件下，让扭矩工具的最小空转角度拥有变化性。

本发明主要目的的一在于：扭矩工具增设有选择器，可以变换不同的最小空转角度来使用。

缘于上述目的的达成，本发明的扭矩工具，是在一中空的驱动体里面容纳一转体，通过一卡掣构造决定驱动体单向绕着转体空转且反向带动转体随着驱动体同步旋转。

其中，该卡掣构造包括多个齿与一组卡掣块，该多个齿连续地突出于驱动体环绕转体的内面，这些卡掣块活动地安排在转体面对连续齿的部位并依弹力朝向齿运动。或者，该多个齿连续地突出于圆形转体外圆周面，并将卡掣块活动地实施在驱动体面对连续齿的部位并依弹力朝向齿运动。

此处所称啮合关系，是指卡掣块局部落入两齿之间的齿谷，使卡掣块与对应的齿彼此相抵，宛如牙齿般相互咬合的连接关系。因此，卡掣块离开原来的齿谷且未落入下一个齿谷，即为啮合关系的解除状态。

为了保证缩减后的角度一致性，乃以卡掣块的数量为基础，将最小空转角度分成若干等分，故每个缩减后的角度平均值应符合下列算式为佳：

最小空转角度×1/卡掣块数目

考虑到卡掣块间隔距离过短，不仅活动范围容易受到干涉，甚至于影响驱动体或转体的结构强度，因此，合适之间隔距离应加上最小空转角度的N倍，换算成下列公式，算式中的N为整数，如1、2、3…N。

最小空转角度的N倍＋（最小空转角度×1/卡掣块数目）

当驱动体受力相对转体顺着单一方向空转时，每个卡掣块在一啮合位置及一解除位置之间位移而能与齿逐一啮合，其他卡掣块与齿依序解除啮合关系，在齿数固定不变的条件下，让扭矩工具的最小空转角度拥有变化，完成缩减最小空转角度的目的与效能。

这项最小空转角度的缩减，在手动式扭矩扳手方面，就是降低握柄相对头部来回摆动的幅度；对手动式扭矩扳手来说，能够减少手部握紧起子本体转动幅度。

当然，这个扭矩工具还有一选择器，能够释放全部的卡掣块，获得最小空转角度的缩减效能。这个选择器也能收起多余的卡掣块，只保留一个卡掣块灵活地朝向齿运动，回到原来的最小空转角度使用状态，具备不同的最小空转角度变换使用效能。

如此一来，这种扭矩工具视个人习惯或遭遇环境可以决定空转角度，勿庸准备多柄不同齿数的扭矩工具替换使用，不仅省时方便，还能避免制作过多扭矩工具的弊端发生。

以下，基于附图详述相关实施例目的、构造及特征，相信本发明采用的技术、手段及功效，当可由的得一深入而具体的了解。

附图说明

图1是本发明扭矩扳手第一实施例的立体图；

图2是沿图1的A-A线局部剖开的平面图；

图3是扭矩扳手关于卡掣构造的平面图；

图4是单独的盘体另个角度的立体图；

图5是单独的卡掣块立体图；

图6是单独的转体俯视图

图7是沿图2B-B线剖开的平面图；

图8是图7的后续动作示意图；

图9是扭矩工具第二实施例的局部示意图。

附图标记说明：18-弹性件；20-扭矩扳手；21-头部；23-扣环；24-方柱；25-钢珠；26-垫片；28-容纳槽；29-容纳孔；30-转体；31-沟槽；32、33-小直径段；34-大直径段；35-爪槽；36-斜壁；37-弧壁；38-平壁；40-控制机构；41-盘体；42-底面；43-环壁；44-薄壁部；45-厚壁部；46-斜坡；47-球窝；48-分隔丘；50-卡掣构造；51-齿；52-定位槽；53-弹簧；54-球体；56-簧槽；60-卡掣块；61-圆弧面；62-斜面；63-长边；64-短边；65-根部；66-尖端；α、β、β1、β2、θ、θ1、θ2、θ4-角度；c1-轴心；c2-圆心；f-虚拟线段；w-宽度。

具体实施方式

图1表现一柄扭矩扳手20的局部外貌。一个扁平的头部21，成形于扭矩扳手20端部而可充当驱动体使用。一个圆的转体30，局部突出头部21上方且镶嵌一个C形扣环23，扣环23与一安装于头部21的控制机构40相抵，阻止转体30沿图面纵向掉落。一根方柱24，穿过且局部滞留在转体30里面，在方柱24底端伸出头部21处嵌入一钢珠25，可在方柱24底端退往头部21期间，相对增加方柱24逐渐突出转体30顶端的长度。

图中的方柱24局部露出头部21下方，亦可退缩地反向突出于头部21上方。至于方柱24停滞于转体30的构造，非本发明诉求的标的，不予赘述。

图2的头部21拥有中空的阶梯状内部空间，分别是一段大直径的容纳槽28与一段小直径的容纳孔29，足以容纳转体30与局部控制机构40，并在头部21底面平贴一环形垫片26，允许另个扣环23嵌入一道凹陷于转体30底部的沟槽31而与垫片26相抵，阻止转体30离开头部21。

图中的控制机构40由一选择器与一卡掣构造50组成。该选择器是一盘体41，其中央为孔洞设计，配合垫片26分别套在两个突出于转体30上、下方的小直径段32、33，对头部21内部空间致生封闭作用，支持转体30成形于两小直径段32、33之间的一个大直径段34能够在容纳孔29里面自由转动。该盘体41以接触头部21一面为底面42，底面42成形一圈环壁43，环壁43外部直径小于头部21的容纳槽28内部直径，在环壁43置入容纳槽28期间，允许盘体41受力相对头部21来回转动。

卡掣构造50由多个齿51与一组卡掣块60组成。该多个齿51成形于头部21容纳孔29内面，彼此连续地环绕在圆形转体30外圆周面。本实施例以两个卡掣块60为一组，安排在转体30大直径段34面对头部21内面连续齿51的部位。

接着看到图3，齿51的数量不变，如何以两个卡掣块60落实最小空转角度的缩减功能。

首先，该头部21内面有36个连续的齿51，头部21绕着转体30空转的最小角度为360°÷36＝10°，相当于齿51的宽度w（即毗邻两齿谷之间隔距离）。

每根卡掣块60一端视为根部65，能够衔接于转体30外表且灵活摆动。卡掣块60另一端界定为一尖端66，接收一弹性件18的作用力，使尖端66往外偏摆而与对应的齿51相触为常态。

两卡掣块60以根部65的轴心c1为起点，转体30的圆心c2为终点，顺着半径方向划出两条相交的虚拟线段f同时夹有一角度β，相当于八倍最小空转角度α加上缩减后角度θ（即1/2最小空转角度α），列成算式如下：

10°×8＋（10°×1/2）＝85°

才不会对两卡掣块60的偏摆造成影响。

所有的卡掣块60呈现释放状态。其中，第一卡掣块60移至啮合位置，落入任一齿谷而与对应的齿51形成啮合关系。同时，第二卡掣块60位于解除位置，依弹性触及齿51且解除啮合关系。

当头部21受力沿着单一方向（即逆时钟方向）相对转体空转，连带第一卡掣块60离开啮合位置，令第二卡掣块60接着落入齿谷而与齿51维持啮合关系。此刻的头部21，致生最小空转角度的缩减功能，可以反向（即顺时钟方向）驱使转体同步旋转，或是让头部21继续空转运动，使第二个卡掣块60进入解除位置，直到第一卡掣块60重新落入下一个齿谷而与齿51回复啮合关系，完成最小空转角度的动作。

至于控制机构中，各元件彼此间的联结关系，会配合附图详述如下。

每一卡掣块60如图5般类似于矩形块，在紧邻根部65的端部外表形成一圆弧面61，毗邻尖端66的端部外表形成一斜面62，自斜面62高端到圆弧面61延伸一长边63，在斜面62低端与圆弧面61之间衔接一短边64。

再看到图4的盘体41，环壁43拥有不同的厚度，将两个内径较大的部位视为薄壁部44，该两个薄壁部44被两个厚壁部45隔开。两个厚壁部45拥有较小的内径，其中的一厚壁部45通过一斜坡46衔接旁边的薄壁部44，另个厚壁部45中间部位凹设两个相通的球窝47，在两个球窝47之间隆起一厚度低于厚壁部45的分隔丘48。

配合图6、图7来看，该环壁43环绕转体30的大直径段34外围，且两个厚壁部45相隔距离比大直径段34直径稍大，令盘体41相对头部21自转而能绕着转体30进行圆周运动。

该转体30的大直径段34面对球窝47处凹陷一定位槽52，槽内依序容纳一个弹簧53和一颗球体54，球体54借助弹性作用力而顶住对面的球窝47，限制盘体41相对头部21不再转动，取得暂时性的定位效果。

该大直径段34外围还有两个爪槽35，每个爪槽35拥有数个壁面，分别是一斜壁36与一弧壁37，以及一衔接于斜壁36和弧壁37之间的平壁38，合围成一个类似于卡掣块60的空间。该爪槽35的弧壁37中心点直线通过转体30圆心，与另个爪槽35自弧壁37中心点到转体30圆心的虚拟直线，彼此相交形成角度θ4相当于85°，才能保证两个卡掣块60的根部65置入对应的爪槽35弧壁37内，使根部65轴心与弧壁37中心点重叠在一起，避免两个卡掣块60的偏摆运动受到干扰。

每个爪槽35在斜壁36与平壁38邻接处凹设一簧槽56，允许弹性件18一端进入簧槽56且抵住槽底，另一端顶住卡掣块60的短边64，提供卡掣块60偏摆接触齿51所需的弹性作用力。

值得注意的是，图7的盘体41处于一单齿保留位置，故第二卡掣块60被厚壁部45内面压入爪槽35中，第一卡掣块60面对薄壁部44而呈自由状态，能够以尖端66与对应的齿51维持啮合关系。

此刻的使用情况同于一般扳手。也就是说，该头部21受力顺着图7逆时钟方向绕着转体30旋转时，连续的齿51会推开活动的卡掣块60形成空转，让第一卡掣块60离开齿谷而迈入解除位置，越过齿尖来到下一个啮合位置，完成最小空转角度10°而与齿形成啮合关系。当然，该头部21绕着转体30旋转最小空转角度的N倍是被允许的。

当头部21沿图7顺时钟方向回转时，齿51与第一卡掣块60维持咬合状态，能够将头部21的动能顺利地传递到转体30，使转体30随着头部21同向旋转。

想要变换不同的最小空转角度相当简单，只要操作盘体41相对头部21转动一定角度，让球体54如同图8般越过分隔丘48来到旁边的球窝47，同时移开厚壁部45不再压制第二卡掣块60，进而释放所有的卡掣块60且能依弹性触及对应的齿51。

该多个卡掣块60是自由的，而且第一卡掣块60与齿51维持啮合关系，第二卡掣块60来到解除位置。

当头部21受力相对转体30单向旋转二分的一最小空转角度（亦即5°）时，第二卡掣块60来到下一个啮合位置，允许头部21沿图8顺时钟方向回转，通过第二卡掣块60与齿51的啮合关系，驱使转体30同向旋转。此刻的第一卡掣块60仍旧在解除位置。

当头部21完成最小空转角度（亦即10°）的旋转时，第一卡掣块60落入下一个啮合位置而与齿51维持咬合状态，同样允许头部21回转驱使转体30同向旋转。此刻，第二卡掣块60回到解除位置。

如此，该多个卡掣块60各自在啮合位置与解除位置之间位移，按照先后顺序以单一卡掣块60啮合对应的齿，同时解除其他卡掣块60与齿的啮合关系，能够在齿数固定不变的条件下，产生不同的最小空转角度变化，令36齿拥有72齿的使用态样，达到最小空转角度的缩减目的与效能。

想要回到原来的最小空转角度非常简单，只要操作盘体41回到图7所示的方位，靠着薄壁部44衔接斜坡46的曲度迫使第二卡掣块60往转体30方向偏摆，直到厚壁部45内面压制第二卡掣块60退入爪槽35为止。

故而，头部21相对转体30空转的最小角度，端视个人习惯或遭遇环境来选择，勿庸准备多柄不同齿数的扭矩工具，有效地解决先前技术的困扰。

根据上述构造，尚能衍生其他实施例。如图9扭矩工具，不同于前述实施例的处在于：三个卡掣块60为一组，每个卡掣块60根部65衔接于转体30外表而能灵活摆动，剩余部位接收弹性件18的作用力，使尖端66往外偏摆为常态而触及对应的齿51。

从图中不难理解，充当驱动体的头部21内面有24个连续的齿51围绕在转体30外围，故头部21绕着转体30空转的最小角度为360°÷24＝15°，相当于齿51的宽度w（即毗邻两齿谷之间隔距离），可扩大转动幅度至最小空转角度的N倍。

其中，第一卡掣块60尖端66与齿51维持咬合状态，以其根部65轴心c1为起点，转体30圆心c2为终点，顺着半径方向划出一条虚拟线段f，相交于转体30圆心c2到第二卡掣块60轴心c1的另条虚拟线段f而形成一角度β1，与第二、第三卡掣块60轴心c1齐聚转体30圆心c2的两条虚拟线段f之间的角度β2刚好相等。

换个角度来看，第一、第三卡掣块60间的角度范围，等于六倍最小空转角度α加上三分之二最小空转角度θ1、θ2。

前述角度β1为三倍最小空转角度α加上1/3最小空转角度θ1，依算式15°×3+（15°×1/3）＝50°，故第一、第二卡掣块60之间相隔范围是50°。

同样的，角度β2亦为三倍最小空转角度α加上1/3最小空转角度θ2。其中，角度θ2为缩减后的最小空转角度相当于5°。

当头部21相对转体30沿着图9逆时钟方向空转5°时，第二卡掣块60与齿51维持啮合关系，允许头部21沿图9顺时钟方向回转，驱使转体30同向旋转。此刻，第一、第三卡掣块60都在解除位置。

当头部21空转到10°时，换成第三卡掣块60与齿51维持啮合关系，允许头部21回转带动转体30同向旋转。此刻，第一、第二卡掣块60都在解除位置。

空转角度达到15°时，与原来的最小空转角度α相符，故第一卡掣块60来到下一个啮合位置，令尖端66与齿51维持啮合关系，方便头部21连带转体30回转执行旋松或锁紧作业。此刻，第二、第三卡掣块60与齿51解除啮合关系。

上述实施例仅为说明本发明，非为限制本发明。本领域技术人员从上述实施例衍生的各种变化、修改与应用均在本发明的范畴内。

Claims (10)

1.一种扭矩工具，其特征在于，是在一中空的驱动体内容纳一转体，通过一控制机构决定驱动体单向绕着转体空转且反向带动转体随着驱动体同步旋转；

其中，该控制机构有一卡掣构造，卡掣构造包括多个齿与多个卡掣块，该多个齿连续地突出于驱动体环绕转体的内面，而且两个相邻的卡掣块间隔范围应符合下列算式：

最小空转角度的N倍+(最小空转角度×1/卡掣块数目)；

该多个卡掣块活动地安排在转体面对连续齿的部位，依弹力朝向齿运动而在一啮合位置与一解除位置之间位移；

当驱动体相对转体顺着单一方向空转时，该多个卡掣块与齿逐一啮合，其他卡掣块则与齿解除啮合关系。

2.一种扭矩工具，其特征在于，是在一中空的驱动体内容纳一转体，通过一控制机构决定驱动体单向绕着转体空转且反向带动转体随着驱动体同步旋转；

其中，该控制机构有一卡掣构造，卡掣构造包括多个齿与多个卡掣块，该多个齿连续地突出于圆形转体外圆周面，而且两个相邻的卡掣块间隔范围应符合下列算式：

最小空转角度的N倍+(最小空转角度×1/卡掣块数目)；

该多个卡掣块活动地安装在驱动体面对连续齿的部位，依弹力朝向齿运动而在一啮合位置与一解除位置之间位移；

当驱动体相对转体顺着单一方向空转时，该多个卡掣块与齿逐一啮合，其他卡掣块则与齿解除啮合关系。

3.如权利要求1或2所述的扭矩工具，其特征在于，该控制机构还设有一选择器，能够释放全部的卡掣块，或是收起多余的卡掣块，只保留一个卡掣块灵活地朝向齿运动，拥有原来的最小空转角度的使用效能。

4.一种扭矩工具，其特征在于，包括：

一转体，该转体周围有多个爪槽；

一驱动体，该驱动体内部中空而能套在转体外部，驱动体绕着转体作圆周运动；

一控制机构，包括：

多个齿，该多个齿连续地突出于驱动体环绕转体的内面；

多个卡掣块，每个卡掣块局部置入转体对应的爪槽中，使两个相邻的卡掣块间隔范围满足下列算式：

最小空转角度的N倍+(最小空转角度×1/卡掣块数目)；以及

一组弹性件，每个弹性件一端与转体相抵，弹性件另一端顶住卡掣块往外偏摆而与齿相触为常态；

当驱动体相对转体顺着单一方向空转时，该多个卡掣块与齿逐一啮合，其他卡掣块则与齿解除啮合关系，在齿数固定不变的条件下，让反转的头部以缩减的最小空转角度带动转体同步作动。

5.如权利要求4所述的扭矩工具，其特征在于，每个爪槽有一斜壁与一弧壁，在斜壁和弧壁之间衔接一平壁；每个卡掣块一端为依弹力摆动啮合齿的尖端，卡掣块另一端界定为能够置入爪槽弧壁的根部，根部轴心与弧壁中心点重叠，使卡掣块能够相对转体摆动。

6.如权利要求5所述的扭矩工具，其特征在于，该控制机构还有一选择器，选择器有一环壁，环壁介于驱动体内面与转体外部之间而形成多个薄壁部与厚壁部；当薄壁部面对卡掣块时，释放所有的卡掣块与齿逐一啮合致生缩减的最小空转角度；当厚壁部面对卡掣块时，多余的卡掣块退入爪槽，只保留单一卡掣块啮合齿回复原来的最小空转角度。

7.一种扭矩工具，其特征在于，包括：

一转体，该转体周围有多个爪槽；

一驱动体，该驱动体内部中空而能套在转体外部，驱动体绕着转体作圆周运动；

一控制机构，包括：

一选择器，选择器有一介于驱动体内面与转体外部之间的环壁，环壁内面形成多个薄壁部与厚壁部；

多个齿，该多个齿连续地突出于驱动体环绕转体的内面；以及

多个卡掣块，每个卡掣块局部置入转体对应的爪槽中，其余部位依弹力往外偏摆，而且相邻两个卡掣块的间隔范围应满足下列算式：

最小空转角度的N倍+(最小空转角度×1/卡掣块数目)；

当薄壁部面对卡掣块时，释放所有的卡掣块与齿逐一啮合致生缩减的最小空转角度；当厚壁部面对卡掣块时，多余的卡掣块退入爪槽，只保留单一卡掣块啮合齿回复原来的最小空转角度。

8.如权利要求7所述的扭矩工具，其特征在于，每个爪槽有一斜壁与一弧壁，在斜壁和弧壁之间衔接一平壁；每个卡掣块一端为依弹力摆动啮合齿的尖端，卡掣块另一端界定为能够置入爪槽弧壁的根部，根部轴心与弧壁中心点重叠，使卡掣块能够相对转体摆动。

9.如权利要求7或8所述的扭矩工具，其特征在于，每个厚壁部介于两薄壁部之间，在厚壁部与薄壁部邻接处衔接一斜坡，其中的一厚壁部凹设两个相通的球窝，通过一分隔丘隔开两个球窝，任一球窝被一弹性突出转体外表的球体顶住，限制盘体相对头部不再转动。

10.如权利要求9所述的扭矩工具，其特征在于，该转体面对球窝处凹陷一定位槽，该定位槽的槽底与该球体之间有一弹簧。