CN105619346A - 一种可旋转和锁定工具头的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可旋转和锁定工具头的结构，包括柄杆，以及安装在柄杆前端的工具头，所述柄杆与工具头之间具有一用于调节或固定两者之间相对角度的调节机构，该调节机构包括：一单支座，单支座上具有第一内花键孔；一U形支座，该U形支座具有一对对称设置的耳板，两耳板之间形成一个刚好可容纳单支座的间隙，并在两耳板上分别开有同轴的第二内花键孔和第三通孔；一销轴，该销轴依次穿过第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔进而将单支座与U形支座连接形成铰接结构。该销轴具有依次同轴设置且整体加工成型的外花键段、光轴段和限位旋钮段。本发明的优点在于：本发明中的工具工艺生产难度低，产品合格率高且不易卡死。

Description

一种可旋转和锁定工具头的结构

技术领域

本发明涉及一种工具，特别涉及一种可旋转和锁定工具头的结构。

背景技术

随着现代的机械和冶金技术的发展，手工工具在造型设计、材质使用等方面不断更新和发展，充分考虑到了力学、人体功能等设计因素；随着社会经济的发展和工业生产的细密分工，手工工具的制造更加专业化，功能更加多样化。

众所周知，部分手动工具安装有能够将工具头和手柄进行相互位置调节、锁定的构造。

例如中国专利申请号200820027739.1公开了一种回转式起钉器或撬棍，包括撬头和撬杆，其特征是所述撬头和撬杆之间采用铰链连接，该撬头和撬杆之间的铰接连接处还设置调整和固定撬头转动角度的调整机构。

上述调整机构是棘轮棘爪机构，其中撬头上设置棘轮结构，该棘轮结构设置在撬头与撬杆安装的铰链连接部分的根部；一与棘轮配合的棘爪，撬杆与撬头安装的部位设置一腔体，撬杆与撬头在该腔体内铰链连接，同时在于撬头的棘轮相配合的位置，棘爪也在该腔体内铰链链接，其中撬杆还安装一控制撬杆上的棘爪与棘轮配合或者脱离的调节机构。

上述安装于撬杆上的调节结构是一弹性锁止球，该调节结构的具体结构是在上述棘爪的背部，撬杆的腔体内设置一金属球和与它配合的弹簧，弹簧伸展时金属球顶紧并固定棘爪。

缺点：（1）上述结构中的撬棍，采用棘轮与棘爪之间的配合进行调节，由于其本身结构的特性，当棘轮与棘爪锁紧后，仍容易出现棘轮单向的误转动的现象，因此，在使用前就需要再次调节到原先的角度，非常的麻烦；另外，调节时只能在近180度范围内调节，调节的角度较小；

（2）该结构中，对撬头的棘轮孔、棘轮与转轴的同轴度，以及棘轮与棘爪、棘爪与弹性锁止球之间的配合，都提出了很高的要求，加工工艺复杂。

再如：美国专利号US7,682,099B2公开了一种可旋转、可锁定旋转机制的手动工具，如图1所示。

缺点：（1）上述结构对两侧通孔的同轴度，以及两通孔内花键的尺寸精度、对称度都提出了很高的要求，不但加工工艺复杂，且至今，仍然有很多生产该产品的企业无法解决合格率低下的问题；

（2）该结构中，销轴的两端采用由螺钉或螺栓连接的盖帽结构，盖帽与销轴的同心度无法保证，特别是解锁状态下嵌入侧的盖帽与销轴不同心，会在多次调节工具后，出现盖帽卡死在通孔内无法调节的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可旋转和锁定工具头的结构，能够降低工艺难度、提高产品合格率且不易卡死。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种可旋转和锁定工具头的结构，包括柄杆，以及安装在柄杆前端的工具头，所述柄杆与工具头之间具有一用于调节或固定两者之间相对角度的调节机构，其创新点在于该调节机构包括：

一单支座，单支座上具有第一内花键孔；

一U形支座，该U形支座具有一对对称设置的耳板，两耳板之间形成一个刚好可容纳单支座的间隙，并在两耳板上分别开有同轴的第二内花键孔和第三通孔，且第二内花键孔与第一内花键孔规格完全相同，第三通孔为内壁光滑的光孔；

一销轴，该销轴依次穿过第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔进而将单支座与U形支座连接形成铰接结构；

该销轴具有依次同轴设置且整体加工成型的外花键段、光轴段和限位旋钮段，所述的限位旋钮段嵌入第三通孔内并与第三通孔滑动配合，并作为销轴在第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔内沿其自身轴向移动的一侧限位；光轴段上套装有一位于第三通孔内的复位弹簧，该复位弹簧的一端抵住限位旋钮段的内侧端面，另一端抵住单支座的第一内花键孔外围侧端面；外花键段为可顺利同时插入第一、二内花键孔内并能够与第一、二内花键孔的内花键啮合的构造，外花键段的轴向外端连接一可拆卸的盖帽，该盖帽作为销轴在第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔内沿其自身轴向移动的另一侧限位，且通过盖帽对销轴的轴向限位确保限位旋钮段始终有部分位于第三通孔内；

销轴外花键段在与第一、二内花键孔同时啮合状态下的轴向位置中，单支座与U形支座相对围绕销轴的旋转均被禁止；销轴外花键段在不与第一内花键孔啮合状态下的轴向位置中，单支座与U形支座相对围绕销轴的旋转是被允许的。

进一步的，所述光轴段的直径等于第一内花键孔的齿顶圆直径或略小于第一内花键孔的齿顶圆直径。

进一步的，所述销轴上还具有一个位于光轴段、限位旋钮段之间的低位环形槽。

进一步的，所述第二内花键孔的轴向外端还具有一个与其同轴设置的环形槽，该环形槽刚好可嵌合盖帽。

进一步的，所述盖帽通过螺钉与销轴的外花键段轴向外端面连接固定。

进一步的，所述螺钉为沉头螺钉。

进一步的，所述复位弹簧为锥形螺旋弹簧。

进一步的，所述复位弹簧为碟簧。

进一步的，所述工具头可以是开口扳手、闭环扳手、棘轮套筒扳手、锤、钳叉或螺丝刀。

本发明的优点在于：

（1）本发明中，使用状态，在复位弹簧作用下，柄杆与工具头的相对夹角限位由外花键段同时啮合单支座和U形支座的单侧耳板实现，将限位旋钮段沿销轴轴向按向另一侧，使得外花键段脱离内花键孔，即转换至解锁状态下；无需在U形支架两侧采用双内花键孔设计，进而降低该结构的加工难度，提升合格率、降低成本；

（2）本发明中，作为解锁状态下需要按下的限位旋钮段，其作为销轴的一部分整体成形支承，确保限位旋钮段与销轴整体的同轴度，继而避免采用分体式造成的卡死现象；更重要的是，由于本发明中单支架与U形支架之间在锁定状态下，由销轴的外花键段及第一、二内花键孔的花键齿承受扭矩及部分弯矩，即单侧受力，并非原有的双侧受力，但通过利用与销轴整体成形的限位旋钮段在另一侧承受弯矩，确保整体受力稳定；

（3）光轴段的直径等于第一内花键孔的齿顶圆直径或略小于第一内花键孔的齿顶圆直径，使得解锁状态下，光轴段刚好与第一内花键孔的齿顶接触，进而由光轴段支承、定位单支架，避免解锁调节状态下柄杆与工具头发生较大幅度的错位，确保再次顺利切换至锁定状态；

（4）环形槽的设计，能够顺利容纳在反复解锁调节过程中或者使用状态下构件之间相对转动、受力产生的金属碎屑，避免卡死，延长使用寿命，同时，其也能够作为锥形螺旋弹簧的最内环的容纳槽。

附图说明

图1为现有的可旋转、可锁定旋转机制的手动工具的示意图。

图2为本发明的可旋转和锁定工具头的结构的分解示意图。

图3为采用锥形螺旋弹簧处于啮合状态示意图。

图4为图3的正视图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图3的侧视图。

图7为采用锥形螺旋弹簧处于调节状态的正视图。

图8为图7的B-B剖视图。

图9为采用锥形螺旋弹簧处于调节状态的侧视图。

图10为图9的C-C剖视图。

图11为采用碟簧处于啮合状态示意图。

图12为图11的D-D剖视图。

图13为本发明的可旋转和锁定工具头的结构的分解侧视图。

图14为本发明的可旋转和锁定工具头的结构的分解平面图。

图15为本发明中复位弹簧安装位置示意图。

图16为本发明中螺钉与盖帽的示意图。

图17为本发明的销轴的正视图。

图18为本发明的销轴的侧视图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图2-图18所示的一种可旋转和锁定工具头的结构，包括柄杆5，以及安装在柄杆5前端的工具头1，工具头1可以是开口扳手、闭环扳手、棘轮套筒扳手、锤、钳叉或螺丝刀，柄杆5与工具头1之间具有一用于调节或固定两者之间相对角度的调节机构，该调节机构包括单支座4、U形支座及销轴。

在单支座4上具有第一内花键孔13。

U形支座具有一对对称设置的耳板3，两耳板3之间形成一个刚好可容纳单支座4的间隙，并在两耳板3上分别开有同轴的第二内花键孔12和第三通孔11，且第二内花键孔12与第一内花键孔13规格完全相同，第三通孔11为内壁光滑的光孔。

销轴依次穿过第二内花键孔12、第一内花键孔13和第三通孔11进而将单支座4与U形支座连接形成铰接结构。

如图17、图18所示，该销轴具有依次同轴设置且整体加工成型的外花键段10、光轴段9和限位旋钮段8。

限位旋钮段8嵌入第三通孔11内并与第三通孔11滑动配合，并作为销轴在第二内花键孔12、第一内花键孔13和第三通孔11内沿其自身轴向移动的一侧限位。

光轴段9的直径等于第一内花键孔13的齿顶圆直径或略小于第一内花键孔13的齿顶圆直径，略小于的尺寸控制在-0.1_~1mm之间，通过对光轴段9的进行控制，使得解锁状态下，光轴段9刚好与第一内花键孔13的齿顶接触，进而由光轴段9支承、定位单支架，避免解锁调节状态下柄杆与工具头发生较大幅度的错位，确保再次顺利切换至锁定状态。

光轴段直径、第一内花键齿顶圆直径、第二内花键齿顶圆直径与第三通孔直径之间尺寸关系为：光轴段直径d≤第一内花键齿顶圆直径da1=第二内花键齿顶圆直径da2＜第三通孔直径d通。

光轴段9上套装有一位于第三通孔11内的复位弹簧7，该复位弹簧7的一端抵住限位旋钮段8的内侧端面，另一端抵住单支座4的第一内花键孔13外围侧端面。在本实施例中，复位弹簧7为锥形螺旋弹簧，一方面，其在压缩状态下整个弹簧的轴向厚度较小，有利于容纳该弹簧的U形支座尺寸控制，在确保强度的基础上，可降低U形支座厚度；另一方面，锥形螺旋弹簧由于其本身的特性，其最小端的内径能够在外力作用下发生形变变大，因此，在选用锥形螺旋弹簧时，其最小内径不必要大于外花键段的齿顶圆直径，进而降低整个锥形螺旋弹簧的最大外径，有利于进一步降低U形支座的外形尺寸。

当然，本发明中的复位弹簧也可以为碟簧，当复位弹簧7为碟簧时，复位弹簧7内圈的口径要不小于外花键段10的齿顶圆直径，同时第三通孔11的直径与限位旋钮段8的直径要大于第二内花键孔12的齿顶圆直径，如图11、12所示，并且在使用碟簧时，由于其尺寸较大，因此在装配时比较的方便。

在销轴上还具有一个位于光轴段9、限位旋钮段8之间的低位环形槽15。环形槽15的设计，能够顺利容纳在反复解锁调节过程中或者使用状态下构件之间相对转动、受力产生的金属碎屑，避免卡死，延长使用寿命，同时，其也能够作为锥形螺旋弹簧的最内环的容纳槽。

外花键段10为可顺利同时插入第一内花键孔13、第二内花键孔12内并能够与第一内花键孔13、第二内花键孔12的内花键啮合的构造，外花键段10的轴向外端连接一可拆卸的盖帽2，该盖帽2作为销轴在第二内花键孔12、第一内花键孔13和第三通孔11内沿其自身轴向移动的另一侧限位，且通过盖帽2对销轴的轴向限位确保限位旋钮段8始终有部分位于第三通孔11内。

如图16所示，盖帽2通过螺钉14与销轴的外花键段10轴向外端面连接固定。在本实施例中，螺钉13为沉头螺钉。

在第二内花键孔12的轴向外端还具有一个与其同轴设置的环形槽6，该环形槽6刚好可嵌合盖帽2。

销轴外花键段10在与第一内花键孔13、第二内花键孔12同时啮合状态下的轴向位置中，单支座4与U形支座相对围绕销轴的旋转均被禁止；销轴外花键段10在不与第一内花键孔13啮合状态下的轴向位置中，单支座4与U形支座相对围绕销轴的旋转是被允许的。

工作原理：以复位弹簧7为锥形螺旋弹簧为例作具体的说明，在进行装配时，首先，将复位弹簧7从外花键段10处向光轴段9方向套入，利用复位弹簧7本身具有的弹性，使得复位弹簧7套入光轴段9的外侧，且复位弹簧7口径小的一端抵在限位旋钮段8的内侧端，然后将单支座4嵌入U形支座上的间隙中，并将第二内花键孔12、第一内花键孔13和第三通孔11对准后，将装有复位弹簧7的销轴从第三通孔11处嵌入，并依次穿过第一内花键孔13、第二内花键孔12，在将盖帽2通过螺钉14与销轴的外花键段10轴向外端面连接固定，此时外花键段10分别与第一内花键孔13、第二内花键孔12相啮合，通过这种啮合避免钳叉1与钳柄5之间相对转动，同时复位弹簧7的另一端抵住单支座4的第一内花键孔13外围侧端面，从而完成整体的装配，形成如图3-图6所示的结构。

在使用时，当需要调节工具头1的角度时，按下限位旋钮段8，使得销轴在力的作用下整体向第二内花键孔12方向移动，此时复位弹簧7也会受到挤压，直至外花键段10脱离第一内花键孔13的齿形结构，如图7-图10所示，即转换至解锁状态下，此时工具头1可自由转动，将工具头1调整至所需角度时，松开限位旋钮段8，此时整个销轴在复位弹簧7的弹性的作用下复位，外花键段10再次与第一内花键孔13的齿形结构相啮合，再次转换至锁紧状态，调节完成。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种可旋转和锁定工具头的结构，包括柄杆，以及安装在柄杆前端的工具头，所述柄杆与工具头之间具有一用于调节或固定两者之间相对角度的调节机构，其特征在于该调节机构包括：

一单支座，单支座上具有第一内花键孔；

一U形支座，该U形支座具有一对对称设置的耳板，两耳板之间形成一个刚好可容纳单支座的间隙，并在两耳板上分别开有同轴的第二内花键孔和第三通孔，且第二内花键孔与第一内花键孔规格完全相同，第三通孔为内壁光滑的光孔；

一销轴，该销轴依次穿过第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔进而将单支座与U形支座连接形成铰接结构；

该销轴具有依次同轴设置且整体加工成型的外花键段、光轴段和限位旋钮段，所述的限位旋钮段嵌入第三通孔内并与第三通孔滑动配合，并作为销轴在第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔内沿其自身轴向移动的一侧限位；光轴段上套装有一位于第三通孔内的复位弹簧，该复位弹簧的一端抵住限位旋钮段的内侧端面，另一端抵住单支座的第一内花键孔外围侧端面；外花键段为可顺利同时插入第一、二内花键孔内并能够与第一、二内花键孔的内花键啮合的构造，外花键段的轴向外端连接一可拆卸的盖帽，该盖帽作为销轴在第二内花键孔、第一内花键孔和第三通孔内沿其自身轴向移动的另一侧限位，且通过盖帽对销轴的轴向限位确保限位旋钮段始终有部分位于第三通孔内；

销轴外花键段在与第一、二内花键孔同时啮合状态下的轴向位置中，单支座与U形支座相对围绕销轴的旋转均被禁止；销轴外花键段在不与第一内花键孔啮合状态下的轴向位置中，单支座与U形支座相对围绕销轴的旋转是被允许的。

2.根据权利要求1所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述光轴段的直径等于第一内花键孔的齿顶圆直径或略小于第一内花键孔的齿顶圆直径。

3.根据权利要求1所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述销轴上还具有一个位于光轴段、限位旋钮段之间的低位环形槽。

4.根据权利要求1、2或3所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述第二内花键孔的轴向外端还具有一个与其同轴设置的环形槽，该环形槽刚好可嵌合盖帽。

5.根据权利要求4所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述盖帽通过螺钉与销轴的外花键段轴向外端面连接固定。

6.根据权利要求5所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述螺钉为沉头螺钉。

7.根据权利要求1所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述复位弹簧为锥形螺旋弹簧。

8.根据权利要求1所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述复位弹簧为碟簧。

9.根据权利要求1所述的可旋转和锁定工具头的结构，其特征在于：所述工具头可以是开口扳手、闭环扳手、棘轮套筒扳手、锤、钳叉或螺丝刀。