CN112405413A - 一种预置式扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手动工具技术领域，具体涉及一种预置式扭矩扳手，包括手柄、主头、连接头、定扭矩头、螺杆、指针套筒、指针和弹簧，手柄沿轴线方向贯穿加工有内孔，手柄和主头固定连接，主头加工有用于转动安装连接头的通孔，连接头包括圆柱部、销柱和接口部，圆柱部与主头的通孔配合形成转动副，主头两侧加工有用于容纳销柱的槽，底部有圆弧形缺口，圆心角小于180度，定扭矩头头部与连接头的圆柱部抵接，弹簧置入内孔并与定扭矩头尾部抵接，螺杆置入内孔且与手柄转动连接，指针套筒一端与螺杆配合，另一端与弹簧抵接，手柄对应指针的行程加工有指示槽。本发明的有益效果是：降低了弹簧所需要提高的力，使得扭矩的设定能够更轻松更快速的完成。

Description

一种预置式扭矩扳手

技术领域

本发明涉及手动工具技术领域，具体涉及一种预置式扭矩扳手。

背景技术

力矩就是力和距离的乘积，在紧固螺丝螺栓螺母等螺纹紧固件时需要控制施加的力矩大小，以保证螺纹紧固且不至于因力矩过大破坏螺纹，并保证螺纹已经足够紧固，所以用扭力扳手来操作。

预置式扭力扳手具有预设扭矩数值和声响装置。使用时，首先设定好一个需要的扭矩值上限，当施加的扭矩达到设定值时，扳手会发出“卡塔”声响或者扳手连接处折弯一点角度，同时伴有明显的手感振动，这就代表已经紧固不要再加力了，提示完成工作。解除作用力后，扳手各相关零件能自动复位。

现有技术中最为典型的预置式扭矩扳手的结构如附图9所示，包括加力套杆16、手柄、弹簧、滑舌17、拨杆18和棘轮头19，手柄中空，棘轮头19具有方形接口903，棘轮头19与拨杆18成为一体，拨杆18中部与手柄转动连接，滑舌17放置在手柄内，滑舌17和拨杆18抵接，滑舌17具有斜度，加力套杆16与手柄螺纹连接，加力套杆16同时作为把手，因而设定完扭矩后，加力套杆16需要被可靠固定才能开始拧螺母，加力套杆16和滑舌17之间安装有弹簧，加力套杆16转动时推动弹簧压紧滑舌17，使滑舌17具有预压力作用在拨杆18上。使用扳手拧紧螺母时，施加的力超过一定值时，拨杆18克服滑舌17的预压力，使滑舌17后退一定距离，拨杆18敲击手柄内壁发出响声，从而提示力矩已达设定阈值，停止施力。

如中国专利CN109866154A记载了一种扭矩扳手，包括扳手头、扳手杆和加力套杆，所述加力套杆为中空壳体，上端设有连接凹槽，扳手头和扳手杆为整体结构，扳手头的下端缩颈处设有凸台，扳手杆的连接凹槽与扳手头的凸台面相抵靠，扳手杆和加力套杆通过旋转轴活动连接在一起，加力套杆内还设有钢珠和弹簧，扳手杆的下端设有斜切面，所述斜切面与钢珠外表面相抵接，钢珠的下端连接有弹簧，弹簧的下端连接调节顶丝，调节顶丝与加力套杆的下端内壁螺纹连接。其在使用时将螺帽伸入扳手头中的卡口处，扭转加力套杆，达到设定扭矩值时，钢珠触碰加力套杆内壁并发出清晰的报讯声，在加力套杆上可感觉到震动，这时即可停止锁紧。

上述技术方案存在如下问题，由于滑舌要对拨杆施加足够的预压力，导致弹簧的弹力系数较大，即弹簧较硬，虽然通过加力套杆与手柄之间的螺纹副减小后，在实际使用过程中，预设扭矩仍然比较费力。且出于保护弹簧的目的，每次使用完后，都需要将加力套杆恢复到初始状态，即未施加力，导致每次使用几乎都要设定一次扭矩，对工作效率存在影响。同时精度较高的大弹力系数弹簧的加工成本较高，推高了扭矩扳手的成本，限制了扭矩扳手的普及使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前预置式扭矩扳手在设定扭矩时费力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种预置式扭矩扳手，包括手柄、主头、连接头、定扭矩头、螺杆、指针套筒、指针和弹簧，所述手柄沿轴线方向贯穿加工有内孔，所述手柄和主头固定连接，所述主头加工有用于转动安装连接头的通孔，所述连接头包括圆柱部、销柱和接口部，所述接口部位于圆柱部一端，所述销柱沿圆柱部径向贯穿圆柱部，所述接口部和销柱均与圆柱部固定连接，所述圆柱部与所述主头的通孔配合形成转动副，所述主头两侧加工有用于容纳销柱的槽，所述槽的宽度大于销柱直径，所述槽的底部加工有圆弧形缺口，所述圆弧形缺口的半径和销柱半径相当，所述圆弧形缺口的圆心角小于180度，所述连接头的圆柱部放入主头的通孔内时，所述销柱与圆弧形缺口抵接，所述主头内加工有与内孔同心的贯通孔，所述贯通孔使手柄的内孔和主头通孔的侧面贯通，所述定扭矩头安装在所述贯通孔内，所述定扭矩头头部具有斜度，所述连接头的圆柱部加工与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部与连接头的圆柱部抵接，所述弹簧置入所述内孔并与定扭矩头尾部抵接，所述螺杆置入所述内孔且与手柄转动连接，所述螺杆沿手柄轴线方向与手柄相对固定，所述指针套筒一端加工有与所述螺杆配合的螺纹，所述指针套筒另一端与弹簧抵接，所述指针沿指针套筒径向安装在指针套筒上，所述手柄对应指针的行程加工有指示槽，所述指示槽两侧加工刻度线。

本方案在使用时，连接头受到转动力的作用，连接头的销柱与圆弧形缺口构成的连接副，使得该转动力分解为两部分，占据大部分的力作用在主头上，经过手柄最终作用在人手上，另一部分则分解为沿连接头轴向的轴向力，该部分力使连接头有沿其轴向运动的趋势，而后该力又被定扭矩头头部与连接头的接触部分再次分解，其中使得定扭矩头后移的力也占小部分。两次分解，使得弹簧需要施加到定扭矩头的力较小，即使得弹簧的弹力系数较小，从而能够轻松并快速的设定所需要的扭矩，加快工作效率，同时也降低了弹簧的生产成本。

作为优选，所述定扭矩头头部呈半球形，所述连接头加工有与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部的球心位于所述缺口之外。

作为优选，还包括外连接头，所述主头与槽相对的端面加工有沉台，所述沉台与主头的通孔同心，所述外连接头中部具有形状与沉台匹配的凸出部，所述外连接头中部与所述沉台转动连接，所述主头的沉台处安装有挡圈，所述外连接头与所述连接头卡接。当使用者将连接头向螺母上压时，会使连接头收到额外的轴向作用力，降低扭矩的准确度，使用外连接头能够消除该影响。连接头的自重在沿连接头轴向的轴向力中不足1%，在一定精度下可以忽略不计。如需要消除该影响，在螺杆设定扭矩时，根据使用时连接头轴向的倾斜度，预设修正量即可，使螺杆施加在连接头的上的预压紧力变化量正好抵消连接头自重的影响。

一种预置式扭矩扳手，包括手柄、主头、连接头、定扭矩头、设矩杆和弹簧，所述手柄沿轴线方向贯穿加工有内孔，所述手柄和主头固定连接，所述主头加工有用于转动安装连接头的通孔，所述连接头包括圆柱部、销柱和接口部，所述接口部位于圆柱部一端，所述销柱沿圆柱部径向贯穿圆柱部，所述接口部和销柱均与圆柱部固定连接，所述圆柱部与所述主头的通孔配合形成转动副，所述主头两侧加工有用于容纳销柱的槽，所述槽的宽度大于销柱直径，所述槽的底部加工有圆弧形缺口，所述圆弧形缺口的半径和销柱半径相当，所述圆弧形缺口的圆心角小于180度，所述连接头的圆柱部放入主头的通孔内时，所述销柱与圆弧形缺口抵接，所述主头内加工有与内孔同心的贯通孔，所述贯通孔使手柄的内孔和主头通孔的侧面贯通，所述定扭矩头安装在所述贯通孔内，所述定扭矩头头部具有斜度，所述连接头的圆柱部加工与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部与连接头的圆柱部抵接，所述弹簧置入所述内孔并与定扭矩头尾部抵接，所述内孔设有内螺纹段，所述设矩杆加工有外螺纹段，所述外螺纹段与内螺纹段配合，所述设矩杆一端与弹簧抵接，设矩杆另一端伸出手柄，设矩杆伸出手柄的部分加工有刻度线。手柄加工有指示槽会降低手柄的强度，本方案取消了指示槽，提高了手柄的强度。

本发明的实质性效果是：同等扭矩下，降低了弹簧所需要提高的力，降低了弹簧的弹力系数，使得扭矩的设定能够更轻松更快速的完成，提高工作效率；取消了把手同时作为加力套杆的设定，设定好扭矩后，不需要再锁死加力套杆，减少了一个操作步骤，提高了工作效率。

附图说明

图1为实施例一结构示意图。

图2为实施例一剖面结构示意图。

图3为实施例一零件爆炸示意图。

图4、5、6为实施例一扭力达到预设阈值后连接头位置变化过程示意图。

图7、8为实施例一扭力达到预设阈值后定扭矩头位置变化过程示意图。

图9为现有技术中典型的扭矩扳手简化结构示意图。

图10为实施例二剖面结构示意图。

图11为实施例三剖面结构示意图。

图12为实施例三零件爆炸示意图。

图13为实施例四剖面结构示意图。

图14为实施例四零件爆炸示意图。

其中：1、握把，2、手轮，3、指针，4、指示槽，5、刻度线，6、手柄，7、主头，8、盖板，9、连接头，10、堵头，11、限位环，12、螺杆，13、指针套筒，14、弹簧，15、定扭矩头，16、加力套杆，17、滑舌，18、拨杆，19、棘轮头，20、设矩杆，21、外连接头，22、挡圈，601、内螺纹段，901、销柱，902、圆柱部，903、方形接口，701、圆弧形缺口，2001、外螺纹段。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种预置式扭矩扳手，如图1所示，包括手柄6、主头7、连接头9、定扭矩头15、螺杆12、指针套筒13、指针3和弹簧14，手柄6沿轴线方向贯穿加工有内孔，手柄6和主头7固定连接，主头7加工有用于转动安装连接头9的通孔，连接头9包括圆柱部902、销柱901和接口部，接口部位于圆柱部902一端，接口部即可以是使用广泛的方形接口903，也可以是其他能够和拧螺母的工具连接的接口形状，销柱901沿圆柱部902径向贯穿圆柱部902，接口部和销柱901均与圆柱部902固定连接，圆柱部902与主头7的通孔配合形成转动副，主头7两侧加工有用于容纳销柱901的槽，槽的宽度大于销柱901直径，槽的底部加工有圆弧形缺口701，圆弧形缺口701的半径和销柱901半径相当，圆弧形缺口701的圆心角小于180度，连接头9的圆柱部902放入主头7的通孔内时，销柱901与圆弧形缺口701抵接。盖板8覆盖槽并与主头7固定连接。主头7内加工有与内孔同心的贯通孔，贯通孔使手柄6的内孔和主头7通孔的侧面贯通，定扭矩头15安装在贯通孔内，定扭矩头15头部具有斜度，连接头9的圆柱部902加工与定扭矩头15头部匹配的缺口，定扭矩头15头部与连接头9的圆柱部902抵接，弹簧14置入内孔并与定扭矩头15尾部抵接，螺杆12置入内孔且与手柄6转动连接，螺杆12沿手柄6轴线方向与手柄6相对固定，指针套筒13一端加工有与螺杆12配合的螺纹，指针套筒13另一端与弹簧14抵接，指针3沿指针套筒13径向安装在指针套筒13上，手柄6对应指针3的行程加工有指示槽4，指示槽4两侧加工刻度线5。

如图2所示，手柄6的内孔在靠近使用者的一端固定安装有堵头10，限位环11通过销钉与螺杆12固定连接，手轮2与螺杆12固定连接，堵头10位于手轮2和限位环11之间。握把1安装在手柄6末端，并与手柄6紧配合，握把1的内孔直径大于手轮2。先将螺杆12与手轮2紧配合连接后，将堵头10套在螺杆12上，而后将限位环11套上螺杆12并打入销钉，使限位环11与螺杆12固定，堵头10应当能够自由转动，但堵头10两端的间隙应当尽量小。保证手柄6和主头7配合时的位置精度，就可以保证扭矩设定的准确度，堵头10两端的间隙足够小可以提高使用者的使用舒适度，但不影响扭矩设定的精度。

如图3所示 ，本实施例在使用时，连接头9受到扭矩T导致的转动力F1和F2的作用，连接头9的销柱901与圆弧形缺口701构成的连接副，使得该转动力分解为两部分。如图4所示，占据大部分的力作用在主头7上，经过手柄6最终作用在人手上，另一部分则分解为沿连接头9轴向的轴向力，即Fup，Fup=(F1+F2)/tanθ，θ为销柱901与主头7的圆弧形接触部分的圆心角的一半。当施加的扭矩克服预设的扭矩值时，销柱901发生偏转转动，θ将变小，即θ2，如图5所示。此时F1和F2会将更多的力分解到Fup的方向，Fup将会变大，在不增加施力的情况下，销柱901进一步发生转动，直到撞击到槽的内壁，即θ3，如图6所示。此时使用者将感受到震动，从而知晓施加的扭矩已达到预设扭矩。

定扭矩头15头部呈半球形，连接头9加工有与定扭矩头15头部匹配的缺口，定扭矩头15头部的球心位于缺口之外。如图7所示，力Fup分解为沿手柄6轴线方向的力Fs，Fs=Fup*tanα，α为定扭矩头与连接头9接触部分最外沿与定扭矩头的头部半球形球心连线与铅垂线的夹角。如图8所示，当销柱901发生偏转转动时，销柱901的缺口侧方将直接推动定扭矩后退，此时Fs不再由Fup分解得来，而是直接由连接头9的转动推动，即一旦销柱901由静态位置发生偏转时，即使使用者施加的力不再增加，销柱901以及连接头9都会不可逆的迅速发生转动，销柱901会撞击主头7上开的槽的内壁，发出声响并造成震动。两次分解，使得弹簧14需要施加到定扭矩头的力较小，即使得弹簧14的弹力系数较小。定扭矩头15头部呈三角形或者椭圆形等具有斜度的形状均可。

实施例一具有的有益技术效果是：同等扭矩下，降低了弹簧14所需要提高的力，降低了弹簧14的弹力系数，使得扭矩的设定能够更轻松更快速的完成，提高工作效率；取消了把手同时作为加力套杆16的设定，设定好扭矩后，不需要再锁死加力套杆16，减少了一个操作步骤，提高了工作效率。

实施例二：

一种预置式扭矩扳手，如图10所示，包括手柄6、主头7、连接头9、定扭矩头15、设矩杆20和弹簧14，手柄6沿轴线方向贯穿加工有内孔，手柄6和主头7固定连接，主头7加工有用于转动安装连接头9的通孔，连接头9包括圆柱部902、销柱901和接口部，接口部位于圆柱部902一端，销柱901沿圆柱部902径向贯穿圆柱部902，接口部和销柱901均与圆柱部902固定连接，圆柱部902与主头7的通孔配合形成转动副，主头7两侧加工有用于容纳销柱901的槽，槽的宽度大于销柱901直径，槽的底部加工有圆弧形缺口701，圆弧形缺口701的半径和销柱901半径相当，圆弧形缺口701的圆心角小于180度，连接头9的圆柱部902放入主头7的通孔内时，销柱901与圆弧形缺口701抵接，主头7内加工有与内孔同心的贯通孔，贯通孔使手柄6的内孔和主头7通孔的侧面贯通，定扭矩头15安装在贯通孔内，定扭矩头15头部具有斜度，连接头9的圆柱部902加工与定扭矩头15头部匹配的缺口，定扭矩头15头部与连接头9的圆柱部902抵接，弹簧14置入内孔并与定扭矩头15尾部抵接，内孔设有内螺纹段601，设矩杆20加工有外螺纹段2001，外螺纹段2001与内螺纹段601配合，设矩杆20一端与弹簧14抵接，设矩杆20另一端伸出手柄6，设矩杆20伸出手柄6的部分加工有刻度线5。手柄6加工有指示槽4会降低手柄6的强度，相对于实施例一，本实施例取消了指示槽4，提高了手柄6的强度。

实施例三：

一种预置式扭矩扳手，本实施例在实施例一的基础上，对连接头9进行了改进。如图11、图12所示，本实施例还包括外连接头21，主头7与槽相对的端面加工有沉台，沉台与主头7的通孔同心，外连接头21中部具有形状与沉台匹配的凸出部，外连接头21中部与沉台转动连接，主头7的沉台处安装有挡圈22，外连接头21与连接头9卡接。其余结构同实施例一。

当使用者使用本实施例将连接头9向螺母上压时，会使连接头9收到额外的轴向作用力，降低扭矩的准确度，使用外连接头21能够消除该影响。即使在实施例一中，连接头9的自重在沿连接头9轴向的轴向力中也不足1%，在一定精度下可以忽略不计。如需要消除该影响，在螺杆12设定扭矩时，根据使用时连接头9轴向的倾斜度，预设修正量即可，使螺杆12施加在连接头9的上的预压紧力变化量正好抵消连接头9自重的影响。

实施例四：

一种预置式扭矩扳手，本实施例在实施例四的基础上，对连接头9和外连接头21进行了改动。如图13、图14所示，本实施例中，连接头9的圆柱部902中空，且靠近外连接头21的一端加工有方形槽，外连接头21加工有与方形槽匹配的方形凸起。本实施例相对于实施例三，能够降低连接头9的重量，提高定扭矩的精度。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

包括手柄、主头、连接头、定扭矩头、螺杆、指针套筒、指针和弹簧，

所述手柄沿轴线方向贯穿加工有内孔，所述手柄和主头固定连接，所述主头加工有用于转动安装连接头的通孔，

所述连接头包括圆柱部、销柱和接口部，所述接口部位于圆柱部一端，所述销柱沿圆柱部径向贯穿圆柱部，所述接口部和销柱均与圆柱部固定连接，所述圆柱部与所述主头的通孔配合形成转动副，

所述主头两侧加工有用于容纳销柱的槽，所述槽的宽度大于销柱直径，所述槽的底部加工有圆弧形缺口，所述圆弧形缺口的半径和销柱半径相当，所述圆弧形缺口的圆心角小于180度，所述连接头的圆柱部放入主头的通孔内时，所述销柱与圆弧形缺口抵接，

所述主头内加工有与内孔同心的贯通孔，所述贯通孔使手柄的内孔和主头通孔的侧面贯通，所述定扭矩头安装在所述贯通孔内，所述定扭矩头头部具有斜度，所述连接头的圆柱部加工与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部与连接头的圆柱部抵接，所述弹簧置入所述内孔并与定扭矩头尾部抵接，所述螺杆置入所述内孔且与手柄转动连接，所述螺杆沿手柄轴线方向与手柄相对固定，所述指针套筒一端加工有与所述螺杆配合的螺纹，所述指针套筒另一端与弹簧抵接，所述指针沿指针套筒径向安装在指针套筒上，所述手柄对应指针的行程加工有指示槽，所述指示槽两侧加工刻度线。

2.根据权利要求1所述的一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

所述定扭矩头头部呈半球形，所述连接头加工有与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部的球心位于所述缺口之外。

3.根据权利要求1或2所述的一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

还包括外连接头，所述主头与槽相对的端面加工有沉台，所述沉台与主头的通孔同心，所述外连接头中部具有形状与沉台匹配的凸出部，所述外连接头中部与所述沉台转动连接，所述主头的沉台处安装有挡圈，所述外连接头与所述连接头卡接。

4.一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

包括手柄、主头、连接头、定扭矩头、设矩杆和弹簧，

所述手柄沿轴线方向贯穿加工有内孔，所述手柄和主头固定连接，所述主头加工有用于转动安装连接头的通孔，

所述连接头包括圆柱部、销柱和接口部，所述接口部位于圆柱部一端，所述销柱沿圆柱部径向贯穿圆柱部，所述接口部和销柱均与圆柱部固定连接，所述圆柱部与所述主头的通孔配合形成转动副，

所述主头两侧加工有用于容纳销柱的槽，所述槽的宽度大于销柱直径，所述槽的底部加工有圆弧形缺口，所述圆弧形缺口的半径和销柱半径相当，所述圆弧形缺口的圆心角小于180度，所述连接头的圆柱部放入主头的通孔内时，所述销柱与圆弧形缺口抵接，

所述主头内加工有与内孔同心的贯通孔，所述贯通孔使手柄的内孔和主头通孔的侧面贯通，所述定扭矩头安装在所述贯通孔内，所述定扭矩头头部具有斜度，所述连接头的圆柱部加工与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部与连接头的圆柱部抵接，所述弹簧置入所述内孔并与定扭矩头尾部抵接，

所述内孔设有内螺纹段，所述设矩杆加工有外螺纹段，所述外螺纹段与内螺纹段配合，所述设矩杆一端与弹簧抵接，设矩杆另一端伸出手柄，设矩杆伸出手柄的部分加工有刻度线。

5.根据权利要求4所述的一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

还包括外连接头，所述主头与槽相对的端面加工有沉台，所述沉台与主头的通孔同心，所述外连接头中部具有形状与沉台匹配的凸出部，所述外连接头中部与所述沉台转动连接，所述主头的沉台处安装有挡圈，所述外连接头与所述连接头卡接。

6.根据权利要求5所述的一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

所述外连接头加工有方形接口。

7.根据权利要求4或5或6所述的一种预置式扭矩扳手，其特征在于，

所述定扭矩头头部呈半球形，所述连接头加工有与所述定扭矩头头部匹配的缺口，所述定扭矩头头部的球心位于所述缺口之外。

Images