CN112709767A - 扭矩调节机构及电动螺丝刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了扭矩调节机构，扭矩调节机构，包括输入轴、输出轴与调节件，所述的输入轴与驱动电机连接，所述的输入轴与输出轴之间通过相互啮合的第一齿轮与第二齿轮连接，所述的第一齿轮或第二齿轮的轮齿顶面为外凸的非平面结构，调节件通过弹簧调节第一齿轮与第二齿轮的间距。进一步提高螺丝刀扭转力矩的调节精度，提高螺丝刀的使用寿命。

Description

扭矩调节机构及电动螺丝刀

技术领域

本发明涉及电动螺丝刀，尤其是涉及一种扭矩调节机构及电动螺丝刀。

背景技术

电动螺丝刀是用于拧紧和旋松螺钉用的电动工具。该电动工具装有调节和限制扭矩的机构，主要用于螺纹连接件的装配，是安装装配的必备的工具之一。但是现有的电动螺丝刀大多扭矩不可调。电动螺丝刀在紧固螺丝时，往往会因施加的力矩过大造成螺丝滑丝或螺丝刀损坏，或者施加的力矩不同影响零件的安装或者装配质量及每个螺丝受力的统一性。因此需要设计一种机械式可调扭力螺丝刀非常有必要。

中国发明专利《一种扭力显示和调节锁定的螺丝刀》，申请(专利)号：CN201220654828.5，公开了由螺丝刀、螺丝刀转换头、离合摩擦片、压力弹簧、手柄、扭力显示尺表、扭力调节螺丝、连接轴组成；其特征是：在手柄内装有离合摩擦片，离合摩擦片的一端安装有压力弹簧和扭力调节螺丝，并在扭力调节螺丝上固定有扭力显示尺表，连接轴和离合摩擦片连接，在连接轴上固定有螺丝刀转换头，并与螺丝刀连接。当扭动手柄时带动螺丝刀作用于被调节气门螺丝上，当扭力超过离合摩擦片的摩擦扭力后离合摩擦片打滑，从而保证了气门螺丝扭力的一致性，使成批装备的发动机气门间隙得到一致保证。

采用摩擦片作为力矩的调节装置，摩擦片在使用一段时间后，其表面会出现相应的磨损。磨损后的摩擦片的摩擦系数产生变化，继续使用该螺丝刀，则调节得到的实际扭力与显示的扭力存在一定差距，磨损情况越严重，误差值越大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种扭矩调节机构及电动螺丝刀，进一步提高螺丝刀扭转力矩的调节精度，提高螺丝刀的使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：扭矩调节机构，包括输入轴、输出轴与调节件，所述的输入轴与驱动电机连接，所述的输入轴与输出轴之间通过相互啮合的第一齿轮与第二齿轮连接，所述的第一齿轮或第二齿轮的轮齿顶面为外凸的非平面结构，调节件通过弹簧调节第一齿轮与第二齿轮的间距。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明通过设置相互啮合的第一齿轮与第二齿轮来连接输入轴与输出轴。本发明采用驱动电机来驱动输入轴旋转，旋转的输入轴将旋转的扭力施加给啮合的第一齿轮与第二齿轮，而后第一齿轮、第二齿轮将扭转力提供给输入轴。输出轴与输入轴之间的扭转力将由第一齿轮与第二齿轮之间的扭转力决定。本发明选用啮合第一齿轮、第二齿轮，相比较与摩擦片结构，本发明通过结构上的设置来实现扭转力调节，而非部件表面的摩擦系数，本发明的结构更可靠，不会因为使用一段时间而造成调节精度下降，而且产品使用寿命更长。

此外，本发明的第一齿轮或第二齿轮的轮齿顶面为外凸的非平面结构，相比较于传统的方形轮齿结构，本发明采用顶面为外凸的非平面结构的轮齿结构。相比较于方形轮齿，本发明的结构为更容易越过的齿形，在工作时，本发明轮齿的受力更小。受力小，则啮合的第一齿轮、第二齿轮具有更长的使用寿命。

更容易越过的齿形，则在进行受力调节时，具有更长的可调节行程。方形轮齿在越过齿形时，啮合的两个齿形间隙调节较短的距离，则两者之间的咬合力会出现较大的差距。那么对于调节间隙来实现扭转力调节的螺丝刀而言，可调节距离短也就意味着调节精度不高。本发明采用顶面为外凸的非平面结构的轮齿，是容易越过的齿形，即在同样的咬合力差值，第一齿轮与第二齿轮之间可调节的距离更长，则调节精度更高。

本发明进一步的优选方案：所述的第一齿轮、第二齿轮为圆盘状结构件，所述的第一齿轮、第二齿轮的相对面为啮合面。

本发明中，第一齿轮与第二齿轮啮合为两个圆盘状结构件相互靠近、相互贴合，扭矩调节机构的结构更加紧凑，完整度更高。

进一步的，第一齿轮的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿一，第二齿轮的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿二。

具体的，本发明中的，多个啮合齿一布满整个第一齿轮的边缘，啮合齿一结构与第一齿轮的径向相适应。具体的说，啮合齿一的棱是沿着第一齿轮的径向设置的。多个啮合齿二布满整个第二齿轮的边缘。啮合齿二结构与第二齿轮的径向相适应。具体的说，啮合齿二的棱是沿着第二齿轮的径向设置的。

进一步的，所述的啮合齿一或啮合齿二为顶面为外凸的非平面结构。所述的啮合齿一或啮合齿二的外表面包括依次连接的倾斜面一、倾斜面二、倾斜面三与倾斜面四。

具体的，所述的倾斜面二与倾斜面三存在夹角，倾斜面二与倾斜面三之间的连接棱记为顶凸棱。所述的倾斜面二与倾斜面三为对称结构，关于顶凸棱对称。所述的倾斜面一与倾斜面四对称设置，关于顶凸棱对称。所述的倾斜面一与倾斜面二连接，所述的倾斜面一与倾斜面二之间存在夹角，倾斜面一与倾斜面二之间的连接棱记为侧凸棱。

所述的顶凸棱、侧凸棱均为圆弧面。

具体的，若啮合齿一包括了倾斜面一、倾斜面二、倾斜面三与倾斜面四，则啮合齿二则为配合啮合齿二的外表面。啮合齿一与啮合齿二外表面可贴合。

本发明通过倾斜面一、倾斜面二或者是倾斜面三、倾斜面四进行一个旋转的导向。齿形结构为比方形齿更容易越过的齿形，在工作时，本发明轮齿的受力更小，有效提高第一齿轮、第二齿轮的使用寿命。

进一步的，可以根据产品所需要的扭力范围值，对倾斜面一、倾斜面二的倾斜角度进行调节。其中一种特殊情况，即倾斜面一的倾斜角度等于倾斜面二的倾斜角度，那么此时的啮合齿一或啮合齿二的齿形为三角形。但三角形的齿形结构虽然可以实现受力小、容易跃迁的特点，但该技术方案并非本发明的技术要点。三角形的齿形若尖锐则端部容易磨损，所需要的安装空间大。三角形的齿形若过于平钝则为容易越过的齿形，第一齿轮、第二齿轮难以锁定，只能应用在小扭转力的螺丝刀上。

本发明优选为包括依倾斜面一、倾斜面二、倾斜面三与倾斜面四，上述四个倾斜面的倾斜角度各不相同。优选的，倾斜面一相比较于倾斜面二更加趋向于垂直第一齿轮，即倾斜面一更为陡峭。倾斜面一、倾斜面四在啮合时能够锁定第一齿轮与第二齿轮，为螺丝刀提供较大扭转力，倾斜面二、倾斜面三使得本发明扭转力具有更大的可调节范围，调节精度更高。

进一步的，所述的啮合齿一或啮合齿二的顶面由倾斜面二与倾斜面三构成。

进一步的，相邻的两个啮合齿一之间圆弧过渡，相邻的两个啮合齿二之间圆弧过渡。

本发明中的第一齿轮的啮合面、第二齿轮的啮合面均为圆滑过渡，使得第一齿轮与第二齿轮之间能够顺利产生相对旋转，避免发生卡死的现象。

进一步的，所述的输入轴端部设置有槽口，所述的输出轴端部设置有凸柱，所述的凸柱伸入所述的槽口内，所述的凸柱外表面与槽口内壁面之间通过轴承连接。

进一步的，所述的弹簧一端作用于第一齿轮，弹簧的另一端作用于调节件，所述的调节件工作则压缩或扩张弹簧。

进一步的，本发明的调节件为调节旋钮，所述的调节旋转旋转可驱动弹簧扩张或压缩。

还包括刻度环，调节旋钮通过刻度环与弹簧连接。所述的调节旋钮外套在刻度环外，调节旋钮设置有内螺纹，刻度环设置有外螺纹，刻度环与调节旋钮螺纹连接。用户旋转调节旋钮，则刻度环相对于调节旋钮发生轴向运动。轴向运动的刻度环能够压缩或扩张弹簧。

电动螺丝刀，包括壳体、以及安装在壳体内的扭矩调节机构。

本发明的输出轴的输出端设置有六角沉孔，该六角沉孔用于锁紧螺栓。而壳体表面应设置有开口，通过该开口能够连接到六角沉孔。

所述的壳体表面开设有通孔，透过通孔可观察到刻度环上的刻度值。优选的，通过通孔可视的刻度值唯一，该刻度值即体检了当前电动螺丝刀的扭力值。用户可简单直接的从刻度值内观察到当前电动螺丝刀的状态。

所述的调节旋钮为圆环状结构件，所述的壳体表面开设有槽口用于安装调节旋钮，所述的调节旋钮嵌入壳体内，调节旋钮的外径与壳体的外径相等。所述的调节旋钮表面设置有纹理，方便用户拿捏住调节旋钮驱动调节旋钮旋转。

进一步的，所述的输入轴、输出轴均套设有轴承。

所述的扭矩调节机构内还设置有限位环，所述的限位环表面设置有凸起，所述的凸起嵌入到壳体内壁，所述的限位环结构将限制其产生周向旋转。所述的限位环辅助扭矩调节机构的安装。

具体的，输入轴上的轴承位于第一齿轮与限位环之间，在输入轴与第一齿轮同步旋转时，减少第一齿轮与限位环之间的摩擦。

输出轴上轴承则位于第二齿轮与壳体侧壁面之间，在输出轴与第二齿轮同步旋转时，减少第二齿轮与壳体之间的摩擦。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域 技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本发明扭矩调节机构的结构示意图；

图2为本发明扭矩调节机构的剖视图；

图3为齿轮组的分解结构示意图；

图4为啮合齿一的正视图；

图5为本发明电动螺丝刀的结构示意图；

图6为本发明电动螺丝刀的剖视图。

其中，附图标记具体说明如下：1、输入轴；2、输出轴；3、调节件；4、驱动电机；5、第一齿轮；51、啮合齿一；6、第二齿轮；61、啮合齿二；7、弹簧；8a、倾斜面一；8b、倾斜面二；8c、倾斜面三；8d、倾斜面四；8e、顶凸棱；8f、侧凸棱；9、槽口；10、凸柱；11、轴承；12、刻度环；13、通孔；14、限位环；15、壳体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示：扭矩调节机构，包括输入轴1、输出轴2与调节件3，所述的输入轴1与驱动电机4连接，所述的输入轴1与输出轴2之间通过齿轮组连接，齿轮组包括相互啮合的第一齿轮5与第二齿轮6，本发明采用驱动电机4来驱动输入轴1旋转，旋转的输入轴1将旋转的扭力施加给啮合的第一齿轮5与第二齿轮6，而后第一齿轮5、第二齿轮6将扭转力提供给输入轴1。输出轴2与输入轴1之间的扭转力将由第一齿轮5与第二齿轮6之间的扭转力决定。本发明选用啮合第一齿轮5、第二齿轮6，相比较与摩擦片结构，本发明通过结构上的设置来实现扭转力调节，而非部件表面的摩擦系数，本发明的结构更可靠，不会因为使用一段时间而造成调节精度下降，而且产品使用寿命更长。

所述的第一齿轮5或第二齿轮6的轮齿顶面为外凸的非平面结构，调节件3通过弹簧7调节第一齿轮5与第二齿轮6的间距。相比较于传统的方形轮齿结构，本发明采用顶面为外凸的非平面结构的轮齿结构。相比较于方形轮齿，本发明的结构为更容易越过的齿形，在工作时，本发明轮齿的受力更小。受力小，则啮合的第一齿轮5、第二齿轮6具有更长的使用寿命。

更容易越过的齿形，则在进行受力调节时，具有更长的可调节行程。方形轮齿在越过齿形时，啮合的两个齿形间隙调节较短的距离，则两者之间的咬合力会出现较大的差距。那么对于调节间隙来实现扭转力调节的螺丝刀而言，可调节距离短也就意味着调节精度不高。本发明采用顶面为外凸的非平面结构的轮齿，是容易越过的齿形，即在同样的咬合力差值，第一齿轮5与第二齿轮6之间可调节的距离更长，则调节精度更高。

本发明进一步的优选方案：所述的第一齿轮5、第二齿轮6为圆盘状结构件，所述的第一齿轮5、第二齿轮6的相对面为啮合面。本发明中，第一齿轮5与第二齿轮6啮合为两个圆盘状结构件相互靠近、相互贴合，扭矩调节机构的结构更加紧凑，完整度更高。

第一齿轮5的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿一51，第二齿轮6的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿二61。具体的，本发明中的，多个啮合齿一51布满整个第一齿轮5的边缘，啮合齿一51结构与第一齿轮5的径向相适应。具体的说，啮合齿一51的棱是沿着第一齿轮5的径向设置的。多个啮合齿二61布满整个第二齿轮6的边缘。啮合齿二61结构与第二齿轮6的径向相适应。具体的说，啮合齿二61的棱是沿着第二齿轮6的径向设置的。

所述的啮合齿一51或啮合齿二61为顶面为外凸的非平面结构。所述的啮合齿一51或啮合齿二61的外表面包括依次连接的倾斜面一8a、倾斜面二8b、倾斜面三8c与倾斜面四8d。具体的，所述的倾斜面二8b与倾斜面三8c存在夹角，倾斜面二8b与倾斜面三8c之间的连接棱记为顶凸棱8e。所述的倾斜面二8b与倾斜面三8c为对称结构，关于顶凸棱8e对称。所述的倾斜面一8a与倾斜面四8d对称设置，关于顶凸棱8e对称。所述的倾斜面一8a与倾斜面二8b连接，所述的倾斜面一8a与倾斜面二8b之间存在夹角，倾斜面一8a与倾斜面二8b之间的连接棱记为侧凸棱8f。所述的顶凸棱8e、侧凸棱8f均为圆弧面。

具体的，若啮合齿一51包括了倾斜面一8a、倾斜面二8b、倾斜面三8c与倾斜面四8d，则啮合齿二61则为配合啮合齿二61的外表面。啮合齿一51与啮合齿二61外表面可贴合。本发明通过倾斜面一8a、倾斜面二8b或者是倾斜面三8c、倾斜面四8d进行一个旋转的导向。齿形结构为比方形齿更容易越过的齿形，在工作时，本发明轮齿的受力更小，有效提高第一齿轮5、第二齿轮6的使用寿命。

可以根据产品所需要的扭力范围值，对倾斜面一8a、倾斜面二8b的倾斜角度进行调节。其中一种特殊情况，即倾斜面一8a的倾斜角度等于倾斜面二8b的倾斜角度，那么此时的啮合齿一51或啮合齿二61的齿形为三角形。但三角形的齿形结构虽然可以实现受力小、容易跃迁的特点，但该技术方案并非本发明的技术要点。三角形的齿形若尖锐则端部容易磨损，所需要的安装空间大。三角形的齿形若过于平钝则为容易越过的齿形，第一齿轮5、第二齿轮6难以锁定，只能应用在小扭转力的螺丝刀上。

本发明优选为包括依倾斜面一8a、倾斜面二8b、倾斜面三8c与倾斜面四8d，上述四个倾斜面的倾斜角度各不相同。优选的，倾斜面一8a相比较于倾斜面二8b更加趋向于垂直第一齿轮5，即倾斜面一8a更为陡峭。倾斜面一8a、倾斜面四8d在啮合时能够锁定第一齿轮5与第二齿轮6，为螺丝刀提供较大扭转力，倾斜面二8b、倾斜面三8c使得本发明扭转力具有更大的可调节范围，调节精度更高。

所述的啮合齿一51或啮合齿二61的顶面由倾斜面二8b与倾斜面三8c构成。相邻的两个啮合齿一51之间圆弧过渡，相邻的两个啮合齿二61之间圆弧过渡。本发明中的第一齿轮的啮合面、第二齿轮的啮合面均为圆滑过渡，使得第一齿轮5与第二齿轮6之间能够顺利产生相对旋转，避免发生卡死的现象。

所述的输入轴1端部设置有槽口9，所述的输出轴2端部设置有凸柱10，所述的凸柱10伸入所述的槽口9内，所述的凸柱10外表面与槽口9内壁面之间通过轴承11连接。

所述的弹簧7一端作用于第一齿轮5，弹簧7的另一端作用于调节件3，所述的调节件3工作则压缩或扩张弹簧7。本发明的调节件3为调节旋钮，所述的调节旋转旋转可驱动弹簧7扩张或压缩。还包括刻度环12，调节旋钮通过刻度环12与弹簧7连接。所述的调节旋钮外套在刻度环12外，调节旋钮设置有内螺纹，刻度环12设置有外螺纹，刻度环12与调节旋钮螺纹连接。用户旋转调节旋钮，则刻度环12相对于调节旋钮发生轴向运动。轴向运动的刻度环12能够压缩或扩张弹簧7。

如图5、图6所示，电动螺丝刀，包括壳体15、以及安装在壳体15内的扭矩调节机构。本发明的输出轴2的输出端设置有六角沉孔，该六角沉孔用于锁紧螺栓。而壳体15表面应设置有开口，通过该开口能够连接到六角沉孔。所述的壳体15表面开设有通孔13，透过通孔13可观察到刻度环12上的刻度值。优选的，通过通孔13可视的刻度值唯一，该刻度值即体检了当前电动螺丝刀的扭力值。用户可简单直接的从刻度值内观察到当前电动螺丝刀的状态。

所述的调节旋钮为圆环状结构件，所述的壳体15表面开设有槽口9用于安装调节旋钮，所述的调节旋钮嵌入壳体15内，调节旋钮的外径与壳体15的外径相等。所述的调节旋钮表面设置有纹理，方便用户拿捏住调节旋钮驱动调节旋钮旋转。

所述的输入轴1、输出轴2均套设有轴承11。所述的扭矩调节机构内还设置有限位环14，所述的限位环14表面设置有凸起，所述的凸起嵌入到壳体15内壁，所述的限位环14结构将限制其产生周向旋转。所述的限位环14辅助扭矩调节机构的安装。

输入轴1上的轴承11位于第一齿轮5与限位环14之间，在输入轴1与第一齿轮5同步旋转时，减少第一齿轮5与限位环14之间的摩擦。输出轴2上轴承11则位于第二齿轮6与壳体15侧壁面之间，在输出轴2与第二齿轮6同步旋转时，减少第二齿轮6与壳体15之间的摩擦。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.扭矩调节机构，包括输入轴（1）、输出轴（2）与调节件（3），其特征在于所述的输入轴（1）与驱动电机（4）连接，所述的输入轴（1）与输出轴（2）之间通过相互啮合的第一齿轮（5）与第二齿轮（6）连接，所述的第一齿轮（5）或第二齿轮（6）的轮齿顶面为外凸的非平面结构，调节件（3）通过弹簧（7）调节第一齿轮（5）与第二齿轮（6）的间距。

2.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于所述的第一齿轮、第二齿轮为圆盘状结构件，所述的第一齿轮、第二齿轮的相对面为啮合面。

3.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于第一齿轮（5）的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿一（51），第二齿轮（6）的啮合面上沿周向设置有多个啮合齿二（61）。

4.根据权利要求2所述的扭矩调节机构，其特征在于所述的啮合齿一（51）或啮合齿二（61）的外表面包括依次连接的倾斜面一（8a）、倾斜面二（8b）、倾斜面三（8c）与倾斜面四（8d）。

5.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于所述的啮合齿一（51）或啮合齿二（61）的顶面由倾斜面二（8b）与倾斜面三（8c）构成。

6.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于相邻的两个啮合齿一（51）之间圆弧过渡，相邻的两个啮合齿二（61）之间圆弧过渡。

7.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于所述的输入轴（1）端部设置有槽口（9），所述的输出轴（2）端部设置有凸柱（10），所述的凸柱（10）伸入所述的槽口（9）内，所述的凸柱（10）外表面与槽口（9）内壁面之间通过轴承（11）连接。

8.根据权利要求1所述的扭矩调节机构，其特征在于所述的弹簧（7）一端作用于第一齿轮（5），弹簧（7）的另一端作用于调节件（3），所述的调节件（3）工作则压缩或扩张弹簧（7）。

9.电动螺丝刀，其特征在于包括壳体（15）、以及安装在壳体（15）内如权利要求1-9任一所述的扭矩调节机构。

10.根据权利要求9所述的电动螺丝刀，其特征在于所述的输入轴（1）、输出轴（2）均套设有轴承（11）。

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