CN112917426B - 一种数显扭矩扳手的电子限力方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数显扭矩扳手的电子限力方法，通过在与扳手本体连接的壳体内设置减力机构、在可旋转的施力手柄上设置与减力机构的输入端啮合的弧形齿条和设置用于锁止减力机构的输出端的止动爪，当拧紧扭矩达到预设值时，止动爪上的止动齿与减力机构的输出端脱离，施加在施力手柄上的操纵力通过弧形齿条传递至减力机构的输入端，使得减力机构可自由转动，卸去作用在施力手柄上的操纵力。本发明的数显扭矩扳手的电子限力方法，通过减力机构的减力原理，用较小的电操纵力精确控制扭矩，不依赖人的反应速度，从而可以实现拧紧扭矩的精确控制。

Description

一种数显扭矩扳手的电子限力方法

技术领域

本发明属于扳手技术领域，具体地说，本发明涉及一种数显扭矩扳手的电子限力方法。

背景技术

现有的数显扭矩扳手限力方式多采用声音、灯光、振动信号，提示操作者扭矩已到设定值，停止加力。由于依赖人的反应，从扳手发出提示信号到人停止加力有时间延迟，影响实际扭矩控制精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种数显扭矩扳手的电子限力方法，目的是实现扭矩的精确控制。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种数显扭矩扳手的电子限力方法，通过在与扳手本体连接的壳体内设置减力机构、在可旋转的施力手柄上设置与减力机构的输入端啮合的弧形齿条和设置用于锁止减力机构的输出端的止动爪，当拧紧扭矩达到预设值时，止动爪上的止动齿与减力机构的输出端脱离，施加在施力手柄上的操纵力通过弧形齿条传递至减力机构的输入端，使得减力机构可自由转动，卸去作用在施力手柄上的操纵力。

所述弧形齿条通过第一轴安装在所述壳体中，所述减力机构包括单向减力齿轮组，单向减力齿轮组包括第二轴、与弧形齿条啮合的第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第二齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，单向减力齿轮组将来自所述弧形齿条的扭矩传递至所述止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动，旋转施力手柄进行复位。

所述弧形齿条通过第一轴安装在所述壳体中，所述减力机构包括单向减力齿轮组和固定减力齿轮组，固定减力齿轮组至少设置1组，单向减力齿轮组用于在所述弧形齿条和固定减力齿轮组之间单向传递转矩，或者单向减力齿轮组用于在固定减力齿轮组与所述止动爪之间单向传递转矩，或者单向减力齿轮组用于在相邻两个固定减力齿轮组之间单向传递转矩。

所述固定减力齿轮组设置在所述单向减力齿轮组和所述止动爪之间，单向减力齿轮组包括第二轴、第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，固定减力齿轮组具有让所述止动齿嵌入的齿槽；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，来自弧形齿条的扭矩依次经单向减力齿轮组和固定减力齿轮组传递至止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动。

所述固定减力齿轮组设置一组，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，输入齿轮与所述第二齿轮相啮合，输出齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽；或者所述固定减力齿轮组设置多组，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，第二齿轮作为减力机构的输入端，输入齿轮与第二齿轮相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮具有让止动齿嵌入的齿槽，该输出齿轮作为减力机构的输出端，对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。

所述固定减力齿轮组设置在所述单向减力齿轮组和所述弧形齿条之间，单向减力齿轮组包括第二轴、第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，第二齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，来自弧形齿条的扭矩依次经固定减力齿轮组和单向减力齿轮组传递至止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动。

所述固定减力齿轮组设置一组，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，输出齿轮与所述第一齿轮相啮合；或者所述固定减力齿轮组设置多组，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，作为减力机构的输入端的输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮与第一齿轮相啮合，对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。

所述固定减力齿轮组设置多组，所述单向减力齿轮组布置在相邻的两个固定减力齿轮组之间，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，作为减力机构的输入端的输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽，所述第一齿轮与一个输出齿轮相啮合，所述第二齿轮与一个输入齿轮相啮合。

所述止动爪通过第三轴与所述壳体转动连接，壳体内设置用于控制止动爪进行转动的执行器；通过执行器控制止动爪进行旋转，使得所述止动齿能够可选择性的与所述固定减力齿轮组进行啮合和分离。

所述壳体内设置对所述弧形齿条施加弹性作用力的复位弹簧。

本发明的数显扭矩扳手的电子限力方法，通过减力机构的减力原理，实现用较小的力锁止施力手柄，完成拧紧作业，当达到设定的扭矩值时，减力机构在施力手柄力的作用下转动，施力手柄跟随转动卸力，这种限制扭矩的方法不依赖人的反应速度，可精确控制扭矩，从而可以实现拧紧扭矩的精确控制。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是数显扭矩扳手的剖视图；

图2是数显扭矩扳手的另一剖视图；

图3是数显扭矩扳手的外部结构示意图；

图4是止动爪与减力机构的配合示意图；

图5是减力机构的结构示意图；

图6是未设置固定减力齿轮组时数显扭矩扳手的内部结构示意图；

图7是固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和止动爪之间时数显扭矩扳手的内部结构示意图；

图8是固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和弧形齿条之间时数显扭矩扳手的内部结构示意图；

图9是单向减力齿轮组布置在相邻的两个固定减力齿轮组之间时数显扭矩扳手的内部结构示意图；

图中标记为：1、施力手柄；2、第一轴；3、弧形齿条；4、第一输入齿轮；5、第一输出齿轮；6、第五输入齿轮；7、第五输出齿轮；8、第一齿轮；9、第二齿轮；10、单向器；11、复位弹簧；12、执行器；13、止动齿；14、止动爪；15、第二轴；16、第三轴；17、壳体；18、扳手头；19、柄部；20、卸力机构；21、电子盒；22、第四轴；23、第二输入齿轮；24、第五轴；25、第六轴；26、第二输出齿轮；27、第三输入齿轮；28、第三输出齿轮；29、第四输入齿轮；30、第四输出齿轮；31、输入齿轮；32、输出齿轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图5所示，本发明提供了一种数显扭矩扳手的电子限力方法，通过在与扳手本体连接的壳体17内设置减力机构、在可旋转的施力手柄1上设置与减力机构的输入端啮合的弧形齿条3和设置用于锁止减力机构的输出端的止动爪14，当拧紧扭矩达到预设值时，止动爪14上的止动齿13与减力机构的输出端脱离，施加在施力手柄1上的操纵力通过弧形齿条3传递至减力机构的输入端，使得减力机构可自由转动，卸去作用在施力手柄1上的操纵力。

具体地说，如图1至图3所示，扳手本体是用于旋拧紧固件，扳手本体是由扳手头18和柄部19组成，扳手头18与柄部19的长度方向上的一端固定连接，壳体17的长度方向上的一端与柄部19的长度方向上的另一端固定连接，弧形齿条3与壳体17的长度方向上的另一端转动连接，施力手柄1与弧形齿条3固定连接，施力手柄1位于壳体17的外部，施力手柄1和柄部19是用于让操作人员握持。柄部19为是中空管状结构，柄部19内设置扭矩传感器，电子盒21内设置电子处理装置和显示装置，扭矩传感器和显示装置与电子处理装置为电连接；电子盒21固定设置在壳体17上，扭矩传感器用于将检测的拧紧扭矩传输至电子处理装置，显示装置用于显示拧紧扭矩值。在进行拧紧作业过程中，当拧紧扭矩达到预设值时，电子处理装置给执行器12通电，减力机构开始工作，使施加在施力手柄1上的力失效，从而达到限制扭矩目的，这种限制扭矩的方法不依赖人的反应速度，可精确控制扭矩。扳手本体与壳体17、电子盒21、施力手柄1及壳体17内部部件形成数显扭矩扳手。

如图1至图3所示，壳体17为内部中空的结构，减力机构起到减力作用，减力机构、止动爪14和弧形齿条3位于壳体17的内腔体中。弧形齿条3通过第一轴2安装在壳体17中，弧形齿条3通过销钉或螺钉与施力手柄1固定连接，弧形齿条3和施力手柄1整体可绕转第一轴2转动。止动爪14通过第三轴16与壳体17转动连接，壳体17内设置用于控制止动爪14进行转动的执行器12；通过执行器12控制止动爪14进行旋转，使得止动齿13能够可选择性的与固定减力机构的输出端进行啮合和分离。止动齿13设置一个，止动齿13与止动爪14固定连接，止动齿13朝向止动爪14的外侧伸出，止动齿13嵌入减力机构的输出端的齿槽中后，止动齿13对减力机构的输出端起到限位作用，可以阻止减力机构的输出端转动。止动齿13从减力机构的输出端的齿槽中脱出后，减力机构的输出端可以转动。止动齿13设置一个，止动齿13与止动爪14固定连接，止动齿13朝向止动爪14的外侧伸出。

执行器12固定设置在壳体17的内部，执行器12与电子处理装置为电连接，电子处理装置给执行器12通电，控制执行器12进行相应动作。执行器12可以为电机，执行器12也可以为电磁铁，止动爪14与电磁铁的衔铁连接。在本实施例中，如图1和图4所示，执行器12为电磁铁，电磁铁的衔铁与止动爪14连接，电磁铁的衔铁沿轴向的直线移动，带动止动爪14进行转动。

如图1所示，壳体17内设置对弧形齿条3施加弹性作用力的复位弹簧11，复位弹簧11为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，复位弹簧11夹在弧形齿条3与壳体17的内壁面之间，复位弹簧11对弧形齿条3施加的弹性作用力使得弧形齿条3能够转动。复位弹簧11是用于实现弧形齿条3、施力手柄1和减力机构的转动复位，为下一次拧紧作业做好准备。

如图1至图3和图6所示，减力机构包括单向减力齿轮组，单向减力齿轮组包括第二轴15、与弧形齿条3啮合的第一齿轮8、第二齿轮9和设置于第二轴15上的单向器10，第一齿轮8、第二齿轮9和第二轴15为同轴设置，第一轴2、第二轴15和第三轴16安装在壳体17上，第二轴15的轴线与第一轴2和第三轴16的轴线相平行，单向器10设置于第一齿轮8与第二轴15之间或设置于第二齿轮9与第二轴15之间，第一齿轮8作为减力机构的输入端，第二齿轮9作为减力机构的输出端，第二齿轮9具有让止动齿13嵌入的齿槽，第一齿轮8和第二齿轮9均为圆柱齿轮，第一齿轮8的直径小于第二齿轮9的直径；在进行拧紧作业时，第一齿轮8、第二齿轮9和第二轴15同步旋转，单向减力齿轮组将来自弧形齿条3的扭矩传递至止动爪14；在弧形齿条复位方向上，单向器10滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮9不随第一齿轮8转动。止动齿13嵌入第二齿轮9的一个齿槽中后，止动齿13对第二齿轮9起到限位作用，可以阻止第二齿轮9转动。止动齿13从第二齿轮9的一个齿槽中脱出后，第二齿轮9可以转动。

单向器10按转向有两种状态：锁止状态和转动状态；在进行紧固件的拧紧作业过程中，单向器10的内、外圈不能相对转动，此状态下，第一齿轮8和第二齿轮9与第二轴15周向固定，第一齿轮8通过第二轴15带动第二齿轮9绕轴心同步转动，第二齿轮9向固定减力齿轮组或止动爪14传递扭矩。在弧形齿条的复位过程中，单向器10的内、外圈能相对转动，第一齿轮8与第二齿轮9之间可相对转动，第二齿轮9不能向固定减力齿轮组或止动爪14传递扭矩。而且当第一齿轮8与第二齿轮9之间不能相对转动时，止动爪14嵌入减力机构的输出端的齿槽中，使减力机构的各齿轮不能转动，进而可通过减力机构固定施力手柄1，使施力手柄1不能转动，确保可以完成拧紧作业。

如图6所示，对于减力机构只设置一个单向减力齿轮组的结构，在上述数显扭矩扳手的电子限力方法中，当进行紧固件的拧紧作业时，操作人员将操纵力施加到施力手柄1上，施力手柄1和弧形齿条3有沿第一方向转动的趋势，由于单向器10处于锁止状态，弧形齿条3有带动整个减力机构转动的趋势，由于执行器12未通电，止动爪14在执行器12的作用下，止动爪14上的止动齿13嵌入第二齿轮9的齿槽中，减力机构不能转动，使施力手柄1和弧形齿条3不能绕第一轴2转动，作用在施力手柄1上的操纵力通过转第一轴2带动壳体17进行转动，进而使得整个数显扭矩扳手进行转动，进行拧紧作业。当拧紧扭矩达到预设值时，电子处理装置发出信号至执行器12，启动执行器12，执行器12带动止动爪14沿第二方向进行转动，使止动爪14朝向远离第二齿轮9的位置处转动，使得止动齿13与第二齿轮9脱离，减力机构的各齿轮可自由转动，施力手柄1和弧形齿条3带动减力机构的各齿轮转动，同时施力手柄1和弧形齿条3沿第一方向继续转动，从而卸去作用在施力手柄1上的力，实现精确控制扭矩的目的。

当停止紧固件的拧紧作业，作用在施力手柄1上的操纵力消失后，在复位弹簧11的作用下，弧形齿条3带动施力手柄1绕第二方向转动，由于单向器10处于转动状态，弧形齿条3和施力手柄1能够自动复位，扳手可进行下一次拧紧作业。第一方向和第二方向为相反的两个方向，如第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向。

如图1至图3所示，作为变形实施方案，减力机构包括单向减力齿轮组和固定减力齿轮组，固定减力齿轮组至少设置1组。单向减力齿轮组用于在弧形齿条3和固定减力齿轮组之间单向传递转矩，此时单向减力齿轮组布置在弧形齿条3和固定减力齿轮组之间，单向减力齿轮组只能将来自弧形齿条3的扭矩传递至固定减力齿轮组。或者，单向减力齿轮组用于在固定减力齿轮组与止动爪14之间单向传递转矩，此时单向减力齿轮组布置在止动爪14和固定减力齿轮组之间，单向减力齿轮组只能将来自固定减力齿轮组的扭矩传递至止动爪14。又或者，单向减力齿轮组用于在相邻两个固定减力齿轮组之间单向传递转矩，此时单向减力齿轮组布置在相邻的两个固定减力齿轮组之间，单向减力齿轮组只能将来自其中一个固定减力齿轮组的扭矩传递至另一个固定减力齿轮组。

如图7所示，当固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和止动爪14之间时，单向减力齿轮组位于弧形齿条3和固定减力齿轮组之间，单向减力齿轮组包括第二轴15、第一齿轮8、第二齿轮9和设置于第二轴15上的单向器10，单向器10设置于第一齿轮8与第二轴15之间，或者单向器10设置于第二齿轮9与第二轴15之间，第一齿轮8的直径小于第二齿轮9的直径，第一齿轮8作为减力机构的输入端，固定减力齿轮组具有让止动齿13嵌入的齿槽。第一齿轮8和第二齿轮9均为圆柱齿轮，第一齿轮8的直径小于第二齿轮9的直径。在进行拧紧作业时，第一齿轮8、第二齿轮9和第二轴15同步旋转，来自弧形齿条3的扭矩依次经单向减力齿轮组和固定减力齿轮组传递至止动爪14；在弧形齿条复位方向上，单向器10滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮9不随第一齿轮8转动。止动齿13嵌入第二齿轮9的一个齿槽中后，止动齿13对第二齿轮9起到限位作用，可以阻止第二齿轮9转动。止动齿13从第二齿轮9的一个齿槽中脱出后，第二齿轮9可以转动。

如图7所示，当固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和止动爪14之间，且固定减力齿轮组设置一组时，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮31和一个输出齿轮32组成，输入齿轮31的直径小于输出齿轮32的直径，输入齿轮31与第二齿轮9相啮合，输出齿轮32具有让止动齿13嵌入的齿槽。输入齿轮31和输出齿轮32通过第六轴25安装在壳体17内，输入齿轮31和输出齿轮32可绕第六轴25同步转动，第六轴25的轴线与第一轴2的轴线相平行。通过执行器12控制止动爪14进行旋转，使得止动齿13能够可选择性的与输出齿轮32进行啮合和分离。止动齿13设置一个，止动齿13与止动爪14固定连接，止动齿13朝向止动爪14的外侧伸出，止动齿13嵌入输出齿轮32的一个齿槽中后，止动齿13对输出齿轮32起到限位作用，可以阻止输出齿轮32转动。止动齿13从输出齿轮32的一个齿槽中脱出后，输出齿轮32可以转动。

当固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和止动爪14之间，且固定减力齿轮组设置多组时，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，各个固定减力齿轮组的输入齿轮和输出齿轮为同步旋转，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，第二齿轮9作为减力机构的输入端，输入齿轮与第二齿轮9相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮具有让止动齿13嵌入的齿槽，该位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮作为减力机构的输出端，与止动齿13相配合。对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。通过执行器12控制止动爪14进行旋转，使得止动齿13能够可选择性的与相配合的输出齿轮进行啮合和分离。止动齿13设置一个，止动齿13与止动爪14固定连接，止动齿13朝向止动爪14的外侧伸出，止动齿13嵌入相配合的输出齿轮的一个齿槽中后，止动齿13对该输出齿轮起到限位作用，可以阻止该输出齿轮转动。止动齿13从该输出齿轮的一个齿槽中脱出后，输出齿轮可以转动。

如图8所示，固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和弧形齿条3之间，单向减力齿轮组设置在止动爪14和固定减力齿轮组之间，单向减力齿轮组包括第二轴15、第一齿轮8、第二齿轮9和设置于第二轴15上的单向器10，单向器10设置于第一齿轮8与第二轴15之间或设置于第二齿轮9与第二轴15之间，第一齿轮8的直径小于第二齿轮9的直径，第二齿轮9具有让止动齿13嵌入的齿槽；在进行拧紧作业时，第一齿轮8、第二齿轮9和第二轴15同步旋转，来自弧形齿条3的扭矩依次经固定减力齿轮组和单向减力齿轮组传递至止动爪14；在弧形齿条复位方向上，单向器10滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮9不随第一齿轮8转动。

如图8所示，当固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和弧形齿条3之间，且固定减力齿轮组设置一组时，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮31和一个输出齿轮32组成，输入齿轮31和输出齿轮32为同步旋转，输入齿轮31的直径小于输出齿轮32的直径，输入齿轮31与弧形齿条3相啮合，输出齿轮32与第一齿轮8相啮合，输入齿轮31作为减力机构的输入端，第二齿轮9作为减力机构的输出端，输入齿轮31和输出齿轮32通过第四轴22安装在壳体17内，输入齿轮31和输出齿轮32可绕第四轴22同步转动，第四轴22的轴线与第一轴2的轴线相平行。通过执行器12控制止动爪14进行旋转，使得止动齿13能够可选择性的与第二齿轮9进行啮合和分离。止动齿13设置一个，止动齿13与止动爪14固定连接，止动齿13朝向止动爪14的外侧伸出，止动齿13嵌入第二齿轮9的一个齿槽中后，止动齿13对第二齿轮9起到限位作用，可以阻止第二齿轮9转动。止动齿13从第二齿轮9的一个齿槽中脱出后，第二齿轮9可以转动。

当固定减力齿轮组设置在单向减力齿轮组和弧形齿条3之间，且固定减力齿轮组设置多组，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，位于扭矩传递路线上最首端的输入齿轮作为减力机构的输入端，该输入齿轮与弧形齿条3相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮与第一齿轮8相啮合。对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。

如图1至图3和图9所示，作为变形实施方案，固定减力齿轮组可以设置多组，单向减力齿轮组布置在相邻的两个固定减力齿轮组之间，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，位于扭矩传递路线上最首端的输入齿轮作为减力机构的输入端，该输入齿轮与弧形齿条3相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮作为减力机构的输出端，该输出齿轮具有让止动齿13嵌入的齿槽，第一齿轮8与其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮相啮合，第二齿轮9与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合，从而可以实现相邻两个固定减力齿轮组之间的扭矩的单向传递。

如图1至图5所示，在本实施例中，固定减力齿轮组可以设置五组，分别为第一固定减力齿轮组、第二固定减力齿轮组、第三固定减力齿轮组、第四固定减力齿轮组和第五固定减力齿轮组。第一固定减力齿轮组包括第一输入齿轮4和第一输出齿轮5，第一输入齿轮4和第一输出齿轮5同步旋转，第一输入齿轮4的直径小于第一输出齿轮5的直径，第一输入齿轮4与弧形齿条3相啮合。第一输入齿轮4和第一输出齿轮5均为圆柱齿轮，第一输入齿轮4和第一输出齿轮5的轴线与壳体17的长度方向相垂直，第一输入齿轮4和第一输出齿轮5通过第四轴22安装在壳体17内，第一输入齿轮4和第一输出齿轮5可绕第四轴22同步转动。弧形齿条3的一端设置让第一输入齿轮4的轮齿嵌入的齿槽，弧形齿条3的另一端与施力手柄1固定连接，弧形齿条3的两端之间的位置处设置让第一轴2穿过的轴孔。弧形齿条3转动时，带动第一输入齿轮4转动，第一输出齿轮5与第一输入齿轮4同步转动，第一输出齿轮5将扭矩传递至单向减力传动齿轮组。第一输入齿轮4作为减力机构的输入端，单向减力齿轮组位于第一固定减力齿轮组和第二固定减力齿轮组之间，第一输出齿轮5与第一齿轮8相啮合。

第二固定减力齿轮组包括第二输入齿轮23和第二输出齿轮26，第二输入齿轮23的直径小于第二输出齿轮26的直径，第二输入齿轮23和第二输出齿轮26均为圆柱齿轮，第二输入齿轮23和第二输出齿轮26的轴线与壳体17的长度方向相垂直，第二输入齿轮23和第二输出齿轮26通过第五轴24安装在壳体17内，第二输入齿轮23和第二输出齿轮26可绕第五轴24同步转动，第五轴24的轴线与第一轴2的轴线和第四轴22的轴线相平行。第二输入齿轮23与第二齿轮9相啮合。第三固定减力齿轮组包括第三输入齿轮27和第三输出齿轮28，第三输入齿轮27的直径小于第三输出齿轮28的直径，第三输入齿轮27和第三输出齿轮28均为圆柱齿轮，第三输入齿轮27和第三输出齿轮28的轴线与壳体17的长度方向相垂直，第三输入齿轮27和第三输出齿轮28通过第六轴25安装在壳体17内，第三输入齿轮27和第三输出齿轮28可绕第六轴25同步转动，第三输入齿轮27与第二输出齿轮26相啮合，第三输入齿轮27的直径小于第二输出齿轮26的直径。第四固定减力齿轮组包括第四输入齿轮29和第四输出齿轮30，第四输入齿轮29的直径小于第四输出齿轮30的直径，第四输入齿轮29和第四输出齿轮30均为圆柱齿轮，第四输入齿轮29和第四输出齿轮30的轴线与壳体17的长度方向相垂直，第四输入齿轮29和第四输出齿轮30通过第五轴24安装在壳体17内，第四输入齿轮29和第四输出齿轮30可绕第五轴24同步转动，第四输入齿轮29与第三输出齿轮28相啮合，第四输入齿轮29的直径小于第三输出齿轮28的直径，第四输出齿轮30与第五输入齿轮6相啮合。第五固定减力齿轮组包括第五输入齿轮6和第五输出齿轮7，第五输入齿轮6的直径小于第五输出齿轮7的直径，第五输出齿轮7作为减力机构的输出端，第五输出齿轮7具有让止动齿13嵌入的齿槽。第五输入齿轮6和第五输出齿轮7均为圆柱齿轮，第五输入齿轮6和第五输出齿轮7的轴线与壳体17的长度方向相垂直，第五输入齿轮6和第五输出齿轮7通过第六轴25安装在壳体17内，第五输入齿轮6和第五输出齿轮7可绕第六轴25同步转动，第六轴25的轴线与第一轴2的轴线和第四轴22的轴线相平行，第五输入齿轮6与第四输出齿轮30相啮合，第五输入齿轮6的直径小于第四输出齿轮30的直径。止动齿13嵌入第五输出齿轮7的一个齿槽中后，止动齿13对第五输出齿轮7起到限位作用，可以阻止第五输出齿轮7转动。止动齿13从第五输出齿轮7的一个齿槽中脱出后，第五输出齿轮7可以转动。

单向器10设置在第二齿轮9和第二轴15之间，第一齿轮8通过第二轴15安装在壳体17的内部，第一齿轮8与第二轴15固定连接，第二轴15的轴线与第一轴2的轴线相平行，第一齿轮8与第一输出齿轮5相啮合，第一输出齿轮5的直径大于第一齿轮8的直径，第二齿轮9与第二输入齿轮23相啮合，第二输入齿轮23的直径小于第二齿轮9的直径。在进行拧紧作业时，第一齿轮8、第二齿轮9和第二轴15同步旋转，单向减力传动齿轮组将来自弧形齿条3的扭矩传递至第二固定减力齿轮组。单向器10与第二轴15和第二齿轮9连接，单向器10为单向轴承或棘轮机构，单向轴承和棘轮机构的结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述，单向器10的外圈与第二齿轮9固定连接，单向器10的内圈与第二轴15固定连接。

在上述数显扭矩扳手的电子限力方法中，当进行紧固件的拧紧作业时，操作人员将操纵力施加到施力手柄1上，施力手柄1和弧形齿条3有沿第一方向转动的趋势，由于单向器10处于锁止状态，弧形齿条3有带动整个减力机构转动的趋势，由于执行器12未通电，止动爪14在执行器12的作用下，止动爪14上的止动齿13嵌入减力机构的输出端的齿槽中，减力机构不能转动，使施力手柄1和弧形齿条3不能绕第一轴2转动，作用在施力手柄1上的操纵力通过转第一轴2带动壳体17进行转动，进而使得整个数显扭矩扳手进行转动，进行拧紧作业。

当拧紧扭矩达到预设值时，电子处理装置给执行器12通电，启动执行器12，执行器12带动止动爪14沿第二方向进行转动，使止动爪14朝向远离第五输出齿轮7的位置处转动，使得止动齿13与减力机构的输出端脱离，减力机构的各齿轮可自由转动，施力手柄1和弧形齿条3带动减力机构的各齿轮转动，同时施力手柄1和弧形齿条3沿第一方向继续转动，从而卸去作用在施力手柄1上的力，实现精确控制扭矩的目的。

当停止紧固件的拧紧作业，作用在施力手柄1上的操纵力消失后，在复位弹簧11的作用下，弧形齿条3带动施力手柄1绕第二方向转动，由于单向器10处于转动状态，弧形齿条3和施力手柄1能够自动复位，扳手可进行下一次拧紧作业。第一方向和第二方向为相反的两个方向，如第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向。

上述数显扭矩扳手的电子限力方法，具有如下的优点：

1、通过减力机构的减力，在末级齿轮上，可用很小的力锁止减力齿轮组，固定施力手柄1，完成拧紧作业，也可通过执行器12用很小的力带动制动爪脱离锁止位置，减力齿轮组转动，使拧紧力失效；

2、使用单向轴承(或单向棘轮)结构，当单向轴承处于锁止状态时，减力机构和施力手柄1被固定，完成拧紧作业；复位时，单向轴承可自由转动，降低手柄和弧形齿条3复位力，在较小的弹簧力作用下，手柄快速复位。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，通过在与扳手本体连接的壳体内设置减力机构、在可旋转的施力手柄上设置与减力机构的输入端啮合的弧形齿条和设置用于锁止减力机构的输出端的止动爪，当拧紧扭矩达到预设值时，止动爪上的止动齿与减力机构的输出端脱离，施加在施力手柄上的操纵力通过弧形齿条传递至减力机构的输入端，使得减力机构可自由转动，卸去作用在施力手柄上的操纵力；

所述止动爪通过第三轴与所述壳体转动连接，壳体内设置用于控制止动爪进行转动的执行器；通过执行器控制止动爪进行旋转，使得所述止动齿能够可选择性的与减力机构的输出端进行啮合和分离。

2.根据权利要求1所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述弧形齿条通过第一轴安装在所述壳体中，所述减力机构包括单向减力齿轮组，单向减力齿轮组包括第二轴、与弧形齿条啮合的第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第二齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，单向减力齿轮组将来自所述弧形齿条的扭矩传递至所述止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动，旋转施力手柄进行复位。

3.根据权利要求1所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述弧形齿条通过第一轴安装在所述壳体中，所述减力机构包括单向减力齿轮组和固定减力齿轮组，固定减力齿轮组至少设置1组，单向减力齿轮组用于在所述弧形齿条和固定减力齿轮组之间单向传递转矩，或者单向减力齿轮组用于在固定减力齿轮组与所述止动爪之间单向传递转矩，或者单向减力齿轮组用于在相邻两个固定减力齿轮组之间单向传递转矩。

4.根据权利要求3所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述固定减力齿轮组设置在所述单向减力齿轮组和所述止动爪之间，单向减力齿轮组包括第二轴、第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，固定减力齿轮组具有让所述止动齿嵌入的齿槽；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，来自弧形齿条的扭矩依次经单向减力齿轮组和固定减力齿轮组传递至止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动。

5.根据权利要求4所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述固定减力齿轮组设置一组，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，输入齿轮与所述第二齿轮相啮合，输出齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽；或者所述固定减力齿轮组设置多组，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，第二齿轮作为减力机构的输入端，输入齿轮与第二齿轮相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮具有让止动齿嵌入的齿槽，该输出齿轮作为减力机构的输出端，对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。

6.根据权利要求3所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述固定减力齿轮组设置在所述单向减力齿轮组和所述弧形齿条之间，单向减力齿轮组包括第二轴、第一齿轮、第二齿轮和设置于第二轴上的单向器，单向器设置于第一齿轮与第二轴之间或设置于第二齿轮与第二轴之间，第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，第二齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽；在进行拧紧作业时，第一齿轮、第二齿轮和第二轴同步旋转，来自弧形齿条的扭矩依次经固定减力齿轮组和单向减力齿轮组传递至止动爪；在弧形齿条复位方向上，单向器滑脱，不能传递扭矩，第二齿轮不随第一齿轮转动。

7.根据权利要求6所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述固定减力齿轮组设置一组，固定减力齿轮组是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，输出齿轮与所述第一齿轮相啮合；或者所述固定减力齿轮组设置多组，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，作为减力机构的输入端的输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮与第一齿轮相啮合，对于在扭矩传递路线上相邻的两个固定减力齿轮组，其中一个固定减力齿轮组的输出齿轮与另一个固定减力齿轮组的输入齿轮相啮合。

8.根据权利要求3所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述固定减力齿轮组设置多组，所述单向减力齿轮组布置在相邻的两个固定减力齿轮组之间，各个固定减力齿轮组均是由一个输入齿轮和一个输出齿轮组成，输入齿轮的直径小于输出齿轮的直径，作为减力机构的输入端的输入齿轮与所述弧形齿条相啮合，位于扭矩传递路线上最末端的输出齿轮具有让所述止动齿嵌入的齿槽，第一齿轮与一个输出齿轮相啮合，第二齿轮与一个输入齿轮相啮合。

9.根据权利要求1至8任一所述的数显扭矩扳手的电子限力方法，其特征在于，所述壳体内设置对所述弧形齿条施加弹性作用力的复位弹簧。

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