CN116194744A - 具有改进的扭矩设定调节的扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

扭矩扳手可包括主体、可操作地联接到主体并且被配置成检测施加到主体的弯曲力的力检测器、以及可操作地联接到主体和力检测器的用户接口。用户接口可以被配置成包括设定模式，在该设定模式中，扭矩扳手的可变特征是可调节的。用户接口还可以被配置成当在设定模式中时，基于施加到主体并且由力检测器检测到的弯曲力来调节可变特征。

Description

具有改进的扭矩设定调节的扭矩扳手

技术领域

示例性实施方式涉及一种手动工具，尤其涉及一种具有改进的扭矩调节器的扭矩扳手。

背景技术

手动工具通常用于工业的所有方面以及消费者的家庭和工作室中。手动工具用于多种应用，包括例如紧固件紧固、部件连接和/或类似应用。对于一些紧固件紧固应用，高度准确的扭矩设定是优选的或需要的。为了提供准确地施加扭矩的能力，已经开发了一类通常称为扭矩扳手的手动工具。扭矩扳手是校准装置，其使得操作者能够知道何时达到特定扭矩。使得操作者知晓已经达到特定扭矩的事实的装置和操作者选择用于可调节的扭矩扳手的扭矩设定的装置可以随着相应的不同类型的扭矩扳手而变化。

对于一种特定类型的扭矩扳手，可以提供显示屏以显示扭矩设定，并且用户可以利用一个或多个按钮来向上或向下调节扭矩设定。不幸的是，基于按钮断裂、磨损或以其他方式不能最佳地起作用的担忧，用户报告难以实现这种装置的平滑操作。即使对于其他类型的调节器，用户反馈也证明与调节器交互的能力可能较差。因此，可能期望改进对可调扭矩扳手进行扭矩设定的调节的方式。

发明内容

一些示例性实施方式可以使得能够提供用于可调扭矩扳手的调节器的改进的接口。

在示例性实施方式中，可以提供扭矩扳手。扭矩扳手可包括主体、可操作地联接到主体并且被配置成检测施加到主体的弯曲力的力检测器、以及可操作地联接到主体和力检测器的用户接口。用户接口可以被配置成包括设定模式，在该设定模式中，扭矩扳手的可变特征是可调节的。用户接口还可以被配置成当在设定模式中时，基于施加到主体并且由力检测器检测到的弯曲力来调节可变特征。

在另一示例性实施方式中，提供了一种扭矩调节器，其被配置为能够进行扭矩扳手的扭矩设定。扭矩调节器可以包括力检测器，该力检测器可操作地联接到扭矩扳手的主体并且被配置成检测施加到主体的弯曲力。扭矩调节器还可以包括可操作地联接到主体和力检测器的用户接口。扭矩设定可以基于施加到主体并由力检测器检测的弯曲力经由用户接口可变地调节。

附图说明

已经概括地描述了一些示例性实施方式，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1示出了根据示例性实施方式的扭矩扳手的俯视图；

图2示出了根据示例性实施方式的图1的扭矩扳手的不同俯视图，其中扭矩扳手的手柄的一些部分是透明的，以将一些内部部件暴露以便观察；

图3由图3A和3B限定，示出了根据示例性实施方式的正在被调节的图1的扭矩扳手；以及

图4示出了根据示例性实施方式的扭矩扳手的总体框图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述一些示例性实施方式，在附图中示出了一些但不是所有示例性实施方式。实际上，本文描述和描绘的示例不应解释为限制本公开的范围、适用性或配置。相反，提供这些示例性实施方式是为了使本公开满足适用的法律要求。相同的附图标记始终表示相同的元件。此外，如本文所使用的，术语“或”应解释为每当其操作数中的一个或多个为真时就结果为真的逻辑运算符。如本文所使用的，可操作联接应该理解为涉及直接或间接连接，在任一情况下，该直接或间接连接使得能够实现可操作地彼此联接的部件的功能性互连。

如上文所指示，一些示例性实施方式可涉及对扭矩扳手100的设计的改进。图1-3示出了一个这种示例性实施方式的各种视图或部分。在这方面，图1示出了具有与示例性实施方式相关联的改进的手动工具(例如，扭矩扳手100)的俯视图。图2示出了与图1所示相同的视图，除了扭矩扳手100的一些内部部件是可见的。由图3A和3B限定的图3示出了处于调节扭矩设定的操作中的扭矩扳手100。如图1、2和3所示，扭矩扳手100可包括头部110(其在一些情况下可以是棘轮头)，其可包括方向选择器112和驱动构件(未示出)。方向选择器112可用于选择可施加哪个方向的扭矩与不施加哪个方向的扭矩并允许棘轮作用。然而，应当理解，头部110可具有多种不同的形式，包括开口、盒、棘齿的形式等。驱动构件可与选定的承窝接合，该选定的承窝实际上与正在被扭转的紧固件接合。头部110的各种内部部件可控制棘轮功能，并且在本公开的范围之外。然而，还应当理解，示例性实施方式可以在不期望或不允许棘轮作用的上下文中实践。

扭矩扳手100可由包括头部110和杠杆臂120的主体限定。头部110可以可操作地联接到杠杆臂120的第一端(或近端)。杠杆臂120的第二端(或远端)可与第一端相对。头部110可以是可互换的头部(即，可从杠杆臂120移除并且可用另一头部替换)，或者可以固定到杠杆臂120(并且因此不可互换)。在固定结构中，杠杆臂120和头部110(因此整个主体)可以被认为是单件。在一些情况下，扭矩扳手100的手柄组件或手柄部分125可布置成靠近第二端。手柄部分125可以是杠杆臂120的壳体130的一部分。壳体130可以是刚性的，并且可以支持用户的抓握和扭矩的施加。在一些示例中，头部110在其前表面和后表面上可具有基本上平坦的轮廓。同时，当杠杆臂120远离头部110延伸时，杠杆臂120可保持基本上匹配头部110的宽度和平坦轮廓，以改善头部110和杠杆臂120进入某些位置或邻近潜在障碍物的可接近性。

壳体130可以包括布置在其一部分处的用户接口140。在这方面，例如，壳体130的平坦面(例如，前面或后面)中的一个可以具有布置在其上的在杠杆臂120的第一端和第二端之间的用户接口140。在一些示例中，用户接口可以包括显示屏142和一个或多个可操作构件。可操作构件可包括按钮、开关或其它选择器，其可操作地联接到显示屏142和扭矩扳手100，并且通常具有相对于它们的功能控制能力。在所描绘的示例中，可操作构件包括电源按钮144，其可用于对显示屏142(以及与其相关联和/或与扭矩扳手100的操作相关联的电子器件)进行通电和断电。可操作构件还可包括选择器146，其可包括一个或多个方向按钮(例如，向上按钮147和向下按钮148)。然而，一些实施方式可以不包括方向按钮或根本不包括选择器146。

头部110可以以这样的方式可操作地联接到杠杆臂120，使得能够将施加到杠杆臂120的扭矩传递到头部110(并且随后传递到头部110例如经由承窝可操作地联接到的紧固件)或反之亦然(即，施加在头部110处的扭矩可以被传递到杠杆臂120。此外，当达到扭矩扳手100的目标扭矩设定(其是可调节的)时，可以向用户提供警报(例如，点击)以指示已经达到目标扭矩设定。用于提供警报和用于测量扭矩的扭矩扳手100的内部机械结构在本公开的范围之外，并且是本领域技术人员所公知的。然而，在一些情况下，可以提供量规150以检测所施加的扭矩，并且因此使得能够触发警报。

在示例性实施方式中，选择器146可用于进入目标扭矩设定可以被调节的设定模式。例如，选择器146可以被按下(或以其他方式操作)以进入设定模式。在一些情况下，选择器146可在到达设定模式之前循环通过在本发明的范围之外的多个其它模式。当处于设定模式时，目标扭矩设定160可以显示在显示屏142上。当在设定模式中时，可以调节由目标扭矩设定160限定的值(在图1和2中为88.5Nm)。特别地，扭矩扳手100可被配置成通过将扭矩施加到扭矩扳手100的主体来实现目标扭矩设定160的调节。例如，如图3所示，使用者可抓握扭矩扳手100的头部110和手柄部分125，并向主体施加弯曲力。所施加的弯曲力可以由量规150检测，并且可以对目标扭矩设定160进行相应的调节。

如图3A所示，当沿第一方向170施加弯曲力时，目标扭矩设定160可以增加。在图3A的示例中，目标扭矩设定160已经增加到90Nm的值。在一些实施方式中，目标扭矩设定160的增加速率可以与由量规150检测到的弯曲力的大小成比例。换句话说，目标扭矩设定160可以以由沿第一方向170施加的弯曲力的量确定的速率循环通过增加的值。然而，在替代实施方式中，目标扭矩设定160的增加速率对于沿第一方向170施加的任何弯曲力而言也可以是恒定的，而与大小无关。一些示例性实施方式还可以使得能够使用选择器146(例如，具体地经由向上按钮147)来对目标扭矩设定160进行精细调节。

同时，当沿第二方向172(即，与第一方向170相反的方向)施加弯曲力时，如图3B所示，目标扭矩设定160可减小。在图3B的示例中，目标扭矩设定160已经降低到85Nm的值。与沿增加方向的操作类似，目标扭矩设定160的减小速率可以与由量规150检测到的弯曲力的大小成比例。换句话说，目标扭矩设定160可以以由沿第二方向172施加的弯曲力的量确定的速率循环通过减小值。然而，在替代实施方式中，目标扭矩设定160的减小速率对于沿第二方向172施加的任何弯曲力而言也可以是恒定的，而与大小无关。一些示例性实施方式还可以使得能够使用选择器146(例如，具体地经由向下按钮148)来对目标扭矩设定160进行精细调节。

虽然一些示例可以采用弯曲力来进行粗略调节，并且采用选择器146来对目标扭矩设定160进行精细调节，但是应当理解，在一些示例中可以单独使用弯曲力(在增大和减小方向中的任一方向或两个方向上)。在示例性实施方式中，目标扭矩设定160可以以0.1Nm的增量增加或减小。然而，在替代实施方式中，更大或更小的其它增量是可能的。而且，代替仅取决于弯曲力的方向的恒定变化速率或取决于弯曲力的方向和大小的可变变化速率，用于调节的其它策略也是可能的。在这方面，例如，可以采用时间相关策略。时间相关策略可以基于弯曲力施加到扭矩扳手100的时间量来改变变化速率。例如，小于第一预定时间段(例如，3秒)的力施加可以提供第一增加/减少速率(例如，每0.25秒0.1Nm)。然而，施加力的时间长于第一预定时间段，但小于第二预定时间段(例如，3-6秒)可以提供更大的第二增加/减小速率(例如，每0.25秒1Nm)。在比第二预定时间段更长的时间段(例如，第三预定时间段)内施加力可以提供甚至更大的第三增加/减小速率(例如，每0.25秒10Nm)。

尽管图3直接涉及改变扭矩扳手100的目标扭矩设定160，但是应当理解，量规150和用户接口140之间的相互作用也可用于对扭矩扳手100的可调特征进行其它调节。因此，示例性实施方式大体涉及使用施加到扭矩扳手100的扭矩以便调节扭矩扳手100的可变特征。下面的图4给出了这种可调节性的更一般的描述。

图4是根据示例性实施方式的扭矩扳手400的框图。如图4所示，扭矩扳手400的主体410可以可操作地联接到力检测器420。力检测器420可以被配置为测量施加在主体410上的应变，并且响应于向主体410施加力(例如，弯曲力或应变)而将所测量的应变转换成与其成比例的电信号。因此，例如，力检测器420可以是可操作地联接到提供电信号(例如，作为数字输出信号)的测力传感器的传感器或量规(例如，应变规)。力检测器420又可以可操作地联接到控制显示屏440的操作的处理电路430(例如，至少包括处理器和/或控制器)。在一些示例中，处理电路430和显示屏440可以各自是用户接口的一部分，该用户接口被配置成使得能够对扭矩扳手400的可变特征进行调节。当用于以上述方式调节目标扭矩设定时，用户接口和力检测器420可以组合以形成扭矩调节器450。扭矩调节器450可以被配置为使得目标扭矩设定可以基于施加到主体410并由力检测器420检测的弯曲力经由用户接口可变地调节。然而，作为对目标扭矩设定的调节的替代(或补充)，可以被调节的其他可变特征可以包括角度设定或各种菜单导航选项中的任何一个。因此，例如，用户可以经由力检测器420、处理电路430和显示屏440之间的交互来导航通过可以在用户接口上提供的任何可选选项。当用于调节角度设定时，用户接口和力检测器420可以组合以形成角度调节器。当用于导航菜单选项时，用户接口和力检测器420可以组合以形成菜单选择器。

力检测器420可以被配置为检测施加到主体410的弯曲力的方向和/或大小。在一些情况下，处理电路430可以进一步监测施加弯曲力的时间段，或者甚至用于施加弯曲力的图案或序列。这种信息可用于限定用于设定目标扭矩值(例如，图1-3的目标扭矩值160)的可变选项，包括上述那些和其它。作为一个附加示例，施加2-6Nm(例如，20-50in-lbf)范围内的弯曲力可以以第一步长(例如，0.1Nm)和取决于施加这种弯曲力的时间的第一速率增加目标扭矩值。如上所述，当在该范围内花费的时间增加超过一个或多个时间阈值时，速率可以增加。在6-10Nm(例如，50-90in-lbf)的较高范围下施加弯曲力可以在第二步长(例如，1Nm)下增加目标扭矩值。同样，当在较高范围内花费的时间增加超过一个或多个时间阈值时，速率可以增加。以大于10Nm(例如，90in-lbf)的更高水平施加弯曲力可以以第三步长(例如，10Nm)增加目标扭矩值。此外，当在较高范围内花费的时间增加超过一个或多个时间阈值时，速率可以增加。当然，使力施加的方向反向可以引起目标扭矩值的相应减小而不是增大。

以上概述的策略可以在进行调节的速度和进行这种调节的准确性方面给予用户极大的灵活性。此外，施加弯曲力以进行调节，其中这种调节取决于施加这种弯曲力的方向、大小和/或时间，这实际上为用户提供了非常直观和舒适的方式来进行调节。

如从图1-4的示例可以理解的，示例性实施方式可以限定具有各种独特特征的手动工具(即，扭矩扳手)。扭矩扳手可包括主体、可操作地联接到主体并且被配置成检测施加到主体的弯曲力的力检测器、以及可操作地联接到主体和力检测器的用户接口。用户接口可以被配置为包括设定模式，在该设定模式中，扭矩扳手的可变特征(例如，目标扭矩设定、角度设定或菜单导航)是可调节的。用户接口还可以被配置成当在设定模式中时，基于施加到主体并且由力检测器检测到的弯曲力来调节可变特征。

扭矩扳手和/或其部件可包括多种修改、增加或可选的附加项，其中的一些在本文中进行了描述。这些修改、增加或可选的附加项可以包括在任何组合中。例如，用户接口可以包括显示屏和处理电路。显示屏可以被配置为显示可变特征，并且处理电路可以被配置为响应于在第一方向上施加的弯曲力而增加可变特征，并且响应于在第二方向上施加的弯曲力而减小可变特征。在示例性实施方式中，处理电路可以被配置为基于弯曲力的大小来调节可变特征的变化速率。在一些情况下，当弯曲力的大小在第一范围中时，可以以第一速率调节可变特征，并且当弯曲力的大小在第二范围中时，可以以第二速率调节可变特征。第一速率可低于第二速率，并且第一范围可具有比第二范围小的弯曲力的值。在示例性实施方式中，处理电路可以被配置为基于施加弯曲力的时间量来调节可变特征的变化速率。在一些情况下，当施加弯曲力小于时间阈值量时，可以以第一速率调节可变特征，并且当施加弯曲力大于时间阈值量时，可以以第二速率调节可变特征。第一速率可以低于第二速率。在示例性实施方式中，处理电路可以被配置为基于弯曲力的大小来调节可变特征的变化步长。在一些情况下，当施加小于力阈值量的弯曲力的大小时，可以以第一步长调节可变特征，并且当施加大于力阈值量的弯曲力时，可以以第二步长调节可变特征。第一步长可以小于第二步长。在示例性实施方式中，处理电路可以被配置为基于施加弯曲力的时间量来调节可变特征的变化速率，并且处理电路可以被配置为基于弯曲力的大小来调节可变特征的变化步长。在一些情况下，主体可包括头部、杠杆臂和手柄部分，头部包括被配置成能够可操作地联接到承窝的驱动构件，杠杆臂在头部的第一端处可操作地联接到头部，手柄部分布置在杠杆臂的第二端处。可以通过在用一只手握持头部并用另一只手握持手柄部分的同时相对于杠杆臂弯曲头部来施加弯曲力。在示例性实施方式中，力检测器可以包括应变规。在一些情况下，用户接口可以包括选择器，该选择器被配置成使得能够经由选择器的操作将扭矩扳手转换到设定模式。在示例性实施方式中，用户接口可以包括第一按钮和第二按钮，第一按钮被配置为当处于设定模式时向可变特征提供增加步进调节，第二按钮被配置为当处于设定模式时向可变特征提供减少步进调节。在一些情况下，第一按钮和第二按钮可以各自具有用于调节可变特征的固定步长，并且用户接口可以被配置为基于所施加的弯曲力来提供可变特征的可变速率或步长调节。

受益于在前述描述和相关附图中呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本文阐述的本发明的许多修改和其它实施方式。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施方式，并且修改和其它实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前面的描述和相关联的附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中描述了示例性实施方式，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以通过替代实施方式来提供元件和/或功能的不同组合。在这方面，例如，与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也被预期为可以在所附权利要求中的一些中阐述。在本文描述了优点、益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这些优点、益处和/或解决方案可以适用于一些示例性实施方式，但不一定适用于所有示例性实施方式。因此，本文所述的任何优点、益处或解决方案不应被认为对所有实施方式或本文所要求保护的实施方式是关键的、必需的或必要的。尽管在此使用了特定术语，但是它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是为了限制的目的。

Claims (20)

1.一种扭矩扳手，包括：

主体；

力检测器，其可操作地联接到所述主体且被配置成检测施加到所述主体的弯曲力；以及

用户接口，其可操作地联接到所述主体和所述力检测器，

其中，所述用户接口被配置成包括设定模式，在所述设定模式中，所述扭矩扳手的可变特征是可调节的，以及

其中，所述用户接口还被配置成当在所述设定模式中时，基于由所述力检测器检测到的施加到所述主体的所述弯曲力来调节所述可变特征。

2.根据权利要求1所述的扭矩扳手，其中所述用户接口包括显示屏和处理电路，

其中，所述显示屏被配置成显示所述可变特征，以及

其中，所述处理电路被配置成响应于在第一方向上施加的弯曲力而增加所述可变特征，并且响应于在第二方向上施加的弯曲力而减小所述可变特征。

3.根据权利要求2所述的扭矩扳手，其中所述处理电路被配置成基于所述弯曲力的大小来调节所述可变特征的变化速率。

4.根据权利要求3所述的扭矩扳手，其中当所述弯曲力的大小在第一范围中时，以第一速率调节所述可变特征，并且当所述弯曲力的大小在第二范围中时，以第二速率调节所述可变特征，以及

其中，所述第一速率低于所述第二速率，并且所述第一范围具有比所述第二范围小的弯曲力的值。

5.根据权利要求2所述的扭矩扳手，其中所述处理电路被配置成基于施加所述弯曲力的时间量来调节所述可变特征的变化速率。

6.根据权利要求5所述的扭矩扳手，其中当施加所述弯曲力小于时间阈值量时，以第一速率调节所述可变特征，并且当施加所述弯曲力大于所述时间阈值量时，以第二速率调节所述可变特征，以及

其中所述第一速率低于所述第二速率。

7.根据权利要求2所述的扭矩扳手，其中所述处理电路被配置成基于所述弯曲力的大小来调节所述可变特征的变化步长。

8.根据权利要求3所述的扭矩扳手，其中当施加小于力阈值量的所述弯曲力的大小时，以第一步长调节所述可变特征，并且当施加大于所述力阈值量的所述弯曲力时，以第二步长调节所述可变特征，以及

其中所述第一步长小于所述第二步长。

9.根据权利要求2所述的扭矩扳手，其中所述处理电路被配置成基于施加所述弯曲力的时间量来调节所述可变特征的变化速率，以及

其中所述处理电路被配置成基于所述弯曲力的大小来调节所述可变特征的变化步长。

10.根据权利要求1所述的扭矩扳手，其中所述主体包括：

头部，其包括被配置成可操作地联接到承窝的驱动构件；

杠杆臂，其在其第一端处可操作地联接到所述头部；以及

手柄部分，其布置在所述杠杆臂的第二端处，

其中通过在用一只手握持所述头部并且用另一只手握持所述手柄部分的同时使所述头部相对于所述杠杆臂弯曲来施加所述弯曲力。

11.根据权利要求1所述的扭矩扳手，其中所述力检测器包括应变规。

12.根据权利要求1所述的扭矩扳手，其中所述用户接口包括选择器，所述选择器被配置成使得能够经由所述选择器的操作将所述扭矩扳手转换到所述设定模式。

13.根据权利要求12所述的扭矩扳手，其中所述用户接口包括第一按钮和第二按钮，所述第一按钮被配置成当处于所述设定模式时向所述可变特征提供增加步进调节，所述第二按钮被配置成当处于所述设定模式时向所述可变特征提供减小步进调节。

14.根据权利要求13所述的扭矩扳手，其中所述第一和第二按钮各自具有固定步长，用于调节所述可变特征，以及

其中所述用户接口被配置成基于所施加的弯曲力来提供所述可变特征的可变速率或步长调节。

15.根据权利要求1所述的扭矩扳手，其中所述可变特征包括目标扭矩设定、角度设定或菜单导航。

16.一种扭矩调节器，其被配置成允许扭矩扳手的扭矩设定，所述扭矩调节器包括：

力检测器，其可操作地联接到所述扭矩扳手的主体并且被配置成检测施加到所述主体的弯曲力；以及

用户接口，其可操作地联接到所述主体和所述力检测器，

其中，所述扭矩设定是基于施加到所述主体并由所述力检测器检测的所述弯曲力经由所述用户接口可变地可调节的。

17.根据权利要求16所述的扭矩调节器，其中所述用户接口包括显示屏和处理电路，

其中，所述显示屏被配置成显示所述扭矩设定，以及

其中，所述处理电路被配置成响应于在第一方向上施加的弯曲力而增加所述扭矩设定，并且响应于在第二方向上施加的弯曲力而减小所述扭矩设定。

18.根据权利要求17所述的扭矩调节器，其中所述处理电路被配置成基于所述弯曲力的大小或基于施加所述弯曲力的时间量来调节所述扭矩设定的变化速率。

19.根据权利要求17所述的扭矩调节器，其中所述处理电路被配置成基于所述弯曲力的大小来调节所述扭矩设定的变化步长。

20.根据权利要求16所述的扭矩调节器，其中所述用户接口包括选择器，所述选择器被配置成使得能够将所述扭矩扳手转换到设定模式，在所述设定模式中，所述扭矩设定能够经由所述选择器的操作来调节，并且

其中，所述选择器限定用于调节所述目标扭矩设定的固定步长。

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