CN117189794A - 限制扭矩接头及工具系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种限制扭矩接头及工具系统，限制扭矩接头包括第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递机构，扭矩传递机构包括弹性件和至少一个扭矩传递件；扭矩传递件设置在第一联轴件和第二联轴件之间，其中，低于预定扭矩时，弹性件将第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件压合在一起，形成第一状态以传递扭矩，超出预定扭矩时，第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件克服弹性件的弹力发生相对移动，形成第二状态。本发明的限制扭矩接头可输出大小恒定的预定扭矩。本发明的工具系统，通过限制扭矩接头能够控制扭矩传输工具将被安装件固定时的扭矩大小，实现安全、可控固定的效果。

Description

限制扭矩接头及工具系统

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种限制扭矩接头及工具系统。

背景技术

在一些使用场景下，螺栓、螺钉的拧紧时需要保证具有合适的扭矩，不至于扭矩过小而使螺栓或螺钉的固定产生松动，也不至于扭矩过大而损伤要固定的部位。

例如，在计算机辅助的外科导航手术系统中，示踪器通过螺钉固定在患者身体上，若扭矩过小，螺钉对示踪器的固定不够牢固，示踪器在手术过程中可能产生晃动而导致其对患者定位产生误差；若扭矩过大，螺钉将示踪器固定在患者身体上则可能对患者造成医源性损伤。

针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的限制扭矩接头及工具系统。

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，提供一种限制扭矩接头及工具系统。

本发明的一方面提供一种限制扭矩接头包括第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递机构，扭矩传递机构包括弹性件和至少一个扭矩传递件；

扭矩传递件设置在第一联轴件和第二联轴件之间，其中，

低于预定扭矩时，弹性件将第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件压合在一起，形成第一状态以传递扭矩；

超出预定扭矩时，第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件克服弹性件的弹力发生相对移动，形成第二状态。

可选的，第一状态下，第一联轴件和第二联轴件通过扭矩传递件周向接合连接；

第二状态下，扭矩传递件对第一联轴件和/或第二联轴件产生轴向分力，以使弹性件沿轴向变形，轴向变形使第一联轴件和第二联轴件脱离周向接合。

可选的，扭矩传递件为滚珠。

可选的，第一联轴件的一端为具有开口的空腔，第二联轴件的一端具有凸缘，第二联轴件插置在空腔内，并且，凸缘朝向空腔底壁设置；

滚珠设置在凸缘顶壁和空腔底壁中；

弹性件套设在第二联轴件上，并与凸缘抵接。

可选的，扭矩传递机构包括多个滚珠，凸缘顶壁上设置有沿其周向间隔分布的多个通孔；

空腔底壁设置有沿其周向间隔分布的多个凹槽，凹槽与通孔相对应；

滚珠卡设在对应的通孔和凹槽中。

可选的，还包括螺旋设置在空腔内的锁母，弹性件设置在锁母和凸缘之间，锁母用以调节弹性件的预压缩力。

可选的，第一状态下，第一联轴件和第二联轴件通过扭矩传递件周向接合连接；

第二状态下，扭矩传递件对第一联轴件和/或第二联轴件产生径向分力，以使弹性件沿径向变形，径向变形使第一联轴件和第二联轴件脱离周向接合。

可选的，第一联轴件的一端为具有开口的空腔，第二联轴件的一端具有凸缘，第二联轴件插置在空腔内，并且，凸缘朝向空腔底壁设置；

扭矩传递机构为滚珠弹簧，滚珠弹簧设置在凸缘侧壁和空腔侧壁中。

可选的，限制扭矩接头包括多个滚珠弹簧，凸缘侧壁沿其周向间隔设置有多个通道；

空腔侧壁沿其周向设置有多个凹槽，凹槽与通道相对应；

滚珠弹簧卡设在对应的通道和凹槽中。

可选的，第二联轴件背离第一联轴件的一端设置有连接端口；

连接端口包括依次设置的扭矩传递段和径向定位段，扭矩传递段用于输出扭矩，径向定位段用于限定输出扭矩的转动中心轴线的轴线方向。

可选的，扭矩传递段为方形孔，径向定位段为圆柱孔。

本发明的另一方面提供一种工具系统，包括动力工具、扭矩输出工具以及前文的限制扭矩接头，其中，

动力工具与第一联轴件可拆卸连接，用于向第一联轴件提供转动的动力；

扭矩输出工具与第二联轴件可拆卸连接，用于将被安装件固定于目标物。

本发明的限制扭矩接头及工具系统，限制扭矩接头包括第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递机构，扭矩传递机构包括弹性件和至少一个扭矩传递件，扭矩传递件设置在第一联轴件和第二联轴件之间，其中，低于预定扭矩时，弹性件将第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件压合在一起，形成第一状态以传递扭矩，超出预定扭矩时，第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递件克服弹性件的弹力发生相对移动，形成第二状态，进而保证限制扭矩接头输出大小恒定的预定扭矩。

附图说明

图1为本发明一实施例的限制扭矩接头的立体图；

图2为本发明另一实施例的限制扭矩接头的正视图；

图3为本发明另一实施例中限制扭矩接头沿图2中B-B'的剖视图；

图4为本发明另一实施例中限制扭矩接头的爆炸图；

图5为本发明另一实施例中第一联轴件的立体图；

图6为本发明另一实施例中凹槽的位置关系结构示意图；

图7为本发明另一实施例中第二联轴件的立体图；

图8为本发明另一实施例中第二联轴件的立体图；

图9为本发明另一实施例中限制扭矩接头的剖视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、图2和图3所示，本发明的一个方面提供一种限制扭矩接头100，包括第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递机构，扭矩传递机构包括弹性件130和至少一个扭矩传递件140。第一联轴件110的一端用于与动力工具可拆卸连接，第二联轴件120的一端用于与扭矩输出工具可拆卸连接。扭矩传递件140设置在第一联轴件110和第二联轴件120之间，其中，低于预定扭矩时，弹性件130将第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140压合在一起，形成第一状态以传递扭矩；超出预定扭矩时，第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140能克服弹性件130的弹力而发生相对移动，形成第二状态。其中，在本实施例中，第一状态为正常传递扭矩状态，第二状态为扭矩传递机构失效，无法传递扭矩状态。

使用时，将第一联轴件110的一端与动力工具连接，如手动的工具或电动的枪钻等等。将第二联轴件120的一端与扭矩输出工具连接，例如，扭矩输出工具可以是各种花型不同的螺丝刀头、如本申请实施例用到的骨科固定螺钉等等，或者固结有各种扭矩输出工具，本实施例不做具体限定。动力工具为限制扭矩接头100提供给动力，使限制扭矩接头100输出大小恒定的扭矩，并将大小恒定的扭矩传递给扭矩传输机构(如固定螺钉)，扭矩传输机构将被安装件固定在目标物上，在本实施例中，也就是通过固定螺钉将失踪器固定在患者身体上。

低于预定扭矩时，弹性件130将第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140压合在一起，形成第一状态以传递扭矩当超出预定扭矩时，第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140能克服弹性件130的弹力而发生相对移动，形成第二状态。也就是说，当动力工具提供的动力过大时，超出了预定扭矩，这时第一联轴件110与第二联轴件120之间发生相对转动，扭矩传递机构失效，限制扭矩接头100不再提供扭矩。在本实施例中，限制扭矩接头输出大小恒定的扭矩，这样不至于扭矩过小而使螺栓或螺钉的固定产生松动，也不至于扭矩过大而损伤要固定的部位。

本发明的限制扭矩接头，低于预定扭矩时，通过弹性件将第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140压合在一起，形成第一状态以传递扭矩，当超出预定扭矩时，第一联轴件110、第二联轴件120和扭矩传递件140能克服弹性件130的弹力而发生相对移动，形成第二状态，进而保证限制扭矩接头输出大小恒定的预定扭矩。

示例性的，如图3所示，在第一状态下，第一联轴件110和第二联轴件120通过扭矩传递件140周向接合连接。在第二状态下，扭矩传递件140对第一联轴件110和/或第二联轴件120产生轴向分力，以使弹性件130沿轴向变形。也就是说，弹性件130因轴向分力轴向变形，轴向变形使第一联轴件110和第二联轴件120脱离周向接合。也就是说，扭矩传递件140不能稳定地使第一联轴件110和第二联轴件120周向接合，从而使扭矩传递机构失效。将弹性件130的变形方向设置为轴向，可以避免整体径向尺寸过大。需要说明的是，弹性件130采用弹簧，进一步地，在本实施例中，弹性件130采用碟簧，也可以采用波纹簧或者普通压簧等等，本实施例不做具体限定。

示例性的，如图3和图5所示，扭矩传递件140为滚珠，当然在本实施例中，也可以采用其他的扭矩传递件140，本实施例不做具体限定。

示例性的，如图3和图5所示，第一联轴件110的一端为具有开口的空腔111，第二联轴件120的一端具有凸缘121，第二联轴件120插置在空腔111内，并且，凸缘121朝向空腔111底壁设置。滚珠设置在凸缘121顶壁和空腔111底壁中。弹性件130套设在第二联轴件120上，并与凸缘121抵接。需要说明的是，滚珠的直径尺寸大于凸缘121的厚度尺寸，这样滚珠可以凸出于通孔122与弹性件130弹性连接。

示例性的，如图3、图4、图7和图8所示，扭矩传递件140包括多个滚珠，第二联轴件120的凸缘121顶壁上设置有沿其周向间隔分布的多个通孔122。空腔111底壁设置有沿其周向间隔分布的多个凹槽112，凹槽112与通孔122相对应。滚珠卡设在对应的通孔122和凹槽112中。

在本实施例中，扭矩传递机构包括3个滚珠，相应的，第二联轴件120的凸缘121顶壁上设置有沿其周向等间隔分布的3个通孔122，空腔111底壁设置有沿其周向等间隔分布的6个凹槽112，其中的3个凹槽112与凸缘121顶壁上的3个通孔122的位置相对应。在本实施例中，凹槽112的形状为半球型，可以与相应的通孔122对滚珠进行更好的固定。对于滚珠的个数、通孔122的个数以及凹槽112的个数，本实施例不做具体限定，可根据实际需要进行选择，只要能够实现限制扭矩接头100可输出大小恒定的扭矩即可。

在第一状态下，也就是说，当扭矩在预定范围内，扭矩传递机构正常工作时，滚珠卡设在对应的通孔122和凹槽112之间；在第二状态时，也就是说，当扭矩超出预定扭矩时，也就是负载阻力达到预定扭矩时，第一联轴件110的凹槽112对滚珠产生较大的轴向分力，该轴向分力通过滚珠和第二联轴件120压缩弹性件130，凸缘121顶壁和空腔111底壁间具有缝隙，即滚珠克服弹性件130的弹力从当前凹槽112中滑出并滑入下一个凹槽112中，使第一联轴件110与第二联轴件120之间产生相对转动，扭矩传递机构失效，达到限扭矩的效果。

示例性的，如图2、图3和图4所示，限制扭矩接头100还包括螺旋设置在空腔111内的锁母150，弹性件130设置在锁母150和凸缘121之间，锁母150用以调节弹性件130的预压缩力。

具体地，锁母150在空腔111的开口处套合于空腔111内且和空腔111的内壁螺纹连接，锁母150的作用是调节弹性件130的预压缩力，预压缩力不同，弹性件130通过凸缘121作用给第二联轴件120的弹力不同，滚珠克服弹性件130的弹力滑出当前凹槽112并进入下一个凹槽112时(打滑)第二联轴件120所需的扭矩不同，最终起到调节预定扭矩大小的作用。当然，示例性的，锁母150也可以套合在空腔111外周并与其螺纹连接。

示例性的，锁母150设置有调节孔(图中未标出)，用以调节锁母150的旋入深度。具体地，锁母150底部设置有用于调节锁母150的扳手孔，通过扳手孔调节锁母150的旋入空腔111的深度，锁母150旋入空腔111内的深度越大，弹性件130的预压缩力越大，预定扭矩就越大；锁母150旋入空腔111内的深度越小，弹性件130的预压缩力就越小，预定扭矩就越小。

如图3所示，第二联轴件120穿过并伸出锁母150，第二联轴件120伸出锁母150的一端用来连接扭矩输出工具，例如各种花型不同的螺丝刀头、如本申请实施例用到的骨科固定螺钉等等。

示例性的，如图1、图2、图3和图9所示，第一联轴件110的侧壁设置有紧固件113，在本实施例中，紧固件113采用紧定螺钉，紧固件113将第一联轴件110和锁母150固定连接。

示例性的，如图3和图9所示，锁母150和第二联轴件120之间设置有密封圈160，密封圈160可以防止空腔111内进水或者其他的杂质。在本实施例中，密封圈160采用O型圈，当然也可以采用其他类型的密封圈，本实施例不做具体限定。

示例性的，如图3和图4所示，限制扭矩接头100还包括隔套170，隔套170套设在第二联轴件120上，并且位于第二联轴件120的凸缘121和弹性件130之间，弹性件130的弹力作用到隔套170，进而作用到滚珠，隔套170可以使滚珠与弹性件130不直接接触，对滚珠起到保护作用。

示例性的，如图3和图9所示，限制扭矩接头100还包括推力轴承180，推力轴承180套设在第二联轴件120上，并且位于锁母150和弹性件130之间，推力轴承180可以在超出预定扭矩时，第一联轴件110和第二联轴件120之间的相对转动流畅不卡涩。

示例性的，如图3和图9所示，第二联轴件120背离第一联轴件110的一端设置有连接端口190。连接端口190包括依次设置的扭矩传递段191和径向定位段192，扭矩传递段191用于输出扭矩，径向定位段192用于限定所述输出扭矩的转动中心轴线的轴线方向

进一步地，扭矩传递段191为六方孔，用于对螺钉等扭矩输出工具传递扭矩，径向定位段192为圆柱孔，用于对螺钉等扭矩输出工具定心。需要说明的是，连接端口190的形式可以是通用的可连接多种工具的连接端口，也可以是直接连接有扭矩输出工具的连接端口。

示例性的，如图3和图9所示，连接端口190设置有磁性件193，用于磁吸如螺钉等扭矩输出工具，这样限制扭矩接头100对如螺钉等扭矩输出工具输出扭矩时可不用手持螺钉等扭矩输出工具。在本实施例中，磁性件193采用磁铁。

示例性的，如图9所示，在第一状态下，第一联轴件110和第二联轴件120通过扭矩传递件140周向接合连接。在第二状态下，扭矩传递件140对第一联轴件110和/或第二联轴件120产生径向分力，以使弹性件130沿径向变形，径向变形使第一联轴件110和第二联轴120件脱离周向接合。在本实施例中，第一状态为正常传递扭矩状态，第二状态为扭矩传递机构失效，无法传递扭矩状态。

示例性的，第一联轴件110的一端为具有开口的空腔111，第二联轴件120的一端具有凸缘121，第二联轴件120插置在空腔111内，并且，凸缘121朝向空腔111底壁设置。扭矩传递机构为滚珠弹簧200，滚珠弹簧200设置在凸缘121侧壁和空腔111侧壁中。

示例性的，如图9所示，限制扭矩接头100包括多个滚珠弹簧200，第二联轴件120的凸缘121侧壁沿其周向间隔设置有多个通道123。空腔111侧壁沿其周向设置有多个凹槽(图中未标出)，凹槽与通道123相对应。滚珠弹簧200卡设在对应的通道123和凹槽中。滚珠弹簧200的弹簧端固定设置在通道123内，滚珠弹簧200的滚珠端卡设在对应的通道123和空腔111侧壁凹槽中。

具体地，在第一状态下，也就是说，扭矩在预定范围内，扭矩传递机构正常工作时，滚珠弹簧200的滚珠端卡设在对应的通道123和空腔111侧壁凹槽中；在第二状态下，也就是说，当扭矩超出预定扭矩时，也就是负载阻力达到预定扭矩时，空腔111侧壁的凹槽对滚珠弹簧200的滚珠端产生较大的经向分力，该经向分力通过滚珠弹簧200的滚珠端和第二联轴件120压缩滚珠弹簧200的弹簧端，凸缘121侧壁和空腔111侧壁间具有缝隙，即滚珠弹簧200的滚珠端克服弹簧的弹力从当前空腔111侧壁凹槽中滑出并滑入下一个空腔111侧壁凹槽中，使第一联轴件110与第二联轴件120之间产生相对转动，扭矩传递机构失效，达到限扭矩的效果。

需要说明的是，对于滚珠弹簧200的个数、通道123的个数以及空腔111侧壁的凹槽个数，本实施例不做具体限定，可以根据实际需要进行选择。

示例性的，如图3和图9中所示的第一联轴件110和第二联轴件120中，凸缘121和空腔111的设置可以互换，即第一联轴件110设置凸缘，第二联轴件120设置空腔。

本发明的另一方面提供一种工具系统，包括动力工具、扭矩输出工具以及前文所述限制扭矩接头100，限制扭矩接头100的结构已进行详细描述，在此不在赘述。其中，

动力工具与第一联轴件110可拆卸连接，用于向第一联轴件110提供转动的动力。动力工具可以为手动的工具或电动的枪钻等等。

扭矩输出工具与第二联轴件120可拆卸连接，用于将被安装件固定于目标物。进一步地，扭矩输出工具与第二联轴件120螺纹连接。扭矩输出工具可以是各种花型不同的螺丝刀头、如本申请实施例用到的骨科固定螺钉等等，或者固结有各种扭矩输出工具，本实施例不做具体限定。

本实施例中，工作时，工具系统通过限制扭矩接头100旋转固定螺钉，用以将被安装件(示踪器及支架)经皮固定于患者。限制扭矩接头100能够控制固定螺钉将被安装件固定时的扭矩大小，实现安全、可控固定的效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种限制扭矩接头，其特征在于，包括第一联轴件、第二联轴件和扭矩传递机构，所述扭矩传递机构包括弹性件和至少一个扭矩传递件；

所述扭矩传递件设置在所述第一联轴件和所述第二联轴件之间，其中，

低于预定扭矩时，所述弹性件将所述第一联轴件、所述第二联轴件和所述扭矩传递件压合在一起，形成第一状态以传递扭矩；

超出预定扭矩时，所述第一联轴件、所述第二联轴件和所述扭矩传递件克服所述弹性件的弹力发生相对移动，形成第二状态。

2.根据权利要求1所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述第一状态下，所述第一联轴件和所述第二联轴件通过所述扭矩传递件周向接合连接；

所述第二状态下，所述扭矩传递件对所述第一联轴件和/或所述第二联轴件产生轴向分力，以使所述弹性件沿轴向变形，所述轴向变形使所述第一联轴件和所述第二联轴件脱离周向接合。

3.根据权利要求2所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述扭矩传递件为滚珠。

4.根据权利要求3所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述第一联轴件的一端为具有开口的空腔，所述第二联轴件的一端具有凸缘，所述第二联轴件插置在所述空腔内，并且，所述凸缘朝向所述空腔底壁设置；

所述滚珠设置在所述凸缘顶壁和所述空腔底壁中；

所述弹性件套设在所述第二联轴件上，并与所述凸缘抵接。

5.根据权利要求4所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述扭矩传递机构包括多个所述滚珠，所述凸缘顶壁上设置有沿其周向间隔分布的多个通孔；

所述空腔底壁设置有沿其周向间隔分布的多个凹槽，所述凹槽与所述通孔相对应；

所述滚珠卡设在对应的所述通孔和所述凹槽中。

6.根据权利要求4所述的限制扭矩接头，其特征在于，还包括螺旋设置在所述空腔内的锁母，所述弹性件设置在所述锁母和所述凸缘之间，所述锁母用以调节所述弹性件的预压缩力。

7.根据权利要求1所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述第一状态下，所述第一联轴件和所述第二联轴件通过所述扭矩传递件周向接合连接；

所述第二状态下，所述扭矩传递件对所述第一联轴件和/或所述第二联轴件产生径向分力，以使所述弹性件沿径向变形，所述径向变形使所述第一联轴件和所述第二联轴件脱离周向接合。

8.根据权利要求7所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述第一联轴件的一端为具有开口的空腔，所述第二联轴件的一端具有凸缘，所述第二联轴件插置在所述空腔内，并且，所述凸缘朝向所述空腔底壁设置；

所述扭矩传递机构为滚珠弹簧，所述滚珠弹簧设置在所述凸缘侧壁和所述空腔侧壁中。

9.根据权利要求8所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述限制扭矩接头包括多个滚珠弹簧，所述凸缘侧壁沿其周向间隔设置有多个通道；

所述空腔侧壁沿其周向设置有多个凹槽，所述凹槽与所述通道相对应；

所述滚珠弹簧卡设在对应的所述通道和所述凹槽中。

10.根据权利要求1至9任一项所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述第二联轴件背离所述第一联轴件的一端设置有连接端口；

所述连接端口包括依次设置的扭矩传递段和径向定位段，所述扭矩传递段用于输出扭矩，所述径向定位段用于限定所述输出扭矩的转动中心轴线的轴线方向。

11.根据权利要求10所述的限制扭矩接头，其特征在于，所述扭矩传递段为方形孔，所述径向定位段为圆柱孔。

12.一种工具系统，其特征在于，包括动力工具、扭矩输出工具以及权利要求1至11任一项所述的限制扭矩接头，其中，

所述动力工具与所述第一联轴件可拆卸连接，用于向所述第一联轴件提供转动的动力；

所述扭矩输出工具与所述第二联轴件可拆卸连接，用于将被安装件固定于目标物。