TW201406503A - 扭力工具之離合機構 - Google Patents

Abstract

一扭力工具，其內部安排一離合機構。離合機構包括二嚙合部件，其中之一嚙合部件安排一粒以上球體，球體局部露出嚙合部件外表，對扭力工具內部環繞二嚙合部件的壁面保持滾動的點摩擦關係，在二嚙合部件執行離合運動期間，減低扭力工具內部壁面受損程度，避免扭力工具內部零件的裝配精密度受到影響。

Description

扭力工具之離合機構

本發明涉及一種適用於扭力工具之離合機構。

在工具的領域中，依動力來源區分為手動工具及自動工具(例如電動或氣動工具)。這些工具有傳遞扭矩的需求，往往會在工具內部安排一動力輸送系統，尤以離合機構最為常見。

已知的離合機構種類繁多，不外乎鋼珠式與棘齒式二類型離合機構為主流。簡單地說，鋼珠式離合機構的特色就是一組鋼珠，這些鋼珠被二嚙合部件相向夾住，進行動能傳遞作業。

就棘齒式離合機構來說，主要構造是二組棘齒，這些棘齒依圓周方向環列於二嚙合部件彼此相向的一面，通過兩組棘齒相互咬合關係來傳遞扭矩，對一工件執行旋鬆或鎖緊作業。

但是，二嚙合部件不管是相向的咬合運動，或是反向不再咬合的分離運動，都會滑動摩擦工具內部相對的壁面，導致間隙不斷的擴大，嚴重影響工具內部零件的裝配精密度。

因此，如何改善工具內部零件的裝配精密度，就成為本發明亟待解決的課題。

有鑑於此，本發明人深入探討先前技術之問題， 憑藉多年從事相關產業之研發與製造之經驗，積極尋求解決之道，終於成功地開發出一種扭力工具之離合機構，以改善習用物之問題。

本發明主要目的之一在於：採用滾動的構造，取代早期扭力工具的滑動構造，降低摩擦面積，保護工具內部裝配零(組)件的精密度。

緣於上述目的之達成，本發明提供一種扭力工具之離合機構，具有一扭力工具，扭力工具內部有一容納部，容納部有一多邊形段。一離合機構連同一推力單元安裝在扭力工具的容納部裡面，該離合機構包括一主動嚙合部件，其承受推力單元作用力而嚙接一從動嚙合部件，該主動嚙合部件有一角柱段，角柱段能夠在扭力工具的多邊形段中往復運動。

其中，該離合機構還包括若干球體，這些球體透過下列構造之一，支持角柱段位於多邊形段壁面圍成的內部空間中，使角柱段周圍各個平面分別隔著一間隙面對多邊形段對應的壁面：

a)每一球體局部體積滾動自如地置入一成形於角柱段的凹槽中，此凹槽由一槽口與外界相通，使球體剩餘部份通過槽口而露出角柱段外表，能夠同時抵觸多邊形段對應的角落兩旁壁面；該凹槽位於角柱段相鄰二平面之間而擁有一定深度，將凹槽通過角柱段頂面一端界定為開放端，凹槽另一端視為封閉端，二端彼此相隔一定距離，允許凹槽容納一個以上球體，並在角柱段頂面安排一封住開放端的阻擋件。

b)每一球體局部體積滾動自如地置入一成形於多邊形段的凹槽中，此凹槽由一槽口與外界相通，使球體剩餘部份通過槽口而露出多邊形段壁面外，能夠與角柱段對應的角部維持點接觸關係；該凹槽位於多邊形段相鄰二壁面之間而擁有一定深度，凹槽二端皆為封閉狀且彼此相隔一定距離，允許凹槽容納一個以上球體。

c)每一球體局部體積滾動自如地置入一成形於多邊形段的凹槽中，凹槽有二球窩與一讓各球窩通柱外界的槽口，允許兩粒球體為一組經由槽口置入凹槽對應的球窩中，使二露出凹槽外的球體能夠同時觸及角柱段對應的平面，對角柱段的角部形成兩點接觸的支撐關係。

如此，角柱段相對多邊形段往復運動期間，二者被球體隔開，不僅摩擦面積小，而且滾動的阻力小於早期扭力工具的滑動構造，避免工具內壁受損，降低工具裝配零(組)件精密度的影響程度，相對延長使用期限。

以下，基於圖式詳述相關實施例之目的、構造及特徵，相信本發明採用之技術、手段及功效，當可由之得一深入而具體的瞭解。

請參閱第1~3圖，闡明扭力工具的具體構造。該扭力工具是一扭力起子40，擁有輸入端41與輸出端42，兩端之間是半開放的容納部43，容納一推力單元 與離合機構30，復以一蓋子44封住容納部43開口，允許扭力起子40執行鎖緊或旋鬆作業。

該扭力起子40的的輸入端41，泛指T型握持部位沿圖面橫向伸長的段落，利於手部握緊扭轉施力。圖中的握持部位，擁有內部中空的縱向段落，充當扭力起子40的容納部43使用。

圖中的輸出端42，是指一連接桿45的外露端。該連接桿45有二端，以深入扭力起子40內部的一端視為隱藏端，另一端穿過上述蓋子44界定為外露端，外露端形狀是一平面，具有一陷入平面的多邊形孔洞(圖面未繪)，足以套接起子頭、套筒、其它銜接桿或所需的零件。當然，外露端也可以是突出物造型，此突出物造型選自十字形、一字形、梅花形、方形或其它凹凸配合形狀組成族群之一。

前述容納部43介於輸入端41與輸出端42之間，通常是由扭力起子40內部壁面框圍成半開放的容納空間為佳，例如通道。該容納部43區分不同口徑的段落，這些段落橫斷面分別是圓形或非圓形，就非圓形段落而言，譬如鎖緊蓋子44的內螺牙段落，以及環繞離合機構30與彈簧31的多邊形段落(以下稱為六邊形段50)。

所述的推力單元是指彈簧31。該彈簧31一端與扭力起子40框圍容納部43的內壁相抵，另端接觸離合機構30產生推動的作用力。這項作用力的彈性值固定不變，也可以通過其它構造來改變，譬如一種對彈簧31施予壓縮作用的調整機構。

在本實施例中，該離合機構30是由從動嚙合部件32、主動嚙合部件10及數列球體20組成。其中，該從動嚙合部件32是圓盤造型，其圓周面不受干涉，允許從動嚙合部件32相對扭力起子40自轉運動。該從動嚙合部件32兩端之一受阻於蓋子44，不會離開容納部43，同時牢固或凹凸配合於連接桿45隱藏端，二者具備同向轉動關係。該從動嚙合部件32另端面對主動嚙合部件10，順著圓周方向環列若干棘齒33，相鄰二棘齒33之間隔著一定的距離，咬合主動嚙合部件10相向面同樣順著圓周方向環列若干棘齒19。

該主動嚙合部件10是單一的零件(或稱部件)，區分為角柱段11與圓柱段12兩部份，前述棘齒19隆起於圓柱段12的端部表面，只有齒形與棘齒33相符，但是上下顛倒、左右相反。該角柱段11沿圖面縱向自圓柱段12上方延伸一定長度，透過一阻擋件34間接承受彈簧31推力，使主動嚙合部件10與從動嚙合部件32保持嚙接關係。

該角柱段11是六角(或六邊)形物體，擁有六個平面13與六個角部14，二相鄰的平面13間夾有一角度，得以聚集形成銳角般的角部14。每個角部14沿圖面縱向設一定深度的凹槽15，界定凹槽15通過角柱段11頂面處為開放端16，凹槽15深處視為封閉端17，開放端16與封閉端17彼此相隔一定距離，允許四個直徑相等的球體20相互堆疊在凹槽15裡面，藉由阻擋件34擋住球體20不得離開。

上述凹槽15由開放端16及槽口18通往外界。此 處所稱槽口18，是指角柱段11剖開角部14兩旁平面13形成一道自開放端16到封閉端17的狹長缺口。槽口18寬度小於球體20直徑，限制球體20局部體積滾動自如地隱藏在凹槽15裡面，剩餘部份露出槽外(即角柱段11外表)而介於角部14兩旁平面13之間，能夠與扭力起子40內部圍在角柱段11的壁面(亦即六邊形段50周邊壁面52)維持點接觸關係。

由於六邊形段50在相鄰二壁面52間夾有一角落54，每一角落54兩旁壁面52同時抵觸對應的球體20產生兩點接觸關係，支持角柱段11位於六個壁面52圍成相同形狀的大容積內部空間中央。此刻，每一壁面52同時接觸二球體20，隔著一道間隙D面對角柱段11對應的平面13，避免角柱段11與六邊形段50彼此間形成較大的接觸面積。

至於阻擋件34，是指夾在角柱段11與彈簧31間的薄片，其寬度小於角柱段11對角直線距離，同時封住凹槽15局部開放端16，限制各球體20在凹槽15裡面滾動，卻不能從封閉的凹槽15開放端16離開主動嚙合部件10。雖然，圖中的阻擋件34與角柱段11端面保持平面接觸的連接關係，二者仍可透過銲接或其它結合手段牢固為一體。

因此，扭力起子40的輸入端41受力轉動，通過六邊形段50壁面52輸出扭矩至球體20，以離合機構30的嚙接咬合方式，讓承擔彈簧31推力的主動嚙合部件10抗衡從動嚙合部件32回饋的反作用力，決定輸出端42是否隨著輸入端41同向轉動。

二棘齒19、33形狀，對嚙接咬合方式傳遞的動能有相對關係。圖中的棘齒19、33兩旁依角度分為垂直面與斜面，當主動嚙合部件10以棘齒19垂直面併排觸及從動嚙合部件32垂直面時，可將扭力起子40單向轉動的扭矩，通過二棘齒19、33嚙合且不分離的構造，抵消從動嚙合部件32回饋的反作用力，導致扭力起子40輸出端42隨著輸入端41同向轉動，對螺接元件執行卸除作業的旋鬆動作。

反過來說，當主動嚙合部件10以棘齒19斜面併排觸及從動嚙合部件32斜面時，會將扭力起子40反向轉動的扭矩順著傾斜角度分成一平行斜面的分力與一垂直斜面的分力，進而抗衡從動嚙合部件32回饋的反作用力，產生下列兩種情況：一為反作用力小於扭矩分力，讓扭力起子40輸出端42隨著輸入端41同向轉動，適用在螺接元件進行組合作業的初期螺旋運動；一為反作用力大於扭矩分力，致使主動嚙合部件10順著斜面引導而往輸入端41方向退開，同時擠壓彈簧31積蓄復位所需的彈力，讓扭力起子40輸出端42不再隨著輸入端41轉動，適用在螺接元件進行組合作業的後期鎖緊動作。

此刻，離合機構30以彈簧31的彈力值充當二棘齒19、33嚙合或分離的臨界點。因為在反作用力大於扭矩分力期間，借助彈簧31推動主動嚙合部件10快速復位，令棘齒19越過從動嚙合部件32原來的棘齒33且嚙接咬合下個棘齒33，仍會在斜面引導作用下使 二嚙合部件10、32分開，足以中斷扭力起子40輸出超過預設值的扭矩，達到保護螺接元件之目的。

尤其是，主動嚙合部件10陷入後退(離開)、前進(嚙合)的循環中，以外露於角柱段11的球體20滾動摩擦六邊形段50對應的角落54兩旁壁面52，取得較小摩擦力，解決傳統式摩擦面積大的弊端，避免六邊形段50壁面52遭受無謂的損害而變形，相對降低間隙D擴大的可能性，讓扭力起子40內部長時間維持裝配零(部)件的精密度。

根據上述扭力工具構造的說明，還能衍生下列實施例。譬如第4、5圖所示扭力工具，不同於前述實施例之處在於：變更凹槽15位置，從原來的角柱段11角部14，改到六邊形段50壁面52新的位置。

每一凹槽15座落六邊形段50相當於角落處，進而成形於任二相鄰的壁面52之間，並在六邊形段50剖開角落兩旁壁面52形成一道介於凹槽15兩端之間的狹長形槽口18，允許四粒球體20通過寬度小的槽口18擠入凹槽15中。這些球體20受阻於凹槽15上、下端的封閉端17不得離開，故通過槽口18而露出六邊形段50壁面52外的球體20，能夠與角柱段11對應的角部14維持點接觸關係，復以滾動運動取代傳統式滑移運動，獲得摩擦面積小的優點，防止六邊形段50各壁面52框圍的內部空間擴大，有效解決間隙D擴大的弊端。

又如第6圖所示，闡明離合機構第三實施例的具體構造，其不同於前述實施例之處在於：六邊形段50 任二相鄰的壁面52之間有兩道凹槽15，二凹槽15共用一相通的槽口18，允許多粒球體20滾動自如地置入對應的凹槽15中。這些球體20兩兩為一組，以露出槽口18部位同時觸及角柱段11對應的平面13，對角部14形成兩點接觸的支撐關係，避免擴大六邊形段50以壁面52框圍的內部空間，阻止間隙D擴張。

當然，每個凹槽15擁有獨立的槽口18是被允許的，取代二凹槽15共用一相通的槽口18結構，實施在六邊形段50任二相鄰的壁面52之間。

再看到第7圖，表達離合機構適用於其他扭力工具的示意圖。不同於前述實施例之處在於：此工具是一扭力扳手70，將具備外露式球體20的主動嚙合部件10搭配從動嚙合部件32合組為離合機構30，轉用到扭力扳手70合適的部位，譬如一握持部72。

該握持部72尾端安裝一旋鈕74，對主動嚙合部件10承受的作用力具備調節作用。在握持部72前端活動連接一本體76，只要握緊本體76，同時扭轉握持部72，就能通過從動嚙合部件32驅使一露出本體76頭部下方的插入段78旋轉。即使插入段78回饋的反作用力促使二嚙合部件10、32分離，仍可透過本體76頭部帶動插入段78同向轉動。

上述實施例僅為說明本發明，非為限制本發明。熟習此技藝者從上述實施例衍生之各種變化、修改與應用均在本發明之範疇內。

10‧‧‧主動嚙合部件

11‧‧‧角柱段

12‧‧‧圓柱段

13‧‧‧平面

14‧‧‧角部

15‧‧‧凹槽

16‧‧‧開放端

17‧‧‧封閉端

18‧‧‧槽口

19‧‧‧棘齒

20‧‧‧球體

30‧‧‧離合機構

31‧‧‧彈簧

32‧‧‧從動嚙合部件

33‧‧‧棘齒

34‧‧‧阻擋件

40‧‧‧扭力起子

41‧‧‧輸入端

42‧‧‧輸出端

43‧‧‧容納部

44‧‧‧蓋子

45‧‧‧連接桿

50‧‧‧六邊形段

52‧‧‧壁面

54‧‧‧角落

70‧‧‧扭力扳手

72‧‧‧握持部

74‧‧‧旋鈕

76‧‧‧本體

78‧‧‧插入段

D‧‧‧間隙

第1圖是本發明具備離合機構的扭力工具第一實施例局部剖開的組合平面圖。

第2圖是離合機構的局部分解立體圖。

第3圖沿第1圖A-A線剖開的內部結構平面圖。

第4圖是本發明具備離合機構的扭力工具第二實施例部份剖開的組合平面圖。

第5圖沿第4圖B-B線剖開的內部結構平面圖。

第6圖是本發明具備離合機構的扭力工具第三實施例局部組合的剖視圖。

第7圖是本發明具備離合機構的扭力工具第四實施例的簡單示意圖。

11‧‧‧角柱段

13‧‧‧平面

15‧‧‧凹槽

20‧‧‧球體

40‧‧‧扭力起子

50‧‧‧六邊形段

52‧‧‧壁面

54‧‧‧角落

D‧‧‧間隙

Claims (10)

1. 一種扭力工具之離合機構，該離合機構適用一扭力工具，該扭力工具有一容納部與一成形於容納部的多邊形段，供離合機構及一推力單元安裝在扭力工具的容納部裡面；離合機構包括一主動嚙合部件和一從動嚙合部件，主動嚙合部件承受推力單元作用力與從動嚙合部件嚙接在一起，該主動嚙合部件有一角柱段，角柱段能夠在扭力工具的多邊形段中往復運動；特徵在於：該離合機構還包括若干球體，這些球體支持角柱段位於多邊形段壁面圍成的內部空間中，使角柱段周圍各個平面分別隔著一間隙面對多邊形段對應的壁面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：每一球體局部體積滾動自如地置入一成形於角柱段的凹槽中，此凹槽由一槽口與外界相通，使球體剩餘部份通過槽口而露出角柱段外表，能夠同時抵觸多邊形段對應的角落兩旁壁面。
3. 依據申請專利範圍第2項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：該凹槽位於角柱段相鄰二平面之間而擁有一定深度，將凹槽通過角柱段頂面一端界定為開放端，凹槽另一端視為封閉端，二端彼此相隔一定距離，允許凹槽容納一個以上球體，並在角柱段頂面安排一封住開放端的阻擋件。
4. 依據申請專利範圍第3項所述扭力工具之離合機 構，特徵在於：該槽口是指角柱段剖開角部兩旁平面形成一道自開放端到封閉端的狹長缺口。
5. 依據申請專利範圍第1項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：每一球體局部體積滾動自如地置入一成形於多邊形段的凹槽中，此凹槽由一槽口與外界相通，使球體剩餘部份通過槽口而露出多邊形段壁面外，能夠與角柱段對應的角部維持點接觸關係。
6. 依據申請專利範圍第5項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：該凹槽位於多邊形段相鄰二壁面之間而擁有一定深度，凹槽二端皆為封閉狀且彼此相隔一定距離，允許凹槽容納一個以上球體。
7. 依據申請專利範圍第6項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：該槽口是指多邊形段剖開角落兩旁壁面形成一道介於凹槽兩端之間的狹長缺口。
8. 依據申請專利範圍第1項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：多邊形段任二相鄰的壁面之間有二凹槽，二凹槽共用一相通的槽口，允許多粒球體置入對應的凹槽中；這些球體兩兩為一組，以露出槽口部位同時觸及角柱段對應的平面，對角部形成兩點接觸的支撐關係。
9. 依據申請專利範圍第2項至第8項中任一項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：該槽口寬度小於、等於或大於球體直徑。
10. 依據申請專利範圍第1項所述扭力工具之離合機構，特徵在於：該扭力工具選自扭力起子與扭力 扳手組成族群之一。