TWI724957B - 工具用的萬向接頭 - Google Patents

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Abstract

一種工具用的萬向接頭，包含一筒座、一彈性件、一轉動頭座及一擋止單元。 該筒座包括一圍壁，該圍壁環繞一中心線且圍繞出一容槽。該容槽具有四個容置面部及四個接合面部，每一該接合面部具有兩直線面段，該等直線面段朝該中心線的方向相向傾斜。該轉動頭座與該筒座成角度地剛性連接，該轉動頭座包括一可旋動地容置於該容槽的旋動部，及一安裝部，該旋動部在垂直於該軸線上的投影實質上呈圓角方形，該旋動部具有四個卡掣面及四個連接面。該等連接面分別用來抵接於該等接合面部的該等直線面段。該擋止單元安裝在該筒座並用來擋止該等卡掣面。

Description

工具用的萬向接頭
本發明是有關於一種組合工具，特別是指一種工具用的萬向接頭。
參閱圖1與圖2，一種現有的萬向接頭8包括一母座81、一工具構件82及一C型扣環83，該母座81具有一容置槽811及一反向於該容置槽811的驅動孔812，該容置槽811的一內周面810形成有數條相間隔且縱向延伸的凸部813，該驅動孔812用來連接一動力源(圖未示)例如氣動源、電動裝置或手工具。該工具構件82可調整地容置於該母座81的容置槽811，該工具構件82與該母座81成角度地剛性連接以傳遞該動力源的扭力。該工具構件82具有一安裝段821、一反向於該安裝段821的六角球形頭822，及一鋼珠彈性組823，該安裝段821用來裝設一工具(圖未示)例如套筒、螺絲起子等。該六角球形頭822具有六個對應於該等凸部813且用來與該等凸部813抵接的切面824，及六個連接於該等切面824的角點825。該鋼珠彈性組823安裝在該六角球形頭822的其中一該切面824，且彈推於該母座81的內周面810。該C型扣環83安裝在該母座81且用來擋止該六角球形頭822的該等角點825，藉此，使該工具構件82與該母座81保持連接而不會脫出且可旋動地調整其連接角度。
參閱圖3與圖4，另一種現有的萬向接頭9包括一母座91、一工具構件92、一彈簧94及一C型扣環93。該母座91具有一容置槽911及一反向於該容置槽911的驅動孔912，該容置槽911的內周面910形成有彼此相間且縱向延伸的四個肋條913及四個凹槽914。該工具構件92可調整地容置於該容置槽911且與該母座91成角度地剛性連接並用來傳遞扭力。該工具構件92具有一安裝段921，及一反向於該安裝段921的球形頭922，該球形頭922具有相間隔且凸設的四個耳條923，及凹設的四個凹陷面924，該等耳條923分別容置於該等凹槽914且用來抵接該等凹槽914。該彈簧94安裝在該球形頭922與該母座91間且具有一恆推動該球形頭922朝外移動的勢能。該C型扣環93安裝在該母座91且用來擋止該等耳條923，使該工具構件92與該母座91保持連接而不會脫出。藉由該工具構件92的該等耳條923與該母座91的該等凹槽914彼此接合而能傳遞扭矩。
雖上述兩種萬向接頭8、9皆能轉接不同型態的工具以傳遞扭矩，但由於該萬向接頭8、9受限於該工具構件82、92的擋止脫出點位在朝外最凸出的位置，在傳遞相同的扭矩規格下，該母座81、91的容置槽811、911之內徑無法再縮小，因此，整體體積較大。另外，第二種萬向接頭9由於該等耳條923之截面積小，在傳遞高扭矩時容易斷裂而損毀，結構強度較差。
因此，本發明的目的，即在提供一種體積較小且結構強度較高的工具用的萬向接頭。
於是，本發明工具用的萬向接頭，包含一筒座、一彈性件、一轉動頭座及一擋止單元。
該筒座包括一圍壁，該圍壁具有一內壁面、一反向於該內壁面的外壁面、一連接於該內壁面與該外壁面的第一表面，及一反向於該第一表面的第二表面。該圍壁環繞一中心線且圍繞界定出一驅動孔、一反向於該驅動孔的容槽，及一介於該驅動孔與該容槽間且與該容槽相連通的安裝槽。該驅動孔開通於該第二表面，該容槽開通於該第一表面且具有四個容置面部及四個接合面部，該等容置面部以該中心線為中心對稱排列，每一該接合面部連接於相鄰的兩該容置面部。每一該接合面部具有兩直線面段，該等直線面段朝該中心線的方向相向傾斜。該彈性件可壓縮地設置於該筒座，該彈性件的其中一端容置於該安裝槽，該彈性件的另一端朝向該筒座的第一表面。
該轉動頭座可旋動地設置於該筒座且彈抵於該彈性件，該轉動頭座沿一軸線延伸且與該筒座成角度地剛性連接。該轉動頭座包括一可旋動地容置於該容槽的旋動部，及一反向於該旋動部的安裝部，該旋動部在垂直於該軸線上的投影實質上呈圓角方形，該旋動部彈抵於該彈性件的該另一端且具有環繞該軸線的四個卡掣面及四個連接面。每一該卡掣面連接於相鄰的兩該連接面且配合對應於其中一該容置面部，每一該連接面連接於相鄰的兩該卡掣面，該等連接面分別用來抵接於該等接合面部的該等直線面段，定義沿一第一方向分別相切於其中兩該連接面的切線為第一切線，沿一第二方向分別相切於另兩該連接面的切線為第二切線，每一該第一切線、每一該第二切線與該軸線實質上互相垂直，該等第一切線與該等二切線延伸後相交於四個交點，每一該卡掣面位於其鄰近的該交點與該軸線之間。該擋止單元安裝在該筒座並用來擋止該轉動頭座的該等卡掣面，以防止該轉動頭座脫出該筒座。
本發明之功效在於：透過將每一該卡掣面位於其鄰近的該交點與該軸線之間的內削設計，使做為擋止脫出點的該等卡掣面朝該中心線的方向內縮，因此，可縮小該筒座的容槽的內徑尺寸，在與習知相同規格下，能縮小本發明的體積，使本發明具有小型化的優點。同時，利用該轉動頭座的旋動部在垂直於該軸線上的投影實質上呈圓角方形的形狀特性，使該等卡掣面具有較高的結構強度，本發明利用幾何形狀的獨特設計，可縮小體積並提高結構強度。另外，該轉動頭座的該等連接面與該筒座的該等直線面段是面接觸，相較於習知的 點接觸，本發明利用面接觸而能傳遞更高的扭矩。
在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖5至圖7，本發明工具用的萬向接頭的第一實施例，包含一筒座1、一彈性件2、一轉動頭座3及一擋止單元4。
該筒座1實質上呈圓筒狀且包括一圍壁11及一基壁12，該圍壁11與該基壁12為一體成型。該圍壁11具有一內壁面101、一反向於該內壁面101的外壁面102、一連接於該內壁面101與該外壁面102的第一表面103，及一反向於該第一表面103且連接於該內壁面101與該外壁面102的第二表面104，該第一表面103與該第二表面104實質上平行於一第一方向D1。該圍壁11環繞一中心線CL且圍繞界定出一驅動孔111、一反向於該驅動孔111的容槽112，及一介於該驅動孔111與該容槽112間且與該容槽112相連通的安裝槽113，該中心線CL垂直於該第一方向D1。該驅動孔111開通於該第二表面104，且用來裝設一動力源(圖未示)例如氣動源或手工具，在本第一實施例中，該驅動孔111為四方形孔，但在其他變化例中，也能是其他形狀的非圓形孔，同樣能供該動力源裝設。該容槽112開通於該第一表面103。較佳地，該外壁面102具有一環繞該中心線CL的外環溝105，該外環溝105鄰近於該驅動孔111且遠離該容槽112，該外環溝105便於讓操件者拔動施力於該筒座1時，具有著力點而具有止滑作用。該圍壁11還具有垂直於該中心線CL的兩通孔114，該等通孔114通過該外環溝105且排列在同一線上，每一該通孔114由該外壁面102貫穿至該內壁面101且連通於該驅動孔111，該等通孔114用來供該動力源嵌卡而具有固定作用，但該通孔114的數量也能是一個。
參閱圖7至圖9，該內壁面101具有一位於該容槽112且鄰近於該第一表面103的限位凹溝106，該限位凹溝106全周環繞該中心線CL。該基壁12一體地連接於該圍壁11的內壁面101且位於該驅動孔111與該安裝槽113之間，該基壁12平行於該第一方向D1且垂直於該中心線CL。如圖9所示，該容槽112在垂直於該中心線CL上的橫截面概呈圓角四方形，該容槽112具有環繞該中心線CL的四個容置面部115及四個接合面部116，該等容置面部115沿該中心線CL的方向縱向延伸且以該中心線CL為中心對稱排列於四個對角，每一該接合面部116連接於相鄰的兩該容置面部115，每一該容置面部115連接於相鄰的兩該接合面部116，每一該容置面部115概呈弧形曲面。每一該接合面部116具有兩直線面段117及一連接於該等直線面段117的圓弧面段118，該等直線面段117朝該中心線CL的方向相向傾斜，具體來說，該等直線面段117分別沿一直線延伸並相交於一點，在進行倒角處理後便形成該圓弧面段118。
該彈性件2可壓縮地設置於該筒座1內，較佳地，該彈性件2是一種塔形壓縮彈簧，且該彈性件2具有一容置於該安裝槽113的大口徑端21，及一反向於該大口徑端21且朝向該筒座1的第一表面103的小口徑端22，藉由該彈性件2的塔形結構，具有較大的自由長度及較佳的彈力，且不易彈性疲乏。在其他變化例中，該彈性件2也可以是口徑均一的圓柱形壓縮彈簧。
參閱圖5至圖7，該轉動頭座3可旋動地設置於該筒座1且彈抵於該彈性件2，該轉動頭座3沿一軸線X延伸且與該筒座1成角度地剛性連接，能理解的是，成角度包括該軸線X平行於該中心線CL，及該軸線X相交於該中心線CL。該轉動頭座3包括一可旋動地容置於該容槽112的旋動部31、一反向於該旋動部31的安裝部32，及一連接於該旋動部31與該安裝部32的頸部33。
參閱圖10、圖11與圖12，該旋動部31彈抵於該彈性件2的小口徑端22，該旋動部31具有環繞該軸線X的四個卡掣面311及四個連接面312。每一該卡掣面311連接於相鄰的兩該連接面312且配合對應於其中一該容置面部115。每一該連接面312連接於相鄰的兩該卡掣面311且面向其中一該接合面部116，該等連接面312分別用來抵接該等接合面部116的該等直線面段117，本發明藉由該等連接面312與該等接合面部116的面接觸而能傳遞高扭矩。
如圖11與圖14所示，該旋動部31在垂直於該軸線X上的投影實質上呈圓角方形，亦即該旋動部31沿著最大外徑且平行於該第一方向D1所截取的剖視圖為圓角方形，每一該卡掣面311在垂直於該軸線X上的投影實質上略呈弧形，且該等卡掣面311在該軸線X上的投影位於同一假想圓。
參閱圖10、圖11與圖13，每一該連接面312是一種圓筒面，且其中兩相對的該連接面312在該第一方向D1上的投影位於同一假想圓，另兩相對的該連接面312在該第二方向D2上的投影位於同一假想圓，且該等連接面312相向會合於一端面313，該端面313反向於該安裝部32且實質上垂直於該軸線X，該軸線X通過該端面313，本第一實施例的該端面313為方形平面，但較佳地，該端面313為近似於球形的弧面。詳細來說，每一該連接面312具有一連接至該端面313的漸縮面段314，及一由該漸縮面段314朝該安裝部32的方向延伸的中央面段315，每一該漸縮面段314連接於相鄰的兩個該連接面312的漸縮面段314，且每一該中央面段315連接於相鄰的兩個該卡掣面311。在本第一實施例中，該安裝部32是一種鋼珠型四方頭(圖式中省略鋼珠)，並用來連接一工具(圖未示)例如套筒或螺絲起子。較佳地，該頸部33在垂直於該軸線X上的截面積小於該安裝部32在垂直於該軸線X上的截面積，以便於該轉動頭座3轉動調整角度。
如圖11所示，定義沿該第一方向D1相切於其中兩該連接面312的切線為第一切線T1，沿一第二方向D2相切於另兩該連接面312的切線為第二切線T2，該第二方向D2、該第一方向D1與該軸線X互相垂直，且每一該第一切線T1、每一該第二切線T2通過各自的該中央面段315，該等第一切線T1與該等二切線T2延伸後相交於四個交點P，每一該卡掣面311位於其鄰近的該交點P與該軸線X之間。透過將每一該卡掣面311位於其鄰近的該交點P與該軸線X之間的內削設計，使做為擋止脫出點的該等卡掣面311朝該中心線CL的方向內縮，進而縮小該旋動部31的尺寸。還要說明的是，由於本發明縮小該轉動頭座3的旋動部31之尺寸，而使該旋動部31較靠近外側，因此，本發明的轉動頭座3的可動角度較大，適用性更佳。
參閱圖7與圖15，該擋止單元4可卸離地安裝在該筒座1的限位凹溝106並用來擋止該轉動頭座3的該等卡掣面311，以防止該轉動頭座3脫出該筒座1。較佳地，該擋止單元4是一種扁料的C型扣環，且截斷面呈方形，藉此，具有較佳的止脫效果。但該擋止單元4是一種圓料的C型扣環或其他等同元件，只要可卸離地安裝在該限位凹槽106並擋止該等卡掣面311即可。
本第一實施例在組裝時，先將該彈性件2放入該筒座1的安裝槽113內，再將該轉動頭座3的旋動部31放入該筒座1的容槽112且抵接於該彈性件2的小口徑端22，最後，將該擋止單元4卡入該筒座1的限位凹溝106即完成組裝。
參閱圖5與圖6，使用前，將該筒座1的驅動孔111與該動力源連接，並旋動該轉動頭座3至該軸線X與該中心線CL至所需的連接角度，便可用來拆裝鎖固件(圖未示)。
經由以上的說明，可將本發明的優點歸納如下：
一、本發明透過將每一該卡掣面311位於其鄰近的該交點P與該軸線X之間的內削設計，使做為擋止脫出點的該等卡掣面311朝該中心線CL的方向內縮，因此，可縮小該筒座1的容槽112之內徑尺寸與該轉動頭座3的旋動部31的尺寸，在與習知相同規格下，能縮小本發明的體積，使本發明具有小型化的優點。
二、本發明利用該轉動頭座3的旋動部31在垂直於該軸線X上的投影實質上呈圓角方形的形狀特性，使該等卡掣面311不易磨損且具有較高的結構強度。
三、本發明的該轉動頭座3的該等連接面312與該筒座1的該等直線面段117是面接觸，相較於習知的 點接觸，本發明利用面接觸而能傳遞更高的扭矩。
四、本發明的該旋動部31的位置較習知更接近靠外側，在與習知相同規格下，本發明之該轉動頭座3的可動角度較大，適用性較佳。
參閱圖16，為本發明工具用的萬向接頭的一第二實施例，該第二實施例是類似於該第一實施例，其主要差異之處在於：
該轉動頭座3的安裝部32'是一種六角套筒。該第二實施例具有與該第一實施例相同的功效。
參閱圖17與圖18，為本發明工具用的萬向接頭的一第三實施例，該第三實施例是類似於該第一實施例，其主要差異之處在於：
該筒座1取消該限位凹溝106(見圖8)，且該圍壁11形成有四個對稱設置且貫穿該內壁面101與該外壁面102的圓孔107，該等圓孔107分別位於該等容置面部115。該內壁面101之頂端形成有四個斜面部119，該等斜面部119連接於該第一表面103並分別延伸至該等接合面部116，每一該斜面部119朝外漸擴延伸，藉此，使該轉動頭座3可較順暢地旋動。該擋止單元4'改用四個金屬球41，該等金屬球41嵌入於該等圓孔107，可避免該轉動頭座3脫出該筒座1，藉此，該第三實施例具有與該第一實施例相同的功效。能理解的是，該等金屬球41也能用螺栓或插銷取代，只要能擋止該轉動頭座3不脫出即可。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
1:筒座 101:內壁面 102:外壁面 103:第一表面 104:第二表面 105:外環溝 106:限位凹溝 107:圓孔 11:圍壁 111:驅動孔 112:容槽 113:安裝槽 114:通孔 115:容置面部 116:接合面部 117:直線面段 118:圓弧面段 119:斜面部 12:基壁 121:貫孔 2:彈性件 21:大口徑端 22:小口徑端 3:轉動頭座 31:旋動部 311:卡掣面 312:連接面 313:端面 314:漸縮面段 315:中央面段 32:安裝部 32':安裝部 33:頸部 4:擋止單元 4':擋止單元 41:金屬球 D1:第一方向 D2:第二方向 T1:第一切線 T2:第二切線 P:交點 CL:中心線 X:軸線
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一種現有的萬向接頭的一立體分解圖； 圖2是圖1的萬向接頭的一橫向剖視圖； 圖3是另一種現有的萬向接頭的一立體分解圖； 圖4是圖3的萬向接頭的一橫向剖視圖； 圖5是本發明工具用的萬向接頭的第一實施例的一立體圖，且該第一實施例的一筒座的一中心線平行於一轉動頭座的一軸線； 圖6是一類似於圖5的視圖，且該中心線與該軸線相交一角度； 圖7是沿著圖6的線VII-VII所截取的一剖視圖； 圖8是圖6的一立體分解圖； 圖9是該筒座的一平面圖； 圖10是由另一角度觀看圖8的視圖； 圖11是該轉動頭座的一平面圖； 圖12是沿著圖7的線XII-XII所截取的一剖視圖； 圖13是該轉動頭座的一平面圖； 圖14是沿著圖13的線XIV-XIV所截取的一剖視圖； 圖15是圖5的一俯視圖； 圖16是本發明工具用的萬向接頭的第二實施例的一立體圖； 圖17是本發明工具用的萬向接頭的第三實施例的一立體圖；及 圖18是第三實施例的該筒座的一剖視圖。
1:筒座
103:第一表面
104:第二表面
105:外環溝
106:限位凹溝
11:圍壁
112:容槽
114:通孔
115:容置面部
116:接合面部
117:直線面段
2:彈性件
21:大口徑端
22:小口徑端
3:轉動頭座
31:旋動部
311:卡掣面
312:連接面
32:安裝部
33:頸部
4:擋止單元
CL:中心線
X:軸線

Claims (10)

  1. 一種工具用的萬向接頭，包含： 一筒座，包括一圍壁，該圍壁具有一內壁面、一反向於該內壁面的外壁面、一連接於該內壁面與該外壁面的第一表面，及一反向於該第一表面的第二表面，該圍壁環繞一中心線且圍繞界定出一驅動孔、一反向於該驅動孔的容槽，及一介於該驅動孔與該容槽間且與該容槽相連通的安裝槽，該驅動孔開通於該第二表面，該容槽開通於該第一表面且具有四個容置面部及四個接合面部，該等容置面部以該中心線為中心對稱排列，每一該接合面部連接於相鄰的兩該容置面部，每一該接合面部具有兩直線面段，該等直線面段朝該中心線的方向相向傾斜； 一彈性件，可壓縮地設置於該筒座，該彈性件的其中一端容置於該安裝槽，該彈性件的另一端朝向該筒座的第一表面； 一轉動頭座，可旋動地設置於該筒座且彈抵於該彈性件，該轉動頭座沿一軸線延伸且與該筒座成角度地剛性連接，該轉動頭座包括一可旋動地容置於該容槽的旋動部及一反向於該旋動部的安裝部，該旋動部在垂直於該軸線上的投影實質上呈圓角方形，該旋動部彈抵於該彈性件的該另一端且具有環繞該軸線的四個卡掣面及四個連接面，每一該卡掣面連接於相鄰的兩該連接面且配合對應於其中一該容置面部，每一該連接面連接於相鄰的兩該卡掣面，該等連接面分別用來抵接於該等接合面部的該等直線面段，定義沿一第一方向分別相切於其中兩該連接面的切線為第一切線，沿一第二方向分別相切於另兩該連接面的切線為第二切線，每一該第一切線、每一該第二切線與該軸線實質上互相垂直，該等第一切線與該等第二切線延伸後相交於四個交點，每一該卡掣面位於其鄰近的該交點與該軸線之間；及 一擋止單元，安裝在該筒座並用來擋止該轉動頭座的該等卡掣面，以防止該轉動頭座脫出該筒座。
  2. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該等連接面相向會合於一端面，該端面反向於該安裝部且實質上垂直於該軸線。
  3. 如請求項2所述的工具用的萬向接頭，其中，每一該連接面具有一連接至該端面的漸縮面段，及一由該漸縮面段朝該安裝部的方向延伸的中央面段，每一該漸縮面段連接於相鄰的兩個該連接面的漸縮面段，且每一該中央面段連接於相鄰的兩個該卡掣面。
  4. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該轉動頭座的該等卡掣面在該軸線上的投影位於同一假想圓，其中兩該連接面在該第一方向上的投影位於同一假想圓，另兩該連接面在該第二方向上的投影位於同一假想圓。
  5. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該安裝部是一種鋼珠型四方頭或一種套筒。
  6. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該筒座的外壁面具有一環繞該中心線的外環溝，該外環溝鄰近於該驅動孔且遠離該容槽。
  7. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該筒座的圍壁還具有垂直於該中心線的至少一通孔，該至少一通孔由該外壁面貫穿至該內壁面且連通於該驅動孔。
  8. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該轉動頭座還包括一連接於該旋動部與該安裝部的頸部，該頸部在垂直於該軸線上的截面積小於該安裝部在垂直於該軸線上的截面積。
  9. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，該彈性件是一種塔形壓縮彈簧，該彈性件具有一容置於該安裝槽的大口徑端，及一反向於該大口徑端的小口徑端。
  10. 如請求項1所述的工具用的萬向接頭，其中，每一該接合面部還具有一連接於該等直線面段間的圓弧面段。
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