一种自增力式双向扳手及其工作方法与流程

本发明涉及扳手使用时的简便与省力问题，特别涉及在紧固或拧松螺钉时双向持续输出同一力矩并且可增大输出力矩的一种自增力式双向扳手及其工作方法。

背景技术：

一般的扳手在使用过程中，往往只能沿一个方向用力，且手在转动方向上的运动是有一定的限制，不能持续，在一个方向达到限度后，往往要重新拿起扳手或者将扳手反向空行程旋转，降低了紧固螺钉或者拧松螺钉的工作效率。

为了解决上述问题，美国专利US5931062公开了一种转换装置，该装置主轴与驱动元件，驱动元件与主轴间安装有单向离合器，通过单向离合器的作用，使得当任一驱动元件旋转时，主轴的力矩输出都会一直向一个方向旋转，但该发明的转换装置只能使主轴朝一个方向转动，如果需要实现紧固或者拧松螺钉的操作，需要设置多个输出端，造成应用的不便。

王暋发明的双向扳手（申请号201310020308），包括主轴，主动齿轮，从动齿轮，转动手柄带动主动齿轮旋转，通过中间齿轮的作用带动从动齿轮旋转，该发明的具体实施方式是通过棘爪元件选择性的与第一棘爪面打滑而与第二棘爪面接合传动达到反向的效果，但该扳手结构复杂，且易产生空转，造成扳手工作的不可靠。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有换向扳手的结构复杂、成本高、易产生空转、可靠性低及实用性弱的缺陷，提出了一种自增力式双向扳手及其工作方法，结构简单，可方便的实现扳手双向拧紧和双向拧松的操作。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种自增力式双向扳手，包括手柄、增力换向部分、换向开关、拨杆和套筒；

所述增力换向部分包括输入轴、输入齿轮、中间轴、传动齿轮、同向齿轮，换向轴、反向齿轮、输出轴、输出齿轮、弹簧和钢球；

所述输入轴一端与手柄固定相连；所述中间轴、换向轴、输出轴均与输入轴平行；

所述输入齿轮固定于输入轴上；所述同向齿轮和传动齿轮固定在中间轴上；所述反向齿轮固定在换向轴上；

所述传动齿轮与输入齿轮保持常啮合，所述反向齿轮与同向齿轮保持常啮合；

所述输出轴上设有花键；

所述输出齿轮通过花键设置在所述输出轴上，能够沿所述输出轴轴向移动；

所述花键上设有和所述钢球相匹配的第一球形凹槽和第二球形凹槽；

所述输出齿轮的轮毂上设有安装孔；

所述弹簧一端和安装孔的底部相抵、另一端和所述钢球固定相连，所述钢球用于和所述弹簧相配合使得所述输出齿轮在花键上限位在第一球形凹槽处或第二球形凹槽处；

所述输出齿轮上设有环槽，所述拨杆一端设置在所述环槽内、另一端和所述换向开关相连；

所述换向开关用于通过拨杆拨动所述输出齿轮，使其在花键上第一球形凹槽处和第二球形凹槽处切换位置；

当所述输出齿轮位于花键上第一球形凹槽处时，所述输出齿轮和同向齿轮啮合；

当所述输出齿轮位于花键上第二球形凹槽处时，所述输出齿轮和反向齿轮啮合；

所述套筒和所述输出轴的一端固定相连。

本发明还公开了该自增力式双向扳手的工作方法，包含以下步骤：

需要手柄顺时针转动拧紧螺钉时，通过换向开关拨动输出齿轮，使其位于花键上第一球形凹槽处，此时，输出齿轮与同向齿轮啮合，手柄顺时针转动时带动输出轴及套筒顺时针转动；

需要手柄逆时针转动拧紧螺钉时，通过换向开关拨动输出齿轮，使其位于花键上第二球形凹槽处，此时，输出齿轮与反向齿轮啮合，手柄逆时针转动时带动输出轴及套筒顺时针转动；

需要手柄顺时针转动拧松螺钉时，通过换向开关拨动输出齿轮，使其位于花键上第二球形凹槽处，此时，输出齿轮与反向齿轮啮合，手柄顺时针转动时带动输出轴及套筒逆时针转动；

需要手柄逆时针转动拧松螺钉时，通过换向开关拨动输出齿轮，使其位于花键上第一球形凹槽处，此时，输出齿轮与同向齿轮啮合，手柄逆时针转动时带动输出轴及套筒逆时针转动。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.简单易操作：本发明结构简单，易操作，只需拨动换向开关；

2.工作省力：本发明利用两级齿轮传动可实现在输出端力矩的增大；

3.双向工作：本发明通过开关位置及手柄旋转方向可实现双向紧固螺钉或双向拧松螺钉；

4.工作可靠：使用弹簧与钢球及球形凹槽装配，可实现输出齿轮准确定位，使齿轮充分啮合，不会产生空转，工作可靠。

附图说明

图1是本发明的自增力式双向扳手原理示意图；

图2是本发明的输出齿轮及输出轴结构装配图。

图中，1-手柄，2-增力换向部分，3-套筒，4-输入齿轮，5-输入轴，6-输出轴，7-换向开关，8-拨杆，9-环槽，10-输出齿轮，11-换向轴，12-反向齿轮，13-同向齿轮，14-中间轴，15-传动齿轮，16-弹簧，17-钢球，18-花键，19-第一球形凹槽，20-第二球形凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1和图2所示，本发明公开了一种自增力式双向扳手，包括手柄1、增力换向部分2、换向开关7、拨杆8和套筒3；

所述增力换向部分2包括输入轴5、输入齿轮4、中间轴14、传动齿轮15、同向齿轮13，换向轴11、反向齿轮12、输出轴6、输出齿轮10、弹簧16和钢球17；

所述输入轴5一端与手柄1固定相连；所述中间轴14、换向轴11、输出轴6均与输入轴5平行；

所述输入齿轮4固定于输入轴5上；所述同向齿轮13和传动齿轮15固定在中间轴14上；所述反向齿轮12固定在换向轴11上；

所述传动齿轮15与输入齿轮4保持常啮合，所述反向齿轮12与同向齿轮13保持常啮合；

所述输出轴6上设有花键18；

所述输出齿轮10通过花键18设置在所述输出轴6上，能够沿所述输出轴6轴向移动；

所述花键18上设有和所述钢球17相匹配的第一球形凹槽19和第二球形凹槽20；

所述输出齿轮10的轮毂上设有安装孔；

所述弹簧16一端和安装孔的底部相抵、另一端和所述钢球17固定相连，所述钢球17用于和所述弹簧16相配合使得所述输出齿轮10在花键18上限位在第一球形凹槽19处或第二球形凹槽20处；

所述输出齿轮10上设有环槽9，所述拨杆8一端设置在所述环槽9内、另一端和所述换向开关7相连；

所述换向开关7用于通过拨杆8拨动所述输出齿轮10，使其在花键18上第一球形凹槽19处和第二球形凹槽20处切换位置；

当所述输出齿轮10位于花键18上第一球形凹槽19处时，所述输出齿轮10和同向齿轮13啮合；

当所述输出齿轮10位于花键18上第二球形凹槽20处时，所述输出齿轮10和反向齿轮12啮合；

所述套筒3和所述输出轴6的一端固定相连。

本发明还公开了该自增力式双向扳手的工作方法，包含以下步骤：

需要手柄1顺时针转动拧紧螺钉时，通过换向开关7拨动输出齿轮10，使其位于花键18上第一球形凹槽19处，此时，输出齿轮10与同向齿轮13啮合，手柄1顺时针转动时带动输出轴6及套筒3顺时针转动；

需要手柄1逆时针转动拧紧螺钉时，通过换向开关7拨动输出齿轮10，使其位于花键18上第二球形凹槽20处，此时，输出齿轮10与反向齿轮12啮合，手柄1逆时针转动时带动输出轴6及套筒3顺时针转动；

需要手柄1顺时针转动拧松螺钉时，通过换向开关7拨动输出齿轮10，使其位于花键18上第二球形凹槽20处，此时，输出齿轮10与反向齿轮12啮合，手柄1顺时针转动时带动输出轴6及套筒3逆时针转动；

需要手柄1逆时针转动拧松螺钉时，通过换向开关7拨动输出齿轮10，使其位于花键18上第一球形凹槽19处，此时，输出齿轮10与同向齿轮13啮合，手柄1逆时针转动时带动输出轴6及套筒3逆时针转动。

下面以紧固螺钉和拧松螺钉的实例操作介绍本发明的具体工作过程。

紧固螺钉时，根据螺钉型号选择对应的套筒3装到输出轴6上。先将换向开关7向上拨动，钢球17落入第一球形凹槽19内，输出齿轮10与同向齿轮13啮合。此时顺时针旋转手柄1，带动输入轴5及输入轴齿轮4顺时针转动，输入轴齿轮4与传动齿轮15啮合，带动传动齿轮15、中间轴14及同向齿轮13逆时针转动。同向齿轮13同时与反向齿轮12及输出齿轮10啮合，一方面带动反向齿轮12及换向轴11顺时针空转，不输出力矩；另一方面带动输出齿轮10、输出轴6及套筒3顺时针转动，拧紧螺钉。当手柄1顺时针转动位置空间受到限制时，将换向开关7向下拨动，通过拨杆8及输出齿轮10上的环槽9带动对输出齿轮10施加轴向力，当所受力大小克服弹簧16钢球17和第一球形凹槽19之间的阻力时，拨杆8带动输出齿轮10沿着输出轴6上的花键18向下移动，直到钢球17落入第二球形凹槽20内，输出齿轮10与反向齿轮12啮合。此时逆时针旋转手柄1，带动输入轴5及输入轴齿轮4逆时针转动，输入轴齿轮4与传动齿轮15啮合，带动传动齿轮15、中间轴14及同向齿轮13顺时针转动。同向齿轮13与反向齿轮12啮合，带动反向齿轮12及换向轴11逆时针转动。反向齿轮12与输出齿轮10啮合，带动输出齿轮10、输出轴6及套筒3顺时针转动，拧紧螺钉。当手柄1逆时针转动位置空间受到限制时，再将换向开关7向上拨动，重复上述过程，直到螺钉拧紧到预定位置。实现双向拧紧螺钉效果。

拧松螺钉时，根据螺钉型号选择对应的套筒3装到输出轴6上。先将换向开关7向上拨动，钢球17落入第一球形凹槽19内，输出齿轮10与同向齿轮13啮合。此时逆时针旋转手柄1，带动输入轴5及输入轴齿轮4逆时针转动，输入轴齿轮4与传动齿轮15啮合，带动传动齿轮15、中间轴14及同向齿轮13顺时针转动。同向齿轮13同时与反向齿轮12及输出齿轮10啮合，一方面带动反向齿轮12及换向轴11逆时针空转，不输出力矩；另一方面带动输出齿轮10、输出轴6及套筒3逆时针转动，拧松螺钉。当手柄1逆时针转动位置空间受到限制时，将换向开关7向下拨动，通过拨杆8及输出齿轮10上的环槽9带动对输出齿轮10施加轴向力，当所受力大小克服弹簧16钢球17和第一球形凹槽19之间的阻力时，拨杆8带动输出齿轮10沿着输出轴6上的花键18向下移动，直到钢球17落入第二球形凹槽20内，输出齿轮10与反向齿轮12啮合。此时顺时针旋转手柄1，带动输入轴5及输入轴齿轮4顺时针转动，输入轴齿轮4与传动齿轮15啮合，带动传动齿轮15、中间轴14及同向齿轮13逆时针转动。同向齿轮13与反向齿轮12啮合，带动反向齿轮12及换向轴11顺时针转动。反向齿轮12与输出齿轮10啮合，带动输出齿轮10、输出轴6及套筒3逆时针转动，拧松螺钉。当手柄1顺时针转动位置空间受到限制时，再将换向开关7向上拨动，重复上述过程，直到螺钉松到预定位置。实现双向拧松螺钉效果。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。