CN1693020A - 设置有转矩指示器的夹头 - Google Patents

Abstract

一种用于具有转动传动轴的手动或电动驱动器上的夹头，该夹头包括：基本为圆筒形的主体，该主体具有头部部分和尾部部分。多个夹爪以可滑动地设置在主体上，每个夹爪都在其一侧设置有夹爪表面，在其对侧设置有多条螺纹。螺母可转动地安装在主体上并与夹爪螺纹接合，因此螺母使夹爪沿轴向在多个通道内移动。一紧固指示器设置有可操作地安装在多个夹爪和主体之间的第一环和与套管及第一环相连接并可操作啮合的第二环。当紧固指示器处于第一状态时，第一环和第二环可转动地连接，当套管沿打开或闭合方向转动时，第一环和第二环与套管可转动地连接；当紧固指示器处于第二状态时，第二环相对第一环沿闭合方向转动，而第二环沿打开方向可转动地固定到第一环上。

Description

设置有转矩指示器的夹头

技术领域

本发明一般涉及用于钻头或电动驱动器或气动驱动器上的夹头。具体而言，本发明涉及一种可通过手动或通过驱动电机的执动实现紧固或松开的无键型夹头。

背景技术

手动、电动和气动工具驱动器是公知的。尽管对于这种驱动器来说，麻花钻是最常见的工具，但是这些工具还可包括螺丝刀、螺母驱动器、牙钻、安装的磨石和其它切割或研磨工具。由于工具的柄部可以具有不同的直径或具有不同的多边形截面，因此该装置通常设置有一个可在较宽范围内进行调节的夹头。该夹头可通过螺纹孔或锥形孔与驱动器相连接。

在本领域内已经研发出各种各样的夹头。在一种设置有斜置夹爪的夹头中，夹头主体包括三个彼此间隔约120度设置的通道。这些通道被构造成为能够使它们的中心线在夹头前方沿夹头轴线相交于一点。这些通道对可在通道内移动的三个夹爪进行约束，以将基本沿夹头中心线移动的圆柱形或多边形工具柄卡紧。该夹头包括一螺母，螺母可围绕夹头的中心转动并与夹爪上的螺纹相啮合，因此，螺母的转动将使夹爪在通道内沿任一方向移动。主体被连接到驱动器的传动轴上并以下述方式构成：使主体相对螺母沿一个方向的转动迫使夹爪将工具柄卡紧，而主体沿相反方向的转动则可将卡紧松开。如果该夹头可通过手动旋转，那么该夹头可以是无键型的。无键型夹头的多种结构在本领域内是公知的，而且不同的应用条件下需要采用不同结构的无键型夹头。

发明内容

本发明对现有技术中的结构和方法加以研究而考虑和提出的。在本发明的一个实施例中，一夹头具有一般圆柱形的主体，该主体具有一头部和一尾部，该尾部被构造成能随驱动器的传动轴一起转动，头部内设有一轴向孔。多个夹爪以相对主体可移动的方式设置，而且这些夹爪与轴向孔连通。一螺母可转动地安装在主体周围并与夹爪可操作地连通，这样，螺母沿闭合方向的转动将使夹爪朝向轴向孔的轴线方向移动，螺母沿打开方向的转动将使夹爪沿远离轴线的方向移动。一般圆筒形的第一套管可转动地安装在主体周围并与螺母传动接合。该夹头还包括一紧固指示器，该指示器设有一安置在螺母和主体中间的第一环，和一可相对第一套管在有限圆弧范围内转动的第二环。此外，第一环和第二环之一限定一棘爪，第一和第二环中的另一个则限定至少一个被偏压向棘轮的可偏转棘爪。另外，第一环与第二环沿闭合方向可转动地接合，直到夹爪卡到工具柄上；此后，第一环转动地固定到夹头主体上，从而使第二环可沿闭合方向相对第一环转动。

在另一实施例中，夹头具有一般圆筒形的主体，该主体具有一头部和一尾部，该尾部被构造成能随驱动器的传动轴一起转动，头部内设有一轴向孔。多个夹爪以相对主体可移动的方式设置，而且还与轴向孔连通。一螺母可转动地安装在主体周围并与夹爪可操作地连通，这样，螺母沿闭合方向的转动将使夹爪朝向轴向孔的轴线方向移动，螺母沿打开方向的转动将使夹爪沿远离轴线的方向移动。一般圆筒形的套管被可转动地安装在主体周围并与螺母传动啮合。该夹头还包括一紧固扭矩指示器，该指示器具有多个间距相等的凹槽和至少一个可偏转的棘爪，凹槽可随螺母和主体之一移动，棘爪可随螺母和主体中的另外一个移动。至少一个可偏转的棘爪被偏压向并容纳在多个等间隔的凹槽之一内。至少一个可偏转的棘爪从多个间隔相等的凹槽之一向多个间隔相等的凹槽中的相邻一个凹槽的运动与螺母上的预定输入扭矩相对应，这样就在多个夹爪之间产生了预定的输出夹紧力。

接合在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的一个或多个实施例，而且这些附图及下面的说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

对本领域的普通技术人员，在包括最佳实施方式并参照附图的说明书中，描述了本发明完整和可能的公开内容。

图1为根据本发明一实施例的夹头的部件分解图；

图2为图1所示夹头的纵向剖视图；

图3A为图1所示的夹头的局部部件分解透视图，其中所示的套管和螺母处于夹紧位置上；

图3B为图1所示的夹头的局部部件分解透视图，其中所示的套管和螺母处于松开位置上；

图4为根据本发明一实施例的夹头的部件分解图；

图5为图4所示的夹头的纵向剖视图；

图6为根据本发明一实施例的夹头的部件分解图；

图7为图6所示的夹头的纵向剖视图；

图8A、8B为根据本发明一实施例的夹头的底部平面图；

图9A-9C为图6所示的夹头的底部平面图；

在本发明的说明书和附图中，相同的附图标记用于表示本发明的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

下面将对本发明的最佳实施例加以详细说明，其中附图示出了其中的一个或多个实例。每个实例仅用于对本发明进行解释说明，并非是对本发明的限制。实际上，本领域的技术人员应该清楚：在本发明的构思范围内可对本发明作出多种变形和修改。例如，作为一个实施例的一部分而加以图示和说明的特征可应用到另一实施例中，从而得出了又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖所有落入所附权利要求书及其等同替换范围内的所有变形和修改。

现参照图1和2，根据本发明的夹头10包括一主体12、一整体上由附图标记14表示的夹紧机构、一前部套管18、一头部件20、一后部套管24和一螺母28。在图示的实施例中，夹紧机构14包括多个夹爪26。主体12大体为圆筒形并包括一头部或前部30和一个尾部或后部32。设置在前部30内的轴向孔34的尺寸比夹头10所能容纳的最大工具柄的尺寸略大一些。一螺纹孔36(图2)设置在后部32内并具有能够与一电动驱动器或手动驱动器，例如一设置有一主轴的电钻，配合使用的标准尺寸。孔34和36可在主体12的中央区域连通。尽管图中示出了一螺纹孔36，但是这种孔也可以被一与一锥形传动轴相配合的具有标准尺寸的锥形孔所替代。此外，该主体12可与传动轴一体制成。

主体12限定了三个容纳着夹爪26的通道38。每个夹爪与每个相邻夹爪之间间隔着约为120度的圆弧。通道38和夹爪26的轴线相对夹头的中心线40是倾斜的，从而使每个通道的轴线穿过轴向孔34并相交于轴线40的同一点上。每个夹爪26都具有基本平行于夹头轴线40的工具接合表面42和设置在夹爪的相对或外表面上的螺纹44，这些螺纹可以采用任何合适的类型和螺距。

主体12包括一止推环部件46，在最佳实施例中，该止推环部件46可与主体12一体制成。在另一实施例中，该止推环部件46可以是一个独立于主体12的部件，其可通过联锁凸舌、压配合或其它合适的连接方法轴向地和可转动地固定到夹头主体上。该止推环部件46包括设置在该止推环的周面上的多个夹爪导槽48，从而允许夹爪26通过该导槽缩回；该止推环还包括一个能够容纳一轴承组件的凸缘部分50，如下所述。

主体后部32包括滚花表面52，该表面以压配合的方式容纳后部套管24。后部套管24通过采用键或通过卷边、压接、铆接、螺纹连接或任何其它将套管固定到主体上的合适方法，也可以压配合被保持。此外，该夹头可设置有一个没有后部套管的独立套管，例如与夹头相连接的电动驱动器包括一个心轴锁定零件，当该心轴被心轴锁定零件可转动地固定时，通过独立套管就能够驱动夹头。

螺母28在最佳实施例中是一对开螺母，在该螺母的内周面上设置有内螺纹54，螺母28安装在沟槽56内，该沟槽56设置在夹头主体12上并邻近止推环部件46。一轴承垫圈62和一环形轴承罩58被安装在止推环46和螺母28之间。轴承罩58内容纳有多个滚珠60，这些滚珠60允许螺母相对夹头主体转动。

图1所示的螺母28在其外周面上没有滚花或锯齿形凸起。但是，应该知道：螺母28可在其外周面上设置有多个沿轴向对准的齿或其它形式的滚花，而且其外缘还可设置有小倒角66，以便于通过压配合将螺母装配到前部套管18的孔68内。该前部套管最好由结构塑料模制或制成，结构塑料例如可以是聚碳酸酯、加有填料的聚丙烯，填充玻璃的聚丙烯，或者结构塑料的混合物。在某些条件下，也可以采用其它合成材料，例如填充石墨的聚合物。本领域的技术人员应理解：制造本发明之夹头所用的材料取决于该夹头的最终用途，上述的材料仅是示例性的。

前部套管18的外周面上可设置有滚花，或设置有多个纵向肋70或其它能够令操作人员将其抓牢的凸起部分。以类似方式，如果需要后部套管24的周面上也可以设置有滚花或凸肋72。前部套管18通过压配合装配到螺母28上，从而以可转动地或轴向地将套管固定到螺母上。头部件20与主体的头部部分30的压配合还有利于保持套管18防止套管18轴向前移。头部件20可涂覆有能防锈并能提高外观的非铁金属涂层。合适的涂层例如包括锌或镍，也可以采用其它合适的涂层。

由于套管18被可转动地固定到螺母28上，因此该套管相对主体12的转动也将使螺母28相对主体转动，由于夹爪的螺纹44与螺母的螺纹54相互啮合，因此就会使夹爪26沿轴向在通道38内移动。夹爪26的轴向移动方向取决于套管18和螺母28相对主体12的转动方向。如果将一个工具，例如钻头，***到孔34内，那么套管和螺母将围绕夹头轴线40沿闭合方向88(图3A)转动，这样夹爪26就移动到闭合位置，在该位置上，夹爪的工具接合表面42就与工具紧密接合。套管18和螺母28围绕轴线40沿相反方向或打开方向90(图3B)的转动，使夹爪沿轴向向后从闭合位置移动到图2所示的打开位置。

夹头10包括一紧固转矩指示器，该指示器包括一环形环74和一环形棘轮80。环形环74限定了一向里延伸的凸缘76并有棘爪78，棘爪通过弹簧凸舌82与该环形环相连接。弹簧凸舌82沿着从夹头轴线40径向向外的方向将棘爪偏压到与环形棘轮80相接合。环形棘轮80限定向前延伸的凸舌84和多个齿83，这些齿83设置在主棘轮带的内周面上。每个齿83都具有一个倾角约为90度的第一侧面和一个倾角较小的第二侧面，使棘爪78沿一个方向而不能沿相反方向在这些齿上滑动。

环形环74安装在夹头主体12上并介于轴承垫圈62和止推环46之间。环形棘轮80安装在环形环74和螺母28周围，以使设置在套管18内周面上的沟槽86(图3A和3B)分别容纳各个凸舌84。沟槽86的宽度大于凸舌84的宽度，这样套管18就能相对环形棘轮80在有限的角距离范围内转动。

为使处于打开状态下的夹头闭合，参照图3A，螺母28通过套管18沿闭合方向88转动，这样就使夹爪26通过螺纹沿径向在通道38内向前移动。由于凸舌84支撑在沟槽86的传动边缘上，因此环形棘轮80会与套管18一起转动。环形环74也随套管18一起转动，这是因为棘爪78将环形环74可转动地固定到环形棘轮80上。但是，一旦夹爪26夹紧在工具柄上，那么就有相应的轴向力通过夹爪26不断地向后作用于螺母28上。向后的轴向力通过螺母28传递到夹头主体12，具体而言，就是传递到止推环部件46上。由于环形环法兰76位于轴承垫圈62和止推环凸起50之间，因此，轴向力由螺母28经过环形环法兰76传导给止推环部件46。这样就沿着与套管18及螺母28的转向相反的方向增加环形环法兰76、止推环垫圈62和止推环部件46之间的摩擦力。因此，这种摩擦力限制环形环74相对主体部件16的转动。但是，轴承58允许套管18和螺母28继续相对夹头主体12和环形环74沿闭合方向转动。此外，由于棘爪78是可以偏转的，而且一般设置在与齿83的第二侧面的浅斜面对准的位置上，环形棘轮80连续随套管18一起相对环形环74转动。这样，当环形棘轮80转动时，棘爪78的远端反复跨接在齿83上，当夹爪的端部下落到各个后续齿的第二侧面上时，产生一种可以听到的咔哒声。棘爪78大体上垂直于齿83的第一侧面，而不会向里偏转，以使环形棘轮80沿着与88相反的方向转动。就是说，直到这些夹爪夹紧到工具柄上，环形环74才随环形棘轮80一起转动。一旦这些夹爪夹紧在工具柄上，环形棘轮80相对环形环74沿闭合方向转动，但不能沿打开方向90转动。

为将夹头10打开，参照图3B，套管18及螺母28沿着与方向88相反的方向转动。由于棘爪78和棘轮齿83对环形棘轮80沿打开方向的移动进行限制，因此棘轮80最初不能移动，凸舌84就通过沟槽86移过。螺母28相对夹头主体12的轻微转动将使夹爪26在通道38内略微缩回，这样就将轴向向后的力释放，该力将环形环法兰76摩擦地保持在轴承垫圈62和止推环部件46之间。由此，环形环74再次相对主体转动。当使用者继续沿打开方向90转动套管18时，凸舌84抵靠在沟槽86的侧面上，从而使套管18再次驱动环形棘轮80和环形环74。

由于套管18与棘轮80之间存在摩擦接合，因此如果此后套管18沿闭合方向转动，那么凸舌84就可以穿过沟槽86转动，直到这些凸舌抵靠在沟槽的相对两侧上，接着，夹头可按照上述方式沿闭合方向操作。但在图示的实施例中，当套管沿闭合方向88转动时(图3A)，套管18和棘轮80之间的摩擦将套管和该棘轮环一起保持在图3B所示的位置上，直到夹爪在一个工具柄上闭合。当这种操作使环圈74停止转动时，棘爪78将棘轮80保持到位，直到设置在仍然处于转动状态下的套管18内的沟槽86跨过凸舌84。当沟槽86的后续边缘与凸舌84接合时，该套管再次驱动棘轮80，而且夹头按照上述方式进行操作。

在图4所示的实施例中，夹头主体12已经被改造成能够容纳一个整体螺母28。夹头主体12的前部部分30已经变窄，以使整体螺母在主体的前部部分上滑动与夹爪26和止推环46进入可操作的接合。就是说，在装配图4和5所示的夹头的过程中，环形环74、轴承垫圈62和轴承护圈58在邻近止推环46的夹头主体12上滑动。接着，夹爪26分别进入各个通道38内，而且整体螺母28也移动邻接轴承60上，因此，螺母的螺纹与夹爪的螺纹相互啮合。

一螺母护圈100安装在前部主体部分30上方，与螺母28相邻接，以使螺母保持在沿轴向向前的方向上。螺母护圈100包括一基本为圆筒形并通过压配合安装在主体上的第一部分102，和一截锥形的第二部分104，该第二部分104与螺母相接合，同时为位于螺母前方的夹爪提供间隙。环形棘轮80围绕环形环74安装使棘爪78与齿83相接合。接着，将前部套管18松动地安装到前部主体部分30上。设置在前部套管18内周面上的传动凸肋19(在图中以虚线示出)与螺母28的传动槽29相接合，而且环形棘轮凸舌84容纳在沟槽86内，从而使前部套管18、螺母28、和带齿的圆环80按照上述方式进行操作。

一头部件20具有一定的尺寸和适合于被压配到前部主体部分30的前部，以将该前部套管18保持在夹头10上。应该理解：该头部件20还可通过卡扣配合、螺纹或类似方式固定。当该夹头处于装配状态时，该头部件20是露出的，而且最好涂覆有能够防锈并能改善其外观的非铁金属涂层。在一个最佳实施例中，该涂层可以是锌或镍；但是应理解还可以采用其它任何合适的涂层。

头部件20用于将前部套管18保持在夹头主体10的合适位置上并与螺母28传动接合。此外，头部件20还具有下述功能：为这种防锈型头部部分提供一个外形漂亮的封盖。这样，无需在整个夹头主体12上涂覆非铁材料就能够形成漂亮的外形。

图4和5所示的夹头基本按照与图1至3所示的实施例相同的方式进行操作。因此，不再对夹头和紧固指示器的操作加以赘述。

图6和7示出了夹头10的一个实施例，该夹头10设置有一个套管18a和另一种紧固扭矩指示器。与前述实施例不同的夹头10的部件由以“a”结尾的附图标记来表示。设置有单个套管的夹头通常与设置有一个心轴锁定件的驱动器一起使用，因此，当套管沿打开或闭合方向转动时，该心轴就能可转动地固定到驱动器上。心轴锁定件在技术上容易理解。心轴锁定件并不是本发明的一部分，因此不再对其进行说明。但是应该理解：图6-9所示实施例的夹头通常可应用到设置有心轴锁定件的电动驱动器上。

夹头10设有一主体12、一整体上由附图标记14表示的夹紧机构、套管18a、头部件20、后部圆盘25和螺母28。夹紧机构14包括多个夹爪26。主体12大体为圆筒形，而且包括一头部或前部部分30和一尾部或后部部分32。一设置在前部部分30内的轴向孔34其尺寸略大于夹头10所能容纳的最大工具柄的尺寸。一螺纹孔36(图7)设置在后部部分32内且具有标准的尺寸，以使其与电动驱动器或手动驱动器，例如具有一主轴的电钻，的传动轴相配合。孔34和36可在主体12的中央区域连通。尽管图中示出了螺纹孔36，但是可以用一个具有标准尺寸的锥形孔来替代该孔，以便能够与一锥形传动轴相配合。此外，主体12可与传动轴一体制成。

主体12限定了三个容纳夹爪26的通道38。每个夹爪都与相邻的夹爪间隔约120度的圆弧。通道38和夹爪26的轴线相对夹头的中心轴线40倾斜，以使每个通道的轴线都穿过轴向孔34并在同一点上与轴线40相交。每个夹爪26都设置有基本平行于夹头轴线40的工具接合表面42和设置在夹爪对侧表面或外表面上的螺纹44，该螺纹可以是任何合适的类型和螺距。

主体12包括一止推环部件46，在一个最佳实施例中，该止推环部件可与主体12一体形成。在另一实施例中，止推环部件46可以是一个独立于主体12的部件，该部件通过联锁凸舌、压配合或其它合适的连接方法沿轴向并可转动地固定到夹头主体上。止推环部件46包括多个设置在其外周面上并能够使夹爪26缩回的夹爪导轨48，该止推环部件还包括能够安装轴承部件的***部分50，如下所述。

主体后部32包括一滚花表面52，该表面以压配合的方式容纳后部圆盘25。后部圆盘25无需采用滚花方式也可采用键或采用卷边、压接、铆接、螺纹连接或其它用于将圆盘固定到主体上的方法通过压配合固定。

螺母28在最佳实施例中是一个对开螺母，该螺母在其内周面上设置有内螺纹54，而且该螺母被安装在一沟槽56内，该沟槽56设置在邻近止推环部件46的夹头主体12内。一轴承垫圈62和一环形轴承罩58安装在止推环46与螺母28之间。轴承罩58内容纳有多个滚珠60，以使螺母相对夹头主体转动。

螺母28在图6中示出，在该螺母的外周面上没有锯齿形结构或滚花。但是，应该理解：螺母28可在其外周面上设置有多个沿轴向对准的齿或其它形式的滚花，而且其外边缘可设置有一小倒角66，以便于通过压配合将螺母安装到套管18a的孔68内。套管最好由结构塑料例如聚碳酸酯、填充聚丙烯，例如玻璃填充聚丙烯，或多种结构塑料的混合物经模压或采用其它方法制造而成。在某些条件下，还可以采用其它合成材料，例如填充石墨聚合物。本领域的技术人员应该理解，制造本发明之夹头所用的材料决定于夹头的最终用途，上述的材料仅仅是举例。

套管18a的外周面上可设置有滚花或设置有多个纵向凹槽72或其它能够使操作人员将其抓牢的凸起70。套管18a通过压配合装配到螺母28上，从而以可转动的方式将该套管沿轴向固定到螺母上。头部件20与主体前部部分30之间的压配合还有利于限制套管18a沿轴向向前移动。头部件20可涂覆有能防锈并能改善其外观的非铁金属涂层。合适的涂层例如包括锌或镍，但应该知道还可以采用其它合适的涂层。

由于套管18a被可转动地固定到螺母28上，因此该套管相对主体12的转动也能使螺母28相对主体转动，这样，夹爪26因为夹爪螺纹44与螺母螺纹54的啮合而在通道38内轴向移动。夹爪26的轴向移动方向决定于套管18a和螺母28相对主体12的转动方向。如果将工具，例如钻头，插到孔34内，那么套管和螺母就可围绕轴线40沿闭合方向88(图6)转动，从而使夹爪26移向闭合位置，在该位置上，夹爪的工具接合表面42与工具紧密接合。套管18a和螺母28围绕轴线40沿相反方向或打开方向的转动使夹爪沿轴向向后离开闭合位置移向图7所示的打开位置。

夹头10包括一紧固扭矩指示器，该指示器包括一环形环74a和一个环形棘轮80a。环形环74a限定了一个向里延伸的凸缘76并设有四个棘爪78，这些棘爪经过弹簧凸舌82与该环形环相连接。弹簧凸舌82从夹头轴线40沿径向向外偏压棘爪与环形棘轮80a相接合。环形棘轮80a限定了多个向前延伸的凸舌84和多个凹槽83a，这些凹槽设置在主棘轮带圈的内周面上。应该理解：本实施例的夹头可利用至少一个棘爪进行操作，但是，根据沟槽83a数量的不同，最好利用三个或四个棘爪获得可听到的咔哒声。就是说，沟槽的数量最好是棘爪数量的倍数，这样，就使每个棘爪都能够同时与相应的沟槽相接合。

如下详述，与上述的实施例相似，当夹头的夹爪紧压在工具上时，环形环74a能相对棘轮80a转动。与上述的实施例相似，当棘爪78从一组沟槽83a移向下一组沟槽时，环形环与棘轮之间的这种相对转动产生一种可以听到的“咔哒”声。但在该实施例中，沟槽83a可彼此间隔一定距离，从而在由夹爪施加的夹紧扭矩已经达到足以将该工具固定到夹头内、从而能进行期望的正常操作并不会使工具在夹爪内滑动，在此位置上产生第一个可以听到的“咔哒”声。这样，在夹爪与工具接合后，第一次“咔哒”声告诉使用者：已经达到所需的夹紧扭矩，因此使用者就可以停止对夹头的紧固。当然，在不同的环境下，所需的卡紧扭矩值也是不同的。但是，根据夹头的设计和结构的不同，一旦限定了所需的卡紧扭矩，那么为达到所需的夹紧扭矩而使套管转动的角度以及相邻沟槽83a之间的角距离，就需要在达到所需的夹紧扭矩时产生第一次可以听到的“咔哒”声。

总之，对于给定的夹头设计和结构，在夹爪夹住工具并且通过夹爪将夹紧扭矩施加到工具上之后，作用于套管上的输入扭矩和螺母之间存在一种线性关系。因此，给定的输入扭矩产生可以预测的夹紧力。下表提供了一些试验结果，这些结果表示出了测得的输入扭矩和产生的输出扭矩。

输入扭矩和相应输出扭矩的试验结果

测量序号	夹头号1		夹头号2		夹头号3
							输入扭矩(lbs-in)	输出扭矩(lbs-in)	输入扭矩(lbs-in)	输出扭矩(lbs-in)	输入扭矩(lbs-in)	输出扭矩(lbs-in)
	1	29	42	20	32	40							50
2							32	46	22	40	38	53
	3	29	42	21	38	40							54
4							31	47	20	36	35	51
	5	30	45	20	38	35							53
6							29	40	21	35	38	56
	7	29	39	20	33	38							55
8							32	44	20	36	34	54
	9	32	48	20	36	35							55
10							31	44	20	38	35	51
	平均值	30.4	43.7	20.4	32.7	36.8							53.2

如上所示，一旦夹爪与工具柄相接触，当套管沿闭合方向转动时，夹头的输出夹紧力基本上与通过套管作用于螺母上的扭矩成正比。对于给定的夹头，输入扭矩与夹紧力之间的比例关系决定于设计和结构因素，这包括夹爪和螺母的螺距，夹头活动部件之间的润滑情况，活动部件的表面的光洁度，所采用的轴承***，可相对移动的邻接表面之间的接触面积，以及夹爪通道相对主体之中心轴线的角度等，但并非局限于这些。因此，改变上述夹头特性中的一个或多个就可以增加或减小输入扭矩与输出夹紧力之间的比率。

这样，如果已经知道了某种给定夹头结构的输入扭矩和输出夹紧力之间的关系，那么就可以通过测定套管与螺母为达到所需输入扭矩而进行的转动确定出沟槽83a之间的所需角间距，而该输入扭矩与所需的夹紧力相对应。例如，在将一个工具柄安装到轴向孔34内时，套管18a被转动，直到夹爪与工具柄相接合，并且螺母停止相对夹头主体12的转动。然后，将扭矩扳手与套管18a连接在一起，套管通过扭矩扳手沿闭合方向转动，直到扭矩扳手上的输入读数大约为目标输入扭矩。扭矩扳手的起始点与结束点之间的角度，等于套管和螺母为产生所需输入扭矩而必须转动的角度，从而产生所需的输出夹紧力。对于图6和7所示的夹头实施例，旋转角度约为30度(图7)。最后的步骤就是确定出测得的角度除360度的倍数。在本实例中，30度的12倍为360度。这样，环形棘轮80a就在其内周面上以相等的间隔设置有12个凹槽83a。

当然，测得的角度不能完全被360度整除，实际上这种情况非常可能发生。在这种情况下，沟槽的数量最好至多为下一个最小的整数。例如，假设为通过扭矩扳手达到所需的夹紧力而测得的角度为25度。25度除360度为14.4倍。因此，在套管内最好至多设置14个沟槽。14个沟槽形成的间距最接近于所需输入扭矩和夹紧力对应的间距。14个以上均匀分布的沟槽将造成在达到所需输入和夹紧扭矩的位置之前产生第一次咔哒声。14个以下均匀分布的沟槽将会令使用者施加的扭矩大于为达到最小夹紧扭矩时所需的扭矩，但这种结构也是可取的。例如，沟槽83a的数量应该是夹爪78之数量的整数倍，这样，所有的夹爪都能够同时与各个沟槽相接合。因此，在上述的实例中可以假设需要设置四个夹爪。4不能被14整除，沟槽的数量最好被向下调至12个，12为小于14的第一个4的整数倍。这样，参照图8A，夹头10设置有20个间隔相等的沟槽。因此，该夹头需要不超过18度的旋转角度，以在棘轮80a上形成20个间隔相等的凹槽。图8B所示的夹头设置有16个间隔相等的沟槽。这样，夹头需要不超过22.5度的旋转角度，从而在棘轮80a上形成16个间隔相等的凹槽。

环形环74a安装在位于轴承垫圈62和止推环46之间的夹头主体12上。该环形棘轮80a安装在环形环74a和螺母28周围，以使设置在套管18a内周面上的沟槽(未示出)分别容纳各个凸舌84。这些沟槽的宽度大于凸舌84的宽度，因此，套管18a相对环形棘轮80a在一有限的角距离内转动。

为了使处于打开状态下的夹头闭合，参照图7和9A-9C，螺母28通过套管18a沿闭合方向88转动，因此，夹爪26通过螺纹沿轴向在夹爪通道内移动。由于凸舌84抵靠套管沟槽的传动边缘，因此，环形棘轮80a与套管18a一起转动。因为棘爪78将环形环74a可转动地固定到环形棘轮80a上，环形环74a也随套管18a一起转动，但是，一旦夹爪26夹在工具柄上，相应的轴向力通过夹爪26以增大的方式向后作用于螺母28上。这样，向后的轴向力通过螺母28传递给夹头主体12，而且作用于止推环部件46上。因为环形凸缘76位于轴承垫圈62与止推环凸起50之间，因此轴向力由螺母28经环形凸缘76传递到止推环46。这样就增加环形凸缘76、止推环垫圈62和止推环部件46沿着与套管18a和螺母28的转动方向相反的方向的摩擦力。因此，该摩擦力将限制环形环74a相对主体部件12的转动(图9A)。

但是，参照图9B，轴承58使套管18a和螺母28继续相对夹头主体12和环形环74a沿闭合方向转动。此外，由于棘爪78是可以偏转的，而且大体设置在与凹槽83a浅斜壁对准的位置上，因此环形棘轮80a能随套管18a一起相对环形环74a继续转动。这样，当环形棘轮80转动时，棘爪78的远端跨接在位于相邻凹槽之间的环形棘轮80a的平内表面上。现参照图9C，一旦将所需的输入扭矩作用于套管/螺母组件上，那么每个棘爪78同时进入一个邻近起始凹槽的对应凹槽83a内，从而产生一个可以听到的咔哒声，这表明已经达到了合适的输出夹紧力。就是说，在图示的实施例中，为产生可以听到的咔哒声，套管/螺母/环形棘轮组件必须从夹爪与工具柄相接合的位置转动30度，目的是使夹爪从一个凹槽移向另一个相邻的凹槽。

为打开夹头10，参照图9A-9C，套管18a及螺母28沿着与方向88相反的方向转动。由于棘爪78和凹槽83a限制着环形棘轮80a沿打开方向的移动，因此圆环80a最初并不移动，凸舌84穿过套管沟槽移动。螺母28相对夹头主体12的轻微转动使夹爪26在通道38内略微缩回，这样就将沿轴向向后的力释放掉，而沿轴向向后的力通过摩擦将环形凸缘76保持在轴承垫圈62和止推环部件46之间。因此，环形环74a再次相对主体转动。当使用者继续沿打开方向转动套管18a时，凸舌84抵靠在套管沟槽的侧面上，从而使套管再次对环形棘轮80a和环形环74a进行驱动。

此后，如果套管18沿闭合方向转动，那么套管18与圆环80之间的摩擦将套管和圆环一起保持在当它们处于打开方向上时的位置上，直到夹爪在一个工具柄上闭合。当这种操作使圆环74停止转动时，棘爪78将棘轮环80保持到位，直到仍然处于转动状态下的套管18上的沟槽86通过凸舌84。当沟槽86的下边缘与凸舌84接合时，套管再次驱动圆环80，夹头按照上述方式进行操作。

本领域的技术人员应该理解，在本发明的构思和保护范围内，可对本发明作出多种变形和修改。例如，图6-8所示的紧固扭矩指示器可以应用到图1-5所示的双套管夹头上。本发明旨在覆盖所有落入所附权利要求书及其等同物内的修改和变形。

Claims (42)

1、一种用于具有一传动轴的手动或电动驱动器的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通；

c.一螺母，可转动地安装在所述主体周围并与所述夹爪可操作地连通，因此，所述螺母沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线移动，而所述螺母沿打开方向的转动将使所述夹爪远离所述轴线移动；

d.多个凹槽；

e.至少一个可偏转的棘爪，被偏压向所述多个凹槽并与所述凹槽接合，

其中：当所述夹头处于第一状态时，其中所述夹爪夹紧在一工具柄上，所述多个凹槽之一和所述至少一个可偏转的棘爪随所述螺母移动，所述多个凹槽的另一个和所述至少一个可偏转的棘爪随所述主体移动，从而产生一个可以听到的咔哒声；

当所述夹头处于第二状态时，所述多个凹槽的另一凹槽和所述至少一个可偏转的棘爪随所述多个凹槽之一及至少一个可偏转的棘爪移动。

2、根据权利要求1的夹头，还包括：一限定所述凹槽的第一环，其中所述第一环可相对所述螺母在有限的距离范围内转动。

3、根据权利要求2的夹头，还包括：一限定所述至少一个可偏转棘爪的第二环，所述第二环设置在所述螺母和所述主体之间。

4、根据权利要求3的夹头，其中所述主体包括一止推环。

5、根据权利要求4的夹头，所述夹头还包括一设置在所述螺母和所述止推环之间的轴承。

6、根据权利要求5的夹头，所述夹头还包括一设置在所述轴承和所述止推环之间的轴承垫圈。

7、根据权利要求6的夹头，其中所述第二环设置在所述轴承垫圈与所述止推环之间。

8、根据权利要求7的夹头，其中当所述夹头处于所述第一状态时，所述螺母对所述轴承施加一轴向向后的力，从而可转动地将所述第二环锁定在所述轴承垫圈和所述主体之间。

9、根据权利要求2的夹头，其中所述多个凹槽形成在所述第一环的内周面上。

10、根据权利要求1的夹头，其中当所述夹头处于所述第一状态时，所述螺母可相对所述主体沿所述打开方向在一有限的距离范围内转动，从而使所述夹爪从工具柄上松开，以使所述夹头处于第二状态，在该状态下，所述至少一个可偏转的棘爪随所述多个凹槽移动。

11、根据权利要求1的夹头，其中当所述夹头处于所述第一状态时，所述螺母对所述主体施加一个轴向向后的力，从而将所述多个凹槽之一和所述至少一个可偏转的棘爪可转动地锁定在所述主体上。

12、根据权利要求1的夹头，还包括至少一个套管，其中所述至少一个套管可转动地固定在所述螺母上。

13、根据权利要求12的夹头，其中：

a.所述第一套管在其内周面上限定至少一个传动凸肋；

b.所述螺母限定至少一个传动狭槽，该传动狭槽容纳所述传动凸肋，以将所述螺母可转动地固定到所述第一套管上。

14、根据权利要求12的夹头，所述夹头还包括一第二套管，该第二套管相对所述主体在所述第一套管轴向向后设置。

15、一种用于具有一传动轴的手动或电动驱动器上的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通；

c.一螺母，可转动地安装在所述主体周围并与所述夹爪传动接合，因此，所述螺母沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线移动，而所述螺母沿打开方向的转动将使所述夹爪远离所述轴线移动；

d.一第一环；

e.一第二环，可相对所述螺母在一有限的圆弧范围内转动，

其中：所述第一环和所述第二环之一限定一棘轮，所述第一环和所述第二环中的另外一个限定至少一个可偏转的棘爪，该棘爪被偏压向所述棘轮并与所述棘轮相接合，

当所述夹头处于第一状态时，所述第一环和所述第二环沿所述打开和所述闭合方向可转动地连接，

当所述夹头处于第二状态时，所述夹爪夹在一工具的柄上，所述第二环可相对所述第一环至少沿所述闭合方向转动，从而产生可听到的咔哒声。

16、根据权利要求15的夹头，所述棘轮还包括多个齿。

17、根据权利要求15的夹头，其中所述主体包括一止推环。

18、根据权利要求15的夹头，所述夹头还包括一与所述螺母可转动地连接的套管。

19、根据权利要求15的夹头，其中所述螺母可相对所述第二环在一有限的距离范围内沿所述打开方向转动，从而使所述夹爪从工具柄上松开，使所述夹头处于第一状态，从而使所述第一环与所述第二环可转动地连接。

20、根据权利要求18的夹头，其特征在于：

a.所述套管在其内周面上限定至少一个传动凸肋；

b.所述螺母限定至少一个传动狭槽，该传动狭槽容纳所述传动凸肋，以将螺母可转动地固定到所述套管上。

21、一种用于具有一个传动轴的手动或电动驱动器的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通，所述夹爪在其一侧上限定一工具接合表面，在其对侧上设置有螺纹；

c.一螺母，可转动地安装在所述主体上，并在其内周面上限定螺纹，所述螺母与所述夹爪螺纹相啮合，这样所述螺母的转动将使所述夹爪相对所述主体移动；

d.一基本为圆筒形的套管，可转动地安装在所述主体周围并与所述螺母传动接合，因此，所述第一套管沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线方向移动，所述第一套管沿打开方向的转动将使所述夹爪沿远离所述轴线的方向移动；

e.一第一环，其上限定至少一个棘爪，

f.一第二环，其可相对所述螺母在一有限的圆弧范围内转动，而且其上还限定有多个齿，所述至少一个棘爪被偏压向所述多个齿，从而，

当所述夹头处于第一状态时，所述第一环和所述第二环沿所述打开和闭合方向可转动地相互连接，

当所述夹头处于第二状态时，所述夹爪夹在一工具的柄上，所述第二环可相对所述第一环沿所述闭合方向转动，从而产生可听到的咔哒声，而且所述第二环还沿打开方向可转动地固定到所述第一环上。

22、一种用于具有一传动轴的手动或电动驱动器上的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴一起转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通；

c.一螺母，可转动地安装在所述主体上并与所述夹爪可操作地连通，这样所述螺母沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线移动，所述螺母沿打开方向的转动将使所述夹爪沿远离所述轴线的方向移动；

d.一基本为圆筒形的套管，可转动地安装在所述主体周围并与所述螺母传动接合；

e.多个间距相等的凹槽，该凹槽可随所述螺母和所述主体之一移动；

f.至少一个可偏转的棘爪，其可随所述螺母和所述主体中的另一个移动，所述至少一个可偏转的棘爪被偏压向所述多个等间隔分布的凹槽并容纳在其中一个凹槽内，

其中：所述至少一个可偏转的棘爪由所述多个等间隔分布的凹槽之一向所述多个等间隔分布的相邻凹槽的移动，与所述螺母上的一个预定输入转矩相对应，该预定的输入转矩将在所述多个夹爪之间产生一预定的输出夹紧力。

23、根据权利要求22的夹头，其中当所述至少一个可偏转的棘爪从所述多个等间隔分布的凹槽之一向所述多个等间隔分布的相邻凹槽移动时，将产生一咔哒声，以向使用者表明在所述螺母上已达到预定的输入转矩。

24、根据权利要求22的夹头，其中当所述至少一个可偏转的棘爪从所述多个等间隔分布的凹槽之一向所述多个等间隔分布的相邻凹槽移动时，将产生一咔哒声，以向使用者表明已达到相应预定的输出夹紧力。

25、根据权利要求22的夹头，其中一旦所述多个夹爪已与一工具柄相接合，通过使所述螺母沿闭合方向相对所述主体转动，所述至少一个可偏转的棘爪就可从所述多个等间隔分布的凹槽之一向所述多个等间隔分布的相邻凹槽移动。

26、一种用于具有一传动轴的手动或电动驱动器的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通；

c.一螺母，可转动地安装在所述主体周围并与所述夹爪可操作地连通，因此所述螺母沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线移动，所述螺母沿打开方向的转动将使所述夹爪远离所述轴线移动；

d.多个等间隔分布的凹槽，这些凹槽可随所述主体和所述螺母之一移动；

e.至少一个可偏转的棘爪，被偏压向所述多个等间隔分布的凹槽之一并与该凹槽相接合，所述至少一个可偏转的棘爪可随所述螺母和所述主体中的另一个移动，

其中：在所述多个等间隔分布的凹槽与所述多个等间隔凹槽的一个相邻凹槽之间的环形距离与所述螺母上所需要的一预定输入转矩相对应，以便在所述多个夹爪之间产生一对应的预定输出夹紧力。

27、根据权利要求26的夹头，其中当所述夹爪与一工具柄接合，而且所述螺母沿所述闭合方向在一预定的环形距离内进一步转动时，所述至少一个可偏转的棘爪从所述多个等间隔分布的凹槽之一向所述多个等间隔凹槽的一个相邻凹槽移动，从而产生一可以听到的咔哒声，以向使用者表明在所述螺母上已达到所述预定的输入转矩。

28、根据权利要求27的夹头，其中所述可听到的咔哒声还表明所述预定的输出夹紧力已由所述多个夹爪作用于工具柄上。

29、根据权利要求26的夹头，所述夹头还包括一与所述螺母传动接合的第一套管。

30、根据权利要求29的夹头，其中所述多个等间隔分布的凹槽设置在所述第一套管的内周面上。

31、根据权利要求26的夹头，其中所述多个等间隔分布的凹槽设置在所述主体上。

32、根据权利要求26的夹头，还包括一限定所述多个等间隔分布的凹槽的第一环，其中所述第一环可相对所述螺母在一有限的距离范围内转动。

33、根据权利要求32的夹头，还包括一限定所述至少一个可偏转的棘爪的第二环，所述第二环设置在所述螺母和所述主体之间。

34、根据权利要求33的夹头，其中所述主体包括一止推环。

35、根据权利要求34的夹头，所述夹头还包括一设置在所述螺母和所述止推环之间的轴承。

36、根据权利要求35的夹头，所述夹头还包括一设置在所述轴承和所述止推环之间的轴承垫圈。

37、根据权利要求36的夹头，其中所述第二环设置在所述轴承垫圈和所述止推环之间。

38、根据权利要求37的夹头，其中当所述夹头处于第一状态时，所述夹爪夹紧在一工具柄上，所述螺母沿轴向将一向后的力作用于所述轴承上，从而将所述第二环可转动地锁定在所述轴承垫圈和所述主体之间。

39、根据权利要求32的夹头，其中所述多个等间隔分布的凹槽设置在所述第一环的内周面上。

40、根据权利要求26的夹头，其中当所述夹头夹紧在一工具柄上时，所述螺母沿轴向将一向后的力作用于所述主体上，从而将所述多个凹槽之一和所述至少一个可偏转的棘爪可转动地锁定在所述主体上。

41、根据权利要求29的夹头，其中：

a.所述第一套管在其内周面上限定有至少一个传动凸肋；

b.所述螺母限定有至少一个传动狭槽，该传动狭槽容纳所述传动凸肋以将所述螺母可转动地固定到所述第一套管上。

42、一种用于具有一传动轴的手动或电动驱动器的夹头，所述夹头包括：

a.一基本为圆筒形的主体，该主体具有一头部部分和一尾部部分，所述尾部部分被构造成能随驱动器的传动轴转动，所述头部部分内具有一轴向孔；

b.多个夹爪，相对所述主体可移动地设置并与所述轴向孔连通；

c.一基本为圆筒形的套管，该套管可转动地安装在所述主体周围并与所述夹爪传动接合，因此，所述套管沿闭合方向的转动将使所述夹爪朝向所述轴向孔的轴线移动，所述螺母沿打开方向的转动将使所述夹爪沿远离所述轴线的方向移动；

d.一第一环，其可操作地设置在所述夹爪和所述主体之间；

e.一第二环，该第二环圈可相对所述套管在一有限的圆弧范围内转动；

其中：所述第一环和所述第二环之一限定有一棘轮，所述第一环和所述第二环中的另一个限定有至少一个可偏转的棘爪，所述棘爪被偏压向所述棘轮；

其中，当所述夹头处于第一状态时，所述第一环和所述第二环沿所述打开方向和所述闭合方向可转动地连接，

当所述夹头处于第二状态时，所述第二环相对所述第一环至少沿所述闭合方向转动。

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