БЛОК ДВУНАПРАВЛЕННОГО МЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
BIDIRECTIONAL MECHANICAL CONVERTING UNIT

Область техники
Настоящее изобретение относится к ручному инструменту, точнее, к блоку механического преобразования, эффективно использующего двунаправленные повороты средства привода.
Уровень техники
При использовании обычных ручных инструментов, например, отверток и гаечных ключей с ограничением по крутящему моменту, имеет место ограничение на перемещение человеческой руки в направлении поворота, связанное с неспособностью человеческой руки выполнять непрерывный поворот в одном направлении. Работа инструмента, ось поворота рукоятки которого коаксиальна с главным стержнем инструмента, состоит в повторении следующего цикла: сначала происходит поворот рукоятки рукой в желательном направлении (например, при затягивании или ослаблении винта); затем происходит поворот руки в противоположном направлении для возврата инструмента в положение для начала следующего цикла. Во время второй части вышеупомянутого цикла поворот руки в обратном направлении может быть достигнут посредством повторного захвата рукоятки после ее освобождения, или посредством инструмента, оборудованного средством однонаправленного поворота, например, храповым приспособлением, предназначенным для удержания главного стержня неподвижным во время обратного поворота рукоятки, или посредством повторной установки инструментального наконечника в винт после извлечения наконечника из взаимодействия с винтом. Однако, в любом случае, поворот руки в обратном направлении не может приводить к какому-либо эффективному перемещению крепежного элемента, и таким образом представляет собой непроизводительное перемещение.
Патент США №5931062 описывает механический выпрямитель, содержащий стержень; два элемента привода, размещенных на стержне, каждый из которых содержит однонаправленное устройство сцепления, размещенное между ним и стержнем, причем устройства сцепления ориентированы одинаковым образом на стержне, так что стержень всегда увлекаем только в одном направлении поворота, когда любой один элемент из этих двух элементов привода выполняет поворот в этом направлении, и стержень взаимодействует в режиме свободного хода с элементом привода, выполняющим поворот в противоположном направлении; средство поворота, размещенное вдоль оси стержня и взаимодействующее с выбранным одним элементом из элементов привода; и приспособление для изменения направления поворота, связывающее вместе эти два элемента привода и вынуждающее их всегда выполнять поворот в противоположных направлениях таким образом, чтобы один элемент привода увлекал за собой стержень, а другой элемент привода взаимодействовал со стержнем в режиме свободного хода, вынуждая, таким образом стержень всегда выполнять поворот только в одном направлении независимо от направления поворота элементов привода, преобразуя, таким образом, двунаправленные повороты средств поворота (например, рукоятки) в однонаправленный поворот стержня. Этот механический выпрямитель может эффективно использовать происходящий в любом направлении поворот средств поворота, то есть независимо от поворота рукоятки по часовой стрелке или против часовой стрелки происходит поворот стержня в одном и том же направлении, что, тем самым, может улучшить эффективность движения руки и сэкономить время работы.
Однако приспособление преобразования согласно этому изобретению может выполнять поворот стержня только в одном направлении. Для удовлетворения требования поворота стержня двумя способами (например, для затягивания или ослабления крепежного элемента при использовании отвертки) рукоятка согласно этому изобретению должна быть выполнена с возможностью отделения от стержня, коаксиального с ней, и два конца стержня (предположительно, конец А и конец В) должны быть выполнены с возможностью согласования с инструментальными наконечниками. В предположении, что конец А использован сначала для затягивания крепежного элемента, для ослабления этого крепежного элемента рукоятка, установленная на конце В стержня, должна быть отделена от стержня, затем следует повторно прикрепить рукоятку к концу А стержня, вставить соответствующий инструментальный наконечник в конец В и затем начать операцию по ослаблению крепежного элемента. Если подлежащий ослаблению крепежный элемент представляет собой элемент того же типа, что затянутый в начале элемент, инструментальный наконечник должен быть отделен от конца А перед переустановкой рукоятки, и вставлен в конец В. Очевидно, что такое переключение направления поворота стержня очень неудобно. Неудобно заменять наконечник на двух концах стержня для универсальных отверток со сменными наконечниками. Кроме того, это означает, что не может быть обеспечена целостность всей отвертки и ее части легко могут быть утеряны при возможности легкого отделения рукоятки от стержня.
Таким образом, существует необходимость разработки блока двунаправленного механического преобразования, способного удобным образом переключать направление поворота стержня.
Раскрытие изобретения
Ввиду вышеизложенного техническая задача настоящего изобретения состоит в разработке блока двунаправленного механического преобразования, способного удобным образом переключать направление поворота главного стержня.
Для выполнения вышеупомянутой задачи настоящее изобретение предлагает блок двунаправленного механического преобразования, содержащий: главный стержень; приспособление привода, содержащее связанные друг с другом средство привода и средство изменения направления поворота; и средство поворота для ввода крутящего момента, причем ось поворота средства поворота коаксиальна с главным стержнем, средство поворота и приспособление привода связаны друг с другом, и приспособление привода подает крутящий момент на выход главного стержня в заранее определенном направлении, независимо от того, в каком направлении выполняет поворот средство поворота; и в котором заранее определенное направление может быть изменено на обратное посредством средства изменения направления поворота.
Кроме того, средство привода насажено на средство изменения направления поворота; средство привода содержит два элемента привода, размещенные на главном стержне, причем каждый из них содержит муфту одностороннего поворота, размещенную между ним и главным стержнем, и трансмиссионную структуру, связывающую эти два элемента привода и вынуждающую их выполнять поворот в противоположных направлениях; в котором два элемента привода размещены с промежутком в осевом направлении; средство изменения направления поворота содержит муфты одностороннего поворота; обе муфты одностороннего поворота функционально ориентированы в одном и том же направлении, так что главный стержень увлекаем одним элементом из двух элементов привода, который выполняет поворот в одном направлении, и главный стержень взаимодействует в режиме свободного хода с другим элементом привода, выполняющим поворот в противоположном направлении.
В одном варианте реализации блока двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению два элемента привода представляют собой зубчатую передачу типа кабестана и ведомое зубчатое колесо, соответственно; трансмиссионная структура содержит по меньшей мере одну ось промежуточной шестерни, перпендикулярную к главному стержню, по меньшей мере одну промежуточную шестерню, размещенную на оси промежуточной шестерни и взаимодействующую и с зубчатой передачей типа кабестана и с ведомым зубчатым колесом, так что зубчатая передача типа кабестана и ведомое зубчатое колесо выполняют поворот в противоположных направлениях; и зубчатая передача типа кабестана жестко связана со средствами поворота. Кроме того, зубчатая передача типа кабестана, ведомое зубчатое колесо и промежуточная шестерня представляют собой конические зубчатые колеса. Кроме того, трансмиссионная структура содержит две оси промежуточной шестерни, перпендикулярных к главному стержню; две промежуточных шестерни размещены на осях промежуточной шестерни, соответственно, и взаимодействуют и с зубчатой передачей типа кабестана и ведомым зубчатым колесом таким образом, чтобы зубчатая передача типа кабестана и ведомое зубчатое колесо выполняли поворот в противоположных направлениях.
Этот вариант реализации настоящего изобретения может иметь многочисленные предпочтительные технические варианты реализации. В одном варианте реализации главный стержень содержит по меньшей мере одну профильную поверхность, посредством которой средство изменения направления поворота взаимодействует с главным стержнем. Еще в одном варианте реализации главный стержень содержит множество профильных поверхностей. Еще в одном варианте реализации главный стержень содержит три профильных поверхности. Еще в одном варианте реализации по меньшей мере одна профильная поверхность главного стержня может быть выполнена в виде двух сегментов, соответствующих двум элементам привода, соответственно.
В этом предпочтительном варианте реализации средство изменения направления поворота, выполненное в виде муфты на главном стержне, содержит элемент изменения направления поворота и два набора элементов качения; причем элемент изменения направления поворота насажен на главный стержень коаксиально с сохранением сборочного зазора, два набора щелей, размеры которых немного больше, чем размеры элементов качения, размещены на элементе изменения направления поворота для принятия двух наборов элементов качения, соответственно, положения которых соответствуют положениям двух элементов привода; каждый из двух элементов привода имеет внутреннюю замкнутую поверхность, посредством которой элементы привода насажены на элемент сохранения коаксиально с сохранением сборочного зазора; каждый набор элементов качения содержит по меньшей мере один элемент качения, выполненный с возможностью качения по профильной поверхности; элемент качения может быть нажат посредством двух наборов щелей элемента изменения направления поворота для выполнения совместного взаимодействия с профильной поверхностью и внутренней замкнутой поверхностью; причем муфта одностороннего поворота выполнена посредством элементов качения, взаимодействующих с профильной поверхностью и внутренней замкнутой поверхностью.
Кроме того, внутренние замкнутые поверхности могут представлять собой цилиндрические поверхности, элементы качения могут представлять собой цилиндрические иглы качения, а оси игл качения могут быть параллельны оси главного стержня. Или внутренние замкнутые поверхности могут представлять собой поверхности в виде усеченного конуса, элементы качения могут представлять собой конические стержни качения, а профили стержней качения могут быть согласованы с зазорами между профильной поверхностью и внутренними замкнутыми поверхностями. Или внутренние замкнутые поверхности могут представлять собой цилиндрические поверхности или кольцевые поверхности, а элементы качения могут представлять собой шарики качения.
Кроме того, радиальный зазор может быть образован между профильной поверхностью и внутренней замкнутой поверхностью, причем размер средней части зазора больше, чем диаметры элементов качения, а размеры обеих оконечных частей радиального зазора меньше диаметров элементов качения. Кроме того, профильная поверхность может представлять собой цилиндрическую поверхность, поверхность в виде эллиптического цилиндра, параболоид или плоскость.
Кроме того, количество элементов качения в пределах одного набора из двух наборов щелей элемента изменения направления поворота может быть равно количеству профильных поверхностей. Кроме того, количество элементов качения в пределах каждого набора из двух наборов щелей элемента изменения направления поворота может быть равно количеству профильных поверхностей. Или количество элементов качения в пределах одного набора из двух наборов щелей элемента изменения направления поворота может быть больше количества профильных поверхностей. Или количество элементов качения в пределах одного набора из двух наборов щелей элемента изменения направления поворота может быть меньше количества профильных поверхностей.
Кроме того, может быть выполнено переключение элемента изменения направления поворота между двумя заранее определенными положениями вокруг окружности главного стержня, для установления направления поворота главного стержня посредством изменения взаимного положения профильной поверхности и элементов качения.
В другой предпочтительной технической схеме блока двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению два гнезда защелки размещены на главном стержне в положениях, соответствующих двум элементам привода; пара противоположных поворотных защелок размещена на каждом гнезде защелки симметричным образом; два элемента привода выполнены, по меньшей мере частично, кольцеобразным образом с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью, которая может взаимодействовать по меньшей мере с одной из защелок; средство изменения направления поворота насажено на главный стержень, а расположением защелок можно управлять для установки направления поворота главного стержня посредством изменения расположения защелок.
Кроме того, средство изменения направления поворота может содержать элемент изменения направления поворота, насаженный на главный стержень коаксиально с сохранением сборочного зазора; элемент изменения направления поворота содержит отверстия, через которые защелки способны взаимодействовать с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью; по меньшей мере один конец отверстий, размещенных по окружности вокруг главного стержня, может быть использован для нажатия на защелки с целью управления расположением защелок; при этом муфта одностороннего поворота образована посредством защелок, взаимодействующих с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью. Кроме того, может быть выполнено переключение элемента изменения направления поворота между двумя заранее определенными положениями вокруг окружности главного стержня, для установления направления поворота главного стержня посредством изменения расположения защелок.
Кроме того, упругий элемент может быть размещен между каждой парой защелок для удержания защелок в положении отклонения от зубчатой внутренней замкнутой поверхности.
Кроме того, зубчатая внутренняя замкнутая поверхность может представлять собой внутреннюю храповую замкнутую поверхность.
В еще одной предпочтительной технической схеме блока двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению два набора щелей размещены в положениях на окружности главного стержня, соответствующих положениям двух элементов привода, причем каждый набор щелей содержит две щели; фиксатор, выталкиваемый по внешнем направлении упругим элементом, размещен в каждой щели, два элемента привода содержат распределенную кольцеобразно зубчатую внутреннюю замкнутую поверхность, которая способна взаимодействовать по меньшей мере с одним из фиксаторов; средство изменения направления поворота насажено на главный стержень, а расположением фиксаторов можно управлять для установки направления поворота главного стержня посредством изменения расположения фиксаторов.
Кроме того, средство изменения направления поворота содержит элемент изменения направления поворота, насаженный на главный стержень коаксиально с сохранением сборочного зазора; элемент изменения направления поворота содержит отверстия, через которые фиксаторы могут взаимодействовать с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью; по меньшей мере один конец отверстий, размещенных по окружности вокруг главного стержня, может быть использован для нажатия на фиксаторы с целью управления расположением фиксаторов; при этом муфта одностороннего поворота образована посредством фиксаторов, взаимодействующих с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью. Кроме того, может быть выполнено переключение элемента изменения направления поворота между двумя заранее определенными положениями вокруг окружности главного стержня, для установления направления поворота главного стержня посредством изменения расположения фиксаторов.
Кроме того, внешний конец фиксатора может быть выполнен плоским или содержать наклонную поверхность, согласованную с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью.
В каждом из предпочтительных технических вариантов блока двунаправленного механического преобразования в этом варианте реализации настоящего изобретения две ориентационные части, соответствующие двум положениям элемента изменения направления поворота, размещены на элементе изменения направления поворота для установки направления поворота главного стержня. Кроме того, две ориентационные части на элементе изменения направления поворота могут содержать две ориентационные щели для установки поворота по часовой стрелке или поворота против часовой стрелке главного стержня, соответственно, главный стержень содержит ориентационную сферу, поддерживаемую пружиной, которая может быть размещена в любой щели из двух ориентационных щелей для установки выполнения поворота главного стержня в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Или каждый из предпочтительных технических вариантов блока двунаправленного механического преобразования в этом варианте реализации настоящего изобретения дополнительно содержит: узел нажимной кнопки, размещенный на главном стержне, причем узел нажимной кнопки выполнен с возможностью скольжения вдоль направления, параллельного оси главного стержня, но не может выполнять поворот относительно главного стержня вокруг окружности главного стержня; спиральную щель скольжения, размещенную на элементе изменения направления поворота, причем узел нажимной кнопки дополнительно посредством скольжения взаимодействует со щелью скольжения, чтобы преобразовать линейное перемещение узла нажимной кнопки вдоль направления, параллельного оси главного стержня, в круговое перемещение элемента изменения направления поворота относительно главного стержня, так чтобы выполнялось переключение элемента изменения направления поворота между двумя положениями с целью установки направления поворота главного стержня. Кроме того, технический вариант может содержать переднюю крышку, жестко связанную с главным стержнем, а направляющая скольжения, параллельная оси главного стержня, размещена на передней крышке; узел нажимной кнопки размещен на направляющей скольжения с возможностью скольжения.
В каждом из предпочтительных технических вариантов блока двунаправленного механического преобразования по этому варианту реализации настоящего изобретения трансмиссионная структура может содержать гнездо трансмиссии, на котором по меньшей мере одна ось промежуточной шестерни размещена перпендикулярно к главному стержню, а гнездо трансмиссии насажено на элемент изменения направления поворота коаксиально с сохранением сборочного зазора; и гнездо трансмиссии прикреплено к средству крепления. Кроме того, средство крепления может представлять собой зажимное кольцо или несущую раму.
Блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению может быть выполнен в виде различных других вариантов реализации, например:
два элемента привода могут представлять собой первое цилиндрическое прямозубое колесо и второе цилиндрическое прямозубое колесо; трансмиссионная структура содержит: первую ось и вторую ось, расположенные параллельно главному стержню и на заранее определенном расстоянии от главного стрежня; третье цилиндрическое прямозубое колесо и четвертое цилиндрическое прямозубое колесо, прикрепленные на противоположных концах первой оси и второй оси, соответственно таким образом, чтобы третье цилиндрическое прямозубое колесо входило в зацепление с первым цилиндрическим прямозубым колесом, а четвертое цилиндрическое прямозубое колесо входило в зацепление со вторым цилиндрическим прямозубым колесом; и пятое цилиндрическое прямозубое колесо, прикрепленное к центру первой оси и шестое цилиндрическое прямозубое колесо, прикрепленной к центру второй оси, причем пятое цилиндрическое прямозубое колесо входит в зацепление с шестым цилиндрическим прямозубым колесом;
или один из элементов привода представляет собой первое цилиндрическое прямозубое колесо, а другой из элементов привода представляет собой первый ролик; трансмиссионная структура содержит: ось, расположенную параллельно главному стержню и на заранее определенном расстоянии от главного стержня; второе цилиндрическое прямозубое колесо и второй ролик, прикрепленные к противоположным концам оси, причем второе цилиндрическое прямозубое колесо входит в зацепление с первым цилиндрическим прямозубым колесом на одной стороне главного стержня, и второй ролик размещен с возможностью привода от первого ролика через ремень; ремень, связывающий первый ролик со вторым роликом;
или два элемента привода представляют собой первый ролик и второй ролик; трансмиссионная структура содержит: первую ось и вторую ось, расположенные параллельно главному стержню и на заранее определенном расстоянии от главного стрежня; третий ролик и четвертый ролик, прикрепленные, соответственно, к противоположным концам первой оси и второй оси, соответственно, таким образом, что третий ролик размещен с возможностью привода от первого ролика посредством первого ремня, а четвертый ролик размещен с возможностью привода от второго ролика посредством первого ремня; первое цилиндрическое прямозубое колесо, прикрепленное к центру первой оси, и второе цилиндрическое прямозубое колесо, прикрепленное к центру второй оси, причем первое цилиндрическое прямозубое колесо входит в зацепление со вторым цилиндрическим прямозубым колесом;
или два элемента привода представляют собой первый трехмерный ролик и второй трехмерный ролик; трансмиссионная структура содержит: ось, расположенную в плоскости перпендикулярной главному стержню и на заранее определенном расстоянии от главного стрежня; третий трехмерный ролик и четвертый трехмерный ролик, установленные на противоположных концах оси; и трехмерный ремень, связывающий первый, второй, третий и четвертый ролики.
Настоящее изобретение также предлагает ручной инструмент, содержащий любой из вышеупомянутых блоков двунаправленного механического преобразования, причем средство поворота представляет собой рукоятку, где происходит поворот главного стержня в заранее определенном направлении для получения на выходе крутящего момента независимо от того, в котором направлении происходит поворот рукоятки, причем заранее определенное направление поворота может быть изменено на обратное. Кроме того, головка инструмента прикреплена к главному стержню для выполнения ручного инструмента в виде отвертки, ручного сверла или гаечного ключа с ограничением по крутящему моменту. Более того, головка инструмента может представлять собой держатель наконечников для прикрепления разных инструментальных наконечников.
Блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению посредством компактной и простой структуры совмещает функцию муфты одностороннего поворота с функцией устройства изменения направления поворота в качестве средства изменения направления поворота. Он не только может эффективно использовать перемещения средств поворота тем или иным способом, но также может удобным образом изменять направление поворота выходного вала по требованию посредством простых операций. Все устройство как целое представляет собой интегральную конструкцию, элементы которой не могут быть легко утеряны. При наличии нажимной кнопки оператор может выполнять нажатие лишь одним пальцем и значительно облегчать переключение направления поворота выходного вала.
Настоящее изобретение будет ниже подробно описано со ссылками на сопровождающие чертежи и на варианты реализации для лучшего понимания задач, характерных особенностей и результатов согласно настоящему изобретению.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид спереди первого варианта реализации настоящего изобретения в первом рабочем состоянии;
на фиг. 2 показан вид в разрезе вдоль линии Е-Е в варианте реализации по фиг. 1;
на фиг. 3 показан вид спереди первого варианта реализации настоящего изобретения во втором рабочем состоянии;
на фиг. 4 показан узел приспособления привода в первом варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 5 показано изображение в разобранном виде приспособления привода по фиг. 4, где средство привода отделено от средства изменения направления поворота;
на фиг. 6 показано изображение в разобранном виде средства привода по фиг. 5;
на фиг. 7 показано трехмерное изображение средств изменения направления поворота по фиг. 5;
на фиг. 8А показан вид в разрезе вдоль линии А-А по фиг. 1;
на фиг. 8В показан вид в разрезе вдоль линии В-В по фиг. 1;
на фиг. 8С показан частичный вид в разрезе вдоль линии С-С по фиг. 2 с упрощенными компонентами;
на фиг. 8D показан частичный вид в разрезе вдоль линии D-D по фиг. 2 с упрощенными компонентами;
на фиг. 9А показан вид в разрезе вдоль линии А′-А′ по фиг. 3;
на фиг. 9С показан частичный вид в разрезе вдоль линии С-С по фиг. 3 с упрощенными компонентами;
на фиг. 9D показан частичный вид в разрезе вдоль линии D-D по фиг. 3 с упрощенными компонентами;
фиг. 10 представляет собой частичный вид в разрезе, показывающий взаимодействие между главным стержнем и зубчатой передачей типа кабестана или ведомым зубчатым колесом в первом варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 11С показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего ведомому зубчатому колесу во втором варианте реализации настоящего изобретения в первом рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии С-С по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 11D показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего зубчатой передаче типа кабестана во втором варианте реализации настоящего изобретения в первом рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии С-С по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 12С показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего ведомому зубчатому колесу во втором варианте реализации настоящего изобретения во втором рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии С-С по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 12D показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего зубчатой передаче типа кабестана во втором варианте реализации настоящего изобретения во втором рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии D-D по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 13С показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего ведомому зубчатому колесу в третьем варианте реализации настоящего изобретения в первом рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии С-С по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 13D показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего зубчатой передаче типа кабестана в третьем варианте реализации настоящего изобретения в первом рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии D-D по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 14С показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего ведомому зубчатому колесу в третьем варианте реализации настоящего изобретения во втором рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии С-С по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 14D показан вид в разрезе средства изменения направления поворота, соответствующего зубчатой передаче типа кабестана в третьем варианте реализации настоящего изобретения во втором рабочем состоянии, причем положение сечения относится к линии D-D по фиг. 2 или 3 в качестве ориентира;
на фиг. 15 показан частичный вид в разрезе, показывающий структурное расположение главного стержня, фиксаторов, элемента изменения направления поворота и зубчатой трансмиссии типа кабестана в четвертом варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 16 показан частичный вид в разрезе, показывающий структурное расположение главного стержня, фиксаторов, элемента изменения направления поворота и зубчатой трансмиссии типа кабестана в пятом варианте реализации настоящего изобретения;
на фиг. 17 показан вид спереди шестого варианта реализации настоящего изобретения;
на фиг. 17А показан вид в разрезе вдоль линии А”-А” в варианте реализации настоящего изобретения по фиг. 17;
на фиг. 17В показан вид в разрезе вдоль линии В′-В′ в варианте реализации настоящего изобретения по фиг. 17;
на фиг. 17С показан вид в разрезе вдоль линии С′-С′ в варианте реализации настоящего изобретения по фиг. 17;
на фиг. 17D показан вид в разрезе вдоль линии D′-D′ в варианте реализации настоящего изобретения по фиг. 17;
на фиг. 17Е показан вид в разрезе вдоль линии Е′-Е′ в варианте реализации настоящего изобретения по фиг. 17.
Подробное описание изобретения
Вариант I реализации настоящего изобретения
На фиг. 1 и 2 показан предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения, представляющий собой ручную отвертку 100 и использующий блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению, обеспечивающий возможность двунаправленного двухскоростного привода посредством приспособления 120 привода, показанного на фиг. 4. Приспособление 120 привода содержит, как показано на фиг. 4, средство 130 привода и средство 110 изменения направления поворота для обеспечения возможности изменения направления поворота главного стержня. На фиг. 5 и 6 показаны относительное расположение средства 130 привода и средства 110 изменения направления внутри структуры и узла. В настоящем изобретении термин «двунаправленный двухскоростной привод» или «двунаправленный привод» употребляемы в связи со входом, другими словами, со входным усилием со стороны рукоятки, действующей как средство поворота, которое может быть приложено в любом направлении и по часовой стрелке и против часовой стрелки, причем это прилагаемое в любом направлении входное усилие может быть эффективно использовано. В настоящем описании термины «переключение направления поворота» или «с возможностью переключения направления поворота» связаны с тем, что получаемое в результате направление поворота главного стержня может быть по желанию выбрано или по часовой стрелке или против часовой стрелки. В настоящем изобретении направление поворота по часовой стрелке или против часовой стрелки направление определено как направление поворота, наблюдаемое вдоль оси от наконечника к рукоятке.
Ниже описаны структура, работа и принцип действия ручной отвертки 100 в этом варианте реализации настоящего изобретения.
1. Общая структура отвертки 100
Отвертка 100 содержит главный стержень 105, приспособление 120 привода и средство поворота. В этом варианте реализации настоящего изобретения средство поворота представляет собой рукоятку 121, посредством которой крутящий момент, прилагаемый в любом направлении (или в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки), приложен к главному стержню 105 через приспособление 120 привода, так что главный стержень 105 создает на выходе крутящий момент в заранее определенном направлении (в одном направлении из направления поворота по часовой стрелке и против часовой стрелки). Приспособление 120 привода установлено на главном стержне 105 для приложения крутящего момента рукоятки 121 к главному стержню 105. Разные инструментальные наконечники 101 инструмента могут быть установлены на главном стержне 105 посредством держателя 104 наконечника на главном стержне 105 для подачи на выход крутящего момента.
При рассмотрении извне отвертка 100 кроме того содержит переднюю крышку 108 и удерживающее кольцо 113.
Передняя крышка 108 закреплена на главном стержне 105 посредством штифта 106 таким образом, что передняя крышка 108 выполняет поворот вместе с главным стержнем 105.
Оператор захватывает двумя руками, соответственно, удерживающее кольцо 113 и рукоятку 121, причем удерживающее кольцо 113 неподвижно при его захвате, а рукоятка 121 может выполнять поворот в любом направлении (или в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки) относительно удерживающего кольца 113. Неподвижное удерживающее кольцо 113 представляет собой репер для поворотов каждого компонента отвертки 100.
2. Приспособление 120 привода
Как показано на фиг. 4 и 5, приспособление 120 привода содержит средство 130 привода и средство 110 изменения направления поворота, предназначенное для выполнения двунаправленного двухскоростного привода при возможности изменения направления поворота главного стержня. Средство 130 привода насажено на внешнюю поверхность средства 110 изменения направления поворота, а средство 110 изменения направления поворота насажено на внешнюю поверхность главного стержня 105. Средство 110 изменения направления поворота выполняет две функции: i) выполнение взаимодействия со средством 130 привода для преобразования двунаправленного входа в однонаправленный выход (то есть выполнение функции муфт одностороннего поворота); и ii) переключение направления выхода (то есть выполнение функции приспособления для изменения направления поворота).
2.1. Структура средства 130 привода
Как показано на фиг. 6, средство 130 привода содержит четыре зубчатых передачи в виде ободка, включая зубчатую передачу 118 типа кабестана, ведомое зубчатое колесо 111 и две промежуточных шестерни 128, взаимодействующих и с зубчатой передачей типа кабестана и с ведомым зубчатым колесом вместе, и гнездо 114 трансмиссии. При использовании двух промежуточных шестерен привод уравновешен в большей степени. Также осуществим вариант с использованием только одной промежуточной шестерни, что не воздействует на реализацию настоящего изобретения; и таким образом настоящее изобретение не ограничено этим. Зубчатая передача 118 типа кабестана прикреплена к рукоятке 121 таким образом, чтобы получать входной крутящий момент от рукоятки.
Зубчатая передача 118 типа кабестана, гнездо 114 трансмиссии и ведомое зубчатое колесо 111 коаксиально с сохранением сборочного зазора последовательно насажены на элемент 115 изменения направления поворота средства 110 изменения поворота, причем средство 110 изменения направления поворота образует связи типа муфты одностороннего поворота зубчатой передачи 118 типа кабестана и ведомого зубчатого колеса 111 с главным стержнем 105, соответственно, а именно, что касается одного направления, то зубчатая передача типа кабестана увлекает за собой главный стержень, а ведомое зубчатое колесо взаимодействует с главным стержнем в режиме свободного хода; в другом направлении функции зубчатой передачи типа кабестана и ведомого зубчатого колеса изменены местами, причем ведомое зубчатое колесо, которое было в режиме свободного хода, теперь увлекает за собой главный стержень, а кабестан взаимодействует с главным стержнем в режиме свободного хода. Подробное описание реализации режима муфты свободного хода будет приведено в последующих разделах 2.2 и 2.3.
На фиг. 8В показано взаимное расположение при связи гнезда 114 трансмиссии, элемента 115 изменения направления поворота и удерживающего кольца 113. Гнездо 114 трансмиссии может выполнять поворот относительно элемента 115 изменения направления поворота. Гнездо 114 трансмиссии содержит в радиальном направлении две оси 133 промежуточных шестерен для установки промежуточных шестерен 128. Промежуточные шестерни 128 вынуждают зубчатую передачу 118 типа кабестана и ведомое зубчатое колесо 111 всегда выполнять поворот в противоположных направлениях, а именно, при повороте зубчатой передачи типа кабестана по часовой стрелке происходит поворот ведомого зубчатого колеса против часовой стрелки; и, наоборот, происходит поворот ведомого зубчатого колеса по часовой стрелке при повороте зубчатой передачи типа кабестана против часовой стрелки.
Гнездо 114 трансмиссии кроме того содержит радиальные резьбовые отверстия 132, предназначенные для крепления удерживающего кольца 113. Удерживающее кольцо 113 прикреплено к гнезду 114 трансмиссии винтами 112. В этом варианте реализации настоящего изобретения аксиальные резьбовые отверстия 134 также выполнены на осях 133 промежуточной шестерни. Для поддержания компактности структуры резьбовые отверстия 134 могут также быть использованы для крепления удерживающего кольца 113, причем удерживающее кольцо 113 имеет дополнительную функцию поддержания осевого смещения промежуточных шестерен 128. Конечно, удерживающее кольцо 113 согласно настоящему изобретению может быть закреплено на гнезде 114 трансмиссии только посредством резьбовых отверстий 132, ив то же время осевые ограничители могут быть размещены в резьбовых отверстиях 134, или удерживающие элементы, такие как стопорные кольца, могут быть размещены на осях промежуточных шестерен для поддержания осевого смещения промежуточных шестерен 128.
2.2. Структура и принципы работы средства 110 изменения направления поворота
Как показано на фиг. 5, средство 110 изменения направления поворота насажено на главный стержень 105, а на внешнюю часть средства 110 изменения направления поворота насажено средство 130 привода. Средство 110 изменения направления поворота содержит элемент 115 изменения направления поворота и два набора игл 127-1, 127-2 качения. Элемент 115 изменения направления поворота коаксиально насажен на главный стержень 105 с сохранением сборочного зазора. Два набора щелей, размеры которых больше размеров игл 127-1, 127-2 качения, образованы на элементе 115 изменения направления поворота для приема игл 127-1, 127-2 качения с возможностью свободного поворота игл 127-1, 127-2 качения. Оси игл 127-1, 127-2 качения параллельны оси главного стержня 105. На фиг. 2 показаны два набора щелей и игл 127-1, 127-2 качения, соответствующих положениям зубчатой передачи 118 типа кабестана и ведомого зубчатого колеса 111 средства 130 привода, соответственно, а именно, первый набор щелей и игл 127-2 качения взаимодействует с внутренней замкнутой поверхностью 138 зубчатой передачи 118 типа кабестана, а второй набор щелей и игл 127-1 качения взаимодействие с внутренней замкнутой поверхностью 135 ведомого зубчатого колеса 111. В этом варианте реализации настоящего изобретения эти внутренние замкнутые поверхности представляют собой цилиндрические поверхности.
Как показано на фиг. 7 и 10, профильные поверхности 131 размещены на главном стержне 105 в положениях, соответствующих иглам качения и щелям. В этом варианте реализации настоящего изобретения три профильных поверхности 131 размещены на главном стержне 105, соответствуя трем иглам 127-1 качения или 127-2 в каждом наборе, причем иглы 127-1, 127-2 качения способны выполнять качение по профильным поверхностям 131. Фактически, имеют место два сегмента рабочих граней на каждой профильной поверхности 131, взаимодействующих с внутренней замкнутой поверхностью 135 и с внутренней замкнутой поверхностью 138 посредством игл 127-1 качения и игл 127-2 качения, соответственно. Рабочая грань профильной поверхности 131 может представлять собой цилиндрическую поверхность, поверхность эллиптического цилиндра, параболоид или другую криволинейную поверхность, а также может представлять собой плоскость, другими словами, линия внешнего контура поперечного разреза профильной поверхности 131 может представлять собой дугу, эллиптическую дугу, параболу или другую кривую, а также может быть прямой линией. Радиальный зазор образован между профильной поверхностью 131 и внутренней замкнутой поверхностью 135 или внутренней замкнутой поверхностью 138 (обратите внимание на показанное на фиг. 10 расположение при взаимодействии между главным стержнем 105 и зубчатой передачей типа кабестана 138 или ведомым зубчатым колесом 111), для обеспечения перемещения в нем игл качения. При перемещении вокруг окружности главного стержня размер а средней части радиального зазора больше диаметров игл 127-1, 127-2 качения, а размеры b, b′ оконечных частей меньше диаметров игл 127-1, 127-2 качения, причем иглы качения могут быть нажаты элементом 115 изменения направления поворота для перемещения между двумя концами радиального зазора и удовлетворять условию самоблокировки в положениях взаимодействия игл качения с профильными поверхностями и внутренними поверхностями, выполняя, таким образом, задачу настоящего изобретения. Радиальный зазор не обязательно симметричен, а именно, неравенство b и b′ не влияет на достижение цели согласно настоящему изобретению.
В других вариантах реализации настоящего изобретения количество профильных поверхностей может быть равно одной, двум или больше трех, что пригодно для достижения цели согласно настоящему изобретению; поэтому это изобретение не ограничено этим количеством. В соответствии с этим количество игл качения в каждом наборе может быть равно одному, двум или больше трех, и даже осуществим вариант с количеством игл качения, меньшим или большим количества профильных поверхностей. Например, в целом шесть щелей в двух наборах размещены на элементе 115 изменения направления поворота в этом варианте реализации настоящего изобретения для расположения игл 127-1, 127-2 качения. Даже при отсутствии игл качения в нескольких щелях, но при обязательном присутствии, по меньшей мере, одной иглы качения в каждом наборе щелей, может быть достигнута цель согласно настоящему изобретению. При размещении двух игл качения в одной щели, независимо от того, размещены ли они бок о бок или в осевом направлении голова к концу, цель согласно настоящему изобретению может все же быть достигнута.
В целом, при взаимодействии зубчатой передачи типа кабестана и ведомого зубчатого колеса средства 130 привода с профильной поверхностью посредством игл качения, соответственно, обеспечена возможность достижения цели настоящего изобретения, причем настоящее изобретение этим не ограничено. В качестве альтернативы иглы качения согласно настоящему изобретению могут быть заменены другими элементами качения, например, шариками качения, коническими стержнями качения и т.д., и в то же время соответствующая конфигурация профильных поверхностей и внутренних замкнутых поверхностей должна быть согласована с формой элементов качения. Например, профильные поверхности и внутренние замкнутые поверхности выполнены в виде кольцевых поверхностей или поверхностей в виде усеченного конуса. Конечно, каждая из профильных поверхностей может быть подвергнута машинной обработке с выполнением двух сегментов рабочих граней, соответствующих двум наборам игл 127-1, 127-2 качения, при этом также может быть достигнута цель согласно настоящему изобретению. Внутренняя замкнутая поверхность 135 и внутренняя замкнутая поверхность 138 в этом варианте реализации настоящего изобретения имеют одинаковый диаметр. При различии этих диаметров, в случае, когда иглы качения соответствующего размера выбраны для взаимодействия с соответствующими профильными поверхностями, также может быть достигнута цель настоящего изобретения.
Далее, со ссылками на фиг. 8А, 8С, 8D и фиг. 9А, 9С и 9D, объяснен принцип работы средства 110 изменения направления поворота в качестве муфты одностороннего поворота и приспособления для изменения направления поворота в двух рабочих состояниях. На этих фигурах средство 110 изменения направления поворота представлено в виде упрощенной структуры с одной иглой качения, взаимодействующей с одной плоской профильной поверхностью главного стержня 105.
Фиг. 8С и 8D соответствуют первому рабочему состоянию в этом варианте реализации настоящего изобретения, причем иглы 127-1, 127-2 качения прижаты к правой части фигур элементом 115 изменения направления поворота. На фиг. 8С игла 127-1 качения одновременно контактирует с внутренней замкнутой поверхностью 135 ведомого зубчатого колеса 111 и с профильной поверхностью 131, а на фиг. 8D игла 127-2 качения одновременно контактирует с внутренней замкнутой поверхностью 138 зубчатой передачи 118 типа кабестана и с профильной поверхностью 131.
При повороте зубчатой передачи 118 типа кабестана по часовой стрелке внутренняя замкнутая поверхность 138 вынуждает иглу 127-2 качения выполнять поворот по часовой стрелке, а игла 127-2 качения получает на профильной поверхности 131 направленное направо усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-2 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 138 и профильной поверхности 131, направлены направо, так что игла 127-2 качения плотно зажата клиновидным углом, образованным внутренней замкнутой поверхностью 138 и профильной поверхностью 131, чтобы вынудить главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке. В это время ведомое зубчатое колесо 111 выполняет поворот против часовой стрелки, игла 127-1 качения, взаимодействующая с внутренней замкнутой поверхностью 135, также выполняет поворот против часовой стрелки, причем эта игла качения получает на профильной поверхности 131 направленное налево усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-1 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 135 и профильной поверхности 131, обе направлены влево. Поскольку размер радиального зазора в левой части иглы качения больше, чем диаметр иглы качения, игла 127-1 качения находится в свободном состоянии, и соответственно, ведомое зубчатое колесо 111 взаимодействует в режиме свободного хода с главным стержнем 105.
При повороте зубчатой передачи 118 типа кабестана против часовой стрелки внутренняя замкнутая поверхность 138 вынуждает иглу 127-2 качения выполнять поворот против часовой стрелки, а игла 127-2 качения получает на профильной поверхности 131 направленное налево усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-2 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 138 и профильной поверхности 131, обе направлены налево. Поскольку размер радиального зазора в левой части иглы 127-2 качения больше, чем диаметр иглы качения, игла 127-2 качения находится в свободном состоянии. Таким образом, зубчатая передача 118 типа кабестана взаимодействует в режиме свободного хода с главным стержнем 105. Однако, вследствие наличия промежуточных шестерен 128, ведомое зубчатое колесо 111 выполняет поворот по часовой стрелке. Внутренняя замкнутая поверхность 135 вынуждает соответствующую иглу 127-1 качения выполнять поворот по часовой стрелке, а игла 127-1 качения получает на профильной поверхности 131 направленное направо усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-1 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 135 и профильной поверхности 131, обе направлены направо, так что игла 127-1 качения плотно зажата клиновидным углом, образованным внутренней замкнутой поверхностью 135 и профильной поверхностью 131, чтобы вынудить главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке.
Таким образом, может быть отмечено, что независимо от того, вынуждает ли рукоятка зубчатую передачу типа кабестана выполнять поворот по часовой стрелке или против часовой стрелки, в первом рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот по часовой стрелке.
Фиг. 9С и 9D соответствуют второму рабочему состоянию в этом варианте реализации настоящего изобретения, причем иглы 127-1 и 127-2 качения прижаты к левой части фигур элементом 115 изменения направления поворота. На фиг. 9С игла 127-1 качения одновременно контактирует с внутренней замкнутой поверхностью 135 ведомого зубчатого колеса 111 и с профильной поверхностью 131, а на фиг. 9D игла 127-2 качения одновременно контактирует с внутренней замкнутой поверхностью 138 зубчатой передачи 118 типа кабестана и с профильной поверхностью 131.
При повороте зубчатой передачи 118 типа кабестана по часовой стрелке внутренняя замкнутая поверхность 138 вынуждает иглу 127-2 качения выполнять поворот по часовой стрелке, а игла 127-2 качения получает на профильной поверхности 131 направленное направо усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-2 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 138 и профильной поверхности 131, направлены направо. Поскольку размер радиального зазора в левой части иглы 127-2 качения больше диаметра иглы качения, игла 127-2 качения находится в свободном состоянии. Соответственно, ведомое зубчатое колесо 111 взаимодействует в режиме свободного хода с главным стержнем 105. Однако, вследствие наличия промежуточных шестерен 128, ведомое зубчатое колесо 111 выполняет поворот против часовой стрелки. Внутренняя замкнутая поверхность 135 вынуждает соответствующую иглу 127-1 качения выполнять поворот против часовой стрелки, а игла 127-1 качения получает на профильной поверхности 131 направленное налево усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-1 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 135 и профильной поверхности 131, обе направлены налево, так что игла 127-1 качения плотно зажата клиновидным углом, образованным внутренней замкнутой поверхностью 135 и профильной поверхностью 131, чтобы вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот против часовой стрелки.
При повороте зубчатой передачи 118 типа кабестана против часовой стрелки внутренняя замкнутая поверхность 138 вынуждает иглу 127-2 качения выполнять поворот против часовой стрелки, а игла 127-2 качения получает на профильной поверхности 131 направленное налево усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-2 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 138 и профильной поверхности 131, направлены налево, так что игла 127-2 качения плотно зажата клиновидным углом, образованным внутренней замкнутой поверхностью 138 и профильной поверхностью 131, чтобы вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот против часовой стрелки. В это время ведомое зубчатое колесо 111 выполняет поворот по часовой стрелке, игла 127-1 качения, взаимодействующая с внутренней замкнутой поверхностью 135, также выполняет поворот по часовой стрелке, причем эта игла качения получает на профильной поверхности 131 направленное направо усилие трения, то есть силы, приложенные к игле 127-1 качения со стороны внутренней замкнутой поверхности 135 и профильной поверхности 131, обе направлены направо. Поскольку размер радиального зазора в левой части иглы качения больше диаметра иглы качения, игла 127-1 качения находится в свободном состоянии, и соответственно, ведомое зубчатое колесо 111 взаимодействует в режиме свободного хода с главным стержнем 105.
Таким образом, может быть отмечено, что независимо от того, вынуждает ли рукоятка зубчатую передачу типа кабестана выполнять поворот по часовой стрелке или против часовой стрелки, во втором рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот против часовой стрелки.
В целом средство изменения направления поворота выполняет функцию муфты одностороннего поворота в двух рабочих состояниях соответственно.
Обратимся теперь к фиг. 7, фиг. 8А и фиг. 9А. Две ориентационные щели 117-1 и 117-2 размещены на элементе 115 изменения направления поворота для выполнения взаимодействия с ориентационным стальным шариком 124, размещенным на главном стержне 105 для обеспечения возможности переключения между двумя вышеупомянутыми рабочими состояниями. Пружина 123, размещенная в пределах главного стержня 105, вынуждает ориентационный стальной шарик 124 попадать в одну из ориентационных щелей для обеспечения установки средства 110 изменения направления поворота в одно из двух рабочих состояний. Посредством поворота элемента 115 изменения направления поворота относительно главного стержня 115 на некоторый угол могут быть переключены положения ориентационного стального шарика 124 в двух ориентационных щелях, так что этот вариант реализации настоящего изобретения может быть переключен между вышеупомянутыми первым рабочим состоянием и вторым рабочим состоянием, и может быть обеспечена функция приспособления для изменения направления поворота средства 110 изменения направления поворота.
2.3. Режим работы этого варианта реализации настоящего изобретения объяснен ниже со ссылками на фигуры.
2.3.1. Сначала элемент 115 изменения направления поворота выполняет поворот относительно главного стержня 105 для размещения ориентационного стального шарика 124 в нужной щели, выбранной из двух ориентационных щелей, например, в ориентационной щели 117-1, показанной на фиг. 8А, а затем главный стержень 105 установлен так, чтобы обеспечивать возможность поворота только по часовой стрелке, и этот вариант реализации настоящего изобретения находится в вышеупомянутом первом рабочем состоянии.
2.3.1.1. Оператор захватывает удерживающее кольцо 113 одной рукой и поворачивает рукоятку 121 по часовой стрелке другой рукой, заставляя зубчатую передачу 118 типа кабестана выполнять поворот по часовой стрелке. В этот момент игла 127-2 качения, соответствующая кабестану 118, плотно зажата внутренней замкнутой поверхностью 138 зубчатой передачи 118 типа кабестана и профильной поверхностью 131 главного стержня 105, чтобы вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке. Промежуточные шестерни 128 вынуждают ведомое зубчатое колесо 111 выполнять поворот против часовой стрелки, а иглы 127-1 качения, соответствующие ведомому зубчатому колесу 111, находятся в свободном состоянии и могут выполнять свободное качение таким образом, чтобы ведомое зубчатое колесо 111 взаимодействовало в режиме свободного хода с главным стержнем 105. Таким образом, ведомое зубчатое колесо теперь не работает.
2.3.1.2. Оператор поворачивает рукоятку 121 против часовой стрелки, вынуждая зубчатую передачу 118 типа кабестана выполнять поворот против часовой стрелки. В этот момент игла 127-2 качения, соответствующая кабестану 118, находится в свободном состоянии и способна выполнять свободное качение таким образом, чтобы зубчатая передача 118 типа кабестана взаимодействовала в режиме свободного хода с главным стержнем 105. Промежуточные шестерни 128 вынуждают ведомое зубчатое колесо 111 выполнять поворот по часовой стрелке, а иглы 127-1 качения, соответствующие ведомому зубчатому колесу 111, плотно зажаты, заставляя главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке.
В целом, независимо от того в каком направлении рукоятка вынуждает выполнять поворот зубчатую передачу типа кабестана, обеспечена возможность поворота главного стержня 105 по часовой стрелке.
2.3.2. Затем элемент 115 изменения направления поворота выполняет поворот относительно главного стержня 105, чтобы повторно разместить ориентационный стальной шарик 124 в ориентационной щели 117-2, а затем главный стержень 105 установлен так, чтобы обеспечивать возможность поворота только против часовой стрелки и этот вариант реализации настоящего изобретения находится в вышеупомянутом втором рабочем состоянии. При захвате оператором удерживающего кольца 113 одной рукой и повороте рукоятки 121 другой рукой или по часовой стрелке или против часовой стрелки, главный стержень 105 выполняет поворот против часовой стрелки.
3. Дальнейшие усовершенствования структуры средства 110 изменения направления поворота
Обратимся к фиг. 1, 2 и 3. Направляющая скольжения, параллельная оси главного стержня 105, размещена на главной крышке 108, а узел 126 нажимной кнопки, способный скользить по направляющей скольжения, размещен в ней для управления положением элемента 115 изменения направления поворота с целью установления направления поворота главного стержня 105. Например, при переключении узла 126 нажимной кнопки в положение на передней стороне (то есть в направлении к инструментальному наконечнику, как показано на фиг. 1), ориентационная щель 117-1 элемента 115 изменения направления поворота взаимодействует с ориентационным стальным шариком 124, главный стержень 105 способен выполнять поворот только по часовой стрелке и отвертка 100 применима для затягивания винта; при переключении узла 126 нажимной кнопки в положение на задней стороне (то есть в направлении удаления от инструментального наконечника, как показано по фиг. 3) ориентационная щель 117-2 элемента 115 изменения направления поворота взаимодействует с ориентационным стальным шариком 124, главный стержень 105 способен выполнять поворот только против часовой стрелки и отвертка 100 применима для ослабления винта. Конечно, взаимное расположение нажимной кнопки и направления поворота главного стержня может быть изменено на обратное, причем изобретение этим не ограничено.
Управление элементом 115 изменения направления поворота посредством узла 126 нажимной кнопки выполнено посредством пространственного кулачкового приспособления. Как показано на фиг. 7, 8А и 9А, спиральная щель 116 скольжения размещена на внешней поверхности элемента 115 изменения направления поворота. Узел 126 нажимной кнопки содержит часть, выступающую в щель 116 скольжения, например, кронштейн 126-1 или стальной шарик для образования кулачкового приспособления, предназначенного для преобразования осевого линейного перемещения узла 126 нажимной кнопки в круговое перемещение элемента 115 изменения направления поворота, то есть посредством переключения узла 126 нажимной кнопки в осевом направлении, а кронштейн 126-1, выступающий в щель 116 скольжения, вынуждает элемент 115 изменения направления выполнять перемещение по кругу. Посредством кулачкового приспособления происходит преобразование переключения узла 126 нажимной кнопки между передним и задним положениями в переключение ориентационного стального шарика 124 между двумя ориентационными щелями.
При отсутствии узла 126 нажимной кнопки оператор должен захватить главный стержень и элемент 115 изменения направления поворота двумя руками, соответственно (или части, прикрепленные к этим двум частям с возможностью легкого захвата) и повернуть их в противоположных направлениях для выполнения переключения направления. При наличии узла 126 нажимной кнопки оператор может нажать ее лишь одним пальцем для выполнения переключения направления. Это усовершенствование в значительной степени облегчает выполнение средства 110 изменения направления поворота.
Кроме того, после применения способа управления поворотом элемента 115 изменения направления поворота посредством узла 126 нажимной кнопки, может быть выведена из работы структура из ориентационного стального шарика 124 и двух ориентационных щелей. Поскольку элемент 115 изменения направления поворота может быть нажат узлом 126 нажимной кнопки, который в свою очередь толкает иглы качения в рабочие положения муфт одностороннего поворота, цель настоящего изобретению может быть достигнута.
Этот вариант реализации настоящего изобретения кроме того содержит структуры для ограничения ненужных аксиальных перемещений каждой части, например, заплечики, стопорные кольца или крепежные элементы и т.д. и различные подшипники и смазанные маслом втулки и т.д. для гладкого выполнения поворота, которые не описаны здесь подробно, причем настоящее изобретение не ограничено ими.
При нормальной работе удерживающее кольцо 113 из этого варианта реализации настоящего изобретения удержано неподвижным, то есть эффективность удвоена по сравнению с обычными отвертками без двунаправленного привода. При реальной работе удерживающее кольцо 113 может выполнять поворот в противоположном направлении относительно рукоятки 121, и затем скорость поворота главного стержня 105 может быть удвоена по сравнению со скоростью поворота рукоятки 121, то есть эффективность может быть в четыре раза больше эффективности обычных отверток без двунаправленного двухскоростного привода.
Вариант II реализации настоящего изобретения
Этот вариант реализации настоящего изобретения аналогичен варианту I реализации настоящего изобретения, но заменяет средства 110 изменения направления поворота в варианте I реализации настоящего изобретения на средства изменения направления поворота в виде храповика-защелки, как показано на фиг. 11С, 11D, 12С и 12D. Гнезда защелки размещены на главном стержне 105, а две выполняющие качение в противоположных направлениях защелки размещены на каждом гнезде защелки симметричным образом, то есть гнездо 223 защелки 224а и защелки и 224b соответствуют зубчатой передаче 118 типа кабестана на фиг. 11D и 12D, а гнездо 213 защелки 214а и защелки и 214b соответствуют ведомому зубчатому колесу 111 на фиг. 11С и 12С. На элементе 215 изменения направления поворота выполнены отверстия, причем два конца каждого отверстия могут нажимать на защелки для изменения положения защелок (то есть установления направления поворота главного стержня). На фиг. 11С и 12С два конца отверстия элемента 215 изменения направления поворота обозначены как 216а и 216b, и на фиг. 11D и 12D два конца отверстия обозначены как 226а и 226b. Внутренние замкнутые поверхности зубчатой передачи 118 типа кабестана и ведомого зубчатого колеса 111 согласованы с внутренними храповыми замкнутыми поверхностями 238 и 235, размещенными кольцеобразно, и эти две внутренние храповые замкнутые поверхности способны взаимодействовать по меньшей мере с одной защелкой, соответственно. Упругие элементы 219 и 229 размещены между каждой парой защелок для удержания защелок отклоненными от внутренней храповой замкнутой поверхности, чтобы гарантировать надежное взаимодействие между защелкой и внутренней храповой замкнутой поверхностью. Принцип работы этого варианта реализации настоящего изобретения изложен ниже.
Фиг. 11С и 11D соответствуют первому рабочему состоянию этого варианта реализации настоящего изобретения, причем защелка 224b взаимодействует с внутренней храповой замкнутой поверхностью 238, а защелка 214b взаимодействуете внутренней храповой замкнутой поверхностью 235. В это время конец 216а отверстия элемента 215 изменения направления поворота толкает защелку 214а, а конец 226а отверстия элемента 215 изменения направления поворота толкает защелку 224а, чтобы выйти из взаимодействия с соответствующей внутренней храповой замкнутой поверхностью 235 и 238, так чтобы эти защелки стали неактивными.
Теперь при повороте рукоятки 121 по часовой стрелке для вынуждения зубчатой передачи 118 типа кабестана выполнять поворот по часовой стрелке защелка 224b будет скользить по внутренней храповой замкнутой поверхности 238 и не будет прилагать крутящий момент к главному стержню 105. И ведомое зубчатое колесо 111 будет выполнять поворот против часовой стрелки посредством привода от промежуточных шестерен 128, внутренняя храповая замкнутая поверхность 235 будет подавать крутящий момент к главному стержню 105 через защелку 214b, взаимодействующую с ним, и будет вынуждать главный стержень выполнять поворот против часовой стрелки.
При повороте рукоятки 121 против часовой стрелки для вынуждения зубчатой передачи 118 типа кабестана выполнять поворот против часовой стрелки, внутренняя храповая замкнутая поверхность 238 будет подавать крутящий момент к главному стержню 105 через защелку 224b, взаимодействующую с ним, и вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот против часовой стрелки. И ведомое зубчатое колесо 111 будет выполнять поворот по часовой стрелке, защелка 214b будет скользить по внутренней храповой замкнутой поверхности 235, то есть ведомое зубчатое колесо 111 будет взаимодействовать с главным стержнем 105 в режиме свободного хода.
Таким образом, может быть отмечено, что независимо от того, в каком направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) рукоятка вынуждает выполнять поворот зубчатую передачу типа кабестана, в первом рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот против часовой стрелки.
Фиг. 12С и 12D соответствуют второму рабочему состоянию этого варианта реализации настоящего изобретения, причем элемент 215 изменения направления поворота повернут на некоторый угол по часовой стрелке для выполнения взаимодействия защелки 224а с внутренней храповой замкнутой поверхностью 238 и выполнения взаимодействия защелки 214а с внутренней храповой замкнутой поверхностью 235. В это время конец 216b отверстия элемента 215 изменения направления поворота толкает защелку 214b, а конец 226b отверстия элемента 215 изменения направления поворота толкает защелку 224b, чтобы расцепить их с соответствующей внутренней храповой замкнутой поверхностью 235 и 238, так чтобы эти защелки были неактивными.
На основании того же принципа, независимо от того, в каком направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) рукоятка вынуждает выполнять поворот зубчатую передачу типа кабестана, в первом рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот по часовой стрелке.
Таким образом, посредством переключения элемента 215 изменения направления поворота относительно главного стержня 105 для выполнения взаимодействия правых защелок с внутренними храповыми замкнутыми поверхностями, используя концы отверстий, может быть обеспечено переключение между вышеупомянутыми первым рабочим состоянием и вторым рабочим состоянием.
Вариант III реализации настоящего изобретения
Этот вариант реализации настоящего изобретения аналогичен варианту I реализации настоящего изобретения, но заменяет использованное в варианте I реализации настоящего изобретения средство 110 изменения направления поворота на средство изменения направления поворота с фиксаторами, показанное на фиг. 13С, 13D, 14C и 14D. Две канавки выполнены на главном стержне 105 с двух сторон параллельно его оси, а два фиксатора размещены, соответственно, в этих канавках, то есть фиксаторы 324а и 324b соответствуют зубчатой передаче 118 типа кабестана, как показано на фиг. 13D и 14D, а фиксаторы 314а и 314b соответствуют ведомому зубчатому колесу 111, как показано на фиг. 13С и 14С. Внешние концы фиксаторов 314а и 314b представляют собой наклоненные поверхности, и эти две наклоненные поверхности обращены друг к другу в виде буквы «V». На элементе 315 изменения направления поворота выполнены отверстия, причем концы отверстий можно использовать для нажатия на внешние концы фиксаторов с целью вдавливания фиксаторов в канавки, чтобы изменить рабочие положения фиксаторов (то есть установить направление поворота главного стержня). На фиг. 13С и 14С действующие концы отверстий элемента 315 изменения направления поворота обозначены как 316а и 316b, а на фиг. 13D и 14D действующие концы отверстий элемента 315 изменения направления поворота обозначены как 326а и 326b. Действующие концы отверстий элемента 315 изменения направления поворота размещены между двумя наклонными поверхностями, обращенными друг к другу в виде буквы «V». Внутренние замкнутые поверхности зубчатой передачи 118 типа кабестана и ведомого зубчатого колеса 111 согласованы с зубчатыми внутренними замкнутыми поверхностями 338 и 335, образованными с множеством зубов для взаимодействия по меньшей мере с одним фиксатором, соответственно. На каждый фиксатор воздействуют пружины 319, размещенные внутри канавки для фиксатора на главном стержне 105, что обеспечивает надежное взаимодействие между фиксатором и зубчатой внутренней замкнутой поверхностью. Принцип работы этого варианта реализации настоящего изобретения изложен ниже.
Фиг. 13С и 13D соответствуют первому рабочему состоянию этого варианта реализации настоящего изобретения, причем фиксатор 324а вдавлен в канавку посредством нажатия на действующий конец отверстия 326а элемента 315 изменения направления поворота, а фиксатор 324b взаимодействует с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью 338; фиксатор 314а вдавлен в канавку посредством нажатия на действующий конец отверстия 316а элемента 315 изменения направления поворота, и фиксатор 314b взаимодействует с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью 335.
Теперь при повороте рукоятки 121 по часовой стрелке для вынуждения зубчатой передачи 118 типа кабестана выполнять поворот по часовой стрелке зубчатая внутренняя замкнутая поверхность 338 будет прилагать крутящий момент к главному стержню 105 через фиксатор 324b, взаимодействующий с ним, и вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке. И ведомое зубчатое колесо 111 будет выполнять поворот против часовой стрелки посредством привода от промежуточных шестерен 128, фиксатор 314b будет скользить по зубчатой внутренней замкнутой поверхности 335 и не будет прилагать крутящий момент к главному стержню 105, то есть ведомое зубчатое колесо 111 будет взаимодействовать в режиме свободного хода с главным стержнем 105.
При повороте рукоятки 121 против часовой стрелки для вынуждения зубчатой передачи 118 типа кабестана выполнять поворот против часовой стрелки фиксатор 324b будет скользить по зубчатой внутренней замкнутой поверхности 338 и не будет прилагать крутящий момент к главному стержню 105. И ведомое зубчатое колесо 111 будет выполнять поворот против часовой стрелке посредством привода от промежуточных шестерен 128, а зубчатая внутренняя замкнутая поверхность 335 будет прилагать крутящий момент к главному стержню 105 через фиксатор 314b, взаимодействующий с ним, и вынуждать главный стержень 105 выполнять поворот по часовой стрелке.
Таким образом, можно отметить, что независимо от того, в каком направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) рукоятка вынуждает выполнять поворот зубчатую передачу типа кабестана, в первом рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот по часовой стрелке.
Фиг. 14С и 14D соответствуют второму рабочему состоянию этого варианта реализации настоящего изобретения, причем фиксатор 324b вдавлен в канавку посредством нажатия на действующий конец отверстия 326b элемента 315 изменения направления поворота, а фиксатор 324а взаимодействует с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью 338; фиксатор 314b вдавлен в канавку посредством нажатия на действующий конец отверстия 316b элемента 315 изменения направления поворота, и фиксатор 314а взаимодействует с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью 335. На основании того же принципа, независимо от того, в каком направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) рукоятка вынуждает выполнять поворот зубчатую передачу типа кабестана, во втором рабочем состоянии главный стержень 105 выполняет поворот по часовой стрелке.
Таким образом, посредством переключения элемента 315 изменения направления поворота относительно главного стержня 105 для выполнения взаимодействия правых фиксаторов с зубчатыми внутренними замкнутыми поверхностями с действующими концами отверстий, может быть обеспечено переключение между вышеупомянутыми первым рабочим состоянием и вторым рабочим состоянием.
Вариант IV реализации настоящего изобретения
Этот вариант реализации настоящего изобретения представляет собой вариацию варианта III реализации настоящего изобретения относительно фиксаторов, то есть модификацию внешних концов фиксаторов в виде плоских поверхностей. При использовании в качестве примера компонентов, соответствующих зубчатой передаче 118 типа кабестана, как показано на фиг. 15, внешние концы фиксаторов 424а и 424b выполнены плоскими, а действующие концы 426а и 426b отверстий элемента 415 изменения направления поворота размещены между этими двумя фиксаторами, для нажатия на внешние концы фиксаторов и вдавливания фиксатора в канавки, с целью изменения рабочих положений фиксаторов (то есть для установления направления поворота главного стержня). Зубчатая внутренняя замкнутая поверхность 438 зубчатой передачи 118 типа кабестана может взаимодействовать по меньшей мере с одним фиксатором. Следует иметь в виду, что принцип работы этого варианта реализации настоящего изобретения аналогичен варианту III реализации настоящего изобретения, и цель настоящего изобретения также может быть достигнута.
Вариант V реализации настоящего изобретения
Этот вариант реализации настоящего изобретения представляет собой другую вариацию варианта III реализации настоящего изобретения, связанную с фиксаторами и элементом изменения направления поворота. При использовании в качестве примера компонентов, соответствующих зубчатой передаче 118 типа кабестана, как показано на фиг. 16, внешние концы фиксаторов 524а и 524b выполнены в виде зубчатых элементов, согласуемых с зубчатой внутренней замкнутой поверхностью 538 зубчатой передачи 118 типа кабестана, а действующие концы 526а и 526b отверстий элемента 415 изменения направления поворота размещены на внешнем торце фиксаторов и предназначены для нажатия на внешние концы фиксаторов и вдавливания фиксаторов в канавки с целью изменения рабочих положений фиксаторов (то есть для установки направления поворота главного стержня). Зубчатая внутренняя замкнутая поверхность 538 зубчатой передачи 118 типа кабестана может взаимодействовать по меньшей мере с одним фиксатором. Следует иметь в виду, что принцип работы этого варианта реализации настоящего изобретения аналогичен варианту III реализации настоящего изобретения, и цель настоящего изобретения также может быть достигнута.
Вариант VI реализации настоящего изобретения
Этот вариант реализации настоящего изобретения представляет собой гаечный ключ 600 с ограничением по крутящему моменту, использующий блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению, который выполняет двунаправленный двухскоростной привод посредством приспособления привода, аналогичного варианту I реализации настоящего изобретения. Приспособление привода также содержит средство привода и средство изменения направления поворота, предназначенные для выполнения переключения направления поворота главного стержня, как показано в структурах на фиг. 17 и 17А-17Е.
Гаечный ключ 600 с ограничением по крутящему моменту 600 содержит главный стержень 605, приспособление привода и средство поворота. В этом варианте реализации настоящего изобретения средство поворота представляет собой рукоятку 621, посредством которой входной крутящий момент, прилагаемый в любом направлении (или в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки), приложен к главному стержню 605 посредством приспособления привода таким образом, чтобы главный стержень 605 создавал выходной крутящий момент в заранее определенном направлении (или в направлении по часовой стрелке или в направлении против часовой стрелки). Средство привода в этом варианте реализации настоящего изобретения содержит зубчатую передачу 618 типа кабестана, ведомое зубчатое колесо 611, промежуточную шестерню 628, взаимодействующую и с зубчатой передачей типа кабестана и с ведомым зубчатым колесом, и гнездо 614 трансмиссии. Зубчатая передача 618 типа кабестана, ведомое зубчатое колесо 611 и гнездо 614 трансмиссии насажены на внешнюю часть средства изменения направления поворота. Зубчатая передача 618 типа кабестана жестко связана с рукояткой 621. Гнездо 614 трансмиссии использовано для установки промежуточной шестерни 628 и крепления удерживающего кольца 613.
Профильные поверхности 631 размещены на главном стержне 605. Средство изменения направления поворота содержит элемент 615 изменения направления поворота с двумя наборами щелей и игл 627 качения, размещенных внутри этих щелей, которые соответствуют зубчатой передаче 618 типа кабестана и ведомому зубчатому колесу 611 для выполнения функции муфты одностороннего поворота. В частности, что касается зубчатой трансмиссии 618 типа кабестана, иглы 627 качения, нажатые элементом 615 изменения направления поворота, взаимодействуют с профильными поверхностями 631 главного стержня и внутренней замкнутой поверхности 638; а что касается ведомого зубчатого колеса 611, то иглы 627 качения, нажатые элементом 615 изменения направления поворота, взаимодействуют с профильными поверхностями 631 главного стержня и внутренней замкнутой поверхности 635. Две ориентационные щели 617-1 и 617-2 выполнены на одном конце элемента 615 изменения направления поворота для выполнения взаимодействия с ориентационным стальным шариком 624 на главном стержне 605, что обеспечивает функцию приспособления для изменения направления поворота. Принцип работы этого варианта реализации настоящего изобретения аналогичен принципу работы варианта I реализации настоящего изобретения: оператор захватывает рукоятку 621 и удерживающее кольцо 613 двумя руками, соответственно, причем удерживающее кольцо 613 неподвижно. Независимо от того, выполняет ли рукоятка 621 поворот по часовой стрелке или против часовой стрелки, главный стержень 605 будет выполнять поворот в направлении, установленном согласно ориентационной щели элемента 615 изменения направления поворота.
В других вариантах реализации настоящего изобретения средства изменения направления поворота в гаечном ключе 600 с ограничением по крутящему моменту могут быть заменены на средства изменения направления поворота в виде защелки и храповика или на средства изменения направления поворота в виде фиксаторов в соответствии с вариантами II-V реализации настоящего изобретения, и при этом может быть достигнута цель согласно настоящему изобретению.
Вышеупомянутый ручной инструмент может представлять собой, в дополнение к отвертке и гаечному ключу с ограничением по крутящему моменту, ручное сверло или другой похожий инструмент, и при условии, что средство поворота (рукоятка), посредством которого приложен крутящий момент, коаксиально с главным стержнем, он может использовать блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению, чтобы обеспечить вывод крутящего момента главным стержнем в заранее определенном направлении, независимо от того, как выполняет поворот средство поворота, причем это заранее определенное направление поворота главного стержня может быть изменено на обратное.
Блок двунаправленного механического преобразования согласно настоящему изобретению может быть выполнен в других системах или оборудовании. В других вариантах реализации настоящего изобретения, которые также содержат главный стержень, приспособление привода и средство поворота, привод в виде зубчатой передачи в виде ободка может быть заменен на другое техническое решение для трансмиссии, например, на привод в виде цилиндрического прямозубого колеса, на привод в виде цилиндрического прямозубого колеса плюс привод от вала, на ременной привод плюс привод от вала или трехмерный ременной привод и т.д., предназначенное для принуждения зубчатой передачи типа кабестана и ведомого зубчатого колеса всегда выполнять поворот в противоположных направлениях. Если средство изменения направления поворота с функциями муфты одностороннего поворота и приспособление для изменения направления поворота согласно настоящему изобретению вместе использованы в приспособлении привода, другие варианты реализации настоящего изобретения также могут обеспечить выполнение цели настоящего изобретения, то есть входное усилие средств поворота может быть приложено или по часовой стрелке или против часовой стрелки, входное усилие в любом направлении может быть эффективно использовано для приложения к главному стержню и выведено в заранее определенном направлении, а переключение направления поворота главного стержня может удобно выполнено. В вариантах реализации других систем или оборудования удерживающее кольцо средства изменения направления поворота в приспособлении привода также может быть заменено на средство монтажа, например, на несущую раму, действующую в качестве монтажного основания всей системы или всего оборудования.
Изложенное выше представляет собой лишь описание предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения и не может быть использовано для ограничения настоящего изобретения. Любая модификация, эквивалентная замена и любое усовершенствование, выполненные для настоящего изобретения без выхода за пределы духа и принципов настоящего изобретения, должны попадать в объем приложенных пунктов формулы изобретения.