TWI634970B - 開口棘輪扳手 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種單向小擺角棘輪扳手，該扳手設計成用於扭轉軸向放置在液壓軟管或相似管線上的六邊形螺母緊固件。

本發明由一對面對的匹配鏡像兩尖器狀堅固外殼形成，外殼通過夾在手柄區段之間的堅固平坦填充物結合在一起，填充物還充當機械支架和間隔件。頭部空腔在其U形橢圓形頭部區段內容納扳擰機構，該扳擰機構由具有確定尺寸的中央六邊形槽的開口棘輪齒輪組成。通過部署在組裝工具的頸部空腔內部的兩個經彈簧偏置的棘爪對齒輪進行棘輪操作，棘爪提供持續交替的單向接合，而在頭部處的堅固的外殼經適當成形以允許齒輪的齒在側面突起用以進行輪子的簡單直接旋轉，從而使齒輪的和外殼的開口對準在一起以用於工具的接合和移除。

Description

開口棘輪扳手

本發明係有關於開口棘輪扳手。

發明背景

扳手可以劃分成兩個類別：閉口扳手(也被稱作環型扳手)和開口扳手。閉口扳手是必須軸向地施加到螺母、螺栓頭部或其它力矩接收表面的那些扳手，而開口扳手是可以軸向或者徑向地施加到力矩接收表面的那些扳手。

閉口扳手通常具有四到八個接觸面，且通常設計成同時接觸所有力矩接收表面。此類扳手的代表為普通的箱型扳手或套筒型扳手。此類別的扳手總體上包括堅固地附連到細長臂的扭轉頭部。通過閉口扳手扭轉螺母(尤其在有限的區域中)總體上需要將扳手頭部連續放置到螺母以及從螺母連續移除扳手頭部以完成扭轉操作。

閉口扳手的另一型式是棘輪類型，由此頭部包括螺母接合槽或具有棘輪機構的套筒式齒輪，該棘輪機構允許無限地將螺母連續扭轉360°，而不需要將螺母從力矩接收表面鬆開。然而，鑒於扭轉頭部的幾何形狀，採用固體形式和棘輪形式的閉口扳手無法用於扭轉軸向放置在液壓 管線或相似管線上的螺母或緊固件。

開口扳手通常接合螺母的兩側、執行與閉口扳手相同的功能，且鑒於頭部的幾何形狀允許與軸向放置在液壓管線或相似管線上的螺母或緊固件接合。然而，扭轉此類螺母或緊固件(尤其在有限的環境中)需要將扳手頭部連續放置到螺母以及從螺母連續移除扳手頭部以完成扭轉操作，這可能是費力且耗時的。將促進此類操作的理想工具將是棘輪扳手，該棘輪扳手可以牢固地接合在軸向放置的螺母或緊固件上且以與普通棘輪環扳手相同的方式在整個扭轉操作中保持接合。此類扳手將必須滿足各種標準，例如工具完整性、可靠性、尺寸、簡單性以及經濟性，以具有商業可行性。本文中所教示的設備是這樣一種工具，其設計成用於通過確保在整個扳擰和棘輪操作過程中對螺母的有效牢固封裝，使用易於由使用者接合、使用和移除的相對較小工具以有效且方便的方式對難以到達的螺母緊固件進行棘輪操作，該相對較小工具具有小棘輪擺角，且在有限的空間中(例如在車罩下或在浴室的衛生器具之中)易於導航。該工具已經通過具有製造和組裝簡單的最小移動零件而聚焦於經濟性和可靠性進行設計，這使得從愛好者到DIY人員以及專業人員中的任何人都能買得起該工具。

現有技術

現有技術中的許多技術教示了設計用於扭轉在液壓管線或相似管線上軸向放置的螺母的棘輪扳手。然而，似乎沒有棘輪扳手滿足如上文所描述的此類扳手所需 的所有基本品質。

第2,712,256號和第5,501,124號美國專利呈現了解決方案，由此將兩對棘爪用於提供雙向扭轉，從而導致過大的頭部尺寸和過度增加生產成本的移動零件的使用以及使工具在使用時容易出現功能障礙。此外，除必須使頭部旋轉90°以將齒輪和頭部開口對準在一起之外，該工具不具有用於鬆開扳手的任何機構。

第2,851,914號美國專利具有所有上述缺點。此外，因為工具的齒輪僅接合螺母緊固件的四個面，當工具在開放構造中時，這可能導致螺母滑出位置，因此干擾扭轉操作且可能損害工具和組合件。

第7,895,920號美國專利的工具扳手具有太多組件且因此可能製造成本昂貴且在使用時容易遭受過早磨損。扳手從緊固件的鬆開在有限的空間中可能是有問題的，因為棘輪輪子將必須轉動30°以使棘輪插入物與用於打開的擺動軸環的開放位置對準。

第5,960,679號美國專利依賴於複雜的機構，該機構的製造成本昂貴且在使用時容易過早磨損。該機構還通過反複的接合和鬆開起作用，因此將工具和螺母暴露在可能的磨損或損害下。在棘輪操作期間，工具的60°的棘輪擺角可能使工具在有限的空間中無法使用。

發明概要

本文中所教示的發明是單向開口小擺角(該擺角 是許多標準棘輪扳手的擺角的一半)棘輪扳手，其實際尺寸設計成輔助組裝、移除和緊固/鬆開附連到液壓管線或相似管線的軸向放置的緊固件或螺母。設計概念是基於具有最小移動零件的簡單標準以確保可靠性、耐久性和經濟性。

本發明包括具有確定面寬度的堅固材料的外周有凹口的齒輪，該齒輪具有設計成圍繞單一標準尺寸螺母的同心六邊形槽。該槽由形成齒輪的軸承旋轉肩部的、具有確定厚度和寬度的兩個整體環在外周限制在輪子的兩側上。六邊形槽具有穿過其轉角之一的朝向輪子的周界的軸向開口，該開口的寬度小於螺母/緊固件的“對邊”寬度、但超出螺母/緊固件的孔直徑或系桿(tie)直徑。

齒輪部署成在外周圍繞其在開口扳手組合件的頭部內部的旋轉肩部旋轉，該組合件由具有橢圓形頭部的兩個堅固的平面鏡像兩尖器狀外殼製成，橢圓形頭部具有同心圓形孔口，圓形孔口具有沿著手柄面對彼此的鉚接到堅固的填充物元件的軸向端開口，填充物元件的厚度最少大於齒輪的面寬度。部署在扳手組合件的頸部區段中的兩個棘爪交替地接合齒輪以提供不間斷的單向扭轉。部署在棘爪和齒輪之間的銷檢查在棘爪和齒輪對準時棘爪在齒輪開口內部的陷入，因此防止齒輪旋轉的阻塞。扳手的頭部寬度與齒輪的齒根直徑具有相同的尺寸，因此允許齒輪的齒在側面突起以用於齒輪開口與扳手開口的直接且簡單的手動對準，以用於工具的接合和移除。所述頭部的軸向開口的寬度與齒輪開口的寬度相同，以允許工具與液壓管線 或相似管線的接合或從所述管線的移除。

為了扭轉軸向放置在液壓管線或相似管線上的六邊形螺母緊固件，首先通過經由在側面處的突出齒輪齒手動地旋轉齒輪來使齒輪開口與扳手頭部的開口對準。隨後推動扳手頭部使其跨越管線且隨後斜向一側以接合螺母。隨後可以執行單向棘輪操作。

在完成任務之後，通過略微側向遠離螺母且沿著軟管或管線移動頭部來鬆開扳手。通過從側面處的突出齒輪齒手動地旋轉齒輪來使齒輪開口與扳手頭部的開口對準，因此允許從管線移除工具。在相反方向上的扭轉可以通過在將頭部插入到管線上之前將扳手翻轉到其相反面來簡單地執行。

101、101a、201、201a‧‧‧外殼

102；102a‧‧‧頭部區段

103、103a‧‧‧手柄區段

104、104a、128‧‧‧通孔

105、105a‧‧‧通孔

106、107、108、109、206、207‧‧‧盲孔

110‧‧‧齒輪

111‧‧‧六邊形槽

112‧‧‧齒

114‧‧‧肩部

115‧‧‧棘爪

116、120‧‧‧頂端

117、129‧‧‧環

118、122‧‧‧樞轉開口

119、215、219、315、319‧‧‧ 棘爪

121、130‧‧‧結塊

123、124‧‧‧彈簧

125‧‧‧樞軸銷

126‧‧‧銷

127、327‧‧‧填充物

131‧‧‧加強件

137‧‧‧主體鉚釘

138、238‧‧‧鉚釘

225‧‧‧圓柱形套管

310‧‧‧齒輪

327‧‧‧填充物/間隔件

402‧‧‧頭部區

415、419‧‧‧棘爪

427A、427B‧‧‧填充物

502‧‧‧頭部

通過以下附圖及其描述，對本發明的更加清楚的理解將變得顯而易見，其中：

圖1是描繪順時針棘輪操作的構造的本發明優選實施例的平面圖。

圖2是圖1的實施例的等軸視圖。

圖3是具有拆卸形式的圖1的實施例的所有組件的平面圖。

圖4是圖1的實施例的分解視圖。

圖5是圖1的實施例的平面圖，其中頂部外殼被移除以暴露其組裝的棘輪機構。

圖6a到e是通過本發明的工具對軸向放置的螺母進行 典型扭轉操作的連續步驟的等軸呈現。

圖7是具有較短頭部的本發明的第二實施例的平面圖。

圖8是圖7的實施例的等軸視圖，其中頂部外殼被移除以暴露其組裝的棘輪機構。

圖9是第二實施例的兩個鏡像外殼組件之一的內部面的等軸視圖。

圖10是優選實施例的具有棘爪、樞軸銷和外殼的棘爪組合件的截面圖(圖1中的截面AA)，以及本發明的第二實施例中的經修改棘爪構造的截面圖(圖7中的截面BB)。

圖11是本發明的第三實施例的平面圖，其中頂部外殼被移除以展現組裝的棘輪機構。

圖12a和12b是本發明的第四實施例的平面圖，其具有用於在沒有與齒輪接合時，該等棘爪之固持的一經改進機構。

圖13是圖12a中本發明的第五實施例的平面圖，其中在該板手的末梢之加強件被省略且該等棘爪的樞軸係以也可作為樞軸的鉚釘來取代。

具體實施方式

為方便和清楚起見，且除非另外規定，否則本發明在其所有構造和變型中一般都將被稱作“工具”，同時在不同的附圖中的相似元件或組件將具有相同的參考標號。

如圖3、4和5中示出，將優選實施例的棘輪機構組裝到底部外殼101上，該底部外殼含有在外殼的內部面上作 為組件的槽的盲孔106、107、108和109，以及分別在手柄區段103和頭部區段102中用於鉚釘插入的通孔104和105。棘輪機構由齒輪110和兩個棘爪115和119以及其輔助組件組成。齒輪110以與圖4中所見相同的佈局裝配到底部外殼的頭部區段102中，使得齒輪的旋轉肩部114(圖4)垂直地滑動到外殼的圓形孔口中。齒輪的齒112的方向性由棘爪115和119的構造匹配。兩個樞軸銷125豎直地滑動到盲孔106和107中，且這同樣也適用於滑動到盲孔108和109中的兩個棘爪固持器(例如銷126)。棘爪115通過使開槽樞軸銷125滑動通過其樞轉開口118而放置在外殼101上，其中棘爪的頂端116指向工具的頂端，且定位成使得其形狀與外殼101的與樞軸銷槽相鄰的彎曲拐角形成弧線。棘爪119通過使樞軸銷125滑動通過棘爪的樞轉開口122附連到外殼101，樞軸銷插入到盲孔107中。棘爪119的方向性使得其頂端120指向齒輪110且與棘爪115對準。圖5示出了所得的棘爪115和119相對於齒輪110的佈局。

齒輪110含有具有確定的標準螺母尺寸的六邊形槽111，該槽具有穿過一個拐角的軸向切口，該軸向切口形成寬度小於六邊形槽的“對邊”的寬度、但超出螺母或緊固件的孔直徑或系桿(tie)直徑的開口，因此將五個拐角維持到槽。齒輪110的兩側都具有確定厚度和寬度的中央為其軸線的圓形肩狀突起(即肩部114)，該肩狀突起包圍中央六邊形槽以用於將齒輪的外周旋轉約束在扳手頭部區段的外殼(101和101a)中的圓形孔口內。

齒輪110的旋轉肩部114的外直徑最少小於外殼 101和101a的圓形孔口的直徑，以允許輪子在其中自由旋轉，且外殼頭部中的軸向開口具有與齒輪中的軸向開口相同的寬度。所述肩部114還有助於齒輪110的完整性且通過與外殼共用操作應力來補充其強度。

棘爪115和119分別通過拉伸彈簧123和壓縮彈簧124朝向與齒輪110的接合偏置，拉伸彈簧和壓縮彈簧分別通過錨環(例如環129)和支撐結塊(例如結塊130)錨定到填充物(filler)127。填充物127放置到外殼101上，使得其三個通孔128與沿著手柄區段103的外殼101的三個孔104對準，且使得其彈簧環(例如拉伸彈簧123)與棘爪115對準且其彈簧結塊(例如壓縮彈簧124)與棘爪119對準，如圖5中示出。彈簧隨後被附連，使得拉伸彈簧123連接棘爪115的環117與填充物127的環129，而壓縮彈簧124在棘爪119的結塊121與填充物127的結塊130之間被壓縮。所得的構造在圖5中示出。替代地，可以組裝圖5的鏡像，從而確保外殼(101和101a)、齒輪(110)、棘爪(115和119)、彈簧(123和124)以及填充物(127)的正確構造，所述填充物一旦被封閉在外殼101和101a內，就能產生相同的實施例。

棘輪機構和填充物被夾在頂部外殼101a和底部外殼101之間，其中外殼的通孔側對準。將與填充物127相同厚度的兩個加強件/間隔件(例如加強件131)放置在外殼的端部之間，與底部外殼101的頭部區段102上的通孔105以及頂部外殼101a的頭部區段102a上的通孔105a對準。頂部外殼101a的面上的盲孔使相關棘爪樞軸銷125和從組裝的 棘輪機構突伸的保持器銷126匹配。工具隨後經由10個鉚釘進行固定：六個主體鉚釘137，每個外殼面上三個，其沿著手柄區段103和103a經由通孔104和104a，且全都在填充物127的通孔128內的一半處匯合；以及四個小鉚釘138，其經過外殼的通孔105和105a且安置於頭部區段102和102a中的加強件131內。

棘爪115和119具有與齒輪110的“面寬度”(輪厚度)相同的厚度，而填充物127和加強件131(兩者具有相同的厚度)最少較大以允許在棘輪操作期間使齒輪和棘爪在外殼101和101a之間自由移動，圖10(截面AA)。

工具的基本操作步驟在圖6a到6e中描述。在普通的螺母緊固/鬆開情境中，在開放構造中的扳手頭部經推動跨越管線且隨後斜向一側以接合螺母(圖6a)，該開放構造通過使齒輪經由其在外周暴露的位於工具頭部側面的齒直接旋轉來實現。一旦齒輪110包圍螺母，單向棘輪操作就可以開始(圖6b)。

在完成棘輪操作之後，通過使得工具沿著螺母的旋轉軸線沿著管線側向移動而將工具從螺母鬆開(圖6c)。如果工具在閉合構造(圖6d)中，操作人員可以通過直接操縱位於工具頭部側面的暴露的齒(圖6d)來手動地將齒輪110旋轉成開放構造(圖6a)。隨後可以遠離管線移除工具(圖6e)。

對於反向扭轉，在接合到管線之前將工具翻轉到相反面。

根據本發明的第二實施例，其設計成用於較小尺 寸型式的工具且如圖7、8和9中所圖示：加強件/間隔件(即加強件131)和鉚釘138，以及用於鉚釘之通孔105和105a一起被省略，因此用具有較短頭部的外殼201和201a替代外殼101和101a，且用與經修改棘爪的構造相容的經修改盲孔206和207替代盲孔106和107。棘爪115和119由具有較大樞轉孔直徑的棘爪215和219替代，且樞軸銷125由充當樞軸銷、間隔件以及鉚釘錨定器的圓柱形套管225替代。鉚釘238通過外殼201和201a驅動到錨定器(例如圓柱形套管225)中。棘爪組合件的截面在圖10(截面BB)中圖示出。

根據圖11中圖示的本發明的第三實施例：齒輪110由具有相似尺寸但不同齒構造的另一齒輪310取代，以允許引入拉伸棘爪319來取代壓縮棘爪119。這需要通過相容形狀的另一壓縮棘爪315來替換壓縮棘爪115，且用允許用拉伸彈簧123取代壓縮彈簧124的另一填充物327來替換填充物127或間隔件。外殼101和101a由提供盲孔106、107、108和109的經修改構造的相似外殼301和301a替代。

根據圖12a和12b中圖示的本發明的第四實施例：棘爪固持銷126係一起被省略，且如圖12a中所示地以一修改過的填充物所代替，或是如圖12b中所示地以附接至外殼的頭部區402且在該等棘爪的樞軸和填充物427B之間展開的任何合適形狀(顯示為矩形)之一栓所代替。棘爪415和419兩者皆被修改以配合該所產生固持方法的幾何形狀。

根據圖13中圖示的本發明的第五實施例：如圖12a和12b中圖示的本發明之第四實施例係藉由一起省略加 強件131來進一步修改，導致一較短外殼的頭部502，以及以鉚釘代替棘爪的樞軸銷125，該等鉚釘穿入經過外部外殼的頭部502且還能當作棘爪樞軸。

儘管已經參考特定實施例描述了本發明，但應瞭解，在本發明的精神內可以進行各種適配和修改。

Claims (6)

1. 一種開口單向棘輪扳手，包括：(a)一對面對的匹配鏡像兩尖器狀堅固外殼，所述外殼通過夾在手柄區段之間的堅固(或齒型)平坦填充物結合在一起，所述填充物還充當機械支架和間隔件，因此形成具有頭部、頸部和手柄區段的扳手，所述頭部部分是在其自由端具有開口的橢圓形形狀，所述開口導致具有確定尺寸的較大同心圓形孔口容納旋轉的齒輪，所述頭部區段的側面被定尺寸成允許所述齒輪的齒的突起能夠在中間方向上直接手動旋轉所述齒輪；(b)具有確定厚度的堅固材料的外周有凹口的齒輪，其允許其在所述組裝的扳手頭部中自由外周旋轉，所述齒輪具有確定標準螺母尺寸的同心六邊形槽，所述槽具有穿過一個轉角的軸向切口，所述軸向切口形成具有小於六邊形槽的“對邊”的寬度的開口，因此將五個轉角維持到所述槽，所述槽由形成所述齒輪的軸承旋轉肩部的、具有確定厚度和寬度的兩個整體環在外周限制在所述齒輪的兩側上，以用於在所述扳手頭部區段的所述外殼中的所述圓形孔口內進行外周旋轉；(c)兩個自由旋轉的壓縮彈簧偏置的棘爪，所述棘爪部署在所述頸部區段中且樞轉地支撐在夾在兩個間隔開的外殼之間且陷入到所述外殼中的銷上，以便交替地或同時地固定與所述齒輪的連續單一單向接合，當反向 在逆向方向的所述齒輪時，所述兩個棘爪承受壓縮力；(d)所述棘爪係定尺寸成圍繞樞軸且在所述兩個扳手外殼之間自由旋轉；(e)通過拉伸彈簧偏置的第一棘爪，所述拉伸彈簧在一端處錨定到在外周附連到所述棘爪的軸的環上，且在另一端處錨定到在所述扳手的手柄區段內的所述堅固平坦填充物的頂端的一個側面上的環上；(f)通過壓縮彈簧偏置的第二棘爪，所述壓縮彈簧在一端處牢固地安放在所述棘爪的背面上的結塊上，且在另一端處牢固地安放在所述扳手的手柄區段內的所述堅固填充物的所述頂部的另一側上的結塊上；(g)兩個銷，所述銷在所述扳手的頸部中夾在所述兩個外殼之間且陷入到所述外殼中，且部署在所述棘爪與所述齒輪之間，防止在如此對準時所述棘爪擺動到所述齒輪開口中，所述銷定位成在它們接合到所述齒輪時不與所述齒輪齒和所述棘爪接觸；(h)兩個圓柱形加強件間隔件，其與所述手柄區段中的所述堅固平坦填充物/間隔件的厚度相同，且在兩側上在所述扳手的頭部開口的頂端處部署在所述兩個外殼之間，所述兩側由通過所述外殼驅動的鉚釘穿透。
2. 如請求項1所述的扳手，其中，在所述扳手的頂端處的所述兩個加強件間隔件被去除，且由此縮短所述扳手的頭部的總長度。
3. 如請求項2所述的扳手，其中，所述棘爪由具有較大直 徑的軸的相似棘爪替代，所述軸在夾在所述兩個外殼之間且陷入到所述外殼中的圓柱形間隔件上樞轉，其上的樞軸銷由通過所述外殼驅動且從兩側陷入到所述圓柱形間隔件中的鉚釘替代。
4. 如請求項1所述的扳手，其中，通過所述壓縮彈簧偏置的所述第二棘爪由通過拉伸彈簧偏置的具有適當尺寸的拉伸棘爪替代，所述拉伸彈簧在一端處錨定到在外周部署到所述棘爪的軸的環上，且在另一端處錨定到定位在所述扳手的手柄區段內的所述堅固平坦填充物的所述頂端的一個側面上的環上，且所述齒輪的齒被修改成相容的構造。
5. 如請求項1所述的扳手，其中，所述齒輪的齒設計成提供與一拉伸棘爪或一壓縮棘爪的固定外周接合。
6. 如請求項1所述的扳手，其中(g)段中之該棘爪的固持銷係被省略，且以一固持元件所代替，作為填充物組件的部分抑或是作為自該等外殼中的一者之內側面突出之一固持釘。