TWI637818B - 棘輪扳手 - Google Patents

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TWI637818B
TWI637818B TW106124424A TW106124424A TWI637818B TW I637818 B TWI637818 B TW I637818B TW 106124424 A TW106124424 A TW 106124424A TW 106124424 A TW106124424 A TW 106124424A TW I637818 B TWI637818 B TW I637818B
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周信宏
詹益侗
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史丹利七和國際股份有限公司
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Abstract

本發明關於一種棘輪扳手，其包括一本體、一驅動件、一制動件、一切換件及一彈抵組件。該本體設有一第一容室、一第二容室及一連通該第一容室及該第二容室之一第三容室，該第二容室之兩端一者為一大徑段、另一者為一小徑段。該驅動件可轉動地設於該第一容室內。該制動件係設於該第三容室內且可限制該驅動件之轉動方向。該切換件可轉動地設於該第二容室，包括一轉動件及一延伸於該轉動件之凸塊，該轉動件容設於該大徑段，該凸塊容設於該小徑段。

Description

棘輪扳手
本發明係與手工具有關，特別是有關於一種棘輪扳手。
按，習知棘輪扳手如專利號TWM520964所述，主要係在一扳手本體裝設有一驅動棘輪、一棘齒塊及一撥鈕，該撥鈕係可轉動地設於該本體，該撥鈕與該棘齒塊之間設有一彈簧，以將該棘齒塊常態地朝該驅動棘輪抵頂以限制該驅動棘輪之轉動方向。
然而，由於習知棘輪扳手之撥鈕於撥動時會產生上下翻轉之應力，會使得撥動時產生不順暢感，另外嚴重者會使撥鈕跳脫該扳手本體，而導致彈簧、撥鈕、以及棘齒塊散落而需重新組裝，影響工作進度，存在亟待改善之缺弊。
因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之棘輪扳手，以解決上述之問題。
本發明之主要目的在於提供一種棘輪扳手，可使該撥鈕可順暢地轉動並且可有效防止撥鈕跳脫本體，以提高使用壽命及工作效率。
達成上述目的，本發明提供一種棘輪扳手，其包括一本體、一驅動件、一制動件、一切換件及一彈抵組件。該本體設有一第一容室、一平行該 第一容室之第二容室及一連通該第一容室及該第二容室之一第三容室，該第二容室之兩端一者為一大徑段、另一者為一小徑段。該驅動件可轉動地設於該第一容室內且沿外周面設有一第一卡掣部。該制動件係設於該第三容室內且設有一與該第一卡掣部相卡掣之第二卡掣部，該第二卡掣部係可限制該驅動件之轉動方向。該切換件可轉動地設於該第二容室，包括一轉動件及一延伸於該轉動件之凸塊，該轉動件容設於該大徑段，該凸塊容設於該小徑段，該轉動件遠離該凸塊之一端徑向設有一供撥弄之撥動件，該轉動件徑向設有一容孔。該彈抵組件包括一彈性件及一抵塊，該抵塊包括一第一端及一第二端，該第一端包括二擋臂，該二擋臂係延伸於該第二端，該彈性件係位於該二擋臂之間並與該二擋臂分別形成一間隙，該第一端及該彈性件係容置於該容孔，該彈性件係彈抵於該抵塊之第二端與該切換件之間，以使該抵塊之第二端將該制動件常態地朝該第一卡掣部抵頂。其中，藉由調整該切換件切換該制動件與該第一卡掣部相卡掣之位置，以調整該驅動件之轉動方向。其中，以該轉動件之轉動軸向觀之，該凸塊之徑向尺寸係介於轉動件之徑向尺寸的0.33倍至0.9倍之間，該小徑段之徑向尺寸係等於該凸塊之徑向尺寸。
1‧‧‧本體
2‧‧‧驅動件
3‧‧‧制動件
4‧‧‧切換件
452‧‧‧弧面段
51‧‧‧彈性件
52‧‧‧抵塊
522‧‧‧擋臂
5‧‧‧彈抵組件
11‧‧‧第一容室
12‧‧‧第二容室
13‧‧‧第三容室
121‧‧‧大徑段
122‧‧‧小徑段
21‧‧‧第一卡掣部
31‧‧‧第二卡掣部
32‧‧‧凹孔
321a,321b,321c‧‧‧直線部
321d‧‧‧弧凹部
41‧‧‧轉動件
42‧‧‧凸塊
43‧‧‧撥動件
44‧‧‧容孔
45‧‧‧缺口部
46‧‧‧凸緣
451‧‧‧凸部
523‧‧‧第一端
524,524’‧‧‧第二端
525‧‧‧間隙
521‧‧‧立方本體
526‧‧‧第二面
527a,527b‧‧‧邊角
61‧‧‧第一階部
62‧‧‧第二階部
71a,71b‧‧‧切線
73a,73b‧‧‧X力分量
74a,74b‧‧‧Y力分量
72a‧‧‧第一反作用
72b‧‧‧第二反作用力
θ‧‧‧間隔角度
φ‧‧‧槓桿角度
L‧‧‧長度
W‧‧‧寬度
H‧‧‧高度
圖1為本發明一較佳實施例之立體圖。
圖2為本發明一較佳實施例之局部立體圖。
圖3為本發明一較佳實施例之分解圖。
圖4為本發明一較佳實施例之局部放大圖。
圖5及圖6為本發明一較佳實施例之裝配示意圖。
圖7及圖8為本發明一較佳實施例之操作示意圖。
圖9A至9C為本發明一較佳實施例之作動圖。
圖10A至10C為本發明一較佳實施例之朝另一作動圖。
圖11為圖9C的局部放大圖。
圖12A至12C分別為應用於本發明一較佳實施例中於制動件之不同態樣的凹孔之示意圖。
圖13A至13C分別為應用於本發明一較佳實施例中之不同態樣抵塊之示意圖。
以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。
請參考圖1至11，其顯示本發明之一較佳實施例，本發明之棘輪扳手包括一本體1、一驅動件2、一制動件3、一切換件4及一彈抵組件5。
該本體1設有一第一容室11、一平行該第一容室11之第二容室12及一連通該第一容室11及該第二容室12之一第三容室13，該第二容室12之兩端一者為一大徑段121、另一者為一小徑段122。
該驅動件2可轉動地設於該第一容室11內且沿外周面設有一第一卡掣部21。於本實施例中，該第一卡掣部21係例如可具有複數外齒，該驅動件2之內周面並包含有供驅動鎖固件之作動部，於本實施例中，該作動部例如可為一具有多角形之貫穿孔，於其他可能實施例中，該作動部亦可為一具有多邊形之凸部，該作動部係可供例如與一螺帽或套筒等零件組配。
該制動件3係設於該第三容室13內且設有一與該第一卡掣部21相卡掣之第二卡掣部31，該第二卡掣部31係可限制該驅動件2之轉動方向。於本實施例中，該第二卡掣部31係對應於該第一卡掣部21之形狀且例如可設有複數外齒。
該切換件4可轉動地設於該第二容室12，包括一轉動件41及一延伸於該轉動件41之凸塊42，該轉動件41容設於該大徑段121，該凸塊42容設於該小徑段122，該轉動件41遠離該凸塊42之一端徑向設有一供撥弄之撥動件43，該轉動件41徑向設有一容孔44，當該轉動件41旋轉時，該轉動件41可以該凸塊42為軸心而順暢地轉動。較佳地，該大徑段121與該小徑段122之間形成一第一階部61，該轉動件41與該凸塊42之間形成一第二階部62，該第一階部61與該第二階部62係相抵頂，以將該轉動件41穩定地定位於該大徑段121。其中，該大徑段121及該小徑段122貫穿於該本體1，該凸塊42外露出該小徑段122。
如上述，該轉動件41延伸凸出該凸塊42。如各圖所示，該凸塊42、該轉動件41與該撥動件43係一體成型形成該切換件4，如此轉動該撥動件43可帶動該轉動件41及該凸塊42轉動，且該切換件4具有較強的結構而不易受力而損壞。值得一提的是，使用者可轉動該切換件4以選擇該驅動件2的驅動方向。前述內容所提及的，該切換件4可轉動地設於該第二容室12，等同於是該切換件4被設置於該第二容室12，表示該切換件4是在該第二容室12中轉動。進一步說明，轉動該凸塊42以選擇該驅動件2的驅動方向。
該彈抵組件5包括一彈性件51及一抵塊52，該抵塊52包括一第一端523及一第二端524，該第一端523包括二擋臂522，該二擋臂522係延伸於該第二端524，該彈性件51係位於該二擋臂522之間並與該二擋臂522分別形成一間隙525，該第一端523及該彈性件51係容置於該容孔44，於本實施例中該容孔44係為矩形孔，該彈性件51之徑向尺寸概為該容孔44之寬度，該彈性件51係彈抵於該抵塊52之第二端524與該切換件4之間，以使該抵塊52之第二端524將該制動件3常態地朝該第一卡掣部21抵頂。
該彈性件51為壓縮彈簧，因此該彈性件51釋放一彈性迫抵力於該抵塊52及該切換件4。該彈性迫抵力彈抵該抵塊52遠離該切換件4並於該容孔44內滑移，並與該制動件3保持接觸狀態。
其中，藉由調整該切換件4切換該制動件3與該第一卡掣部21相卡掣之位置，以調整該驅動件2之轉動方向。詳細的說，如圖7至8所示，於本實施例中當該切換件4切換至一第一位置時(如圖7所示)，該制動件3受該抵塊52之抵頂並與該驅動件2例如沿一第一方向互相制動，使該驅動件2僅可沿該第一方向轉動(如箭頭方向所示)；當該切換件4切換至一第二位置時(如圖8所示)，該制動件3係受該抵塊52之抵頂並與該驅動件2例如沿一第二方向互相制動，使該驅動件2僅可沿該第二方向轉動(如箭頭方向所示)。於本實施例中該凸塊42之徑向尺寸係為該轉動件41之徑向尺寸的0.7倍。另外，較佳地該凸塊42之軸向高度係為該轉動件41之軸向高度的0.35倍至0.65倍之間，於本實施例中該凸塊42之軸向高度係為該轉動件41之軸向高度的0.45倍，如此可穩定且順暢地操作該切換件4。
較佳地，該制動件3遠離該第一卡掣部21之一端另設有一凹孔32，該抵塊52之第二端524係抵頂於該凹孔32之孔壁，以有效防止該抵塊52脫離該制動件3。
值得一提的是，該轉動件41徑向朝該制動件3之方向設有一缺口部45，該轉動件41於該缺口部45之相對上方形成一凸緣46，該缺口部45包括一凸部451及位於該凸部451兩側之弧面段452，其中以該轉動件41之軸向觀之，該凸緣46之徑向尺寸係大於該凸部451之徑向尺寸，該容孔44係設於該凸部451，當該切換件4轉動時，該凸緣46形成一上支撐部，該凸塊42形成一下支撐部，可分別支撐住該切換件4之上下兩端，以抵抗撥動該切換件4時所產生之上下旋轉之力道，可使該切換件4轉動更順暢，以及防止該切換件4跳脫該第二容室12。
綜上，於本實施例中該抵塊52係為U字型，於製程上可使該抵塊52之厚度更一致，由於該彈性件51係位於該二擋臂522之間並與該二擋臂522分別形成一間隙525，因此該彈性件51於彈性伸縮時不會接觸到該二擋臂522，可使該彈性件51較順利地進行伸縮，避免該彈性件51伸縮時發生挫曲而導致該彈性件51之彈力疲乏。且由於該彈性件51係不會接觸到該二擋臂522，該彈性件51可略為加大外徑，以提供更穩定的彈力以彈抵該抵塊52，使該第一卡掣部21與該第二卡掣部31之齧合效果更好，避免該切換件4反轉而損壞。
並且，該大徑段121與該小徑段122之間形成一第一階部61，該轉動件41與該凸塊42之間形成一第二階部62，該第一階部61與該第二階部62係相抵頂，以將該轉動件41穩定地定位於該大徑段121。
其中該抵塊52接觸於該制動件3的一不穩定平衡位置(即中立位置)時，該驅動件2可相對該本體1朝二相對方向轉動；該抵塊52接觸於該制動件3的二穩定平衡位置(即驅動位置)至少其中一者時，該驅動件2可相對該本體1朝一方向轉動；其中，該抵塊52在該不穩定平衡位置係以二接觸點接觸該凹孔32，該抵塊52在該穩定平衡位置係以一接觸點接觸該凹孔32。藉以該抵塊52可順暢地作動。
請參考圖9A至圖11，其係詳細的說明該棘輪扳手作動。其中圖9A、9B及9C中相同的元件不再重複標示。圖9A至圖9C係揭露該抵塊52與該凹孔32之間從該中立位置至一驅動位置的作動關係。在該中立位置，該切換件4設於該第二容室12中，該位於該切換件4之容孔44內的彈性件51彈抵該抵塊52從該制動件3的後側抵頂該凹孔32中間部位(該制動件3的後側為該制動件3一相反於該第二卡掣部31的一側面)。進一步說明，該制動件3係於該第三容室13之中心位置，如該制動件3略遠離該第三容室13之第一內壁及一相對該第一內壁之第二內 壁，如圖9A所示該第一內壁於該第三容室13之底部，該第二內壁係於該第三容室13之頂部。
該凹孔32為弧凹孔，詳細地說，該抵塊52以二接觸點抵於該制動件3後部的該凹孔32。該抵塊52之其中一該接觸點抵於該制動件3，該凹孔32的一第一反作用力72a作用方向係垂直於該凹孔32之弧曲面之一切線71a。該第一反作用力72a可被分解為一於X方向的X力分量73a及Y力分量74a。同樣地，於另一該接觸點接觸該制動件3，該凹孔32的一第二反作用力72b用方向係垂直於該凹孔32之弧曲面之一切線71b，該第二反作用力72b可被分解為一於X方向的X力分量73b及Y力分量74b。其中，該Y力分量74a,74b係相反於該彈性件51的壓抵力，該Y力分量74b垂直於該X力分量73b。其中該X力分量73a及該X力分量73b為相反的作用力。
因此，該Y力分量74a及該Y力分量74b係相反於該彈性件51的壓抵力(於本實施例中該彈性件51為彈簧)，以防止該彈簧過度拉伸及防止該抵塊52在該轉動件41中的容孔44任意滑動。
一般標準說明，該反作用力分解的分力可以寫成如下：F x =F tot sinφ
F y =F tot cosφ
該Fx及Fy分別表示第一及第二反作用力72a,72b的大小，該Ftot為該第一及第二反作用力72a,72b的總作用力，φ是該彈性件51的彈性作用力向量(定義為Y方向)及該第一及第二反作用力72a,72b至少其中一者的總作用力之間的夾角。
其中，該接觸點為點接觸，事實上該接觸點為一接觸線。從圖3可得知，該抵塊52沿該接觸點具有一角部，以接觸該凹孔32。也就是說，該抵塊52於前端相鄰地各對頂角及底角，係由複數頂點連接成該接觸線而接觸該凹孔 32；且該抵塊52亦可接觸該凹孔32的頂凸緣及底凸緣，如此該凹孔32的頂凸緣及底凸緣可保持被該抵塊52接觸，而不會於一垂直方向上滑動，確保抵塊52不會相對扭轉。
如圖9A至9C所示，該凹孔32係中心對稱，因此該X力分量73a及該X力分量73b的作用力相同可相互抵消，如此該制動件3在該中立位置為平衡狀態，可透過摩擦力維持於中立位置。該抵塊52及該制動件3於中立位置時，該驅動件2可相對該本體1朝不同方向轉動。於其他實施例中，該凹孔亦可為非對稱性，因此該抵塊抵於該凹孔時無法透過摩擦力維持於中立位置。圖9B為該抵塊52移動靠近該凹孔32內壁的過程。而圖9A至圖9B的作動可用許多種方式達到，例如透過該該第二卡掣部31與該第一卡掣部21相互嚙，使該驅動件2相對該本體1轉動帶動該制動件3朝該凹孔32的內壁移動。另外，亦可將該切換件4相對該第二容室12切換，可透過該抵塊52與該制動件3之間的摩擦接觸帶動該制動件3。不論哪種方式從平衡配置(如圖9A)至非平衡配置(如圖9B)，圖中皆揭示力線圖(force-diagram)的改變。
若該抵塊52及該凹孔32之間僅以該一接觸點接觸，該第一反作用力72a的X分量力73a為非平衡的作用力，也就是該抵塊52的淨力，該抵塊52的淨力使該抵塊52可透過該切換件4的連動相對該凹孔32旋轉。此外，該抵塊52及該制動件3之間的摩擦接觸可拖動該制動件3靠近該第三容室13的內壁。而由於該第一反作用力72a的X分量力73a為非平衡的作用力，也就是說，圖9B所揭示的配置狀態為圖9A至9C的轉換過程，故此配置不會維持靜止狀態。
進一步說明圖9C為該制動件3從非平衡配置的圖9B移動到接觸該本體1的內壁，該抵塊52與該凹孔32在該接觸點上的力線圖有些微改變，其中，箭頭72,73,74僅與該抵塊52作用在該凹部32的反作用力有關。於其他實施例，可為該彈性件51或其他反作用力(未揭示)。其中，該制動件3接觸該本體1的內壁 時，該本體1的內壁提供該制動件3反作用力，如此再次為平衡配置。因該抵塊52與該凹孔32之間的接觸產生的反作用力的X力分量(如箭頭73)被該本體1之內壁作用於該制動件3的反作用力所抵消。同樣地，該抵塊52和該凹孔32之間的接觸所產生的反作用力的Y力分量(如箭頭74)被該彈性件51的作用力抵消。可以見得，在圖9A和9C所示的佈置(通過圖9B的配置)之間的切換於所有該接觸點上，該第一卡掣部21和該第二卡掣部31迫壓保持彼此嚙合。
於圖9C所示的配置，該驅動件2可沿逆時針方向相對於該主體1旋轉，這是因為該驅動件2逆時針旋轉所產生的作用力係作用於該制動件3上(主要為Y力分量，例如Y力分量74a,74b)，以拖曳該制動件3繞該本體1的內壁並壓縮該彈性件51。從前述說明可得知，此種狀況，該抵塊52施加在該凹孔32上的作用力有助於保持制動件3和該本體1的內壁的接觸。因此，該制動件3沿該本體1的內壁持續旋轉(沿逆時針方向)，導致該第一卡掣部21和該第二卡掣部31彼此不完全接合，因為該制動件3不與該驅動件2的彎曲表面相切地移動。故，當該驅動件2持續旋轉夠久，該第一卡掣部21和該第二卡掣部31暫時脫離，使得制動件3沿內壁滑動直到該第一卡掣部21和該第二卡掣部3重新嚙合(於本實施例中該第一卡掣部21和該第二卡掣部3分別為棘齒結構)。進一步的說，該驅動件2逆時針旋轉時，該第一卡掣部21和該第二卡掣部3會不斷地重複逐漸脫開、滑動和重新嚙合的過程。反之，當驅動件2相對於該本體1沿順時針方向旋轉時，在X方向上向該制動件3施力，例如在X力分量73a,73b的作用力的方向上。由於該X力分量73a,73b係這是垂直於Y軸的，所以不能通過壓縮該彈性件51(例如逆時針旋轉)來移動該制動件3，而是將該制動件3壓迫內壁。假設旋轉力不足以使該本體1之內壁變形或斷裂，則於圖9C所示的配置時，無法使該驅動件2相對於該本體1順時針旋轉。換言之，Y力分量74a,74b用於實現該驅動件2的功能，同時，X力分量73a,73b，用於將該抵塊52推離位於中心的中立位置，並防止該抵塊52拖回中立位 置。當該制動件3迫抵該本體1內壁時，扭矩只能從該本體1傳遞到該驅動件2，是以X力分量73a,73b的設計簡化了結構配置的方式。
從上述可知，可提供該驅動件2單向旋轉，當該驅動件2安裝在要旋轉的一物體周圍時，以該本體1的手柄(如圖1)沿順時針方向圍繞該驅動件2旋轉，等於使該驅動件2沿逆時針方向旋轉，令該第一卡掣部21及該第二卡掣部31(為棘齒)分別相對於彼此跳齒，其中該本體1可相對於該驅動件2旋轉，因此沒有扭矩傳遞到要旋轉的該物體。當該本體1沿著逆時針方向圍繞該驅動件2旋轉時，相當於該驅動件2相對該本體1沿順時針方向旋轉。該制動件3抵入該本體1之內壁並鎖定該驅動件2不能相對該本體1旋轉。因此，當手柄沿逆時針方向轉動時，扭矩施加到要旋轉的該物體上。
請參考圖10A至10C，係圖9A至9C的反向作動過程。在圖9A至9C，該制動件3向上移動，並且該切換件4逆時針旋轉；於圖10A至10C，該制動件3向下移動，並且該切換件4順時針旋轉。除此之外，機構的一般運作情況大致相同。該第一反作用力72a及該第二反作用力72b的非平衡作用的X力分量73a,73b驅動該制動件3與該本體1的內壁接觸(在圖9A至9C係於頂壁，於圖10A至10C係於底壁)，一旦處於該一接觸位置，該驅動件2能夠相對於該本體1沿順時針方向旋轉，但是通過該制動件3和該本體1的內壁之間的接觸，阻止該驅動件2相對於該本體1在逆時針方向旋轉。因此，這取決於該制動件3是否接觸該本體1內壁的上壁或該本體1內壁的下壁(請分別參閱圖9C及圖10C)。如此可選擇要轉動該物體的扭矩方向，或相反方向而不傳遞扭矩至該物體。
此外，當該抵塊52於圖9A和10A的中立位置要朝任一方向上偏移時，總作用力進一步驅動該制動件3朝該本體1的內壁移動並最後接觸該本體1的內壁。因此，圖9A和10A為不穩定平衡狀態之一，因此，當作用力於該不穩定平衡時，只要該抵塊52沿任一方向偏移旋轉將使X力分量73a,73b不再平衡，以至圖 9C和10C的穩定的平衡狀態，並在過程會經非平衡狀態如圖9B及10B。透過旋轉該切換件4可帶動該抵塊52及該制動件3復位至中立位置。
請參閱圖11，該抵塊52一平面與該該凹孔32的弧面之切線之間形成一間隔角度θ。該抵塊52和該凹孔32僅以單一該接觸點接觸，該間隔角度θ使該抵塊52及該制動件3在平衡位置之間快速切換。其中，該間隔角度θ為15°左右，亦可更小的例如10°甚至5°。該間隔角度θ可確保該抵塊52與該凹孔32為單一該接觸點(或線)接觸，使該X力分量73a,73b於非平衡狀態及穩定平衡狀態下為非平衡的作用力。這有助於將該制動件3保持在驅動位置(例如圖9C或圖10C)。
在圖11中，很明顯可知，當在中立位置及其中一該穩定平衡位置中移動時，該凹孔32的形狀影響機構間的作用力。如圖示，該凹孔32的形狀是圓的一部分，可確保該抵塊52和該凹孔32之間為單一該接觸點，因此作用力不平衡。由於該凹孔32僅使用一部分圓形部分，隨著距離該凹孔32的中心的距離增長，該制動件3的後表面(相對該第二卡掣部31的表面)必須部分向外彎曲，使該制動件3及該抵塊52在偏轉過程中維持該間隔角度θ的存在。此外，該抵塊52具有相對該凹孔32的角落(例如銳角)用於接觸該凹孔32。有助於提供該抵塊52以該接觸點(或線)接觸該凹孔32，增強X力分量73a,73b的作用力驅動並維持該制動件3及該抵塊52至穩定平衡位置。
在圖11中的配置下，本發明人已經採取了以克(g)測量的總作用力(Ftot)及其力分量(Fx，Fy)與該凹孔32及該抵塊52偏移量相關的測量結果：
偏移量由一槓桿角度φ(如圖11所示)參數化，該槓桿角度φ介於一第一Y軸(與該彈性件51作用力的方向平行)和該抵塊52在該中立位置之一第二Y軸，例如在圖9A及圖10A所揭示的Y力分量74a,74b。是以，圖9A及圖10A的該槓桿角度φ為0°。同樣地，如圖9C和10C所示選擇地將該抵塊52朝正向或反向驅動至驅動位置，係為對應於該槓桿角度φ的最大角度。如上表中揭示，本實施力中的該槓桿角度φ的最大角度為45°，當然可依據所需，該槓桿角度φ亦可為其他角度。值得注意的是，該Ftot先增加，並隨該槓桿角度φ增加而減少，這是因為該切換件4的初始旋轉使得該抵塊52繞其一該接觸點樞轉，並且事實上先壓縮該彈性件51(導致增加的作用力)。接著，當該制動件3移動到靠近該本體1的內壁時，該抵塊52和該凹孔32之間的該接觸點遠離該切換件4移動，因此當減小該彈性件51所施加的作用力，該彈性件51彈伸並使該抵塊52在該容孔44中滑動。這說明Fx在較大角度上的減少。
在上表中特別值得注意的是，當該槓桿角度φ在任一方向上僅改變幾度時，Fx非常快的從零到大量。Ftot、Fx及Fy會因作用的該凹孔32的形狀不同使有不同該槓桿角度φ，例如以更小的該槓桿角度φ的偏移量就能脫離中立位置，或者增加該槓桿角度φ的範圍以保持在中立位置。
該凹孔32可以僅具有圓形輪廓，或為其他在具有部分圓形輪廓及側邊具有線性區域之凹孔32。於其他實施例中，該凹孔32可為任何複雜的凹部形狀，且該凹孔32可為對稱，亦可為不對稱。當該凹孔為不對稱，該抵塊52可以通過摩擦力來保持中立位置，不對稱的該凹孔要驅動到兩個穩定平衡位置中容易程度可能不同。在該凹孔中心附近的不對稱使得更容易在特定方向上開始轉換，且不對稱性影響作用力的轉換，例如，作用力隨著該槓桿角度φ而變化。
圖12A至12C分別揭示不同的該制動件3之凹孔32的形狀(處於穩定平衡狀態)。在圖12A，為一第一實施態樣的凹孔32，其由三直線部321a,321b,321c構成，該抵塊52的角部抵於至少二相鄰的該直線部321a,321b,321c之間，例如該直線部321a及321b之間形成的夾角中或321c及321b之間形成的夾角可為穩定平衡位置。當於穩定平衡狀態時，該抵塊52和該凹孔32除了與該該接觸點外皆於之間保持間隔。其中，該抵塊52的寬度大致與該直線部321b一樣寬。較佳地，該抵塊52的寬度大於該直線部321b，如此該抵塊52在該中立位置以二接觸點(或線)處抵於該凹孔32，如此提升整體在中間位置時的穩定性。
圖12B為一第二實施態樣的凹孔32，該凹孔32具有一於中間呈彎曲之弧凹部321d及二直線部321a,321c，該二直線部321a,321c係切線地連接於該弧凹部321d兩側，也就是說該二直線部321a,321c分別平行於該弧凹部321d兩側的切線，如此該抵塊52和該凹孔32之間除在該接觸點(或線)外處皆有間隙。該弧凹部321d為圓形部分的圓弧，其可有不同的曲率，例如拋物線、橢圓形雙曲線等。
圖12C為一第三實施態樣的凹孔32，其僅具有該弧凹部321d。該弧凹部321d為由中心弧彎延伸至兩側，如此在穩定平衡狀態時，除了該抵塊52抵於該凹孔32該接觸點(或線)之外，該抵塊52與該凹孔32之間皆具有間隙。
綜上，在上述各實施型態中，該凹孔32的形狀提供在該抵塊52和該凹孔32之間僅存在單一接觸點(或線)，而其他處皆於之間為間隔設置，即使在有公差的情況下亦如此。
上述各實施型態中的該凹孔32，可適用於各種實施例的棘輪扳手。選擇適合的該凹孔32形狀的原則如下：
1.除中立位置外，在抵塊52和該凹孔32之間應該僅存在單點接觸點。
2.該X力分量73a,73b在非平衡配置及穩定平衡位置時應保持為非平衡作用力。也就是說，該凹孔32形狀不應形成為使該接觸點的切線垂直於該彈性件32的偏心作用力方向。
在這些限制之內，較佳的該凹孔32以提供較大的間隙。該凹孔32的形狀於其他型態時，會影響切換至穩定平衡狀態的作用力。
此外，該抵塊52與該凹孔32的各該接觸點接近中心線。例如，在圖9A及10A中為形狀對稱之凹孔32，中心線係為水平線，該二接觸點跨過中心線，各該接觸點的中間點於該抵塊52寬度中間的中心線上。
其中當該抵塊52在轉動切換時，摩擦力不僅存在於中立位置的單一角度，亦於該槓桿角度φ的範圍。雖然機構被配置在一或多個穩定平衡狀態中，不同的實施例可提供不同的臨界角度，超過該臨界角度時，該抵塊52及該制動塊3會回到穩定平衡位置。舉例而言，該槓桿角度φ為10°、5°、2°或甚至只有1°，都足以使機構回到穩定平衡位置。
雖然在圖9A及10A的中立位置時，該抵塊52與該凹孔32僅有二接觸點，於其他實施例中，亦可僅有單一接觸點存在於任一槓桿角度φ。於本實施例中，該抵塊52的第二端524(例如為平坦端面)的兩個角部與該凹孔32接觸產生該二接觸點。
此外，在其他實施例中，該抵塊於切換過程中與該凹孔的接觸點係固定不變，另有該接觸點為可變動的態樣。
總結，本發明的棘輪扳手，在不穩定平衡位置(中立位置)時僅有單一定位位置(定義於一特定角度或該槓桿角度φ的範圍)，而在穩定平衡狀態有二定位位置。一旦從不穩定平衡位置切換，總作用力驅動該抵塊52朝其中一穩定平衡位置(驅動位置)移動，以選擇扭矩方向從該本體1轉換至該驅動件2。不穩定平衡位置的角度範圍部分由該制動件3的後表面與該凹孔32的形狀決定。尤其，即使較小的偏移力作用下(例如透過轉動該切換件4改變該槓桿角度φ)仍然可驅動該制動件3及該抵塊52至一穩定狀態，扭矩可以沿著選定的方向從該本體1傳遞到該驅動件2。即使該驅動件2及該制動件3以該第一卡掣部21及該第二卡掣部31卡合，亦可偏心旋轉該驅動件2，可快速和容易地選擇驅動方向。
在圖13A至13C中，詳細揭示該抵塊52的不同實施態樣。該抵塊52包括一立方本體521，該二擋臂522設於該立方本體521，該立方本體521具有一長度L、一寬度W、一高度H及一第二面526，其中該第二端524為一第一面，該第一面與該第二面526在該立方本體1的長度方向上位於相反側。也就是說，該第一面及該第二面526被長度L分隔設置。該第一面可接觸於該制動件(圖未示)。其中，該抵塊52設有二相對設置的邊角527a,527b，於本實施例中該邊角527a,527b設於第一面，該二邊角527a,527b分別於高度方向上延伸以卡抵該制動件(圖未示)，各該邊角的頂點為可抵於該制動件(圖未示)之連續的線性結構。該第二面526可抵於該彈性件51。
該二邊角527a,527b可分別提供一接觸線，使該抵塊52從非平衡位置被驅動朝向穩定平衡位置。該二邊角527a,527b在任何旋轉方向偏移(例如該驅動件2朝順、逆時針轉動)，不僅提供上述的功效，亦可在中立位置與該凹孔32維持於該二接觸線的接觸。
該二邊角527a,527b可為銳角，以提供線性的結構。例如，該立方本體521於長度及高度方向上的側面與該第一面之間的角度小於90°。其中該第一面為平坦面，如圖13A。該第二端524’亦可為弧凹面，如圖13B所示，藉此各該邊角527a,527b為銳角。
該二擋臂522之間的該間隙525於該抵塊52的高度H上大於各該擋臂522的高度，如此該彈性件51設於該間隙525時可與各該擋臂522保持足夠的間隙。該抵塊52具有上、下表面分別位於各該擋臂522外側，該抵塊52的上、下表面朝該抵塊的該長度L及該寬度W方向延伸，使該抵塊52可順暢地插入該容孔44。各該擋臂522可防止該彈性件51於該抵塊52的高度方向壓縮挫曲，該容孔44之內壁可防止於該抵塊52的寬度方向上偏壓。
於本實施例中，各該擋臂522延伸的長度至少為該立方本體521的長度L的1.5倍，如此該抵塊52相對該容孔44移動的距離較大時，各該擋臂522可保持容置於該容孔44內。
此外，該抵塊52的第一面的高度至少為150%的第一面之寬度。
其中，該抵塊52可進一步包括另一設於該二擋臂522之間的擋臂522，該彈性件51特設於位於該二擋臂522之間的擋臂522，使該彈性件51可穩定作用而不易於伸縮時發生挫曲。

Claims (12)

  1. 一種棘輪扳手，包括：一本體，設有一第一容室、一平行該第一容室之第二容室及一連通該第一容室及該第二容室之一第三容室，該第二容室之兩端一者為一大徑段、另一者為一小徑段；一驅動件，可轉動地設於該第一容室內且沿外周面設有一第一卡掣部；一制動件，係設於該第三容室內且設有一與該第一卡掣部相卡掣之第二卡掣部，該第二卡掣部係可限制該驅動件之轉動方向；一切換件，可轉動地設於該第二容室，包括一轉動件及一延伸於該轉動件之凸塊，該轉動件容設於該大徑段，該凸塊容設於該小徑段，該轉動件遠離該凸塊之一端徑向設有一供撥弄之撥動件，該轉動件徑向設有一容孔；一彈抵組件，包括一彈性件及一抵塊，該抵塊包括一第一端及一第二端，該第一端包括二擋臂，該二擋臂係延伸於該第二端，該彈性件係位於該二擋臂之間並與該二擋臂分別形成一間隙，該第一端及該彈性件係容置於該容孔，該彈性件係彈抵於該抵塊之第二端與該切換件之間，以使該抵塊之第二端將該制動件常態地朝該第一卡掣部抵頂；其中，藉由調整該切換件切換該制動件與該第一卡掣部相卡掣之位置，以調整該驅動件之轉動方向；其中，以該轉動件之轉動軸向觀之，該凸塊之徑向尺寸係介於轉動件之徑向尺寸的0.33倍至0.9倍之間，該小徑段之徑向尺寸係等於該凸塊之徑向尺寸；其中，該大徑段及該小徑段貫穿於該本體，該凸塊外露出該小徑段。
  2. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該容孔係為矩形孔，該彈性件之徑向尺寸概為該容孔之寬度。
  3. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該制動件遠離該第一卡掣部之一端另設有一凹孔，該抵塊之第二端係抵頂於該凹孔之孔壁。
  4. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該轉動件徑向朝該制動件之方向設有一缺口部，該轉動件於該缺口部之相對上方形成一凸緣，該缺口部包括一凸部及位於該凸部兩側之弧面段，該容孔係設於該凸部。
  5. 如請求項4所述的棘輪扳手，其中以該轉動件之軸向觀之，該凸緣之徑向尺寸係大於該凸部之徑向尺寸。
  6. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該抵塊係為U字型，該二擋臂之間的該間隙於該抵塊的高度上大於各該擋臂的高度。
  7. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該大徑段與該小徑段之間形成一第一階部，該轉動件與該凸塊之間形成一第二階部，該第一階部與該第二階部係相抵頂。
  8. 如請求項7所述的棘輪扳手，其中該容孔係為矩形孔，該彈性件之徑向尺寸概為該容孔之寬度；該制動件遠離該第一卡掣部之一端另設有一凹孔，該抵塊之第二端係抵頂於該凹孔之孔壁；該轉動件徑向朝該制動件之方向設有一缺口部，該轉動件於該缺口部之相對上方形成一凸緣，該缺口部包括一凸部及位於該凸部兩側之弧面段，該容孔係設於該凸部；其中以該轉動件之軸向觀之，該凸緣之徑向尺寸係大於該凸部之徑向尺寸；該抵塊係為U字型；該二擋臂之間的該間隙於該抵塊的高度上大於各該擋臂的高度；該抵塊包括一立方本體，該二擋臂設於該立方本體，各該擋臂延伸的長度至少為該立方本體的長度的1.5倍；該抵塊設有二相對設置的邊角，各該邊角的頂點為可抵於該制動件之連續的線性結構。
  9. 如請求項1所述的棘輪扳手，其中該凸塊之徑向尺寸係為該轉動件之徑向尺寸的0.7倍，該凸塊之軸向高度係為該轉動件之軸向高度的0.35倍至0.65倍之間。
  10. 如請求項9所述的棘輪扳手，其中該凸塊之軸向高度係為該轉動件之軸向高度的0.45倍。
  11. 如請求項3所述的棘輪扳手，其中該抵塊接觸於該制動件的一不穩定平衡位置時，該驅動件可相對該本體朝二相對方向轉動；該抵塊接觸於該制動件的二穩定平衡位置至少其中一者時，該驅動件可相對該本體朝一方向轉動；其中，該抵塊在該不穩定平衡位置係以二接觸點接觸該凹孔，該抵塊在該穩定平衡位置係以一接觸點接觸該凹孔。
  12. 如請求項3所述的棘輪扳手，其中該凹孔具有一弧凹部及二直線部，該二直線部係切線地連接於該弧凹部兩側。
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