TWI806384B - 棘輪工具及其棘輪機構 - Google Patents

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大衛 Ｔ 羅斯
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美商施耐寶公司
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Abstract

一種棘輪工具及其棘輪機構，該棘輪機構具有棘爪承載 件和第一棘爪和第二棘爪。棘爪承載件包括凹槽並且能夠旋轉以引起第一驅動方向和第二驅動方向中的一者的選擇。第一棘爪和第二棘爪適於選擇性地與棘輪的齒部接合，以用於選擇第一驅動方向和第二驅動方向中的一者。第一棘爪和第二棘爪中的每一者包括突起，該突起適於當棘爪承載件旋轉時與凹槽接合，以使第一棘爪和第二棘爪中的一者與齒部分離，使第一棘爪和第二棘爪中的另一者與齒部接合。

Description

棘輪工具及其棘輪機構
本發明總體上涉及棘輪工具，更具體地，涉及具有雙棘爪的棘輪機構的棘輪工具。
目前，許多雙棘爪棘輪機構被熟知和使用。通常，這些機構被結合到手持工具中，例如結合到棘輪扳手和/或螺絲刀等中，使得存在可與工件(例如，螺栓頭)接合的驅動部。可以為雙棘爪棘輪機構選擇第一驅動方向(例如，順時針方向)，使得當工具與工件接合時，利用該工具在順時針方向上提供扭矩，而該工具在第二方向(例如，逆時針方向)上旋轉時提供鬆動或鬆脫。可以為雙棘爪棘輪機構選擇第二驅動方向(例如，逆時針方向)，使得當工具與工件接合時，利用該工具在逆時針方向上提供扭矩，並且該工具在第一方向(例如，順時針方向)上旋轉時提供鬆動或鬆脫。
針對驅動部選擇驅動方向取決於兩個棘爪中的哪一個與棘輪接合。該機構一般地憑藉手動可致動部分(通常稱其為換向 杆)實現一個棘爪與棘輪的接合以及第二棘爪與棘輪的分離，參見美國專利8,499,666。其他已知機構使用棘爪承載件來實現棘爪的接合和分離，參見美國專利2,978,081。在美國專利2,978,081中描述的機構使用線材將棘爪保持在棘爪承載件上。然而，將線材裝配到棘爪承載件需要額外的部件以及製造時間和複雜度。
本發明寬泛地涉及手持工具，例如棘輪扳手，該工具包括棘輪機構，該棘輪機構用於將第一棘爪和第二棘爪中的任一者與棘輪選擇性地接合，以選擇第一驅動方向和第二驅動方向(例如，順時針方向和逆時針方向)中的任一者。棘爪包括突起，該突起與棘爪承載件中的凹槽匹配地接合，以選擇性地使其中一個棘爪受控地移動到接合位置(其中棘爪與棘輪的齒接合)，而另一個棘爪設置在分離位置(其中棘爪與棘輪的齒分離)。與當前的設計相比，本發明部件更少和製造更簡單以及大致上不間斷的棘爪與齒輪齒的接合。
在一個實施例中，本發明寬泛地包括一種工具。該工具包括：具有腔體的頭部、可旋轉地設置在腔體中並具有驅動部和齒部的棘輪、樞轉地設置在腔體中並包括凹槽的棘爪承載件、以及第一棘爪和第二棘爪，其中，驅動部從腔體向外突出並適於使扭矩傳遞到工件，第一棘爪和第二棘爪適於選擇性地與棘輪的齒部接合，以用於選擇所述棘輪的第一和第二驅動方向中的任一 者。第一棘爪和第二棘爪中的每一者包括適於接合凹槽的突起，這使得通過將其中一個棘爪推向棘輪使該棘爪與齒部接合，以及通過將其中另一個棘爪拉離棘輪使該棘爪與齒部分離。
在另一個實施例中，本發明寬泛地包括棘輪機構，該棘輪機構包括棘爪承載件和第一棘爪和第二棘爪，該棘爪承載件具有凹槽並且可以樞轉以引起第一和第二驅動方向中的一者的選擇，並且第一和第二棘爪適於與棘輪的齒部選擇性地接合，以用於選擇第一和第二驅動方向中的任一者。第一棘爪和第二棘爪中的每一者包括適於接合凹槽的突起，這使得通過將一個棘爪推向棘輪使該棘爪與齒部接合，以及通過將另一棘爪拉離棘輪使該棘爪與齒部分離。
100、200:工具
102:頭部
104:手柄部
106:腔體
108、110:棘爪
112:棘輪
114:驅動腔體部
116:主體部
118:齒部
120:驅動部
122:棘爪齒
124:蓋板
126:緊固件
128:開口
130:棘爪腔體部
132:致動器
134:杆部
136:棘爪承載件
138:第一凹部
140:第二凹部
142:表面
144a:第一凹槽
144b:第二凹槽
146:突起
148:孔
150:偏置構件
152:彈簧、球或銷
154:止動部
202:頭部
204:手柄部
206:腔體
224:蓋板
232:致動器
236:棘爪承載件
248:孔
250:偏壓構件
252:彈簧、球或銷
256:內表面
308、310:棘爪
336:棘爪承載件
338:第一凹部
340:第二凹部
344a:第一凹槽
344b:第二凹槽
346:突起
356:第一側
358:第二側
出於便於理解所尋求保護主題的目的，在附圖中示出了其實施例，通過對這些附圖的觀察，當結合以下描述進行考慮時，應當容易理解和領會所尋求保護的主題、其構造和操作及其許多優點。
圖1是根據本發明實施例的處於拆解狀態的示例性工具的分解透視圖。
圖2是根據本發明實施例的示例性工具的頭部的側視平面圖。
圖3是圖2中的頭部的前視圖，其中蓋板被移除以觀察內部部件，並且選擇了第一旋轉驅動方向。
圖4是圖2中的頭部的前視圖，其中蓋板被移除以觀察內部部件，並且選擇了第二旋轉驅動方向。
圖5是沿圖2中的線5-5截取的圖2中的頭部的剖視圖。
圖6是根據本發明實施例的棘爪承載件和棘爪的透視圖。
圖7是根據本發明另一實施例的處於拆解狀態的另一示例性工具的分解透視圖。
圖8是處於組裝狀態的圖7中的工具的頭部的前視圖，其中蓋板被移除以觀察內部部件，並且選擇了第一旋轉驅動方向。
圖9是處於組裝狀態的圖7中的工具的頭部的前視圖，其中蓋板被移除以觀察內部部件，並且選擇了第二旋轉驅動方向。
圖10是根據本發明另一實施例的棘爪承載件和棘爪的透視圖。
圖11是根據本發明另一實施例的處於拆解狀態的棘爪承載件和棘爪的分解透視圖。
圖12是處於拆解狀態的圖11中的棘爪承載件和棘爪的另一分解透視圖。
雖然本發明可以有多種不同形式的實施例，在附圖中示出並將在本文中詳細描述本發明的實施例(包括優選的實施例)， 但應理解所披露內容將被視為本發明原理的示例，並且並不旨在將本發明的寬泛方面限制于本文所例示的任何一個或多個實施例。如本文所使用的，術語“本發明”並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍，而是僅僅出於解釋目的而用於討論本發明的示例性實施例。
本發明寬泛地包括一種工具，例如棘輪扳手。該棘輪扳手包括棘輪機構，該棘輪機構用於在第一驅動方向和第二驅動方向上選擇性地接合棘輪。棘輪機構包括第一棘爪、第二棘爪和棘爪承載件。每個棘爪包括突起，並且棘爪承載件包括凹槽，優選地包括兩個凹槽，其中棘爪的突起適於接合凹槽，以選擇性地使第一棘爪移動到接合位置(其中第一棘爪接合棘輪)，以及使第二棘爪移動到分離位置(其中第二棘爪與棘輪齒輪分離)。與現有的設計相比，本發明部件更少和製造更簡單，以及大致上不間斷的棘爪與棘輪齒的接合。
參見圖1至圖6，描繪了具有頭部102和手柄部104的示例性工具100，例如雙棘爪棘輪扳手。頭部102包括用於容納工具100部件的腔體106，該工具100用於向工件(未示出)例如插口和/或緊固件提供扭矩。
頭部102包括設置在腔體106中的第一棘爪108和第二棘爪110。第一棘爪108和第二棘爪110可選擇性地與棘輪112接合，棘輪112以已知方式與工件可操作地接合。當第一棘爪108與棘輪112接合時(如圖3所示)，隨著頭部102在第一旋轉方向 上旋轉而允許扭矩驅動，而隨著頭部102在與第一旋轉驅動方向相反的第二旋轉驅動方向上旋轉而發生鬆脫。相反，當第二棘爪110與棘輪112接合時(如圖4所示)，第一棘爪108與棘輪112分離，並且隨著頭部102在第二旋轉驅動方向上旋轉而允許扭矩驅動，而隨著頭部102在第一旋轉驅動方向上旋轉而發生鬆脫。
腔體106包括用於分別容納和保持工具100部件的部分。棘輪112容納在腔體106的大的大致圓形的第一部分中，在本文稱其為驅動腔體部114。棘輪112具有大致圓形的主體部116和從主體部116突出的驅動部120，所述主體部116具有周向的齒部118，驅動部120例如諸如為正方形的驅動凸耳。齒部118選擇性地與形成在棘爪108、110中的每一者上的棘爪齒122接合，以與棘爪108、110選擇性地接合，從而在第一旋轉驅動方向和第二旋轉驅動方向中的任一方向上經由驅動部120提供扭矩驅動。
蓋板124固定至頭部102，以熟知的方式將工具100的部件包封在腔體106中。在一實施例中，利用緊固件126(諸如例如螺釘、鉚釘等)將蓋板124保持在頭部102。蓋板124包括開口128，例如圓形孔，驅動部120通過該開口伸出，以與工件操作性接合。開口128還限定用於驅動部120的支承表面，以保持和定位棘輪112。
第一棘爪108和第二棘爪110設置在腔體106的第二部分中，在本文稱其為棘爪腔體部130。驅動腔體部114和棘爪腔體部130重疊或連通，以允許第一棘爪108和第二棘爪110選擇性 地移入和移出與棘輪112的齒部118接合。
提供了致動器132，該致動器132用於使第一棘爪108和第二棘爪110與棘輪112選擇性地接合和分離。在一實施例中，致動器132設置在棘爪腔體部130中。致動器132延伸穿過頭部102，其中致動器132的杆部134位於頭部102的外側，並且適於被手動操作以選擇工具的驅動方向。密封件(未示出)圍繞杆部134周向設置，以阻止或防止污染物或液體進入腔體106。在一實施例中，通過將杆部134從頭部102的第一側插入到棘爪腔體部130中，並且通過將杆部134穿過頭部102中的開口延伸到頭部102的第二側，從而將致動器132與頭部102組裝，這提高了利用密封件防止污染物進入的能力。致動器132的尺寸被設計成避免完全穿過開口，因此只能在一個方向上安裝致動器132。
致動器132樞轉地聯接至棘爪承載件136，使得棘爪承載件136與致動器132共同旋轉，以選擇性地將棘爪108、110中的一者定位成與棘輪接合，以選擇扭矩驅動方向。棘爪承載件136包括第一凹部138和第二凹部140。每個棘爪108、110包括與棘爪齒相對的表面142，該表面142相應地成型為大致上對應於第一凹部138和第二凹部140。在一實施例中，表面142是圓形的/弧形的，並且第一凹部138和第二凹部140具有與每個棘爪108、110的圓形/弧形表面142大致相似的凹面或凸面。
棘爪承載件還包括凹槽，優選地，包括設置在第一凹部138和第二凹部140附近的第一凹槽144a和第二凹槽144b。在一 實施例中，沿著弧形路徑形成凹槽144a、144b，以大致對應於第一凹部138和第二凹部140的凹面或凸面形狀。第一棘爪108和第二棘爪110各自包括突起146，該突起146適於分別與凹槽144a、144b可滑動地接合。例如，第一棘爪108的突起146與第一凹槽144a接合，第二棘爪110的突起146與第二凹槽144b接合。雖然示出了兩個單獨的凹槽144a、144b，但是本發明並不限於此，也可以使用適於與相應的第一棘爪108和第二棘爪110的突起146選擇性接合的單個凹槽。
參見圖3，當棘爪承載件136由致動器132移動到第一位置以選擇第一旋轉驅動方向時，第一凹槽144a與第一棘爪108的突起146接合，以推動第一棘爪108使其與棘輪齒輪112接合。同時，第二凹槽144b與第二棘爪110的突起146接合，以使第二棘爪110與棘輪齒輪112分離。因此，當頭部102在第一旋轉驅動方向上運動時，第一棘爪108的棘爪齒122保持與棘輪齒輪112的齒部118接合。相反地，參見圖4，當棘爪承載件136由致動器132移動到第二位置以選擇第二旋轉驅動方向時，第二凹槽144b與第二棘爪110的突起146接合，以推動第二棘爪110使其與棘輪齒輪112接合。同時，第一凹槽144a與第一棘爪108的突起146接合，以使第一棘爪108與棘輪齒輪112分離。因此，當頭部102在第二旋轉驅動方向上運動時，第二棘爪110的棘爪齒122與棘輪齒輪112的齒部118接合。
工具100優選地被設計成當針對選擇扭矩驅動方向中的 一者致動器132處於適當位置時為用戶提供辨識的觸感。為此，可以提供一種球和止動結構，如這種類型的設備中常見的那樣。更具體地，頭部102可以包括孔148，該孔148中插設偏置構件150，諸如例如彈簧、球或銷152。通過棘爪承載件136將球152保持在孔148中。因此，當致動器132旋轉時，球152接觸棘爪承載件136的外表面並沿著該棘爪承載件136的外表面移動。更具體地，棘爪承載件136的外表面包括設置在其上的一對止動部154，以當針對第一和第二扭矩驅動方向的選擇致動器132設置在適當位置時與球152接合。
參見圖7至圖10，描繪了根據另一實施例的具有頭部202和手柄部204的示例性工具200，例如雙棘爪棘輪扳手。除了下文描述的球和止動結構之外，工具200大致類似於上面描述的工具100。
與上文描述的工具100類似，工具200優選地被設計成當針對選擇扭矩驅動方向中的一者致動器232處於適當位置時為用戶提供辨識的觸感。為此，提供了一種球和止動結構，如這種類型的設備中常見的那樣。在該實施例中，棘爪承載件236具有孔248，該孔248中插設偏壓構件250，諸如例如彈簧、球或銷252。球252接觸腔體206的內表面256並通過該內表面256保持在孔248中。因此，當致動器232旋轉時，球252接觸腔體206的內表面256並沿該內表面256移動。更具體地，腔體206的內表面256包括一對止動部，該對止動部適於當針對選擇第一和第二扭矩驅 動方向致動器232設置在適當位置時該對止動部與球252接合。
參見圖11和圖12，示出了根據本發明另一實施例的棘爪承載件336和棘爪308、310。除了第一凹槽344a和第二凹槽344b的位置，棘爪承載件336和棘爪308、310大致類似于上文描述的棘爪承載件136和棘爪108、110，並且棘爪308、310大致相同，如下面描述的。
類似于上文描述的棘爪承載件136，棘爪承載件336包括設置在第一凹部338和第二凹部340附近的第一凹槽344a和第二凹槽344b。在該實施例中，第一凹槽344a設置在棘爪承載件336的第一側356上，第二凹槽344b設置在棘爪承載件336的第二側358上。在一實施例中，沿著弧形路徑形成凹槽344a、344b，以大致上對應於第一凹部338和第二凹部340的凹面或凸面形狀。第一棘爪308和第二棘爪310各自包括突起346，該突起346適於分別與凹槽344a、344b可滑動地接合。例如，以上文所描述類似的方式，第一棘爪308的突起346與第一凹槽344a接合，第二棘爪310的突起與第二凹槽344b接合。在該實施例中，第一棘爪308和第二棘爪310大致相同。
總體上，工具100、200的設計用於通過蓋板124、224或者通過與其他部件中的一者的協作將每個部件保持並定位在頭部102、202內，從而使例如螺釘或其他固定件的使用以及共同用於裝配雙棘爪棘輪扳手的其他製造步驟最少化。
如本文所使用的，術語“聯接”可以指兩個部件之間的任 何直接或間接的物理、電、磁或其他連接。術語“聯接”並不限於兩個實體之間的固定且直接的聯接。
上面的說明和附圖中提出的內容是僅通過說明方式而不是作為限制來提供的。雖然已經示出和描述了特定的實施例，但是對於本領域技術人員而言明瞭的是，可以在不偏離發明人貢獻的更廣泛方面的情況下對這些實施例進行改變和修改。在基於現有技術以適當的視角查看所附申請專利範圍時，所尋求的實際保護範圍旨在由該申請專利範圍限定。
100:工具
102:頭部
104:手柄部
106:腔體
108:第一棘爪
110:第二棘爪
112:棘輪
114:驅動腔體部
116:主體部
118:齒部
120:驅動部
122:棘爪齒
124:蓋板
126:緊固件
128:開口
130:棘爪腔體部
132:致動器
134:杆部
136:棘爪承載件
138:第一凹部
140:第二凹部
142:表面
144a:第一凹槽
146:突起
148:孔
150:偏置構件
152:彈簧、球或銷
154:止動部

Claims (21)

  1. 一種棘輪工具，包括：頭部，其具有腔體；棘輪，其可旋轉地設置在所述腔體中並且具有驅動部和齒部，其中，所述驅動部從所述腔體向外突出並且適於將扭矩傳遞至工件；棘爪承載件，其可旋轉地設置在所述腔體中並且包括第一凹槽和第二凹槽；和第一棘爪和第二棘爪，所述第一棘爪和所述第二棘爪適於選擇性地與所述齒部接合，以用於選擇第一驅動方向和第二驅動方向中的一者，其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪中的每一者包括棘爪齒、與所述棘爪齒相對的表面、以及從所述表面向外延伸並且在遠離所述棘爪齒的橫向方向上延伸的突起，所述第一棘爪和所述第二棘爪的所述突起適於當所述棘爪承載件旋轉時分別與所述第一凹槽和所述第二凹槽接合，以使所述第一棘爪和所述第二棘爪中的一者與所述齒部分離，以及使所述第一棘爪和所述第二棘爪中的另一者與所述齒部接合。
  2. 如請求項1所述的棘輪工具，其中當所述第一棘爪與所述齒部接合並且所述第二棘爪與所述齒部分離時，所述第一驅動方向被選擇；當所述第一棘爪與所述齒部分離並且所述第二棘爪與所述齒部接合時，所述第二驅動方向被選擇。
  3. 如請求項1所述的棘輪工具，還包括：與所述棘爪承載件聯接的換向杆，其中，所述換向杆能夠在分別與所述第一驅動方向和所述第二驅動方向對應的第一杆位置與第二杆位置之間移動，並且能夠移動到所述第一杆位置和所述第二杆位置。
  4. 如請求項1所述的棘輪工具，其中所述棘爪承載件包括第一凹部和第二凹部。
  5. 如請求項1所述的棘輪工具，還包括偏置構件和球，其中，所述頭部包括適於容納所述偏置構件和所述球的孔。
  6. 如請求項5所述的棘輪工具，其中所述棘爪承載件包括定位在其上的止動部，以針對所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者的選擇來對應於所述球的適當位置，其中，當所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者被選擇時，所述球通過彈簧被偏置成與對應的止動部接合。
  7. 如請求項1所述的棘輪工具，還包括：可附接至所述頭部以用於封閉所述腔體的蓋板，所述蓋板包括開口，所述開口適於容納從所述腔體向外突出的所述驅動部。
  8. 如請求項1所述的棘輪工具，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每一者是沿著大致弧形的路徑形成的。
  9. 如請求項1所述的棘輪工具，還包括：偏置構件和球，其中，所述棘爪承載件包括適於容納所述偏置構件和所述球的孔。
  10. 如請求項9所述的棘輪工具，其中所述腔體包括形成在內表面上的止動部，以針對所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者的選擇來對應於所述球的適當位置，其中，當所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者被選擇時，所述球通過彈簧被偏置成與對應的止動部接合。
  11. 如請求項1所述的棘輪工具，其中所述第一凹槽設置在所述棘爪承載件的第一側上，所述第二凹槽設置在所述棘爪承載件的第二側上。
  12. 如請求項11所述的棘輪工具，其中所述第一棘爪和所述第二棘爪是大致相同的。
  13. 一種棘輪工具的棘輪機構，包括：棘爪承載件，其包括第一凹槽和第二凹槽並且能夠旋轉以引起第一驅動方向和第二驅動方向中的一者的選擇；和第一棘爪和第二棘爪，所述第一棘爪和所述第二棘爪適於選擇性地與棘輪的齒部接合來選擇所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者，其中，所述第一棘爪和所述第二棘爪中的每一者包括棘爪齒、與所述棘爪齒相對的表面、以及從所述表面向外延伸並且在遠離所述棘爪齒的橫向方向上延伸的突起，所述第一棘爪和所述第二棘爪的所述突起適於當所述棘爪承載件旋轉時分別與所述第一凹槽和所述第二凹槽接合，以使所述第一棘爪和所述第二棘爪中的一者與所述齒部分離，以及使所述第一棘爪和所述第二棘爪中的另一者與所述齒部接合。
  14. 如請求項13所述的棘輪機構，其中當所述第一棘爪與所述齒部接合並且所述第二棘爪與所述齒部分離時，所述第一驅動方向被選擇；當所述第一棘爪與所述齒部分離並且所述第二棘爪與所述齒部接合時，所述第二驅動方向被選擇。
  15. 如請求項13所述的棘輪機構，還包括，與所述棘爪承載件聯接的換向杆，其中，所述換向杆能夠在分別與所述第一驅動方向和所述第二驅動方向對應的第一杆位置和第二杆位置之間移動，並且能夠移動到所述第一杆位置和所述第二杆位置。
  16. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述棘爪承載件包括第一凹部和第二凹部。
  17. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述棘爪承載件包括定位在其上的止動部，以針對所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者的選擇來對應於球的適當位置，其中，當所述第一驅動方向和所述第二驅動方向中的一者被選擇時，所述球通過彈簧被偏置成與對應的止動部接合。
  18. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述棘爪承載件包括適於容納偏置構件和球的孔。
  19. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽中每一者是沿著大致弧形的路徑形成的。
  20. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述第一凹槽設置在所述棘爪承載件的第一側上，所述第二凹槽設置在所述棘爪承載件的第二側上。
  21. 如請求項13所述的棘輪機構，其中所述第一棘爪和所述第二棘爪是大致相同的。
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