阅读说明：本技术 用于减少棘轮弧的偏压构件 (Biasing member for reducing ratchet arc ) 是由 克里斯多弗·D·汤普逊 丹尼尔·M·埃格特 大卫·T·罗斯 于 2015-05-14 设计创作，主要内容包括：一种工具,其广义上包括第一驱动端以及位于所述第一驱动端的棘轮齿轮。所述棘轮齿轮包括接纳部分,所述接纳部分适于与工件接合,用于将扭矩提供至工件。包括棘爪齿的第一和第二棘爪可选择性地与棘轮齿轮啮合。每个所述第一和第二棘爪在棘爪齿的相对侧具有释放部分。第一偏压部件与释放部分接合,并在工具的使用过程中限制所述第一和第二棘爪远离所述棘轮齿轮的运动,以此减少工具棘轮弧的量。(A tool broadly includes a first drive end and a ratchet gear at the first drive end. The ratchet gear includes a receiving portion adapted to engage a workpiece for providing torque to the workpiece. First and second pawls including pawl teeth are selectively engageable with the ratchet gear. Each of the first and second pawls has a release portion on an opposite side of the pawl tooth. The first biasing member engages the release portion and limits movement of the first and second pawls away from the ratchet gear during use of the tool, thereby reducing the amount of tool ratchet arc.)

用于减少棘轮弧的偏压构件

分案申请声明

本申请是2015年5月14日提交的、发明名称为“用于减少棘轮弧的偏压构件”、申请号为201510244796.X的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本发明要求了2014年5月15日提交的，发明名称为“Low Profile Ratchet Wrench(低压型的棘轮扳手)”，申请序列号为61/993,850的美国临时专利申请作为优先权，该申请在此全体参考性地引入。

技术领域

本发明大体上涉及一种棘轮机构。具体地，本发明涉及一种改进的棘轮扳手装置和方法。

背景技术

可逆棘轮机构，例如棘轮扳手为众所周知并被使用。其通常具有可与工件连接的驱动部分，例如，螺栓头。一般来说，可选择用于棘轮机构的第一旋转驱动方向，以使当与螺栓头接合，并在第一方向转动时，使用工具施加扭矩，而在相反的第二方向上转动时产生滑移或棘轮效应。可选择用于棘轮机构的与第一驱动方向相反的第二旋转驱动方向，其随后在第二方向提供扭矩，而在相反的第一方向转动时，发生滑移或棘轮效应。

传统的棘轮扳手趋于具有棘轮弧，即：为了提供棘轮功能，棘轮扳手头部必须转动的一定角度，例如在可相当大的“喀哒声”之间。在可用于旋转工具头的角度相对较小的小间隙和紧凑空间的情况下，这是不理想的。更多时候，该可用角度太小，以致于棘轮所需的弧行程大于可用的角度，其中该棘轮机构不允许工具提供必须的滑移或棘轮作用。

发明内容

本发明广义地包括一种装置，以限制在棘***作期间棘爪的移动。例如片簧的偏压构件位于棘爪的边缘周围，以限制该棘爪远离该棘轮齿轮的移动，以此减少扭矩应用/棘***作的棘轮弧的量。

本发明涉及一种工具，例如棘轮扳手。在一个实施例中，所述工具包括第一驱动端和位于所述第一驱动端的棘轮齿轮。该棘轮齿轮包括接纳部分，所述接纳部分适于与工件接合，用于将扭矩提供至工件。包括棘爪齿的第一和第二棘爪选择性地可与棘轮齿轮啮合，并在该棘爪齿的相对侧具有释放部分。第一偏压构件与所述第一和第二棘爪的释放部分接合，并在工具使用期间限制该第一和第二棘爪远离棘轮齿轮的运动。

在另一个实施例中，公开了一种棘轮工具，其包括驱动端，所述驱动端具有孔，以及与所述孔连通的第一腔。该棘轮齿轮位于所述孔内，并包括接纳部分，围绕着所述接纳部分、适于与工件操作性地接合的接合表面，以及在所述棘轮齿轮***表面上的多个棘轮齿。第一和第二棘爪位于第一腔内。每个所述第一和第二棘爪包括棘爪齿，其适于选择性地与棘轮齿啮合，且该第一偏压构件位于第一腔内，并在使用该棘轮工具期间限制所述第一和第二棘爪远离所述棘轮齿轮的运动。

附图说明

为了促进对本发明的理解，以下通过结合附图和以下的说明进行阐述，本发明的结构，操作以及许多优点将变得容易理解。

图1为根据本发明实施例的棘轮扳手的平面图；

图2图1中棘轮扳手的分解透视图；

图3为图1中棘轮扳手的第一平面图，其中的盖板被拆卸；

图4为图1中棘轮扳手的转向杆盘的平面图，其为了说明从扳手中拆下来；

图5为图1中棘轮扳手的第二平面图，其中的盖板被拆卸；

图6为沿着图1中线6-6，图1的棘轮扳手的放大的横截面图；

图7为根据本发明实施例的棘轮扳手的平面图；

图8为图7中棘轮扳手的分解透视图；

图9为图7中棘轮扳手的第一平面图，其中的盖板被拆卸；

图10为为了说明而从扳手中拆卸下来的、图7中棘轮扳手的转向杆盘的平面图；

图11为图7中的棘轮扳手的第二平面图，其中的盖板被拆卸；和

图12为沿着图7的线12-12，图7中棘轮扳手的放大的横截面图。

具体实施方式

本发明的实施例为多方面的，在附图中有所展示，并详细地进行说明，本发明的实施例，包括优选实施例应当理解为是本发明原则的示例，而并非用于限制所阐明的实施例的广义方面。在此，所使用的术语“本发明”并非用于限制所要保护的范围，而相反地仅用作解释来用于讨论本发明实施例。

本发明广义地包括一种工具，例如低剖面(low-profile)的棘轮扳手。该棘轮扳手包括一种装置，该装置用于限制棘***作期间的棘爪的移动。偏压构件，例如片簧，位于每个所述棘爪的边缘，以限制棘爪远离所述棘轮齿轮的移动，以此减少了扳手/棘轮传动运作的棘轮弧的量。

在一个实施例中，图1展示了工具100。该工具100包括扳手主体或把手102，位于把手102第一末端的

第一驱动端104，以及位于与第一末端相反的把手的第二末端处的第二驱动端106。每个所述第一驱动端104和第二驱动端106适于与工件(未图示)接合，用于为所述工件提供扭矩，该工件为例如固定件或其它工具的头部。在另一个实施例中，该工具仅包括第一驱动端104。

棘轮类的第一驱动端104包括棘轮齿轮108，以及转向杆110，该转向杆110使得用户选择性地确定扭矩方向。更具体地，该棘轮齿轮108可操作地与工件接合，该工件为例如具有六角头的螺栓。当转向杆110位于第一位置时，在第一旋转驱动方向上转动该棘轮齿轮108允许扭矩驱动，而在与第一方向相反的第二旋转驱动方向上转动该棘轮齿轮108时，产生滑移或棘轮效应。相反地，当转向杆110位于第二位置时，在第二驱动方向转动该棘轮齿轮108允许扭矩驱动，而在第一驱动方向产生滑移或棘轮效应。

第二驱动端106为开口端的扳手类型。如图所示，该第二驱动端106包括形成接纳部分114的臂112，该接纳部分适于可释放地与工件接合，该工件为例如具有六角头的螺栓，并将来自工具100的扭矩传送到工件处。应该理解的是，虽然本发明的工具可描述为在一端为具有开口端套筒扳手，而在另一端为棘轮扳手，但是在不偏离本发明精神领域的情况下，可以使用本申请的其他结构，例如，在把手102的第一和第二端处都具有棘轮扳手的结构。

在一个实施例中，图2详细地展示了第一驱动端104。参考图2，第一驱动端104包括头部116，该头部具有孔118以及一个或多个腔，所述一个或多个腔用于接纳和固定当安装时形成第一驱动端104的一个或多个部件。所述部件包括，例如，棘爪120和122、转向盘124、球126和弹簧128、第一弹簧130和第二弹簧132、棘轮齿轮108、转向杆110、定位环134，盖板136和固定件138。

参考图2和3，头部116包括孔118，邻近并与所述孔116连通的第一腔140，邻近并与所述第一腔140连通的第二腔142。棘爪120和122位于所述第一腔140内，以使得棘爪120和122选择性地与该棘轮齿轮108的棘轮传动装置或棘齿144进行进出啮合。棘爪120和122分别包括棘齿146和148，并适于与棘轮齿轮108的棘轮传动装置或棘齿144配对地啮合，使得扭矩可施加在选择的方向上。每个棘爪120和122包括适于与转向盘124接合的柱150a，150b。

参考图2和4-5，转向盘124位于第二腔142内。该第二腔142所具有的深度小于第一腔140的深度，并与所述第一腔140邻近和连通，以允许转向盘124与棘爪120和122相互作用。参考图2和4，该转向盘124包括拱形开口152，该开口限定盘钩154a和154b，其适于分别与柱150a和150b接合。参考图5，随着转向盘124移动到选择驱动方向的一个位置处时，第一钩154b与例如棘爪122的第一柱150b接合，继续转动转向盘124使所述棘爪122远离并脱离与所述棘轮齿轮108的啮合。同时，第二钩154a使柱150a穿过所述开口152，从而使棘爪120移动，并与所述棘轮齿轮108啮合。

参考图2，3和5，棘爪120和122的柱150a，150b临近所述第一腔140的开口，并导向以面对盖板136或头部116的底部的方向。这使接纳转向盘124的所述第二腔142的深度得到最小化，即：仅仅足够的深以容纳转向盘124。使得第二腔142的深度最小化可让头部116更坚硬，改善了工具100的强度，刚性以及疲劳寿命。

偏压构件，例如第一弹簧130的可位于棘爪120和122之间。可通过形成于每个棘爪120和122的侧面的孔来接纳和固定该第一弹簧130的端部，两个棘爪120和122的分别的孔位于相对的方位，从而该第一弹簧130使得棘爪120和122相互远离地偏置，同时还确保同时只有一个棘爪120和122与所述棘轮齿轮108啮合。通过这种方式，当转向盘124与其中一个棘爪120和122的选择器柱150a或150b接合，以移动该棘爪时，弹簧130使另一个棘爪移动到与该棘轮齿轮108啮合的位置。此外，当选择了第一驱动方向，但棘轮工具以相反方向进行反向转动时，弹簧130使与棘轮齿轮108啮合的棘爪从所述棘轮齿轮108处偏心或偏离，从而在该方向上实现了滑移或棘轮效应。当相反运动停止时，该弹簧130随后迫使棘爪回到与棘轮齿轮108啮合之处。

第二偏压部件，例如第二弹簧132的，还可用作在棘轮传动或工具100使用的过程中限制棘爪移动的装置。参考图2和3，该第二弹簧132位于所述第一腔140内，并与所述棘爪120和122的释放部分156接合。如图3所示，释放部分156位于分别与棘齿146和148相对的棘爪120和122侧面。该第二弹簧132朝着棘轮齿轮108的方向偏置所述棘爪120和122，并在棘轮运作过程中限制棘爪120和122的移动。其还可增加负载期间的最少的棘轮移动。

参考图2和6，转向杆110和转向盘124使得棘爪120和122与棘轮齿轮108选择性地进行啮合或脱离。该转向杆110包括杆部158和柄部160。该柄部160容纳于设置在头部116内的通孔162内，杆部158定位于该头部116的外部，用于用户的人工操作以选择驱动方向。该转向杆110还在柄部160包括有凹槽，用于接纳转向盘124。

参考图2和4，转向盘124具有不规则的通道166，该不规则通道使得该转向盘124可滑入凹槽164内，并在柄部160上旋转。通过这种方式，当转向杆110在用于选择驱动方向的位置之间移动时，该转向杆110与转向盘124共同转动。

参考图2和6，设置球和止动结构以帮助将该转向盘124固定于合适位置。在这方面，盲孔168设于第二腔142内。弹簧128位于孔168内，而球126位于弹簧128上，接近于孔168的开口处。如图4所示，该转向盘124包括在朝向第二腔142的、位于转向盘124侧的对应的第一和第二止动器或孔170。当该转向杆110分别处于用于第一和第二驱动方向的合适位置时，该止动器170设置为对应于用于球126的合适位置。参考图6，随着该转向杆110从驱动方向的位置旋转离开时，该球126与其中一个止动器170的边缘接触，以此通过弹簧128的压缩而向下偏离。当转向杆110移动到用于驱动方向的合适位置时，球126移动到与其中一个止动器170对齐处，且弹簧128使得球126偏置到该止动器170内。

参考图1，在工具100上所形成的结构设置为停止机构，以限制该转向杆110的过度移动或过度旋转。例如，在工具100的外部上形成有凹部172。该凹部172接纳该转向杆110的杆部分158。该凹部172设置为可防止该转向杆110以及转向盘124的过度旋转。转向杆110，以及因此的转向盘124到用于第一驱动方向的第一位置的旋转导致该转向杆110与凹部172的第一边缘接触(如图1所示)，该转向杆110从第一位置到用于第二驱动方向的第二位置的旋转导致该转向杆110与该凹部172的第二边缘接触。在形成于该转向盘以及腔上的结构也可设置为止动机构，如图中的工具200所示。

参考图2和6，棘轮齿轮108具有大致圆形的主体部分，其在***表面上具有棘轮传动装置或棘齿144，以及围绕着接纳部分或接纳孔176的接合表面174，所述接合表面适于操作性地与工件接合，所述工件例如为具有六角头的螺栓。该棘轮齿轮108还包括环状槽178，其接近于该棘轮齿轮的末端，并适于接纳止动环134。该棘轮齿轮108位于孔118内，其环状槽178延伸经过孔118内的止动网或止动肩部180，且棘轮齿轮或棘齿144保留在孔118内。在这方面，止动网180和止动环134配合地把该棘轮齿轮固定在该孔118内。

当传统的棘轮扳手以一定的角度，而不是垂直于旋转轴施加负载时，该棘轮齿轮趋于倾斜。这将导致负载施加至扳手的盖板处，其反过来将负载施加至将盖板固定至扳手的止动螺丝上，引起止动螺丝上紧或松掉。工具100通过将该棘轮齿轮108与止动网180和止动环134分离来解决这个问题。该止动网180和止动环134可防止该棘轮齿轮108在使用过程中将负载用于盖板136和固定件138处。

参考图2，工具100可通过将该棘轮齿轮108置于孔118内来进行组装，其环状槽178在该止动网180下方平面地延伸。该止动环134位于环状槽178内，以将该棘轮齿轮108固定在孔118内，并防止该棘轮齿轮108在使用过程中对盖板136和固定件138施加作用力。该棘爪120和122置于第一腔140内，棘齿146和148分别朝向棘轮齿轮108的方向。该弹簧130位于棘爪120和122之间，以将所述棘爪120和122偏置隔开。所述弹簧130可在将棘爪120和122置于所述第一腔140之前或之后位于所述棘爪120和122之间。所述第二弹簧132还可置于第一腔140内，并与棘爪120和122的释放部分156接合，以在棘轮传动或工具100的使用过程中限制棘爪移动。

转向杆110位于通孔162内，柄部160和凹槽164延伸到第二腔142内，且杆部158保留在凹部172内的工具100的外表面上。该弹簧128和球126***到第二腔142的盲孔168内，球126接近盲孔168的开口。该转向盘124随后定位于第二腔142内，并通过将通道166与柄部160的凹槽164接合而组装到该柄部160中。该转向盘124旋转，且钩154a和154b位于其中一个棘爪柱150a或150b的周围。随后通过将固定件138***固定件孔182内，并将该固定件138与盖板136连接来将盖板136连接至工具100。

在另一个实施例中，图7展示了工具200。该工具200类似于如上所述的工具100，并以相似的方式来操作和运行。例如，工具200包括扳手主体或把手202，位于把手202第一端的第一驱动端204，以及位于把手第二端的第二驱动端206。如对工具100的描述一样，该第一驱动端204和第二驱动端206类似地适于与工件接合，用于对工件提供扭矩。在另一个实施例中，工具200仅仅包括第一驱动端204。

第一驱动端204为棘轮类型并包括棘轮齿轮208，以及转向杆210，该转向杆210允许用户选择性地确定扭矩方向。该棘轮齿轮208操作性地可与工件接合。当该转向杆210处于第一位置时，在第一旋转驱动方向上转动该棘轮齿轮208允许扭矩驱动，而在与第一方向相反的第二旋转驱动方向上转动该棘轮齿轮208时，产生滑移或棘轮效应。相反地，当转向杆210位于第二位置时，在第二驱动方向转动该棘轮齿轮208允许扭矩驱动，而在第一驱动方向产生滑移或棘轮效应

第二驱动端206为开口-端的扳手类，并包括臂212，其形成了适于与工件可释放接合的接纳部分214。然而，可在不偏离本发明精神领域的情况下使用本发明的其它结构，例如，在把手202的第一和第二端具有棘轮扳手的结构。

在一个实施例中，结合图8来对第一驱动端204进行更详细地解释。该第一驱动端204包括头部216，该头部包括孔218和一个或多个腔，一个或多个腔用于接纳和固定当安装时形成第一驱动端204的一个或多个部件。该部件包括，例如，棘爪220和222，转向盘224，球226和弹簧228，第一弹簧230和第二弹簧232，棘轮齿轮208，转向杆210，止动环234，以及盖板236和固定件238。

参考图8和9，头部216包括孔218，第一腔240，其与孔216邻近，并与所述孔216连通；以及第二腔242，其与该第一腔240邻近，并与所述第一腔连通。该棘爪220和222位于第一腔240内，并使得该棘爪220和222选择性地与棘轮齿轮208的棘轮传动装置或棘齿244进出地啮合。该棘爪220和222分别包括棘齿246和248，棘齿适于与棘轮齿轮208的棘轮传动装置或棘爪244配对地啮合，从而使得扭矩可以选定的方向来施加。每个棘爪220和222包括柱250a，250b，该柱适于与转向盘224接合。

参考图8和10-11，该转向盘224设置于第二腔242内。如图所示，该第二腔242所具有的深度小于第一腔240的深度，并与所述第一腔240邻近和连通，使得转向盘224与棘爪220和222相互作用。参考图8和10，该转向盘224包括拱形开口252，其限定了适于分别与柱250a和250b接合的盘钩254a和254b。参考图11，随着该转向盘224移动到选择的驱动方向的一个位置时，第一钩254b与例如棘爪222的第一柱250b接合，且该转向盘224的继续转动使得棘爪222远离并脱离与该棘轮齿轮208的啮合。同时，第二钩254a使得柱250a穿过开口252，从而使得棘爪220移动，并与该棘轮齿轮208啮合。

参考图8，9和11，棘爪220和222的柱250a，250b接近于所述第一腔240的开口，并被导向以面对盖板236或头部216的底部。这使接纳该转向盘224的第二腔242的深度的最小化，即：仅仅足够的深以容纳转向盘224。所述第二腔242的深度的最小化能使头部216***，改善了工具200的强度，刚性，以及疲劳寿命。

偏压构件，例如第一弹簧230，还可设置于棘爪220和222之间。该第一弹簧230的端可通过形成于每个棘爪220和222侧的孔所接纳和固定，两个棘爪220和222的各自的孔处于相对方位，以允许第一弹簧230将所述棘爪220和222相互远离地偏置，同时确保同时只有一个棘爪220和222与棘轮齿轮208接合。通过这种方式，当转向盘224与一个棘爪220和222的选择器柱250a或250b接合，以移动该棘爪时候，弹簧230使得另一个棘爪移动到与棘轮齿轮208接合的位置。此外，当选择了第一驱动方向，但棘轮工具以相反方向进行反向转动时，弹簧230使与棘轮齿轮208啮合的棘爪从所述棘轮齿轮208处偏心或偏离，从而在该方向上实现了滑移或棘轮效应。当相反运动停止时，该弹簧230随后迫使棘爪回到与棘轮齿轮208啮合之处。

第二偏压部件，例如第二弹簧232，还可在棘轮效应或工具200的使用过程中用作限制棘爪移动的装置。参考图8和9，第二弹簧232设置于所述第一腔240内，并与棘爪220和222的释放部分接合。该第二弹簧232使所述棘爪220和222朝着棘轮齿轮208的方向来偏置，并在棘轮运作的过程中限制该棘爪220和222的移动。这还增加了负载之间的最小棘轮移动。

参考图8和12，转向杆210和转向盘224使棘爪220和222与棘轮齿轮208选择性地接合或脱离。该转向杆210包括杆部258和柄部260。该柄部260容纳于设置在头部216内的通孔262中，杆部258位于该头部216的外部，用于被用户手动操作来选择驱动方向。

参考图8，10和12，转向盘224具有不规则的孔266，且柄部260具有至少有互补形状的部分。通过这种方式，当该柄部260容纳于孔266中时，对于转向盘224来说，当转向杆210在用于选择驱动方向的位置之间移动时，允许该转向杆210和转向盘224共同旋转是非常关键的。

参考图8和12，设置球和止动结构，以帮助将转向盘224固定在合适位置上。在这方面，盲孔268位于第二腔242内。该弹簧228位于孔268内，且球226位于弹簧228上，接近于孔268的开口处。如图10所示，该转向盘224包括对应的第一和第二止动器或孔270，它们设置在朝着第二腔242的转向盘侧。当该转向杆210分别位于第一和第二驱动方向的合适位置时，该止动器270设置为对应于球226的合适位置。参考图10和12，随着该转向杆210转出用于驱动方向的位置时，该球226与一个止动器270的边缘接触，以此通过弹簧228的压缩向下偏离。当该转向杆210移动到用于驱动方向的合适位置时，球226移动至与其中一个止动器270对齐，且弹簧228将所述球偏压向该止动器270。

在一个实施例中，参考图9-11，可通过形成于转向盘224上的结构，以及腔242的形状来提供停止机构，以防止该转向盘224的旋转。该转向盘224具有非圆形的形状，非圆形的形状形成从径向侧延伸的、突片部分(tab portion)284，所述腔242包括由非圆形形状的腔242形成的第一和第二停止件286a，286b。参考图11，转向盘224向用于第一驱动方向的第一位置的转动导致该突片部分284与第一停止件286a接触，而转向盘224从第一位置到用于第二驱动方向的第二位置的转动导致该突片部分284移动到第二停止件286b。停止件286a,286b与转向盘224之间的相互作用防止转向杆210的过度转动。

参考图8和12中，该棘轮齿轮208具有大致圆形的主体部分，其在***表面上具有棘轮传动装置或棘齿244，以及围绕着所述接纳部分或接纳孔276的接合表面274，该接合表面适于与工件操作性地接合。该棘轮齿轮208还包括环状槽278，该环状槽接近于所述棘轮齿轮的末端，并适于接纳止动环234。该棘轮齿轮208位于孔218内，其具有环形槽278，所述环形槽278延伸经过孔218内的止动网或肩部280，且棘轮传动装置或棘齿244保留在该孔218内。在这方面，止动网280和止动环234配合地将该棘轮齿轮208固定在孔218内。工具200利用止动网280和止动环234阻止棘轮齿轮208，以防止棘轮齿轮208在使用时对盖板236和固定件238施加负载。

参考图8，工具200可通过将所述棘轮齿轮208装入孔218内来进行组装，其中环状槽278在止动网280下方平面地延伸。该止动环234位于环状槽278内，以将棘轮齿轮208固定在孔218内。棘爪220和222位于第一腔240内，其中棘齿246和248分别朝向棘轮齿轮208。该弹簧230设置于棘爪220和222之间，以将所述棘爪220和222偏置隔开。该第二弹簧232也设置于所述第一腔240内，并与所述棘爪220和222的释放部分256接合，以在工具200的使用过程中限制棘爪移动。

转向杆210设置于通孔262内，其中的柄部260延伸进入第二腔242内，且该杆部258保留在所述工具200的外表面上。弹簧228和球226***第二腔242的盲孔268内，球226接近所述盲孔268的开口。该转向盘224定位于第二腔242内，并组装成至柄部260上。该转向杆224旋转，且钩254a和264b位于棘爪柱250a或250b的周围，突片部分284(见图11)邻近于其中一个停止件286a,286b。随后通过将固定件238***固定件孔282内，并将该固定件238与盖板236连接来将盖板236连接至工具200。

在此所使用的术语“连接”及其功能等同物并非一定限制为两个或多个部件的直接的、机械连接。相反，术语“连接”及其功能等同物指的是两个或多个物体、特点、工件、和/或环境事物之间的任何直接或非直接的机械、电子、或化学连接。“连接”还在某些例子中指代一个物体与另一个物体成为一体。

上述说明以及附图仅以示例来提供，而并非限制。虽然展示和-或描述了具体实施例，但是本领域的技术人员应当明白可在不偏离本发明精神的情况下对本发明进行修改。本发明的实际保护范围应当在以下的权利要求书中得以限定。