专利名称：双棘爪棘轮机构及反转方法
技术领域：
本发明涉及一种双棘;M束轮机构，特别地，涉及一种 文进的可逆的双棘爪棘轮机构及 方法。
背景技术：
当前，已经存在很多现有的双棘爪棘轮机构。典型地，这些才几构结合进手用工具，例 如扳手和/或螺丝起子或类似物，因此，存在可以接合的传动部分，例如可以和螺栓头接合。 双棘;M^轮机构可以选择第一传动方向，从而当与螺栓头接合并沿第一方向转动时，手动 工具提供转矩，而当沿第二方向转动时，滑动或齿合。双棘爪棘轮机构可以选择第二传动 方向，该第二传动方向与所述笫一方向相反，并提供相反方向的转矩和滑动。
在使用这些工具的很多环境下，这些手用工具通常会变脏。这些手用工具最经常使用 的工作环境是例如#~车厂、或商店、等等。例如，使用手用工具同时工作在汽车修理厂通 常会使工具与污垢、或者与污垢颗粒混合在一起的油和油脂接触。即使当不使用的时候， 手动工具也经常存放在这种环境中，空气中漂浮着污垢，不仅停留在工具上，而且与工具 上的任何油脂或油结合，以及进入工具的任何裂缝中。这些手用工具的清理通常只是简单 的擦拭。
为了防止污垢或颗粒进入工具，有些尝试是将工作元件和环境隔离开密封。但是，这 些密封件处于工作零件之间，所以密封件本身可能暴露在环境中。此外，用于工具的任何 清洁都必须小心行事，以避免使用于密封的橡胶或聚合物退化。在一些情况下，润滑液体 也可能被密封件保留，特别是该液体由于与颗粒物结合和/或清洁产品溶剂而退化。因此， 一般不使用轻油清洁钢制手用工具，该轻油虽然是保护生锈，但也带来了颗粒物体的粘入。
在该可逆的双棘a轮机构的操作中， 一般有手动操作部分，通常该手动操作部分称 为换向杆，该换向杆使一个棘爪接合并使第二个棘爪脱离，该操作部分通常称为换向杆。 传动部分的传动方向取决于和两个棘爪中的哪个接合。
换向杆被支撑在棘轮头或棘轮体上，并可以相对其运动。优选地，在换向杆和棘轮头 之间设置有密封，以防止颗粒物质进入棘轮头，颗粒物质会损害、毁坏或阻碍手用工具的 正常操作。尽管如此，换向杆安装在棘轮头的外侧或者凹陷处，从而密封件处于换向杆的 底部或其外围圆周。这已经证明用于防止污染物进入不够完美。通常，换向杆绕轴转动，该轴垂直于棘轮头与棘爪接合和脱离的表面或侧面，从而选 择传动方向。换向杆的旋转轴通常平行于提供转矩的传动部分的旋转轴。
这些手用工具的其中一个问题是换向杆的旋转量。通常有弹簧和球组件，该弹簧将所 述球偏压入擒纵部内，用于确定换向杆的位置。如果球和擒纵部配合很重要(例如由于深 的擒纵部和高弹簧常数的弹簧)，擒纵部和球将磨损或损坏。另一方面，如果该配合轻樣i， 该机构可能不能提供到达选定位置的清晰的触觉指示，以^/或者可能允许从选定位置意外 移位，同样导致损坏。
因此，需要一种改进的双棘轮机构和反转方法。
根据本发明的一方面，提供一种可逆棘轮装置，例如用于可逆4反手，该可逆棘轮装置 包括带空腔的棘轮主体，该棘轮主体具有第一侧面，该第一侧面具有与所述空腔相通的 第一主体开口，并具有第二侧面，该第二侧面具有与所述空腔连通的第二主体开口；通过 所述第一主体开口被所述空腔容纳的棘轮组件，该棘轮组件包括带传动部分的棘轮，所述 传动部分可接合、以传递由所述装置的运转引起的转矩，该棘轮组件还包括棘爪机构，该 棘爪机构具有至少一个棘爪，该至少一个棘爪传动可选择性地与所述棘轮相啮合，以选择 的传动方向；与所述棘爪机构可动连接、并通过所述第一主体开口被接纳于所述空腔的换 向杆，所述换向杆穿过所述第二主体开口、用于选择传动方向的执行部分。
所述可逆棘轮装置还可以包括与所述第一侧面连接的盖板，该盖板用于封闭所述空 腔，所述盖板包括允许与所述传动部分接合的板开口 。所述传动部分可以与棘轮同轴地延 伸并穿过所述盖板的所述板开口。所述换向杆和所述主体之间可以设置有密封。所述棘轮 传动部分和所述盖板之间可以设置有密封。
所述棘;f^几构可以包括一对棘爪，所述换向杆可以包括至少一个切口 ，该切口可以选 择地与其中 一个棘爪接合，以选择第 一和第二传动方向。所述棘;f4几构可以包括弹簧部件， 该弹簧部件设置为在棘爪之间偏置连接。每个棘爪包括接合部分，所述至少一个杆切口包 括第一和第二钩部，所述第一钩部在第一传动方向上与第一棘爪的接合部分可选择地接 合，所述第二钩部在第二传动方向上与第二棘爪接合。换向杆相应于第一传动方向到第一 位置的转动，可以使其第一钩部和所述第一棘爪接合，以移动所述第一棘爪，使该第一棘 爪与所述棘轮脱离接合。在换向杆向所述第一位置的转动4吏所述第一棘爪移动而与所述 棘轮脱离接合的情况下，所述弹簧元件可以偏压所述第二棘爪使之与所述棘轮啮合。所述 换向杆可以包括穿过所述空腔的杆柱部分和从该杆柱部分径向地延伸出的杆接合部分，所
6述至少 一个切口形成在所述杆接合部分。所述杆接合部分可以为盘状，并与所述杆柱部分 同轴地固定。
根据本发明的另一方面，提供一种可逆棘轮装置，该可逆棘轮装置包括带空腔的棘 轮主体，该棘轮主体具有第一侧面，该第一侧面具有与所述空腔相通的第一主体开口；通 过所述第一主体开口被所述空腔容纳的棘轮组件，该棘轮组件包括带传动部分的棘轮，所 述传动部分可接合、以传递由所述装置的运转引起的转矩，该棘轮组件还包括棘爪机构， 该棘爪机构具有至少一个棘爪，该至少一个棘爪传动可选择性地与所述棘轮相啮合，以选 择的传动方向；与所述棘;f4几构可动连接、并通过所述第一主体开口被接纳于所述空腔的 换向杆；以及至少一个止动件，其中所述棘;iM^构具有至少第一接合部分和第二接合部分，
在第一传动方向上所述第 一接合部分与所述棘轮接合，在第二传动方向上所述第二接合部 分与所述棘轮接合，所述传动方向通过所述换向杆在第一位置和第二位置之间的移动来 选择，在所述第一位置和所述第二位置的至少其中一个中，所述换向杆与所述至少一个止 动件接合。
每个止动件可以限制所述换向杆在所述第一位置和所述第二位置之间的移动。所述至 少一个止动件可以包括第一止动件和第二止动件，所述第一止动件相应于所述换向杆的所 述第一位置，所述第二止动件相应于所述换向杆的所述第二位置。所述第一止动件和所述 第二止动件可以形成在所述换向杆上，所述棘轮装置可以包括延伸部分，该延伸部分可以 与所述换向杆的所述第一止动件和所述第二止动件接合，以确定所述换向杆移动的程度。
所述换向杆可以包括4妄合延伸部分，该接合延伸部分在所述第 一位置中与所述第 一止 动件接合，在所述第二位置中与所述第二止动件接合，以确定所述换向杆的移动程度。所 述换向杆可以包括穿过所述空腔的柱部分，并可以包括具有所述接合延伸部分的径向延伸 部分。所述换向杆径向延伸部分可以为盘状，径向形成的所述接合延伸部分可以从其外围 部分延伸出，以与所述第一止动件和所述第二止动件接合。所述空腔也包括内表面，所述 第一止动件和第二止动件可以形成在所述内表面上。
图l是根据本发明的棘轮工具头的分解示意图； 图2是图1的棘轮工具头的第二个分解示意图； 图3是图1的棘轮工具头组件的底视图； 图4是沿图3的4-4线的剖面图；图5是沿图4的5-5线的剖面图； 图6是沿图4的6-6线的剖面图。
具体实施例方式
图1和图2描述的是棘轮头10。虽然所述的棘轮头IO的连接端部12用于连接辄(图 中没显示)和长柄(图中没显示)，但棘轮头IO应被认为可以，作为选择，与所述的手柄作 为一整体。棘轮头10包括有主体14，该主体又包括一连接端12和可容纳棘轮头里面及外 面的部分的空腔16， 以提供扭矩力给工作件(图中未示出)如套筒、扣件或其他工具等。
棘轮头IO是一种使用者可以自由选择扭矩方向的双棘爪棘轮扳手机构。更具体地， 棘轮头10包括了与棘轮24啮合的第一棘爪20和第二棘爪22,而棘轮24则与工作件啮合。 当第一棘爪20与棘轮24啮合时，随着棘轮头IO往第一传动方向旋转提供扭矩驱动，而 棘轮头10向与第一方向相反的第二旋转传动方向转动时发生滑动。相反地，当第二棘爪22 与棘轮24的啮合时，第一棘爪20将脱离与棘轮24的啮合，随着棘轮头IO往第二传动方 向转动提供扭矩驱动，而往第一传动方向时发生滑动。
如图中所示，空腔16包括用于接纳和保持各元件的若干部分。棘轮24容纳于空腔16 的第一大的圆形部分，在此称为传动腔26。棘轮24包括圆形的主体部分28,该主体部分 28的圆周表面32上具有棘轮齿30和直立的传动柱38,该传动柱可以是传动方块.棘轮 齿30与成形在棘爪20、 22上的棘爪齿40啮合，可以选择性地与棘爪20、 22啮合，达到 通过传动柱38提供动力的目的。如图4所示，棘轮24可以设有圆形的下支承部34，容纳 于传动腔26下面的圆形凹部36中。这一支承部34可以省略，支承部34的主要作用是把 棘轮24固定在空腔16内。当棘轮头组合起来时，空腔16的上层部分52中的主体14通 过螺杆54与盖板50固定。活动盖板50包括圆孔56，穿过该圆孔传动柱38凸出以主动与 工作件啮合。在图4可以清楚地看到，圆孔56也形成有支承表面38 (图2),用于传动柱 38保持和定位棘轮24。
棘爪20、 22位于空腔16上的另一部分，这里称为棘爪腔60。传动腔26与棘爪腔60 是相互重叠或连接在一起的，以使棘爪20、 22可以进入或脱离棘轮24中的棘轮齿30的 啮合。
下面将要进一步讨论的是，可以使棘爪20、 22选择啮合和脱离棘轮24的执行器，这 里称为换向杆70。换向杆70置于空腔16的另一圆形腔部分，称为执行器腔72 (图1和 图2 )。在主体14底部有一通孔74 (图2 )，从而换向杆70可以从执行器腔72通过通孔74延伸出，以^更于换向杆70的杆部分76 (执行器部分)可以置于棘轮头10的外面。如图3 所示，该执行器部分可以通过使用者手动操作来选择传动方向。从图4和图5可见，安装 在通孔74中的换向杆70的周围放在一密封片78，以预防或阻碍污染物进入棘轮头10的 工作件。通过从棘轮主体14的第一侧面(图1和图2所示的上方)把换向杆70的杆部分 76插入执行器腔72以完成换向杆70和主体14的组合。同时，杆部分76通过通孔74延 伸到棘轮主体14的第二侧面，使密封片78更有效地防止污染物的进入。换向杆70中有 一部分79可防止通孔74的间隙，以使杆70只能朝一个方向装配。密封片78稍微被压着， 并/或由换向杆70的位置而被固定在主体14和换向杆70之间的位置，并在所述换向杆70 的部分76和79之间，而换向杆70本身由盖板50固定，如图5所示。
如上所述，换向杆7(H皮选择性地定位到棘爪20、 22其中一个上，以选择一个传动方 向。为实现这种选择，换向盘90设置在直立的换向杆柱92上。所述换向盘90具有不^见 则孔94，该换向杆92具哟至少一个形状互补的部分，如图6所示。这样，当杆柱92容纳 在孔94时，插入换向杆90,从而当所述换向杆70在各位置之间移动以选择传动方向时， 一起同步转动。
每个棘爪20、 22上分别有一个由换向盘90进行操纵的选择柱(selector post) 100。 具体地说，换向盘90具有弧形切口 102,该切口与其径向侧105中的开口 104连通，该开 口 104和切口 102的部分一起形成盘的钩部106。应当注意，当切口 102和开口 104形成 钩部106时，该设计可以容易地修改为具有一对切口和从切口引出的一对开口。参见图6, 当圆盘90转到其中一个选定的传动方向时，第一钩部106a就卡住例如第二棘爪22的选择 柱100a，而换向盘90继续转动时，将第二棘爪22拉开，使其脱离传动部净束轮齿30,选掉 柱100a最终被容纳在图6所示的切口 102中，如图6所示。同时，与第一棘爪20的选择 柱100b向啮合着的第二钩部106b,使选择柱100b可以从切口 102移出，通过开口 104, 从而第 一棘爪20转到与传动部棘轮齿30相啮合位置，如图6所示。偏压部件(bias member) 例如巻簧107(如图1和2所示)安装在棘爪20、22之间，其两端部分别被固定在棘爪20、22 的一侧上形成的孔108处，棘爪20、 22的孔108处于相对的位置上，从而巻簧107可以 将棘爪20、 22彼此叉开，朝向与所迷齿轮24啮合(如图1和2所示)。如此，当圆盘90 卡住棘爪20、 22之一的选择柱100而转动棘爪时，弹簧107就驱使另 一个棘爪变换位置。 此外，当选择了第一传动方向时，弹簧107使棘爪凸入或偏离棘轮齿30，但棘轮头10朝 相反方向转动，以使其在该方向上滑动，然后，当这种反向移动结束后，弹簧107驱使棘 爪重新与齿30啮合。棘轮头10最好设计为提高触感，以在换向杆70处在相应于所述两个传动方向的所选 位置时，使用户能够轻易地辨别出来。为了实现这一目的，如此类普通装置一样，设有一 个球和擒纵机构。更具体地说，杆柱92具有盲孔110，该盲孔110内设置有弹簧lll(图5 ), 球112设置在弹簧111的顶部，靠近孔110的开口 114。如图1和6所示，杆柱92相对于 通孔74偏心地设置，从而杆柱92绕换向杆70的旋转中心转动。当杆柱92和换向杆70 转动时，该结构允许球112绕圆形路线移动，球112接触盖板50的下部(见图5 )。
盖板50包括设置在盖板50上的第一和第二擒纵部116，当换向杆70处于第一和第二 传动方向的适当位置时，该第一和第二擒纵部116与球112的位置相应。随着换向杆70 被转出传动方向的位置时，球112接触其中一个擒纵部116的边缘，从而由于弹簧压缩111 而向下。当换向杆70移动到传动方向的适当位置时，球112将移动到与擒纵部116对齐， 弹簧111将迫使球112进入擒纵部116。这可以产生可听见的喀哒声，或者由用户感觉到， 因为需要在反方向移动换向杆70的作用力发生变化。
为了提高触觉，以及适当提高旋转量，设置一止动机构。在本方式中，止动机构的设 置是通过形成在换向盘90和棘轮主体14上的结构实现。但是，应当注意，此结构可以设 置在用于换向的元件的任何部分上，以及在当换向杆70被移动时用于保持相对固定的元 件的任何部分上。在此，换向盘90包括从径向侧105延伸出的突部120。如图2和6所示， 设置在换向杆70上的换向盘90被容纳在盘羌122中，盘腔122紧密地设置在换向杆90 的径向侧106。因此，盘腔122也作为支承表面，保持换向盘90处于适当位置。
空腔16还包括止动腔130,该止动腔130与盘腔112连通，突部120被容纳和定位在 盘腔122中。如图6所示，换向盘90向第一位置以沿第一传动方向的转动，使突部120 接触止动腔130的第一止动擒纵部130a,从第一位置到第二位置以沿第二传动方向的换向 盘90转动，使突部120移动到第二止动擒纵部130b。这样，防止换向杆70的过渡转动， 用户对全程转动有较好的触觉。
如上所述棘轮头IO降低了生产成本，并减化了工序。将换向杆70插入空腔16，使杆 部76从通孔74伸出，并且由密封圈78密封。棘轮24插入空腔16中，凹陷36内接纳支 承部34。棘爪20, 22及其间的弹簧107设置在空腔16内的换向杆柱70和棘轮24之间。 换向盘90随后设置为钩部106在其中一个棘爪选择柱100周围，4灸向盘孔94在换向柱92 周围，突部120处于止动腔130中。球112及相关弹簧111嵌入柱孔110的开口 114,然 后盖板50固定在空腔16中，例如利用两个螺丝54。盖板50限制换向盘90向上移动，以 及与换向柱92—起限制换向盘90向下移动。总体来说，棘轮头IO被设计用于与棘轮主体14、盖板50—起、或通过与其它部件中某一个部件的结合，来卡住和定位每个部件， 从而将螺丝或其它紧固件的使用降到最低，以及并减少装配双棘轮扳手常用的制造步骤。
以上是本发明的具体实施方式
，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的 精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围 之内。
1权利要求
1.一种可逆棘轮装置，包括带空腔的棘轮主体，该棘轮主体具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面具有与所述空腔相通的第一主体开口，所述第二侧面具有与所述空腔连通的第二主体开口；通过所述第一主体开口被容纳于所述空腔中的棘轮组件，该棘轮组件包括带传动部分的棘轮，所述传动部分可啮合、以传递由所述装置的运转引起的扭矩，该棘轮组件还包括棘爪机构，该棘爪机构具有至少一个棘爪，该至少一个棘爪为了所选择的传动方向而选择性地与所述棘轮相啮合；与所述棘爪机构可动连接的换向杆，该换向杆通过所述第一主体开口容纳于所述空腔，并具有尺寸使该换向杆不能穿过所述第二主体开口的部分，所述换向杆具有从所述空腔通过所述第二主体开口延伸出以选择传动方向的执行部分。
2. 根据权利要求1所述的可逆棘轮装置，其特征在于，还包括可与所述第一侧面连接、用于封闭所述空腔的盖板，所述盖板包括允许进入所述传动部分的^1开口。
3. 根据权利要求2所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述传动部分与所述棘轮同轴地延伸。
4. 根据权利要求2所述的可逆棘轮装置，其特征在于，还包括在所述换向杆和所述主体之间的密封件。
5. 根据权利要求2所述的可逆棘轮装置，其特征在于，还包括在所述棘轮传动部分和所述盖板之间的密封件。
6. 根据权利要求1所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述棘爪机构包括一对棘爪，所述换向杆包括至少一个切口，该切口可选择地与其中一个所述棘爪接合，以选择第一和第二传动方向。
7. 根据权利要求6所述的可逆棘轮装置，其特征在于所迷棘爪机构包括偏置接合在所 爪之间的弹簧。
8. 根据权利要求6所述的可逆棘轮装置，其特征在于每个棘爪包括接合部分，所述至少一个杆切口包括第一和第二钩部，所述第一钩部在第一传动方向上与第一棘爪的所述接合部分可选择地接合，所述第二钩部在第二传动方向上与第二棘爪接合。
9. 根据权利要求8所述的可逆棘轮装置，其特征在于所迷换向杆相应于所述第一传动方向到第一位置的转动，使其所述第一钩部和所述第一棘爪接合部分接合，以移动所述第 一棘爪与所述棘轮脱离接合。
10. 根据权利要求9所述的可逆棘轮装置，其特征在于在所述换向杆向所述第一位置的转动使所述第一棘爪移动而与所述棘轮脱离接合的情况下，所述弹簧元件偏压所述第二棘爪使之与所述棘轮啮合。
11. 根据权利要求8所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述换向杆包括穿过所述空腔的杆柱部分和从该杆柱部分径向地延伸出的杆接合部分，所述至少一个切口形成在所述杆接合部分中。
12. 根据权利要求ll所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述杆接合部分为盘状，并具有旋转中心轴，所述杆柱部分具有旋转中心轴，所述杆接合部分与所述杆柱部分固定且两者各自的所述旋转中心轴重合。
13. —种可逆棘轮装置，包括带空腔的棘轮主体，该棘轮主体具有第一侧面，该第一侧面具有与所述空腔相通的第一主体开口；通过所述第一主体开口被容纳于所述空腔中的棘轮组件，该棘轮组件包括带传动部分的棘轮，所述传动部分可啮合、以传递由所迷装置的运转引起的扭矩，该棘轮组件还包括棘爪机构，该棘爪机构具有至少一个棘爪，该至少一个棘爪为了所选择的传动方向而选择性地与所述棘轮相啮合；及至少一个止动件，其中所述棘/iU几构具有至少第一接合部分和第二接合部分，在第一传动方向上所述第一接合部分与所述棘轮接合，在第二传动方向上所述第二接合部分与所述棘轮接合，所述传动方向通过所述换向杆在第一位置和第二位置之间的移动来选择，在所述第一位置和所述第二位置的至少其中一个中，所述换向杆与所迷至少一个止动件接合。
14. 根据权利要求13所述的可逆棘轮装置，其特征在于每个止动件限制所述换向杆在所述第 一位置和所述第二位置之间的移动。
15. 根据权利要求14所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述至少一个止动件包括第一止动件和第二止动件，所述第一止动件相应于所述换向杆的所述第一位置，所述第二止动件相应于所述换向杆的所述第二位置。
16. 根据权利要求15所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述第一止动件和所述第二止动件形成在所述换向杆上，所述棘轮装置包括延伸部分，该延伸部分可与所述换向杆的所述第一止动件和所述第二止动件接合，以确定所述换向杆移动的程度。
17. 根据权利要求15所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述换向杆包括接合延伸部分，该接合延伸部分在所述第一位置中与所述第一止动件接合，在所述第二位置中与所述第二止动件接合，以确定所述换向杆的移动程度。
18. 根据权利要求17所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述换向杆包括穿过所述空腔的柱部分，并包括具有所述接合延伸部分的径向延伸部分。
19. 根据权利要求18所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述换向杆径向延伸部分为盘状，所述接合延伸部分径向地形成并从其外围部分延伸出，以与所述第一止动件和所述第二止动件接合。
20. 根据权利要求19所述的可逆棘轮装置，其特征在于所述空腔包括内表面，所述第一止动件和第二止动件形成在所述内表面上。
全文摘要
本发明公开了一种双棘爪棘轮扳手机构，具有用于限制用于选择传动方向的换向杆超过行程的止动机构。该止动机构形成在盘上，并可以选择地与第一和第二棘爪啮合，以移动棘爪进入和脱离棘轮，以确定转矩传动方向，在选择的传动方向上棘轮可以提供转矩给工作件。本发明简化了制造。此外，换向杆与机构的安装提高了密封。
文档编号B25B13/46GK101678536SQ200880016962
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月21日
发明者克里斯多夫·汤普森, 迈克尔·弗斯特 申请人:施耐宝公司