高扭力快速驱动棘轮扳手的制作方法

本发明涉及手工具输出不同扭矩的技术，特别是指一种高扭力快速驱动棘轮扳手。

背景技术：

棘轮扳手的构造，譬如美国第6,070,499号专利案的手工具，可输出高、低二种扭力。在第'499号专利案中，该扳手是由一本体、一传动杆、一驱动件、二卡掣块、一作动件及一环形齿轮组成。

其中，该本体有一环形的头，并沿轴向在头的内环面形成一些连续的齿。该头外表沿半径方向延伸一支持部，顺着支持部的长度方向形成一通往头的内环面的长孔。

该驱动件是阶级形状，其周围形成二收纳卡掣块的容置槽，用一插长销通过驱动件与卡掣块，使卡掣块可相对驱动件摆动。

该作动件有一转盘与一轴，该转盘底面中心处与轴设计成一体，该轴外表形成二盲孔，每个盲孔容纳一弹簧和一推动件。在作动件通过驱动件中心位置时，每个盲孔正对容置槽，藉由弹簧的作用力，支持推动件顶住卡掣块二端之一偏摆。

当驱动件通过头与环形齿轮的轴心位置，该驱动件超出环形齿轮处被一c形扣卡住，限制驱动件与环形齿轮不得离开本体，环形齿轮却能绕着驱动件旋转。此刻，二卡掣块之一啮合头环绕驱动件周围任一齿，另一卡掣块啮合环形齿轮内面突出若干齿之一。

所述的传动杆前端形成一斜齿轮，尾端与一握把维持同向转动的联结关系。在传动杆通过支持部的长孔时，该斜齿轮进入头的内环面且咬住环形齿轮外部若干斜齿之一。

当握把带动传动杆相对支持部旋转，该斜齿轮经由环形齿轮驱使二卡掣块之一 维持单向空转不作功、反向连带驱动件相对头转动，输出低扭矩执行锁紧或旋松的前置作业。

当支持部带动头旋转，该握把连带传动杆不相对支持部转动，使支持部的作用力经由头的齿传递至另一卡掣块，以致驱动件随着头同向转动且输出高扭矩，完成锁紧或旋松的后续工作。

另外，中国台湾第494828号与第i468261号等专利案也公开类似的构造。

但是，这些扳手拥有下列共同的缺点是：

一、在低扭矩输出时，手腕依顺、逆时钟方向来回转动，旋转幅度大约是半圈(亦即180°)，是造成低扭矩输出缓慢的主因之一。

二、时常扭转手腕，不仅会伤害筋骨，造成关节部位的过度磨损，衍生一些工业伤害等相关的疾病。

因此，如何改善高扭力棘轮扳手使用上的弊端，就成为本发明亟待解决的课题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种高扭力棘轮扳手，其主要目的在于：采用沿棘轮扳手长度方向直线运动的构造，既能快速地输出低扭矩，又能消弭手腕旋转的弊端，兼具工业伤害发生率的降低等优点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高扭力快速驱动棘轮扳手，包括：

一本体，包括一支持部，其有一形成于支持部轴心处的长孔；一头，其与支持部12设计成为一体，该头有一容室，该容室与长孔彼此相通；

一棘轮，其与头相连而可在容室转动，并依圆周方向在棘轮40外部形成若干连续的齿；

一从动轮，其与棘轮维持同步作动关系；

一卡掣块，其连接于头而可在容室往复运动，该卡掣块啮合棘轮周围任一齿44，决定棘轮单向空转、反向可随头同步作动；

一传动杆，其有一排齿；

在传动杆置入支持部的长孔时，该支持部限制传动杆直线位移，引导排齿出入 头的容室，该排齿与从动轮维持啮合关系，将传动杆直线位移的动能转换成棘轮旋转的动能。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该支持部有一通往长孔的限制孔；该传动杆有一销槽；一长销，其通过支持部的限制孔且插入传动杆的销槽中，以限制孔对长销产生限制作用，决定传动杆连同于排齿相对支持部直线位移的行程。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，还包括一操作件，其套于支持部而可往复运动，该操作件有一允许长销插入的穿孔，使操作件与传动杆成为连动关系。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该传动杆还有一容纳部，该容纳部与排齿位于传动杆的不同端；

一握把，其有一凹部，该凹部区分一活动段与一固定段，该活动段的直径大于固定段的直径，该固定段牢固于支持部的末端，允许操作件局部出入活动段；

一弹性件，其两端分别抵住容纳部与固定段，提供传动杆相对支持部运动所需的作用力。

所述高扭力快速驱动棘轮扳手，还包括有：

一主动轮与一第一传动轮，两者被一第一杆联结在一起，该第一杆枢接于头，连带主动轮与第一传动轮可在容室转动；

一第二传动轮与一第三传动轮，两者被一第二杆联结在一起，该第二杆枢接于头，连带主动轮与第一传动轮可在容室转动，支持第二传动轮啮合第一传动轮、第三传动轮啮合从动轮。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该第一杆与主动轮设计成为一体，该第一杆穿过且直接带动第一传动轮同向转动；

该传动杆有一结合部，该结合部有一联结件，当联结件通过一形成于排齿的长形孔，该排齿组装于传动杆而可相对结合部运动。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该头有一固定在容室的限制件，该限制件有一横孔，用以容纳一珠体和一压缩弹簧，限制压缩弹簧一端抵住头的壁，另端推动珠体顶着排齿，使排齿啮合主动轮为常态。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该第一杆与主动轮设计成为一体，并透过一单向轴承使第一杆联结且间接带动第一传动轮转动；

该传动杆与排齿设计成为一体，决定主动轮空转不作功、反转驱使第一传动轮同步运动。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该头还有一设在容室的滚轮，该滚轮套在一轴套外部，该轴套被一牢固于头的支柱穿过，支持滚轮滚动接触排齿，使排齿啮合主动轮为常态。

所述的高扭力快速驱动棘轮扳手，该卡掣块有一孔，在第二杆通过孔时，该卡掣块绕着第二杆摆动；一设在卡掣块与头的壁之间的弹簧，其提供卡掣块朝向棘轮偏摆所需的作用力。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明的优点在于：

本发明的棘轮扳手包括：

一本体，包括一支持部，其有一形成于支持部轴心处的长孔；一头，其与支持部设计成为一体，该头有一容室，该容室与长孔彼此相通；

一棘轮，其与头相连而可在容室转动，并依圆周方向在棘轮外部形成若干连续的齿；

一从动轮，其与棘轮维持同步作动关系；

一卡掣块，其连接于头而可在容室往复运动，该卡掣块啮合棘轮周围任一齿，决定棘轮单向空转、反向可随头同步作动；

一传动杆，其有一排齿。

在传动杆置入支持部的长孔时，该支持部限制传动杆直线位移，引导排齿出入头的容室，该排齿与从动轮维持啮合关系，将传动杆直线位移的动能转换成棘轮旋转的动能。

其中，该支持部有一通往长孔的限制孔。该传动杆有一销槽。一长销，其通过支持部的限制孔且插入传动杆的销槽中。以限制孔对长销产生限制作用，决定传动杆连同于排齿相对支持部直线位移的行程。

本发明的棘轮扳手还包括一操作件，其套于支持部而可往复运动。该操作件有一允许长销插入的穿孔，使操作件与传动杆成为连动关系。

其次，该传动杆还有一容纳部，该容纳部与排齿位于传动杆的不同端。一握把，其有一凹部，该凹部区分一活动段与一固定段，该活动段的直径大于固定段的直径， 该固定段牢固于支持部的末端，允许操作件局部出入活动段。一弹性件，其二端分别抵住容纳部与固定段，提供传动杆相对支持部运动所需的作用力。

本发明的棘轮扳手还包括：一主动轮与一第一传动轮，二者被一第一杆联结在一起，该第一杆枢接于头，连带主动轮与第一传动轮可在容室转动；一第二传动轮与一第三传动轮，二者被一第二杆联结在一起，该第二杆枢接于头，连带主动轮与第一传动轮可在容室转动，支持第二传动轮啮合第一传动轮、第三传动轮啮合从动轮。

其中，该第一杆与主动轮设计成为一体，该第一杆穿过且直接带动第一传动轮同向转动。该传动杆有一结合部，该结合部有一联结件，当联结件通过一形成于排齿的长形孔，该排齿组装于传动杆而可相对结合部运动。

同时，该头有一固定在容室的限制件，该限制件有一横孔，用以容纳一珠体和一压缩弹簧，限制压缩弹簧一端抵住头的壁，另端推动珠体顶着排齿，使排齿啮合主动轮为常态。

当然，该第一杆与主动轮设计成为一体，并透过一单向轴承使第一杆联结且间接带动第一传动轮转动，亦属于本发明的棘轮扳手所容许的范围。此刻，该传动杆与排齿设计成为一体，决定主动轮空转不作功、反转驱使第一传动轮同步运动。

相对的，该头还有一设在容室的滚轮。该滚轮套在一轴套外部，该轴套被一牢固于头的支柱穿过，支持滚轮滚动接触排齿，同样能够让排齿啮合主动轮为常态。

除此之外，所述的卡掣块有一孔。在第二杆通过孔时，该卡掣块绕着第二杆摆动。一设在卡掣块与头的壁之间的弹簧，其提供卡掣块朝向棘轮偏摆所需的作用力。

如此，本发明用传动杆顺着棘轮扳手的长度方向直线运动，透过排齿快速地输出低扭矩，有效地解决传统式棘轮扳手使用期间发生手腕扭转的弊端，降低工业伤害的发生率。尤其是在狭窄的空间，单手操作棘轮扳手执行锁紧或拆卸作业会更加方便。

接着，基于附图详述相关的实施例，说明采用的技术、手段及功效，相信本发明上述目的、构造及特征，当可由之得一深刻而具体的了解。

附图说明

图1是棘轮扳手第一实施例的分解图；

图2是第一实施例棘轮扳手局部的组装图；

图3是第一实施例的头的俯视图；

图4是沿图3a-a线剖开且延长的平面图；

图5是沿图3b-b线剖开的平面图；

图6和图7是传动杆的立体和剖视图；

图8和图9是操作传动杆的连续动作图；

图11是第一实施例操作棘轮的连续动作图；

图12是棘轮扳手第二实施例的分解图；

图13是图12棘轮扳手局部组装的示意图；

图14是第二实施例的头的俯视图；

图15是沿图14的c-c线剖开的平面图；

图16是沿图14d-d线剖开的平面图；

图17和图18是第二实施例操作棘轮的连续动作图。

附图标记说明：10-本体；螺孔11-；12-支持部；13-横孔；14-长孔；15-珠体；16-限制孔；17-压缩弹簧；18-限制件；19-螺丝；20-头；21-容室；22-上圆孔；23-第三固定孔；24-上结合孔；25-紧固件；26-第一固定孔；28-第二固定孔；30-平板；32-下圆孔；34-下结合孔；36-第一配合孔；38-第二配合孔；40-棘轮；42-驱动部；44-齿；46-从动轮；50-滚轮；52-轴套；54-支柱；60-主动轮；61-第一杆；62-单向轴承；63-第二杆；64-第一传动轮；65-第二传动轮；66-第三传动轮；70-卡掣块；72-孔；74-弹簧；76-长形孔；80-传动杆；81-弹性件；82-容纳部；83-联结件；84-销槽；85-结合孔；86-长销；87-结合部；88-排齿；89-扁平部；90-操作件；91-中心孔；92-筒；93-凹部；94-凸缘；95-活动段；96-穿孔；97-固定段；98-握把。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

如图1所示，阐明棘轮扳手第一实施例的具体构造包括一本体10、一棘轮40、 一传动杆80与一长销86。该本体10除了结合可转动的棘轮40以外，还能引导传动杆80沿直线来回移动。以长销86限制传动杆80位移的距离，并透过一定齿数比的啮合关系将传动杆80的动能转换成棘轮40的旋转动能。接下来，对棘轮扳手的结构进行详细的描述。

从图1和图2中不难理解，所述的本体10有一支持部12与头20，该支持部12从头20的表面依棘轮扳手长度方向往外延伸，两者设计成为一体。在本实施例，该支持部12是圆管，其轴心处是一长孔14。该长孔14是圆的，其与一形成于支持部12的壁的限制孔16相通，允许所述的传动杆80深入支持部12的长孔14，引导传动杆80沿着棘轮扳手或本体10长度方向往复位移。该限制孔16的长度方向大致平行于长孔14的轴心方向，但是限制孔16的长度比长孔14的长度还要短。

图中，所述的长销86通过一操作件90与支持部12的限制孔16并进入长孔14，用以迫紧一形成于传动杆80的销槽84。该长销86是圆的，其直径小于限制孔16的宽度与长度，除了长销86与传动杆80同步移动以外，该长销86受阻于限制孔16两侧的壁，阻止传动杆80相对支持部12转动，而且长销86受阻于限制孔16两端，充当传动杆80相对支持部12直线运动的起点与终点，产生传动杆80行程的限制作用。

再如图4、图6和图7所示，该销槽84在传动杆80的中间部位。所述的传动杆80是圆杆，其前端突出一结合部87，后端形成一容纳部82，该容纳部82是圆槽，用以容纳一如压缩弹簧的弹性件81。所述的结合部87大致呈l形，其有一结合孔85，以结合孔85配合一联结件83将一排齿88结合于传动杆80前端。

在本实施例，所述的联结件83可以是螺丝，该结合孔85是螺孔。在某些实施例，该联结件83可以是铆钉或其他的结合组件之一，该结合孔85以圆孔为佳。

所述的排齿88(也称齿条或rack)是矩形条，在两长边之一形成若干连续的齿。该排齿88的两短边之一形成一扁平部89，在扁平部89形成一长形孔76。当联结件83通过长形孔76而与结合孔85相连，该排齿88联结传动杆80而可活动。因为长形孔76的长度大于联结件83的直径，而且长形孔76的长度方向大致垂直于传动杆80的轴心方向，所以该排齿88可相对结合部87运动。

接着如图8和图9所示，所述的操作件90有一筒92，该筒92的外圆周面靠近端缘处沿半径方向延伸一圈凸缘94，并在凸缘94形成一穿孔96。该筒92轴心部位视为一 中心孔91，其与穿孔96相通。在筒92套在支持部12外面时，该筒92相对支持部12滑动，该穿孔96对齐传动杆80的销槽84，支持长销86通过操作件90的穿孔96，除了传动杆80与操作件90成为连动关系以外，该操作件90依图2箭头a方向而随着传动杆80往复运动。

一握把98结合于支持部12的自由端。该握把98朝向支持部12的端面形成一凹部93，所述的凹部93是圆槽，该圆槽依直径大小区分一活动段95与一固定段97，该固定段97属于深入握把98的段落，用以迫紧支持部12靠近自由端的段落，使握把98保持在不动状态。该活动段95直径大于固定段97及筒92的直径，其邻近握把98的端面而使凹部93的开口面对操作件90，允许筒92出入活动段95。

如此，该弹性件81一端抵住凹部93封闭的底部，另端顶住容纳部82，提供传动杆80朝向头位移所需的作用力。当凸缘94受力退入握把98的活动段95，所述的长销86随着操作件90同步运动，带动传动杆80连同排齿88(如图11所示)退往握把98，进而压缩弹性件81产生形变，使弹性件81累积传动杆80归位所需的作用力。在外力消失后，该弹性件81推着传动杆80连同排齿88(如图10所示)反向位移，直到长销86受阻于限制孔16为止，完成传动杆80相对支持部12自动归位的动作。

回头看图1至图5，该头20宛如矩形壳体，其有一与长孔14互通的容室21，容室21开口被一形状大致相同的平板30封住，使头20的内部形成密闭空间，用以安装棘轮40、一限制件18、一卡掣块70和多个齿轮，这些齿轮界定为从动轮46、主动轮60、第一传动轮64、第二传动轮65和第三传动轮66。

具体而言，该头20朝向平板30的壁面布置一上圆孔22、两上结合孔24、一第一固定孔26、一第二固定孔28与一第三固定孔23。同时，该平板30在相应的位置分别形成的一下圆孔32、两下结合孔34、一第一配合孔36与一第二配合孔38。其中，两如螺栓般的紧固件25分别穿过上结合孔24且锁入相对的下结合孔34，让平板30结合头20且不易分开。

该棘轮40上、下两端分别连接上、下两圆孔22、32，支持棘轮40在头20与平板30之间自由转动。换句话说，该棘轮40可在头20的容室21旋转。其次，所述的棘轮40有一驱动部42与若干齿44，该驱动部42形成于棘轮40的轴心部位。此处所称的驱动部42，是指依轴心方向贯穿棘轮40的四角孔。在某些实施例，该驱动部42可以是 沿着轴心方向突出于棘轮40表面的方柱。这些齿44彼此相连且沿着圆周方向形成于棘轮40外表。

所述的从动轮46与棘轮40设计成为一体，两者构成同心圆构造。而且，该从动轮46的齿数低于棘轮40的齿44，其与第三传动轮66维持啮合关系。

透过一第二杆63使第三传动轮66与一第二传动轮65设计为一体成型的同心圆构造。该第二杆63上、下两端分别枢接第一固定孔26与第一配合孔36，支持第二、第三传动轮65、66立在头20与平板30之间，可在头20的容室21旋转。该第二传动轮65的齿数比第三传动轮66的齿数还要少，其与第一传动轮64维持啮合关系。

所述的第一传动轮64是环形的轮体，其套在一非圆形的第一杆61上，使第一传动轮64与第一杆61具备传动关系。该第一杆61与主动轮60设计成为一体，其上、下端分别枢接第二固定孔28与第二配合孔38，支持主动轮60与第一传动轮64立在头20与平板30之间，可在头20的容室21旋转。该主动轮60的齿数少于第一传动轮64，其啮合前述经由长孔14进入容室21的排齿88。因此，该传动杆80的动能经过齿数比转换成棘轮40的旋转动能。

另外，所述的卡掣块70一端设计为角状，另端形成一孔72，允许卡掣块70套在前述第二杆63而可来回摆动。一弹簧74设在卡掣块70背面与头20的壁之间，提供卡掣块70朝向棘轮40偏摆所需的作用力，以卡掣块70的角端啮合棘轮40周围任一齿44，限制棘轮40单向空转、反向随着头20同步作动。

此处所称的弹簧74，是指扭簧。该扭簧套在紧固件25上，两脚之一抵住头20的壁，另一脚触及卡掣块70，使卡掣块70咬合棘轮40的齿44为常态。

所述的限制件18有一螺孔11与一横孔13，该横孔13深度方向大致垂直于螺孔11的深度方向，用以容纳一珠体15和一压缩弹簧17。一螺丝19穿过第三固定孔23且锁紧于螺孔11，使限制件18牢固在头20的容室21中。此刻，该横孔13两开口端分别面对排齿88与头20的壁，限制压缩弹簧17一端抵住头20的壁，另端推动珠体15顶着排齿88，确保排齿88啮合主动轮60为常态。

使用期间，当排齿88顺着图10箭头b方向前进，该主动轮60不转动。因为主动轮60采用棘轮设计，而排齿88各齿的齿背是斜的，加上联结件83搭配长形孔76产生一定的活动范围，所以排齿88连同扁平部89一起被主动轮60推开，解除排齿88与主 动轮60的啮合关系。当然，该排齿88压迫珠体15退入横孔13，使压缩弹簧17变形，同时累积珠体15推动排齿88归位所需的作用力。

相反的，当排齿88顺着图11箭头d方向退回支持部12的长孔14，各齿的啮合面大致垂直于排齿88的长度方向，足以驱使主动轮60连同第一传动轮64沿图11箭头e方向旋转，从而带动第二传动轮65依图11箭头f方向反转。此刻，该第三传动轮66驱使从动轮46连同棘轮40顺着图11箭头g方向回转，以低扭矩执行旋松作业。

因为卡掣块70角端对棘轮40的齿44产生阻挡作用，所以支持部12推动头20顺着图11逆时钟方向转动，连带棘轮40施予高扭矩执行旋松作业时。倘若，该支持部12带动头20依图11顺时钟方向转动，该棘轮40传递一来自于螺接组件的作用力至每一个齿44，该齿44推开卡掣块70，以致棘轮40产生空转。

倘若要执行锁紧作业，只要将棘轮扳手反过来使用即可。在锁紧作业初期非常轻松，只要先输出低扭矩，再用高扭矩完成锁紧作业的最后动作。尤其是在狭窄的空间，单手操作棘轮扳手执行锁紧或拆卸作业更加方便。

图12～16是棘轮扳手的第二实施例，其构造大致相同于第一实施例，差异处在于：首先，该排齿88与传动杆80设计成为一体，没有联结件、结合部与扁平部，自然不存在结合孔和长形孔。

其次，在排齿88背面添加一滚轮50，取代原来的限制件、压缩弹簧与珠体等构造。该滚轮50套在一轴套52外部，轴套52内部中空而被一支柱54通过。该支柱54可以是螺栓或螺丝，其牢固于头20的第三固定孔23，支持滚轮50滚动接触排齿88，限制排齿88通过主动轮60与滚轮50之间，对排齿88产生阻挡效果，避免其离开主动轮60，却不影响排齿88的往复运动，仍可让排齿88啮合主动轮60为常态。

第三、该弹簧74在卡掣块70背面与头20的壁之间。在本实施例，该弹簧74是锥形弹簧，以扩张端固定(如焊接)在头20的壁，缩减端抵住卡掣块70背面，提供卡掣块70朝向棘轮40偏摆所需的作用力，使角端仍可啮合棘轮40周围任一齿44。在某些实施例，该弹簧74的扩张端结合于头20的壁而可拆卸，譬如一形成于头20的壁的u形槽，用以容纳弹簧74的扩张端。

第四、该第一杆61是圆柱，透过一单向轴承62将第一杆61与第一传动轮64结合在一起。该单向轴承62迫紧于第一传动轮64的轴心部位，使第一传动轮64并排在主 动轮60侧边，支持主动轮60在头20的容室21单向空转不作功、反向带动第一传动轮64同步旋转。

在使用期间，该棘轮40以驱动部42套住一宛如起子头或接杆的工件一端，用工件另端再套着一宛如螺帽或螺栓的螺接件。当然，该工件连接一套筒，以套筒套住螺接件，同样能够执行拆卸或锁紧作业。

具体而言，该排齿88顺着图18箭头d方向退回支持部12的长孔14，驱使主动轮60沿图18箭头e方向旋转。在单向轴承62(详见图15)的作用下，该第一传动轮64与主动轮60同向转动，由第二传动轮65驱使第三传动轮66依图18箭头f方向反转，连带从动轮46在头20的容室21自转。该棘轮40顺着图18箭头g方向回转，将排齿88的动能转换成低扭矩，经由工件传递至螺接件且执行后续的旋松动作。

因为齿数比的缘故，所以排齿88顺着棘轮扳手长度方向直线位移的距离，足以让主动轮60旋转一圈(也即360°)，驱使棘轮40转动多圈，输出低扭矩的速率自然比先前技术还快。

配合图8和图9来看，当握把98被握住时，拨动操作件90往握把98方向位移，使筒92退入凹部93的活动段95，直到筒92端面接触活动段95封闭端或是凸缘94抵制握把98端面为止，透过传动杆80操作排齿依图18箭头d方向运动，完成低扭矩的输出。

相反的，松开操作件90后，该弹性件81推动传动杆80连带排齿88沿着图17箭头b方向直线进入头20的容室21，驱使主动轮60顺着图17箭头c方向空转，却不能带动第一传动轮64。

如此，该操作件90顺着棘轮扳手长度方向执行直线般往复运动，勿庸扭转手腕，相对降低工业伤害的发生率。

当然，该棘轮扳手在某些实施例中，以排齿直接啮合从动轮，将传动杆直线位移的动能转换成棘轮旋转的动能，亦属于本发明容许实施的范围内。

以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。