专利名称：棘轮扳手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棘轮扳手，这类棘轮扳手用于传动套筒扳手和其它类似装置，通过转动来固定和松开诸如螺母或螺栓之类的紧固件。
传统的棘轮扳手是熟知的装置，它们主要包括将一个把手柄的往复圆弧运动转化为一传动件为上述目的的单一方向转动的机构。虽然手柄可以弯成曲柄状或被连接，但手柄通常是一个从传动件轴径向朝外延伸的、大多数是在一垂直于传动件的平面中的臂杆。传动件一般有一个诸如容置于紧固件插口中的一正方形传动轴的突起部。
除上述结构之外，推荐的装置有使传动件旋转的双装置。例如它们可以用棘轮机构补充传动的操纵装置，其中当手柄上的旋转件绕手柄纵向轴转动时也会使传动件转动。
这样的装置在一传统的扳手难于使用的有限空间中特别有用，尤其是如果用手旋转一紧固件所需的力矩相当大的情况下，有限空间是指使用传统的扳手将会很耗时。当例如一螺母和螺栓组件不能提供使扳手“脱开”(ratchet)或滑动所需的阻力时，还证明了传统棘轮扳手的使用有麻烦。
已根据棘轮扳手的基本原理作了许多努力以求发展。其中一些棘轮扳手包括已证实制造成本高、使用不可靠的复杂机构。另一些扳手的设计不复杂，但因此在运行中不能提供最好的利益。
美国专利No 4299145采用两个绕一输出传动件同轴设置的环形齿轮和一在两环形齿轮之间的传动小伞齿轮，一穿过扳手手柄的轴使该传动小伞齿轮可双向转动。各环形齿轮的棘轮机构确保了不管轴以什么方向旋转而传动件以单一方向旋转，这是通过一把套筒的直线运动转换成轴的旋转运动的螺旋机构来实现的。
专利WO 92/07692描述了一类似的原理，该专利除轴的旋转通过简单地旋转传动把手来实现之外采用了很类似的装置。
这两个装置可以传统方式来使用，即来回转动手柄，随后小伞齿轮相对侧的齿相等地作用在两环形齿轮上，并通过两棘轮机构的工作同时转动环形齿轮或滑动而把力矩传递到传动件上。
美国专利No 4699028是简单装置的一个例子。它采用一传统的棘轮扳手，但带有一能把棘轮机构与输出传动件分开而允许以另一方式操作的棘轮开关。这也是通过一个伞齿轮结构使穿过扳手手柄的一旋转轴的一端与传动件配合来实现的，而轴的另一端配合于一突出于臂杆端部的“旋纽”。在这个结构中，在“旋钮”与输出传动件之间的配合没有棘轮机构操作。因此，如果“旋钮”的旋转方向反过来，则输出传动件的旋转方向也将反过来。
在美国专利No 2206802所描述的结构中，扳手手柄中的轴通过两各有一相关的棘轮爪的从动伞齿轮与输出传动件配合。手柄绕输出传动件以某一向旋转导致输出传动件通过棘轮爪的作用以相同方向旋转。手柄中的轴装有一与两从动伞齿轮啮合的连续传动伞齿轮。从动伞齿轮上的齿是不连续的，从而不能在一个方向连续转动轴以旋转输出传动件。为了旋转输出传动件，摆动手柄中的轴以通过棘轮爪的动作使输出传动件以一个方向连续旋转。
美国专利No4592256描述了一种棘轮扳手，在这种棘轮扳手中，用单个棘轮爪来控制输出传动件通过手柄的旋转而在一选定的方向旋转。爪移动到一中立位置以便于输出传动件通过手柄中的轴的旋转而旋转。由于棘轮爪在其中立位置被分开，输出传动件的旋转方向取决于轴的旋转方向。
采用相对旋转的齿轮的这些装置的局限性在于它们的复杂性和部件过大的数量，其中一些已证实制造成本高且难于制造。此外，所有的力矩在整个过程中通过小伞齿轮传递，所以出现了磨损和强度的问题。另一方面，US 4699028的发明必须依靠一很短的旋钮以提供旋转的可替换装置，那是因为对于两种操作方式该旋钮都永久地配合于传动件，因此，旋钮必须脱离于用于传统力矩操作的操作者的握持。如果旋钮不短，则手柄的总长度会超长，当它是短的话则意味着它不能提供给操作者一强有力的握持。在任何一种情况下都会连累扳手的使用。
本发明的一个目的是提供一种棘轮扳手，这种棘轮扳手具有少量的部件，并在操作中既可靠又便利。
本发明涉及下面将要描述的棘轮扳手的几个方面。本发明的范围延伸到是单独的或如在此所描述的与其它特征组合的扳手的所有新颖的方面。
更具体地说，比本发明的一个方面，一棘轮扳手包括一可旋转地安装在一传动外壳内的输出传动件，传动外壳设置有一用来使该传动外壳绕传动件的旋转轴转动的手柄。手柄包括一旋转件，该旋转件配合于一围在传动件周围的传动环，使得可通过手动来转动旋转件，以使传动环绕传动件转动。手柄可包括用来单方向地使传动件与传动外壳配合的一次棘轮装置，和用来单方向地使旋转件通过传动环配合于传动件的二次棘轮装置。
因此，在最大力矩和空间允许的条件下，本发明的棘轮扳手可使输出传动件配合于传动外壳以通过来回转动手柄进行操作，而对于较低力矩和/或缺乏摆动手柄的空间，旋转件通过传动环使棘轮扳手保留操作。旋转件可设置在手柄上，并通过在有限空间中的手指和拇指动作使旋转件转动或旋转，或简单地在低力矩条件下使传动件迅速旋转。在如将要描述的本发明的较佳实施例中，与旋转件相应的二次棘轮动作即使在两方向有低转动阻力的情况下也是有效的，那是因为一次棘轮装置的设置锁定传动件不能反过来旋转，从而提供了使二次棘轮滑动所必须的转动阻力。
扳手还包括选择装置，该选择装置用来切换一次棘轮装置和二次棘轮装置中的一个或全部啮合传动件，并视具体情况根据是手柄工作还是旋转件工作使它顺时针转动或反时针转动。两棘轮装置的选择装置可以相连，由此两棘轮装置可一起被切换。
根据本发明的较佳方面，棘轮扳手有一个传动外壳，一固定臂杆作为手柄伸出于该传动外壳。在传动外壳中的传动件有一垂直于扳手臂杆纵向轴线的传动输出轴。传动环包括一在传动输出轴上与传动外壳同轴设置的伞齿轮传动环。旋转件包括一在臂杆上的与同轴穿过臂杆的可旋转轴配合的套筒，旋转轴的内端通过另一伞齿轮与环形齿轮配合。可用诸如滚花轮或柄的替换物来代替套筒。旋转件也可由电动机装置来驱动。
一次棘轮装置一般位于传动外壳与输出传动件之间。传动外壳可有一个与传统棘轮扳手类似的一体的圆筒形花键表面，一棘轮爪可安装在传动件内。
二次棘轮装置对应地位于传动环与传动件之间。传动环可包括一其形状与第一传动装置的形状相同的小孔，传动环的一部分外表面的形状为一伞齿齿轮，另一部分的形状为圆筒形光滑表面。
但是应认识到，二次棘轮装置也可选择设置在旋转件(在较佳实施例中为手柄上的套筒)与输出传动件之间的传动链上的别的位置，例如在套筒与轴之间。
在传统操作中，在垂直于传动输出轴的平面以一般方式摆动扳手臂杆。在第一方向，传动外壳通过一次棘轮装置与传动外壳啮合而配合于输出传动件，在相反方向，由于棘轮机构在传动外壳的花键内表面上“脱开”，使传动外壳与输出传动件脱离。
在以此方式操作的过程中，传动环与输出传动件在传动方向旋转，所以传动手柄上的套筒保持不动；而在反过来的方向，一与二次棘轮机构的阻力成正比的力将会传递到很容易受阻以防止传动件旋转的该手柄上的传动轴和套筒。
另一种操作是通过转动套筒并因此转动在手柄内的在扳手臂杆纵向轴的内轴来实现的。在传动方向，轴通过传动环以及二次棘轮装置的啮合与输出传动件配合，而在相反方向，由于输出传动件在传动环的花键上“脱开”使套筒与输出传动件脱离。
在以此方式操作的过程中，在旋转件的传动旋转方向，传动外壳与输出传动件“脱开”，在反过来的方向，一次棘轮装置使传动件与传动外壳啮合，而环形齿轮“脱开”。当含有一松动的紧固件时，这个特征是有利的。
此外，本发明的结构使得赋予扳手的最大的力以与传统扳手相同的方式只通过本体或传动外壳而不通过伞齿轮传递。相比之下，较复杂的已知装置需要这种负荷通过多个包括齿轮齿在内的复杂部件来传递。相反地，较简单的装置常常需要一开关动作以在不同操作方式之间进行变换，或对于非传统操作可以没有任何“脱开”的装置。虽然当例如一螺母和螺栓组件是松动的时候，这可能不显得有问题，当所提供的阻力较大时，尤其是如果该阻力是周期性的，就可能很成问题。
下面将通过例子结合附图描述本发明一棘轮扳手的一特定实施例，附图中
图1是棘轮扳手一较佳实施例的立体图。
图2是该扳手的部分侧向剖视图。
图3是该扳手的立体分解图、图4是该扳手传动外壳的下侧方向的立体图。
如图所示，扳手10包括一手柄11，手柄11包括一在固定臂杆14上的滚花套筒12，该固定臂杆14在一垂直于传动外壳15纵向轴的平面延伸。外壳的上部分16有一圆筒形的花键内表面17，而下部分18包括一在同轴平截头圆锥形台阶20下面的同轴圆筒形光滑内表面19。
一伞齿轮传动环21包括一圆筒形光滑外表面22和一同轴孔，同轴孔有一大小与外壳上部分的花键内表面相同的圆筒形花键面23。该齿轮环在外壳的下部分18内，能在其内同轴地自由旋转。
臂杆14是一与传动外壳一体的圆筒形管，在该圆筒形管中安装一旋转轴24。旋转轴的内端用来形成一小伞齿轮25，在管状臂杆14直接设置在传动外壳15附近紧套在一锥形内端。此外，锥形位置使得一小孔26如图4所示形成在外壳下部18的圆锥形台阶20中，以允许小伞齿轮与环形伞齿轮轮21啮合。锥形是这样设置的，它不会干扰传动外壳上部分的圆筒形花键内表面17。
轴24的外端伸出臂杆14，它设置有一连接于手柄套筒12的并通过一螺钉29或其它合适紧固件夹住的花键突出部27。该轴通过一位于在臂杆内的一切槽31中的弹簧环圈30而夹持在其位置上。套筒12作为一通过轴24和小伞齿轮25连接于伞齿轮传动环21的旋转件。
通过位于外壳上部分16之上的凹口33中的上凸缘32设置一在传动外壳和传动环内同轴旋转的输出传动件13。一切槽34设置在传动件相对的下端，以便与齿轮环21下表面上的一凹口35对齐，使弹簧紧固件36在外壳15中夹持两个部件。一配有一弹簧加载球38的多边形突出部(在此是一标准的正方形传动键)伸出于传动件，以连接于一传统的传动插口或要由扳手转动的装置。
输出传动件13还装有一次和二次棘轮装置。这些装置包括与一圆柱形轴向小孔41相交的上槽39和下槽40，以及通过销钉44夹持在上下槽中的爪42、43，使这些爪能同时但独立地转动，以便在一次棘轮的情况下，与外壳上部的花键内表面啮合，并在二次棘轮的情况下，与齿轮传动环的花键内表面啮合。爪的枢轴位置由在轴向小孔41中的选择开关45决定，该选择开关45包括一在上平板52中的指夹部54、一轴46、支承销子47、48和弹簧49、50。
设置开关轴46使它能在小孔41中旋转，而上平板52位于传动件上的一对应凹口53中。两支承销子47、48伸出于轴，使它们压在爪42、43面向里面的表面上。销子对齐以通过弹簧49、50在相同方向同时驱动爪转动，这些弹簧在轴的孔55、56中支承销子。轴的开关范围是通过支承销子接触槽39、40的侧面来实现的，而各槽的顶表面在传动件中夹持整个选择机构。
在操作中，可以一传统的或一次的方式、或一非传统的或二次方式或这些方式的组合来使用扳手10，如下面将要描述的那样。
在操作的一次方式中，手柄11绕输出传动轴双向转动。在一个方向中，一次棘轮机构通过上爪42和花键内表面17使传动外壳15配合于传动件13，以使传动件在同一方向输出旋转，而在二次棘轮机构中，下爪43啮合环形齿轮21的花键内表面23，但既不传动也不滑动，因为只要旋转套筒12不在手柄11上转动，这些部件与扳手一致旋转。当然在相反方向只要来自其上连接传动件的紧固件的转动阻力足够，一次棘轮机构使传动件13与外壳15脱离，使得传动件不旋转，同时包括下爪43在内的二次棘轮机构也使传动环21与传动件13脱离。
因此可以理解，在第一方向环形齿轮21与轴24之间不发生运动，所以手柄套筒12保持不动。在相反方向，一与二次棘轮机构的阻力成比例的较小的力将会传递到手柄，但由于下爪弹簧50有弹力而被克服。
在操作的二次方式中，套筒12绕臂杆14的纵向轴双向转动。在一方向中，二次棘轮机构通过下爪43使传动环21的花键内表面23与传动件13配合，引起传动件在同一方向输出旋转，而一次棘轮的上爪42使传动件脱离传动外壳的花键内表面。在相反方向，二次棘轮机构使传动件13脱离环形齿轮21，而上爪42使花键表面17与传动件13配合，从而通过由滑动爪43上的传动环传递的任何剩余力阻止传动件在“棘轮脱开方向”旋转。
因此，在反过来的“棘轮脱开”方向是可以理解的，因为传动外壳15使传动件13保持不动，而套筒12转动，很松动的紧固件使扳手棘轮不起棘轮作用的趋势被克服。此外，可以以两种方式的组合使用扳手，由此在转动的臂杆14在正方向加速传动件13旋转的同时转动手柄29。
虽然已详细地描述本发明，但在本发明的范围之内可进行许多替换和改变。
权利要求
1.一种棘轮扳手包括一可绕一第一轴旋转的输出传动件(13，37)，一容纳所述输出传动件的传动外壳(15)，一在所述传动外壳上以使所述传动外壳绕所述第一轴旋转的手柄(14)，一安装在所述手柄并可绕一第二轴旋转的旋转件(24)，一围在所述输出传动件周围的传动环(21)，使所述旋转件与所述传动环配合的接配装置(25)，由此所述旋转件绕所述第二轴的旋转使所述传动环绕所述输出传动件旋转，有选择地单向地使所述输出传动件与所述外壳配合的一次棘轮装置(17，42)，以及有选择地单向地通过所述传动环使所述输出传动件与所述旋转件配合的二次棘轮装置(23，43)，由此所述输出传动件(13，37)或通过所述手柄(14)的旋转或通过所述旋转件(24)的旋转以一选定的方向旋转。
2.如权利要求1所述的棘轮扳手，其特征在于，所述一次棘轮装置(17，42)包括当用所述旋转件(24)旋转所述输出传动件时锁定所述输出传动件以阻止其反过来旋转的装置。
3.如前述权利要求任一项所述的棘轮扳手，其特征在于，所述一次棘轮装置和二次棘轮装置包括选择器装置(45)，这种选择器装置用来选择所述一次和二次棘轮装置(42，43)中的一个或二个与所述输出传动件啮合，以便使所述输出传动件在所述手柄或所述旋转件的作用下以一选定方向旋转。
4.如权利要求3所述的棘轮扳手，包括用来连接所述选择器装置使所述一次和二次棘轮装置能同时运行的装置(46)。
5.如前述权利要求中的任一项所述的棘轮扳手，其特征在于，所述一次棘轮装置位于所述传动外壳(15)与所述输出传动件(13，37)之间。
6.如权利要求5所述的棘轮扳手，其特征在于，所述一次棘轮装置包括一在所述传动外壳(15)上一体的圆筒形花键内表面(17)和一可调整的与所述圆筒形表面(17)配合的爪(42)。
7.如前述权利要求中的任一项所述的棘轮扳手，其特征在于，所述传动环(21)包括一同轴地位于所述传动外壳(15)内的并与所述旋转件(24)上的小伞齿轮(25)啮合的伞齿轮。
8.如权利要求7所述的棘轮扳手，其特征在于，所述二次棘轮装置位于所述伞齿轮与所述输出传动件(13，37)之间。
9.如权利要求8所述的棘轮扳手，其特征在于，所述二次棘轮装置包括一在所述伞齿轮上的一体的圆筒形花键内表面23和一可调整的与所述圆筒形表面(23)配合的爪(43)。
10.如前述权利要求中的任一项所述的棘轮扳手，其特征在于，所述旋转件(24)安装在所述手柄(14)内并包括伸出所述手柄的一部分(12)。
全文摘要
一棘轮扳手包括:绕第一轴旋转的输出传动件;容纳该输出件的传动外壳;使传动外壳绕第一轴旋转的手柄;安装于手柄绕第二轴旋转的旋转件;在输出传动件周围的传动环;使旋转件与传动环配合的配合装置,由此旋转件绕第二轴的旋转使传动环绕输出传动件旋转;单向地使输出传动件与外壳配合的一次棘轮装置;通过传动环单向地使输出传动件与旋转件配合的二次棘轮装置,由此输出传动件通过或手柄的旋转或旋转件的旋转以一选定方向旋转。
文档编号B25B17/00GK1171073SQ9519703
公开日1998年1月21日 申请日期1995年12月11日 优先权日1994年12月24日
发明者詹姆斯·哈瑞·威斯比 申请人:詹姆斯·哈瑞·威斯比