TW202019625A - 棘輪扳手 - Google Patents

Abstract

本發明係為一種棘輪扳手，包括一具有圓形殼體之頭部，鄰接手柄前端部之內表面具有另一凹部，其特徵在於複數個低角度齒的斜面設置於凹部內。一棘爪位於凹部內，以複數個斜面齒廓對應緊靠凹部嚙合其斜面，並結合與驅動齒具有相似對應間距及齒廓之棘齒，當棘輪扳手係在驅動方向中操作時，使驅動齒與棘齒以機械方式彼此嚙合。藉由使用數個相似的斜面齒廓，棘爪內向力係大體上沿著棘齒前表面均勻地分布，使所有棘齒同時與驅動單元頂靠成所需的鎖定嚙合。

Description

棘輪扳手

本發明係關於一種棘輪扳手（通常在英國被稱為扳手）。

棘輪扳手可包括容納棘輪的扳手頭。棘輪可具有孔徑，孔徑形狀用以承接待被驅動零件。例如，棘輪的孔徑可為六邊形孔，該六邊形孔的尺寸設為接收特定尺寸的緊固件頭部/螺帽。或者，棘輪可包括插入部，從扳手頭突出以允許扳手頭連接到驅動套筒或類似物。棘輪的周向延伸表面上設置有一環齒部，該環齒部可在扳手頭內與位於容室內的棘齒塊的棘齒部嚙合。棘齒塊的前緣通常是楔形的，棘齒塊所在的容室末端一樣是楔形的。棘齒塊與環齒部之間嚙合，若扳手頭是依第一方向轉動，則驅動棘齒塊與容室中的斜面嚙合，使扳手頭的旋轉以鎖定方式傳遞到棘輪。如果扳手頭是依第二(相反)方向轉動，則棘齒塊靠著彈簧頂靠在棘輪的環齒部上滑動。扳手頭可具有多個棘齒塊。

藉由這種方式，棘輪扳手可藉由依第一方向轉動扳手頭而施加扭力到被驅動零件上，並且可藉由依第二方向轉動扳手頭，使扳手操作部相對於零件重新定位。這種類型的棘輪扳手可設置一對棘齒塊或是兩端具有斜面的一個棘齒塊，該棘齒塊藉由開關可選擇性地與棘輪嚙合。棘輪扳手施加的扭力和操作部重新定位方向是可藉由開關操作來反轉。

目前大多數現有的可換向棘輪扳手係使用圓周具有環齒部的棘輪，環齒部與對應的棘齒塊相嚙合，棘齒塊是依開關選定的方向以彈簧適當地偏置，靠在棘輪扳手頭殼體中形成的兩個適當成角度的楔形斜面上，棘齒塊可彈性頂靠棘輪扳手頭殼體。開關軸結合一個包含彈簧和柱塞的孔，柱塞是與棘齒塊沒設置棘齒部的另一面接觸。柱塞、棘齒塊的接觸區域形成帶有端壁的弧形凸輪，以便開關利用其內的彈簧和柱塞的旋轉使柱塞彈性地從一端壁到另一端壁地頂靠端壁，使棘齒塊與殼體楔形斜面可彈性地接觸，並讓棘齒塊的棘齒部頂靠在棘輪的環齒部，提供棘輪在選定的驅動方向有適當的鎖定功能。在選定的反向或復位方向中，藉由作用在棘齒部上的環齒部，使殼體楔形斜面與棘齒塊的楔形斜面分離，開關彈簧和柱塞彈性地將棘齒部頂靠環齒部。典型的棘輪咔噠聲是由於對應齒依相反方向移動而分離和嚙合所造成。大多數棘輪平常的故障點是由於過度使用扭力而使環齒部、棘齒部磨損或卡油垢，完全嚙合的齒越多或越大，磨損或過度扭轉問題就越少。如美國專利號US9,545,705胡先生在第4圖中所示的，當使用雙向棘輪扳手時，少於一半的棘齒部完全嚙合環齒部，此外，這也類似單向棘輪扳手的特徵，如果為了要實質地改善環齒部、棘齒部的嚙合度而修改棘齒塊與殼體容室嚙合斜面的角度，則棘齒塊將會卡在棘輪扳手容室內的嚙合斜面。在繁忙的汽車專業維修站環境中，現有的棘輪扳手使用的生命週期約為兩年，棘齒塊及彈簧是消耗品。

現有的棘輪扳手因為其所需的深度或寬度因無法充分接近而總是無法使用在狹窄空間中。於世界智識產權組織申請的WO2017/077335、WO2017/077325 Buchanan描述一種利用偽疊層狀構造的可切換方向棘輪扳手，其構造包括有外殼和棘輪環的中間設有可變形的局部齒狀夾持環。這種由棘輪環、夾持環和殼體形成的最終疊層狀結構能使棘輪扳手的深度本質上大大縮減或寬度稍減，但不能同時實現。在驅動順序中，圍繞棘輪環的夾持環是藉由作用在對應殼體斜面接觸角的特定方向的夾持環鄰接角，向內推向驅動元件，因此將該夾持環依鎖定方式強制地壓縮在棘輪環上。根據施加到手柄部分的扭力而增加壓縮和鎖定力，殼體內表面與該夾持環大部分外表面處於相等接觸力，而該夾持環內表面與棘輪環大部分外表面處於相等接觸力，藉此在使用過程中在殼體內依類似疊層方式實質地分布內向和外向力。於世界智識產權組織申請的WO2017/077322(Buchanan)揭露一種類似的棘輪扳手，儘管是單向的。這種設計允許細長的棘輪頭寬度，但具有傳統的深度。

第11圖係為現有技術棘輪扳手。棘齒塊42的棘齒部421與棘輪環30的環齒部32嚙合。可看出，棘齒部421通常僅在該棘齒塊42的前緣或附近與棘輪環30的環齒部32完全嚙合。

本發明的目的為至少部分地減輕上述缺點，或提供現有產品的替代方案。

本發明提供一種如申請專利範圍請求項第1至14項的棘輪扳手。

比起目前市面上可取得的任何其他棘輪扳手，本發明的實施例可提供更薄的棘輪扳手，同時達到或超過目前的扭矩標準，並且可使製造商生產更具成本效益和可靠的產品。

本發明為達上述目的所採用的技術手段四一種棘輪扳手，其包括 一手抦，具有一前端部；一連接到該前端部之頭部，該頭部具有一呈圓形的殼體、一設置於該殼體與該前端部之間的凹部；一驅動單元，至少部分地容置於該殼體中，該驅動單元具有一圍繞該驅動單元周向設置的環齒部，該環齒部具有複數驅動齒；及一棘爪，設置於該頭部的凹部內，該棘爪具有複數個斜面齒廓，該斜面齒廓係與該凹部內之各別斜面相嚙合，及一面對該殼體的正面，該正面設有複數個棘齒，該棘齒係與該環齒部之驅動齒相對設置並嚙合；其中，如此排列設置使得在使用中，當施加驅動力至該手柄時，該複數個斜面齒廓與各別斜面嚙合，以促使棘爪與驅動單元成為鎖定嚙合。

所述之斜面齒廓包括依第一方向傾斜之第一組嚙合斜面齒廓，當在使用中，頭部係依第一方向旋轉時用以與各別斜面嚙合，及包括依第二方向傾斜之第二組嚙合斜面齒廓，當在使用中，頭部係依該第一方向相反之第二方向旋轉時用以與該等各別斜面嚙合。

所述之該等斜面齒廓係依一個方向傾斜，俾為單向，藉此，當在使用中，該頭部係依第一方向旋轉時，斜面齒廓嚙合各別斜面以促使棘爪與該驅動單元鎖定嚙合，但當該頭部係依該第一方向相反之第二方向旋轉時並不會轉動。

所述之殼體具有部分可彈性變形的殼體壁，使該棘爪可鎖定地嚙合該驅動單元。

所述之棘輪扳手，在使用中，該棘爪鎖定嚙合該驅動單元時，該正面在40至80度範圍內之對向角上嚙合該驅動單元的環齒部。

所述之棘輪扳手頭部的高度係被殼體限定，該頭部之高度大體上等於殼體之高度，該驅動單元環齒部之驅動齒之高度大體上等於該殼體之高度，並且棘爪之棘齒之高度大體上對應該驅動單元之驅動齒的高度。

所述之驅動齒具有圓角尖端，該尖端具有一曲率，其大體上對應至圓形殼體之曲率。

所述之驅動單元之各別末端各具有一凸緣、一封閉墊圈，並且該頭部具有一限定該驅動單元的殼體之側壁，其支撐在該凸緣與封閉墊圈之間。

所述之封閉墊圈係由一環形構件限定，該環形構件與複數個與驅動單元一體成型的突柱相固定，該環形構件具有多個相應突柱的埋頭孔，用以容置該突柱。

所述之棘輪扳手，當允許使用者旋轉驅動單元時，該封閉墊圈中之至少一者係配置為墊圈齒部。

所述之棘輪扳手進一步包括各別密封件，設置於該等環凸緣、封閉墊圈與驅動單元之間。

所述之棘輪扳手的棘爪藉由旋轉而偏置與驅動單元嚙合固定在頭部。

所述之棘輪扳手藉由該等斜面齒廓與斜面的配置，驅動單元係依一方向旋轉時，該棘齒依該方向在該驅動單元環齒部上滑動。

所述之棘輪扳手在使用中，該扳手頭部係依一個方向旋轉，其中扭力係經由該棘爪從該手柄傳遞到該驅動元件，該驅動元件、棘爪與驅動元件殼體壁嚙合俾形成偽疊層結構。

並且本發明提供一種包括中心有驅動單元的棘輪扳手，頭部具有孔，該驅動單元係收進孔中；長形手柄或操作構件具有手握端和前端部，頭部具有大體上呈圓形的殼體，殼體鄰接前端部的內表面具有另一凹部，尚包括有設置在凹部的複數個像低角度齒的斜面。棘爪位在凹部內，棘爪具有對應鄰接斜面設置的嚙合斜面齒廓，與相似對應驅動齒間距和齒廓設置的棘齒，以便其在操作時可利用機械方式彼此嚙合。棘爪背面有一凸緣，該凸緣鄰近容納棘爪的凹部的凹槽，使凸緣能在合適對應凹槽內側向移動，並且凹槽讓偏壓件與棘爪凸緣偏置面之間合適連接。棘爪凸緣偏置面尚結合兩個相對的第一、第二擋塊，兩個擋塊之間具有一個引導面。優選地，提供一開關，其可類似於先前技術中的方向偏置開關，開關軸能在頭部容置空間內旋轉，開關軸尚具有另一橫孔以用於另一偏壓件及其向外偏置的彈簧進行滑動，開關係可在圓弧內旋轉，容許按需要在該第一、第二擋塊之間切換該偏壓件，以依所需方向偏壓棘爪斜面齒廓緊靠凹部的斜面，以提供順時針或逆時針的驅動方向。

第一實施例包括一頭部，該頭部包括大致呈圓形的殼體，殼體鄰接前端部的內表面具有另一凹部，其特徵在於複數個像低角度齒的斜面設置在凹弧內。棘爪位於凹部內，棘爪具有複數個嚙合斜面齒廓對應鄰接凹部的斜面，與相似對應驅動齒間距和齒廓設置的棘齒，可在需要時以機械方式彼此嚙合，藉由使用多個相似的斜面齒廓，將棘爪同時推入所需的鎖定嚙合中，棘爪內向力係大體上沿著棘齒前表面均勻地分布。這種設置有用地允許大量的棘齒能夠在驅動順序期間完全嚙合在驅動齒內，又依反向或重新定位方向以選定的正確角度而毫不費力地使棘爪的斜面齒廓與凹部的斜面脫離。在反向或重新定位動作期間，棘爪斜面齒廓與凹部的斜面具有適當的間隙，以允許棘齒與驅動齒適當地脫離。

第二實施例的進一步特徵在於，所述相應的斜面被佈置成與低角度齒不同，或者在輪廓上是鏡像的，以便可以沿順時針方向或逆時針方向利用驅動單元動作。

本發明的第三實施例的更進一步特徵在於，該等斜面、嚙合斜面為單齒狀或鯊魚鰭狀齒廓，為使驅動單元動作僅可依一個方向使用，而不需要任何開關功能。

第四實施例的更進一步特徵在於，本發明頭部的殼體具有部分可彈性變形的殼體壁，使部分寬度可有效地減小。當減小寬度的棘輪扳手依驅動方向操作時，棘爪的斜面齒廓緊靠凹部的斜面突出，進一步使棘齒牢固地緊靠環齒部而向內突出，將該驅動單元鎖在頭部內。本驅動單元進一步設計成能緊靠殼體內表面進行有限的側向移動，其中可根據操作者施加到手柄的前端部的力將驅動單元環齒部牢固地接觸與凹部相對的殼體內表面。根據該操作者施加的內向力可使頭部的部分可彈性變形的殼體壁在驅動單元的環齒部上向內變形，使該環齒部與相對的殼體壁之間產生更優良的夾緊力區域。驅動單元具有平坦的尖齒，如此設置輔助在驅動單元和殼體內表面之間進一步有用的鎖定動作。

第五實施例的更進一步特徵在於，藉由使用該具有複數個斜面齒廓的棘爪鄰接對應凹部的斜面，增強了本發明的棘齒面圓周角可確實與驅動齒圓周有效且牢固地嚙合。藉此，相對於先前技術中的棘輪扳手從最多40度到50-80度，可大大改善該棘爪對該驅動單元的真正齒狀嚙合。由於棘齒在先前技術的棘輪扳手或套筒驅動中是主要的磨損或扭力故障問題，因此這是本領域最重要的改進，因為它對減少製造、維修和保證成本作出重大貢獻。

此外，本棘爪正面的厚度可比其棘爪背面的厚度可進一步有用地減小，因為當需要時，本棘爪是藉由在其長度上的複數個嚙合斜面齒廓依驅動方向有效地推入鎖定嚙合，而不是如先前技術中僅在驅動方向上。

第六實施例的更進一步特徵在於，本發明的棘輪扳手能具有有用的低角度齒的斜面，以便在先前技術的棘輪不能用的受限區域中執行。殼體內的內向驅動單元環齒部的高度與頭部殼體的高度大體上是相同的。對應的棘爪正面高度也與頭部殼體的高度大體上相同，藉此使棘爪的棘齒與驅動單元的驅動齒嚙合接觸面積最大化。齒狀的驅動單元進一步位在薄墊圈狀環凸緣、封閉墊圈之間，墊圈狀環凸緣、封閉墊圈將驅動單元保持在頭部殼體內，同時有用地允許驅動單元根據需要旋轉並隨後根據規定的公差移動。鎖定嚙合的進一步輔助手段是，驅動齒的頂部較佳是圓角的或接近平坦的，“平坦”是指環齒部大體上與殼體內表面相同的齒廓。此外，如果驅動齒的外半徑具有最小半徑，則它們與光滑的殼體內表面的鎖定嚙合將顯著增強。在其他先前技術生產的棘輪扳手不能使用的情況下，本實施例允許本發明的操作，同時仍然通過相關的扭力標準。

第七實施例的更進一步特徵在於，本發明的棘輪扳手具有有用的減小寬度齒廓，以便在先前技術的棘輪扳手不能用的受限區域中執行。由於不再使用傳統殼體普通軸承表面之間的軸部分以保持並旋轉驅動單元，並且不再藉由使用夾子將驅動單元固定在殼體凹槽內，因此對厚壁殼體的需求就更少了。例如，傳統的高品質薄型3/8吋棘輪扳手的殼體壁厚度將在4至6毫米之間，而本發明可在2毫米的殼體壁厚度，同時達成相似的額定扭力。在其他先前技術生產的棘輪扳手不能使用的情況下，本實施例允許本發明的操作，同時仍然通過相關的扭力標準。

第八實施例的更進一步特徵在於，齒狀驅動單元位於墊圈狀環凸緣及封閉墊圈之間，墊圈狀凸緣及封閉墊圈將驅動單元扣持在頭部殼體內，同時按需要允許在殼體內旋轉。較佳地，驅動單元的環凸緣可結合在驅動單元內，較佳地藉由高壓模製HPM或金屬射出模製MIM製成，以便進一步降低生產成本。此過程可以高精密度大量生產零件，驅動齒的數量很容易地超過120個，同時驅動齒的齒廓仍保持精確。可沖壓封閉墊圈，並且藉由使用螺釘而進一步有用地達成驅動單元的封閉，螺釘也可方便地移除以便有用地接近或維修棘輪扳手內部。

第九實施例的更進一步特徵在於，本發明的棘輪扳手可完全密封，以防止有害的水分或碎屑進入。齒狀驅動單元位於墊圈狀環凸緣及封閉墊圈之間，墊圈狀環凸緣將驅動單元扣持在頭部殼體內，同時有用地允許驅動單元按需要旋轉或根據規定的公差旋轉移動。環凸緣、封閉墊圈的內表面或墊圈邊可進一步在其周邊附近有用地結合環凹槽，在其中可設置適當的密封件，該密封件有用地作用在沒有棘爪凹部的上、下光滑平整殼體表面上，為要提供有效方法以防止碎屑或水分損壞棘輪扳手。另一凹槽和密封件可位於開關的圓軸內，以便在安裝開關時有利地完成密封作用。

第十實施例的更進一步特徵在於，當使用本發明作為非切換式或單向棘輪扳手時，可藉由低成本的扭力彈簧將棘爪彈性地推入嚙合狀態，扭力彈簧由合適的固定銷釘通過彈簧圈固定位置，該扭力彈簧的第一端彈性地作用在凹槽上，該扭力彈簧的第二端有用地彈性作用在棘爪背部凸緣上。

第十一實施例的更進一步特徵在於，選擇殼體凹部斜面和對應的棘爪斜面齒廓的尺寸和形狀，以確保它們在反向使用棘輪扳手時不能彼此完全脫離。

第十二實施例的更進一步特徵在於，本發明在施加扭力的情況下，使驅動單元、棘爪和頭部殼體在所述驅動方向使用時，呈部分偽疊層結構的形式。這種結構提供了一種方法，藉此在尺寸上達成本質上具有比先前技術更堅固的機構尺寸，因此可以實現更優良的扭力或減小頭部的尺寸。當在不相似紋理方向(交叉紋理)上使用金屬紋理結構時，層壓板固有地比相似厚度的材料更堅固，施加在驅動單元上的最終壓縮力實質上在其圓周上消散。驅動單元、棘爪和殼體形成最終零件組合為偽疊層狀結構，能使裝置成比例地更堅固或更薄更輕。此外，藉由將主要的鎖定力向內導向本質上堅固的圓形驅動單元表面，從而提高了頭部的強度。

第十三實施例的更進一步特徵在於，本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中藉由結合在驅動單元配合表面的突柱，使封閉墊圈與可選的凸緣緊靠彼此而固定。封閉墊圈具有一個埋頭孔用於固定突柱。藉由將突柱固定在驅動單元表面內，藉此實際地避免單獨的突柱或螺絲從驅動單元上鬆脫的可能性。由於異物留在問題區域的意外更為減少，因此該裝置非常適合使用在在航太工業中。藉由使用中心孔可進一步有用地增強突柱在生產過程中容易精確張開。

第十四實施例的更進一步特徵在於，封閉墊圈或環凸緣中的任一者能有用地結合墊圈齒部，使操作者方便且快速地旋轉驅動單元。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中棘齒在靜止時已藉由開關或扭力彈簧偏壓到對應的驅動齒中，以便在依棘輪扳手驅動方向使用時，以沿周向嚙合的方式，在驅動單元和棘齒之間提供大範圍的瞬時嚙合。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/4吋見方驅動單元的頭部殼體深度係小於7毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/4吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於6毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/4吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於5毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於3/8吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於8毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於3/8吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於7毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/2吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於12毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/2吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於11毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

本發明更進一步包括一種棘輪扳手，其中用於1/2吋見方的驅動單元的頭部殼體深度係小於10毫米，同時仍然通過相關的扭矩標準。

儘管以上已描述本發明的一或多個較佳實施例，但是應該理解，本發明的任何和所有等效實現都包括在本發明的範圍和精神內。所描繪的實施例僅以範例方式提供，並非意欲作為對本發明的限制。因此，一般熟悉本領域的技術人員應該理解可作出修改，因此本發明不侷限於這些實施例。因此，當任何和所有這樣的實施例落在後附申請專利範圍之內，它們皆包括在本發明中。

以下說明本發明的實施例。應了解所揭示實施例僅僅是本發明的實施方式範例，其可以其他各種形式具體化。附圖不一定按比例繪製，因為可能放大一些特徵以顯示特定元件的細節。因此，本文中揭示的特定結構性和功能性細節是為幫助理解本發明，不應解釋為限制本發明。

第1圖至第10圖為顯示本發明棘輪扳手1的較佳實施例，該棘輪扳手1包括一頭部300，該頭部300具有大致呈圓形的殼體312，一驅動單元200的一部分容納在其中；一細長手柄400，該手柄400具有手握端401和前端部402。一凹部306從殼體312的內表面303朝向手柄400的前端部402延伸。凹部306設置有複數個低角度齒的斜面307。一棘爪500位於凹部306內。

第1、2圖為棘輪扳手1的兩個版本，第1圖為具有插入部203的驅動單元200的立體示意圖，第2圖為具有套接部204的驅動單元200的立體示意圖，該套接部204可承接並嚙合緊固件。

棘爪500設置有複數個與斜面307嚙合的斜面齒廓503。棘爪500具有面向殼體312的正面501。正面501的棘齒502係與驅動單元200周圍設置的環齒部201上的驅動齒202相嚙合，當使用者依驅動方向D施加轉動力時，使正面501可經由手柄400將扭矩輸入傳遞到驅動單元200。棘爪的背面504設置有凸緣505，其設置在凹槽309內，該凹槽309與凹部306相連通，並且設置在凹部306與前端部402之間。斜面齒廓503兩端的凸緣505限定了設有第一、二擋塊507、508的偏置面506，及設置在第一、二擋塊507、508之間的引導面509。

優選地，提供方向設置開關600。開關600包括一類似先前技術開關的操作桿601及一設置在頭部300的容置空間310內旋轉的開關軸602。開關軸602設置有橫孔603，該橫孔603容納偏壓件604和彈簧607，偏壓件604設置於橫孔603的開口端。偏壓件604可在橫孔603中滑動。偏壓件604包括一偏壓軸605及一偏壓面606，偏壓軸605設置在彈簧607內，偏壓面606設置在橫孔603的外部。開關600的操作桿601設置在頭部300的平面部311內。操作桿601可在平面部311中前後轉動，使偏壓件604在第一、二擋塊507、508之間移動，使棘爪500的斜面齒廓503緊靠凹部306中的斜面307，用以設定順時針或逆時針的驅動方向D。藉由彈簧607和偏壓件604彈性地緊壓在偏置面506上(第4圖)，將棘爪500彈性地推入與驅動單元200的驅動齒202嚙合PE。

在反向或復位的方向R上，棘爪500是在脫離方向PD上推進，使驅動齒202可克服彈簧607的偏壓力而在棘齒502上滑動。如第9圖和第10圖所示，當棘輪扳手1配置為非切換式或單向機構時，可藉由低成本的固定銷516固定扭力彈簧515將單向棘爪510彈性地推入與驅動齒202形成嚙合PE。扭力彈簧515的第一端517作用在凹槽309的側壁上，第二端518作用在單向棘爪510凸緣513的偏置面514上。在反向或復位方向R上，單向棘爪510是依脫離方向PD推進，允許驅動齒202克服扭力彈簧515的偏壓力而在單向棘爪510的棘齒502上滑動。

第3圖是第1圖棘輪扳手1的立體分解示意圖。該棘輪扳手1包括手柄400及其手握端402、頭部300、外表面301、殼體302、內表面303、凹部306、斜面307、凹槽309、容置空間310和平面部311。驅動單元200具有周向延伸設置的環齒部201、驅動齒202、插入部203、環凸緣205、環凹槽206、密封件207、封閉墊圈208、墊圈齒部210、螺絲214和螺固孔215。棘爪500的正面501具有棘齒502、斜面齒廓503、背面504、凸緣505、偏置面506、第一和第二擋塊507、508和位於它們之間的引導面509。開關600及其操作桿601、開關軸602、偏壓件604和彈簧607。

參照第6圖，該棘輪扳手1減小頭部300的殼體302的寬度。殼體302具有部分可彈性變形的殼體壁305，該殼體壁305可由合適的彈簧鋼製成。當棘輪扳手1在驅動方向D上操作時，棘爪500係依棘爪嚙合PE方向驅動，使斜面齒廓503(第1、2圖所示)緊壓在斜面307(第1、2圖所示)上或嚙合斜面511(第9、10圖所示)緊壓在斜面308(第9、10圖所示)上，使棘爪500的正面501相對於殼體312向內驅動以抵靠在沿圓周方向延伸的環齒部201上，以將驅動單元200鎖在頭部300內。驅動單元200配置成能緊靠殼體312的內表面303進行有限的橫向運動，使驅動齒202能牢固地與凹部306相對的殼體312的內表面303(參第7圖)相嚙合。當依驅動方向D施力到手柄400的手握端401時，由驅動單元200施加的內向力IF可使頭部300的部分可彈性變形的殼體壁305在驅動單元200的環齒部201上向內變形，使驅動單元200與殼體302的鄰接部分之間產生優良夾緊力CF作用。驅動單元200的驅動齒202可具有大體上平坦的尖端211，以輔助在環齒部201與部分可彈性變形的殼體壁305的內表面303之間提供的夾緊力CF的夾緊作用，使驅動單元200、棘爪500和殼體302依驅動方向D使用時形成偽疊層結構。與先前技術的扳手頭部相比，本結構提供一種本質上更堅固的棘輪扳手1和尺寸適合的扳手頭部，因此藉由相對較小的頭部300提供優良的扭力傳動。藉由驅動單元200、棘爪500與殼體312形成的偽疊層結構能提供成比例地更堅固或更薄更輕的扳手頭部。此外，藉由主要的內向力IF、夾緊力CF向內導向本質上堅固的環齒部201，使頭部300的強度增強。驅動齒202具有接近平坦的圓角尖端211，該尖端211具有一曲率，其大體上對應至圓形殼體之曲率，並且具有與殼體312的內表面303相同的齒廓，進一步輔助內表面303與環齒部201之間的鎖定嚙合。

其中，該斜面齒廓503包括依第一方向傾斜之第一組嚙合斜面齒廓503，當在使用中，頭部300係依第一方向旋轉時用以與各別斜面307嚙合，及包括依第二方向傾斜之第二組嚙合斜面齒廓503，當在使用中，頭部300係依該第一方向相反之第二方向旋轉時用以與該等各別斜面307嚙合。

第3、8、10圖為顯示環齒部201與殼體302的高度大體上相同。棘爪500正面501的深度或高度也與殼體302的高度大體上相同，藉此進一步使棘爪500的棘齒502與驅動齒202嚙合接觸面積最大化。

驅動單元200係扣持在殼體312中，該殼體312在兩個相對較薄的環凸緣205、封閉墊圈208之間(請參第3圖)。較佳地，環凸緣205與驅動單元200係一體成型。藉由螺絲214將封閉墊圈208固定在驅動單元200上，螺絲214嚙合在驅動單元200的螺固孔215中。如此配置元件使得驅動單元200根據規定的公差在殼體312內橫向移動。使用螺絲214將封閉墊圈208固定到驅動單元200是為了可使其方便移除，以便接近或維修棘輪扳手1。

請參第10圖，為進一步描述如何透過驅動單元表面216的突柱212將封閉墊圈208彼此固定結合，封閉墊圈208較佳地具有埋頭孔217，使突柱212可以穿入固定。藉由突柱212固定在驅動元件表面216內，藉此實際地避免單獨的突柱212或螺絲214從驅動單元200鬆脫的可能性，棘輪扳手非常適合用於航太工業，因為會進一步減少將異物留在有問題區域的意外。藉由使用中心孔213可進一步有用地增強突柱212，以便於生產過程中精確地張開。

請參第3、8、10圖，為進一步描述棘輪扳手1可完全密封以防止有害的水分或碎屑進入。驅動單元200係扣持在頭部300中的環凸緣205、封閉墊圈208之間。環凸緣205、封閉墊圈208將驅動單元200扣持在殼體312內，同時有效地允許驅動單元200根據允許的公差橫向移動。環凸緣205、封閉墊圈208的內表面可在其外圍附近設置有對應的環凹槽206、209，在其中可設置適當的密封件207。密封件207有用地作用在凹部306之外的上下光滑平面殼體表面313上，以便提供一種防止碎屑或濕氣損壞扳手頭部的有效方法。另一凹槽608和密封件609可位於開關600的開關軸602內，以便在安裝開關600時有利地完成密封動作。

請參5、6、9、10圖，進一步顯示棘輪扳手1的斜面308、嚙合斜面511係類似單齒狀或鯊魚鰭狀的齒廓，因此，不需設置開關600，便可在一個方向上利用棘輪扳手作用。此外，當將本發明用作非切換型或單向棘輪扳手時，單向棘爪510可藉由低成本的扭力彈簧515彈性地推入該單向棘爪510和驅動齒202之間的棘爪嚙合PE中，扭力彈簧515係由合適的固定銷518定位，扭力彈簧515的第一端517彈性地作用在凹槽309上，彈簧的第二端516有效地彈性作用在單向棘爪510的凸緣513的偏壓面514上。在反向或復位方向R上，該單向棘爪510係依棘爪脫離方向PD推進，而驅動齒202可彈性地在該單向棘爪510的棘齒502上滑動。

該棘爪500鎖定嚙合該驅動單元200時，該棘爪500的正面501在40至80度範圍內之對向角上嚙合該驅動單元200的環齒部201。

1:棘輪扳手 200:驅動單元 201:環齒部 202:驅動齒 203:插入部 204:套接部 205:環凸緣 206:環凹槽 207:密封件 208:封閉墊圈 209:環凹槽 210:墊圈齒部 211:尖端 212:突柱 213:中心孔 214:螺絲 215:螺固孔 216:表面 217:埋頭孔 300:頭部 301:外表面 302:殼體 303:內表面 305:殼體壁 306:凹部 307:斜面 308:斜面 309:凹槽 310:容置空間 311:平面部 312:殼體 313:表面 400:手柄 401:手握端 402:前端部 500:棘爪 501:正面 502:棘齒 503:斜面齒廓 504:背面 505:凸緣 506:偏置面 507:第一擋塊 508:第二擋塊 509:引導面 510:單向棘爪 511:嚙合斜面 513:凸緣 514:偏置面 515:扭力彈簧 516:第二端 517:第一端 518:固定銷 600:開關 601:操作桿 602:開關軸 603:橫孔 604:偏壓件 605:偏壓軸 606:偏壓面 607:彈簧 608:凹槽 609:密封件 D:驅動方向 R:反向或復位的方向 PE:嚙合 PD:脫離方向 IF:內向力 OF:外向力 CF:夾緊力

為了使本發明易於理解，將參考附圖描述本發明僅作為範例的一些實施例，圖中： 第1圖為本發明棘輪扳手具有開關和驅動單元的立體示意圖，驅動單元具有插入部用以連接已知的套筒和類似物； 第2圖為本發明棘輪扳手具有開關和驅動單元套接部的立體示意圖； 第3圖為本發明棘輪扳手的立體分解示意圖； 第4圖為本發明第1圖移除封閉墊圈的棘輪扳手俯視圖及手柄的部分剖面示意圖； 第5圖為本發明移除(末顯示)封閉墊圈的棘輪扳手復位方向操作的俯視圖，並且為顯示目的以剖面顯示手柄前端部的一部分和開關； 第6圖為本發明移除(末顯示)封閉墊圈的棘輪扳手驅動方向操作的俯視圖； 第7圖為第6圖的局部放大圖，係顯示棘輪扳手頭部殼體和鄰接的驅動單元上的驅動齒； 第8圖為本發明棘輪扳手驅動單元和棘爪的立體示意圖； 第9圖為本發明單向棘輪扳手移除(未顯示)封閉墊圈的俯視圖； 第10圖為本發明的驅動單元立體分解圖，包括環凸緣、封閉墊圈、單向棘爪、彈簧及固定銷； 第11圖為先前技術棘輪扳手的剖面示意圖。

1:棘輪扳手

203:插入部

210:墊圈齒部

214:螺絲

300:頭部

301:外表面

401:手握端

402:前端部

600:開關

Claims (14)

1. 一種棘輪扳手，包括： 一手抦，具有一前端部； 一連接到該前端部之頭部，該頭部具有一呈圓形的殼體、一設置於該殼體與該前端部之間的凹部； 一驅動單元，至少部分地容置於該殼體中，該驅動單元具有一圍繞該驅動單元周向設置的環齒部，該環齒部具有複數驅動齒；及 一棘爪，設置於該頭部的凹部內，該棘爪具有複數個斜面齒廓，該斜面齒廓係與該凹部內之各別斜面相嚙合，及一面對該殼體的正面，該正面設有複數個棘齒，該棘齒係與該環齒部之驅動齒相對設置並嚙合； 其中，如此排列設置使得在使用中，當施加驅動力至該手柄時，該複數個斜面齒廓與各別斜面嚙合，以促使棘爪與驅動單元成為鎖定嚙合。
2. 如請求項1所述之棘輪扳手，其中，該斜面齒廓包括依第一方向傾斜之第一組嚙合斜面齒廓，當在使用中，頭部係依第一方向旋轉時用以與各別斜面嚙合，及包括依第二方向傾斜之第二組嚙合斜面齒廓，當在使用中，頭部係依該第一方向相反之第二方向旋轉時用以與該等各別斜面嚙合。
3. 如請求項1所述之棘輪扳手，其中，該等斜面齒廓係依一個方向傾斜，俾為單向，藉此，當在使用中，該頭部係依第一方向旋轉時，斜面齒廓嚙合各別斜面以促使棘爪與該驅動單元鎖定嚙合，但當該頭部係依該第一方向相反之第二方向旋轉時並不會轉動。
4. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，該殼體具有部分可彈性變形的殼體壁，使該棘爪可鎖定地嚙合該驅動單元。
5. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，在使用中，該棘爪鎖定嚙合該驅動單元時，該正面在40至80度範圍內之對向角上嚙合該驅動單元的環齒部。
6. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，頭部的高度係被殼體限定，該頭部之高度大體上等於殼體之高度，該驅動單元環齒部之驅動齒之高度大體上等於該殼體之高度，並且棘爪之棘齒之高度大體上對應該驅動單元之驅動齒的高度。
7. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，該等驅動齒具有圓角尖端，該尖端具有一曲率，其大體上對應至圓形殼體之曲率。
8. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，該驅動單元之各別末端各具有一凸緣、一封閉墊圈，並且該頭部具有一限定該驅動單元的殼體，其支撐在該凸緣與封閉墊圈之間。
9. 如請求項8所述之棘輪扳手，其中，該封閉墊圈係由一環形構件限定，該環形構件與複數個與驅動單元一體成型的突柱相固定，該環形構件具有多個相應突柱的埋頭孔，用以容置該突柱。
10. 如請求項8所述之棘輪扳手，其中，當允許使用者旋轉驅動單元時，該封閉墊圈中之至少一者係配置為墊圈齒部。
11. 如請求項8所述之棘輪扳手，進一步包括各別密封件，設置於該等環凸緣、封閉墊圈與驅動單元之間。
12. 如請求項3所述之棘輪扳手，其中，該棘爪藉由旋轉而偏置與驅動單元嚙合固定在頭部。
13. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，藉由該等斜面齒廓與斜面的配置，驅動單元係依一方向旋轉時，該棘齒依該方向在該驅動單元環齒部上滑動。
14. 如請求項1或2或3所述之棘輪扳手，其中，當使用中，該扳手頭部係依一個方向旋轉，其中扭力係經由該棘爪從該手柄傳遞到該驅動元件，該驅動元件、棘爪與驅動元件殼體壁嚙合俾形成偽疊層結構。

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