技术领域

本发明涉及棘轮扳手如套筒扳手，特别涉及具有能防止不当操作的改 进的工具释放机构的棘轮扳手和改进棘轮机构的方向控制的棘轮扳手。

技术背景

美国专利3,208,318公开一种供套筒之类工具用的高效的工具释放 机构。在该公开的系统中，一个控制棒可以在扳手的驱动杆中沿轴向滑 动，该控制棒有一个坡面，坡面上走动一个钢珠。一个弹簧将控制棒向外 偏压到一停止位置，在该位置中该钢珠可靠地啮合在一个工具如套筒中的 容纳凹槽。当希望从驱动杆释放该套筒时，可以按压控制棒以克服弹簧的 偏压力，由此允许钢珠沿坡面移动到一个可以脱出套筒的位置。

上述专利的工具释放机构在使用中可靠而有效。但是，在某些情 况下，使用人有可能在使用扳手时无意地按压控制棒。例如，如果扳 手的头部放在使用人的手掌中，这种情况就可能发生。在这种情况 下，使用人的手撑可以接触控制棒上端，并可能在扳手使用期间无意 地按压控制棒，由此无意地释放套筒。下述实施例的一个目的是克服 先有技术的这种潜在的缺点。

Robert的美国专利4,420,995公开一种供套筒之类工具用的工 具释放机构。在该公开的棘轮机构中，棘轮在其与驱动杆对置的侧面 上设有一个环形凸起部，该凸起部可以嵌入扳手头部的凹部中。该凸 起部抵抗能使棘轮相对于其转动轴线偏离中心的力。

普通棘轮扳手只设有两个稳定的棘轮机构位置：向前位置和反向 位置。这可能代表在某些情况下的一种限制。

概要

本发明一种包括下列部件的棘轮扳手：一个手柄，一个可以转动地安 装在该手柄中的驱动杆，如一个联接在该驱动杆上的棘轮机构，改进包 括：一个工具释放机构，包括一个设置在驱动杆内的工具固定元件和一个 联接在该工具固定元件上的工具释放驱动器；一个方向控制元件，联接在 该棘轮机构上并可移动到多个位置，以便为棘轮机构选择相应的棘轮方 向；所述方向控制元件联接到工具释放驱动器上，以便当方向控制元件处 于至少一个选定的所述位置之一时，能阻止工具释放机构的不当操作。

实施例提供在棘轮扳手的方向控制元件和工具释放机构之间的 机械联锁。该方向控制元件联接在扳手的棘轮机构上，以便为棘轮机 构选择一个棘轮方向。例如，该方向控制元件可以从为棘轮机构选择 向前(紧固)方向的第一位置移动到选择不起棘轮作用的(如自由轮 转或不转动的)第二位置，到选择一个反向(松脱)方向的第三位置。 方向控制元件这样联接到工具释放机构上，使得当方向控制元件处于 第一或第三位置范围内以选择或反向方向时能够防止工具释放机构 的无意操作。只有当方向控制元件处于第二位置范围内以选择不起棘 轮作用时，该棘轮控制机构才能容易地用于释放一个套筒。

如下所述，可以采用许多替代的机械装置来完成这些功能。例 如，方向控制元件和工具释放机构之间的联接可以设置在扳手手柄的 外部或内部。如果需要，棘轮机构的棘轮可以在其与驱动杆对置的表 面上包括一个环形凹部。扳手的手柄可以包括一个突出的定中心元 件，该元件可以伸入棘轮的凹部中，以便对该棘轮定中心。

附图简述

图1是包括本发明目前优选实施例的棘轮扳手的透视图。

图2、3和4是图1棘轮扳手的顶视图，表示方向控制元件安置 成分别选择棘轮机构的不起棘轮作用方向和向前方向及反向方向。

图5是沿图2中线5-5截取的截面图。

图6是沿图3中线6-6截取的截面图。

图7是第二优选实施例的截面图。

图8是沿图7中线8-8截取的部分截面图。

图9是本发明第三优选实施例的截面图。

图10是图9棘轮扳手的顶视图，表示方向控制元件安置成选择 棘轮机构的向前方向。

图11是沿图10中线11-11截取的截面图。

图12是包括本发明的第四优选实施例的棘轮扳手的顶视图。

图13是包括本发明的第五优选实施例的棘轮扳手的顶视图。

目前优选实施例的详述

现在转向附图，图1表示棘轮扳手1的透视图，它包括本发明的 优选实施例。棘轮扳手1包括手柄7，后者支承一个用于转动的驱动 杆9。棘轮机构(图1中未示出)控制驱动杆9相对于手柄7的转动。 驱动杆9的形状和尺寸做成可以装到一个工具如套筒16的非圆形凹 孔中。如图5中最清楚地示出的，驱动杆9载带控制棒2，棒2在孔 11中滑动。在其它实施例中，控制棒2可在某些位置中从驱动杆9 伸出，如图5中所示，或者控制棒2在其整个行程范围内可以保持在 驱动杆9中。控制棒2有头部3、环形凹部6和法兰4。在法兰4和 孔11上的台阶之间有一个弹簧8，用以沿图5中所示方向向上偏压控 制棒2。

控制棒2还限定了一个坡面5，该坡面支承和紧靠钢珠12。当钢 珠12位于坡面5的更凹进部分时，钢珠12可以完全在驱动杆9内部 移动，使套筒16能够插在驱动杆9上和从其移出(见图5)。相反， 当控制棒2如图6中所示地紧靠外部位置时，钢珠12停留在坡面5 的凹进较少的部分中，钢珠12部分伸出驱动杆9而伸入套筒16中的 凹部17内。以此种方式，钢珠12使套筒16可靠地固定在驱动杆9 上。控制棒2可以看作工具释放驱动器的例子，而钢珠12可以看作 工具固定元件的例子。控制杆2和坡面5可以提供钢珠12对每个单 独套筒16的选择性准直。

回到图1，扳手1还包括换向杆18，杆18与棘爪25联接，并能 用于控制扳手1的棘轮机构。换向杆18包括手柄19和法兰20。法兰 20限定一个中心部位的切口21，该切口的形状在该实施例中基本上 像一个圆的一部分。或者是，切口21的形状可以为另外形状，而且 功能如下所述可以使头部3选择性地移动。

如图2和5中最清楚地示出的，当换向杆18安置在选择不起棘 轮作用的位置时，切口21在头部3的中间位置3，使法兰20没有一 个部分位于凹部6之内。如图5中所示，当法兰20位于该位置时， 可以利用头部3上的压力来按压控制棒2克服弹簧8的弹力，由此使 钢珠12完全移到驱动杆9内。在该位置中，套筒16可以插到驱动杆 9上和从杆9上移出。当换向杆18位于图2和5中的不起棘轮作用的 位置时，换向杆18的位置使手柄7中载带的棘爪25处于中性位置， 在该位置中棘爪不与棘轮26啮合。在该中性位置中，驱动杆9不受 棘轮作用的控制。例如，驱动杆仍然可以相对于手柄7自由地向前或 反向转动，或者可以锁紧驱动杆。

如图3和6中所示，换向杆18可以移到向前位置，在该位置中， 法兰20安装在槽6内，而棘爪25与棘轮26啮合，棘轮与驱动杆9 联接，以便转动。在该向前位置中，法兰20与控制棒2机械联锁， 从而避免控制棒2沿轴向移动。因为控制棒2不能向下移入扳手1， 所以钢珠12保持在外部位置中，而套筒16可靠地固定在驱动杆9上 的位置中。在换向杆18的该向前位置中，手柄7的向前转动被转移 到驱动杆9上，同时允许手柄7相对于驱动杆9反向转动。包括仅有 两个止动位置的棘爪的棘轮机构对于该技术的专业人员是熟知的，因 此此处不再详细叙述。关于适用的棘轮机构的详细描述，可参见例如 美国专利5,386,747(Grover)和5,178,047(Arwold)及4,300,413 (Garofalo)。

如图1和4中所示，换向杆18也可移到反向位置。在该反向位 置中，法兰20再一次装入凹部6，以避免控制杆2的轴向移动，而棘 爪25紧靠棘轮26安置，从而将手柄7的反向转动转移给驱动杆9， 同时允许手柄7相对于驱动杆9向前转动。

一个优选实施例有一个止动机构，它可以如图2-4中示意表示 地构造。该止动机构包括一个不起棘轮作用的(或中性的)止动槽22 (图2)，该止动槽与弹簧加载的钢珠(未示出)配合，以产生能将 换向杆18保持在不起棘轮作用的位置中的力。该止动机构也可以包 括一个向前止动凹部23(图3)和一个反向止动凹部24(图4)，它 们与止动钢珠(未示出)配合，将换向杆18分别保持在向前位置和 反向位置中。止动机构的伸出部分可以安装在换向杆上或扳手的邻近 换向杆的部分上。

从上面的详细描述可以明显看出，换向杆18形成一个方向控制 元件，它具有向前位置、反向位置和不起棘轮作用的位置。当方向控 制元件处于向前位置或反向位置时，它阻挡或防止包括控制杆2的工 具释放机构的无意驱动。当方向控制元件处于不起棘轮作用的位置 时，允许工具释放机构正常操作。法兰20形成第一突出元件的一个 例子，而头部3形成第二突出元件的一个例子。当方向控制元件处于 向前位置和反向位置时，第一和第二突出元件是机械联锁的，而当方 向控制元件处于不起棘轮作用的位置时，这两个突出元件在机械上是 互相分开的，从而允许控制棒2移动。

法兰20和头部3相互配合，形成一个将方向控制元件联接到工 具释放机构上的装置。当然，可以有许多替代方案。例如，可以有其 它运动，包括方向控制元件的滑动而非枢轴式转向。同时，机械互锁 的精确形状和方式可以变化，以适合预定用途。例如，在所有实施例 中，凹部6不需要在其两侧上设有面对的台阶。如果需要，凹部6可 以在头部3附近包括一个台阶，而可以省去对置的台阶。当然，凹部 6不一定必须是环形的或邻近头部，它可以形成为控制棒2的与头部 3隔开的一侧中的一个切口，特别是在使用中不需要控制棒2转动的 场合。

图7和8例示第二优选实施例。在这些图中，相同元件的标号与 图1-5中一样。改变的元件在图7和8中于右角加撇。

如图7中所示，控制棒2’形成为一个与按钮3’分开的部件。控制 棒2’可以在驱动杆9中移动，并沿图7中所示取向由弹簧向上偏压。

按钮3’包括一个装入换向杆法兰20的环形凹部6’。按钮3’可以 与控制棒2’分开地在手柄7中沿轴向自由滑动，而在按钮3’和控制棒 2’之间夹着一个螺簧30。

图7的各元件相互配合，产生上述第一优选实施例的优点。也就 是，当换向杆18的法兰20移入凹部6’中时，按钮3’受阻挡而不能沿 图7中取向向下移向控制棒2’。这可靠地防止按钮3’移动控制棒2’ 而释放套筒16。当换向杆18移出图7中所示位置而移到向前位置或 反向位置时，法兰20移出凹部6’，允许使用按钮3’压下控制棒2’而 克服弹簧8的弹力，由此释放套筒16。

图7的实施例提供附加的优点，就是当法兰20位于图7的位置 中时，控制棒2’并不被换向杆18的法兰20可靠地锁紧在位置中。相 反，控制棒2’在弹簧8的弹力作用下仍然沿图7取向向上自由移动而 向外偏压钢珠12。因为控制棒2’的停留位置不受法兰20的支配，所 以控制棒2’可以停留在不同的轴向位置中，这适合于不同的套筒16 这可以增加正压固定力和选择性准直的量度，即使是在套筒16和凹 部17的尺寸变化的表面中。如果控制棒2’的坡面做成适当形状，那 么可以将套筒推在驱动杆上而不需手动操作按钮3’。

鉴于上述讨论，显然，限定凹部的元件(在该情况下为按钮3’) 只需在操作上联接到控制杆2’上。两个部件3’和2’可以分开形成，可 以独立活动，只要它们在操作上联接而提供上述功能。

如图8中所示，该实施例提供一个止动钢珠32，它与棘爪25’中 形成的凹部34、36配合作用。图8中，止动钢球32安置在凹部36 之一中，用于将棘爪25保持在向前位置或反向位置中。在该位置中， 按钮3’不能自由地移动销2’。设置一个中央凹部34，它与止动钢珠 32配合，以便可以脱开地将棘爪25(以及因此而换向杆)保持在一 个中间的不起棘轮作用的位置中，在该位置中棘爪25不与棘轮26接 触，而棘轮26不起棘轮作用地自由转动。在该位置中，按钮3’自由 地向下移动而使销2’也移动。或者是，棘爪的形状可以做成在不起棘 轮作用的位置中达到稳定平衡(如采用适当安置的平面)，而不起棘 轮作用的位置用的止动机构可以免去。如果需要，可以利用摩擦来将 棘爪保持在不起棘轮作用的位置中。

图9-11例示一个第三优选实施例。这些图中与上述元件相同的 元件用同一标号表示。改变的元件在图9-11中用两撇的符号标示。

如图9中所示，控制棒2”包括一个整体形成的法兰4”、一个整 体形成的头部3”和一个在两者之间的环状凹部6”。在该情况下，换 向杆18”的啮合头部3”的部分安装在手柄7”内部，如图10中虚线所 示。换向杆18”包括一个法兰20”，其形状做成，当换向杆18”处于 向前位置或反向位置时法兰20”装入环形凹部6”，而当换向杆18” 处于中性位置时，法兰20”仍在环形凹部6”外边。

图9表示当换向杆处于中性位置时的法兰20”。在该位置中，法 兰20”的位置允许控制杆2”如上所述地用头部3”上的手动压力按 下。如图11中所示，当换向杆处于向前位置或反向位置时，法兰20” 装入环形凹部6”中，由此防止头部3”和控制棒2”向下移动。如上面 说明的，这能防止包括控制棒2”在内的工具释放机构的偶然操作。

如果需要，棘轮扳手1“可以设置一个定中心元件44，该元件从 手柄7”向着棘轮26”延伸。如图9和11中所示，棘轮26”包括一个 与驱动杆9对置的表面40，该表面40限定第一凹部42。第一凹部42 呈环形的，其位置和尺寸能容纳定中心元件44。棘轮26”在手柄7” 中形成的凹部48内转动。如图10中所示，定中心元件44成形为绕 轴线A部分地延伸，而棘轮围绕该轴线A转动。如图10中所示，定中 心元件44可以包括一个间隙46，其位置允许法兰20”如上所述地通 过。在图10中，定中心元件44围绕轴线A延伸，通过约为270度的 圆弧。

定中心元件44的目的是使棘轮26”定中心，以防止棘轮26”偏离 棘爪25，这种偏离会干扰棘轮26”和棘爪25之间的有效啮合。使用 该装置，在邻近表面40处和邻近驱动杆9处均有定中心力施加在棘 轮26”上，由此提供优良的强度特性。虽然并不必需，但定中心元件 44也可做成使棘轮26”定中心，来防止向着棘爪25和/或沿这样一根 轴线移动，这根轴线的延伸方向横切一根在轴线A和棘爪25之间延 伸的线。

应该理解，虽然希望有，但定中心元件44并非在所有实施例中 都必需。如果减小的定中心力可以接受，那么表面40可以简单地做 成一个并不凹进的平面，而定中心元件44可以免去。

定中心元件44不必以连续的轴承表面联接棘轮，定中心元件44 可以由一个或多个元件形成，它们形成多个轴承表面，这多个轴承表 面啮合棘轮而互相由一个或多个间隙隔开。

图9-11的内部安装的换向杆可以容易地适用于具有图7所示的 分开的按钮3’和控制棒2’的实施例。

本发明不限于上述特定的工具释放机构和棘轮机构。它可以用于 任何适当的工具释放机构和棘轮机构。其次，该扳手可以采用任何适 当的形式，而本发明不限于与套筒一起使用。相反，本发明可以用于 任何适当工具的释放机构，这些工具包括加长杆、万向接头、钻头和 各种其它工具。驱动杆可以取任何合适的形状，不必要在所有实施例 中均为方形。楞以采用适合于通过与传动元件中内孔空腔配合而传送 扭矩的其它非圆形形状，例如包括六角形。可以形成不用上述类型的 控制棒的快速释放机构，而许多其它变化的机械构造方案也是可能 的。

许多其它变化方案也是可以的。例如，上述突出元件可以是(1) 与有关部件整体形成，或是(2)与有关部件分开形成而连接在或功 能性联接在有关部件上。图12中示出一个分开形成的实施例。在该 实施例中，第一突出元件取销50的形式，它可以有一个扩大的头部 52并受弹簧54偏压而向着换向杆18移入孔56中。换向杆18包 括坡面或凸轮58，其取向接触该扩大的头部52。当换向杆18处于 图12所示的中性位置时，凸轮58允许销52不与头部3联锁啮合而 在弹簧54的偏压力作用下移动。当换向杆18移到任何其它位置(包 括向前和反向的起棘轮作用的位置)，凸轮58克服弹簧54的偏压力 而将销50推入与头部3的互锁啮合。元件50至58示于图12的虚 线中，因为它们安装在扳手内部，在图1 2的顶视图中看不见。应当 理解，弹簧54很容易省去。例如，头部3的形状可以做成当施加压 力向下移动头部3时能移动销50，而凸轮58的位置允许此种运动。

为便于参考起见，我们将说，当方向控制元件与第一突出元件整 体形成时和当第一突出元件与换向杆分开形成但与它功能上联接 时，两种情况下方向控制元件都包括第一突出元件。

同时，该突出元件可以连接在棘爪上或以其它方式联接棘爪而非 换向杆，应当理解，术语“方向控制元件“预定范围广泛地包括上述 实施例的换向杆和棘爪两者。

其次，与方向控制元件结合的突出元件可以突出到控制棒的一 侧。在另一些实施例中(图13)，第一突出元件可以包括一个有一孔 的板，头部3穿过该孔。在该情况下，第一突出元件将不会伸出到该 板的外周边上。

与快速释放机构结合的突出元件并不必须由环形凹部形成，或甚 至并不必须由凹部形成。在希望包括附加的止动功能的场合，可以使 用任何一种止动机构，包括上述那些止动机构。

下面指出本文所用术语的含意。术语“工具释放驱动器”预定包 括工具释放机构的所有部分，直到工具固定元件，包括控制棒2和按 钮3’。因此，方向控制元件可以在一个远离头部的点与工具释放驱动 器进行机械互锁，该头部由使用人操纵。如果需要，该工具固定元件 可以与工具释放驱动器整体形成。坡面5可以是线性的、弯曲的或台 阶状的，在一些变化方案中可以由钢珠轴承形成。

术语“联接”预定广泛地包括直接联接和间接联接两者。因此， 当第一和第二部件直接功能性啮合(如通过直接接触)以及当第一部 件与中间部件功能性啮合而该中间部件或者直接地或者通过一个或 多个辅助中间部件再与第二部件功能性啮合时，第一和第二部件就被 说成是联接在一起。同样，当两个元件在某个时候功能性啮合(直接 地或间接地)而在其它时候并不功能性啮合时，这两个元件也被说成 是联接的。

术语“棘轮方向”预定广泛地至少包括上述向前和反向的棘轮功 能和不起棘轮作用的或中性的棘轮作用。因此，对于棘轮方向如不起 棘轮作用的或中性的棘轮方向是不需要棘轮作用的，这种情况不受限 制地例如可以是自由转动、克服摩擦阻力的转动或锁紧。

术语“位置”预定广泛地包括范围很大的位置。

术语“工具释放机构”预定广泛地包括选择性地减小工具固定力 (即使并不完全消除工具固定力)的机构。

术语“机械互锁”预定广泛地包括限制部件之一沿至少一个方向 活动的机械啮合。

术语“止动机构”预定广泛地包括用于将第一元件相对于第二元 件偏压到一个或多个选定位置中去的任何系统。

上述详细描述仅叙述了本发明可以采取的许多形式中的一小部 分，因此应当看作是例示性质的而非限制性的。只有下述权利要求包 括所有等效要求才预定限定本发明的范围。