CN109414804B - 可调扳手 - Google Patents
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Abstract
一种用于旋转六角头紧固件的扳手,其具有带有固定钳口面的框架,以及具有第一和第二钳口面的可动钳口,所述第一和第二钳口面相对于彼此形成约120度的角度。包括螺纹轴的引导件连接到框架和可动钳口,以控制可动钳口沿着一条线的运动,该线相对于该线与固定钳口面的平面的交点形成约19.1度和约40.9度之一的角度。当可动钳口移动时,第一钳口面的平面保持平行于固定钳口面的平面。对于开口或喇叭形扳手,框架在第一钳口面附近、在第一钳口面和固定面之间或与固定面相邻的面处是敞开的。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年5月9日提交的相关美国专利申请号15/149,227的权益,其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种可调扳手,尤其涉及一种扳手,该扳手通过压力接合螺栓或螺母的至少三个面。
背景技术
扳手是手动或机器操作的工具,在旋转紧固件以拧紧或松开时施加机械增益以增加扭矩。当扳手可以通过螺母或螺栓的一端时,封闭端扳手可以与螺母或螺栓啮合。使用开口端扳手,只能从侧面触及螺母或螺栓。可调扳手包括活动、管或新月扳手,以及自调节扳手。
发明内容
在本公开的实施例中,一种用于旋转六角头紧固件的装置,包括具有固定钳口面的框架,该钳口面限定了沿其纵向轴线延伸的平面表面部分;可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及连接到框架和可动钳口的引导件,以控制可动钳口沿着一条线的运动,该线相对于线和固定钳口面的平面部分的交叉点形成约19.1度和约40.9度之一的角度;当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分;固定的、第一和第二钳口面限定相互交叉的平面,装置的一部分位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,该钳口面是敞开的,以允许紧固件沿平面通过,从而形成开口端或喇叭形扳手。
在其变型中,引导件包括与框架螺纹接合并可旋转地与可动钳口接合的轴;该装置还包括连接到螺纹轴的手柄;当较大的六角头紧固件相对于较小的六角头紧固件接合时,螺纹轴旋转以使螺纹轴进一步远离框架延伸;该装置还包括连接到框架的手柄,手柄位于轴的附近;该装置还包括位于两个可动钳口面之间的凹口;引导件包括形成在框架和可动钳口中的至少一个中的通道,以及形成在框架和可动钳口中的另一个上的突出部,该导向件和通道形成配合的可滑动连接;和/或引导件包括框架内的狭槽,可动钳口可滑动地保持在该狭槽内。
在本公开的另一实施例中,一种用于旋转六角头紧固件的装置,包括具有固定钳口面的框架,该钳口面限定了沿其纵向轴线延伸的平面表面部分;可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及连接到框架和可动钳口的引导件,以控制可动钳口沿着一条线的运动,该线相对于固定钳口面的线和平面部分的交叉点形成约40.9度的角度;当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分,固定的、第一和第二钳口面限定相互交叉的平面,装置的一部分位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,该钳口面是敞开的,以允许紧固件通过。
在其变型中,可动钳口连接到可螺纹连接到框架的轴,该轴定位在可动钳口的旁边或与可动钳口成直线中的至少一种;该装置是扳手,其中轴包括形成扳手手柄的同轴延伸部分;该装置还包括从轴同轴延伸的手柄;和/或其中当手柄旋转以旋转轴以使可动钳口远离固定钳口移动时,手柄远离固定钳口移动。
在本公开的另一实施例中,一种用于旋转六角头紧固件的装置,包括具有固定钳口面的框架,该钳口面限定了沿其纵向轴线延伸的平面表面部分;可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及可螺纹连接到框架和可动钳口的轴,以控制可动钳口沿着一条线的运动,该线相对于固定钳口面的线和平面部分的交叉点形成约40.9度的角度;当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分,固定的、第一和第二钳口面限定相互交叉的平面,在框架中具有开口,该开口位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,该钳口面是敞开的,允许紧固件通过。
在其变型中,该装置还包括从轴同轴延伸的手柄;其中当手柄旋转以旋转轴以使可动钳口远离固定钳口移动时,手柄远离固定钳口移动;和/或该装置还包括从框架延伸的手柄。
附图说明
当结合附图考虑时,通过参考以下详细描述,将更容易理解对本公开的更完整的理解及其伴随的优点和特征,其中:
图1描绘了本公开的开口端扳手;
图2描绘了图1的扳手,其啮合比图1中更小的螺栓,并示出了内部结构;
图3描绘了如图1中的扳手,带有细长的调节轴;
图4描绘了图1的扳手的分解图;
图5描绘了沿线A-A截取的图4的框架的横截面;
图6描绘了沿线B-B截取的图4的可动钳口的横截面;
图7描绘了图1的扳手,包括框架支撑结构;
图8描绘了图7的可动钳口的俯视图;
图9描绘了图1的扳手,包括替代的框架支撑结构;
图10描绘了图1的扳手,包括形成手柄的延伸框架;
图11是图10的扳手的俯视图;
图12是图1的扳手的立体图,包括连接到框架的手柄,手柄形成圆形轮廓,包括进入手柄内的调节把手的通路;
图13是位于扳手末端的另一手柄和调节把手的立体图;
图13A示出了图13中两个把手部分的连接处的局部放大图;
图14描绘了本公开的封闭端扳手;
图15描绘了图14的扳手,其与较大的螺栓接合;
图16描绘了本公开的部分封闭端扳手;
图17描绘了图14的扳手的加强的更宽版本;
图18描绘了图17的扳手的俯视图;
图19描绘了本公开的另一种扳手,包括以偏移角度连接到框架的手柄,以及尺寸减小的调节轴;
图20以双面形式描绘了图20的扳手,第二侧的尺寸小于第一侧的尺寸;
图21A示出了本公开的扳手的固定面和可动面的几何布置;
图21B示出了当接合相对较小的螺栓时图21的几何布置;
图21C示出了当接合不同尺寸的螺栓时可动面的相对对准;
图21D示出了本公开的扳手的固定面和可动面的数学关系;
图22描绘了本公开的封闭端扳手的“棘轮”或自动释放实施例;
图23是图22的扳手的俯视图;
图24描绘了图22的扳手处于释放位置,使得扳手能够相对于螺栓重新定位,同时扳手与螺栓接合;
图25A是图22的扳手的滑动闩锁部分的立体图;
图25B是图22的扳手的手柄的立体图;
图26描绘了本公开的开口端扳手的“棘轮”或自动释放;
图27是图26的扳手的俯视图;
图28是沿图27的线A-A截取的图27的扳手的横截面图;
图29描绘了图26的扳手,示出了隐藏线;
图30是本公开的六角头插座;
图31是图30的插座的仰视图;
图32是图30的插座的仰视图,示出了比图31所示更小的螺栓的接合;
图33是图30的插座的侧视图;
图34是图30的插座的仰视图,其中移除了隐藏线;
图35是图30的插座的可动钳口的立体图;
图36描绘了图30的插座的调节轴;
图37是图30的插座的立体图;
图38描绘了图30中所示类型的插座,其中移除了用于形成本公开的开口端插座的狭槽;
图39是图38的插座的仰视图;
图40描绘了图30中所示类型的插座,其中移除了用于形成本公开的喇叭形插座的狭槽;
图41是图40的插座的仰视图;
图42描绘了本公开的替代扳手,具有可更换的手柄;
图43描绘了图42的扳手,其中可更换的手柄插入扳手中;
图44描绘了本公开的扳手的实施例,其类似于图1的扳手,其中图1的手柄被移除,并且轴端配置成容纳图42的手柄;
图45描绘了本公开的扳手的实施例,其类似于图1的扳手,其中图1的手柄配置成容纳图42的手柄;
图46描绘了本公开的扳手的实施例,调节轴由锁紧螺母固定;
图47描绘了本公开的另一种锁紧螺母配置;以及
图48描绘了用于调节轴的替代附件。
具体实施方式
根据需要,本文公开了详细的实施例;然而,应该理解,所公开的实施例仅仅是示例,并且下面描述的系统和方法可以以各种形式实施。因此,本文公开的具体结构和功能细节不应解释为限制,但是仅仅作为权利要求的基础和作为教导本领域技术人员的代表性基础,以实际上任何适当详细的结构和功能来不同地使用本发明主题。此外,本文使用的术语和短语不是限制性的,而是提供对概念的可理解的描述。
如本文所用,术语“a”或“an”定义为一个或多于一个。如本文所用,术语“多个”定义为两个或多于两个。如本文所用,术语“另一个”定义为至少第二个或多个。如本文所用,术语“包括(including)”和“具有(having)”定义为包括(即,开放语义)。如本文所用,术语“耦合”定义为“连接”,但不一定是直接的,也不一定是机械的。
本公开涉及扳手,其抓住并转动螺母、螺栓、其他紧固件或本文各种实施例可抓握的任何其他物体的头部,下文简称为紧固件300。本文所述的扳手通常称为100,并且在变体中以字母后缀来区分。虽然为了清楚起见,各种实施例用字母后缀指定,应当理解,在各种实施例中,相同的标号表示相同的元件,并且扳手100的各种实施例包含共同的特征,如将参考附图和所附说明书即可理解的。
参考图1,本公开的扳手100A的开口端实施例通过压力抓住三个平坦侧面和六角形侧面螺母、螺栓或紧固件头部302的一个角部。更具体地,头部302的角部和相邻侧面通过可动钳口120接触,该可动钳口120驱动头部与固定钳口142接触,固定钳口142形成为框架140的延伸部。从图4的分解图中可以看出,框架160形成U形通道144,其尺寸适于允许可动钳口120通过。导轨146沿着U形通道144的至少一侧延伸,并与至少一个相应的配合通道126配合,以将可动钳口120保持在通道144内,并与固定钳口142对齐。这样,可动钳口120沿直线运动轴线“A”移动,如图3中的箭头“A”所示。
如图所示,当扳手100A配置用于六角头螺栓时,可动钳口120包括两个面122、124,在它们之间形成约120度角。术语“约”用于表示制造公差可以产生角度变化,并且考虑到正负几度的变化仍然会产生工作结果,虽然相对于120度的显著偏差将导致在装配和性能方面不太令人满意的装置。应该理解的是,例如,对于五边或八边头,该角度将不同。在该实施例中,当可动钳口120在通道144内滑动时,面122相对于固定钳口142的面148保持平行布置。为此,面122和124相对于轴“A”的角度布置由面148相对于该轴的角度布置来限定。在所示的实施例中,该角度约为48度,但该角度可以不同。例如,可以使用更垂直于运动轴的更陡的角度,或更浅的角度。每个角度在框架140的尺寸和形状以及施加在框架140上的弯曲力方面具有潜在的权衡,因此,可以为扳手的预期目的建立折衷或特定角度,这可由本领域技术人员确定。
从图中可以看出,当调节夹紧紧固件头部302时,可动钳口120和固定钳口142沿六面扳手的三个侧面保持接触。紧固件头部302(或具有接合面的任何其他物体,例如螺母或板)的第一“平面”与固定钳口142的面148接合,并且与第一平面直接相对的第二平面与可动钳口120的面122接合。与第二平面相邻的第三平面与可动钳口120的面124接触,并且紧固件头部302的共用角部在面122和124的交叉处接合。
如图1-3所示,整个第一平面由面148接合,并且所有或基本上所有第二和第三平面通过面122和124与许多各种不同的螺栓尺寸接合。
可动钳口120的移动通过调节轴180的螺纹182与穿过框架140的孔152的相应螺纹150之间的啮合来实现。轴180的远端进入可动钳口120内的孔128中,并通过轴180和可动钳口120的接合184可旋转地固定,这允许轴180相对于可动钳口120旋转。在该实施例中,接合184包括穿过可动钳口120的销186,销186可滑动地保持在凹槽188内。然而,应该理解,接合184可以通过任何其他已知的或以后开发的方法来实现,例如压配合或轴向螺钉。在实施例中,销186、凹槽188和轴180的尺寸公差使得,当轴180旋转并且可动钳口120紧靠螺母或紧固件300时,轴180的前端194能够承载在可动钳口120的孔128的内部盲端上。以这种方式,紧固应力不会传递到销186。可以选择螺纹182的螺距以平衡精细螺距的精度和准度,例如,对于大/陡峭螺距考虑制造公差和调节速度。
在图1-9和14-18的实施例中,轴180形成杠杆或手柄190,并设有扩大的端部把手192,在该实施例中,把手192被滚花以改善用户的手的握持,尽管可以采用其他类型的握持形状,包括带衬垫或符合人体工程学形状的把手。在图17-18的实施例中,可以看出轴180A被扩大,以为高扭矩应用提供更大的强度。因此,框架140的孔152A较大,并且可动钳口120的孔128A相应地较大。
在实施例中,把手192固定在轴180上,由此把手192的旋转引起轴180的相应旋转,以及沿轴线“A”的相应运动。以这种方式,当手柄190相对于螺母或紧固件300的旋转轴线径向移动时,通过保持可动钳口120与第一、第二和第三平面以及共用角部的接合压力,把手192可以同时绕轴线“B”旋转,以保持与螺母或螺栓头的稳固和牢固的接合。此外,由把手的旋转施加的紧固力直接且线性地朝向紧固件300驱动轴180的远端,进而将螺母或螺栓头直接且线性地驱动到固定钳口142中,从而有效地传递紧固能量。因此,平滑的协调运动既可以拧紧或松开螺母或螺栓,同时又可以保持紧固件300的把手上的压力。
参考图7和8,框架螺栓154穿过第一延伸框架部分156,然后穿过可动钳口120内的狭槽130,然后拧入与第一延伸部分156相对的第二延伸框架部分158。螺栓154包括头部或扩大部分154A,因此,当螺栓154拧入第二延伸部分158时,在使用扳手、施加大量扭矩期间,防止延伸部分156和158彼此远离。这大大减少了框架140的潜在变形或扩展,这可能导致紧固件头部302的不精确抓握。代替与第二延伸框架部分158的螺纹连接,螺栓154或销可以通过压配合插入,或者可以通过任何已知的方式附接在框架部分156、158之间。狭槽130在图7中以虚线示出,并且在图8中可见,在从下方观察的可动钳口120的实施例中。
在可替代实施例中,如图9所示,框架支架162可以连接第一和第二延伸框架部分156、158,从而消除了螺栓154穿过可动钳口120的需求。支架162可以与框架140的其余部分一起形成,或者可以随后通过任何已知的方式附接,包括例如焊接、钎焊、冲压、铆钉或螺纹连接。框架支架162可以放置在框架140的一侧或两侧上,但是在任一种情况下,关于防止或减少延伸框架部分156、158的分离,以与螺栓154类似的方式操作。
应当理解,在所有应用中都不需要提供螺栓154或框架支架162的配置,并且通过选择足够强的材料和部件厚度可以获得足够的强度。
如图3-4和7-8中所示,并且尤其参考图4,导轨146A比导轨146短。以这种方式,在框架140内有足够的空间来插入可动钳口120。更具体地,如图4中所示,通过以一定角度插入可动钳口120,下配合通道126与引导件146接合。接下来,可动钳口120可围绕该连接旋转,以使上配合通道126与导轨146A对准,然后可动钳口120可向后朝向把手192移动,以完全接合导轨146、146A。在实施例中,不使用导轨146A,以及导轨146和轴180在可动钳口120的整个运动范围内将可动钳口120保持就位。在另一实施例中,框架螺栓154和/或框架支架162与框架引导件146一起提供进一步的稳定。最后,也不使用导轨,以及通过轴180和框架螺栓154和/或支架162提供整个运动范围内的稳定。
关于在框架140内安装可动钳口120,应该理解的是,可动钳口可以在框架140形成之前或期间安装,因此导轨146A可以比图示的更长。另外,支架元件可具有在形成框架140之后必须安装可动钳口120的配置中不可能的形状或位置。
在图10-12的实施例中,扳手100B的手柄190A由框架140的延伸部分形成,框架140形成框架周边164,框架周边164围绕轴180和手柄192延伸,从而用于承受通过向扳手施加扭矩以拧紧或紧固件300而施加的一些或全部弯曲力。以这种方式,轴180可以具有较小的直径,或者可以由较轻的材料制成,或者通常可以比形成手柄190的承载部件时更脆弱。把手192也可以更小,但有利地比把手190A更宽,使得它可以容易地操纵和旋转,以调节可动钳口120的位置。在图10中,可以看到螺钉或销164连接到框架190A并可旋转地支撑把手192。尽管销164增加了对轴180和手柄192的进一步强度和支撑,但是不需要对扳手100A的正确操作。
在图12中,扳手100C的框架周边164C以与图10-11的框架周边164类似的方式起作用,然而框架周边164A形成圆柱体或相对于手部的其他更符合人体工程学的的形状的一部分。移除圆柱体的一部分以暴露把手192C,把手192C相对于把手192扩大,使得把手192C可以旋转,以调节如本文所述的可动钳口120。在该实施例中,扭矩可以施加到框架周边164C和把手192C。
在图13中,扳手100D包括扩大的把手部分192D1,其固定到框架140,以相对于框架140不移动。以这种方式,把手192D1提供坚固的、符合人体工程学的非旋转把手,用于向扳手100D施加大量扭矩。另外,第二把手部分192D2连接到轴180,以旋转轴180从而调节如本文所述的可动钳口120。把手部分192D2的尺寸和形状可以与把手部分192D2协调,使得它们可以通过单手舒适地抓握在一起。例如,它们可以各自形成单个手柄轮廓的一部分,例如手掌形轮廓。
图13A示出了把手部分192D1和192D2连接的一种可能方式,以便从把手192D2到192D1传递拧紧和松开扭矩,并最终到达框架140,在该示例中是旋转的燕尾连接196。可以看出,轴180不接触把手部分192D1,并且固定到把手部分192D2或与把手部分192D2成一体。在图13A的实施例中,轴180接合可动钳口120内的螺纹,以沿着纵向轴线“A”移动钳口120,并且由此轴180不会沿着扳手100D的长度纵向移动。在替代实施例中,把手部分192D2与轴180一起纵向移动,从而与把手部分192D1分离并远离把手部分192D1移动。
现在参考图14,框架140E形成具有封闭端198的套筒扳手,该封闭端198可以形成比开口端更强的框架,并且因此在高应力应用中对框架螺栓154或框架支架162的要求较低。然而,如果需要,这些元件可以与框架140E组合。还应该理解,诸如框架140E的封闭头部配置可以与本公开的任何其他实施例一起使用,并且进一步在整个本申请中,可以交换各种实施例的各方面,以形成具有每个方面的期望属性的扳手。
图15示出了扳手100E,其具有相对于图14更大的紧固件300。从比较图14和15可以看出,由于轴180通过螺纹从框架140E后退,扳手100E在接合较大的螺栓时形成较长的手柄。当通常需要或期望更大的杠杆作用时,这为用户提供了逐渐更大的杠杆作用,因为拧紧或松开更大的螺栓。
图16示出了喇叭形螺母驱动器框架140F形式的、替代的部分封闭的扳手头部形状,其包括开口200和钩状框架端部202。在该实施例中,如关于本文的其他实施例所描述的,可动钳口接合螺栓头302的两个平面,并且将螺栓头302推向框架端部202,框架端部202在另外两个螺栓头302平面上与螺栓头302接合,抵靠固定钳口142F的框架140F面148和204。图17-18示出了图15的扳手,但是具有较大的轴180、孔152A和框架140,以更好地承受施加到手柄190的弯曲力。
图16示出了接合的螺母,以示出螺母或螺栓型紧固件300可以类似地与本文的任何实施例接合。在图14-16中示出了可动钳口120的面122和124的接合处的凹口178,并且凹口178可以设置有本公开的任何可动钳口120。凹口178实现了面122和124的楔入作用,并且另外防止螺栓头302的角部停靠在可动钳口120,这可以阻止面122和124的前进与螺栓头302的配合面楔入接触。
在图19中,框架140G的功能如关于框架140F所述,具有以下区别。具体地,轴180的尺寸已经减小,并且把手192的尺寸减小,以形成调节旋钮192G,调节旋钮192G可以旋转以调节可动钳口120。不旨在推动或拉动旋钮190G从而致使扳手100G绕紧固件旋转;相反,手柄190G附接到框架140G并且远离框架140G延伸,并且不包括轴180或把手192。手柄190G可以具有任何已知的或以后开发的、用于扳手手柄的配置,其具有足够的强度,并且有利地符合人体工程学。手柄190G的特定角度布置可取决于轴180的角度倾斜。在所示的实施例中,并且如本文其他地方所述,轴180具有特定的纵向轴线,该纵向轴线涉及可动钳口120相对于固定钳口142的面148、204的最佳路径,用于可由扳手100接合的最大范围的螺栓头302尺寸。然而,可以选择这些元件的其他角度布置,这可以产生更有限的螺栓尺寸范围,但是,作为示例,其提供了其他优点,例如框架140的尺寸减小、强度更高、框架140的替代几何形状/外部形状、或者螺栓头302和手柄190G之间的替代角度。另外,可以选择轴180的角度取向,这使得手柄190G的位置与所示的不同。
图20示出了图19的扳手100的替代实施例,其中框架140G和相关部件放置在手柄190H的每个端部。在实施例中,框架140G中的每一个是不同的尺寸,因此配置为接合不同范围的螺栓头302尺寸。应当理解,共同形成本公开的扳手100头部的任何框架140和相关部件可以以图20所示的方式在共同的手柄190H中连接在一起,以形成组合扳手。
在扳手100的封闭和部分封闭的端部配置中,可动钳口120的两个面122、124相对于面148、204的接合定位在螺栓300的相对侧上。在所有实施例中,包括如图1-11所示的开口端扳手100,螺栓头302楔入至少一个固定面。
更具体地,如图14-25和30-36所示,以及进一步参考图21A-D,螺栓头302驱动到逐渐变窄的空间166中,从而在螺栓头302上施加夹紧或楔入作用,减小了在拧紧或松开期间扳手100和螺栓头302之间相对旋转的可能性,从而降低了剥离头部302的可能性。为了使可动钳口120将最宽范围的螺栓头302尺寸直接驱动到该狭窄空间中,同时保持固定钳口的面148和204(或仅开口端型扳手的面148)和可动钳口120的面122和124之间的接合,可动钳口沿着路径“A”移动,该路径“A”相对于面148和204的平面交叉处成19.1度的限定角度θ。
因此,可动钳口由轴180和/或导轨146引导,或者被引导沿着线“A”的路径,该线“A”相对于由固定面148或204形成的平面成约19度的角度。因此,如果在固定面148和线“A”之间形成19度角,则可动钳口面124将相对于相邻固定面148成120度角。同样,如果在固定面204和线“A”之间形成19度角,则可动钳口面124将相对于相邻固定面204成120度角。线“A”另外与由可动钳口120的面122和124形成的角部相交。
可动钳口120相对于面148和204的运动模型在图21A-21D中示出,其中图21A-21B示出了预定的螺栓头尺寸期望范围。可动钳口120接合螺栓头302的两个相邻面,并且固定面148和204接合螺栓头302的两个相对面。面148和204在它们之间形成约60度的角度,对应于由螺栓头302面形成的120度内角。
期望固定钳口142和可动钳口120通过压力“停靠”并完全接合抵靠螺栓300的面,使螺栓头302受到夹紧或楔入力。随着由可动钳口120施加的压力增加,并且随着扳手旋转以拧紧螺栓300,楔入力沿着螺栓头302的接触面的整个表面施加持续增加的压力。
应当理解,在线“A”和固定钳口面148、204中的任一个之间形成角度不需要精确地为19.1度,以使扳手100起作用。实际上,为了控制成本,可以使用制造方法来制造扳手的部件,该制造方法可能不会沿着精确的19.1度的角度产生运动,特别是考虑到几个部件的公差叠加量。假设能够使可动钳口120沿其引导路径摆动或移位,如果角度仅为大约19度,则仍然可以完全接合螺栓300,例如,它可以在任何程度上变化加或减到最多6度或更多度,例如几十分或几度,但是,随着与19.1度的角度的偏差增加,可以减小可容纳的螺栓300尺寸的范围,以及扳手100的可靠性和强度。
同样地,在固定面148和204之间形成的60度角可以变化,在可动钳口120的面122、124之间形成的120度角也可以变化。分别约60度或约120度的角度可能是足够的。例如,这些60度和120度角可以增加或减小到达到6度或更多度的任何程度,例如几十分或几度,但随着角度偏离,扳手性能逐渐降低。
如图21B所示,当接合最小螺栓头302时,可动钳口120的尺寸根据其位置而最大化。以这种方式,当接合最大螺栓头302时,实现了面122和124的最大可能接触面积。因此,根据所需最大框架140尺寸和面122和124的最小尺寸以及其他考虑因素,例如重量、整体尺寸、成本、精度和强度,预定最小和最大的螺栓头302尺寸。
因为扳手100不接合螺栓头302的相对点,所以可动钳口120沿着线“A”的移动不通过螺栓头302的相对点对齐。在图21D中示出了本公开的优化扳手的几何形状。用长破折线示出的直角三角形176由固定面204和148、螺栓302面和螺栓头302的相对点的交叉形成。为了便于理解,图21D相对于图21A-21D和其他图示垂直翻转,以定向三角形176。然而,应该理解,图21D的取向可以用于本文的任何实施例中,导致框架160和手柄190的方向改变,但是操作和使用的方式相同。
对于开口端扳手,例如图1-3中所示,固定面148和箭头“A”之间形成的角度是19.1度角的余角,或60度减19.1度,或40.9度,因为没有设置面204。
沿着线“A”相对于面148和204的钳口运动的角度取向由角度θ控制,角度θ可以如下推导。如果螺栓头302的面的长度认为是x,那么三角形176的相邻边由等边三角形形成,所述等边三角形的所有边都等于x,螺栓头302的边等于x,并且30-60-90度的直角三角形的边。众所周知,30-60-90直角三角形的边的关系是1:sqrt(3):2,这使得我们对于三角形176的相邻腿的最后部分的长度为0.5x。一旦我们得到相邻和相反长度的三角形176,我们就可以将θ计算为:
tan(θ)=.866/2.5或θ=tan-1(0.3464)=19.1度
或者,我们可以使用毕达哥拉斯定理计算斜边并将θ计算为:
sin(θ)=.866/2.64574或θ=sin-1(0.3273)=19.1度
与接合螺栓头302的相对角部相比,上述螺栓头302的特定接合使得能够实现开口端扳手,因为本公开的开口端扳手是实用且可靠的,并且特别是对于具有大螺栓的扳手尤其如此(例如,如图3所示),其中弯曲力最大。与螺栓头的相对角部接合的现有技术的角部接合扳手作为开口端扳手是不实用的,因为螺栓头(无论大小)总是位于扳手的最尖端,在那里它很容易扭曲,特别是对于大尺寸螺栓。垂直接合螺栓头平面的扳手不能形成开口端扳手。另外,这种现有技术的扳手以及现有技术的活动/管扳手不提供如本文所示和所述的本公开的楔入作用。楔入优于配合停靠面,因为由于制造公差引起的变化可以通过楔内的螺栓头302中的小位移来获得,直到获得最大接触表面。同样地,与活动扳手相反,其中螺母或螺栓可以在钳口内水平移动,在本公开的扳手100中没有这种运动。此外,当螺母或螺栓尽可能向前移动到扳手的一端时,螺母或螺栓前方所需的间隙最小化。
图22-25示出了本公开的封闭端“棘轮”或自动释放扳手100J,其中,扳手100J沿第一方向的旋转接合并旋转紧固件300,并且扳手100J沿第二相反方向的旋转使得扳手100J能够相对于紧固件300旋转。因此,可以在不从紧固件300上抬起扳手100J的情况下,拧紧紧固件300,并且可以仅通过扳手100J沿着平面的移动来执行扳手100J的紧固或松开紧固件300的移动。
更具体地,框架140J包括封闭端198J,封闭端198J包括封闭钳口148J,其在枢轴212处连接到框架140J的U形基部210。可动枢轴214将封闭钳口148J在相对于枢轴212的相对端处连接到滑动闩锁部分216。滑动闩锁部分216的运动限制在由从U形基部210延伸的轨道218所限定的路径,该轨道218与滑动闩锁部分216内的相应通道220配合。通道220可以形成在滑动闩锁部分216的相对侧上,并且轨道218可以形成在基部210的两个内侧上,其形成滑动闩锁部分216在其中移动的通道。与本文中的其他轨道/通道接合一样,应该理解的是,轨道和通道的相对位置可以颠倒;在这种情况下,例如,轨道218可以形成在滑动闩锁部分216中,并且通道220可以形成在基部210中。
弹簧224连接滑动闩锁部分216和手柄190J,促使滑动闩锁部分216与从手柄190J延伸的可枢转闩锁部分232配合接合。弹簧224可替代地连接在滑动闩锁部分216和U形基部210之间。虽然弹簧224示为拉伸弹簧,应当理解,滑动闩锁部分216可以通过其他弹簧类型偏置成与可枢转闩锁部分232配合接合,如本领域所理解的。例如,扭转或钟表弹簧可与枢轴212相关联。
滑动闩锁部分216包括锁扣230,并且可枢转闩锁部分226包括钩234,当滑动闩锁部分216和可枢转闩锁部分配合接触时,钩234配合地接合。为了脱开锁扣230和钩234,如图所示,手柄190J沿向上方向被推动,以使手柄190J绕手柄枢轴226逆时针旋转。扭转或钟表弹簧228可以连接到基部210和手柄190J,以使手柄190J偏置以顺时针旋转从而接合锁扣230和钩234。凸缘254形成在U形框架部分210内,支撑手柄190J并形成手柄190J相对于框架140P顺时针旋转的限制。当向框架140P施加扭矩时,当拧紧紧固件300以支撑手柄190J时,凸缘254与枢轴228配合。形成为框架140J上的突起的止动件256限制了在紧固件300的释放期间手柄190J相对于框架140J的旋转。对于图22-25的实施例,面148或204中的任何一个可以定位在滑动闩锁部分216附近。
为了使用扳手190J拧紧紧固件300,螺栓头302定位在框架140J内并且与框架面148、204和可动钳口面122、124接触,如本文其他地方所述。用户的手抓住端部把手192,并且如图所示,扳手100J沿着页面的平面顺时针旋转,以使扳手100J移动通过紧固行程。由于锁扣230和钩234的接合,滑动闩锁部分216不能移动,并且扳手100J例如以图14-15的固定扳手140E的方式起作用。
参考图24,在行程的末尾,可能希望进一步转动或拧紧紧固件300。因此,扳手100J沿相反或逆时针方向移动,如图中所示。该运动使钩234与锁扣230脱离,并且扳手100J相对于螺栓头302旋转。更具体地,螺栓头302的角部推压封闭端钳口148J,封闭端钳口148J由于滑动闩锁部分216和可枢转闩锁部分226的脱离而可移位。封闭端钳口148J围绕枢轴212枢转,这导致枢轴214沿着所观察的页面平面移位,这也导致滑动闩锁部分216沿着轨道218移位。这导致框架140J的封闭部分的扩大,这使得紧固件300能够在框架140J内旋转。
当扳手100J和紧固件300的相对旋转足以使螺栓头302的面与框架面148、204和可动夹钳口122、124重新对准时,螺栓面不再推动封闭端钳口148J。这样,当弹簧224将滑动闩锁部分216拉回到与可枢转闩锁部分232的闩锁接合时,框架140J的封闭部分的内部尺寸可以再次减小尺寸。一旦重新接合,框架手柄190J可再次沿顺时针方向旋转,以继续转动或拧紧紧固件300,如上所述。
参考图25A-25B,滑动闩锁部分216和可枢转闩锁部分232以立体方式示出,包括相应的枢轴孔236、238。未示出的销穿过可移动枢轴214和手柄190J中的相应孔,虽然枢轴212、214和226可以通过任何已知的方式形成。凹口240、242可分别形成在滑动闩锁部分216和可枢转闩锁部分232中,以形成弹簧224的空间。
现在参考图26-29,示出了本公开的开口端“棘轮”或自动释放扳手100P,其中,扳手100P沿第一方向的旋转接合并旋转紧固件300,并且扳手100P沿第二相反方向的旋转使得扳手100P能够相对于紧固件300旋转。图26和28以沿图27的线A-A截取的横截面示出,图29是图26的扳手的隐藏线视图。
框架140P在枢轴226处可枢转地支撑手柄190P,如参考图21所述;然而,钩234由远离枢轴226延伸的凸轮244代替。在锁定块248的表面内的斜面凸轮从动通道246。随着手柄190P移动,凸轮244沿着从动通道246滑动,以使锁定块248更靠近或更远离枢轴226。锁定块248的移动受到从框架部分210P向内延伸的配合轨道250的约束,框架部分210P在形成于锁定块248内的引导通道252内行进。或者,如本文中的外侧轨道/通道滑动接合,锁定块248可包括突出轨道,其与框架部分210P中的通道接合。当把手190P绕枢轴226顺时针旋转时,如图26所示,它最终将停靠在凸缘254上。在该位置,凸轮244在枢转的固定钳口142P下方推动锁定块,从而防止枢转固定钳口142P绕枢轴214P旋转。在该配置中,扳手100P在紧固时以关于图1的扳手所描述的方式起作用。
当手柄190P绕枢轴226逆时针移动时,如图26所示,凸轮244在凸轮从动通道246内滑动,以使锁定块248更靠近枢轴226并从枢转固定钳口142P下方移出。当块248以这种方式移动时,枢转固定钳口142P变得围绕枢轴214P自由旋转。在这种配置中,当扳手100P相对于紧固件300旋转时,螺栓头302的角部推动枢转固定钳口142P,移动面148远离可动钳口120,使得紧固件300能够相对于扳手100P旋转。与图21的扳手100J一样,扳手100P的进一步旋转将使螺栓头302面与面148和可动钳口面122和124重新对准。弹簧258使枢转固定钳口142P偏置成与紧固件300接合,并且定位枢转固定钳口142P,以使锁定块248能够通过凸轮244在枢转固定钳口142P下方移动,由此可以通过手柄190的进一步顺时针运动来执行紧固。
任何类型的偏置元件260,在该示例中为弹簧,连接在框架140P或手柄190P与固定钳口142P之间,以促使固定钳口142P绕枢轴214P旋转,清除固定钳口142P下方的空间,使得块252可以在固定钳口142P下滑动。当需要锁定固定钳口142P时,手柄190P拉回以接触凸缘254,同时使块248在固定钳口142P下滑动,从而将钳口142P锁定在适当位置以进行随后的紧固或松开操作。
如图所示,扳手100J和100P可以垂直翻转,并且与紧固件300重新接合,由此紧固件300可以在相反的旋转方向上拧紧或松开。如图22所示,止动件256在释放紧固件300时限制手柄190P的旋转,并且凸缘254在拧紧或松开时限制旋转。在释放扳手100J和100P时,能够移动固定面142、204中的一个或两个,在某中意义上它们仍然是固定的,即当它们以紧固方向保持时,它们相对于可动钳口面122、124的运动保持固定。
参考图30-36,插座100S可与标准插座驱动器手柄或棘轮驱动器一起使用,例如任何类型的四分之一、八分之三或半英寸插座驱动器。工具接合270配置成与标准驱动器接合,并且包括本领域中所理解的配合部件,包括例如可与驱动器的弹簧偏置锁定轴承接合的棘爪。或者,轴180可以延伸以形成如本文所述的手柄190,或者手柄190(未示出)可以以任何方式固定到插座100S,例如以形成Saltus扳手。类似地,如图22-25或26-29所述的释放机构可适用于插座100S。
插座400包括与本文所述的各种形式的扳手100类似的部件,并且具有类似的功能。这包括可动钳口120S、调节轴180、端部把手192S、框架140S、固定接合面148、204、可动接合面124、122和螺纹孔152S。为了紧凑,孔128S定向成与可动钳口面122和124相邻,将轴孔152S重新定位在可动和固定钳口120S和142S附近。凹槽272形成在插座框架140S内,使得手指可以旋转把手192S以使轴180旋转并改变可动钳口120S的位置。把手192S的旋转使可动钳口朝向或远离固定接合面148、204移动,以接合螺栓头302,如本文其他地方所述。
狭槽274形成在插座框架140S内,并引导可动钳口120S的运动并防止旋转。轴180防止可动钳口120S的倾斜。可以形成螺纹182,限制可动钳口120S的轴向运动,或者可以在框架140S内形成平台或其他障碍物。图32示出了在该示例中处于运动下限的可动钳口120S,由此可动钳口120S保持与狭槽274的至少一个侧壁276接触。
为了紧凑,可以看出,轴180与可动钳口120S并排或并行定位,而不是如本文其他实施例中那样内嵌在可动钳口120S后面。然而,应该注意,这种并排布置也可以在其他实施例中实现。
图38-39描绘了本公开的替代插座100T,其基于图30的套筒扳手100S,但具有形成在框架140T中与面148T相邻的狭槽170T,形成开口端插座。这样,插座100T可以侧向移动到与紧固件300的头部302接合。图41和41的插座100U类似于图38-39的插座,除了在与面204U相邻的框架140U中形成狭槽170U,形成喇叭形插座100U。在图38-39中,可动钳口120T沿其行进的线相对于面148T的平面限定大约40.9度的角度,如关于图21A-21D所详述的。这是有利的,因为提供了更大的接触和紧握强度,特别是对于逆时针旋转,如图39所示。但是,也可以形成约19.1度或40.9度的角度,如图19-20和40-41所示,对于开口端、封闭或喇叭形扳手,包括本文中的插座式和非插座式扳手。
现在参考图42-43,本公开的扳手100W包括扳手头310,扳手头310包括可动钳口312、固定钳口314、蜗轮316和从蜗轮316延伸的轴318。插座320形成在轴318的与蜗轮相对的一端。插座318配置为容纳方形端标准插座延伸部322。这种插座延伸部包括球形棘爪324,其接合插座318内的棘爪开口,以在使用期间将延伸部保持在插座318内。这样,任何所需长度或样式的插座延伸部322可插入插座318中,以形成与扳手头310的连接,该扳手头310可用于调节由钳口312和314施加在紧固件头部302上的张力。另外,在保持这种施加的张力的同时,插座延伸部322可以用作手柄,以同时拉紧和旋转紧固件头部302,如本文其他地方所述。
在图42-43所示的实施例中,延伸部320包括滚花端部324,虽然可以形成类似于图1的或在本文其他地方描述的加宽手柄,以便更符合人体工程学地抓握。根据本公开可以使用其他已知或以下开发的标准或流行的插座延伸部,其中插座320适于直接或通过适配器与其配合。例如,可以使用已知的或下文中的枢转、摇摆或旋转适配器,或可插入标准插座延伸接收器中的任何其他装置。可以选择延伸长度,以便于进入难以到达的位置,或缩短扳手组件的总长度。例如,在难以到达的区域中,可以使用旋转适配器来推动延伸部320以引起所连接的扳手头的旋转。在旋转头固定到延伸部320的情况下,可以拉动延伸部以使扳手头沿相反方向旋转。
在图44中,扳手100X类似于图1的扳手,但是轴180设置有形成在其自由端上的插座320。以这种方式,轴180可以连接到任何类型的延伸部322,如上所述。虽然示出了类似于图1的扳手类型,但是本文所述的具有轴180的其他扳手实施例可以设置有如图44所示的插座端部。
图45示出了在此描述的任何实施例中的扩大的端部把手192可以形成为把手192A,其包括形成在其自由端内的插座320A。以这种方式,总是可以使用符合人体工程学的手柄,但是当需要额外的杠杆作用或者进入难以到达的区域时,可以提供插座延伸部320。可以提供延伸部320,用于至少提供如图44所示的没有设置扳手头的把手的目的。可以提供各种把手样式,使得用户可以选择优选的把手样式,例如扁平与圆形,或者任何各种材料的碰撞或撞击表面。图45还示出了包括插座延伸部320B的插座延伸部可以在使用插座延伸部320的任何地方使用,如本文所述。
图46描绘了锁紧螺母280,其与框架140相邻地拧到轴180上。当如本文所述通过旋转轴180、通过固定钳口142和可动钳口120在紧固件头部302上施加期望的张力时,锁紧螺母可以抵靠框架140旋转以防止轴180旋转,从而减小施加的张力。可以在所示的锁紧螺母280附近设置另外的锁紧螺母280,以进一步锁定所需的张力。附加地或替代地,可以提供垫圈282以帮助保持锁紧螺母280的旋转对准。例如,垫圈282可以用比框架140或锁紧螺母280更有弹性的材料制造。或者,可以在框架140和锁紧螺母280之间设置偏置垫圈282A,如图47所示,代替垫圈282。在图47中,凹槽284设置在框架140中,弹性波形偏置垫圈282A可以嵌套在凹槽284中,以限制施加到偏置垫圈282A的张紧力。锁紧螺母280可与本文具有螺纹轴180的任何实施例一起使用。
如上所述,可以使用任何已知的方法来将轴180保持为与可动钳口120可旋转连接。图48中示出了另一示例。更具体地,孔290和296分别形成在可动钳口120和框架140的一个或多个表面中。球形轴承292通过孔290、296放置,以部分地进入凹槽188。阻挡元件294经由框架孔296插入孔290中,以防止轴承292移出与凹槽188的接合,同时将轴承292部分地保持在孔290内,从而将轴180可旋转地保持在可动钳口120内。阻挡元件可以压配合到孔290中,例如作为销,或者可以螺纹插入,例如作为固定螺钉。在一个变型中,省略了轴承292,并且插入阻挡元件294以延伸到凹槽188中。在另一个变型中,轴承292和框架140之间的距离足够小以防止轴承292从凹槽188中退出,可以省略阻挡元件294。在该变型中,一旦可动钳口120移过孔296,轴承292就卡在凹槽188内。
进一步参考图48,并且如关于图7所讨论的,狭槽130与框架螺栓154配合以使得可动钳口120能够沿着平面移动,与紧固件头部302接合或脱离。与轴180的接合防止可动钳口120的横向移动。因此,如本文其他地方所述,并且如图48所示,既没有提供导轨146或146A,并且在整个运动范围内的稳定由轴180和框架螺栓154和/或支架162提供。
本公开的扳手可由具有足够硬度、耐久性和强度的任何材料制成,以用于特定应用,以及由于在特定使用环境中发现的液体或其他物质而导致的抗损坏性。例如,材料可包括金属或塑料,或复合材料。本公开的一些或全部扳手可以通过铸造、锻造、机械加工、模制、冲压、研磨、3D打印、挤压、焊接、钎焊,或考虑到硬度、耐久性和强度以及吸引力和精度,适合于所示和所述形状的任何其他制造方法。所示和所述的一些或所有部件可以设置有吸引力且耐用的饰面,例如通过镀铬、涂漆、涂覆、滚花或冲压。
本文引用的所有参考文献均特别通过引用整体并入。本领域技术人员将理解,本公开不限于上文特别示出和描述的内容。另外,除非上面提到相反,否则应该注意,所有附图都未按比例绘制。本公开存在许多不同的特征,并且可以预期这些特征可以一起使用或单独使用。因此,本公开不应限于特征的任何特定组合或本公开的特定应用。此外,应当理解,本公开的精神和范围内的变化和修改可以发生在本公开所属领域的技术人员的范围内。因此,本领域技术人员从本文所述的公开内容可容易地获得的所有有利的修改,都包括在本公开的进一步的实施例中,这些修改在本公开的范围和精神内。
Claims (15)
1.一种用于旋转六角头紧固件的装置,包括:
框架,具有固定钳口面,所述钳口面限定了沿钳口面的纵向轴线延伸的平面表面部分;
可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及
螺纹轴,所述螺纹轴与框架螺纹接合并且连接到可动钳口,用于控制可动钳口沿着运动线的运动,所述运动线在运动线和固定钳口面的平面表面部分的交叉点处与所述固定钳口面的平面表面部分形成约40.9度角;
当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分,
固定钳口面的平面表面部分和第二钳口面的平面表面部分相互交叉,所述装置的一部分位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,所述钳口面是敞开的,以允许紧固件沿平面通过,从而形成开口端或喇叭形扳手;
第一钳口面和固定钳口面与所述装置的敞开部分相邻;以及
当较大的六角头紧固件相对于较小的六角头紧固件接合时,所述螺纹轴沿第一方向旋转以使所述螺纹轴进一步远离框架延伸,并且所述螺纹轴沿第二方向旋转以将六角头紧固件推入固定钳口面。
2.根据权利要求1所述的装置,进一步包括连接到螺纹轴的手柄。
3.根据权利要求1所述的装置,进一步包括连接到框架的手柄,手柄定位在轴附近。
4.根据权利要求1所述的装置,进一步包括在两个可动钳口面之间的凹口。
5.根据权利要求1所述的装置,其中引导件包括形成在框架和可动钳口中的至少一个中的通道,以及形成在框架和可动钳口中的另一个上的突出部,突出部和通道形成配合的可滑动连接。
6.根据权利要求1所述的装置,其中引导件包括框架内的狭槽,可动钳口可滑动地保持在所述狭槽内。
7.一种用于旋转六角头紧固件的装置,包括:
框架,具有固定钳口面,所述钳口面限定了沿钳口面的纵向轴线延伸的平面表面部分;
可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及
连接到框架和可动钳口的引导件,用于控制可动钳口沿着运动线的运动,所述运动线在运动线和固定钳口面的平面表面部分的交叉点处与所述固定钳口面的平面表面部分形成约40.9度的角度;
当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分,
固定钳口面的平面表面部分和第二钳口面平面表面部分相互交叉,装置的一部分位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,所述钳口面是敞开的,以允许紧固件通过;以及
第一钳口面和固定钳口面与所述装置的敞开部分相邻。
8.根据权利要求7所述的装置,其中可动钳口连接到可螺纹连接到框架的轴,所述轴定位成在可动钳口的旁边或与可动钳口成直线中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的装置,其中装置是扳手,其中轴包括形成扳手手柄的同轴延伸部。
10.根据权利要求8所述的装置,进一步包括从轴同轴延伸的手柄。
11.根据权利要求10所述的装置,其中当手柄旋转到使轴旋转,以便从固定钳口移动更远离可动钳口,手柄远离固定钳口移动。
12.一种用于旋转六角头紧固件的扳手,包括:
框架,具有固定钳口面,所述钳口面限定了沿钳口面的纵向轴线延伸的平面表面部分;
所述扳手限定纵向长度,所述纵向长度从固定钳口面并且沿着螺纹轴延伸到距钳口表面最远的扳手远端,从而当螺纹轴旋转以使可移动钳口远离固定钳口时,所述螺纹轴从框架进一步延伸,从而增加了扳手的纵向长度并且从而在接合大的紧固件时增加扳手的杠杆作用;
可动钳口,包括相对于彼此形成约120度角的第一和第二钳口面,第一和第二钳口面中的每一个沿其纵向轴线限定平面表面部分;以及
与框架和可动钳口螺纹连接的螺纹轴,以控制可动钳口沿着运动线的运动,所述运动线在运动线与固定钳口面的所述平面表面部分的交叉点处与所述固定钳口面的平面表面部分形成约40.9度角;
当可动钳口移动时,第一钳口面的平面表面部分保持平行于固定钳口面的平面表面部分,
固定钳口面的平面表面部分和第二钳口面的平面表面部分相互交叉,在框架中有一个开口,所述开口位于第一钳口面和固定钳口面之间的平面上,所述钳口面是敞开的,以允许紧固件通过;
第一钳口面和固定钳口面与所述扳手的敞开部分相邻;以及
当较大的六角头紧固件相对于较小的六角头紧固件接合时,所述螺纹轴沿第一方向旋转以使所述螺纹轴进一步远离框架延伸,并且所述螺纹轴沿第二方向旋转以将六角头紧固件推入固定钳口面。
13.根据权利要求12所述的扳手,进一步包括从螺纹轴同轴延伸的手柄。
14.根据权利要求13所述的扳手,其中当手柄旋转到使螺纹轴旋转以便从固定钳口移动到更远离可动钳口,手柄远离固定钳口移动。
15.根据权利要求12所述的扳手,进一步包括从框架延伸的手柄。
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