CN111136595A - 轴向钳 - Google Patents

Abstract

一种具有夹持钳口齿的工具，夹持钳口齿提供用于接合轴向上的紧固件的接触图案。夹持钳口齿形成在凹陷部中，凹陷部设置在钳口的远端并且定向成偏离工具的主轴线一定角度，或偏离与由钳口的前端面形成的平面正交的轴线一定角度，以增加在工具脱离紧固件或者与紧固件“相对滑动”之前可施加到紧固件的夹持力。

Description

轴向钳

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月2日提交的第62/754,772号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明大体涉及例如钳子等工具。更具体地，本发明涉及一种具有适于夹持工件(例如紧固件头部)的钳口齿(jaw teeth)几何形状的工具。

背景技术

在汽修行业和木工行业中遇到的典型问题是，紧固件(例如，盘头螺钉、内六角螺钉、六角头螺栓和螺母)已经被滑牙(stripped out)或者被弄圆(round off)，因此使得对这些紧固件施加扭矩变得困难。在这种情况下，可以使用钳子通过施加大量的夹紧力来拆卸已滑牙的紧固件，其中，钳口齿钻入紧固件中。然而，这通常会导致紧固件的额外滑牙，或者，如果紧固件已经过于滑牙或者圆化(rounder)时这将不会起作用。另外的选择是使用螺栓拔出工具(如果可能并且有的话)。然而，螺栓拔出工具通常依赖于尺寸，因此需要多种不同的尺寸。同样，螺栓拔出工具的使用也局限于特定类型的紧固件。

对于与表面偏移的紧固件(例如，六角头螺栓和内六角螺钉)而言，已经使用具有螺旋齿的内径的套筒型工具。然而，这种工具的有效性取决于紧固件上的可用接合区域。同样，这些工具也取决于紧固件的尺寸，因此需要多个不同尺寸的拆卸工具。对于其他类型的低型面紧固件(例如，盘头螺钉)而言，已经使用外径上具有螺旋齿的螺栓拔出器。然而，这种工具需要在紧固件中钻孔，以及对于各种尺寸的紧固件而言，必须在手边持有多种尺寸的拔出器。

用于拆卸已滑牙的螺钉和螺栓的另一种工具示例是具有四连杆机构的锁紧钳，其能够在紧固件头部产生大量的夹紧力。锁紧钳最好通过与紧固件轴线正交地对准的方式与紧固件接合，但是也可以通过使工具与紧固件轴向地接合来使用。然而，锁紧钳最适合于较大直径的螺钉和螺栓，并且可能不适用于盘头螺钉或者具有倾斜头的紧固件。

适于拆卸已滑牙的螺钉和螺栓的钳子的另一示例体现为612AEP钳子(由美国威斯康星州的克诺沙市的Snap-on公司制造)，其中，一组齿沿着钳子轴线方向定向并且从前端面开始。这些齿设置在圆弧上，这样如其所示出的，当钳子的钳口闭合时，这些齿形成圆形孔。

在第6,923,097号和第8,656,812号美国专利中公开了适于拆卸已滑牙的螺钉和螺栓的钳子的另一个示例。这些专利公开的具有“Vamplier”设计的钳子包括沿着钳子的轴线定向的一组齿(与612AEP设计类似的方式)，并且形成为与闭合的钳口的中性平面(neutral plane)成一定角度。因此，斜的通道被形成或者使齿位于半径上，从而在钳口表面中形成凹形形状。

发明内容

本发明广泛地包括一种工具(例如，钳子)，当紧固件的旋转轴线基本平行于工具的主轴线时，工具具有适于增强夹持紧固件(例如，螺钉、销、螺栓和螺母)的钳口齿的几何形状。换言之，当接合是使得紧固件的旋转轴线正交于限定出钳子的钳口的前端的平面时，齿的几何形状改善了对紧固件的夹持。齿的几何形状可以包括夹持图案(pattern)，该夹持图案增强对紧固件的夹持，其中，法向力被定向为接近于紧固件的旋转轴线或者正交于紧固件的旋转轴线，以使紧固件可以与工具的端点接合以及可以由工具转动和/或拉动。

在一个实施例中，夹持图案可以在半径上被切割成钳子的钳口的前端。夹持图案可以从前端向夹持区的后部延伸，并以一定角度偏离轴线。在一个实施例中，夹持图案可以遵循从钳口的前端到夹持图案的后部的曲线，使得齿在以下半径上：半径的中心设定为与钳口的前端相距一定距离。齿可以设置在凹陷部上，该凹陷部在两个正交方向上成凹形，其中，两个正交方向的轴线都不与钳子的任何主要特征对准，凹陷部始于钳口的前端面(front face)并且结束于由前到后的凹形半径起始点定义的一定距离处。其中，在凹形区域与钳口的前端边缘/平面相交的地方，凹陷部的中心点可能与钳口的两侧等距。

例如，本发明广泛地包括工具。该工具包括：可枢转地联接在一起的第一半部和第二半部；夹持部，包括具有凹陷部的表面。该表面具有设置在凹陷部上的第一组齿。第一组齿邻接夹持部的前端面，并且以与工具的主轴线偏移一角度地远离前端面地延伸。

本发明还可以广泛地包括一种工具，包括：手柄部，具有第一轴线，第一轴线基本垂直于工具的前端面；夹持部，适于接合紧固件并且具有设置在具有凹陷部的表面上的第一组齿，凹陷部遵循在第一平面中的第一曲线和在第二平面中的第二曲线。第一组齿邻接前端面并且以与第一轴线偏移一角度地远离前端面地延伸。

本发明还广泛地包括钳型工具。该钳型工具包括第一半部，第一半部包括第一手柄部、第一结合部和第一夹持部，第一结合部具有适于接收紧固件的孔，第一夹持部包括具有第一凹陷部的第一表面，第一表面具有设置在第一凹陷部上的第一组齿，其中，第一组齿邻接钳型工具的前端面并且以偏移钳型工具的主轴线第一角度地远离前端面地延伸。该钳型工具还包括第二半部，第二半部包括第二手柄部、第二结合部和第二夹持部，第二结合部具有适于接收紧固件以使第一半部和第二半部联接的槽，第二夹持部包括具有第二凹陷部的第二表面，第二表面具有设置在第二凹陷部上的第二组齿，其中，第二组齿邻接前端面并且以偏移主轴线第二角度地远离前端面地延伸。

附图说明

为了便于理解所要保护的主题，在附图中示出了其实施例。通过审阅附图，当结合以下描述考虑时，所要保护的主题的结构、操作和很多优点应该是容易理解和意识到的。

图1是根据本发明的实施例的工具的透视图。

图2是图1的工具的侧视平面图。

图3是处于分解状态的图1的工具的一个半部的侧面透视图。

图4是图1的工具的工具钳口的局部放大图。

图5是沿着图3的线5-5截取的图1的工具的工具钳口的截面图。

图6是图1的工具的工具钳口的放大透视图。

图7是根据本发明的实施例的工具的前端的平面图。

图8是根据本发明的实施例的工具的前端的平面图。

具体实施方式

尽管本发明可以有许多不同形式的实施例，但是以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细地描述，可以理解的是，以下公开的内容仅作为本发明原理的示例，并非旨在将本发明的广泛方面限制于所示出的实施例。如本文中所用的，术语“本发明”并不旨在限制要求保护的发明范围，而是仅出于解释目的用于讨论本发明的示例性实施例的术语。

本发明广泛地包括一种工具(例如，钳子)，工具具有夹持钳口齿，当接合轴向上的紧固件(例如，螺钉、销、螺栓、滑牙的紧固件以及其他的圆的或者近圆的紧固件)时，夹持钳口齿相比现有技术提供了增强的用于接合紧固件的接触图案。夹持钳口齿可以形成在位于钳子的钳口的远端处的凹形区域中，并且被定向成偏离钳子的主轴线一定角度和/或偏离与由钳口的前端面形成的平面正交的轴线一定角度。与现有技术的工具相比，该角度和更大的接触区域增加了在工具脱离紧固件或者与紧固件“相对滑动”之前可施加到紧固件的扭矩量。

参考图1至图8，工具(例如，钳子)100包括第一部分102。第一部分102包括手柄部104、结合部106和夹持部(也被称为钳口)108。第一部分可以包括孔110。孔110可以设置在结合部106中。钳子还可以包括第二部分112，第二部分可以包括手柄部114、结合部116和夹持部118。在一个实施例中，第二部分112可以包括槽120，槽120适于通过紧固件(例如，螺钉、销或铆钉)与在第一部分102中的孔110可枢转地联接，从而允许第一部分和第二部分相对于彼此枢转。通过使第一部分102相对于第二部分112沿着槽120移动或者滑动，槽120还可以允许在第一夹持部108和第二夹持部108之间的开口发生改变。工具100可以是钳子家族中的各种工具中的任何一种，例如是锁紧钳、水泵钳、钢丝钳(linesman plier)等等，其中工具至少由夹持段、枢转点和手柄构成，其中，通过手柄相对于枢转点的长度与钳口相对于枢转点的长度的比率，力被放大。本文所公开的本发明的实施例体现了任何这样的钳子的紧固件夹持部分(即，钳口)。

夹持部分108、118可以包括各自具有不同齿图案的第一齿区122、124和第二齿区126、128。在一个实施例中，轴系[x1，y1，z1]可以与对应的手柄部104、114对准。然而，轴系并不限于与手柄部104、114对准，还可以相对手柄部104、114以任何期望的对准方式对准。在第二齿区126、128中的齿可以沿着‘y1’主轴线切割而成，并且在[x1 y1]平面中形成为网格图案。在另一个实施例中，在第二齿区126、128中的齿可以不与轴系对准。

参考图5，另外的轴系[x2，y2，z2]可以限定夹持部分108、118，其中，平面[y2 z2]限定对应的夹持部108、118的前端面134、136，并且x2轴线与该平面正交。可选地，平面[y2z2]可以不限定前端面134、136，使得x2轴线相对于前端面134、136成一定角度。限定对应的夹持部108、118的坐标系可以与手柄坐标系[x1，y1，z1]对准或者不对准。

第二齿区126、128的表面可以具有对应的凹陷部(也被称为凹碗)130、132。设置在凹陷部130、132上的齿可以与夹持部108、118的对应的前端面134、136邻接，并且以与钳子的‘x1’主轴线和/或‘x2’主轴线成一定角度(以α角度)地朝向结合部106、116延伸。设置在凹陷部130、132上的齿可以被切割成连续的图案，如图所示，或者被切割成交叉线，使得齿的阵列形成网格图案。

在一个实施例中，偏离x1轴线和/或x2轴线的角度α的角度范围可以从约1°到约15°。例如，偏离x1轴线和/或x2轴线的角度α的角度范围从约1°到约10°、从约2°到约7°、从约3°到约8°等等。优选地，偏离x1轴线和/或x2轴线的角度α为5°。参考图7，设置在对应的第一部分102和第二部分112的对应的凹陷部130、132中的齿可以具有基本相同的角度α，使得当工具100处于闭合状态时，设置在对应的第一部分102和第二部分112的凹陷部130、132中的齿形成基本螺旋状或者螺旋形的图案。已经发现，当工具100绕紧固件的旋转轴线旋转时，齿的螺旋状或者螺旋形的图案使工具100被进一步拉到紧固件上。在一个实施例中，角度α可以是正的或者是负的，这取决于旋转工具100以接合紧固件所需的旋转方向(例如，顺时针或者逆时针)。可选地，如图8中所示，设置在对应的第一部分102和第二部分112的对应的凹陷部130、132中的齿可以具有相反的角度α，使得当工具100处于基本闭合状态时，设置在对应的第一部分102和第二部分112的对应的凹陷部130、132中的齿形成基本相同的图案。

本发明的发明人对根据本发明的实施例的工具进行了广泛的测试，并将其与具有“vamplier”设计的典型钳子(在下表中表示为“现有技术”)上进行的相同测试的结果进行了比较。测试的根据本发明的实施例的第一工具的角度α为0°(“工具1，α＝0°”)，测试的根据本发明的实施例的第二工具的角度α为2°(“工具2，α＝2°”)，测试的根据本发明的实施例的第三工具的角度α为5°(“工具3，α＝5°”)。如在下面测试中所示出的，与具有“vamplier”设计的典型钳子相比，本发明的实施例能够在滑脱之前对所表明的紧固件施加更大的旋转力(扭矩)。

表1

表2

上面的表格示出了在测试与典型的钳子设计对比的根据本发明的实施例的具有各种α角度的工具期间，施加到所表明的紧固件上的最大扭矩量的以百分比表示的归一化平均值。与典型的钳子设计相比，本发明的工具100可以在从紧固件滑脱之前施加更大的旋转力，从而增强了拆卸已损坏的紧固件(例如，已滑牙的紧固件)的能力。

参考图5，可以沿着在限定对应的凹陷部130、132的平面中的第一曲线138来切割设置在对应的凹陷部130、132中的齿，从而形成基本凹形的凹盘(dish)。该平面可以设置成一定角度，以使其不平行于x1轴线和/或x2轴线。可选地，该平面可以平行于x1轴线和/或x2轴线。第一曲线138可以由半径140限定。凹陷部130、132的长度可以由半径140的原点(origin)的中心相对于对应的夹持部分108、118的前端面134、136的距离142，以及半径140的原点在夹持部分108、118上方的距离144限定。可选地，第一曲线138可以遵循抛物线或者样条(spline)路径，或者可以遵循直线路径。

参考图6，第二曲线146可以进一步限定对应的凹陷部130、132，并且由半径148限定。第二曲线146可以设置成一定角度，以使第二曲线146所在的平面不正交于或者不垂直于x1轴线和/或x2轴线。可选地，第二曲线146所在的平面可以正交于或者垂直于x1轴线和/或x2轴线。半径148的原点可被设定为在夹持部108、118的表面上方的一定距离150处(其由线152示出)，以及在距夹持部108、118的边缘的一定距离154处，使得设置在对应的凹陷部130、132中的齿基本对称地设置在对应的夹持部108、118的前端面134、136中，其中，凹陷部130、132的切口与夹持部108、118的对应的前端面134、136在[y2 z2]平面中相交。在凹陷部130、132中的齿可以形成为具有齿角β和齿深156，以与具有不同直径的和截面形状的范围宽广的紧固件联接。

在一个实施例中，齿角β和齿深156取决于半径148和待联接的紧固件的类型和尺寸。同样，半径140和第一曲线138的原点位置(如由距离142和距离144限定的)可以被限定为使得对于一系列的紧固件类型和尺寸都可以获得最佳法向力。齿角β的范围可以从约20°到120°，并且优选地是40°-70°。设置在凹陷部130、132中的齿可以由半径从约0.002英寸到约0.01英寸变化的半径沟槽或者长度从约0.002英寸到约0.01英寸变化的平坦沟槽分开。齿深156的范围从约0.005英寸到约0.1英寸，优选地从约0.01英寸到约0.07英寸。半径148的范围从约0.04英寸到约2英寸。另外，第二曲线146可以是复杂的曲线，例如抛物线或者样条线，并且可以延伸穿过对应的夹持部108、118的整个前端面134、136。在一个实施例中，第二曲线146可以遵循直线路径。限定用于第二曲线146的切割深度的距离150的范围可以从约0.02英寸到约2.1英寸。半径148减去距离150的差值可以在约0.01和约0.2之间，但是不能太大使得夹持部108、118在其最薄点处的厚度小于约0.07英寸。距离154可以是夹持部108、118的约一半宽度加上或者减去0.2英寸，以使凹陷部130、132位于夹持部108、118的中心上或者中心附近。

限定第一曲线138的半径140的范围可以从约0.04英寸到约2英寸。限定沿着第一曲线138切割的深度的距离144的范围可以从约0.02英寸到约2.1英寸。半径140减去距离144的差值可以在约0.01和约0.2之间，但是不能太大使得夹持部108、118在其最薄点处的厚度小于约0.07英寸。距离144的范围可以在0.002英寸和半径140的约八分之七之间。在第一曲线138是双曲线的实施例中，距离144的范围可以从约0.002英寸到约0.5英寸。

虽然本文从多个方面描述了具有被划分为三个齿段的夹持部的工具，但是其他的构造也是可以的。例如，一种构造可以包括作为切割段的第一齿区122、124，或者可以不包括第一齿区122、124，使得第二齿段126、128一直延伸到结合部106、116。此外，夹持部108、118可以完全由凹陷部130、132形成，换言之，凹形的单段式钳口。

在前面的描述中和附图中所阐述的内容仅作为示例提出而不是作为限制。虽然已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离发明者贡献的更广泛方面的情况下，可以进行改变和变形。当基于现有技术以它们合适的角度考虑时，所寻求的实际保护范围旨在由所附的权利要求所限定。

Claims (22)

1.一种工具，包括：

可枢转地联接在一起的第一半部和第二半部；

夹持部，包括具有凹陷部的表面，所述表面具有设置在所述凹陷部上的第一组齿，其中，所述第一组齿邻接所述夹持部的前端面，并且以与所述工具的主轴线偏移一角度地远离所述前端面地延伸。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述夹持部形成在第一手柄和第二手柄的远端上。

3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述角度在约1°和约15°之间。

4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述夹持部包括设置在所述凹陷部外的表面上的第二组齿。

5.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，所述第二组齿沿着基本垂直于所述主轴线的轴线切割而成。

6.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，所述夹持部包括第三组齿，所述第三组齿具有与所述第一组齿和第二组齿的齿图案不同的齿图案。

7.根据权利要求4所述的工具，其特征在于，所述第二组齿被切割成网格图案。

8.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，当所述工具处于闭合状态时，所述第一组齿形成螺旋形图案。

9.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述凹陷部遵循第一曲线，所述第一曲线在与所述主轴线基本平行的平面中。

10.根据权利要求9所述的工具，其特征在于，所述凹陷部遵循第二曲线，所述第二曲线在与所述主轴线基本垂直的平面中。

11.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，还包括第一手柄和第二手柄，其中，所述主轴线基本平行于所述第一手柄和第二手柄并且基本垂直于所述夹持部的所述前端面。

12.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具是钳型工具。

13.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述第一组齿被切割成连续的图案。

14.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，当所述工具处于闭合状态时，所述第一组齿形成镜像图案。

15.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具适于接合紧固件，并且当所述工具联接到所述紧固件时，所述主轴线基本平行于所述紧固件的旋转轴线。

16.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述凹陷部遵循第一曲线，所述第一曲线在第一平面中，所述第一平面相对于所述主轴线成一角度。

17.根据权利要求16所述的工具，其特征在于，所述凹陷部遵循第二曲线，所述第二曲线在第二平面中，所述第二平面相对于所述主轴线成一角度。

18.一种工具，包括：

手柄部，具有第一轴线，所述第一轴线基本垂直于所述工具的前端面；以及

夹持部，适于接合紧固件并具有第一组齿，所述第一组齿设置在具有凹陷部的表面上，所述凹陷部遵循在第一平面中的第一曲线和在第二平面中的第二曲线，其中，所述第一组齿邻接所述前端面并且以偏移所述第一轴线一角度地远离所述前端面地延伸。

19.根据权利要求18所述的工具，其特征在于，所述夹持部包括第二组齿，所述第二组齿设置在所述表面上并且沿着基本垂直于所述第一轴线的第二轴线切割而成。

20.一种钳型工具，包括：

第一半部，包括：第一手柄部；第一结合部，具有适于接收紧固件的孔；以及，第一夹持部，包括具有第一凹陷部的第一表面，所述第一表面具有设置在所述第一凹陷部上的第一组齿，其中，所述第一组齿邻接所述钳型工具的前端面并且以偏移所述钳型工具的主轴线第一角度地远离所述前端面地延伸；以及

第二半部，包括：第二手柄部；第二结合部，具有适于接收所述紧固件以使所述第一半部和第二半部联接的槽；以及，第二夹持部，包括具有第二凹陷部的第二表面，所述第二表面具有设置在所述第二凹陷部上的第二组齿，其中，所述第二组齿邻接所述前端面并且以偏移所述主轴线第二角度地远离所述前端面地延伸。

21.根据权利要求20所述的钳型工具，其特征在于，所述第一角度和所述第二角度基本相同。

22.根据权利要求20所述的钳型工具，其特征在于，所述第一角度是正的，所述第二角度是负的。

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