CN115485101A - 杠杆弹簧夹及其相关方法 - Google Patents

Abstract

一种弹簧夹，其中当接合端进一步打开时，手柄端所需的力减小。弹簧夹可以包括通过使用弹簧组、中心杆和折叠调节器的夹紧力调节装置。弹簧夹还可以包括位于弹簧组端部的低摩擦安装件，以减少使用者在手柄端部的作用力。

Description

杠杆弹簧夹及其相关方法

相关申请的交叉引用

本申请是要求2020年3月12日提交的申请号为62/988,862的美国临时专利申请的优先权的国际专利申请(通过专利合作条约提交)，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及弹簧夹，特别是具有杠杆机构的弹簧夹，以减少完全打开所需的力。

背景技术

弹簧夹通常具有用户抓握和挤压的手柄端和保持或抓握物体的接合端，在两端都具有弧形运动。根据胡克定律(Hooke’s Law)，当距离x与弹簧变形的整个可能长度相比很小时，压缩给定距离x的弹簧所需的力是线性的(假设没有线圈约束、塑性变形等)。因此，压缩弹簧需要压缩力线性增加，这意味着当接合端进一步打开时，使用者必须施加在手柄端上的力增加。因此，现有技术的弹簧夹是不理想的，因为使用者很难完全打开接合端，尤其是对于体力较弱的使用者。

本发明旨在克服或至少改进现有技术的缺点。

发明内容

本发明通过提供一种具有杠杆机构的弹簧夹来实现这一目标，在一些方面，当接合端进一步打开时，该杠杆机构可以减小使用者必须施加在手柄端上的力的大小。

本发明包括一种弹簧夹，其包括：第一臂，其包括与接合端相对的手柄端；第二臂，其包括与接合端相对的手柄端，第一臂和第二臂围绕位于手柄端和第一臂与第二臂的接合端之间的枢轴点可旋转地固定；弹簧组，其可操作地连接到第一臂和第二臂，弹簧组包括至少一个弹簧，其中临界距离限定在枢转点和弹簧组的弹簧力矢量之间，并且构造成施加以下至少一个：(i)施加在第一臂和第二臂的接合端之间的预定夹紧力，并且其中第一臂和第二臂构造成当弹簧夹处于其旋转极限内的任何位置时将弹簧组容纳在第一臂和第二臂之间。弹簧组可以包括穿过螺旋弹簧的轴向中心定位的中心杆，朝向第一端固定到中心杆的固定支座，中心杆包括在第二端和第一端之间的螺纹部分，与中心杆螺纹连接的可调节支座，使得螺旋弹簧定位在固定支座和可调节支座之间并轴向围绕中心杆，中心杆的螺纹部分和可调节支座构造成相对于螺旋弹簧旋转，以及可枢转地固定到中心杆的第二端的调节臂。

本公开还描述了一种弹簧夹，其中中心杆的第二端还包括偏置元件，该偏置元件构造成在多个位置偏置调节臂，该偏置元件包括杯形元件，该杯形元件在轴向固定位置可旋转地固定到中心杆，该杯形元件包括具有开口端和相对端的圆柱形壁，该相对端具有面板，该面板包含对应于中心杆尺寸的轴向定位的开口，位于中心杆周围、杯形元件和中心杆的第二端之间的垫圈，以及位于中心杆周围、杯形元件和垫圈之间的偏置元件螺旋弹簧。弹簧夹的偏置元件可以构造成将调节臂的细长部分偏置在打开位置或存放位置，打开位置是调节臂的细长部分垂直于螺旋弹簧的位置，而存放位置是调节臂的细长部分平行于螺旋弹簧的位置。螺旋弹簧还可以具有调节臂，该调节臂构造成偏置到至少一个位置，在该位置，调节臂可以旋转360度，而不会被弹簧夹的另一个元件阻碍。

所述弹簧组还可包括固定到固定支座上的第一三角形元件和固定到杯状件上的第二三角形元件，其中第一三角形元件和第二三角形元件包括三角形横截面，其中第一臂包括构造成接合第一三角形元件的角形突起，其中第二臂包括构造成接合第二三角形元件的角形突起，并且其中第二臂的角形突起包括至少两条终止于构造成接合第二三角形元件的角的边。

所公开的弹簧夹还可以构造成使得第一臂包括面向弹簧组的中空部分，其中第二臂包括面向弹簧组的中空部分和相对于第一臂的不对称形状，其中中空部分和不对称形状构造成当弹簧夹的手柄端完全压在一起时允许弹簧组完全位于两个中空部分内。

所公开的弹簧夹可以构造成使得临界距离在将手柄端推在一起的力与弹簧夹的旋转极限的一部分的接合端之间的距离相比产生递减关系，并且其中临界距离还构造成在将手柄端推在一起的力与弹簧夹的旋转极限的一部分的接合端之间的距离相比产生递增关系。从接合端接触时到接合端处于其旋转极限的中点时，会出现递增关系，而当接合端处于其旋转极限的中点时到接合端处于其打开位置旋转极限时，会出现递减关系。递增关系和递减关系可以是非线性的。递增关系和递减关系也可以形成反抛物线，当接合端位于其旋转极限的中点时达到峰值。

本发明还包括一种弹簧夹，其包括：第一臂，其包括与接合端相对的手柄端；第二臂，其包括与接合端相对的手柄端，第一臂和第二臂围绕位于手柄端和第一臂和第二臂的接合端之间的枢轴点可旋转地固定，弹簧组，其包括螺旋弹簧，并且通过弹簧组与第一臂中的角形突起和第二臂中的角形突起之间的接触可操作地连接到第一臂和第二臂，其中临界距离限定在枢转点和弹簧组的弹簧力矢量之间，并且构造成施加以下至少一个：(i)施加在第一臂和第二臂的接合端之间的预定夹紧力，其中第二臂还包括位于多个临界距离处的多个角突起，并且其中第一臂和第二臂构造成当弹簧夹处于其旋转极限内的任何位置时将弹簧组容纳在第一臂和第二臂之间。第一臂上的角突起可以包括两个平面壁，这两个平面壁以270度至310度的角度在顶点处相交。弹簧组还可以包括固定到一端的第一三角形元件和固定到相对端的第二三角形元件，并且第一三角形元件和第二三角形元件包括三角形横截面，该三角形横截面构造成分别接合第一臂上的角形突起和第二臂上的角形突起。每个角形突起可以包括顶点，其中第二三角形元件构造成当弹簧夹从闭合移动到打开时，围绕第二臂上的角形突起上的顶点旋转。

弹簧夹的临界距离可构造成在弹簧夹的旋转极限的一部分中，与接合端之间的距离相比，将手柄端推在一起的力之间产生递减关系，并且其中临界距离还构造成在弹簧夹的旋转极限的一部分中，与接合端之间的距离相比，将手柄端推在一起的力之间产生递增关系。从接合端接触时到接合端处于其旋转极限的中点时，这种递增的关系会出现；并且当接合端处于其旋转极限的中点时，与当接合端处于其打开位置旋转极限时，出现递减关系。递增关系和递减关系可以是非线性的。递增的关系和递减的关系可以形成反抛物线，当接合端位于它们的旋转极限的中点时达到峰值。

附图说明

通过结合附图阅读本说明书，本发明的许多优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的，其中相同的附图标记应用于相同的元件，其中：

图1是根据第一示例性实施例的弹簧夹的透视图，示出处于闭合位置；

图2是处于闭合位置的图1所示弹簧夹的透视图，示出了根据本发明一个方面的弹簧调节器特征；

图3是处于打开位置的图1的弹簧夹的透视图；

图4是处于平衡位置的图1的弹簧夹的透视图，其中接合端夹紧在块上；

图5是处于如图3所示的打开位置的图1的弹簧夹的侧剖视图；

图6是处于图3所示打开位置的图1的弹簧夹的把手区域的分解侧剖视图，示出了根据本发明一个方面的弹簧组；

图7是根据本发明的一个方面的形成图1的弹簧夹的一部分的凹口区域的侧视图，其中弹簧处于第一位置，可以减小摩擦；

图8A是根据本发明的另一个方面的形成图1要求保护的弹簧的一部分的凹口区域的侧视图，其中弹簧处于第二位置，可以减小摩擦；

图8B是标识相关角的图8的凹口区域的特写侧视图；

图9是根据第二示例性实施例的弹簧夹的透视图，示出处于闭合位置；

图10是图9的弹簧夹的分解图，详细示出了根据本发明的各个方面的各个部件和多个凹口区域；

图11是图9的弹簧夹的侧视图，示出了处于闭合位置，并标识了当处于凹口116C中时的弹簧力矢量和临界距离；

图12是处于闭合位置的图9的弹簧夹的侧视图，并且标识了当处于凹口116B中时的弹簧力矢量和临界距离；

图13是处于闭合位置的图9的弹簧夹的侧视图，并且标识了当处于凹口116A中时的弹簧力矢量和临界距离；

图14是处于打开位置的图9的弹簧夹的侧视图，并且标识了当处于凹口116C中时的弹簧力矢量和临界距离；

图15是处于打开位置的图9的弹簧夹的侧视图，并且标识了当处于凹口116A中时的弹簧力矢量和临界距离；

图16是在各种夹爪打开宽度下，与传统制造的弹簧夹相比，打开第一实施例的弹簧夹(图1-8)和第二实施例的弹簧夹(图9-15)所需的力的大小的比较图；和

图17包括将第一示例性实施例(图1-8)的弹簧夹与传统制造的弹簧夹进行比较的两个曲线图。第一个图表显示了打开第一示例性实施例(图1-8)的弹簧夹所需的力的大小，以及有多少力是由弹簧和机构中的摩擦产生的。第二个图表显示了打开传统制造的弹簧夹所需的力的大小，以及有多少力是由弹簧和机构中的摩擦力产生的。

具体实施方式

示例性实施例描述如下。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实现的所有特征。当然，应当理解，在任何这种实际实施例的发展中，必须做出许多特定于实现的决定，以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将随着实现的不同而不同。此外，应当理解，这种发展努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说，这仍然是常规任务。这里公开的杠杆弹簧夹拥有多种发明特征和部件，这些特征和部件单独地和组合地保证专利保护。

本发明涉及一种具有杠杆机构的弹簧夹，该杠杆机构构造成当接合端打开得更大时，在手柄端上提供更小的作用力。

图1是弹簧夹10的第一实施例的透视图。弹簧夹可以包括围绕枢轴13可旋转地附接到第二夹爪16的第一夹爪15。枢轴13可以包括用于引起围绕第一夹爪15和第二夹爪16接合的位置的旋转运动的任何装置，包括从弹簧夹10的右侧延伸到弹簧夹10的左侧的销，或者在弹簧夹10的每个右侧或左侧上的单独的销或轴承。弹簧组14的第一端可以连接到第一夹爪15，弹簧组14的第二端可以连接到第二夹爪16。

在图1中，弹簧夹10处于闭合位置，使得手柄端11处于它们相距最远的位置，并且接合端12相接触。手柄端11可以是中空的，以便当弹簧夹处于打开或闭合位置时，弹簧组14能够完全嵌套在手柄端11内。

图2是处于闭合位置的弹簧夹10的第一示例性实施例的透视图，详细示出了弹簧调节臂22。弹簧组14可以包括安装在一端的一组第一安装件24和在第二端的一组第二安装件25之间的螺旋弹簧23。安装件24和25的横截面可以是三角形的，以减少摩擦。三角形安装件24和25可以提供比轴安装件更小的摩擦，轴安装件可以具有更大的直径。

图3是处于打开位置的弹簧夹10的第一示例性实施例的透视图。如这里所使用的，“平衡位置”指的是在旋转过程中接合端12暂停或保持在静止位置的任何位置。当接合端12彼此接触时(例如，当弹簧夹10闭合时)或者当接合端12搁置在物体的任一侧时(如图4所示)，接合端12可以暂停旋转。如这里所使用的，“闭合位置”指的是在旋转、接触和/或搁置在物体的相对侧的过程中接合端12暂停或以其他方式保持在静止位置的任何位置。如这里所使用的，“打开位置”指的是接合端12分离的任何位置。

图4是处于平衡位置的弹簧夹10的第一示例性实施例的透视图，其中接合端12在块90上暂停旋转。在图4中，接合端12可以使夹紧力施加在块90的上下表面上。本文中使用的任何指示仅是为了清楚起见，并不旨在限制本公开的范围。

图5是处于打开位置的弹簧夹10的第一示例性实施例的侧面剖视图。图5的侧面剖视图大约沿着弹簧夹10的垂直中心和安装在第一夹爪15和第二夹爪16之间的弹簧组14的轴向中心剖开。弹簧组14可以包括中心杆31，其一端具有固定支座32，另一端具有可调节支座33。安装件24和25可以相对于固定支座32和杯形元件35固定。

可调节支座33可以通过将中心杆31构造成具有螺纹部分34来提供，该螺纹部分34能够相对于螺旋弹簧23和可调节支座33旋转。可调节支座33可以配置有与中心杆31对应的螺纹，从而中心杆31的旋转导致可调节支座33以线性运动方式移动。在一些实施例中，可以通过使用调节臂22来操纵中心杆31。调节臂22大体上可以是细长的，具有90度的截面，终止于方形端，该方形端铰接到中心杆31。调节臂22优选地构造成使得其相对于中心杆31具有多个位置，至少包括存放位置和调节位置。通过包括由弹簧37支持的垫圈36，调节臂22可以偏置到存储或调节位置，弹簧37作用在杯形元件35上，杯形元件35可旋转地连接到中心杆31的一部分上，并位于可调节支座33和调节臂22之间。杯形元件35更具体地是具有开口端和相对端的圆柱形元件，该圆柱形元件具有面板，该面板包含对应于中心杆尺寸的轴向定位的开口，其中杯形元件35可旋转地固定到中心杆31。调节臂22的存放位置可以是调节臂22的细长部分大约平行于中心杆31的位置。这里所用的“大约平行”是指两个大体上细长的构件相互平行在正负10度范围内的任何构型。调节臂22的调节位置可以是调节臂22的伸长方向大约垂直于中心杆31的位置。如本文所用，“大约垂直”指的是两个大体上细长的构件相互垂直在正负45度范围内的任何构型。

可调节支座33可以允许用户压缩或解压螺旋弹簧23，提供了一种调节弹簧夹10的夹紧力的方式。在一些实施例中，当可调节支座33在其调节范围的开始压缩螺旋弹簧23时，夹紧力的差异量变化更大。

图6是弹簧组14及其部件的分解图，包括中心杆31、在中心杆31的一端上固定到中心杆31的固定支座32和中心杆31另一端的可调节支座33。安装件24和25(图6中不可见)相对于固定支座32和杯形元件35固定。可调节支座33可以配置有螺纹部分，该螺纹部分构造成接合中心杆31上的螺纹部分。弹簧组14上提供的调节允许调节螺旋弹簧23上的预载，这提供了对施加到手柄端11上的力或者将接合端12推到一起的力的调节。

图7是凹口区域15A及其与弹簧组14的安装件25的界面的侧视图。安装件25和凹口区域15A的使用减少了弹簧组14端部的摩擦量，允许在弹簧组14中使用更高的弹簧刚度。使用在旋转点具有尖角区域的安装件25，结合凹口区域15A的形状，显著减小了当安装件25旋转时安装件25和凹口区域15A之间的旋转摩擦量。如果安装件25是真角，那么安装件25和凹口区域15A之间的摩擦力理论上将为零。在一些实施例中，安装件25包括具有小半径的尖角区域。由于所涉及的材料和力，安装件25可能需要小半径而不是真正的角。在一些实施例中，小半径为大约0.01英寸，其中“大约”为正负40％。当与0.060英寸的轴相比时，该轴在具有小半径的安装件25和凹口区域15A之间具有大约六倍的摩擦力。

凹口区域15A可以包括弹簧夹10的夹爪15上的切口，其中切口的每个边缘构造成当弹簧夹10在手柄端11和接合端12上运动通过其运动弧时允许安装件25自由旋转。在一些实施例中，当弹簧夹10从打开位置移动到闭合位置或反之亦然时，安装件25构造成围绕至少一个顶点旋转。在图7中，安装件25的边缘在凹口区域15A附近旋转。在图8A中，安装件25的不同边缘在凹口区域15A附近旋转。

图8B是图8A的特写视图，其中标识了安装件25的内角和凹口区域15A的角。安装件25可以具有内角25A、25B和25C。虽然安装件25可以具有大体上三角形的横截面，但它不一定是真正的三角形，并且在其外表面或旋转表面上可以具有圆形顶点。如前所述，由于材料和施加在安装件25的点上的力，一些实施例包括圆形顶点或圆角点。内角25A、25B和25C可以基本相同。本文所用的“基本相同”是指彼此相差在正负10％以内的值。在一些实施例中，内角25A小于内角25B和25C，并且内角25B和25C基本相同。

角15AB表示凹口区域15A中使用的在凹口区域15A的离手柄端11最远的区域和凹口区域15A的朝向手柄端11倾斜的边缘之间的角。在一些实施例中，角15AB可以是大约270度至310度。在一些实施例中，角AB可以是大约280度至300度。在一些实施例中，角AB可以是大约290度至300度。虽然角15AB认为是一个角，但是它不一定需要具有一个顶点。在一些实施例中，角15AB的顶点包括圆形顶点或半径。

虽然已经给出了角15AB的一些值，但是对于给定实施例，其精确值将取决于安装件25的尺寸、内角25A、25B和25C以及安装件25的边长。凹口区域15A的尺寸优选为使得当接合端12从打开位置移动到闭合位置(或反之亦然)时，安装件25能够旋转，而安装件25不会滑出凹口区域15A。

图9是弹簧夹110的第二示例实施例的透视图。替代实施例中与所述第一实施例的相应元件基本相同的元件用相同的数字标识。功能相似(但不一定相同)的元件用相同的数字加上100来表示。

弹簧夹110可以包括围绕销113可旋转地附接到第二夹爪116的第一夹爪115。弹簧组114的第一端可以连接到第一夹爪115，弹簧组114的第二端可以连接到第二夹爪116。弹簧夹110可以在单个爪上包括多个凹口区域，以为弹簧夹110提供额外的调节潜力。在一些实施例中，夹爪115和116是不对称的，以利用弹簧和人手的几何形状。第一夹爪115和第二夹爪116的手柄端111内部可以是中空的，并且构造成当弹簧夹处于任何位置时允许弹簧组114嵌套在手柄端111内。当弹簧夹110完全打开时，不对称形状的第一夹爪115和第二夹爪116可以允许弹簧组114更好地装配在手柄端111内。

在图9中，第二夹爪116可以包括多个凹口区域。一些实施例包括在单个夹爪116上彼此相邻定位的第一凹口区域116A、第二凹口区域116B和第三凹口区域116C。具有多个凹口区域的实施例允许用户使用对弹簧组和凹口区域的调整的组合来通过弹簧夹110建立期望的夹紧力。虽然示出了具有三个凹口区域的示例，但是增加或减少弹簧夹110上的凹口数量也在本发明的构思范围内。无论是在打开、闭合或中间位置，对弹簧组的调节可以增加或减少由弹簧夹110施加的夹紧力的大小。如本文所述，选择不同的凹口面积可以增加或减少处于打开位置的弹簧夹110所施加的夹紧力的大小。当弹簧夹110处于更加打开的位置时，将凹口区域改变为到弹簧夹110的枢转点113的临界距离141更大的区域增加了夹紧力。如图11所示，临界距离141是弹簧力矢量140和枢轴113之间的垂直距离，通常代表弹簧夹110施加的夹紧力的大小。当弹簧夹110处于更加打开的位置时，将凹口区域改变为到弹簧夹110的枢转点113的临界距离141更短的凹口区域减小了夹紧力。多个凹口位置允许使用者选择弹簧夹110的结构，该结构为特定的夹爪打开位置提供正确的夹紧力。多个凹口位置还允许使用者选择弹簧夹110的构造，该构造提供了夹爪打开位置在手柄端111上所需的正确的手挤压力。用户可以使用多个凹口位置和/或弹簧调节臂122来微调手柄端111上所需的特定挤压力或接合端112上的特定夹紧力。例如，如果需要接合端112几乎完全打开的工件需要用大的力来夹紧，使用者可以选择离枢轴点113垂直距离大的凹口位置，以增加打开位置的夹紧力。例如，如果需要接合端112几乎完全打开的工件需要用较小的力来夹紧，或者希望在手柄端111上施加较小的力，则使用者可以选择到枢轴点113的临界距离141较小的凹口位置，以减小打开位置的夹紧力。

图10包括图9中弹簧夹110的分解图，并提供了弹簧组114和第二夹爪116上的第一凹口区域116A、第二凹口区域116B和第三凹口区域116C的附加视图，这些凹口区域构造成接收安装件125。凹口区域116A至116C可以模制或切割到第二夹爪116的部分中，以便为安装件125提供足够的支撑。

通过在单个夹爪116上包括多个凹口区域116A至116C，用户可以选择或调整弹簧力矢量140及其离枢轴113的临界距离141。随着临界距离141增加，夹紧力通常增加。随着临界距离141减小，夹紧力通常减小。夹紧力可以指使用者打开手柄端111所需的力或者施加在接合端112的力的大小。

例如，弹簧夹110在图9和11中构造成安装件125位于凹口区域116C中，与安装件125位于凹口区域116A或116B中相比，这提供了最大的夹紧力。当安装件125在凹口区域116C中时，临界距离141大于在凹口区域116A或116B中时的临界距离。增加弹簧力矢量140和枢轴113之间的临界距离141通常会增加弹簧组114的力量并增加夹紧力。通过提供多个凹口区域116A至116C，用户可以快速调节弹簧组114的力量和弹簧夹110的夹紧力。

在另一个示例中，弹簧夹在图13中构造成安装件125在凹口区域116A中，与安装件125在凹口区域116B或116C中相比，这提供了最小量的夹紧力。当安装件125在凹口区域116A中时，临界距离141小于在凹口区域116B或116C中时的临界距离。在一些实施例中，当弹簧夹110与凹口区域116A中的安装件125一起使用时，夹紧力是弹簧夹110与凹口区域116C中的安装件125一起使用时的夹紧力的大约50％至67％。

在图12中，弹簧夹110处于闭合位置，并且构造成安装件125位于凹口区域116B中。在图13中，弹簧夹110处于闭合位置，并且构造成安装在凹口区域116A中。与图12相比，临界距离141在图13中减小，表明当使用凹口区域116A构造时夹紧力较低。

在图14中，弹簧夹110处于打开位置，并且构造成安装件125位于凹口区域116C中。在图15中，弹簧夹110处于打开位置，并且构造成安装在凹口区域116A中。与图14相比，临界距离141在图15中减小，表明当使用凹口区域116A构造时夹紧力较低。

与弹簧夹110处于打开位置(如图14和15所示)相比，当弹簧夹110处于闭合位置(如图12和13所示)时，在凹口区域116A至116C之间移动安装件125在临界距离141上产生较小的差异。临界距离141的差异表示在特定打开位置的力的差异，因此图14中的弹簧夹110在完全打开位置比图15中的弹簧夹110在完全打开位置具有更大的夹紧力。

图16是在各种夹爪打开宽度下，与传统制造的弹簧夹相比，打开弹簧夹的第一和第二示例性实施例所需的力的大小的比较图。纵轴代表打开弹簧夹所需的力的大小，横轴代表弹簧夹的夹爪打开的距离。弹簧夹10由标记为“FC单个”的线表示，弹簧夹110由线“FC凹口1”、“FC凹口2”和“FC凹口3”表示。弹簧夹110在图表中由三条线表示，因为弹簧夹110包括多个凹口区域116A至116C，这些凹口区域允许使用者微调打开弹簧夹110所需的力的大小。标有“汉森(Hanson)”、“小马(Pony)”、“塑料1”和“塑料2”的线条代表传统制造的弹簧夹。与传统制造的弹簧夹相比，弹簧夹10和110具有意想不到的结果，即与夹爪打开宽度相比，打开力的曲线相当平坦。该曲线也可以描述为非线性和反抛物线。相比之下，随着夹爪进一步打开，传统制造的弹簧夹需要线性增加的力。

在图17中，两个曲线图将弹簧夹10的第一示例性实施例与传统制造的弹簧夹进行了比较。纵轴代表打开弹簧夹10所需的力的大小，横轴代表弹簧夹的夹爪打开的距离。标题为“力控制夹-单个设置”的第一图表显示了在一定的夹爪打开宽度上打开弹簧夹10的第一示例性实施例所需的力的大小，以及多少力可归因于弹簧，多少力可归因于机构中的摩擦。标题为“小马牌夹(Pony Brand Clamp)”的第二个图表显示了在一定的夹爪打开宽度上打开传统制造的弹簧夹钳所需的力的大小，以及有多少力归因于弹簧和归因于机构中的摩擦。安装件24和25以及凹口区域15A的使用产生了意外的结果，即大大减小了机构中的摩擦力，使得打开弹簧夹10的力的更大百分比归因于螺旋弹簧23，而不是传统制造的弹簧夹。传统制造的弹簧夹的打开力有较大比例归因于摩擦，随着夹爪宽度的增加，摩擦力的比例也在增加。

已经描述了一种弹簧夹，随着接合端进一步打开，手柄端所需的力减小。在本公开中，仅示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，如前所述，应当理解，本发明能够用于各种其他组合和环境中，并且能够在这里表达的发明概念的范围内进行改变或修改。

从前面的公开内容和某些优选实施例的详细描述中，还很明显，在不脱离真实范围和精神的情况下，各种修改、添加和其他替代实施例是可能的。选择并描述了所讨论的实施例，以提供对本发明的原理及其实际应用的最佳说明，从而使得本领域普通技术人员能够在各种实施例中利用本发明，并且具有适合于所设想的特定用途的各种修改。当根据它们被公平、合法和公正地授权的利益进行解释时，所有这些修改和变化都在由所附权利要求书确定的本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种弹簧夹，其包括：

第一臂，其包括与接合端相对的手柄端；

第二臂，其包括与接合端相对的手柄端；

第一臂和第二臂围绕位于手柄端与第一臂和第二臂的接合端之间的枢轴点能够旋转地固定；

弹簧组，其能够操作地连接到第一臂和第二臂，所述弹簧组包括：

中心杆，其穿过螺旋弹簧的轴向中心定位；

固定支座，其朝向第一端固定到中心杆；

所述中心杆包括在第二端和第一端之间的螺纹部分；

与中心杆螺纹连接的能够调节的支座，使得螺旋弹簧位于固定支座和能够调节的支座之间，并轴向围绕中心杆；

中心杆的螺纹部分和能够调节的支座构造成相对于螺旋弹簧旋转；和

调节臂，其能够枢转地固定到中心杆的第二端；

其中临界距离限定在枢转点和弹簧组的弹簧力矢量之间，并且构造成施加以下至少一个：(i)施加在第一臂和第二臂的接合端之间的预定夹紧力；以及(ii)施加在第一臂和第二臂的手柄端上的预定打开力；和

其中第一臂和第二臂构造成当弹簧夹处于其旋转极限内的任何位置时，将弹簧组容纳在第一臂和第二臂之间。

2.根据权利要求1所述的弹簧夹，其中，所述中心杆的第二端还包括偏置元件，所述偏置元件构造成在多个位置偏置所述调节臂，所述偏置元件包括：

杯形元件，其在轴向固定位置能够旋转地固定到中心杆上；

杯形元件包括具有开口端和相对端的圆柱形壁，所述圆柱形壁具有面板，所述面板包含对应于中心杆的尺寸的轴向定位的开口；

垫圈，其位于中心杆周围，在杯形元件和中心杆的第二端之间；和

偏置元件螺旋弹簧，其位于中心杆周围，并在杯形元件和垫圈之间。

3.根据权利要求2所述的弹簧夹，其中，所述偏置元件构造成将所述调节臂偏置在打开位置或存储位置，所述打开位置是所述调节臂的细长部分垂直于所述螺旋弹簧的位置，而所述存储位置是所述调节臂的细长部分平行于所述螺旋弹簧的位置。

4.根据权利要求2所述的弹簧夹，其中，所述调节臂构造成偏置到至少一个位置，在所述位置，所述调节臂能够旋转360度，而不会受到弹簧夹的另一个元件的阻碍。

5.根据权利要求1所述的弹簧夹，其中，弹簧组还包括：

固定到固定支座的第一三角形元件和固定到杯子的第二三角形元件；

其中所述第一三角形元件和所述第二三角形元件包括三角形横截面；

其中，所述第一臂包括构造成接合所述第一三角形元件的角形突起；

其中，所述第二臂包括构造成接合所述第二三角形元件的角形突起；和

其中所述第二臂的角突起包括至少两条终止于一角的边，所述角构造成接合所述第二三角形元件。

6.根据权利要求1所述的弹簧夹，其中，第一臂包括面向弹簧组的中空部分；其中第二臂包括面向弹簧组的中空部分和相对于第一臂的不对称的形状；其中中空部分和不对称形状构造成当弹簧夹的手柄端完全压在一起时，允许弹簧组完全位于两个中空部分内。

7.根据权利要求5所述的弹簧夹，其中，所述临界距离构造成在弹簧夹的旋转极限的一部分中，与接合端之间的距离相比，在将手柄端推到一起的力之间产生递减关系；并且其中临界距离还构造成在将手柄端部推到一起的力与弹簧夹的旋转极限的一部分的接合端部之间的距离相比产生递增的关系。

8.根据权利要求7所述的弹簧夹，其中，从接合端接触时到接合端处于其旋转极限的中点时，递增的关系出现；并且当接合端处于其旋转极限的中点时到当接合端处于其打开位置旋转极限时，出现递减关系。

9.根据权利要求8所述的弹簧夹，其中，递增关系和递减关系是非线性的。

10.根据权利要求9所述的弹簧夹，其中，所述递增关系和递减关系形成反抛物线，当接合端位于其旋转极限的中点时达到峰值。

11.根据权利要求1所述的弹簧夹，其中，所述调节臂为细长形，其倾斜部分终止于方形端，所述方形端能够枢转地连接至弹簧组的中心杆的第二端。

12.一种弹簧夹，其包括：

第一臂，其包括与接合端相对的手柄端；

第二臂，其包括与接合端相对的手柄端；

第一臂和第二臂围绕位于手柄端与第一臂和第二臂的接合端之间的枢轴点能够旋转地固定；

弹簧组，其包括螺旋弹簧，并且通过弹簧组与第一臂中的角形突起和第二臂中的角形突起之间的接触能够操作地连接到第一臂和第二臂；

其中临界距离限定在枢转点和弹簧组的弹簧力矢量之间，并且构造成产生以下至少一个：(i)施加在第一臂和第二臂的接合端之间的预定夹紧力，以及(ii)施加在第一臂和第二臂的手柄端上的预定打开力；

其中，所述第二臂还包括位于多个临界距离处的多个角突起；和

其中第一臂和第二臂构造成当弹簧夹处于其旋转极限内的任何位置时，将弹簧组容纳在第一臂和第二臂之间。

13.根据权利要求12所述的弹簧夹，其中，所述第一臂上的角突起包括两个平面壁，所述两个平面壁以270度至310度的角度相交于顶点。

14.根据权利要求12所述的弹簧夹，所述弹簧组还包括：

固定到一端的第一三角形元件和固定到相对端的第二三角形元件；和

第一三角形元件和第二三角形元件包括三角形横截面，所述三角形横截面构造成分别接合第一臂上的角形突起和第二臂上的角形突起。

15.根据权利要求14所述的弹簧夹，所述角形突起各自包括顶点，其中所述第二三角形元件构造成当所述弹簧夹从闭合移动到打开时，围绕所述第二臂上的角形突起上的顶点旋转。

16.根据权利要求14所述的弹簧夹，其中，所述临界距离构造成在弹簧夹的旋转极限的一部分中，与接合端之间的距离相比，在将手柄端推到一起的力之间产生递减关系；并且其中临界距离还构造成在将手柄端部推到一起的力与弹簧夹的旋转极限的一部分的接合端部之间的距离相比产生递增的关系。

17.根据权利要求16所述的弹簧夹，其中，从接合端接触时到接合端处于其旋转极限的中点时，递增的关系出现；并且当接合端处于其旋转极限的中点时到当接合端处于其打开位置旋转极限时，出现递减关系。

18.根据权利要求17所述的弹簧夹，其中，递增关系和递减关系是非线性的。

19.根据权利要求17所述的弹簧夹，其中，所述递增关系和递减关系形成反抛物线，当接合端位于其旋转极限的中点时达到峰值。

20.根据权利要求12所述的弹簧夹，其中，弹簧组包括：

中心杆，其穿过螺旋弹簧的轴向中心定位，所述中心杆包括位于第一端和第二端之间的螺纹部分；

固定支座，其朝向第一端固定到中心杆；

能够调节支座，其与中心杆螺纹连接，使得螺旋弹簧位于固定支座和能够调节支座之间，并轴向围绕中心杆；

中心杆的螺纹部分和能够调节的支座构造成相对于螺旋弹簧旋转；和

调节臂，其能够枢转地固定到中心杆的第二端。

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