CN1247364C - 扳手 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扳手，其具有头部和用于转动所述头部的转动装置，该头部可与工件相配合并将力矩作用于工件，所述头部包括一个柔性环形元件，该环形元件在一端与所述转动装置相连，而其另一端是自由的，所述环形元件具有可与工件配合的内工作表面，所述转动装置包括含有第一凸轮面的夹紧装置，当所述转动装置在预定方向上转动时，夹紧装置压紧工件以夹住该环形元件的自由端，其中，所述柔性环形元件在其自由端或自由端附近的部分具有外部第二凸轮面，所述第二凸轮面和所述部分的内工作表面限定一楔形，所述楔形朝柔性环形元件的自由端方向厚度增加，并且所述第一凸轮面设置成与所述楔形部分的第二凸轮面配合，从而，当力矩沿预定方向作用于所述头部时，相对于工件在周向上推压所述楔形部分，使其易于围绕所述工件收紧该柔性环形部分。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种扳手(在英国也被特称为“扳钳”)，特别是涉及一种“环形”扳手。
【背景技术】
扳手是一种用于向螺母、螺栓、螺钉或类似部件(为方便起见，后面将其称为“工件”)作用力矩来拧紧或拧松工件。扳手具有可与工件的周边不转动啮合的头部，以便将力作用于扳手头并使其转动，从而将力矩传递给工件。工件通常是多边形的，例如六边形或四边形，扳手头具有与其相匹配的形状和尺寸。环形扳手的扳手头构造成基本上围绕在工件周围。
下面将针对用于六角螺母的扳手进行描述。但显然，本发明也可同样地应用于其它形状的扳手和相应的螺母，并可用于其它类型的工件，如螺栓和螺钉。
普通的环形扳手具有环形扳手头，该环形扳手头具有六边形内表面，每个内表面部分基本上是平的。在使用时，扳手头内表面上的平的表面和角部与所要拧紧或拧松的螺母的平的表面和角部啮合。当沿适当的方向转动扳手头时，螺母就按需要被拧松或拧紧。但是，如果螺母尺寸不足、损坏或磨损时，很有可能扳手头就会绕螺母“打滑”和转动，而不是恰当地夹紧螺母的平面和角部或与其相啮合。
从US4967612中已知其它的各种环形扳手。其中首先公开了一种扳手，其具有在一端可枢转的环形元件，在该枢转的环形元件的相对端具有自由端部分。还设置有棘爪元件，以便于一旦环形元件在螺母上放置就位，其可接触环形元件的外表面，例如，当扳手杆上的扭矩增加时将环形元件沿径向推靠在螺母上。不利的是，在螺母上产生的力的作用效率低，并且在螺母上将产生不适当的滑动。
【发明内容】
本发明的一个目的就是要提供一种改进的扳手，在工件尺寸不足、损坏或磨损的情况下，扳手还能可靠地与工件相配合来将力矩作用于工件。
根据本发明，提供一种扳手，其具有头部和用于转动所述头部的转动装置，该头部可与工件相配合并将力矩作用于工件，所述头部包括一个柔性环形元件，该环形元件在一端与所述转动装置相连，而其另一端是自由的，所述环形元件具有可与工件配合的内工作表面，所述转动装置包括含有第一凸轮面的夹紧装置，当所述转动装置在预定方向上转动时，夹紧装置压紧工件以夹住该环形元件的自由端，其中，所述柔性环形元件在所述自由端或自由端附近的部分具有外部第二凸轮面，所述第二凸轮面和所述部分的内工作表面限定一楔形，所述楔形朝柔性环形元件的自由端方向厚度增加，并且所述第一凸轮面设置成与所述楔形部分的第二凸轮面配合，从而，当力矩沿预定方向作用于所述头部时，相对于工件在周向上推压所述楔形部分，使其易于围绕所述工件收紧该柔性环形部分。
而且，最好所述第一凸轮面基本上为凸形的。
另外，所述自由端部分的所述第二凸轮面最好基本上为凹形的。
任选的是，所述第一凸轮面与所述扳手形成一个整体，或者所述第一凸轮面由一个插入件形成。
最好，所述环形元件包括多个部分段。
而且，所述部分段优选为限定所述环形元件的基本上为多边形的内表面。
每个所述部分段的内表面优选为在所述环形元件的圆周方向基本上是凸起的。
最好，至少几个所述部分段相互形成一体，且所述环形元件可在相邻的整体形成的部分段之间的接合部分处弹性变形。
而且，在相邻的整体形成的环形元件之间的所述接合部分优选为在径向比所述部分段的其它部分具有减小的厚度。
另外，所述接合部分优选为包括所述环形元件的部分内表面，其在所述环形元件的圆周方向大致为凹形的。
可供选择的是，所述环形元件的内表面是波纹形的。
最好，所述头部包括可限制所述环形元件的所述自由端相对于其所述固定端沿所述预定方向运动的装置。
最好，所述头部包括可限制所述环形元件的所述自由端相对于其所述固定端沿所述预定方向的相反方向运动的装置。
最好，所述头部包括转枢，由此所述环形元件的至少一部分可在所述环形元件的平面内相对于所述头部的其它部分转动。
而且，所述环形元件优选为包括多个部分段，且所述转枢设置在至少一对相邻部分段之间。
另外，扳手优选为包括与所述转枢相联的弹性偏压装置，其可将所述环形元件压向收紧位置。
【附图说明】
下面将结合附图仅通过举例的方式对本发明的实施例进行详细的描述，其中：
图1是根据本发明第一实施例的扳手的头部的正视图；
图2a、2b和2c是根据图1所示实施例的不同尺寸的双头扳手的正视图；
图3a是用图1所示扳手夹紧旧螺母时的透视图，图3b是图3a所示旧螺母的透视图；
图4a是根据本发明第二实施例的扳手的头部的正视图，图4b是图4a所示扳手的端部侧视图；
图5是根据本发明第三实施例的扳手的头部的正视图；
图6a-6d是根据本发明第四实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头是铰接的，图6a示出的是扳手头处于工作位置，图6b、6c和6d示出的是扳手头绕转枢转动不同角度；
图7是根据本发明第五实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头是铰接的；
图8是根据本发明第六实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头是铰接的，且由球窝接头形成转枢；
图9是根据本发明第七实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头是铰接的，且由肘接头形成转枢；
图10a-10c是根据本发明第八实施例的扳手的头部的正视图，其中扳手头是铰接的，图10c所示的扳手头处于工作位置，图10a和10b所示的扳手头处于全部和部分打开位置；
图11a和11b是根据本发明第九实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头包括多个转枢，图11a所示的扳手头处于工作位置，图11b所示的扳手头处于打开位置，而图11c是图11a所示扳手的侧视图；
图12a-12e是根据本发明第十实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头通过连接扳手头两个部分的链节进行铰接，图12a所示的扳手头处于工作位置，图12b-12e示出的是扳手头绕转枢转动不同的角度，且图12f-12h是图12a-12e所示链节的透视图；
图13a和13b是根据本发明第十一实施例的扳手的头部的正视图，其中，扳手头通过一个带有弹性偏压件的链节进行铰接，图13c是带有整体弹性偏压件的链节的正视图；
图14是根据本发明第十二实施例的扳手的头部的正视图；
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明的实施例进行描述。在各实施例及其相应的附图中，相同的标号将用来表示相同的特征。
如图1所示，根据本发明的扳手包括一个与杆或柄12相连的头部10。头部10以环14的形式大致环绕着如螺母、螺栓或螺钉这样的工件的周围表面。在使用时，扳手头10的内表面与工件的周围表面相接触。图1所示的扳手处于“非工作”状态，没有作用力矩。
环14具有第一固定端16和第二自由端18，第一固定端16与手柄12相连，第二自由端18靠近第一端16而终止，但其并不与第一端16或手柄12相连。在该实施例中，环14按照扳手所要作用的工件周围表面数目而相应分成相同数目的部分段20a-f，这样，环14的内表面就形成基本上为多边形的结构。最好，每个部分段20a-f的内表面22大致为凸形的，环14的厚度沿其周长是变化的，在相邻部分段之间的接合部分24a-e处的厚度最薄。最好，接合部分24a-e是圆弧形的(凹形的)。自由端18包括环14部分的端部部分段20f。
扳手头10还包括一个凸部26，凸部26位于环14的端部部分段20f的径向向外的位置处，并形成一个第一凸轮面28，第一凸轮面28适合于与由环14的端部部分段20f的外表面形成的第二凸轮面30相配合。第一凸轮面28最好是凸形的，第二凸轮面30最好是凹形的(以便于环的端部部分段20f的外表面形成递减的斜坡)。第一凸轮面28可由位于凸部26的插入件来形成，例如由一个圆柱销或辊32来形成。在凸部26附近形成一个贴合面34，贴合面34大致平行于环14的自由端18的端部表面36，并由间隙38与其间隔开。
图2a-2c示出了一套装有图1所示扳手头的双头扳手40。与普通扳手的情况相似，根据本发明的扳手可按照与标准工件尺寸相适应的各种不同尺寸来设有单头或双头。双头扳手可装有根据本发明的第一扳手头和普通的第二扳手头。
图3b示出了与螺栓44配合的螺母42，图3a示出了与螺母42配合的图1所示的扳手。众所周知，螺母、螺栓头等在使用过程中会发生磨损，如图3b所示，螺母周边表面之间的螺母角部46就会被磨平。松紧螺母时，普通扳手头就会在这种类型的磨损螺母上打滑。
当根据本发明的扳手与图3a所示的螺母6嵌合且力沿箭头48方向(也就是，沿环的固定端16和自由端18之间的最短距离所确定的方向)作用于扳手头时，如果环的内表面和螺母42之间产生最小摩擦，环14就会发生变形并环绕靠近螺母42，并进而收紧环14和螺母42之间的夹口以避免任何滑动，即使螺母42磨损、损坏或尺寸不足得很厉害时也是如此。
更具体地说，当力矩沿箭头48所示方向作用于扳手时，使第一凸轮面28压靠在第二凸轮面30上，环14的自由端18向内压向螺母42。当手柄首先转动时，作用的力矩使力从自由端18向内沿径向作用于螺母42。该力有效地使自由端18楔靠在螺母42上。当进一步作用力矩时，沿方向48拉扳手手柄和环，从而凸轮在第二凸轮面30上沿箭头48所示方向移动。第二凸轮面30的形状还使环14的端部部分段20f的贴合表面36向贴合面34移动，从而收紧间隙38。
实际上，环从贴靠螺母的最后一个部分段20f的位置收紧。沿环14所传递的力还使环在部分段的接合部分24a-e处变形。环部分段20a-f内表面22的凸形形状也使环14和工件周边表面之间的夹紧作用得到加强。即使工件损坏、磨损或尺寸不足，也可在环和工件之间形成足够的初始接触和摩擦，环14向内变形增强了夹紧作用，并进一步作用力矩使工件转动。
在图1-3所示的实施例中，环14的相邻部分段20a-f之间的接合部分24a-e形成“整体转枢”，使环弹性变形并环绕靠近工件。当力矩沿箭头48所示方向作用时，表面34和36限制了环14的变形。但是，如果力矩沿相反的方向(图1所示的箭头50的方向)作用时，环14就会有由于塑性变形而被损坏的危险。
图4a和4b示出了本发明的另一个实施例，除了扳手头10包括在扳手头沿箭头50所示方向转动时用于防止环14过度张开的装置以外，其结构与图1所示的实施例类似。环14的自由端18设有一个向外的凸起52，凸起52与形成于凸部26上的相应凹部54相配合。在该实施例中，去掉了图1所示的插入件32，第一凸轮面28与凸部26形成一体。
图5示出了又一个与图1和2所示实施例类似的实施例，其具有可防止环张开的不同结构形式的卡锁装置。在该实施例中，环14的端部部分段20f的自由端56延伸并容纳在形成于扳手头10上靠近凸部26的一个凹口或槽58中。伸出的自由端56和凹口58相互配合来限制环14的端部部分段20f在箭头48所示方向和箭头50所示方向的运动。在本发明的这些或其它任一实施例中也可采用其它等效的结构来限制端部部分段20f沿箭头48和50中的一个方向或沿上述两个方向运动。
图5所示实施例还包括一个形成扳手第一凸轮面28的插入件32。显然，这种类型的插入件也可用于本发明的任何一个实施例中，或者在本发明的任何一个实施例中，第一凸轮面28也可作为扳手头的一个整体部件。
在上述实施例中，扳手头包括一个在使用时基本上围绕着工件的大致封闭的环。与普通的环形扳手类似，在特定情况下，这种结构很难或几乎不可能使扳手与特殊的工件相配合。
图6a-6d示出了本发明的另一个实施例，其中，由扳手头限定的环设有一个转枢或枢销60，其可使环14张开来与工件配合。在该实施例中，转枢60设置在靠近环14固定端16的第一和第二部分段之间的接合部分24a处。图6a示出的是环处于封闭的使用位置。图6b、6c和6d示出了利用转枢60来打开环14。该实施例特别适合于扳手环14与比如说位于一段管路上的螺母相配合的场合。转枢60允许环14向外打开使其便于与工件配合。与普通的封闭环扳手相比，其具有特殊的优点，如果封闭的环不能与安置在管路端头上的螺母相配合，就不能利用普通的封闭环扳手。一旦定位后，利用本发明的扳手就可将前述的螺母或螺栓拧紧或拧松。
图7示出了一种根据本发明的与图6a-6d所示扳手类似的扳手，其具有整体的第一凸轮面28，而不是一个插入件。在该实施例中，环形部分段20a-f的凸形内表面22的曲率比图1所示实施例的要小。这就使这些表面与工件表面之间的接触表面面积增大。另外，接合部分24a-e是圆弧形的并基本上形成半圆形轮廓形状。
图8示出了本发明的又一种实施例，其与图6a-d所示的实施例类似，但其转枢由球窝接头62构成，在该实施例中，球窝接头62位于第二和第三环形部分段20b、20c之间。图9示出了一种与图6a-d所示扳手类似的根据本发明的扳手，其在第一和第二环形部分段20a、20b之间设有一个肘接头64来构成转枢。图示的实施例是处于工作位置，力矩沿箭头48所示的方向进行作用，使得环14的自由端18可自由地向贴合面34运动。其自由运动的范围由相邻环形部分段20a、20b之间的肘接头形成的间隙66确定。当间隙66封闭住时，附加的力矩可使环14变形，且环内部的区域面积减小。部分段20a、20b相互贴靠就可形成附加的扭转力矩。
图10a、10b和10c示出了根据本发明的一种与图6a-d所示扳手类似的扳手，其在第二和第三环形部分段20b、20c之间设有一个伸出的球窝接头68来构成铰接。该图也示出了环14所能打开而容纳工件的范围。与图9所示的类似，环14可自由地运动，直到与第三环形部分段20c相关联的球窝接头68的伸出部分71贴靠在第二环形部分段20b的外表面上为止。此后，环在部分段20c-f之间的接合部分24c-e附近变形而使环内部的面积减小。
图11a、11b和11c示出了本发明的另一个实施例，其中，在环14的每个部分段20a-f之间设有枢转转枢72。
在使用过程中，如图11b所示，由于每个部分段可绕转枢72转动，因此，图11a、11b和11c所示的扳手允许环14向外打开。这就使得扳手可与设置在一段管路上的螺母或螺栓相配合。
尽管上述实施例所描述的环的内表面在工作位置时基本上是六边形形状，但本发明的另外的例子也可设想成采用三角形、四边形、五边形、七边形、八边形、九边形、十边形或更多边形的内表面形状。
图12a-e示出了本发明的另一个实施例，其中，第三和第四环形部分段20c、20d通过链节74相互铰接在一起。这里所用的术语“链节”是这样的一种结构，其中，呈8字形结构的板件76设置在环14的任意一侧，枢销78穿过相邻环形部分段20c、20d端部上的孔在板76之间延伸。根据本发明使用的铰接的一种优选的形式是，可将一对或多对环形部分段而不是象该实施例这样只是第三和第四部分段相互铰接在一起。图12a所示的扳手处于工作位置(封闭位置)，图12b-e所示的是环14从工作位置逐步打开的情况。图12f-12h更详细地示出了链节74。图12f是链节74的分解图，其包括一个弹簧夹79，弹簧夹79通常包含在这种类型的链节中。图12g所示的是铰接的环14打开的状态，图12h所示的是铰接的环14封闭的状态。
图13a和13b示出了本发明的又一个与图12a-e所示实施例类似的实施例，其中，链节转枢74设有弹性偏压装置，偏压装置包括弹簧元件80，如图13a所示，弹簧元件80可迫使环14进入其正常封闭的工作位置。转枢和弹性偏压装置一起在转枢74连接的相邻环形部分段(在该优选实施例中是部分段20c和20d)之间形成接合部分，该转枢比由其它对相邻部分段之间的接合部分24a、b、d、e所形成的“整体转枢”柔性更大。利用这种弹性偏压装置可使扳手象图1所示实施例那样在沿方向48转动时以基本相同的方式工作。但是，在沿相反方向50转动时，与转枢74相连的弹性偏压装置使环14略微张开，从而使环14可相对于工件转动，因此，可设置一种棘轮机构使扳手在沿“工作方向”48的两个连续行程之间运动时不必与工件脱离。偏压装置可使环在返回行程中相对于工件转动，并迫使环形部分段返回到其工作位置以便进行下一次工作行程。
在该实施例中，弹簧元件80与链节74的板76形成一体，其包括弹性臂82，弹性臂82从板76的任意一端伸出，并绕着其外端部在板76的平面内弯曲，弹性臂82具有弯折到板76的平面外的端部84。当将板76设置在环形部分段20c、20d的任意一侧时，臂82的端部84伸入到形成于相邻环形部分段20c、20d侧面上的孔86中，并与其相啮合。
如图13b所示，环14可抵抗弹簧元件80的恢复力而张开，以便于使扳手象装有铰接环的本发明的前述实施例那样与例如设置在一段管路上的螺母相啮合。
显然，可将不同形式的弹性偏压装置安装到图12和13实施例中所用的这种链节转枢或其它形式的转枢上。
图14示出了本发明的另一个实施例，其中，环14的内表面大致呈圆形，而不是多边形。环14的内表面上设有在作用力矩时可将工件夹紧在环内部的波纹或锯齿90。环14作为一个整体具有足够的柔性使其变形并围绕靠近工件。波纹90的尺寸、形状和分布状态由工件的性质来决定。该实施例也可象前述实施例那样改进成装有各种不同的凸轮面、止动装置、转枢等。而且，前述实施例的分成多个部分段的环也可在其内表面上设有锯齿或波纹。
在不脱离这里附加的本发明权利要求书所限定的范围的情况下，还可对本发明做出多种改进和变型。
Claims (18)
1.一种扳手，其具有头部和用于转动所述头部的转动装置，该头部可与工件相配合并将力矩作用于工件，所述头部包括一个柔性环形元件，该环形元件在一端与所述转动装置相连，而其另一端是自由的，所述环形元件具有可与工件配合的内工作表面，所述转动装置包括含有第一凸轮面的夹紧装置，当所述转动装置在预定方向上转动时，夹紧装置压紧工件以夹住该环形元件的自由端，其特征在于，所述柔性环形元件在其自由端或自由端附近的部分具有外部第二凸轮面，所述第二凸轮面和所述自由端部分的内工作表面限定一楔形，所述楔形朝柔性环形元件的自由端方向厚度增加，并且所述第一凸轮面设置成与所述楔形部分的第二凸轮面配合，从而，当力矩沿预定方向作用于所述头部时，相对于工件在周向上推压所述楔形部分，使其易于围绕所述工件收紧该柔性环形部分。
2.根据权利要求1所述的扳手，其中，所述第一凸轮面基本上为凸形的。
3.根据权利要求1所述的扳手，其中，所述自由端部分的所述第二凸轮面基本上为凹形的。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的扳手，其中，所述第一凸轮面与所述转动装置形成一个整体。
5.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述第一凸轮面由一个插入件形成。
6.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述环形元件包括多个部分段。
7.根据权利要求6所述的扳手，其中，所述部分段限定所述环形元件的基本上为多边形的内表面。
8.根据权利要求6所述的扳手，其中，每个所述部分段有一个内表面，该内表面在所述环形元件的圆周方向基本上是凸起的。
9.根据权利要求6所述的扳手，其中，至少几个所述部分段相互形成一体，且所述环形元件可在相邻的整体形成的部分段之间的接合部分处弹性变形。
10.根据权利要求9所述的扳手，其中，相邻的整体形成的环形元件之间的所述接合部分在径向比所述部分段的其它部分具有减小的厚度。
11.根据权利要求10所述的扳手，其中，所述接合部分包括所述环形元件的部分内表面，其在所述环形元件的圆周方向基本上为凹形的。
12.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述环形元件的内表面是波纹形的。
13.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述头部包括可限制所述环形元件的所述部分相对于其所述固定端沿所述预定方向运动的装置。
14.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述头部包括可限制所述环形元件的所述部分相对于其所述固定端沿所述预定方向的相反方向运动的装置。
15.根据上述权利要求1-3中任意一项所述的扳手，其中，所述头部包括转枢，因而所述环形元件的至少一部分可在所述环形元件的平面内相对于所述头部的其它部分转动。
16.根据权利要求15所述的扳手，其中，所述环形元件包括多个部分段，且所述转枢设置在至少一对相邻部分段之间。
17.根据权利要求14所述的扳手，其包括与所述转枢相连的弹性偏压装置，其可将所述环形元件偏压向收紧位置。
18.根据权利要求15所述的扳手，其包括与所述转枢相连的弹性偏压装置，其可将所述环形元件偏压向收紧位置。
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