CN1735483A - 可脱开式扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

断开式扭矩扳手(10)大致包括手柄部分(14)和弧形接合部(16)。该弧形接合部(16)还包括位于弧形接合部(16)近端的至少一个接合齿部(26)，以用于与带轴向槽的紧固件(12)或物件牢固且可释放地相接合。该断开式扭矩扳手(10)可以接合并且能够在预定扭矩水平下分离，不需要采用传统做法中的复杂且易损坏的机械设计。

Description

可脱开式扭矩扳手

技术领域

本申请要求享有于2002年11月2日提交的题为“可脱开式扭矩扳手”的美国临时专利申请No.60/425906的优先权，其通过引用整体地结合于本文中。

本发明大体上涉及手工工具，更具体地涉及在工作期间用于向可接合的物件施加预定扭矩的扭矩扳手。

背景技术

通常可以理解，在机械连接或偶合结构、装置以及部件中使用了紧固件和类似器件。对于许多这些连接或偶合而言，施加适当程度的扭矩对于连接的强度和安全性来说是很重要的。如果扭矩不足，所形成的连接随着时间的过去会变松，并且最终不能起到其预期的功能。如果扭矩值过大，紧固件会折断，和/或连接结构或物件会被损坏，这两者都会导致结构或功能受损。

在扭矩扳手方面已经取得了一些进展，使得可以对通过扳手传递到连接结构或紧固件上的扭矩值进行限制。这些典型的扭矩扳手存在非常多的变型。例如，近年来可脱开式扳手(breakaway wrench)获得了普及，因为制造商发现，在重复性状态中使用刻度式或指示式扳手时操作者的错误会增加，这是由于使用者对细节的注意会半途而废，并且其判断力会变得很容易波动。传统的可脱开式扳手通过限制所能施加的扭矩水平解决了一些这种问题。然而，这些传统的可脱开式扳手带来了固有的缺点，它们通常源于其复杂且难懂的设计。尤其是，可脱开式扭矩扳手通常采用弹簧促动的扭矩计量方法，其中这些弹簧在工具的整个寿命期间内均保持在负载状态。这种状况或负载状态不可避免地会缩短扳手的工作寿命，因为弹簧机构会逐渐产生性能下降。需要部件更换和/或再校正来调节这种性能下降。另外，在这种性能下降的期间，扳手的预定功能会失效，使得扳手在其设计参数之外工作，而使用者通常并没有意识到这种性能下降。

因此，需要一种基本上可以解决存在于传统扭矩扳手中的固有问题的扭矩扳手。需要提供一种可脱开式扭矩扳手，其用于在工作期间提供预定的脱开或分离功能，同时在不需要进行定期再校正或工具更换的情况下仍可保持功能和结构的可靠性。

发明内容

本发明的可脱开式扭矩扳手可基本上解决传统扭矩扳手所遇到的问题。本发明大致上包括具有手柄部分和弧形接合部的可脱开式扭矩扳手。该弧形接合部还包括至少一个接合齿部，其优选位于该弧形接合部的近端，以用于与带轴向槽的紧固件或物件例如螺母、螺栓、螺钉等牢固且可释放地相接合。这样，本发明提供了一种可脱开式扭矩扳手，其可以接合且能够在预定的扭矩水平下分离，而不需要采用传统做法中的复杂且易损坏的机械设计。

本发明的优点是，扭矩扳手构造成可以消除复杂且难懂的部件和部件的相互作用。

另一优点是，本发明的扭矩扳手设计成可以长期工作而无需进行再构造或部件更换。

本发明的另一优点是，相对简单的设计和功能可允许以较低的成本来制造产品。

另一优点是，本发明的扭矩扳手包括可增进使用方便性的手柄，以及允许采用其它装置来促进用扳手对已接合的物件如螺母、螺栓、螺钉等进行旋转操作的手柄孔。

另一优点是，本发明的接合齿部可采用各种尺寸和形状，以允许与各种带轴向槽的物件相接合，并允许在可变的扭矩水平下脱开与所述物件的接合。

另一优点是，由于优选采用了优选的聚合物如含氟聚合物的构造，因此本发明的扭矩扳手具有一定的挠性。

另一优点是提供了一种可脱开式扭矩扳手系统，其中，弧形接合面和接合齿的选择性布置、尺寸、形状以及其它结构选项的采用可允许实现选择性的扭矩水平和扭矩水平范围。这样，具有变化的构造和扭矩水平的多个扳手可构造成形成了一个可脱开式扭矩扳手的成套器具。

附图说明

图1显示了本发明的可脱开式扭矩扳手的一个实施例的透视图。

图2显示了图1中所示的可脱开式扭矩扳手的侧视图。

图3显示了根据本发明实施例的突出接合齿的局部剖视图。

图3a显示了根据本发明实施例的突出接合齿的局部剖视图。

图3b显示了根据本发明实施例的突出接合齿的局部剖视图。

图3c显示了根据本发明实施例的突出接合齿的局部剖视图。

图4显示了本发明的可脱开式扭矩扳手的一个实施例的截面图。

图5是能够容纳本发明实施例的带轴向槽的物件/紧固件的透视图。

图6是与带轴向槽的物件/紧固件相接合的本发明实施例的侧视图。

图7是与带轴向槽的物件或紧固件挠性地接合的本发明实施例的侧视图。

图8是与带轴向槽的物件或紧固件分离的本发明实施例的侧视图。

具体实施方式

参考图1到图8，本发明的可脱开式扭矩扳手10大体上包括手柄部分14和适合于与带轴向槽的物件12或紧固件如管子、管道、螺钉、螺母、螺栓等接合的弧形接合部16。紧固件12优选经攻丝而形成为螺纹件12，以便于在扳手10的操作期间进行上紧和松开。在一个实施例中，螺纹件12包括内螺纹，然而在其它的实施例中可包括外螺纹。

手柄部分14和弧形接合部16优选是整体式的塑料结构。优选实施例可由含氟聚合物构造而成。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以采用几乎无穷多种制造和成型技术以及材料。例如已经发现，聚合物如乙缩醛、聚偏二氟乙烯(“PVDF”)以及全氟烷氧基聚合物(“PFA”)对于本发明的一些特定实施例来说是可取的。另外，可以设想将本领域的普通技术人员已知的机加工和模制技术用于本发明的制造和/或成型中。

在一个实施例中，手柄部分14基本上为矩形，并且包括手柄本体部分19和形成在本体19的中心附近的手柄孔20。手柄孔20的尺寸和形状可制成为便于容纳用来进一步实现扳手10围绕接合物件12的旋转操作的装置。手柄部分14的备选实施例可包括用于容纳使用者手指的凹部、细长的设计，以及许多其它的构造、形状和设计，以提供用于旋转式促动扭矩扳手10的机械和/或手工接口。

本发明的弧形接合部16通常包括内弧形接合面22、外弧形面24和至少一个接合齿部26。弧形接合部16具有适度的延展性或柔性，以在与物件12接合和脱开的期间提供用来容纳相应接合物件12的外表面所需的一定程度的挠性。这样，如本文所述，可以设想将能够实现这种容纳的多种聚合物和其它材料用于构造或模制本发明的弧形接合部16。可通过弧形接合部16的挠性和材料构造来至少部分地控制用于本发明特定实施例的预定扭矩水平。

弧形接合面22为大致C形的或钩形的，并且能够容纳带槽物件12的外周表面或直径的一部分。弧形接合面22的尺寸和形状可根据物件12的尺寸、形状和设计而变化。在一个实施例中，弧形长度小于一个完整圆。在另一实施例中，弧形接合面22的弧形长度形成了大致椭圆的形状。弧形接合面22包括至少一个接合齿部26，以及远离该接合齿部26的倾斜挠曲部分27。另外，弧形接合面22可包括一个或多个夹持部分，以减少在接合和操作期间弧形接合面22相对于相应物件12的滑移。这种夹持部分可包括蚀刻部分、槽口、肋条、凹座、结节、沟槽和/或其它的对现有弧形接合面22的变更，或者，夹持部分包括选择性地连接到一部分弧形接合面22上的额外材料。

所述至少一个接合齿部26包括齿凹部30和齿凸部32。齿凹部30还可包括形成了齿凹部30和齿凸部32之间的表面连接部分的齿斜面33。取决于物件12的沟槽35的构造、深度、尺寸以及所需的脱开临界值，齿斜面33可有很大的变化。例如，当物件12具有相应的圆形沟槽35时，就需要如图3中所示的那些圆形齿斜面。在其它的实施例中可包括更锐利的、更深的和/或更长的齿斜面33。例如，图3到图3c显示了接合齿部26的各种示例性实施例，它们分别具有不同的齿凹部30、齿凸部32和齿斜面33的构造。在图3a中采用了与相对较深的齿凹部30相结合的更长或更深的齿凸部32，以便于与具有相对较深的沟槽部分35的物件或紧固件12相接合。相反，图3b显示了与相对较浅但更长的齿凹部30相结合的较短的齿凸部32，以便于与具有较浅构造的隔开沟槽部分35的紧固件12相接合。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域的技术人员将可认识到，可以有许多种用于接合齿部26的备选尺寸、形状和定位构造。可选择性地对齿部26实施这些和其它的构造变更中的每一种，以得到具有不同的扭矩水平和/或扭矩水平范围的扳手10。

在一些备选实施例中，可将多个接合齿部26沿着弧形接合面22选择性隔开。采用这种备选实施例可以实现本发明的扭矩扳手10，即可允许在多种扭矩水平下脱开与物件12的接合。例如，对于具有特别的或独特的沟槽35构造的物件12或紧固件而言，理想上在沿着弧形接合面22的预定且所需的位置处采用多于一个齿部26。

主要参考图6到图8，倾斜挠曲部分27通常位于手柄部分14的附近但远离齿部26，并且相对于已接合的紧固件12形成了角A。在至少一个实施例中，角A通常等于20°。显然也可构思出采用其它的角度。当接合时，紧固件12沿着内弧形接合面22的大部分相面对地紧固起来。在这种接合位置处，紧固件12的外表面和倾斜挠曲部分27之间的间隔形成了挠曲间隙B。在上紧紧固件12的期间，随着扭矩水平的提高，挠曲间隙B会减小，最终使得倾斜挠曲部分27与紧固件12的一部分外表面实质性接触。如图8所示，进一步施加的扭矩将最终导致齿凸部32与紧固件12的沟槽35分离。

主要参考图5和图6，物件或紧固件12通常包括具有台阶部分34和下凹的凹口部分36的沟槽35。物件12的台阶部分34将由齿凹部30容纳并与其接合，而凹口部分36能够容纳齿凸部32，以便于选择性的锁定接合。提高或降低齿凹部20、齿斜面33和凸部32与标准或预定物件或紧固件12的台阶和凹口的接合水平，便可允许对启动所希望的分离或脱开所需的扭矩大小进行可变式调节。另外，一个或多个接合齿部26在内弧形接合面22上的各位置处的布置可改变或变更用于本发明特定实施例的预定扭矩水平。

本发明的各种实施例可实施和采用本文所介绍的构造和结构选项来形成可脱开式扭矩扳手10，使其具有预定的扭矩水平以控制扳手10从紧固件12中脱开的“跃变扭矩”。这些扭矩水平通常用英寸-磅来表示。可将各实施例构造成使得可形成最小和最大的英寸-磅水平以产生一个扭矩范围。齿部26与紧固件12的沟槽35的分离优选发生在该扭矩范围内。最小值通常是可启动弧形接合部16与紧固件12的脱开或分离的扭矩水平。最大值通常限定了在促动分离之前能够出现的可接受的最大扭矩值，这是因为任何比最大值更大的值都将不希望地导致紧固件12产生螺纹乱丝。

例如，在图3a到图3c中所示例性地显示的齿部26的构造均可形成独特的预定扭矩水平。在一个实施例中，在适于与1英寸紧固件12接合的扭矩扳手10中采用图3a中所示的齿构造可形成38-40英寸-磅的预定扭矩水平范围。在另一实施例中，图3b所示的适于与1/2英寸紧固件12接合的扭矩扳手10中的齿构造可形成13-14英寸-磅的预定扭矩水平范围。在另一实施例中，如图3c所示，与适于与3/4英寸紧固件12接合的扳手10结合使用的齿构造可形成22-23英寸-磅的预定扭矩水平范围。本领域的技术人员可以理解，这些实施例仅出于示例性的目的，可以如本文所述地对本发明的构造和设计进行变更，以产生几乎无穷多个预定扭矩水平选项。

主要参考图6到图8，在操作中，使用者通过手柄14或通过与手柄14或手柄孔20连接的单独手柄来握住可脱开式扭矩扳手10，选择性地使C形内弧形接合面22接合式紧固在紧固件12的外表面的周围。这种接合将使至少一个接合齿部26与紧固件12的至少一个轴向沟槽35对齐。具体地说，齿凹部30容纳了紧固件12的台阶部分34，而齿凸部32插入到紧固件12的凹口部分36中。在这种接合位置处，紧固件12的外表面和倾斜挠曲部分27之间的间隔形成了挠曲间隙B(图6)。随着操作者例如沿顺时针方向旋转式促动扳手10，扭矩水平便增大，而挠曲间隙B减小(图7)。最终，这种扭矩增大和所致挠曲将导致倾斜挠曲部分27的一部分充分地挠曲，并开始与紧固件12的一部分外表面接触。在操作期间，在已接合的内弧形接合面22的多个部分处也会出现挠曲。此外，在接合面22的一部分处朝向紧固件12的挠曲会导致另一部分远离紧固件12的挠曲。进一步施加的扭矩将最终导致靠在紧固件12的接合沟槽35的内表面上的齿凸部32变形，迫使齿凸部32与紧固件12的沟槽35分离(图8)。在分离点处，扳手10可绕紧固件12自由地旋转，这便向操作者发出了已经达到适当扭矩值的信号。

在上文中已经参照优选实施例来介绍了本发明。然而，本领域的技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对优选实施例进行变化和修改。本领域的技术人员将会理解，本发明在材料选择、尺寸、形状等方面具有较广的适用范围。这些和其它的对于本领域的技术人员而言很明显的变化和修改都包括本发明之内。

Claims (31)

1.一种可脱开式扭矩扳手系统，包括：

具有大致圆周形外表面和至少一个形成于所述圆周形外表面内的轴向沟槽的螺纹件；

聚合物的可脱开式扭矩扳手，包括：

聚合物的弧形接合部，其具有内弧形接合面和至少一个从所述内弧形接合面中延伸出来的凸部，至少一部分所述内弧形接合面适于与一部分所述圆周形外表面相面对地接合，所述至少一个凸部适于插入式地接合在所述螺纹件的至少一个轴向沟槽内；和

其中，已接合的可脱开式扭矩扳手的旋转运动可使所述螺纹件相应地旋转，直到达到了预定扭矩水平并且所述内弧形接合部分的一部分产生挠曲而导致所述至少一个凸部从所述至少一个轴向沟槽中脱开为止。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弧形接合部是大致C形的。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可脱开式扭矩扳手还包括可操作地连接到所述弧形接合部上的手柄部分。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述手柄部分包括从中穿过的手柄孔，所述手柄孔适于容纳用来促进所述可脱开式扭矩扳手的旋转促动的手柄装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，至少所述弧形接合部由热聚物构造而成。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述热聚物是含氟聚合物。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述螺纹件是热聚物紧固件。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热聚物紧固件选自螺栓、螺钉、螺纹管以及螺母。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述螺纹件包括内螺纹。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述螺纹件包括外螺纹。

11.一种操作聚合物的可脱开式扭矩扳手的方法，包括步骤：

提供包括弧形接合部的聚合物的可脱开式扭矩扳手，所述弧形接合部具有内弧形接合面和至少一个从中延伸出来的齿凸部；

提供具有大致圆周形外表面和形成于所述圆周形外表面内的至少一个轴向沟槽的聚合物的螺纹紧固件；

使所述扭矩扳手的一部分内弧形接合面围绕所述螺纹件的圆周形外表面定位接合，使得所述至少一个齿凸部与所述物件的至少一个轴向沟槽插入式接合；和

围绕所述螺纹件的纵向轴线旋转所述扭矩扳手，以使所述螺纹件相应地旋转，直到获得了预定的扭矩水平并导致所述至少一个齿凸部从所述螺纹件的至少一个轴向沟槽中强制性脱开为止。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述提供螺纹件的步骤包括提供具有至少一个轴向沟槽的螺纹紧固件。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过促动所述可脱开式扭矩扳手的手柄来促进所述可脱开式扭矩扳手围绕所述螺纹件的纵向轴线的旋转。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述手柄包括从中穿过以促进所述扭矩扳手的旋转的手柄孔。

15.一种热聚物的可脱开式扭矩扳手，包括：

热聚物的手柄部分；

热聚物的弧形接合部，其可操作地连接到所述手柄部上且具有：

热聚物的内弧形接合面；

至少一个从所述弧形接合面中延伸出来的热聚物的凸部，其适于与具有形成于其中的至少一个轴向沟槽的螺纹件插入式接合，使得所述至少一个凸部可与所述至少一个轴向沟槽插入式接合；

其中，已接合的可脱开式扭矩扳手的旋转运动可使所述螺纹件相应地旋转，直到达到了预定扭矩水平并且所述内弧形接合部分的一部分产生挠曲而导致所述至少一个凸部从所述至少一个轴向沟槽中脱开为止。

16.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述手柄包括从中穿过的手柄孔，所述手柄孔适于容纳用来促进所述可脱开式扭矩扳手的旋转促动的手柄装置。

17.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，至少所述热聚物弧形接合部由含氟聚合物构造而成。

18.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述热聚物可脱开式扭矩扳手和螺纹件由含氟聚合物构造而成。

19.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述弧形接合部是大致C形的。

20.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件由热聚物构造而成。

21.根据权利要求20所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述热聚物是含氟聚合物。

22.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件选自螺栓、螺钉、螺纹管以及螺母。

23.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件包括内螺纹。

24.根据权利要求15所述的热聚物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件包括外螺纹。

25.一种含氟聚合物的可脱开式扭矩扳手，包括：

用于操纵所述可脱开式扭矩扳手的机构；

可操作地连接到手柄部分上以便与内部形成有轴向沟槽的螺纹件接合的含氟聚合物的弧形接合机构，所述弧形接合机构具有：

含氟聚合物的内弧形接合面；和

至少一个从所述弧形接合面中延伸出来的含氟聚合物的突出机构，其用于与所述螺纹件的至少一个轴向沟槽插入式接合。

26.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述操纵机构包括从中穿过的手柄孔，所述手柄孔适于容纳用来促进所述可脱开式扭矩扳手的旋转促动的手柄装置。

27.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述至少一个突出机构在所述螺纹件的至少一个沟槽内的插入式接合允许旋转运动，使得已接合的可脱开式扭矩扳手的旋转运动使所述螺纹件相应地旋转，直到达到了预定扭矩水平并且所述弧形接合机构的一部分产生挠曲而导致所述至少一个凸出机构从所述至少一个轴向沟槽中脱开为止。

28.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述弧形接合机构是大致C形的。

29.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件选自螺栓、螺钉、螺纹管以及螺母。

30.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件包括内螺纹。

31.根据权利要求25所述的含氟聚合物可脱开式扭矩扳手，其特征在于，所述螺纹件包括外螺纹。

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