TWI788599B - 軸向鉗 - Google Patents

Abstract

一種具有夾持鉗口齒的工具，夾持鉗口齒提供用於接合軸向上的緊固件的接觸圖案。夾持鉗口齒形成在凹陷部中，凹陷部設置在鉗口的遠端並且定向成偏離工具的主軸線一定角度，或偏離與由鉗口的前端面形成的平面正交的軸線一定角度，以增加在工具脫離緊固件或者與緊固件「相對滑動」之前可施加到緊固件的夾持力。

Description

軸向鉗

本發明大體涉及例如鉗子等工具。更具體地，本發明涉及一種具有適於夾持工件（例如緊固件頭部）的鉗口齒（jaw teeth）幾何形狀的工具。 [相關申請案的交叉引用]

本申請要求於2018年11月2日提交的第62/754,772號美國臨時專利申請的優先權，其內容通過引用整體並入本文。

在汽修行業和木工行業中遇到的典型問題是，緊固件（例如，盤頭螺釘、內六角螺釘、六角頭螺栓和螺母）已經被滑牙（stripped out）或者被弄圓（round off），因此使得對這些緊固件施加扭矩變得困難。在這種情況下，可以使用鉗子通過施加大量的夾緊力來拆卸已滑牙的緊固件，其中，鉗口齒鑽入緊固件中。然而，這通常會導致緊固件的額外滑牙，或者，如果緊固件已經過於滑牙或者圓化（rounder）時這將不會起作用。另外的選擇是使用螺栓拔出工具（如果可能並且有的話）。然而，螺栓拔出工具通常依賴於尺寸，因此需要多種不同的尺寸。同樣，螺栓拔出工具的使用也局限於特定類型的緊固件。

對於與表面偏移的緊固件（例如，六角頭螺栓和內六角螺釘）而言，已經使用具有螺旋齒的內徑的套筒型工具。然而，這種工具的有效性取決於緊固件上的可用接合區域。同樣，這些工具也取決於緊固件的尺寸，因此需要多個不同尺寸的拆卸工具。對於其他類型的低型面緊固件（例如，盤頭螺釘）而言，已經使用外徑上具有螺旋齒的螺栓拔出器。然而，這種工具需要在緊固件中鑽孔，以及對於各種尺寸的緊固件而言，必須在手邊持有多種尺寸的拔出器。

用於拆卸已滑牙的螺釘和螺栓的另一種工具示例是具有四連杆機構的鎖緊鉗，其能夠在緊固件頭部產生大量的夾緊力。鎖緊鉗最好通過與緊固件軸線正交地對準的方式與緊固件接合，但是也可以通過使工具與緊固件軸向地接合來使用。然而，鎖緊鉗最適合於較大直徑的螺釘和螺栓，並且可能不適用於盤頭螺釘或者具有傾斜頭的緊固件。

適於拆卸已滑牙的螺釘和螺栓的鉗子的另一示例體現為612AEP鉗子（由美國威斯康星州的克諾沙市的Snap-on公司製造），其中，一組齒沿著鉗子軸線方向定向並且從前端面開始。這些齒設置在圓弧上，這樣如其所示出的，當鉗子的鉗口閉合時，這些齒形成圓形孔。

在第6,923,097號和第8,656,812號美國專利中公開了適於拆卸已滑牙的螺釘和螺栓的鉗子的另一個示例。這些專利公開的具有「Vamplier」設計的鉗子包括沿著鉗子的軸線定向的一組齒（與612AEP設計類似的方式），並且形成為與閉合的鉗口的中性平面（neutral plane）成一定角度。因此，斜的通道被形成或者使齒位於半徑上，從而在鉗口表面中形成凹形形狀。

本發明廣泛地包括一種工具（例如，鉗子），當緊固件的旋轉軸線基本平行於工具的主軸線時，工具具有適於增強夾持緊固件（例如，螺釘、銷、螺栓和螺母）的鉗口齒的幾何形狀。換言之，當接合是使得緊固件的旋轉軸線正交於限定出鉗子的鉗口的前端的平面時，齒的幾何形狀改善了對緊固件的夾持。齒的幾何形狀可以包括夾持圖案（pattern），該夾持圖案增強對緊固件的夾持，其中，法向力被定向為接近於緊固件的旋轉軸線或者正交於緊固件的旋轉軸線，以使緊固件可以與工具的端點接合以及可以由工具轉動和/或拉動。

在一個實施例中，夾持圖案可以在半徑上被切割成鉗子的鉗口的前端。夾持圖案可以從前端向夾持區的後部延伸，並以一定角度偏離軸線。在一個實施例中，夾持圖案可以遵循從鉗口的前端到夾持圖案的後部的曲線，使得齒在以下半徑上：半徑的中心設定為與鉗口的前端相距一定距離。齒可以設置在凹陷部上，該凹陷部在兩個正交方向上成凹形，其中，兩個正交方向的軸線都不與鉗子的任何主要特徵對準，凹陷部始於鉗口的前端面（front face）並且結束於由前到後的凹形半徑起始點定義的一定距離處。其中，在凹形區域與鉗口的前端邊緣/平面相交的地方，凹陷部的中心點可能與鉗口的兩側等距。

例如，本發明廣泛地包括工具。該工具包括：可樞轉地聯接在一起的第一半部和第二半部；夾持部，包括具有凹陷部的表面。該表面具有設置在凹陷部上的第一組齒。第一組齒鄰接夾持部的前端面，並且以與工具的主軸線偏移一角度地遠離前端面地延伸。

本發明還可以廣泛地包括一種工具，包括：手柄部，具有第一軸線，第一軸線基本垂直於工具的前端面；夾持部，適於接合緊固件並且具有設置在具有凹陷部的表面上的第一組齒，凹陷部遵循在第一平面中的第一曲線和在第二平面中的第二曲線。第一組齒鄰接前端面並且以與第一軸線偏移一角度地遠離前端面地延伸。

本發明還廣泛地包括鉗型工具。該鉗型工具包括第一半部，第一半部包括第一手柄部、第一結合部和第一夾持部，第一結合部具有適於接收緊固件的孔，第一夾持部包括具有第一凹陷部的第一表面，第一表面具有設置在第一凹陷部上的第一組齒，其中，第一組齒鄰接鉗型工具的前端面並且以偏移鉗型工具的主軸線第一角度地遠離前端面地延伸。該鉗型工具還包括第二半部，第二半部包括第二手柄部、第二結合部和第二夾持部，第二結合部具有適於接收緊固件以使第一半部和第二半部聯接的槽，第二夾持部包括具有第二凹陷部的第二表面，第二表面具有設置在第二凹陷部上的第二組齒，其中，第二組齒鄰接前端面並且以偏移主軸線第二角度地遠離前端面地延伸。

儘管本發明可以有許多不同形式的實施例，但是以下將結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細地描述，可以理解的是，以下公開的內容僅作為本發明原理的示例，並非旨在將本發明的廣泛方面限制於所示出的實施例。如本文中所用的，術語「本發明」並不旨在限制要求保護的發明範圍，而是僅出於解釋目的用於討論本發明的示例性實施例的術語。

本發明廣泛地包括一種工具（例如，鉗子），工具具有夾持鉗口齒，當接合軸向上的緊固件（例如，螺釘、銷、螺栓、滑牙的緊固件以及其他的圓的或者近圓的緊固件）時，夾持鉗口齒相比現有技術提供了增強的用於接合緊固件的接觸圖案。夾持鉗口齒可以形成在位於鉗子的鉗口的遠端處的凹形區域中，並且被定向成偏離鉗子的主軸線一定角度和/或偏離與由鉗口的前端面形成的平面正交的軸線一定角度。與現有技術的工具相比，該角度和更大的接觸區域增加了在工具脫離緊固件或者與緊固件「相對滑動」之前可施加到緊固件的扭矩量。

參考圖1至圖8，工具（例如，鉗子）100包括第一部分102。第一部分102包括手柄部104、結合部106和夾持部（也被稱為鉗口）108。第一部分可以包括孔110。孔110可以設置在結合部106中。鉗子還可以包括第二部分112，第二部分可以包括手柄部114、結合部116和夾持部118。在一個實施例中，第二部分112可以包括槽120，槽120適於通過緊固件（例如，螺釘、銷或鉚釘）與在第一部分102中的孔110可樞轉地聯接，從而允許第一部分和第二部分相對於彼此樞轉。通過使第一部分102相對於第二部分112沿著槽120移動或者滑動，槽120還可以允許在第一夾持部108和第二夾持部108之間的開口發生改變。工具100可以是鉗子家族中的各種工具中的任何一種，例如是鎖緊鉗、水泵鉗、鋼絲鉗（linesman plier）等等，其中工具至少由夾持段、樞轉點和手柄構成，其中，通過手柄相對於樞轉點的長度與鉗口相對於樞轉點的長度的比率，力被放大。本文所公開的本發明的實施例體現了任何這樣的鉗子的緊固件夾持部分（即，鉗口）。

夾持部108、118可以包括各自具有不同齒圖案的第一齒區122、124和第二齒區126、128。在一個實施例中，軸系[x1，y1，z1]可以與對應的手柄部104、114對準。然而，軸系並不限於與手柄部104、114對準，還可以相對手柄部104、114以任何期望的對準方式對準。在第二齒區126、128中的齒可以沿著‘y1’主軸線切割而成，並且在[x1 y1]平面中形成為網格圖案。在另一個實施例中，在第二齒區126、128中的齒可以不與軸系對準。

參考圖5，另外的軸系[x2，y2，z2]可以限定夾持部108、118，其中，平面[y2 z2] 限定對應的夾持部108、118的前端面134、136，並且x2軸線與該平面正交。可選地，平面[y2 z2]可以不限定前端面134、136，使得x2軸線相對於前端面134、136成一定角度。限定對應的夾持部108、118的坐標系可以與手柄坐標系[x1，y1，z1]對準或者不對準。

第二齒區126、128的表面可以具有對應的凹陷部（也被稱為凹碗）130、132。設置在凹陷部130、132上的齒可以與夾持部108、118的對應的前端面134、136鄰接，並且以與鉗子的‘x1’主軸線和/或‘x2’主軸線成一定角度（以α角度）地朝向結合部106、116延伸。設置在凹陷部130、132上的齒可以被切割成連續的圖案，如圖所示，或者被切割成交叉線，使得齒的陣列形成網格圖案。

在一個實施例中，偏離x1軸線和/或x2軸線的角度α的角度範圍可以從約1°到約15°。例如，偏離x1軸線和/或x2軸線的角度α的角度範圍從約1°到約10°、從約2°到約7°、從約3°到約8°等等。優選地，偏離x1軸線和/或x2軸線的角度α為5°。參考圖7，設置在對應的第一部分102和第二部分112的對應的凹陷部130、132中的齒可以具有基本相同的角度α，使得當工具100處於閉合狀態時，設置在對應的第一部分102和第二部分112的凹陷部130、132中的齒形成基本螺旋狀或者螺旋形的圖案。已經發現，當工具100繞緊固件的旋轉軸線旋轉時，齒的螺旋狀或者螺旋形的圖案使工具100被進一步拉到緊固件上。在一個實施例中，角度α可以是正的或者是負的，這取決於旋轉工具100以接合緊固件所需的旋轉方向（例如，順時針或者逆時針）。可選地，如圖8中所示，設置在對應的第一部分102和第二部分112的對應的凹陷部130、132中的齒可以具有相反的角度α，使得當工具100處於基本閉合狀態時，設置在對應的第一部分102和第二部分112的對應的凹陷部130、132中的齒形成基本相同的圖案。

本發明的發明人對根據本發明的實施例的工具進行了廣泛的測試，並將其與具有「vamplier」設計的典型鉗子（在下表中表示為「現有技術」）上進行的相同測試的結果進行了比較。測試的根據本發明的實施例的第一工具的角度α為0°（「工具1，α=0°」），測試的根據本發明的實施例的第二工具的角度α為2°（「工具2，α=2°」），測試的根據本發明的實施例的第三工具的角度α為5°（「工具3，α=5°」）。如在下面測試中所示出的，與具有「vamplier」設計的典型鉗子相比，本發明的實施例能夠在滑脫之前對所表明的緊固件施加更大的旋轉力（扭矩）。

表1

表2

上面的表格示出了在測試與典型的鉗子設計對比的根據本發明的實施例的具有各種α角度的工具期間，施加到所表明的緊固件上的最大扭矩量的以百分比表示的歸一化平均值。與典型的鉗子設計相比，本發明的工具100可以在從緊固件滑脫之前施加更大的旋轉力，從而增強了拆卸已損壞的緊固件（例如，已滑牙的緊固件）的能力。

參考圖5，可以沿著在限定對應的凹陷部130、132的平面中的第一曲線138來切割設置在對應的凹陷部130、132中的齒，從而形成基本凹形的凹盤（dish）。該平面可以設置成一定角度，以使其不平行於x1軸線和/或x2軸線。可選地，該平面可以平行於x1軸線和/或x2軸線。第一曲線138可以由半徑140限定。凹陷部130、132的長度可以由半徑140的原點（origin）的中心相對於對應的夾持部108、118的前端面134、136的距離142，以及半徑140的原點在夾持部108、118上方的距離144限定。可選地，第一曲線138可以遵循拋物線或者樣條（spline）路徑，或者可以遵循直線路徑。

參考圖6，第二曲線146可以進一步限定對應的凹陷部130、132，並且由半徑148限定。第二曲線146可以設置成一定角度，以使第二曲線146所在的平面不正交於或者不垂直於x1軸線和/或x2軸線。可選地，第二曲線146所在的平面可以正交於或者垂直於x1軸線和/或x2軸線。半徑148的原點可被設定為在夾持部108、118的表面上方的一定距離150處（其由線152示出），以及在距夾持部108、118的邊緣的一定距離154處，使得設置在對應的凹陷部130、132中的齒基本對稱地設置在對應的夾持部108、118的前端面134、136中，其中，凹陷部130、132的切口與夾持部108、118的對應的前端面134、136在[y2 z2]平面中相交。在凹陷部130、132中的齒可以形成為具有齒角β和齒深156，以與具有不同直徑的和截面形狀的範圍寬廣的緊固件聯接。

在一個實施例中，齒角β和齒深156取決於半徑148和待聯接的緊固件的類型和尺寸。同樣，半徑140和第一曲線138的原點位置（如由距離142和距離144限定的）可以被限定為使得對於一系列的緊固件類型和尺寸都可以獲得最佳法向力。齒角β的範圍可以從約20°到120°，並且優選地是40°-70°。設置在凹陷部130、132中的齒可以由半徑從約0.002英寸到約0.01英寸變化的半徑溝槽或者長度從約0.002英寸到約0.01英寸變化的平坦溝槽分開。齒深156的範圍從約0.005英寸到約0.1英寸，優選地從約0.01英寸到約0.07英寸。半徑148的範圍從約0.04英寸到約2英寸。另外，第二曲線146可以是複雜的曲線，例如拋物線或者樣條線，並且可以延伸穿過對應的夾持部108、118的整個前端面134、136。在一個實施例中，第二曲線146可以遵循直線路徑。限定用於第二曲線146的切割深度的距離150的範圍可以從約0.02英寸到約 2.1英寸。半徑148減去距離150的差值可以在約0.01和約0.2之間，但是不能太大使得夾持部108、118在其最薄點處的厚度小於約0.07英寸。距離154可以是夾持部108、118的約一半寬度加上或者減去0.2英寸，以使凹陷部130、132位於夾持部108、118的中心上或者中心附近。

限定第一曲線138的半徑140的範圍可以從約0.04英寸到約2英寸。限定沿著第一曲線138切割的深度的距離144的範圍可以從約0.02英寸到約2.1英寸。半徑140減去距離144的差值可以在約0.01和約0.2之間，但是不能太大使得夾持部108、118在其最薄點處的厚度小於約0.07英寸。距離144的範圍可以在0.002英寸和半徑140的約八分之七之間。在第一曲線138是雙曲線的實施例中，距離144的範圍可以從約0.002英寸到約0.5英寸。

雖然本文從多個方面描述了具有被劃分為三個齒段的夾持部的工具，但是其他的構造也是可以的。例如，一種構造可以包括作為切割段的第一齒區122、124，或者可以不包括第一齒區122、124，使得第二齒區126、128一直延伸到結合部106、116。此外，夾持部108、118可以完全由凹陷部130、132形成，換言之，凹形的單段式鉗口。

在前面的描述中和附圖中所闡述的內容僅作為示例提出而不是作為限制。雖然已經示出和描述了特定實施例，但是對於本領域技術人員顯而易見的是，在不脫離發明者貢獻的更廣泛方面的情況下，可以進行改變和變形。當基於現有技術以它們合適的角度考慮時，所尋求的實際保護範圍旨在由所附的權利要求所限定。

100:工具 102:第一部分 104、114:手柄部 106、116:結合部 108、118:夾持部 110:孔 112:第二部分 120:槽 122、124:第一齒區 126、128:第二齒區 130、132:凹陷部 134、136:前端面 138:第一曲線 140、148:半徑 142、144、150、154:距離 146:第二曲線 152:線 156:齒深 x1、x2、y1、y2、z1、z2:軸線 α:角度 β:齒角

為了便於理解所要保護的主題，在附圖中示出了其實施例。通過審閱附圖，當結合以下描述考慮時，所要保護的主題的結構、操作和很多優點應該是容易理解和意識到的。 圖1是根據本發明的實施例的工具的透視圖。 圖2是圖1的工具的側視平面圖。 圖3是處於分解狀態的圖1的工具的一個半部的側面透視圖。 圖4是圖1的工具的工具鉗口的局部放大圖。 圖5是沿著圖3的線5-5截取的圖1的工具的工具鉗口的截面圖。 圖6是圖1的工具的工具鉗口的放大透視圖。 圖7是根據本發明的實施例的工具的前端的平面圖。 圖8是根據本發明的實施例的工具的前端的平面圖。

100:工具

102:第一部分

104、114:手柄部

106:結合部

108、118:夾持部

110:孔

112:第二部分

122、124:第一齒區

126、128:第二齒區

130、132:凹陷部

134、136:前端面

Claims (21)

1. 一種具有縱軸線，及可樞轉地聯接在一起、繞基本垂直於所述縱軸線的樞軸線可樞轉的第一部分和第二部分的工具，所述工具包括：第一手柄和第二手柄；第一夾持部和第二夾持部，分別設置在所述第一部分和所述第二部分上，所述第一夾持部和所述第二夾持部均包括基本垂直於所述縱軸線的前端面、具有凹陷部的表面以及設置在所述凹陷部上的第一組齒，其中，所述第一組齒的每個齒鄰接所述前端面並且沿以相對於第一平面成一角度地遠離所述前端面的方向延伸，其中，所述第一平面基本平行於所述縱軸線、基本垂直於所述樞軸線，並且延伸通過相應的第一夾持部和第二夾持部的前端面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述第一夾持部和所述第二夾持部分別形成在所述第一手柄和所述第二手柄的遠端上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述角度在約1°和約15°之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述第一夾持部和所述第二夾持部中至少一者包括設置在所述凹陷部外的表面上的第二組齒。
5. 如申請專利範圍第4項所述的工具，其中所述第二組齒沿著基本垂直於所述縱軸線的軸線切割而成。
6. 如申請專利範圍第4項所述的工具，其中所述第一夾持部和所述第二夾持部中至少一者包括第三組齒，所述第三組齒具有與所述第一組齒和第二組齒的齒圖案不同的齒圖案。
7. 如申請專利範圍第4項所述的工具，其中所述第二組齒被切割成網格圖案。
8. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述凹陷部遵循第一曲線，所述第一曲線在所述第一平面中。
9. 如申請專利範圍第8項所述的工具，其中所述凹陷部遵循第二曲線，所述第二曲線在與所述縱軸線基本垂直的第二平面中。
10. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述縱軸線基本平行於所述第一手柄和第二手柄並且基本垂直於所述前端面。
11. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述工具是鉗型工具。
12. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述第一組齒被切割成連續的圖案。
13. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中當所述工具處於閉合狀態時，所述第一組齒形成鏡像圖案。
14. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述工具適於接合緊固件，並且當所述工具接合所述緊固件時，所述縱軸線基本平行於所述緊固件的旋轉軸線。
15. 如申請專利範圍第1項所述的工具，其中所述凹陷部遵循第一曲線，所述第一曲線在第二平面中，所述第二平面相對於所述縱軸線成一角度。
16. 如申請專利範圍第15項所述的工具，其中所述凹陷部遵循第二曲線，所述第二曲線在第三平面中，所述第三平面相對於所述縱軸線成一角度。
17. 一種具有縱軸線，可樞轉地聯接在一起的第一部分和第二部分的工具，其中，所述第一部分和所述第二部分繞基本垂直於所述縱軸線的樞軸線可樞轉，所述工具包括：手柄部；以及第一夾持部和第二夾持部，適於接合緊固件並且分別設置在所述第一部分和所述第二部分上，所述第一夾持部和所述第二夾持部均具有基本垂直於所述縱軸線的前端面，以及設置在具有凹陷部的表面上的第一組齒，其中，所述凹陷部遵循在第一平面中的第一曲線和在第二平面中的第二曲線，所述第一組齒的每個齒鄰接所述前端面並且沿以相對於第一平面成一角度地遠離所述前端面的方向延伸，其中，所述第一平面基本平行於所述縱軸線、基本垂直於所述樞軸線，並且延伸通過相應的第一夾持部和第二夾持部的前端面。
18. 如申請專利範圍第17項所述的工具，其中所述第一夾持部和所述第二夾持部均包括第二組齒，所述第二組齒設置在所述表面上並且沿著基本垂直於所述縱軸線的第二軸線切割而成。
19. 一種具有縱軸線的鉗型工具，包括：第一半部，包括：第一手柄部；具有孔的第一結合部；以及，第一夾持部，所述第一夾持部包括具有第一凹陷部的第一表面，所述第一表面具有設置在所述第一凹陷部上的第一組齒，其中，所述第一組齒鄰接所述第一夾持部的前端面，所述第一夾持部的前端面基本垂直於所述縱軸線，並且所述第一組齒的每個齒沿以相對於第一平面成第一角度地遠離所述前端面的方向延伸；以及第二半部，其與所述第一半部可樞轉地聯接，包括：第二手柄部；第二結合部，具有與所述孔可樞轉地聯接的槽，其中，所述第一半部和所述第二半部繞基本垂直於所述縱軸線的樞軸線可樞轉；以及，第二夾持部，所述第二夾持部包括具有第二凹陷部的第二表面，所述第二表面具有設置在所述第二凹陷部上的第二組齒，其中，所述第二組齒鄰接所述第二夾持部的前端面，所述第二夾持部的前端面基本垂直於所述縱軸線，並且所述第二組齒的每個齒沿以相對於所述第一平面成第二角度地遠離所述前端面的方向延伸。
20. 如申請專利範圍第19項所述的鉗型工具，其中所述第一角度和所述第二角度基本相同。
21. 如申請專利範圍第19項所述的鉗型工具，其中所述第一角度是正的，所述第二角度是負的。

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