TWI799089B - 高槓桿率鎖定式鉗子 - Google Patents

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道格拉斯 梅奧
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Abstract

一種高槓桿率鎖定式鉗子，包括四桿聯動系統，該四桿 聯動系統適於放大由使用者施加到夾持在鉗子的鉗夾之間的物體上的力。鉗子包括第一手柄和第二手柄、第一鉗夾和第二鉗夾，以及可旋轉地或樞轉地聯接到第一手柄和第二手柄的中心連桿。中心連桿在第一連桿樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接到第二手柄，第二鉗夾在第二鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接到第二手柄，第一連桿樞軸可以距離第二鉗夾樞軸第一距離L1。第二鉗夾在第一鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第一手柄，第一鉗夾樞軸距離第二鉗夾樞軸為第二距離L2。在一個實施例中，第一距離L1是第二距離L2的約34%至約70%。

Description

高槓桿率鎖定式鉗子
本發明一般涉及鎖定式鉗子，更具體地涉及適於將夾緊力施加到物體的鎖定式鉗子。
鎖定式鉗子是一種可調節手持工具，通常用於在其它夾持方法例如在圓形緊固件、螺柱或圓形軸上失敗時用來夾持工件。鉗子通常包括鉗夾，鉗夾可由帶螺紋的螺旋機構調節以便基於被鎖定式鉗子夾持的工件或材料的尺寸來增大或減小鉗夾之間的間隙。例如，鎖定式鉗子可以包括在鉗子的上部手柄上的螺桿機構，當螺桿機構旋轉時，該螺桿機構推動與其中一個鉗夾連接的中心連桿以相對於另一個鉗夾升高或降低該鉗夾。
鎖定式鉗子也能夠鎖定，通過將下部手柄朝上部手柄移動直到例如由於鄰近下部手柄的釋放桿和中心連桿(其將上部手柄連接到下部手柄)之間的相互作用“鎖定”。為了釋放鎖定特徵，可以將釋放桿抬起離開下部手柄以將下部手柄撬離中心連桿。
然而，使用者常常難以對鉗子的手柄施加足夠的力來鎖定鉗子並將鉗子的鉗夾夾緊在工件上。此外，在一些情況下，使 用者可能不能對手柄施加足夠的力以產生期望的鉗夾夾緊力。不足的夾緊力使得鉗子不能有效地夾持在工件上，並且當使用者試圖操縱鉗子時，鉗子的鉗夾可能從工件上滑脫。
本發明廣泛地涉及高槓桿率鎖定式鉗子。鉗子包括四桿聯動系統，該四桿聯動系統適於放大由使用者施加到夾持在鉗子的鉗夾之間的物體上的力。該聯動系統還包括偏心鎖，該偏心鎖適於在沒有來自使用者的額外力的情況下保持或鎖定鉗夾閉合。例如，鉗子可以包括第一手柄和第二手柄、第一鉗夾和第二鉗夾、以及可旋轉地或樞轉地聯接到第一手柄和第二手柄的中心連桿。
中心連桿在第一連桿樞軸處樞轉地聯接到第二手柄，第二鉗夾在第二鉗夾樞軸處樞轉地聯接第二手柄，第一連桿樞軸可以距離第二鉗夾樞軸第一距離L1。另外，第二鉗夾在第一鉗夾樞軸處樞轉地聯接第一手柄，第一鉗夾樞軸被設置為距離第二鉗口樞軸第二距離L2。在該實施例中，第一距離L1為第二距離L2的約34%至約70%，優選為第二距離L2的約43.5%。這導致鎖定式鉗子上常見的所有鉗夾類型的夾緊力增加，而鎖定鉗子所需的使用者力較低(例如，夾緊力大約是使用者力的25倍)。
在一個實施例中，本發明廣泛地涉及一種具有第一手柄和第二手柄以及第一鉗夾和第二鉗夾的工具。第二鉗夾在第一鉗夾樞軸處聯接到第一手柄，並且在第二鉗夾樞軸處聯接到第二手 柄。中心連桿在可滑動樞軸處聯接到第一手柄，並且在第一連桿樞軸處聯接到第二手柄。第二鉗夾樞軸和第一連桿樞軸之間的第一距離是第二鉗夾樞軸和第一鉗夾樞軸之間的第二距離的約34%至約70%。
在另一實施例中，本發明大致涉及具有第一手柄和第二手柄以及鉗夾的工具，所述鉗夾在第一鉗夾樞軸處聯接到第一手柄，並且在第二鉗夾樞軸處聯接到第二手柄。中心連桿在可滑動樞軸處聯接到第一手柄，並且在第一連桿樞軸處聯接到第二手柄。第二鉗夾樞軸和第一連桿樞軸之間的第一距離是第二鉗夾樞軸和第一鉗夾樞軸之間的第二距離的約34%至約70%。
100:工具
102:第一手柄
104:第二手柄
106:第一鉗夾
108:第二鉗夾
110:齒
112:樞軸
114:樞軸
116:中心連桿
118:第一連桿樞軸
120:可滑動樞軸
122:調節螺旋機構
124:頭部
126:表面
128:面
130:接觸點
132:釋放桿
134:突出部
136:抵靠部
138:樞軸
140:突片
204:第二手柄
208:第二鉗夾
212:樞軸
214:樞軸
216:中心連桿
218:第一連桿樞軸
222:調節螺旋機構
224:頭部
226:表面
228:面
230:接觸點
304:第二手柄
308:第二鉗夾
312:樞軸
314:樞軸
316:中心連桿
318:第一連桿樞軸
322:調節螺旋機構
324:頭部
326:表面
328:面
330:接觸點
L1:第一距離
L2:第二距離
α:角度
為了便於理解所尋求保護的主題，在附圖中示出了其實施例，通過對這些附圖的觀察，當結合以下描述考慮時，應當容易理解和領會所尋求保護的主題、其構造和操作以及其許多優點。
圖1是根據本發明的實施例的示例鉗子的側視圖。
圖2是根據本發明的實施例的示例鉗子的一個手柄和鉗夾的側視圖。
圖3是根據本發明的實施例的示例鉗子的一個手柄和鉗夾的側視圖。
雖然本發明可以有許多不同形式的實施例，但在附圖中示出了本發明的優選實施例，並且在此將詳細描述本發明的優選實施例，理解本公開將被認為是本發明原理的示例，而不是旨在將本發明的寬泛方面限制於所示的實施例。如本文所使用的，術語“本發明”並不旨在限制所要求保護的本發明的範圍，而是用於討論僅用於解釋目的的本發明的示例實施例的術語。
本發明廣泛地涉及高槓桿率鎖定式鉗子。鉗子包括四桿聯動系統，該四桿聯動系統適於放大由使用者施加到夾在鉗子的鉗夾之間的物體上的力。聯動系統還包括偏心鎖，該偏心鎖適於在沒有來自使用者的額外力的情況下保持或維持鉗夾閉合。例如，鉗子可以包括第一手柄和第二手柄、第一鉗夾和第二鉗夾、以及樞轉地聯接到第一手柄和第二手柄的中心連桿。中心連桿在第一連桿樞軸處樞轉地聯接到第二手柄，第二鉗夾在第二鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第二手柄，第一連桿樞軸可以距離第二鉗夾樞軸第一距離L1。另外，第二鉗夾在第一鉗夾樞軸處樞轉地聯接第一手柄，第一鉗夾樞軸設置為距離第二鉗口樞軸第二距離L2。在該實施例中，第一距離L1為第二距離L2的約34%至約70%，優選為第二距離L2的約43.5%。這導致鎖定式鉗子上常用的所有鉗夾類型的夾緊力增加，而鎖定或夾緊鉗子所需的使用者力較低。
如圖1所示，諸如鎖定式鉗子的工具100包括彼此樞轉 地聯接的第一手柄102和第二手柄104。第一鉗夾106和第二鉗夾108分別聯接到第一手柄102和第二手柄104。如圖所示，第一鉗夾106和第二鉗夾108中的每一者可以包括適於更好地抓持或“咬住”設置在鉗夾之間的工件或其它物體的齒110或滾紋。然而，第一鉗夾106和第二鉗夾108中的每一者可以是其他類型的鉗夾並且包括其他特徵。例如但不限於，第一鉗夾106和第二鉗夾108可以是大致平坦的夾緊鉗夾、邊緣切割鉗夾、尖嘴鉗式鉗夾、彎曲鉗夾等。
第一手柄102和第二手柄104以及第一鉗夾106和第二鉗夾108在不同的樞轉點處連接在一起以便於工具100的操作。例如，第二鉗夾108可以在第一鉗夾樞軸112處聯接到第一手柄102，並且可以在第二鉗夾樞軸114處聯接到第二手柄104。第二鉗夾108還可以經由彈性構件聯接到第一手柄102，該彈性構件根據第一手柄102和第二手柄104的位置拉動第一手柄102和第二手柄104打開或閉合。在一個實施例中，第一手柄102固定地聯接到第一鉗夾106，並且第二手柄104可旋轉地或樞轉地聯接到第二鉗夾108。
工具100還包括中心連桿116，其在第一連桿樞軸118處樞轉地聯接至第二手柄104，並且在可滑動樞軸120處樞轉地且可滑動地聯接至第一手柄102。中心連桿116與可操作地聯接到第一手柄102的調節螺旋機構122相互作用，調節螺旋機構122適於調節第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的鉗夾間隙。如圖所示， 調節螺旋機構122可以包括第一端上的頭部124和與第一端相對的第二端上的接觸表面126，其中螺紋至少部分地在二者之間延伸。
為了調節第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的鉗夾間隙，使用者可以在期望的旋轉方向上旋轉調節螺旋機構122的頭部124，並且基於螺紋的功能性相對於第一手柄102的縱向軸線軸向向內或軸向向外移動調節螺旋機構122。例如，對於右手螺旋，使用者可以順時針旋轉調節螺旋機構122的頭部124，從而將調節螺旋機構122的表面126推靠在中心連桿116的面128上。在這樣做時，中心連桿116將在閉合動作中在第二鉗口樞軸114處將第二鉗夾108推向第一鉗夾106，從而減小第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的鉗夾間隙。可替代地，通過以與上述相反的方式拉動第二鉗夾樞軸114，使用者可以逆時針旋轉調節螺旋機構122的頭部124來增加第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的鉗夾間隙。
在一些實施例中，工具100可以以將鉗夾間隙固定在第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的方式進行鎖定或夾緊，從而夾緊到設置在第一鉗夾106和第二鉗夾108之間的工件上。為了鎖定或夾緊工具100，第二手柄104沿朝向第一手柄102的方向移動。第二鉗夾108上的夾緊力繞樞軸112傳遞，並且可以被模型化為從樞軸114到表面126和面128之間的接觸點130的假想線(稱為“動力線”)。當第二手柄104朝第一手柄102移動時，工具100被鎖定或夾緊，但是通過中心連桿116的突出部134和釋放桿 132的抵靠部136的相互作用來防止工具100進一步朝第一手柄102移動。如圖所示，釋放桿132在釋放樞軸138處聯接到第二手柄104。
為了釋放鎖定功能，工具100包括可從第二手柄104移開並由此推靠中心連桿116的釋放桿132。如圖所示，中心連桿116可包括突出部134，而釋放桿132可包括抵靠部136，突出部134和抵靠部136彼此接觸以防止第一手柄102和第二手柄104相對於彼此進一步閉合。當使用者在釋放桿132的端部上的突片140處移動釋放桿132時，抵靠部136可在釋放操作期間進一步充當第一接觸點。這裡，抵靠部136可接觸突出部134並將第二手柄104撬離中心連桿116和/或第一手柄102。
工具100還可以包括偏心鎖定特徵，其中，中心連桿116還可以包括與釋放連桿相互作用的突出部。例如，諸如在公開號為2020/0384613、標題為鎖定式鉗子釋放機構的美國專利申請中描述的偏心鎖定特徵，其與本發明被共同持有。
然而，在現有設計中，使用者可能難以對鉗子的手柄施加足夠的力以鎖定鉗子並將鉗子的鉗夾夾緊在工件上。本發明通過將第一連桿樞軸118(中心連桿116在第一連桿樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接到第二手柄104)設置或放置為距離第二鉗夾樞軸114(第二鉗夾108在第二鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第二手柄104)第一距離L1來解決這個問題。另外，第一鉗夾樞軸112(第二鉗夾108在第一鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第一手 柄102)被設置或放置為距離第二鉗夾樞軸114第二距離L2。
在一個實施例中，第一距離L1為第二距離L2的約34%至約70%，優選為第二距離L2的約43.5%。另外，延伸穿過第二鉗夾樞軸114和第一連桿樞軸118的第一線和延伸穿過第一連桿樞軸118和接觸點130的第二線以角度α分開設置。在一個示例中，第二距離L2為約1.465英寸，第一距離L1為約0.5英寸至約1.0英寸，優選約0.637英寸，且角度α為約171°至約172°。與現有設計相比，這導致在鎖定式鉗子上常見的所有鉗夾類型的夾緊力增加，而需要鎖定或夾緊鉗子(夾緊第一鉗夾和第二鉗夾)的使用者輸入力較低。例如，在一個實施例中，使用者需要約21.1磅的輸入力來使得鉗子的第一鉗夾和第二鉗夾夾緊或鎖定，而第一鉗夾和第二鉗夾提供約528.8磅的夾緊力。這導致了25.1(即，夾緊力大約是輸入力的25倍)的機械利益。25.1的機械利益大於常規設計提供的機械利益。
例如，第一距離L1約為第二距離L2的107%-108%的，需要約60.1磅的輸入力由使用者使鉗子的第一鉗夾和第二鉗夾夾緊或鎖定，並且第一鉗夾和第二鉗夾提供約460.7磅的夾緊力，從而產生7.7的機械利益。在另一個示例中，第一距離L1約為第二距離L2的83%，需要約39.3磅的輸入力由使用者使鉗子的第一鉗夾和第二鉗夾夾緊或鎖定，並且第一鉗夾和第二鉗夾提供約488.5磅的夾緊力，從而產生12.4的機械利益。
如上所述，第一鉗夾106和第二鉗夾108可以是其他類 型的鉗夾並且包括其他特徵。參照圖2，示出了示例鉗子的另一實施例的第二半部分，並且可以包括第二鉗夾208，第二鉗夾208包括切割表面。類似於上述的示例鉗子100，鉗子的第二半部分包括第二手柄204和第二鉗夾208。第二鉗夾208可以在第一鉗夾樞軸212處聯接到第一手柄，並且可以在第二鉗夾樞軸214處聯接到第二手柄204。在一個實施例中，第二手柄204樞轉地聯接到第二鉗夾208。中心連桿216也在第一連桿樞軸218處樞轉地聯接到第二手柄204，並且在可滑動樞軸處樞轉地且可滑動地聯接到第一手柄。中心連桿216與可操作地聯接到第一手柄的調節螺旋機構222相互作用以調節鉗夾間隙。如圖所示，調節螺旋機構222可以包括在第一端上的頭部224和在與第一端相對的第二端上的接觸表面226，其中螺紋至少部分地在二者之間延伸。調節螺旋機構222的表面226在接觸點230處抵靠中心連桿216的面228。
參考圖3，示出了示例鉗子的另一實施例的第二半部分，並且可以包括第二鉗夾308，第二鉗夾308包括基本平坦表面。類似於上述的示例鉗子100，鉗子的第二半部分包括第二手柄304和第二鉗夾308。第二鉗夾308可以在第一鉗夾樞軸312處聯接到第一手柄，並且可以在第二鉗夾樞軸314處聯接到第二手柄304。在一個實施例中，第二手柄304樞轉地聯接到第二鉗夾308。中心連桿316還在第一連桿樞軸318處樞轉地聯接到第二手柄304，並且在可滑動樞軸處樞轉地且可滑動地聯接到第一手柄。中心連桿316與可操作地聯接到第一手柄的調節螺旋機構322相互作用以 調節鉗夾間隙。如圖所示，調節螺旋機構322可包括第一端上的頭部324和與第一端相對的第二端上的接觸表面326，其中螺紋至少部分地在二者之間延伸。調節螺旋機構322的表面326在接觸點330處抵靠中心連桿316的面328。
類似於示例鉗子100，第一連桿樞軸218/318(中心連桿216/316在第一連桿樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接到第二手柄204/304)距離第二鉗夾樞軸214/314(第二鉗夾208/308在第二鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第二手柄204/304)第一距離L1。另外，第一鉗夾樞軸212/312(第二鉗夾208/308在第一鉗夾樞軸處可旋轉地或樞轉地聯接第一手柄)被設置為距離第二鉗夾樞軸214/314第二距離L2。
在一個實施例中，第一距離L1為第二距離L2的約34%至約70%，優選為第二距離L2的約43.5%。另外，延伸穿過第二鉗夾樞軸214/314和第一連桿樞軸218/318的第一線和延伸穿過第一連桿樞軸218/318和接觸點230/330的第二線以角度α分開設置。在一個示例中，第二距離L2約為1.465英寸，第一距離L1約為0.5英寸至約1.0英寸，更具體地約為0.637英寸，角度α約為171°至約172°。與現有設計相比，這導致在鎖定式鉗子上常見的所有鉗夾類型的夾緊力增加，並且，鎖定鉗子所需的使用者力低。
如本文所使用的，術語“聯接”及其功能等同物不一定要限於兩個或多個部件的直接機械聯接。相反，術語“聯接”及其功 能等同物意指兩個或多個物體、特徵、工件和/或環境物質之間的任何直接或間接的機械、電或化學連接。在一些示例中，“聯接”也意指一個物體與另一物體是一體的。如本文所使用的，除非另有明確說明，否則術語“一”或“一個”可包括一個或多個項。
在前述描述和附圖中闡述的內容僅作為說明的方式而不是作為限制來提供。雖然已經示出和描述了特定的實施例，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，可以在不脫離發明人的貢獻的更寬泛方面的情況下進行改變和修改。當基於現有技術從它們的適當視角觀察時，所尋求的保護的實際範圍將在以下申請專利範圍中限定。
100:工具
102:第一手柄
104:第二手柄
106:第一鉗夾
108:第二鉗夾
110:齒
112:樞軸
114:樞軸
116:中心連桿
118:第一連桿樞軸
120:可滑動樞軸
122:調節螺旋機構
124:頭部
126:表面
128:面
130:接觸點
132:釋放桿
134:突出部
136:抵靠部
138:樞軸
140:突片
L1:第一距離
L2:第二距離
α:角度

Claims (13)

  1. 一種工具，所述工具具有第一手柄和第二手柄以及第一鉗夾和第二鉗夾，所述工具包括：第一鉗夾樞軸，其將所述第二鉗夾聯接到所述第一手柄；第二鉗夾樞軸，其將所述第二鉗夾聯接到所述第二手柄；以及中心連桿，其在可滑動樞軸處聯接到所述第一手柄並且在第一連桿樞軸處聯接到所述第二手柄，其中所述第二鉗夾樞軸與所述第一連桿樞軸之間的第一距離為所述第二鉗夾樞軸與所述第一鉗夾樞軸之間的第二距離的約34%至約70%。
  2. 如請求項1所述的工具，其中所述第一距離為所述第二距離的約43.5%。
  3. 如請求項1所述的工具，其中所述第一距離為約0.5英寸至約1.0英寸。
  4. 如請求項1所述的工具，其中所述第一距離為約0.637英寸。
  5. 如請求項1所述的工具，其中所述第一距離和所述第二距離在所述第一鉗夾和所述第二鉗夾之間提供夾緊力，所述夾緊力為將所述第一手柄和所述第二手柄推到一起以夾緊所述第一鉗夾和所述第二鉗夾的輸入力的約25倍。
  6. 如請求項1所述的工具，其中，進一步包括調節螺旋機構，所述調節螺旋機構具有位於第一端上的頭部和位於第二端 上的點以及至少部分地在所述頭部和所述點之間延伸的螺紋，所述調節螺旋機構能夠以螺紋方式插入到所述第一手柄中以用於調節所述第一鉗夾和所述第二鉗夾之間的間隙。
  7. 如請求項6所述的工具，其中所述調節螺旋機構適於順時針旋轉來減小所述間隙，並且適於逆時針旋轉來增大所述間隙。
  8. 如請求項7所述的工具，其中所述中心連桿包括面，並且其中，所述調節螺旋機構的接觸點在調節所述間隙的調節操作期間抵靠所述面。
  9. 如請求項1所述的工具，其中，進一步包括釋放桿，所述釋放桿可旋轉地聯接至所述第二手柄，並且所述釋放桿具有從所述釋放桿突出的抵靠部和從所述釋放桿的端部延伸的延伸部，並且其中所述中心連桿包括從所述中心連桿朝向所述第二手柄突出的突出部，其中，當所述第一鉗夾和所述第二鉗夾處於閉合狀態時，所述抵靠部抵靠所述突出部，並且當所述抵靠部與所述突出部分開時，所述第一鉗夾和所述第二鉗夾處於打開狀態。
  10. 一種工具，包括：第一手柄和第二手柄；鉗夾，其在第一鉗夾樞軸處聯接到所述第一手柄，並且在第二鉗夾樞軸處聯接到所述第二手柄；以及中心連桿，其在可滑動樞軸處聯接到所述第一手柄並且在第一連桿樞軸處聯接到所述第二手柄，其中，所述第二鉗夾樞軸與 所述第一連桿樞軸之間的第一距離為所述第二鉗夾樞軸與所述第一鉗夾樞軸之間的第二距離的約34%至約70%。
  11. 如請求項10所述的工具，其中所述第一距離為所述第二距離的約43.5%。
  12. 如請求項10所述的工具，其中所述第一距離為約0.5英寸至約1.0英寸。
  13. 如請求項10所述的工具，其中所述第一距離為約0.637英寸。
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