包括可释放蜗轮的可调节扳手
阅读说明：本技术 包括可释放蜗轮的可调节扳手 (Adjustable wrench including releasable worm gear ) 是由 菲利普·普拉多 乔塞琳·维奇奥 琼·克里斯托夫·赫里斯 于 2019-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种可调节扳手,该可调节扳手包括：第一钳爪(8)和能相对于第一钳爪(8)移动的第二钳爪(10),其中第二钳爪(10)包括齿条(12)；蜗轮(18),其能移动至接合位置和脱离位置,在接合位置中蜗轮(18)与齿条(12)接合,并且蜗轮(18)的旋转使第二钳爪(10)相对于第一钳爪(8)移动,在脱离位置中蜗轮(18)不与齿条(12)接合；主体(2),其限定两个表面,表面中的一个包括第一部分(14a)和第二部分(14b),另一个表面包括第三部分(16a)和第四部分(16b),第一部分(14a)包括第一点(140a)、第二部分(14b)包括第二点(140b)、第三部分(16a)包括第三点(160a)并且第四部分(16b)包括第四点(160b)；偏压元件(20),其构造成通过在两个表面上施加力而将蜗轮(18)推向接合位置,当蜗轮(18)处于包括在接合位置和中间位置之间的位置时,偏压元件(20)同时接触第一点(140a)和第三点(160a),并且当蜗轮(18)处于包括在中间位置和脱离位置之间的位置时,偏压元件(20)同时接触第二点(140b)和第四点(160b),其中,第一部分(14a)在第一点(140a)处相对于第三部分(16a)在第三点(160a)处的倾斜角(α)大于第二部分(14b)在第二点(140b)处相对于第四部分(16b)在第四点(160b)处的倾斜角(β)。(The present invention relates to an adjustable wrench, comprising: a first jaw (8) and a second jaw (10) movable relative to the first jaw (8), wherein the second jaw (10) comprises a rack (12); a worm gear (18) movable to an engaged position in which the worm gear (18) is engaged with the rack (12) and rotation of the worm gear (18) moves the second jaw (10) relative to the first jaw (8), and a disengaged position in which the worm gear (18) is not engaged with the rack (12); a body (2) defining two surfaces, one of the surfaces comprising a first portion (14a) and a second portion (14b), the other surface comprising a third portion (16a) and a fourth portion (16b), the first portion (14a) comprising a first point (140a), the second portion (14b) comprising a second point (140b), the third portion (16a) comprising a third point (160a) and the fourth portion (16b) comprising a fourth point (160 b); a biasing element (20) configured to urge the worm wheel (18) towards the engaged position by exerting a force on both surfaces, the biasing element (20) simultaneously contacting the first point (140a) and the third point (160a) when the worm wheel (18) is in a position comprised between the engaged position and the intermediate position, and the biasing element (20) simultaneously contacting the second point (140b) and the fourth point (160b) when the worm wheel (18) is in a position comprised between the intermediate position and the disengaged position, wherein an inclination angle (α) of the first portion (14a) at the first point (140a) relative to the third portion (16a) at the third point (160a) is larger than an inclination angle (β) of the second portion (14b) at the second point (140b) relative to the fourth portion (16b) at the fourth point (160 b).)
技术领域
本发明涉及一种可调节扳手。
背景技术
传统的可调节扳手包括第一钳爪、相对于第一钳爪可移动的第二钳爪、以及蜗轮(worm gear)。第二钳爪包括齿条(rack)。可调节扳手包括主体，该主体限定用于接纳蜗轮的空腔(cavity)。蜗轮通过销可旋转地安装至主体。销将蜗轮保持在蜗轮与齿条接合的接合位置。使用者能够用手旋转蜗轮，这导致第二钳爪相对于第一钳爪移动。因此，使用者能够使钳爪之间的距离适应钳爪之间的待抓取的物体(诸如螺母)的直径。
然而，第二钳爪相对于第一钳爪的移动较慢。
为了使可调节扳手的使用者能够更快地调节两个钳爪之间的距离，已提出将销移除以便允许蜗轮移动至蜗轮不与齿条接合的脱离位置。在脱离位置中，使用者能够非常快速地手动将第二钳爪相对于第一钳爪移动。此外，由偏压元件来代替销，该偏压元件构造成通过在两个彼此面对、界定接纳蜗轮的空腔的平坦表面上施加力以将蜗轮推向接合位置。因此，一旦使用者释放蜗轮，蜗轮就会自动地移动至接合位置中。
然而，在包括这种偏压元件的可调节扳手中出现的问题是，蜗轮可能无法有效地稳定在接合位置中。
通过增加两个平坦表面中的一个表面相对于另一表面的倾斜角，能够提高蜗轮在接合位置中的稳定性。然而，这将使空腔更大，因此使可调节扳手的主体体积庞大。此外，由于将蜗轮从接合位置移动至脱离位置将需要更大的力，因此操纵蜗轮将更加困难。
发明内容
本发明的目标是提高可调节扳手的可移动蜗轮在可移动蜗轮的接合位置中的稳定性，而不会使扳手更难以操纵或体积更大。
因此，提出了一种根据权利要求1所述的可调节扳手。
该可调节扳手可以进一步包括从属权利要求中所述的附加特征。
附图说明
下文将借助于在附图中示出的本发明的示例性实施例以更加详细地解释本发明的进一步细节、特征和优点，其中：
图1是根据实施例的设定在第一状态下的可调节扳手的侧视图。
图2是图1的设定在第二状态下的可调节扳手的侧视图。
图3是当可调节扳手处于第一状态时图1的可调节扳手的主体的纵向截面图。
图4是当可调节扳手处于第二状态时图1的可调节扳手的主体的纵向截面图。
图5是图1的可调节扳手的主体的另一纵向截面图。
图6是图5中所描绘的主体的轮廓的示意图。
图7至图10示出了设定在四种不同状态下的可调节扳手中施加的力。
图11示出了在从图7的状态至图10的状态下的图1的可调节扳手中施加的力的演变。
图12示出了在已知的可调节扳手中施加的力的演变。
在所有附图中，类似的特征具有相同的附图标记。
具体实施方式
参照图1和图2，可调节扳手1包括主体2。
主体2包括：近端部4，其包括使用者能够抓握的手柄；以及远端部6，其包括第一钳爪8。
可调节扳手1还包括第二钳爪10，该第二钳爪10相对于第一钳爪8可移动。第二钳爪10布置成相对于第一钳爪8沿平移方向滑动。
第一钳爪8和第二钳爪10彼此面对，以便抓取螺母之类的物体。通过使第二钳爪10相对于第一钳爪8移动，能够调节钳爪8和钳爪10之间的距离。
第二钳爪10包括齿条12。齿条12包括多个齿，该多个齿沿第二钳爪10相对于第一钳爪8的平移方向延伸。
此外，主体2限定彼此面对的两个支撑表面14、16，以便在两个支撑表面14、16之间界定空腔。空腔具有被第二钳爪10的齿条12覆盖的开口。
可调节扳手1包括蜗轮18。
蜗轮18相对于主体2可绕平行于平移方向的旋转轴线X旋转。蜗轮18布置在空腔中，使得使用者能够用两个手指触摸蜗轮18的两个相反侧，并且相对于主体2手动旋转蜗轮18。
蜗轮18能在接合位置和脱离位置之间移动。
在图1所示的接合位置中，蜗轮18与齿条12接合。蜗轮18与齿条12的机械接合防止使用者相对于第一钳爪8手动移动第二钳爪10。尽管如此，在接合位置的蜗轮18相对于主体2绕旋转轴线X的旋转使得第二钳爪10相对于第一钳爪8移动，以便闭合或打开钳爪8、10。接合位置为可调节扳手1的使用者提供了以高精度调节两个钳爪8、10之间的距离的第一方法。
在图2所示的脱离位置中，蜗轮18不与齿条12接合，使第二钳爪10相对于第一钳爪8自由移动，使得使用者能够直接抓住第二钳爪10并且使第二钳爪10朝向或远离第一钳爪8移动。此外，蜗轮抵靠在由主体2限定的空腔的底部。脱离位置为可调节扳手1的使用者提供了打开和闭合钳爪8、10的第二方法，该第二方法与第一方法相比精度较低但更加快速。
蜗轮18具有包括外螺纹的环形主体2。在接合位置中外螺纹与齿条12的齿接合。
环形主体2限定有贯通开口。蜗轮18相对于主体2的旋转轴线X是该贯通开口的中心轴线。该贯通开口是圆柱形的。
可调节扳手1还包括偏压元件20，该偏压元件20构造成通过在界定空腔的两个支撑表面14、16上施加力而将蜗轮18推向接合位置。
偏压元件20至少部分地布置在贯通开口中。
偏压元件20包括压缩弹簧22和两个球形件24、26。第一球形件24固定至压缩弹簧22的第一端，并且第二球形件26固定至压缩弹簧22的第二端，第二端与第一端相对。压缩弹簧22布置成同时地将第一球形件24推向支撑表面14并且将第二球形件26推向支撑表面16。
一般而言，偏压元件20对蜗轮18的推动作用能够通过如下方式获得：布置两个支撑表面14、16，使得当蜗轮18从接合位置移动至脱离位置时，沿齿条12的平移方向测量的两个支撑表面14、16之间的距离不断减小。当蜗轮18从接合位置移动至脱离位置时，压缩弹簧22被压缩，并且当蜗轮18从脱离位置移动至接合位置时，压缩弹簧22自动伸展。
现在，将结合图3、图4和图5更详细地描述两个支撑表面14、16的设计。
支撑表面14包括第一部分14a和第二部分14b。
第一部分14a是平坦的。第二部分14b也是平坦的。
第一部分14a和第二部分14bs通过形成边缘14c的线彼此连接。该线垂直于第二钳爪10相对于第一钳爪8的平移方向。第一部分14a和第二部分14b是相交的(secant)。
类似地，支撑表面16包括第三部分16a和第四部分16b。第三部分16a面对第一部分14a，并且第四部分16b面对第二部分14b。
第三部分16a是平坦的。第四部分16b也是平坦的。
第三部分16a和第四部分16bs通过形成边缘16c的线彼此连接。该线垂直于第四钳爪相对于第三钳爪的平移方向。第三部分16a和第四部分16b是相交的。
两个边缘14c、16c彼此面对。
蜗轮18能够设定在接合位置和脱离位置之间的中间位置。在中间位置中，偏压元件20(更准确地说是偏压元件20的两个球形件24、26)同时与形成边缘14c、16c的两条线相接触。
第一部分14a和第三部分16a是镜像对称的。
第二部分14b和第四部分16b也是镜像对称的。
事实上，支撑表面14、16可以是完全镜像对称的。
当蜗轮18处于包括在接合位置与中间位置之间的位置时，偏压元件20同时接触第一部分14a的点140a和第三部分16a的点160a。
将第一部分14a在点140a处相对于第三部分16a在点160a处的倾斜角标记为α。在本申请中，在表面的给定点处相对于另一表面的另一点处的倾斜角是在所述点中的表面的切线之间的角度。
倾斜角α包括在40度和60度之间，优选为50度。
当第一部分14a和第三部分16a是平坦的时，倾斜角α对应于整个第三部分16a和整个第四部分16b之间的角度。
当蜗轮18处于包括在中间位置和脱离位置之间的位置时，偏压元件20同时接触第二部分14b的点140b和第四部分16b的点160b。
第二部分14b在点140b处相对于第四部分16b在点160b处的倾斜角标记为β。
当第二部分14b和第四部分16b是平坦的时，倾斜角β对应于整个第二部分14b和整个第四部分16b之间的角度。
倾斜角β小于倾斜角α。
倾斜角β包括在10度和30度之间，优选为20度。
图6示意性地示出了在四种不同的状态下的偏压元件20，该四种不同的状态对应于蜗轮18在接合位置和脱离位置之间的四个不同位置。在该图中，球形件24、26由两个大圆表示，并且压缩弹簧22由两条实线表示，其中每条实线在实线的两个相对端部处以两个较小的圆终止。
“状态1”是蜗轮18处于接合位置时偏压元件20的状态。在状态1下，偏压元件20的球形件24、26分别接触第一部分14a的点和第三部分16a的点。所述点远离两个边缘。在状态1下，压缩弹簧22具有第一长度(从压缩弹簧22的两端中的一端到相对端测量的)。
“状态2”是当使用者将蜗轮18移动至包括在接合位置和中间位置之间的第一位置时偏压元件20的状态。在状态2下，偏压元件20的球形件24、26分别接触第一部分14a的点和第三部分16a的点，这两个点比状态1下的球形件24、26的接触点更接近两个边缘。在状态2下，由于倾斜角α的缘故，压缩弹簧22具有小于第一长度的第二长度。
“状态3”是当使用者将蜗轮18进一步朝向脱离位置移动时偏压元件20的状态。在状态3下，偏压元件20的球形件24、26已经越过两个边缘14c、16c，因此球形件24、26分别接触第二部分14b的点和第四部分16b的点。在状态3下，由于倾斜角β的缘故，压缩弹簧22具有小于第二长度的第三长度。
“状态4”是蜗轮18处于脱离位置时偏压元件20的状态。在状态4下，偏压元件20的球形件24、26接触第二部分14b的另一个点和第四部分16b的另一个点，这两个点比状态3的接触点更加远离两个边缘。在状态4下，由于倾斜角β的缘故，压缩弹簧22具有小于第三长度的第四长度。
由于α＜β，所以能够观察到的是，当球形件24、26沿第一部分14a和第三部分16a滑动时(在状态1和状态2之间)，压缩弹簧22的长度比当球形件24、26沿第二部分14b和第四部分16b滑动时(在状态3和状态4之间)减小得更快。
图7至图10示出了在状态1、2、3和4下通过偏压元件20施加的力，其中压缩弹簧22的刚度K＝1,0506N/mm、自由长度为Lo＝23,9mm并且直径为0,55mm，并且其中球形件24、26的直径为5mm。
·B是通过压缩弹簧22施加在球形件24或球形件26上的力。
·C是通过蜗轮18施加在球形件24或球形件26上的反作用力。
·D是通过限定两个支撑表面14、16的主体2施加在球形件24上的反作用力(D+B+C＝0)。
·A＝2×C是第二钳爪10与蜗轮18之间接触的力。
下表总结了状态1、2、3、4下的力A、B的数值：
图11示出了力A从状态1(当在接合位置中蜗轮18推动第二钳爪10时)至状态4(当在脱离位置中蜗轮18完全拉回时)的演变。从状态1到状态2力A增加，这允许蜗轮18有效地稳定在接合位置中。从状态2到状态3力A以显著方式减小，从而达到比状态1低得多的值，然后力A因为两个不同的倾斜角α、β的缘故而从状态3到状态4再次增加。这使得蜗轮18更易于操纵。
为了比较，在图12中示出了在两个支撑表面14、16之间具有20度的单个倾斜角并且具有相同的偏压元件20的已知可调节扳手1中，力A从状态1(当在接合位置中蜗轮18推动第二钳爪10时)至状态4(当在脱离位置中蜗轮18完全拉回时)的演变。蜗轮18和可移动钳爪A之间的接触力太低。这种情况不允许机构具有有效的稳定性。如果弹簧22设计成使力A在状态1下非常高，则直到状态2由于力太强而不易于拉回蜗轮18。状态1下的力A也能够通过增加两个支撑表面14、16之间的单个倾斜角(例如50度)而调节至较高值。然而，这将使空腔更大，因此限定两个支撑表面14、16的主体2将非常笨重。
当部分14a和部分16a是平坦的时，至少力B的方向在状态1和状态2之间(即，当蜗轮的位置在接合位置和中间位置之间时)不改变。类似地，当部分14b和部分16b是平坦的时，至少力B的方向在状态1和状态2之间(即，当蜗轮的位置在中间位置和脱离位置之间时)不改变。
本发明并不局限于附图中所示的第一实施例。
第一部分14a、第二部分14b、第三部分16a和第四部分16b不必是平坦的，只要至少第一部分14a包括第一点140a、第二部分14b包括第二点140b、第三部分16a包括第三点160a并且第四部分16b包括第四点160b，并满足以下条件即可：第一部分14a在第一点140a处相对于第三部分16a在第三点处的倾斜角大于第二部分14b在第二点处相对于第四部分16b在第四点16b处的倾斜角。非平坦部分不是对于该部分的所有点都具有恒定的倾斜角，而是在所述部分的不同点处具有不同的倾斜角。
在未示出的实施例中，例如，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分中的至少一个可以是弯曲的。
在第二实施例中，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分可以是凹形的。换言之，这些表面中的每一个都形成凹面。这种形状更易于通过铣削制造。
在第三实施例中，第一部分、第二部分、第三部分和第四部分是凸形的。在该第三实施例中，蜗轮比在第二实施例中更有效地稳定在接合位置中。例如，第一部分和第二部分可以通过形成边缘的线彼此连接，或者可以以连续的方式(即，没有任何边缘)彼此连接。类似地，例如，第三部分和第四部分可以通过形成边缘的线彼此连接，或者可以以连续的方式(即，没有任何边缘)彼此连接。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种可调节扳手，包括：
第一钳爪(8)和第二钳爪(10)，所述第二钳爪(10)能相对于所述第一钳爪(8)移动，其中，所述第二钳爪(10)包括齿条(12)，
蜗轮(18)，其能移动至接合位置和脱离位置，其中，在所述接合位置中，所述蜗轮(18)与所述齿条(12)接合，并且所述蜗轮(18)的旋转使所述第二钳爪(10)相对于所述第一钳爪(8)移动，其中，在所述脱离位置中，所述蜗轮(18)不与所述齿条(12)接合，
主体(2)，其限定两个表面，所述两个表面中的一个表面包括第一部分(14a)和第二部分(14b)，所述两个表面中的另一个表面包括第三部分(16a)和第四部分(16b)，所述第一部分(14a)包括第一点(140a)、所述第二部分(14b)包括第二点(140b)、所述第三部分(16a)包括第三点(160a)并且所述第四部分(16b)包括第四点(160b)，
偏压元件(20)，其构造成通过在两个表面上施加力而将所述蜗轮(18)推向所述接合位置，当所述蜗轮(18)处于包括在所述接合位置和中间位置之间的位置时，所述偏压元件(20)同时接触所述第一点(140a)和所述第三点(160a)，并且当所述蜗轮(18)处于包括在所述中间位置与所述脱离位置之间的位置时，所述偏压元件(20)同时接触所述第二点(140b)和所述第四点(160b)，
其特征在于，所述第一部分(14a)和所述第三部分(16a)是镜像对称的，并且所述第二部分(14b)和所述第四部分(16b)是镜像对称的，并且所述第一部分(14a)在所述第一点(140a)处相对于所述第三部分(16a)在所述第三点(160a)处的倾斜角(α)大于所述第二部分(14b)在所述第二点(140b)处相对于所述第四部分(16b)在所述第四点(160b)处的倾斜角(β)。
2.根据前述权利要求所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)在所述第一点处相对于所述第三部分(16a)在所述第三点处的所述倾斜角(α)在40度和60度之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)在所述第一点处相对于所述第三部分(16a)在所述第三点处的所述倾斜角(α)为50度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)在所述第一点处相对于所述第三部分(16a)在所述第三点处的所述倾斜角(β)在10度和30度之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)在所述第一点处相对于所述第三部分(16a)在所述第三点处的所述倾斜角(β)为20度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)和所述第三部分(16a)是平坦的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第二部分(14b)和所述第四部分(16b)是平坦的。
8.根据权利要求6和7组合所述的可调节扳手，其中，所述第二部分(14b)以形成边缘(14c)的线与所述第一部分(14a)连接，并且所述第四部分(16b)以形成边缘(16c)的另一线与所述第三部分(16a)连接，其中，当所述蜗轮(18)处于所述中间位置时，所述偏压元件(20)同时在两个边缘(14c、16c)上施加力。
9.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第一部分(14a)和所述第三部分(16a)是弯曲的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述第二部分(14b)和所述第四部分(16b)是弯曲的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述偏压元件(20)包括两个球形件(24、26)和压缩弹簧(22)，其中，所述压缩弹簧(22)布置成将所述两个球形件中的一个球形件(24)推向所述两个表面中的一个表面(14)，并且将所述两个球形件中的另一个球形件(26)推向所述两个表面中的另一表面(16)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述蜗轮(18)具有贯通开口，并且所述偏压元件(20)至少部分地布置在所述贯通开口中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的可调节扳手，其中，所述蜗轮(18)能相对于所述主体(2)绕所述贯通开口的中心轴线(X)旋转。
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