套筒驱动改进的制作方法

本申请是2014年11月14日提交的申请号为201410650734.4，发明名称为“套筒驱动改进”的中国发明专利申请的分案申请。

本发明一般涉及用于驱动紧固件的工具，特别涉及用于工具的套筒和驱动件。

背景技术：

各种各样的扳手和工具通常用来向工件、如螺纹紧固件施加扭矩。所述工件可能具有任意的不同尺寸、形状和接口。因此，许多工具包括适于与一个或多个不同接合器、如套筒紧密配合的驱动机构，用以接合和旋转不同工件。例如，对于具有六角形头部的典型螺栓，六角形状的套筒的内壁在紧固件头部顶角处或靠近紧固件头部的顶角与紧固件接合，从而允许工具向工件施加扭矩。然而，由于这种接合，该套筒可能因为从紧固件的顶角加到套筒壁上的重复压力而提前老化疲劳和失效。此外，在向紧固件应用了扭矩之后，该紧固件可能由于套筒内的紧固件的少量旋转而变得带有摩擦地被锁定在套筒中，或者由于头部到套筒的相互作用不足而变得容易被剥离。

技术实现要素：

本发明涉及一种套筒，例如，六角套筒、双六角套筒和花键套筒，相对于传统的套筒而言，本发明的套筒适于在离紧固件顶角更远的位置处与紧固件接合。通过将套筒和紧固件头部接触或接合点从紧固件头部的顶角偏移出去，增加了套筒的强度和寿命，并且降低了紧固件变得带有摩擦地被锁定在套筒中或者被套筒剥离的风险。

在一个实施例中，六角套筒包括具有大致六边形截面的轴向孔，该六边形截面具有延伸于六个相应凹处之间的六个纵向侧壁。每个侧壁均包括设置在两个第二笔直部分之间的第一笔直部分，该第二部分相对于第一部分成角度地偏移约5到7度。该第二部分的长度约等于第一部分长度的百分之二十到百分之三十。已证实，套筒的这种几何形状提供了侧壁之间的接触点，大致在第二部分与第一部分的交叉点处，还提供了紧固件头部的侧面，该侧面是到紧固件头部顶角距离为紧固件头部一侧面的一半长度的约百分之三十到百分之六十，因此，增加了接触的表面积以及套筒和紧固件头部的预期寿命。

在另一个实施例中，十二边形的套筒包括具有一般地十二边形截面的轴向孔，该十二边形截面带有十二个个纵向侧壁，该十二个纵向侧壁在十二个对应的凹处之间延伸。每个侧壁均包括相对彼此成角度地偏移40到50度的第一部分和第二部分。套筒的这种几何形状在套筒和紧固件的头部的侧面之间产生接触点，该接触点在该套筒上的位置基本上为第一部分与第二部分的交叉点，该接触点在该侧面上的位置距离该紧固件的头部的顶角约百分之三十到百分之六十的一半侧面长度，因此，增加了接触的表面积以及套筒和紧固件头部的预期寿命。

在另一个实施例中，花键的套筒包括轴向孔，该轴向孔具有在十二个相应的凹处之间的十二个纵向侧壁。每个侧壁均包括成角度地偏移40到50度的第一部分和第二部分。套筒的这种几何形状在套筒和紧固件的头部的侧面之间产生接触点，该接触点在该套筒上的位置接近第一部分与第二部分的交叉点，该接触点在该侧面上的位置距离该紧固件的头部的顶角约百分之三十到百分之六十的一半侧面长度，因此，增加了接触的表面积以及套筒和紧固件头部的预期寿命。

附图说明

以下附图通过举例的方式说明了本发明的实施例的设备和方法，但不限制本发明，其中，附图标记指的是类似或相应的部件。

图1为根据本发明的一个实施例的六角套筒与传统的六边形螺栓头或螺母相接合的俯视图；

图1a为根据本发明的一个实施例的图1的套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图；

图2为根据本发明的一个实施例的十二边形套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的俯视图；

图2a为根据本发明的一个实施例的图2的套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图；

图3为根据本发明的一个实施例的花键套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的俯视图；

图3a为根据本发明的一个实施例的图3的套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图；

图4为根据本发明的一个实施例的花键套筒的放大截面俯视图；

图4a为根据本发明的一个实施例的图4的花键套筒的放大截面俯视图；

图5为现有技术的六角套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的俯视图；

图5a为图5的套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图；

图6为现有技术的十二边形套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图；

图7为现有技术的花键套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的俯视图；

图7a为图6的套筒与典型的六边形螺栓头或螺母相接合的放大截面俯视图。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的实施例的设备和方法。然而，需要理解的是，所公开的实施例仅是设备和方法的示范，这些设备和方法可以以各种形式体现。因此，这里公开的特定功能性细节不应当理解为是对本发明的限制，而仅是权利要求的基础，并且作为教导本领域技术人员多方面地采用本发明的代表性示例。

本发明涉及一种工具，其适用于接合紧固件的头部，如六角螺母或螺栓(这里也称作紧固件头部)。该工具适用于与紧固件接合在离开紧固件的顶角的点上，其增加了工具的强度和寿命，并降低了紧固件变得带有摩擦地被锁定或陷落在工具中的风险，还降低了该紧固件被剥离或者该工具在该紧固件上滑动的风险。

在一个实施例中，该工具为套筒，其适用于与单向扳手，如棘轮等，紧密配合。通常，该套筒包括具有第一端部和第二端部的主体。在第一端部中的第一轴向孔适用于接纳紧固件头部，如螺栓头或螺母，并且，在第二端部中的第二轴向孔适用于通过已知的方式与单向扳手相配合地接合。该第一轴向孔可能具有多边形的横截面形状，至少部分地通过该主体从第一端部朝向第二端部轴向地延伸。在一个实施例中，多边形的横截面形状通常为六边形，其适用于接合紧固件头部，如六边形螺栓头或螺母。该六边形的横截面形状可以是，例如，约1/2英寸的横截面形状。在其他实施例中，该六边形的横截面形状可以更大或更小，例如，该横截面形状可以是sae1/4英寸、3/8英寸、3/4英寸、1英寸、1又1/2英寸，等等，或者公制尺寸，包含所有的范围和其间的子范围。在还有的其他实施例中，该第一轴向孔可以形成为有不同的横截面形状以便与不同形状的紧固件头部紧密配合，该紧固件头部可以为三角形的、矩形的、五边形的、七边形的、八边形的、十六边形的、双六边形的、花键或其他形状类型。

该第二轴向孔可能具有基本为正方形的横截面形状，至少部分地通过该主体从第二端部向第一端部延伸。该第二轴向孔可以适用于通过已知的方式与工具的驱动轴或驱动凸起部匹配地接合，该工具可以是手动工具、套筒扳手、转矩扳手、冲击起子、冲击扳手或其他工具。该正方形的横截面形状可以是，例如，1/2英寸正方形或其他sae或公制尺寸。在还有的其他实施例中，该第二轴向孔可以形成有不同的横截面形状，适用于与不同形状的插座或不同的工具紧密配合，例如，该第二轴向孔的横截面形状可以是三角形的、矩形的、五边形的、六边形的、七边形的、八边形的、十六边形的或其他形状类型。

图1和1a举例说明了具有通常六边形形状的第一轴向孔102的套筒100的一个实施例。如图1所示，该套筒100放置在紧固件的典型头部120，如六边形螺栓头或螺母。

该第一轴向孔102包括六个相应的等间隔地围绕套筒100的内部侧壁周向分布的凹部104。该凹部104彼此以约60度角间隔等间距地围绕套筒周向分布，以便接纳紧固件的六边形头部120的顶角122。该凹部104的尺寸设计成，当头部120的顶角122基本上中心地对齐在凹部104中时，在左右两个方向上提供相对于紧固件的头部120的顶角122绕套筒100的中心约3度的旋转。

该第一轴向孔102还包括六个纵向侧壁106，这六个纵向侧壁106在凹部104间延伸，并且分别与凹部104相连。参考图1a，每个侧壁106(如图1所示)包括与第二笔直的部分(简称为第二直部)110相邻设置的第一基本笔直的部分(简称为第一直部)108，该第二直部相对该第一直部108成角度地偏移。如图1a所示，该第二直部110相对于第一直部108成一角度(α1)设置。在一个实施例中，该角度(α1)为约4到12度，并且优选地为7度。该第二直部110可能还具有约等于第一直部108的长度的百分之二十到百分之三十的长度(l1)，并且优选地为百分之二十六。

第一轴向孔102的几何结构在侧壁106(如图1所示)和紧固件的头部120的侧面124或平面之间产生接触点112，该接触点112在该侧壁106上的位置基本上为第二直部110与第一直部108的交叉点，该接触点112在该侧面124上的位置偏离该紧固件的顶角122。如与1a所示，该接触点112与顶角122保持有一段距离(d1)。在一个实施例中，该距离(d1)为约百分之三十到百分之六十的紧固件的头部120的一半侧面124长度(顶角122间长度的一半)，并且优选地，该距离(d1)为约百分之四十五的一半侧面124长度。可以理解的是，围绕六边形形状交叉的侧壁106的每一端通常都与上面所述的相同或镜像一致。

参照图1-1a和5-5a，当与典型的现有技术的具有六个凹部504和六个纵向侧壁506的六角套筒500相比较，套筒100的接触点112相比套筒500的接触点512离紧固件的头部120的顶角122更远。当套筒100和500为3/4英寸套筒时，例如，本发明的接触点112在约0.092英寸的距离(d1)处，相比较而言，现有技术的接触点512具有约0.0548英寸的距离(dp1)。此外，现有技术的套筒500的侧壁506仅是直的，并且不包括图1和1a所示的第二直部。

增加的从紧固件的头部120的顶角122到接触点112的距离，增加了表面积，并且从顶角122偏移了负载，并将应力集中分散到离顶角122更远的位置。这允许更多的侧壁106表面积与头部120接触，从而提高套筒100的强度和工作寿命。这还减少了头部120变得带有摩擦地被锁定或被陷落在套筒中的风险，还降低了该头部120被剥离或者该套筒在该头部120上滑动的风险。

图2和2a举例说明了具有第一轴向孔202的套筒200的另一实施例，其中，该第一轴向孔202具有通常十二边形形状(a/k/a双六边形)。如图2所示，该套筒200设置在紧固件的头部120，如螺栓头或螺母。该第一轴向孔202包括十二个相应的等间隔地围绕套筒200的内部侧壁周向分布的凹部204。该凹部204彼此以约30度角间隔等间距地围绕套筒200周向分布，以便接纳紧固件的六边形头部120。在本实施例中，该凹部204的尺寸设计成，当头部120的顶角122基本上中心地对齐在凹部204中时，在左右两个方向上提供相对于紧固件的头部120绕套筒200的中心约3.6度的旋转。

该第一轴向孔202还包括十二个分别位于凹部204之间的纵向侧壁206。参考图2a，每个侧壁206包括相互成角度偏移的第一部分208和第二部分210。该第一和第二部分208，210各分别从各自的凹部204延伸，并且彼此成一角度相交。如图2a所示，该第一部分208相对于第二部分210成一角度(α2)设置。在一个实施例中，该角度(α2)为约40到48度，并且优选地为43度。该第一和第二直部208，210可能还具有大致彼此相等的长度。

轴向孔202的几何结构在侧壁206和侧面124之间产生接触点212，该接触点212在该侧壁206上的位置基本上为第一部分208与第二部分210的交叉点，该接触点212在该侧面124上的位置偏离该紧固件的顶角122。在使用时，套筒200最初在接触点212接触紧固件的侧面124，并且随着负载的增加，套筒200和侧面124间的表面积接触在向着顶角122和凹部204的方向上逐步增加。

如图2a所示，接触点212与顶角122保持有一段距离(d2)。在一个实施例中，该距离(d2)为约百分之三十到百分之六十的紧固件的头部120的一半侧面124长度(顶角122间长度的一半)，并且优选地，该距离(d2)为约百分之四十的一半侧面124长度。可以理解的是，围绕十二边形形状交叉的侧壁106的每一端通常都与上面所述的相同或镜像一致。

参照图2-2a和6，当与典型的现有技术的具有十二个凹部604和十二个纵向侧壁606的十二边形套筒600相比较，套筒200的接触点212相比套筒600的接触点612离紧固件的头部120的顶角122更远。例如，当套筒200和600为3/4英寸套筒时，本发明的接触点112在约0.0864英寸的距离(d2)处，相比较而言，现有技术的接触点612在小于0.0864英寸的距离(dp2)处。如图6所示，套筒600的接触点612接近第一部分608和凹部604的交点。此外，现有技术的套筒600的侧壁606包括彼此偏置约36到37度的角度(αp2)的第一部分608和第二部分610，该角度小于套筒200的角度(α2)。

图3和3a举例说明了具有第一轴向孔302的套筒300的另一实施例，其中，该第一轴向孔302具有通常花键类型的横截面形状。如图3所示，该套筒300设置在紧固件的头部120，如螺栓头或螺母。该轴向孔302包括十二个等间隔地围绕套筒300的内部侧壁周向分布的凹部304。该凹部304彼此以约30度角间隔等间距地围绕套筒300周向分布，并且具有两个圆的内角。在本实施例中，该凹部304的尺寸设计成，当头部120的顶角122基本上中心地对齐在凹部304中时，在左右两个方向上提供相对于紧固件的头部120绕套筒300的中心约3.6度到约4度的旋转。

该轴向孔302还包括十二个分别位于凹部304之间的侧壁306。参考图3a，每个侧壁306包括相互成角度偏移的第一部分308和第二部分310。该第一和第二部分308，310均从凹部304延伸，并且彼此相交在圆角。如图3a所示，该第一部分308相对于第二部分310成一角度(α3)设置。在一个实施例中，该角度(α3)为约40到45度，并且优选地为42度。该第一和第二部分308，310可能还具有大致彼此相等的长度。可以理解的是，围绕花键形状交叉的侧壁306的每一端通常都与上面所述的相同或镜像一致。

轴向孔302的几何结构在侧壁306和侧面124之间产生接触点312，该接触点312在该侧壁306上的位置接近第一部分308与第二部分310的交叉点，该接触点212在该侧面124上的位置偏离该紧固件的顶角122。在使用时，套筒300最初在接触点312接触紧固件的侧面124，并且随着负载的增加，套筒300和侧面124间的表面积接触在向着顶角122和凹部304的方向上逐步增加。

如图3a所示，接触点312与顶角122保持有一段距离(d3)。在一个实施例中，该距离(d3)为约百分之三十到百分之六十的紧固件的头部120的一半侧面124长度(顶角122间长度的一半)，并且优选地，该距离(d3)为约百分之三十五的一半侧面124长度。

图4和4a举例说明了具有第一轴向孔402的套筒400的另一实施例，其中，该第一轴向孔402具有花键类型形状，类似于套筒300。如图4所示，轴向孔402包括十二个等间隔地围绕套筒400的内部侧壁周向分布的凹部404。该凹部404彼此以约30度角间隔等间距地围绕套筒400周向分布，并且具有两个圆的内角。在本实施例中，与套筒300类似，该凹部404的尺寸设计成，当头部120的顶角122基本上中心地对齐在凹部404中时，在左右两个方向上提供相对于紧固件的头部120绕套筒400的中心约3.6度到约4度的旋转。

该轴向孔402还包括十二个分别位于凹部404之间的侧壁406。参考图4，每个侧壁406包括相互成角度偏移的第一部分408和第二部分410。该第一和第二部分408，410均从凹部404延伸，并且彼此相交在圆角。如图4所示，该第一部分408相对于第二部分410成一角度(α4或α4a)设置。在一个实施例中，该角度(α4)为约40到45度，并且优选地为41.6度；该角度(α4a)为约140到135度，并且优选地为138.4度。该第一和第二部分408，410可能还具有大致彼此相等的长度。

在一个实施例中，凹部404形成有相对彼此偏移一角度(α4b)的成角度的壁部分414和416。在一个实施例中，该角度(α4b)为约20到24度，并且优选地为约22度。参考图4a，此外，套筒400可允许的花键几何形状中的半径(由在点x到z的反正切和侧面y的切线产生)最大化。在本实施例中，可以减少齿(即，侧壁406)的宽度来增加套筒400的壁的强度。可以理解的是，围绕十二边形状交叉的侧壁406的每一端通常都与上面所述的相同或镜像一致。

类似于套筒300，轴向孔402的几何结构在侧壁406和侧面之间产生接触点，该接触点在该侧壁406上的位置接近第一部分408与第二部分410的交叉点，该接触点在该侧面上的位置偏离该紧固件的顶角。类似的，在使用时，套筒400最初也在接触点接触紧固件的侧面，并且随着负载的增加，套筒400和侧面间的表面积接触在向着顶角和凹部404的方向上逐步增加。

参照图3-4和7-7a，当与典型的现有技术的具有十二个凹部704和十二个纵向侧壁706的花键类型套筒700相比较，套筒300的接触点312和套筒400的接触点相比套筒700的接触点712离紧固件的头部120的顶角122更远。例如，当套筒300和700为3/4英寸套筒时，接触点312在约0.076英寸的距离(d3)处，相比较而言，现有技术套筒的接触点712在约0.0492英寸的距离(dp2)处。如图7a所示，套筒700的接触点712接近第一部分708和凹部704的交点。此外，现有技术的套筒700的侧壁706包括彼此偏置约36到37度的角度(αp3)的第一部分708和第二部分710，该角度小于套筒300的角度(α3)和套筒400的角度(α4)。

参照图1-4所述，增加的从紧固件的头部120的顶角122到接触点的距离，转移了顶角122上的负载，并将应力集中分散到离顶角122更远的位置。这允许更多的套筒表面区域与头部120接触，从而提高套筒的强度和工作寿命。这还减少了头部120变得带有摩擦地被锁定或被陷落在套筒中的风险，还降低了该头部120被剥离或者该套筒在该头部120上滑动的风险。

这里描述的套筒通常关于3/4英寸套筒，然而，可以改变这里所描述的套筒的各自元件的尺寸和纬度，使其适应采用一个或多个不同工具的特定使用。例如，该套筒可以适用于接纳不同的紧固件尺寸，如，1英寸、1/2英寸、10英寸、10毫米、12毫米、14毫米等等，如本领域已知的。类似地，第二轴向孔的尺寸可以适用于接纳不同尺寸和类型的套筒扳手的驱动轴或传动突缘。

此外，这里描述的套筒的内部表面的几何结构可以适用于向紧固件施加扭矩的其他类型的工具。例如，扳手或套筒扳手可能包括这里所公开的几何形状以使得该扳手或套筒扳手具有位于离紧固件的顶角较远的接触点。类似的，其他装置和/或紧固件可以包括这里所述的几何结构。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。