带支承臂和保持机构的手工具及松开连结装置的方法

专利名称：带支承臂和保持机构的手工具及松开连结装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，可用来松开连结装置如螺帽、螺栓、螺钉之类。
本发明的背景在所有机械的机构中，允许在一相当长的时间内特别是在暴露的环境中被固紧的螺帽、螺钉等经常很难被松开，这是一个公知的事实。这是因为由于种种原因，在螺帽和螺栓的螺纹之间的摩擦阻力已有增加。最显著的是腐蚀，但也因为在紧固件上发生的随着时间而变化的变形能够促使表面间的摩擦阻力增加，从而促使松开的阻力增加。
这个问题的最常见的例子出现在与车轮有关的事情中，例如当车轮被刺穿需要卸下时，由于螺帽和螺栓将车轮保持在轮毂上，人们不得不面临松开螺帽或螺栓的问题。出于安全的理由，这些螺帽和螺栓必须比较牢靠地固紧，并且如果采用汽车修理车间和补胎铺的方法，用所谓帽拧紧器来机械固紧的话，这些螺帽和螺栓通常十分牢靠地被固紧。曾经证实正常包括在汽车装备内的简单工具并不能够提供足够的扭力使一个具有正常或较弱体力的人松开这些螺帽或螺栓，特别是当它们已被固紧了较长时间，已经“被固定”下来的时候。
在大多数情况下，人们尝试用增加扭力的方法来松开这些螺帽或螺栓。一个与传统装备有关的普通方法是用一根管子之类来延长转矩的力臂。尽管如此，对一个体力较弱的人来说，拆卸还是很难完成。还有常见的是给拆卸工具猛然一扭或一个冲击以求暂时得到一个较大的扭力。但这扭力只能在极短时间内起作用，并且这种操作很费力，容易受伤。
当在端头上的螺帽或螺栓松开时(这在许多情况下会很快发生)，一直到此刻以大扭力作用在工具上的人就得迅速减少扭力并躲开这种“自行滑动”。但这一点很难掌握，结果往往是螺帽、工具或人员本身被有力地扭转。
大多数工具只是与螺帽或螺栓头接触，这会造成许多工具容易滑离螺帽或螺栓头，以致损害头部和工具。
对付牢靠地固紧的螺帽常用的方法是将扭力施加在螺栓上，随后使螺栓暴露于热中，遭受温和的打击及/或化学溶液的浸渍，这些措施连同施加的扭力一般能使即便最顽固地粘着的螺帽松开。如果扭力能经常施加，这样做特别有效。但目前除了须由使用者自己施加的一个连续的扭力外还没有一种工具设计出来能有助于保持所施加的扭力。
与装拆螺帽/螺栓有关的通常发生的另一个问题是螺帽/螺栓周围的空间十分有限并且扳手在角度上的行程受到限制。
在已知的技术中，有几种工具采用棘轮扳手技术及/或扭力增强装置。但在使用这些工具时，这些原理总是只以短暂的方式应用。
按照瑞典专利申请84.04963-4，这样一种工具是较早为人所知的。它具有一个包括齿轮转换器的壳体，其输入轴从壳体的一侧伸入，连接到一曲柄上，而其输出轴从壳体的对侧伸出，其上有一管套可握持在螺帽或螺栓头的周围。在壳体上焊有一根支承管，该管有一延伸部铰接在其上可使它与地面或地基接触以资在松开螺旋连接时造成一个撑起作用。这种工具由于齿轮机构固然能提供一个增强的力，但这效果只是相当一个延伸的轮矩臂所达到的效果。而且必须在所有时间都供以扭力。特别是在所提出的实施例中，在那里操作是打算通过曲柄的运动来完成的，效果基本上随着是否可能施加必要的扭力而变。这种已知工具的另一个缺点是笨重，并且必须按特殊方式修改才能使用。
在已知技术中，还有以各种不同途径提高扭力的其他一些工具。美国专利4,546,676曾公开一种可增强扭力的扳手，当需要较高的扭力时，有一臂可被位移，通过齿轮作用便可得到较高的扭力。这样可以得出与延长转矩臂相同的效果。但在这里也必须在所有时间都供以扭力。
德国专利DE 29 41 045也曾公开过多种松开螺帽用的可增强扭力的手工具。但在这里，用添加手柄来实现这个效果的想法同样存在。在这个专利文件的其中一个实施例中还曾提出一个方案，其中有一添加的手柄应用棘轮扳手的原理施力在螺帽上，该文件还说如果手柄的行程大到对螺帽不发生影响时，这个手柄还可缩回。这一点并没有改变这样的事实，即使在这种情况下，扭力也必须连续不断地提供。
瑞士专利CH 681 606曾公开一种双作用棘轮扳手。这种棘轮扳手并没有应用任何一种增强扭力的原理，也没有应用任何一种将工具撑起的原理，因为两根轴都被设计成用手操作，其时扭力也必须连续不断地提供。
本发明的公开这样，本发明的目的主要是要提供一种可用来松开连结装置如螺帽、螺栓、螺钉之类的装置，该装置可没有任何一个上面提到的缺点，并且使任何人都能用简单、快捷、对身体无碍的方式完成螺帽或螺栓的松开。本发明以一扭力增强装置为基础，利用反作用力和一个双作用锁闩机构使该装置在较长时间内能够让一施加的扭力作用在要被松开的零件上，从而使摩擦阻力造成的连结发生疲劳而松驰。
另一个目的是要得到这样一个装置，其形状和大小使它无疑地能被包括在例如一辆汽车的正规工具套内。
另外，本发明能使有效的零件仔细地被松开。
为了实现这些和其他一些目的，本发明具有在权利要求书中列出的那些特征。
附图简要说明附图示出本发明的实施例，其中

图1以透视图和分开的状态示出按照本发明的工具的主要零件；图2为图1所示工具的一部分的一个剖面，其中示出锁闩机构的一个例子；图3为图1所示工具的一部分的另一个剖面；图4为一曲线图示出按照现有技术状态的传统工具和按照本发明的工具在操作上的差异；图5示出图1所示工具的一个变型；图6示出扭力增强用的设定机构；及图7示出按照本发明的工具的另一个实施例。
说明性的实施例按照本发明的工具的一个实施例具有三个主要零件即一个支承臂1、一个扭力施加臂2和一个管套3。支承臂1具有一个瘦长臂部4和一个布置在所说臂部一端的支承臂头5。支承臂头5有一圆孔并适宜在内侧设有沟槽。轴6被布置通过支承臂头上的孔。轴6主要具有两个部分并可相对于支承臂头5旋转，但被锁住不让它沿头部的轴线移动。轴6的中心部分的第一部66位在支承臂头5内，该中心部分有一基本上为圆形的横截面，其直径基本上相当于支承臂头5的内直径。轴的中心部分还具有凹进区，锁闩机构就被布置在其内，这将在下面说明。这些锁闩机构中的一个这样锁住轴6在支承臂头5内的旋转，使该轴可在一个方向上旋转，但在另一方向上被锁住，这就是人所共知的棘轮扳手的原理。在中心部分6b的一侧，轴6还含有一个第一端部6a，它有一个非圆形的、最好为长方形或六角形的横截面。支承臂1在支承臂头5的附近还具有一个突起的肩7，该肩在与轴6同一个方向上具有一个长圆形孔(未示出)。
按照本发明第一实施例的工具还具有一个扭力施加臂2和一个管套3。扭力施加臂2具有一个扭力增强装置8，该装置具有两个臂，即一个高扭力臂9和一个低扭力臂10，还有一个扭力臂头11被布置在高扭力臂9的一端。低扭力臂10在最接近轴6的端头形成一个叉13，其两腿间的距离正好使它配合在支承臂1的突起肩7的两侧。低扭力臂10用布置在叉13的两腿之间的第一转轴12可转动地布置在突起的肩7上，第一转轴12延伸通过肩7的长圆孔。高扭力臂9用一个可转动地握持在一个叉腿上制出而未被示出的孔内的第二转轴14可转动地布置在低扭力臂10上。
上述对低扭力臂和高扭力臂的布置共同组成一个扭力增强装置。在低扭力臂10上的低扭力的长位移到高扭臂9上就转变为高扭力的短位移。扭力的增强主要取决于在轴6的转动中心和第二转轴14之间的距离及在第二转轴14和第一转轴12之间的距离两个距离之间的关系。
扭力臂头11制有一个圆形孔，该孔内侧适宜设有多条沟槽。在本实施例中扭力臂头11可旋转地被布置在支承臂的轴6中心部分的第二部上介乎支承臂头5和第一端部6a之间，但在轴向移动上被锁住。当然也可能将支承臂1和扭力施加臂2按相反的次序布置。
中心部分6b被设计成含有两个基本的锁闩机构。在支承臂头5的内部空间内设有第一棘轮可阻止支承臂1在一个方向上的旋转。在扭力臂11的内部空间内设有第二棘轮可阻止扭力施加臂2在与上述相同的方向上旋转。在两个锁闩各可独立锁闩的前提下，它们可被设计成两个分开的锁闩或被制造成一个单元。
这些锁闩如何布置的一个例子在图2和3中示出。表面最好带沟槽的锁闩元件17被设置在轴6的凹部内，见图2。用一弹簧加载的锁将锁闩元件温和地推向也带沟槽的扭力臂头11的内侧。图2中，在扭力臂头11按逆时针方向转动时，该锁闩元件锁定在轴和头之间，从而使轴参加转动。而在扭力臂头11按顺时针方向转动时，该锁闩元件松开对扭力臂头11的扣住，使扭力臂头可自由转动而不影响到轴。支承臂的锁闩机构具有相应的设计。图3示出两个锁闩机构的横截面。标号19指用来安装轴的锁紧垫圈。
管套3在其一端上制有一个孔，该孔具有与轴6的第一端部6a同样的横截面。管套3的另一端在内侧被成形为15以资接纳要被松开或固紧的螺帽或螺栓头。管套可固定地装在第一端部6a上，但若管套可拆卸地配置在轴b上则最好，使这个零件能更换以调节到螺帽或螺栓的不同大小。
下面说明上述工具如何用来松开螺栓或螺帽。为此目的，在支承臂头内设置锁闩机构，以便将臂部4相对于固定轴的被称作支承臂的顺时针运动锁定在纸平面内，如图1中所示。将管套3装在轴6上，通过使螺帽或螺栓头与螺帽管套的内部型孔15接合，将管套3安排到要被松开的螺帽或螺栓上。然后按顺时针方向环绕轴6转动臂部4，这是该锁闩机构允许的，一直到臂部4与任何固体表面接触为止，抵靠在该表面上就可将工具撑起。在汽车车轮用螺帽的例子中，这个表面合适地由汽车下面的地面构成。然后施加一定的扭力按反时针方向环绕轴6转动扭力增强装置8，使该轴和螺帽管套及螺帽/螺栓随同施转。如果螺帽/螺栓被牢靠地固紧，这个扭力就被吸收成为扭力施加臂、轴、螺帽管套和螺帽/螺栓的少量弹性变形，即这些零件起到一个很强的弹簧的作用。即使螺帽没有被松开，该轴也常会被带着转动少许，从而该轴会相对于支承臂头5而旋转。这里工具的扭力增强机构被用来产生高扭力。当要松开螺帽/螺栓的人不再操作使扭力增加或维持时，上述零件会开始恢复弹性。但这个回弹由于支承臂1被支承在支承表面(例如地面)上已被锁住(制止)，同时由于在支承臂头内的锁闩机构不允许在支承臂头和轴之间有这样的相对运动，因此一部分施加到螺帽/螺栓上的扭力在扭力施加臂上的扭力消失后被保留下来。要松开螺帽/螺栓的人现在可重新进行第二轮的施力，同时保留下来的扭力正在使转动摩擦阻力的增强机制发生疲劳(瓦解)。在这阶段内扭力施力臂可在扭力臂头内的锁闩所允许的方向上往回转动以便得到一个施加扭力较合适的位置。
图4概略地示出与已知技术的方法相比，本发明是如何设想将施加在螺帽/螺栓上的扭力累积起来的。图中虚线代表用本发明的工具松开一个螺帽的情况，而点线代表使用传统工具的过程。图中a为施加扭力的时间，b为使扭力施加臂卸载或将它拉回以便再次加载的时间，c为休止时间，d为用本工具松开螺帽/螺栓的时间，及e为用传统工具完成其工作的时间。从图上可以看到，尽管扭力的增强可能还不够，以致有必要采用其他一些措施如加热、敲击及/或溶化，但扭力是始终在作用的。
用锁闩和工具内的弹性作用维持扭力在实际松开的时刻还有一定优点。如上所述，牢靠地固紧的螺帽/螺栓常会非常突然地松开，从而用按照现有技术的方法在工具内发生的扭转会造成对人身伤害的危险。这取决于在螺栓和螺帽的螺纹之间的摩擦阻力非常猛烈地突然降落，部分取决于通过例如腐蚀及/或变形产生的连结停止作用，还部分取决于两个相互运动表面之间的摩擦阻力一般要比它们之间在静止时的摩擦阻力小得多。为了防止工具的快速扭转，操作者必须迅速减少施加的扭力，而这是很难做到的，因为在此时刻之前，他正在竭尽全力试图将螺栓/螺帽松开。采用上述工具，这种突然的运动就可避免。当螺帽/螺栓用上述工具松开时，由于轴6现在可允许转动，在轴6和支承臂1之间的锁闩就中止作用。从而在这些零件中存储的扭力非常迅速地降落至零。当螺纹间的摩擦阻力降落时，存储的扭力亦同时降落，因此螺帽/螺栓可平稳地松开。
本工具的另一个实施例还可用来固紧螺帽/螺栓。在如图5所示的实施例中，支承臂的轴6还具有一个与第一端部6a相比是从中心部分6b的另一侧伸出的第二端部6c。这个端头6c采用与第一端头相同的方式设计，因此可用来固紧螺帽/螺栓，因为支承臂的锁闩此时在相反的方向上作用。
本发明的工具可解决所有上述问题。它具有运用基本原理而可保持扭力的支承臂，可使摩擦阻力发生疲劳的性能，和在松开时应付摩擦阻力突减的平衡装置。由于其扭力施加臂采用棘轮扳手的设计，它并具有在有限空间内操作的能力。最后，它还具有增强扭力的效果，使身体平常或较弱的人也能用高扭力来操作。本工具还能做出这样的设计，使它在折叠的状态下只占有一个极其有限的空间，并可容易地取代工具套中的传统的棘轮扳手及/或回路的轮缘扳手。
对某些本行业的行家来说，显然本工具还可与现有技术中的另外一些功能结合起来，这样来增加其实用价值。例如轴端6a、6c可合适地装备本行业公知的弹簧加载的锁闩球来在使用时防止螺帽管套从轴端滑掉。同样，螺帽管套的设计可在多方向调节以便配合型式不同的螺栓或螺帽。还可能用拧螺钉器的尖端装备本工具，从而用它来拧紧或旋松头部带沟槽的螺钉。但在这种情况下，通常要求有一力施加在螺钉上以免工具从螺钉头的槽内滑出。其他以类似方式需要强扭力的费劳力的操作也都可从本发明获益。在工具上另一个合适的措施是将支承腿设计成具有可伸缩的功能，例如将一方管套在臂部周围，使支承腿的长度可容易地被修改并配合，借以对离开螺帽/螺栓不同距离的表面提供抗力。这些修改被理解为对本行业的某些行家密切有关，从而被列出的权利要求所包含。
另外，本工具可这样修改，使扭力臂头分成两部，分别设置在支承臂头的两侧，每一部都有其设在轴上的锁闩机构。这样做的好处是，扭力的施加可在支承腿的直上方进行，不会产生任何沿着轴6的转动轴线的扭力。与此类似，支承臂头可具有两个分布在扭力臂头两侧的头部以资得出相当的效果。
按照上述设计的工具的另一个实用的变化是其中的高扭力臂9具有一个带内螺纹的螺帽和一个调节螺钉(图6)，这样就有可能改变轴6的转动中心和第二转轴14之间的距离，从而如上所述可改变扭力增大的量。这样一个设定扭力增强的机构既可在遇到极其牢靠固定的螺栓时增大扭力的增强程度，也可在高扭力会有损坏螺帽或螺栓的危险的情况下限制转动的扭力。这种机构的一个例子在图6中示出。
图7中示出本发明的另一个实施例。该实施例的目的是在附近具有多个螺栓可供支承例如汽车车轮的情况下用来松开螺栓。支承臂1的臂部4可被这样调节使它能支承在位在附近的螺栓头上。有一在一端带内螺纹的圆筒23可沿着支承臂4内的一条槽移动并可用一个通过支承臂内的而伸出的螺栓22将该圆筒夹紧在支承臂4上，使其离开支承臂轴的距离相当于两个相邻设置的螺栓之间的距离。圆筒的另一端为一具有小直径的端部24，类似管套3设置在轴6上的情况，另一个管套3可粘合在端部24上使管套的后壁与圆筒中心部的壁25对接，这样管套就可随同端部24旋转。调节两个管套3之间的距离，使它们可分别设置在两个相邻设置的螺栓头的周围，这时支承臂便可支承在其中一个螺栓头上而将另一个螺栓头松开。
在实际使用按照本发明的工其时，有时需要中止松开螺栓的打算。但在这种情况下，支承臂已将该工具锁住不让它离开螺栓。这时如果能相对于支承地基移动固紧着螺栓的物体，工具便可容易地拿走。另一个可能性是在工具上设有脱离接合的装置。一种可能性是让这个装置取消在支承臂1和轴6之间的锁闩使支承臂1能自由地环绕轴6转动。另一种可能性是将这个脱离接合的装置包含在支承臂内，当需要时可改变支承臂的有效长度。实现这目标的一种方法是这样设置支承臂1使它能被折叠，从而取消锁住。脱离接合的装置还可具有一个安排在支承臂1上的管部，在要锁住时可将它拉出，使它构成一个撑起的作用点，但只需一个轻的打击便可使它沿着支承臂滑动并减少其有效长度，从而可不再锁住。如果该工具如图5所示。被用来固紧螺栓，也必须采用脱离接合的装置。
另外，显然本工具的设计是可以改变的。从工效学来考虑，图中所示实施例还可进一步改进，例如关于握持表面的设计。另外按照所示实施例的工具当支承在软地基上时可能会有问题，因为臂部1.2的狭小端头会沉入到地基内。这时用一个具有大面积的支承板连结在支承臂1的底端可容易地解决问题。
对于本行业的某些行家来说，显然可以有各种不同的零件设计可以采用。在现有技术中棘轮扳手用的锁闩机构就有多种不同的型式，其中大多数锁闩方法都可较好地应用到本发明的工具上。与此类似，连同在本申请中关于现有技术的说明所提到的那些以外，有许多早已公知的扭力增强构造可被用来替代本文结合图1到5举例说明的方法。这种修改也应被认为属于本发明的范围。
权利要求
1.用来松开一连结装置如螺栓、螺帽、螺钉之类的手工具部分地包括一个具有可转动轴(6)的支承臂，设置在所说轴(6)上以便将扭矩传递到其上的至少一个部分扭矩施加臂(2)，和至少一个部分管套(3)，其特征为，所说支承臂(1)可自由环绕所说轴(6)旋转，其方向与所说扭矩施加臂(2)将扭矩施加到所说轴(6)上的方向相反，所述支承臂(1)可锁定沿所说扭矩施加臂(2)对所述轴(6)施加其扭矩的相同方向围绕所说轴(6)的转动，以便当所说支承臂(1)支承在一个支承基座上时能发挥扭矩保持作用。
2.按照权利要求1的手工具，其特征为，所说扭矩施加臂(2)可沿与所说支承臂(1)相同的旋转方向可旋转地但在轴向不可移动地被设置在所说轴(6)的周围，以便沿一个旋转方向转动时能呈现对所说轴(6)的扭力施加作用，而沿另一旋转方向转动时，则不能施加扭矩。
3.按照权利要求1或2的手工具，其特征为，所说扭力施加臂(2)包括一个扭力增强装置(8)，用来在所说轴(6)上施加所说扭力。
4.按照权利要求3的手工具，其特征为，所说扭力增强装置(8)包括一个低扭力臂(10)和一个高扭力臂(9)，其中所说低扭力臂(10)围绕第一转轴(12)可旋转地设置在所说支承臂(1)上，而所说高扭力臂(9)环绕第二转轴(14)可旋转地设置在所说低扭力臂(10)上，并且所说第二转轴(14)设置在比离所说第一转轴(12)更大的离轴(6)的距离上。
5.按照权利要求4的手工具，其特征为，所说轴(6)的转动中心与第二转轴(14)之间的距离是可变的，因此可改变扭力增强倍数。
6.按照权利要求1到5中任一项的手工具，其特征为，所说支承臂包括一个支承装置(22-25)，该装置可调节以便支承在所配置的螺栓头或螺帽附近。
7.按照权利要求1到6中任一项的手工具，其特征为，所说手工具包括一个分离装置，利用它能消除所说支承臂(1)的锁住作用。
8.按照权利要求7的手工具，其特征为，所说分离装置能够消除在所说轴(6)和所说支承臂(1)之间的所说锁定。
9.按照权利要求7的手工具，其特征为，所说分离装置能改变所说支承臂(1)的有效长度。
10.松开连结装置如螺帽、螺栓、螺钉之类的方法，包括将一螺帽管套(3)安置到要被松开的所说连结装置上；将支承臂(1)抵压在一个支承表面上，用扭力施加臂(2)径轴(6)和所说螺帽管套(3)施加扭力；用包含在所说支承臂(1)内的锁闩机构将所说施加的扭力的至少一部分保持下来；及在所说连结装置开始松动的同时去掉至少一部分扭力。
全文摘要
松开连结装置如螺帽、螺栓、螺钉之类用的手工具和方法。该手工具具有三个主要零件即:一个支承臂(1)、一个扭力施加臂(2)和一个管套(3)。管套(3)用来握持螺栓头并传送来自手工具轴(6)的扭力。支承臂(1)构成一个在支承基体上的支撑,而扭力施加臂(2)用来施加扭力。支承臂(1)和扭力施加臂(2)都具有相对于轴(6)的锁闩装置,它们在相同的方向上锁住时,扭力施加臂(2)所施加的扭力由于支承臂(1)的锁闩机构的作用就被保持下来。另外,该手工具最好被设计成能够增强扭力。
文档编号B25B23/00GK1257439SQ98805458
公开日2000年6月21日 申请日期1998年5月18日 优先权日1997年5月26日
发明者英格瓦尔·埃宁格 申请人:英格瓦尔·埃宁格