專利名稱：雙六角套筒開口扳手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要用于手工工具，特別涉及開口或梅花扳手。
背景技術(shù)：
使用習知扳手扳動六角螺母時，開口須與螺母的至少兩個相對面所嚙合。圖I中所示習知的梅花扳手10，具有一個手搖臂13和兩個開口槽12和14。開口槽12和14的尺寸通常不相同。開口槽12和14接觸并施力于約六角螺母外圈的2/3表面。汽車往往是由不同國家制造的零部件組裝而成。有些國家采用英制，而有些采用米制計量螺栓尺寸。許多機器由米制、英制大小的螺母和螺栓共同 組裝而成。常規(guī)的英制或米制手動扳手，只能適用于特定尺寸的螺母或螺栓，為滿足不同工作中對米制、英制零部件的要求，機械工、機械師、電工和消費者不得不購買多種類單頭扳手於工具組中。美國第5，048, 379號專利所展示的是內(nèi)含中間軸的四方傳動雙端套筒，用傳統(tǒng)的連桿與任一端套筒相連接即可使用。但該項專利需要通過移動、旋轉(zhuǎn)和更換套筒來實現(xiàn)英制米制尺寸的轉(zhuǎn)化。此外，這項專利在實際操作時還需要添加連桿或特殊的扳手。除了需要備有許多尺寸的扳手外，機械師及其他相關(guān)人士在安裝或拆卸螺母或螺栓時，往往難以確定精確的尺寸，僅通過目測來推測需要使用的扳手大小。此外，在維修汽車時，往往很難判斷一個螺栓是英制還是米制的。一般情況下，機械師在發(fā)現(xiàn)適合螺栓或螺母大小的扳手前，要嘗試各種規(guī)格大小的扳手。他們可能要嘗試幾次才能確定螺栓的量制和具體尺寸。如果他們選錯了尺寸，尺寸小了，扳手肯定配不上；但如果稍微選大一點，扳手用起來就比較松。但如果某一材質(zhì)不夠堅硬(通常是螺母)，那么這種尺寸的不匹配會導致頂點的轉(zhuǎn)移，會增加(通常)螺母的損壞幾率。


圖I系一立體圖，顯示現(xiàn)有技術(shù)的開口扳手；圖2系一立體圖，顯示本發(fā)明之實施例之雙尺寸六角開口扳手；圖3系圖2所示雙尺寸六角開口扳手的側(cè)視圖，描述了兩種不同尺寸內(nèi)外六邊形套圈的特征；圖4系圖2所示雙尺寸六角開口扳手的又一側(cè)視圖，描述了大小不同兩種規(guī)格六邊形套圈的尺寸；圖5所示之表單，A列英制尺寸是外六邊形套圈對邊距的英制分數(shù)值，D列是以米制為單位內(nèi)六邊形套圈對邊距的可能值，欄J是指是否推薦該尺寸的內(nèi)外六邊形套圈組合為雙尺寸套筒；圖6所示之表單，A列指外六邊形套圈對邊距的米制尺寸，列D是內(nèi)六邊形套圈對邊距的可能英制值，J列是指是否推薦該尺寸的內(nèi)外六邊形套圈組合為雙尺寸套筒；圖7所不之表單與圖5相似,但包含了英制內(nèi)TK邊形套圈對邊距的最大和最小值；
圖8所示之表單與圖6相似，但包含了米制內(nèi)六邊形套圈對邊距的最大和最小尺寸；圖9系一端視圖，顯示本發(fā)明實施例之雙尺寸六角開口扳手，其外六邊形套圈對邊距Hl = 11/16英寸，內(nèi)六邊形套圈對邊距H2 = 17mm組合而成。適用現(xiàn)有技術(shù)的扳手時，17_的扳手被誤與11/16英寸相匹配，扳手與螺栓的嚙合面積11/16英寸已偏大；圖10系一立體圖，顯示內(nèi)六邊形套圈對邊距的理論最小值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種扳手，能同時適用兩種大小不同規(guī)格的螺母和螺栓，從而減少在組裝和拆卸各種尺寸的螺母和螺栓時所需選用的扳手數(shù)。根據(jù)本 發(fā)明配置的扳手能縮短根據(jù)特定規(guī)格的螺母或螺栓，確定正確尺寸扳手的所需時間。本發(fā)明通過結(jié)合具有細微差距不同尺寸的套圈，實現(xiàn)上述功能。單獨考慮標準英制尺寸扳手的話，因為其間距較大或互不相同，次小尺寸之內(nèi)六邊形套圈小于該尺寸之外六邊形套圈筒的機會較低。標準米制尺寸的扳手的間距同樣較大。然而，若將英制尺寸與米制尺寸并排比較，兩種量度中的若干尺寸都僅有細微的差距，這是背景介紹的討論中提及造成選用尺寸混亂的原因。本發(fā)明教示了利用十二角扳手的優(yōu)勢，即它們可同時適用兩種尺寸略有不同的螺母，其中一個六邊形套圈用以匹配英制尺寸的零件，而另一六邊形套圈則用于匹配米制尺寸的零件。兩種不同尺寸的六邊形套圈的設(shè)計，讓用戶僅需一個扳手就能適用兩種規(guī)格的六角螺母。本發(fā)明的較佳實例包括在垂直于軸平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)螺母和螺栓的扳手，該扳手包括具有中心軸的鉗口，軸線周圍具有由軸線的垂直面相交而成的部分圓柱狀開口，該開口一端沿較大尺寸的第一六邊形側(cè)邊，另一端沿較小尺寸的第二六邊形的側(cè)邊，該第二六邊形偏移于第一六邊形圍繞之軸。本發(fā)明的優(yōu)勢在于開口扳手能實現(xiàn)降低用戶改變工具的次數(shù)和加快其維修速度的雙重功能。具體實施方法圖2所示是本發(fā)明實施例之一開口扳手20的立體圖。扳手20包含手搖臂24，盡管可選用任意形狀，但基本傾向于選用橢圓形截面。手搖臂24左端25為螺母開口 26，手搖臂24將扭矩轉(zhuǎn)移給外六邊形套圈31和內(nèi)六邊形套圈32。其他種類或形狀的套筒接頭也能同樣適用。如圖3所示，螺母開口 26圍繞著旋轉(zhuǎn)軸X，并以與中心軸平行、包含18側(cè)面F的內(nèi)表面32為界。相鄰側(cè)面之間可交替形成正值角(順時針60° )和負值角(逆時針30° )。每個正值角以V為頂點，與相鄰面形成一個袋區(qū)域(pocket) P。第一組袋區(qū)域的集合(Pouter)包含定義第一個六邊形圖樣Hl的邊界(各袋區(qū)域之間由破折號連接)之每一個其他的袋區(qū)域。第二組袋區(qū)域的集合(Pinner)則定義了第二個六邊形圖樣H2的邊界(各袋之間由虛線連接)。在習知的單一尺寸扳手中，兩個六邊形圖樣的大小相等，沿X軸形成30°角；依據(jù)本發(fā)明設(shè)計之扳手，其六邊形圖樣之對邊距HI、H2不相等，而可以適用于不同尺寸的螺母。圖4所示是本發(fā)明實施例之一扳手20的尺寸圖其具有較大的外六邊形套圈對邊距(HSJ和較小的內(nèi)六邊形套圈對邊距(HSs)。內(nèi)外六邊形套圈的最佳方案是沿X軸相交成角度0 = 30°。大六邊形圖樣大六邊形對邊距=HSl大六邊形半徑=HRl大六邊形對角線長=HDl
大六邊形頂點間距=PHDl(圖中未標出)小六邊形圖樣小六邊形對邊距=HSs小六邊形半徑=HRs小六邊形對角線長=HDs小六邊形頂點間距=PHDs關(guān)于所適用六角螺母標準尺寸、外六邊形套圈對邊距HSL以及內(nèi)六邊形套圈對邊距HSs更多尺寸信息如下六角形半徑是六角形對邊距離的一半(例如面對面直徑)即HR = 1/2*HS每一個六邊形套圈頂點間距(PHDs)是該六邊形對角線距離減去另一六邊形的半徑對較大的外六邊形圖樣Hl :HDl = HRl/cos 30°PHDl = HDl-HRs對較小的內(nèi)六邊形圖樣H2 :HDs = HRs/cos 30°PHDs = HDs-HRl大小六邊形尺寸的表面接觸(Surface Contact)長度分別為SCl = PHDL/sin 30。SCs = PHDs/sin 30°依據(jù)本發(fā)明，上述尺寸可用于確定如何組合不同尺寸的扳手，構(gòu)成各種規(guī)格的扳手。雙六角扳手與螺母的吻合面F要足夠大，才能在不損害螺栓角的同時套住并轉(zhuǎn)動六角螺母。內(nèi)六邊形套圈的對邊距HSs被縮小，其六邊形套圈頂點間距PHDs也會縮短，扳手與螺母的吻合長度及吻合面積也會相應(yīng)減少。(相反的是，若減少內(nèi)六邊形套圈的對邊距HSs，外六邊形套圈的頂點間距PHDL則會增大，與螺母的吻合面積也會相應(yīng)擴大，如下圖9所示。)內(nèi)六邊形套圈H2的標準單尺寸雙六角扳手，與同尺寸的外六邊形套圈理想的吻合面積至少要達80%。換言之，如圖5、6、7、和8所示的I列數(shù)值最好不超過20%。內(nèi)六邊形套圈對邊距實際超過最小尺寸的最優(yōu)方案的替代選擇是如圖5、6、7、和8所示的F列數(shù)值，即內(nèi)六邊形對邊距與外六邊形對邊距之比不低于97%。圖5所示A列的外六邊形對邊距的英制尺寸與D列的內(nèi)六邊形對邊距的米制尺寸，用于組合成雙尺寸扳手，J列是否勾選則對應(yīng)該匹配是否可行，例如，圖5中第8行匹配的是11/16英寸和17mm兩個相近尺寸的扳手11/16英寸(A列數(shù)值)等于0. 688英寸(B列數(shù)值)，而17mm(D列數(shù)值)等于0. 669英寸(E列數(shù)值)；所以11/16英寸較大，成為外六邊形對邊距HSL (A列數(shù)值)，17mm成為內(nèi)六邊形對邊距(D列數(shù)值)。套用上面的公式，內(nèi)六邊形對邊距與外六邊形對邊距之比為97. 4%，滿足不低于97%的優(yōu)選值，根據(jù)本發(fā)明實例的分析，第8行J列的勾選也表明 第8行的11/16英寸和17_可用于匹配成雙尺寸扳手。圖6所示A列的外六邊形對邊距的米制尺寸與D列的內(nèi)六邊形對邊距的英制尺寸，用于組合成雙尺寸扳手，J列是否勾選則對應(yīng)該匹配是否可行，例如，圖6中第7行匹配的是外六邊形套圈Hl對邊距HSL 13mm(A列數(shù)值)，內(nèi)六邊形套圈H2對邊距HSsO. 5英寸(E列數(shù)值)，而13mm等于0. 512英寸(B列數(shù)值)，僅比0. 5大了 0. 012。第一組六邊形套圈適用于13mm規(guī)格的螺栓和螺母，第二組六邊形套圈適用于0. 5英寸規(guī)格的螺栓和螺母。此外，如圖7和8的列表所示，兩個相近的英制或米制尺寸的六邊形套圈也能組合成雙尺寸扳手。圖7和8中沒有雙英制尺寸或雙米制尺寸的 組合能夠滿足F列的比例值高于97%或P列的比例值低于20%。但11/16英寸與11/8英寸的扳手區(qū)別不大，所以雙英制和雙米制組合在大尺寸扳手中的實用性更高。如上所述，若減少內(nèi)六邊形圖樣的對邊距HSs，外六邊形圖樣的頂點間距(pointto hex distance,PHDL)則會增大于超過第一頂點間距HRL,與螺栓的接觸面積(SCL)也會相應(yīng)擴大。因此，內(nèi)六邊形H2的對邊距越小，扳手外六邊形Hl所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力越大。如圖9所示，即使誤選適用對邊距17mm規(guī)格螺母的扳手，圖5第8行所示扳手增加的接觸面積SC(SurfaceContact)明顯高于一般適用11/16英寸規(guī)格螺母的單一尺寸扳手。當內(nèi)外六邊形套圈沿X軸相交成角度0 = 3(廣時，扳手的轉(zhuǎn)動力達到最大值，但其他角度同樣可行。如果螺栓、螺母和扳手都由堅硬的材料制成，六邊形頂點間距差占標準間距的比重最好不高于20%或者當外六邊形套圈對邊距HSL可能大于圖7中第7，9，10行以及圖8中第8至18行中所列雙尺寸六角扳手的匹配值時，內(nèi)六邊形對邊距占外六邊形對邊距的比例不低于97%。如圖10所示，內(nèi)外六邊形尺寸的理論最大差值或內(nèi)六邊形套圈的理論最小尺寸是當內(nèi)六邊形的對角線長HDs等于外六邊形的半徑HRL時，外六邊形的半徑HRL等于外六邊形對角線長乘以sine 60°。僅當內(nèi)外六邊形套圈沿X軸相交成角度0 = 30°時，(HDL)*(86. 6% )才能取得理論極值。依據(jù)本發(fā)明所提出的實例，在實用領(lǐng)域中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可依據(jù)發(fā)明思路做相應(yīng)修改。例如，若選用內(nèi)外方形套筒，依據(jù)本發(fā)明設(shè)計的方形扳手同樣可適用于方形螺栓和螺母。因此，以下權(quán)利要求涵蓋所有對發(fā)明做出的符合本理念，屬于發(fā)明范圍及精神的修改。
權(quán)利要求
1.一種扳手，用於轉(zhuǎn)動六角螺栓及螺母，該扳手包含 鉗口，適用于第一尺寸六角螺母，以及于一不同時間時，適用于不同之第二尺寸六角螺母。
2.如權(quán)利要求I所述的扳手，其中所述第一尺寸六角螺母系以英制度量被量測，且所述第二尺寸六角螺母系以米制度量被量測。
3.如權(quán)利要求I所述的扳手，其中所述第一尺寸六角螺母及所述第二尺寸六角螺母以英制度量被量測且具有不同尺寸。
4.如權(quán)利要求I所述的扳手，其中所述第一尺寸六角螺母及所述第二尺寸六角螺母以米制度量被量測且具有不同尺寸。
5.一種扳手，用于轉(zhuǎn)動六角螺母和螺栓，該扳手包括 具有中心軸的鉗口，以及 一圓柱狀開口，位于該軸線周圍，該圓柱狀開口和具有與軸線的垂直的一平面相交，該圓柱狀開口具有沿著較大尺寸的第一六邊形周圍的復數(shù)個側(cè)邊，以及沿著較小尺寸的第二六邊形周圍的其他側(cè)邊，其中該第二六邊形偏移于第一六邊形圍繞之軸。
6.如權(quán)利要求5所述的扳手，其中所述第二六邊形與所述第一六邊形沿所述軸偏移成30度角。
7.如權(quán)利要求6所述的扳手，其中所述第一六邊形之對面距離為HSL，且所述第二六邊形之對面距離為HSs, HSs大于HSlj乘以sine 60°。
8.如權(quán)利要求7所述的扳手，其中所述距離HSs至少為距離HS^的97%。
9.如權(quán)利要求7所述的扳手，其中所述第二六邊形與具有同樣尺寸之HSs之一六邊形相比較，其頂點間距(Point-to-HexPHDs)之減量于一單一尺寸扳手中，系小于20%。
10.一種扳手工具,包含 具有米制尺寸之第一方形開口，以及 具有第二英制尺寸之第二方形開口，所述第一方形開口旋轉(zhuǎn)地偏移于該第二方形開□。
全文摘要
本發(fā)明的開口扳手可同時適用于英制和公制規(guī)格。兩個常規(guī)的單一尺寸扳手被雙尺寸六角扳手所取代，減少在使用時需要選用的扳手數(shù)。其中一六邊形圖樣之尺寸可較佳地適用于配對公制規(guī)格的元件，另一六邊形圖樣之尺寸可較佳地適用于英制規(guī)格的零件。兩六邊形圖樣較佳地偏移成30度角。
文檔編號B25B13/08GK102765068SQ20121013901
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者佩里·詹姆斯·理查森, 布魯斯·J·理查森 申請人:佩里·詹姆斯·理查森, 布魯斯·J·理查森