CN106181805A - 一种夹钳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹钳，包括第一钳体和第二钳体，所述第一钳体包括可活动地相连的第一钳爪和第一手柄，并且所述第一钳爪与所述第二钳体在第一连接位置可转动地连接，所述第一手柄与所述第二钳体在第二连接位置可转动地连接，当所述第一钳爪和所述第一手柄的相对位置改变时，所述第一钳爪和所述第一手柄间存在作用力，所述作用力以所述第一连接位置为支点所形成的力矩大于所述作用力以所述第二连接位置为支点所形成的力矩。本发明采用了两个杠杆系统，从而在不改变工具尺寸的前提下，增加了实际使用时的等效力臂，达到了省力的目的。本发明还提供了一种具有上述省力结构的水泵钳，能够快速调节钳爪间开口宽度。

Description

一种夹钳

技术领域

本发明涉及手动工具，尤其涉及一种夹钳。

背景技术

夹钳是一种相对来说较为轻便小巧的手动工具产品，被广泛用于家庭非专业应急或简单的物件夹持或安装。通常，夹钳具有一对钳体，每个钳体包括钳爪和手柄，一对钳体枢轴连接，连接位置在钳爪和手柄之间，作为枢轴的部分一般在某个钳体上是可移动的，从而可调节钳爪间开口宽度，使用时将物体置于钳爪间，手部向手柄施力，基于杠杆定律使钳爪提供夹紧力。

从工具应用时的省力角度考虑，理论上只要将手柄延长或将钳爪缩短，即增加杠杆定律中动力臂的长度或减小阻力臂的长度，就可以进一步地省力。由于钳爪的长度是由其所针对的使用对象所确定的，所以一般要达到水泵钳使用省力的目的，制造商会将手柄部分加长。但是，手柄的长度也要考虑到实际使用时的便利，不能无限制的加长。手柄加长直接造成使用时手柄的握持部位张开距离增加，超过一定程度很可能造成单手操作不便，即使是双手操作时，如果在比较有限的空间内，仍然会造成使用时的不便。

因此，在保持手柄长度(或者说工具尺寸)不变的前提下，如何能进一步地达到省力效果，是本发明所需要解决的主要技术问题，同时还需要能够快速、简便、可靠地调节钳爪间的开口宽度。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种具有省力结构的夹钳，与传统结构的夹钳相比，其在不增加手柄部分长度的前提下，通过其结构设置实现了进一步省力的效果。同时，本发明还提供了使用此省力结构的水泵钳，并同时设置了便于调节钳爪开口宽度的结构。

本发明所述的一种夹钳，包括第一钳体和第二钳体，其特征在于，所述第一钳体包括可活动地相连的第一钳爪和第一手柄，并且所述第一钳爪与所述第二钳体在第一连接位置可转动地连接，所述第一手柄与所述第二钳体在第二连接位置可转动地连接，当所述第一钳爪和所述第一手柄的相对位置改变时，所述第一钳爪和所述第一手柄间存在作用力，所述作用力以所述第一连接位置为支点所形成的力矩大于所述作用力以所述第二连接位置为支点所形成的力矩。

进一步地，所述第一钳爪和所述第一手柄中的一个上设置有限位结构，另一个上设置有与所述限位结构相配合的限位件，所述限位件被部分或全部设置在所述限位结构内并可在所述限位结构内活动，从而形成所述第一钳爪与所述第一手柄间的可活动连接。

进一步地，所述限位结构是长孔或槽，所述限位件可沿所述长孔或槽的长度方向活动。

本发明还提供一种夹钳，包括第一钳体和第二钳体，其特征在于，所述第一钳体包括可活动地相连的第一钳爪和第一手柄，并且所述第一钳爪与所述第二钳体在第一连接位置可转动地连接，所述第一手柄与所述第二钳体在第二连接位置可转动地连接，当所述第一钳爪和所述第一手柄的相对位置改变时，所述第一钳爪和所述第一手柄间存在作用力，所述作用力以所述第一连接位置为支点所形成的力矩大于所述作用力以所述第二连接位置为支点所形成的力矩；所述第二钳体包括限位区域，所述限位区域内设置有可在其中活动的限位块，所述第一连接位置和所述第二连接位置被设置在所述限位块上。

进一步地，所述限位区域是长孔或槽。

进一步地，所述第一钳爪与所述限位块枢轴连接。

进一步地，所述第一手柄与所述限位块枢轴连接。

进一步地，所述第二钳体包括第二钳爪和第二手柄，所述限位区域被设置在所述第二钳爪和所述第二手柄之间。

进一步地，所述第一连接位置较所述第二连接位置更靠近所述第二钳爪。

进一步地，所述限位区域包括锁止结构，所述限位块上设置有与所述锁止结构相配合的锁止部；当所述锁止结构与所述锁止部相配合时，所述限位块在所述限位区域内的位置保持固定，此时所述限位块处于锁定位置；当所述锁止结构与所述锁止部脱离配合时，所述限位块在所述限位区域内可活动，此时所述限位块处于释放位置。

进一步地，所述锁止结构是齿状轮廓，所述锁止部是与所述齿状轮廓相配合的齿。

进一步地，所述限位块上设置有弹性件，所述弹性件将所述限位块保持在所述锁定位置。

进一步地，所述弹性件是弹簧。

进一步地，所述弹性件的位置被设置为可与所述第一手柄相配合，通过驱动所述第一手柄来抵抗所述弹性件的作用力，从而驱动所述限位块至所述释放位置。

进一步地，所述弹性件至所述第一连接位置的距离大于至所述第二连接位置的距离。

进一步地，所述齿状轮廓和/或所述限位块被设置为，当所述限位块趋向所述第二钳爪方向移动时，所述齿状轮廓对所述齿的作用力将所述限位块移向所述释放位置；当所述限位块趋向所述第二手柄方向移动时，所述齿状轮廓对所述齿的作用力将所述限位块保持在所述锁定位置。

进一步地，所述夹钳为水泵钳。

本发明所述的省力夹钳不同于传统夹钳只采用一个杠杆系统，创新性地采用了两个杠杆系统，从而在不改变手柄长度(或者说工具尺寸)的前提下，增加了实际使用时的等效力臂，达到了省力的目的。其结构简单，易于实现，并可在设计时通过调节各部件间的形状或长度来获得期望的等效力臂，并且还能够快速调节钳爪间开口宽度，操作简单，使用可靠。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明所述水泵钳的一个较佳实施例的示意图；

图2是图1所示水泵钳的右视图；

图3是图1所示水泵钳的左视图；

图4是图1所示水泵钳的元件分解图；

图5是图1所示水泵钳的局部放大图；

图6是图1所示水泵钳的受力分析图；

图7是图1所示水泵钳的齿块安装位置的局部放大图；

图8是图7所示齿块在移动时的受力分析图；

图9是本发明的水泵钳的另一个较佳实施例的示意图；

图10是本发明所述夹钳的一个较佳实施例示意图。

具体实施方式

如图10所示，本发明所述的一种夹钳，其包括第一钳体1和第二钳体2，第一钳体1包括第一钳爪3和第一手柄4，第二钳体2包括第二钳爪5、第二手柄6。第二钳体2通过铆钉9和第一钳爪3枢轴连接(第一连接位置)，同时第二钳体2通过铆钉10将第一手柄4枢轴连接(第二连接位置)。第一钳爪3上设置了长孔11，通过铆钉12穿过长孔11将第一钳爪3和第一手柄4连接起来，从而形成了第一钳爪3和第一手柄4间的活动连接。通过以上设置，实现了第二钳体2与第一钳爪3、第二钳体2与第一手柄4间的转动连接。

另外，上述结构也可以有诸多变化，如长孔11也可以使用具有相同效果的槽来替代；长孔11可以设置在第一手柄4上，而将铆钉12与第一钳爪3的相对位置保持固定，等等。

以上描述了具有省力系统的夹钳的结构设置，其所具有的省力效果，原因是其中涉及到两个杠杆系统，一个是以第一钳爪3作为杠杆、铆钉9作为轴的杠杆系统；另一个是以第一手柄4作为杠杆、铆钉10作为轴的杠杆系统。两个杠杆系统的力传递是通过长孔11和铆钉12来实现的。

图1至图5示出了基于本发明所述的具有上述省力结构的一种水泵钳，其包括第一钳体1和第二钳体2，第一钳体1包括第一钳爪3和第一手柄4，第二钳体2包括第二钳爪5、第二手柄6和长孔7，长孔7设置在第二钳爪5和第二手柄6之间，并且长孔7内设置了齿块8。

如图4所示，第二钳体2穿过第一钳爪3和第一手柄4上的分叉部分，再分别通过铆钉9将第一钳爪3与齿块8枢轴连接和通过铆钉10将第一手柄4与齿块8枢轴连接。从而齿块8被限制在长孔7中，在枢轴(铆钉9和铆钉10)的轴向上无法移动，径向上只能在长孔7内移动。

图5是图1中第一钳爪3、第一手柄4和齿块8相互连接处的局部放大图，其中用虚线显示了被遮挡的齿块8。在齿块8上，铆钉9的位置较铆钉10的位置更靠近第二钳爪5。

第一钳爪3上设置了长孔11，通过铆钉12穿过长孔11将第一钳爪3和第一手柄4连接起来，从而形成了第一钳爪3和第一手柄4间的活动连接。通过以上设置，实现了第二钳体2与第一钳爪3、第二钳体2与第一手柄4间的转动连接。

铆钉12与第一手柄4的相对位置保持固定，而铆钉12相对于第一钳爪3是可活动的，活动范围被限制在长孔11中。本实例中可沿长孔11的长度方向移动。铆钉12在长孔11中的位置随第一钳爪3和第一手柄4的相对位置的改变而改变。

另外，上述结构也可以有诸多变化，如长孔11和长孔7也可以使用具有相同效果的槽来替代；长孔11可以设置在第一手柄4上，而将铆钉12与第一钳爪3的相对位置保持固定，等等。

以上描述了具有省力系统的水泵钳的结构设置，其所具有的省力效果，以下通过图1所示状态的受力分析来做进一步说明。

图6是图1中水泵钳的受力分析图，其中涉及到两个杠杆系统，一个是以第一钳爪3作为杠杆、铆钉9作为轴的杠杆系统；另一个是以第一手柄4作为杠杆、铆钉10作为轴的杠杆系统。两个杠杆系统的力传递是通过长孔11和铆钉12来实现的。

图6中，F1是施加于第一手柄4的作用力；F2和F2’是第一钳爪3(具体是通过长孔11)和第一手柄4(具体是通过铆钉12)相互间的作用力和反作用力；F3是第一钳爪3受到的来自第二钳爪5的反作用力(当钳爪间夹持物体时，该力来自于被夹持的物体)。

在以第一钳爪3作为杠杆、铆钉9作为轴的杠杆系统中，涉及到F3和F2’，两者的力臂分别为a和b，由杠杆定律可知

F2’×b＝F3×a (1)

在以第一手柄4作为杠杆、铆钉10作为轴的杠杆系统中，涉及到F1和F2，两者的力臂分别为c+d和c，由杠杆定律可知

F1×(c+d)＝F2×c (2)

同时，F2和F2’是第一钳爪3(具体是通过长孔11)和第一手柄4(具体是通过铆钉12)相互间的作用力和反作用力，所以

F2＝F2’ (3)

由公式(1)(2)(3)可得到

F3×a＝F1×(c+d)×(b/c) (4)

在保持工具尺寸不变的前提下，如将该水泵钳设置为只有一个杠杆系统，即第一钳爪和第一手柄固定连接，并与齿块只通过一个枢轴相连接，根据上述枢轴在齿块上的位置变化，手柄一端的力臂的最大值是b+d(以铆钉9为枢轴)，将该杠杆系统根据杠杆定律计算得到的结果代入公式(4)，此时无论是假设两种水泵钳施加于手柄的作用力相同还是假设钳爪处的夹紧力相同均可计算得到只要b大于c，采用双杠杆系统的水泵钳会较采用单杠杆系统的水泵钳更省力，即在手柄长度(或者说工具尺寸)不变的情况下，当施加于手柄的作用力相同，采用双杠杆系统的水泵钳可提供更大的夹紧力；当钳爪处的夹紧力相同，采用双杠杆系统的水泵钳所需的施加于手柄的作用力更小。

本实施例的水泵钳在张开的各个状态下的受力分析结果均满足以上结论。

以下对于水泵钳的钳爪间开口宽度的调节结构进行详细说明。

如图1、4、5和7所示，在长孔7内的一侧设置了齿状轮廓13，并且齿块8上具有与齿状轮廓13相配合的齿14。齿块8上相对齿14的另一侧上设置了弹簧15，并且弹簧15的位置靠近铆钉10的一端。在弹簧15的弹簧力作用下，齿块8上的齿14与齿状轮廓13相啮合，从而实现了齿块8在长孔7内的锁定。

由于弹簧15设置在靠近铆钉10的一端，从而可以通过第一手柄4驱动齿块8来压缩弹簧15使齿状轮廓13和齿14脱离啮合，此时即可再通过第一手柄4来驱动齿块8在长孔7内滑动。

本实施例中，对于齿状轮廓13和齿块8间锁定的方式从结构上做了进一步的设置，当第一手柄4不压缩弹簧15，只驱动齿块8趋向第二钳爪5方向移动时，齿状轮廓13对齿14的作用力能够压缩弹簧15，从而使齿状轮廓13与齿14脱离啮合；当第一手柄4不压缩弹簧15，只驱动齿块8趋向第二手柄6方向移动时，齿状轮廓13对齿14的作用力使齿状轮廓13与齿14保持啮合。

图8是图7中齿块8在长孔7内做平移时的受力分析图。当驱动齿块8趋向第二钳爪5方向平移时(即图中方向A)，以铆钉9为轴，弹簧15对齿块8所施加的作用力F4使齿块8逆时钟转动，而齿块8上的齿14受到的来自齿状轮廓13的作用力F5使齿块8顺时针转动，即F4和F5使齿块8的转动方向相反。所以只要施加的力F5大于F4，齿块8就会产生顺时针转动，从而可以驱动齿块8趋向第二钳爪5方向平移，即可实现齿块8的位置调节，期间无需直接向弹簧15施力来将其压缩。

同样在图8中，当驱动齿块8趋向第二手柄6方向平移时(即图中方向B)，以铆钉9为轴，弹簧15对齿块8所施加的作用力F4使齿块8逆时钟转动，而齿块8上的齿14受到的来自齿状轮廓13的作用力F6使齿块8逆时针转动，也就是说当该水泵钳在受力的状态下，其齿块8上的齿14的齿形和齿状轮廓13的齿形，二者受力产生的合力必须保证齿块8产生逆时针方向的转动趋势，才能可靠保证该水泵钳给被夹持物的施力。即F4和F6使齿块8产生逆时针方向的转动趋势，从而使齿状轮廓13和齿14保持啮合。所以要使二者脱离啮合，必须先有外力压缩弹簧，使齿块8顺时针转动，从而使齿状轮廓13和齿14脱离，然后才能快速向第二手柄6方向平移。

这样是结构设计，使得该水泵钳可以实现单方向的快速调节，有利于迅速夹住被夹持物；需要打开时，先通过第一手柄4向第一钳爪3方向施加推力，当齿状轮廓13和齿14脱离后再向B方向移动第一钳爪3，使第一钳爪3和第二钳爪5产生分离运动。

在了解了以上原理后，通过改变长孔7(包括齿轮轮廓13)或/和齿块8的结构，可以容易地实现在双向上都能便捷地移动齿块8，从而使钳爪间开口宽度的调节更加方便。

图9是本发明的另一个较佳实施例，与上述实施例类似，其中用虚线显示了被遮挡的齿块8和弹簧15。其与上述实施例的区别仅在于，齿轮轮廓13被设置在了相对的另一侧，相应地，齿块8上齿14的位置、弹簧15的位置以及齿轮轮廓13的形状均配合上述位置的改变相应地做了调整。当需要压缩弹簧15时，本实施例中，需要将第一手柄4向远离第二钳体2的方向施力，而在前一实施例中，是将第一手柄4向指向第二钳体2的方向施力。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (17)

1.一种夹钳，包括第一钳体和第二钳体，其特征在于，所述第一钳体包括可活动地相连的第一钳爪和第一手柄，并且所述第一钳爪与所述第二钳体在第一连接位置可转动地连接，所述第一手柄与所述第二钳体在第二连接位置可转动地连接，当所述第一钳爪和所述第一手柄的相对位置改变时，所述第一钳爪和所述第一手柄间存在作用力，所述作用力以所述第一连接位置为支点所形成的力矩大于所述作用力以所述第二连接位置为支点所形成的力矩。

2.如权利要求1所述的夹钳，其特征在于，所述第一钳爪和所述第一手柄中的一个上设置有限位结构，另一个上设置有与所述限位结构相配合的限位件，所述限位件被部分或全部设置在所述限位结构内并可在所述限位结构内活动，从而形成所述第一钳爪与所述第一手柄间的可活动连接。

3.如权利要求2所述的夹钳，其特征在于，所述限位结构是长孔或槽，所述限位件可沿所述长孔或槽的长度方向活动。

4.一种夹钳，包括第一钳体和第二钳体，其特征在于，所述第一钳体包括可活动地相连的第一钳爪和第一手柄，并且所述第一钳爪与所述第二钳体在第一连接位置可转动地连接，所述第一手柄与所述第二钳体在第二连接位置可转动地连接，当所述第一钳爪和所述第一手柄的相对位置改变时，所述第一钳爪和所述第一手柄间存在作用力，所述作用力以所述第一连接位置为支点所形成的力矩大于所述作用力以所述第二连接位置为支点所形成的力矩；所述第二钳体包括限位区域，所述限位区域内设置有可在其中活动的限位块，所述第一连接位置和所述第二连接位置被设置在所述限位块上。

5.如权利要求4所述的夹钳，其特征在于，所述限位区域是长孔或槽。

6.如权利要求4所述的夹钳，其特征在于，所述第一钳爪与所述限位块枢轴连接。

7.如权利要求4所述的夹钳，其特征在于，所述第一手柄与所述限位块枢轴连接。

8.如权利要求4所述的夹钳，其特征在于，所述第二钳体包括第二钳爪和第二手柄，所述限位区域被设置在所述第二钳爪和所述第二手柄之间。

9.如权利要求8所述的夹钳，其特征在于，所述第一连接位置较所述第二连接位置更靠近所述第二钳爪。

10.如权利要求8所述的夹钳，其特征在于，所述限位区域包括锁止结构，所述限位块上设置有与所述锁止结构相配合的锁止部；当所述锁止结构与所述锁止部相配合时，所述限位块在所述限位区域内的位置保持固定，此时所述限位块处于锁定位置；当所述锁止结构与所述锁止部脱离配合时，所述限位块在所述限位区域内可活动，此时所述限位块处于释放位置。

11.如权利要求10所述的夹钳，其特征在于，所述锁止结构是齿状轮廓，所述锁止部是与所述齿状轮廓相配合的齿。

12.如权利要求11所述的夹钳，其特征在于，所述限位块上设置有弹性件，所述弹性件将所述限位块保持在所述锁定位置。

13.如权利要求12所述的夹钳，其特征在于，所述弹性件是弹簧。

14.如权利要求12所述的夹钳，其特征在于，所述弹性件的位置被设置为可与所述第一手柄相配合，通过驱动所述第一手柄来抵抗所述弹性件的作用力，从而驱动所述限位块至所述释放位置。

15.如权利要求14所述的夹钳，其特征在于，所述弹性件至所述第一连接位置的距离大于至所述第二连接位置的距离。

16.如权利要求12所述的夹钳，其特征在于，所述齿状轮廓和/或所述限位块被设置为，当所述限位块趋向所述第二钳爪方向移动时，所述齿状轮廓对所述齿的作用力将所述限位块移向所述释放位置；当所述限位块趋向所述第二手柄方向移动时，所述齿状轮廓对所述齿的作用力将所述限位块保持在所述锁定位置。

17.如权利要求4所述的夹钳，其特征在于，所述夹钳为水泵钳。