CN1919543A - 用于固持并驱动刀头和扣件的磁性器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工具以用于可滑动地收纳、磁性地固持且机械地啮合扣件、工具刀头和螺母。所述工具包含彼此呈堆叠关系的一个或一个以上磁性环带物。所述工具界定一内周边，其与所述扣件、刀头或螺母的形状相匹配。所述工具进一步包含一外周边，其适合于用一只手或一工具夹持，使得一机械扭矩施加到所述环带物的所述外周边，这导致一机械扭矩施加到所述扣件、刀头或螺母。

Description

用于固持并驱动刀头和扣件的磁性器件

技术领域

本发明涉及工具和工具刀头(tool bit)的领域，且更具体地说，本发明涉及利用磁力固持工具刀头、扣件和螺母的手持式工具的领域。

背景技术

对很多手工工人来说，在螺丝安装期间存在一个致命问题，即螺丝头或其它扣件从螺丝起子(screwdriver)尖端或其它刀头分离。很多工具在驱动操作期间利用磁化作用来将工具刀头和扣件固持在一起。典型配置为将磁体安置在接近或位于螺丝起子的柄部的驱动端处。磁体将磁化作用赋予工具刀头，其接着吸引含铁扣件，例如金属螺丝。磁体通常进入并固定在柄部的尖端处的套筒或夹头中，例如参见：美国专利5,941,139(Vodehnal)、美国专利第5,913,596号(Lin)和美国专利5,603,248(Eggert等人)。

这些设计的劣势在于生产起来较昂贵且尤其在紧要关头用起来较麻烦。此外，当重复使用后，磁体丧失其强度时，所述器件必须整体(磁体、刀头和手柄)丢弃。最终，典型的工具构型不会捕获到磁体的磁化力的主要部分。

另一设计为，具有圆形内孔的磁环或环形物由工具柄部可滑动地收纳，且安置于工具的手柄与驱动端的套筒或夹头之间的中间的点处。此类设计揭示于美国专利5,861,789(Bundy等人)中，其中具有圆形内孔的磁环滑过螺丝起子的工作端以沿工具的柄部搁置。由于此配置要求所述环沿工具柄部精确地安置以将磁化作用赋予刀头。所述环也邻近手柄安置且位于手柄与刀头中间。由于此安置，磁体的全部强度很少可用于影响工具刀头或由刀头驱动的扣件。

因此，所属领域中需要生产和使用起来都较紧凑且经济的磁性刀头或扣件或螺母固持器件。所述器件应利用磁体的全部强度来固持刀头和/或扣件或在刀头的尖端处的螺母。所述器件还应提供用于将扭矩赋予刀头和/或赋予扣件的机械构件。

发明内容

本发明的目标在于提供用于固持并使用工具刀头(bit)、扣件和螺母的工具，其解决了现有技术中的劣势。

本发明的另一目标在于提供紧凑磁性刀头固持件，其可用作扣件起子(fastenerdriver)。本发明的特征在于界定孔的被磁化的环带物，所述孔适合于可滑动地收纳工具刀头、工具柄部或扣件，以向其赋予磁力或机械力。本发明的优势在于其允许在有或没有机械力施加到刀头或扣件的情况下，都直接将磁性施加到刀头或扣件。本发明的另一优势在于磁环可用作刀头或扣件的可移除手柄。

本发明的另一目标在于提供具有可变磁强度的磁性刀头、扣件或螺母固持件。本发明的特征在于磁环可同轴堆叠。本发明的优势在于可视需要增加可用磁场。另一优势在于同轴堆叠扩大了机械扭矩赋予工具(例如扳手)可应用到的手柄的向外的表面。

本发明的又一目标在于提供允许迅速互换工具刀头、扣件或螺母的磁性刀头、扣件或螺母固持器件。本发明的特征在于所述器件适合于可滑动地收纳工具柄部、刀头或扣件(例如螺丝、螺栓或螺母)。本发明的优势在于可用一只手操作来将刀头、扣件或螺母容易地插入所述器件或从其移除。

本发明的另一目标在于提供刀头、扣件或螺母固持件，其允许使用扳手或一对钳子来转动刀头、扣件或螺母。本发明的特征在于磁环具有非圆形外周边。本发明的优势在于扳手可用于赋予比仅用手能够赋予的扭矩更大的扭矩。

本发明的进一步目标在于提供刀头转动器件，其可用作带螺纹的扣件或螺母的固持件。本发明的特征在于所述固持件适合于同时磁性地固持且机械地转动所述带螺纹的扣件或螺母。所述器件的另一特征在于可在没有将机械(例如，旋转)力赋予刀头或扣件的情况下，将磁力施加到刀头或扣件。本发明的优势在于磁特征和机械特征综合到一个器件中使得所述器件更紧凑。

本发明的又一目标在于为多种工具提供磁附件。本发明的特征为磁环带物，其可借助于固定螺丝、摩擦力、磁引力或其它方法附着到插入穿过其空腔的工具。本发明的优势在于所述环带物的磁场可捕获金属废屑和碎片。在此构型中使用本发明的另一优势在于其可用作钻头定程停止件(drill stop)以限制工具穿透到工件中的深度。

简要地说，本发明大体上揭示一种器件，其适合于可滑动地收纳具有预定横截面的第一物件，所述器件界定一环带物，所述环带物包含：内周边，其具有与第一物件的所述横截面的几何形状互补的构型；外周边，其适合于允许操纵，以将机械扭矩赋予到第一物件；和构件，以磁性地固持第一物件并吸引第二物件。明确地说，第一物件尤其可为以下物件中的任何一个：刀头、扣件或螺母。当第一物件为刀头时，第二物件可为扣件或螺母。因此本发明为磁性地固持并机械地驱动工具刀头、扣件和带螺纹的螺母提供经济的且坚固的器件。所述器件包含界定不均匀外周边和内空腔的一个或一个以上可堆叠磁环或环带物，所述内空腔适合于机械地(即，摩擦啮合)并磁性地固持工具刀头、扣件或带螺纹的螺母，使得所述磁环(或多个环)可用作工具手柄或可由扳手、钳子、夹头或类似物来夹持。

附图说明

从附图中所示的本发明的优选实施例的以下详细描述中，将更好地理解本发明和上文以及其它的目标和优势，其中：

图1是根据本发明的特征的与刀头和扣件相组合的磁性刀头固持工具的透视图；

图2是根据本发明的特征的磁性刀头固持工具的分解图；

图3a是根据本发明的特征的沿图1的线3-3取得的磁性刀头固持工具的横截面图；

图3b是根据本发明的特征的具有另一磁体构型的磁性刀头固持工具的横截面图；

图3c是根据本发明的特征的三磁体刀头、扣件或螺母固持工具的横截面图；

图3d是根据本发明的特征的环形磁体刀头、扣件或螺母固持工具的横截面图；

图4a是根据本发明的特征的磁性刀头、扣件或螺母固持器件的堆叠的正视图；

图4b是根据本发明的特征的磁性刀头、扣件或螺母固持工具的详图；

图4c是根据本发明的特征的沿线4-4取得的图4b的视图；

图5是根据本发明的特征的用作螺母固持工具的磁性刀头固持工具的平面图；和

图6是根据本发明的特征的可调整磁性刀头、扣件或螺母固持工具的横截面图。

图7是根据本发明的特征的用作废屑捕集器(shavings catcher)且用作钻头定程停止件的可调整磁性刀头、扣件或螺母固持工具的视图。

具体实施方式

本发明借助磁环或环带物来提供对例如工具刀头或带螺纹的扣件或螺母的物件的磁性固持和机械旋转。所述物件(工具刀头、扣件、螺母等等)在由环带物界定的中心空腔中可滑动地固持。所述中心空腔的横截面构型和环带物与其形成可滑动连通的物件的横截面构型相匹配。

所发明的器件适合于同轴堆叠在一起，以提供界定轴孔或孔道的构造。所述孔的开口中的一个可被覆盖(如图1中所描绘)，从而防止空腔内的物件完全延伸穿过所述构造。

环的周边(即，环的朝外的表面)界定表面构形(例如凹槽)以有助于通过手指或通过例如钳子、扳手或电动起子的夹头可旋转地操纵所述器件。为了叙述简便起见，以下描述将强调结合工具刀头的啮合和旋转来使用本发明。

当用作工具的手柄时，所提出的磁性刀头固持件将各类刀头转变成各类经磁化的扣件起子。此外，所发明的刀头、扣件或螺母固持件可将机械扭矩赋予不可磁化的刀头。

参看图1，所提出的磁性刀头固持件工具的示范性实施例示意性地描绘为数字9。展示可磁化工具刀头10由工具可滑动地收纳。虽然图1中展示平叶片螺丝刀头，但所述工具可操纵任何刀头。典型的刀头10包含头部14、柄部18和驱动尖端22。最常见可用的为包含具有六边形横截面的柄部的刀头。还会碰到具有正方形横截面和其它非圆形横截面的刀头。本发明可适应驱动部分具有非圆形横截面的所有刀头。如图2和图3c中所示，六边形孔道31存在于所发明的器件中以适应六边形形状的刀头杆。图3a-3b描绘八边形形状的横截面孔道。图3d描绘圆形横截面孔道。通常，唯一的要求是刀头的头部14和/或柄部18的周边表面19包含与工具的轴孔或孔道31的横截面成配合关系的横截面。

所发明的工具9包含大体上为圆柱形形状的外壳12。磁体50对称地安置于所述外壳内。可将外壳制造为具有上半部和下半部，所述半部可分离以有助于磁体的插入。

如图2中所描绘，外壳的中心区域界定孔或孔道(tunnel)31，其与圆柱形外壳的轴α同轴延伸。孔31的内周边32包含复数个平坦表面40，其与刀头10上的周边表面19互补，从而允许刀头10与器件可滑动地连通，但被防止在孔的界限内旋转。此特征用于将可旋转扭矩赋予由工具收纳的扣件或刀头的方法。

从图1可了解，本文中所呈现的组合件可起“短而粗的”螺丝起子的作用。为促进此功能，工具9的在圆周上延伸的表面36界定一构形以促进与扳手、钳子、可旋转夹头或用户的手指的可逆摩擦啮合。这样赋予的扭矩可在刀头表面19与环内表面40的接触的点处施加到刀头10。复数个工具可以同轴关系彼此堆叠以形成堆叠90，从而界定手柄，这使人想起非典型的短而粗的螺丝起子的手柄，图4a中描绘所述堆叠。所述堆叠的最上面的工具界定其轴孔上的帽29。这个帽充当邻接衬底，刀头10的头部14可与所述邻接衬底相抵而搁置在由堆叠的工具所形成的延伸孔内。所述帽可与最上面的工具的外壳整体模塑，或与其形成可螺旋连通以可移除地附着到所述环。

图2描绘刀头10的六边形横截面头部14，其与环9配合定向，藉此头部14上的平坦表面19与环9的内周边32上的平坦表面40互补匹配。环带物的外周边36被描绘为具有凹槽46以形成有刻痕的表面。或者，外周边36包含平坦隆脊，其可用一对钳子或手指容易地夹持，且因此促进将刀头固持环用作手持式螺丝起子。在刀头经历沿刀头的轴的力时，帽29(见图1)防止刀头滑出所述环。

磁体放置细节

外壳12大体上包封条形磁体50(见图2、图3a和图3b)，所述条形磁体50在孔31处产生垂直于由环9界定的平面的磁场。刀头10放置在环9内允许环30与刀头10之间的最大磁力。条形磁体磁化刀头10，使得尖端22可吸引并固持含铁的扣件24。同样地，可配置复数个环以增强穿过刀头的磁通量。所述环可彼此接触，或以允许环之间的间隔的方式沿刀头轴向间隔。

可配置磁体50，使得磁体的朝内的表面51与限制于孔31的物件接触。或者，如图3c中所描绘，可将磁体配置为完全由外壳包封。

图3a是所提出的磁性刀头固持工具的横截面图，且图3b是其替代实施例的横截面图。图3a和图3b中描绘复数个条形磁体50嵌入包含于环30中的不可磁化衬底33中的配置。两个图中的所述配置大体相同，只是在图3a(“北构型”)中，磁体50的北极52邻近环30的内周边32，而在图3b(“南构型”)中，南极54邻近内周边32。不同颜色可用于两个不同的磁体构型。周边32可为圆形，或六边形，或任何方便的构型。视情况，如图3a中所见，环30可包含带螺纹的径向延伸孔71，其容纳可用于将环30锚定到插入其中的刀头的固定螺丝72。

具有固定螺丝72的环30具有特殊的优势。当安装到刀头70上时(见图7)，其磁性可用于捕集从工件74发散的金属废屑73。同样，其可用作停止件以限制刀头可穿透到工件74中的深度d。

虽然图中展示四个条形磁体，但可使用任意数目的磁体。以具有围绕所述孔31呈方位角对称的磁体配置而获得最好结果。因此，对于内周边32具有六边形横截面的环30(详见图3c)来说，三个磁体彼此呈120度且每个磁体邻接环30的周边32上的表面40尤其有利。如上文所解释，可将磁体配置为实体地接触安置于孔中的刀头。或者，可将磁体完全密封于环带形外壳中，以防止刀头与磁体之间的直接接触，从而提供使外壳与刀头或其围绕的柄部电气隔离的方法。然而，通常，磁极离内周边32越近，环30与刀头10之间的磁力就越强。

代替使用嵌入环30中的条形磁体，且如图3d中所描绘，可使用环形磁体59，例如那些由弗吉尼亚的Falls Church的National Imports LLC供应的。如同上文所论述的条形磁体一样，环形磁体可由外壳完全包封。或者，磁体的内环形表面61可经由控制孔道31的周边32中的孔而暴露。

图6是所提出的磁性刀头固持工具的替代实施例的横截面图，其中一个或一个以上磁体的位置是可调整的，因此允许改变将物件固持在环中的力。图6中描绘复数个条形磁体固持在包含于环30中的不可磁化的衬底33中的配置，其中一个或一个以上磁体61包含在其周边上的带螺纹的表面62。带螺纹的磁体的朝外(即，径向定向)界定适合于收纳刀头(即，平叶片、Allen^TM、Philips^TM等等)的空腔63。带螺纹的磁体61固持于有螺纹的径向孔65中，以配合地收纳磁体50。此允许通过在孔65内推进或后退磁体的位置来调整其位置。带螺纹的磁体61可充当固定螺丝，以将环30锚定到插入空腔37中的柄部。

虽然上文的论述建议将磁体嵌入环中，但这不是必要的。其可附着在环的平面的上方或下方。后者的构型允许更容易地替换磁体。

如图4a中所示，可制作两个或两个以上可兼容磁环的堆叠90，以获得组合刀头固持件/螺丝起子，其拥有较大的磁力且允许将较大的机械扭矩施加在刀头10上。环必须与具有相反磁极性的邻近环同轴堆叠。因此磁环91具有北构型且92具有南构型。可通过在环的面95上提供紧密间隔的径向凹痕来防止环的相对滑动。参见图4b中的细节，其中实线96指示从面95的突起，且虚线97指示其中的沟槽。图4c展示上面的环92的依赖面中的突起96如何与邻近环的朝上的表面上的沟槽97相配合，所述邻近环与包含所述突起的环成紧密的空间关系。

图4a中还展示环91，其中中心孔31不是通孔，而是终止于帽29中。帽29可粘合或另外附着到所述环，或其可整体模塑到所述环。所述帽有助于使用所发明的环作为螺丝起子。

作为螺丝起子的本发明的操作很简明易懂，且通常我们可发现具有帽的环最适合用作螺丝起子。具有与环的内周边相匹配的横截面的刀头头朝下插入孔中，且本发明已经准备好与手动扭矩或工具提供的扭矩一起使用。环与刀头之间的磁引力允许刀头非常迅速地插入孔中。事实上，我们所需要做的是将刀头的头放到环的内周边附近，且刀头吸到合适的位置中，从而有助于一只手操作。这比通常用于固持刀头的球/掣子或摩擦配合系统高级得多。此外，本发明可结合螺丝起子使用。当磁环安置于刀头的柄部周围时，可用刀头固持螺丝起子来驱动刀头。

所提出的刀头固持器件还可用作扣件起子。当扣件含铁且具有有非圆形横截面的头时，这是最简单明了的。当然，器件可将扭矩施加在具有非圆形横截面的任何扣件上。另外，如图1中所示，器件的帽29可包含突起88，其经配置以与扣件(Allen、Phillips、Tor-x、直叶片等等)的头处的空腔相匹配。

在没有任何修改的情况下，所提出的刀头固持件还可最容易地用作螺母固持件和带螺纹的螺母的螺母起子，所述带螺纹的螺母的外周边与环的内周边32相匹配。此描述于图5中，其中具有六边形外周边的包含平坦表面79和带螺纹的孔80的可磁化六边形螺母70被可滑动地收纳在环30的内周边32内。所述孔描绘为在与由所述孔形成的内空腔相对的方向上延伸。由环30产生的磁场用于使螺母70保持被限制于由环30界定的平面中。当器件用作扣件或螺母起子时，磁性固持特征尤其有利。被驱动的扣件或螺母稳固地固持于合适位置，直到其螺纹啮合对应螺纹。接着，可根据需要稳固地旋转螺母或扣件，同时其沿螺纹的轴平稳地滑动。

此外，如图1中所示，帽29可包含柄部88，其允许器件由电动工具的夹头啮合。

参看图2，磁环的制造简明易懂。对于条形磁体50所嵌入其中的衬底33来说，可采用各种材料。例如塑料、铝、木头等等的不可磁化材料尤其合适。对于条形磁体自身来说，可使用商业上可获得的钕磁体。

简要地说，本发明揭示用于固持并驱动工具刀头和螺母的工具，所述工具包含具有与所述刀头或螺母的横截面相匹配的内周边的一个或一个以上磁性环带物。

虽然前文中已经参看所说明的实施例的细节描述了本发明，但这些细节无意限制所附权利要求书中所界定的本发明的范畴。

Claims (19)

1.一种工具手柄，其包含：

a)一外壳；

b)包含于所述外壳内的磁体；

c)所述外壳的形成一孔的区域，藉此所述孔适合于收纳一可磁化物件，且藉此所述外壳与所述物件电性隔离。

2.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述孔具有与所述物件的横截面相匹配的横截面。

3.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述手柄同时磁性地啮合所述物件且摩擦啮合所述物件。

4.根据权利要求2所述的工具手柄，其中所述孔适合于可滑动地收纳所述物件。

5.根据权利要求2所述的工具手柄，其中所述孔防止所述物件在所述孔内旋转。

6.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述外壳界定一具有一在圆周上延伸的周边的圆柱体，所述周边具有一平坦区域。

7.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述外壳界定具有一第一端和一第二端的圆柱体，且所述孔从所述第一端延伸到所述第二端。

8.根据权利要求7所述的工具手柄，其中所述孔在所述第一端处封闭，且所述孔适合于在所述第二端处可滑动地收纳所述物件。

9.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述外壳适合于借助磁引力来抵靠另一外壳而固持，使得所述外壳的所述孔同轴。

10.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述磁体固持于可调整的位置处。

11.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述孔与所述外壳的一轴同轴延伸，所述磁体为条形磁体，且所述条形磁体垂直于所述轴定向。

12.根据权利要求11所述的器件，其中所述条形磁体具有一极性，且其中在邻近所述轴的一点处的所有所述磁体的所述极性相同。

13.根据权利要求1所述的工具手柄，其中所述第一端由一帽覆盖，所述帽包含一柄部，适合于由一电动工具的夹头啮合。

14.一种用于可滑动地固持并操纵一具有一预定横截面的刀头的器件，所述器件包含复数个环带物，每一个所述环带物可移除地堆叠于另一个所述环带物的顶部上，每个所述环带物包含：

a)一内周边，其适合于与所述刀头的所述横截面的一互补几何形状相啮合；

b)一外周边，其适合于收纳一用于旋转所述环带物的构件；和

c)一构件，以磁性地固持所述刀头并将一扣件吸引到所述刀头的一端。

15.根据权利要求14所述的器件，其进一步包含一第一端和一第二端和一中心孔，所述中心孔由所述内周边界定，且从所述第一端延伸到所述第二端。

16.根据权利要求14所述的器件，其中所述环带物中的每一个均具有一第一面和一第二面，且其中所述面中的每一个均进一步包含一用于互锁所述环带物的构件，使得可以空间上紧密固持所述环带物。

17.根据权利要求15所述的器件，其中所述中心孔具有一纵向轴，且其中所述磁性固持构件包含垂直于所述轴定向的条形磁体。

18.根据权利要求14所述的器件，其中所述环带物中的每一个均具有一带螺纹的径向孔，其尺寸设计为可收纳一固定螺丝。

19.根据权利要求15所述的器件，其中所述磁性固持构件包含一个或一个以上环形磁体。

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