專利名稱：以樞軸連接的手持工具的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及手持工具，尤其涉及修枝剪。
具有被安放得有環繞一樞軸連接協同結合的長形件的樞軸連接工具被廣泛地使用。具體說，如修枝剪那樣的樞軸連接工具一般有兩個長形的、由金屬或其它合適材料沖壓或鍛制而成的構件，兩構件被放置得環繞一樞軸連接有一協同結合。通常每個構件在其前端處有一剪鉗口，一個對置的柄腳，以及連接于柄腳的一對手柄。
在傳統的樞軸連接手持工具如剪子、修枝剪或鉗子中，手指在一開始施加大致垂直于下手柄表面的力。之后在手柄的剪式運動期間，手指環繞下手柄沿順時針方向轉動，由此而減少用于將手柄拽在一起的力，但增加運動摩擦。由手指環繞手柄滑動引起的運動摩擦使使用者感到不舒服，而且降低修枝剪的效率。大家都知道，在修枝剪一切斷工具中，在由剪切枝條引起的阻力減少時，在剪斷運動的終點處出現有相對強大的沖擊。
已作了一些努力試圖解決運動摩擦問題和使用戶更加舒服。例如在瑞士修枝剪FeIco12中，打算放置用戶手指的一下手柄可以繞其長軸線轉動。結果是在切剪運動期間，手指不再沿手柄表面滑動，但是手柄卻隨手指一起轉動。但是由于手柄十分容易運動，感到在手柄上的握力易松和不能控制。而且，手柄可以轉動這一事實并不減少在剪切運動終了時的沖擊強度。
因此很明顯地希望提供一種能牢牢地和鄶舒服地握緊的如修枝剪或類似的樞軸工具，在這類工具中，由剪鉗口施加于剪切枝條上的力比現有工具的大。
通過將傳遞至手柄之一上的回轉力轉變為線性力，本發明使修枝剪或類似的手持切剪工具的輸出力即施加于剪切枝條上的力增加。由于手指與手柄之間的動摩擦而在傳統的工具中被浪費掉的該力，在用力很大時是相當大的，現在此力將添加到用戶使手柄相互擠緊的力中。換一句話說，本發明利用用戶手指傳遞給可轉動手柄的回轉運動增加由剪鉗口施加于被剪切物品上的剪切力。因此，一手柄的回轉運動將兩個手柄拽在一起的事實也改善了使用者的工具的控制，而且了在工具剪切運動終了時之沖擊。
本發明的樞軸速度手動工具，具有一對對置的第一、二長形構件，在每個構件前端部處有一剪鉗口，在后端處有一手把并有一中間部份，在中間部份處構件相互彼此覆蓋。第一長形構件的手把可繞一回轉軸線轉動。一樞軸將對置的長形構件中間部份連接起來，而可使其手把及剪鉗口環繞樞軸作剪切運動。一傳遞機構將施加于可轉動手把上的力轉變為使手把彼此靠攏的線性力。
根據本發明的一個方面，傳遞機構具有一柔性構件，并且在可轉動手把內離回轉軸線一段距離件有一溝槽。在手把被相互靠在一起時，柔性件被容納于該溝槽中。
根據本發明的一推薦實施例，傳遞機構其有一齒條和齒輪機構，在此機構中，形成在可轉動手把上的小齒輪與形成在樞軸連接工具另一手把上的齒條相互嚙合。
在下面作出詳細說明后，會對本發明的別的優點明白了解。應該理解到，詳細的說明及指定的實施例只是為了介紹本發明而給出的。因為從這詳細的說明中，可以產生中對本領域熟練人員來說很明顯的變化和改型。
下面結合附圖對發明的示例性推薦實施例進行介紹，在視圖中，相似的數碼表示相似的構件。


圖1是展示其閉合狀態的本發明修枝剪的正視圖；圖2是展示其打開狀態的本發明修枝剪的正視圖；圖3是圖1修枝剪的仰視圖；圖4是圖1修枝剪的后視圖；圖5是圖2修枝剪的后視圖；圖6是圖4修枝剪的俯視圖；圖7是圖2修枝剪的側視圖，從手把自由端一側觀察；圖8是圖1所示修枝剪的側視圖，從手把自由端方向觀察；圖9是本發明第二實施例修枝剪的一后視圖；圖10是圖7中所示修枝剪的側視圖，用以展示施加于修枝剪的各矢量力；圖11是Felco 12修枝剪的側視圖，從沿處于打開狀態的手把自由端方向觀察，展示施加于此修枝剪之矢量力；圖12是具有不可轉動手把的一傳統修枝剪的側視圖，沿處于打開狀態的手把自由端方向觀察，展示施加的矢量力；
圖13是一個由用戶手指施加于圖2所示修枝剪的矢量力圖；圖14是展示下手把轉動的、圖10所示修枝剪之側視圖。
圖15是由可轉動手把傳遞的力的傳遞圖。
本發明涉及一種具有安置得能回繞一樞軸連接共同結合的長形構件的樞軸工具，在此工具中，施加于手把上的力被傳遞至接觸待剪斷工件之剪鉗口。
參看附圖，本發明的修枝剪各具有第一、二長形構件14，12，這些構件被連接得圍繞樞軸有28起剪子的作用。第一長形構件12有一個在其前端部份17處形成剪切刃的剪鉗口16，在其后端部份19處有一手把18，在剪鉗口16與手把18之間有一中間部份20。與此相似，第二長形構件14在其端部23處有一形成剪切刃的剪鉗口22，在其后端部份25處有一手把23，在剪鉗口22與手把24之間有一中間部份26。
更具體地參看圖2，推薦在修枝剪10之長形構件12和14之間配置一將手把18，24相對地打開的壓簧(未示出)，以及一個將修枝簧10鎖定于圖1所示位置的鎖定機構(未示出)。作為一種替換，也可以使用一個固接于手把之一上、且有與另一手把接觸的自由端的片簧。
在使用現有技術的修枝剪時，使用者以這種方式抓握修枝剪10將拇指置于手把24的前面部份，其余四指置于可繞樞軸30轉動的手把18上，30確定一回轉軸線41，并置于在長形構件12中間部份20處形成的孔31中，并置于在手把18前面部份內形成的側面突起38上制作的第二孔33中。更具體地參看圖5，手把18有一抓握面40，在用戶抓住可轉動手把18時，用戶的四個手指部份與抓握面40會成相切狀接觸。在打開位置上，抓握面40相對回轉軸線41構成一傾角α。α角在10°-30°之內。因此，抓握面40與回轉軸線41在遠離中間部份26，20之一點處相關。在抓握面40與回轉軸線41間產生一傾角的最簡單的方法是，在可轉動手把18的端部上配設一側突起38，一銷30容納于手把18的端部內。其結果是手把18就如同一曲柄那樣運作。
現在參看圖7-9，修枝剪具有一傳遞機構32，機構32具有與第一手把18連接并與連接于第二手把24的齒條36嚙合的扇形小齒輪34。扇形小齒輪推薦與第一手把構成一體，而且推薦將齒條與第二把構成一體。扇形小齒輪34與齒條36上均有多個齒。齒條36向內朝小齒輪34彎，由此而使之在施加力使手把18和24閉合時，使齒輪36的齒連續地與扇形小齒輪34的齒嚙合。如在下面要更為詳盡地介紹的那樣，扇形小齒輪與齒條的這種準雙曲面樣的嚙合，在用戶用四個手指向第一手把18施加一回轉力時，將此回轉力轉變為使手把18、24互相閉合的線性力。
如在圖2，7和8中更為具體地描述的那樣，扇形小齒輪34推薦與側凸起38構成一體。在修枝剪如圖2，7所示處于打開位置時，側凸起大致上面向手把24。在修枝剪10處于閉合位置時(見圖1，8)，側突起38大致面向離開手柄24的方向。
現在參看本發明的第二實施例。如圖9所示，修枝剪10具有帶固定于手把24上的一長形柔性絲條42的傳遞機構32。絲條42的一部容納于大致在第一手把18中間部份20處形成的溝槽44中。
在使用者以其大拇指向第二手把24施加一個力，并用其余指向第一手把18施加一回轉力時，第一手把18繞樞軸銷30轉動。隨著第一手把18的回轉，絲條42越來越多地被容納于溝槽44中，由此而使施加于第一手把18之回轉力轉變為將手把18，24拽向一起的線性力。在以與本發明之本實施的相同方法，圖9所示的手把18被成形得如一曲柄，此形狀進一步將施加于被剪切物品的力增大。
將施加于手把18上的回轉力向將手把拽一起的線性力的轉換也可以借助如對置的齒輪型或絲條結構來實現。例如，傳遞機構32可以有兩個對置的形成于手把18和24上的表面。這些表面可以有適當的摩擦系數，從而使手把18的轉動可以有效地與手把24結合，將兩個手把拽向一起。
我們來更加理論地分析由本發明提供的效益，而不管是被構成齒輪和齒條結構、連結兩手把的絲條還是構成以摩擦方式連續的表面。正如下面會證明的那樣，在本發明的兩個實施例中，將轉動力轉變為線性力均增加了修枝剪10的輸出力，由此而增加修枝剪10的機械效益。一般說來，一工具機械效率MA被確定為MA=FoutpotFinpot]]>
式中Foutput是施加于待切割工件上的合力，Finput是由用戶使加于修枝剪10上的合力。
由于機械效率表達式允許對工具優化再設計，以提高其機構效率，故此表達式是很有用的設計工具。但是，作為一種特定考慮，工具的最大尺寸通常會被限定在原設計可以接受的最大變化范圍內。在維持原工具的實用時，本發明的傳遞機構32使修枝剪10的機械效率最大化。
參看圖10-12，使用者將力FN將施加于第一手把18及將FS力施加于第二手把24，這些力被以用剪鉗口16，22切剪工件作功的形式轉變為輸出力。修枝10體現了本發明，在剪10中、施加于第一手把18的力FN被轉變為代表力FN的有用分量F’N。第一手把18的轉動及扇形小齒輪34與齒條36的嚙合，使力FN的主要部份用于將手把18，24拽向一起。相反，由如圖11和12所體現的現有技術修枝剪中，來自用戶手指的轉動力沒有被轉變。因此，在現有技術修枝剪中，F’N等于零。
更具體地說，圖11表示Felco 12修枝剪，在此剪中的手把18可以轉動。在剪切進行時，Felco 12修枝剪可轉動手把18的唯一有用的效果是消除由用戶手指轉動引起的運動摩擦。雖然手把18的轉動使使用者更舒服，但也增加了使用者手中的修枝剪的不穩定，而且很可能會減低機械效率。
圖12表示具有第一、二不可能動手把48，50的一種傳統的修枝剪。隨著用戶將力FN施加于第一手把48，四個手指滑動，因而不再能施加大致垂直的力FN于第一手把48，力FN的一分量也消耗于第一手把48內的動摩擦力。
為了理解本發明中的回轉力轉變為線性力，分析由修枝剪作的功是有幫助的。參看圖13-15，β為第一手把18相對第二手把24的傾斜角。使用者的拇指在距樞軸銷連接28 d5處將力F5施加于第二手把24，其余的四指分別在離樞軸連接28處為d1、d2、d3及d4處施加力F1，F2，F3及F4于第一手把18。第一手把以r1為半徑旋轉，轉過一角度θ(參看圖14)，而且由于第一手把18的圓周運動，力F1、F2、F3及F4仍然大致垂直于第一手把。
手把18的回繞樞軸銷30轉動所作的總功是在X-Y平面內所作的功和在Y-Z平面內所作的功的函數。下列等式代表由使用者每個手指所作的總功Wn(Fn1，dn，r1，θ，β)＝W(xy)n(Fn，dn，β)+W(YZ)n(Fn，r1，θ)式中Fn是由一個手指n施加于手把18上的力，dn是樞軸同連接28與力Fn之間的距離，β是第一、二手把18，24之間的傾斜角，θ是第一手把18轉過的角度，r1是第一手把18轉動形成的園之半徑。
在X-Y平面內所作的功是將力乘以第一手把所述過的距離。如果一個園的半徑是2πdn，即未代表轉動β角時由手把18過的距離的圓弧由下式決定W(XY)n=Fn2πdnβ360=Fnβdnπ180]]>與之相似，在Z-Y平面內作的功由下式決定W(YZ)n=Fn2πr1θ360=Fnθr1π180]]>因此，四個手指中每一個在X-Y平面與Y-Z平面內聯合作的總功由下式決定Wn=Fnβdnπ180+Fnθr1π180=Fnπ180(βdn+θr1)]]>
在傳統的如圖12所示的那種修枝剪中，由于手柄48在Y-Z平面內不轉動，所以沒有WYZ分量(WYZ＝0)。此外，如上所述，四指環繞手把48滑動只是產生運動摩擦，即產生有用功的損失。與此相似，在圖11中所示的Pelco 12修枝剪的可轉動手柄只是消除了運動摩擦，但不提供用于將手把18，24拽在一起的有用力分量。
然而，本發明卻可用傳遞機構32，將手把18的轉動轉變為線性力。再參看圖13-15，通過將力FN轉變為內力F’N修枝剪加大了它的輸出力Foutput，由此使工具之機構效率增加。力F’N是力FN的直接傳遞，因而在第一手把的轉動中沒有損失。直線力F’N由下式確定因為FNr2＝F’Nr’2所以F'N=Fnr2r'2]]>式中r2是回轉軸中心線41與手把18之間的距離，r’2是回轉軸線41與小齒輪34和齒條36嚙合區域之間的距離，FN是使用者所施加的力。本發明者已注意到，傳遞機構32將由修枝剪10作的功(在由力與所通過的距離來表示時)比現有技術修枝剪增加約30％至40％。
在圖1-15中所示的修枝剪運作如下。例如，在一枝條正等待修剪，使用者抓握住圖2所示的打開的修枝剪手把18和24，其抓握方式是將大拇指放在手把24頂部，其余四指在抓握平面40內抓握手把18、四指的位置還展示在圖7中。當將手把18和24拽在一起以切修枝條時，手把18繞樞軸銷30轉動，使扇形小齒輪34與齒條嚙合。如上所述，通過四指施加于手把18上的回轉力FN，通過使用傳遞機構32而被轉變為內部線性力F’N。
而且在修枝剪處于打開狀態時(見圖2)，通過抓握平面40形成一相對回轉軸線41的傾斜角α，修枝剪10的剪切力還進一步得到增強。由此而使四指中的每一個在剪切期間均越過大致相同的距離。在公知的這類手持工具中，將手把放置得彼此構成一角度，由于最強有力的手指運動經過的距離短于較弱手指運動經過的距離，故最強有力的手指只是被部份地利用。
因此，由于手把18，24通過傳遞機構32相互連接，通常現有技術的修枝剪在剪切終結時出現的沖擊振動在修枝剪10中被減緩。
應該理解，上述的介紹只是對本發明的推薦實施例和樣例的說明，本發明并非只限于上述介紹的特定形式。例如，本發明的工具也可以是一把剪子，但手把18的轉動可以借助樞軸銷30以外的其它結構來提供。因此，傳遞機構32可以被構成另外的形式，而且無需與手把構成一體。而且，將回轉力轉變為線性力也可以借助于不同于上述的機構來實現。在不偏離附權利要求的基本原則的情況下，在設計和安排本發明公開的構件中，可以作出許多這樣或那樣的改型，變化和替換。
權利要求
1.一種樞軸連接手持工具，具有一對第一、第二長形構件，每個構件在其前端部有一剪鉗口，在其后端部份有一手把，以及一個長形構件彼此相互覆蓋的中間部份，第一長形構件的手把可以繞一回轉軸線轉動；一個樞軸連接，將長形構件連接得使手把和剪鉗口回轉樞軸連作剪式運動；以及一傳遞運動機構，用于將施加于第一手把的回轉力轉變為將手把相互拽攏的線性力。
2.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，第一手把繞回轉軸線作順時針方向轉動。
3.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，第一手把可以環繞容納于在第一長形構件中間部份的一孔內之樞軸旋轉。
4.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，傳遞機構包括一個連接于第一手把，且與連接于第二手把的一齒條嚙合的扇形小齒輪。
5.如權利要求4所述手持工具，其特征在于，扇形小齒輪與第一手把構成一體。
6.如權利要求4所述手持工具，其特征在于，齒條與第二手把制成一體。
7.如權利要求4所述手持工具，其特征在于，齒條是向內彎的，用以使之與扇形小齒輪連續地嚙合。
8.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，傳遞機構具有一將第一手把連接于第二手把的長形柔性絲條以及一在第一手把靠近中間部位處形成的溝槽，該條的一部份隨著第一手把的轉動而裝入該溝槽中，由此而使手把拽向一起。
9.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，傳遞機構具有一對相互對置的第一、二表面，第一、二表面分別與第一、二手把連接，隨著第一手把的轉動，第一、二表面進入以摩擦方式進行的結合，由此而將手把拽向一起。
10.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，可轉動手把有一抓握平面，在使用者抓握可轉動手把時，其手指的一部份與抓握平面相切。
11.如權利要求10所述手持工具，其特征在于，當剪鉗口打開時，回轉軸線與抓握平面在遠離樞軸連接的一點處相交。
12.如權利要求11所述手持工具，其特征在于，在剪鉗口打開時，抓握平面與回轉軸線構成一傾角。
13.如權利要求12所述手持工具，其特征在于，傾角在10°-30°范圍內。
14.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，傳遞機構在剪切運動之終端處限止刀刃之相對運動。
15.如權利要求5所述手持工具，其特征在于，齒條和扇形小齒輪在切剪運動終點處限止刀刃之相對運動。
16.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，可轉動手把被做成得如一個曲柄。
17.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，工具是一把剪子。
18.如權利要求1所述手持工具，其特征在于，工具是一把修枝剪。
19.一種樞軸連接工具，具有一對第一、第二長形的，相對置放的構件，每個構件均在其前端部有一剪鉗口，在其后端有一手把，及一個在該處手把相互覆蓋的中間部份，一樞軸，用以將相對置放的構件中間部份連接得使手把和剪鉗口環繞樞軸作剪式運動；及其中的第一長形構件的手把有一中央點，并且可環繞一偏離該中央點的回轉軸線轉動，此第一長形構件之手把以可運動方式連接于第二手把的一區域，以便使施加于第一手把的力產生將手把相互拽向一起的線性力。20.如權利要求19所述手持工具，其特征在于，線性力F’N由F′N=FNr2r′2]]>確定。式中r2中心點與回轉軸線間的距離，r′2是回轉軸線與第二手把的該區域間的距離，FN是由使用者所施加的力。
21.如權利要求19所述手持工具，其特征在于，可轉動手把產生功，此功用于切剪置于剪鉗口內之一工件，此功Wn由下式表達Wn=Fnπ180[βdn+θr1]]]>式中Fn是由使用者的一個手指n施加于轉動手把上的力，dn是樞軸與手指n之間的距離，β是可轉動手把與第二手把之間的傾斜角，θ是可轉動手把繞回轉軸線轉過的角度，r1是由可回轉手把的轉動形成的圓的半徑。
22.一種樞軸連接的手持工具，它具有第一、第二長形構件，每個均在其前端配置一剪鉗口，在其后端配置一手，及一個長形構件相互交疊的中間部份一個樞軸，用于將中間部份相互連接，以允許剪鉗口及手把環繞樞軸作剪式運動；其中的準備用以靠放使用者四指的第一長形手把可以環繞第一長形構件內的樞軸銷轉動；以及一個配置在可轉動手把和第二長形構件上的傳遞機構，用以將可轉動手把的回轉力轉變為將手把拽在一起的力。
23.如權利要求22所述手持工具，其特征在于，傳遞機構具有一個安裝在可轉動手把上的扇形小齒輪，一個安裝在第二長形構件上的齒條，齒條與扇形小齒輪嚙合。
24.如權利要求22所述手持工具，其特征在于，傳遞機構具有一長形柔性件及一形成于第一手把靠近其中部處的溝槽，長形柔性件隨著第一手把的轉動，其一部份被容納于溝槽中，由此而將手把拽向一起。
25.如權利要求24所述手持工具，其特征在于，該長形柔性件是一絲條。
26.如權利要求22所述手持工具，其特征在于，可轉動手把有一抓握表面，在使用者抓握可轉動手把時，抓握平面與使用者手指的一部份相切。
27.如權利要求26所述手持工具，其特征在于，當剪鉗口打開時，回轉軸線與抓握平面在遠離中間部份之一點處相交。
全文摘要
如修枝剪一類的手持剪切工具，具有一對相互對的長形構件，每個構件均在其前端部有一剪鉗口，在其后端部有一手把，及構件彼此覆蓋的中間部分。一樞軸連接中間部分，使手把及剪鉗口作剪式運動，一彈簧張緊剪鉗口及手把，使之處于張開位置。根據本發明，手把之一可以轉動。配設一傳遞機構，將施加于可轉動手把的轉動力轉變為用于將手把拽在一起的線性力。
文檔編號B26B13/00GK1159878SQ9612338
公開日1997年9月24日 申請日期1996年11月22日 優先權日1995年11月23日
發明者埃爾基·O·林登 申請人:菲思卡斯日用消費品公司