CN109258162B - 一种手操作切割工具及操作该手操作切割工具的方法 - Google Patents

Abstract

一种手操作切割工具（10），包括：第一切割构件（20）；包括第二切割构件（18）的第一手柄（12），其中，所述第二切割构件（18）联接至所述第一切割构件（20）并且包括第一组凸起部（30）；以及包括杠杆（16）的第二手柄（12），其中，所述杠杆（16）联接至所述第一切割构件（20）并且包括第二组凸起部（32）。所述第一手柄和所述第二手柄（12）能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组凸起部（30）和所述第二组凸起部（32）脱离，并且在接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述第一组凸起部（30）和所述第二组凸起部（32）至少部分地接合。

Description

一种手操作切割工具及操作该手操作切割工具的方法

本申请为2016年07月12日进入中国国家阶段、申请号为201480072997.X、申请日为2014 年11月11日、发明名称为“具有可变的枢轴***的切割工具”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月11日提交的名称为“A CUTTING TOOL WITH A VARIABLEPIVOT SYSTEM（具有可变的枢轴***的切割工具）”的美国专利申请No.14/538,130的权益，该美国专利申请要求于2013年11月20日提交的名称为“A CUTTING TOOL WITH A VARIABLEPIVOT SYSTEM（具有可变的枢轴***的切割工具）”的美国临时专利申请No.61/906,754的优先权，两个申请通过引用以其整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及手操作切割工具。更具体地，本发明涉及具有可变的枢轴***的手操作切割工具。

背景技术

本章节旨在提供权利要求书中所记载的公开内容的背景或上下文。本文中的说明书可包括可追求的概念，但是不必为在之前已经被构想或追求的概念。因此，除非本文中另有指示，在本章节中所描述的内容并非本申请中的说明书和权利要求书的现有技术并且不因包含在本章节中而被承认为现有技术。

通常已知的是提供一种用在修枝或修剪树枝等等的手操作切割工具，例如具有一对枢转构件的砍除器，所述枢转构件例如致动切割鄂部的手柄，该切割鄂部配合捕获并割断鄂部之间的树枝。该已知的砍除器通常包括一对在打开位置和闭合位置之间可枢转地运动的手柄，以用于在完全打开位置和完全闭合位置之间致动切割鄂部。已知的砍除器还可以包括意在增大由手柄提供的可用的杠杆作用的装置，所述装置包括传输并且增大从手柄到鄂部的力的杠杆和/或齿轮。

随着砍除器切穿物体（例如，大体上圆柱形的木质材料样品），切割所需要的力在通过样品的大约60%的位置处增大到最大，然后，以通常类似的速率减小直到通过该样品的大约90%至95%，在该处，完成切割操作所需要的力快速地减小。例如砍除器的通常的切割工具的尺寸设定成使工具完全地打开，通常人通过使臂外展以及使肘部面向外而保持手柄，并且通过使臂横向内收地运动，直到工具完全地闭合。随着使臂外展和使肘部拉直，横向内收力下降，这趋向于导致可从用户获得的力的改变，此处切割物体所需要的力增大。

相较于例如砍除器的双手操作切割工具，单手切割工具通常经由操作者的单手来控制。例如，修枝机和剪刀通常保持在操作者的手掌中。然而，类似于双手操作切割工具，单手操作切割工具通常包括一对手柄，所述一对手柄可被致动以移动一对切割构件以切穿工具的对象。

发明内容

一个实施方式涉及一种手操作切割工具。所述手操作切割工具包括联接至第一切割构件的第一手柄，所述第一手柄具有第一组凸起部。所述手操作切割工具还包括联接至第二切割构件的第二手柄，所述第二手柄具有第二组凸起部。所述手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在第一行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合，并且其中，在第二行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离。根据一个实施方式，所述第一行进区域限定了大约三分之二的切割冲程，以及所述第二行进区域限定了大约三分之一的切割冲程。根据另一实施方式，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部构造成齿轮凸起部，从而其接合/脱离给工具的操作者提供了可变的机械效益，其中，接合对应于比脱离相对更大的机械效益。

另一实施方式涉及一种手操作切割工具。所述手操作切割工具包括：第一切割构件；包括第二切割构件的第一手柄，其中，所述第二切割构件包括第一组凸起部并且联接至所述第一切割构件；以及包括杠杆的第二手柄，其中，所述杠杆包括第二组凸起部并且联接至所述第一切割构件。所述第一手柄和所述第二手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离，并且在接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合。因此，在一个实施方式中，[*1] 。

另一实施方式涉及一种手操作切割工具。所述手操作切割工具包括：第一切割构件，所述第一切割构件包括第一枢轴点和第二枢轴点；在所述第二枢轴点处联接至所述第一切割构件的第二切割构件，其中，所述第二切割构件包括第一组齿轮凸起部；以及在所述第一枢轴点处联接至所述第一切割构件的杠杆，其中，所述杠杆包括第二组齿轮凸起部。所述第一切割构件和所述第二切割构件能够在限定切割冲程的完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在所述切割冲程的第一区域期间，所述第一组齿轮凸起部和所述第二组齿轮凸起部脱离，并且在所述切割冲程的第二区域期间，所述第一组齿轮凸起部和所述第二组齿轮凸起部至少部分地接合。根据一个实施方式，手操作切割工具构造成双手操作切割工具，例如砍除器。

另一实施方式涉及一种操作手操作切割工具的方法。所述方法包括：提供包括第一枢轴点和第二枢轴点的第一切割构件；提供在所述第二枢轴点处联接至所述第一切割构件的第二切割构件，其中，所述第二切割构件包括第一组凸起部；以及提供在所述第一枢轴点处联接至所述第一切割构件的杠杆，其中，所述杠杆包括第二组凸起部。根据一个实施方式，在切割冲程期间，所述第一切割构件和所述第二切割构件能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动。在所述切割冲程的接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离；以及，在所述切割冲程的接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合。所述第一组凸起部和所述第二组凸起部的接合和脱离给切割工具提供了可变的机械效益。因此，在待由工具切割的物体的最大阻力的区域期间提供了附加的机械效益，其可以协助使用并且对切割工具的用户是有吸引力的。

另一实施方式涉及一种使利用手操作切割工具切穿物体的力最小化的方法。所述方法包括：接收作为手操作切割工具的手柄间距的函数的人力数据；接收作为所述手操作切割工具的手柄角度的函数的切穿力数据；所接收的人力数据除以所接收的切穿力数据，以获得人能力因素曲线；生成所述手操作切割工具的机械效益曲线；将所述机械效益曲线的峰值设定在大约所述人能力因素曲线的峰值处；以及基于所设定的机械效益曲线确定节距圆。根据一个实施方式，将所确定的节距圆提供到所述手操作切割工具的可变的枢轴机构的齿轮传动部分中。

一个实施方式涉及一种手操作切割工具。所述手操作切割工具包括：联接至第一切割构件的第一手柄，其中，所述第一手柄具有第一组凸起部。所述手操作切割工具还包括联接至第二切割构件的第二手柄，其中，所述第二手柄具有第二组凸起部。所述手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合，并且其中，在接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离。

另一实施方式涉及一种手操作切割工具。所述手操作切割工具包括：具有枢轴销、凸轮从动件和第一齿轮凸起部的第一手柄；具有钻孔的第一切割构件，其中，所述钻孔构造成容纳所述枢轴销以将所述第一手柄联接至所述第一切割构件；以及具有第二切割构件和细长构件的第二手柄，其中，所述细长构件具有凸轮表面和第二齿轮凸起部。在切割冲程期间，所述手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，在所述切割冲程的接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组齿轮凸起部和所述第二组齿轮凸起部至少部分地接合，并且其中，在所述切割冲程的接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述凸轮从动件和所述凸轮表面接合，同时所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部脱离。

另一实施方式涉及一种操作手操作切割工具的方法。所述方法包括：提供第一切割构件；提供联接至所述第一切割构件的第二切割构件；提供联接至所述第一切割构件的第一手柄，所述第一手柄具有第一组凸起部；以及提供联接至所述第二切割构件的第二手柄，所述第二手柄具有第二组凸起部。根据一个实施方式，在切割冲程期间，所述第一手柄和所述第二手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动。在所述切割冲程的接近所述完全打开位置的第一行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合；以及，在所述切割冲程的接近所述完全闭合位置的第二行进区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离。

另一实施方式提供了一种使利用单手操作切割工具切穿物体的力最小化的方法。所述方法包括：接收作为手操作切割工具的手柄间距的函数的人力数据；接收作为所述手操作切割工具的手柄角度的函数的切穿力数据；所接收的人力数据除以所接收的切穿力数据，以获得人能力因素曲线；生成所述手操作切割工具的机械效益曲线；将所述机械效益曲线的峰值设定在大约所述人能力因素曲线的峰值处；以及基于所设定的机械效益曲线确定节距圆。根据一个实施方式，然后将所确定的节距圆提供到所述单手操作切割工具的可变的枢轴机构的齿轮传动部分中，其中，所述齿轮传动部分对应于所述单手操作切割工具的大约三分之二的所述切割冲程。

附图说明

图1A为根据示例性实施方式的处于完全打开位置中的例如为砍除器的双手操作切割工具的示意图。

图1B为根据示例性实施方式的处于另一打开位置中的例如为砍除器的双手操作切割工具的示意图。

图1C为根据示例性实施方式的处于部分打开位置中的例如为砍除器的双手操作切割工具的示意图。

图1D为根据示例性实施方式的处于完全闭合位置中的例如为砍除器的双手操作切割工具的示意图。

图2A为根据示例性实施方式的用于双手操作切割工具的杠杆的前视示意图。

图2B为根据示例性实施方式的用于双手操作切割工具的杠杆的后视示意图。

图3为根据示例性实施方式的例如砍除器的双手操作切割工具的后视示意图。

图4A为根据示例性实施方式的联接至用于双手操作切割工具的导向构件的第二切割构件的前视示意图。

图4B为根据示例性实施方式的联接至用于双手操作切割工具的导向构件的第二切割构件的后视示意图。

图5为根据示例性实施方式的处于完全打开位置中的例如为手动修枝机的单手操作切割工具的侧视示意图。

图6为根据示例性实施方式的处于完全闭合位置中的例如为手动修枝机的单手操作切割工具的侧视示意图。

图7A为根据示例性实施方式的处于完全打开位置中的例如为修枝机的单手操作切割工具的示意图。

图7B为根据示例性实施方式的处于另一打开位置中的例如为修枝机的单手操作切割工具的示意图。

图7C为根据示例性实施方式的处于部分打开位置中的例如为修枝机的单手操作切割工具的示意图。

图7D为根据示例性实施方式的处于完全闭合位置中的例如为修枝机的单手操作切割工具的示意图。

图8A至图8E为根据示例性实施方式的通过从与图7A至图7D中所描绘的不同视角的切割冲程的例如修枝机的单手操作切割工具的示意图。

图9A为根据示例性实施方式的例如为修枝机的单手操作切割工具的第一手柄的侧视示意图。

图9B为根据示例性实施方式的例如为修枝机的单手操作切割工具的第一手柄的与图9A相对的侧视示意图。

图10A为根据示例性实施方式的例如为修枝机的单手操作切割工具的第二手柄的侧视示意图。

图10B为根据示例性实施方式的例如为修枝机的单手操作切割工具的第二手柄的等轴侧示意图。

图11为根据示例性实施方式的使利用双手操作切割工具切穿物品所需要的力最小化的方法的示意图。

图12为根据示例性实施方式的表示人力能力的力曲线数据的图形呈现，该力曲线数据作为用于双手操作切割工具的手柄间距的函数以及作为用于单手操作切割工具的手抓握间距的函数。

图13为根据示例性实施方式的作为手柄角度的函数的32英寸砍除器特征的图形呈现。

图14为根据示例性实施方式的用于作为手柄角度的函数的32英寸砍除器的机械效益曲线的图形呈现。

图15为根据示例性实施方式的使利用单手操作切割工具切穿物品所需要的力最小化的方法的示意图。

图16为根据示例性实施方式的作为手柄角度的函数的手动修枝机特征的图形呈现。

图17为根据示例性实施方式的作为手柄角度的函数的手动修枝机的机械效益曲线的图形呈现。

图18为根据示例性实施方式的具有可变的枢轴机构的双手操作切割工具的操作方法的示意图。

图19为根据示例性实施方式的具有可变的枢轴机构的单手操作切割工具的操作方法的示意图。

具体实施方式

总的参考图1A至图4B，所示出的双手操作切割工具具有可变的枢轴***，双手操作切割工具例如显示为“砍除器”，其具有一对可操作地致动一对切割构件的手柄。双手操作切割工具通常的特征在于操作者使用双手抓握手柄的每一者以便致动工具（例如，砍除器）。可变的枢轴***配置成控制一个切割构件的打开和闭合，并且包括通过工具的切割冲程的前进在不同时刻致动的齿轮传动部分和滑动部分。如在本文中所称的，切割冲程指的是手柄（并且，相应地，切割构件）可被分开到最大距离（例如，完全打开等）的开始位置到手柄可被分开到最小距离（例如，完全闭合等）的结束位置。相反地，打开冲程指的是从完全闭合的开始位置到完全打开的结束位置。在大约三分之一的切割冲程所表示的第一区域内，可变的枢轴***的滑动部分提供手柄和切割构件之间的相互作用。在切割冲程的第一区域之后，可变的枢轴***转变到用于剩余的大约三分之二的切割冲程的第二区域。在第二区域中，可变的枢轴***的齿轮传动部分提供该相互作用。如此，在大约后三分之二的切割冲程期间（即，切割工具切割例如树枝或树干的物体的期间），可变的枢轴***提供由齿轮传动部分限定的杠杆轮廓。如在本文中更充分地描述的，可变的枢轴***中的齿轮传动部分和滑动部分的组合提供切割工具的可变的机械效益。具体地，在切割冲程期间齿轮传动部分相对于滑动部分可以提供相对更大的机械效益。如在本文中还描述的，通过在切割冲程期间在仅仅一个选择行进区域处提供齿轮传动部分，在切割冲程期间在关键位置（即，物体最耐切割的位置）处可以使利用手操作切割工具切割物体的人力最小化。

根据双手操作切割工具的示例性实施方式，杠杆（即，连接件、臂等）可枢转地联接至切割工具的第一切割构件和手柄中的一者。随着杠杆从完全打开位置行进到完全闭合位置，杠杆经历了从滑动部分到齿轮传动部分的大致的曲线行程，反之亦然。通常，从切穿物体所需要的力的角度看，物体的阻力以及因此切穿物体所需要的力根据手柄的位置（例如，手柄之间的角度）而改变。在大角度处（即，更完全打开的手柄位置），阻力最小。但是，在大约60°处，在切穿设计工具所用于的最大尺寸的物体的切割冲程中通常遇到最大阻力。相比而言，从人力特征的角度来看，所产生的最大人力通常随着切割工具的手柄之间的距离增大而减小。

因为切割冲程的第一区域对应于在切割物体中所遇到的“最小阻力”（即，需要相对小的力），所以使用可变的枢轴***的滑动部分。因此，可变的枢轴***的滑动部分相较于齿轮传动部分而具有相对更低的机械效益，这是因为滑动部分没有用于机械效益的机构（即，齿轮传动部分利用了可啮合齿轮来增大机械效益，但是滑动部分没有这样的机构）。而是，滑动部分的机械效益通过手柄的长度和单个枢轴机构来提供。然而，在切割冲程的第二区域（即，大约后三分之二的切割冲程）期间、即在切割物体时遇到更大阻力的地方，可变的枢轴***的齿轮传动部分接合以提供增大的机械效益。因为齿轮传动部分不在整个切割冲程期间接合（即，仅仅在对应于大约后三分之二切割冲程的第二区域中接合），所以可以增大齿轮的节距（即，超过通常与具有在整个切割冲程期间操作的齿轮杠杆机构的切割工具相关的节距）。根据示例性实施方式，齿轮传动部分的齿轮齿至少部分为椭圆，从而在后三分之二的切割冲程期间提供可变的机械效益。由于通过使用滑动和齿轮传动组合的布置而可获得的增大的齿轮节距，所以在切穿物体所需要最大力的后三分之二切割冲程期间可以提供更大量的机械效益。这样，切穿物体所需要的人力可在整体上最小化。

作为示例，尽管通过参考双手操作切割工具（例如，砍除器）在上文中显示并且描述了本发明的各个特征，但是可变的枢轴***可以用在许多种切割装置中，所述切割装置包括但不限于主要的单手操作切割工具。所有的这些改变意在本发明的范围内。因此，通常参考图5至图10B，示出了具有可变的枢轴***的单手操作切割工具，该单手操作切割工具具有可操作地致动一对切割构件的一对手柄。与双手操作切割工具相比，单手操作切割工具可供操作者单手使用，从而单手操作切割工具可以包括但不限于修枝机、修剪器、剪刀等。

类似于双手操作切割工具的可变的枢轴***，单手操作切割工具的可变的枢轴***基本上控制切割构件的打开和闭合并且包括在不同时刻通过工具的切割冲程的前进致动的齿轮传动部分和滑动部分。在切割冲程的第一区域（大约三分之二的切割冲程）内，可变的枢轴***的齿轮传动部分提供手柄和切割构件之间的相互作用。在切割冲程的第一区域之后，可变的枢轴***转变到用于剩余的大约三分之一的切割冲程的第二区域（即，滑动部分）。这样，在后三分之一的切割冲程期间，可变的枢轴***提供由滑动部分限定的杠杆轮廓。

与双手操作切割工具相比，用于单手操作切割的可变的枢轴***的配置基本上是相反的。基于经验数据，随着手抓握间距（例如，当工具在用户的手掌/手中时，单手操作切割工具的手柄之间的距离）从工具的最大距离减小到最小距离，用户可以施加的可用力增大。相比之下，随着距离从双手操作切割工具的手柄之间的最大距离减小到最小距离，用户可以施加的可用力通常减小。因为用户可以施加的可用力在更大的手抓握距离处相对较小，所以在用于单手操作切割工具的切割冲程的第一区域期间，机构（例如，齿轮传动部分）提供增大的机械效益。通过不在整个切割冲程期间提供齿轮机构，可以增大可啮合齿轮的节距圆（即，超过通常与具有在整个切割冲程期间操作的齿轮杠杆机构的切割工具相关的节距）。因此，单手操作切割工具的可变的枢轴***工作，以在用户通常在体力最弱时通过将附加的机械效益提供给用户来减小切穿物体所需要的力。

因此，本发明的优点在于，通过可变的枢轴***产生了最小人力的需求，同时保持在双手（以及单手）操作切割工具的传统约束条件内。例如，传统约束条件包括限制最大的手柄角度开口的人为限制和物理限制、限制切割构件（例如，刀片）可以打开的距离的几何限制和切割能力限制等。本发明不仅加长了手柄，而且利用基本上保持在传统约束条件内的人力特征以减少利用双手（以及单手）操作切割工具切穿物体所需要的力。

尽管在本发明中显示并且描述了具体示例，但是在附图中所示出的实施方式作为示例而显示，并且对于本领域的技术人员而言，在审阅本发明之后，任意多种其它切割构件配置、杠杆装置、枢轴***、以及切割装置类型（例如，平头剪、修枝机、修剪机等）将是很显而易见的。使用可变的杠杆***的切割工具的所有变型意在本发明的范围内。而且，如参考本文，切割工具的对象可以包括很多种物体，包括树枝、嫩枝、杂草、小树等。

现在，更具体地参考图1A至图1D，根据示例性实施方式，双手操作切割工具例如显示为砍除器10。所显示的砍除器10包括一对手柄12，其中手柄12中的一者联接至杠杆16并且另一手柄12联接至第二切割构件18。所显示的砍除器还包括第一切割构件20，其包括第一孔26和第二孔28（在本文中还被称为枢轴点）。第一切割构件20包括第一切割装置22，例如示出为刀片。第二切割构件18包括第二切割装置34（例如示出为钩，但是根据替选的实施方式，可以为铁砧、刀片或其它切割装置），第二切割装置34与第一切割装置22以修剪的关系而接合以切穿物体。

根据示例性实施方式，第一切割构件20在第二孔28处可枢转地联接至第二切割构件18。第一切割构件20还在第一孔26处可枢转地联接至杠杆16。所示出的第一孔26和第二孔28包括例如利用螺栓、销钉、凸耳、大头钉等的枢轴连接件。根据示例性实施方式，第一螺栓将第一切割构件20在第二孔28处可旋转地联接至第二切割构件18，第二螺栓将第一切割构件20在第一孔26处可旋转地联接至杠杆16。在操作时，第二切割构件18围绕第二孔28旋转，以及杠杆16围绕第一孔26旋转。

如下文中更详尽地描述，在可变的枢轴机构50的滑动部分期间，杠杆16围绕第一孔26的旋转经由行进止动件24和锁定凸起部42（示出为凸轮从动件42）与凸轮表面52的相互作用而受到约束（见图3）。如所示出的，行进止动件24在相对于凸轮从动件42从杠杆16的延伸方向的相对方向上从杠杆16延伸。通过约束杠杆16的运动，齿轮凸起部30、齿轮凸起部32从滑动部分到齿轮传动部分转变时重复地接合以允许双手操作切割工具正确地工作。

所示出的砍除器10还包括可变的枢轴***50。可变的枢轴***50包括联接至第二切割构件18的第一组凸起部30和联接至杠杆16的第二组凸起部32。凸起部30、凸起部32构造成在切割冲程的第二区域（即，大约后三分之二的切割冲程）期间彼此接合。根据示例性的实施方式，第一组凸起部30和第二组凸起部32包括由相互作用的齿轮齿形成的可啮合的齿轮。根据示例性的实施方式，设置为齿轮凸起部30、齿轮凸起部32的齿轮齿配置成具有至少部分椭圆节距。如本文中所使用的，短语“椭圆节距”指的是连结两个旋转轴线的椭圆形状的线（即，限定齿轮30、齿轮32的相互作用的线/弧形）。相比而言，“圆形节距”指的是连结两个旋转轴线的圆形形状的线（即，限定齿轮30、齿轮32的相互作用的线/弧形）。这样，根据替选实施方式，设置为齿轮凸起部30、齿轮凸起部32的齿轮齿配置成不具有部分的椭圆节距（例如，圆形节距）。

因为齿轮凸起部30、齿轮凸起部32仅仅在后三分之二的切割冲程期间接合，故可以增大每一齿轮凸起部30、32的至少部分的椭圆节距以允许更大的机械效益。按照定义，齿数比为一个齿轮在另一齿轮上提供的机械效益。通常，齿轮传动的砍除器配置成使手柄打开大约160°，这通常对应于刀片（例如，切割工具）打开大约70°（即，齿数比为16：7）。根据本发明，由于可变的枢轴***50，手柄闭合的第一个20°对应于将刀片闭合20°（即，比为1：1）的滑动部分（即，第一部分）。然而，手柄闭合剩余140°对应于在第二区域中刀片闭合剩余的50°（即，齿数比为14：5，其机械效益比16：7增大23%）。该机械效益的增大是因为，当两个齿轮具有大于1：1的比时（如此处的该情况），两个齿轮充当两种不同长度的杠杆-将更大的角度运动距离输入到一个齿轮（更多旋转）中提供从另一齿轮输出的更大的扭矩，这由于另一齿轮比其之前必须行进的旋转或角度移位行进了相对较少量的旋转或较小的角度移位以便输出相同量的扭矩（例如，在较大的齿数比14：5和较小的齿数比16：7之间的差别）。因此，在这里，由于可变的枢轴***50的结构，随着齿数比因为齿轮节距增大而增大，结果是双手操作切割工具（以及单手操作切割工具，如下文所描述的）的机械效益的增大。这样，具有可变的枢轴***50的双手操作切割工具通常提供比传统的可变的杠杆齿轮砍除器而增大的机械效益。

现在，一起参考图1A至图1D中的双手操作切割工具，现在描述砍除器10通过切割冲程的操作。在完全打开位置中（图1A），手柄12彼此处于最大距离和最大角度70。在完全打开位置中，第一齿轮凸起部30和第二齿轮凸起部32也距彼此最大距离。随着用户施加挠曲力至手柄12以在第一区域内移动手柄12至更靠在一起，杠杆16沿着曲线路径56（见图3）朝向第二切割构件18滑动（即，可变的枢轴***50的滑动部分）。曲线路径56由凸轮从动件42（即，锁定凸起部）和导向构件60的凸轮表面52之间的相互作用而限定。在杠杆16借助凸轮从动件42和凸轮表面52的相互作用而滑动期间，杠杆16围绕第二孔28旋转。由于凸轮从动件42和行进止动件24（在下文中描述并且显示在图2A至图2B中），在可变的枢轴***50的滑动部分期间，杠杆16基本上被限制围绕第一孔26旋转。在大约三分之一的切割冲程之后，杠杆16沿着曲线路径56已经平移（例如“滑动”）到如下位置中：在该位置中，第二齿轮凸起部32接近第一齿轮凸起部30以开始齿轮凸起部在行进通过切割冲程的第二区域期间的接合（见图1B）。在曲线路径56上的这一点处（即，大约在图3中的滑动部分端点58处），滑动部分转变到切割冲程的齿轮传动部分并且凸轮从动件42脱离凸轮表面52，由此允许齿轮凸起部30、齿轮凸起部32接合。除了凸轮从动件42与凸轮表面52脱离之外，行进止动件42与第一切割构件20脱离。这样，在行进通过切割冲程的齿轮传动部分期间，杠杆16围绕第一孔26旋转，从而齿轮凸起部30、齿轮凸起部32可以接合。接着，来自齿轮凸起部30、齿轮凸起部32的相互作用的旋转力被传递至第一切割装置22（即，增大的机械杠杆作用）。因此，第一切割装置22围绕第二孔28旋转（见图1C）。在手柄角度70处于最小的切割冲程的结束处，获得了完全闭合位置。图1D显示了完全闭合位置的示例，在完全闭合位置中，在第一切割装置22和第二切割装置34之间无视距间隙，并且齿轮凸起部30、齿轮凸起部32至少部分地接合。而且，在完全闭合位置中，手柄分开最小距离和最小角度70。

接着参考图2A，根据示例性实施方式显示了杠杆16的前视图。图2A的前视图呈现了在图1A至图1D中所描绘的视图，其中显示第一切割构件20重叠杠杆16。相比之下，图2B显示了根据示例性实施方式的杠杆16的后视图。除了第二组凸起部32，杠杆16包括行进止动件24和凸轮从动件42。

从完全闭合位置，随着朝向完全打开位置而拉开手柄12，并且可变的枢轴***将要从齿轮传动部分转变至滑动部分（即，打开冲程），行进止动件24与第一切割构件20接合以基本上阻止杠杆16（并且，接着，联接至杠杆16的手柄12）围绕第一孔26旋转（即，逆时针）。通过阻止杠杆16围绕第一孔26旋转，行进止动件24允许用户拉动打开并且使杠杆滑动开或平移开（即，可变的枢轴***50的滑动部分）第二切割构件18。在打开冲程的滑动部分期间行进止动件24阻止杠杆围绕第一孔26旋转，同时凸轮从动件42保持凸轮从动件42（以及，接着，杠杆16）沿着曲线路径56的行进路径（见图3）。在切割冲程期间，凸轮从动件42经由沿着曲线路径56的平移而朝向滑动部分端点58行进。相比之下，在打开冲程中从齿轮传动部分转变到滑动部分的期间，随着杠杆16进一步远离第二切割构件18平移，凸轮从动件42沿着曲线路径56而远离端点58行进。

随着凸轮从动件42沿着曲线路径56行进（即，在打开冲程和切割冲程的滑动部分期间），凸轮从动件42与导向构件60的凸轮表面52相互作用。该相互作用限制了凸轮从动件42（以及杠杆16）偏离曲线路径56。在切割冲程期间，在端点58处或靠近端点58处，凸轮从动件42与凸轮表面52脱离以允许齿轮传动部分30、齿轮传动部分32接合。因为将凸轮从动件42的行进限制到曲线路径56，故发生了齿轮凸起部30、齿轮凸起部32之间连续的接合和脱离。

根据示例性实施方式，行进止动件24包括联接至杠杆16的竖直延伸（即，垂直于杠杆16）的构件，其在打开冲程的滑动部分期间与第一切割构件20接触以基本上限制杠杆16围绕第一孔26旋转。根据替选实施方式，行进止动件24可以包括来自杠杆16的一体延伸件、焊接至杠杆16的弯曲金属件、联接至杠杆16的辊子、以另外的方式联接至杠杆16的弯曲金属件、和/或突出螺栓、凸耳、销钉等。相比之下，凸轮从动件42（即，锁定凸起部）可以包括在与行进止动件24的方向相对的方向上突出的竖直延伸（即，垂直于杠杆16）构件。凸轮从动件42防止齿轮凸起部30、齿轮凸起部32在可变的枢轴***50的齿轮传动部分期间不接合，因为凸轮从动件42在可变的枢轴***50的滑动部分期间沿着连续的曲线路径56行进。在一些实施方式中，凸轮从动件42可以包括突出螺栓、棍子、凸耳、销钉、弯曲金属件、焊接的金属件、与杠杆一体的材料件等。

更具体地参考图3，根据示例性实施方式显示了砍除器10的后视图。图3描绘了凸轮从动件42和导向构件60的凸轮表面52之间的相互作用。根据示例性实施方式，导向构件60是静止的（即，不管切割构件18、切割构件20以及杠杆16的运动，导向构件60相对于第二切割构件18都保持固定）。导向构件60包括凸轮表面52，在可变枢轴机构50的滑动部分期间凸轮从动件42与凸轮表面52相互作用。凸轮表面52与凸轮从动件42之间的相互作用约束凸轮从动件42并且将凸轮从动件42沿着曲线路径56导向。根据示例性实施方式，导向构件60在孔62处联接至第二切割构件18。导向构件60和第二切割构件18之间的联接机构可以包括螺栓、销钉、螺钉、定位螺钉等。根据替选实施方式，导向构件60在第二孔28处联接至第二切割构件18（例如，通过螺栓或其它合适的装置）。根据替选实施方式，导向构件60与第二切割构件18为一体（例如，整体铸造件）。尽管图3描绘了通常为U形的导向构件60，但图3不意味着限制导向构件60的形状。例如，导向构件60可以为钩形或C形或其它任何适于约束和/或导向凸轮从动件42的运动的形状，以允许在齿轮凸起部30、齿轮凸起部32之间重复的和一致的相互作用。根据示例性实施方式，导向构件60可以由金属制成，但是根据替选实施方式，导向构件60可以由任何合适的刚性的和耐久性的材料制成。

参考图4A，根据示例性实施方式显示了具有第二切割装置34的第二切割构件18的前视图。尽管图4A将第二切割装置34描绘成钩，但是第二切割装置34可以采取多种形式（例如，刀片、锯状配置等）并且被配置成将反压力施加到第一切割装置22以切穿物体。参考图4B，根据示例性实施方式显示了联接至导向构件60的第二切割构件18的后视图。

参考图18，根据一个实施方式显示了操作双手操作切割工具的方法1800。根据一个实施方式，通过图1A至图4B的切割工具来实施方法1800，并且这样，可以关于切割工具的一个或多个特征来描述方法1800。在步骤1802，提供手操作切割工具的第一切割构件。根据一个实施方式，第一切割构件包括第一枢轴点和第二枢轴点。在步骤1804，提供联接至第一切割构件的第二切割构件。根据一个实施方式，第二切割构件在第二枢轴点处联接至第一切割构件。第二切割构件还可以包括第一组凸起部（即，凸起部30）。在步骤1806，提供联接至第一切割构件的杠杆。在一个实施方式中，杠杆联接至第一切割构件的第一枢轴点。杠杆可以包括第二组凸起部（即，凸起部32）。在步骤1808，在完全打开位置和完全闭合位置之间致动切割构件。在接近完全打开位置的第一行进区域中，提供杠杆与第二切割构件之间的平移（即，滑动等）相互作用。在接近完全闭合位置的第二行进区域中，提供杠杆和第二切割构件之间的旋转相互作用。根据一个实施方式，通过第一组凸起部和第二组凸起部的至少部分地接合而提供旋转相互作用。根据一个实施方式，第一组凸起部和第二组凸起部构造成齿轮凸起部。齿轮凸起部可以具有部分的椭圆节距、圆形节距等。在第一行进区域期间，凸起部脱离并且在第二行进区域期间接合。在一个实施方式中，第二区域对应于大约三分之二的切割冲程，以及第一区域对应于大约三分之一的切割冲程。如所描述的，方法1800主要对应于双手操作切割工具的操作。因此，在一个实施方式中，针对图1A至图4B而描述的但针对方法1800而未描述的特征可以包括在方法1800的其它变型中，并且意在落入本发明的精神和范围内。

现在参考图5至图6，根据示例性实施方式示出了单手操作切割工具，该单手操作切割工具例如示出为具有可变的枢轴***的手动修枝机100。显示的手动修枝机100包括一对手柄110和112，其中第一手柄110联接至第一切割构件120，并且第二手柄112联接至第二切割构件130。根据所描绘的实施方式，第二手柄112与第二切割构件130成一体。所显示的手动修枝机100还包括联接至第二手柄112的细长构件190。细长构件190可以与第二手柄112成一体，或为通过任何通常方式（例如，螺栓、焊接等）附接的分离组件。根据示例性实施方式，第一切割构件120包括第一切割装置125，并且第二切割构件130包括第二切割装置135。第一切割装置125和第二切割装置135可以包括刀片、刀片和铁砧配置、锯、钩、和其它类型的切割结构配置。根据示例性实施方式，第一切割构件120在孔140处（在本文中还被称为枢轴点）可枢转地联接至第二切割构件130。当用户将手柄110和手柄112紧握在一起时，第一切割构件120和第二切割构件130围绕孔140旋转。所显示的孔140包括例如螺栓、销钉、凸耳、大头钉等的连接件。

更具体地参考图7A至图7D，根据示例性实施方式，单手操作切割工具例如示出为具有可变的枢轴***150的手动修枝机100。请注意的是，在图7A至图7D中已经从手柄110移除了材料以示出第一组凸起部160和第二组凸起部170之间的相互作用。例如，在图8A中，还未从手柄110移除材料，这使得稍微更难观察到第一组凸起部160。因此，返回参考图7A至图7D，如在图5至图6中，所显示的手动修枝机100包括一对手柄110和112、一对切割构件120和130，其中，第一切割构件120联接至第一手柄110，而第二切割构件130联接至第二手柄；联接至第一切割机构120的第一切割装置125以及联接至第二切割机构130的第二切割装置135；联接至第二手柄112的细长构件190；以及在其它特征中，可变的枢轴***150。

更具体地参考手动修枝机100的可变的枢轴***150，可变的枢轴***150包括联接至第二手柄112的凸轮表面175以及联接至第一手柄110的凸轮从动件165。所显示的凸轮表面175作为一体件被包括在第二手柄112的细长构件190上。在一个实施方式中，凸轮从动件165为第一组凸起部160的最顶部的凸起部（即，最接近于手柄112）。根据另一实施方式，凸轮从动件165可以构造成任何类型的在切割冲程的第二区域期间（在下文中描述）与凸轮表面175接合的组件（例如，辊子等）。根据示例性实施方式，第一手柄110包括第一组凸起部160，以及第二手柄112包括第二组凸起部170。如在图7A至图7D中所示，凸轮表面175和第二组凸起部170定位在细长构件190的内表面上，从而第一组凸起部160面对凸轮表面175和第二组凸起部170两者。换句话说，凸轮表面175和第二组凸起部170接近第一手柄110。根据一个实施方式，凸起部160和凸起部170仅仅在切割冲程的第一区域期间接合（即，大约前三分之二的切割冲程）。根据示例性实施方式，第一组凸起部160和第二组凸起部170包括由相互作用的齿轮齿形成的可啮合的齿轮。根据示例性实施方式，设置为齿轮凸起部160和齿轮凸起部170的齿轮齿具有至少部分的椭圆节距。根据替选实施方式，设置为齿轮凸起部160和齿轮凸起部170的齿轮齿不具有部分的椭圆节距（例如，齿轮齿可以具有圆形节距）。

所显示的第一手柄110还包括枢轴销250（图9A至图9B）。枢轴销250容纳在第一切割构件120的钻孔251中（图5至图6），枢轴销250将第一手柄110可旋转地联接至第一切割构件120。钻孔251中的枢轴销250限定了枢转轴线180（图8A中）。因为枢轴销250可旋转地联接在第一切割构件120的钻孔251内，故第一手柄围绕旋转轴线180旋转。

根据一个实施方式，第二手柄112包括锁定装置260。锁定装置260可以构造成相对于第二手柄112的分离组件。在其它实施方式中，锁定装置260为第二手柄112的一体组件。所显示的锁定装置260包括锁定凸起部262（图7A）。锁定装置260可在方向264、方向266上平移。当手柄110、手柄112处于完全闭合位置时，在方向264上移动锁定装置260将锁定凸起部262与第一切割构件120中的凹口268（例如，凹槽、凹陷、捕捉件等）接合。锁定凸起部262与凹口268的接合将手柄锁定在完全闭合位置中。在方向266上移动锁定装置260将锁定凸起部262从凹口268释放以对手柄110、手柄112解锁，并且允许手柄110、手柄112运动到完全打开位置（其特征在于，手柄110、手柄112距彼此最大距离和最大角度；完全闭合位置的特征在于，手柄距彼此最小距离和最小角度）。通过将手柄锁定在完全闭合位置中，工具100占据了相对较少量的空间用于相对较容易的储存。在手操作切割工具100的一些实施方式中，可以不包括锁定装置260。所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。

如图7A中所示，工具100可以包括显示为弹簧270的偏置构件。根据一个实施方式，弹簧270将手柄110、手柄112偏置到完全打开位置中。因此，基本上防止了手柄110、手柄112和切割构件120、切割构件130卡到工具变得难以操作的“卡住”位置中。应当理解的是，尽管偏置构件在本文中构造为弹簧，但是代替弹簧或除了弹簧以外，可以使用其它的偏置构件（例如，可折叠且可展开的杆），所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。

现在一起参考图7A至图7D中的单手操作切割工具，现在描述手动修枝机100的通过切割冲程的操作。在完全打开位置中（图7A），手柄110和手柄112彼此处于最大距离和最大角度280。在完全打开位置中，第一齿轮凸起部160和第二齿轮凸起部170至少部分地接合。随着用户施加挠曲力以在第一区域内将手柄110和手柄112移动到更靠在一起，手柄110围绕旋转轴线180顺时针旋转。随着手柄110旋转，第一齿轮凸起部160至少部分地接合第二齿轮凸起部170，并且手柄110朝向（即，更靠近）第二手柄112向上旋转（图7B），由此减小角度280。在大约前三分之二的切割冲程之后，凸起部160和凸起部170脱离并且可变的枢轴***150的齿轮传动部分转变到滑动部分（图7C）。在齿轮凸起部160和齿轮凸起部170脱离之后，随着用户继续施加挠曲力，手柄110沿着由凸轮从动件165和凸轮表面175的相互作用而限定的路径滑动或平移。在所显示的示例中，凸轮表面175定位在凸起部175的上方（图10B）。因此，在切割冲程的第一区域中第一齿轮凸起部160和第二齿轮凸起部170的相互作用、和转变到在切割冲程的第二区域中凸轮表面175和凸轮从动件165的相互作用沿着由细长构件190所限定的连续路径200发生。在完全闭合位置中（图7D），齿轮凸起部160和齿轮凸起部170脱离，手柄110和手柄112分离最小距离和最小角度；锁定凸起部205和锁定凸起部210接合；并且旋转止动件220和旋转止动件225接合。

随着在切割冲程的第一区域期间将手柄110和手柄112更靠近地挤压在一起，齿轮凸起部160和齿轮凸起部170之间的布置将由用户施加的旋转力转变成直线力。然而，在切割冲程的滑动部分期间，第一手柄110的沿着仅仅由凸轮表面与凸轮从动件相互作用（无凸起部的部分接合）而限定的路径200的部分的平移提供纯粹的直线力（除了相对于孔140的旋转元件，无旋转元件）。基于经验数据，对于给定手柄长度的手动修枝机，平均的人力能力随着手柄角度的减小而增大（即，随着手柄更靠近地移动到一起，用户能够施加更大的力以切穿物体）。因此，当手柄在完全打开位置中时，一般用户力是最弱的。通过实施可变的枢轴***，人力特征可以通过提供最有益于一般用户的相对更大量的机械效益（即，切割冲程的开始时；第一区域）来弥补。这样，第一区域对应于齿轮传动部分，以及第二区域对应于可变的枢轴机构的滑动部分。在滑动部分期间，机械效益因手动修枝机的手柄的长度而被限制。然而，在齿轮传动部分期间，附加的机械效益由齿轮传动部分中的相互作用的齿轮提供（因此，比仅仅来自手柄长度的机械效益而具有相对更大的机械效益）。而且，因为齿轮传动部分被限于前三分之二的切割冲程，故可以增大齿轮的节距而不影响手动修枝机的实用性。例如，关于工具的实际考虑可以包括工具的尺寸。如果在整个切割冲程提供齿轮传动部分，并且齿轮的节距增大，那么整个工具很可能需要增大以容纳更大的齿轮。然而，因为齿轮传动部分不对应于整个切割冲程，因此齿轮节距可以增大（对应于更大的机械效益），同时保持在与手动修枝机相关的实际考虑中。如上面所描述的，增大齿轮节距增大了齿数比，齿数比增大了机械效益（即，由于用于双手操作切割工具的齿轮30的相对较小的角度移位，经由手柄的齿轮32的相对较大的角度移位导致了较大的扭矩输出）。

接着参考图8A至图8E，根据示例性实施方式显示了在切割冲程期间可变的枢轴***150的齿轮传动部分和滑动部分的不同立场。同样在图8A至图8E中所显示的是在切割冲程的滑动部分期间沿着路径200的部分，凸轮表面175和凸轮从动件165的相互作用。在滑动部分期间，凸轮表面175和凸轮从动件165之间的接合将手柄110的运动导向。而且，在第二区域中（即，滑动部分），第一手柄110的旋转基本上由第一锁定凸起部205和第二锁定凸起部210的相互作用约束。第一手柄110的旋转还在另一方向上基本上由第一旋转止动件220和第二旋转止动件225之间的相互作用约束。因此，在第二区域期间，手柄110和手柄112仅仅可以相对于孔140（即，简单的枢轴机构）运动。由于相对更清晰的附图，随后在下面几段中将更详细地阐述上面所描述的相互作用。

参考图9A至图9B，根据示例性实施方式显示了第一手柄110的前视图（图9A）和后视图（图9B）。参考图10A至图10B，根据示例性实施方式显示了第二手柄112的前视图（图10A）和等轴侧图（图10B）。除了其它特征，所显示的第一手柄110包括第一锁定凸起部205。类似地，所显示的第二手柄112包括第二锁定凸起部210。根据示例性实施方式，第一锁定凸起部205构造成来自第一手柄110的一体延伸件，同时，第二锁定凸起部210构造成来自第二手柄112的一体延伸件。在其它实施方式中，第一锁定凸起部205和第二锁定凸起部205可以为任何构造（例如，焊接件、模制件等）并且因此以任何方式联接至第一手柄110和第二手柄112。根据示例性实施方式，所显示的第一手柄110包括第一旋转止动件220，而所显示的第一切割构件120包括第二旋转止动件225。根据示例性实施方式，旋转止动件220和旋转止动件225为分别来自第一手柄110和第一切割构件120的一体延伸件。

如上面所提到的，从完全闭合位置，齿轮凸起部160和齿轮凸起部170在切割冲程的第一区域期间接合。第一手柄110围绕旋转轴线180旋转，同时朝向第二手柄112向上移动。现在，随着第一区域转变至切割冲程的第二区域，凸轮表面175和凸轮从动件165接合，第一锁定凸起部205和第二锁定凸起部210也接合。此外，第一旋转止动件220和第二旋转止动件225也接合。第一旋转止动件220和第二旋转止动件225之间的相互作用基本上防止了手柄110围绕旋转轴线180的任何进一步的顺时针旋转。凸轮表面175和凸轮从动件165之间的相互作用约束了手柄110沿着路径200的运动。锁定凸起部205和锁定凸起部210之间的相互作用防止手柄110在切割冲程的滑动部分期间（即，第二区域）逆时针旋转并且约束手柄110朝向手柄112的平移运动。图8E描绘了该相互作用（附图标记211），其中锁定凸起部205和锁定凸起部210接合。因为在第二区域期间对运动的该约束限制了凸轮从动件165沿着路径200的部分的行进，故发生了齿轮凸起部160和齿轮凸起部170连续的接合和脱离。

参考图19，根据一个实施方式显示了操作单手操作切割工具的方法1900。根据一个实施方式，通过图5至图10B的切割工具来实施方法1900，并且这样，可以关于切割工具的一个或多个特征来描述方法1900。在步骤1902，提供手操作切割工具的第一切割构件。在步骤1904，提供（例如，在枢轴点140处）联接至第一切割构件的第二切割构件。在步骤1906，提供联接至第一切割构件的第一手柄。根据一个实施方式，第一手柄包括第一组凸起部（例如，凸起部160）。在步骤1908，提供联接至第二切割构件的第二手柄。根据一个实施方式，第二手柄包括第二组凸起部（例如，凸起部170）。在步骤1910，在完全打开位置和完全闭合位置之间致动手柄。在接近完全打开位置的第一行进区域中，第一手柄相对于第二手柄旋转。在接近完全闭合位置的第二行进区域中，发生手柄之间的平移运动。换句话说，第二区域对应于第一手柄的基本上零旋转。根据一个实施方式，第一区域对应于三分之二的切割冲程，第二区域对应于大约三分之一的切割冲程。如所描述的，方法1900主要对应于单手操作切割工具的操作。因此，在一个实施方式中，针对图5至图10B而描述但针对方法1900而未描述的特征可以包括在方法1900的其它变型中，并且意在落入本发明的精神和范围内。

接着参考图11，根据示例性实施方式显示了使利用手操作切割工具切穿物体所需要的力最小化的方法1100。根据一个实施方式，通过双手操作切割工具来实施方法1100，例如上面参考图1A至图4B所显示和描述的。因此，方法1100可以参考图1A至图4B的双手操作切割工具的一个或多个特征来协助阐述方法1100。

首先，接收作为手柄间距的函数的人力数据（1101）。人力数据表示人可以在各个手柄间距处舒适地传递的平均最大力。根据一个实施方式，人力数据为从多个人获取的测量数据。例如，人可以将手柄一起挤压（打开位置到闭合位置）到特定的手柄角度处并且当人指明或以其它方式指示这是他们可舒适地施加的力（尽管他们能够施加更大的力）时测量该力。在其它示例中，在步骤1101处使用真正的最大力。所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。在另外实施方式中，仿真、估算、或利用任何其它类型机构（例如，计算机建模软件）生成人力数据。其次，接收作为手柄角度的函数的切穿力数据（1102）。该切穿力数据对应于对于工具在各个手柄角度处切穿最大尺寸物体所需要的力。类似于人力数据，切穿力数据可被测量、估算、仿真等。第三，对于给定手柄长度，接收的人力数据除以接收的切穿力数据（1103）。通过将手柄长度保持恒定，该除法具有相同的单位。第四，生成机械效益曲线（1104）。如下文中所描述的，可以基于一个或多个约束条件（例如，在可变的枢轴***的齿轮传动部分中的最大坡度变化）以及通过任何类型的生成机构（例如，计算机仿真软件）可以生成机械效益曲线。第五，将机械效益曲线的峰值设定在与步骤1103的峰值大约相同位置处（1105）。在一个实施方式中，大约对应于±10°的手柄角度（例如，如果机械效益曲线的峰值在步骤1103的峰值处的10°的手柄角度内，则可以将机械效益曲线的峰值设定到步骤1103的峰值）。在其它实施方式中，大约对应于不同于10°的手柄角度（例如，±5°）。基于设定的机械效益曲线，确定用于齿轮传动部分的节距圆（1106）。根据一个实施方式，在确定之后，通过双手操作切割工具来实施节距圆以减小切穿物体所需要的力（1107）。参考图12至图14在下面几段中更充分地描述了方法1100，其中图12和图13分别描绘了步骤1101和步骤1102的图形呈现，以及图14描绘了步骤1104和步骤1105的图形呈现。

参考图12，根据示例性实施方式显示了表示人力能力的力曲线数据的图形呈现，该力曲线数据作为用于双手操作切割工具的手柄间距（即，“双臂抓握间距”轴图例）的函数以及作为用于单手操作切割工具的手柄间距（即，“手抓握间距”轴图例）的函数。如上面所提到的，图12为步骤1101的图形呈现。根据一个实施方式，图12中的曲线表示从测量数据获得的最优拟合线。该曲线在本文中指代为人能力力曲线（Human Capability Force Curve，HCFC）（即，用于双手操作切割工具的HCFC（曲线1202）和用于单手操作切割工具的HCFC（曲线1201））。在其它实施方式中，该数据可被仿真或从任何其它来源或任何类型的人力数据生成装置（例如，计算机中的生物仿真软件）获得。如在上文中提到以及在描绘的实施方式中，HCFC表示舒适的最大施加力。例如，人可以指示在特定手抓握间距（对于单手操作切割工具）和双臂抓握间距（对于双手操作切割工具）的舒适的最大施加力。当那个人指示他们在舒适的最大施加力处时，对应的力可被测量（例如，经由应变仪或其它测力机构）并且被记录为那个人的数据点。该过程可对于多个人在每一人的手抓握间距和双臂抓握间距范围内被重复。然后，每一人在每一手抓握间距或双臂抓握间距处的每一数据点可被平均（在其它实施方式中，可以使用中值或其它代表值），以应用最优拟合线来创建HCFC。在其它实施方式中，可以使用真正的最大力，而非舒适的最大施加力。在另一实施方式中，可以使用近似最小力（在那方面，可以针对可能施加相对较小的力的个人优化节距圆）。在每一情况下，可以使用上面所描述的相同过程以创建HCFC。因此，所有这些变型意在落入本发明的精神和范围内。

如所显示的，针对双手操作切割工具，随着用户的手更靠近，用户可以传递到双手操作切割工具的手柄的力通常减少（曲线1201）。相比而言，针对单手操作切割工具，随着抓握间距减小，用户可以传递的力通常增大（曲线1202）。因此，用于单手操作切割工具和用于双手操作切割工具的力传递特征彼此几乎恰好相反。这通过图12中的几乎相反的倾斜曲线1201和倾斜曲线1202显示。为此，针对双手操作切割工具和针对单手操作切割工具，可变的枢轴机构相反地操作。因此，每一工具利用唯一的人力能力曲线以便使切穿物体所需要的力最小化。

现在参考图13，根据示例性实施方式显示了作为对于恒定手柄长度的手柄角度的函数的32英寸手柄长度的砍除器特征。根据示例性实施方式，曲线1301表示用于32英寸的砍除器的材料切割力曲线（Material Cut Force Curve，MCFC）。在一个实施方式中，曲线1302对应于方法1100的步骤1102。然而，HCFC来自用户的立场，曲线1301来自待切割的物体的立场。曲线1301表示在各个手柄角度处针对切割工具的切穿最大尺寸物体所需要的力。曲线1301的示例性创建可以如下。多个最大尺寸的物体可被组装并且被砍除器切割。在切割冲程（例如，经由从最大手柄角度到最小手柄角度）上可以测量（例如，经由应变仪）力并且记录该力。利用用于多个最大尺寸的物体的力曲线数据，在每一手柄角度处，对应的力曲线数据点可被平均（或，最大值、最小值、标准偏差值等）并且绘制。在绘制之后，最优拟合线可被应用至切穿力数据以创建MCFC。在其它实施方式中，可以使用其它曲线拟合技术来创建MCFC以及本文中所描述的其它曲线。在所示出的示例中，在大约60°的手柄角度处，使切穿物体的力最大化。因为物体中的纤维通常为可压缩的，故在实际切穿物体所遇到的最大阻力之前，物体由两个切割构件的剪力压缩。

仍然参考图13，曲线1303表示在针对恒定手柄长度的各个手柄角度处舒适的施加力（例如，力和/或力气）的平均成人限度。因为HCFC为手柄间距的函数，而MCFC为手柄角度的函数，如果手柄长度保持恒定，HCFC除以MCFC（即，曲线1303，其基于恒定的手柄长度而生成）产生了人能力因素曲线（Human Ability Factor Curve，“HAFC”）（曲线1302）（对应于方法1100的步骤1103）。因为HCFC表示在给定抓握间距处的最大人力，并且切穿物体所需要的力的量可以小于该最大力，故HAFC表示作为用户需要施加力以便切穿物体的位置的函数的力（即，力气）的百分比。

参考图14，根据示例性实施方式显示了机械效益的图形呈现，该机械效益作为用于具有可变的枢轴***的双手操作切割工具的刀片角度的函数。机械效益曲线1401通过遵守可变的枢轴***的约束条件以及在该示例中对该32英寸砍除器的约束而生成（步骤1104）。例如，该约束条件包括人为限制和物理限制，例如最大手柄打开角度、手柄长度、以及待切割的物体（即，作为用于工具的切割对象的最大尺寸物体）的几何限制和切割能力限制。而且，具有可以用在可变的枢轴***的齿轮传动部分的最大坡度变化。因此，通过遵守这些约束条件，创建了所描绘的机械效益曲线。由于可变的枢轴***，机械效益曲线中的平坦线部分表示单个枢轴部分，而弯曲部分表示可变的枢轴***的齿轮传动部分。根据一个实施方式，机械效益曲线可以基于迭代过程而生成。例如，设计机械效益曲线并且然后构造一个相关的齿轮齿几何构造（利用关于渐开齿廓的变型）。接着，使用所设计的机械效益曲线来“切割”匹配的齿轮。该过程建立了参数窗口，该参数窗口在机械上可行并且稳健（例如，***的约束条件）。节距圆为机械效益曲线的几何导数（即，步骤1106）。

在该实施方式中，可变的枢轴***的滑动部分对应的手柄角度（例如，图1A中的手柄角度70）在大约140°至115°，其中，大约指的是±10°。相比而言，齿轮传动部分对应的手柄角度在大约115°至0°。在其它实施方式中，基于切割工具的约束条件，用于每一部分（齿轮传动部分和滑动部分）的大约手柄角度可以改变。例如，12英寸的砍除器可以具有大约90°的完全打开手柄角度。在该示例中，滑动部分可以对应于90°到60°，而齿轮传动部分对应于60°到0°，其中大约为±5°。如上面所提到的，根据一个实施方式，齿轮传动部分可以对应于三分之二的切割冲程，而滑动部分对应于三分之一的切割冲程。尽管精确的手柄角度描述可以根据应用而不同，但是应当理解的是，具有所显示的和本文中所描述的图形的方法1100仍然基本上可用于那些应用。从而，所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。

如图14中所示，将机械效益曲线1401的峰值设定为大约HAFC 1402的峰值（步骤1105）。如在上面所提到的，“大约”可以根据该方法所用于的切割工具而改变。在一个实施方式中，大约对应于±10°的手柄角度。在其它实施方式中，可以使用不同值（例如，±5°的手柄角度）。要注意的是，该位置可以不同于MCFC的峰值位置，并且这通常为迭代过程。利用机械效益曲线确定节距圆，该机械效益曲线的峰值大约为HAFC的峰值所在位置（步骤1106）。

例如，所确定的节距圆然后在图1A至图4B中的砍除器中实施（即，步骤1107）。如上文所提到的，在一个实施方式中，所确定的节距圆为至少部分的椭圆。在每一刀片角度处，齿轮传动部分配置成传递大约在图14中获得并且呈现的机械效益（对于32英寸的砍除器）。所确定的节距圆部分地基于HAFC，即，用户所施加的用来切穿物体的力（力气）的百分比。这样，由于可变的枢轴***的齿轮传动部分，合力小于其它不利用齿轮传动机构来切穿物体所需要的人力。合力曲线在图14中呈现为曲线1403。接着，如所描述的，用于齿轮传动部分的所确定的节距圆被优化以使操作手操作切割工具的人力最小化。该特征可以吸引消费者，这可以导致销售潜力的提高。

接着参考图15，根据示例性实施方式示出了使利用单手操作切割工具来切穿物体所需要的力最小化的方法1500，如上文参考图5至图10B和图19所显示和描述的。方法1500基本上类似于方法1100，并且接着被简要地描述。方法1500和方法1100之间的不同在于，方法1500是用于单手操作切割工具。更细微的不同将针对图16至图17来阐述和显示。

第一，接收作为手柄间距的函数的人力数据（1501）。人力数据表示在各个手柄间距处人可以舒适地传递的平均最大力。根据一个实施方式，人力数据为从多个人获得的测量数据。例如，人可以将手柄一起挤压（打开位置到闭合位置）到特定的手柄角度处并且当人指明或以其它方式指示这是他们可舒适地施加的力（尽管他们能够施加更大的力）时测量该力。在其它示例中，在步骤1501处使用真正的最大力。所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。在另外实施方式中，仿真、估算、或利用任何其它类型机构（例如，计算机建模软件）生成人力数据。其次，接收作为手柄角度的函数的切穿力数据（1502）。该切穿力数据对应于对于工具在各个手柄角度处切穿最大尺寸物体所需要的力。类似于人力数据，切穿力数据可被测量、估算、仿真等。第三，对于给定手柄长度，接收到的人力数据除以接收到的切穿力数据（1503）。通过将手柄长度保持恒定，该除法具有相同的单位。第四，生成机械效益曲线（1504）。如下文中所描述的，可以基于一个或多个约束条件（例如，在可变的枢轴***的齿轮传动部分中的最大坡度变化）以及通过任何类型的生成机构（例如，计算机仿真软件）生成机械效益曲线。第五，将机械效益曲线的峰值设定在与步骤1503的峰值大约相同位置处（1505）。在一个实施方式中，大约对应于±3°的手柄角度（例如，如果机械效益曲线的峰值在步骤1503的峰值处的3°的手柄角度内，则可以将机械效益曲线的峰值设定到步骤1503的峰值）。相对于双手操作切割工具，总的来说，单手操作切割工具具有手柄之间的相对较小的完全打开分离角度。这样，“大约”指代的较小。在一个实施方式中，完全打开对应于大约30°的手柄角度（例如，角度280）。在该实施方式中，第一行进区域对应于大约30°到5°的手柄角度，而第二行进区域对应于大约5°到完全闭合位置（例如，0°）的手柄角度。然而，应当理解的是，在其它实施方式中，大约可以对应于与3°不同的手柄角度（例如，±1°）。基于所设定的机械效益曲线，确定了用于齿轮传动部分的节距圆（1506）。根据一个实施方式，在确定之后，通过单手操作切割工具来实施节距圆以减小切穿物体所需要的力（1507）。

如上面针对图12所提到的，对于单手操作切割工具，随着抓握间距减小（即，手柄之间的角度280），用户通常可以传递的力增大。针对随后的几段，该曲线被称为HCFC-HP（即，人能力力曲线-手动修枝机）。在前面所提到的，用于单手操作切割工具和用于双手操作切割工具的力传递特征彼此几乎恰好相反。因此，每一工具利用唯一的人力能力曲线以便使切穿物体所需要的力最小化。

参考图16，根据示例性实施方式显示了给定手柄长度的手动修枝机的人的特点。曲线1601表示根据示例性实施方式的用于手动修枝机的材料切割力曲线（MCFC-HP（手动修枝机））。在一个实施方式中，曲线1602对应于方法1500的步骤1502。HCFC-HP来自用户的立场，而曲线1601来自待切割的物体的立场。曲线1601表示在各个手柄角度处用于切割工具的切穿最大尺寸的物体所需要的力。曲线1601的示例性创建可以如下。多个最大尺寸的物体可被组装并且被修枝机切割。在切割冲程（例如，经由从最大手柄角度到最小手柄角度）上可以测量（例如，经由应变仪）力并且记录该力。利用用于多个最大尺寸的物体的力曲线数据，在每一手柄角度处，对应的力曲线数据点可被平均（或，最大值、最小值、标准偏差值等）并且绘制。在绘制之后，最优拟合线可被应用至切穿力数据以创建MCFC-HP。在其它实施方式中，可以使用其它曲线拟合技术来创建MCFC-HP以及本文中所描述的其它曲线。

仍参考图16，曲线1603表示在对于恒定的手柄长度的各个手柄角度处舒适的施加力（例如，力和/或力气）的平均成人限度。因为HCFC-HP为手柄间距的函数，而MCFC-HP为手柄角度的函数，如果手柄长度保持恒定，HCFC-HP除以MCFC-HP（即，曲线1603，其基于恒定的手柄长度而生成）产生了人能力因素曲线（“HAFC-HP”）（曲线1602）（对应于方法1500的步骤1503）。因为HCFC-HP表示在给定抓握间距处的最大人力，并且切穿物体所需要的力的量可以小于该最大力，故HAFC-HP表示作为用户需要施加力以便切穿物体的位置的函数的力（即，力气）的百分比。

参考图17，根据示例性实施方式显示了机械效益的图形呈现，该机械效益作为用于具有可变的枢轴***的单手操作切割工具的刀片角度的函数。机械效益曲线1701通过遵守可变的枢轴***的约束条件以及在该示例中手动修枝机（单手操作切割工具）的约束条件而生成（步骤1504）。例如，该约束条件包括人为限制和物理限制，例如最大手柄打开角度、手柄长度、以及待切割的物体（即，作为用于工具的切割对象的最大尺寸物体）的几何限制和切割能力限制。而且，具有可以用在可变的枢轴***的齿轮传动部分的最大坡度变化。因此，通过遵守这些约束条件，创建了所描绘的机械效益曲线。由于可变的枢轴***，机械效益曲线中的平坦线部分表示单个枢轴部分，而弯曲部分表示可变的枢轴***的齿轮传动部分。如所显示的，第一区域（齿轮传动部分）对应于比切割冲程的第二区域（滑动部分）相对更大的机械效益。类似于上面所提到的示例，用于具有可变的枢轴***的单手操作切割工具的第一行进区域对应于大约30°到大约5°的手柄角度，而第二行进区域对应于大约5°到完全闭合位置（例如，0°）的手柄角度。因此，在该情况下，第一区域（齿轮传动区域）大约为80%的切割冲程（30°完全打开角度和25°对应于第一区域）。在其它实施方式中，相对于三分之一的第二区域，第一区域可以为三分之二的切割冲程。在其它实施方式中，该描述可以改变（例如，50-50，25-50等）。尽管主要针对2/3至1/3的分割来描述，但是对于双手操作切割工具同样适用。所有的这些变型意在落入本发明的精神和范围内。

如图17中所示，将机械效益曲线1701的峰值设定为大约表示利用可变的枢轴***的HAFC-HP的HAFC-HP 1702的峰值（步骤1505）。如在上面所提到的，“大约”可以根据该方法所利用的切割工具而改变。在一个实施方式中，大约对应于±3°的手柄角度。在其它实施方式中，可以使用不同值（例如，±5°的手柄角度）。要注意的是，该位置可以不同于MCFC-HP的峰值位置，并且这通常为迭代过程。利用机械效益曲线确定节距圆，该机械效益曲线的峰值大约为HAFC-HP的峰值所在位置（步骤1506）。

例如，然后在图5至图10B中的手动修枝机中实施所确定的节距圆（即，步骤1507）。因此，在每一刀片角度处，齿轮传动部分配置成传递大约在图17中获得并且呈现的机械效益。所确定的节距圆部分地基于HAFC-HP，即，用户所施加的来切穿物体的力（力气）的百分比。这样，由于可变的枢轴***的齿轮传动部分，合力（曲线1703）小于其它不利用齿轮传动机构来切穿物体所需要的人力（曲线1702）。请注意，该曲线将改变并且接着用于利用所描述的可变的枢轴***的各种手动工具的节距圆将改变。

重要的是要注意到，具有在实施方式中示意性显示的可变的枢轴***的手操作切割工具（显示为砍除器和修枝机）的元件的构造和布置仅仅是示意性的。尽管在本发明中已经详细地描述了仅仅几个实施方式，但是阅读了本发明的本领域的技术人员将容易理解，在不实质上背离所记载的主题的新颖的教导和优点下，可以进行很多种修改。

因此，所有的这些修改意在包括在本发明的范围内。在不背离本发明的精神下，可以针对优选的和其它示例性的实施方式的设计、操作条件和布置进行其它替换、修改、改变和省略。例如，如有需要，可以改变导向构件板的形状和位置以适应切割工具的其它组件的尺寸、形状和几何构造的改变。同样，还可以改变锁定装置（例如，行进止动件和凸轮从动件）的类型和位置以适应切割工具的其它组件的改变。而且，从第一切割构件延伸的手柄和杠杆可以为任何合适尺寸和形状以对应于特定类型的切割装置和特定类型的切割工具（例如，砍除器、修剪机、修枝机、修边机等）。而且，例如，可以改变用于单手操作切割工具的锁定凸起部的类型和位置以适应切割工具的其它组件的改变。

根据替选实施方式，任何过程或方法步骤的顺序或次序可以改变或重新排序。在权利要求书中，任何装置加功能的条款意在覆盖本文中描述为执行所引用的功能的结构，并且不仅为结构等效而且为等效的结构。如在所附的权利要求书中所表达的，在不背离本发明的精神下，可以对优选实施方式和其它示例性实施方式的设计、操作配置以及布置进行其它替换、修改、改变和省略。

Claims (20)

1.一种手操作切割工具，包括：

可旋转地联接至第一切割构件的第一手柄，所述第一手柄具有第一组凸起部；以及

联接至第二切割构件的第二手柄，所述第二手柄具有第二组凸起部，所述第二手柄可运动地联接至所述第一手柄；

其中，所述手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，其中，从完全打开位置向完全闭合位置运动过程中，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合从而所述第一手柄相对于所述第一切割构件旋转以及，其中，在接近所述完全打开位置的第一运动区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合，并且在接近所述完全闭合位置的第二运动区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离。

2.如权利要求1所述的手操作切割工具，所述第一手柄在所述第一运动区域期间旋转，并且转变到在所述第二运动区域期间的平移运动。

3.如权利要求1所述的手操作切割工具，还包括

联接至所述第一手柄的第一旋转止动件；

联接至所述第一切割构件的第二旋转止动件；

联接至所述第一手柄的第一锁定凸起部；以及

联接至所述第二手柄的第二锁定凸起部。

4.如权利要求3所述的手操作切割工具，其中，在所述第二运动区域期间，所述第一旋转止动件和所述第二旋转止动件接合，并且所述第一锁定凸起部和所述第二锁定凸起部接合以基本上阻止所述第一手柄的旋转。

5.如权利要求1所述的手操作切割工具，其中，所述第一手柄可旋转地联接至所述第一切割构件由所述第一手柄的枢轴销限定，所述枢轴销构造成***所述第一切割构件的钻孔中。

6.如权利要求1所述的手操作切割工具，其中，所述第二手柄包括细长构件，其中，从所述完全打开位置遍及到所述完全闭合位置的运动，所述细长构件至少部分地叠加在所述第一手柄上，并且其中，所述第二组凸起部定位在所述细长构件的接近所述第一手柄的内表面上。

7.如权利要求1所述的手操作切割工具，其中，在整个运动期间，所述第二手柄以平移运动方式运动。

8.如权利要求1所述的手操作切割工具，其中，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部构造成齿轮凸起部。

9.如权利要求1所述的手操作切割工具，其中，所述手操作切割工具构造成修枝机。

10.一种手操作切割工具，包括：

具有枢轴销、凸轮从动件和第一齿轮凸起部的第一手柄；

具有钻孔的第一切割构件，其中，所述钻孔构造成容纳所述枢轴销以将所述第一手柄联可旋转地接至所述第一切割构件；以及

具有第二切割构件和细长构件的第二手柄，其中，所述细长构件具有凸轮表面和第二齿轮凸起部，以及，其中，所述第二手柄可运动地联接至所述第一手柄；

其中，所述手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动以限定切割冲程期间，其中，从所述完全打开位置至所述完全闭合位置的运动期间，所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部至少部分地接合从而所述第一手柄相对于所述第一切割构件旋转，以及，其中，在所述切割冲程的接近所述完全打开位置的第一运动区域期间，所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部至少部分地接合，并且其中，在所述切割冲程的接近所述完全闭合位置的第二运动区域期间，所述凸轮从动件和所述凸轮表面接合，同时所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部脱离。

11.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，所述第一运动区域限定大约三分之二的所述切割冲程，以及所述第二运动区域限定大约三分之一的所述切割冲程。

12.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，所述第一运动区域对应于比所述第二运动区域相对更大的机械效益。

13.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，在所述第一运动区域期间，所述第一手柄和所述第二手柄之间手柄角度的变化从大约30°到5°，并且其中，在所述第二运动区域期间，所述第一手柄和所述第二手柄之间手柄角度的变化从大约5°到0°。

14.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，所述第一手柄在所述第一运动区域期间围绕由所述枢轴销和钻孔限定的旋转轴线旋转，并且转变到在所述第二运动区域期间的平移运动。

15.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，所述凸轮表面定位在细长构件上所述第二齿轮凸起部的正上方，从而沿着由所述细长构件限定的连续路径发生在所述第一运动区域中所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部的相互作用，并且转变到在所述第二运动区域中所述凸轮表面和所述凸轮从动件的相互作用。

16.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中，所述第一齿轮凸起部和所述第二齿轮凸起部具有至少部分的椭圆节距或圆形节距。

17.如权利要求10所述的手操作切割工具，还包括联接至所述第一手柄和所述第二手柄偏置构件，所述偏置构件配置成使所述手柄偏置到完全打开位置中。

18.如权利要求10所述的手操作切割工具，其中所述第二手柄还包括锁定装置，所述锁定装置配置成将所述手柄锁定在所述完全闭合位置中。

19.一种用于操作手操作切割工具的方法，包括：

提供第一切割构件；

提供联接至所述第一切割构件的第二切割构件；

提供可旋转地联接至所述第一切割构件的第一手柄，所述第一手柄具有第一组凸起部；以及

提供联接至所述第二切割构件的第二手柄，所述第二手柄具有第二组凸起部，其中，所述第二手柄可运动地联接至所述第一手柄；

其中，在切割冲程期间，所述第一手柄和所述第二手柄能够在完全打开位置和完全闭合位置之间运动，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合以及所述第一手柄相对于所述第一切割构件旋转，以及，其中，在接近所述完全打开位置的第一运动区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部至少部分地接合，以及，其中，在接近所述完全闭合位置的第二运动区域期间，所述第一组凸起部和所述第二组凸起部脱离。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述第一运动区域限定大约三分之二的所述切割冲程，而所述第二运动区域限定大约三分之一的所述切割冲程。