用于分配力的多用途手柄托架 |
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| 申请号 | CN02811166.4 | 申请日 | 2002-03-28 | 公开(公告)号 | CN1635943A | 公开(公告)日 | 2005-07-06 |
| 申请人 | 先进工具手柄有限公司; | 发明人 | 小爱德华·C·卡门; 爱德华·C·卡门三世; | ||||
| 摘要 | 一种 手柄 托架被制造成能够与工具、器械或其它手持装置可拆卸连接的结构形式。该手柄托架包括一个以螺旋线形式向后延伸的托架部分。该托架部分围成了一个基本为锥形的开放空间。 | ||||||
| 权利要求 | 1、一种用于将力从使用者的手和手腕分配到与手持工具或器械连 接在一起的使用者前臂上的装置，其具有一个大体位于手方向上的前 端和一个大体位于前臂方向上的后端，所述装置包括： |
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| 说明书全文 | 发明背景许多工具和器械都是在由使用者的一只手对其进行支撑的同时而 得以使用的。象刷子、涂料辊、窗刷、刮刀、喷射棒、某些扫帚、铲 子、耙子等这样的工具一般将细杆用作其结构的一部分。在使用过程 中，这些器械通常会在使用者的手和手腕上施加一个很大的应力，这 是公知的。这些工具的长杠杆作用增大了为在工作端上产生一个力而 由使用者的手和手腕施加的所需力的大小。扭力、侧向力和轴向力必 须从手和手腕传递给器械，这样就会感觉很困难、疲劳，而且有时可 能导致受伤。 现有技术一直致力于将在使用手持工具和器械的过程中所施加的 力从手和手腕分配到前臂上，目的是减轻作用于手腕上的压力和张力。 许多现有技术的装置都将一个手柄与一个围绕前臂的某种托架连接在 一起。这样，就需要利用一种刚性结构将护腕、带子、吊架等连接到 手柄上。手柄或者与器械一体制成，或者在手柄上安装一个更加通用 的连接部件。这些现有装置的功效通常会由于使用者的尺寸和结构的 不同、分配到工具上的应力和从工具分配出来的应力的不同或者使用 者产生不适感而大打折扣。此外，将支架安装到前臂上通常也很困难， 这一般需要利用另外一只手才能完成。 现有技术的典型结构如美国专利5445479、5564451和5890259所 述。上述的专利均公开了采用一种垂直手柄的装置，该垂直手柄通过 一个向上延伸至手臂的刚性杆与护腕连接在一起。无论在哪种情况下， 护腕都在一个横平面内围绕着手臂，从而与上臂接合在一起并对力进 行分配。美国专利’451和’479提供了一些能够适用不同尺寸的可调皮 带，而美国专利’259似乎仅有一种尺寸，而这种尺寸适合所有的情况。 美国专利5156429是一种“S”形杆，在最佳实施例中，该“S”形的 杆从手臂向上延伸至手臂，从而在手臂的几个侧面上形成接合部分。 通过不完全地围住手臂，就能够使其适用于不同的尺寸情况，而且也 易于安装到手臂上。 本发明的一个目的在于提供一种用于将手和手腕所施加的力和应 力及作用于手和手腕上的力和应力分配到前臂上的机构。本发明的另 一目的在于提供一种能够令绝大部分潜在使用者舒适使用的托架，而 无需考虑各种手臂的尺寸。本发明的又一目的在于提供一种能够应用 到许多场合下尤其是能够应用到具有细长杆或长柄，并将细长杆或长 柄作为其结构的一部分的工具和器械上的多用途手柄。这些装置很难 仅用一只手来有效地使用。本发明的再一目的在于便于将托架安装到 手臂上和便于将托架从手臂上拆卸下来，这样就能够不用另一只手就 能够容易地实现连接，而且也不用将手和手臂穿过一个圆形的开口。 本发明的另一目的在于提供一种能够应用到象电钻、射钉枪、喷 漆器等这样的手持工具上的多用途手柄，该多用途手柄可包括一个“枪 柄，”这种枪柄是现有设计结构的一部分，而且被广为采用。 发明内容本发明的手柄托架可由轻质材料，例如塑料或铝或其它合适材料， 经模压或铸造而成。该手柄托架包括有一系列从前端延伸到后端的一 体成形部分。其前端构成了一个连接柱，某种工具能够通过合适的部 件可拆卸地固定到该连接柱上。一个把手部分从连接柱以一定的角度 向下延伸，以便于使用者用手握住把手。在最佳实施例中，一个大体 为平面状并被制造成手腕状的支座部分从把手部分以一钝角向后延 伸，以形成一个相对本发明的手柄托架向前倾斜的Z形前端。一个托架 部分由平面状支座以螺旋线形式向后延伸，而且其节距从前到后不断 变化，其曲率半径从前到后逐渐变大。该托架部分围成了一个大体为 锥形的开放空间。这样，本发明的手柄托架就包括一个构成一可用来 与手臂相接合的螺旋状外套的部分和一个能够与多种工具可拆卸连接 的部分。这样，由手和手腕施加的力或作用于手和手腕上的力就会根 据需要分布到螺旋形托架部分的内表面上。 附图说明 下面将参照附图对本发明加以详细说明，其中： 图1a为安装在使用者手臂上的本发明之手柄托架的侧视图； 图1b为手柄托架的支座部分的另一实施例的局部视图； 图2为安装在使用者手臂上的本发明之手柄托架的透视图； 图3为从本发明之手柄托架的后端观看时的视图； 图4为从本发明之手柄托架的前端观看时的视图； 图5a为本发明又一实施例的透视图； 图5b为图5a所示的又一实施例的端部视图。 对最佳实施例的说明 如图2所示，本发明的手柄托架是一种经铸造或模压成形的一体式 刚性装置，而且由高强度的塑料或轻质金属例如铝制成。其具有一个 独特外形的主体1，该主体从位于使用者手前侧的前端6延伸到位于使 用者肘部附近的后端9。主体1由多个部分一体制造。在其前端6设置有 一个向后延伸的连接柱2。该连接柱2可以是一个大体为细长圆柱形的 部分，该连接柱的最前端6上固定着一个连接机构14。该连接机构被设 计成能够便于将连接柱2与一种工具(未示出)的柄(或杆)17连接在 一起。连接机构14可具有各种不同的结构，例如可以从图1a所示的简 单的粗牙阳螺纹接头到具有一压紧螺母的阴螺纹插座，再到无键楔块 或一种特殊用途的楔块，具体的连接结构要根据准备连接的工具或器 械而定。连接柱2具有一个纵向轴线10。象具有压紧螺母的阴螺纹插座 或无键楔块这样的连接机构14就能够便于将手柄托架应用到多种具有 圆柱形手柄的工具上，例如扫帚、耙子、拐杖、窗刷、刮冰器、涂料 辊等等。 从连接柱2向后延伸的是一个把手3，该把手被制造成能够舒适地 容纳手指和拇指的结构形状。该把手3也是一个细长的部分，而且具有 一个纵向轴线12，该纵向轴线12相对于连接柱2的纵向轴线10以角度A 定位。 为方便起见，下面将沿着手柄托架的垂直方向对本发明之手柄托 架的各个部分加以说明，在该垂直方向上，可认为连接柱2的轴线10 基本水平，把手3与其轴线12一起相对轴线10以角度A向下延伸。可以 看出：角度A应该是一个锐角，这样才能够为工具或器械提供舒适的 方位并与手及手腕的形状相吻合。 一个基本为平面状的支座部分4从把手3向后延伸，从而形成一个 用来与手和手腕的下部相互支撑接合的特定轮廓表面7，如图1a所示。 如图1b所示，支座部分4可被加工成略微弯曲的形状13，以使手腕关节 能够与该表面相接合并舒适地弯曲。这样，就在需要时，为施加一个 力F1提供了支撑，如图1a和2所示。支座平面相对于把手3的轴线12形 成了一个钝角B。角度A和B具有基本互补的关系，这样就能够使手柄 托架形成一个向前倾斜的Z形部分。一个位于支座部分4上方的开放区 域容纳着使用者的腕关节并允许腕关节围绕一条大体平行于轴线12的 轴线左右弯曲，但在腕关节处可向后弯曲，如图2所示。腕关节还可以 围绕腕关节的轴线16向上和向下自由弯曲。当向下弯曲时，腕关节能 够支撑在支座4的平面状成形表面7上，从而能够在前臂的顶部向下顶 压或向下拉动螺旋状部分并将前臂和手腕固定在该螺旋状部分上。 一个刚性的托架部分5大体以螺旋线的形式从支座4延伸到主体1 的后端9，该螺旋线的节距是变化的，而且具有足够的长度，以在顶部 和至少在两侧包围手臂。螺旋线状部分5的节距，即沿一条平行于其轴 线11的直线上测得的相邻两圈螺旋线之间的距离，随螺旋线向后延伸 到端部9而逐渐减小。尽管螺旋线总体上与圆筒形结构形式有关，即一 条围绕圆筒的直线，但是在最佳实施例中，该装置的螺旋线部分围成 了一个大体为锥形的结构形式，在该锥形结构中，托架部分5的曲率半 径“r”从后端9到支座部分4逐渐变小。这样，托架部分5就限定了一 个大体为锥形的开放区域，而且其具有一纵向轴线11。该锥形的开放 区域与人的前臂的形状大体吻合。托架部分5以一个直线向下的部分15 终止于后端9处。这个较短的直线状部分15形成了一个在手柄托架的使 用过程中便于手臂插入的开口，而且无需从手柄托架的后部将手和手 臂插入；在将手臂插入的过程中，也无需用另外一只手来调整腕带， 或者用另外一只手来支撑手柄装置。 在最佳实施例中，螺旋线部分在一个大体起始于手腕内侧的顺时 针曲线(sweep)延伸。根据图2所示的右臂的情况，如果按照相反的 方式执行上述的操作，即，以一个大体起始于手腕外侧的逆时针曲线 延伸，那么该螺旋状的托架也仍然有效。已经发现：尽管最佳实施例 中的手柄可用于任何一个手臂上，但是围绕内臂的顺时针曲线更加适 合于右手，而逆时针曲线对于左手而言更加舒服。 从图中可以看出：手柄托架将在一个与使用者手臂的下部、上部 和侧面相接触的连续表面8内支撑使用者的手臂并与其手臂贴合。这种 贴合可能不会同时发生，但是随着使用者手臂的尺寸的不同，也可能 出现所需的同时贴合的情况。这是因为，即使手柄宽松地套在使用者 的手臂上，手柄托架的外形轮廓也能够令使用者自由地弯曲其手腕。 这样就能够使手围绕把手3的轴线12扭转，并且能够围绕一个横切于手 柄托架1之纵向轴线11的水平轴线16弯曲。这种运动将会调整托架和支 座的位置，从而能够与手臂表面在一个最适于支撑并传递力的区域内 相互贴合。操作时，需要作用于工具的工作端上的力将分别分布在手 柄托架的支座和托架部分4、5上与手臂相贴合的轮廓上。这一点可由 力矢量F1-F4来表示，如图1和2所示。 在某些情况下，其可以有利地省去支座部分4，从而使托架部分5 能够直接从把手部分2向后延伸。在这种可替代的实施例中，没有设置 用于支撑手底部的支撑部分，但如果需要的话，这样就会减少在特定 使用条件下对手活动的限制。在这种情况下，如图5a和5b所示，螺旋 形的托架可围绕手臂进一步延伸，目的是在最靠近肘部的托架部分处 从手臂的下方提供支撑。 本发明的手柄托架还适合于用作手持工具或手持器械的一个部 件，而且该部件包括一个把手。在这种应用中，包括有一支座和托架 的手柄托架或仅包括一个托架的手柄托架可与把手相互连接或一体制 成，这样也能够起到上述的作用。 尽管被托架部分4所包围的开放区域最好为锥形，但是为形成不同 的形状，包括圆筒形，也可以对螺旋线的参数进行调整，这对于某些 特定的用途而言尤其有利。 还可以想象：将连接柱与位于把手下端的位置或介于把手端部之 间的位置相连接可能是有利的。 操作时，所述托架手柄的托架的螺旋具有一条基本平行于连接柱 之轴线10的轴线11。在最佳实施例中，如图4所示，螺旋线围绕一个横 切该螺旋线的理想圆锥终止于一个完整的圆环之前。在将托架手柄1 安装到位的情况下，使用者手臂的轴线大体与圆锥的轴线对准，如图2 所示。由于被螺旋线包围的锥形开放区域被设计成大于平均手腕和前 臂尺寸的结构形式，因此，螺旋线部分的内表面8将不会在其整个长度 范围内同时与手腕和手臂相贴合。当力进行分配时，手腕将弯曲，从 而填满介于螺旋状托架部分5和手臂之间的所有间隙。手腕的弯曲将使 手臂的轴线略微偏离与锥形空间的轴线11相互对准的位置，如图2中的 虚线18所示，这样就使手臂与托架在沿托架部分5的内表面8的长度范 围内的不同位置上及手臂周围的不同位置上产生贴合。这种贴合是在 使用者有舒适感时产生的，而使用者的舒适感又是由手腕的弯曲来控 制的。从使用过程中可以看出：贴合表面取决于作用在柄17端部的力 的方向。这种动作还具有补偿使用者手臂之尺寸的作用，既使因手臂 较小而存在空隙，手腕的弯曲都能够使手臂在托架部分5内实现贴合。 当手腕弯曲，而且与托架贴合时，托架与手腕之间的位置关系就被固 定下来，从而能够将力从手腕传递给与前臂贴合的部分。 因此，螺旋线状托架5的操作与现有技术中护腕的操作极为不同， 而且该托架5能够提高舒适性，同时还能够有效分配与手臂有关联的 力，从而减轻作用于手腕和手上的负担。此外，如果为安全起见，或 出于其它原因，需要将其快速地取下，那么只要松开把手，手柄托架 就会从手臂上脱落下来。 这样，手柄托架就构造成能够将手持工具或器械的使用者用手腕 和手施加的力有效、舒适地分配到前臂上。这一点可通过设计一种适 合于大部分使用者尺寸的结构来实现，而且还便于安装到手臂上。应 该知道：本发明可用于提高多种工具、器械和装置的性能并便于这些 工具、器械和装置的使用。 相关申请 本申请是申请日为2001年12月31日的临时申请第60/345688号和 更早的申请日为2001年4月26日的临时申请第60/286436号的正式申 请。 |
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