能由机械的多轴线手柄操作的控制机构

申请号 CN201280049305.0 申请日 2012-08-09 公开(公告)号 CN103858065B 公开(公告)日 2016-03-23
申请人 埃兰·本-多尔; 发明人 埃兰·本-多尔;
摘要 一种用于手动地调节多个控制参数的控制机构,该控制机构包括:机械的多轴线 手柄 ,所述手柄可绕多个转动轴线转动以用于操作被操作装置,其中,每个转动轴线均穿过手柄;以及运动变换组件,用于将手柄的转动运动变换成对被操作装置的控制命令。
权利要求

1.一种能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,所述手柄能围绕第一转动轴线和第二转动轴线转动,所述能由机械的多轴线手柄操作的控制机构包括:
被操作装置,所述被操作装置包括基座、基座静止板以及能在所述基座静止板上移动的活动板,其中,使得所述活动板在所述基座静止板上转动设定了第一控制参数,并且使得所述活动板在所述基座静止板上滑动设定了第二控制参数;以及
运动变换组件,将所述手柄的转动运动变换成对所述被操作装置的控制命令,所述运动变换组件包括:
摇臂
构件,用于将所述手柄围绕所述第一转动轴线的转动运动转换成对所述被操作装置的控制命令,所述构件能锚固于所述手柄且所述构件固定于所述基座块,当所述手柄围绕所述第一转动轴线转动时所述构件用于转动所述基座块,所述基座块使得所述活动板在所述基座静止板上转动;以及
细长杆,用于将所述手柄围绕所述第二转动轴线的转动运动转换成对所述被操作装置的控制命令,所述细长杆在距所述第二转动轴线一距离处能锚固于所述手柄,从而使得当所述手柄围绕所述第二转动轴线转动时所述细长杆相对于所述被操作装置来回移动,所述细长杆的第二端锚固于所述摇臂,并且所述摇臂锚固于所述构件,使得当所述细长杆朝向或远离所述被操作装置移动时所述摇臂使得所述活动板在所述基座静止板上滑动。
2.根据权利要求1所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述摇臂的第二端锚固于所述活动板。
3.根据权利要求1或2所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,当所述细长杆沿X轴线朝向或远离所述被操作装置移动时,所述摇臂使得所述活动板沿与所述X轴线垂直的Y轴线移动。
4.根据权利要求1所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述运动变换组件包括杠杆,所述杠杆能操作地连接至所述活动板,其中倾斜所述杠杆使得所述活动板在所述基座静止板上滑动以设定所述第二控制参数,并且其中所述摇臂的第二端锚固于所述杠杆,以使得当所述细长杆朝向或远离所述被操作装置移动时,所述摇臂使得所述杠杆倾斜。
5.根据权利要求1或2所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述被操作装置是龙头的筒。
6.根据权利要求5所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一控制参数是热和冷水的相对混合并且所述第二控制参数是所述龙头的总水流速。
7.根据权利要求1或2所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述运动变换组件设置在通道中。
8.根据权利要求1或2所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述能由机械的多轴线手柄操作的控制机构包括所述机械的多轴线手柄。
9.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一转动轴线和所述第二转动轴线穿过位于所述手柄内的共同的点。
10.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一转动轴线和所述第二转动轴线在所述手柄的纵向尺寸的中部通过。
11.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一转动轴线和所述第二转动轴线在所述手柄的能抓握区域的中部通过。
12.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一转动轴线和所述第二转动轴线是彼此独立的。
13.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述第一转动轴线和所述第二转动轴线是彼此垂直的。
14.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述手柄延伸到所述运动变换组件的两侧。
15.根据权利要求8所述的能由机械的多轴线手柄操作的控制机构,其中,所述运动变换组件与所述第一转动轴线和所述第二转动轴线中的一个重合。

说明书全文

能由机械的多轴线手柄操作的控制机构

技术领域

[0001] 本申请涉及多轴线手柄和机构,更具体地,本申请涉及一种能由机械的多轴线手柄操作的控制机构。

背景技术

[0002] 现今存在多轴线控制手柄。但是,操作现今使用的常见多轴线控制手柄(诸如单杠杆混合式龙头(mixer faucets)的操作手柄)是通过主要利用手臂和前臂来进行的,其中手臂和前臂主要通过利用手臂肌肉和肩部肌肉经由肘关节和肩关节而被操作的。这些运动被定义为粗大活动技能(gross motor skill,肢体动作技能)类型的运动。粗大活动技能类型的运动使得用户难以在操作这些手柄的同时进行精密的调节。
[0003] 温和活动技能(gentle motor skill)类型的运动是由较小的身体部位(诸如手和手指)进行的。通常,温和活动技能运动靠近被致动的装置发生,并且要求更短的杠杆。因此,温和活动技能类型的运动可由于精密的调节而向用户提供更好的控制。
[0004] 现有技术的多轴线手柄通常要求粗大活动技能类型的运动。这对于用户来说可能难以在操作这些手柄的同时进行精密的调节。
[0005] 现在参照图1A、1E、1F、图1B以及图1C和1D,图1A、1E、1F是包括现有技术的手柄501的现有技术的单杠杆混合式龙头500的示意图,图1B是龙头500的部分的分解图,图1C和1D是不具有手柄501的龙头500的示意图。混合式龙头500可包括的两个入口510、512。通常,一个入口(例如入口512)用于冷水,而另一入口(例如入口510)用于热水。混合式龙头500可以被设计成用于混合从两个不同的入口510、512进入的水、并且使水从一个出口514排出。单杠杆混合式龙头500可包括筒(cartridge,管壳)600,该筒可以设定水流强度以及冷水和热水的相对混合。筒的杠杆503可围绕两个转动轴线504和505转动。转动轴线505位于杠杆的基座处,并且杠杆围绕该转动轴线以时钟指针的方式摆动。
转动轴线504垂直于转动轴线505。图1D示出了杠杆503围绕转动轴线504的转动,并且图1C示出了杠杆503绕转动轴线505的转动。
[0006] 为了控制筒600,用户使用杠杆手柄501,该杠杆手柄操作地连接于筒600的杠杆503。当筒600以竖直定向安装时,如图1B所示,标准的杠杆手柄501以这样的方式从筒延伸,即,向上移动手柄的末端506将使得龙头筒的杠杆503围绕筒的转动轴线505转动,这增加水流速,而向下移动末端506将降低水流速。图1E示出了手柄501围绕转动轴线505的转动。将手柄的末端506移动到冷水的入口512的方向将使得龙头筒的杠杆503围绕其转动轴线504转动,从而增加冷水相对于热水的相对量,而将手柄的末端移动到热水的入口510的方向将增加热水相对于冷水的相对量。图1F示出了手柄501围绕转动轴线504的转动。将手柄末端506一直向下移动将切断从龙头500出来的水流量。
[0007] 因此,龙头500的筒600的操作可能需要在两个轴线中的复杂移动,例如用于流强度调节的上/下移动以及用于温度调节的左/右移动。筒600(在图1B中示出为竖直地安装的)能够以不同的定向安装在龙头和其它种类的管道装置中,并且手柄501的操作定向将相应地改变。
[0008] 操作标准杠杆手柄501需要操作者利用肘部和肩部关节进行粗大活动技能类型的运动,如图2A、2B、2C、2D、2E和2F处所示。在图2A中,手柄501处于水平定向下的基准状态。在图2B中,手柄501在水平定向下围绕转动轴线505转动。在图2C中,手柄501处于处于竖直定向下的基准状态。在图2D中,手柄501在竖直定向下围绕转动轴线505转动。在图2E中处于基准状态,而在图2F中,手柄501围绕转动轴线504转动。当采用粗大活动技能类型的运动来操作手柄501时,难以对龙头的筒600进行精细的和确切的调节。结果是,使用这些龙头的共同特征是:
[0009] 用户可以抬起并转动手柄的末端506,以便将水流打开到所希望的强度和温度。由于预测结果的困难,基于粗大活动技能类型的运动,然后用户观察和测试结果,试图确定该结果与他所期望和需要的是否接近。在一些情况下,初步操作将导致更强的或更弱的流,并且水温将比用户所需要的更暖或更冷。正因为如此,在用户实现调节流的强度和温度之前,浪费了水和时间。
[0010] 在接下来的阶段中,用户可以尝试执行对水的流速和温度的调节。此时再次地,执行精细和精确的调节的难度有时会导致一系列的过冲(overshoot,未达到目标)和下冲(undershoot,未达到目标)的调节。此过程需要的时间越长,则越是令人烦恼并且将浪费更多的水。
[0011] 在某一阶段,用户将停止调节的尝试。在一些情况下,这将是在他实现了他所需要的近似结果之后。在其他情况下,这将是在他放弃了获得所期望的结果的可能性之后。然后,对于水的温度,用户将妥协于比他所想要的暖点或冷点的水流,这将是令人不太舒服或不太愉快的。另一方面,对于水的流速,用户将妥协于比他所需要的强点或弱点的水流量。使用比用户需要的更弱的水流,有时将阻碍用户正确地执行其任务(诸如舒适且高效地清洗他的手、洗澡等)。另一方面,在大多数情况下,更强的水流量将使得用户能够以足够的方式执行其任务(即使条件对于他来说不是最佳的),所以,在大多数情况下,相比于使用太弱的水流量,用户将更喜欢采用比他所打算的更强点的水流量。在类似于此的情况下,水被浪费了,因为在相同的时间期间内用较弱的水流量就能执行相同的任务(因此,将使用较少的水来执行相同的任务)。对于操作现有技术的杠杆手柄501所需要的粗大活动技能类型的运动的进一步讨论在本申请的申请人的申请公开号2012/0042956中提供,该公开整体地通过引用并入本文。
[0012] 现在参考图3A和3D、图3B、以及图3C和3E,图3A和3D是龙头500的现有技术的筒600的示意图,图3B是筒600的正视图,图3C和3E是筒600的沿标记在图3B上的轴线A-A的剖面图。在图3D和3E中,筒600的杠杆503围绕转动轴线505转动。筒600的杠杆503可以围绕转动轴线505倾斜,该转动轴线垂直于平面A-A。结果,活动板元件602可在基座静止板601上滑动以便设定水流速,所述活动板元件通常被设计为由共同工作的不同部分形成的组件、并因而在这里被示出为一体件,所述基座静止板也通常被设计为由共同工作的不同部分形成的组件、并因而在这里被示出为一体件。围绕转动轴线504转动筒的杠杆503(其通常还被设计为杠杆503和基座603的杠杆组件)使活动板602相对于基座静止板601转动,以设定冷水和热水的相对混合。活动板602和基座静止板601可以由陶瓷材料制成或包括陶瓷部件。附加地或可替换地,活动板602和基座静止板601的部件可以由各种材料或由材料的组合制成,所述材料诸如塑料板、橡胶环、特氟纶(Teflon)圆柱体等。发明内容
[0013] 根据本发明的实施例,提供了一种用于手动地调节多个控制参数的控制机构,该控制机构可包括:机械的多轴线手柄,所述手柄能绕多个转动轴线转动以用于操作被操作装置,其中,每个转动轴线均穿过手柄;以及运动变换组件,用于将手柄的转动运动变换成对被操作装置的控制命令。
[0014] 此外,根据本发明的实施例,控制参数是彼此独立的。
[0015] 此外,根据本发明的实施例,所述多个转动轴线包括两个转动轴线。
[0016] 此外,根据本发明的实施例,所述多个转动轴线包括三个转动轴线。
[0017] 此外,根据本发明的实施例,所述转动轴线穿过位于手柄内的基本上共同的点。
[0018] 此外,根据本发明的实施例,转动轴线在手柄的纵向尺寸的中部中通过。
[0019] 此外,根据本发明的实施例,转动轴线在手柄的可抓握区域的中部中通过。
[0020] 此外,根据本发明的实施例,转动轴线是彼此独立的。
[0021] 此外,根据本发明的实施例,转动轴线是基本上彼此垂直的。
[0022] 此外,根据本发明的实施例,手柄延伸到运动变换组件的两侧。
[0023] 此外,根据本发明的实施例,运动变换组件布置在通道(tunnel)中。
[0024] 此外,根据本发明的实施例,运动变换组件与转动轴线中的一个重合。
[0025] 此外,根据本发明的实施例,运动变换组件可将手柄的转动运动变换成从以下列表中选择的运动类型,所述列表包括:直线运动、枢转运动和转动运动。
[0026] 此外,根据本发明的实施例,被操作装置是龙头的筒。
[0027] 此外,根据本发明的实施例,筒可包括用于设定与龙头的操作相关的至少两个控制参数的机构。
[0028] 此外,根据本发明的实施例,筒可包括用于设定热水和冷水的相对混合的至少一个机构以及用于设定龙头的总水流速的至少一个机构。
[0029] 此外,根据本发明的实施例,筒可包括:基座静止板;活动板,能在基座静止板上移动;以及杠杆组件,包括杠杆和基座块,所述杠杆组件操作地连接于活动板件,其中,围绕第一杠杆转动轴线转动杠杆和基座块使得所述活动板在静止板上转动以设定第一控制参数,并且围绕第二杠杆转动轴线倾斜杠杆可使得所述活动板在基座静止板上滑动以设定第二控制参数,其中,所述多个转动轴线包括第一转动轴线和第二转动轴线,并且其中,运动变换组件将手柄围绕第一转动轴线的转动变换成基座块的转动,其中基座块的转动使得活动板转动,并且运动变换组件将手柄围绕第二转动轴线的转动变换成杠杆的倾斜,其中杠杆的倾斜使活动板在静止板上滑动。
[0030] 此外,根据本发明的实施例,运动变换组件可包括:摇臂;构件,所述构件用于将手柄围绕第一转动轴线的转动运动转换成对筒的控制命令,所述构件锚固于手柄且固定于基座块,所述构件用于当手柄围绕第一转动轴线转动时转动所述基座块;以及细长杆,所述细长杆用于将手柄围绕第二转动轴线的转动运动转换成对筒的控制命令,所述杆的一端可在距第二转动轴线一距离处锚固于手柄,从而使得当手柄围绕第二转动轴线转动时细长杆基本上朝向或远离筒移动,并且杆的第二端可锚固于摇臂的一端,摇臂的第二端锚固于杠杆,并且摇臂可锚固于构件,使得当杆朝向或远离筒移动时摇臂使杠杆倾斜。
[0031] 此外,根据本发明的实施例,筒可包括:基座静止板;活动板,所述活动板能在基座静止板上移动,其中,使所述活动板在基座静止板上转动设定了第一控制参数,并且使所述活动板在基座静止板上滑动设定了第二控制参数;以及基座块,所述基座块固定于活动板;其中,所述多个转动轴线包括第一转动轴线和第二转动轴线,并且其中,运动变换组件可将手柄围绕第一转动轴线的转动变换成基座块的转动,所述基座块的转动使得活动板转动,并且运动变换组件用于将手柄围绕第二转动轴线的转动变换成活动板在静止板上的滑动。
[0032] 此外,根据本发明的实施例,运动变换组件可包括:摇臂;构件,所述构件用于将手柄围绕第一转动轴线的转动运动转换成对筒的控制命令,所述构件锚固于手柄且固定于基座块,所述构件用于当手柄围绕第一转动轴线转动时转动基座块;以及细长杆,所述细长杆用于将手柄围绕第二转动轴线的转动运动转换成对筒的控制命令,所述杆在距第二转动轴线一距离处锚固于手柄,从而使得当手柄围绕第二转动轴线转动时细长杆相对于筒基本上来回地移动,杆的第二端锚固于摇臂,摇臂的第二端锚固于板,并且摇臂锚固于构件,使得当杆朝向或远离筒移动时,摇臂使活动板在静止板上滑动。附图说明
[0033] 被视为本发明的主题在说明书的最后部分中被特别地指出并明确地要求保护。但是,本发明(关于本发明的机构和操作方法、连同目的、特征及优点)可通过当附图阅读时参考下面的详细描述而更好地理解,在附图中:
[0034] 图1A是包括现有技术手柄的现有技术单杠杆混合式龙头的示意图;
[0035] 图1B是图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的部件的分解图;
[0036] 图1C是图1A中所示的不具有手柄的现有技术单杠杆混合式龙头的示意图,其示出了筒的杠杆围绕第二转动轴线的转动;
[0037] 图1D是图1A中所示的不具有手柄的现有技术单杠杆混合式龙头的示意图,其示出了筒的杠杆围绕第一转动轴线的转动;
[0038] 图1E是图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的示意图,其示出了手柄围绕第二转动轴线的转动;
[0039] 图1F是图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的示意图,其示出了手柄围绕第一转动轴线的转动;
[0040] 图2A示出了当手柄处于水平定向下的基准状态时抓握图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的手柄的可能方式;
[0041] 图2B示出了操作图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头所需的粗大活动技能类型的运动,以便用于相对于图2A中所示的基准状态而在水平定向围绕第二转动轴线转动所述手柄;
[0042] 图2C示出了当手柄处于竖直定向下的基准状态时抓握图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的可能方式;
[0043] 图2D示出了操作图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头所需的粗大活动技能类型的运动,以便用于相对于图2C中所示的基准状态而在竖直定向围绕第二转动轴线转动所述手柄;
[0044] 图2E示出了图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的手柄的基准状态;
[0045] 图2F示出了图1A中所示的现有技术单杠杆混合式龙头的手柄当围绕第一转动轴线转动时的位置
[0046] 图3A是图1A所示的现有技术单杠杆混合式龙头的现有技术龙头筒的示意图;
[0047] 图3B是图3A中所示的现有技术筒的示意性前视图;
[0048] 图3C是图3A中所示的现有技术筒的沿轴线A-A的横截面视图;
[0049] 图3D是图3A所示的现有技术筒的示意图,其中筒的杠杆围绕第二转动轴线转动;
[0050] 图3E是图3A中所示的现有技术筒的沿轴线A-A的横截面视图,其中筒的杠杆围绕第二转动轴线转动;
[0051] 图4是根据本发明实施例的用于手动地调节三个控制参数的控制机构的高级视图;
[0052] 图5A是根据本发明实施例的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄位于中间位置中;
[0053] 图5B是图5A中所示的双轴线控制机构的示意性前视图;
[0054] 图5C是图5A中所示的双轴线控制机构的沿截面I-I的示意性横截面图;
[0055] 图5D是图5A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动到完全打开位置;
[0056] 图5E是图5A中所示的双轴线控制机构的沿截面I-I的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动到完全打开的位置;
[0057] 图5F是图5A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动到完全闭合位置;
[0058] 图5G是图5A中所示的双轴线控制机构的沿截面I-I的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动到完全闭合位置;
[0059] 图5H是在图5A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄位于中间位置中;
[0060] 图5I是图5A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第一转动轴线稍微转动;
[0061] 图5J是图5A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第一转动轴线转动;
[0062] 图6A是根据本发明实施例的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第一方向;
[0063] 图6B是从不同度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第一方向;
[0064] 图6C是从不同角度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第一方向;
[0065] 图6D是从不同角度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第一方向;
[0066] 图6E是图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第二方向;
[0067] 图6F是从不同角度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第二方向;
[0068] 图6G是从不同角度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第二方向;
[0069] 图6H是从不同角度观看的图6A所示的三轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第三转动轴线转动到第二方向;
[0070] 图7A是处于中间位置中的根据本发明实施例的双轴线控制机构的示意性3D图;
[0071] 图7B是从不同角度观看的图7A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图;
[0072] 图7C是图7A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0073] 图7D是图7A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第一和第二转动轴线转动;
[0074] 图7E是图7A中所示的双轴线控制机构的示意性前视图;
[0075] 图7F是图7A中所示的双轴线控制机构的沿截面II-II的示意性横截面图;
[0076] 图7G是图7A中所示的双轴线控制机构的沿截面II-II的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0077] 图7H是图7A中所示的双轴线控制机构的沿截面V-V的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0078] 图8A是根据本发明实施例的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄位于基准位置处;
[0079] 图8B是图8A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0080] 图8C是图8A中所示的双轴线控制机构的示意性前视图,其中手柄位于基准位置处;
[0081] 图8D是图8A中所示的双轴线控制机构的沿截面III-III的示意性横截面图,其中手柄位于基准位置处;
[0082] 图8E是图8A中所示的双轴线控制机构的沿截面III-III的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0083] 图9A是根据本发明实施例的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄位于基准位置处;
[0084] 图9B是图9A中所示的双轴线控制机构的示意性前视图,其中手柄位于基准位置处;
[0085] 图9C是图9A中所示的双轴线控制机构的沿截面IV-IV的示意性横截面图,其中手柄位于基准位置处;
[0086] 图9D是图9A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0087] 图9E是图9A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0088] 图9F是图9A中所示的双轴线控制机构的沿截面IV-IV的示意性横截面图,其中手柄围绕第二转动轴线转动;
[0089] 图10A是根据本发明实施例的具有盖的图9A中所示的双轴线控制机构的示意性3D图;
[0090] 图10B是具有盖的图9A中所示的双轴线控制机构的沿截面IV-IV的示意性横截面图;
[0091] 图11A示出了操作现有技术手柄所需要的示例性粗大活动技能类型的运动;
[0092] 图11B示出了用手掌操作根据本发明实施例的手柄所需要的示例性温和活动技能类型的运动;以及
[0093] 图11C示出了用手指操作根据本发明实施例的手柄的示例性温和活动技能类型的运动。
[0094] 应当理解的是,为了简单和清楚地说明,在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如,为了清晰起见,其中一些元件的尺寸可能相对于其它元件被夸大。此外,在认为适当的情况下,参考标号可在图中重复以指示相应或类似的元件。

具体实施方式

[0095] 在下面的详细描述中,阐述了许多具体的细节,以便提供对本发明的透彻理解。但是,本领域技术人员应当理解的是,在没有这些具体细节的情况下也可以实施本发明。在其它情况下,没有对众所周知的方法、程序、以及部件进行详细描述,以免使得本发明模糊。
[0096] 尽管本发明的实施例并不局限于这个方面,但是本文所用的术语“多个”和“数个”可以包括,例如“许多”或“两个或更多个”。在整个说明书中,可以使用术语“多个”或“数个”来描述两个或更多个部件、装置、元件、单元、参数等。除非另有明确规定,否则本文所描述的方法实施例并不限制于特定的次序或顺序。此外,一些所描述的方法实施例或其元件可以在同一时间点上发生或进行。
[0097] 根据本发明的实施例,提供了一种用于手动地调节三个独立控制参数的控制机构,所述控制机构包括用于操作一装置的机械多轴线手柄以及用于将手柄的移动变换成对被操作装置的控制命令的运动变换组件。多轴线手柄可以能够围绕多个转动轴线(例如,两个或三个转动轴线)转动,使得每个转动轴线穿过手柄并且可穿越一个基本上共同的点、或者位于手柄内的一区域处,从而手柄能够将其保持在该点的两侧上,并且通过围绕每个轴线转动手柄以便改变相应参数来执行所述操作。通常,运动变换组件可设置在受限的空间中(例如,设置在通道中),并且可以与转动轴线中的一个重合。
[0098] 手柄可以由用户基本利用温和活动技能类型的运动来操作。当与利用粗大活动技能类型的运动操作的手柄相比时,利用温和活动技能类型的运动操作的手柄可以为用户提供对被操作装置的更好控制。因此,这种手柄可以向被操作装置提供更精确的输入。运动变换组件可将手柄的移动变换成在被操作装置上执行的或由被操作装置执行的特定动作。根据本发明实施方式的运动变换组件可避免使用将来自于手柄的控制信号传递至被操作装置所需要的体积大且笨重的机构。
[0099] 现在参考图4,该图是根据本发明实施例的用于手动地调节三个独立控制参数的控制机构43的高级视图。根据本发明的实施例,控制机构43可包括用于操作被操作装置41的多轴线手柄40、以及用于将手柄40的移动变换成对被操作装置41的控制命令的运动变换组件42。手柄40能围绕三个转动轴线45、46和47转动,所有这三个转动轴线都穿过手柄40。例如,转动轴线45、46和47可以基本上在手柄40的纵向尺寸的中部穿过手柄。
转动轴线45、46和47可以是基本上彼此垂直,并且可基本上在位于手柄40内的交点44处相交。可替换地,转动轴线45、46和47线之间的角度可以不是90度。在一些应用中,所述轴线是彼此正交的,例如,所述轴线是彼此独立的,从而使得围绕转动轴线45、46和47中之一的转动手柄40不会影响与其它转动轴线相关的控制参数。转动轴线45、46和47可以位于不同的且单独的平面中。
[0100] 应当注意的是,围绕转动轴线46转动手柄40可将转动轴线47和45之间的角度改变成不同的角度。在转动位置中,仍然存在两对基本上垂直的轴线:一对是46和47,并且另一对是46和45。每个转动轴线将仅在特定位置处、并且仅当手柄被设计成具有此特定位置时基本上垂直于所有其它转动轴线。
[0101] 手柄40围绕转动轴线45、46和47的转动可以调节各自的且单独的控制参数,诸如手柄40围绕转动轴线45的转动可调节第一控制参数,手柄40围绕转动轴线46的转动可以调节第二控制参数,并且手柄40围绕转动轴线47的转动可以调节第三控制参数。
[0102] 装置41可包括通过调节多个控制参数操作的任何装置。例如,装置41可包括由多轴手柄操作的装置。装置41可以是机械的、电气的或虚拟的装置,且具有适当的运动变换组件42。
[0103] 根据本发明的一些实施例,被操作装置41可包括龙头的筒。例如,筒可包括一个或多个机构以用于设定与龙头的操作相关的至少两个控制参数。例如,控制参数可包括热水和冷水的相对混合以及龙头的总水流速。例如,被操作装置41可包括混合筒,该混合筒包括用于设定热水和冷水的相对混合的至少一个机构以及旨在设定龙头的总水流速的至少一个机构。在一些实施例中,被操作装置41可包括不包括混合器的筒,例如,设定水流速且控制水脉冲的速率(例如,旨在用于按摩身体的水脉冲等)的筒。筒可包括板(例如,如图3C中所示的筒600的底板601和活动板602),或者如可能需要的,筒可包括用于控制流速、冷水和热水的混合或任何其他参数的任何其他合适的机构。
[0104] 手柄40可具有任何合适的形状、形式或尺寸来匹配不同的系统和用户需求。例如,手柄40的形状可以形成为球、平坦圆盘、圆柱体、符合人体工程学的手形形状等。手柄40可以延伸到运动变换组件42的两侧。
[0105] 手柄40的尺寸可以变化以适应不同的应用。例如,手柄40的长度(标记为L1)可以是大约8-10cm。该长度可使得成年用户能够用他的手掌完全抓握手柄40,例如,通过将两个手指放在从运动变换组件42延伸的手柄40的每一侧处来抓握。因此,轴线45、46和47的交点44可以位于手柄40的中心处或靠近手柄的中心,即,位于纵向轴线46的中点处或靠近该中点,并且距端部48和49的距离基本上相等。因此,可抓握的区域可以设置成使得交叉点44位于抓握手的握紧的拳头内,并且用户可利用温和活动技能类型的运动来操作手柄40。根据本发明的一些实施例,转动轴线45、46和47可以相交于两个稍微分开的交叉点中,或者甚至根本不相交,但是,根据本发明的实施例,每个转动轴线45、46和47穿过手柄40,从而保持上面所描述的能够利用温和活动技能类型运动操作每个控制参数的特征。这些温和活动技能类型的运动可主要涉及抓握手,该抓握手主要通过前臂肌肉经由腕关节来操作。通过温和活动技能类型的运动操作手柄40可以使得用户能够获得对手柄40的良好控制,并且更特别地,当操作手柄40时能够获得精细的调节。在这些情况下,用户可以在操作手柄40的同时使自己稳定抵靠手柄甚至依靠在手柄上,因为三个转动轴线45、46和47的交点固定在空间中并且限定手柄40的枢转点(该枢转点也是固定在空间中的)。
通过温和活动技能类型的运动操作手柄40可以使得正常人能够获得对被操作装置41的更好控制,并且可以给予残疾人操作他们利用现有技术的控制手柄时难以操作的装置、甚至操作他们根本不能操作的装置的能。使交点44位于空间中的固定点处并且位于大约手柄40的抓握区域的中心处可以帮助避免由于在摇晃的环境中用户的颤抖的手或身体而可能产生的对手柄40的不必要输入。
[0106] 当L1是大约2-6cm时,用户可以将手柄40的端部48和49握在两个手指之间,并且用他的手指以这样的方式来操作手柄40,即,一个或多个手指推动或拉动手柄40的一个端部、而同时用另外的一个或多个手指朝向相反的方向拉动或推动另一端。再次地,用户可以主要使用手指利用温和活动技能类型的运动来操作手柄40,其中所述手指主要通过手和前臂肌肉经由手指关节来操作。这将使得用户能够获得对非常小的手柄的良好控制,并且当操作手柄时能够容易地进行精细调节。使用手指实现了极其温和活动技能类型的运动,这对于非常小的移动实现了比使用臂或整只手时更好的控制。
[0107] 因此,当与现有技术手柄(例如,图1A中所示的手柄501)相比时,当用更小的移动操作手柄40时,且因而仅需要更小的手柄来以相同效率执行相同的任务。更小的手柄需要更小的部件、更少的材料、更轻的重量等。较短的手柄可以提供更小的杠杆力,并因此可需要较不坚固的结构,并且可忍受甚至由更弱的材料生产。更小的手柄可以节省空间、用于生产的成本更低,并且形成总成本更少、环境友好的产品。
[0108] 当L1大于约20cm时,用户可使用双手以这样的方式操作手柄40,即,一只手推动手柄的一端,而同时用另一只手拉动另一端。在这种结构中,交点靠近由两个握持区域之间的中点所限定的区域穿过。因此,当操作手柄40时,用户可以施加更大的力。这将使得用户能够获得对较大且难以操作的机构的良好控制,并且当操作这种手柄时容易进行精细调节。这种手柄可以实现对需要较大力来由多轴线手柄40操作的装置的控制。
[0109] 手柄40可以特别适合于受限制的用户,诸如残疾人、老人、病人、疲惫的人等。当被设计为可抓握的手柄时,手柄40可允许用户在操作手柄40的同时完全抓握手柄。由于转动轴线45、46和47的交点44位于空间中的固定点中且位于大约手柄的中心处,所以它允许用户在操作手柄40的同时将他的身体依靠和稳定抵靠手柄。
[0110] 在手柄40延伸足够到达转动轴线46和47的两侧的情况下,手柄40可以通过仅施加推力而围绕转动轴线46和47被操纵。例如,推动手柄40的端部48以使手柄40围绕轴线46或47转动,并且推动手柄40的另一端部49以使手柄40围绕轴线46或47朝向另一方向转动。类似地,手柄40可以通过仅施加拉力而围绕转动轴线46和47被操纵。例如,用户可以利用例如肘来施加推力、或通过利用例如钩来施加拉力而围绕转动轴线46和47操纵手柄40。此外,用户可以用一只手握持手柄的一侧、并且同时用另一只手握持另一端,并且利用双手在相反的方向上同时施加力等来操作手柄。
[0111] 手柄40特别地适合用在受感染的场所,诸如公共厕所、医院和手术室或需要用户避免使他的手接触可能受污染的操作手柄的其他场所,或者适合用在用户可能希望避免使他的脏手污染手柄(诸如由具有脏手的机械工人使用的装置等)的场所,因为所述手柄使得装置的全部操作无需用手接触手柄、并且可替换地可使用肘部或其它身体其他部位。在合适的尺寸和形状下,手柄40可以使用肘、额头、膝盖或任何其他身体器官以及在拐杖、织物部件、假肢或任何其他物体的协助下来操作。
[0112] 手柄40可包括子元件,诸如位于手柄40的顶部末端处的用于用户拇指末端的凹部、位于手柄40的表面上的用于防滑的纹理、指示并引导用户正确使用手柄的图形和3D元件等。
[0113] 手柄40的移动能力可以在物理上受到限制,以适合操作或用户的需求。
[0114] 手柄40可以提供关于其相对位置的指示反馈、其对被致动装置41的影响、以及甚至动态的反馈(诸如从被致动装置41至手柄40产生的和变换的反作用力或移动)。这些反馈指示可以是触觉的、听觉的、视觉的或与任何其他感觉或感觉组合相关的。
[0115] 手柄40可包括制动元件(未示出),制动元件可“定”手柄40,例如防止手柄40围绕转动轴线45、46和47中的一个或多个转动。此制动件可手动地或自动地操作。控制机构43可包括中断元件(未示出),中断元件可手动地或自动地使手柄40在致动装置41的一个或多个方面进行切断和重新连接。手柄40可包括摩擦元件(未示出),摩擦元件可对手柄40施加恒定的或变化的摩擦力。控制机构43可包括位于其上的按钮、开关或其他输入装置,可以是机械的、电气的或其他类型的,以便例如用作喇叭操作件、液体喷洒器、光开关、机械制动器等。
[0116] 手柄40可包括附加的专用元件(未示出),诸如弹簧电子达或磁性元件或任何其他元件,所述专用元件在手柄40移动之后可将手柄40带回基准位置。手柄40可包括将手柄40引导至多个基准位置的元件。此元件可自动地将手柄40从一个基准位置移动到另一基准位置。
[0117] 手柄40可以由任何合适的材料制成,所述合适的材料诸如各种类型的金属、塑料和任何其它合适的材料。手柄40可包括彼此组装或附接且一起工作以实现本发明的实施例的多个元件,只要部件组装和组织在一起使得能够如本文献所描述那样实际使用手柄即可。
[0118] 运动变换装置42可以利用机械装置将手柄46的移动变换成对被操作装置41的控制命令。可替换地,运动变换组件42可以将手柄46的移动变换成电信号,该电信号可利用模拟-数字(A/D)转换器(未示出)而被馈送到处理单元(未示出)中、并且由处理单元变换成控制命令。运动变换组件42可布置在受限的空间中,例如,布置在通道50中。将运动变换组件42设置在狭窄的通道中可以避免使用体积大且笨重的机构来将来自于手柄40的控制信号传递到被操作装置41。此外,它可使得能够将被操作装置41的接口集中在一个区域中,从而可使得接口设计、生产和维护更简单。
[0119] 运动变换组件42可从手柄40的任一侧延伸,或可在手柄40的不同区域处附接于手柄。运动变换组件42可穿过笔直的或弯曲的通道50,以适应被操作装置41和操作者的需求。运动变换组件42可在手柄40的不同区域处附接于手柄40。运动变换组件42可具有用于附接于手柄40和附接于被操作装置41的一个以上的附接点,并且可以结合彼此独立的不同操作件。例如,运动变换组件42可具有在两个不同的区域处附接于手柄40的平行四边形设计等。
[0120] 运动变换装置42可以执行运动变换,以实现对被操作装置的不同元件的控制和操作。例如,运动变换组件42可以将手柄40的转动运动变换成被操作装置41的元件的任何期望的移动。例如,运动变换组件42可以将手柄40的转动运动变换成被操作装置41中的被操作组件的元件的转动运动、直线运动、枢转运动、这些运动的组合、或者任何其它运动。运动变换组件42可将手柄40的转动运动变换成被操作装置41的元件(例如,滑动元件、摇动杠杆、嵌齿轮、按钮等)的直线运动。运动变换装置42可执行不同类型的操作,诸如推动和拉动元件;打开和关闭阀、或闸;放大和缩小元件之间的距离;操纵机电或磁性元件等。
[0121] 当仅需要短的手柄的移动时,运动变换组件42可以是短的、并且可定位成靠近被致动装置的表面上,并从而节省空间、重量、材料、生产成本等。
[0122] 运动变换组件42、以及手柄40可以是机械的。在用多个轴线手柄操作的一些电气装置(诸如飞机或其他敏感操作系统)中,必须将电磁感应与环境隔离。在类似于此的情况下,手柄40可以被用于将来自于电磁敏感元件外部的控制输入变换并提供到电磁保护区域中,因为在手柄40本身中或在运动变换装置42处不需要存在电气或电子元件。
[0123] 运动变换组件42的长度(标记为L2)可根据需要改变,以满足特定的设计要求。运动变换装置42的长度L2可设定手柄40与被操作装置41之间的距离。在某些应用中,该长度可能是重要的。例如,运动变换组件42的长度L2可以选择为尽可能地短以节省空间、材料和生产成本,然而也要足够长以实现手柄40的正确操作并满足其它设计要求。例如,在某些应用中,运动变换组件42可以足够长以使得用户能够用他的手充分抓握手柄40,并且通过提供用于手和手指的足够的空间而能够使手柄40一直围绕每个转动轴线45、46和
47在所有可能的方向上移动。在手柄40被设计成由食指和拇指操作的情况下,运动变换组件42可以足够长,以便在手柄40和被致动装置41之间为手指提供足够的空间,从而使得手指和手柄的操作移动不受限制,并且手指可不被挤压或卡夹在移动元件之间等。
[0124] 在本发明的某些应用中,例如,当被操作装置41正产生大量的热或用户将尽量避免接触的不健康材料时,L2可以增加,以在手柄40与被操作装置41之间实现足够的距离。
[0125] 运动变换装置42可以是较长的和柔性的。例如,运动变换组件42可包括柔性部件,诸如图7A、7B中所示的缆线403、404。较长且柔性的运动变换组件42可适于控制机构43的各种应用。例如,类似于运动变换元件42的较长柔性运动变换组件可适于医疗应用,诸如当控制机构43被用在手术器械中时。外科医生可在较长的且柔性的运动变换组件42的一端处移动手柄40,并且被操作装置41可在另一端处定位在患者身体内部。运动变换装置42可以是基于柔性管的,柔性管包括在管内延伸的缆线,将来自手柄40的移动输入传递到被操作装置41。以这种方式,手柄40可以被安装在不同的位置中以便在不同的情况下实现对不同用户的舒适操作位置,并且被操作装置41可以设置在不同的位置中以便到达患者的不同身体部位。
[0126] 运动变换装置42可由坚硬部件(其实现拉力和推力变换)或由诸如缆线或链条的柔性部件(其仅实现拉力变换)制成。运动变换组件42还可包括磁性或任何其它力或运动变换材料或技术。运动变换组件42可包括一种以上的材料、机械原理或技术。
[0127] 当手柄的运动变换组件安装于被致动装置或任何其它元件的安装点可以在空间中移动时,抓住手柄可允许用户通过主要使用臂和前臂(所述臂和前臂主要通过使用手臂和肩膀肌肉经由肘和肩关节来操作)且以粗大活动技能类型的移动使手柄和附接元件朝向一定的方向移动,关于附接元件被移动的能力,在空间中以直线移动或以自由的三维移动向前、向后、向上、向下和向侧部移动,所有这些可以参照手柄的固有的两个或更多个转动轴线而同时地且彼此独立地与手柄的操作并行地进行。
[0128] 现在参照图5A、5D、5F、5H、5I和5J,这些图是根据本发明实施例的双轴线控制机构200的示意性3D图;进一步参照图5B以及图5C、5E和5G,图5B是双轴线控制机构200的示意性前视图,图5C、5E和5G是双轴线控制机构200的沿着标记在图5B上的截面I-I的示意性横截面图。在图5A、5B、5C和5H中,手柄201处于中间(例如,部分地打开)位置。在图5D和5E中,手柄201围绕转动轴线505转动到完全打开位置。在图5F和5G中,手柄
201围绕转动轴线505转动到完全闭合位置。在图5I和5J中,手柄201围绕转动轴线504转动。
[0129] 根据本发明的实施例,双轴线控制机构200可包括双轴线手柄201,双轴线手柄可操作地连接于运动变换组件202,运动变换组件将来自于双轴线手柄201的命令传递到被操作装置203。图5A示出了手柄201处于中间位置。
[0130] 例如,被操作装置203可以是阀,该阀混合两种类型的气体(例如,混合空气与)并且控制流过该阀的气体的量,以便以受控的比例提供两种气体的混合。应当容易理解的是,双轴线控制机构200可被用于其中两种流体的相对流和总体速率需要被控制的多种其他应用中,诸如设定液体(诸如水和果汁)的相对量,并且同时控制到达玻璃器皿的混合液体的流速;玉米片和奶的相对量,并且同时控制添加到它的糖的量等。手柄201可围绕转动轴线204和205转动。转动轴线204和205两者均可通过手柄201,并且在位于手柄201内的交叉点或区域220中(例如,在手柄201的中心点处)交叉。根据本发明的一些实施例,转动轴线204和205可以大致通过手柄220的中心,或通过手柄201的可抓握区域的中心。手柄201的可抓握区域在图5E中被示出为手柄201的被手抓握的区域。手柄201围绕转动轴线204的转动可以调节第一控制参数(例如,每种气体的相对量),而手柄201围绕转动轴线205的转动可调节第二控制参数(例如,混合气体的总流速)。手柄201围绕转动轴线204的转动可以使得具有两个孔213、214的盘206在具有两个相应孔215、216的表面230上转动。使盘206在表面230上滑动可调节孔213、214与表面孔215、216之间的共享开口的大小。手柄201围绕转动轴线205的转动可通过使双锥塞基座(double cone plug base)212朝向或远离孔213、214线性地移动而在从零到最大的范围中设定混合气体的总流速。
[0131] 在图5D和5E中,示为了当手柄201围绕转动轴线205朝向第一可能方向转动时的双轴线控制机构200,并且在图5F和5G中,示出了当手柄201围绕转动轴线205朝向与图5D和5E中示出的第一方向相反的第二方向转动时的双轴线控制机构20。
[0132] 运动变换组件202可在手柄201的抓握区域的大致中部中连接于手柄201,因此,当被用户的一只手抓握时,运动变换组件202可位于用户的手指之间,例如位于中指与无名指之间,如图5E中所示。运动变换组件202可从手柄201的一侧延伸,从而使得能够在另一只手不接触运动变换组件202的情况下抓握手柄201。运动变换组件202可以与转动轴线204重合。
[0133] 运动变换组件202可包括细长杆210,该杆用于将手柄201围绕转动轴线205的转动运动转换成对被操作装置203的控制命令。杆210在两端处可包括弯曲的延伸部220和222。第一延伸部220可在枢转点224处固定于手柄201,所述枢转点定位成距转动轴线205一距离,使得当手柄201围绕转动轴线205转动时,细长杆210相对于转动轴线205以及相对于被操作装置203基本上沿操作轴线204来回移动。双塞基座元件212可连接于第二延伸部222,第二延伸部包括两个圆锥塞(conic plug,锥塞)211,所述两个圆锥塞可与杆210一起前后移动,以便打开和封闭相应孔213、214。可认为孔213、214与相应的锥塞
211一起形成阀,阀控制气体的流速,并且所述阀随着手柄201围绕转动轴线205转动而打开和封闭。
[0134] 当手柄201围绕转动轴线205朝向第一方向转动时,如图5D所示,杆210可以沿转动轴线204被拉动远离所述被操作装置203,从而将圆锥塞211拉出到孔213、214之外。因此,当手柄201朝向第一方向转动时,孔213、214可打开得更宽。如图5A和5C中所示,当手柄201处于围绕转动轴线205的中间位置或基准位置处时,杆210可被推动得与先前位置相比更靠近被操作装置203,从而推动圆锥塞211部分地覆盖孔213、214。因此,当手柄201处于中间位置时,孔213、214可以被部分地打开。如图5F和5G所示,当手柄201一直围绕转动轴线205朝向其他可能方向转动时,杆210可被推动得与基站位置相比更靠近被操作装置203,从而推动圆锥塞211以完全封闭孔213、214。因此,当手柄201朝向其它可能方向转动时,孔213、214可被完全封闭。
[0135] 运动变换组件202可包括第二杆209,该第二杆用于将手柄201围绕转动轴线204的转动运动转换成对所述被操作装置203的控制命令。杆209可例如在枢转点232处被牢固地附接于盘206且锚固于手柄201,从而使得当手柄201围绕转动轴线204转动时,盘206与手柄201一起围绕转动轴线204转动。因为表面230可以不随手柄201和盘206的围绕转动轴线204的转动一起转动,所以孔对213与215、以及214与216之间的共享开口的大小可以改变。图5H示出了手柄201位于相对于转动轴线204的中间位置或基准位置处。当手柄201处于中间位置处时,两个孔对213与215以及214与216的相对开口对于每对孔来说是相等的,从而第一气体穿过阀的流速等于第二气体的流速。如图5I所示,当手柄201围绕转动轴线204略微地转动时,孔对214与216的相对开口变得大于孔对213与215的相对开口。因此,第一气体穿过阀的流速可大于第二气体的流速。如图5J所示,当手柄201围绕转动轴线204朝向与图5I中的相同方向进一步转动时,仅第二气体可穿过阀,而第一气体的孔被完全封闭。
[0136] 现在参照图6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G和6H,这些图是根据本发明实施例的三轴线控制机构300的示意性3D图。根据本发明的实施例,三轴线控制机构300可包括三轴线手柄305,该三轴线手柄可操作地连接于运动变换组件306,该运动变换组件将来自三轴线手柄305的命令传递到所述被操作装置307。手柄305可类似于图5A中所示的手柄201,但附加有中空圆柱体308或者形成为中空圆柱体,所述中空圆柱体包绕手柄305并且可围绕转动轴线301转动。中空圆柱体308可具有开口310,该开口可使得运动变换组件306能够从手柄305内延伸,并且使得中空圆柱体308能够围绕第三转动轴线301转动地旋转。运动变换组件306可具有附加的操作件302,该操作件将手柄305围绕第三转动轴线301的移动变换成圆锥塞304的直线移动,该直线移动设定第三孔303(相对于孔213和214是第三个)的相对开口。第三孔303可以实现第三气体的流动。例如,第三孔303可以使得湿润空气能够流过,以便向混合的空气和氧气添加湿气。如图6A、6B、6C和6D所示,将手柄305围绕第三转动轴线301朝向一个转动方向转动可以增加第三气体通过孔303的流速,并且如图6E、6F、6G和6H所示,将手柄305朝向相反的方向转动可以减小第三气体通过孔303的流速。
[0137] 现在参照图7A、7B、7C和7D、图7E、图7F和7G、以及图7H,图7A、7B、7C和7D是根据本发明实施例的另一双轴线控制机构400的示意性3D图,图7E是双轴线控制机构200的示意性前视图,图7F和7G是双轴线控制机构400的沿标记在图7E上的截面II-II的横截面示意图,图7H是双轴线控制机构400的沿标记在图7E上的截面V-V的示意性横截面图。在图7A、7B和7F中,手柄401位于中间位置或基准位置处。在图7C和7G中,手柄401围绕转动轴线205朝向第一方向转动。在图7H中,手柄401围绕转动轴线205朝向相反的第二方向转动。在图7D中,手柄401围绕两个转动轴线204、205转动。
[0138] 根据本发明的实施例,双轴线控制机构400可包括双轴线手柄401,该双轴线手柄可操作地连接于运动变换组件410,该运动变换组件将来自双轴线手柄401的命令传递到被操作装置412。
[0139] 手柄401可以具有2-6cm的长度(标记为L3),使得手柄401适合于用手指操作,如图7G所示。运动变换组件410可包括两个元件。第一个元件是坚硬元件402,其可以使手柄401围绕转动轴线204的转动运动变换到所述被操作装置412的嵌齿轮405。用于变换手柄401围绕转动轴线205的转动运动的元件可包括两个缆线403和404,所述两个缆线在坚硬元件402的两侧上延伸。缆线403和404在一端上可连接于手柄401、并且在另一端上可连接于所述被操作装置412的可倾斜的元件407。缆线403、404可以彼此相对地安装,所以如图7G所示,当手柄401围绕转动轴线205朝向一个可能方向转动时,缆线403拉动并倾斜元件407,并且如图7H所示,当手柄401围绕转动轴线205朝向相反的方向转动时,缆线404朝向相反的方向拉动并倾斜元件407。当将手柄401同时围绕转动轴线204、205转动时,两个被致动装置的元件405和407受到影响,如图7D中所示。
[0140] 根据本发明实施例的手柄可以被用来操作单杠杆混合式龙头。这种龙头利用双轴线单手柄来操作以获得对以下两个控制参数的控制:水的流速(从零到最大,并且反之亦然)和水温(从冷到热,并且反之亦然)。使用具有根据本发明实施例的手柄和运动变换组件的龙头可改善用户体验、并且减少当使用具有现有技术手柄(例如,图1A中所示的手柄501)的龙头时出现的水的浪费这种情况。
[0141] 现在参照图8A和8B、图8C、以及图8D和8E,图8A和8B是根据本发明实施例的双轴线控制机构700的示意性3D图,图8C是双轴线控制机构700的示意性前视图,图8D和8E是双轴线控制机构700的沿标记在图8C上的截面III-III的示意性横截面图。在图8A,
8C和8D中,手柄701位于基准位置(例如龙头被完全关闭)。在图8B和8E中,手柄701围绕转动轴线205转动。
[0142] 根据本发明的实施例,双轴线控制机构700可包括双轴线手柄701,该双轴线手柄可操作地连接于运动变换组件702,该运动变换组件将来自双轴线手柄701的命令传递到龙头的筒600。筒600是在将双轴线控制机构700应用于龙头的应用中的被操作装置。
[0143] 例如,运动变换组件702可以变换手柄701围绕转动轴线204、205的操作移动。当使手柄701围绕转动轴线205转动时,运动变换组件702可将手柄701的转动变换成筒的杠杆503的倾斜,所述杠杆的倾斜可使得活动板602滑动,从而控制水的流速。当操作手柄701围绕转动轴线204转动时,运动变换组件702可将手柄701的移动变换成基座块603的转动,所述基座块的转动使得活动板602转动并且设定冷水和热水的相对混合。
[0144] 根据本发明的实施例,运动变换组件702可包括构件734和细长杆710,所述构件用于将手柄701围绕转动轴线204的转动运动转换成对筒600的控制命令,所述细长杆用于将手柄701围绕轴线转动205的转动运动转换成对筒600的控制命令。杆710在两端处可包括弯曲的延伸部720和722。第一延伸部720可在枢转点724处锚固于手柄701,该枢转点定位成距转动轴线205一距离,使得当手柄701围绕转动轴线205转动时,细长杆710相对于转动轴线205并朝向或远离筒600基本上来回地移动。可替换地,杆710可以不包括弯曲的延伸部720,并且在杆710的端部处可以在枢转点724处连接于手柄701。延伸部722可在枢转点728处锚固于至少一个摇臂726的一端。可替换地,杆710可以不包括弯曲的延伸部722,并且可以在杆710的第二端处连接于至少一个摇臂726的一端。
[0145] 每个摇臂726可以是曲杆,该曲杆将来自杆710的直线移动转变成筒600的杠杆503的倾斜移动。摇臂726的第二端可在枢转点732处锚固于杠杆503,并且在某些情况下,例如作为其拐点部(knee,膝部),摇臂728可以在枢转点730处锚固于构件734,该构件固定于筒600的基座块603。当杆710朝向或远离筒600移动时,由于手柄701围绕转动轴线
205的转动,摇臂726使得杠杆503倾斜。当手柄701围绕转动轴线204转动时,它还可使得每个于手柄701的构件734转动。构件734进而可使得筒600的基座块603转动,该基座块的转动使得活动板602旋转,并且可设定冷水和热水的相对混合。
[0146] 现在参照图9A,9D和9E、图9B、以及图9C和9F,图9A、9D和9E是根据本发明实施例的另一个双轴线控制机构800的示意性3D图,图9B是双轴线控制机构800的示意性前视图,图9C和9F是双轴线控制机构800的沿标记在图9B上的截面IV-IV的示意性横截面图。在图9A、9B和9C中,手柄802位于基准位置处。在图9D、9E和9F中,手柄802围绕转动轴线205转动。
[0147] 根据本发明的实施例,双轴线控制机构800可包括双轴线手柄802,该双轴线手柄可操作地连接于运动变换组件803,该运动变换组件将来自双轴线手柄802的命令传递到改进的筒801,在将双轴线控制机构800应用于龙头中的应用中该筒是被操作装置。筒801可包括静止板和活动板,诸如静止板601和活动板602。
[0148] 根据本发明的实施例,运动变换组件803可以延伸到筒801中以替换筒600的杠杆503。省去杠杆503可使得与图8A中所示的实施例相比手柄802与筒801之间的距离更短。当围绕转动轴线205操作手柄802时,运动变换组件803可以将手柄802的移动变换成活动板602在静止板601上的滑动,从而控制水流强度。当围绕转动轴线204操作手柄802时,运动变换组件803可以将手柄802的移动变换成筒801的基座块603的摆动,该基座块的摆动使得活动板602旋转并且可以设定冷水和热水的相对混合。
[0149] 运动变换组件803可包括细长杆810,该细长杆用于将手柄802围绕转动轴线205的转动运动转换成对筒801的控制命令。杆810在两端处可包括弯曲的延伸部820和822。第一延伸部820可在枢转点824处固定于手柄802,该枢转点定位成距转动轴线205一距离,使得当手柄802围绕转动轴线205转动时,细长杆810相对于转动轴线205以及相对于筒801来回地移动。可替换地,杆810可以不包括弯曲的延伸部820,并且在杆810的端部处可在枢转点824处连接于手柄802。
[0150] 杆820的第二弯曲延伸部822可在枢转点826处固定于摇臂828。摇臂828可以是曲杆,其将来自杆810的直线移动转变成板602的直线移动。可替换地,杆810可以不包括弯曲的延伸部822,并且在杆810的第二端处可连接于摇臂828的一端。摇臂828的第二端可在枢转点830处锚固于板602,或以其他方式连接于板602,并且在某些情况下,例如作为其拐点部,摇臂828可在枢转点832处锚固于一构件,该构件固定于筒800的基座块603。当杆810沿标记在图9F上的X轴线朝向或远离筒800移动时,由于手柄802围绕转动轴线
205的转动,摇臂828沿标记在图9F上的且垂直于X轴线的Y轴线使板602移动。运动变换组件803可包括细长构件840,该细长构件在一端处锚固于手柄802、并且在第二端处固定于基座块603。当手柄802围绕转动轴线204转动时,构件840可围绕转动轴线204转动,从而使得基座块603转动并因此使得板602转动,并因此将手柄802围绕转动轴线204的转动运动传递到筒801。
[0151] 现在参照图10A和图10B,图10A是根据本发明实施例的具有盖的双轴线控制机构800的示意性3D图,图10B是具有盖的双轴线控制机构800的沿标记在图9B上的截面IV-IV的示意性横截面图。
[0152] 根据本发明的实施例,上面提及的手柄和运动变换组件的所有组件可以为了美观、安全、防护、使用便利性等而被覆盖。例如,图10A和10B示出了用于手柄802、运动变换组件803以及图9A所示的专用筒的盖的实例。盖901覆盖筒801;盖902覆盖运动变换组件803,并且盖903覆盖手柄802。
[0153] 本领域技术人员应当容易理解,本发明并不限于所示出的具体实例,并且本发明的实施例可以被用于各种其它应用,并且手柄和运动变换组件的具体设计可改变,以满足特定的设计要求。
[0154] 现在参照图11A、图11B和图11C,图11A示出了操作现有技术手柄所需要的示例性粗大活动技能类型的移动,图11B示出了用手掌操作根据本发明实施例的手柄所需要的示例性温和活动技能类型的运动,图11C示出了用手指操作根据本发明实施例的手柄的示例性温和活动技能类型的运动。根据本发明实施例的手柄可由用户通过基本上使用温和活动技能类型的运动而被操作。当与使用粗大活动技能类型的运动操作的手柄相比较,使用温和活动技能类型的运动的手柄可以为用户提供对所述被操作装置的更好控制。因此,这种手柄可以获得对所述被操作装置的更精确和有效的输入。
[0155] 与现有技术的单杠杆龙头(例如图1A中所示的龙头)相比,根据本发明实施例的多轴线控制机构可以为用户提供对于单杠杆混合式龙头筒的更好且更容易的控制。此外,与可由现今常用的手柄进行的调节相比,根据本发明实施例的多轴线控制机构可以使得用户能够对水流强度和温度执行更精细的和确切的调节。
[0156] 与现有技术的单杠杆龙头相比,本发明的实施方式可以为用户提供享受改进的人体工程学品质的能力并实现对龙头的更容易和更舒适的控制。然而,根据本发明实施例的包括多轴线控制机构的单杠杆龙头的生产成本可非常接近于生产具有标准手柄和筒的标准现有技术龙头。
[0157] 本文主要针对可以操纵和影响所述被致动装置的机械方面的机械控制手柄和机械运动变换组件描述了本发明的实施方式。但是,本发明的实施例并不限制于机械的运动变换组件和机械的被致动装置。例如,根据本发明实施例的多轴线手柄和运动变换组件可以控制电子的、液压的、气动的或任何其它类型的技术元件或装置的操作。
[0158] 尽管已示出和描述了本发明的某些特征,但是对于本领域的普通技术人员来说可实现多种变型、替换、改变和等同物。因此,将理解的是,所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这些变型和改变。
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