专利名称：折叠结构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及铰接结构，它可以容易地折叠成紧凑的形式，而在打开之后可以变成刚性的承载构件。
各种刚性结构具有不同的用途，例如做台、担架、床、梁、梯、桥、脚手架、台架、检修架，装料台等。这些承载结构通常在工厂制造并运到其应用的场所。或者，在应用场所把各种预制件按装而成。这两种方法均存在严重缺点。一般，它们要具备大的储存空间、运输未装配零件的方法以及装配按装结构的充足人力。
因此希望能够用折叠零件制造上述装置，它紧凑而占空间小，并可容易又快速地展开，以变成一个刚性结构。而且该结构价格低廉，制造容易。
根据本发明提出的一种可折叠结构，它具有若干一般是扁平的板，它们沿至少两个相互垂直的轴线铰接在一起。当这些互连的板平卧于一个共同的平面时，铰接板可容易地折叠成紧凑的构件。然而，如果一排板绕其铰链转出另一排或多排板的平面，此时的构件变得十分刚性和不可折叠。
板可具有任何几何形状，例如三角形，矩形，圆柱形或梯形。而且，板可以是连续的材料片，或构成沿其厚度开口的框架。也应该理解，板的面积与厚度非本发明折叠结构的关键因素，它们根据折叠结构展开后形成的最终刚性结构的要求与尺寸选择。同样，铰链可用各种方法各种材料制造。
本发明的折叠结构一般包括的铰接板多于一行和一列。平行伸展相互邻接的行与列的数量亦由展开后最终刚性结构的基本设计决定。
本发明还打算提出几种稳定装置，以保持结构立起并防止偶然的收缩。稳定装置一般包括数段缆绳，棒杆，铰链钉，钢索，粗线，弹簧等。
现通过解释桥、台、梯等实用结构的制造叙述本发明的一般原理。当然，精通本技术者可根据此处所述之原理设计出各种其他的结构。
通过对下列一个最佳实施例的详述，特别是结合附图进行研究，精通本技术者将更清楚本发明的各种特点和优点。在各视图中，相同的号数表示相同的零件。
图1(a)表示本发明的结构处于弄平未折叠状态时的基本单元;
图1(b)表示处于刚性状态的图1(a)结构;
图1(c)大略表示图1(a)基本单元如何收缩到折叠状态;
图2(a)表示一半折叠一半平摊的移动桥;
图2(b)是处于立起刚性状态的可收缩桥的透视图;
图3表示处于立起刚性状态的可折叠可收缩台;
图4表示处于立起刚性状态的可折叠梯;
图5-8表示运送伤员的担架。
首先参照图1(a)，它表示用其解释其他各种实施例原理的基本结构。它包括布置成两排，每排五列的若干板，在排1用号数1-1，1-2，1-3，1-4和1-5表示，而在排2用号数2-1，2-2，2-3，2-4和2-5表示。每块板呈矩形，其四边开槽以构成用槽17分开的间隔齿16型式。根据下述可以明显看到，板不必是矩形的。每个齿16具有一个容纳铰链钉19的纵向孔18。更要注意，每块板一边的齿其外形正好配合邻接板的槽，因此当钉19插入对准的孔18时就产生了铰链连接。
板1-1.1-2等的尺寸和厚度要求不严，它可用诸如金属、塑料等各种材料制造。而且铰链可用各种材料制造，可取各种形状。当基本结构如图1(a)所示平卧时，它可以如图1(c)所示沿铰链线折叠互连的板。然而参照图1(b)，当一排板转出邻排板的平面时，组片即变成刚性并能承载而不再折叠。
理解了图1(a)至图1(c)说明的原理后，再研究图2(a)和图2(b)，它表示一种可收缩可折叠的构件，当它展开后就可以用作人或车横渡河流的桥梁。在图2(a)表示结构部分摺状折叠时，显而易见，结构亦可卷成盘旋形状以缩小体积。桥具有若干互相铰接的板30，其侧板31和32亦用铰链固定于侧边。铰链用图2(a)中号数33所指的符号大略地表示。该图还表示桥在立起前处于部分摊平部分折叠的状态。一旦结构完全打开和平卧，将梯形侧板31和32转出板30的平面，并且基本上与板30成直角，结构即变成刚性并呈现出取决于侧板31和32形状的曲率。一种稳定装置诸如缆绳33可在桥两头端板之间连接以保持结构的刚性。采用紧线器(未示)可获得适当的张力。
本发明的原理可应用于在图3中可最清楚看到的折叠床或台。这里，若干刚性板35具有用铰链与之连接的侧板36和37，铰链具有互相配合并用铰链钉(未示)连接的齿16和槽17。同样，相邻的侧板36沿横边在38所指之处铰接。读者很易想像如何藉侧板36从图3所示位置转90°使结构平卧，因而不是在板35的平面上，就是直接在板35的下面。然后折叠板35绕铰链38回转，组件就收缩成紧凑的形状。在这种设计中，不必采用贯穿结构整个宽度的铰链，而侧板之间的铰链38就作为折叠的回转轴。当组件打开平卧，然后侧板36转出板35的平面，即形成刚性结构。可以权宜地采用锁闩机构以稳定刚性构件，防止收缩。锁闩装置包括第一对连杆39和40，它们在结构的一端或两端的侧板36和顶板35之间作枢轴连接，它们用弹簧41与连接板35和板37的第二对连杆连接。
图4表示一个可收缩可折叠梯，它用来升至规定高度或从规定高度下降。结构包括若干板42，每块板具有一个中央开孔43，侧板44和45用铰链各自连接板42。侧板44和45本身又有铰链以作相邻侧板的互相连接。如前所述，该结构允许侧板44和45向内转到板42的下面和平行于有孔板42的平面，以使组件绕侧板铰链46作摺状折叠。然而，当侧板44和45转到与板42平面成一个角度的位置时，结构变成刚性并自行支持，因此可以作为一个梯子靠在建筑物或其他结构上，孔43的下边形成梯级。相邻的板42之间不需要横向铰链。可以采用合适的锁闩装置47以保持侧板相对于板42的垂直。
图5-8说明本发明之原理用于运送病人或伤员的担架110的情况。
它包括一对关节杆112和114，其两头有手柄116。杆112和114通过沿矩形纤维片126侧边缝制的穿杆孔118，120，122和124。或者纤维片可用其他方法，诸如螺丝，插入杆内的燕尾槽，维尔克罗(Velcro)紧固件等沿其纵边系于关节杆。
关节杆112和114包括若干段128，130，132和134，它们用铰链136，138和140端对端地连接在一起。尽管介绍的是四段，但精通本技术者应当理解，更多或更少数量的铰接段是可以应用的。从图6几乎可以最清楚地看到，每个铰链有一根钉142，它具有一条相邻杆段绕其相互回转的轴线。铰链还包括共同操作的止动装置144-146，它限制绕轴线142转180°或更少。从图6还可注意到，相邻的铰链是以相反的方向操作的。也就是说，当担架展开时，段134相对段132作顺时针方向回转，而段132相对段130作反时针方向回转。然而，准备研究相邻的铰链作相同方向的回转，它取决于担架要求的折叠设计。
在图6中另一点要说明的是，当担架在折叠或展开时，铰链轴线142是对准通过两个关节杆112和114的平面的。完全伸直后，抬担架者将杆112和114在纤维片126的穿杆孔118-124内绕其纵轴线回转90°，故铰链轴线142即垂直于两个平行关节杆112和114形成的平面。铰链轴线如此方向防止了关节杆段互相折叠或收缩，因为无伸缩性的纤维片126限止了任何折叠的倾向。
为了保持担架离地，在关节杆112和114的最末段128和134有一个折叠腿148。腿最好是环形的并用铰链150连接杆段。铰链枢轴轴线平行于铰链贴于其上的杆段。腿148做成环形是为了配合运输车辆诸如救护车以及直升机上的标准导轨。
参照图7，当担架展开使用时，为了横向支承腿148并保持关节杆112和114之间的间距，可用一对横向条状连杆154和156在枢轴点152上枢轴连接铰接腿148。连杆154和156与担架两侧的腿相配合，其另一端可互相连接，或者连于中央止动块157以构成过中锁闩。当连杆组合被推向“开”位时，关节杆110和112保持伸展状态。当连杆组合被拉到超出其对准点的“关”方向，并且回转杆110和112，因而使铰链轴线垂直于施加力的方向，担架可收缩和折叠到其完全展开或伸展的尺寸的约四分之一，假定如上所述，是用四个杆段铰接在一起。如果每个杆的等长段数量更多，则折叠的长度将相应减短。
图8表示在储存或运输时处于完全折叠状态的担架杆。为了更好地显示折叠后的杆和铰链，图8未示纤维片126。
根据本发明制造的一个实际担架，处于展开或伸展状态时其总长度为82英寸，宽22英寸，高6英寸。折叠后如图8所示，长度变成20.8英寸，宽7英寸，高5.5英寸，该尺寸很适合装在背包上。杆用挤压铝制造并采用铝铰链，担架仅重10.5磅。试验表明，从折叠状态到完全展开仅需6秒，而再折叠只需7秒。欲从折叠状态张开担架，只须拉直关节杆使之纵向对准，将它们分开到纤维片宽度所允许的程度，然后将杆回转90°，使铰链轴线垂直于纤维片的平面。连杆154和156再被推到“开”方向(图7)以展开担架腿并保持关节杆之间的间距。
图中杆呈圆截面，它们亦可用方管制造。铰链136，138和140如所示可用铝预铸并焊到管子上。或者，可机械加工出来或与管子一体制成。
为了遵守专利规定，向精通本技术者提供应用新原理和制造并使用必要专用零件所需的情报，对本发明作了相当详尽的描述。但是应当理解，本发明可藉各别不同的设备和装置实现，而且在不超出本发明的范围内作设备细节上的和操作程序上的种种改进。例如，铰链板或杆段可等长或不等长，可选择各种材料制造，它包括金属、金属合金、塑料或木材。挤压铝强度均衡重量轻，最适用于担架。采用压铸技术可一起制造铰链和杆。而且由关节杆支承的挠性片不必是布纤维的，它可代之以塑料，纤维增强塑料或者甚至是用铰链连接可折叠的刚性板段。或者，板不必是刚性的，而是如担架实施例中的挠性。
权利要求
1.一种能转变为刚性承载装置的可收缩结构，包括(a)至少第一和第二排对准的板，每块板具有一个纵边和一个垂直于上述纵边的横边；(b)沿上述对准板的上述横边将上述第一排中相邻板连接在一起以绕对准上述横边的轴线回转的第一铰链装置；(c)沿上述对准板的上述横边将上述第二排中相邻板连接在一起以绕对准上述横边的轴线回转的第二铰链装置；(d)连接上述第一排板和第二排板以绕上述第一和第二排中上述对准板的上述纵边回转的第三铰链装置，上述第一和第二铰链装置垂直于施加力方向的轴线对准允许上述第一排和第二排对准板折叠，上述第一和第二铰链装置中至少有一个靠回转上述第一和第二排对准板藉上述第三铰链装置平行于上述施加力的轴线对准防止上述第一排和第二排对准板折叠。
2.如权利要求1所述的可收缩结构，其特征是上述第三铰链装置是另一排绕平行轴线铰接在一起的对准板，平行轴线对准上述第一和第二排中上述对准刚性板的横边。
3.如权利要求2所述的可收缩结构，其特征是上述另一排对准板的每一块具有一个中央开口。
4.如权利要求2或3所述的可收缩结构，其特征是还包括在不能折叠时可释放地锁闩上述结构的支撑装置。
5.如权利要求1所述的可收缩结构，其特征是还包括在上述第一和第二排对准板之间连接的纤维片。
6.如权利要求1所述的器械，其特征是上述可收缩结构在转变为上述刚性承载装置时构成一座桥梁。
7.如权利要求1所述的器械，其特征是上述可收缩结构在转变为上述刚性承载装置时构成一张台。
8.如权利要求1所述的器械，其特征是上述可收缩结构在转变为上述刚性承载装置时构成一个梯子。
9.如权利要求1所述的器械，其特征是上述可收缩结构在转变为上述刚性承载装置时构成一个担架。
10.一种能伸展承载的可折叠结构，联合包括(a)具有第一和第二纵边的挠性矩形片;(b)第一和第二关节支承件，每个支承件包括若干刚性段和端对端连接上述若干刚性段的铰链装置，上述铰链装置包括一个铰链轴线，当其垂直于施加力的方向时，铰链装置允许上述刚性段根据上述施加力的方向折向或折离邻接段，而当轴线平行于上述施加力的方向时，铰链装置防止上述段折向或折离邻接段;(c)沿上述片的上述第一和第二纵边分别固定上述第一和第二关节支承件的装置，它允许上述第一和第二关节支承件绕其纵向轴线作至少是有限的回转，而上述铰链轴线可选择地平行于或垂直于上述施加力的方向。
11.如权利要求10所述的可折叠结构，其特征是还包括在上述第一和第二关节支承件之间伸展的枢轴连接连杆装置。
12.如权利要求11所述的可折叠结构，其特征是还包括枢轴连接到上述第一和第二关节支承件上并由上述连杆装置操作的腿件。
13.如权利要求10所述的装置，其特征是上述可折叠结构是一个运送伤员的担架。
14.如权利要求10所述的可折叠结构，其特征是上述挠性矩形片是编织的纤维。
15.如权利要求10所述的可折叠结构，其特征是上述挠性矩形片用塑料制造。
16.如权利要求15所述的可折叠结构，其特征是上述塑料是纤维增强的。
17.如权利要求10所述的可折叠结构，其特征是上述刚性段是挤压管金属。
18.如权利要求10所述的可折叠结构，其特征是上述刚性段是挤压的塑料。
19.一种便于运送伤员的可折叠担架，包括(a)一对关节杆，每条杆包括至少一个铰链，它处于将上述关节杆有效地分为若干可折叠段的位置，上述铰链允许连接的杆段绕铰链轴线以一预定角度折叠在一起;(b)具有对立侧边固定于上述杆通常是矩形挠性的纤维片允许上述杆回转，上述铰链轴线可垂直于上述平行关节杆形成的平面，此时上述纤维片可以承载而上述杆不会折叠，当上述关节杆回转使铰链轴线平行于上述平行关节杆形成的平面时，它允许上述杆段互相折叠。
20.如权利要求19所述的折叠担架，其特征是包括在相邻段互相转离时防止移动超过一预定角度的装置。
21.如权利要求19所述的折叠担架，其特征是还包括在上述关节杆对每一端的手柄。
22.如权利要求19所述的折叠担架，其特征是还包括锁闩上述相互平行间隔的关节杆对的装置。
23.如权利要求22所述的折叠结构，其特征是上述锁闩装置包括第一和第二连杆，其一端枢轴连接于上述关节杆对的各条杆上，其另一端枢轴连接于过中止动件，上述第一和第二连杆以及上述过中止动件基本对准时的总长度略大于上述矩形纤维片的宽度，因此上述纤维片的弹性使锁闩装置保持锁闩状态。
24.如权利要求19所述的折叠担架，其特征是上述杆用挤压铝制造。
25.如权利要求19所述的折叠担架，其特征是还包括固定于上述杆对最接近两端的可折叠腿。
26.一种可收缩/可伸展结构，包括(a)第一和第二关节支承件，每件包括若干刚性段;(b)若干把上述若干刚性段端对端并绕铰链轴线连接在一起的铰链，上述若干铰链的每一个的铰链轴线互相平行并如此设计，即当施加的力仅垂直于上述铰链轴线时，相邻段相互回转，而当施加的力仅平行于上述铰链轴线时，相邻段不相互回转。(c)通常是矩形挠性的片，其每一纵边连接上述第一和第二关节支承件之一;(d)在回转上述第一和第二关节支承件使上述铰链轴线垂直对准上述挠性片的平面时用来选择地保持上述第一和第二支承件平行间隔的锁闩装置。
27.如权利要求26所述的结构，其特征是回转上述第一和第二关节支承件使上述铰链角度垂直于上述挠性片的平面可将上述结构保持刚性伸展状态。
28.如权利要求27所述的结构，其特征是回转上述关节支承件使上述铰链轴线对准上述挠性片的平面可将上述若干刚性段互相折叠。
29.如权利要求27所述的结构，其特征是上述每个铰链包括止动装置，用以防止相邻刚性段相互回转超过一预定角度。
全文摘要
各种结构诸如楼梯、桥梁，台子、梯子可折叠成紧凑的形状以运输和/或储存，但可快速展开成刚性承载装置。结构包括若干排绕互相垂直的轴线铰接在一起的刚性板。如果所有的板处于一个共同的平面并施加一个力垂直于铰链轴线，板可折叠成紧凑的形式。当一排或多排板回转到垂直于另一排铰接板，结构变为刚性并可承载。
文档编号E04B1/343GK1032688SQ87107109
公开日1989年5月3日 申请日期1987年10月20日 优先权日1987年10月20日
发明者沙铎·H·利维 申请人:科技提高有限公司