专利名称：扭锁式手柄组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及手柄，特别是，涉及用于拖把、扫帚和其它产品的手柄，这些手柄由多个可相互连接的段形成。
背景技术：
拖把、扫帚、油漆滚筒手柄、除尘器以及类似器件通常具有长手柄，这样使用者可以在使用该器件够到地板的同时站直身体，和/或使用者不需要梯子就可以将该器件使用在天花板上或者沿着墙壁的高处。典型地，手柄的长度要求这种产品以特定的尺寸包装来运输，并且在销售时以占用相对较大的空间的方式来贮存和展示。
另外，当顾客购买了这种非常细长的器件后，该器件可能无法轻易地放入标准的购物车内，并且可能很难放入某些小型汽车的行李箱。因此顾客可能需要手持这些器件到商店的付款处，然后到车内。然后，顾客可能需要把器件放在汽车的乘客区，其结果是占用了必要的乘客空间。
为了减少或者避免这些问题，曾经设计了可折叠的手柄。例如，曾经开发了具有多个同心圆柱部件的伸缩式手柄(特别是在油漆时使用，并且通常用在诸如高尔夫捡球器之类的器件中)。另外，一些手柄设计具有铰接在一起的折叠部件，例如见美国专利5943727。
典型地，这些结构具有相当不稳定的接合部，接合部可能松开(并且可能脱开)，特别是当在手柄上施加转动力时。当受到压力时，这些结构通常易于在接合部弯曲得更厉害，这样就感觉手柄是分段构成的。
为了克服这个问题曾经作过一些尝试。例如，美国专利4911573披露了用于将手柄部件连接起来的一种卡口式连接的使用情况。每个部件具有与相邻部件的端部配合的凸端和凹端。凸端具有L形沟槽和一个沿着凸端圆周隔开的弹簧元件。
凹端限定了一个具有一个横向突起的圆柱形开口，当凸端插入并转动进入开口后，该横向突起搭在L形沟槽上。由于沟槽具有逐渐减小的深度，因此突起紧紧地保持在沟槽中。凹端还具有一个孔，凸端的弹簧元件卡入该孔中将相邻的部件锁紧在一起。尽管所披露的结构提供一种刚性连接，但由于需要弹簧元件使得制造非常复杂。
因此，在本领域中需要改进的多部件手柄，特别是，需要这样的手柄，该手柄能够以多段进行运输、贮存和销售，然后顾客能够轻易地并且基本上永久性地完成装配。
发明内容
本发明提供一种多段手柄，其中各部分能够迅速地卡紧在一起，从而沿其长度方向大体上为刚性，就好像为一个整体结构。在一个方面，本发明提供一种手柄组件，该组件具有至少两个细长部件，一个细长部件具有一个限定内部空腔的凹端，另一个细长部件具有一个凸端，该凸端的尺寸使其可以配合在该空腔中。
一个端部具有一个沟槽，该沟槽从末端边缘沿轴向延伸到第一凹口。另一个端部具有一个第一径向突出物，该径向突出物的尺寸使其可以配合在沟槽内。同样，一个端部具有一个第二凹口。在另一个端部上还具有一个第二径向突出物。
当凸端通过与凹端之间的轴向相对运动插入该凹端内时，通过在它们之间产生的相对转动而使该凹端和凸端相互锁紧在一起。这将导致第一径向突出物伸展到第一凹口，而第二径向突出物伸展到第二凹口。重要的是，当凸端和凹端相互锁紧在一起时，第一和第二凹口将在轴向上相互隔开。
在优选结构中第一和第二径向突出物位于凸端上，第一和第二凹口沿着凹端的空腔而设置，沟槽沿着凹端的空腔并且在圆周方向上与两个凹口隔开。同样，第一和第二径向突出物基本上在圆周方向对准。
为了保证能够容易地实现旋转运动而不损害锁紧强度，第一和第二径向突出物中的至少一个是倾斜的。同样，凹端包括一个中间区域，该中间区域沿径向向内延伸到沟槽和第二凹口之间的空腔内，其延伸的深度比沟槽更深。进一步，中间区域朝着沟槽沿径向向外倾斜。
在再一个优选结构中，第一凹口是一个通孔，而第二凹口不是通孔。例如，第一凹口可以是一个D形通孔，且第一径向突出物为D形。在这种情况下，第一径向突出物可以在从沟槽到第一凹口延伸的圆周方向上倾斜。
该器件最有用之处在于提供一个与连接在细长部件上的清洁附属物一起使用的手柄。
在另一种结构中，本发明提供一个具有细长把手部件的手柄组件，该把手部件具有一个适于作为手柄的外表面和一个下连接器端。该手柄组件还具有至少一个细长杆部件，该细长杆部件具有一个上连接器端和一个下连接器端；以及一个细长的附属物连接部件，该附属物连接部件具有一个上连接器和一个下叉臂结构。该下叉臂结构具有多个臂，用于接收一个附属物。至少一个上连接器和一个下连接器端的构造使得它们可以在套在一起后，通过二者之间的相对旋转运动而导致一对沿轴向隔开的突出部分与一对沿轴向隔开的凹口接合，从而使其以卡入式锁紧在一起。
应当理解两个突出物可以位于凸元件上(两个凹口位于凹元件上)，或者那两个突出物可以位于凹元件上，而两个凹口位于凸元件上，或者每个元件可以具有一个凹口和一个突出物。不过，为了便于制造，优选地，凹元件具有凹口。
因此，通过在套嵌运动之后进行简单的旋转运动，部件可以卡入式锁紧在一起。与传统的卡口式连接不同，由于双重连接的特点，以及突出物和凹口的边缘，该连接基本上是永久性的。
由于突出物上斜面的作用，所需的扭转力最小。然而，由于部件相互锁紧时突出物和凹口的邻接的平坦表面，该连接有力地阻止了部件之间的相对松开的转动。因此，很难分开各部件。
本发明的这些以及其它优点将通过详细描述和附图而变得清楚。
图1是一个地板拖把的立体图，该地板拖把具有一个按照本发明的多段手柄；图2是手柄杆部件凸端的一个局部立体图；图3是手柄杆部件凹端的一个局部立体图；图4是把手部件的一个侧视图；图5是图4中把手部件的一个俯视图；图6是把手部件沿图5中线6-6剖开的横截面视图；图7是把手部件凸端的一个局部放大横截面视图，放大部位为图6中的7-7部分；图8是沿图5中线8-8剖开的横截面视图；图9是凸端的突出物的一个放大横截面详细视图，放大区域为图8中的9-9部分；图10是图1中多段手柄杆部件的一个立体图；图11是图10中杆部件的一个俯视图；图12是沿图11中线12-12剖开的一个横截面视图；图13是沿图12的凹端剖开的垂直方向的横截面视图；图14是图1中多段手柄的叉臂部件的立体图；图15是图14的叉臂部件的俯视图；图16是沿图15中线16-16剖开的横截面视图；图17示出了在连接前可配合的凸端和凹端；图18示出了图17中配合的端部，但这些端部处于锁紧之前；图19示出了图17中的端部，这些端部是在凸端顺时针旋转使其突出物卡入凹端的凹口中后锁紧在一起的；图20是沿图19中线20-20剖开的一个横截面视图；图21是沿图18中线21-21剖开的一个横截面视图；图22是沿图23中弧线22-22剖开的一个局部放大横截面视图；图23是沿图19中线23-23剖开的一个横截面视图；图24是与图2相似的一个局部立体图，只是为另一种凸端；和图25是图24中凸端的一个局部俯视图。
具体实施例方式
本发明提供一种多段手柄，该多段手柄能够方便地连接到拖把头或者其它器件上例如油漆滚筒。该手柄包括几个短的部件(优选为长度小于一英尺less then one foot)，这些短的部件可以以小包装运输和出售，这种小包装能够陈列在传统的水平搁架上，也可以由顾客方便地带回家中。
参照图1，手柄10具有一个上部把手部件12、一个下部附属部件14和一个或多个(优选为四个)杆部件16。优选地，这些部件由合适的硬质塑料模制而成，例如尼龙，优选为玻璃充填尼龙(glass-filled nylon)，然而也可以使用其它材料，例如低成本金属。
参照图4-9，优选地，将把手部件12模制成中空的，长度近似为10-30cm(4-12英寸)，直径约为2.5cm(1英寸)。该把手部件12也可以具有一个人机工程学轮廓，以便用手握紧。把手部件12的上端具有一个孔18，以便将手柄10悬挂在钩子、钉子或者类似物上，这些钩子、钉子或类似物或者直接插入孔18中，或者通过一根穿过孔18的合适的环形带(未示出)与之连接。
把手部件12的下端可以具有一个凹连接端或者一个凸连接端20。唯一重要的是，与其邻近的杆部件16的部分具有相反类型的端部。
接下来参照图1和14-16，在手柄10的相对端上是附属部件14，在该附属部件14上可以连接各种附属物22，例如硬毛头(如扫帚和刷子中)或湿的或者干的拖把头。附属部件14在其下端限定一个叉臂24，该叉臂24包括两个臂26，优选地，每个臂具有一个可以容纳一个铰链销29的凹口28(图中示出一个)，该铰链销通过附属物22的直立部件30的一侧伸出或者从附属物22的直立部件30的一侧伸出(见图1)。
与叉臂24相对，附属部件14限定了一个增大的连接端32。同样，该端部可以为一个凸端，或者为一个凹端，唯一重要的是，与其相连的杆部件的部分必须具有相反类型的端部。
接下来参照图2-3和10-13，在把手部件12和附属部件14之间是一个或者多个相互连接的杆部件16。杆部件16的数量取决于手柄10装配在一起后所需的长度和未装配手柄所需的尺寸，该尺寸考虑了产品包装所希望的尺寸。在图1所示的优选结构中，手柄10包括四个相同的杆部件16。合起来，整个手柄为拖把手柄的典型长度。
优选地，每个杆部件16为中空的，并且对于其大部分长度，其外径为一个尺寸，近似为2.5cm(约1英寸)，只是有一个较小直径的凹连接端34。该凹连接端具有一个内部空腔36(见图3)，适于容纳一个具有减小直径的相对凸连接端38。
此处将相对于杆部件对凸端和凹端进行描述。然而，应当理解把手部件的凸端(见图7-9)和附属部件的凹端(见图15和16)的构成与杆部件上的对应端相同。示出了把手部件和附属部件的端部的附图将被用来辅助描述杆部件的端部。
凸连接端38上设置两组或者两对径向突出元件，即凸台40和棘齿44。每组中的凸台和棘齿通常在轴向上对准并相互隔开，凸台与凸端的末端边缘隔开，而棘齿在凸肩上沿轴向进一步隔开。优选地，每组与另一组间隔180度。
凸台40为浅的沿径向向外突出的圆形突出物，其具有逐渐减小的圆周。正如可以在图2和8-9中最为清楚地看到，棘齿44沿径向向外突出并沿轴向延伸一短距离，近似为5mm(略小于1/4″)。每个棘齿44具有一个平直侧42和一个离开平直侧向下倾斜的斜面侧46。
参照图3、10、和13，凹连接端34包括两个与内部空腔36连通并且以180度相互隔开的D形孔48，其方位为其平直侧为轴向并且其底部最靠近凹连接端34的末端边缘。因此孔在圆周方向上向沟槽延伸。
如图10、11和13所示，凹连接端34上设置两个浅的平行沟槽50，该平行沟槽50沿轴向从末端边缘延伸到孔48，并且在轴向上有一定偏移但是与孔相邻。凹连接端34还设有两个凹处52，该凹处52通常在轴向上与孔48对齐并且在圆周方向上与沟槽50隔开。凹处52的尺寸和结构便于容纳棘齿，其包括一个平直的径向表面54。
中间区域58在凹连接端的内径上位于沟槽和棘齿之间，因此比凹处和沟槽沿径向向内伸出得更多。由于与棘齿干涉，这将阻碍凸连接端在凹连接端中的自由转动。由于朝着沟槽向下倾斜的中间区域58的斜面56，使得锁紧转动毫不费力。
优选地，把手部件12具有一个凸连接端20，该凸连接端20的尺寸和结构与杆部件16的凸连接端38相同，而附属部件14优选地具有一个凹连接端32，该凹连接端32与凹连接端34相同。因此，通过把手部件的端部20与凹连接端34的配合，把手部件12与相邻的杆部件16相互锁紧。
附属部件14的端部32与一个相邻杆部件14的凸连接端38相互锁紧。两个另外的杆部件16相互锁紧，并锁紧在与把手部件12和附属部件14配合的杆部件16上。优选地，凸连接端的尺寸使得在接合部具有约3.8cm(1.5英寸)的重叠。
如图17-23所示，相邻部件通过将凸端插入凹端而配合。凸台40和棘齿44与轴向沟槽50对齐，相邻部件在凸台40到达沟槽的端部后配合在一起，如图18和21所示。相对于凹连接端转动凸连接端，在这种情况下，在顺时针方向，该转动驱使凸台和棘齿分别进入D形孔和凹处，如图19、20和23所示。
如图22所示，这种转动导致凸和凹连接端中的一个或者两者发生径向变形，从而棘齿和凸台可以经过凹连接端内径上的表面，该表面比沟槽沿径向向内伸出更多，即经过中间区域58和在沟槽与D形孔之间的小唇形区。由于相互配合的斜面46和56以及凸台逐渐变小的圆周的作用，变形所需的相当大的力由简单的扭转动作产生。
在这点上，产生的弹性力驱使凸台和棘齿分别沿径向向外“卡入”D形孔和凹处内(如图20所示)。由于凸台与D形孔壁的接合，更由于相应的棘齿和凹处的平直侧42和54的接合，在接合部部件的扭转和分离受到阻止，如图22所示。因此，凸台和棘齿用来恰当地对齐配合的部件并且还阻止它们相对转动，特别是在松开的方向上的转动，在该方向上凸台将在沟槽内向后移动。
还应当注意凸台40比D形孔48的厚度浅，这样凸台可以凹入孔内。这一点，以及塑料的刚度，使得很难挤压凸端来分开部件。因此，手柄不仅在接合部刚性连接，而且一旦连接在一起便形成大体上永久性的连接。
因此，这种结构提供一种具有多个较小部件的手柄，这些部件可以以紧凑的包装来运输和出售，同时提供一种刚性的并且装配后看起来近似为一个整体的手柄。然而应当注意，部件也可以制造成更易于分开。
图24和25中示出了用于把手部件12和杆部件16的凸连接端38A的另一种可选形式。与前面的实施例相似，此处凸连接端38A为一个相对于部件本体减小了的直径，并且包括两组凸台40A和棘齿44A。棘齿在上文中进行了描述，只是此处凸台与孔48A一样为D形。特别是，每个凸台40A以第一厚度从平直侧延伸到中点，从该中点到与平直侧相对的弧形边缘向下逐渐变小。
使用一种硬质塑料，本实施例可以提供一种基本上永久性的连接。由于相邻的D形凸台和孔的平直表面的接合，D形增强了凸台的抗转动作用(在松开的方向上)。因此，凸连接端的这种可选实施例可以用来使手柄更加坚固并难于拆开。
在上文中对本发明的优选实施例进行了详细地描述。对于本领域中普通技术人员，对优选实施例的修改和变动将非常清楚，这些修改和变动在本发明的思想和范围之内。例如，尽管优选使用多个短的杆部件，该组件可以只包括一个杆部件(具有任意长度)和一个附属部件，而不会偏离本发明的范围。再者，突出物可以为除了圆形和D形之外的任意适合的形状，例如矩形，孔也是如此，可以为未穿透部件壁厚而延伸的内部沟槽或者凹口。
因此，本发明不应限于所描述的实施例。为了确定本发明的全部范围，应当参照所附的权利要求。
工业应用本发明提供一种改进的手柄组件。
权利要求
1.一种手柄组件，其包括至少两个细长部件，一个细长部件具有一个限定内部空腔的凹端，另一个细长部件具有一个凸端，该凸端的尺寸使其能够配合在空腔内；凹端和凸端中的一个具有一个沿轴向从末端边缘延伸到靠近第一凹口处的沟槽；凹端和凸端中的另一个具有一个第一径向突出物，该第一径向突出物的尺寸使其能够配合在沟槽内；凹端和凸端中的一个具有一个第二凹口；以及凹端和凸端中除了具有第二凹口的一个外的另一个具有一个第二径向突出物；其中，当凸端通过与凹端之间的相对轴向运动插入该凹端内时，通过使它们之间产生相对转动，使得第一径向突出物伸展到第一凹口中，而第二径向突出物伸展到第二凹口中，从而使该凹端和凸端锁紧在一起；以及其中，当凸端和凹端锁紧在一起时，第一和第二凹口在轴向上相互隔开。
2.如权利要求1所述的手柄组件，其中，第一和第二径向突出物位于凸端上，第一和第二凹口沿着凹端的空腔，沟槽沿着凹端的空腔并且在圆周方向上与两个凹口隔开。
3.如权利要求1所述的手柄组件，其中，第一和第二径向突出物基本上在圆周方向对准。
4.如权利要求1所述的手柄组件，其中，第一和第二径向突出物中的至少一个是倾斜的以易于与凹口接合。
5.如权利要求2所述的手柄组件，其中，凹端包括一个中间区域，该中间区域沿径向向内延伸到沟槽和第二凹口之间的空腔中，且比沟槽伸出更多。
6.如权利要求5所述的手柄组件，其中，中间区域朝着沟槽沿径向向外倾斜。
7.如权利要求2所述的手柄组件，其中，第一凹口是通孔而第二凹口不是通孔。
8.如权利要求2所述的手柄组件，其中，第一凹口是一个D形通孔，而第一径向突出物为D形。
9.如权利要求8所述的手柄组件，其中，第一径向突出物在从沟槽向第一凹口延伸的圆周方向上倾斜。
10.如权利要求1所述的手柄组件，进一步包括一个清洁附属物，该清洁附属物连接在细长部件中的一个上。
11.一种手柄组件，其包括细长的把手部件，该把手部件具有适于作为手柄的外表面和下连接器端；至少一个细长的杆部件，该杆部件具有上连接器端和下连接器端；以及细长的附属物连接部件，该附属物连接部件具有一个上连接器和一个下叉臂结构，该下叉臂结构具有多个用于接收附属物的臂；至少一个上连接器和一个下连接器端被构造成使得它们能够通过套在一起，接着由它们之间的相对转动使一对在轴向上隔开的突出部分与一对在轴向上隔开的凹口接合，从而以卡入式锁紧在一起。
全文摘要
一种扭锁式手柄组件(10)包括部件(12、14、16)，这些部件通过先将其套在一起，然后由相对转动来将两对在轴向上相互隔开的突出部分和凹口(48)相互锁紧在一起。组件(10)可以具有一个把手部件(12)，至少一个杆部件(10)，以及一个用来连接拖把头(22)的附属物连接部件(14)。通过将这些部件滑动到一起并扭转，而将这些部件刚性地并且基本上永久性地连接在一起，但这些部件可以紧凑地运输。
文档编号B25G3/16GK1671517SQ03817385
公开日2005年9月21日 申请日期2003年6月18日 优先权日2002年6月20日
发明者约翰·A·希思科克, 彼得·M·纽曼, 迈克尔·E·肖特 申请人:约翰逊父子公司