套筒式的锁的制作方法

文档序号:5630039阅读:420来源:国知局
专利名称:套筒式的锁的制作方法
技术领域
本发明是包括内部元件和外管的锁定装置,所述的内部元件具有第一自由端,该 第一自由端从外管的第一端凸出并在轴向上可从外管的第一端位移,在内部元件的另一端 有锁定构件,所述锁定构件用于使内部元件和外管相对于彼此在不同的轴向位置可释放地 锁定。
背景技术
已知有大量用于可释放地使内部元件与外管相对于彼此在不同的轴向位置上锁 定的锁定装置。原则上,这些装置在两种不同的领域中使用。这些领域为用于承接主要的 轴向力的支架和支撑物;以及,用于既承接轴向力和侧向力又承接转矩的工具轴。第一类的 例子包括家具腿、各类棍状物、麦克风支架、照相机支架、滑雪杖等。第二类的例子包括用于 园艺的轴、作画用轴、清洁用轴等。功能上,可区分依赖于形状的锁(shape-d印endent lock)和依赖于摩擦的 锁(friction-d印endent lock)。依赖于形状的锁具有固定的位置,所述固定的位置可 利用相应的锁定销可插入到的孔或横向的槽沟(slot)来产生-例如见GB1532723或 W02005/087329。这类锁具有很少的零件且可提供可靠的锁定功能。然而,其具有仅允 许有几个不同的锁定位置的缺点。至于依赖摩擦的锁,其优点是能提供自由地可选择的 锁定位置,但缺点是使用这类锁实现可靠的锁定功能更加困难。在大量不同文件之中, W02004/090349可在这里提到。进一步的区分可基于锁定构件相对于大部分普通的主结构的位置而做出,S卩外管 和其中可移动的内管。这里,锁定构件可以是1)在插入外管中的内管的末端上-抵着外 管的内部套表面(mantle surface)工作,或2)在外管的末端上-抵着内管的外部套表面 工作,或3)在插入内管中的外管所连接的内部管的末端上-抵着内部套表面工作_例如见 W02005/108015o又一区分可基于操作构件的位置而做出,这里最广泛的锁定构件位于内管的一端 上,且通过使内管和外管相对于彼此扭转来操作。用于位于内管的一端上的锁定构件的另一已知的操作原理是使用从外管的自 由端出现的非圆形的扭杆。锁定构件具有用于扭杆的通孔,并因此能够相对于它在轴向 上位移。锁定构件可通过经由外管自由端上的旋钮扭转扭杆来致动。在更近的文件中, US2006/0282988、US6361002、US6862776和GB2423275在这里可被提及。在这些文件中描 述的所有装置使用锁定主体,所述锁定主体,受转动运动的影响,在径向方向上压向外管的 内部套表面。关于工具轴,常见的是外管指向上,由此给操作者提供完整的抓取表面和关于横 向运动的低转动惯量。这里,尤其有利的是使操作构件靠近外管的上端定位。操作者此时 不需在调整轴长时弯身。这种装置的例子为EP1313956(其中,操作构件致动外管的下端上 的锁定构件)和W02005/000305(其中几种描述的设计包括抵着内管的内部套表面工作的锁定构件,锁定构件在从外管的上端出现的管的下端上)。依照图44-49的锁定构件可在 此特别提到。其具有由呈楔形的开孔形式的纵向槽沟开槽的管状锁套(tubular locking sleeve) 0在此槽沟中,两个轴向相对的楔形部分在切线方向上工作。由通过弹簧加载的推 杆施加的小力操作,此锁定构件在两个方向上自锁定,而不需使用特殊的摩擦材料。不考虑 这些,释放是很容易的(如果轴未轴向地加载)。由此,锁定装置展示出了相比大部分其他 依赖摩擦的锁定装置相当大的优势。后者不适合于要求高的应用。这是因为尽管有大的操 作力,但锁定力却不足。这些后面提到的装置使得提供易于使用和可靠的操作功能极其困 难。然而,在W02005/000305中所描述的锁定装置以额外的内管和复杂装配的形式承受了 这些缺点。还提到的是,锁是断开类型的。当然,这对于操作来说是极好的,但对它来说要 占据到自然锁定的位置,要求弹簧的接合。进一步的缺点在于,操作构件对锁没有完全控 制——在轴被轴向地加载时,它不能被断开。发明说明本发明的目的在于发明应最终产生一种在入口处(in the ingress)布置的装置, 所述装置提供可靠且易于操作的锁定功能,同时还允许以大大低于已知的变体的成本制造。另一个目的在于发明应最终产生一种在入口处布置的装置,所述装置可经由操作 构件而完全控制锁定。这些目的通过在入口处布置的装置来实现,其中,锁定构件包括管状锁套和楔形 部分,该管状锁套由轴向对齐的槽沟开槽,所述轴向对齐的槽沟具有带有面对彼此的基本 上切线地对齐的楔表面的楔形的开孔(wedge-shaped cut-out),所述楔形部分具有楔表 面,所述楔表面在受到“驱动构件”作用时,可沿着并相对于锁套的相互作用的楔表面位移, 所述位移将锁套压向外管,且由此将内部元件和外管相对于彼此轴向地锁定,位移是通过 绕着基本上平行于外管的纵向轴线的轴线转动驱动构件来实现的。现将参考附图描述本发明,附图旨在解释本发明而非限制本发明。

图1透视地显示了具有依照本发明的锁定装置的工具轴。图2显示了外管的剖面。图3是显示图1中的工具轴的把手的侧视图。图4是从上面看的图3中把手的视图。图5显示了图3中把手的截面图(A-A剖视)。图6是从下面看的图1中工具轴的操作构件的视图。图7是图6中操作构件的侧视图。图8透视地显示了倾斜地从下面看的图7中的操作构件。图9是依照图3的把手的侧视图,把手中安装有依照图7的操作构件,扭杆连接到 了操作构件,所述扭杆在图中是被截短的。图10显示了图9中的布置的截面图(A-A剖视)。图11是显示楔构件的侧视图。图12是从下面看的图11中的楔构件的视图。图13显示了图11中的楔构件的截面图(A-A剖视)。图14透视地显示了倾斜地从上面看的图11中的楔构件。
图15是显示被开槽而具有轴向对齐的楔形的槽沟的锁套的侧视图。图16是显示了从左面看的图15中的锁套的视图。图17透视地显示了倾斜地从左面看的图15中的锁套。图18是包括螺纹的驱动构件的侧视图。图19显示了图18中驱动构件的截面图(B-B剖面)。图20是从右面看到的图18中驱动构件的视图。图21透视地显示了倾斜地从左面看的图18中的驱动构件。图22是按照本发明的锁定构件的侧视图,锁定构件被部分安装并具有截短的扭 杆。图23是图22中的锁定构件从左面看的视图。图24透视地显示了倾斜地从上面看的图22中的锁定构件。图25透视地显示了倾斜地从下面看的图22中的锁定构件。图26是显示了锁定构件、截短的扭杆、截短的内管和部分暴露且截短的外管的部 分的侧视图。图27是显示了锁定构件的相互作用的内部部分的部分暴露的侧视图。图28是图27中所暴露的细节的局部放大图。图29是从下面看的操作构件的替代设计的视图。图30是从左面看的图29中操作构件的侧视图。图31透视地显示了倾斜地从下面看的图29中的操作构件。图32是把手的替代设计的暴露的侧视图。图33是从上面看的图32中的把手的视图。图34是依照图32的把手的部分暴露的侧视图,把手中安装有依照图29的操作构 件,扭杆连接到了操作构件,所述扭杆在图中是被截短的。图35是驱动构件的替代设计的侧视图。图36是从上面看的图35中驱动构件的视图。图37透视地显示了倾斜地从上面看的图35中的驱动构件。图38透视地显示了倾斜地从下面看的与图35中的驱动构件匹配的楔构件。图39是图38中楔构件的侧视图。图40透视地显示了以不同的角度倾斜地从下面看的图38中的楔构件。图41是从上面看的图39中的楔构件的视图。图42是与图38中的楔构件匹配的锁套的侧视图。图43是从下面看的依照图42的锁套的视图。图44透视地显示了倾斜地从上面看的图42中的锁套。图45全部透视地显示了倾斜地从侧面看的安装好的依照图35、38和42的锁定构 件,其带有安装好的内管和外管。图46透视地显示了从侧面看的依照图45的布置,其中外管已被部分地装配,且锁 定构件处于锁定位置。图47是按照本发明的所安装的锁定构件的变体的侧视图。图48是从左面看的图47中的锁定构件的视图。
图49透视地显示了从上面看的图47中的锁定构件。图50是从下面看的具有操作构件和扭杆的把手的视图。图51是图50中的把手的侧视图。图52是从左面看的图51中的把手的视图。图53是从左面看的图52中的把手的暴露的视图。图1显示了依据本发明的与工具轴(10) —起使用的锁定装置,其包括外管(3)、内 部元件(1)、阻挡套管(17)、锁定构件(4)、扭杆(7)、把手(6)和操作构件(5)。在此例中, 内部元件(1)是内管,且在此设计中,内部元件在其下部自由端包括工具底座(2),所述工 具底座以其最简单的形式包括径向对齐的孔。把手(6)被紧固到外管(3)的上部部分。在 把手的上部部分上,操作构件(5)以允许其转动的方式设置。扭杆(7)被紧固到操作构件 (5),并因此在操作构件(5)被扭转时转动。这种扭转对锁定构件(4)起作用,这将在以下 更详细地描述。图2显示了外管(3)的剖面。在内部套表面(11)上有沿着外管(3)在轴向方向 上布置的肩部(8)。优选地,外管应由挤压铝制成,但由不同材料以不同方式制造的外管也 是可以设想到的,例如具有从外向内压制的肩部的钢管。这些肩部⑶充当内部元件⑴ 的抗旋转锁。当然,这种抗旋转锁可以是外管剖面的另外的非圆形设计的形式。然而,优选 剖面的内部套表面包括圆形的部分。图3-5中的把手(6)包括颈部(12),其具有设计成接收外管(3)上的肩部(8)的 轴向对齐的导向槽(18)。把手(6)还包括轴向对齐的通孔(20),该通孔(20)在把手的上 端内,经环形的、轴向对齐的阻挡表面(21)形成圆柱形导向孔(19)。把手(6)可适当地由 注塑的聚合物来制造并设置有切入部分(cut-in) (22)。导向孔(19)被设计成接纳操作构 件(5)上的圆柱形颈部(24)。如图6-8所示,该操作构件(5)可适当地制造为单件(注塑 的聚合物)。其包括旋钮(23)和直径比导向孔(19)稍小的圆柱形颈部(24)。在颈部(24) 中,有位于中心的、六边形的安装孔(25)。扭杆(7)具有对应的六边形剖面,其被插入此孔 中并以适当的方式轴向地固定。颈部(24)的下部部分在轴向上被开槽而具有缝隙(27),由 此形成舌状物(26)。在此颈部(24)的下部部分中,孔(25)扩大,由此形成边缘28。因此, 当扭杆(7)被引入孔(25)的上部部分中时,缝隙在扭杆和舌状物(26)的内部之间形成。舌 状物(26)这时可向着中心弹性地向内移动。舌状物(26)的下部部分包括指向外的斜边肩 部(29)。装配时,操作构件(5)连接到扭杆(7)。扭杆随后被插入导向孔(19),直到这些 肩部(29)与导向孔(19)的上边缘接触。通过肩部(29)的插入斜边的作用,舌状物向着中 心弹性地向内移动,这允许肩部(29)被引入把手的孔(19)中并抵着阻挡表面(21)可靠地 卡扣到位。以此方式,装有扭杆(7)的操作构件(5)可轴向地固定到把手(6)-如图9和图 10所示。由于操作构件(5)和把手(6)之间一定的轴向和径向间隙,操作构件(5),且因此 地,扭杆(7)能够在箭头的M方向上相对于把手(6)旋转。图9和图10还显示了已安装到 把手(6)的颈部(12)上的外管的部分。由此,外管的肩部(8)被推入颈部(12)中对应的 槽沟(18)中。另外,外管以适当的方式,例如通过径向对齐的螺杆,紧固到颈部(12)。这意 味着旋转和轴向运动都可从把手(6)和外管(3)来传送。图11-21显示了锁定构件(4)的组成部分。按照图11-14的楔构件(30)可适当 地制造为单件(注塑的聚合物-例如聚酰胺)。楔构件(30)基本上是管状的,并包括设计成插入并紧固到内部元件(1)的安装颈部(33);导销(32);以及在安装颈部和导销之间 的阻挡凸缘(34),其用于阻挡内部元件(1)。导销(32)的外部套表面包括呈带有导向槽 (31)的楔形部分(14)的形式的凸出部分。楔形部分(14)具有两个楔表面(15),这两个表 面基本上切线地对齐,并成一定角度背对彼此。楔构件(30)还包括通孔(36),该通孔在导 销(32)中具有内部螺纹(35)。锁定构件(4)还包括管状的、基本上圆柱形的锁套(9),所述锁套被开槽而具有轴 向对齐的槽沟(13)-按照图15-17。该槽沟(13)在其一端形成具有楔表面(16)的楔形的 开孔(113),所述楔表面面对彼此并基本上切线地对齐。锁套包括具有较大外径的部分,该 部分形成锁定表面(37)。锁套还具有带有较小直径的部分,该部分形成颈部(38)。在锁定 表面(37)中,在槽沟13的相对侧上有轴向对齐的槽沟(13')。锁套的内径形成引导表面
(39),该引导表面设计成与楔构件(30)的导销(32)相互作用。锁套(9)还包括肩部(40), 该肩部从颈部(38)的外部端延伸,并向着中心径向上对齐。肩部(40)的末端边缘基本上 是圆形的并具有确定的直径“d”。锁套优选用适当的材料,例如缩醛塑料,制造为单件。材 料应是柔性的,但在与楔构件(30)相互作用时保持其形状并具有低的摩擦系数。按照图 18-21,锁定构件(4)还包括驱动构件(41)。所述驱动构件优选地制造为注塑的聚合物(例 如聚酰胺)。驱动构件(41)包括圆柱形的颈部(49)。在所述颈部上,有螺纹槽(42)形式 的外螺纹。借助一定的径向和轴向间隙,外螺纹与楔构件(30)的内螺纹(35)相配合。螺 纹槽(42)从颈部(49)的端部延伸,并止于轴向上对齐的边缘(48)。在离边缘(48) —定 距离处,颈部(49)直径上减小,形成具有下部阻挡表面(44)和上部阻挡表面(46)的槽沟 (43),所述阻挡表面是环形的且基本上轴向对齐。槽沟(43)的外径多少小于锁套(9)的肩 部(40)的末端边缘的直径(“d”)。上部阻挡表面(46)形成外径与锁套(9)的颈部(38) 的外径基本相同的凸缘(45)的末端表面。驱动构件(41)还包括剖面(此情况中为六边形) 与扭杆(7)的剖面形状相同但稍大的通孔(47)。这是为了使得扭杆(7)能够通过孔(47) 自由地运动,且仍能扭转驱动构件。这里重要的是,所述剖面不是圆形的。旋转运动因此能 够从扭杆(7)传送到驱动构件(41),由此,这种运动致动锁定装置。这种致动将在下面更详 细地说明。图22-25显示了部分地装有扭杆(7)的锁定构件(4),扭杆已插入其中。安装顺序 如下。锁套(9)上的肩部(40)被向着驱动构件(41)的颈部(49)的端部扭转,拉过所述颈 部并在槽沟(43)中可靠地卡扣到位。这要求锁套(9)允许其自身稍微变宽。这是可能的, 因为锁套被开缝且是由柔性材料制成的。因为槽沟(43)的外径多少小于锁套(9)的肩部
(40)的末端边缘的直径(“d”),所以锁套(9)能够相对于驱动构件(41)自由地转动。槽 沟(43)的宽度使得,借助于一定的轴向间隙,肩部(40)安装到槽沟中。扭杆(7)随后可被 推入驱动构件(41)中的孔(47)中。在此孔中,扭杆(7)随后可在轴向上以一定的间隙被 移位(如先前所说明的)。通过楔构件(30)的通孔(36)插入扭杆。在此孔中,扭杆能够被 自由地转动及轴向地移动。随后楔构件(30)被扭转,以使得导销(32)面对锁套(9)和驱 动构件(41)。下一阶段,驱动构件(41)被拧入楔构件(30)中,由此,借助一定的间隙,锁套(9) 的引导表面(39)靠着楔构件(30)的导销(32)滑动。图26-28显示了处于非锁定位置和完全装配的锁定构件。暴露了外管(3)的截面。内管(1)被安装到楔构件(30)的安装颈部(33)。由于锁套(9)的锁定表面(37)和外管 ⑶的内部套表面(11)之间的缝隙(50),带有安装好的锁定构件(4)的内管⑴可相对于 外管⑶在轴向上位移。通过轴向的位移,外管的肩部⑶在楔构件(30)的导向槽(31)以 及锁套(9)的轴向对齐的槽沟(13禾Π 13')中滑动。经由这种安排,内管⑴相对于外管 (3)与锁定构件(4)抗旋转锁定。图26显示,楔构件(30)的楔形部分(14)被部分地推入 锁套(9)的楔形的开孔(113)中。在箭头的0方向上(因为是右螺纹)扭转扭杆(7)将会 把驱动构件(41)拧入楔构件(30)。在此扭转的过程中,驱动构件(41)的螺纹槽(42)的上 部螺纹面(flank) (52)依靠着楔构件(30)的螺纹(35)的下部螺纹面(51)——图28。螺 纹槽(42)和螺纹(35)之间的轴向间隙引起在螺纹槽(42)的下部螺纹面和螺纹(35)的上 部螺纹面之间形成缝隙A。当驱动构件(41)被这样拧入楔构件(30)中时,凸缘(45)在箭 头的Q方向上压着锁套(9)的具有肩部(40)的那一端——图27。楔构件(30)的楔形部 分(14)由此被进一步推入锁套(9)的楔形的开孔(113)中。因此,楔形部分(14)的楔表 面(15)沿着并相对于锁套(9)上相互作用的楔表面(16)移动。这加宽了锁套(9)的轴向 槽沟(13)。这样的结果是锁套(9)的直径增加,且其锁定表面(37)在箭头的R方向上被径 向地推挤,直到所述锁定表面(37)与外管(3)的内部套表面(11)接触为止,由此使得内管 (1)和外管(3)在轴向上相对于彼此锁定。通过选择楔形部分(14)的楔表面(15)之间适 当的角度,锁套(9)可靠着外管(3)自锁。当内管(1)在箭头的N方向压在外管(3)上时, 外管(3)的运动在箭头的Q方向上推挤锁套(9)。楔构件(30)随后相对于锁套(9)在箭头 的S方向上(图28)被位移。这因为先前所说明的缝隙A而是可能的。通过楔构件(30) 逆着锁套(9)的这种相对位移,楔形部分(14)的楔表面(15)沿着并相对于锁套(9)上相 互作用的楔表面(16)移动。这进一步加宽了锁套(9)的轴向槽沟(13),且结果是,加强了 锁定的功能。在对锁套(9)的锁定表面(37)没有关于特殊的摩擦材料方面的要求时,这在 楔表面之间的角度不大于约20度的情况下发生。缝隙A于是可小于1mm,这个小的值对于 实现尽可能可控的操作是重要的。A的小的缝隙高度以主动锁定组件为刚性的且具有很小 的弹性为条件。这是因为,在楔角为20度时,楔形部分(14)的Imm的位移仅引起锁套(9) 约0.1mm的直径增加。沿着螺纹扭转驱动构件(41)以及基本上在切线上靠着锁套(9)的 楔形的开孔(113)工作的楔形部分(14)的组合也导致在外管(3)和内管⑴从彼此拉出 时很好的锁定功能。在驱动构件(41)在陡的倾斜螺纹中以低转矩被旋转时,还获得在拔出 力下意外的好的锁定功能。在20度楔角的情况下,螺距可大至12mm。这意味着,在不超过 90度的旋转角度,且在操作者无需扭转手腕而依靠手指的简单运动就可实现操作的很小的 转矩的情况下,锁定构件(4)可从完全打开的位置变到完全闭合的位置。从工效学的观点 看来,这是极好的——手腕的反复的扭转通常导致磨损损害。图10中,由在箭头的M方向中 的一个方向上被扭转的操作构件(5)来实现操作。当锁定构件(4)将要进到锁定位置时, 操作构件相对于把手(6)被顺时针扭转(图27中箭头的0方向)。
此扭转经由扭杆(7)被传送给驱动构件(41)。在楔构件(30)经由肩部⑶而被 抗旋转锁定到外管(3)时,驱动构件(41),如前面所说明的,被拧进楔构件(30)。要将锁打 开时,操作构件(5)被逆时针扭转(图27中箭头的P方向)。经由扭杆(7),这种扭转被传 送给驱动构件(41),驱动构件被从楔构件(30)拧出。锁套(9)在此通过在肩部(40)上施 加力的驱动构件(41)的槽沟(43)中的下部阻挡表面(44)而被拉出楔形部分(14)。以此方式,经由操作构件(5)获得了对锁定构件(4)的完全控制。所描述的装置/布置包括很少 的零件且易于装配。这导致低的生产成本。在所描述的设计中,扭杆(7)为六边形杆。当 然它可以具有需要较少材料的不同的非圆形剖面。例如,可以想到具有指向外的肩部的薄 壁管形式的铝型材(aluminium profile)。增强聚合物(reinforced polymer)中的型材 是又一可能。也可想到没有楔构件(30)的抗旋转锁定以及外管(3)具有圆形剖面的设计。 当驱动构件(41)拧进楔构件(30)时的转矩为低时,在工具被连接到工具底座(2)时产生 的摩擦或惯性通常足以给出操作所需的反转矩。 如果选择大节距(ste印pitch),则螺纹不是自锁的,而这时优选操作构件包括依 照图29-34的捕捉装置(catch device) 0操作构件(5)在此适当地制造为单件(注塑的 聚合物),且按照图29-31,包括被开槽而具有径向的槽沟(56)的相对薄的圆柱形盘(58), 通过所述槽沟,盘(58)上的舌状物(55)突出。在盘(58)的一侧,且与之共轴地,安装颈部 (24)。这与先前结合图6-8所描述的颈部(24)具有完全相同的设计和功能。在盘(58)的 另一侧,有旋钮(59)。这跨过盘(58)上的直径线对称地伸长。旋钮包括径向对齐的腔(60), 并定向成使得腔(60)位于舌状物(55)和槽沟(56)之上并将两者覆盖。舌状物(55)因此 能够自由地弯入腔(60)中。在颈部(24)和盘(58)之间的过渡部分,有圆柱形凸缘(61)。 舌状物(55)包括凸出部分(57)。这些凸出部分具有三角形的剖面,并从凸缘(61)出来向 着盘(58)的圆周径向地延伸。颈部(24)还包括径向上对齐的孔(54),用于设计成在轴向 方向上紧固扭杆(7)的销或螺杆。把手(6)适当地制造为单件(注塑的聚合物),且按照 图32和33,包括颈部(12)和头部(66)。把手(6)还包括导向槽(18)、通孔(20)、导向孔 (19)和阻挡表面(21)。这些的设计和功能如前面结合图3-5所描述的。在头部(66)中, 有凹槽(62)。此凹槽的外部是圆柱形的,直径稍大于操作构件(5)上盘(58)的直径。凹 槽(62)的圆柱形部分与导向孔(19)共心。凹槽(62)在其下部形成旋转对称的切入部分 (22)。管(67)从此切入部分(22)的底部上升。此管的内部套表面形成导向孔(19)的一 部分;其上端表面(64)设计成支持操作构件(5)的凸缘(61)的下端表面。在凹槽(62)的 圆柱形部分的底部以及沿其圆周,有齿边沿(63)。这里,齿具有三角形的剖面,并设计成与 操作构件(5)的舌状物(55)上的凸出部分(57)相互作用。图34显示了把手(6)和操作 构件(5)如何在捕捉装置(65)中相互作用。扭杆(7)按先前所描述的相同的方式安装在 操作构件(5)中。扭杆(7)于是被插入通过把手的导向孔(19),之后,如先前所描述的,操 作构件(5)的颈部(24)抵着阻挡表面(21)可靠地卡扣到位。在此位置,操作构件(5)在 阻挡表面(21)和支持表面(64)之间以一定的间隙被轴向地锁定。此间隙被调整成使得凸 出部分(57)装配到齿边沿(63)中的齿间的空间中,并因此,以某一制动力矩,将操作构件 (5)锁定而避免相对于把手(6)的扭转。因此有可能在锁定构件中使用非自锁的螺纹,并由 此实现容易地操作锁定功能。当在箭头的0和P方向中的任何方向上以大于制动力矩的转 矩扭转旋钮(69)时,凸出部分(57)由于三角形的剖面而在齿边沿(63)中的齿上滑动。舌 状物(55)于是在箭头的T方向上弯入腔(60)中。制动力矩的大小可以通过舌状物(55) 的抗弯刚度或通过替换凸出部分(57)和齿边沿(63)中的齿的剖面的形状和尺寸来设计。 当然,捕捉装置(65)可具有很多不同的设计。例如它可以是依赖于摩擦力的,或设计成具 有在不连接时将被主动致动的捕捉器。为保证凸出部分(57)以适当的力被向下压向齿边 沿(63),还可能设想到分离的金属弹簧元件的接合。在上述设计中,操作构件(5)被放入把手(6)的凹槽(62)中。这样的优点是操作者能够简单地够到操作构件(5),且没有无意识 地致动操作构件的风险,能够使用把手(6)操作轴(10)。在发明的范围内,操作构件的许多 其他的定位和设计当然也是可以设想到的。例如,一种有益的布置可以使操作构件(5)以 允许所述构件旋转的方式定位在内部元件(1)的外端,这里,扭杆(7)没有相对于驱动构件 (41)轴向地位移,而是一直装配在其中。对于操作构件(5),另一种可能是设计成使其将操 作者手的线性运动转变成扭杆(7)的旋转。这可通过使操作构件包括靠着扭杆上的齿轮操 作的齿条来实现。在这种设计中,操作构件可在操作锁定构件时,在径向方向上被推向和推 离外管。另一种设计是提供带有陡的倾斜的螺杆传动的扭杆(7)的上部部分;以及,带有 螺纹相同的螺母的操作构件(5)。锁定装置于是可通过在径向方向上向着外管被压入的操 作构件来操作。压缩弹簧可用于实现回弹。驱动构件(41)可被改变成使得其设计具有可弯 曲的舌状物,其中锁定肩部处于拧入楔构件的末端。所述肩部能够可靠地钩到楔构件(30) 中通孔(36)的末端边缘上,并防止驱动构件(41)从楔构件(30)完全拧出。舌状物的长度 必须使得锁定构件(4)的操作不被阻止。图35-44显示了按照本发明的,带有锁定构件(4)的锁定装置的另一种设计的构 成组件。此锁定构件包括依照图35-37的驱动构件(41)。所述构件可适当地制造为具有高 的刚性和强度的注塑的聚合物(例如玻璃加强的聚酰胺)中的单件。驱动构件(41)尽可能 对于螺纹槽(42)旋转对称,具有通孔(36),且在一端包括用于紧固到内部元件(1)的安 装颈部(33);在一侧对内部元件(1)的阻挡表面划界,而在另一侧对楔构件(30)的阻挡表 面划界的凸缘(45);以及形成直径大于引导颈部的直径的颈部(49)的引导颈部(70)。在 颈部(49)上,有螺纹槽(42)形式的外螺纹。螺纹槽(42)在颈部(49)中的轴向对齐的边 缘(48)中终止,所述颈部在驱动构件(41)的另一端形成贯穿斜面(71)。锁定构件(4)还 包括依照图38-41的楔构件(30)。所述楔构件可适当地制造为单件(玻璃加强的聚酰胺)。 楔构件(30)设计为具有大小外径的切开的圆柱形管。具有较大直径的部分形成阻挡凸缘 (34),其外端设计成靠着驱动构件(41)的凸缘(45)支持。具有较小外径的部分形成导销 (32),用于引导锁套(9)。在导销(32)的套表面上,有楔形部分(14),其具有相互以一定角 度(优选在20度左右)基本上切线地对齐的楔表面(15)。楔构件(30)的内部套表面形成 直径近似于驱动构件(41)的引导颈部(70)的外径的引导表面(39)。楔构件(30)设计成 扣合到凸缘(45)和颈部(49)之间的引导颈部(70),轴向和径向的配合允许其在引导颈部 上容易地转动。锁定构件(4)还包括依照图42-44的锁套(9)。所述的套优选用缩醛塑料制造, 这种材料对聚酰胺塑料具有好的抗摩擦性质。锁套(9)设计为一端外径大而另一端外径小 的圆柱形管。大的直径端形成锁定表面(37),用于与外管(3)的内部套表面相互作用。当 锁套未被装载时,锁定表面(37)的直径大于外管(3)的内径。另一端形成具有较小外径的 颈部(38)。颈部(38)的内部套表面具有设计成与驱动构件(41)的螺纹槽(42)相互作用 的螺纹(35),配合成使得其能够以一定的轴向间隙容易地转动。锁套由于轴向对齐的槽沟 (13)而被开槽,该槽沟在关于锁定表面(37)的末端,发展成具有面向彼此的基本上切线地 对齐的楔表面(16)的楔形的开孔(113)。锁套(9)的锁定表面(37)的内部提供设计成包 围楔构件(30)上的导销(32)的引导表面,配合成使得锁套可相对于楔构件(30)容易地在 轴向上位移。这种位移通过驱动构件(41)而完成,这将在以下更详细地讨论。
图45显示了内管⑴被紧固(使用已知的技术)到驱动构件(41)的安装颈部 (33)的装配好的锁定构件(4)。楔构件(30)已被卡到了驱动构件(41)的引导颈部(70) 上,且能够在其上容易地转动。锁套(9)也已经在驱动构件(41)的贯穿斜面(71)之上被 提供,方位使得楔构件(30)的楔形部分(14)被推入锁套(9)的楔形的开孔(113)中,并于 是拧入螺纹槽(42)中。这种贯穿通过锁套的加宽实现。由于颈部较小的外径,颈部(38) 较薄的材料厚度使得所述加宽变得更为方便。在此位置,当锁套(9)旋转时,其相对于楔构 件(30)轴向地位移,所述楔构件因楔形部分(14)被插入到楔形的开孔(113)中也进行旋 转。当锁套(9)在箭头的T方向上(右螺纹)被拧紧时,螺纹槽(42)的终止边缘(48)将 其阻挡在驱动构件上。在此位置,楔形部分(14)不影响锁套(9)的直径,且借助一定的摩 擦,外管(3)可在锁套上被推挤。所述摩擦起因于锁定表面(37)的直径稍大于外管(3)的 内径。在此位置,内管(1)和外管(3)可因此相对于彼此在轴向上位移。通过相对于外管 (3),在箭头的0方向上旋转内管(1),锁定构件(4)的锁定发生。在这样的旋转中,由于锁 定表面(37)靠着外管(3)的内部套表面的摩擦,锁套(9)向下向着楔构件(30)拧紧。这 将楔形部分(14)进一步推入锁套(9)的楔形的开孔(113)中。结果,楔形部分(14)的楔 表面(15)沿着并相对于锁套(9)上相互作用的楔表面(16)移动。这加宽了锁套(9)的 轴向槽沟(13)。因此,锁定表面(37)的直径增加,且锁套与外管(3)的内部套表面锁定接 合。这进一步导致螺纹(35)的直径增加,且螺纹(35)和螺纹槽(42)的螺纹面相对于彼此 在径向方向上滑动。这里,螺纹牙型的高度必须足以允许有直径上的这种相对差(可高达 0.5mm)。在内管(1)相对于外管(3)在箭头的N方向上的位移时,这种锁定是自动锁定的。 这是因为锁套(9)随后倾向于在箭头的Q方向上相对于楔形部分(14)被移位,结果直径进 一步增大。这因为螺纹中的轴向间隙而是可能的。这种锁定原理已在先前详细地说明,且在 图46中给出了概况,图中为了清楚的目的,外管(3)仅部分地在锁定构件(4)上滑动。在内 管(1)相对于外管(3)位移的方向相反的情况下,自锁不会发生。然而,仅以小的转矩可实 现意外强的锁定功能,因此,锁很容易操作。这里,优选螺纹槽(42)和螺纹(35)比先前描 述的设计具有相当小的螺距。螺距应该是小到使得螺纹是自锁的,且因此锁定构件(4)不 会无心地打开。以约3mm的螺距,锁定构件可在完全打开和完全闭合的位置之间操作,旋转 的角度大约270度,且转矩小,操作很容易进行。这种类型的锁定特别适用于没有或只有小 的转矩将在内部元件和外管之间传送的应用。可以想到的使用领域包括各种类型的棍状物 (例如拐杖和滑雪杖)和各种类型的支架(例如用于照相机和麦克风)。钩杆是另一使用 的领域。锁仅比具有相同操作原理的传统的和很普遍的类型的锁多包含一个零件。然而, 它提供的锁定功能比它们的功能优越得多。在上面,锁定装置是关于内管形式的内部元件(1)进行的描述。然而,因为锁的操 作无需穿过所有路径的扭杆,当然它能够使用实心杆形式的内部元件(1)。而且明显的是, 还是锁定装置的这个设计可设置有把手和某些类型的工具或底座。上述设计也可改变,以 使得锁套不具有螺纹,而代替地,驱动构件与外径稍大于外管的外径的圆柱形螺母相互作 用,所述的螺母连接到锁套,以使得转动的及/或轴向的运动被传送。发明还可按照图47-53变化,图47-53显示的设计具有可替换的操作构件。图 47-49显示了锁定构件(4)的各种视图,其中驱动构件(41)的螺纹槽(42)具有如此小的螺 距以至于螺纹是自锁的。这带来的优点是操作构件(5)不需要捕捉装置。图47还显示了楔构件(30)的楔形部分(14)怎样在其最窄的端部具有两个切线上对齐的棒的形式的阻挡 构件(72)。该阻挡构件在锁套(9)内的开孔(53)中自由地运动。开孔(53)在到楔表面 (16)的过渡部分终止于切线上对齐的边缘(75)。这防止驱动构件(41)从楔构件(30)拧 出。装配中,在阻挡构件(72)的有角度的边缘被压到锁套的楔形槽中时锁套(9)加宽。继 续将驱动构件(41)拧入楔构件(30)将使阻挡构件(72)滑入锁套的开孔(53)中,然后锁 套的楔表面(16)抵着楔形部分(14)相应的楔表面可靠地卡扣到位。锁定构件的这种设计 也没有用于抗旋转锁定的导向槽,因此内管(1)在锁定构件(4)未锁定时相对于外管(3) 可自由地转动。这便于安装,且因外管(3)可以是标准的管,这降低了制造的成本。因为驱 动构件(41)可以容易地拧入楔构件(30),且内管(1)的惯性可抵消驱动构件(4)相对于外 管(3)的转动,旋转性就其本身而言在操作过程中不是不便的。 由于驱动构件(41)的螺纹槽(42)小的螺距,锁定构件(4)可以可忽略的转矩操 作。图50-53显示了带有操作构件(5)和扭杆(7)的把手(6)的各种视图。很自然地,按 照先前所描述的设计,使操作构件(5)处于把手(6)的顶部也是能够设想到的。然而,这种 布置的缺点在于操作构件(5)可在与轴(10) —起工作时被无意地打开。为消除此缺点,操 作构件(5)可被放入把手(6)中的开口内一如图50-53所示。把手(6)包括下部部分和上 部部分,外管(3)设计成引入到所述下部部分中,所述上部部分具有上端件(74),该上端件 包括通孔(20),扭杆(7)可被引入该通孔并在其中自由地转动。在端件(74)的下端,通孔 (20)具有用于扭杆(7)的贯穿斜面(76)。支持终止盖(68)的两个指向上的棒(69)从把手 (6)的下部部分上升。此盖(68)因此与把手(6)的下部部分一体化。如由图53中暴露的 侧视图所示,盖(68)包括基座孔(72)。所述基座孔(72)充当扭杆(7)的导向孔。扭杆可 在其中自由旋转。在棒(69)之间,有圆柱形可旋转的操作构件(5)。如图53所示,后者具 有切入部分。在操作构件(5)的中心,有用于扭杆(7)的通孔。扭杆(7)可被引入此通孔 并相对于操作构件(5)预防旋转和轴向位移被锁定。装配中,操作构件(5)插入到棒(69) 之间,随后将扭杆从下面插入把手(6)中。由贯穿斜面(76)引导,扭杆随后被插入并通过 通孔(20)而进入操作构件(5)。扭杆(7)随后插入盖(68)中的基座孔(72)。最终,使用 径向对齐的螺杆或某些其他已知的方法,扭杆(7)可固定到操作构件(5)。现在,操作者能 够容易地够到操作构件(5)而没有任何无意操作锁定构件(4)的风险。因锁定构件中的螺 纹螺距比早前设计中的明显较小,在闭合和打开位置之间要求相当于一次扭转的旋转。这 通过操作者的拇指和食指之间两到三次的扭转而容易地实现。只需要可忽略的转矩来实现 内管(1)和外管(3)相对于彼此很强的锁定,两者都预防轴向运动(在两个方向上)以及 预防旋转。因棒(69)妨碍操作员用手围绕操作构件(5),避免了用很大的转矩装载锁定构 件(4)(这可能在低螺纹螺距和另一类型操作构件的条件下很容易地以其他方式发生)的 风险。上述设计是设计很经济的变体。
权利要求
一种锁定装置,所述锁定装置与驱动构件相互作用,并包括内管(1)和外管(3);其中,所述内管(1)具有第一自由端,所述第一自由端从所述外管的第一端凸出并能从所述外管的第一端轴向地位移;其中,在所述内管(1)的另一端上有锁定构件(4),所述锁定构件(4)提供所述内管(1)和所述外管(3)能够相对于彼此在不同的轴向位置被可释放地锁定所借助的装置;其中,所述锁定构件(4)包括管状锁套(9)和楔形部分(14),所述管状锁套(9)由至少一个轴向对齐的槽沟(13)开槽,所述槽沟包括具有基本上切线地对齐的楔表面(16)的楔形的开孔(113),所述楔形部分(14)包括楔表面(15),所述楔表面在受到包括螺纹槽(42)的驱动构件(41)作用时,能沿着并相对于所述锁套(9)的相互作用的楔表面(16)位移,上述位移将所述锁套(9)压向所述外管,所述内管(1)和所述外管(3)由此相对于彼此在轴向上锁定,所述位移通过被绕着基本上平行于所述内管(1)的纵向轴线的轴线旋转的所述驱动构件(41)而发生,所述螺纹槽(42)由此与螺纹(35)相互作用;且其中,总的特征在于当扭杆(7)相对于所述内管(1)绕着基本上平行于所述内管(1)的所述纵向轴线的纵向轴线旋转时,所述驱动构件(41)的旋转经由所述扭杆(7)而发生。
2.如权利要求1所述的锁定装置,其特征在于有可能使所述扭杆(7)相对于所述驱 动构件(41)在轴向上位移。
3.如权利要求1或2所述的锁定装置,其特征在于所述驱动构件(41)被紧固到所述 内管⑴。
4.如以上权利要求中的一个权利要求或任一权利要求所述的锁定装置,其特征在于 所述锁套(9)被连接到所述驱动构件(41),使得所述锁套(9)能够相对于所述驱动构件 (41)扭转,且借助一定的轴向间隙,所述锁套(9)相对于所述驱动构件(41)在轴向上位移。
全文摘要
一种锁定装置,其与驱动构件相互作用,并包括内管(1)和外管(3);其中内管(1)具有第一自由端,该第一自由端从外管的第一端凸起并可在轴向上位移;其中在内管(1)的另一端上有锁定构件(4),所述锁定构件(4)提供内管(1)和外管(3)能够相对于彼此在不同的轴向的位置可释放地锁定所借助的装置;其中,锁定构件(4)包括管状锁套(9)及楔形部分(14),管状锁套(9)由至少一个轴向对齐的槽沟(13)开槽,所述槽沟包括具有基本上切线地对齐的楔表面(16)的楔形的开孔(113),楔形部分(14)包括楔表面(15),所述楔表面在受到包括螺纹槽(42)的驱动构件(41)作用时,可沿着并相对于锁套(9)的相互作用的楔表面(16)位移,这种位移将锁套(9)压向所述外管,内管(1)和外管(3)由此相对于彼此在轴向上锁定,所述位移通过被绕着基本上平行于内管(1)的纵向轴线的轴线转动的所述驱动构件(41)而发生,螺纹槽(42)由此与螺纹(35)相互作用;以及其中,当扭杆(7)相对于内管(1),绕着基本上平行于内管(1)的纵向轴线的纵向轴线被旋转时,驱动构件(41)的旋转经由扭杆(7)而发生。
文档编号F16B7/14GK101946098SQ200980105359
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月15日 优先权日2008年2月16日
发明者拉格纳·斯塔尔 申请人:法斯特工业产品公司
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