弹性支撑的耐磨线导引器及制造方法与流程

背景本公开涉及一种用于钓鱼杆的改进型线导引器组件。采用线导引器以在使用期间控制钓鱼线沿着钓鱼杆的长度的运动。在钓鱼杆的整个使用寿命中，钓鱼线数千次地通过导引器进行投放和回收，为它带来了环境中的水分和颗粒。钓鱼线穿过导引器的这种重复运动通常导致导引器的内圆周上的磨损。通常采用非常硬的材料(诸如陶瓷)环来限定导引器的内圆周以改进耐磨性。耐磨陶瓷环的极端硬度使环的制造以及环与支撑件的组装复杂化，该支撑件将导引器定位在杆的表面之上。陶瓷环还趋于非常脆，所以使用轻质或复杂的截面形状是不切实际的。通常，通过粘合剂将环固定到支撑件，这在反复弯曲时会失败并造成环弹出。支撑耐磨环的框架通常留有倾向于切割钓鱼线的暴露边缘和粘合剂残余物，使得杆不适合使用直到损坏的导引器被更换。通常，每个杆均承载五到十五个这样的导引器以及管状顶部构件和钩保持器。这些部件的尺寸和重量是变化的，以适应钓鱼杆的预期用途。钓鱼爱好者一般喜欢尺寸或规格较小且重量减轻的部件。不幸的是，轻型材料也更容易变形、弯曲和断裂，除非杆被小心处理。例如，当包装或运输杆时，可能无意中或意外地弯曲钓鱼线导引器，要求通常通过冷加工将导引器拉直，这趋于增加材料的脆性并因此减少导引器部件的可使用寿命。在许多情况下，常规导引器和顶部构件的变形是当走过树木和灌木丛时杆被挂到树枝上而造成的。美国专利号6,612,065描述了由超弹性形状记忆合金材料制造的线导引器。由于镍钛(niti)合金材料的超弹性特性，这样的线导引器极其耐用且不会变形。这些线导引器已经得到渔民的明显重视。技术实现要素：公开的线导引器将耐磨环与超弹性的形状记忆合金框架和支撑件组合以提供轻质而耐用的组件。所述耐磨环由诸如陶瓷的硬材料构成。碳化硅(sic)、氧化锆(zro2)、氮化硅(si3n4)和氧化铝(3al2o3)是与公开的线导引器兼容的陶瓷材料。其他的硬且耐磨的材料也可以是合适的。根据本公开的各方面，所述耐磨环在所述环和框架会合的外表面上包括凹槽或环形凹部。所述凹槽提供所述耐磨环和所述超弹性框架之间的增强机械连接。所述凹槽还提供了用于施加粘合剂的位置，在所述凹槽的所述位置处的所述环和框架之间增强的接触表面积改进了所述耐磨环和所述框架之间的所得粘结。在公开的线导引器组件中，所述框架和支撑件由经过热处理和机械加工以在与大多数钓鱼活动的环境一致的温度范围(例如，大约0℃(32°f)–38℃(100°f))内具有超弹性特性的形状记忆合金材料构成。明显低于该范围的底部冷冻超弹性材料将所述材料转化为柔韧的马氏体相，这允许明显的变形而不会永久地改变形状。超弹性指的是适当制备的形状记忆合金从高达8％的应变(这会使诸如不锈钢的普通弹性金属永久变形)恢复的能力。在正常使用的温度范围内，所述超弹性框架处于相对较硬的奥氏体状态下。当暴露于高水平的应力时，所述超弹性材料经历临时相转变而进入应力诱发的马氏体条件，这允许所述材料的弹性变形(应变)而不会永久变形。当应力消除时，所述材料回复至其预应力奥氏体条件下。公开的框架和支撑件的这种性质增强了所公开的线导引器组件在暴露于冲击和弯曲应力时的耐久性。用于公开的线导引器组件的所述框架和支撑件的形状记忆合金材料的超弹性特性通过弹性地夹住所述环增强了所述框架和耐磨环之间的机械连接。所述线导引器组件的超弹性形状记忆合金支撑件和附接部在高达8％的应变(这会使诸如不锈钢的常规弹性金属变形)之后恢复其原始形状。这些合金还具有所谓的“形状记忆”属性，低于其转变温度冷冻所述材料致使所述材料柔软而柔韧。在柔软而柔韧的马氏体相下，形状记忆合金材料可以变形，例如更换损坏的耐磨环而无需从杆坯材去除所述框架。当所述形状记忆合金加热通过其转变温度时，所述形状记忆合金在回复至相对较硬的奥氏体相的同时恢复其程控形状。niti合金还耐腐蚀并且当暴露于盐水时不会生锈或氧化，自然具有较低的摩擦系数且比常规不锈钢密度小。如果所述耐磨环与所述框架分离，或者磨损、损坏或破裂，则所述框架和支撑件可以冷冻至马氏体(柔韧的)状态并且所述环可以重新插入。当所述框架和支撑件加热至环境温度时，所述框架和支撑件将返回至奥氏体状态并且再次夹住和支撑保持的耐磨环。如果所述耐磨环丢失或损坏，则在无所述环的情况下允许所述线导引器使用平滑的圆形形状的线材框架，磨损或损坏钓鱼线的风险很小。所述框架和环的关系的各方面被组合以形成所述框架和所述耐磨环之间牢固的机械连接。一者为耐磨环中的凹槽和构成所述框架的线材直径之间的关系。所述环的外径限定所述环形凹槽的上边缘并且大于所述框架的内径，导致使所述环相对于所述框架保持的重叠。所述凹槽的深度可小至所述线材的直径的25％或者大至所述线材的直径的95％。一般而言，较深的凹槽提供了所述环和所述框架之间较大的机械连接。另一者为所述框架和所述耐磨环的圆周之间的关系。所述框架可被构造成包围小至所述环的圆周的50％(180°)，或者包围高达所述耐磨环的圆周的大约90％(325°)以上。一般而言，被所述框架包围的环的圆周的百分比越大，所述框架和所述环之间的机械接合越大。所述框架被构造成在所述框架/凹槽的界面处夹住所述环。组合地，即使不存在粘合剂，部分地包围所述框架的所述凹槽连同紧紧地包围大部分环的所述框架也会提供所述框架和所述环之间牢固的机械连接。可添加粘合剂以增强所述框架和所述环之间接合的安全性。附图说明图1是根据本公开的各方面的线导引器组件的第一实施方式的仰视平面图；图2是图1的线导引器组件的正视平面图；图3是无耐磨环的图1的线导引器组件的框架、支撑件和附接件的仰视平面图；图4是图3的框架、支撑件和附接件的侧视图；图5是图3的框架、支撑件和附接件的正视平面图；图6是图1的线导引器组件的耐磨环的截面图；图6a是穿过根据本公开的各方面的耐磨环的替代实施方式截取的截面图；图7是图6的耐磨环的侧视图；图7a是图6a的耐磨环的侧视图；图8是图6的耐磨环的正视平面图；图8a是图6a的耐磨环的正视平面图；图9是根据本公开的各方面的线导引器组件的第二实施方式的侧视局部截面图；图9a是包括具有平底凹槽的替代耐磨环的图9的线导引器组件的替代实施方式的侧视截面图；图10是图9的线导引器组件的框架、支撑件和附接件的俯视平面图；图11是图9的线导引器组件的端视图；图12是穿过图9的线导引器组件的框架和耐磨环截取的截面图；图13是根据本公开的各方面的替代线导引器组件的正视图；图14是根据本公开的各方面的替代两脚线导引器组件的正视图；图15是图14的两脚线导引器组件的侧视图；图16是图14的两脚线导引器组件的俯视图；以及图17是图14的两脚线导引器组件的仰视图。具体实施方式图1至图17图示根据本公开的线导引器组件。图1至图8图示线导引器组件10的第一实施方式。线导引器组件10包括包围耐磨环14的线材框架12。框架12是线形(wireform)的一部分，线形包括将耐磨环14定位在图4、图5中示出的钓鱼杆坯材30之上的支撑件16和附接件18。耐磨环14限定圆周凹槽20，圆周凹槽20接收框架12以将耐磨环14机械地连接到框架12。线导引器组件10的支撑部16也可被称为“腿”，而附接部18可被称为“脚”。附接部18通常通过缠绕细丝和粘合剂(未示出)而固定到杆坯材30，所以一系列线导引器组件的耐磨环限定沿着钓鱼杆长度的钓鱼线路径。随着一系列从钓鱼杆的末端朝向柄端和线轴前进，这系列中的每个线导引器的直径通常增加。因此，一系列中的每个线导引器组件一般具有略微不同的构造，靠近线轴的线导引器组件具有更大的直径并且通常与杆坯材(未示出)间隔更远。线导引器组件的比例相应地改变，所以相比靠近杆末端的线导引器，靠近线轴的线导引器组件的线材直径更大并且支撑距杆坯材更远的更大直径的耐磨环。比例和线材直径的改变可能需要调整支撑部16的腿的长度、支撑部16和框架12相对于线形的附接部18的脚的角度位置以及沿着杆坯材的附接部的长度变化。在更接近钓鱼杆的线轴端的较大直径线导引器中，沿着杆坯材的附接部18的长度通常也较大。在公开的实施方式中，用于构成框架12、支撑部16和附接部18的线形为具有圆形横截面的单个连续长度的镍钛(niti)形状记忆合金线材。其他超弹性的形状记忆材料可与所公开实施方式兼容，并且具有除圆形之外的横截面形状的线材也可在所公开实施方式的背景下起作用。线材放置在某一模型上并被热处理，使得至少框架12和支撑部16在大多数钓鱼环境下遇到的温度范围(例如，约32°f(0℃)–100°f(38℃)的范围)内具有超弹性特性。该过程还赋予框架12、支撑部16和附接部18的成品形状，零件当在冷冻马氏体状态下变形时将返回至该成品形状。形状记忆合金线材的超弹性特性使公开组件极其耐用并抵抗弯曲力和对组件的冲击。超弹性线材框架将从将使其他材料(诸如不锈钢)会永久变形的应变而反弹至其原始形状。niti合金对盐和通常在钓鱼环境下会遇到的材料具有很高的耐腐蚀性。高度柔性的超弹性niti线形在投放和使用期间随杆坯材一起移动，导致灵活的杆动作以及杆弯曲的阻尼减小(相比柔性较小的线导引器组件所发生的)。形状记忆合金(sma)为“记住”其原始形状并且当在冷马氏体状态下变形时返回至其原始形状(加热通过其转变温度时)的合金。两种主要类型的形状记忆合金为铜-铝-镍和镍-钛(niti)，但sma也可以通过锌、铜、金和铁的合金来创建。铁基和铜基sma(诸如fe-mn-si、cu-zn-al和cu-al-ni)可商购并且比niti更便宜。然而，niti基sma由于其稳定性、实用性和优异的热机械性能而更适用于大多数应用中。某些条件下的sma显示超弹性的性质，这允许材料从异常大的应变中恢复。代替响应于温度而在马氏体相和奥氏体相之间转变，可以响应于机械应力诱发该相转变。当sma在奥氏体相下加载时，材料超过临界应力(与转变温度成比例)将转变为马氏体相。再继续加载，孪晶马氏体将开始脱晶，允许材料经历较大的变形。一旦释放应力，马氏体就转变回到奥氏体，并且材料恢复其原始形状。结果，这些材料可以从高达8％的非常高的应变可逆地变形。线材框架被构造成使得框架12限定的内径小于耐磨环14的外径，所以框架12至少部分地接收在由环14限定的凹槽20中。框架12的内径也略小于限定在凹槽20内侧的最小直径，所以框架12弹性地夹住环14。线材框架围绕环14放置并且可使用适当的粘合剂固定到位。凹槽20的宽度有意地略大于必要宽度以适应框架12中的线材直径，为粘合剂留下一些空间。公开的线导引器组件10中的凹槽/框架界面增加了框架12和环14之间的接触表面积，增强了粘合剂粘合。如图2和图3中示出的，附接部18或“脚”由可焊接或以其他方式固定到彼此的线材的平行段形成。根据一个组装顺序，耐磨环14安装在框架12中，框架被接收在由耐磨环14限定的凹槽20中，然后框架12的腿16被聚拢到一起并且下段形成通过焊接、粘合剂或其他手段固定到彼此的附接部18。当附接部18固定到如图5中示出的杆坯材30时，卷绕材料和粘合剂将把各段进一步保持在一起。将注意到，框架12包围耐磨环14的圆周的大约90％，并被构造成允许框架12相对于环14径向地弯曲。在图1至图8的实施方式中，框架12包围耐磨环14的圆周的约325°，或约90％，留下大约35°的环未被框架12包围。耐磨环14中的凹槽20的深度大于构成框架12的线材的直径的约1/2。如图1和图2中示出的，图示的凹槽深度/线材直径之比导致大部分框架12被接收在凹槽20中，留下一些框架12在凹槽20之上延伸。框架的突出超过凹槽的部分用于防止相对较脆的耐磨环在储存、运输和使用期间受到冲击。形成框架12的线材基本上比耐磨环14更具有抗冲击性和柔性并且通过使框架12和支撑部16弯曲而吸收冲击来提供对环的显著保护。下面，表1说明了针对从尺寸rc-6(最小直径)到尺寸rc-25(最大直径)的6个线导引器的代表性组合的线材直径与凹槽深度15的关系。6个线导引器的代表性组合从大约10个尺寸之中选择并且用于说明典型制造变化以及框架12和耐磨环14之间的所得关系。凹槽深度15足以接收框架12的大部分线材直径，留下小部分线材突出超过凹槽20。框架12的从凹槽20径向地向外突出的部分用于防止相对脆弱的耐磨环14因在运输、储存或使用期间的冲击而受到损坏。尺寸线材尺寸凹槽深度凹槽外侧的线材量保持在凹槽内的线材的百分比rc-6.022.019.00384rc-8.030.021.00971rc-10.037.026.01169rc-12.037.029.00879rc-16.045.039.00687rc-25.060.054.00689表1下面，表2说明了针对表1中示出的线导引器的代表性组合的耐磨环14的圆周和框架12之间的关系。框架被构造成包围耐磨环14的圆周的大约90％，或者约325°。表1和表2中示出的线导引器的组合由一致的材料和制造方法设计到一起，所以组合中的线导引器之间的变化相对较小。采用替代材料和制造方法的线导引器可呈现与所公开关系的更大变化。尺寸包封度数包封的百分比rc-632590rc-832089rc-1032590rc-1232089rc-1632089rc-2532590表2与包括完全包围耐磨环的闭合圆材料框架相比，公开的框架构造可以描述为“打开”。公开的框架构造允许框架12在使用期间夹住耐磨环14并且相对于环14弯曲。公开的线导引器组件将轻质、韧性且高度柔性的形状记忆合金框架12、支撑件16和附接件18与开槽的耐磨环14组合。在框架12围绕环14固定之后，支撑部16的腿可固定在一起以形成附接部18的脚。如所公开实施方式(参见文献#21的图1、图3和图10)中示出的，腿可焊接或者以粘合剂的方式粘合。如图2、图4、图5、图9和图10中示出的，线形被研磨和/或模锻以在附接部的底部上限定与杆坯材的外表面互补的安装表面。当公开的线导引器10利用缠绕细丝和粘合剂(未示出)固定到杆坯材30时，耐磨环14相对于坯材被支撑在预定位置中。参照图4，当相对于如图4、图5中示出的杆坯材30测量时，支撑部16的腿相对于附接部18以锐角b布置，并且框架12相对于支撑部16以锐角c布置。结果，框架12相对于与杆坯材30的纵向轴线对准的附接部18以锐角d被支撑。当允许线松弛时，钓鱼线通常围绕一个或多个线导引器环绕，并且这可要求使用杆的人员从线导引器周围手工地解开线。具有附接部16和框架12(朝向杆的末端倾斜)的线导引器10的公开构造可有助于钓鱼线滑过框架12的外侧而不会被使用杆的人手动干预。图9至图12图示了根据本公开的各方面的线导引器组件10a的第二实施方式。第二实施方式图示了与比图1至图8的第一实施方式10更接近杆末端的位置兼容的线导引器组件10a。支撑部16a的腿较短，将环14a定位成更接近杆坯材(未示出)。第二实施方式的耐磨环14a的直径较小，一般相对于第一实施方式的环14的截面尺寸减少。将观察到，相比于第一实施方式10中对应的凹槽20和框架12的线材，由环14a限定的凹槽20a相对于框架12a的线材直径更浅。凹槽20a的深度比框架12的线材直径小约25％，所以大部分线材突出于凹槽20a。一个原因在于，较小的环14a缺少必要的截面尺寸来适应较深的凹槽；这样的深凹槽可致使较小的环14a太脆弱。与第一实施方式的环14的方角相比，较小的环14a还具有圆形外角。线导引器组件10和10a之间的差异通常为一系列中的线导引器组件之间的差异，其中耐磨环14的直径、线材框架的线材直径以及环14相对于杆坯材的位置随着线导引器系列沿着坯材前进而改变。实施方式10a的框架12a包围环14a的圆周的大约270°，或者包围环的圆周的约75％。在该实施方式中，耐磨环的圆周的大约90°未被框架12a包围。如图9中示出的，导引器10a朝向杆坯材末端以小角度支撑框架12a和耐磨环14a，但是不要求框架12a和环14a的这种倾斜取向。框架12a和环14a的倾斜构造导致附接部18a和框架12a/环14a之间的钝角。图9a图示了线导引器组件10b，整合有在关于实施方式10a讨论的形状和功能方面类似的框架12b、支撑部16b和附接部18b。线导引器组件10b整合有如图6a至图8a中图示的耐磨环14b。环14b的凹槽20b的深度15b比构成框架12b的线材的直径13大50％。由此，大部分框架12b被接收在凹槽20b内，留下框架12b的边沿包围环14b。图13示出了线导引器组件40的另一替代构造。该实施方式说明的框架42被构造成包围耐磨环14的圆周的大约50％，或约180°。从框架42延伸的腿46不是直的，并且相对于附接部48向外凸出地弯曲。该腿构造可有助于防止钓鱼线围绕线导引器组件缠绕。框架42被构造成在由环14限定的凹槽20的底部处夹住耐磨环14。粘合剂可用于增强环14和框架42之间的机械连接。凹槽深度与线材直径的关系与其他实施方式的描述和功能性一致。在所有实施方式中，凹槽20、20a、20b的宽度被选择成适应构成框架12、12a、12b、32、42的线材的直径变化。框架12、12a、12b、32、42旨在在凹槽20、20a、20b的侧壁和框架之间几乎无阻力或者没有阻力地被接收于凹槽中。与公开的线导引器组件10、10a兼容的耐磨环可由任何适当硬且耐用的材料构成。代表性实例包括金属氧化物陶瓷、氮化硅和碳化物材料。替代方案可包括可涂覆有耐磨涂层(诸如“类金刚石”涂层等)的金属环。金属环还可在其天然(未涂覆)完成状态下使用。图6至图8图示了具有由圆的一部分限定的均匀凹槽20的代表性耐磨环。这样的构造使线材框架20和凹槽20的内表面之间的表面接触最大化，但紧密配合可使粘合剂的使用复杂化。图6a至图8a图示了具有矩形或平底凹槽20b的代表性耐磨环14b。矩形凹槽20b在圆形/柱形线材框架12和凹槽20b的内表面之间提供了少量空间。该空间有利于粘合剂的流动并且促进线材框架12和耐磨环14b的内表面两者的润湿，改进了框架和环之间所产生的粘结。凹槽深度15b与线材直径13的关系将与上文讨论的其他实施方式一致。在耐磨环14a、14b的两实施方式中，环14a、14b的面向内表面19是平滑的凸表面。该表面可由圆的一部分或绕环14a、14b的中心突出的相连接的一系列凸曲线限定以形成环形结构。表面19没有拐角或尖锐的曲线并被构造成允许钓鱼线以低阻力滑过表面并且不损坏钓鱼线。表面19可以是抛光的，或者在金属耐磨环的情况下可利用硬涂层(诸如类金刚石碳“dlc”或铝碳化钛氮化物(alticn))通过物理气相沉积“pvd”来涂覆以抵抗磨损。图示的线导引器组件10、10a具有单个脚构造，但公开的材料和方法与如图14至图17中示出的两个脚导引器构造兼容。在两个脚构造中，从框架32延伸的腿36均终止于沿着杆坯材30在相反的方向上取向的脚38中。框架32被构造成包围耐磨环14的大部分圆周，说明的实施方式包围环的圆周的至少83％，或者约300°，留下环14的约60°未被框架32包围。图14和图15的实施方式中的框架32和环14之间的关系与上文讨论的其他实施方式12、12a的框架32和环14之间的关系一致。当前第1页12