专利名称：面罩组件的枢转接头的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种用于面罩组件的枢转接头。更具体地说，本发明涉及一种用于面罩的分度枢转接头。最准确地说，本发明涉及一种用于面罩组件的多位置分度枢转接头。
目前已经有各种不同的附件和接头可用于将面罩固定于与其相联的头具。有时，这些附件和接头可采取以下形式一位于支架上的螺柱，一位于挡板臂或面罩臂上的、与该螺柱相接合的通孔，以及一与螺柱相接合的、单独的旋钮。在将旋钮拧紧到面罩的两侧上后，便可将面罩保持在所需的位置。另一种公知的面罩枢转接头可采用棘轮和棘爪结构。支架可具有一弹性棘爪，该棘爪与面罩臂上的许多棘轮齿中的一个相接合。在给面罩提供分度或多位置保持能力的领域中，还有定位销和定位槽结构、弹簧和钢珠组件、纯摩擦接头以及其它类似的结构。
这些用于将面罩附连于头具的已有结构存在许多问题和局限。这些问题使组件使用困难，并且制造昂贵。只要佩戴者愿意佩戴的话，许多面罩组件都可以提供保护。但如果面罩组件使用不方便，不易定位于上部、下部位置或所需的中间位置，或者不便于重新定位的话，则这种面罩就可能不会被使用。再好的面罩组件，如果其操作困难或不方便，造成使用者不选择佩戴它，也将是徒劳的。
遗憾的是，许多现有的面罩重新定位接头组件都有缺陷。例如，要么是面罩无法自己撑住，无法保持于所需的使用位置，而是抵靠于佩戴者的面部，要么是需要用两手和过多的时间来改变位置。螺柱和旋钮结构需要两只手来操作，棘轮和棘爪组件可能塌落，定位销和定位槽容易磨损，摩擦接头会打滑。
因此，需要提供一种可克服现有装置缺陷的用于面罩组件的枢转接头。本发明就提供了这种枢转接头，它对现有装置来说是一个重要的改进。
较佳的是，本发明提供一种用于面罩组件的枢转接头，它具有较少的移动部件，因而其制造成本较低，较为可靠，并且使用寿命较长。
在后面对优选实施例的描述中将更详细地讨论，本发明的面罩组件枢转接头利用形成于挡板臂或面罩端套筒的内周面上的突起与支架柱或螺柱外周面上的突起以及一设置于它们之间的O形环相配合。挡板或面罩臂端套筒卡合于相应的支承它们的支架柱或螺柱的外端上。臂上的突起和支架柱或螺柱上的突起决不实际相互接触。相反，它们同时与同轴的、夹持于两组突起之间的O形环相配合。当一个部件上的一突起顶部与另一部件上的一突起谷部径向对齐时，作用于O形环上的力较小。当两个部件上的突起顶部径向对齐时，设置在它们之间的O形环受到足够大的压力而使面罩停留在其分度位置。按照所需的设置面罩组件的分度位置的数量，可以在臂端套筒和/或支架螺柱或支架柱上设置更多或更少量的突起。甚至一个突起就足够了，只要其相对的部件上有几个突起即可。另外，突起顶部的高度既可以是均匀的也可以是不均匀的。如果顶部的高度是不均匀的，较高的顶部可提供较稳定的分度位置，而较低的顶部可提供较容易松脱的分度位置。
本发明的面罩组件枢转接头克服了现有装置的许多缺陷。例如，只需用一只手就可很容易地使该面罩在其不同的分度位置之间移动，因为没有螺纹旋钮等需要放松，并且没有小钢球需要按压，或者没有定位槽需要脱开。除了用一只手轻轻地抓住面罩并将该面罩移动到其所需的位置之外，使用者不需要做任何动作。
从制造观点看，本发明的枢转接头并不复杂，很容易应用于许多面罩和挡板臂结构以及各种不同的附连于防护头盔的支架。挡板臂套筒端部卡合于支架柱上，并由两个隔开的支承表面支承，以便延长使用寿命和实现顺畅的操作。弹性O形环是高耐磨的，因而是合适的。这两个构件具有较小的横截面以及很小的直径，因而它们不会显著增大挡板臂端部或支架的尺寸或体积。
本发明的面罩组件枢转接头克服了现有装置的许多缺陷。它是一个很大的进步，可以使安装该接头的面罩或防护挡板更为舒适和便于使用，因而需要保护的人员愿意佩戴它。本发明的其它细节和优点将随着以下对本发明的描述而体现出来。
优选实施例描述首先翻看
图1，图中可以看到本发明面罩组件枢转接头的一优选实施例，它总的由标号10表示。枢转接头组件10由三个构件装配而成支架12、O形环14和挡板臂16。图1以多种可能状态中的一种状态示出了支架12和挡板臂16。例如，支架12表示为一单独的构件，它既可直接附连于一防护头盔，也可附连于一单独的头带。或者，支架可模制成一防护头盔、连接支架或单独头带的一体部分。类似地，图1中所示的挡板臂的结构制成可接纳一或多种式样的面罩。显然，在具有本发明枢转接头的面罩组件中可以使用各种各样的挡板臂。虽然以下的讨论是针对一个优选的支架结构和一优选的挡板臂结构，但本发明并不局限于任何一个这样的总体结构。
再次参见图1，支架12最好由一单件材料形成，诸如DELRINTM产品或其它合适的塑料。支架12最好包括一支架安装板18、一支架柱支承件20和一支架柱22。支架安装板18具有一诸如舌片24之类的连接件，该舌片可卡合于一防护头盔(未图示)上的一相配合形状的承口。舌片24还具有一通孔26，该通孔可容纳一下颚带。支架柱支承件20与支架安装板18形成一体，其形状制成具有较小的横截面，以使其在抵靠于防护头盔的侧部时较为扁平。从图2和4中可看出，支架柱支承件20的后表面28略为凹入，以使其能贴合于一防护头盔的侧部。或者，支架柱支承件20可以形成一头带或头部缠绕带的一部分。
如图1和4所示，支架柱22是一大致呈圆柱形的部件，其内端通过一内部臂支承衬套32连接于支架柱支承件20的前表面30。支架柱22的外端34形成有一锥形凸缘36，这在图2和4中可看得更清楚。该凸缘36具有一倾斜凸缘面38，该凸缘面终止于一凸缘唇40。凸缘唇40的直径略大于挡板臂的套筒部分的直径，这在下面将更详细地描述。在紧邻支架柱20上的凸缘唇40的内侧形成一环形槽42。该环形槽42使凸缘唇40与外部挡板臂支承衬套44隔开，如图5最清楚示出的。
支架柱22在支架柱的内部臂支承衬套32与外部臂支承衬套44之间形成一支架柱沟槽50。支架柱沟槽50具有一内表面，该内表面由许多规则隔开的支架柱突起52限定。这些突起部从图3中可最清楚地看出。每个这样的支架柱突起具有一突起顶部54和突起侧壁56。各支架柱突起52绕支架柱沟槽50均匀隔开，并由支架突起谷部58隔开。在图6中也可非常清楚地看到类似形状的支架柱突起52的该规则图案。图7中示出了支架柱突起的另一种结构。在这种结构中，一些突起标为主突起60，而另一些标为副突起62。这些主、副支架柱突起60和62可以以交替的图案彼此径向隔开45°角，如图7所示。也可以使用其它图案的主、副突起60和62，其功能将在后面部分详细讨论。在支架柱突起的所有结构中，最高突起的顶部54所限定的支架柱顶部直径不大于、最好是小于位于内、外支架臂支承衬套表面32和44之间的支架柱的直径。
再参见图1，总的由10表示的面罩组件的枢转接头还包括挡板臂，该挡板臂总的由16表示。如前面指出的，图1所示的挡板臂16应理解为可与本发明一起使用的多种挡板臂结构的一个代表例。在该挡板臂中，形成有一螺柱70和一多孔板72，用以接纳任何一种焊接面罩，它们基本都是常规的，不构成本发明的一部分。这些面罩并没有示出，但可以理解，本发明的枢转接头的作用是便于将面罩及类似面部防护装置附连于防护头盔，或附连于可设置在佩戴者头部上或固定于防护头盔的头带。挡板臂形成有一挡板臂套筒74，该套筒的尺寸制成可在支架柱22上滑动。为便于这样设置，挡板臂套筒74具有一内部阶梯状轴颈76，如图2所示，该轴颈的直径和形状制成骑跨并支承于支架柱22的内部阶梯状臂支承衬套32上。挡板臂套筒74中与外部套筒面80相邻地设置有一外部套筒轴颈78。当挡板套筒74滑到支架柱22上时，外部套筒轴颈78支承并骑跨于外部挡板臂套筒支承衬套44上，所有这些在图2中可看得最清楚。
外部挡板套筒轴颈的内径略小于凸缘唇40的直径。由于凸缘36以及支架柱22的其余部分是用略有弹性的塑料制成的，因而凸缘唇40在挡板套筒74滑到支架柱22上时将略微挠曲。挡板套筒从其外表面80到挡板套筒内止挡面84的长度82略小于支架柱从凸缘唇40到支架柱内支座88的长度86，该内支座由支架柱支承件20与内部臂套筒支承衬套32相邻的前表面30的竖直壁面所形成。这种结构配合的结果是，一旦挡板臂套筒74滑到支架柱22上，凸缘唇40将向回卡合到适当位置，从而将套筒74有效锁固于支架柱22上。通过将环形槽42紧靠凸缘唇40的内侧设置在支架柱22上，可增强凸缘唇40的弹性和挠性。
再参见图1，并且在图3中也可看到，位于内部阶梯状套筒轴颈76与外部套筒轴颈78之间的挡板臂套筒74的内表面具有一套筒突起沟槽90。该套筒突起沟槽带有多个隔开的挡板臂套筒突起92，这些突起在图1可以看到，在图3中也可以看到。套筒突起92围绕套筒突起沟槽90均匀地分隔开。每个套筒突起92具有一套筒突起顶部94和套筒突起侧壁96，如图3所示。这些套筒突起由套筒突起谷部98分隔。较佳的是，所有的套筒突起具有相同的顶部高度，挡板套筒突起顶部限定套筒突起顶部的直径。
套筒突起顶部的直径始终大于前面所讨论的支架突起顶部的直径。参阅图3可以看出，当支架和臂装配于一起时，在支架柱突起顶部与顶部臂套筒突起顶部之间始终保持有一径向延伸的间隔，如图2所示。突起52和92是同轴的，套筒突起92叠置于支架突起52上面。然而，应该清楚理解的是，这两组突起不象一对相配合的齿轮的齿一样相互啮合。相反，当挡板臂套筒74滑于支架柱22上时，弹性O形环14设置在两组顶部52和92之间。该O形环由任何合适的弹性材料制成。O形环的内径100略小于支架柱突起的顶部的直径。O形环14的外径102略大于挡板臂套筒突起顶部的直径。O形环14的厚度大于支架柱顶部直径与套筒顶部直径之间的距离。正是O形环14与支架柱突起顶部54和套筒突起顶部94之间的过盈关系，提供了本发明枢转接头的分度定位能力。
随着挡板臂套筒74滑于支架柱22上，在O形环14置于支架柱沟槽50中之后，O形环14将夹持于两组突起52和92之间。套筒突起92有倾斜的斜坡引导面104，如图2所示，以使O形环14不会滚到支架柱沟槽50之外。位于套筒突起沟槽90的外端处的一直立壁106也可用于将O形环14保持于适当位置。如前面讨论的，凸缘唇40用于将挡板臂套筒74保持在支架柱22上的适当位置，通过内部套筒支承衬套32与内部阶梯状套筒轴颈76以及外部挡板臂套筒支承衬套44与外部套筒轴颈78的配合而使套筒可转动地支承于支架柱22上。
虽然图3中没有示出O形环14，但可以理解，O形环设置在支架柱突起52与套筒突起92之间。在支架柱突起52和套筒突起92设置成不同相的情况下，如图3所示，也就是在支架柱突起顶部54与套筒突起谷部98径向对齐时，O形环14将呈一互补的、基本为正弦的形状。如果挡板臂套筒74相对于支架柱22转动，套筒突起顶部94将移动到一个使它们与支架柱突起顶部54径向对齐的位置。在该两组突起的这种对齐位置，O形环14将被挤压或压缩于两组突起的每对径向对齐的顶部之间。这种O形环14与顶部54和94的过盈关系可将挡板臂16保持于所需的分度位置。这种分度位置的数量可理解为是沿圆周方向隔开的、其顶部54和94可以对齐的突起52和92的数量的函数。
可以回想起，参照图7讨论过主突起60和副突起62的一支架柱突起结构。甚至连支架柱突起52的副突起62与挡板臂套筒的突起92之间的径向间隔也小于O形环14的厚度，但大于主突起60与突起92之间的间隔。在这种结构中，当副突起62与套筒突起92径向对齐时，挡板臂16相对于支架柱22的分度位置不太稳定。在某些场合，这种可变的分度强度可能是合乎需要的。例如，如果某焊接工人正在使用附连于挡板臂16的面罩，可能需要使面罩的一主分度位置处于一完全提起或完全放下的位置，即，使挡板保持水平或使挡板保持竖直。然而，也可能需要有一副分度位置，即挡板保持45°，使佩戴者只需点一下他的头就能使挡板回到完全放下的分度位置。图7的突起结构便可实现这一功能。
本发明的面罩组件枢转接头可提供许多供选择的分度位置和强度。两组突起中的每一组的突起数量可以改变。O形环的弹性及其厚度可以改变。使用主突起和副突起，可以满足对所选择的各分度位置的面罩稳定性进行改变的需要。选择支架、套筒和O形环合适的材料，可提供顺畅的、长寿命的操作，发生故障的可能性极小。
虽然以上充分而完全地描述了本发明的用于面罩组件的枢转接头的优选实施例，但可以理解，可对例如所使用的面罩的类型、防护头盔的结构等进行许多变化，而不脱离本发明的精神和范围，该范围仅由所附权利要求书限定。
权利要求
1.一种枢转接头组件，包括一支架，具有一支架柱；多个形成于支架柱外表面上的支架突起；一支承臂，具有一支承臂套筒，该套筒适于叠加在支架柱上并与其同轴；多个位于套筒内表面上并与支架突起同轴的套筒突起；以及一设置在支架突起与套筒突起之间并与它们过盈配合的弹性材料环。
2.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，支架柱包括一支架柱沟槽，支架突起设置在该支架柱沟槽中。
3.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，套筒包括一套筒突起沟槽，套筒突起设置在该套筒突起沟槽中。
4.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，支架包括一支架安装板和一支架柱支承件，支架柱连接于支架柱支承件。
5.如权利要求4所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括一位于支架安装板上的、可用于将支架固定于一防护头盔的连接件。
6.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括一位于支承臂上的挡板臂，该挡板臂适于支承一面罩。
7.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，支架突起包括支架突起顶部，套筒突起包括套筒突起顶部，支架突起顶部和套筒突起顶部可径向对齐，并在径向对齐时具有一顶部间隔距离，弹性材料环的厚度大于该顶部间隔距离。
8.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括位于支架柱上的一内部套筒支承衬套和一外部套筒支承衬套、位于支承臂套筒上的一内部套筒轴颈和一外部套筒轴颈，该内部和外部套筒支承衬套在套筒叠加于支架柱上时支承该内部和外部套筒轴颈。
9.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括一位于支架柱自由端的锥形凸缘和一位于该锥形凸缘上的弹性凸缘唇。
10.如权利要求9所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括一位于支承臂套筒上的外部套筒面，该外部套筒面在支承臂套筒叠加于支架柱上时与弹性凸缘唇卡合。
11.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，该多个支架突起包括主突起和副突起。
12.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，它还包括位于套筒突起上的锥形引导边斜面。
13.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，O形环由橡胶制成。
14.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，有八个套筒突起和八个支架突起。
15.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，有八个套筒突起和四个支架突起。
16.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，支承臂适于支承一面罩。
17.如权利要求7所述的枢转接头组件，其特征在于，支架突起顶部的高度不均匀。
18.如权利要求1所述的枢转接头组件，其特征在于，弹性材料环是一O形环。
19.一种枢转接头组件，包括一支架，具有一支架柱；多个形成于支架柱外表面上的支架突起；一支承臂，具有一支承臂套筒，该套筒适于叠加在支架柱上并与其同轴；一位于套筒内表面上并与支架突起同轴的套筒突起；以及一设置在支架突起与套筒突起之间并与它们过盈配合的弹性材料环。
20.一种枢转接头组件，包括一支架，具有一支架柱；一形成于支架柱外表面上的支架突起；一支承臂，具有一支承臂套筒，该套筒适于叠加在支架柱上并与其同轴；多个位于套筒内表面上并与支架突起同轴的套筒突起；以及一设置在支架突起与套筒突起之间并与它们过盈配合的弹性材料环。
全文摘要
一可固定于一防护头盔或头带的面罩,它具有一可分度的枢转接头(10),该接头利用O形环(14)与径向隔开的突起(52,92)组之间的过盈配合。当两组突起(52,92)的顶部(54,94)径向对齐时,O形环(14)受压缩。这种过盈关系可将面罩保持于一所需的分度位置。
文档编号A61F9/04GK1378428SQ00814137
公开日2002年11月6日 申请日期2000年8月17日 优先权日1999年8月25日
发明者L·A·怀斯, J·R·汤姆林森 申请人:矿井安全装置公司