专利名称：具有反向弯曲的手柄的平底锅的制作方法
具有反向弯曲的手柄的平底锅 本发明涉及一种具有反向弯曲的手柄的平底锅。关于手工工具的适当设计的问题比以前任何时候都适时，并且就在各种用途中使用的安全性和效率而论，在获得满意性能方面起关键作用。估计在美国，在工业领域中大约十分之一的工作场所事故与手柄工具的使用有关。在这些中，上肢是损伤最多的身体部位 (59%的案例是关于电气、液压或气动工具，并且51%是剩余伤害)，并且在它们中一半以上涉及手指。由手柄工具引起的在上肢中集中的过大张力和它们对于用户的影响被具体地进行研究。平底锅是指适于烹调食物的浅金属工具，该工具相对于其高度具有非常宽的烹调表面。如此定义的平底锅与深锅不同，相反，该深锅具有较大容量的结构，就是说，它较深。典型地，平底锅具有大的烹调表面，以使待烹调的食物良好地分布；它因此适于例如烹调牛排，并且不适于烘烤或做汤。操作平底锅要借助于单个的细长手柄。相反，深锅具有一对短手柄，因为较大的重量会防止它们仅用一只手被提起。平底锅手柄是细长的，以能够由用户较好地抓取。另一方面，不利地，自平底锅较远的抓握会导致所需力矩的增大。弯曲的手柄是已知的，这些弯曲的手柄具有朝着烹调表面的凸面。然而，这些手柄的弯曲被减小，从而不使它难以握持。JP-2008119438示出一种用于深锅而不是平底锅的弯曲的手柄，该弯曲的手柄具有复杂的弯曲结构，以支撑大体水平的把手，该把手引起对于平底锅的紧固点上的显著的结构应力。本发明的目的是创建一种具有单个手柄的平底锅，该手柄容易握持，不是特别庞大，并且，能够减小由用户提起平底锅而需要的气力。按照本发明，这个目的用一种平底锅实现，该平底锅具有弯曲的手柄，该弯曲的手柄具有自由端部，其特征在于，手柄的弯曲具有凹侧和自由端部，该凹侧面对烹调表面，该自由端部相对于平底锅的水平支撑平面，在比手柄的紧固端部的高度高的高度处。优选地，所述手柄具有第一部分，该第一部分从紧固到平底锅上的端部开始向外延伸，并且连接到用来握持的第二部分上，该第二部分指向向侧。本发明的这些和其它特征由其实际实施例的如下详细公开将变得更明白，该实施例在附图中仅作为非限制性例子表明，在附图中
图1表示根据本发明的平底锅的立体图，该平底锅具有手柄；图2表示平底锅的侧视图；图3表示手柄的侧视图；图4表示手柄的立体图5表示手柄的俯视平面图；图6表示图3的左视图；图7表示图3的右视图；图8表示手柄的仰视平面图；图9表示根据本发明的平底锅的侧视图，该平底锅具有握持的手柄；图10表示平底锅的侧视图，该平底锅具有握持的已知手柄；图11表示平底锅的侧视图，该平底锅具有已知手柄和重叠的根据本发明的手柄；图12表示平底锅的侧视图，该平底锅具有已知手柄，该已知手柄具有模拟手臂；图13表示平底锅的侧视图，该平底锅具有根据本发明的手柄，该手柄具有模拟手臂；图14与图12相对应，具有解释性高度；图15与图13相对应，具有解释性高度；图16表示应力的比较数据的表格，该应力由用户施加；图17表示根据本发明的手柄的模型的侧视图，该手柄经受FEM试验；图18表示根据已知手柄的模型的侧视图，该手柄经受FEM试验；以及图19表示具有Von Mises应力的比较数据的表格，这些VonMises应力在FEM试验期间收集。平底锅1具有弯曲的手柄2，该弯曲的手柄2具有连续弯曲、和指向平底锅的烹调表面3的凹面。手柄2包括第一部分4和第二部分7，该第一部分4在一个端部5处用紧固6紧固到平底锅1上，该第一部分4从平底锅1向外延伸，该第二部分7连续地连接到所述第一部分4上，具有自由端部8，该自由端部8向内延伸，接近平底锅1，直到到达但不侵入在烹调表面3上方的突出空间30，该突出空间30在图2中示意地包括在线31之间。自由端部8 在比紧固端部6高的高度处。如可具体地从图2和3看到的那样，手柄2大体是“C”形的。第二部分7打算由用户握持，并且具有平部分9、和另外的凹面10，该平部分9打算作为在自由端部8处的拇指支撑件，该另外的凹面10在下侧上，用于剩余手指。根据本发明的手柄2仅仅并且专门在平底锅上是可用的，因为深锅太重。另外，假定平底锅很浅，力在手柄上的施加点(区11)大体与平底锅的重心B在同一直线上(第一部分4稍微弯曲，几乎是直的)。相反，深锅依据烹调表面的负载具有可变高度的重心，该负载可显著地变化。为了用单个手柄提起平底锅或深锅，必须施加竖直力P和力矩，该竖直力P与物体的重量相等并且相反，该力矩与力P乘以力臂X相等(图2)。手柄2的第二部分7 (即手把本身)的尺寸设定成完全由用户的手包围基本上是，拇指放在平部分9上，并且小指的位置大体与手柄2的区11重合，在该处手柄弯曲。便利地，手柄2的特定急弯使平底锅1能够非常容易地悬挂在杆或类似物体上。另外，与装有大体直手柄的平底锅相比，减小它占据的水平空间。由用户施加的作用力与直手柄相比减小，因为力矩较小(力臂X较短)。如JP-2008119438所示，就根据本发明的具有反向弯曲形状的手柄而论，就是说，具有相同的力臂X和重量P，需要的气力仍然较小，因为它位于较靠近手腕的手的一侧上， 就是说，在小指之后而不是食指以上。在这种情况下，为了提起平底锅，用户特别地使用前臂而不是手腕，已知手腕比前臂薄弱和灵巧(图9-10)。这种考虑在以后将是清楚的，其中将讨论手腕的握持角200的重要性。另外，相对于在JP-2008119438中描述的手柄类型，对于具有根据本发明的手柄的平底锅，肘部(点G)与力施加点M(或区11)之间的距离较小(对比地见图9和10)。由此证明，本发明实现了较小的提起气力。便利地，也与由日本专利提出的解决方案相比，指向烹调表面的凹面允许手柄2 的简单得多的结构；在JP-2008119438的主要图中，有手柄的复杂几何形状，因为在任何情况下，必须有向外指的第一紧固部分。因为自由端部8不越过烹调表面，该烧伤的危险已经较低，为了降低烧伤的危险， 可对自由端部8施加基本竖直的保护屏蔽。应本申请人的请求，由米兰工业大学机械工程系(D^artment of Mechanical Engineering of the Polytechnic University of Milan)出具了试验报告，文件编号是P. 75/2009,该试验报告题为《平底锅创新性手柄的机械与人类环境工程学评价》 (Mechanical and ergonomic assessment of an innovative handle for pans)，具体参考该试验报告，可更好地理解由要求保护的技术方案所产生的优点，应该注意，在手工工具的设计中有特别关键的两个方面最终用户的肘部的角度和手腕。关于肘部的角度，使手臂在半伸开位置中的延长工作可导致疼痛、力量和灵敏性的损失。在需要力的活动中，在手臂与前臂之间的90°展开角度为最佳的，并且建议不仅重新设计工具而且重新设计整个工作环境，以便实现这种条件。根据本发明的革新手柄，与大体直的常规手柄22相比，表现高出距离h的抓握或握持点100(图11)。这在厨房的典型环境中，反映在相对于标准产品22用户使肘部在较闭合位置中工作的可能性。然而，最有趣的方面是新手柄对于握持角200的影响(图12-13):相对于中性位置(仅作为例子，图12表示近似21°的角200)，手腕在倾斜位置处的延长工作导致关节疲劳，结果是灵敏性、力量的损失(和因此抓取力的损失)、以及随着时间的持续，WRMSD(与工作有关的肌肉与骨骼紊乱，Work-Related Musculoskeletal Disorders)的的开始。据估计，这里要求保护的有创新性的弯曲的手柄2能够将手腕的展开减小约20°，使它返回其自然位置(与图12和13相比)。这种估计使用在图12和13中表示的上肢的几何模型进行，该几何模型基于Chandle等人的人体测量而建造，具体出处见1975年俄亥俄州赖特-帕特森空军基地航空航天医学研究所的第TR74-137号报告，题目是《人体惯性 WiIS)) ( "Investigation of Inertial Properties of the Human Body", AMRL TR 74-137ffright-Patterson Air Force Base, Ohio,1975)。通过将手相对于前臂310转动，直到到达在握持点100处在手的主对角线320之一与把手321的轴线之间的切线，可以估计出腕的角度。用弯曲的手柄也可得到相同的倾斜度，该弯曲的手柄的特征在于指向烹调表面3的反向凹面，但这种方案会导致整体尺寸的显著增大，就是说，将把手100移离平底锅的重心，由此延长涉及的转矩的力臂。参照图14和15，可合理地假定在平底锅的中心处集中的重力，保持以上描述的人手臂的相同模型。为了在由经典手柄22和新的弯曲的手柄2释放的转矩之间的比较目的， 假定施加力的单位(IN)，即换句话说，将负载的结果标准化，因而得到用于施加力单位的力矩[(N * mm/N)]。这种运算不改变一般分析，简单地由χ牛顿生成的转矩将是由1牛顿生成的转矩的χ倍。有可能的是，直接由在图14和15中按mm表示的高度，估计在肘部301、 手腕302及手303上的生成力矩401 (已知手柄，图14)和402 (革新手柄，图15)。结果概括在图16的表格中。在三个考虑点301-303上释放的转矩的百分比403的清楚减小被表现了出来。显然，这种减小的数值取决于考虑的点，但可断定，作用力的减小是不可忽略的。另外，手柄2的可变弯曲的几何形状允许用户使把手适于他/她的需要。这个把手与已知手柄22相比，也能够将沿接触区域作用的负载更均勻地分布，由此减小手动工具的典型问题局部过大张力的产生，特别是在食指上。手柄的力学特性的评估，借助于在由本申请人已经制造的创新手柄2和已知手柄 25之间的比较进行(图17-18)。该分析基于在标准EN12983 :2000/Α1中描述的静态负载试验的FEM模拟。根据这个标准，在使所述手柄经受热循环之后，应该测试机械强度。由于热循环改变材料的特性，所以对于数值模拟不能呈现材料的机械强度的名义数据。因此，决定继续进行比较分析，就是说，用有限元模型模拟在常规手柄25上和在新的弯曲的手柄2 上所述标准的静态试验。由于分析是在两种形状之间的比较，所以，在模拟中使用的材料的挑选没有意义。对于测试，使用的软件是Abacus 6.5。首先，将两种手柄的CAD模型输入到计算环境中。以后施加负载条件和约束条件。 关于静态负载试验，标准要求用联接紧固手柄的一个端部，并且然后在离自由端部IOmm的点处施加100N的竖直力。图17和18表示在对于两种类型的手柄的模拟中使用的约束条件和力的布局。图19提供关于在两种手柄2和25上的Von Mises最大应力值σ vm的结果的概括表。正值与经受拉力的纤维相对应，而负值与经受压缩力的纤维相对应。纤维在已知手柄25的上表面上和在新的手柄2的内表面上经受拉力。相反，纤维在手柄25的下表面上和在手柄2的外表面上被压缩。结果表示，新的手柄2在经受拉伸的区域、和在经受压缩的那些区域中都具有较低作用力值。
权利要求
1.一种平底锅(1)，该平底锅(1)具有弯曲的手柄O)，该弯曲的手柄( 具有自由端部(8)，其特征在于，手柄( 的弯曲具有凹面和自由端部(8)，该凹面面对烹调表面(3)，该自由端部⑶相对于平底锅⑴的水平支撑平面，位于比手柄⑵的紧固端部(6)的高度高的高度(h)处。
2.根据权利要求1所述的平底锅(1)，其特征在于，所述手柄( 具有从平底锅(1)的紧固端部(5，6)开始的第一部分G)，该第一部分(4)相对于平底锅(1)的重心向外延伸， 连接到用来握持的第二部分(7)上，该第二部分(7)在所述第一部分(4)的上方向内延伸， 从而抓取点(100)在连接区域(11)与平底锅(1)的边缘(31)之间的距离内，该连接区域 (11)在所述部分(4,7)之间。
3.根据权利要求2所述的平底锅(1)，其特征在于，抓取点(100)位于离烹调表面(3) 的边缘(31)的一段距离处，该距离与离连接区域(11)和平底锅(1)的边缘(31)的距离的一半相等，该连接区域(11)在所述部分(4，7)之间。
4.根据以上权利要求任一项所述的平底锅(1)，其特征在于，第二部分(7)相对于水平线按这样一种方式倾斜，从而在前臂(310)与手(303)之间的把手的角(200)大体上等于 0° 0
5.根据权利要求4所述的平底锅(1)，其特征在于，第二部分(7)相对于水平线按这样一种方式倾斜，从而在手臂(311)与前臂(310)之间的角等于约90°。
6.根据以上权利要求任一项所述的平底锅(1)，其特征在于，手柄O)的曲率是连续的，而在凹面中没有变化。
7.根据以上权利要求任一项所述的平底锅(1)，其特征在于，自由端部(8)在侵入在烹调表面(3)上方的空间(30，31)之前截止。
8.根据以上权利要求任一项所述的平底锅，其特征在于，手柄( 的自由端部(8)具有平坦部分(9)，以支撑拇指。
9.根据以上权利要求任一项所述的平底锅，其特征在于，抓取部分(7)在下侧上具有凹面(10)，以支撑手指。
10.一种专用于平底锅(1)的弯曲的手柄O)，其特征在于，手柄O)的弯曲具有唯一凹侧和自由端部(8)，该凹侧面对烹调表面(3)，该自由端部(8)相对于平底锅(1)的水平支撑平面，位于比手柄O)的紧固端部(6)的高度高的高度(h)处。
11.根据权利要求10所述的手柄0)，其特征在于，手柄(2)的曲率是连续的，而在凹面中没有变化。
全文摘要
描述了一种平底锅(1)，该平底锅(1)具有弯曲的手柄(2)，该弯曲的手柄(2)具有自由端部(8)。手柄(2)的弯曲具有凹面和自由端部(8)，该凹面面对烹调表面(3)，该自由端部(8)相对于平底锅(1)的水平支撑平面，位于比手柄(2)的紧固端部(6)的高度高的高度(h)处。所述手柄(2)具有从平底锅(1)的紧固端部(5，6)开始的第一部分(4)，该第一部分(4)相对于用来握持的第二部分(7)向外延伸，该第二部分(7)向内延伸。
文档编号A47J45/06GK102458200SQ201080024191
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月7日 优先权日2009年6月8日
发明者丹尼尔·富利哥诺 申请人:赛米罗有限公司