专利名称：营救工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及在高度负荷情况下产生伸张运动或切割运动的轻便装置，特别是用于紧急营救条件下的装置，以及通常称为“救生钳”(注册商标)类型的装置。
以“救生钳”型装置而知名的营救工具，是警察、消防队员、医务辅助人员等各种营救人员的专用工具，一般用于把事故遇难者从出口已打不开的车辆中解救出不。这种工具要求张合力，以便把无法打开的车门打开或扯开，或者割穿较薄的金属层，人们认为妥当操作此种工具，需使其尖端推拉力达7，000至15，000磅方为正常。以往，为了达到这么大的力量，此种工具几乎全都是液压的且以汽油引擎为动力，例如美国专利第4，842，249号所述那样。
以往那种自身带有液压组件汽油机组件的工具，在用于营救事故受难者时通常遇到的不利条件下，是够轻便的了。然后，许多“轻便”组件的重量超过200磅，且/或需要至少两人操作或运送，因为许多“轻便”组件都有分装的动力组件和操作组件。
有些工具，如美国专利第4，896，862号所述那种，设计为一些分装的夹钳元件，以便用于各种与之配套的动力源，例如驱动线性动作元件的气泵、液压泵、电机、虽如上述，有些装置是以电机为动力，但大多数装置都是以汽油或其它燃料为动力来操作的装置，它们以轻便方式提供必要的驱动力。在大多数紧急情况下电力来源不易获得，而且，便携电池尚未被认为能为有效操作这类装置提供必要的转动力矩。
由于广泛使用以燃料为操作动力的液压系统，许多现存的工具也需经常花钱维修各种部件以便保持效率，这是常事。
大多数液压系统工具的主要缺陷，包括其不能产生充分的尖端张力从而在开始伸张时作用于最需要这种力量的地方，汽油动力液压装置的噪音也很大，而且由于燃料容量时时告急，这些装置需要专门的输料室。其它严重缺陷还包括，它们对易爆的空气、恶劣的气候等环境条件，有不利的敏感性。在许多意外事故的条件下操作汽油动力组件有危险，而在这种条件下需要快速，以便使遇难者免受火势蔓延即刻造成的伤害。
本发明的一个目的，是提供一种在各种位置上均有允分张力的“救生钳”式张开和切割营救装置，它维修不多、费用低廉、操作安全、噪音极小、重量轻、便于携带、以电池为动力。
本发明的另一目的，是提供一种以电池为动力的便携营救装置，它有旋转的、多级的、减速(扭矩增大)齿轮箱。
本发明还有一个目的，是提供一种带有复合行星输出级的营救装置，该输出级的工作力可与现存的液压操作营救装置相比美。
本发明还有一个目的是，提供带有几只可替换臂之营救装置，这些臂可按要求而有打开、切割或通用结构。
通过以下的讨论和附图将更清楚地理解本发明的这些目的或其它一些目的、性能、优点。
图1是本发明装置中一实施例的立体图，其上装有一台同轴齿轮驱动马达。
图2是图1中所示实施例的行星齿轮装置去掉一部分外壳的立体图。
图3和图4是本发明装置的第二实施例的左、右侧视图，装有一台与齿轮平行的马达及皮带轮传动装置。
图5是在图3和图4中所示装置的顶视截面图，表示传动和扭矩放大齿轮系。
图6是臂的连接销侧视图。
图7是各实施例中的手柄附件的顶视图。
图8是图3至图5所示实施例的部件分解图，表示可卸式臂及销附件。
图9是本发明装置的侧视图，其中，臂上带有切割刀片。
图10是本发明装置的侧视图，其中，齿形切割刀片与扩张元件相结合。
总的来说，本发明包括一套真正轻便易携的“救生钳”型营救装置，它有几只在很高负荷情况下和任何臂位置状态下都会噪音极小地产生切割运动和/或伸张开运动的臂。该装置包括一台轻便的高效马达，例如用于运转轻便绞车的马达，其最好使用直流电源，例如一般的12伏直流汽车电池。该马达的输出功率，被一只具有复合行星输出级的旋转式多级齿轮箱，转换为可控的低速，以及大的扭矩。通过齿轮输出能量，就使“救生钳”型装置所用的便携电池的电力，得到充分有效的利用。
另外，通过齿轮输出能量，还使扭矩在各个方向增大，从而为张开(臂向外运动)和切割(臂向内运动)有效地提供大扭矩的传动力。因此，本发明所提供的这套装置，使用可互换的切割臂和伸张臂可有效操作，甚至可把切割臂和伸张臂结合在单个传动组件中。这与许多“救生钳”型装置，例如美国专利第4，333，330号中所述那些活驱动伸张器等等，形成鲜明对照;也与其它使用螺旋齿轮或液压、只在一个方向提供最大扭矩的张开装置，形成鲜明对照。齿轮箱中，有一个由马达驱动的中心齿轮和由其带动的几个行星齿轮。行星齿轮的输出级，与一只或几只通过几个冕状齿轮和环形衔套而从一个共同顶点发散的张开(或切割)臂相连。因为是旋转式输出，驱动方向易于按所述切割或张开的动作而反转过来。
为了操作安全，该装置的自带电动马达最好是防炸裂型的，在马达输入端与齿轮输出端之间，最好安装一只防止故障的断电闸。由于该装置以汽车电池为电能，它就没有会着火的燃料，而且对大多数营救工作来说也比较安全。齿轮的周期性润滑是唯一需要的保养，即使这样，也可用一种密闭的自润滑系统将其省去。
各种致动器，包括带有从行星齿轮系统的旋转冕状齿轮中伸出力臂且用于本发明中的齿轮箱在内，包括了那些测定飞行控制平面所用的致动器。这类致动器公开于美国专利第4，721，016、4，742，730号、4，825，723号和5，120，285号;美国专利第5，106，354号中所公开的致动器，是为专门用于合拢机翼而设计的一套齿轮系统。
为了操作简便、精确，本装置还带有一个大手柄供两手牢牢控制，手柄上有个动力开关，以便按臂张开(拉扯)或臂合拢(切割或剪断)的方式开动臂。各个行星齿轮，带动各个带环形衔套在内的冕状齿轮，这些状齿轮通过一些可卸的销子连着适当的臂(强力张开器、锋利的切割器、张开器与切割器组合，如此之类)。这样，就为该营救工具，配备了适合特殊情境需要的快速能力。无论是两条臂都离开原位，还是为了使结构简化而最好总有一条臂固定在该装置外壳位置上，另一条臂与其作相对运动。
齿轮扭矩增大方式特别理想的结构，是由浮动行星齿轮构成留有空隙的复合行星齿轮箱，这样就会消除常规障碍，免去普通的悬挂架和行星支撑轴承。
由于电源(一只12伏的直流电池)几乎任何汽车上都配备且能与该装置分开，本发明之装置的确重量轻(一般重约30磅，相比之下通常类装置超过200磅需两人操作)，而且明显比较现有技术制作的那类装置更好携带，一个人就能充分利用。由于该装置不带燃料，所以容易运送，用不着以汽油为动力那种液压设备所必需的专用运送工具。此外，在各种恶劣条件下，该装置安全可靠，与简单的机械操作工具相近。
现在参阅附图，在图1所示的实施例中，本发明的营救装置10带有张开臂12a和12b，它们的平的相对面，是专门设计来供扯开或伸张用的。由于有高应力作用于张开臂2a和12b上，它们由高强度工具钢制成，而且上面打有小孔以减轻重量。臂12a和12b的伸张尖端既坚硬，又分开台阶，以便根据相应尺寸的开口度选择适当位置。
高效防炸裂马达13，通过电缆9，以12伏直流电如汽车电池(未显示)为动力。马达13直接驱动图2所示的齿轮箱。输入齿轮14受马达13驱动而旋转，带动主齿轮17。一般来说，定位的主齿轮17又使行星齿轮18旋转并带动冕状齿轮19，从而为臂12a提供必要的相对于固定力臂12b的大扭矩运动。臂12a可卸地连着一对环形齿轮衔套19a，臂2b可卸地连着一对固定在机壳32上的衔套19b。臂12a和12b由可卸的销子30(图6中看得更清楚)分别连着环形齿轮衔套19a和机壳上的衔套19b，这样，它们就能卸下并被换以其它臂如切割臂，以适应于具体的营救情境。图8描绘出图5中装置的部件分解图，表示出销子30，齿轮衔套19a和19b，以及臂12a和12b的可卸式设置。图9所示的臂120a和120b分别带有弯曲的刃面121a和121b的切割臂。图10所示的臂220a和220b带有齿状切割刃221a和221b以及伸张尖端或拉扯尖端222a和222b，具有最大的通用性。
销子30由重型机加工的钢棒制成，它们带有拉环30a和可重复使用的栓型紧固夹30b。
该装置可用两手抓住长度充裕的手柄11(图7中看得更清楚)而握牢。手柄11被固定在机壳32的相邻两壳壁上，以供更好地把握。手柄11还带着一个扳机开关(未显示)，供有区别地启动和关闭该装置。第二个开关(未显示)使齿轮的传动方向有选择地改变。这样，臂运动方向就根据臂是切割结构还是张开结构而改变;带通用臂时，则根据所需操作要求而改变。乙烯树脂把手11a和11b便于抓住。
臂12b分叉连在机壳衔套19b上，在操作时不活动。臂12a连着冕状齿轮19的衔套19a，由行星输出传动齿轮18带动，这样，张力就集中于臂12a以及臂12a和12b之间的相对运动上。臂12a固定在臂12b的分岔之中，这样，两者就在紧紧邻接的位置上套在一起。
在图3至图5所示的第二实施例中，装置10′显示为带有皮带轮传动器15，它与图1和图2所示的直接输入齿轮传动装置相对，这就使设计更紧凑，免得马达向外延伸。
在此第二实施例中，臂12a′和12b′显示为在紧凑的位置之中，即初始张开位置之中。臂12b′通过衔套29b和销子30而与机壳相连。臂12a′通过免状齿轮的衔套和销子30而与传动的冕状齿轮相连。
如图5所示，在操作中，马达13′通过防障闸31和皮带轮15a，带动传动轴13a′。与皮带轮15a和15c相联的皮带15b，又带动有齿轮的皮带轮15c，皮带轮15c与中心齿轮16相连将旋转动力输入中心齿轮17′。中心齿轮17′，如与图1和图2所示实施例那样，带动由心轴齿轮18′组成的多个行星齿轮。如前所述，各行星齿轮带动冕状齿轮29，使与其相连的臂12a作旋转运动。中心齿轮17′与各心轴齿轮18′的啮合，就降低旋转速度，并加大扭矩，使该扭矩传送给活动臂12a′。
在臂12a′和12b′尖端超过7，500磅的充裕扭力，马上就可从狭挤之处把关紧的车门之类扯开，而用不着另外提供起始用的开口。
至于保养，注油附件33就是供齿轮箱20周期润滑之用。
显然，以上叙述和图纸是对本发明的举例说明，且其中所含细节并不构成对本发明的限制。在诸如各零件的几何形状、尺寸、相互关系、类型等方面，均可作些改动，这并不超出本发明的范围。
权利要求
1.一种轻型便携营救装置，具有在负荷很高的情况下产生旋转张开运动的臂，该营救装置包括一台轻便的高效马达及把该马达的输出功率转变为可控低速和大扭矩送至至少一条上述张开臂上的装置；其中，上述把马达的输出功率转变为可控低速和大扭矩送至少一条上述张开臂上的装置，包括一具有复式行星输出级的旋转式多级齿轮箱。
2.如权利要求1所述的轻型便携营救装置，其特征在于所述轻便的高效马达装置是一台能以电池为动力的电动马达;上述多级齿轮箱包括一个由该马达输出功率带动的中心齿轮，两个或多个由该中心齿轮带动的行星齿轮，它们为上述至少一条张开臂提供上述复式行星输出功率，以产生张开臂之间的上述旋转的张开运动。
3.如权利要求2所述的轻型便携营救装置，其特征在于所述行星齿轮以所述复式行星输出功率带动冕状齿轮;其中，上述免状齿轮可卸地与上述至少一条张开臂相连。
4.如权利要求3所述的轻型便携营救装置，其特征在于该装置还包括一个容纳上述齿轮箱的机壳且所述张开臂之一可卸地与该机壳相连。
5.如权利要求4所述的轻型便携营救装置，其特征在于与机壳相连的所述张开臂，有一个分岔的基座，该分岔机座，与机壳相连;与一个冕状齿轮相连的一条张开臂，可在该分岔基座之内旋转移动。
6.如权利要求5所述的轻型便携营救装置，其特征在于该装置还包括一个或几个在上述马达的输出端与中心齿轮之间的输入齿轮，以实现所述中心齿轮的传动。
7.如权利要求1所述的轻型便携营救装置，其特征在于该装置还包括偏移扭矩传递传动装置。
8.如权利要求7所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述偏移扭矩传递传动装置包括一个马达皮带轮、一个中心齿轮的皮带轮及这二者之间的一条传动皮带，上述马达以上述马达输出功率旋转地带动该马达皮带轮，上述中心齿轮的皮带轮就固定在该中心齿轮的轴上。
9.如权利要求8所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述马达与上述中心齿轮基本相互平行。
10.如权利要求8所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述伸张开臂具有尖端共同张开的自由端;上述尖端相应地分有台阶，以使其牢牢扳抓住参差不齐的金属，并开出楔形的口子。
11.如权利要求10所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述张开臂由工具钢制成。
12.一种轻型便携营救装置，具有在很高负荷下在其间产生旋转张开运动的两条臂，该营救装置包括一台轻便的高效马达，以及把该马达的输出功率转换为可控低速和大扭矩送至至少一条上述臂上的装置。
13.如权利要求12所述的轻型便携营救装置，其特征在于该轻便的高效马达是一台能以电池为动力的电动马达。
14.如权利要求12所述的轻型便携营救装置，其特征在于该装置还包括为至少一条上述臂提供上述大扭矩的装置，其中，上述旋转运动是按上述臂彼此相向的方向运动;该装置还包括为至少一条上述臂提供上述大扭矩的装置，其中，上述旋转运动是按上述臂彼此相离的方向运动。
15.如权利要求14所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述各条臂包括当上述旋转运动按上述臂彼此相向的方向运动时作切割的切割装置;上述各条臂还包括当上述旋转运动按上述臂彼此相离的方向运动时张开的张开装置。
16.一种轻型便携营救装置，具有在很高负荷下在其间产生旋转张开运动的两条臂，所述营救装置包括一台轻便的高效马达，以及把该马达的输出功率转换为可控低速和大扭矩送至至少一条上述臂上的装置，上述臂可从该装置上替代性卸下，该装置还包括当上述旋转运动按上述臂彼此相向的方向运动而向上述臂提供大扭矩的装置，以及所述臂具有切割装置，所述装置也包括当上述旋转运动按上述臂彼此相离的方向运动且各条包括切割装置的臂被替代以包括张开装置的臂的情况下，向至少一条上述臂提供上述大扭矩的装置。
17.如权利要求16所述的轻型便携营救装置，其特征在于上述轻便的高效马达是一台能以电池为动力的电动马达。
全文摘要
一种噪音低的轻型便携的“救生钳”式营救装置由电机驱动，采用旋转式多级减速齿轮箱，在任何位置可选择实现大转矩的张开或切割动作。该齿轮箱含有由12伏直流电源供电的电机驱动的输入级和一个复式行星输出级。该装置的各条臂，分别由行星齿轮或心轴齿轮带动，为方便起见，臂由销子连在齿轮的外环上。各臂为可卸式以便互换为切割或张开结构或换成同时既可切割操作也可张开操作的通用型臂。
文档编号A62B3/00GK1089181SQ93118419
公开日1994年7月13日 申请日期1993年9月29日 优先权日1992年9月29日
发明者威廉姆·海克尔森 申请人:冠蒂斯-赖特飞行公司