有角度控制器的联接机构的倾转组件及固定一体倾角组件的制作方法

1.本发明涉及手动工具，特别地，本发明涉及在一个本体(头部)与一个手柄的组件之间通过一个用轴连接的将两个相邻的组件联在一起的具有角度调节联接器的联接机构，它构成了铰接手动工具的一个倾转组件，以及涉及在一个本体与一个手柄的组件的固定一体倾角组件。在实施例中，本发明发现特殊的应用，作为不需要很大的力的手动工具，增加支撑点的两侧的比例长短带来使用体验，这将由特定的参考来描述。然而应该意识到，本发明可以与其它类似的环境和应用相关。


背景技术：

2.手动工具种类繁多，包括斧头、洋镐、榔头、大铁锤、抹子等，其都有一个共同点，一个力臂的作用线的一个力矩，它是恒定力臂的力矩，如把杆件(本体与手柄连接成型)增加支点形成角度，它的动态的力矩大于恒定力臂的力矩。其手动工具的定义是，在手柄长度的某一处截断增加一个支点使之处于铰接活节连接当中带来施工的力量的增大与减震对手关节的保护作用。然而想得到的是，头部的重量和轴的长度对比手柄的长度，支点(铰接连接件)在总长度那一部位上，施工体验是有所不同的。如支点设置相对地靠近头部，在使用者握持手柄挥舞工具中，其铰接连接件里的弹簧压缩的一个力，头部的摆动幅度角的距离要短、力量小；如支点设置相对地靠近手柄，在使用者握持手柄挥舞工具中，其铰接连接件里的弹簧压缩的一个力相对前述压缩力量大，头部的摆动幅度角的距离要长。其可看作弹性钢条设一支点，两端按压，松开一端，另一端反弹力量都不相同。即弹性力学原理，形变借力打力。
3.手动工具可用于建筑、制造和许多其他应用。手动工具可以包括头部(本体)和附接到头部或与头部成一体的手柄。头部可以由钢、木和塑料制成，并且具有用于向施加物体传递力矩的工作表面。手动工具可以通过手柄被抓握，手柄可以由木、钢和塑料的组合，或者由另一种弹性材料形成。根据各手动工具的使用形式不同，其杆件(力臂)相对作用点使力方向倾角不同或倾转不同。如榔头、斧头、洋镐、大铁锤的杆件采用倾转组件，或固定一体倾角组件，或倾转组件加倾角组件，根据榔头、斧头、洋镐、大铁锤的使力方向，固定的一体杆件的倾角方向背向使力方向，及加入倾转铰接联接机构；榔头、斧头、洋镐、大铁锤的使力方向典型地是扬起砸向被施加的物体，根据力量大小的作用力与反作用力的原理，还根据扬起的施力表面与物体的距离长度，根据使用者的速度和频率对使用者的手和手臂各个关节会有震动影响，握持工具的人体姿势摆动的幅度的角度大小，加入倾转组件和倾角组件对使用者的扬起角度大小的姿势的稳定性与反作用力的弹簧减震对关节的保护。
4.如抹子的杆件采用倾转铰接闭锁联接机构，抹子典型地用于抹刮、抹平、摊开或挖掘物质。例如，抹子频繁的用于抹刮、摊开、抹平或提取用于建筑或维修工程或外壳工程的原子灰、灰浆、水泥、灰泥、砂浆、腻子膏或沙土泥，这些工程包括例如贴砖铺瓦、砌砖、抹刮腻子膏或外壳批刮原子灰。在建筑墙面的抹灰(砂浆)和腻子膏施工过程中，墙面先抹灰再抹刮腻子膏，抹灰与抹刮腻子膏施工过程中的使用者的手法操作不同。抹灰是把砂浆用力
挤压同时移动批上墙，板体(刀片)与墙面倾斜一个角度由板体的长边边缘带动砂浆移动挤压上墙，在这个运动过程中使用者的手腕控制板体与墙面的角度，实时保持刀体与墙面的角度从开始起刀大角度到落刀小角度的角度变化，就是挤压砂浆的刀体的角度在改变。在砂浆批上墙一大块后用木抹子搓平，等砂浆干燥成型后就施工抹刮腻子膏，抹刮腻子膏与抹灰不同，腻子膏是粘稠物带有流动性，使用者的手法也是手腕控制板体(刀片)与墙面的角度，由刀体倾斜一个角度的长边的边缘带动粘稠物在墙面移动，抹刮移动运动施工过程中保持刀片角度的变化的操作手法。使用者握持抹子的手腕在不停变化，如手腕控制不到位，施工的墙面的黏着物出现高低不均匀的不平现象，这种不平现象是由传统的抹子的手柄与刀体垂直相关。


技术实现要素：

5.以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束。
6.为了进行理想的施工体验的角度与力度的控制，由一个本体(头部)组件和一个手柄组件的组成的铰接手动工具需要有枢轴组件的铰接，该枢轴组件铰接的手动工具的角度偏转规律是，其手柄组件的轴线应永远与本体组件形成夹角。
7.这一点通过具有辐射状的手柄组件或本体组件的转动角度来完成，具有转动的锁定，及运动过程中的偏转角的往复摆动。
8.这一规律对于使用者的施工体验是有意义的，因为它能在手腕和手臂上保证最优的人体工程学的角度控制，及力矩控制。
9.其本体组件与相邻的手柄组件是通过由一根轴支撑而通过一根铰接轴与相邻两个组件铰接而成的手动工具就是如此，这种枢轴组件上，作为一种补充的人体工程学优化，它在两个相邻的组件之间，通过一个铰接联接机构，直接把每个组件连接锁定铰接在一起。
10.其次，这种枢轴组件的铰接连接方式的人体工程学表现，通过阻尼一个枢轴铰节、比如本体组件的铰节的枢转运动，使之处于使用者握持手柄 本体的布局，本体组件与手柄组件相对倾斜形成角度，手腕正常握持手柄，腕关节不变化，本体与施加物体表面，本体运动过程中，本体与施加物体表面的角度变化，阻尼可以克服角度变化的缺点。由实践我们认识到，这种联接方式对于直至最大许可控制角度的阻尼的一个力仍是稳定的。
11.此种一般的完善应用于这样一种铰接连接件，它在两个相继的本体组件和手柄组件之间，它们都通过枢轴连接，其特征在于，通过组件之间和枢轴连接的铰接连接件是由这样一个连接件构成的，它控制在本体组件的纵轴与手柄组件的纵轴的角度偏移，从而由手柄组件的方向来控制本体组件的方向对施加物体的表面的力。
12.本发明的手动工具满足了使用者使用体验的这些和其他的需求。
13.本发明的其它技术特征和优点在下面的叙述和附图中将十分清楚，此叙述完全是举例的性质。
附图说明
14.本发明的前述和其他特征和优点将从如附图所示的本发明实施例的以下描述中
变得显而易见。并入本文并形成说明书一部分的附图进一步用于解释本发明的原理并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
15.图1是根据本发明的第一个实施方式的包括刀片组件和手柄组件、及角度调节联接器的抹子的正视图；
16.图2是图1的抹子的侧视图；
17.图3是图1抹子的俯视图；
18.图4是图1抹子的爆炸图；
19.图5是图1抹子的手柄相对刀片施工矩形长边的倾转锁定的示意图；
20.图6是图1抹子的手柄的一个方向的倾转锁定的手掌抓握示意图；
21.图7是根据本发明的第二个实施方式的包括头部(本体)、轴、铰接连接件、手柄的斧头的侧视图；
22.图8是图7斧头的俯视图；
23.图9是图7斧头的爆炸图；
24.图10是图9斧头的局部爆炸视图g；
25.图11是图7斧头的立体图，工具在静止中，弹簧相对两端的支撑力，保持纵轴h平衡；
26.图12是图7斧头在使用当中的头部倾转的示意图，在动态中相对纵轴h，头部纵轴h’倾转；
27.图13是根据本发明的第三个实施方式的包括头部(本体)、轴、另一铰接连接件、手柄的大铁锤的使用当中的示意图，在动态中相对平衡轴n，头部纵轴n’倾转；
28.图14是图13大铁锤在使用当中的头部倾转的示意图，在动态中相对平衡轴n，头部纵轴n’倾转，形成往复摆动角度α；
29.图15是图13大铁锤的一个方向的立体图，工具在静止中，弹簧相对两端的支撑力，保持纵轴n平衡；
30.图16是图13大铁锤的爆炸图；
31.图17是图16大铁锤的局部爆炸图j；
32.图18是手动工具中的铰接连接件的结构图，及第三个实施方式的大铁锤工具中的铰接连接件；
33.图19是图18的剖面视图s-s；
34.图20是手动工具中的铰接连接件的结构图，及第二个实施方式的斧头工具中的铰接连接件；
35.图21是图20的剖面视图q-q；
36.图22是根据本发明的第四个实施方式的包括头部(未图示)、轴与铰接连接件的前铰节一体、手柄与铰接连接件的后铰节一体的手动工具的部分视图；
37.图23是根据本发明的第五个实施方式的一体手柄的背向使力方向的弧形手柄的手动工具的立体图；
38.图24是根据本发明的第六个实施方式的手柄采用弹性材料的直柄手柄的手动工具的平面透视图；
具体实施方式
39.在详细解释本发明的任何实施方式之前，需要理解的是本发明并不局限于下面说明书规定的或下面附图所示的本技术具体的结构和组件的布置。本发明能够通过其他实施方式且通过不同方式实践或实施。
40.本发明的实施例涉及一种用于手动工具8(例如，抹子)的手柄的倾转。
41.图1至图6示出根据本发明的第一个实施方式的抹子8。抹子8包括主体或刀片组件20，刀片组件20限定纵轴k(图1)。虽然刀片2可以具有任何合适的形状，在所示的实施方式中，刀片2大体上是矩形的。例如，图1至图5中所示的刀片2距离刀片边缘5mm至10mm形成折弯部21。所示折弯部21形成在矩形的长边上，所示折弯部21与刀片主体之间的角度在5
°
至15
°
(图5)。
42.参考图1至图5，抹子8也包括脊柱4，脊柱4从刀片2向上延伸且大致垂直于刀片2。脊柱4平行于纵轴k延伸，脊柱4延伸的两端设有垂直凸起的轴41，所示轴41设置成铰接连接件41，在铰接连接件41形成有中心轴孔42与围绕中心轴孔42的多个定位孔43。在所示的实施方式中，脊柱4通过紧固件(例如，螺栓、铆钉等，未显示)连接于刀片2。在其他实施方式中，脊柱4与刀片2一体地焊接形成。
43.进一步参考图1至图5，抹子8也包括手柄组件10，所示手柄组件10可倾转调节的连接于脊柱4的轴41上。手柄组件10限定纵轴m(图1)。在所示的实施方式中，手柄组件10的纵轴m平行于刀片组件20的纵轴k，使得手柄组件10平行于刀片组件20的上表面延伸。在其他的实施方式中，手柄组件10的纵轴m可以相对于刀片组件20的纵轴k倾斜地成角度和/或垂直地成角度。手柄组件10包括倒u状连接件3和从倒u状连接件3的底部延伸的手柄1，所示手柄1限定纵轴m(图1)，手柄1的底部平行于纵轴m延伸形成沟槽11，所示u状连接件5的底部镶嵌到手柄1的沟槽11里。所示u状连接件3的底部设有多个通孔34，进一步通过自攻螺钉7插入通孔34中旋转连接手柄1，手柄1由例如木质或塑胶材料制成。所示u状连接件3相对的顶部形成铰接连接件31，所示铰接连接件31设有中心轴孔32，及围绕中心轴孔32形成的定位孔33，所示u状连接件3相对的铰接连接件31配置在外侧与内侧的铰接连接件41互相配合铰接。
44.进一步参考图1至图6，抹子8也包括角度调节联接器50，所示角度调节联接器50由套筒螺母51与螺钉52连接形成，套筒螺母51上套有压缩弹簧510由帽头兜住，螺钉52上的螺帽设有定位销520。由定位销520插入穿过定位孔33、43，限制轴线z(图4)枢转，图5所示手柄组件10可以相对于刀片组件倾转0
°
至88
°
，所示手柄组件10相对施工矩形长边向左与向右转动后可以锁定在0
°
至88
°
的范围内。在0
°
值内是手柄组件10垂直于刀片组件20，这种手柄组件10垂直于刀片组件20与传动手动工具抹子是同样的。
45.在图1至图6的实施方式中，手柄组件10可操作以选择地将手柄组件10固定于脊柱4的轴41上。也就是说，角度调节联接器50可以被使用者致动定位销520插入定位孔33、43中以将手柄组件10固定于脊柱4的轴41上，从而使得手柄组件10不能相对于刀片组件20转动(即，固定)。另外，角度调节联接器50可以被使用者致动相对按压套筒螺母51使弹簧510压缩，定位销520脱离定位孔33、43以将手柄组件10从脊柱4的轴41上释放，从而使得手柄组件10可沿着轴线z枢转(例如，相对施工矩形长边两侧转动)，以调节或改变手柄组件10相对于刀片组件20的倾斜角度。
46.在图1至图6的实施方式中，手柄组件10相对于刀片组件20的倾斜角度锁定在0
°
至88
°
的范围内，在不同的角度值中，使用者的使用体验有所不同，在0
°
值是与传统工具抹子的手柄垂直使用形式相同；在30
°
值使用者正常的与传统抹子一样的抓握手柄1，工具新抹子8相对于施工面自然的倾斜一个角度，施工时手腕摆动幅度小于传统抹子的摆动幅度；在88
°
数值中手柄组件10大体上与刀片组件20在一个空间中平行(图5)，形成新抹子8为平板体刮板，使用者的手掌30成抓握手柄1与刀片2的这样一种新形式(图6)。根据使用者习惯的操作手法，在倾斜角度锁定在0
°
至88
°
的范围内的使用体验带来施工面的平整、劳动强度降低。
47.以上抹子工具的铰接连接件不局限于第一个实施例，还有齿盘铰接连接或其他形式枢转锁定连接(未图示)。
48.本发明的实施例涉及另一种用于手动工具(例如，大铁锤或洋镐或锤子或斧头)的手柄增加支点的转动。图7至图12和图20，图21示出根据本发明的第二个实施方式的手动工具的手柄的铰接连接件80的枢转。图7至图12示出了作为斧头的铰接连接件80的手动工具的实施例，但是其他实施例可以涉及作为大铁锤或洋镐或其他类型的手动工具的手动工具。手动工具包括头部a(例如，斧头)、轴c、铰接连接件80和手柄b。头部a可以用于劈开木头或其他物体，并且可以位于手动工具的第一端(例如，上端)，其中的轴c可以在头部a的第二端(例如，中端)延伸与铰接连接件80的前铰节d相连，而手柄b与铰接连接件的后铰节e相连后可以在轴c和手动工具的第三端(例如，底端)延伸。
49.在第二个实施例的铰接连接件80，图20图21中，铰接连接件80可包括在一端的前铰节d部分，并包括在相对端的后铰节e部分，前铰节d与后铰节e的表面特征是相同的。前、后铰节形成l状，该l状的上部101形成握手铰接主体，在l状的上部101的中心向前偏移设置螺钉孔108，即螺钉孔108的点位使得l状的阶梯的上端面与下端面离开一定距离β(图21)形成前、后铰节d、e倾转时的偏转角不同；在l状的上部101的内侧形成与螺钉孔108同心的凹坑球体107、外侧形成与螺钉孔108同心的沉孔104；在l状的下部102的底端形成凹槽109连接部，在下部102的两侧一贯通孔103穿过凹槽109部。铰接连接件80还包括两侧的两个限定连接杆601控制前、后铰节只能在一方向的往复摆动，限定连接杆601的两端的连接孔602的半径大于螺钉301的半径。在实施例中，铰接连接件80由铸造碳钢材料加工或其他高强度材料形成。
50.在图7至图12和图20，图21实施例中，头部的斧头的凹部连接轴c，轴c作为中间支撑件连接前铰节d的凹部109，后铰节e的凹部109连接手柄b一端，手柄b的相对端形成弧形部与运动出力方向相反的朝向(弧形部不在手柄纵轴h线上)，或手柄的相对端也可以形成直柄(未图示)。在施工动态过程中，使用者挥舞工具，抓握手柄b提取往后扬起，铰接连接件80的前铰节d也会往后运动与后铰节e相对形成一个α角度，挥舞到达运动的上止点，前铰节的l状的上端面碰撞δ(图12)后铰节的l状的下端圆角105；继续挥舞工具向下运动，前铰节连接的轴和斧头运动向下带动一个势能(一个力)施加到被施加物体上，它是在前铰节的l状的下端圆角106碰撞后铰节的l状的上端面时施加的力到物体上的，运动到下止点，轴的纵轴h’与手柄纵轴h形成一个α角度，往复摆动的前、后铰节形成的α角度相同(图12)。在这个过程中，支撑在铰节连接件80里的角度调节联接器的球铰401与螺钉201配合连接在前、后铰节的凹坑球体107中运动，前、后铰节的沉孔104里的弹簧501在前、后铰节的角度变换
时会维持一个力，两侧的两个弹簧501实时变换压缩与释放运动，由前、后铰节的螺钉孔108的半径大于螺钉201的半径、沉孔104的直径大于弹簧501的外径的相互设置配合形成铰接连接件80的枢转运动。在工具静止时弹簧501会保持头部a和轴c与手柄b的平衡轴h(图11)，在动态运动时被物体反弹的一个力，可以改善振动隔离或其他形式的震动吸收，这可以提供手动工具的更平稳的使用并减少用户疲劳，工具端对用户手关节的保护作用是手柄增加支点设置弹簧的(保护)前移带来的。
51.参考图11所示，头部到前铰节的作用线l2与后铰节到手柄尾端的作用线l1的距离比率形成使用者在动态中的一个增大的力，即l2相对l1相对弯曲，动态摆动的力。
52.在实施例中前铰节d与后铰节e的握手的距离设置可以形成倾转的角度改变，是前铰节与后铰节的l状的上端面与下端面的距离β(图21)限制倾转角的大小，还有前、后铰节的l状的上部的螺钉201与螺钉孔108、弹簧501与沉孔104形成的配合大小关系也会带动各零件的接触(螺钉与弹簧、沉孔摩擦运动，球铰与凹坑球体摩擦接触运动)，原则是利用前铰节与后铰节的l状的上端面与下端面的碰撞δ接触限制、保证铰节连接件的结构稳定。在轴c与前铰节d的凹部109配合、手柄b与后铰节e的凹部109配合，两个限定连接杆601连接前、后铰节的两侧，螺钉301插入穿过限定连接杆、前、后铰节、轴、手柄的每个通孔103、602、603、604，其中螺钉301与前、后铰节、轴和手柄的每个螺钉孔103、603、604的半径相同。
53.第三个实施例图13至图19示出了作为大铁锤的铰接连接件808的手动工具的实施例，但是其他实施例可以涉及作为斧头或洋镐或其他类型的手动工具的手动工具。
54.在第三个实施例的铰接连接件808，图13至图19中，铰接连接件808可包括在一端的前铰节d’部分，并包括在相对端的后铰节e’部分，前铰节d’与后铰节e’的表面特征是相同的。前、后铰节的l状的上部112形成握手铰接主体，在l状的阶梯的上端面与下端面间隔一定距离β(图19)、握手接合部设置贯通孔117(螺钉孔)，在l状的上部112的内侧形成与螺钉孔117同心的沉孔114，沉孔的底部设有盲孔115；角度调节联接器的扭簧310配置在沉孔114形成的腔室里，扭簧310的两端头部312插入盲孔115里，一个螺钉210穿过螺钉孔117与扭簧孔连接前、后铰节。
55.在第三个实施例的铰接连接件808，图18、19中，前、后铰节转动方向与前述的第二个实施例的铰接连接件80的转动反向不同，第三个铰接连接件808是耦合转动(图13图14)，倾转运动要顺畅；返回图12第二个铰接连接件80是上下撬动转动，倾转运动要费力。但功能是一样的，都是受前、后铰接连接件的上端面与下端面的接触碰撞δ(图12、13、14)停止转动。第三铰接连接件808是l状的上部112的两边角设置圆角116与下端面碰撞接触。工具静止时第三铰接连接件808的扭簧310保持一个支撑力，前部l2的头部a(例如：锤头)和轴c与后部l1的手柄b保持一个平衡轴n(图15)，在运动过程中，前部l2与后部l1相对倾转保持一个对称的摆动角度α(图14)，后部手柄的纵轴n与前部锤头的纵轴n’相对倾转(图13、14)的转化一个力。第三个实施例与第二个实施例的主体特征大体相同，都是l状的握手铰接，其他设置有些不同，例如：第三个铰接连接件808是一个扭簧310，第二个铰接连接件80是两个压缩弹簧501，在效果上，第二个铰接连接件80比第三个铰接连接件808的弹性运动扭矩大。
56.本发明的实施例涉及另一种用于手动工具(例如，大铁锤或洋镐或锤子或斧头)的手柄增加支点的转动。图22示出根据本发明的第四个实施方式的手动工具的手柄的铰接连接件818的枢转。图22示出了作为轴形成前端铰节d”、手柄形成后端铰节e”的铰接连接件
818的手动工具的实施例(头部未图示)。手动工具的头部可以包括例如：斧头、大铁锤、洋镐、锤子等，或其他手动工具。实施例中这种设计更简单，减少部件连接，头部和轴固定连接，轴和手柄每部分形成一体的铰接连接件818的联接的简化形式。铰接连接件818的一体式的前、后端铰节件的其他特征包括前述的第三个、第四个实施例。
57.本发明的实施例涉及另一种用于手动工具(例如，大铁锤或洋镐或锤子或斧头)的手柄b’尾部形成倾角。图23示出根据本发明的洋镐作为头部的第五个实施方式的手动工具的手柄b’的尾部形成与使力方向相反的弧形部601，及在尾端抓握部602有一增大量。在实施例中手柄b’的弧形部轴线y’与手柄的纵轴y形成角度w。这种弧形手柄b’的使用体验与传统的直柄的手动工具使用体验不同，弧形手柄的工具的挥舞角大于传统工具直柄的挥舞角，形成一个转化的力。
58.在第六个实施例中，手柄b”也可以采用弹性材料，例如，弹性钢条404叠加(图24)形成手动工具的手柄b”，其在所述手动工具的手柄的运动方向的两侧叠加两层弹性钢条404，在每两层弹性钢条404的上下层的所述中间层406包括由热塑性弹性体(tpe)材料或热塑性聚氨酯(tpu)材料模制和包括弹性钢条外部406模制的部分。这种手柄具有弹性的手动工具包括直柄的一种形式，使用者抓握直柄，一手抓握在直柄的中部，另一手抓握在直柄的尾部，头部作为工作表面具有重量，在运动过程中，在中部的一只手作为支点，头部与抓握在直柄的尾部的手会使直柄弯曲实时变换弯曲的角度，即弹性的直柄在动态中产生一种弯曲势能：挥动到达上、下止点 手柄弯曲的弹性力、动态弹性往复摆动力。单手抓握重量轻的羊角锤具有弹性手柄的手动工具也会带来一种势能。
59.这种弹性材料的手柄b”也可以加工模制成弧形的手柄。
60.前述的所述的第一个至第六个实施例的手动工具作为标准的工具进行工作。然而，头部可基于手动工具所需用途而改变。
61.虽然已经参照若干被描述的实施例相当详细地并以一定细节描述了本发明，但不应认为本发明应该被限制到任何这样的细节或者实施例或者任意特定实施例，而是应该理解为鉴于现有技术提出了对这些权利要求的最广的可能解释，因此，有效地涵盖了本发明的计划范围。此外，前面是从本发明人所预见的能获得可实现性描述的实施例的角度来描述本发明，但是目前所未预见的对本发明的非实质性修改可代表本发明的等同方式。