CN102834646B - 机械保险丝、包括机械保险丝的绕颈绳及将机械保险丝连接到绕颈绳的方法 - Google Patents

Abstract

本发明限定了一种用于绕颈绳（30）的机械保险丝（20）。当预定方向（70）的拉力分量超过预定保险丝力时，机械保险丝使绕颈绳打开，包含在机械保险丝中的断裂元件（50）被设计成在所述预定保险丝力下断裂。断裂元件具有断裂平面（51），当拉力分量导致断裂平面中的应力超过由所述保险丝力所确定的值时，会在断裂平面发生断裂。机械保险丝还包括外壳（60，61，62），所述外壳被设置成将拉力在所述预定方向（70）上的分量传导到断裂平面，然而禁止其它方向上的力分量的传递。

Description

机械保险丝、包括机械保险丝的绕颈绳及将机械保险丝连接到绕颈绳的方法

技术领域

本发明涉及一种机械保险丝以及包括所述机械保险丝的绕颈绳。这种机械保险丝在预定保险丝力下断裂，从而防止伤害和意外丢失。本发明还涉及一种将所述机械保险丝连接到绕颈绳的方法。

背景技术

机械保险丝在本领域是公知的。US5,533,238公开了一种分离式绳连接件，该连接件由两个相同的绳连接件主体组成。每个主体都具有绳端部夹以及互配端部。互配端部配合到相对单元的相同互配端部中并且在连接时互配端部会在预设张力下断裂。

已知机械保险丝的不利之处在于：需要引起分离的拉力的值会依赖于实际应用和使用，使得它们不适合于承载个人求助按钮的绕颈绳。

本发明的目的是提供一种用于绕颈绳的机械保险丝，其中实际应用和使用对于需要断裂保险丝的断裂力而言具有减弱的影响。

发明内容

该目的是通过根据权利要求1的机械保险丝而实现的。所述机械保险丝包括断裂元件以及连接到断裂元件的外壳。绕颈绳在第一和第二连接装置连接到机械保险丝。作用于第一和第二连接装置上的拉力是矢量，并且它的定向及大小会根据实际的应用和使用而有所不同。外壳与断裂元件在断裂平面的任一侧接合，从而防止断裂元件的可能弯曲。同时，断裂元件可以相对于外壳在预定方向上移动，从而使得预定方向上的力分量被传递到断裂平面。在使用时，绕颈绳被拉力拉动，具有与预定方向相对应的方向的拉力分量将会被外壳传递到断裂元件的断裂平面。当所述力分量超过预定保险丝力时，断裂元件将会断裂成几部分。至少一部分将会滑动离开外壳，导致绕颈绳的打开。外壳禁止具有与所述预定方向不同方向的拉力分量传递到断裂平面以及防止断裂元件相对于预定方向弯曲。由此，在力分量以与所述预定方向不同的方向作用到机械保险丝上的应用中，所述力分量对于断裂元件上的应力具有减小的贡献，由此防止这些力分量导致在与预定保险丝力不同的值发生断裂。

在机械保险丝的实施例中，在断裂之后，断裂元件断裂为第一部分和第二部分，以及拉力导致第一和第二部分在相反方向上滑动远离外壳，由此打开绕颈绳。

在另一个实施例中，在断裂之后，断裂元件的第一部分可相对于外壳移动，同时第二部分保持住外壳从而防止外壳作为单独部分而丢失。在另一个实施例中，外壳和断裂元件具有细长的互配形状。在另一个实施例中，外壳和断裂元件具有互配的圆柱体形状。在另一个实施例中，圆柱体形状的外壳和断裂元件具有椭圆形横截面。根据这个实施例的机械保险丝具有细长形状，这使得机械保险丝不引人注意。此外，使互配形状具有椭圆形横截面能够防止第一连接装置相对于第二连接装置的旋转导致断裂平面上的转矩。

在机械保险丝的另一个实施例中，断裂元件具有沙漏或者哑铃形状。在预定方向上具有力分量的拉力的影响下，如果所述力分量大于预定保险丝力，那么断裂元件将会在其横截面积最小的断裂平面发生断裂。外壳可被设置成围绕沙漏形状断裂元件的套管，防止断裂元件的弯曲和/或转矩，从而使得作用到机械保险丝上的拉力的在不平行于纵向轴线方向上的力分量被抑制。外壳可由刚性材料制成，从而防止组装后的机械保险丝中断裂元件的可能弯曲。或者，外壳可具有难于扭曲的形状。

在另一个实施例中，细长形状断裂元件被定位成垂直于穿过第一和第二连接装置的直线方向，绕颈绳的线缆端部可以连接到所述连接装置。在这个实施例中，力分量作为剪切力作用在断裂元件的断裂平面上以及外壳被设置成抑制作用于机械保险丝上的拉力的在与预定方向不平行的方向上的力分量的传递。外壳可包括两个互配部分，当它们彼此连接时会被断裂元件紧固。在这个实施例中，每个互配部分可以连接到绕颈绳的对应端部。

使保险丝断裂以及打开绕颈绳所需的预定保险丝力的值由断裂元件的材料以及横截面的值所确定。这提供了断裂元件能够被设计成使得机械保险丝适于特定应用的优点。另一个优点在于，通过在制造过程中控制断裂元件的材料质量以及横截面尺寸，预定保险丝力的值的公差能够被保持在由机械保险丝的应用所确定以及所需的极值之内。

例如，在绕颈绳被用于承载个人求助按钮的应用中，这些预定保险丝力的公差极值被选择成，使得在一方面由于意外应力导致断裂元件在小的保险丝力下断裂所引起的个人求助按钮丢失具有很低的可能性、以及另一方面将由于高的保险丝力所导致的未断裂而带来的严重损伤的风险降到最低。这样，断裂元件必须被设计成使得它的预定保险丝力的公差能够确保预定保险丝力处于所述低保险丝力与高保险丝力之间。大量实验之后确定出，对于特定应用，预定保险丝力被选择成处于40N到50N的范围内。这样，承载个人求助按钮以及包括根据本发明机械保险丝的绕颈绳为它的使用者提供了更好的保障和安全。

在另一个实施例中，断裂元件由聚甲醛或者POM制成。这个材料的抗张强度使得40N到50N范围内的期望保险丝力会导致断裂元件在断裂平面内的横截面面积的值，允许机械保险丝的紧凑设计。其次，POM是抗化学的并且具有充分的断裂特性（相对易碎）。同时，也可以使用聚对苯二甲酸丁二醇酯或者PBT。

在另一个实施例中，本发明限定了一种将根据上述实施例的机械保险丝连接到绕颈绳的方法。例如，在本方法的实施例中，外壳被放置到绕颈绳上，类似于珠子被穿过。接下来，绕颈绳的开口端部被连接到连接装置，所述连接装置包含在断裂元件的第一和第二部分中。最终，外壳在断裂元件上推动从而将其连接到断裂元件。外壳例如可具有与断裂元件的第二部分相连接的卡扣配合，用于将其保持在适当位置。或者作为替换性方案，本方法可具有下一个步骤，其中第二部分被焊接或者胶粘到外壳。在将断裂元件连接到绕颈绳以及将机械保险丝组装之后，能够被安全地例如用于承载个人求助按钮。

附图说明

下面通过示例以及参考以下附图来描述本发明的特定实施例，其中：

图1显示了承载个人求助按钮的绕颈绳；

图2显示了曲线图，显示出根据断裂力而没能发出归因于意外丢失的警报的风险以及受伤的风险；

图3显示了作用到断裂元件的实施例上的力；

图4显示了作用到机械保险丝的实施例上的力，该机械保险丝包括图3中的断裂元件；

图5显示了图4中的机械保险丝的另一个实施例；

图6显示了组成机械保险丝另一个实施例的部件的示例；

图7显示了组装后的图6中的机械保险丝；

图8显示了沙漏形断裂元件的实施例；

图9显示了机械保险丝的实施例，该机械保险丝包括图8中的断裂元件；

图10显示了机械保险丝的实施例，该机械保险丝包括细长形断裂元件；

图11显示了图10中的机械保险丝的外壳部分。

具体实施方式

图1显示了绕颈绳30，其包括长度调节装置35以及根据本发明的机械保险丝20。个人求助按钮10被连接到绕颈绳。绕颈绳的使用者能够通过按压按钮而寻求帮助。机械保险丝被包含在绕颈绳中，从而减小缠结的风险，原因是当绕颈绳在保险丝上的拉力超过预定保险丝力时机械保险丝会断裂。机械保险丝还应当能够可靠地防止个人求助按钮的意外丢失，所述意外丢失是由于绕颈绳作用到机械保险丝上的小的拉力而发生断裂以及导致由绕颈绳形成的环的不经意打开。

图2显示了使受伤风险降到最低以及使绕颈绳意外打开的风险降到最低的两种需求。水平轴线24显示了作用在图1中绕颈绳的机械保险丝上的拉力。第一垂直轴线22显示了没能给出警告的风险，由于机械保险丝的意外断裂，个人求助按钮已经丢失而使用者没有注意到。风险在“低”和“高”之间变化。第二垂直轴线23显示了在绕颈绳被拉动以及拉力作用在机械保险丝上时保险丝没有断裂所导致的严重伤害风险。直线25连同第一垂直轴线22显示出当机械保险丝在小的拉力下断裂时没能给出警报的风险是高的，原因是有可能当绕颈绳被意外打开时个人求助按钮被丢失而没有被注意到。但是当机械保险丝被设计成在较高的拉力下断裂时，这个风险会降低。线26连同第二垂直轴线23表示出当机械保险丝在高的拉力下断裂时，严重伤害的风险是高的。这个风险能够通过使机械保险丝在较低拉力下断裂而降低。线25和26的交叉点提供了最优点24，其特征在于在意外丢失和严重伤害方面具有相等的低风险。经过大量实验已经确定得出，对于连接到由年长人员携带的绕颈绳的个人求助按钮的应用而言，发现对于机械保险丝的预定保险丝力的最优点为45N。当考虑产品推广时，预定保险丝力的上下极值应当为40N和50N。这样，机械保险丝必须断裂时断裂元件的预定保险丝力应当在40N-50N的范围内。

图3显示了断裂元件50的实施例。断裂元件50包含在机械保险丝20中，并且当作用在它上面的力F的水平分量超过预定保险丝力时将会断裂，该断裂元件被设计成在所述预定保险丝力下断裂。断裂元件被设计成具有断裂平面51，所述断裂元件会在断裂平面发生断裂，从而导致断裂元件分散成第一部分50和第二部分53，第一部分包括第一连接装置40以及第二部分包括第二连接装置45。参见图4，水平指的是力F在纵向轴线70方向上的分量。图3中所示的断裂元件50具有第一和第二连接装置40，45，绕颈绳30的线缆端部能够连接到所述第一和第二连接装置。作用于断裂元件50上的力F具有如箭头所示的值和方向。所述力F是由于作用在机械保险丝上的拉力所导致的。

图4显示了根据本发明的机械保险丝20的实施例。机械保险丝包括上面参考图3所示的断裂元件50以及安装到所述断裂元件周围的外壳60。外壳60在断裂平面的任一侧与断裂元件50接合，从而防止拉力使得断裂元件相对于预定方向70弯曲。外壳可由刚性材料制成，或者外壳可具有抵抗弯曲的形状，例如圆柱形状。进一步，外壳可以相对于断裂元件在预定方向70上移动，该方向是穿过第一和第二连接装置的直线方向。在图3-5、8和9中所示的实施例中，断裂元件50具有细长形状，其纵向轴线对应于穿过第一和第二连接点的直线70。断裂元件被设计成在断裂平面51以及在预定的保险丝力下发生断裂，所述预定的保险丝力是由于作用在断裂元件上的力分量F_x。所述力分量F_x具有与直线70方向相对应的方向并且由作用在机械保险丝上的拉力所导致。作用于断裂元件上具有垂直于直线70方向的方向的力分量F_y不会导致作用于断裂表面上的力，原因是F_y被外壳所阻挡。外壳60防止断裂元件在其中间部分52发生弯曲。这样，外壳允许作用到第一和第二连接点的拉力F被传递到断裂元件，从而导致作用于断裂元件的断裂平面51上的力分量F_x，然而外壳禁止了由于拉力F所导致的力分量F_y被传递到断裂元件的断裂平面。没有外壳的话，这些力分量F_y可能导致断裂元件以不同于预定保险丝力的值断裂，这是由于F_y将会对穿过断裂平面的应力作贡献。在附图4中，外壳60被连接到断裂元件50，从而防止除了在直线70方向上的F_x力分量80之外的力分量作用于断裂元件上。所述F_x力分量80的值对应于拉力85在直线70上的投影。外壳将沿着直线70方向上的力分量80传递到断裂元件的断裂平面，以及由此断裂元件的至少一部分50，53相对于外壳在直线70方向上可移动。在断裂之后，拉力导致第一和第二部分在相反方向上滑动远离外壳60，导致了图1中绕颈绳30的打开。在另一个实施例中，外壳60被设置成连接到第二部分。在断裂元件断裂之后，拉力将会导致第一部分在预定方向70上滑动远离外壳60，然而第二部分会保留住外壳。这样的优点在于外壳将不会落到地上而对走过的人们产生危险。第二部分和外壳60可具有夹持装置，用于将外壳夹持到第二部分。例如，第二部分和外壳可具有提供卡扣连接的形状。或者作为另一个示例，第二部分和外壳可具有粗糙表面区域，以提供摩擦连接。或者作为另一个示例，在机械保险丝的组装之后，第二部分可以被胶粘或者激光焊接到外壳60。

断裂元件50具有如图3和4中所示的哑铃形状，包括具有较大横截面积的端部部分50、53以及具有较小横截面积的中间部分52。使断裂元件在断裂平面断裂所需的预定保险丝力F_fuse取决于：被选择用于断裂元件的材料所能处理的最大应力σ_max[N/m²]或者抗张强度、以及在将会发生断裂的断裂平面上断裂元件的横截面面积A。假定对于圆柱形中间部分52，那么预定保险丝力、断裂元件的材料以及横截面或者直径D之间的关系通过下式给出：

F_fuse=A*σ_max=(π/4)*D²*σ_max

由此，通过选择断裂元件的材料及在断裂平面的横截面积，能够得到预定的保险丝力。在图3中所示的机械保险丝实施例中，连接到断裂元件的外壳60传导垂直于所述断裂平面51的F_x力分量80、以及阻挡平行于所述断裂平面的F_y力分量。在机械保险丝的这个实施例中，外壳60使得断裂元件的至少一个端部部分53能够水平（在x方向上）运动。断裂元件及外壳的这种可移动连接允许断裂元件由于作用在机械保险丝上的拉力而拉伸。拉力导致了用于断裂元件的材料发生缩颈，直到断裂元件50在中间部分52上的断裂平面断裂。外壳60防止断裂元件50弯曲。

图5以左侧视图显示了机械保险丝20的实施例，该机械保险丝包括外壳60以及具有哑铃形状的断裂元件50。断裂元件的端部具有连接装置，允许连接到绕颈绳30。在这个示例中，绕颈绳端部被环绕穿过断裂元件端部部分40、45中的开口。为了便于图5、9和10中的解释，外壳被显示成透明的。在这个实施例中，外壳60和断裂元件50具有互配的圆柱形状。此外，这些互配形状被设置成防止第一连接装置40相对于第二连接装置45旋转。互配形状可包括锁定装置，例如一种形状的条配合到另一种形状的对应槽中。在图5的这个实施例中，外壳具有旋转阻挡条64，其配合到断裂元件50上的对应槽54中。外壳防止了在组装后的机械保险丝中，作用于连接装置上的扭转力86、87被传递到断裂元件的断裂平面，在断裂平面，横截面积比在端部部分小。这样，外壳禁止了拉力的旋转力分量被传递到断裂平面51。在另一个实施例中，断裂元件和外壳具有圆柱体形状，其具有椭圆形横截面。椭圆形横截面防止了第一连接装置相对于第二连接装置的可能旋转。

图6显示了机械保险丝的另一个实施例，该机械保险丝包括第一和第二外壳部分61、62。每个外壳部分都包括连接装置40、45，以允许绕颈绳端部的安装。图6还显示了断裂元件，该断裂元件可以在第一和第二外壳部分中的匹配开口63中移动。这个开口63在图11中更清楚地显示。图6显示了根据本发明这个实施例的机械保险丝的分开部分。机械保险丝通过使第一和第二部分移动到一起从而使得它们被连接而组装。接下来，断裂元件在外壳部分的开口中移动，从而导致机械保险丝如图7中所示。

图7的实施例显示了用于绕颈绳30的机械保险丝20，该机械元件包括断裂元件50，该断裂元件被设置成当作用于断裂元件上的断裂力超过预定保险丝力时会在断裂平面51发生断裂。包含在保险丝中的外壳包括第一外壳部分61和第二外壳部分62，所述外壳部分具有对应的互配形状，从而使得第一和第二外壳部分能够可释放地接合。当外壳部分接合时，它们在预定方向70上彼此相对可移动，然而互配形状防止了在垂直于预定方向的另一个预定方向55上的任意相对运动。第一外壳部分包括第一连接装置40以及第二外壳部分包括第二连接装置45。每个外壳部分都具有开口63，该开口的形状与断裂元件的横截面形状相对应，从而使它适合接收断裂元件50。当机械保险丝被组装时，外壳部分被可释放地彼此连接，从而使得开口叠合，由此在另一个预定方向55上形成通道。接下来，断裂元件被装配到这个通道中，由此紧固第一和第二外壳部分。通道的内部表面和/或断裂元件的表面可以是粗糙的，从而在外壳部分与断裂元件之间形成摩擦配合。在组装之后，断裂元件的断裂平面与预定方向平行并且与另一个预定方向55垂直。由于外壳部分在预定方向上彼此可相对移动，因此作用在第一和第二连接装置上并且在预定方向70上具有分量的拉力被传递到断裂元件。拉力将由此充当断裂元件上的剪切力。外壳部分的互配形状进一步使得：在组装后的机械保险丝中，当力分量具有不同于所述预定方向的另一方向时，禁止该拉力的力分量传递到断裂平面。如图7中所示，作用于第一和第二连接装置上的拉力F_x被传递到断裂元件，在此它作为作用在断裂平面51上的剪切力起作用。在图7中，拉力F_y的方向与F_x的方向垂直，所述F_x的方向平行于穿过第一和第二连接装置的直线70。作用于机械保险丝上的拉力F_y没有被传递到断裂平面51。第一外壳部分的形状可包括凸出部以及槽，所述凸出部及槽与第二外壳部分中的互配槽和互配凸出部相对应。第一外壳部分61的凸出部65配合到第二外壳部分62的对应槽66中有助于禁止F_y传递到具有与直线70平行的方向的断裂平面。此外，当彼此连接时，接合的外壳部分使得机械保险丝更难于相对于预定方向弯曲。

图8显示了用于断裂元件50的连接装置的实施例，该断裂元件包含在根据本发明实施例的机械保险丝中。绕颈绳具有蘑菇形线缆端部，该端部配合到匹配的连接装置中，所述连接装置被实施作为断裂元件第一和第二部分中的凹腔40、45。

图9显示了机械保险丝的实施例，该机械保险丝包括图8中的断裂元件以及安装到断裂元件周围的圆柱形外壳。在这个实施例中，拉力在穿过第一和第二连接点40、45的直线70方向上的分量被传递到断裂平面。外壳60围绕着断裂元件的安装使得第一和第二部分的形状与外壳内部的互配能够允许在预定方向70上的拉伸以及防止断裂元件50的弯曲和/或扭转。

图10显示了前面图7中描述的机械保险丝20的另一个实施例。再次，绕颈绳30具有蘑菇形线缆端部，但是在这个实施例中，这些端部配合到匹配的连接装置中，所述连接装置被实施为第一和第二外壳部分每个中的凹腔40、45，如图11中所示。每个外壳部分都具有凸出部65，该凸出部配合到与该外壳部分可释放连接的另一个外壳部分的槽66中。当配合在一起时，凸出部和槽防止了外壳部分相对彼此旋转。配合到槽中的凸出部还有助于刚性外壳，使得更加难以弯曲。在这个实施例中，拉力在穿过第一和第二连接点40的直线70方向上的分量被外壳部分传递到断裂元件50的断裂平面51。

尽管本发明在附图及前面描述中进行了详细说明和描述，但是这种说明和描述被认为是说明性的或者示例性的而非限制性的；本发明并没有受限于所公开的实施例。

例如根据机械保险丝20的实际应用，断裂元件50和外壳60、61、62的其它形状也是可行的。而且，第一和第二连接点40、45可相对于直线70偏离地定位，如图4或图7中所示。这样，穿过第一和第二连接点的直线可与所示直线70的预定方向交叉，而不是与所述直线平行。例如在图7中，绕颈绳可在靠近顶部转角61C的第一连接点40连接到第一外壳部分61以及在靠近底部转角62C的第二连接点45连接到第二外壳部分62，从而使得穿过这些转角位置61C、62C的第一和第二连接点的另一个直线70C与沿着预定方向70的直线相交叉。

通过研究附图、说明书以及附加的权利要求书，本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，能够理解和实现所公开实施例的变化。在权利要求中，术语“包括”并没有排除其它元件或者步骤，以及单数不定冠词并没有排除多个。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制了本发明的范围。

Claims (15)

1.一种绕颈绳机械保险丝(20)，包括：

-断裂元件(50)，所述断裂元件包括断裂平面(51)以及在所述断裂平面任一侧的第一和第二连接装置(40，45)，所述第一和第二连接装置被设置成用于连接到绕颈绳(30)，所述断裂元件被设置成当在穿过所述第一和第二连接装置的直线(70)的方向上作用到所述断裂元件上的拉力超过预定保险丝力时在所述断裂平面(51)处断裂；

-被连接到所述断裂元件的外壳(60)，其中，所述外壳具有开口和另外开口，所述绕颈绳能够穿过所述开口和另外开口连接到所述第一和第二连接装置，所述外壳被设置成在所述断裂平面任一侧与所述断裂元件接合，从而防止拉力使所述断裂元件相对于所述直线(70)的方向弯曲，所述断裂元件可在所述直线(70)的方向上移动通过所述外壳的所述开口。

2.如权利要求1所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述断裂元件(50)被设置成断裂为第一部分和第二部分，以及在断裂之后，所述第一部分可相对于所述外壳(60)移动，所述外壳被设置成连接到所述第二部分，使得在断裂之后拉力导致所述第一部分在所述直线(70)的方向上滑动远离所述外壳(60)，由此打开所述绕颈绳(30)，所述第二部分保持住所述外壳。

3.如权利要求2所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述第二部分和所述外壳(60)包括夹持装置，所述夹持装置被设置成将所述外壳夹持到所述第二部分。

4.如权利要求3所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述第二部分和所述外壳(60)被设置成彼此卡扣配合连接。

5.如权利要求2所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述第二部分和所述外壳(60)被设置成具有摩擦连接。

6.如权利要求2所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述第二部分被胶粘或者激光焊接到所述外壳(60)。

7.如权利要求1-6任一所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述外壳(60)被设置成包围所述断裂元件(50)。

8.如权利要求7所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述外壳(60)和所述断裂元件(50)具有互配的圆柱体形状。

9.如权利要求8所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述互配形状被设置成防止所述第一连接装置(40)相对于所述第二连接装置(45)旋转。

10.如权利要求1-6任一所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述预定的保险丝力范围为30到100N。

11.如权利要求9所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述预定的保险丝力范围为40到50N。

12.如权利要求1-6任一所述的机械保险丝(20)，其特征在于，所述断裂元件(50)由POM或者PBT制成。

13.一种绕颈绳(30)，包括如权利要求1-12任一所述的机械保险丝(20)。

14.一种将如权利要求8所述的机械保险丝(20)连接到具有两个端部部分的绕颈绳(30)的方法，所述方法包括如下步骤：

-将所述绕颈绳的一个端部部分放置成穿过所述外壳(60)的开口端部；

-将所述绕颈绳的端部部分连接到所述第一和第二连接装置(40，45)；

-使所述外壳在所述断裂元件(50)上移动，使得所述外壳在所述断裂平面的任一侧与所述断裂元件接合。

15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：

-将所述断裂元件(50)的第二部分胶粘或者焊接到所述外壳(60)。