CN1067115A - 保安棒的伸缩结构 - Google Patents

Abstract

一种伸缩型保安棒，它即使多次使用后也不会产 生大的格格声或偏斜，不会即使为了减小重量其壁厚 减小了也由于棒主体甩出的力过大而滑脱出来。数 个圆筒部件套管(伸缩)式地组装起来，其中外圆筒部 件顶端的锥形倾斜面与内圆筒部件后端的锥形倾斜 面相啮合，防止伸出的滑脱。与圆柱轴线平行的周向 圆柱形滑动导向面设在锥形倾斜面的前后，圆筒部件 相互面接触，外圆筒部件的外表面顶端处的壁厚加大 以防止滑脱。

Description

本发明涉及一种采用伸缩管（套管）结构的用于伸出和缩回管型保安棒的结构，更具体地，它涉及一种能够板其平稳地，没有格格噪声也不偏斜且使用寿命长的保安棒收缩结构。

这种用于伸出和缩回保安棒的现有结构已知的例如有数个直径各不相同的圆筒形部件按照伸缩（套管）方面组合在一起，其中内圆筒部件后端处的一个倾斜外表面以防滑脱的方式啮合在紧位于该内圆筒部件外侧的一个圆筒部件顶端的倾斜内表面上。这是伸缩结构的一个关键夹持部，它不是保安棒本身，但可以用于保安棒上（参见美国专利NO.4752027）。然而在现有技术的这种结构中，外圆筒部件部件顶端处的外表面和内表面都加工成锥形变化直到顶端的倾斜表面，而内圆筒部件后端处的外表面和内表面都加工成锥形变化直到后端的倾斜表面。因此这种结构具有以下问题：（1）外圆筒部件的倾斜内表面的顶端基本上在一个圆形接触线上与内圆筒部件的圆柱外表面呈滑动接触，内圆筒部件的倾斜外表面的后端也基本上在一个圆形接触线与外圆筒部件的圆柱内表面呈滑动接触，至伸出和缩回时他的在这种状况下进行导向。因此外圆筒部件的导向顶端和内圆筒部件的财向后端易于擦伤磨损，其结果是使导向部分中的间隙增大，导致产生格格振动或偏斜。（2）保安棒伸出后其刚度（稳定性）不够，这可能是由上述格格振动连成的。尤其是，有时沿保安棒轴的垂直方面上可能使棒受到一个力或冲击与格格振动相关联，它当棒伸出状态时使棒的稳定性不够。（3）如果为了减轻棒的重量而减少圆筒部件的壁厚，外圆筒部件的倾斜内表面就受到内圆筒部件倾斜外表面的推力作用，当棒在大的力作用下伸出时外圆部件的倾斜内表面就可能向外张开，从而内径增大使内圆筒部件从外圆筒部件中滑脱出来。

此外，在日本实用新型专利NO.61-181996中也公开了一种可伸缩结构的保安棒，其内外部件具有向面接触部分。但在伸出状态时，一个弹凸起的、通过在内圆筒部件上开槽加工而成的返回止动件与外圆筒部件的顶端面相啮合，由此防止内圆筒部件缩回。这种其开槽部分具有强度上的问题。

另外虽然日本实用新型专利NO.63-90796中也公开了一种可伸缩机构，但它没有提及或公开详细的内部内部结构。

因此本发明的目的是克服上述存在于先技术中的问题，提供一种即使在重复多次使用后仍不会产生格格振动或偏斜的保安棒伸缩结构，它即使在减轻重量后也不必担心由于伸出力过大而造成滑脱。

上述目的可由下述保安棒伸缩结构来实现，这种伸缩结构包括数个圆筒形部件，其直径各不相同并以一种伸缩套管的方式相互组装起来，在伸出状态时内圆筒部件后端处的一个倾斜面可以与一个位于该内圆筒部件外侧的圆筒部件顶端处的倾斜面相啮合，其中所述外圆筒部件顶端有一个与圆筒轴平行的圆住外周面和一个具有朝顶端方面锥形变化的锥形倾斜的内表面，一个与锥形倾斜面顶端相邻的并与圆柱轴线平行的周向圆柱形滑动导向面，内圆筒部件的后端有一个与圆柱轴线平行的外周向圆柱形滑动导向面和一个朝顶端方向锥形变化的并与所述滑动导向面相邻的锥形倾斜面，外圆筒部件的滑动导向面与内圆筒部件的外周可滑动在相连触，内圆筒部件的滑动导向面与外圆筒部件的内周面可滑动地相接触，至少在保安棒的一个位置上设置一个通气孔。

在本发明的一个优选实施例中，在外圆筒部件的内周面和锥形倾斜面底部之间设有一个台阶，在内圆筒部件的滑动导向面和锥形倾斜面之间设有另一个台阶，使之能在台阶处进行啮合。

在另一个实施例中，在外圆筒部件的内表面上和内圆筒部件的外表面上都设置了耐磨层。

在第三个实施例中，在外圆筒部件的顶端装有一个由耐磨材料制做的具有滑动导向面的环。

在第四个实施例中，在内圆筒部件的后端装置有一个由而磨材料制做的具有滑动导向面的环。

在第五个实施例中，外圆筒部件和内圆筒部件的各个锥形啮合面的倾斜角范围为1°～2°。

当伸出和缩回时，相对于外圆筒部件加工成圆柱形的滑动导向面与内圆筒部件的圆住外表面为面面接触，而相对于内圆筒部件加工成圆柱形的滑动导向则与外圆筒部件的圆柱内表面为面面接触，并在这种状态下对它们进行导向。因此与先有技术相同，格格振动或偏斜都显著减少。此外这种结构即使在重复伸出和缩回之后造成的磨损也很小，可以在很长的使用期限后仍能将格格振动或偏斜限制在低水平上。

再有，即使减小圆筒部件的壁厚，以便在整体上减轻重量，那么也只是在外圆筒部件的顶端的外表面加工成圆柱形，从而在局部上增大壁厚。因此即使伸出拉力很大，该部件也具有大的抵抗力，阴止伸出拉力使圆筒部件顶端向外张开，从而防止内圆筒部件滑出。在内，外圆筒部件由台阶相啮合时，其防滑脱作用得到进一步改善。此外，如果内、外圆筒部件的第个锥形啮合面的倾斜角大于1°，就不须担心内圆筒部件会由于制造造成的小的尺寸误差而滑脱出来。

而且通过采取部件的外表面上加一层耐磨层;在外圆筒部件顶端上装一个由耐磨材料做的具有滑动导向面的环;或者在内圆筒部件后端上装一个由耐磨材料做的具有滑动导向面的环。

尤其是该保安棒具有足够的刚度，当将本发明应用于带有横柄的保安棒时，本发明刚尤其有效，在横柄上可以施加大的压力。

附图简述：

图1带有横柄的伸缩型保安棒的整体立视图，为本发明的第一个实施例，

图2图1所示保安棒的一个垂直剖面图，

图3用于解释伸缩结构的局部放大剖面图，

图4图1所示保安棒的改型实施例的部分剖视的侧视图，

图5本旭有的第二个实施例中保安棒主体1的收缩结构的局部剖视图，

图6本发明的第三个实施例的局部剖视图，

图7本发明第四个实施例中耐磨部件的前视图，

图8本发明的第四个实施例的一个局部剖视图，

图9本发明第五个实施例中耐磨部件的一个局部前视图，

图10图9所示部件的侧视图。

下面对照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。

图1中带有一个横柄的伸缩型保安棒的整体立视图，作为本发明的第一个实施例;图2是图1的一个垂直剖视图;图3中一个局部放大剖视图，用于说明一个进行伸缩的结构。

在图1中，棒主体1用实线表示的是处于收缩后的状态，用点划线表示的是处于伸长至长度L时的状态。棒主体1有一个横柄2，其长度可供一手掌握住。横柄2垂直于棒主体1，从主体1纵向看，横柄2被置于的位置稍微偏离棒主体1的中心而靠近一端，即靠近棒主体1一端处的柄A的一个位置。柄A包括一个由合成树脂、木材或轻金属做成的圆住形部分A1，棒主体1插入其中。

如图2所示，该实施例的横柄2有一个从安装基底5垂直伸出的支撑杆6，安装基底5用于横柄2与棒主体1垂直于固定在棒主体1上。横柄2的结构是一个上/下转动型横柄，包括一个可相对转动的下部件7，它可转动配合安装在支撑杆6的一个底端6a周围，一个可相对转动的上部件8，它可转动地安装在支撑杆6的一个顶端6b周围，和一个静止部件9中，支撑杆6的中间部分6c插入该静止部件9中，而静止部件9在可相对转动的上、下部件7、8之间的某一位置处在固定到支撑杆6上。

棒主体1有一伸缩（套管）式结构，它包括数个（所示实施例中为三个）圆筒形（管形）部件25，26，27，每个部件的直径都不同。直径最大的外圆筒部件25的内周面上加工有从开口处延伸其内部的内螺纹28，一个具周向外螺纹的塞子29旋接在内部，后端开口处旋接一个帽盖30。在外圆筒部件25中，外周面有一个与圆筒轴线平行的圆柱表面25a，内周面有一个在顶端倾斜的表面25b，它朝顶端方向锥形收缩。中间圆筒部件26作为一个内圆筒部作设置在外圆筒部件25内侧，有一个加工在后端外表面上的倾斜表面26f，其外径朝着后端开口方向稍微扩大，使之能与部件25的倾斜表面25d相啮合。部件26的顶端在内周面上加工有一个倾斜表面26d，朝顶端方向锥形收缩。装在部件26内侧的内圆筒部件27在后端外表面上有一个倾斜表面27f，具外径朝着后端开口方向稍微扩大，使之能与部件26顶端处的倾斜表面26d相啮合。在顶端开口的内表面上加工有内螺纹，其上旋接一个盖帽36。内圆筒部件27的后端内径选择得可装入一个叉形弹簧38，该弹簧38在保安棒收缩后由螺钉装在塞子29上。顶端的盖帽36的底部尺寸选择得可装入部件26的顶端。

参见图3放大截面图中棒主体1的伸缩结构，外圆筒部件25和中间圆筒部件26（它相对内圆筒部件27为外圆筒部件）在它们顶端部分的形状设计成它们的外表面25a（26a）中的每个在轴向上都不倾斜，即具有与圆筒轴线平行的周面的圆柱形状。另一方面，在每个顶端部分的内表面上加工有锥形倾斜的表面25d（26d）和圆柱形滑块导向面25c（26c），其周面平行于轴线并与锥形倾斜表面25d（26d）的顶端相邻接。另外，中间圆筒部件26（相对于外圆筒部件25则为内圆筒部件）和内圆筒部件27都在后端的外表面处有一个作为与圆筒轴线平行的周面的圆柱形滑动导向面26e（27e），和一个从后端顺序与滑动导向面26e（27e）邻接的锥形倾斜表面26f（27F）。

外圆筒25的顶端内表面处的滑块导向面25c和平行于圆筒轴线的中间圆筒26的外周面26a以一个很小的间隙相互配合在一起，中间圆筒26的后端外表面处的滑动导向面26e和平行于圆筒轴线的外圆筒25的圆柱形内周面25b以一个很小的间隙相互配合在一起。此外，中间圆筒26的顶端内表面处的滑动导向面26c和平行于圆筒轴线的内圆筒27的圆柱形外周面27a以一个很小的间隙相互配合在一起，内圆筒27的后端外表面处的滑动导向面27e和平行于圆筒轴线的中间圆筒26的圆柱形内周面26b以一个很小的间隙相互配合在一起。

在外圆筒25的周面侧中至少加工了一个孔31。该孔31也可以设置在中间圆筒26或内圆筒27，或者设置在与外圆筒的后端相接的盖帽30或与圆筒27的前端相接的盖帽36上，该孔或者也可以用槽或狭缝来代替，只要能使空气在棒主体1的圆筒部件的内、外侧之间自由流动，保证保安棒部件能平滑地伸出和缩回。

在本实施例例中，外圆筒的锥形倾斜面25d，中间圆筒的每个锥面倾斜面26d和26f，和内圆筒27的锥形倾斜面27f的倾斜角的范围最好为1°～2°。如果该角度小于1°，就要用很大的力来松开每个倾斜面之间的相啮合的面和装在外圆筒25中的中间圆筒26以及装在中间圆筒26中的内圆筒27，这样，收回柱主体1就比较困难。另外，由于存在加工误差，内圆筒部件还有可能在伸展棒主体1时由于摆动力的作用由从外圆筒部件中滑出和飞出。另一方面，如果倾斜角大于2°，收会减弱在伸出状态下倾斜面之间的啮合，从而有可能由于抵抗者推力的反作用而使啮合释放松开，使棒主体1缩回。顺便指出，在实践条件下曾经按照三个不同的步骤，即倾斜角依次为1°，1.5°和2°加工出了棒主体1，对它们在轴向上的拉力负荷和叫大压力负荷之间的关系进行了侧定，其试验数据列于表1中。

关于试验方式，所以工出的主体1用作试件，它放置到一个通用材料试验机中，从其两个底端施加一轴向拉力负荷，然后沿相反的方式压缩，侧得最大压力负荷值。该试验是委托Ehim地区工业技术中心实施完成的。

表1

拉力负荷  最大压力负荷（公斤力）

（公斤力）  锥角1.0°  锥角1.5°  锥角2.0°

100  75  50  55

150  100  100  110

200  155  130  125

250  180  215  155

300  260  185  180

350  315  310  205

400  340  315  240

450  385  310  280

500  410  390  290

550  555  400  365

600  540  470  350

实际使用收缩型保安棒时，用于将摆动棒主体1，使内圆筒部件伸出。此种情况下的伸出力对应于表1中的拉力负荷。此外，要收回已伸出的棒主体1时，则打击和压迫棒主体1的顶端，其内圆筒部件缩回。在此种情况下的压力相应于表1中的最大压力负荷值，由表中可看到，当抽出内圆筒部件所用的力例如对应的拉力负荷为300公斤力时，当锥角为1°时使其收回的力收要260公斤力，而当锥角为2°时则可能减小到180公斤力，换言之，锥角小于1°时很显然就需要较大的力使部件缩回，当具有小锥角的圆筒部件在大的力接出后就很难收回。相反，如果锥角超过2°，压力负荷就大大减小，当内圆筒部件在大的力拉出后就很难收回。相反，如果锥角超过2°，压力负荷就大大减小，当内圆筒部件被用力推撞时就会被压缩回却，从而达不到保安棒的功能。

下面对其操作进行描述。

在每个圆筒部件25，26和27相继处于伸缩（套管）方式（见图2）的状态下握住横柄2或柄把A，对棒主体施加一个离心力，甩出中间圆筒26和内圆侗27。在这种情况下，平行于圆筒轴线的中间圆筒26的圆柱形外周面26a被导向，沿外圆筒25的顶端处的滑动导向面25c，以轻微的面面接触方式滑动。中间圆筒26的后端处的滑动导向面26e以轻微的面面接触方式沿平行于圆筒轴线的外圆筒25的圆柱形内周面25b导向滑动。以相同的方式，平行于圆筒轴线的内圆筒27的圆柱形外周面27a以轻微的面面接触方式沿内圆筒26顶端处的滑动导向面26导向地滑动，内圆筒27顶端处的滑动导向同27e以轻微的面面接触方式沿平行于圆筒轴线中间圆筒26的圆柱形内周面26b导向地滑动。相应地，中间圆筒26和内圆筒27可以极其平稳地运动，既不产生格格的响声，也不会偏向。而且，由于滑动导向面25c、26e、26c和27e相互面接触，即使对棒进行长时间反复伸出和收回操作，同先有技术中的线接触的情况相比，它们的磨损被大大地减小，从而大大改善了工作寿命。

当它们完全伸出后，中间圆筒26后端的倾斜面26f从外圆筒25中甩出而与外圆筒25顶端的倾斜面25d相啮合，内圆筒26后端的倾斜面27f从中间圆筒26中甩出而与中间圆筒26顶端的倾斜面26b相啮合，它们保持不滑脱。啮合时，作为外圆筒部件的外圆筒25（和内圆筒26）在顶端部分的倾斜面25d（和26d）受到一个很大的冲击力，该力沿倾斜面的分力施加在向外开口的方向上。在本发明中，由于外圆筒25（和内圆筒26）的外表面直到顶端都是圆筒形的，其在顶端处的壁厚度在局部上都是增加的（先有技术中的顶端很容易遭受变形），因此即使沿向外开的方向上施加很大的力，它也不会变化。所以，当用很大的力甩出棒主体1时就可以防止滑脱。此外，从整体上可以减小每个圆筒部件的壁厚，以减轻其重量。

图4是第一个实施例变型结构，其中棒主体1上装有一个保护部分40代替横柄，其棒主体1的伸缩结构和第一实施例相同。

图5示出了第二个实施例中棒主体1伸缩结构的一部分。

在该实施例中，在顶端内周面25b（26b）和作为外圆筒部件的外圆筒25（和中间圆筒26）的倾斜面25d（和26d）底部之间加工有一个台阶51，而在滑动导向面26e（27e）和作为内圆筒部件的中间圆筒26（和内圆筒27）的倾斜面26f（27f）之间设置了另一个能与台阶51啮合的台阶52。该变型实施例的优点在于在通过台阶51和52相互啮合，进一步改善了防止滑脱的作用。

图6示出第三个实施例的一部分。

在该实施例中，由耐磨材料制做的带有滑动导向顺25c（26c）的环55装在作为外圆筒部件的外圆筒25（和中间圆筒26）的顶端上。最好采用钛合金或类似其它硬金属或低摩擦阻力的合成树脂（如含氟树脂）作为耐磨材料。

图7和8示出本发明第四个实施例的一部分。

在该实施例中，由上述相同耐磨材料制做的、带有滑动导向面26e（27e）的环56配合安装在作为内圆筒部件的中间圆筒26（和内圆筒27）的后端部，并用螺纹环57来固定。滑动导向面26e（27e）是从耐磨环56外周面上数处（所示实施例中为四处）球面凸起而形成。

图9示出本发明第五个实施例。它与图7和8所示实施例的区别在于，耐磨环59的滑动导向面26e（27e）是圆柱面。

第三至第五实施例各都有的优点是，由于用耐磨材料形成与圆筒部件相分开的滑动导向面，从而显著提高了寿命。

尽管附图中未示出，但作为外圆筒部件的外圆筒25的和中间圆筒26的内表面，中间圆筒26和作为内圆筒部件的内圆筒27的外表面都可以由耐磨层构成，例如进行渗氮处理或涂覆钛合金属，以提高耐用性。

如上所述，在本发明的伸缩型保安棒中，由于滑动导向面成形于相互啮合外圆筒部件和相邻内圆筒部件的倾斜面端部，并且与圆筒部件的周面面接触，因此能够进行极其平滑的伸缩操作过程，减少了 倾斜面端处的磨损（即使反复使用后），从而在很长时期内防止了格格声或偏移。此外，由于提高了滑动导向面和其接触面的耐磨性，因此与先有技术的结构相比能够显著提高耐用性。在者，外圆筒部件顶端处的外表面是圆柱形的，其内表面朝着顶端是倾斜锥面，在该倾斜锥面顶端邻接一个圆柱滑动导向面，使顶端处的壁厚局部增大，因此能提供一种有利的效果，即伸出时，外圆筒部件的顶端打开的较小，从而即使施加在外圆筒部件顶端的冲击力很大时也不会使内圆筒部件滑脱。还有，由于在内、外圆筒部件之间的啮合部分加工了台阶，限制了每个倾斜面的倾斜角，从而进一步防止了滑脱。

尤其当本发明的伸缩结构用在带有横柄的保安棒上时，它可以为伸出状态下的保安棒提供足够的刚性或坚固性，以获得保高的可靠性。

Claims (8)

1、一种用于伸出和缩回保安棒的结构，包括数个圆筒形部件，其直径各不相同并以一种(伸缩)套管方式组装起来，在伸出状态时内圆筒部件后端处的一个倾斜面可以与一个位于该内圆筒部件外侧的圆筒部件顶端处的倾斜面相啮合，其中所述外圆筒部件顶端有一个与圆筒轴平行的圆柱外周面和一个具有朝顶端方向锥形变化的锥形倾斜面的内表面，一个与锥形倾斜面端相邻的并与圆柱轴线平行的周向圆筒形滑动导向面，内圆筒部件的后端有一个与圆柱轴线平行的外周向圆柱形滑动导向面和一个朝顶端方向锥形变化的并与所述滑动导向面相邻的锥形倾斜面，外圆筒部件的滑动导向面与内圆筒部件的外周面可滑动地相接触，内圆筒部件的滑动导向面与外圆筒部件的内周面可滑动地接触。

2、按照权利要求1的结构，其中在外圆筒部件的内周面和锥形倾斜面底部之间设有一个台阶，在内圆筒部件的滑动导向面和锥形倾斜面之间设有另一个台阶。

3、按照权利要求1或2的结构，其中在外圆筒部件的内表面上和在内圆筒部件的外表面上设置了耐磨层。

4、按照权利要求1至3中之一的结构，其中在外圆筒部件的顶端装在一个由耐磨材料制做的具有滑动导向面的环。

5、按照权利要求1至4中之一的结构，其中在内圆筒部件的后端装有一个由耐磨材料制做的具有滑动导向面的环。

6、按照权利要求1至5中之一的结构，其中外圆筒部件和内圆筒部件的各个锥形啮合面的倾斜角范围为1°至2°。

7、按照权利要求1至6中之一的结构，其中保安棒是一种带有横柄的保安棒。

8、按照权利要求1至7中之一的结构，它还包括一个至少设置在保安棒的一个位置处的通气孔。

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