CN1868688A - 由复合材料制成的工具手柄、制造该工具手柄方法以及工具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于扩张器、切割器或具有切割和扩张功能的组合装置的工具手柄，其例如用于救生，其中工具手柄(1)基本上由一种复合材料尤其是纤维复合材料制成，一个工具插件(2)可在工具手柄(1)的顶端与后者连接；为了保证小的重量和高的工作可靠性，工具手柄在工具插件(2)区域内和/或在铰接点(4)区域内包括一个单件式或多件式的嵌入件(3、5)；这使得改进从工具插件(2)向工具手柄(1)以及从铰接点(4)区域内的固定装置到工具手柄(1)的力引入，而不存在损坏工具手柄、尤其首先损坏其中的纤维的危险。此外，本发明还包括一种用于制造按本发明的工具手柄的方法以及一种在使用按本发明工具手柄情况下的工具装置。

Description

由复合材料制成的工具手柄、制造该 工具手柄方法以及工具装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分的工具手柄以及一种按权利要求24前序部分的工具装置。

背景技术

这种工具手柄例如是所谓的扩张器或切割器的组件，它们或者在工业工具的领域中或者在救生技术的领域中使用。由于在工具运转中，在工具手柄区域内出现非常大的负荷，所以这种工具手柄通常由金属优选由铝制成。由此产生这样的缺点，即由于所选择的材料，相关的工具具有相对较大的重量。在工具特别的可移动性非常重要的地方，例如在救生技术方面，这导致在操作中的不便。

为了减轻重量，过去，人们也会转为用非金属的纤维复合材料制造工具手柄，如其在US 4 531 289中描述。其中工具手柄前面区域内的工具插件套装到相应工具手柄的前面区域上，通过所述工具插件，工具装置在使用时作用到相关的物体上。然而，由于操作工具装置时亦即出现负荷时套装的工具插件经常损坏工具手柄。出于这个原因项目没有继续进行。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型的工具手柄，该工具手柄一方面保证在使用中一种抗机械损坏的强的耐用性，另一方面，实现一种有效的重量减轻。另外，提供一种工具装置，该工具装置保证在重量减轻时一种可靠的工作方式。

该目的在同类的工具手柄上通过以下措施实现，即在工具手柄上的至少一个力引入区域内，亦即在一个将力引入工具手柄或工具手柄的支承部的区域内设置一单件式或多件式的嵌入件。该嵌入件可以合乎目的地设置在工具插件上和/或在工具手柄铰接点的区域内。该嵌入件保证更好地将力引入到由复合材料制成的工具手柄上，并且由此减少纤维的易受损坏性，以及由此减少工具手柄在工具插件中的易断裂性。通过按本发明的措施，由于使用由复合材料例如纤维复合材料制成的工具手柄，同时可减轻重量。由此产生用具有抗材料断裂或损坏的、提高的工作可靠性的工具手柄装备工具装置方案，同时由于重量减轻实现改进的操作。

工具手柄在这里合乎目的地由纤维复合材料尤其是碳纤维复合材料制成。

可选择地，工具手柄由镁复合材料尤其是碳纤维-镁复合材料制成。在这两种情况下，合适的材料选择保证在减轻重量时插件区域的非常突出的强度。

在工具手柄前侧的工具插件合乎目的地由金属尤其是钢或陶瓷制成。因此传统的工具插件可继续使用。

按本发明建议这样选择材料，使得嵌入件材料的冲击强度大于工具手柄材料的冲击强度。而工具插件的冲击强度大于嵌入件材料的冲击强度。在这方面，在工具插件、嵌入件以及工具手柄区域内的材料的冲击强度进行分级的调整。按本发明，抗剪强度(与由复合材料制成的嵌入件有关，尤其是所谓的薄层相间的抗剪强度)也可取代冲击强度作为分界标准。

在本发明的一种特殊的构造中，嵌入件合乎目的地由金属，尤其是铝制成。

为了在工具插件区域内理想地引入力，工具插件、嵌入件以及工具手柄设置为基本上夹层状的。

嵌入件在这里具有一个或多个基本上构成为平的支承区域。通过这个或这些支承区域，力从工具插件可最佳地引入到工具手柄上，并由此消除复合材料纤维的断裂危险。

此外，嵌入件合乎目的地基本上例如朝工具插件的工作面延伸地定位，这同样使力引入优化。

嵌入件这样地设计，使得它具有一个平的区域，借助该区域，使一种尤其是两侧的平面连接尤其是与工具手柄的粘接成为可能。由此在嵌入件和工具手柄之间形成一种紧密的连接。

具体地，从横向于其纵轴线看，嵌入件可以合乎目的地具有一个双T形的形状，并与工具手柄整体地连接，尤其是在工具手柄的双T形的嵌入件的两个主平面上被工具手柄包围。

工具手柄和嵌入件借助一根支承销额外地彼此支撑，该支承销也穿过工具插件延伸，由此工具手柄的外棱边去负荷。

此外，设置一根杆尤其是一根插销、一紧固套或一紧固销。杆、插销、紧固套或紧固销合乎目的地同样由金属，优选由钢制成。

在铰接点区域内，亦即在各工具手柄通过紧固销与框架铰接地相连的点上，设置一个凸缘衬套作为嵌入件。由此工具手柄在铰接点区域内免受机械的损坏。

按照本发明的另一种实施方式，围绕着铰接点设置环，这些环***工具手柄中，并与该工具手柄浇铸在一起。这些环合乎目的地由与工具手柄相同的材料制成。该措施保证在回转点的区域内，更好地承受力。

按照本发明的一种可选择的构造，各嵌入件也设计成与工具插件或工具手柄成单件的亦即整体的。

权利要求21和22的主题的优点是，可以向使用者显示一种磨损或损耗的程度，这对于工具手柄的更换是必要的。

权利要求23的主题的优点是，比如，当工具尖端从待加工的物体上滑落时，工具手柄的暴露的区域免受机械的损坏。

此外，本发明也涉及一种工具装置。该工具装置包括一个工具手柄，如它在权利要求1到23要求中要求保护的那样。

按照权利要求25的纤维的精确地布置合乎目的地以所谓的有限元的方法完成。

按本发明的权利要求26方法的优点是，工具手柄获得一种最佳的强度，无需进行后加工。***部件可以事先以准确尺寸地制造并被精确地定位。后加工没有必要。这保证以合理的成本制造高质量的工具手柄。

附图说明

下面，借助附图更详细地说明本发明的一种特殊的实施方式。出于简明的原因，反复出现的特征只设有一个唯一的附图标记。

图1示出一种形式为扩张器的、尤其是救生用的工具装置的透视图，在所述救生中使用本发明；

图2示出按本发明的一种设计在工具手柄、嵌入件或***部件浇铸前，连同工具插件构成工具手柄的部件的透视分解图；

图3示出在已浇铸状态下在工具插件装配前(图3A)和装配后(图3B)的透视图。

具体实施方式

图1示范性地示出一个形式为扩张器的、用于救生尤其是用于抢救发生事故的交通工具内的乘客的工具装置15。工具装置15包括一个具有在其上设置手柄18的框架14、两个相对置的工具手柄1以及两个位于相应工具手柄1顶端上的工具插件2，该工具插件具有位于内部的和外的工具槽孔连接部(Werkzeugkulissen)。所述两个工具手柄由一个包括液压缸16的驱动机构驱动，该液压缸16通过液压管17由一个机械泵或一个手动泵(两者在图中未示出)驱动。

图2示出按本发明在浇铸工具手柄和嵌入件之前，工具手柄1包括工具插件2的结构。工具手柄1由纤维复合材料、尤其由大量不同取向的长纤维层、例如长碳纤维层制成，它们在浇铸前用树脂组合成一个三维的纤维框架。纤维的取向在此与运行中手柄上出现的力流相匹配。接下来，纤维框架按树脂注入法与一种合适的塑料或塑料树脂浇铸在一起。由此工具手柄1一方面获得轻的重量，另一方面获得非常高的强度。对成形件不再进行形式为例如钻孔或切割的后加工。

在工具手柄1前面的区域内，在上侧以及下侧有一个凸台13，用于接纳工具插件2。

在工具插件2延长的区域内，在工具手柄1上在两侧设置一由金属片尤其是由钢片制成的覆板19，用于侧向区域的机械保护。

额外地设置一铝制的、类似于双T形的嵌入件3，该嵌入件在两侧通过平的区域7与纤维框架浇铸在一起。在这里，平的支承区域6不仅位于扩张手柄1的一个端面上也位于另一个端面上，如其在完成浇铸的状态下可从图3看出。

工具手柄1的前侧的、包括嵌入件3的凸出部如此确定尺寸，使得设计为中空的工具插件2能推到凸出部上，并且来完成工具手柄1。

工具手柄1、嵌入件3以及工具插件2通过一个钢制的、弹性的紧固套9彼此固定。

此外，设置一个浇铸的支承销8，它同样由钢或铝制成，并且保证对嵌入件3和工具插件2的相互支承，由此在工具手柄1和嵌入件3的棱边区域内实现去负荷。

在铰接点4的区域内，设置一同样与纤维框架浇铸的凸缘衬套10，它例如由铝制成。在凸缘衬套10内部，有一个(未示出的)用于将相应的工具手柄1固定到工具装置15框架14上的紧固销。为了达到将力最佳地分配到一个较大的面上，额外地设置由纤维复合材料制成的环，它们同样与工具手柄1浇铸在一起。从图3可看出在使用的准备状态下工具手柄的最终状态。

嵌入件3和5的使用使纤维复合材料能够用于工具手柄1，由此能够实现显著的重量减轻。此外，在从工具手柄1至工具插件2的连接区域内的损坏以及在工具手柄1和框架14之间的紧固销损坏的危险大大减小。因此，本发明对有关的技术领域是一种完全特别的贡献。

附图标记清单

1工具手柄

2工具插件

3嵌入件

4铰接点

5嵌入件

6支承区域

7插槽

8支承销

9杆

10凸缘衬套

11环

12工作面

13台阶

14框架

15工具装置

16液压缸

17液压管

18手柄

19覆板

Claims (26)

1.一种尤其用于扩张器、切割器或具有切割和扩张功能的组合装置的工具手柄，尤其用于救生使用，其中工具手柄(1)基本上由一种复合材料尤其是纤维复合材料制成，并且一个工具插件(2)可在工具手柄(1)的前侧上与该工具手柄连接，其特征在于，在工具手柄(1)上的至少一个力引入区域内设置一单件式或多件式的嵌入件(3、5)。

2.按权利要求1所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(3)设置在接纳工具插件(2)的区域内。

3.按权利要求1或2所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(5)设置在铰接点(4)的区域内。

4.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，工具手柄(1)由纤维复合材料尤其是碳纤维复合材料制成。

5.按权利要求1至3中任一项所述的工具手柄，其特征在于，工具手柄(1)由镁复合材料尤其是碳纤维-镁复合材料制成。

6.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，工具插件(2)由金属尤其是钢或陶瓷制成。

7.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(3、5)材料的冲击强度大于工具手柄(1)材料的冲击强度。

8.按权利要求7所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(3、5)由金属尤其是铝制成。

9.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，工具手柄(1)、嵌入件(3)以及工具插件(2)基本上夹层状地设置。

10.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(3)在工具插件(2)上具有至少一个设计为基本上平的支承区域(6)。

11.按权利要求10所述的工具手柄，其特征在于，支承区域(6)基本上相应于工具插件(2)的工作面(12)延伸地定位。

12.按权利要求11所述的工具手柄，其特征在于，嵌入件(3)具有一个平的区域(7)，借助该区域，可实现尤其是在两侧与工具手柄(1)的连接尤其是粘接。

13.按权利要求10至12中任一项所述的工具手柄，其特征在于，从横向于其纵轴线看，嵌入件(3)基本上具有一双T形的形状，并与工具手柄(1)整体地连接，尤其是在工具手柄(1)的双T形的嵌入件(3)的两个主面上被工具手柄(1)包围。

14.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，设置至少一个支承销(8)，该支承销穿过工具手柄(1)、嵌入件(3)以及工具插件(2)延伸。

15.按权利要求14所述的工具手柄，其特征在于，设置一根杆(9)，尤其是一根支承销、一弹性构成的紧固套或一紧固销，所述杆(9)的材料的冲击强度大于工具手柄(1)的材料的冲击强度。

16.按权利要求15所述的工具手柄，其特征在于，杆(9)、紧固套或紧固销由金属优选由钢制成。

17.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，在铰接点(4)区域内，各设置一个凸缘衬套(10)作为嵌入件(5)。

18.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，在铰接点(4)区域内设置环(11)，这些环***工具手柄(1)中并与该工具手柄浇铸在一起。

19.按权利要求18所述的工具手柄，其特征在于，所述环(11)由与工具手柄(1)相同的材料制成。

20.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，工具手柄(1)包括一个三维的纤维框架，该纤维框架具有尤其是基本上根据在工具手柄(1)中存在的力流取向的纤维。

21.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，在工具手柄上设置用于显示磨损的元件。

22.按权利要求21所述的工具手柄，其特征在于，所述用于显示磨损的元件包括一个着色的表面层，其着色区别于位于其下面材料的着色。

23.按上述权利要求中任一项所述的工具手柄，其特征在于，尤其是在工具插件的工作面延长的区域内，工具手柄包括额外的用于保证免受机械损坏的元件，尤其是覆板(19)。

24.一种尤其用于扩张和/或切割的工具装置，优选地特别用于救生的扩张器、切割器或具有切割和扩张功能的组合装置，所述工具装置包括工具手柄(1)、根据使用目的设置的工具插件(2)、一个框架(14)以及一个手动或电动的驱动装置，其特征在于，设置一个按权利要求1至23中至少一项所述的工具手柄(1)。

25.一种用于制造工具手柄尤其按权利要求1至23中任一项所述的工具手柄的方法，其特征在于，

(a)将一个纤维预成形坯制成三维的纤维框架，

(b)纤维预成形坯的制作这样进行，使得纤维取向尤其是基本上与在工具以后使用时在工具手柄中出现的力流相应地布置，

(c)通过将树脂引入到模具中按所谓树脂注入法来完成工具手柄(1)。

26.按权利要求25所述的方法，其特征在于，嵌入件(3、5)和纤维预成形坯一起***模具中，并接着注入树脂。

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