專利名稱：防止兒童操作的旋鈕的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于閥門的防止兒童操作的旋鈕，它能夠正常地自由轉動，因此使這種旋鈕的旋轉既不改變水流的流量、也不改變水的溫度，因為它的旋轉運動不會傳遞給閥桿。為了使旋鈕轉動閥桿、進而改變閥門的水流量和溫度設置值，旋鈕所帶有的離合器元件，必須通過與固定在閥桿上的嵌齒輪連接器相嚙合才動作。
如果不注意將慣用的閥門和閥門旋鈕交給兒童，則他們能改變水流量和水溫，由于加大熱水流量，可能造成意外的責罵。現有技術領域中的許多裝置已經試圖去防止水溫度的突然變化。但是，現有技術的裝置具有很多缺點，如這些裝置的效率很低，或較復雜，一般也很昂貴。
本發明的一個目的是提供一種改進的防止兒童操作的旋鈕，兒童不能輕易操縱它，且該旋鈕結構簡單，制造經濟，對于成年人來說，旋扭的操作具有高度的可靠性。
本發明的另一目的是提供一種防止兒童操作的旋鈕，它采用一種能自由轉動，并僅在旋鈕所帶的離合器元件嚙合后才與閥桿接合的旋鈕。
本發明的再一個目的是在旋鈕旋轉之前，需要強制離合器元件線性運動，以改變水流量和水溫。
本發明的其它目的、特征和優點將從下面對發明、所附的權利要求和附圖的詳細描述中變得更加清楚。
附圖中

圖1是本發明防止兒童操作旋鈕的最佳實施例的局部元件分解立體圖；其中部分元件被除去；圖2是圖1所示本發明防止兒童操作旋鈕的側剖視圖，其中離合器元件與嵌齒輪連接器脫離嚙合，并且旋鈕可相對于閥桿自由轉動；圖3是圖1所示本發明防止兒童操作旋鈕的側剖視圖，其中離合器元件與固定在閥桿上的嵌齒輪連接器嚙合，以使旋鈕的旋轉導致閥桿轉動；圖4是詳細表示本發明離合器元件的頂部局部剖視圖；圖5是本發明防止兒童操作旋鈕的第二實施例，它表示與圖2相似的、帶有改型元件的旋鈕側剖視圖；圖6是本發明防止兒童操作旋鈕的第三實施例的局部元件分解立體圖，其中部分元件被除去；圖7是圖6所示的本發明防止兒童操作旋鈕的局部立體圖，其中離合器元件與嵌齒輪連接器脫離嚙合，旋鈕相對閥桿自由轉動；圖8是圖6所示的本發明防止兒童操作旋鈕的局部立體圖，其中離合器元件與固定在閥桿上的嵌齒輪連接器嚙合，以使旋鈕的旋轉導致閥桿轉動。
圖1、2、3和4顯示了本發明的最佳實施例，即第一實施例，其中圖1以元件分解立體圖的形式表示了一個防止兒童操作的旋鈕裝置10，它表示一個通用的閥桿通過一個聯結器14與水閥(未表示)相連。閥桿12的上端16具有一個螺紋孔13和多個在閥桿12的上端16上成型的花鍵18。旋轉閥桿12能通過水閥控制水的流量，且閥桿12既可用于熱水閥、也可用于冷水閥，但是由于溫度的因素，本發明對于熱水閥來說特別有用。圖1、2和3所示的防止兒童操作的旋鈕裝置10，包括一個帶有凸臺21的嵌齒輪連接器20，該凸臺21帶有成型于擴張孔23內側的花鍵孔22，所述擴張孔23從凸臺21的底部向上延伸大約凸臺一半的長度。在圖2和圖3所示的安裝位置，花鍵孔22與閥桿12的花鍵18配合，以便將嵌齒輪連接器20安裝在閥桿12上，因此，旋轉嵌齒輪連接器20也將使閥桿12轉動。凸臺21從嵌齒輪連接器20的平面頂端24向下延伸一小段距離。在花鍵孔22的上面，是一個與孔23相連續的直徑減小的孔27，它終止于向上偏斜的錐形部分28，該錐形部分28的末端是一個到達平面頂端24上的圓形孔29。這樣，孔23、27和29以及錐形部分28在凸臺21中延伸，從而形成直徑不同的連續通孔。頂端24從中央孔29沿徑向向外延伸，并向下彎轉至罩32，該罩32的底部34圍繞著閥桿12周圍并延伸，以便罩住大部分聯結器14。在罩32上成型有多個齒36，它們從底部34向上延伸，并且其間具有交替間隔的開口37。
旋鈕38成型為倒置杯狀物40的形狀，該杯狀物40具有一個圓周側殼體42，它在嵌齒輪連接器上方延伸，并延伸至稍低于嵌齒輪連接器20的位置。旋鈕38可具有凹槽43，如圖所示，該凹槽43向下延伸并終止于殼體42的底面30的上方，以便在旋鈕38上形成手的抓握部分，從而便于轉動旋鈕。如圖1、2和3所示，在殼體42上成型有一對沿直徑設置的孔44，它們位于嵌齒輪連接器20的齒36穿過的平面46內。平面46基本上垂直于閥桿12的軸線48。旋鈕38具有一個擴大的中央孔50，它的環形側殼體54從旋鈕38的上端52延伸，并終止于向內延伸的環形水平法蘭盤56處，該法蘭盤56安放在凸臺26的平面頂面24上。一個較小的孔57在法蘭盤56上形成了環形空間，且它與孔29的直徑大致相同。圖1、2和3所示的彈性環58是用適當的塑料或橡膠材料制成。
為了達到所述目的，一個離合器元件60可與環58制成一體，即制成如圖所示的形狀或任何其它適當的形狀，但是，在該最佳實施例中，如圖4所示，可制成互連的外部黃銅旋扣62的形式，該旋扣62具有一個螺紋孔64，并置于在環58的外圓周68上形成的凹槽66中。該凹槽66延伸到大約環58厚度的一半，并終止于環形底緣70，該底緣70與孔72鄰接，凹槽66成型于孔72上。一個帶螺紋的元件74也可以用黃銅制成，其具有一個放大的頭部76，該頭部76向環58的內部延伸，且頭部76的內端78圍繞開口72與環58的內壁80接合。帶螺紋的元件74具有一個較小直徑的螺紋部分82，這部分82從頭部76延伸，旋擰入旋扣62的螺紋孔64中，這樣，帶螺紋的元件74在旋扣62中擰緊，使旋扣62的下端與凹槽66的底緣70接合，內端78與內壁80接觸，以將離合器60夾持到環58上。如圖1所示，在環58上沿直徑方向安裝有一對離合器元件60，它們適于設置在鄰接的每個孔44的位置上，因此通過臨時相互擠壓旋扣62而將環58的直徑減小到足夠小，如圖2和3所示，使每一個旋扣62安裝在每一個孔44中，從而將環58安裝在旋鈕38的下端84中，而環58的外圓周68大致與鄰近孔44的殼體42的直徑相同，因而在其間形成摩擦接觸，為了更詳細描述，使離合器元件60置于與嵌齒輪連接器20的齒36相同的平面46中。
如圖1、2和3所示，一個帶肩螺釘86具有帶螺紋的下部88，該部分88與閥桿12的螺紋孔13的直徑和螺距相同。較大直徑的圓形帶肩部分90的尺寸比圓形孔57略小，使它能與法蘭盤56形成間隙配合，因而旋鈕38能相對于固定的帶肩螺釘86自由轉動。上端92具有一頭部94，該頭部94的直徑大于帶肩部分90的直徑，但小于孔50的直徑。一個錐形部分96從帶肩部分90延伸到帶螺紋的下部88，以形成從大直徑到小直徑部分的平穩過度，并與凸臺26的類似錐形部分28接合。帶肩部分90的軸向長度大于環形法蘭盤56的厚度，因此當螺釘86與閥桿12連接時，具有相同角度的錐形部分96和錐形孔28接合。錐形部分96限制了螺釘86沿軸向下降到閥桿12內，同時將嵌齒輪連接器20鎖定在閥桿12上。
旋鈕38可繞嵌齒輪連接器20和帶肩部分90自由轉動，但是，盡管可在平面頂端24和擴大的頭部94之間自由轉動，由于法蘭盤56位于其間，所以旋鈕38無法軸向移動。因此，旋轉手動旋鈕38的動作不會改變閥的流量或溫度設置值。操縱者不論何時想改變該設置值，都可使旋扣62向內相互受壓，迫使帶螺紋元件74的頭部76進入交替排列的齒36的開口37中，以便將旋鈕36鎖定到嵌齒輪連接器20上，這樣，只要旋扣62保持受壓，旋轉旋鈕38將使閥桿12產生類似的旋轉。因此，旋轉旋鈕36就可以根據需要改變、即增加或減小流體流量和流體溫度，這要取決于是順時針還是逆時針旋轉旋鈕36。松釋旋扣62將使帶螺紋元件74從嵌齒輪連接器20的齒36中移去，使得離合器元件60脫離嚙合。再一次旋轉旋鈕36將不再與嵌齒輪連接器20嚙合，這樣就不會影響或改變閥桿12的位置，從而使流經閥的流量保持不變。
圖5表示了本發明的第二實施例，其元件的功能與前面在圖1至4中所述的本發明第一實施例的元件的功能類似。在某些情況下，將使用相同的序號，而在另一些情況下，將使用不同的序號。防止兒童操作的旋鈕裝置10具有一個罩住嵌齒輪連接器102的旋鈕100，嵌齒輪連接器102通過閥桿12的上端16上的花鍵106固裝在閥桿12上。該閥桿12與水閥(未表示)相連。一個帶肩螺釘108具有一段與螺紋孔112螺紋連接的螺紋部分110，螺紋孔112在閥桿104的上端108中形成。一個較大直徑的帶肩部分114從螺紋部分110和擴大的帶槽頭部116延伸。如圖5所示，該頭部116在法蘭盤120的頂端118的上方延伸，且沿徑向向內延伸終止于凸臺122中成型的圓形孔119處。法蘭盤120從凸臺122的底部延伸到頂端118，其延伸長度稍大于凸臺122軸向長度的一半。凸臺122設置在手動旋鈕100的內部中央。嵌齒輪連接器102上的向上延伸的環形法蘭124繞凸臺122延伸，延伸長度稍大于嵌齒輪連接器102長度的一半。法蘭124的內部直徑稍大于凸臺122的外部直徑，這樣，旋鈕相對于嵌齒輪連接器102繞軸線48自由轉動。帶肩部分114的軸向長度稍大于法蘭120的軸向長度，因此，當帶肩螺釘108與閥桿104相連時，旋鈕100將不被夾持到閥桿12上，但能相對于螺釘108(和嵌齒輪連接器102)自由轉動。另外，圓形孔119的直徑稍大于帶肩部分114的直徑，但大致小于頭部116的直徑。這樣，通過自由轉動旋鈕100能夠可轉動地相連，而不能沿軸向從裝置10上移開。凸臺120的上端向外彎轉而形成環形的水平法蘭盤128，法蘭盤128的外端垂直向上彎轉而形成環形側殼體130，該側殼體130延伸至水平頂端132。頂端132具有一個擴大的孔134，其下方是一個較小的孔136，該孔136的直徑稍大于頭部116的直徑。孔134、136和119在旋鈕100內形成了一個連續的通孔，該通孔從頂端132向下延伸。
旋鈕100制成具有側殼體42的倒置杯狀物40的形狀，該圓周側殼體42從頂端132延伸并終止于底部30，該底部30延伸至稍低于嵌齒輪連接器102底部的位置。一對沿直徑設置的孔44成型于殼體42的相對側，并位于高于旋鈕100的底部30上方的平面46中。平面46垂直于閥桿12的軸線48。一個由橡膠或塑料制成的彈性環138與離合器元件140制成一體，離合器元件140在安裝位置上通過孔44延伸，可移動地將環138安裝在旋鈕100中。類似于本發明第一實施例所表示和描述的那樣，離合器元件140也可與環138獨立成型并連接在環上。離合器元件140具有一個向外延伸的旋扣142和一個向內延伸的凸起144。嵌齒輪連接器102具有一個向下延伸的罩146，該罩146從環形法蘭124稍稍向外擴張，終止于向外延伸的環形法蘭盤148，法蘭盤148具有多個繞其圓周成型的齒150。如圖5所示，離合器元件140的實線通常表示為與嵌齒輪連接器102脫離嚙合，使得旋鈕100能自由轉動而不轉動閥桿104。當需要改變閥桿104的設置值時，離合器元件140的旋扣142將受壓，以在鄰近的齒150之間接合和鎖定凸起144，如圖5中虛線所表示的離合器元件140，這樣，旋鈕100的旋轉也可以帶動嵌齒輪連接器102和閥桿104旋轉，從而按需要改變流體流量和流體溫度所需的水閥設置值。
圖6、7和8表示了本發明的第三實施例，其中將旋鈕裝置300安裝在閥桿301上，閥桿301通過一個在本發明第一和第二實施例中表示和所述形式的通用聯結器(未表示)連接到水閥(未表示)上。該閥桿301具有一個帶有花鍵的上端302，上端302終止于平面頂端304處。在圖6中，錐形孔306以虛線表示，它從頂端304向下延伸，并位于沿閥桿301的軸線308延伸的上端302內。圖6中所示的帶肩螺釘310具有一個下部螺紋部分312，該部分312可旋擰入錐形孔306中，以便將嵌齒輪連接器314安裝到閥桿301上。嵌齒輪連接器314的花鍵孔316從嵌齒輪連接器314內部的凸臺318的底部開口向上延伸，并與閥桿301的花鍵上端301相互聯接。在凸臺318的上端制有一個水平的法蘭盤320，其上有多個水平設置的齒322，這些齒322從外圓周324向內延伸。在相鄰齒322之間形成間隙326。
在裝配位置上，旋鈕330的殼體328罩住嵌齒輪314。旋鈕330成型為倒置的杯形，殼體328為杯的側壁，頂部元件332處在杯底的位置。作為手指握持部分的多個凹槽333繞殼體328成型，用于使旋轉旋鈕更加容易。殼體328是中空的，并且在頂部元件332的下部有一個離合器元件334與手動旋鈕330制成一體。離合器元件334具有一個圓盤335，其直徑等于法蘭盤320的直徑。在圓盤335的下端成型有多個短的向下延伸的凸起336，它們從離合器元件334的圓盤335的底部外圓周，沿徑向向內延伸一小段距離。凸起336類似于齒形，其軸向長度約為嵌齒輪314的齒322的一半。凸起336沿圓盤335的圓周相互間隔設置，其間距與兩個齒322之間的間距相同，這樣，如圖8所示，通過與齒322嚙合，凸起336將進入各個第二空隙326中。
如圖6所示，有一個波狀墊圈338設置在嵌齒輪連接器318的上面，它通常偏壓離合器元件334而離開嵌齒輪連接器318，在圖7所示的非工作狀態，旋鈕330自由轉動而不改變水閥的設置值，帶肩螺釘310具有一個頭部340，其直徑大于帶肩部分342的直徑，帶肩部分342沿軸向延伸，以使其上的旋鈕328能相對于帶肩螺釘310沿軸向移動，后面詳述。螺釘310的帶肩部分342位于頭部340和螺紋部分312之間。離合器元件334具有一個穿過它的軸向中央孔346，該孔346的直徑稍大于螺釘310的帶肩部分342的直徑。在圖7所示的裝配位置，旋鈕通過帶肩螺釘310安裝在閥桿301上，但是它能相對于閥桿301自由轉動，因此，旋鈕328的轉動不會改變水閥的設置值。所以，在不會導致閥桿301轉動的情況下，任何人都可以轉動旋鈕328而不改變水的流量或水流溫度。旋鈕328的旋轉運動用位于旋鈕328上方的圍繞軸308的圓形雙箭頭表示。
無論什么時候需要操縱水閥，操縱水閥的人可以沿軸向壓下旋鈕328，以使凸起336嚙合到法蘭盤的齒322中。所需的動作用以下方式表示1)圓形雙箭頭2)沿軸向向下的直箭頭，該箭頭在圖8中的旋鈕328的上方。如果凸起336沒有與空隙326對齊，就需要順時針或逆時針旋轉旋鈕328足夠大的角度，以對齊這兩部分并同時保持向下的壓力。一旦離合器元件334與嵌齒輪314聯接，旋鈕328的旋轉運動將導致閥桿310進行類似的旋轉運動，以便按需要改變水閥的流速和溫度設置值。為了從圖7所示的位置到圖8所示的位置沿軸向向下移動旋鈕328，需要克服彈簧338的彈力。在通過旋轉閥桿301調節水閥之后，松釋旋鈕328，彈簧338的彈力使離合器元件334和嵌齒輪連接器318再次分離而恢復到圖7所示的位置，在該位置旋鈕328可自由轉動而不會改變水流溫度和流量。
從上面描述的發明中還可以看出，在不脫離本發明實質和基本特征的情況下，可以其它特定形式實施本發明。因此，這些實施例都應看成是示意性的而非限制性的，在所附的權利要求中表述的本發明的范圍不僅限于上述描述，在以等同的方式和在相同范圍內所做的變化都應包含在本發明中。
權利要求
1.一種防止兒童操作的旋鈕裝置，包括a.一個自由轉動的旋鈕；b.一個與旋鈕相連的離合器元件；c.一根與旋鈕相連的閥桿，通常旋鈕繞閥桿轉動；d.一個固定在閥桿上的嵌齒輪連接器；e.一個與離合器元件嚙合的彈性元件，通常壓迫離合器元件與嵌齒輪連接器脫離嚙合；和f.離合器元件相對于彈性元件線性運動，以與嵌齒輪連接器嚙合，從而通過轉動旋鈕而導致閥桿進行類似的轉動。
2.如權利要求1所述的裝置，還包括a.一個設置在旋鈕下端并安裝在彈性元件上的離合器元件；b.至少一個設置在離合器元件上的旋扣，它的外端設置成從旋鈕向外延伸一小段距離，它的內端向旋鈕內部延伸一小段距離，由此，操作者能接合旋扣，以橫向移動旋扣而使它的內端移動與嵌齒輪連接器鎖定嚙合。
3.如權利要求2所述的裝置，其中a.一個帶肩螺釘將旋鈕可轉動地安裝在閥桿上，并將嵌齒輪連接器固定在閥桿上；b.旋鈕呈倒置的杯狀，并在嵌齒輪連接器上方延伸以罩住嵌齒輪連接器；c.在旋鈕的下端鄰近嵌齒輪連接器處成型有一個孔；d.彈性元件形成一個設置在旋鈕的內側，位于孔所在平面內的環，通常使旋扣的內端與嵌齒輪連接器保持相隔的關系；和e.所述旋扣通過所述孔延伸，因此壓下旋扣可使內端以鎖定方式與嵌齒輪連接器嚙合。
4.如權利要求1所述的裝置，其中a.一個帶肩螺釘將旋鈕可轉動地安裝在閥桿上，并將嵌齒輪連接器固定在閥桿上；b.離合器元件形成有固定在旋鈕上的圓盤，該圓盤以相隔的關系設置在嵌齒輪連接器的垂直方向的上方；c.該圓盤上制有多個向下延伸且相間的齒，以在旋鈕向下移動與嵌齒輪連接器嚙合時，能與嵌齒輪連接器的開口嚙合，從而將圓盤和旋鈕鎖定在嵌齒輪連接器上；d.彈性元件形成一個波形墊圈，它通常推動旋鈕向下，以使圓盤的齒與嵌齒輪連接器保持脫離嚙合狀態。
5.一種防止兒童操作的旋鈕裝置，包括a.一根閥桿；b.一個安裝并固定在閥桿上的嵌齒輪連接器；c.一個可轉動地安裝在閥桿上的旋鈕，它與嵌齒輪連接器以相間的關系設置；d.帶有多個環形輪齒的嵌齒輪連接器，這些輪齒位于垂直閥桿軸線的平面內；e.一個在旋鈕的下端成型的孔，這些孔位于嵌齒輪連接器的平面內；和f.一個彈性地安裝在孔內的離合器元件，它位于嵌齒輪連接器的平面內，通常與嵌齒輪連接器脫離嚙合，并可移動地與嵌齒輪連接器嚙合，從而通過旋轉旋鈕使閥桿轉動。
6.如權利要求5所述的裝置，其中a.將手動旋鈕制成倒置的杯形；b.在倒置杯形物的下端形成有一對孔，它們在直徑方向上相互對置，并位于與嵌齒輪連接器的孔相同的平面內；c.離合器元件具有向孔外延伸的一對旋扣；d.在杯形物的內側以與嵌齒輪連接器相隔的關系設置有一個彈性環，其上安裝有旋扣；和e.旋扣的內端在嵌齒輪連接器的方向上突伸，因此當旋扣受壓時，該內端通過與嵌齒輪連接器嚙合而鎖定旋鈕。
全文摘要
一種防止兒童操作的安裝在閥桿上的旋鈕,在閥桿上通過一個帶肩螺釘固定有一個嵌齒輪連接器。帶肩螺釘將可自由轉動的旋鈕可轉動地安裝在閥桿上。旋鈕呈倒置的杯形,它在嵌齒輪連接器外延伸并罩住嵌齒輪連接器。一個離合器元件與旋鈕相連,彈性元件使離合器元件與嵌齒輪連接器脫離嚙合。離合器元件可線性移動而與嵌齒輪連接器嚙合,從而旋轉旋鈕可導致閥桿的轉動。
文檔編號F16K35/00GK1199150SQ9810430
公開日1998年11月18日 申請日期1998年1月26日 優先權日1997年5月13日
發明者小唐納德·J·西根 申請人:艾姆哈特公司