專利名稱：可控流體夾持器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適于配合手持物品的夾持器，其能夠為個人使用者提供個人化的物品夾持方式。特別地，本發明涉及一種夾持器，其中包含有可控流體，當施加磁場或電場其能夠壓印出使用者的夾持方式并保持這種夾持方式。本發明還涉及使用這種夾持器的方法。
惠布賴切(Huybrechts)的美國專利No.5,548,848，德利思(Dellis)的美國專利No.5,155,878，薩克思頓(Sexton)的美國專利No.4,934,024和德利思(Dellis)的美國專利No.4,875,495披露了一種手柄，這種手柄可以由客戶制模使之完全符合使用者手的輪廓。這種手柄使用可塑材料如熱塑性塑料。在制模過程中，熱塑性塑料要首先加熱到熔化溫度才能夠模制出所希望的形狀。一旦熔化的熱塑性塑料形成希望的形狀，就被冷卻到環境溫度來使熱塑性塑料固化形成客戶個人化的形狀。
因此，實施制作現有技術的手柄要求加熱和冷卻裝置。典型地，模制過程是在制造工廠，或在使用者通常購買商品的零售商的商店里進行，個人使用者不可能進行使用前的調校。因此，作為使用者經常要求進行個人化輪廓的物品或為多個使用者設計的物品，這種手柄是不實際的。
因此希望提供一種手柄，其克服上面提到的缺點并能夠很容易作到符合使用者的手。
夾持器的外殼件，可以是圍繞物品的手持部分的管狀元件，也可以是構成物品手持部分中的至少一部分。外殼件包括包封元件，其限定了至少一個用于容納可控流體的空腔。在一個優選的實施例中，包封元件限定了包含可控流體的多個空腔。包封元件可以用尿烷制作。
夾持器的激勵元件可以有各種形式。在一個優選實施例中，所采用的可控流體是磁致流變流體，激勵元件是一個永磁體，可相對于管狀外殼件移動。可選擇形式還有，激勵元件可以由貼近管狀外殼件的電-磁元件和提供能量給電-磁元件的選擇性激勵電源組成。電-磁元件最好是線圈。電源至少包括一個電池和一個開關。
在另一個優選實施例中，所用的可控流體是電致流變流體，激勵元件包括一對電極元件和提供能量給電極元件的選擇性激勵電源。
本發明還涉及一種應用了上述夾持器的手動用具，比如書寫筆。手動用具包括帶有手持部分的主體部分。主體部分包括至少一部分要延伸進手持部分的空腔。夾持器外殼件配合主體部分的手持部分，激勵元件適于裝在空腔的內部。激勵元件可以是能夠滑動進出手持部分空腔的永磁體。作為一種選擇，激勵元件也可以包括安裝在空腔內部的電-磁元件，其至少部分要被外殼件包圍；提供電能給電-磁元件的電源；和開關。
在另一個本發明的優選實施例中，開關成為可滑動地安裝到空腔內部的屏蔽元件，可以在關的位置和開的位置之間滑動。在關的位置屏蔽元件位于外殼件和電-磁元件之間。
本發明還涉及一種使用帶有夾持器的手動用具的方法。夾持器含有可在流體狀態和基本堅硬狀態之間變化的可控流體。這個方法包括的步驟是(a)握住手動用具在夾持器上壓印出個人的夾持印記，其中可控流體處于流體狀態；(b)將激勵場加到可控流體使其狀態變到基本堅硬狀態并將個人夾持印記固定住；和(c)保持可控流體處于基本堅硬狀態和個人夾持印記。本發明的這個方法還包括步驟(d)取消激勵場以恢復可控流體的流動狀態。上述(a)到(d)的步驟可按照要求重復進行。
附圖本發明的這些和其它的特征、方面、優點通過下面的說明、附圖、及所附的權利要求就會更加明了。其中


圖1是根據本發明的連同書寫筆一起使用的夾持器第一個實施例的局部縱向剖視圖；圖2是夾持器的第二個實施例的縱向剖視圖；圖3是夾持器的第三個實施例的縱向剖視圖；圖4是夾持器的第四個實施例的縱向剖視圖；圖5是夾持器的第五個實施例的縱向剖視圖。
如圖中所顯示的，本發明的手動用具1包括與用具主體部分12局部配合的夾持器10。更具體地說，用具主體部分12一般有細長的形狀并具有手持部分14。夾持器10的一部分安裝到手持部分14上。用具主體部分12有外壁16，外壁限定了可容納各種元件的空腔18，比如將在下面介紹的夾持器10的激勵元件。空腔18至少要有部分延伸進入用具主體部分12的手持部分14。
應當理解手動用具包括各種手持物品，如書寫筆，剃須刀，打火機，工具，運動器材包括球拍和各種其它器材的手柄。所有的這些手持物品12可以不加修正或很少修正地應用本發明的夾持器。
本發明有許多的應用。如附圖所顯示的，這里主要針對書寫筆12加以說明。書寫筆12通常包括外套16，其對應于用具主體部分的外壁16；和位于空腔18內部的墨水芯管19。
本發明的夾持器10有外殼件20和激勵元件40。外殼件20適于如圖1所示與書寫筆12的手持部分14配合。外殼件20的內部包含了可控流體22。激勵元件40能夠有選擇地將一個場施加在可控流體上改變其流變行為，如動態屈服強度和粘度。當處于這樣的場之中，可控流體的粘度增加到基本堅硬的程度，使可控流體22被‘凍結’。因此，外殼體20的形狀被保留直到激勵元件40撤回。
本發明所用的可控流體22最好是能通過改變流變行為，如改變動態屈服強度和粘度來對施加的磁場或電場作出反應的材料。更具體地說，可控流體22可以是磁致流變流體，已知其也就是流體介質中含有微米級的磁懸浮顆粒。處于流體狀態的磁致流變流體具有較低的粘度，在沒有施加磁場的條件下可以自由流動。然而，一旦施加磁場，磁致流變流體反應以高動態屈服強度和黏度改變，所以流體變厚和產生可控屈服應力。相應地，由于較高的粘度和動態屈服強度，外殼件20內的可控流體的流動基本上停止。
用于本發明的磁致流變流體是從位于美國的405 Gregson Drive,Cary,NC 27511的勞德公司(Lord Corporation)得到的。尤其希望磁致流變流體能是水基的，由于這種流體容易處理。其它的磁致流變流體也可用于本發明。
用于本發明的可控流體22還可以是電致流變流體。已經知道電致流變流體是粘性的絕緣液體含有微小的高密度極性粒子。當電場施加到這些懸浮液，它們的表觀粘度戲劇性地增加。因此電致流變流體的剛度是可控的。用于本發明的電致流變流體也可從勞德公司(Lord Corporation)得到。
夾持器10的外殼體20適合與書寫筆12相配合，圍繞并覆蓋其手持部分14的主要部分。外殼體可以有各種結構，只要這種結構能夠包圍可控流體。在所示的實施例，它一般是管狀的，其內表面的尺寸可與手持部分14緊密配合以保證外殼體20固定到書寫筆12上。外殼體20可以有封閉可控流體22的包封元件24。包封元件24限定了空腔26，如圖1所示的通常是環狀的空腔26。在圖2所示的實施例中，外殼件20的包封元件24限定了多個容納可控流體22的空腔元件26。包封元件24最好用易于變形的材料制造，比如尿烷。
另一方面，外殼件20可以構成書寫筆12手持部分14的至少一部分。如圖4所示，外殼體20替換了手持部分14成為書寫筆12外套16的一部分。在這種情況下，書寫筆12顯示平滑的外表面。當這樣制造時，使外殼體20具有書寫筆外套所要求的足夠強度是有好處的。在一個優選實施例中，外殼件20的包封元件24主要是用剛性材料制成并有暴露在外表面的易變形區。
夾持器10的激勵元件40能夠將一個場施加于外殼件20內的可控流體22上。施加場的作用是增加可控流體22的粘度，所以，可控流體22從其原始的流動狀態變化到大致堅硬的狀態。因此可控流體22得到強化，只要施加的場繼續作用就可以保持其形狀。取決于所用可控流體22的類型，激勵元件40既可以如圖1-4所示產生用于磁致流變流體的磁場，也可以如圖5所示產生用于電致流變流體的電場。另外，根據下面介紹的激勵元件40的不同實施例，施加的磁場或電場能以不同的方式產生。
激勵元件40最好置于書寫筆12的空腔18內。如圖1所示，激勵元件40是永久磁鐵42。永久磁鐵42是管狀的，可以寬松地插進空腔18內的書寫筆12的墨水芯管。永久磁鐵42設置成可相對管狀外殼件20移動。永久磁鐵42沿箭頭45的移動可以在套管43的幫助下實現。套管43將永久磁鐵42連接到位于緊貼書寫筆12端部的推動元件(未示出)。
當永久磁鐵42移動到如圖1所示位置，其施加一個磁場到磁致流變流體22“強化”磁致流變流體使其變成大致堅硬的狀態。在另一方面，當永久磁鐵42從這個位置縮回的時候，磁場也移動。這時磁致流變流體22回復到原來的流動狀態。
圖2-4顯示另一個產生磁場的方法。這些實施例的激勵元件40包括電-磁體44，其最好是線圈。電-磁線圈44寬松地圍繞書寫筆12的墨水芯管19，位于非常靠近管狀外殼件20的地方。對比于前面討論的永久磁鐵42，線圈44最好采用本專業普通技術人員所掌握的知識中的各種傳統方法固定安裝到外殼件20內。
另外，激勵元件40包括可選擇性的激勵電源46，可用來提供能量到電-磁線圈44。如圖2所示，電源46可包括連同開關50一起的電池組48。電池組48包括如圖2和3所示的一排電池48a或如圖4所示的電池組48b。還有一種可用的方法，用多個太陽能電池來代替電池組48。
在如圖2所示的實施例中，開關50是固定在書寫筆12外套16外側的通/斷開關。包括電池組48和通/斷開關50的電源46電氣連接到電-磁線圈44形成閉環電路44,46。使用者可以促動通/斷開關50以連接電路44,46并因此產生可施加到磁致流變流體22上的磁場。另一方面，可以促動通/斷開關50以斷開電路44,46來除去磁場。
在圖3所示的另一個實施例中，開關50是屏蔽元件。屏蔽元件53是套筒狀，可滑動地安裝在書寫筆12的空腔18內側。屏蔽元件53可在斷的位置和通的位置之間移動。在斷的位置屏蔽元件位于外殼件和電-磁元件之間，如圖3所示，在那里屏蔽元件53遮擋了磁場防止其作用到可控流體22上。當屏蔽元件53沿箭頭51的方向從斷的位置移動到通的位置，通過激勵元件40產生的磁場或電場施加到可控流體22上，如上面討論的，使可控流體變堅硬。
在圖4所示的優選實施例中，還設置了流變儀52來改變磁致流變流體22的剛度。流變儀52電氣連接到電路44,46并包括位于書寫筆12外套16外部的刻度盤54。因此，使用者可以通過調節刻度盤54來改變流過電-磁線圈44的電流并改變磁致流變流體22的粘度。流變儀52還可以減少電流到零來斷開電路44,46。在這種方式中，流變儀52的作用就像上面討論的通/斷開關50。
圖5顯示了設計出的激勵元件40，產生可施加到封閉在外殼件20內的電致流變流體22的電場。激勵件40包括一對位于外殼件20端部的電極56。在一個優選實施例中，電極56是一對碟狀電極。另外與上面介紹的近似，設置了有選擇性的激勵電源46來提供電能給電極56。當使用者促動開關50或流變儀52時，電源46在兩個電極56之間產生電場。然后，施加電場到電致流變流體22上來強化電致流變流體。另一方面，開關50或流變儀52能被促動以斷開電源46并因此將電場從電致流變流體22除去。
當使用手動用具1，如在這里介紹的書寫筆12，使用者首先握住書寫筆12的夾持器10如同拿一個普通的筆，使用者的手指在可控流體22處于流動狀態的夾持器10上留下了獨特夾持印記。
然后使用者對可控流體22施加一個場將它的狀態變化到大致堅硬的狀態，因而固定了獨特夾持印記。如上面所討論的，要產生所施加的場，可以通過移動永久磁鐵42到如圖1所示的與外殼件20平齊的位置，或如圖2所示促動通/斷開關50以連接電路44,46或移動屏蔽元件53到其斷開的位置。施加的場將可控流體22從其原始流動狀態改變到基本堅硬的狀態來保留獨特夾持印記。客戶化的個人夾持印記因而形成，其能夠使使用者具有更舒服的把握和更好的控制書寫筆12。
這樣得到的個人化夾持方式只要施加的場仍作用于可控流體22就可以保持。使用者可在延長的時間里有舒服的把握。當使用者結束使用個人化的夾持方式，可以如上面介紹的，通過撤除施加的場就很容易解除。一旦施加的場撤除激勵，可控流體恢復其原來的流動狀態，變得柔軟準備新的壓印。如果同一使用者或另一使用者希望有另一個個人化的夾持方式，使用者只要簡單地重復上面介紹的步驟。
上面的介紹只是對本發明原理的圖示說明，應當認識到和懂得本發明不會受到在這里圖示和說明的具體構造和形狀的限制，所以本專業的專家高手根據這里所作披露輕易得到的任何未脫離本發明精神和范圍的有益修改將包括作為本發明的其它實施例。所以，本發明的范圍是根據所附加的權利要求中闡明的內容來限定的。
權利要求
1．一種用于手持物品的夾持器，包括，一外殼件，用于配合所述物品的手持部分，所述外殼件包含有可控流體；和一激勵元件，可選擇性地施加一個場到所述可控流體以改變其流變行為。
2．如權利要求1所述的夾持器，其特征在于，所述可控流體是磁致流變流體。
3．如權利要求1所述的夾持器，其特征在于，所述可控流體是電致流變流體。
4．如權利要求1所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件是圍繞所述物品所述的手持部分的管狀元件。
5．如權利要求1所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件包括包圍所述可控流體的包封元件。
6．如權利要求5所述的夾持器，其特征在于，所述包封元件限定了多個容納所述可控流體的空腔。
7．如權利要求6所述的夾持器，其特征在于，所述包封元件由尿烷制成。
8．如權利要求1所述的夾持器，其特征在于，所述外殼件構成了所述物品所述的手持部分中的至少一部分。
9．如權利要求4所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件包括可相對所述管狀外殼件移動的永磁體。
10．如權利要求4所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件包括位于貼近所述管狀外殼件的電-磁元件和向所述電-磁元件提供能量的選擇性激勵電源。
11．如權利要求10所述的夾持器，其特征在于，所述電-磁元件是線圈，所述電源包括至少一個電池。
12．如權利要求3所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件包括一對將所述外殼件夾在中間的電極和向所述電極提供能量的選擇性激勵電源。
13．如權利要求4所述的夾持器，其特征在于，所述激勵元件包括一對將所述外殼件夾在中間的碟形電極和向所述電極提供能量的選擇性激勵電源。
14．如權利要求1所述的夾持器，還包括可與之組合的手持元件。
15．一種其上安裝有夾持器的手動用具，包括一有手持部分的主體部分；一外殼件，位于所述手持部分并包含有可控流體；和一激勵元件，可選擇地施加一個場到所述可控流體以改變其流變行為。
16．如權利要求15所述的手動用具，其特征在于，所述主體部分包括至少部分延長到所述手持部分的空腔。
17．如權利要求16所述的手動用具，其特征在于，所述激勵元件包括可滑動進入所述手持部分內所述空腔的永久磁鐵。
18．如權利要求16所述的手動用具，其特征在于，所述激勵元件包括固定在所述空腔內并被外殼件包圍的電-磁元件和向所述電-磁元件提供能量的電源和開關。
19．如權利要求18所述的手動用具，其特征在于，所述開關是一個可滑動地固定在所述空腔內部的屏蔽元件，其可在關的位置和開的位置之間滑動，其中所述關的位置位于所述外殼件和所述電-磁元件之間。
20．一種使用具有夾持器的手動用具的方法，所述夾持器包含有可在流動和大致堅硬狀態之間變化的可控流體，其包括以下步驟(a)握住所述手動用具在所述夾持器上壓印出個人夾持印記，其中所述可控流體處于流動狀態；(b)施加一個場到所述可控流體將其狀態改變到大致堅硬的狀態并將所述個人夾持印記固定住；和(c)保持所述可控流體處于大致堅硬的狀態和個人夾持印記。
21．如權利要求20所述的方法，還包括步驟(d)撤消激勵所述場以恢復所述可控流體所述的流動狀態。
22．如權利要求21所述的方法，還包括，重復所述步驟(a)到(d)所述的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種用于手持物品的夾持器10。夾持器有一個外殼件20用來配合物品的手持部分。外殼件包含有可控流體22,如磁致流變流體和電致流變流體。夾持器還有激勵元件40,其用于可選擇地將場施加到可控流體來改變其流變行為,如增加其粘度。因此,可控流體能夠保持外殼件的形狀直到激勵元件將施加的場撤除。本發明還涉及一種安裝了上述夾持器的手持用具12和帶有上述夾持器的手持用具的使用方法。
文檔編號H01F7/20GK1312760SQ99809739
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月8日 優先權日1998年6月22日
發明者B·W·查德維克, M·T·諾瓦克 申請人:碧克公司