操作手柄與被操作機(jī)構(gòu)之間的非線性傳輸率的制作方法
【專利說明】操作手柄與被操作機(jī)構(gòu)之間的非線性傳輸率
[0001] 本發(fā)明的背景
[0002] 單控制桿混合水龍頭（singlelevermixerfaucets)通常包括閥芯 (cartridge)，閥芯可設(shè)定水流強(qiáng)度以及冷水和熱水的相對混合物。閥芯可包括基部靜止板 和能移動板?；快o止板包括兩個入口以及第三開口，所述兩個入口允許熱水和冷水分別 進(jìn)入閥芯，第三開口允許混合水的流出。能移動板包括單個開口，該單個開口在關(guān)閉位置中 不與任何入口交迭、且在打開位置中與入口中的一個或兩者的至少一部分交迭。能移動板 通過閥芯的控制桿而相對于基部靜止板移動。水流量通過在一個平面（在下文中，為流強(qiáng) 度控制平面，該平面使閥芯的控制桿傾斜）中移動龍頭的手柄而被控制。
[0003] 現(xiàn)在對圖1A以及圖1B和1C進(jìn)行參照，圖1A是現(xiàn)有技術(shù)龍頭100的閥芯140和 手柄110的示意性前視圖，圖1B和1C是分別處于關(guān)閉位置和打開位置中的龍頭100沿圖 1A上標(biāo)記的軸線I-I截取的橫截面視圖。手柄110被牢固地固定于控制桿120?？刂茥U 120能圍繞樞接點(diǎn)130轉(zhuǎn)動。在關(guān)閉位置中，如圖1B中所示，能移動板142的單個開口不 與靜止板144的任何入口交迭。在打開位置中，如圖1C所不，手柄110被抬起，控制桿120 轉(zhuǎn)動，且能移動板142相對于關(guān)閉位置移位，并且能移動板142的單個開口與靜止板144的 入口中的一個或兩者的至少一部分交迭。能移動板142和靜止板144可由陶瓷材料制成或 者包括陶瓷部件。附加地或可替換地，能移動板142和靜止板144的部件可由多種材料制 成，或者可由諸如塑料板、橡膠環(huán)，特氟綸（Teflon)柱體等材料的組合制成。閥芯140可包 括基板146,該基板具有與靜止板的開口匹配的一個刻面開口，所述靜止板的開口穿過基板 146變成圓形開口，所述圓形開口與水源入口及龍頭的出口匹配。
[0004] 現(xiàn)在參照圖2,圖2是相對于包括軸線x和y的Cartesian(直角坐標(biāo)）軸系統(tǒng)示 出現(xiàn)有技術(shù)龍頭的手柄和控制桿的示意圖。線210代表手柄110,并且線220表示在圖1A 和1B中示出的控制桿120。線210和220被示出在龍頭的打開位置中，軸x被定位在當(dāng)龍 頭處于關(guān)閉位置中時線220所放置的位置處，并且軸y垂直于x軸。當(dāng)手柄110從垂直于x 軸轉(zhuǎn)動到a(alpha，阿爾法）的角度時，能移動板142移位了h=rsina，其中r是控制桿 120從控制桿120與能移動板142之間的連接部到樞接點(diǎn)230的長度。對于較小的a值， 例如對于小于30度或0. 52弧度的a值，sina~a，并且因此，h基本上是與a成比例 的。圖3表示示例性現(xiàn)有技術(shù)龍頭的與h和a相關(guān)的曲線圖。顯然，在所描述的范圍內(nèi)， 該關(guān)系基本上是線性的。
[0005] 因此可以假定，水的流速將與a(g卩，手柄110的轉(zhuǎn)動角度）成比例。但是，由于受 龍頭的入口處的水壓影響的以及受開口的各種尺寸對水流的作用的影響的水流的動力學(xué)， 水的流速不是精確地與手柄的轉(zhuǎn)動角度成比例。由于使用者的主觀體驗(yàn)，這種效果被感知 為比實(shí)際情況的更大。因此，當(dāng)手柄110以其從關(guān)閉位置開始的運(yùn)動范圍移位25%時，流速 被感知為非常強(qiáng)。當(dāng)手柄110以其從關(guān)閉位置開始的運(yùn)動范圍移位50%時，流速被感知為 太強(qiáng)，以致于一般的用戶都會認(rèn)為此流速接近于最大的可用流速。當(dāng)手柄110從其運(yùn)動范 圍的50%移位到100%時，水的流速的變化水平被用戶感知為是不明顯的。
[0006] 因此，根據(jù)閥芯和手柄的當(dāng)前設(shè)計(jì)，為了對流速進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，僅使用手柄的從其 關(guān)閉位置開始的運(yùn)動范圍的25%至50%。通常，不使用剩余運(yùn)動范圍來對流速進(jìn)行精細(xì)調(diào) 節(jié)，因?yàn)橛脩粢话銇碚f不需要在更高流速時進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。用戶可能發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檩^小的運(yùn)動 范圍被用于這些精細(xì)調(diào)節(jié)，所以難以在較低流速范圍下進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。因?yàn)辇堫^的機(jī)械機(jī) 構(gòu)的阻止運(yùn)動的摩擦力以及使用者執(zhí)行操作現(xiàn)有技術(shù)手柄所需的精細(xì)手部動作的固有困 難，這種困難進(jìn)一步增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將手柄的轉(zhuǎn)動移動非線性地轉(zhuǎn) 換成操作裝置的線性移動，例如，轉(zhuǎn)換成龍頭的閥芯的能移動板的線性移動。例如，實(shí)現(xiàn)操 作裝置的一定幅度的線性移動所需要的手柄的移動幅度隨著與操作裝置相關(guān)的參數(shù)的值 改變而改變。例如，實(shí)現(xiàn)龍頭的閥芯的能移動板的一定幅度的線性移動所需要的手柄的移 動幅度隨著流過龍頭的水的流速減小而增大，從而使得對于手柄的相同移動幅度來說，當(dāng) 手柄靠近"關(guān)閉"位置被操作時，受控參數(shù)的變化較小，當(dāng)手柄靠近"完全打開"位置被操作 時，受控參數(shù)的變化較大。
[0008] 附圖的簡要說明
[0009] 在本說明書的結(jié)論部分中特別地指出了視為本發(fā)明的主題并清楚地要求保護(hù)。但 是，通過參考以下詳細(xì)說明（當(dāng)閱讀時結(jié)合附圖），本發(fā)明（涉及操作的組織和方法、以及其 目的、特性和優(yōu)點(diǎn)）將得到最好地理解，在附圖中：
[0010] 圖1A是不出了現(xiàn)有技術(shù)龍頭的閥芯和手柄的不意性如視圖；
[0011] 圖1B和1C是分別處于關(guān)閉位置和打開位置中的圖1A中所示的閥芯和手柄沿圖 1A上所標(biāo)記的軸線I-I截取的橫截面視圖；
[0012] 圖2是示出了現(xiàn)有技術(shù)龍頭的手柄和控制桿的示意性條形圖；
[0013] 圖3示出了與示例性現(xiàn)有技術(shù)龍頭的h和a相關(guān)的曲線圖；
[0014] 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的手柄和移動變換組件的示意性條形圖；
[0015] 圖5A是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的龍頭的閥芯、移動變換組件和手柄的示意性 前視圖；
[0016] 圖5B、5C和?是分別處于關(guān)閉位置、中間位置和完全打開位置中的圖5A中所示 的閥芯、移動變換組件和手柄的沿圖5A上所標(biāo)記的軸線II-II截取的橫截面視圖；
[0017] 圖6示出了與根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性龍頭的能移動板的移動以及手柄的轉(zhuǎn) 動角度相關(guān)的曲線圖，所述示例性龍頭包括用于將手柄的轉(zhuǎn)動移動非線性地轉(zhuǎn)換成能移動 板的線性移動的機(jī)械系統(tǒng)。
[0018] 圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的閥芯殼體以及相對于閥芯殼體轉(zhuǎn)動了約90°的閥芯 的分解圖；
[0019] 圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被放置成抵靠殼體的開口（粗線）的閥芯的開 口的不意圖；
[0020] 圖9A、9B、9C和9D是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的偏轉(zhuǎn)（diversion，導(dǎo)流）板的示 意圖；
[0021] 圖10A和10B分別是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的變型基板的示意性等距前視圖和后視 圖；
[0022] 圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的附加板的示意圖；
[0023] 圖12、13和14是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖10A和10B的變型基板 以及圖11的附加板的分解等距圖；以及
[0024]圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的組裝后的偏轉(zhuǎn)盤的示意性等距圖。
[0025]圖16示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明附加實(shí)施例的適于提供90度轉(zhuǎn)動偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn) 板；
[0026] 圖17和17A分別示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明附加實(shí)施例的適于提供150度轉(zhuǎn)動 偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)板以及通過偏轉(zhuǎn)板截取的橫截面AA;以及
[0027]圖18示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明附加實(shí)施例的適于提供180度轉(zhuǎn)動偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn) 板。
[0028] 應(yīng)當(dāng)理解，為了說明的簡單和清楚，圖中所示的元件不一定按比例繪制。例如，為 了清楚起見，其中一些元件的尺寸可能相對于其他元件被夸大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)?shù)牡胤剑?附圖標(biāo)記可能在附圖中重復(fù)，以便指示出相應(yīng)的或類似的元件。
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0030] 在以下的詳細(xì)描述中，闡述了很多具體的細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。但 是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明可在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情 形中，沒有對公知的方法、過程和部件進(jìn)行詳細(xì)描述，以免使本發(fā)明難以理解。
[0031] 雖然本發(fā)明的實(shí)施例沒有就此進(jìn)行限定，但術(shù)語"多個"和"多數(shù)"在本文中使用時 可包括例如"若干"或"兩個或更多個"。術(shù)語"多個"或者"多數(shù)"可被用在整個說明書中， 以描述兩個或更多個部件、裝置、元件、單元、參數(shù)等。除非明確說明，否則本文所描述的方 法實(shí)施例不限于特定的次序或順序。另外，所述方法實(shí)施例或其