专利名称：折叠式伞帽的制作方法雨伞和凉帽都已经发明很久了，它们都是我们生活中常用的物品，但直到20世纪初，伞的龙骨(支 撑伞布的骨架)仍然还是用竹子或木头做的，著名油画毛主席去安源携带的就是这种伞，虽然它也能收展， 但体积较大，不便携带。现代伞多采用钢丝做龙骨，尼龙绸做伞面，又采用了较好的折叠方式，所以体积 小，重量轻，便于携带，这就是我们今天使用的折叠伞。而凉帽到目前为止则很少有折叠的。大家知道， 凉帽的帽檐越大，遮阳效果越好，但如果帽檐太大了又不能折叠，那就不便于携带和收藏了。夏日里烈日炎炎，我们经常看到人们打着太阳伞或戴着大檐凉帽，以遮避阳光的强烈暴晒。天有不测 风云，转眼间就可能是"一片乌云来， 一阵风儿刮"，滂沱大雨倾泻直下，打伞的人安然无恙，戴帽的人 可能就"躲也没处躲，藏也没处藏，豆大的雨点直往身上砸"了。打伞的人虽然不用担心雨淋，但必须一 直占用一只手擎着伞，这不但疲劳，而且有时也不方便，比如说提着东西，抱着孩子，或者骑着自行车需 要双手握把等等，所以我们设想能不能有更好的办法让打伞的人解放出另一只手，让戴帽子的人也不怕雨 浇呢？基于这种设想，我们设计出了一种折叠式伞帽。发明内容为了解决普通凉帽只能蔽日不能遮雨，而雨伞又一直需要用手擎着的不足，本实用新型提供一种折叠 式伞帽，解决其技术问题所采用的技术方案关键之处在于使用了一种"可折叠网环"的装置。大家知道， 三角形具有稳定性，而平行四边形却有易变性，利用平行四边形的易变性，人们设计出了很多实用装置，例如推拉式防盗窗栏，平拖式电动大门，它们都包含平行四边形结构。下面我们先详细阐述一下可折叠 网环的基本构造。可折叠网环(简称网环)是由可折叠网面围合而成的，而可折叠网面(简称网面)则是由若干组平行 线段按一定规则交织而成的，平行线段及其交点是网面的基本元素，交点也称结点，在同一行上的结点我 们称为行结点，在同一列上的结点称为列结点，而且这里所说的结点都是活动的，即连接或穿过该点的线 段之间的夹角都是可变的。根据平行线段的长短以及结点的排列方式不同，网面结构也可以有不同形态的 表现形式，但其基本构造原理都是依据平行四边形的可变性，所以不管结构如何，它们都有一个共同的特征就是网面的大小是可变的。如图1,图3、图5所示，它们是结构不同的三种网面(其实还可以构造出更多类似的网面)，虽然它们在结构形态上有些差异，但它们都有一个共同的特征就是当受到外力拉 伸或压縮时，网面的长度和高度会发生变化，而且长度变大，髙度则变小，长度变小，高度则变大。反之 亦然。
可折叠网面可以使用任何一种具有一定刚性的材料制作，如钢铜铝等金属材料，竹子木头等天然材料， 塑料硬纤维等合成材料，等等。如果选用一种具有一定弹性的材料(如不锈钢片、硬塑料等)制作一个具 有足够多列结点的可折叠网面，那么理论上就可以把这个网面两端围合连接起来，形成一个网状环形圆柱 面，我们简称网环。而且结点列数目越多，网环越圆滑。由于围合时又增加一列结点，所以网环结点列数
比形成它的网面结点列数总多一列。如图2、图4、图6所示，它们分别是由图l、图3、图5所示的网面 围成的网环，图1中的A和C连接，B和D连接，1和L连接，L和L连接，就会得到图2所示的网环；图 3中的A和B连接，i和g，连接，就会得到图4所示的网环；图5中的A和B连接，i和^连接，就会得到这里使用的都是矩形轮廓网面，而且要求网面材料要有一定弹性，网面围成 网环后，原来网面上的有些直线可能要发生一定弯曲的变形。
由于可折叠网面的可变性，制作材料又具有一定的弹性，所以构造出的网环也具有相应的可变性，环 的高度和环的直径都是可变的，环高上升，环径则縮小，环高下降，环径则放大，反之亦然，它的这种特 性正是可折叠网面特性的延伸。
有了可折叠网环，用它作为帽围(帽子围在头部周围的部分)，我们还需要再构造一个可以折叠的穹 顶，简称可折叠穹顶，其结构与折叠伞穹顶基本相同，它由若干根龙骨组成，理论上至少三根，通常六根 以上，且偶数根好些。每根龙骨一端交汇连接到一个共同的中心连接件上，并可围绕连接点转动，以便穹 顶可以折叠，另一端则自由悬空，假设将每个自由端都等距固定在一个平面圆周上，那么这个穹顶大体呈 现一个圆锥面轮廓。如图7所示，它是一个具有八根直式龙骨的可折叠穹顶，(2)是简单连接件，龙骨汇 聚连接于此并可以围绕连接件上下转动，(1)是龙骨。穹顶处于展开状态，完全合拢后可成为一束，注意 下面点画虚线并不是穹顶的一部分，只是以此辅助说明穹顶展开时呈现锥面。
在设计上，龙骨的数目要与网环上最上一行结点数对应成比例，例如1: 2、 1: 3、 1: 4等等。因为
网环结点列数越多，网环越平滑。当网环最上一行结点数目多于龙骨数目时，可以空闲一些结点，只选择 那些对称的结点与龙骨连接即可。
在图7上选择每根龙骨适当的位置，该位置直接影响网环的变动范围， 一般是需要计算的，在该位置 上用连接件把每根龙骨都连接到图2网环最上一层对应的结点上去，并且龙骨可以围绕连接结点转动。以
便龙骨的折叠和网环的縮张。这样折叠式伞帽的框架就基本形成了。它是可以折叠的，当龙骨收拢时，网
环直径也变小，当龙骨展开时，网环直径也变大，反之亦然。如图8所示，此时是展开状态示意图。图9 是它的俯视图，(1)是龙骨，(2)简单连接件，(3)龙骨与网环连接件，(4)可折叠网环。同理用图7穹 顶也可连接到图4、图6或其它可折叠网环上去。这里我们就不一一列举了。
最后，我们再像制伞一样，把防水抗晒颜色合适的面料固定在龙骨上，就形成了伞面，这样一顶实用 的折叠式伞帽就基本制成了。展开伞帽，它像一把雨伞，只是没有伞把，伞帽内变大后的网环刚好可戴在 头上，当作伞帽的帽围。展开的伞面直径可达50CM (这与穹顶龙骨长度和展开锥角有关)，可以遮雨避阳。 折叠起来，伞帽总长度不超过30CM，直径小于5CM,重量一般不超过150克。比较小巧，便于旅行携带。
改进与完善上面阐述的只是折叠式伞帽的基本构造原理，比较简单。为了便于实际使用，可能还有 许多地方需要改进和完善，下面我们就分别阐述一下几点需要改进的地方。
首先是制造材料和加工工艺需要改进，网环可以选用具有较好弹性和强度的高分子材料注塑成型，或 用不锈钢材料冲压成型，这样收縮后的网环直径有望进一步缩小，收展也更加灵活。为了增加网环的圆滑 程度，可以采用较多列结点的网环，但行数不宜太多， 一般3到5行就可以了，龙骨的长短及数量也可以 根据需要灵活调整。
第二，由于伞帽既是实用品又是装饰物，所以美观是必须的，为了加强美观我们可以选用不同颜色或 花色的布料做伞面，比如红的、黄的、兰的、各种花色的等等；也可以龙骨为分界线，伞面的每个区域分 别是不同的颜色，以突出个性。还可以对伞帽做些修饰.，如在伞帽的中央加缨，在龙骨的末端加穗，在伞 帽的边缘加些花边等等。此外龙骨的形状也可以略作改变，龙骨是笔直的情况下，伞帽展开后的一般是个 圆锥面，极端情况下可以是个平面，此时锥角为180度，龙骨都在同一平面上，很像是一个博士帽。如果 伞面是锥面，然后再在帽顶中央加上一缕大红缕修饰一下，这时伞帽就和清朝政府大臣戴的官帽差不多。 如果将龙骨向下稍作弯曲呈圆弧状，那么展开后的伞帽外形轮廓就像一口倒扣过来的圆底大锅，总之龙骨 的形状在一定范围内是允许改变的，改变龙骨形状对展开后伞帽的形状有一定的影响。
4第三，由于网环是可折叠结构，且戴在头上，虽然上面的网眼可以通风凉爽，但头发很可能从网眼中 钻出来，夹在结点连接处，为了防止这种情况发生， 一方面可以把结点连接处处理得精密圆滑一些，另一 方面可以在网环内加上一个衬套，衬套用条状布料制成，沿着网环内侧围合成一圆环，就和我们腰间内裤 上的宽一点的松紧带子差不多，其下边缘固定在网环的下边缘上，而上边缘不要固定，这样它就能随网环 的放大和縮小而变化，从而把头发和网环隔离开来。
第四，伞帽展开时，需要有一个外力作用使龙骨撑开并保持伞面绷紧，通过前面的叙述我们知道，当 网环高度变矮时，网环半径随之变大，网环半径变大则通过结点推动龙骨展开，从而使伞面绷紧。根据这 个原理，我们在网环高度变化上稍作一点限制，问题就迎刃而解了。具体方法是在网环上选择二组对称 的列结点，例如某个直径两端指向的两组列结点，为了叙述方便，我们只以一组为例，另一组同理。在这 组列结点中至少垂直方向要有两个结点，最上面的点我们假设为A,最下面的点假设为B，将一根长约30CM 的细尼龙绳的一端固定在A点上，在B点设计一非常简单的卡索，让尼龙绳另一端穿过B点卡索，卡索的 作用是当拉动尼龙绳的另一端，使绳子沿着AB方向穿过B点时是允许的，反过来如果绳子沿着BA方向 反穿过B点时，则必须按动机关，否则不被允许。B点卡索就好比会计用来夹帐页的弹簧夹子，假如用它 夹住一根绳子，顺着拽出是容易的，反向拽出则很难，因为反方向的力会使夹子把绳子夹得更紧，所以要 想拽出，必须压开夹子方可。有了这套机制，只需要按住B点，收紧两根绳子就可以展开伞帽了，并保持 伞面绷紧。因为拉动绳子收紧时，A、 B之间的距离会不断縮短，由于平行四边形的传递作用，其它列结点 的之间的距离也跟着縮短，也就是网环高度在变矮，网高变矮则使网环直径变大，网环的直径变大则推动 龙骨展开，从而撑开伞面并保持伞面处于绷紧状态。多余长出来的尼龙绳正好作为伞帽的飘带，系在下颏 下面，防止伞帽被风从头上吹落。收拢伞帽时，只要按下B点设计好的按钮，允许绳子沿着BA方向退回 BA段，使AB距离变大，即网环变高，直径变小，龙骨收拢，伞帽就折叠起来了。如图10所示，(19)是 尼龙绳，(4)是网环局部，A、 B是网环上的一组垂直列结点，B点处的倒A字形卡索依靠自身的弹力夹住 了B点处的尼龙绳，使尼龙绳沿AB方向滑出容易，滑入却很难。这种方法绷紧伞面的优点是简单易行成 本低，缺点是网环受力不均匀，如果材料强度不好，可能会发生扭曲变形。另一种展开并绷紧伞面的简单 办法是使用弹簧和辅助支撑杆，如图11所示，这是利用支撑杆展开并绷紧伞面原理示意图，为了叙述简 便，这里只选择了一组对称的龙骨示范，本图为伞帽框架纵向垂直剖面图，其中(1)是龙骨，这里画出 对称的两根，(4)是网环纵向剖面，(3)是龙骨与网环连接件，(8)是支撑杆连接件，所有支撑杆汇聚于 此，(6)龙骨与支撑杆连接件，(5)是支撑杆，这里画出对称的两根，(9)是拉力弹簧，产生向内收縮的拉 力，(7)是龙骨连接件，所有龙骨杆汇聚于此。根据图ll我们可以看出，在拉力弹簧(9)的作用下，上 面的龙骨连接件(7)和下面的支撑杆连接件(8)有被拉近的趋势，这两个连接件距离被拉近了，龙骨在 支撑杆的推动下就跟随展开了，当弹簧拉力和伞面张力达到平衡时，伞面就被绷紧了。收拢时正相反，龙 骨收拢，推动支撑杆也收拢，使龙骨汇聚点和支撑杆汇聚点距离增大，弹簧被进一步拉伸，并储存能量， 以备下次自动展开。如果把支撑杆(5)适当加长一点，把支撑杆与龙骨连接件(6)移到(3)处，把拉 力弹簧(9)改为向外伸展的推力弹簧，也可以达到同样效果，图15采用的就是推力弹簧这种方式。使用 这两种方法，收拢后的伞帽必须用根带子捆住，否则在弹簧的作用下伞帽会自动展开。此外，我们也很容 易可以设计出一个简单锁杆，不管是用拉力还是推力，当伞面绷紧时，通过锁杆锁定龙骨连接件(7)和 支撑杆连接件(8)的距离，使伞面保持绷紧，收拢时释放锁杆，该距离自由。总之，有了基本原理，具 体实施方式可以灵活利用。
尽管上面我们对伞帽做了几点小小的改进，但它仍然还存在着不足，比如，在展开方式上显得没有趣 味性。能不能让它也像折叠伞一样，只要按一下按钮，伞帽就会"砰"的一声自动展开呢？通过研究我们 解决了这个问题。具体方案如图12所示，图12是自动展开式伞帽沿着一组对称龙骨纵向垂直剖面原理示200720177125.7
意图，此时伞帽处于半收拢状态。(1)是两根对称的龙骨，其它三组龙骨未画出。(4)是网环圆周纵向剖 面。(10)是连接件主体，下端巻边，用空心金属管或塑料管制成，巻边的作用是阻止弹簧(11)下端滑 出主体，为了清楚，虚框内画出了单独的连接件主体垂直剖面图。(11)是被压縮了的弹簧，它产生推动 伞帽展开的弹力，用来推动滑环(12)。 (12)是滑环，可以在连接件主体上上下滑动。(13)是弹簧卡， 大部分都隐藏在连接件主体管内，连接件主体纵向有一沟槽，刚好可以使弹簧卡一部分露出主体，露出部 分用来卡住滑环(12)，为了清楚，故意将弹簧卡位置上移了一点儿，实际上只有当伞帽完全收拢时，弹 簧卡才是这种状态，虚框内是单独弹簧卡的全貌图，它用弹性较好的细钢丝制成。(5)是支撑杆， 一端连 接在滑环(12)上，另一端连接在龙骨(1)上，连接位置以及支撑杆长度是需要计算的，(14)是调解挡 环，用来控制龙骨展开角度，(15)是开关按钮，比较简单，是楔形的圆柱体，(3)是网环与龙骨的连接 件。当按下按钮(15)时，按钮迫使弹簧卡(13)收拢于连接件主体内，滑环(12)失去弹簧卡(13)的 阻挡，在弹簧(11)的推动下沿主体上滑，同时带动支撑杆(5)，支撑杆(5)则向上推动龙骨(1)完全 展开，这是支撑杆上推方式。收拢的过程正好相反，首先是收拢的龙骨(1)通过支撑杆(5)推动滑环(12) 下行，弹簧(11)被压縮储并存能量，当滑环(12)完全通过弹簧卡(13)之后，弹簧卡(13)的一部分 弹出主体并卡住滑环(12),此时伞帽已经完全收拢。这就是自动展开伞帽的基本原理。此外，类似的方 法如图13所示，如果把支撑杆(5)适当加长，把支撑杆与龙骨的连接件移到网环与龙骨连接件(3)处， 推力弹簧(11)移到连接件主体(10)的上端，弹簧卡(13)改变一下形状(标记16所示)和安装方法， 也可以达到同样的效果，这是支撑杆下推方式。
以上我们讨论了伞帽改进与完善的几种方法，从设计上讲伞帽完善了许多，但是不是伞帽到此就完善 了呢？其实也不是，仔细观察一下就可看出这种伞帽虽然可以做得和雨伞一样大，但因为伞面大了就要 求龙骨加长，龙骨长了折叠以后伞帽的总长度也会跟着加长。太长了就不好携带了。那么我们设想能不能 把龙骨也设计成可以折叠起来的呢？答案是肯定的。我们还是利用平行四边形原理来完成这一设计。如图 14所示，四根线段AG、 BD、 CE、 EF围成平行四边形DEFG，点D、 E、 F、 E为可活动节点，由于平行四边 形的易变性，当把A、 B两点距离拉近时，也就是角AGB变小时，角BDC变大，实际上，角AGB与角BDC 之和始终是180度，所以当角AGB接近0度时，角BDC就接近180度，也就是BD和CE几乎在一条直线上， 此时的BD接上CE刚好是可以展开的龙骨，它几乎比BD长出一倍。反过来，当A、 B两点距离变远时，也 就是角AGB变大时，角BDC变小，当AGB接近180度时，角BDC就接近O度，BD和CE几乎重合，此时BD 和CE刚好是折叠起来的龙骨，标记为(17)。把A、 B两点有机地连接在网环的一组列结点上，刚好网环 直径放大，列结点距离变小，即AB距离变小，从而使龙骨展开，反之亦然。所以到此为止我们在理论上 解决了龙骨的折叠问题。但到生产工艺上可能还会遇到许多问题，比如，制作材料的选择，各线段大小以 及各结点位置的确定等等，这些问题留到生产工艺虽面去解决。利用可折叠网环和折叠式龙骨的不同组合。 我们可以构造出各种款式的伞帽，如图15,图16所示，这是两种网环与折叠龙骨组合示意图，在图15中， (4)是网环垂直剖面，注意它的高度是可变的，(17)是一组折叠龙骨，画出了 2个，(5)支撑杆，(11) 是推力弹簧。在图16中，(4)是网环，注意它的高度和直径都是可变的，(17)是可折叠龙骨，为了简单只 画了两个折叠龙骨与网环相连，其实还有六个没有画出，(18)是绷紧的伞面。这里主要说明一下它的基本 原理，许多细节没有画出，这种结构收拢时指向伞帽中心轴，展开后像是一顶大檐礼帽。至于其它方式的 组合，我们在这里就不讨论了。
最后我们还要强调一下伞帽使用的安全问题，由于伞帽展开后龙骨是向四周辐射的，且端尖向外，所 以在拥挤的人群里和公共汽车里等场合最好不要戴，以免碰伤他人的眼睛。此外在设计龙骨末端时，最好 套上一个钝一点且软一点的保护套，例如海绵或者软橡胶套。不用伞帽时，用飘带把它捆好或装到伞袋里。
本实用新型的有益效果是，构造出来的可折叠式伞帽不仅可以遮雨蔽日，同时起到凉帽和雨伞双重的
6作用，而且不需要用手擎着可以折叠，便于携带。

图1是一个具有5行15列结点的菱形网面，它上面的网眼都是大小一致的标准菱形。 图2是用图1所示的网面围成的具有5行16列结点的可折叠菱形网环，可折叠网环原理图。 图3是由8个大小一致的菱形等距交织而成的菱形网面，它上面的网眼也是菱形，但有大有小。 图4是用图3所示的网面围成的可折叠网环，可折叠网环原理图。
图5是蜂巢状六边形网面，它虽然也是由若干组平行线段交织而成，而且也可折叠，但它上面没有明 显的菱形或平行四边形网眼结构，所以它的实际收展效果不如图1和图3，很容易发生异形形变， 即行列结点变化不规则，因此设计网面最好采用菱形或平行四边形网眼结构，菱形可使通过行结 点和列结点的直线保持垂直，从而网面始终呈矩形轮廓，它要比普通的平行四边形更好些。
图6是用图5所示的网面围成的可折叠网环，它易变亦异变，不建议在这里使用。
图7是一个具有八根直式龙骨的可折叠穹顶原理图，与折叠伞穹顶结构基本相同。
图8是网环和穹顶组合在一起，形成折叠式伞帽框架原理图。 图9是图8的俯视图，此时为展开状态。
图IO是卡索夹住尼龙绳示意图。A、 B是网环上的一组垂直列结点，尼龙绳一端固定在A点，B点处 的倒A字形卡索依靠自身的弹力夹住了 B点处的尼龙绳，使尼龙绳沿AB方向拉出容易，反方向 拉入却很难。
图11是利用弹簧和支撑杆展开并绷紧伞面原理示意图。
图12是自动展开式折叠式伞帽一个实施例的纵剖面构造图。
图13是自动展开式折叠式伞帽另一个实施例的纵剖面构造图。
图14折叠式龙骨原理示意图。
图15可折叠网环和折叠式龙骨一种组合方式。
图16可折叠网环和折叠式龙骨另一种组合方式。
图中l.龙骨，2.简单连接件，3.龙骨与网环连接件，4.可折叠网环5.支撺杆，6.龙骨与支撺杆连 接件，7.龙骨连接件，8.支撑杆连接件，9.拉力弹簧，10.自动展开式伞帽连接件主体，11.推力 弹簧，12.滑环，13.弹簧卡，M.调解挡环，15.开关按钮，16.弹簧卡，17.折叠龙骨，18.伞面， 19.尼龙绳，其中2、 7、 IO都属于中心连接件。

在图12所示实施例中，将推力弹簧(11)、滑环(12),调解挡环(14)顺序套在连接件主体(10) 上，再将弹簧卡(13)及开关按钮(15)顺序装入连接件主体(10)的空腔内指定位置上；将龙骨(1) 的一端交汇连接到连接件主体(10)的上端；将支撑杆(5)的一端交汇连接到滑环(12)上，而另一端 则通过连接件(6)连接到龙骨(1)的适当位置上，这就构成了可折叠穹顶。然后将可折叠网环(4)通 过连接件(3)连接到可折叠穹顶的龙骨(1)上，最后再把伞面敷设在可折叠穹顶上，这样就构成了折叠 式伞帽，此为支撑杆上推展开方式。在图13所示的另一个实施例中，其实施方式与图12基本相同，只是 把支撑杆(5)适当加长，并去掉连接件(6)而把它的另一端连接到连接件(3)上，推力弹簧(11)移 到连接件主体(10)的上端，弹簧卡改成标记(16)所示形状，卡簧露出连接件主体的位置和阻挡滑环方 向有所改变，此为支撑杆下推展开方式。