專利名稱：棘輪機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使運動能沿一個方向傳遞而不能沿另一相反方向傳遞的棘輪機構(gòu)。這種機構(gòu)也稱作機械整流器(mechanical dliodes)、單向離合器或類似器械。在此所用的術(shù)語棘輪機構(gòu)用來概括這種機構(gòu)。
傳統(tǒng)的棘輪機構(gòu)通常具有多個棘爪，棘爪由彈簧偏壓沿徑向向外，從而使得棘爪在沿一個方向轉(zhuǎn)動期間與棘齒嚙合，將機構(gòu)鎖定；在沿相反方向轉(zhuǎn)動時，棘爪超越棘齒，使棘輪機構(gòu)自由轉(zhuǎn)動。雖然這些機構(gòu)確能適合于運作，但它們價昂貴，制作起來相當(dāng)復(fù)雜，而且在某些環(huán)境中，尤其是用于快艇絞車中時，修理特別困難，而且即使是在比賽中，也需要修理快艇。
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述難題的棘輪機構(gòu)。
本發(fā)明可以說是屬于這樣的一種棘輪機構(gòu)，它包括一內(nèi)件；一外件；在內(nèi)件或外件之一上的至少一個齒；在內(nèi)件或外件中另一個上的一個嚙合件，嚙合件安裝在所述的內(nèi)件或外件的另一個上，使嚙合件可相對所述的內(nèi)件或外件的另一個運動；在嚙合件上的一嚙合齒，以及在嚙合件上的一驅(qū)動部分，用于使嚙合件與所述內(nèi)件或外件之一接觸，而將嚙合件運動到位，由此嚙合齒與所述至少一個齒嚙合。
本發(fā)明的棘輪機構(gòu)無需包括彈簧，因而在保養(yǎng)或修理棘輪機構(gòu)時，不需要將小彈簧和棘爪機構(gòu)定位固定。該棘輪機構(gòu)只要求將嚙合件插入到位，而且由于無需固定彈簧就可以做到使嚙合件插入到位，所以修理和裝配要比傳統(tǒng)的棘輪機構(gòu)簡單得多。
最好使所述的內(nèi)件或外件之一具有多個齒，所述的至少一個齒是多個齒中的至少一個齒，而且多個齒中的一個齒與嚙合件接觸而使嚙合件運動，從而使嚙合齒與多個齒中的至少一個齒嚙合。
最好驅(qū)動部分包括嚙合件的一表面，并且在所述的內(nèi)件或外件中的一個與嚙合件表面之間接觸，使嚙合件相對內(nèi)件或外件中的另一個擺動，帶動嚙合件的嚙合齒到位，因此嚙合齒能與所述內(nèi)件或外件之一的所述至少一個齒嚙合。
提供驅(qū)動部分的嚙合件表面可以是嚙合件上的突起或是嚙合件表面的平滑連續(xù)部分。
本發(fā)明也可以說是屬于這樣的一種棘輪機構(gòu)，它包括一外環(huán)，在其內(nèi)圓周面上至少有一個齒；一嚙合件，它至少具有一個齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合，嚙合件安置在該外環(huán)內(nèi)；一用于使嚙合件運動而與外環(huán)嚙合的驅(qū)動件；以及一用于支承驅(qū)動件的軸；其中當(dāng)軸沿一個方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動件就被轉(zhuǎn)動，迫使嚙合件上的至少一個齒與外環(huán)上的至少一個齒嚙合，從而使軸、嚙合件和外環(huán)如同單獨的一個整體件那樣運動；當(dāng)軸沿相反方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動件使嚙合件運動，因而嚙合件上的至少一個齒運動，與外環(huán)上的至少一個齒的嚙合脫開，這樣，軸就能相對外環(huán)自由轉(zhuǎn)動。
在一個實施例中，嚙合件包括一個嚙合環(huán)，嚙合環(huán)只在其外周面的部分上具有多個齒。
在本發(fā)明的一實施例中，驅(qū)動件包括在嚙合環(huán)上的一表面部分，并在該內(nèi)環(huán)上有一凸輪件，凸輪件與嚙合環(huán)上的一槽嚙合，從而使得該內(nèi)環(huán)沿所述的一個方向轉(zhuǎn)動時，嚙合環(huán)由于凸輪在槽中嚙合而沿相同的方向轉(zhuǎn)動，而且，環(huán)上的驅(qū)動表面接觸外環(huán)，致使嚙合環(huán)舉升，而使嚙合環(huán)的齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合。
在另一個實施例中，嚙合件包括環(huán)繞外環(huán)內(nèi)周面安置的多個扇形體，每個扇形體具有至少一個用于在軸沿所述的一個方向轉(zhuǎn)動時，與外環(huán)的至少一個齒相嚙合的齒。
在一實施例中，驅(qū)動件包括一凸輪盤，該盤上有固定于軸上的一凸輪，內(nèi)環(huán)或扇形體具有用于接納凸輪的槽部，從而當(dāng)軸沿第一方向轉(zhuǎn)動時，凸輪就與內(nèi)環(huán)或扇形體嚙合，由此而迫使在內(nèi)環(huán)或扇形體上的至少一個齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合。
凸輪最好包括用于與內(nèi)環(huán)或扇形體上相應(yīng)凸肩嚙合的凸肩，因此在軸轉(zhuǎn)動時，凸輪上的凸肩貼靠內(nèi)環(huán)或扇形體上的凸肩，而使齒進(jìn)行嚙合或脫開。
在另一實施例中，扇形體具有細(xì)長槽，凸輪則是圓柱形突起，這些突起容納于該槽中。
在本發(fā)明的一實施例中，扇形體呈矩形塊狀，而且扇形體上的至少一個齒是由矩形塊狀扇形體的角頂部形成的。
在本發(fā)明的另一實施例中，將嚙合件裝在軸上，驅(qū)動件是配設(shè)于嚙合件上的一突部，因此在沿一個方向轉(zhuǎn)動時，外環(huán)上的至少一個齒與該突部嚙合，然后使嚙合件上的齒運動，而與外環(huán)上的至少一個齒脫開；在沿相反方向轉(zhuǎn)動時，該突部與外環(huán)上的至少一個齒嚙合，從而使嚙合件上的該齒與外環(huán)上的至少一個齒嚙合，由此通過嚙合件將驅(qū)動從外環(huán)傳遞至該軸。
在本發(fā)明一實施例中，安排內(nèi)環(huán)使其與外環(huán)大體上同軸。但是在一替換實施例中，安排內(nèi)環(huán)相對外環(huán)偏置。
從另一方面看，本發(fā)明也可以說是屬于這樣的一種棘輪機構(gòu)，它包括一在其內(nèi)圓周面上具有多個齒的外件；一具有制動部分的內(nèi)件；一個安裝的嚙合件，用于在內(nèi)件的制動部分上擺動；在嚙合件上的至少一個齒；一在嚙合件上的驅(qū)動部分；和其中在外環(huán)沿一個方向轉(zhuǎn)動時，外環(huán)上的齒與嚙合件上的驅(qū)動部分嚙合，使嚙合部分相對制動部分?jǐn)[動，從而使嚙合部分的至少一個齒與外件的齒脫開，允許內(nèi)件和外件可彼此相對轉(zhuǎn)動；在沿相反方向轉(zhuǎn)動時，外件的齒與驅(qū)動部分嚙合，使嚙合件擺動，使嚙合部分的至少一個齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合，因此將驅(qū)動從外環(huán)經(jīng)過嚙合件傳遞至內(nèi)件。
最好制動部分包括一在內(nèi)件上的弧形槽，和鄰近該槽的弧狀扇形凹口(scallop)，其確定一個在內(nèi)件上的制動突臺。
最好使嚙合件具有一個用于嚙合制動突臺(Boss)的制動槽，以便于將嚙合件定位固定在制動突臺上，用以使嚙合件隨著內(nèi)件轉(zhuǎn)動，并用來使嚙合件在制動突臺上相對內(nèi)件擺動。
最好驅(qū)動部分包括一在嚙合部分上的突起(projection hump)。
嚙合部分最好具有一個尾部，尾部有一用來與外環(huán)的齒嚙合的貼靠部分，以便于嚙合件的擺動。
下面對本發(fā)明最佳實施例以示例方式參照附圖進(jìn)行介紹。其中


圖1是本發(fā)明第一實施例棘輪機構(gòu)的視圖；圖2是本發(fā)明第二實施例棘輪機構(gòu)的視圖；圖3是本發(fā)明第三實施例的視圖；圖4和5是另一實施例的視圖；圖6是又一實施例的視圖；圖7是本發(fā)明又一實施例的視圖；圖8-22是展示圖7所示實施例運作的視圖；圖23是本發(fā)明又一實施例的視圖；圖24是本發(fā)明另一實施例的剖視圖；圖25是展示處于稍微不同位置上的圖24所示實施例；圖26是處于驅(qū)動或鎖定位置的圖24所示實施例的視圖；圖27是處于松開位置的圖24所示實施例的視圖。
參看圖1，所示棘輪機構(gòu)10包括一外環(huán)12，外環(huán)12在其內(nèi)周面上有棘齒14。一內(nèi)環(huán)16安置在外環(huán)12內(nèi)。內(nèi)環(huán)16只在其外周面部分上配設(shè)與齒14嚙合的齒18。
環(huán)16也有一由凸肩22及曲面24確定的槽20。安排一軸28與內(nèi)環(huán)16及外環(huán)12同軸，而且其上安裝有一整體凸輪盤30。凸輪盤30設(shè)置有凸輪34，凸輪34提供一凸輪曲面36及一凸肩38。
在軸28沿圖1中箭頭A所示方向轉(zhuǎn)動時，凸輪盤30被轉(zhuǎn)動，從而使表面36與表面24嚙合，以將內(nèi)環(huán)16大體上朝圖1右方推動，由此而使齒18與齒12嚙合。軸28的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，將使凸輪30、內(nèi)環(huán)16及外環(huán)12如同一個整體沿箭頭A所示方向轉(zhuǎn)動。因此，轉(zhuǎn)動就從軸28傳遞到外環(huán)12。
如果軸28沿與箭頭A所示相反的方向轉(zhuǎn)動，在凸輪34上的凸肩38就與槽20的凸肩22接合，將環(huán)16大體上向圖1的左方拉曳。這樣就使齒18與齒14脫開，因此隨著繼續(xù)沿與箭頭A所示相反的方向轉(zhuǎn)動，軸28和內(nèi)環(huán)16就相對外環(huán)12轉(zhuǎn)動。
參照圖1介紹的棘輪機構(gòu)10，在絞車或類似裝置中有特殊的用途。在用于絞車中時，軸28被連接于絞車手柄，環(huán)12則構(gòu)成絞車外圓柱筒的一部分。因此，沿一個方向轉(zhuǎn)動時，圓柱筒12就被轉(zhuǎn)動，向內(nèi)拉曳纜索；沿相反方向轉(zhuǎn)動時，環(huán)12可以相對于手柄28自由轉(zhuǎn)動。棘輪機構(gòu)也可應(yīng)用于如傳動機構(gòu)等的齒輪裝置系統(tǒng)中，在傳動機構(gòu)中，棘輪機構(gòu)要求能在一個方向上使齒輪和軸一起轉(zhuǎn)動；但在相反的方向上能使齒輪和軸相對轉(zhuǎn)動。
圖2展示本發(fā)明的第二實施例，除了其內(nèi)環(huán)16相對外環(huán)12是偏心地安裝這一點外，該實施例與圖1所示的相似。
本發(fā)明的這一實施例中，內(nèi)環(huán)16上的槽20具有兩個凸肩22及24。凸肩22的作用方式與圖1中凸肩22的完全一樣。圖2中的凸肩24代替圖1中的曲面24，而且由于內(nèi)環(huán)16相對外環(huán)12的偏心設(shè)置，凸肩24與凸輪盤30上的相應(yīng)凸肩40的嚙合，會使內(nèi)環(huán)16運動，從而使內(nèi)環(huán)16的齒18與外環(huán)12的齒14嚙合。軸28沿箭頭A所示方向的轉(zhuǎn)動，會使齒16、18嚙合，因而將驅(qū)動傳遞至環(huán)12；沿相反方向的轉(zhuǎn)動會使齒脫開，如同前一實施例，因此軸28、凸輪盤30和環(huán)16可相對環(huán)12轉(zhuǎn)動。
在另一實施例中(未示出)，可以配置一對內(nèi)環(huán)24。每個環(huán)在其周面的部分上可以有如同圖1和2上的齒18那樣的齒。這兩個環(huán)可安置得彼此相差180°，以便在齒18與14嚙合將驅(qū)動從軸28傳遞至環(huán)12時，將載荷大體上均勻地分布在整個棘輪機構(gòu)上。
參看圖3，圖3展示本發(fā)明第三實施例。在此圖中相同標(biāo)引數(shù)表示與上述實施例中介紹的相同的零件。
在本發(fā)明的該實施例中，內(nèi)環(huán)16由多個扇形體50代替。在圖3展示的實施例中采用了兩個扇形體。但是，如果需要也可采用更多個扇形體。
每個扇形體50上有用以與外環(huán)12的齒14相嚙合的齒18。扇形體50上配設(shè)槽20，槽20具有凸肩22及24。凸輪盤30上配置有分別與各槽接合的兩凸輪34。凸輪34則有凸肩38和40。
隨著軸28沿箭頭A所示方向轉(zhuǎn)動，凸肩40與槽20的凸肩24接合，而迫使扇形體50大體沿順時針方向轉(zhuǎn)動，從而使齒18與齒14嚙合，因此將運動傳遞至外環(huán)12。扇形體50的運動大體上是相對凸輪盤30和外環(huán)相切的運動，因而使齒18運動與外環(huán)的齒14嚙合。這樣，齒18就牢固地與齒14嚙合。
隨著軸28沿與箭頭A所示相反的方向運動，凸肩38與凸肩22接合，以將扇形體50遠(yuǎn)離環(huán)12，從而使齒18和14脫開。因此，環(huán)12與軸28就可彼此相對自由轉(zhuǎn)動。
最好在齒18與齒14脫開時，齒18只是與齒14脫開并騎跨在齒14上，從而隨著沿箭頭A所示方向轉(zhuǎn)動齒18和14能迅速和可靠地重新進(jìn)行嚙合。通過合適地確定凸輪34及槽20的尺寸就能夠做到這一點。另外，可在鄰近凸輪盤30的扇形體上設(shè)置紐扣狀突起60(button)，以限制扇形體50脫離環(huán)12的運動量。突起60或凸輪34和槽20的尺寸也可以用來確保在重力作用下，扇形體50不可能沿徑向向內(nèi)運動，因而使齒18與14突然地脫開。這一點對于棘輪機構(gòu)的某些應(yīng)用場合，尤其是在應(yīng)用于快艇絞車中時是很重要的。快艇可能向一側(cè)傾斜，于是使扇形體50受到重力作用，這可能造成扇形體稍微掉落而與齒18脫離嚙合。凸輪34與槽20的尺寸或突起60的設(shè)置，將確保齒18和14之間的可靠嚙合，經(jīng)常維持到軸12沿與箭頭A所示相反的方向轉(zhuǎn)動，以便拉曳齒18脫離與齒14的嚙合為止。
圖3所示實施例具備的優(yōu)點是，載荷均勻地分布于整個棘輪機構(gòu)，而不是如圖1和2中所示方案中那樣僅僅施加于機構(gòu)的一側(cè)。
圖4、5展示本發(fā)明的又一實施例。為了清楚起見，外環(huán)只展示一部分，并且只展示一個扇形體50。相同的標(biāo)引數(shù)表示與上述實施例中介紹的相同的零件。
在本發(fā)明的該實施例中，扇形體50上的至少一個齒18是由扇形體50的一導(dǎo)引前角提供，而不是扇形體50外表面上形成的多個齒。每個扇形體50均有一外靠貼部75，靠貼部75大體上是沿外環(huán)12的齒14分布的。盤30沿箭頭A所示方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動構(gòu)成齒18的扇形體50的導(dǎo)引邊緣，以與上述實施例中介紹的相同方式與外環(huán)12的齒14中的一個齒嚙合。
如在圖5中最清楚地展示那樣，為了使齒18從齒14中脫開，沿箭頭B所示方向的凸輪盤30的轉(zhuǎn)動，將使貼靠部75騎跨于齒14上，因此使扇形體50朝內(nèi)、外擺動，于是齒18與齒14脫離，允許環(huán)12和凸輪盤30與軸28(未示出)一起相對于外環(huán)12轉(zhuǎn)動。
圖6展示本發(fā)明的另一個實施例。在該實施例中，采用了大量的扇形體50。在圖示的實施例中采用了七個扇形體，扇形體大體上為矩形塊形狀。矩形塊有一個構(gòu)成齒18的頂角部，用以與齒14嚙合。凸輪盤30配置有大體上為圓柱狀突起的凸輪34，每個扇形體50上均配置有用以接納圓柱狀凸輪34的長槽51。在沿一個方向轉(zhuǎn)動時，凸輪34如先前介紹過的那樣大體上沿徑向?qū)⑸刃误w50相對凸輪盤30和外環(huán)12推動，從而使齒18與齒14之一嚙合，由此而將盤30與軸一起鎖定在外環(huán)12上。如果軸28沿相反方向轉(zhuǎn)動，凸輪34就在槽51中略微移動，而將扇形體50向下拉曳，使齒18與齒14脫開，因而軸28與盤30能夠相對外環(huán)12自由轉(zhuǎn)動。
由于本發(fā)明的最佳實施例不與傳統(tǒng)設(shè)計那樣采用彈簧將棘爪元件偏壓而與棘爪嚙合，故在本實施例中的棘輪機構(gòu)比傳統(tǒng)的棘輪機構(gòu)更平穩(wěn)，因而在棘輪自由運行(亦即處于脫開狀態(tài))時，棘輪機構(gòu)一般不會發(fā)出卡搭、卡搭的噪聲。如果希望有如傳統(tǒng)設(shè)計的棘輪機構(gòu)那種卡搭聲響，可以連接彈簧(未示出)，將扇形體50或內(nèi)環(huán)16大體上朝向外環(huán)的齒14推動，從而在軸沿箭頭B所示方向轉(zhuǎn)動時，使一個或多個齒18強制地越過齒14而產(chǎn)生卡搭聲音。應(yīng)該理解，該彈簧并非是棘輪機構(gòu)的運行所需要的，而只是在希望明確地提供棘輪機構(gòu)正在運行的信息的情況下，為了提供卡搭聲音而設(shè)置的。
本發(fā)明最佳實施例的棘輪機構(gòu)的優(yōu)點是，它只用很少幾個部件構(gòu)成，由于只是簡單地將內(nèi)環(huán)16定位在外環(huán)內(nèi)，并將軸28及凸輪盤30定位于內(nèi)環(huán)內(nèi)，所以，與其他棘輪機構(gòu)相比，它能比較容易地裝配。本發(fā)明不需要如同現(xiàn)有技術(shù)那樣，將棘輪齒偏壓在另一元件上，以使該齒與另一元件上的齒嚙合的彈簧，因而可使其結(jié)構(gòu)和組裝工作大大地簡化。
圖7-22展示本發(fā)明的另一實施例。在此實施例中，外環(huán)70在其內(nèi)周面73上具有多個齒72。齒72是由頂部或向內(nèi)突出部74和一傳送曲面76確定的，曲面76從一個齒的根部77朝一個相鄰齒的齒頂78延伸。
將一內(nèi)件80安置在外環(huán)70中，在本發(fā)明的一實施例中，圖7所示的棘輪機構(gòu)可以用于絞車。其中，棘輪外環(huán)70與絞車齒輪箱的輸出相連，內(nèi)環(huán)80連接于絞車輪鼓，并有效的形成供給輸出回轉(zhuǎn)動力的輸出軸。從下面介紹中可以證實，環(huán)70沿一個方向的轉(zhuǎn)動能使環(huán)70相對內(nèi)環(huán)80空轉(zhuǎn)，而外環(huán)70沿相反方向的轉(zhuǎn)動可以將驅(qū)動從環(huán)70傳遞至內(nèi)環(huán)80。
內(nèi)環(huán)80至少有一個制動件90。制動件由一弧形槽92限定，弧形槽92從內(nèi)環(huán)80的外表面93朝內(nèi)環(huán)80內(nèi)部延伸。相鄰弧形槽92的是在外表面93中的一個扇形凹口94。部分圓柱形的制動突臺95限定在扇形凹口94與槽92之間。
將一嚙合件100安裝在制動突臺95上。嚙合件100具有一容納在槽92內(nèi)的弧形臂102，及一與扇形凹口94廓形一致的尾部104。部分圓柱槽106被確定在臂102和尾部104之間，通過使嚙合件沿側(cè)向滑動至制動突臺95而使槽106安放在制動突臺95上，從而將嚙合件100有效地固定在或保持在制動突臺95上，用于隨內(nèi)件80例如沿圖7箭頭G所示方向轉(zhuǎn)動，并且也可以使其沿圖7中雙向箭頭F所示方向在制動突臺上擺動(將在下面更詳盡地解釋)。
尾部74有一靠貼端部108，嚙合件100有一沿與臂102大體上相反的方向延伸的齒110。齒110由逐漸與臂102會合的曲面111、及一反向曲面113形成，在這兩個曲面之間確定一齒頂114。
尾部104具有外表面115及內(nèi)表面116，內(nèi)表面116大致位于扇形凹口94上。在表面113和115之間安排的是突伸驅(qū)動件120，驅(qū)動件120被成形如一駝峰即突起，構(gòu)成了表面113和115之間的過渡區(qū)域。
參看圖8-22，詳細(xì)介紹本棘輪機構(gòu)的運作情況。當(dāng)將驅(qū)動從環(huán)70最終傳遞至內(nèi)件80時，在頂部78和根部77之間的齒72的齒面，可與嚙合件100的齒110的表面111嚙合。當(dāng)外環(huán)70沿箭頭H方向轉(zhuǎn)動時，表面121如圖9所示那樣從齒110處脫開，圖9中以72′標(biāo)示的下一個相鄰齒，則與嚙合件100上的驅(qū)動突起120嚙合。齒72′和驅(qū)動突起120的嚙合使嚙合件100相對突臺95沿圖9中箭頭J所示方向擺動。這種擺動如同圖10、11及12中的情況那樣，在沒有傳遞任何驅(qū)動給嚙合件100及由此傳遞給內(nèi)件80的情況下，使嚙合件100的齒110與外環(huán)70上的齒72完全脫開，于是齒72能有效地騎跨在嚙合件100上。圖9-11展示了在嚙合件100沿箭頭J方向在突臺95上擺動時，臂102進(jìn)一步移動進(jìn)入槽92中，圖12則表示嚙合件100已完全與外環(huán)70的齒72脫開的情況。
如同圖12、13及14所清楚地表示，外環(huán)70繼續(xù)沿箭頭H方向的轉(zhuǎn)動，如這些圖中的L線所標(biāo)示的那樣，使嚙合件100完全脫開正好騎跨在尾部104上的驅(qū)動突起120和貼靠部108的齒72上。
如圖15所示，在剛剛騎跨的驅(qū)動突起120上的外環(huán)70的齒72到達(dá)嚙合件100的齒110處時，開始如圖15所示在C處出現(xiàn)接觸，這種接觸只是使嚙合件100再次沿箭頭J所示方向在突臺95上擺動即作樞軸轉(zhuǎn)動，從而使尾部104向上浮動。其貼靠部分108作弧形運動進(jìn)入由齒72及表面76所確定的空間中，如圖15及16所示。如繼續(xù)沿箭頭H所示方向轉(zhuǎn)動，圖17所示，會使圖10中的齒72″接觸尾部104的貼靠部108，從而使嚙合件100沿圖10中箭頭K所示方向擺動，因而在沒有將驅(qū)動傳遞給嚙合件100的情況下使齒72″能騎跨在尾部104上。如圖18所示，擺動繼續(xù)進(jìn)行。如圖18所示，外環(huán)70沿箭頭H所示方向的連續(xù)轉(zhuǎn)動，會使齒72再次接觸驅(qū)動突起120，于是使嚙合件100的擺動如圖9-17所示那樣繼續(xù)進(jìn)行。因此，在沒有將任何驅(qū)動傳遞給嚙合件100進(jìn)而傳遞給內(nèi)件80的情況下，由于外環(huán)70沿箭頭H所示方向的轉(zhuǎn)動，只是使嚙合件100在制動突臺95上來回擺動。因此外環(huán)70實際上可相對內(nèi)環(huán)80空轉(zhuǎn)而不傳遞驅(qū)動。
外環(huán)70沿圖19中M箭頭所示相反方向的轉(zhuǎn)動，將使驅(qū)動被傳遞給內(nèi)件80。圖19中的齒72接合驅(qū)動突起120，如圖20所示，這將使嚙合件100在制動突臺95上沿箭頭K所示方向再次擺動，所以齒110就如同箭頭N所示向上運動進(jìn)入齒72′的軌跡中(圖20所示)。
圖21和22展示齒72在驅(qū)動突起120上方運動，以及通過在齒72′的表面121上的滑動而使齒110連續(xù)運動進(jìn)入齒72′的軌跡內(nèi)。如圖22所示，沿箭頭M所示方向的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，將使驅(qū)動通過齒72′的表面121和齒110的齒表面之間的接觸，而從環(huán)70傳遞出去，從而使驅(qū)動沿箭頭M所示方向傳遞到嚙合件100，繼而沿相同的方向傳遞給內(nèi)件80，使內(nèi)件80也沿M所示方向轉(zhuǎn)動。這樣，在圖22所示的位置中，嚙合件100已擺動到與外環(huán)70的一個齒72進(jìn)行嚙合，而且還通過這種接觸和環(huán)70的轉(zhuǎn)動，嚙合件保持在這樣的位置上，因此使得驅(qū)動經(jīng)過嚙合件100傳遞至內(nèi)件80，使內(nèi)件轉(zhuǎn)動。
如圖7所示，棘輪機構(gòu)包括三個嚙合件100和相應(yīng)的三個制動突臺95。然而，嚙合件100的數(shù)目是可以任意選取的，如果想要多一些的話，所增加的嚙合件可以圍繞內(nèi)件80的周面排布。
圖7所示優(yōu)選實施例的優(yōu)點是，棘輪機構(gòu)可以在極高速下運行，并且還可十分精確地停止，只需很小量的運動即可達(dá)到。
圖23是一個類似于圖7-22所示實施例的實施例，但具有高速運作的更多優(yōu)點。具體地說，在嚙合位置和脫開位置之間，該實施例提供了一種相當(dāng)?shù)突顒有缘膰Ш霞?即嚙合件的運動量相當(dāng)小)，這有助于平穩(wěn)的高速運行。
參看圖23，外環(huán)200配置有齒210，內(nèi)環(huán)220則有切口240。切口240包括一曲面突臺即臺階241和一個后深槽242，在臺階241對面處有一較淺的前槽243。通過在嚙合件250上的一臺階即突肩251將嚙合件250安裝在臺階241上。因此，嚙合件250可在臺階241上沿圖23中箭頭M所示方向來回擺動。
開槽部分242具有一限制嚙合件250沿圖23中箭頭P所示方向運動的后壁245，其沿與箭頭P所示相反方向的運動是通過臺階241與突肩251間的嚙合來防止的。
當(dāng)內(nèi)件220沿圖23中箭頭R所示方向轉(zhuǎn)動時，齒210中的一個齒將與大體上朝向件250后部的、件250的最外表面255嚙合，并使件250在突肩251上沿圖23中箭頭N所示方向擺動，從而將件250的嚙合齒258沿徑向朝外拉出。圖23中以250′標(biāo)示的件及以210標(biāo)示的齒表示了表面255′與齒210′之間的這種嚙合，這種嚙合使件250開始擺動而將嚙合齒258抬升到可以與齒210中的一個齒相嚙合的位置。內(nèi)環(huán)220的繼續(xù)轉(zhuǎn)動將迫使件250′的后端260′向下進(jìn)入槽部242′。該位置用圖23中以250″標(biāo)示的嚙合件表示。在此位置上，嚙合件250″是處于與齒210″嚙合的位置，因此當(dāng)齒258″與齒210″嚙合時，齒258″就向上運動進(jìn)入與齒210″完全嚙合狀態(tài)。在本發(fā)明的實施例中，只有一個嚙合件250與齒210嚙合并將驅(qū)動傳遞給外環(huán)200。如果內(nèi)環(huán)220沿與箭頭R所示的相反的方向轉(zhuǎn)動，則嚙合件250就被拉出而脫離與齒210″的嚙合，而且由齒210使件250如圖23所示沿箭頭J所示的方向擺動，因此環(huán)220能夠相對環(huán)200自由轉(zhuǎn)動。
在本實施例中，由件250的平滑表面255構(gòu)成的驅(qū)動部分，造成嚙合件250在嚙合位置和脫開位置之間運動量相當(dāng)小，這會進(jìn)一步有助于高速運動。而且，齒210和驅(qū)動表面255之間的嚙合并不是迫使件250與齒完全進(jìn)入嚙合，而是使嚙合齒258定位，所以嚙合齒與齒210接觸，而且通過這種接合，迫使齒258完全與齒210嚙合。與上述實施例相比不同，上述實施例中的驅(qū)動突起120使嚙合件上的嚙合齒完全插入到外環(huán)的齒中。
圖24-27展示了類似于圖1-5所示的一種實施例，但它具有用以有助于使棘輪進(jìn)入嚙合位置的驅(qū)動表面。
參看圖24，一外環(huán)300上配設(shè)了齒301。一內(nèi)環(huán)320可以與軸構(gòu)成一體或作為軸的一部分，內(nèi)環(huán)320具有在一表面上的凸輪突緣321。一松配合的嚙合環(huán)330設(shè)在環(huán)320上，環(huán)330包括一接納凸輪321的槽322。環(huán)330在槽322附近有一驅(qū)動面323，驅(qū)動面323相對環(huán)330的其余部分朝外沿徑向突出。環(huán)330的構(gòu)形大體上是圓形的，但在驅(qū)動面323附近的一個側(cè)面略微平坦些。當(dāng)內(nèi)環(huán)320沿箭頭Q所示方向轉(zhuǎn)動時，機構(gòu)可以空轉(zhuǎn)，凸輪321接觸槽322的端面335，使環(huán)330也沿箭頭Q所示方向轉(zhuǎn)動，由此而使驅(qū)動面321直接騎跨在齒301上。
內(nèi)環(huán)330具有多個齒335，齒335在棘輪機構(gòu)空轉(zhuǎn)時處于圖24所示位置上，這些齒與齒301離開或直接騎跨在齒301上。
圖25展示一類似于圖24的視圖，驅(qū)動面323騎跨在齒301上，齒335與齒301脫開。
在需要接合棘輪機構(gòu)時，環(huán)320沿圖26中的箭頭S所示方向轉(zhuǎn)動。這就使凸輪321運動到槽322的另一端，從而使凸輪321與槽322的端面339接合。內(nèi)環(huán)320沿箭頭S方向的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，將使環(huán)也沿箭頭S所示方向開始轉(zhuǎn)動。隨著環(huán)沿箭頭S所示方向的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動面323與齒301接觸，因而可能將環(huán)330抬高或沿圖26中J箭頭所示方向略微轉(zhuǎn)動。這就拉動環(huán)330的齒335與外環(huán)330的齒301進(jìn)行嚙合。因此而產(chǎn)生了可靠的嚙合，并且將驅(qū)動經(jīng)過嚙合環(huán)330從內(nèi)環(huán)320傳遞至外環(huán)301。如果沿圖27中箭頭V所示方向相反轉(zhuǎn)動，則凸輪321就運動到槽322的另一端，而且使嚙合環(huán)330也沿箭頭V所示方向運動。驅(qū)動面323與齒301的嚙合可能將環(huán)330沿圖27中箭頭W所示方向略微向下拉動，因此齒335與齒301脫開，于是棘輪可能沿相反方向空轉(zhuǎn)。
因為在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)，可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易地做出改型，因此應(yīng)理解，本發(fā)明并不局限于上面通過示例方式介紹的具體實施例。
權(quán)利要求
1.一種棘輪機構(gòu)，它包括一內(nèi)件；一外件；在內(nèi)件或外件之一上的至少一個齒；在內(nèi)件或外件中的另一個上的一個嚙合件，嚙合件被安裝在所述內(nèi)件或外件的另一個上，使嚙合件可相對所述內(nèi)件或外件的另一個運動；在嚙合件上的一嚙合齒；以及一在嚙合件上的驅(qū)動部分，用于使嚙合件與所述的內(nèi)件或外件中的一個接觸，而將嚙合件運動到位，由此嚙合齒與所述至少一個齒嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述棘輪機構(gòu)，其中所述的內(nèi)件或外件之一具有多個齒，所述至少一個齒是多個齒中的至少一個齒，該多個齒中的一個齒與嚙合件接觸以便運動嚙合件，從而使嚙合齒與所述多個齒中的至少一個齒嚙合。
3.如權(quán)利要求1所述棘輪機構(gòu)，其中驅(qū)動部分包括嚙合件的一表面，而且所述的內(nèi)件或外件之一與嚙合件表面之間接觸，使嚙合件相對內(nèi)件或外件中的另一個擺動，因而將嚙合件的嚙合齒帶動到位，因此嚙合齒能與所述內(nèi)件或外件之一的至少一個齒嚙合。
4.一種棘輪機構(gòu)，它具有一個其內(nèi)周面上至少具有一個齒的外環(huán)；一個具有至少一個用來與外環(huán)上至少一個齒嚙合的齒的嚙合件，嚙合件被安置于外環(huán)內(nèi)；一用來使嚙合件運動而與外環(huán)進(jìn)行嚙合的驅(qū)動件；以及一用來支承驅(qū)動件的軸；其中，在軸沿一個方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動件被轉(zhuǎn)動，迫使嚙合件中的至少一個齒與外環(huán)上的至少一個齒進(jìn)行嚙合，從而使軸、嚙合件和外環(huán)如同單獨一個整體件那樣運動；在軸沿相反方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動件使嚙合件運動，于是嚙合件的至少一個齒運動，與外環(huán)的至少一個齒的嚙合脫開，因此軸可相對外環(huán)自由轉(zhuǎn)動。
5.如權(quán)利要求4所述棘輪機構(gòu)，其中嚙合件包括一嚙合環(huán)，只在其外周面的一部分上有多個齒。
6.如權(quán)利要求5所述棘輪機構(gòu)，其中驅(qū)動件包括嚙合環(huán)上的表面部分，和內(nèi)環(huán)上的一凸輪件，凸輪件嚙合在嚙合環(huán)的槽中，因此當(dāng)內(nèi)環(huán)沿所述的一個方向轉(zhuǎn)動時，嚙合環(huán)由于在該槽中的凸輪的嚙合而沿相同方向轉(zhuǎn)動，在環(huán)上的驅(qū)動表面與外環(huán)接觸，而將嚙合環(huán)抬升，使嚙合環(huán)上的齒與外環(huán)上的至少一個齒進(jìn)行嚙合。
7.如權(quán)利要求4所述棘輪機構(gòu)，其中嚙合件包括圍繞于外環(huán)內(nèi)周面安排的多個扇形體，每個扇形體至少有一個齒，用于在軸沿所述方向轉(zhuǎn)動時與外環(huán)的至少一個齒進(jìn)行嚙合。
8.如權(quán)利要求4所述棘輪機構(gòu)，其中驅(qū)動件包括一個具有凸輪的凸輪盤，凸輪盤固定在軸上，內(nèi)環(huán)或扇形體具有一用于接納凸輪的槽，因而在軸沿第一方向轉(zhuǎn)動時，凸輪與環(huán)或扇形體嚙合，迫使內(nèi)環(huán)或扇形體中的至少一個齒與外環(huán)的至少一個齒進(jìn)行嚙合。
9.如權(quán)利要求8所述棘輪機構(gòu)，其中凸輪包括用以與內(nèi)環(huán)或扇形體上的相應(yīng)凸肩嚙合的凸肩，因而當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，凸輪上的凸肩靠貼內(nèi)環(huán)或扇形體上的凸肩，使齒運動而進(jìn)行嚙合或脫開。
10.如權(quán)利要求9所述棘輪機構(gòu)，其中扇形體具有細(xì)長槽，凸輪則是可接納于該槽中的圓柱形突起。
11.如權(quán)利要求9所述棘輪機構(gòu)，其中扇形體為矩形塊形狀，扇形體上的至少一個齒是由塊形扇形體的角頂部構(gòu)成的。
12.如權(quán)利要求4所述棘輪機構(gòu)，其中嚙合件安裝在軸上，驅(qū)動件是配置在嚙合件上的一突起，因此當(dāng)沿一個方向轉(zhuǎn)動時，外環(huán)上的至少一個齒與突起嚙合，使嚙合件的齒運動而與外環(huán)的至少一個齒脫開；在沿相反方向轉(zhuǎn)動時，突起與外環(huán)的至少一個齒嚙合，使嚙合件的齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合，從而將驅(qū)動從外環(huán)經(jīng)嚙合件傳遞至軸上。
13.一種棘輪機構(gòu)，它包括一在其內(nèi)周面上具有多個齒的外件；一具有一制動部分的內(nèi)件；一安裝的嚙合件，用于在內(nèi)件的制動部分上擺動；在嚙合件上的至少一個齒；一個在嚙合件上的驅(qū)動部分；其中當(dāng)外環(huán)沿一個方向轉(zhuǎn)動時，外環(huán)上的齒與嚙合件的驅(qū)動部分嚙合，使嚙合部分相對制動部分?jǐn)[動，因此使嚙合部分的至少一個齒與外件的齒脫開，因而允許內(nèi)件和外件彼此可相對轉(zhuǎn)動；當(dāng)沿相反方向轉(zhuǎn)動時，外件的齒與驅(qū)動部分嚙合，而使嚙合件擺動，因此將嚙合件的至少一個齒與外環(huán)的至少一個齒嚙合，因此而將驅(qū)動從外環(huán)通過嚙合件傳遞至內(nèi)件。
14.如權(quán)利要求13所述棘輪機構(gòu)，其中制動部分在內(nèi)件中包括一個弧形槽，和鄰近弧形槽的弧狀扇形凹口，其在內(nèi)件上確定一制動突臺。
15.如權(quán)利要求13所述棘輪機構(gòu)，其中嚙合件具有一個用于嚙合制動突臺的制動槽，以將嚙合件定位在制動突臺上，用以使嚙合件隨內(nèi)件一起轉(zhuǎn)動，并用于使嚙合件在制動突臺上相對內(nèi)件擺動。
16.如權(quán)利要求13所述棘輪機構(gòu)，其中驅(qū)動部分包括在嚙合部分上的一突起。
17.如權(quán)利要求13所述棘輪機構(gòu)，其中嚙合部分具有一尾部，尾部帶有一貼靠部分，用于與外環(huán)的齒嚙合，以便于嚙合件的擺動。
全文摘要
公開了一種不采用彈簧可沿一個方向傳遞運動、但沿相反方向不能傳遞運動的棘輪機構(gòu)。該機構(gòu)包括一嚙合件(16、50、100、250、330),其上具有與外件(12、70、200、300)上的齒嚙合的齒。嚙合件(16、50、100、250、330)安裝在內(nèi)件(30、80、220、320)上。當(dāng)沿一方向轉(zhuǎn)動時,嚙合件上的驅(qū)動表面(120、255、323)與外件的齒接觸,而使嚙合件運動到位,由此將齒(18、110、258、335)與外件的齒嚙合。在沿反方向轉(zhuǎn)動時,嚙合件運動與外環(huán)的嚙合脫開,能使棘輪空轉(zhuǎn)。在另一方案中,凸輪(34、321)或者單獨的或者與驅(qū)動表面嚙合,致使嚙合件的齒與外件進(jìn)行嚙合或脫開。
文檔編號F16D41/12GK1250510SQ98803297
公開日2000年4月12日 申請日期1998年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月21日
發(fā)明者埃里克·P·威爾莫特 申請人:艾姆博里治有限公司