CN101008431A - 可逆传动机构 - Google Patents

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CN101008431A CN200610172747.0A CN200610172747A CN101008431A CN 101008431 A CN101008431 A CN 101008431A CN 200610172747 A CN200610172747 A CN 200610172747A CN 101008431 A CN101008431 A CN 101008431A
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Abstract

一种可逆传动机构，所述可逆传动机构包括：输入构件，所述输入构件可绕着固定轴旋转并具有锥齿轮；第一轴构件，所述第一轴构件可绕着固定轴旋转并具有垂直于固定轴延伸的轴部；以及第二轴构件，所述第二轴构件可绕着固定轴旋转并以可旋转方式固定到第一轴构件。输出构件以可旋转方式绕着第二轴构件安装，并且在所述输出构件在轴向上面向输入构件的锥齿轮的一个末端处具有锥齿轮。行星锥齿轮以可旋转方式绕着第一轴构件的轴部安装，以与输入和输出构件的锥齿轮相啮合。第二轴构件通过离合器选择性地连接及脱离输出构件。当第二轴构件脱离输出构件时，第二轴构件的旋转通过制动器停止。

Description

可逆传动机构
技术领域
本发明涉及一种能够将输入构件的旋转转换成输出构件在任一方向上的旋转的可逆传动机构。
背景技术
需要复印件和打印机中所使用的大量辊子中的一些辊子可在任一方向上旋转以举例而言在纸张的两个侧面上进行打印。旋转通过可逆传动机构传送到这种辊子，其中所述可逆传动机构包括两种类型，即，一种类型包括通过其将旋转传送到输出轴的直齿轮，而一种类型包括通过其将旋转传送到输出轴的锥齿轮。在前一种类型中，因为输入和输出轴不得不被设置成互相平行且同时互相充分地间隔开，所以这种可逆传动机构不会十分紧凑。后一种类型也不紧凑，这是因为输入和输出轴不得不被布置成垂直于彼此延伸。
还已知的可逆传动机构可以通过锥齿轮将输入构件的旋转转换成输出构件在任一方向上的旋转，且输入和输出构件安装在单一共用轴上。一种这样的可逆传动机构在日本专利公开出版物第4-39126A号中披露，所述可逆传动机构为转向齿轮箱(sterring gear box)，所述转向齿轮箱包括：输入轴(输入构件)；输出轴(输出构件)；以可旋转方式绕着输入轴设置的第一凸起部(中间构件)；锥齿轮，所述锥齿轮以可旋转方式安装在固定轴上并与输出轴和第一凸起部相啮合，以使第一凸起部在与输入轴旋转的方向相反的方向上旋转；第二凸起部，所述第二凸起部被固定到输入轴并在与输入轴相同的方向上旋转；以及套筒，所述套筒在轴向上可移动以选择性地将第一和第二凸起部中的一个连接到输出轴，从而选择性地使输出轴在相反方向中的一个方向上旋转。套筒还可移动到空档位置，其中输出轴未连接到第一和第二凸起部并因此而可自由旋转。
尽管这个公开出版物中所披露的可逆传动机构具有设置成彼此同轴的输入和输出构件，然而由于在输入与输出构件之间必须绕着输入构件设置中间构件，以使输出构件在相反的方向上旋转，因此除中间构件本身之外还需要额外的部件来支承中间构件。这种可逆传动机构的结构自然较复杂。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种由较少部件组成且结构简单的上述类型的可逆传动机构。
根据本发明，提供一种可逆传动机构，所述可逆传动机构包括：输入构件，所述输入构件可绕着中心轴线旋转并具有锥齿轮；第一轴构件，所述第一轴构件可绕着所述中心轴线旋转并具有垂直于所述中心轴线延伸的轴部；第二轴构件，所述第二轴构件可绕着所述中心轴线旋转并以可旋转方式固定到所述第一轴构件；输出构件，所述输出构件以可旋转方式绕着所述第二轴构件安装，并且在所述输出构件在轴向上面向所述输入构件的锥齿轮的第一末端处具有锥齿轮；行星锥齿轮，所述行星锥齿轮以可旋转方式绕着所述第一轴构件的所述轴部安装，以与所述输入和输出构件的锥齿轮相啮合；离合器，所述离合器用于使所述第二轴构件选择性地连接及脱离所述输出构件；以及制动器，所述制动器用于使所述第二轴构件的旋转在所述第二轴构件脱离所述输出构件时停止，由此当所述输出构件通过所述离合器连接到所述第二轴构件时，所述输出构件在与所述输入构件相同的方向上旋转，而当所述输出构件脱离所述第二轴构件时，所述输出构件在与所述输入构件旋转的方向相反的方向上旋转。
通过这种布置，当所述输出构件通过所述离合器以可旋转方式固定到所述第二轴构件时，所述行星锥齿轮和所述输入及输出构件一起绕着所述中心轴线旋转。因此，所述输出构件在与所述输入构件相同的方向上旋转。当所述输出构件脱离所述第二轴构件时，通过所述制动器可防止所述第二轴构件旋转，使得所述行星锥齿轮绕着所述第一轴构件的所述轴部旋转而非绕着所述中心轴线旋转。所述输出构件从而在相反的方向上旋转。因此，所述输出构件可以以较简单的结构和较少部件在任一方向上旋转。
优选地，所述离合器包括：管状部，所述管状部形成于与所述第一末端相对的所述输出构件的第二末端上，并且所述管状部的径向外表面上具有第一锯齿；第二锯齿，所述第二锯齿形成于从所述管状部突出的所述第二轴构件的末端的径向外表面上，所述第一和第二锯齿限定彼此具有相等直径且彼此在轴向上对准的圆形；以及连接环，所述连接环具有形成于其径向内表面上的第三锯齿，并且通过所述第三锯齿与所述第一锯齿相啮合绕着所述管状部装配，所述连接构件在轴向上可在第一位置与第二位置之间滑动，其中在所述第一位置处，所述第三锯齿与所述第一锯齿接合而未与所述第二锯齿接合，从而使所述输出构件与所述第二轴构件相脱离，在所述第二位置处，所述第三锯齿与所述第一和第二锯齿相接合，从而使所述输出构件连接到所述第二轴构件。这种离合器的结构简单。
优选地，所述第二和第三锯齿具有侧壁，所述侧壁在所述第二和第三锯齿的相对末端处逐渐变细成尖锐末端以限定齿部，使得所述第三锯齿在轴向上可以被平稳地引导到相邻的第二锯齿之间中。通过这种布置，可以平稳地接合所述离合器。
进一步优选地，所述第二和第三锯齿的齿部具有朝着各锯齿的顶点的后角(reliefangle)。通过这种布置，可更平稳地接合所述离合器。
所述制动器可以包括：轴向沟槽，所述轴向沟槽形成于在轴向上从所述第二锯齿向外的所述第二轴构件的末端的径向外表面中；以及爪部，所述爪部被设置成插入所述沟槽中的一个内，从而使所述第二轴构件的旋转停止。这种制动器的结构简单。
优选地，所述轴向沟槽被布置在所述第二轴构件的末端的径向外表面的整个圆周上，使得可以在任何所需的圆周位置处立即停止所述第二轴构件的旋转。
优选地，所述离合器进一步包括：弹性构件，所述弹性构件朝着所述第二锯齿偏置所述连接环，直到所述第三锯齿与所述第二锯齿接合为止；以及推回构件，所述推回构件用于朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，从而使所述第三锯齿与所述第二锯齿脱开，并且所述制动器的所述爪部是所述推回构件的一部分。通过这种布置，仅通过移动所述推回构件就可以使所述输出构件很容易地连接或脱离所述第二轴构件。当所述输出构件脱离所述第二轴构件时，所述制动器可以使所述第二轴构件的旋转停止。
在一种布置中，所述推回构件被设置成在径向上可朝着及远离所述连接环的轴向外端移动，并且所述推回构件具有设置成紧靠所述连接环的所述轴向外端的锥形面，从而当所述推回构件在径向上移动时朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，并且所述制动器被设置成在径向上插入所述轴向沟槽中的一个内。
在另一种布置中，所述推回构件被设置成在轴向上可朝着及远离所述连接环的轴向外端移动，并且所述推回构件被设置成通过朝着所述输出构件的所述第一末端轴向移动朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，并且所述制动器的所述爪部被设置成在轴向上插入所述轴向沟槽中的一个内。
在优选的实施例中，所述轴向沟槽为沿圆周布置成在整个圆周上彼此间隔开的锯齿状沟槽，所述推回构件为具有径向内表面的管状构件，具有形成于所述推回构件的径向内表面上的多个爪部，所述多个爪部为沿圆周布置成在整个圆周上彼此间隔开的锯齿状构件，并且限定所述轴向沟槽的肋部和所述爪部在轴向相对的末端处具有侧壁，所述侧壁逐渐变细成尖锐末端以限定齿部，使得所述爪部可以被平稳地引导到各所述轴向沟槽内。
优选地，所述输出构件的径向外表面上承载作为旋转输出构件的直齿轮，这是因为这种直齿轮的尺寸紧凑。
同样地，优选地，所述输入构件的径向外表面上也承载作为旋转输入构件的直齿轮。
还优选地，所述输入构件的所述直齿轮被用作旋转输出构件。通过这种布置可以使所有多个构件通过这种直齿轮立即在相同的方向上旋转。
附图说明
本发明的其它特征和优点从以下参照附图的说明将变得清楚，其中：
图1是根据本发明的第一实施例的可逆传动机构的垂直截面图；
图2是图1的可逆传动机构的一部分的分解透视图；
图3A和图3B是第二轴构件和连接环的透视图，示出第二轴构件和连接环的各锯齿在相对末端处所形成的齿部；
图4是图1的可逆传动机构的垂直截面图，示出输出构件在与输入构件旋转的方向相反的方向上旋转的状态；
图5是根据本发明的第二实施例的可逆传动机构的垂直截面图；以及
图6是图5的可逆传动机构的垂直截面图，示出输出构件在与输入构件旋转的方向相反的方向上旋转的状态。
具体实施方式
现在参照图式说明本发明的实施例。图1至图4显示根据第一实施例的可逆传动机构，如图1和图2中所示，所述可逆传动机构包括输入构件1和输出构件2，所述输入构件和所述输出构件以可旋转方式安装在共用固定轴3上并分别承载在轴向上彼此相面对的锥齿轮1a和2a。第一轴构件5被设置在输入与输出构件1和2之间。第一轴构件5包括以可旋转方式绕着固定轴3装配的管状部5b和两个轴5a，所述两个轴在彼此相对且垂直于固定轴3的方向上固定到管状部5b并自所述管状部延伸。行星锥齿轮4以可旋转方式安装在各轴5a上以与锥齿轮1a和2a相啮合。输入构件1和输出构件2的外表面上分别承载输入直齿轮1b和输出直齿轮2b。空转齿轮(idler gear)22a和22b分别与直齿轮1b和2b相啮合。驱动齿轮21与直齿轮1b相啮合。驱动齿轮21在第一方向上旋转。因此，输入构件1通过驱动齿轮21在与第一方向相反的第二方向上旋转，并且空转齿轮22a通过输入构件1在第一方向上旋转。如稍后将详细说明，空转齿轮22b可以在第一和第二方向中的任一方向上旋转。
第二轴构件6以可旋转方式绕着固定轴3装配并旋转插入输出构件2内。第一和第二轴构件5和6通过使形成于轴构件5和6的各相对端面上的突起接合在形成于相对端面的另一端面中的凹槽内而相对于彼此可旋转地固定。第二轴构件6在其远离第一轴构件5的末端处具有从输出构件2轴向突出的大直径部。锯齿6a和轴向沟槽6b在第二轴构件5的大直径部的外表面上形成为使所述轴向沟槽设置在所述锯齿的右侧(图1)。进一步而言，环形肋部6c形成于锯齿6a与轴向沟槽6b之间。
输出构件2具有朝着第二轴构件6的大直径部延伸的径向内管状部7。环形凹槽2c被限定成绕着管状部7。管状部7具有径向外表面，所述径向外表面的直径等于形成锯齿6a的第二轴构件6的大直径部的外表面的直径。锯齿7a形成于管状部7的径向外表面上。连接环8绕着管状部7装配。连接环8的径向内表面上具有与管状部7的锯齿7a相接合的锯齿8a，使得连接环8在轴向上可滑动但无法相对管状部7旋转。连接环8被绕着管状部7安装的螺旋弹簧9朝着第二轴构件6的大直径部偏置，直到锯齿7a也与第二轴构件6的锯齿6a接合为止。第二轴构件6的环形肋部6c可防止连接环8分离。
如图3A和图3B中所示，第二轴构件6的锯齿6a和连接环8的锯齿8a在其相对末端处具有侧壁，所述侧壁逐渐变细成尖锐的末端以限定具有朝着各锯齿的顶点的后角的齿部10a和10b。齿部10a和10b在轴向上彼此相接合，从而平稳地引导连接环8的锯齿8a，所述连接环被螺旋弹簧9偏置成与第二轴构件6的锯齿6a相接合。
如图1中所示，在连接环8的右侧末端径向向外设置推回构件12，所述推回构件在径向上被压缩螺旋弹簧11a向内偏置以通过选择性地激活及不激活螺线管11可在径向上移动。
当螺线管11被激活时，如图1中所示，推回构件12通过磁力被朝着螺线管11拉动，即，抵抗弹簧11a的施力在径向上向外移动，使得螺旋弹簧9向右推动连接环8，直到连接环8的锯齿8a与管状部7的锯齿7a和第二轴构件6的锯齿6a均接合为止。现在，输出构件2以可旋转方式固定到第二轴构件6，并因此而以可旋转方式固定到第一轴构件5。因此，当输入轴1在这种状态下在第二旋转方向上旋转时，行星锥齿轮4绕着固定轴3的轴线旋转而非绕着第一轴构件5的轴5a的轴线旋转。因此，输出构件2在与输入构件1相同的方向上(即，第二方向上)旋转，使得空转齿轮22b在第一方向上(即，在与驱动齿轮21相同的方向上)旋转。
如图4中所示，当螺线管11未被激活时，推回构件12在径向上向内移动，以抵抗螺旋弹簧9的施力以所述推回构件的锥形面12a将连接环8推回，直到连接环8的锯齿8a与第二轴构件6的锯齿6a脱开为止。同时，推回构件12的爪部12b在径向上向内插入第二轴构件6的一个轴向沟槽6b内，从而可防止第二轴构件6旋转，并因此可防止第一轴构件5旋转。在这种状态下，由于第一轴构件5无法旋转，因此当输入构件1在第二方向上旋转时，行星锥齿轮4绕着第一轴构件5的轴5a的轴线而非绕着固定轴3的轴线旋转，使得输出构件2在第一方向上(即，与输入轴旋转的方向相反的方向上)旋转。因此，空转齿轮22b在第二方向上(即，与驱动齿轮21旋转的方向相反的方向)旋转。
图5和图6显示第二实施例，所述第二实施例的结构除了推回构件12通过螺线管11在轴向上朝着连接环8移动之外基本上与第一实施例的结构相同。这个实施例的推回构件12为具有底部的管状构件，并且所述推回构件通过使其底部与具有半圆形截面的固定轴3的末端3a接合而以可旋转方式固定但在轴向上可相对于固定轴3滑动。所述推回构件的底部被连接到由拉伸螺旋弹簧11a偏置的枢转杆11b，以在使推回构件12在轴向上远离连接环8移动的一个方向上枢转。当螺线管11被激活时，枢转杆11b通过螺线管11被磁力拉动，以抵抗弹簧11a的施力在另一方向上枢转。
推回构件12的内表面上具有作为爪部的多个锯齿12b，所述锯齿被设置成在推回构件12被朝着连接环8推动时在轴向上插入第二轴构件6的轴向沟槽6b内。尽管未以放大尺寸示出，然而与图3A和图3B中所示的齿部10a和10b相似，限定第二轴构件6的沟槽6b的肋部以及推回构件12的锯齿12b的相对的轴向末端处具有侧壁，所述侧壁逐渐变细成尖锐末端以限定具有朝着各肋部和锯齿的顶点的后角的齿部13a和13b。齿部13a和13b在轴向上彼此相接合，从而平稳地引导锯齿12b与沟槽6b接合。否则，第二实施例与第一实施例相同。
在这个实施例中，如图5中所示，当螺线管11未被激活时，推回构件12在轴向上远离连接环8移动，使得螺旋弹簧9向右推动连接环8，直到连接环8的锯齿8a与管状部7的锯齿7a和第二轴构件6的锯齿6a均接合为止。因此，如关于第一实施例所述，行星锥齿轮4绕着固定轴3的轴线旋转而非绕着第一轴构件5的轴5a的轴线旋转，使得输出构件2在第二方向上旋转，并且空转齿轮22b在第一方向上旋转。
如图6中所示，当螺线管11被激活时，推回构件12抵抗弹簧9的施力被向左推动，直到连接环8的锯齿8a与第二轴构件6的锯齿6a脱离为止。同时，推回构件12的锯齿12b在轴向上插入第二轴构件6的轴向沟槽6b内，从而可防止第二轴构件6旋转，并因此可防止第一轴构件5旋转。因此，如关于第一实施例所述，行星锥齿轮4绕着第一轴构件5的轴5a的轴线而非绕着固定轴3的轴线旋转，使得输出构件2在第一方向上旋转，而空转齿轮22b在第二方向上旋转。
在任一实施例中，第一轴构件5均具有两个直接相对的轴5a，并且两个行星锥齿轮4中的每一个安装在两个轴5a中的一个上。但相反地，第一轴构件5可以仅具有一个轴5，其中一个行星锥齿轮4安装在所述轴上。进一步可供选择地，第一轴构件5可以具有以相等间隔互相成角度间隔开且每一个承载一行星锥齿轮4的三个或更多个轴5a。

Claims (13)

1.一种可逆传动机构，包括：
输入构件，所述输入构件可绕着中心轴线旋转并具有锥齿轮；
第一轴构件，所述第一轴构件可绕着所述中心轴线旋转并具有垂直于所述中心轴线延伸的轴部；
第二轴构件，所述第二轴构件可绕着所述中心轴线旋转并以可旋转方式固定到所述第一轴构件；
输出构件，所述输出构件以可旋转方式绕着所述第二轴构件安装，并且在所述输出构件在轴向上面向所述输入构件的锥齿轮的第一末端处具有锥齿轮；
行星锥齿轮，所述行星锥齿轮以可旋转方式绕着所述第一轴构件的所述轴部安装，以与所述输入和输出构件的所述锥齿轮相啮合；
离合器，所述离合器用于使所述第二轴构件选择性地连接及脱离所述输出构件；以及
制动器，所述制动器用于使所述第二轴构件的旋转在所述第二轴构件脱离所述输出构件时停止，由此当所述输出构件通过所述离合器连接到所述第二轴构件时，所述输出构件在与所述输入构件相同的方向上旋转，而当所述输出构件脱离所述第二轴构件时，所述输出构件在与所述输入构件旋转的方向相反的方向上旋转。
2.根据权利要求1所述的可逆传动机构，其中所述离合器包括：
管状部，所述管状部形成于与所述第一末端相对的所述输出构件的第二末端上，并且所述管状部的径向外表面上具有第一锯齿；
第二锯齿，所述第二锯齿形成于从所述管状部突出的所述第二轴构件的末端的径向外表面上，所述第一和第二锯齿限定彼此具有相等直径且彼此在轴向上对准的圆形；以及
连接环，所述连接环具有形成于其径向内表面上的第三锯齿，并且通过所述第三锯齿与所述第一锯齿相啮合绕着所述管状部装配，所述连接构件在轴向上可在第一位置与第二位置之间滑动，其中在所述第一位置处，所述第三锯齿与所述第一锯齿接合而未与所述第二锯齿接合，从而使所述输出构件与所述第二轴构件相脱离，在所述第二位置处，所述第三锯齿与所述第一和第二锯齿相接合，从而使所述输出构件连接到所述第二轴构件。
3.根据权利要求2所述的可逆传动机构，其中所述第二和第三锯齿具有侧壁，所述侧壁在所述第二和第三锯齿的相对末端处逐渐变细成尖锐末端以限定齿部，使得所述第三锯齿在轴向上被平稳地引导到相邻的第二锯齿之间中。
4.根据权利要求3所述的可逆传动机构，其中所述第二和第三锯齿的所述齿部具有朝着各锯齿的顶点的后角。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的可逆传动机构，其中所述制动器包括：
轴向沟槽，所述轴向沟槽形成于在轴向上从所述第二锯齿向外的所述第二轴构件的所述末端的径向外表面中；以及
爪部，所述爪部被设置成插入所述沟槽中的一个内，从而使所述第二轴构件的旋转停止。
6.根据权利要求5所述的可逆传动机构，其中所述轴向沟槽被布置在所述第二轴构件的所述末端的径向外表面的整个圆周上。
7.根据权利要求5所述的可逆传动机构，其中所述离合器进一步包括弹性构件，所述弹性构件朝着所述第二锯齿偏置所述连接环，直到所述第三锯齿与所述第二锯齿接合为止；以及推回构件，所述推回构件用于朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，从而使所述第三锯齿与所述第二锯齿脱开，并且其中所述制动器的所述爪部是所述推回构件的一部分。
8.根据权利要求7所述的可逆传动机构，其中所述推回构件在径向上可朝着及远离所述连接环的轴向外端移动，并且所述推回构件具有设置成紧靠所述连接环的所述轴向外端的锥形面，从而当所述推回构件在径向上移动时朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，并且其中所述制动器的所述爪部被设置成在径向上插入所述轴向沟槽中的一个内。
9.根据权利要求7所述的可逆传动机构，其中所述推回构件在轴向上可朝着及远离所述连接环的轴向外端移动，并且所述推回构件被设置成通过朝着所述输出构件的所述第一末端轴向移动朝着所述输出构件的所述第一末端推动所述连接环，并且其中所述制动器的所述爪部被设置成在轴向上插入所述轴向沟槽中的一个内。
10.根据权利要求9所述的可逆传动机构，其中所述轴向沟槽为沿圆周布置成在整个圆周上彼此间隔开的锯齿状沟槽，其中所述推回构件为具有径向内表面的管状构件，其中具有形成于所述推回构件的径向内表面上的多个所述爪部，其中所述多个爪部为沿圆周布置成在整个圆周上彼此间隔开的锯齿状构件，并且其中限定所述轴向沟槽的肋部和所述爪部在轴向相对的末端处具有侧壁，所述侧壁逐渐变细成尖锐末端以限定齿部，使得所述爪部被平稳地引导到各所述轴向沟槽内。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的可逆传动机构，其中所述输出构件的径向外表面上承载作为旋转输出构件的直齿轮。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的可逆传动机构，其中所述输入构件的径向外表面上承载作为旋转输入构件的直齿轮。
13.根据权利要求12所述的可逆传动机构，其中所述输入构件的所述直齿轮被用作旋转输出构件。
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