CN104895953A - 内接式圆柱滚子摩擦棘轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内接式圆柱滚子摩擦棘轮，包括外齿圈、圆柱滚子、棘轮推力盘和挡板，其中：外齿圈中设有推力盘腔，挡板位于推力盘腔的封口处，棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，棘轮推力盘和圆柱滚子均置于推力盘腔中并由封口处的挡板封闭，所述棘轮推力盘的中心轴通过键与传动轴固定连接，棘轮推力盘的前后端轴分别穿越外齿圈和挡板；外齿圈和挡板的外侧均设有用于轴向定位的压环和轴用挡圈；所述的棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，推力齿的前沿是由齿根到齿顶的滚子滚动面，后沿由齿顶到齿根且与直径平行的滚子阻挡面，每个齿隙与外齿圈的内壁形成楔形空隙，推力齿的每个齿隙对应一个圆柱滚子。
Description
技术领域
本发明涉及一种棘轮机构，尤其是一种内接式圆柱滚子摩擦棘轮。
背景技术
棘轮机构（ratchet and pawl）是单向传递动力系统中的常用部件，其的主要用途包括：间歇送进、制动和超越等，常见的棘轮机构有棘爪式和摩擦式。
棘爪式棘轮机构工作过程中，棘爪与棘轮接触和分离的瞬间存在刚性冲击，运动平稳性较差，此外，棘爪在棘轮齿背上滑行时会产生噪声并使齿尖磨损，它们不适合于高速传动，常用于主动件速度不大，从动件行程需要改变的场合。
当需要无极调节棘轮的转角时，则往往采用摩擦式棘轮机构，摩擦式棘轮机构是通过偏心扇形楔块和摩擦轮的摩擦来工作的，它是由主动偏心扇形楔块与摆杆的转动副和摩擦轮之问楔入主动偏心扇形楔块，因此主动偏心扇形楔块的形状和尺寸应满足楔块的自锁条件，可见，摩擦式棘轮机构的摩擦轮的间歇运动工作过程实质是主动偏心扇形楔块和止动偏心扇形楔块交替自锁和解锁过程。摩擦式棘轮机构的传递运动虽然相对较平稳，且无噪声。但易产生打滑使传动精度不高，常用作超越离合器。
如何发挥摩擦式棘轮机构的技术优势，对其结构进行改进，获得结构更加紧凑，制造容易、安装和拆卸便捷的高速棘轮机构是业内密切关注的课题。
发明内容
本发明的目的在于：针对传统的棘轮机构中，棘爪在齿面滑行时引起噪音、齿尖易磨损，且棘轮运动角只能有级变化，不宜用于高速传动的情况提出一种新的内接式圆柱滚子摩擦棘轮机构。
本发明的目的是这样实现的：一种内接式圆柱滚子摩擦棘轮，包括外齿圈、圆柱滚子、棘轮推力盘和挡板，其特征在于：
a)外齿圈中设有同心的推力盘腔，挡板位于推力盘腔的封口处，棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，棘轮推力盘和圆柱滚子均置于推力盘腔中并由封口处的挡板封闭，所述棘轮推力盘的中心轴通过键与传动轴固定连接，棘轮推力盘的前后端轴分别穿越外齿圈和挡板；
b)外齿圈和挡板的外侧均设有用于轴向定位的压环和轴用挡圈,具体结构是：首先在与棘轮推力盘结合部的外齿圈和挡板外侧设置外翻的凸堰，然后在凸堰上设有匹配的第一压环，第一压环由凸堰的根部延及凸堰的端面并由设在棘轮推力盘端轴上的第一轴用挡圈限位，第一轴用挡圈外侧设有与其紧邻的第二压环，第二压环的另一端由设在棘轮推力盘端轴上的第二轴用挡圈限位，所述第一轴用挡圈和第二轴用挡圈均置于棘轮推力盘端轴对应的环形槽内；
c)所述的棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，推力齿的前沿是由齿根到齿顶的滚子滚动面，后沿由齿顶到齿根且与直径平行的滚子阻挡面，每个齿隙与外齿圈的内壁形成楔形空隙，推力齿的每个齿隙对应一个圆柱滚子。
在本发明中，所述的第一压环通过螺钉固定在外齿圈或挡板的凸堰上，所述的第二压环通过螺钉固定在棘轮推力盘的端轴上。
在本发明中，所述的第一压环通过加热烘装固定在外齿圈或挡板的凸堰上，所述的第二压环通过加热烘装固定在棘轮推力盘的端轴上。
在本发明中，外齿圈的推力盘腔中配有孔用胀圈，挡板上配有定距环，孔用胀圈和定距环分别位于棘轮推力盘的推力齿前后，并通过孔用胀圈和定距环对各齿隙的圆柱滚子予以轴向限位。
在本发明中，所述的圆柱滚子用低碳合金钢或轴承钢制作；外齿圈的推力盘腔内壁、棘轮推力盘的滚子滚动面、各圆柱滚子的表面以及压环、轴用挡圈和定距环的两端面均硬化处理。
在本发明中，所述的孔用胀圈为弹性钢制作的开环结构，孔用胀圈置于推力盘腔内的环槽中，所述挡板内侧设有同心的环形凸台，定距环通过加热烘装固定在环形凸台上，定距环的端面至少超越凸台顶部1-3mm。
本发明的优点在于：由于外齿圈中设有同心的推力盘腔，挡板位于推力盘腔的封口处，棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，棘轮推力盘和圆柱滚子均置于推力盘腔中并由封口处的挡板封闭，所述棘轮推力盘的中心轴通过键与传动轴固定连接，棘轮推力盘的前后端轴分别穿越外齿圈和挡板，外齿圈和挡板通过设在棘轮推力盘端轴上的压环和轴用挡圈进行轴向定位，结构紧凑，安装和拆卸方便。由于推力齿的每个齿隙对应一个圆柱滚子，只有在棘轮推力盘具有较高转速的前提下，圆柱滚子的离心力才会进入楔形空隙的契合点，使棘轮推力盘与外齿圈同步运转，因此，它可以克服传统棘轮结构不能在较高转速下运行问题。由于圆柱滚子用低碳合金钢或轴承钢制作，外齿圈的推力盘腔内壁、棘轮推力盘的滚子滚动面、各圆柱滚子的表面以及压环、轴用挡圈和定距环的两端面均硬化处理，可以提高其使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A向剖视图。
图3是图1的I局部放大图。
图中：1、外齿圈， 2、孔用胀圈， 3、圆柱滚子， 4、棘轮推力盘， 5、推力盘腔， 6、键， 7、第一轴用挡圈， 8、紧定螺钉， 9、第一压环， 10、支撑轴承， 11、挡板， 12、推力齿， 13、定距环， 14、第二轴用挡圈， 15、第二压环， 16、传动轴,17、限位环。
具体实施方式
由图1和图2可见，本发明包括外齿圈1、圆柱滚子、棘轮推力盘4和挡板11，其中：
外齿圈1中设有同心的推力盘腔5，挡板11位于推力盘腔5的封口处，棘轮推力盘4至少设有三个均匀分布的推力齿12，棘轮推力盘4和圆柱滚子3均置于推力盘腔5中并由封口处的挡板11封闭，所述棘轮推力盘4的中心轴通过键6与传动轴16固定连接，棘轮推力盘4的前后端轴分别穿越外齿圈1和挡板11。
外齿圈1和挡板11的外侧均设有用于轴向定位的压环和轴用挡圈,由图3可见，它们的具体结构是：首先在与棘轮推力盘4结合部的外齿圈1和挡板11外侧设置外翻的凸堰（结合图1），然后在凸堰上设有匹配的第一压环9，第一压环9由凸堰的根部延及凸堰的端面并由设在棘轮推力盘端轴上的第一轴用挡圈7限位，第一轴用挡圈7外侧设有与其紧邻的第二压环15，第二压环15的另一端由设在棘轮推力盘端轴上的第二轴用挡圈14限位，所述第一轴用挡圈7和第二轴用挡圈15均置于棘轮推力盘端轴对应的环形槽内；
所述的棘轮推力4盘至少设有三个均匀分布的推力齿12，推力齿12的前沿是由齿根到齿顶的滚子滚动面，后沿由齿顶到齿根且与直径平行的滚子阻挡面，每个齿隙与外齿圈1的内壁为楔形空隙，推力齿12的每个齿隙对应一个圆柱滚子3。在本实施例中，棘轮推力4盘上设有六个均匀分布的推力齿12，所述的第一压环7通过螺钉8固定在外齿圈1或挡板11的凸堰上，所述的第二压环15通过螺钉8固定在棘轮推力盘4的端轴上。
具体实施时，所述的第一压环7通过加热烘装固定在外齿圈1或挡板11的凸堰上，所述的第二压环15通过加热烘装固定在棘轮推力盘4的端轴上。
在本实施例中，外齿圈1的推力盘腔5中配有孔用胀圈2，挡板11上配有定距环13，孔用胀圈2和定距环13分别位于棘轮推力盘4的推力齿前后，并通过孔用胀圈2和定距环13对各齿隙的圆柱滚子3予以轴向限位。
在本实施例中，所述的圆柱滚子3用低碳合金钢或轴承钢制作；外齿圈1的推力盘腔内壁、棘轮推力盘4的滚子滚动面、各圆柱滚子3的表面以及各压环、各轴用挡圈和定距环13的两端面均硬化处理。
具体实施时，传动轴16通过支撑轴承10支撑于箱体，支撑轴承10与棘轮推力盘4的端轴之间也设有限位环17。所述的孔用胀圈2为弹性钢制作的开环结构，孔用胀圈置2于推力盘腔5内的环槽中，所述挡板11内侧设有同心的环形凸台，定距环13通过加热烘装固定在环形凸台上，定距环13的端面至少超越凸台顶部1-3mm。
使用中，当传动轴16转动时，通过键6带动棘轮推力盘4，棘轮推力盘4驱动圆柱滚子3，在离心力的作用下，圆柱滚子3被推向外缘并卡在每个齿隙与外齿圈1的内壁为楔形空隙中，此时由于棘轮推力盘4的转速高于外齿圈1，圆柱滚子3被卡于楔形空隙的楔形小头端，棘轮推力盘4通过圆柱滚子3带动外齿圈1同步转动（它们的转动方向为图2中箭头的方向），实现了传动轴16对外齿圈1的驱动。当外齿圈1的转速高于棘轮推力盘4时，外齿圈1内壁对圆柱滚子3的推力会驱动圆柱滚子3向楔形空隙的楔形大头端位移，外齿圈1的转速无法反向作用于棘轮推力盘4，外齿圈1与棘轮推力盘4自动分离。
由于外齿圈1与挡板11均通过第一压环9、第一轴用挡圈7限位、第二压环15和第二轴用挡圈14轴向限位；而棘轮推力4通过孔用胀圈2和定距环13轴向限位，保证了外齿圈1、挡板11以及与传动轴16同步运动的棘轮推力4之间的都有合理的轴向自由空间，它们在转动中只能通过圆柱滚子3相互作用，不存在轴向的相互干涉。
Claims (6)
1.一种内接式圆柱滚子摩擦棘轮，包括外齿圈、圆柱滚子、棘轮推力盘和挡板，其特征在于：
a)外齿圈中设有推力盘腔，挡板位于推力盘腔的封口处，棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，棘轮推力盘和圆柱滚子均置于推力盘腔中并由封口处的挡板封闭，所述棘轮推力盘的中心轴通过键与传动轴固定连接，棘轮推力盘的前后端轴分别穿越外齿圈和挡板；
b)外齿圈和挡板的外侧均设有用于轴向定位的压环和轴用挡圈,具体结构是：首先在与棘轮推力盘结合部的外齿圈和挡板外侧设置外翻的凸堰，然后在凸堰上设有匹配的第一压环，第一压环由凸堰的根部延及凸堰的端面并由设在棘轮推力盘端轴上的第一轴用挡圈限位，第一轴用挡圈外侧设有与其紧邻的第二压环，第二压环的另一端由设在棘轮推力盘端轴上的第二轴用挡圈限位，所述第一轴用挡圈和第二轴用挡圈均置于棘轮推力盘端轴对应的环形槽内；
c)所述的棘轮推力盘至少设有三个均匀分布的推力齿，推力齿的前沿是由齿根到齿顶的滚子滚动面，后沿由齿顶到齿根且与直径平行的滚子阻挡面，每个齿隙与外齿圈的内壁形成楔形空隙，推力齿的每个齿隙对应一个圆柱滚子。
2.根据权利要求1所述的内接式圆柱滚子摩擦棘轮，其特征在于：所述的第一压环通过螺钉固定在外齿圈或挡板的凸堰上，所述的第二压环通过螺钉固定在棘轮推力盘的端轴上。
3.根据权利要求1所述的内接式圆柱滚子摩擦棘轮，其特征在于：所述的第一压环通过加热烘装固定在外齿圈或挡板的凸堰上，所述的第二压环通过加热烘装固定在棘轮推力盘的端轴上。
4.根据权利要求1-3之一所述的内接式圆柱滚子摩擦棘轮，其特征在于：外齿圈的推力盘腔中配有孔用胀圈，挡板上配有定距环，孔用胀圈和定距环分别位于棘轮推力盘的推力齿前后，并通过孔用胀圈和定距环对各齿隙的圆柱滚子予以轴向限位。
5.根据权利要求4所述的内接式圆柱滚子摩擦棘轮，其特征在于：所述的圆柱滚子用低碳合金钢或轴承钢制作；外齿圈的推力盘腔内壁、棘轮推力盘的滚子滚动面、各圆柱滚子的表面以及压环、轴用挡圈和定距环的两端面均硬化处理。
6.根据权利要求4所述的内接式圆柱滚子摩擦棘轮，其特征在于：所述的孔用胀圈为弹性钢制作的开环结构，孔用胀圈置于推力盘腔内的环槽中，所述挡板内侧设有同心的环形凸台，定距环通过加热烘装固定在环形凸台上，定距环的端面至少超越凸台顶部1-3mm。
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