CN105987097A - 一种阶梯插销式单向轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可阶梯插销式单向轴承，包括外环体、内环体、衬套、定位件、卡掣孔、压缩弹簧以及顶压件，当内环体被外部的主动轴带动而正向转动时，每一个卡掣孔内的插销因同时被对应的齿槽的斜壁所顶触，进而带动与外环体传动连接的从动轴亦同步呈正向转动；当内环体被外部的主动轴带动而反向转动时，每一个卡掣孔内的插销因承受对应的齿槽的直壁的顶触以及对应的压缩弹簧的压伸作用，而在该卡掣孔内同步往复滑动，使得内环体自行空转，外环体不被带动的效果。由于插销与阶梯状齿槽之间相互顶触与滑动的关系，其相关构件容易组装又可承受高扭矩，且因插销与齿槽间没有卡死的困扰，使单向轴承具有高使用寿命之效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承，特别是一种阶梯插销式单向轴承。
背景技术
单向轴承是一种在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的轴承，即当主动件正转时可以同步带动从动件转动，而当主动件反转时，从动件无法被带动，也即单向轴承只能单方向传递扭矩，反方向则该主动件只会空转。因此，单向轴承的主要作用是防止主动件不预期地反向旋转时，从动件随之产生倒退动作。由于单向轴承具有防止逆转传动的功能，故广泛使用在包括脚踏车等具有反转顾虑的动力机械上。
图1所示为一种现有的棘轮式单向轴承90的结构，在该单向轴承90中，外环体91内周缘均布有复数个齿槽911，且该齿槽911具有一直壁912，内环体92外周缘则均布有复数个具有弹性翘起的钩臂921，且该钩臂921的自由端可相对于内环体92进行固定弧度的摆动；内环体92装设于该外环体91内，复数个钩臂921的自由端恰可顶触于齿槽911的直壁912；当内环体92被主动件带动呈图示的顺时针方向转动时，其钩臂921的自由端将会卡入齿槽911内，进而带动连结于外环体91的从动件呈顺时针方向转动；当该内环体92被主动件带动呈逆时针方向转动时，则钩臂921的自由端将被该齿槽911的齿形压抵，使内环体92空转而该外环体91不被带动。
从图1所示的结构可知，要将该棘轮式单向轴承90中的钩臂921组装在内环体92中，使其可进行固定弧度的摆动实有相当的困难度；再者，其钩臂921具有多处棱角，容易因主动件传递较大扭力即卡死于外环体91的齿槽911内，使该棘轮式单向轴承90呈现死锁现象而损及传动马达；况且此结构亦无法兼顾高扭矩小体积的需求。
图2所示，为一种现有的球体卡掣式单向轴承80的结构，在该单向轴承80中，外环体81与齿环821之间设有复数个球体824，而使外环体81与该齿环821作相对运动；其中齿环821设于外环体1的容置槽811内，复数个球体824及复数个弹性体825则分别设于外环体81的复数个穿孔812内；藉由原动件85带动齿环821以一方向旋转时，复数个球体824卡挚于齿环821所设的复数个齿槽822内而产生传动从动件86效果；当原动件85带动齿环821以反方向旋转时，因为齿槽822的斜面8223会推挤球体824而造成齿环821仅会空转，从而实现不具传递动力的效果。
从图2所示的结构可知，球体824因受齿环821斜面8223的推挤而没入穿孔812中，又因弹性体825的复归而落入弧槽8222中，因此该球体卡掣式单向轴承80可传递较大扭力，且不会呈现死锁现象而损及传动马达，但是该单向轴承的球体824及弹性体825组装在穿孔812中，因其前后缺少定位装置，其组装作业将会非常困难。
有鉴于此，本申请人对单向轴承的结构进行了深入的研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可承受高扭矩、容易组装、不易卡死且具有高使用寿命的阶梯插销式单向轴承。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种阶梯插销式单向轴承，包括：
外环体，所述外环体的内周缘具有容置槽；
内环体，所述内环体装设于所述容置槽内，所述内环体的外周缘设置有阶梯状的齿槽，且每个所述齿槽都具有直壁和斜壁；
衬套，所述衬套有两组，分别装设于所述内环体的两侧用于使所述内环体与所述外环体之间得以相对旋转；
定位件，所述定位件装设于所述内环体的外侧边用于使所述内环体及二组所述衬套被定位在所述容置槽内；
卡掣孔，所述卡掣孔自所述外环体的外周缘沿所述内环体的外缘切线方向设置，所述卡掣孔的孔底装设有具有槽孔的插销；
压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端置入所述插销的槽孔内；
顶压件，所述顶压件置入所述卡掣孔内，所述顶压件的内侧端顶压所述压缩弹簧的远离所述插销的一端，当所述插销置于最底端位置时可卡入所述齿槽内，且所述插销的底面顶触所述直壁，所述插销的圆柱面顶触所述斜壁。
作为本发明的一种改进，所述斜壁的中央开设有向内凹陷的凹圆弧，所述凹圆弧与所述直壁连接的位置处自然形成扩大支承面，当所述插销置于最底端位置时所述插销的底面同时顶触所述扩大支承面。
作为本发明的一种改进，所述齿槽有两个以上，各所述齿槽匀布在所述内环体上，所述卡掣孔有两个以上，各所述卡掣孔等角度配置于所述外环体的外周缘上，每一个所述卡掣孔内分别装设一个所述插销、一个所述压缩弹簧以及一个所述顶压件，当所述内环体正向转动时每一所述插销同步被对应的所述齿槽的所述斜壁所顶触，当所述内环体反向转动时每一个所述插销将承受对应的所述齿槽的所述直壁的顶触以及对应的所述压缩弹簧的压伸作用而在对应的所述卡掣孔内同步往复滑动。
作为本发明的一种改进，所述衬套为环片。
作为本发明的一种改进，所述定位件为C字型扣环，所述容置槽的外侧端设置有用于装设所述C字型扣环的沟槽。
作为本发明的一种改进，所述衬套为滚动体，所述滚动体包括环状的保持器和匀布在所述保持器上的两个以上的钢珠。
作为本发明的一种改进，所述定位件为侧环体，所述侧环体的外周缘设有外螺纹段，所述容置槽的外侧端设有与所述外螺纹段配合的内螺纹段，所述侧环体可螺锁于所述容置槽内。
作为本发明的一种改进，所述内环体的内周缘设有与外部主动轴配合的内键槽。
作为本发明的一种改进，所述外环体的外周缘设置有与外部从动轴配合的外键槽。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的单向轴承使用时，当内环体被外部的主动轴带动而正向转动时，每一个卡掣孔内的插销因同时被对应的齿槽的斜壁所顶触，进而带动与外环体传动连接的从动轴亦同步呈正向转动；当内环体被外部的主动轴带动而反向转动时，每一个卡掣孔内的插销因承受对应的齿槽的直壁的顶触以及对应的压缩弹簧的压伸作用，而在该卡掣孔内同步往复滑动，使得内环体自行空转，外环体不被带动的效果。
由于本发明应用插销与阶梯状齿槽之间相互顶触与滑动的关系，以构成单向轴承运转的效果，其相关构件容易组装又可承受高扭矩，且因插销与齿槽间没有卡死的困扰，使单向轴承具有高使用寿命之效益。
进一步，本发明通过设置凹圆弧形成扩大支承面，可进一步提高单向轴承的高扭矩承受能力。
附图说明
图1为现有的棘轮式单向轴承结构的结构示意图；
图2为现有的球体卡掣式单向轴承的结构示意图；
图3为本发明阶梯插销式单向轴承的第一种结构分解示意图；
图4为本发明阶梯插销式单向轴承的第二种结构分解示意图；
图5为本发明阶梯插销式单向轴承的第一种结构示意图；
图6为本发明阶梯插销式单向轴承的第二种结构示意图；
图7为本发明阶梯插销式单向轴承的第一种结构轴向剖切示意图；
图8为本发明阶梯插销式单向轴承的第二种结构轴向剖切示意图；
图9为本发明阶梯插销式单向轴承的径向剖切结构示意图；
图10为本发明阶梯插销式单向轴承正转状态示意图；
图11为本发明阶梯插销式单向轴承空转状态示意图；
图12为本发明阶梯插销式单向轴承空转状态的另一示意图；
图13为本发明阶梯插销式单向轴承的安装状态示意图；
图14为本发明阶梯插销式单向轴承的齿槽结构放大示意图；
图15为本发明阶梯插销式单向轴承的扩大支承面与插销接触的放大示意图。
各图中标示对应如下：
10-外环体； 11-容置槽；
12-环槽； 13-卡掣孔；
14-外键槽； 15-内螺纹段；
16-沟槽； 20-内环体；
21-齿槽； 211-直壁；
212-斜壁； 213-凹圆弧；
214-扩大支承面； 22-滑动槽；
24-内键槽； 30-衬套；
30A-环片； 30B-滚动体；
31-保持器； 32-钢珠；
40-定位件； 40A-C型扣环；
40B-侧环体； 41-外螺纹段；
42-施力孔； 51-插销；
511-槽孔； 512-底面；
513-圆柱面； 52-压缩弹簧；
53-顶压件； 531-槽孔；
60-主动轴； 61-第一方键；
70-从动轴； 71-第二方键；
80-球体卡掣式单向轴承； 81-外患体；
811-容置槽； 812-穿孔；
821-齿环； 822-齿槽；
8222-弧槽； 8223-斜面；
824-球体； 825-弹性体；
85-原动件； 86-从动件；
90-棘轮式单向轴承； 91-外环体；
911-齿槽； 912-直壁；
92-内环体； 921-钩臂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图3-图15所示，本实施例提供了两种阶梯插销式单向轴承结构，都包括有一个外环体10、一个内环体20、二组衬套30、以及一个定位件40。如图3所示，在第一种单向轴承结构中，二组衬套30即为二组环片30A，定位件40即为C字型扣环40A，即该衬套30呈环片结构，定位件40呈C字型扣环结构；如图4所示，在第二种单向轴承结构中，二组衬套30即为二组滚动体30B，定位件40即为侧环体40B。此外，在本实施例中，以单向轴承朝向其轴心的一侧为单向轴承的内侧，相对应的一侧为单向轴承的外侧。
外环体10为中空状的环体，其内周缘具有容置槽11，该容置槽11用以容置内环体20以及二组环片30A或二组滚动体30B；外环体10的外周缘设有环槽12，环槽12的底部开设有一个上的卡掣孔13，各卡掣孔13等角度配置于滑槽12的底部，也即是等角度配置于外环体10的外周缘上。在本实施例中，卡掣孔13有三个，每一个卡掣孔13自外环体10的环槽12底面沿着组装在容置槽11内的内环体20外缘的切线方向设置，也即是各卡掣孔13自外环体10的外周缘沿内环体20的外缘切线方向设置。此外，外环体10的外周缘还开设有与环槽12呈垂直的外键槽14，外键槽14用于与外部的从动轴70(图3和图4中未示出，参见图13)传动连接。
内环体20也是中空环体，装设于外环体10的容置槽11的中央部位，内环体20的外周缘均布有一个以上的阶梯状的齿槽21，每一个齿槽21都具有一个直壁211和一个斜壁212，优选的，同时参见图14和图15所示，在本实施例中，各斜壁212的中央都开设有向内凹陷的凹圆弧213，凹圆弧213与对应的直壁211连接的位置处自然形成扩大支承面214，该扩大支承面214最好与直壁211位于同一平面上，这样可扩大齿槽21的可接触面积，避免齿槽21的支承面太小而引起的松脱问题。内环体20的两侧分别设置有滑动槽22，滑动槽22用以装设环片30A或滚动体30B。此外，内环体20的内周缘还设有内键槽24，内键槽24用于与外部的主动轴60(图3和图4中未示出，参见图13)传动连接。
二组衬套30分别装设于内环体20两侧的滑动槽22上，用于使内环体20与外环体10之间得以相对旋转。在本实施例中，以二组衬套30相向的一侧为其内侧，相对应的另一侧为其外侧。
定位件40装设于内环体20的其中一个外侧边，用于使内环体20及二组衬套30被定位在外环体10的容置槽11内。如图3、图5和图7所示，在本实施例提供的第一种单向轴承结构中，外环体10的容置槽11的底部靠近容置槽11其中一个槽壁的位置处开设有一个沟槽16，C型扣环40A装设于该沟槽16内，用于将内环体20及二组环片30A定位在外环体10的容置槽11内，当内环体20与外环体10相对旋转时，内环体20的两侧面可分别在环片30A上作枢转，从而使外环体10与内环体20之间得以相对旋转。如图4、图6和图8所示，在本实施例提供的第二种单向轴承结构中，每一组滚动体30B都包括一个保持器31以及均布于该保持器31上的两个以上的钢珠32，二组滚动体30B分别装设于内环体20两侧的滑动槽22上；侧环体40B也是一个中空状环体，其远离滚动体30b的一侧的端面上设有一个以上的施力孔42，且其外周缘设有外螺纹段41，对应的，与之配合的外环体10的容置槽11的其中一个外侧端设有与外螺纹段41配合的内螺纹段15，内螺纹段15的螺纹半径大于容置槽11地面与单向轴承中心轴之间的距离，且内螺纹段15所形成的螺纹孔与容置槽11连通。使用工具插入施力孔42中驱动滚动体30b旋转，可使得滚动体30b的外螺纹段41与外环体10上的内螺纹段15相互螺锁，从而使得使内环体20及二组滚动体30被定位在外环体10的容置槽11内，当内环体20与外环体10要相对旋转时，内环体20的两侧面可分别在二组滚动体30B上作枢转，进而使得外环体10与内环体20之间得以相对旋转。
如图9所示，每一个卡掣孔13内分别装设有一个插销51、一个压缩弹簧52以及一个顶压件53，即顶压件53置入卡掣孔13内；其中，插销51置于卡掣孔13的底部，且该插销51上开设有长度方向与该插销51相同的槽孔511，槽孔511的开口方向朝向远离内环体20的一侧，即卡掣孔13的孔底装设有具有槽孔11的插销51。此外，在本实施例中，以顶压件53朝向压缩弹簧的一端为其内侧端，相对应的另一端为其外侧端。
压缩弹簧52的一端置入插销51的槽孔511内。
顶压件53的内侧端也开设有槽孔531，压缩弹簧52远离插销51的一端置入槽孔531中，即顶压件63的内侧端顶压压缩弹簧的远离插销51的一端，也即压缩弹簧52的两端分别抵顶在槽孔511和槽孔531的底部。这样当插销51置于卡掣孔13的最底端位置时，恰可卡入内环体20齿槽21内，结合图14和图15所示，由于扩大支承面214的存在，插销51的底面512同时顶触在直臂211和扩大支承面214上，同时插销51的圆柱面513将顶触在对应的凹圆弧213上。这样，插销51与齿槽21的接触面积相对较大，有效防止两者因接触面积太小而松滑。当然，如果没有开设凹圆弧213，则插销51的底面512顶触直壁211，插销51的圆柱面513顶触斜壁212。
如图7-图9所示，本发明的阶梯插销式单向轴承组装时，先将二组环片30A或滚动体30B装配在内环体20两侧的滑动槽22上，再置入外环体10的容置槽11内；接着，对于本实施例的第一种单向轴承结构，将C型扣环40A置入外环体10的沟槽16内，使内环体20及二组环片30A被定位在外环体10的容置槽11内，对于本实施例的第二种单向轴承结构，先用手将侧环体40B的外螺纹段41与外环体10的内螺纹段15相互螺锁，再用板手或其他工具置入施力孔42中驱动侧环体40B旋转，使得侧环体40B整体锁入外环体10的容置槽11内，进而使得内环体20及二组滚动体30B被定位在该外环体10的容置槽11内；然后，将插销51置入对应的卡掣孔13的底部，再将压缩弹簧52的一端置入该插销51的槽孔511内，最后将顶压件53嵌入该卡掣孔13内，使其内侧端的槽孔531顶压压缩弹簧52的上端；这样，插销51恰可卡入内环体20的齿槽21内，且该插销51的底面512将顶触齿槽21的直壁211和扩大支承面214，同时该插销51的圆柱面513将顶触该齿槽21的凹圆弧213；采用同样的方式将各个插销51、压缩弹簧52以及顶压件53置入各个卡掣孔13内，即可完成本实施例的阶梯插销式单向轴承的组装，形成如图9所示的结构。
在本实施例中，以单向轴承的外环体10和内环体20同步转动时的转动状态为单向轴承正向运转，相反的转动状态为单向轴承的反向运转。如图10所示，图中所示的箭头方向为单向轴承正向运转时的转动方向，本实施例的阶梯插销式单向轴承正向运转时，内环体20被外部主动轴60(图10中未示出，参见图13)带动而正向转动，此时各插销51的圆柱面513因同时被对应的齿槽21的斜壁212所顶触，进而使外环体10被带动而亦同步呈正向转动。
如图11和图12所示，图中所示的箭头方向为单向轴承反向运转时的转动方向，本实施例的阶梯插销式单向轴承反向运转时，内环体20被外部主动轴(图11和图12中未示出，参见图13)带动而反向转动，此时各插销51的底面512因承受对应的齿槽21的直壁211和扩大支承面214的顶触而向上滑动，直到插销51的底面512完全脱离该直壁211和该扩大支承面214的顶触为止，此时，对应的压缩弹簧52呈现被压缩状态，之后插销51脱离该直壁211和该扩大支承面214的顶触，对应的压缩弹簧52所储存的能量将促其复归，插销51随即被该压缩弹簧52推动而向内环体20的方向滑动，直到其底面512再次顶触另一齿槽21的直壁211和扩大支承面214为止；由于内环体20反向转动时，插销51只能在卡掣孔13内往复滑动，外环体10无法被带动而旋转，因此形成内环体20自行空转，进而实现单向轴承的功能。
本实施例的阶梯插销式单向轴承使用前，需将其安装在对应的主动轴60和从动轴70上，具体的，如图13所示，使用第一方键61穿入内环体20的内键槽24，使内环体20与主动轴60实现传动连接；再使用第二方键71穿入外环体10的外键槽14，使外环体10与从动轴70实现传动连接；这样，当内环体20被主动轴60带动而正向转动时，每一个卡掣孔13内的插销51因同时被对应的齿槽21的斜壁212所顶触，进而带动与外环体10传动连接的的从动轴70也同步呈正向转动；当内环体20被主动轴60带动而反向转动时，每一个卡掣孔13内的插销51因承受对应的齿槽21的直壁211的顶触及对应的压缩弹簧52的压伸作用，而在该卡掣孔13内同步往复滑动，形成主动轴60带动内环体20自行空转，与外环体10传动连接的从动轴70不被带动的效果。
上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种阶梯插销式单向轴承，其特征在于，包括：
外环体，所述外环体的内周缘具有容置槽；
内环体，所述内环体装设于所述容置槽内，所述内环体的外周缘设置有阶梯状的齿槽，且每个所述齿槽都具有直壁和斜壁；
衬套，所述衬套有两组，分别装设于所述内环体的两侧用于使所述内环体与所述外环体之间得以相对旋转；
定位件，所述定位件装设于所述内环体的外侧边用于使所述内环体及二组所述衬套被定位在所述容置槽内；
卡掣孔，所述卡掣孔自所述外环体的外周缘沿所述内环体的外缘切线方向设置，所述卡掣孔的孔底装设有具有槽孔的插销；
压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端置入所述插销的槽孔内；
顶压件，所述顶压件置入所述卡掣孔内，所述顶压件的内侧端顶压所述压缩弹簧的远离所述插销的一端，当所述插销置于最底端位置时可卡入所述齿槽内，且所述插销的底面顶触所述直壁，所述插销的圆柱面顶触所述斜壁。
2.如权利要求1所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述斜壁的中央开设有向内凹陷的凹圆弧，所述凹圆弧与所述直壁连接的位置处自然形成扩大支承面，当所述插销置于最底端位置时所述插销的底面同时顶触所述扩大支承面。
3.如权利要求1所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述齿槽有两个以上，各所述齿槽匀布在所述内环体上，所述卡掣孔有两个以上，各所述卡掣孔等角度配置于所述外环体的外周缘上，每一个所述卡掣孔内分别装设一个所述插销、一个所述压缩弹簧以及一个所述顶压件，当所述内环体正向转动时每一所述插销同步被对应的所述齿槽的所述斜壁所顶触，当所述内环体反向转动时每一个所述插销将承受对应的所述齿槽的所述直壁的顶触以及对应的所述压缩弹簧的压伸作用而在对应的所述卡掣孔内同步往复滑动。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述衬套为环片。
5.如权利要求4所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述定位件为C字型扣环，所述容置槽的外侧端设置有用于装设所述C字型扣环的沟槽。
6.如权利要求1-3中任一权利要求所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述衬套为滚动体，所述滚动体包括环状的保持器和匀布在所述保持器上的两个以上的钢珠。
7.如权利要求6所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述定位件为侧环体，所述侧环体的外周缘设有外螺纹段，所述容置槽的外侧端设有与所述外螺纹段配合的内螺纹段，所述侧环体可螺锁于所述容置槽内。
8.如权利要求1-3中任一权利要求所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述内环体的内周缘设有与外部主动轴配合的内键槽。
9.如权利要求8所述的阶梯插销式单向轴承，其特征在于，所述外环体的外周缘设置有与外部从动轴配合的外键槽。
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