CN208778637U - 棘轮机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种棘轮机构，包括芯杆、棘齿套及控制环，芯杆与棘齿套同轴并可转动连接，棘齿套可转动地套在芯杆上，控制环与芯杆之间设有档位定位机构，档位定位机构包括周向依次分布的逆时针制动档位、双向制动档位和顺时针制动档位，控制环上设有至少一个第一限位凸块，芯杆上设有与第一限位凸块相配合的第一限位槽，第一限位凸块可活动地位于第一限位槽内，当棘轮机构通过控制环切换到任意一个单向制动档位时，第一限位凸块与第一限位槽的其中一个侧壁紧挨。本实用新型的优点是：不但对控制环的转动角度限位效果好，能够避免档位控制失效，而且棘爪与棘齿的啮合强度高，另外能够防止进水、进灰，并能够有效保证棘齿套与芯杆的同轴度。

Description

棘轮机构

技术领域

本实用新型涉及传动装置技术领域，具体是一种棘轮机构。

背景技术

棘轮机构是由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。三档式的棘轮机构能够实现正向、反向及双向制动，因此被广泛使用在电动、手动工具中。目前，授权公告号为“CN2611685Y”的实用新型专利公开了一种“三档式棘轮装置”，其具有以下优点：1、棘爪结构简单，能由控制环直接推动棘爪进行摆动；2、两个棘爪共用一个弹簧，使两个棘爪对棘齿施加的作用力相同，从而提高棘轮机构的使用效果。但是，上述的三档式棘轮装置在实际应用过程中也存在以下不足之处：1、控制环的转动角度限位功能是由抵顶杆与控制环之间形成位置干涉来实现的，但是控制环在转动过程中与抵顶杆的一端侧面接触时，其对抵顶杆的作用力方向与抵顶杆的伸缩方向相垂直，当施加在控制环上的转动力较大时，抵顶杆就容易因受到控制环给予的侧向力过大而缩回到容纳其的通孔中，或是发生倾斜并从圆孔中滑出，并导致控制环过度旋转，从而容易导致棘轮机构损坏或是档位控制失效，影响产品的正常使用；2、棘爪与棘齿的啮合强度较差，在棘轮机构受到较大扭力时，棘爪与棘齿之间就有可能发生啮合失效，从而导致棘轮机构打滑；3、棘齿套与控制环之间采用端面配合，配合处存在间隙，不但容易进水、进灰，从而会大大降低棘轮机构的使用寿命，而且棘齿套与芯杆之间也容易产生相对摆动，同轴度难以保证，从而会大大影响棘爪与棘齿之间的啮合效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种不但对控制环的转动角度限位效果好，能够避免档位控制失效，而且棘爪与棘齿的啮合强度高，另外能够防止进水、进灰，并能够有效保证棘齿套与芯杆的同轴度的棘轮机构。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种以下结构的棘轮机构：包括芯杆、棘齿套及控制环，芯杆与棘齿套同轴并可转动连接，棘齿套可转动地套在芯杆上，控制环与芯杆之间设有档位定位机构，档位定位机构包括周向依次分布的逆时针制动档位、双向制动档位和顺时针制动档位，其中，控制环上端处设有至少一个第一限位凸块，芯杆外周壁上设有与第一限位凸块相配合的相应数量的第一限位槽，第一限位凸块可活动地位于相应的第一限位槽内，当棘轮机构通过控制环切换到其中一个单向制动档位时，第一限位凸块与第一限位槽的其中一个侧壁紧挨，当棘轮机构通过控制环切换到另一个单向制动档位时，第一限位凸块与第一限位槽的另一个侧壁紧挨。

采用上述结构后，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：当施加在控制环上的转动力较大时，在第一限位凸块与第一限位槽的侧壁之间的限位作用下，控制环不会发生过度旋转，因此能够有效避免档位定位机构损坏或失效的情况发生，进而有效保证了棘轮机构的质量，使其能够正常使用。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，第一限位凸块和第一限位槽的数量均为两个，两个第一限位凸块在控制环上端处呈周向均匀分布。

上述结构不但能够大大提高第一限位凸块与第一限位槽的侧壁之间的限位强度，保证限位功能的稳定性，而且还能使控制环和芯杆在使用时受力更为均匀，从而有效减少了控制环使用时的晃动，进而大大提高了棘轮机构的使用稳定性。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，控制环上端的外缘处设有限位环，第一限位凸块凸出于限位环的内侧壁，芯杆外周部设有限位圈，限位圈放置在限位环内侧的控制环上端面处，第一限位槽设置在限位圈上。

上述结构能够进一步提高控制环与芯杆的同轴度，从而进一步减少了控制环使用时的晃动，进而大大提高了棘轮机构的使用稳定性。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，还包括左棘爪、右棘爪和棘爪弹簧，芯杆下端设有用于放置左棘爪的左放置槽和用于放置右棘爪的右放置槽，左棘爪一端和右棘爪一端均可转动地连接在芯杆上，左放置槽与右放置槽之间的芯杆上设有一个横向的通孔，棘爪弹簧放置在通孔内，棘爪弹簧一端顶在左棘爪上，棘爪弹簧另一端顶在右棘爪上，控制环的内周壁上设有左导引槽和右导引槽，左棘爪另一端位于左导引槽内，右棘爪另一端位于右导引槽内，当棘轮机构通过控制环切换到其中一个单向制动档位时，左棘爪和右棘爪中的其中一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与设置在棘齿套上的棘齿解除啮合状态，当棘轮机构通过控制环切换到另一个单向制动档位时，左棘爪和右棘爪中的另一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与设置在棘齿套上的棘齿解除啮合状态。

上述结构使得左棘爪和右棘爪也能对控制环起到限位作用，这样当施加在控制环上的转动力较大时，控制环不会发生过度旋转，因此能够进一步有效避免档位定位机构损坏或失效的情况发生，进而有效保证了棘轮机构的质量，使其能够正常使用。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，左棘爪和右棘爪另一端均设有第一卡齿和第二卡齿，第一卡齿和第二卡齿均能够与棘齿啮合。

上述结构能够大大提高左、右棘爪与棘齿之间的啮合强度，从而在棘轮机构受到较大扭力时，能够有效避免棘爪与棘齿之间发生啮合失效并导致棘轮机构打滑的情况发生。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，控制环由塑料制成。

由于芯杆、左棘爪和右棘爪都能对控制环起到限位作用，因此控制环不需要采用高强度的金属材料，因此控制环采用塑料材料能够大大减省控制环的制造成本。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，档位定位机构包括定位钢珠和定位弹簧，芯杆的外周壁上设有弹簧腔，定位弹簧以及部分定位钢珠位于弹簧腔内，控制环的内周壁上设有呈周向分布的左定位槽、中定位槽及右定位槽，定位钢珠通过定位弹簧压紧在其中一个定位槽内。

双数结构的档位定位机构结构简单，换挡位轻松、便捷，便于棘轮机构的使用。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，左定位槽、中定位槽及右定位槽的槽壁的横截面均呈圆弧形，且该圆弧的直径与定位钢珠的直径相同。

上述结构不但能够使换挡位更为轻松、便捷，而且棘轮机构的档位定位也更为精准，从而能保证棘轮机构的正常使用。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，左定位槽、中定位槽及右定位槽向上延伸形成第二限位凸块，第二限位凸块凸出于限位圈的内侧壁，限位圈上设有第二限位槽，第二限位凸块可活动地位于第二限位槽内，当棘轮机构通过控制环切换到其中一个单向制动档位时，第二限位凸块与第二限位槽的其中一个侧壁紧挨，当棘轮机构通过控制环切换到另一个单向制动档位时，第二限位凸块与第二限位槽的另一个侧壁紧挨。

上述结构不但能够增强各定位槽部分的限位圈强度，保证限位圈不受定位槽处的减薄影响，而且各定位槽增加高度后能够进一步地避免定位钢珠从相应定位槽处向上滑出的情况发生，保证了棘轮机构的正常使用；另外，第二限位槽与第二限位凸块之间的限位配合能够进一步地保证控制环不会发生过度旋转，因此能够进一步有效避免档位定位机构损坏或失效的情况发生，进而有效保证了棘轮机构的质量，使其能够正常使用。

本实用新型所述的棘轮机构，其中，棘齿套上端设有内台阶，控制环下部套在内台阶外。

在内台阶与控制环的配合结构能够有效阻挡水、灰尘等杂质进入到棘轮机构内部，从而能够进一步保证棘轮机构的正常使用，大大提高了棘轮机构的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型棘轮机构处于双向制动档位时的立体结构外形示意图；

图2是本实用新型棘轮机构的上侧视爆炸图；

图3是本实用新型棘轮机构的下侧视爆炸图；

图4是本实用新型棘轮机构处于双向制动档位时，位于档位定位机构处的剖视结构示意图；

图5是本实用新型棘轮机构处于双向制动档位时，位于棘爪弹簧处的剖视结构示意图；

图6是本实用新型棘轮机构处于顺时针制动档位时的立体结构外形示意图；

图7是本实用新型棘轮机构处于顺时针制动档位时，位于档位定位机构处的剖视结构示意图；

图8是本实用新型棘轮机构处于顺时针制动档位时，位于棘爪弹簧处的剖视结构示意图；

图9是本实用新型棘轮机构处于逆时针制动档位时的立体结构外形示意图；

图10是本实用新型棘轮机构处于逆时针制动档位时，位于档位定位机构处的剖视结构示意图；

图11是本实用新型棘轮机构处于逆时针制动档位时，位于棘爪弹簧处的剖视结构示意图。

附图标记说明：1、芯杆；2、棘齿套；3、控制环；4、左棘爪；5、右棘爪；6、棘爪弹簧；7、第一限位凸块；8、第一限位槽；9、限位环；10、限位圈；11、棘齿槽；12、棘齿；13、左放置槽；14、右放置槽；15、左轴孔；16、右轴孔；17、左转轴；18、右转轴；19、通孔；20、左导引槽；21、右导引槽；22、第一卡齿；23、第二卡齿；24、定位钢珠；25、定位弹簧；26、弹簧腔；27、左定位槽；28、中定位槽；29、右定位槽；30、第二限位凸块；31、第二限位槽；32、内台阶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型棘轮机构作进一步的详细说明。

如图1至图5所示，本实用新型棘轮机构包括芯杆1、棘齿套2、控制环3、左棘爪4、右棘爪5及棘爪弹簧6，芯杆1与棘齿套2同轴并可转动连接，芯杆1与棘齿套2可通过螺栓可转动连接在一起，也可以通过铆钉连接在一起，此为现有常规技术，故不在此赘述。

棘齿套2可转动地套在芯杆1上，控制环3与芯杆1之间设有档位定位机构，档位定位机构包括周向依次分布的逆时针制动档位、双向制动档位和顺时针制动档位，控制环3上端处设有至少一个第一限位凸块7，芯杆1外周壁上设有与第一限位凸块7相配合的相应数量的第一限位槽8，第一限位凸块7可活动地位于相应的第一限位槽8内，当棘轮机构通过控制环3切换到其中一个单向制动档位时，第一限位凸块7与第一限位槽8的其中一个侧壁紧挨，当棘轮机构通过控制环3切换到另一个单向制动档位时，第一限位凸块7与第一限位槽8的另一个侧壁紧挨。

在本实施例中，第一限位凸块7和第一限位槽8的数量均为两个，两个第一限位凸块7在控制环3上端处呈周向均匀分布。

控制环3上端的外缘处设有限位环9，第一限位凸块7凸出于限位环9的内侧壁，芯杆1外周部设有限位圈10，限位圈10放置在限位环9内侧的控制环3上端面处，第一限位槽8设置在限位圈10上。

棘齿套2上端设有棘齿槽11，棘齿槽11的内周壁上设有棘齿12，芯杆1下端设有用于放置左棘爪4的左放置槽13和用于放置右棘爪5的右放置槽14，左棘爪4一端和右棘爪5一端均可转动地连接在芯杆1上，在本实施例中，芯杆1上设有带有径向开口的左轴孔15及右轴孔16，左轴孔15与左放置槽13相通，右轴孔16与右放置槽14相通，左棘爪4一端设有左转轴17，右棘爪5一端设有右转轴18，左棘爪4通过左转轴17和左轴孔15的配合结构与芯杆1可转动连接，右棘爪5通过右转轴18和右轴孔16的配合结构与芯杆1可转动连接；左放置槽13与右放置槽14之间的芯杆1上设有一个横向的通孔19，棘爪弹簧6放置在通孔19内，棘爪弹簧6一端顶在左棘爪4上，棘爪弹簧6另一端顶在右棘爪5上，控制环3的内周壁上设有左导引槽20和右导引槽21，左棘爪4另一端的上部位于左导引槽20内，右棘爪5另一端的上部位于右导引槽21内，当棘轮机构通过控制环3切换到其中一个单向制动档位时，左棘爪4和右棘爪5中的其中一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与棘齿12解除啮合状态，当棘轮机构通过控制环3切换到另一个单向制动档位时，左棘爪4和右棘爪5中的另一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与设置在棘齿套2上的棘齿12解除啮合状态。

芯杆1下部、左棘爪4下部及右棘爪5下部均位于棘齿槽11内，左棘爪4另一端下部及右棘爪5另一端下部均设有第一卡齿22和第二卡齿23，第一卡齿22和第二卡齿23均能够与棘齿12啮合，在本实施例中，第一卡齿22和第二卡齿23构成阶梯状，并能够分别卡在棘齿12的两个相邻棘齿槽中。

控制环3由塑料制成。

档位定位机构包括定位钢珠24和定位弹簧25，芯杆1的外周壁上设有弹簧腔26，定位弹簧25以及部分定位钢珠24位于弹簧腔26内，控制环3的内周壁上设有呈周向分布的左定位槽27、中定位槽28及右定位槽29，定位钢珠24通过定位弹簧25压紧在其中一个定位槽内，三个定位槽分别对应逆时针制动档位、双向制动档位和顺时针制动档位。

左定位槽27、中定位槽28及右定位槽29的槽壁的横截面均呈圆弧形，且该圆弧的直径与定位钢珠24的直径相同，这样定位钢珠24的外表面就能与各定位槽的槽壁贴合。

左定位槽27、中定位槽28及右定位槽29向上延伸形成第二限位凸块30，第二限位凸块30凸出于限位圈10的内侧壁，限位圈10上设有第二限位槽31，第二限位凸块30可活动地位于第二限位槽31内，当棘轮机构通过控制环3切换到其中一个单向制动档位时，第二限位凸块30与第二限位槽31的其中一个侧壁紧挨，当棘轮机构通过控制环3切换到另一个单向制动档位时，第二限位凸块30与第二限位槽31的另一个侧壁紧挨。

棘齿套2上端设有内台阶32，控制环3下部套在内台阶32外。

控制环3下端面贴在内台阶32外侧的棘齿套2上端面上，这样棘齿机构的防水、防尘效果更好。

本实施例中的术语“单向制动档位”指的是逆时针制动档位或顺时针制动档位，术语“紧挨”指的是两个部件相贴或是挨得很近(即存在很小的间隙，间隙通常是由于产品存在加工误差形成)。

本实施例中棘轮机构的工作原理是：

如图1、图4和图5所示，当定位钢珠24位于中定位槽28内时，棘轮机构处于双向制动档位，此时第一限位凸块7位于第一限位槽8中部，第二限位凸块30位于第二限位槽31中部，左棘爪4与棘齿12啮合，棘齿套2被锁死，不能相对芯杆1进行顺时针或逆时针转动。

如图6、图7和图8所示，当控制环3逆时针转动，直至定位钢珠24位于左定位槽27内时，棘轮机构处于顺时针制动档位，此时，从图6中看，左侧的第一限位凸块7与左侧的第一限位槽8的下侧壁紧挨，右侧的第一限位凸块7与右侧的第一限位槽8的上侧壁紧挨，第二限位凸块30与第二限位槽31的右侧壁紧挨，从图7中看，右棘爪5压紧在右放置槽14的侧壁与右导引槽21的侧壁之间，从图8中看，左棘爪4与棘齿12啮合，右棘爪5与棘齿12解除啮合状态，棘齿套2能够相对芯杆1进行逆时针转动，但不能进行顺时针转动。

如图9、图10和图11所示，当控制环3顺时针转动，直至定位钢珠24位于右定位槽29内时，棘轮机构处于逆时针制动档位，此时，从图9中看，左侧的第一限位凸块7与左侧的第一限位槽8的上侧壁紧挨，右侧的第一限位凸块7与右侧的第一限位槽8的下侧壁紧挨，第二限位凸块30与第二限位槽31的左侧壁紧挨，从图10中看，左棘爪4压紧在左放置槽13的侧壁与左导引槽20的侧壁之间，从图11中看，右棘爪5与棘齿12啮合，左棘爪4与棘齿12解除啮合状态，棘齿套2能够相对芯杆1进行顺时针转动，但不能进行逆时针转动。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种棘轮机构，包括芯杆(1)、棘齿套(2)及控制环(3)，所述芯杆(1)与棘齿套(2)同轴并可转动连接，所述棘齿套(2)可转动地套在芯杆(1)上，所述控制环(3)与芯杆(1)之间设有档位定位机构，所述档位定位机构包括周向依次分布的逆时针制动档位、双向制动档位和顺时针制动档位，其特征在于：所述控制环(3)上端处设有至少一个第一限位凸块(7)，所述芯杆(1)外周壁上设有与第一限位凸块(7)相配合的相应数量的第一限位槽(8)，所述第一限位凸块(7)可活动地位于相应的第一限位槽(8)内，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到其中一个单向制动档位时，所述第一限位凸块(7)与第一限位槽(8)的其中一个侧壁紧挨，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到另一个单向制动档位时，所述第一限位凸块(7)与第一限位槽(8)的另一个侧壁紧挨。

2.根据权利要求1所述的棘轮机构，其特征在于：所述第一限位凸块(7)和第一限位槽(8)的数量均为两个，两个所述第一限位凸块(7)在控制环(3)上端处呈周向均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的棘轮机构，其特征在于：所述控制环(3)上端的外缘处设有限位环(9)，所述第一限位凸块(7)凸出于限位环(9)的内侧壁，所述芯杆(1)外周部设有限位圈(10)，所述限位圈(10)放置在限位环(9)内侧的控制环(3)上端面处，所述第一限位槽(8)设置在限位圈(10)上。

4.根据权利要求3所述的棘轮机构，其特征在于：还包括左棘爪(4)、右棘爪(5)和棘爪弹簧(6)，所述芯杆(1)下端设有用于放置左棘爪(4)的左放置槽(13)和用于放置右棘爪(5)的右放置槽(14)，所述左棘爪(4)一端和右棘爪(5)一端均可转动地连接在芯杆(1)上，所述左放置槽(13)与右放置槽(14)之间的芯杆(1)上设有一个横向的通孔(19)，所述棘爪弹簧(6)放置在通孔(19)内，所述棘爪弹簧(6)一端顶在左棘爪(4)上，所述棘爪弹簧(6)另一端顶在右棘爪(5)上，所述控制环(3)的内周壁上设有左导引槽(20)和右导引槽(21)，所述左棘爪(4)另一端位于左导引槽(20)内，所述右棘爪(5)另一端位于右导引槽(21)内，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到其中一个单向制动档位时，所述左棘爪(4)和右棘爪(5)中的其中一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与设置在棘齿套(2)上的棘齿(12)解除啮合状态，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到另一个单向制动档位时，所述左棘爪(4)和右棘爪(5)中的另一个棘爪压紧在相应放置槽的侧壁与相应导引槽的侧壁之间，并与设置在棘齿套(2)上的棘齿(12)解除啮合状态。

5.根据权利要求4所述的棘轮机构，其特征在于：所述左棘爪(4)和右棘爪(5)另一端均设有第一卡齿(22)和第二卡齿(23)，所述第一卡齿(22)和第二卡齿(23)均能够与棘齿(12)啮合。

6.根据权利要求4所述的棘轮机构，其特征在于：所述控制环(3)由塑料制成。

7.根据权利要求3所述的棘轮机构，其特征在于：所述档位定位机构包括定位钢珠(24)和定位弹簧(25)，所述芯杆(1)的外周壁上设有弹簧腔(26)，所述定位弹簧(25)以及部分定位钢珠(24)位于弹簧腔(26)内，所述控制环(3)的内周壁上设有呈周向分布的左定位槽(27)、中定位槽(28)及右定位槽(29)，所述定位钢珠(24)通过定位弹簧(25)压紧在其中一个定位槽内。

8.根据权利要求7所述的棘轮机构，其特征在于：所述左定位槽(27)、中定位槽(28)及右定位槽(29)的槽壁的横截面均呈圆弧形，且该圆弧的直径与定位钢珠(24)的直径相同。

9.根据权利要求7所述的棘轮机构，其特征在于：所述左定位槽(27)、中定位槽(28)及右定位槽(29)向上延伸形成第二限位凸块(30)，所述第二限位凸块(30)凸出于限位圈(10)的内侧壁，所述限位圈(10)上设有第二限位槽(31)，所述第二限位凸块(30)可活动地位于第二限位槽(31)内，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到其中一个单向制动档位时，所述第二限位凸块(30)与第二限位槽(31)的其中一个侧壁紧挨，当所述棘轮机构通过控制环(3)切换到另一个单向制动档位时，所述第二限位凸块(30)与第二限位槽(31)的另一个侧壁紧挨。

10.根据权利要求1所述的棘轮机构，其特征在于：所述棘齿套(2)上端设有内台阶(32)，所述控制环(3)下部套在内台阶(32)外。