TW201522814A - 徑向約束系統 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種徑向約束系統，係包含：一系統殼體，具有至少一設於內部的引導通道；至少一滑動部件，係可滑動地設於相對應的該引導通道中，並限位地往復運動於該引導通道中；至少一從動件，係分別地連接於各該滑動部件之一側且向外延伸；至少一旋轉構件，係可旋轉地連接於該系統殼體，該旋轉構件係設有至少一引導彎道，各該引導彎道係以阿基米德螺線或以其他近似之弧線形式設置，各該從動件係分別對應於各該引導彎道並且彼此相連，各該從動件並可相對於該旋轉構件之旋轉軸線橫向運動，各該滑動部件係限位地移動於各該引導彎道中且具有一預定之移動距離；一旋轉機構，係可選擇性地依不同旋轉方向旋轉該旋轉構件，使該至少一滑動部件伸出或縮回並與至少一機械構件彼此互相嚙合鎖固或脫開；其中，該至少一滑動部件之線性運動速率與該旋轉構件之旋轉速率彼此間互相形成一比例關係。本發明具有多種應用，利用阿基米德螺線或其圓弧近似形式，以易於操作的方法，實現了機械構件之間的連接約束整合操作。

Description

徑向約束系統

本發明係與機械連接機構有關，特別是有關於一種利用阿基米德螺旋線來幫助部件選擇性地伸出和縮回並以此建立位置關聯的徑向約束系統。

按，在機械裝置的各個領域內，存在著許多用於使各裝配零部件相互嚙合的系統和子系統，此類裝置例如包括線性運動啟動裝置、曲柄機構、多連桿系統等，包含連動於驅動裝置的、也有手動操作的，這類裝置的複雜程度根據用途和環境的不同而有很大差異。

儘管存在許多這樣的系統，但可以簡單且高效率地將旋轉運動轉變為直線運動或其逆向轉換的通用機構和操作系統的選擇並不多，尤其是在機械部件連接系統中，這類裝置中最簡單的一個例子是螺栓緊固件，舉例而言，相互咬合的螺栓，其螺母之間的旋轉運動可以轉換為螺栓的線性運動，結構件之間可透過螺栓上的螺紋互相咬合以達到剛性緊固。儘管螺栓緊固件已普遍應用在許多不同的機械中，但在不使用諸如螺絲刀之類的專業工具的情況下，它們並不容易被擰緊或擰鬆，有時，螺絲刀還會卡住，而需要施加更大的力量加以克服。

另一實例為機械鎖，其包括例如齒條齒輪系統、曲柄系統等 旋轉機構移動的往復運動部件，最簡單的鎖通常不需要很大的力量操作，但可能由於操作該鎖的鑰匙或工具的使用方式錯誤、構件的錯位或構件的機械故障而出現問題，複雜性更高的鎖往往增加了此類潛在的問題，並且它們通常用於特定用途，例如金庫鎖。

上述現有的直線/旋轉轉換系統在結構與使用上，顯然仍存在著不便與缺陷，故如何能提供一種解決上述問題的徑向約束系統，實屬當前業界極需改進的目標。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之徑向約束系統，以解決上述之問題。

本發明之主要目的在於提供一種徑向約束系統，具有更加可靠耐用之結構，其所需之驅動力要求更小，且更易於操作，可彌補現有的直線運動與旋轉運動之轉換裝置之不足。

為達成上述目的，本發明提供一種徑向約束系統，係包含一系統殼體，具有至少一設於內部的引導通道；至少一滑動部件，係可滑動地設於相對應的該引導通道中，並限位地往復運動於該引導通道中；至少一從動件，係分別地連接於各該滑動部件之一側且向外延伸；至少一旋轉構件，係可旋轉地連接於該系統殼體，該旋轉構件係設有至少一引導彎道，各該引導彎道係以阿基米德螺線或以其他近似之弧線形式設置，各該從動件係分別對應於各該引導彎道並且彼此相連，各該從動件並可相對於該旋轉構件之旋轉軸線橫向運動，各該滑動部件係限位地移動於各該引導彎道中且具有一預定之移動距離；一旋轉機構，係可選擇性地依不同旋轉方向 旋轉該旋轉構件，使該至少一滑動部件伸出或縮回並與至少一機械構件彼此互相嚙合鎖固或脫開；其中，該至少一滑動部件之線性運動速率與該旋轉構件之旋轉速率彼此間互相形成一比例關係。

透過如上所述之方法，本發明之徑向約束系統可適用於多種互鎖裝置，其利用阿基米德螺線構型及其近似圓弧，以省力且易於操作的方式，實現了機械連接構件選擇性地伸出和縮回的直線動作。

2‧‧‧曲線結構

10‧‧‧徑向約束系統

11‧‧‧中央通孔

332‧‧‧引導彎道

340‧‧‧鎖定機構

342‧‧‧鎖定支柱

12‧‧‧系統殼體

14‧‧‧第一引導通道

16‧‧‧第二引導通道

18‧‧‧第三引導通道

20‧‧‧第一滑動部件

21‧‧‧第一從動件

22‧‧‧第二滑動部件

23‧‧‧第二從動件

24‧‧‧第三滑動部件

25‧‧‧第三從動件

30‧‧‧旋轉構件

31‧‧‧插口

32‧‧‧第一引導彎道

34‧‧‧第二引導彎道

36‧‧‧第三引導彎道

37‧‧‧輔助區段

100‧‧‧徑向約束系統

112‧‧‧筒形殼體

113‧‧‧凹部

114‧‧‧引導通道

115‧‧‧導槽

120‧‧‧滑動部件

343‧‧‧片簧

345‧‧‧接合槽

346‧‧‧接合頭部

347‧‧‧插口

360‧‧‧外襯殼體

362‧‧‧外孔口

363‧‧‧中空開口

400‧‧‧徑向約束系統

411‧‧‧子殼體

412‧‧‧筒形殼體

414‧‧‧引導通道

420‧‧‧滑動部件

421‧‧‧從動件

430‧‧‧旋轉構件

431‧‧‧傘齒輪

432‧‧‧引導彎道

442‧‧‧啟動裝置

446‧‧‧傘齒輪

447‧‧‧插口

500‧‧‧徑向約束系統

511‧‧‧凸台

512‧‧‧筒形殼體

121‧‧‧從動件

130‧‧‧旋轉構件

132‧‧‧引導彎道

136‧‧‧環形溝槽

138‧‧‧鑰匙孔

140‧‧‧鎖定機構

142‧‧‧鎖定支柱

143‧‧‧鎖定凹部

144‧‧‧彈簧

146‧‧‧接合頭部

150‧‧‧鑰匙

152‧‧‧長形手柄

153‧‧‧第一鑰匙插件

154‧‧‧第二鑰匙插件

155‧‧‧接合抵部

200‧‧‧徑向約束系統

212‧‧‧筒形殼體

214‧‧‧第一引導通道

216‧‧‧第二引導通道

220‧‧‧第一滑動部件

221‧‧‧從動件

222‧‧‧第二滑動部件

514‧‧‧引導通道

520‧‧‧滑動部件

521‧‧‧從動件

530‧‧‧旋轉構件

532‧‧‧引導彎道

537‧‧‧離合圈

580‧‧‧線性啟動裝置

581‧‧‧穩定銷

582‧‧‧驅動軸

583‧‧‧環形穩定溝槽

584‧‧‧螺栓

585‧‧‧驅動從動件

586‧‧‧連接部件

587‧‧‧插口

600‧‧‧徑向約束系統

611‧‧‧孔口

612‧‧‧筒形殼體

614‧‧‧引導通道

620‧‧‧滑動部件

621‧‧‧從動件

630‧‧‧旋轉構件

632‧‧‧引導彎道

223‧‧‧從動件

230‧‧‧旋轉構件

232‧‧‧第一引導彎道

234‧‧‧第二引導彎道

236‧‧‧環形溝槽

237‧‧‧離合圈

238‧‧‧鑰匙孔

240‧‧‧鎖定機構

242‧‧‧鎖定支柱

244‧‧‧彈簧

260‧‧‧筒形外襯殼體

262‧‧‧通孔

263‧‧‧中央開口

270‧‧‧長形軸體件

272‧‧‧通孔

300‧‧‧徑向約束系統

312‧‧‧筒形殼體

314‧‧‧引導通道

315‧‧‧導槽

317‧‧‧環形溝槽

319‧‧‧離合圈

320‧‧‧滑動部件

637‧‧‧離合圈

650‧‧‧工具

680‧‧‧線性運動啟動裝置

682‧‧‧驅動桿

684‧‧‧偏心凸輪

685‧‧‧驅動從動件

687‧‧‧插口

ρ‧‧‧半徑

θ‧‧‧角度

ρ1‧‧‧半徑

ρ2‧‧‧半徑

ρ3‧‧‧半徑

ρ4‧‧‧半徑

ρ5‧‧‧半徑

r1‧‧‧半徑

r2‧‧‧半徑

r3‧‧‧半徑

r4‧‧‧半徑

r5‧‧‧半徑

3a‧‧‧位置點

3b‧‧‧位置點

3c‧‧‧位置點

321‧‧‧從動件

330‧‧‧旋轉構件

331‧‧‧長形溝槽

3d‧‧‧位置點

3e‧‧‧位置點

圖1A為本發明之第一實施例之平面示意圖。

圖1B為本發明之第一實施例之分解示意圖。

圖2為本發明之第二實施例之剖面示意圖。

圖3A為本發明之第三實施例之立體示意圖。

圖3B為本發明之第三實施例之分解示意圖。

圖3C為本發明之第三實施例之使用狀態示意圖。

圖3D為本發明之第三實施例之另一使用狀態示意圖。

圖3E為本發明之第三實施例之另一立體示意圖。

圖4A為本發明之第四實施例之立體示意圖。

圖4B為本發明之第四實施例之分解示意圖。

圖4C為本發明之第四實施例之旋轉構件之示意圖。

圖5為本發明之第五實施例之立體示意圖。

圖6為本發明之第六實施例之立體示意圖。

圖7為本發明之第七實施例之立體示意圖。

圖8A為阿基米德螺線的平面曲線圖。

圖8B為基於阿基米德螺線原理形成的圓弧近似曲線。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖8A，阿基米德螺線的特徵可表達為以下數學式：ρ=αθ，其中，ρ等於半徑或自原點0的徑向矢量，α為常數，θ是在極坐標中以弧度表達的角度。對於任何給定常數α而言，徑向長度的變化與角度變化之間存在恆定的比例關係。換言之，符合上式的任意點的徑向長度的變化與角變化按比例等速地產生改變。

請參考圖8B，利用上式的原理構成的一個曲線結構實例，一曲線結構2可供限制一部件的線性運動，以下將結合各實施例進一步描述。在本實施例中，使該部件在期望的弧度範圍內移動，例如從一任意初始點3a開始到端點3e的線性距離，於本實施例中，在60°的弧度內產生的線性運動為20mm，其中初始半徑ρ1為50mm，初始半徑ρ1的長度與最終半徑ρ5的長度之差即為線性運動的設定距離。中間點3b、3c、3d及其對應的半徑長度ρ2、ρ3、ρ4可以通過將弧度範圍分成複數相等的增量(例如為15°的區間)。連接這些點3a、3b、3c、3d、3e可產生該曲線結構2並且與阿基米德螺線近似。更進一步地說，透過增加該等增量之數量可獲得更精確的該曲線結構2。

另外，亦可透過簡單的近似圓弧以替代上述之該曲線結構2。請再參考圖8B，該曲線結構2可具有簡單的圓形曲線之特性，舉例而 言，其中軸線或原點Oc係自其本來的原點O偏離，在該曲線上，從偏離的原點Oc到各相應點3a、3b、3c、3d、3e的半徑r1、r2、r3、r4、r5彼此大致相等。使其產生跨越大約為65.6°之弧度且概為圓形之曲線，其平均半徑概為57.6mm。因此，阿基米德螺線亦可以一圓弧之方式表達。

透過以上概念可知，特別對於徑向約束系統而言，可以產生 相對平滑、省力的轉換曲線以將機械構件互相連接或互鎖。

總體來說，本發明之徑向約束系統包括：一系統殼體，該系 統殼體具有至少一設於內部的引導通道；至少一滑動部件，可滑動地設於相對應的該引導通道中，並可選擇性地伸出或縮回以便與機械構件互相連接並鎖定在一起；該滑動部件並設有一長形的從動件；一可操作地組設於該系統殼體上之旋轉構件，該旋轉構件包括至少一形狀近似阿基米德螺線的引導彎道，該從動件係設於該引導彎道中。該旋轉構件可供選擇性地旋轉並將旋轉運動變換為互相連接的該滑動部件的線性運動。反過來，該滑動部件可供選擇性地將線性運動變換為該旋轉構件的旋轉運動。

請參考圖1A至圖1B，其顯示本發明之第一實施例，本發 明之一種徑向約束系統10，包括一系統殼體12，該系統殼體12設有一中央通孔11和複數引導通道或溝槽，例如如圖中所示的一第一引導通道14、一第二引導通道16和一第三引導通道18。該系統殼體12的形狀大致呈方形，可理解的是，該系統殼體12可以設置成各種不同的形狀。如圖中所示的一第一滑動部件20、一第二滑動部件22和一第三滑動部件24係可滑動地設於相對應的該第一、第二及第三引導通道14、16、18中。該第一、第二及第三引導通道14、16、18可供引導並且限制相對應的該第一、第二及 第三滑動部件20、22、24的滑動或往復運動。在本實施例中，該第一、第二及第三滑動部件20、22、24係分別地具有不同之截面的形狀，例如該第一滑動部件20係為長形的且具有圓形截面之滑塊，該第二滑動部件22係為長形的且具有概為方形之截面之滑塊，該第三滑動部件24係為長形的且具有六邊形截面之滑塊。

一轉盤形式的旋轉構件30可操作地連接於該第一、第二及 第三滑動部件20、22、24，使該第一、第二及第三滑動部件20、22、24可相對於該系統殼體12選擇性地伸出或縮回。該第一、第二及第三滑動部件20、22、24分別地包含設於該第一、第二及第三滑動部件20、22、24之底部且向外延伸之相對應的一第一從動件21、一第二從動件23及一第三從動件25。該第一、第二及第三從動件21、23、25較佳係為固設於相對應的該第一、第二及第三滑動部件20、22、24上的小圓柱形截面滑塊，或為可旋轉地安裝於相對應的該第一、第二及第三滑動部件20、22、24上的滾動件。

該旋轉構件30包括第一、第二及第三引導彎道32、34、36， 該第一、第二及第三引導彎道32、34、36容置有相對應的該第一、第二及第三從動件21、23、25，各該引導彎道32、34、36均按阿基米德螺線設置(或具有阿基米德螺線之曲率)。當該旋轉構件30旋轉時，各該引導彎道32、34、36將其轉換為相對應的該第一、第二及第三滑動部件20、22、24的線性平移運動。該旋轉構件30可包括一插口31(或凹部)可供一工具選擇性地插入以選擇性地使該旋轉構件30旋轉。根據用戶之偏好和需求，除了繞該旋轉構件30之軸線佈置的角度之外，該第一、第二及第三引導彎道32、34、36可以具有相同之形狀，使該第一、第二及第三滑動部件20、22、 24從曲線的一端移動至另一端時具有相同的行進距離。然而，對於一給定的旋轉弧度，阿基米德螺線係可以於一定範圍內產生對應的不同距離。

例如，在此實施例中，該第一引導彎道32和該第二引導彎 道34的形狀和尺寸實質上係為相同的，因此，對應的該第一滑動部件20和該第二滑動部件22兩者均移動相同之距離。在此實施例中，一給定的旋轉弧度係為70°，且該第一滑動部件20和該第二滑動部件22在它們通過相應曲線的旋轉而從曲線的一端被推動或拉動到另一端時行進約12mm。相比之下，該第三引導彎道36為該第三滑動部件24提供8mm的移動距離，但僅在50°的旋轉弧度內。如果該第三引導彎道36形成為使得其螺線形狀繼續延伸另外的20°，則該第三滑動部件24的實際可能行進距離將超過8mm。然而，例如該旋轉構件30的尺寸和由其提供的空間或有意地包括某一特徵之類的設計約束會阻止該第三引導彎道36完全延伸完整的70°弧度。為了將該第一、第二及第三滑動部件20、22、24的運動都維持在給定的旋轉弧度內，該第三引導彎道36還包括一輔助區段37。該輔助區段37較佳係與旋轉構件30的直徑同心，並延伸形成有一給定旋轉弧度的其餘部分(即延伸20°)的弧段。該輔助區段37還藉由限制該第三滑動部件24的運動來執行自鎖功能，除非該旋轉構件已被旋轉回到該輔助區段37的起點。

該徑向約束系統10可以用於組裝構件等各種不同的環境 中，並配有特定裝配零件，以形成與該第一、第二及第三滑動部件20、22、24對應的接納孔或孔口並與其連接。這確保了不會發生對各裝配零件的佈置和連接的混淆。另一用途包括鎖定功能，其中該第一、第二及第三滑動部件20、22、24的不同形狀可用於提供專用的或非標準化的鎖，有助於防 止不預期的篡改。

在如圖2所示之一第二實施例中，一徑向約束系統100包括 一鎖定系統可供將滑動部件鎖定於伸出或縮回之位置。

該徑向約束系統100包括一中空且具有筒形之形狀的筒形 殼體112，該筒形殼體112環繞設置有複數周向間隔的引導通道114或孔口。該等引導通道114徑向地延伸到該筒形殼體112的壁中但不完全貫穿。 至少一滑動部件120可滑動地容置於各該引導通道114內，該引導通道114限制並且限定該滑動部件120的路徑或往復運動。各該滑動部件120包括從相應的該滑動部件120的頂部附近匯交地延伸的一長形從動件121。至少一長形導槽115形成在該壁中並與相應的該等引導通道114連通。各該導槽115允許相應的該從動件121穿過並橫置於其中。各該導槽115的厚度較佳係比該從動件121的長度小，以允許該從動件121與旋轉構件130互相接合。

該筒形殼體112的一端設有一凹部113，該凹部113的形狀 和尺寸設計成用於容置該旋轉構件130，在此實施例中，該旋轉構件130具有至少一對穿過該旋轉構件130的厚度且軸向延伸的鑰匙孔138的環形盤。該旋轉構件130的一側設置有複數引導彎道132(亦可為溝槽之型態)，各該引導彎道132中容置一可操作的從動件121。該旋轉構件130還可以包括圍繞其外周的一環形溝槽136，以安置並保證該旋轉構件130組設於該筒形殼體112上的一離合圈(未於圖中標示)。該離合圈237的實施方式係如另一實施例的圖3E中所示。

該徑向約束系統100還包括一用於選擇性地將該旋轉構件 130鎖定在對應的該滑動部件120完全縮回或伸出的位置的鎖定機構140。 該鎖定機構140包括一由一彈簧144偏壓到伸出、鎖定位置的長形鎖定支柱142。該鎖定支柱142和該彈簧144兩者都組設於位於該筒形殼體112另一端附近的一鎖定凹部143內。該鎖定支柱142的頂端或上端可以包括一接合頭部146，該接合頭部146係為與一鑰匙150相互作用的構件，以及在常態下係為伸出並位於一鎖定位置以防止該旋轉構件130相對旋轉的止擋部。該鎖定支柱142的直徑較佳係比一鑰匙孔138的直徑大。該接合頭部146的直徑較佳係足夠小並可用以配合在該鑰匙孔138內。藉由此方式，該鎖定支柱142係常態地位於鎖定位置且軸向地抵靠該旋轉構件130的一側面，而該接合頭部146可停留在該鑰匙孔138內，並有效地鎖定該旋轉構件130。

為了操作該鎖定機構140，該徑向約束系統100包括該鑰匙 150。該鑰匙150可以是具有一長形手柄152和一對自該長形手柄152垂直延伸的長形支柱或鑰匙插件(即一第一鑰匙插件153和一第二鑰匙插件154)的扳手。該第一及第二鑰匙插件153、154係可配合地穿過該鑰匙孔138。 該第一及第二鑰匙插件153、154中之至少一者可供與該鎖定支柱142相互作用。在此實施例中，該第二鑰匙插件154可以在一端包括一接合抵部155，因此該第二鑰匙插件154比該第一鑰匙插件153長。或者，該第二鑰匙插件154可以設計成比該第一鑰匙插件153長、但不具有該接合抵部155。在使用中，用戶將鑰匙150插入鑰匙孔138，並且第二鑰匙部件154經由接合抵部155抵抗接合頭部146的偏壓力，直至接合頭部146與鑰匙孔138分離。此時，用戶可以轉動該鑰匙150帶動該旋轉構件130旋轉。在此實 施例中，當該旋轉構件130已旋轉到該滑動部件120的完全縮回位置(即相對於該筒形殼體112的軸線縮回)時，該鎖定機構140在該彈簧144作用下自動地接合該鑰匙孔138。

與上述之該徑向約束系統10相似，該徑向約束系統100可 用於各種用途，例如，該徑向約束系統100可用於夾持在插入該筒形殼體112的機械構件上。夾持作用發生在該滑動部件120朝該筒形殼體112的軸線縮回(朝向軸線移動)時。在另一實施例中，具有對應的孔(其尺寸設計成與該滑動部件120互相配合)的單獨的機械構件可以透過相同類型的動作選擇性地連接在一起。

在如圖3A至圖3E中所示之一第三實施例中，一徑向約束 系統200係可供用於機械構件的內外連接或鎖定。

從圖3A和圖3B中可更清楚地看到，該徑向約束系統200 包括一中空且具有筒形形狀之筒形殼體212，該筒形殼體212係環繞地設有至少兩對周向間隔的一對第一引導通道214與一對第二引導通道216。該對第一引導通道214配置在該筒形殼體212之徑向相對的位置處。該對第二引導通道216也配置在該筒形殼體212之徑向相對的位置處並與該第一引導通道214互相匯交。該對第一及第二引導通道214、216穿過該筒形殼體212的壁面徑向地延伸。一第一滑動部件220係可滑動地容置於各該第一引導通道214內，而該第二滑動部件222係可滑動地容置於各該第二引導通道216內。該對第一及第二引導通道214、216限制並且限定該第一及第二滑動部件220、222的路徑或往復運動。該第一滑動部件220設有從相應的該第一滑動部件220的頂部附近匯交地延伸的長形從動件221，而該第二滑 動部件222設有從該第二滑動部件222的底部附近匯交地延伸的長形從動件223。

該筒形殼體212的一端包括尺寸設計成可供容置一旋轉構件230的凹部(未於圖中標示，但實質上與上述實施例中的凹部113相同)。在此實施例中，該旋轉構件230具有至少一對穿過該旋轉構件230之厚度並延伸的鑰匙孔238的環形盤。如圖3E中所示，該旋轉構件230的一個面係設置有至少兩對引導彎道或溝槽。該第一滑動部件220的從動件221可操作地容置於一對第一引導彎道232中。類似地，該第二滑動部件222的從動件223可操作地容置在一對第二引導彎道234中。該旋轉構件230還包括一圍繞其外表面的環形溝槽236，以用於安置該離合圈237以保證該旋轉構件230裝設在該筒形殼體212上。

對於給定的該旋轉構件230之旋轉弧度，各該第一引導彎道232用於使相對應的該第一滑動部件220選擇性的縮回和伸出，以接合並鎖定位於該筒形殼體212內側的一長形軸體件270。這種情況下，該長形軸體件270為長形軸或桿，具有穿過其中垂直地延伸並且在裝配好時對齊成與該第一引導通道214互相連通的通孔272。各該第一引導彎道232沿相同的極坐標方向螺旋延伸，但各該第一引導彎道232係配置成如圖中所示之二分開的180°弧度。

相反地，對於該旋轉構件230的給定旋轉弧度，各該第二引導彎道234用於使相對應的該第二滑動部件222選擇性地伸出和縮回，以便互相接合並鎖定位於該筒形殼體212外側的筒形外襯殼體260。該筒形外襯殼體260係為中空的且具有可供用於選擇性地插入該筒形殼體212的中 央開口263。一對徑向相對的通孔262形成在該筒形外襯殼體260上並且在裝配好時與該第二引導通道216互相對齊並互相連通。各該第二引導彎道234沿相同的極坐標方向螺旋延伸，但是各該第二引導彎道234係配置成如圖中所示之二分開的180°弧度，此外，此螺旋方向與該第一引導彎道232的螺旋方向相反。在此實施例中，該第一及第二滑動部件220、222較佳係設有彎曲的端部以便更好地符合該長形軸體件270和該筒形外襯殼體260的圓形形狀。

該徑向約束系統200還可以包括一鎖定機構240。在此實施 例中，該鎖定機構包括由相應的一彈簧244偏壓到伸出、鎖定位置的一對長形鎖定支柱242，該對鎖定支柱242的結構與上述的該鎖定支柱142相同。該鎖定機構240使用與該鎖定機構140實質上相同的方式操作並利用與上述的該鑰匙150相似的鑰匙(未於圖中標示)，但該鑰匙在兩個鑰匙插件上都包括接合頭部、或者兩個鑰匙插件之長度彼此相等。

在使用中，透過該鑰匙使該旋轉構件230沿一個方向選擇 性地旋轉一預定的旋轉弧度，並帶動該第一滑動部件220縮回到該長形軸體件270的通孔272中。同時，該第二滑動部件222延伸到該筒形外襯殼體260的通孔262中。該旋轉構件230沿反方向的旋轉可使以上之過程產生逆轉。該鎖定機構240可以將該旋轉構件230鎖定在任一個或兩個旋轉後的位置中。因此，該徑向約束系統200可用於內、外機械構件的同時連接或鎖定。值得一提的是，儘管上文是參照各對第一及第二滑動部件220、222和它們對應的該第一及第二引導彎道232、234描述的，但本文中描述的任何實施例可以在殼體內和殼體周圍的各種位置採用任何數量的滑動部 件和引導彎道以幫助選擇性的縮回和伸出，取決於期望的具體互鎖連接之功能。

在如圖4A至圖4C所示之一第四實施例中，一徑向約束系統300可用於在選擇位置處鎖定接頭等並可包括一鎖定機構340。

在如圖4A和圖4B中所示，該徑向約束系統300包括一中空的且具有筒形形狀的筒形殼體312，該筒形殼體312環繞地設有複數周向間隔的引導通道314(亦可為溝槽之型態)。該等引導通道314穿過該筒形殼體312的壁面且徑向延伸。該滑動部件320可滑動地容置於各該引導通道314內，該引導通道314限制並且限定該滑動部件320的路徑或往復運動。各該滑動部件320包括從相對應的該滑動部件320的底部附近匯交延伸的長形從動件321。至少一長形之導槽315係形成在該筒形殼體312之側壁中並與相應的該引導通道314互相連通。各該導槽315允許相應的該從動件321穿過並橫置在其中。在此實施例中，該徑向約束系統300設置有六個該滑動部件320，這提供了多個鎖定接合點。

該筒形殼體312的一端包括一用於放置一離合圈319的環形溝槽317，以將該徑向約束系統300可選擇地和可靠地安裝在對應地成形的凹部或插槽中。該筒形殼體312的相對端部上配置有一圓形旋轉構件330。該旋轉構件330的一側設置有複數引導彎道332，各該引導彎道332中容納一可移動的從動件321。

該徑向約束系統300還設置有用於封閉、覆蓋該筒形殼體312及旋轉構件330的外襯殼體360(亦可為外殼或罩帽)。該外襯殼體360包括用於容置下文所述的鎖定機構340構件的中空開口363。該外襯殼體 360的周向壁環設有複數外孔口362。該等外孔口362的數量與該滑動部件320的數量相等。當組裝好時，該滑動部件320延伸到相應的外孔口362中以固定該外襯殼體360。

為了控制該旋轉構件330的旋轉並鎖定其相對位置，該徑 向約束系統300還包括該鎖定機構340。該鎖定機構340包括一安裝到該中空開口363處的長形鎖定支柱342。該鎖定支柱342的一端上形成有插口347，並且在另一端上形成有接合頭部346。該插口347可供選擇性地組接工具或鑰匙，例如六角扳手。如在圖4A和圖4C中所示，該旋轉構件330的一側面上形成有一長形溝槽331。該長形溝槽331原來容置一片簧343。 該片簧343包括一尺寸足以容納該接合頭部346的長形接合槽345。在此實施例中，該接合頭部346和該接合槽345兩者的形狀都是長方形。

在使用中，該片簧343在常態下未被壓縮，並且該接合頭部 346組設在該接合槽345中，這將該旋轉構件330有效地鎖定定位。為了使該旋轉構件330旋轉，用戶使用工具或鑰匙經由該插口347來使該鎖定支柱342向內旋轉，從而壓縮或展平該長形溝槽331內的該片簧343。一旦展平到一定程度，該鎖定支柱342的繼續轉動便驅使該旋轉構件330旋轉，從而使該滑動部件320伸出或縮回。如果使以上之過程逆轉則可產生反向作用。

在如圖5中示之一第五實施例中，一徑向約束系統400可以用於將機械構件同時連接或鎖定在多個位置。

如圖中所示，該徑向約束系統400包括一中空的筒形殼體412，該筒形殼體412具有複數自其輻射狀向外延伸的子殼體411。在此實 施例中，四個該子殼體411沿匯交方向徑向地延伸，而最後一個該子殼體411從該筒形殼體412的後部延伸。各該子殼體411較佳係為中空筒形支柱並設有一穿過該子殼體411且互相匯交延伸的引導通道414。一對滑動部件420可滑動地容置在各該引導通道414內，該引導通道414限制並且限定該滑動部件420的路徑或往復運動。各該滑動部件420包括從相應滑動部件420的底部附近匯交延伸的長形從動件421。

在各該子殼體411內配置有一圓形旋轉構件430。該旋轉構 件430的一側設置有複數引導彎道432(亦可為溝槽之型態)，該引導彎道432可供將一從動件421可操作地組設於其中。該旋轉構件430的另一側設置有一體的傘齒輪431。當組裝好時，全部五個該旋轉構件430各別地經由相對應的該傘齒輪431彼此互相嚙合在一起。

為了使該旋轉構件430同時旋轉，該徑向約束系統400還包 括一安裝在該筒形殼體412的前部的啟動裝置442。在此實施例中，該啟動裝置442係具有圓錐形之外型，其一側具有用以選擇性地組接鑰匙或工具的插口447，另一側設有一體的傘齒輪446。該傘齒輪446與相鄰的該傘齒輪431互相嚙合。

在操作中，用戶將例如六角扳手之類的工具或鑰匙插入該插 口447並使該啟動裝置442沿選定的一方向旋轉。透過該啟動裝置442的旋轉並通過該等傘齒輪431、446的互相嚙合，可帶動該旋轉構件430同時旋轉。使該等滑動部件420同時伸出或縮回，且取決於該啟動裝置442的旋轉方向。

在如圖6中所示之一第六實施例中，滑動部件的徑向運動不 是通過旋轉構件的轉動來驅動的，相反地，該徑向運動是通過至少一個滑動部件的位置來帶動，即將線性運動變換為旋轉運動。

如圖6所示，一徑向約束系統500的結構與許多上述實施例 實質上係為相同。該徑向約束系統500包括一中空的筒形殼體512、複數引導通道514(亦可為孔口之型態)、可滑動地容置在各該引導通道514內的複數滑動部件520、位於各該滑動部件520上的長形從動件521(亦可於至少一滑動部件520上不設置該從動件521)、至少一環形旋轉構件530、複數引導彎道532和一用於將該旋轉構件530可靠地安裝在該筒形殼體512上的離合圈537。

在此實施例中，該徑向約束系統500包括一線性啟動裝置 580。該線性啟動裝置580包括一可旋轉地安裝在從該筒形殼體512的一側徑向地延伸的凸台511內的驅動軸582(亦可為支柱或桿之型態)。在該驅動軸582的一端上形成有一插口587可供選擇性地組接工具或鑰匙，另一端包括一環形穩定溝槽583，該環形穩定溝槽583與一穿過且插入該筒形殼體512的一端的穩定銷581相互作用。該穩定銷581橫置在該穩定溝槽583內並防止該驅動軸582在操作期間相對於該凸台511的軸向運動，可穩定並維持該驅動軸582的相對位置。

一長形螺栓584從該驅動軸582軸向地延伸並經由其上的螺 紋接合於一連接部件586。該連接部件586又連接到穿過一該滑動部件520並延伸到相對應的該引導彎道532內的長形驅動從動件585，該驅動從動件585並與該螺栓584互相匯交。

在操作中，取代了直接地使該旋轉構件530旋轉，用戶使用 插入該插口587中的鑰匙或工具旋轉該驅動軸582。該驅動軸582的旋轉使該螺栓584旋轉，從而推動或拉動該連接部件586，且具體係取決於旋轉之方向。該連接部件586的推動或拉動迫使與其連接的該滑動部件520縮回或伸出。由於該驅動從動件585與一該引導彎道532互相連接，該驅動從動件585的線性運動迫使該旋轉構件530旋轉，由此帶動其它該滑動部件520的同時伸出和縮回。在此實施例中，該引導彎道532由該驅動從動件585驅動。該引導彎道532係基於阿基米德螺線原理構建，其中，由於該曲線是平滑且一致的，所以從線性運動到旋轉運動的轉變可以以最小的力量完成。這種一致的曲線導致在整個預設的旋轉弧度內所施加的力量的大小都是相同，即，使該驅動從動件585沿該引導彎道532線性移動所需的力在該曲線上的任意點都將相同。

在如圖7所示之一第七實施例中，一徑向約束系統600的結 構與該徑向約束系統500實質上係相同。該徑向約束系統600包括一中空的筒形殼體612、複數引導通道614(亦可為孔口之型態)、可滑動地容置於各該引導通道614內的複數滑動部件620、位於各該滑動部件620上的長形從動件621(亦可於至少一滑動部件620上不設置該從動件621)、一環形旋轉構件630、複數引導彎道632和一用於將該旋轉構件630可靠地安裝在該筒形殼體612上的離合圈637。

在此實施例中，該徑向約束系統600包括一線性運動啟動裝 置680。該線性運動啟動裝置680包括一端可旋轉地安裝在一偏心凸輪684上的驅動桿682(亦可為支柱或軸之型態)。該偏心凸輪684配置在該筒形殼體612的一側，並且該驅動桿682穿過一孔口611且徑向地延伸到該筒 形殼體612中。該偏心凸輪684為一跨越該驅動桿682的連接端的筒形支架。該驅動桿682的樞轉軸線或旋轉軸線偏離該筒形支架的軸線。在偏心凸輪684的一端上形成有一插口687可供選擇性地組接工具650(或鑰匙)。 該工具650可以是六角扳手。該驅動桿682的另一端連接到穿過一該滑動部件620且延伸到相對應的該引導彎道632中的長形驅動從動件685，該驅動從動件685並與該驅動桿682互相匯交。

在操作中，用戶使用該工具650旋轉該偏心凸輪684，而非 轉動該旋轉構件630。該偏心凸輪684的旋轉線性地推動或拉動該驅動桿682，並具體地取決於旋轉方向。該驅動桿682被限制在該孔口611內作往復運動。該驅動桿682的推動或拉動迫使被連接的該滑動部件620縮回或伸出。由於該驅動從動件685與一該引導彎道632互相連接，該驅動從動件685的線性運動迫使該旋轉構件630旋轉，由此帶動其它該滑動部件620的同時伸出和縮回。因此，該徑向約束系統600的功能和操作與該徑向約束系統500實質上係相同，只是該驅動件為偏心凸輪而不是螺栓型驅動件。

在上述實施例中，該等徑向約束系統10、100、200、300、 400、500、600結合了具有至少一個基於阿基米德螺線的引導彎道的旋轉構件、滑動部件和可滑動地連接到引導彎道的從動件、以及用於限制滑動部件的往復運動的引導通道。阿基米德螺線的原理允許滑動部件的相對平順的伸出和縮回，部分原因是因為在眾多的用戶定義的引導彎道之結構中，引導彎道的相對角之佈置(即引導彎道相對於旋轉軸線的總體延伸方向)可以是陡峭或平緩的、但佈置成使得通過旋轉到線性的變換或通過線性到旋轉的變換而使滑動部件移動所需的力被保持在理想的最低限度。

值得一提的是，該等徑向約束系統10、100、200、300、400、 500、600包含大量替換方案。例如，以上系統中的任何一個可以由各種材料如木材、塑料、鋼材、複合材料及其組合構成。該等徑向約束系統的一部分或全部構件可以設置有區分用的顏色和/或標記。對各種實施例的用途的描述不應該被解釋為局限於此。該等徑向約束系統10、100、200、300、400、500、600可以用於需要機械構件的選擇性鎖定連接的任何情形中。另外，滑動部件的數量和它們的取向、引導彎道的具體構型和取向、以及滑動部件和對應的引導通道的形狀可以根據用戶的意願和要求變化。

綜上，本發明之一種徑向約束系統，具有更加可靠耐用之結 構，其所需之驅動力要求更小，且更易於操作，可彌補現有的直線運動與旋轉運動之轉換裝置之不足。

綜上所述，本發明之整體結構設計、實用性及效益上，確實 是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較之習知結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。

10‧‧‧徑向約束系統

11‧‧‧中央通孔

12‧‧‧系統殼體

14‧‧‧第一引導通道

16‧‧‧第二引導通道

18‧‧‧第三引導通道

20‧‧‧第一滑動部件

21‧‧‧第一從動件

22‧‧‧第二滑動部件

23‧‧‧第二從動件

24‧‧‧第三滑動部件

25‧‧‧第三從動件

30‧‧‧旋轉構件

31‧‧‧插口

32‧‧‧第一引導彎道

34‧‧‧第二引導彎道

36‧‧‧第三引導彎道

Claims (16)

1. 一種徑向約束系統，包括：一系統殼體，具有至少一設於內部的引導通道；至少一滑動部件，係可滑動地設於相對應的該引導通道中，並限位地往復運動於該引導通道中；至少一從動件，係分別地連接於各該滑動部件之一側且向外延伸；至少一旋轉構件，係可旋轉地連接於該系統殼體，該旋轉構件係設有至少一引導彎道，各該引導彎道係以阿基米德螺線或以其他近似之弧線形式設置，各該從動件係分別對應於各該引導彎道並且彼此相連，各該從動件並可相對於該旋轉構件之旋轉軸線橫向運動，各該滑動部件係限位地移動於各該引導彎道中且具有一預定之移動距離；一旋轉機構，係可選擇性地依一旋轉方向旋轉該旋轉構件，使該至少一滑動部件伸出或縮回並與至少一機械構件彼此互相嚙合鎖固或脫開；其中，該至少一滑動部件之線性運動速率與該旋轉構件之旋轉速率彼此間互相形成一比例關係。
2. 如請求項1所述的徑向約束系統，其中該系統殼體係為一長形的且部分中空之筒形殼體。
3. 如請求項2所述的徑向約束系統，其中該至少一滑動部件為複數間隔環繞地設於該筒形殼體之滑動部件。
4. 如請求項3所述的徑向約束系統，其中該至少一旋轉構件係沿直徑方向上設有位置相對的至少一對鑰匙孔；該旋轉機構具有一長形的手柄及自該手柄垂直延伸的一對互相間隔設置的鑰匙插件，該對鑰匙插件係可選 擇地插入該對鑰匙孔中，並與該至少一旋轉構件互相嚙合，供選擇性地轉動以帶動該至少一旋轉構件旋轉。
5. 如請求項4所述的徑向約束系統，另包括一預先設置且可供鎖定該旋轉構件之鎖定裝置，該鎖定裝置包括：設於該筒形殼體內之至少一鎖定凹部；設於該鎖定凹部中之至少一彈簧；一端抵接於該至少一彈簧之至少一鎖定支柱，該至少一鎖定支柱之直徑係大於該鑰匙孔，該至少一鎖定支柱係常態地受到該至少一彈簧之彈抵而抵接於該鑰匙孔之一端上；以及設於該至少一鎖定支柱之另一端上之接合頭部，該接合頭部之直徑係小於該至少一鎖定支柱之直徑，該接合頭部係常態地插設於該鑰匙孔中，以限制該至少一旋轉構件旋轉轉動；其中，其中一該鑰匙插件係比另一該鑰匙插件長，當該對鑰匙插件插入該對鑰匙孔時，較長之該鑰匙插件係推抵該接合頭部並克服該至少一彈簧之彈抵力量，使該接合頭部與該鑰匙孔分離，並使該至少一旋轉構件解除鎖定並可轉動。
6. 如請求項4所述的徑向約束系統，另包括：一可供插入安裝於該筒形殼體內之長形軸體件，該長形軸體件設有一橫向於軸線方向之貫穿通孔，該通孔與設於該筒形殼體上之一對徑向相對之第一引導通道彼此互相對齊並且連通；以及一筒形外襯殼體，具有一設於中心部位之開放空間可供選擇性地容納該筒形殼體，該開放空間之內壁設有一對徑向相對之通孔，該筒形外襯殼 體之通孔與設於該筒形殼體上之一對第二引導通道彼此互相對齊並且連通。
7. 如請求項6所述的徑向約束系統，其中該至少一個旋轉溝件包括：一環形旋轉構件，包含沿該環形旋轉構件周向且間隔設置之一對第一引導彎道和一對第二引導彎道，該等第一引導彎道相對於彼此沿一相同方向螺旋延伸，該等第二引導彎道相對於彼此沿一相同的且與該第一引導彎道之螺旋方向相反的方向螺旋延伸；其中，當該環形旋轉構件繞一旋轉弧道旋轉時，該第一引導彎道迫使一對第一滑動部件往前移動至該長形軸體件的通孔中、該第二引導彎道迫使一對第二滑動部件往後移動至該筒形外襯殼體的通孔中，以連接並鎖定該長形軸體件與該筒形外襯殼體。
8. 如請求項7所述的徑向約束系統，另包括一可供鎖定該環形旋轉構件於一預定位置之鎖定機構，該鎖定機構包含：一對彈簧；一對鎖定支柱，各該鎖定支柱之一端與一對應的該彈簧互相抵接，各該鎖定支柱之直徑係大於該鑰匙孔，各該鎖定支柱係常態地受到對應的該彈簧之彈抵而抵靠於相對應的該鑰匙孔；以及設於各該鎖定支柱之另一端上之接合頭部，該接合頭部之直徑係小於該鎖定支柱之直徑，該接合頭部係常態地插設於相對應的該鑰匙孔內，以限制該環形旋轉構件旋轉；其中，該鑰匙插件係可選擇性地插入該鑰匙孔，該鑰匙插件可推抵該接合頭部並克服該彈簧之彈抵力量，使該接合頭部與該鑰匙孔互相分離， 並使該環形旋轉構件解除鎖定並可旋轉。
9. 如請求項3所述的徑向約束系統，其中該旋轉機構包括：一可容置該筒形殼體和該至少一旋轉構件之外襯殼體，該外襯殼體具有一中空開口和繞設於外襯殼體之至少一外孔口，該至少一外孔口與該至少一引導通道彼此互相對齊，各該滑動部件係延伸至該至少一外孔口中以固定該外襯殼體；以及一鎖定機構，設於該至少一旋轉構件與該外襯殼體之間，供鎖定該至少一旋轉構件於旋轉後之一位置。
10. 如請求項9所述的徑向約束系統，其中該鎖定機構包含：一設於該至少一旋轉構件一側之長形溝槽；一設於該長形溝槽中之片簧，該片簧設有一長形的接合槽；一可旋轉地組設於該外襯殼體之中空開口中之鎖定支柱，該鎖定支柱之一端具有一插口可供選擇性地容置一工具鑰匙，該鎖定支柱之另一端上設有一長形的接合頭部，該接合頭部係可插入地組設於該接合槽中，該片簧係常態地彈抵於該鎖定支柱，使該鎖定支柱抵靠於該外襯殼體之內部並鎖定該至少一旋轉構件；其中，該鎖定支柱係可選擇性地旋轉並推抵移動該片簧至該長形溝槽內，使該至少一旋轉構件解除鎖定並沿一方向旋轉。
11. 如請求項3所述的徑向約束系統，其中該筒形殼體包括複數沿不同方向徑向延伸之子殼體。
12. 如請求項11所述的徑向約束系統，其中各該子殼體具有：至少一穿設於該子殼體之引導通道； 一對可滑動地容置於該至少一引導通道中之滑動部件；至少一設於該子殼體中之旋轉構件，該至少一旋轉構件之一側設有一對引導彎道，供容納該對滑動部件之從動件；以及一設於該至少一旋轉構件之另一側之一體式的傘齒輪，係與設於另一相鄰之旋轉構件之傘齒輪相互嚙合。
13. 如請求項12所述的徑向約束系統，其中該旋轉機構包括一組設於該筒形殼體上之旋轉啟動裝置，該旋轉啟動裝置之一端具有一插口可供選擇性地容納一工具並可供旋轉轉動，該旋轉啟動裝置之另一側開設有一一體式的傘齒輪，該旋轉啟動裝置的傘齒輪與設於各該子殼體中之旋轉構件的傘齒輪相互嚙合，當該旋轉啟動裝置選擇性地旋轉時，可帶動各該子殼體中之旋轉構件旋轉轉動。
14. 如請求項3所述的徑向約束系統，其中該旋轉機構包括一可操作地連接於該至少一滑動部件之線性運動啟動裝置。
15. 如請求項14所述的徑向約束系統，其中該線性運動啟動裝置包括：一自該筒形殼體徑向地延伸之中空凸台；一可旋轉地組設於該中空凸台內之驅動軸，該驅動軸之一端具有一插口可供選擇性地容納一工具並可旋轉驅動該驅動軸，鄰近於該驅動軸之另一端係設有一環形穩定溝槽；一橫設於該環形穩定溝槽內之穩定銷，該穩定銷限制該驅動軸沿軸向方向之運動；一自該驅動軸之相對一端軸向延伸之長形的螺栓；一連接該螺栓之連接部件；以及 一自該連接部件延伸穿設該至少一滑動部件且延伸至對應的引導彎道中之長形的驅動從動件，該驅動從動件係一端延伸並與該驅動軸互相連接；其中，該驅動軸可供選擇性地旋轉以線性地推動或拉動與該驅動從動件互相連接之該至少一滑動部件，該驅動從動件線性地移動於該引導彎道內，且該至少一旋轉構件透過該驅動從動件滑動於該引導彎道內而相對應地旋轉轉動。
16. 如請求項14所述的徑向約束系統，其中該線性運動啟動裝置包括：一設於該筒形殼體外側之偏心凸輪，該偏心凸輪之一側具有一插口可供選擇性地容納一可供旋轉轉動該偏心凸輪之工具；一自該偏心凸輪徑向地延伸至該筒形殼體中之驅動桿，該驅動桿之一端係可樞轉地連接於該偏心凸輪；以及一自該驅動桿之相對一端延伸之長形的驅動從動件，該驅動從動件之一端與該驅動桿互相連接且該驅動從動件之另一端係穿設該至少一滑動部件並延伸至對應的引導彎道中；其中，該驅動桿可供選擇性地旋轉以線性地推動或拉動與該驅動從動件互相連接之該至少一滑動部件，該驅動從動件線性移動於該引導彎道內，該至少一旋轉構件透過該驅動從動件滑動於該引導彎道內且在該引導彎道之導向下而相對應地旋轉轉動。