专利名称：无声棘轮及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种无声棘轮，其具有:至少一个楔紧元件，外环，和在外环内与外环同轴布置的内环，其中，外环和内环一起形成楔紧元件的滚道和楔紧轮廓。
背景技术：
这种无声棘轮的一个典型的例子是自由轮，其中，当扭矩在一个方向上作用时，楔紧辊卡在楔紧轮廓上，因而可以传递扭矩，而当扭矩在相反的方向上作用时，楔紧辊沿着滚道滚动，因而不传递扭矩。此外，无声棘轮机构用在所谓的自由轮制动器中，其中，当力通过松开元件引入时，可通过楔紧元件在两个方向上传递扭矩，而当力通过锁止元件引入时，不传递扭矩。通常，内环和外环都形成为整块的金属体，通过分别对金属体内外周面进行机加工(例如铣削)来形成楔紧轮廓。通常，随后对滚道进行硬化处理。US2002/148696A1公开了此类型的一种无声棘轮，其中，外环由一堆叠置的薄板形成。DE102006046495A1公开了一种无声棘轮，其中，内环由两块薄板形成，这两块薄板夹着作为第三块薄板转换轮，转换轮可相对于内环的薄板旋转。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以节约成本的无声棘轮及其制造方法。为了实现所述目的，根据本发明，每个外环和内环都是由多个薄板形成的，这些薄板相互堆叠并被固定在一起。这种无声棘轮的制造不需要对金属部件进行昂贵的机械加工，而是内环和外环都能简单地通过一个叠一个地堆叠多个扁平钢板形式的薄板而形成。可以例如通过冲压低成本地获得具有所需的楔紧轮廓的薄板，当薄板粘结在所需的位置或者通过形状锁合锁定在所需的位置时，各个薄板的边缘一起形成楔紧轮廓。通过如下方式可以在只有少量的材料浪费的情况下制造内环和外环的薄板:在制造外环的环形薄板时，通过冲压掉该环形薄板的中心而得到钢板，将该钢板用作相应的内环的薄板的坯料。根据本发明的制造方法具有进一步的优点:只需要简单地改变堆叠的薄板的数目，就能高效地制造为不同的载荷设计的不同的无声棘轮机构。在从属权利要求中给出了本发明的有用的细节。可以通过如下结构使薄板通过形状锁合锁定:例如，插入并穿过薄板的销钉；或者在薄板的表面上压出并接合在相邻的薄板上的对应凹部内的凸台。自由轮制动器需要额外的松开元件，松开元件具有爪，爪伸入内环和外环之间的滚道内并用于迫使楔紧元件进入非楔紧位置。因而，本发明提供了有利的可行性，即:由置于薄板之间的一个或多个盘形成松开元件。这简化了松开元件的制造，并同时实现了有利的力分布。
当内环通过键连接在轴上时，本发明使得能够在内环的内周面上低成本地制造键结构，因为这些键结构可以在冲压薄板的过程中形成。EP O 743 221 A2公开了一种车辆座椅的调节机构，该调节机构由串联的两个自由轮制动器形成。第一个自由轮制动器的外环可以通过操作杆选择性地从中立位置向任一方向旋转。在这种情况下，扭矩通过楔紧元件传递到内环，内环本身可驱动松开元件和第二个自由轮制动器的驱动输出元件。于是，驱动输出元件的旋转引起对车辆座椅的调节，例如，对座椅靠背倾斜度的调节或者对座椅高度的调节。回位弹簧的力的作用在第一个自由轮制动器的松开元件上。当操作杆被松开时，回位弹簧使操作杆复位，而第一个自由轮制动器的内环和第二个自由轮制动器的部件则保持在它们到达的位置。当扭矩作用在驱动输出元件上时，第二个自由轮制动器会被卡住，因而驱动输出元件卡在在壳体上。这样，待调节的座椅部件就被锁定在调节到的位置上。本发明提供了这种调节机构的一个特别紧凑的设计方案。有利的是，两个自由轮制动器的内环和外环都由薄板组成。于是，第一个自由轮制动器内环的薄板不仅相互连接，而且还与第二个自由轮制动器的松开元件连接，从而形成组件。有利的是，驱动输出元件由通过键与第二个自由轮制动器的内环连接并与该内环共同旋转的轴形成。第二个自由轮制动器的松开元件和第一个自由轮制动器的内环的薄板也可以与轴上的键槽配合，但具有一定的间隙，从而第二个自由轮制动器的松开元件可相对于轴进行有限的旋转。这种旋转对于在调节操作中将第二个自由轮制动器的楔紧元件保持在非楔紧位置是必要的。一旦该间隙被用尽，那么轴(即驱动输出元件)就由第二个自由轮制动器的松开元件和第一个自由轮制动器内环直接驱动。这使得能够稳定地传递高扭矩和可靠地支撑轴。
下面结合附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中:图1是根据本发明的无声棘轮的立体图；图2是图1中所示的无声棘轮的薄板堆的示意性剖视图；图3是根据另一个实施例的无声棘轮的水平横截面视图；图4是图3中所示的无声棘轮在另一个不同截面的横截面视图；图5是根据图3和图4的无声棘轮的竖直剖面图；图6是两个薄板的平面图，示出了无声棘轮的制造方法；图7是根据本发明的另一个实施例的具有无声棘轮机构的调节机构的轴向横截面视图；和图8是沿图7中的线VII1-VIII截取的剖视图。
具体实施例方式作为无声棘轮的一个实例，图1示出了自由轮制动器10，其包括外环12、内环14和多个楔紧元件16，其中，楔紧元件16构造为楔紧辊并且在内环和外环之间成对布置。外环12的圆柱形内表面形成楔紧元件的滚道18。内环14的外周面形成楔紧元件的另一个滚道20。但是，滚道20不是圆形的，而是形成了带有突起部的楔紧轮廓20’，突起部径向向外伸出并使内环和外环之间的环形间隙的净尺寸减少到小于楔紧辊的直径。
内环14与轴24上的键22锁定并可与轴24 —起旋转。例如，假定无声棘轮10形成座椅调节器(车辆座椅的高度调节器)的一部分。那么，轴24与高度调节机构直接连接或者通过此处未示出的传动装置连接，使得轴24的旋转会影响座椅高度的调节。当外力例如通过座椅上的乘客的身体施加在座椅上时，轴24受到趋向于使轴24与内环14 一起旋转的扭矩的作用。然而，不论向哪个方向旋转，十二个楔紧元件16中的六个楔紧元件都会进入到内环和外环之间间隙的狭窄部分，使得内环14通过楔紧作用卡在外环12上。这样，防止了轴24发生旋转，从而座椅被保持在被调节到的位置。楔紧元件16 —共有六对，在每对楔紧元件的两个楔紧元件之间布置有弹性隔块26。无声棘轮10还包括未在图1中示出的松开元件，松开元件布置为能在轴24上旋转，但是以很小的间隙与键22配合，因而松开元件能相对于内环14旋转小的角度。松开元件具有接合在每对楔紧元件16之间的间隙内的爪。当需要主动调节座椅的高度时，扭矩通过未示出的驱动机构作用在松开元件上。松开元件相对于内环14旋转小的角度，使得爪压在每对楔紧元件的两个楔紧元件16中的相应楔紧元件上，并且压缩弹性隔块26。这防止了与爪接触的楔紧元件进一步进入到内环和外环之间的间隙的狭窄部分并产生楔紧作用。当松开元件继续旋转时，轴24被内环14带动。由于爪防止了无声棘轮被锁住，所以松开元件、内环14和轴24都朝预期的方向旋转，因而座椅的高度得到调节。在这个过程中，楔紧元件16沿着静止不动的外环12的滚道18滚动。当扭矩不再作用在松开元件上时，座椅被锁定在被调节到的位置。此处描述的无声棘轮的一个显著特征是，内环14不是由一整块金属体形成，而是由一堆由薄钢板制成的扁平盘状的薄板14a-14c形成。因此，楔紧轮廓20’由薄板14a_14c相互平齐的边缘形成。相应地，在所示的实例中，外环12也是由一堆薄板12a-12d形成。由于这种设计，内环和外环的制造得到了大大的简化。例如，具有内环和外环所需轮廓的薄板可以容易地用适当厚度的薄钢板冲压出来。然后，将冲压出来的薄板相互堆叠起来并对它们进行硬化处理，从而形成楔紧元件16的刚性滚道。为了防止内环14的薄板14a_14c相对于彼此旋转或者移动，如图2的剖视图所示，在每块薄板上压出从薄板的一侧表面突出的几个凸台28。这在每块薄板的相反侧表面上形成了与凸台28对应的凹部30。当薄板如图2所示地堆叠起来时，凸台28接合在相邻薄板上的对应凹部30中，因而薄板通过形状锁合彼此锁定。按照类似的方式，外环12的薄板12a-12d也借助凸台(不可见)和对应的凹部32通过形状锁合彼此锁定。图3是根据另一个实施例的无声棘轮10’的横截面视图。在该实例中，外环12的内滚道形成非圆形的楔紧轮廓18’，而内环14形成圆形的滚道20。同样，外环12和内环14由薄板组成，图3中示出了外环12和内环14的薄板的截面图。在该实例中，通过插入薄板的对齐的孔内的销34实现外环12的薄板的形状锁合锁定。图3还示出了无声棘轮10’的松开元件36，在楔紧元件16之间的间隙中可以看见松开元件的爪38。外环12的层叠设计还可以使松开元件36有新的设计。虽然前面描述的松开元件都是以轴向伸出的爪接合在内环和外环之间的间隙内的锅形元件，但此处描述的实例中的松开元件36由介于外环的各个薄板之间的一个或多个盘36a、36b (此例中显示两个)形成。在图4中，横截面的平面选取为使得可以看到一个盘36a。图5示出了整个无声棘轮10’的层状结构。在该实例中，外环由6个薄板12a-12f形成，内环包括:分别与外环的相应薄板平齐的6个薄板14a-14f ；以及位置和厚度与松开元件36的盘36a、36b相对应的额外的两个薄板14g、14h。松开元件的盘36a、36b在无声棘轮10’的整个高度上均匀分布，爪38直接形成在盘的内部边缘上，因而可以通过短的操作杆臂作用在楔紧元件16上，从而避免了在爪中产生大的弯矩。为了使松开元件36相对于外环12旋转，盘36a、36b分别具有供销钉34穿过的细长孔38 (图4)。可以使用与图1和图2中的薄板12a_12d和14a_14c、或者图5中的薄板12a_12f和14a-14h相同的薄板形成不同厚度的内环和外环，从而能够高效地制造适用于不同载荷要求的不同类型的无声棘轮机构。在图3至图5的实例中，松开元件36的盘数量也可以改变。在典型的无声棘轮机构中，内环或者外环与壳体刚性连接。这种连接也可以通过图2所示的凸台28或者图3所示的销钉34以简单的方式实现。相应地，松开元件36的盘也通过销钉保持在一起。可选的是，松开元件36的盘也可以通过驱动机构保持在一起。例如，盘36a、36b的外周边缘可以构造为与未示出的驱动小齿轮啮合的齿环。图6示出了一种制造方法，运用该方法可以在浪费很少的情况下从平面薄钢板40冲压出无声棘轮的内环和外环的薄板。在所示实例中，用于图1和图2中示出类型的无声棘轮或者图3至图5中示出类型的无声棘轮的外环的薄板12a是从薄钢板上冲压出来的。在薄板12a内部留下了近似于圆形的板件，该板件作为用于冲压同一个无声棘轮或者不同的无声棘轮的内环的薄板14a的坯料42。薄板12a和14a可以在单个冲压步骤中形成，或者可选地在两个分开的冲压步骤中形成。当需要制造不同直径的无声棘轮机构时，也可以冲压出互相套在一起的两个以上的环。图7示出了一种调节机构，例如车辆的座椅高度调节器。所述调节机构具有两个串联的无声棘轮机构10、10’，无声棘轮机构10、10’分别构造为自由轮制动器并且容纳在一个共同的壳体中。所述壳体具有底板44和外罩46,底板44和外罩46通过铆钉48保持在一起。无声棘轮10的外环12的薄板介于底板44和外罩46之间，并通过铆钉48可旋转地保持在壳体内。无声棘轮10的内环14的薄板通过键连接在轴24’上并可与轴24’ 一起旋转，轴24’可旋转地支撑在壳体内。与图1相似，楔紧轮廓由内环14的外表面形成。无声棘轮10的松开元件50呈扁平盘的形式，其同样通过键连接在轴24’上，但是相对于轴24’有很小的旋转间隙。松开元件50的外周面具有爪52，爪52接合在无声棘轮10的内环和外环之间的环形间隙内。无声棘轮10’的内环14’是由一堆薄板形成，这些薄板叠置在松开元件50之上，并且通过铆钉(无附图标记)彼此保持在一起并与松开元件50保持在一起。在图7中，内环14’下部的薄板具有与轴24’上的键配合的凹槽，因而就像松开元件50—样，它们可相对于轴24’进行有限的旋转。上部的薄板置于轴24’的键的上方，并在整个圆周上与轴24’的圆柱形部分的外表面配合，从而高精度地支撑轴24’。无声棘轮10’的外环12’形成无声棘轮10’的楔紧轮廓，外环12’由薄板组成，在薄板上设置有操作杆接合器54。薄板和操作杆接合器54通过铆钉56保持在一起。无声棘轮10’的松开元件58介于无声棘轮10’的外环12’的薄板和无声棘轮10的松开元件50之间。松开元件58的内周面具有向上突起的爪60 (图8)，爪60接合在无声棘轮10’的内环和外环之间的环形间隙内。为了实现特别紧凑的设计，铆钉56的下头部容纳在松开元件58的弧形长孔中。操作杆接合器54具有两个螺纹导向件62，螺纹导向件62穿过外罩46上的弧形长孔，并可以附接未示出的操作杆。图8示出了无声棘轮10’的楔紧元件16’和隔块26’以及松开元件58的爪60在外环12’的薄板和内环14’的薄板之间的布置形式。无声棘轮10’的外环被两个环形的锁止弹簧64、66包围(锁止弹簧64只在图7中可见)。如图8所不,锁止弹簧66的端部在一侧固定在外罩46的内表面上的凸出部68上，在另一侧固定在从松开元件58突起的凸出部70上。相应地，锁止弹簧64的端部固定在与壳体固定连接的凸出部68上和操作杆接合器54的凸出部(未示出)上。下面将描述调节机构的操作过程。操作杆接合器54和安装在其上的操作杆通过锁止弹簧64保持在中立位置。当操作杆从中立位置向一个或另一个方向枢转时，操作杆接合器54绕轴24’旋转并带动无声棘轮10’的外环。楔紧元件16’卡住无声棘轮10’，使得无声棘轮10’的内环14’也旋转。无声棘轮10的松开元件50也参与旋转，并且松开元件50的爪52防止图7中下部的无声棘轮10被卡住。在图8的剖视图中示出了轴24’的三个键74。这些键74与内环14’的薄板上的对应凹槽72间隙配合。一旦内环14’稍稍旋转，就带动轴24’在旋转方向上旋转。当上部的无声棘轮10’的内环和外环都旋转时，松开元件58就会被带动并克服锁止弹簧66的回复力而旋转。扭矩从外环12’的薄板经由楔紧元件16’和隔块26’传递到松开元件58的爪60上。当此时松开操作杆时，锁止弹簧66推压凸出部70并使松开元件58返回到中立位置。松开元件58从而松开了无声棘轮10’。因此，内环14’停留在其到达的位置，外环、操作杆接合器54和操作杆独自回到中立位置。锁止弹簧64促使操作杆接合器回到中立位置。因此，尽管操作杆接合器54和外环12’的薄板组相对于松开元件58稍稍旋转，但操作杆稳定地保持在中立位置。在无声棘轮10’所处的高度上，轴24’具有三个额外的键74，如图8中的虚线所示。轴24’通过这些键74与无声棘轮10的内环无间隙地接合。当座椅受到载荷作用并对轴24’施加扭矩时，该扭矩会因此传递到无声棘轮10的内环。然而，因为相关联的松开元件50没有受到扭矩的作用，所以无声棘轮10的楔紧元件16将无声棘轮10卡住，使得轴24’被可靠地锁定在无声棘轮10的外环上并从而被锁定在壳体上。这样，调节机构42允许通过操作杆的反复“泵送动作”向任何所需的方向调节车辆座椅，然后将座椅可靠近锁定在其到达的位置。
权利要求
1.一种无声棘轮，包括: 至少一个楔紧元件(16; 16’)， 外环(12 ;12’)，以及 内环(14 ;14’)，其在所述外环内与所述外环同轴布置， 其中，所述外环和所述内环一起形成所述楔紧元件(16 ;16’)的滚道(20 ;18)和楔紧轮廓(20，；18，)， 其特征在于，所述外环(12 ;12’ )和所述内环(14 ;14’ )都是由多个薄板(12a-12f ；14a-14h)形成的,所述薄板相互堆叠并被固定在一起。
2.如权利要求1所述的无声棘轮，其中， 所述外环和所述内环各自的薄板互相平齐并具有相同的厚度。
3.如权利要求1或2所述的无声棘轮，其中， 所述薄板(12a-12f ；14a-14h)通过形状锁合彼此锁定。
4.如权利要求3所述的无声棘轮，其中， 所述薄板(12a-12d ;14a-14c)具有凸台(28)和与凸台(28)互补的凹部(30 ;32)，以使所述薄板形成形状锁合。
5.如权利要求3所述 的无声棘轮，其中， 所述薄板(12a-12f)借助穿过其中的销钉(34)来通过形状锁合彼此锁定。
6.如权利要求1-5中任一项所述的无声棘轮，其中， 所述楔紧轮廓(20’)形成在由薄板(14a-14c)形成的所述内环(14)的外周面上。
7.如权利要求1-5中任一项所述的无声棘轮，其中， 所述楔紧轮廓(18’)形成在由薄板(12a-12f)形成的所述外环(12)的内周面上。
8.如以上任一项权利要求所述的无声棘轮，其中， 所述无声棘轮用作自由轮制动器，所述自由轮制动器具有松开元件(36 ；50 ;58)，所述松开元件包括爪(38 ；52 ;60)，所述爪接合在多个所述楔紧元件(16 ;16’)之间的间隙内。
9.如权利要求8所述的无声棘轮，其中， 所述松开元件(36)是由介于所述外环的薄板(12a-12f)之间的一个或多个盘(36a ;36b)形成的。
10.如以上任一项权利要求所述的无声棘轮，其中， 所述内环(14 ;14’ )的薄板在其内周面上具有键槽(72)，所述键槽与穿过所述内环的轴(24 ;24’)上的键(22 ;74)配合。
11.一种如以上任一项权利要求所述的无声棘轮的制造方法，其特征在于， 薄板(12a-12f ；14a-14h)由金属板冲压而成， 当冲压出环形薄板时，留在所述环形薄板(12a)内的金属板件用作冲压同一个无声棘轮或者不同尺寸的无声棘轮的另一个薄板(14a)的坯料(42)。
12.—种车辆座椅的调节机构，其特征在于， 所述调节机构由串联的两个无声棘轮(10 ;10’ )组成，其中的每一个无声棘轮都是根据权利要求8构造的。
13.如权利要求12所述的车辆座椅的调节机构，其中， 所述两个无声棘轮中的第一个无声棘轮(10’ )的薄板(12’ )叠置在所述两个无声棘轮中的第二个无声棘轮(10)的松开元件(50)上，所述薄板彼此连接并共同旋转，并且与所述松开元件连接并共同旋转。
14.如权利要求13所述的车辆座椅的调节机构，其中， 所述两个无声棘轮(10 ;10’)容纳在共同的壳体(44，46)中，所述壳体可旋转地支撑着所述轴(24’)，所述轴穿过所述两个无声棘轮(10 ;10’ )的内环(14 ;14’)，并且与所述第二个无声棘轮(10)的内环(14)不可相对旋转地锁定。
15.如权利要求14所述的车辆座椅的调节机构，其中， 所述第二个无声棘轮(10)的松开元件(50)和所述第一个无声棘轮(10’)的内环(12’ )的至少一些薄板通过键(74)和键槽(72)与所述轴(24’ )保持接合，使得所述第二个无声棘轮(10)的松开元件(50)和所述第一个无声棘轮(10’ )的内环(12’ )能够相对于所述轴(24’)在有限的角度范围内旋转。
16.如权利要求12-15中任一项所述的车辆座椅的调节机构，其中， 所述第一个无声棘轮(10’ )的外环(12’ )与操作杆接合器(54)不可相对旋转地连接，并通过第一个回位弹簧(64)弹性地保持在中立位置，而所述第一个无声棘轮(10’ )的松开元件(58)通过第二个回位弹簧(66)弹性地保持在中立位置。
全文摘要
一种无声棘轮，其包括至少一个楔紧元件(16)，外环(12)，和在所述外环内与所述外环同轴布置的内环(14)，所述外环和所述内环一起形成所述楔紧元件(16)的滚道(18)和楔紧轮廓(20')，其中，所述外环(12)和所述内环(14)都是由多个薄板(12a-12d；14a-14c)形成的，所述薄板相互堆叠并被固定在一起。
文档编号F16D41/06GK103180631SQ201080068283
公开日2013年6月26日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者米尔托·本杰明, 米歇尔·屈尔曼 申请人:罗兰克斯两合有限公司