卡合转动装置.pdf

本发明属于旋转中的卡合装置以及手工调节工具等技术领域。解决现有技术该旋转控制机构主要由齿轴、连接轴和铲面头三个部分构成，内齿和外齿的结构不但复杂，而且加工难度高，容易因敲打或冲撞而损坏的问题。该卡合转动装置，包括第一连接件(1)，第二连接件(2)，第一连接件(1)与第二连接件(2)可以绕同一轴线转动，第二连接件(2)上设有卡孔(3)，卡孔(3)轴向设置，第一连接件(1)一侧设有卡槽(4)，卡孔(3)内设有可沿轴向滑动的外卡块(5)，卡槽(4)中设有可沿轴向滑动的内卡块(6)，外卡块(5)与内卡块(6)成一体结构。具有结构简单，便于加工，机械强度高，在震动或者冲击过程中不易冲击损坏的优点。

1.  一种卡合转动装置，包括第一连接件(1)，第二连接件(2)，所述的第一连接件(1)与第二连接件(2)可以绕同一轴线转动，其特征是所述的第二连接件(2)上设有卡孔(3)，所述的卡孔(3)轴向设置，所述的第一连接件(1)一侧设有至少一个卡槽(4)，所述的卡孔(3)内设有一个可沿轴向滑动的外卡块(5)，所述的卡槽(4)中设有可沿轴向滑动的内卡块(6)，所述的外卡块(5)与内卡块(6)成一体结构。

2.  根据权利要求1所述的卡合转动装置，其特征是所述的第一连接件(1)上设有轴孔(7)，所述的轴孔(7)设有转轴(8)，所述的外卡块(5)与内卡块(6)设置于转轴(8)上。

3.  根据权利要求2所述的卡合转动装置，其特征是所述的第二连接件(2)上设有夹槽(9)，所述的第一连接件(1)设置在夹槽(9)中，所述的卡孔(3)设置于夹槽(9)的一侧挡壁(10)上，所述的夹槽(9)的另一侧挡壁(11)上设有侧轴孔(12)，所述的转轴(8)设于侧轴孔(12)中。

4.  根据权利要求1、2或3所述的卡合转动装置，其特征是所述的卡孔(3)侧壁与轴线呈一夹角α，所述的外卡块(5)侧面与轴线呈一夹角β，所述的夹角α趋近于夹角β。

5.  根据权利要求1、2或3所述的卡合转动装置，其特征是所述的卡槽(4)侧壁与轴线呈一夹角α，所述的内卡块(6)侧面与与轴线呈一夹角β，所述的夹角α趋近于夹角β。

6.  根据权利要求2或3所述的卡合转动装置，其特征是所述的转轴(8)上设有复位弹簧(13)，所述的复位弹簧(13)一端弹压在转轴(8)上，所述的复位弹簧(13)另一端作用在第一连接件(1)或第二连接件(2)上，使外卡块(5)和内卡块(6)保持向卡孔(3)和卡槽(4)内弹压。

7.  根据权利要求6所述的卡合转动装置，其特征是所述的转轴(8)上设有按键(14)，所述的复位弹簧(13)一端弹压在按键(14)内侧。

8.  根据权利要求6所述的卡合转动装置，其特征是所述的第一连接件(1)与第二连接件(2)之间设有密封圈(15)。

9.  根据权利要求4所述的卡合转动装置，其特征是：所述的卡槽(4)侧壁与轴线呈一夹角α，所述的内卡块(6)侧面与与轴线呈一夹角β，所述的夹角α趋近于夹角β；
所述的转轴(8)上设有复位弹簧(13)，所述的复位弹簧(13)一端弹压在转轴(8)上，所述的复位弹簧(13)另一端作用在第一连接件(1)或第二连接件(2)上，使外卡块(5)和内卡块(6)保持向卡孔(3)和卡槽(4)内弹压；
所述的夹槽(9)的另一侧挡壁(11)与第一连接件(1)之间设有弹性密封圈(16)，所述的弹性密封圈(16)的弹压在第一连接件(1)上的弹力小于复位弹簧(13)施加在转轴(8)上的弹力，所述的夹槽(9)的一侧挡壁(10)与第一连接件(1)之间设有一调节间隙(17)，所述的夹槽(9)的另一侧挡壁(11)与第一连接件(1)之间设有另一调节间隙(18)。

10.  根据权利要求9所述的卡合转动装置，其特征是所述的第一连接件(1)的另一侧上设有环形槽(19)，所述的弹性密封圈(16)设置在环形槽(19)中。

11.  根据权利要求10所述的卡合转动装置，其特征是所述的弹性密封圈(16)上设有凹槽(24)。

12.  根据权利要求9所述的卡合转动装置，其特征是所述的转轴(8)上设有按键(14)，所述的复位弹簧(13)一端弹压在按键(14)内侧。

13.  根据权利要求9所述的卡合转动装置，其特征是所述的夹槽(9)的一侧挡壁(10)与第一连接件(1)之间设有密封圈(15)。

卡合转动装置
技术领域
本发明属旋转中的卡合装置以及手工调节工具等技术领域。
背景技术
在中国专利，名称为一种旋转控制机构及其构成的多功能铲，专利号201420158785.0的专利文献中，公开了一种旋转控制机构及其构成的多功能铲，其中旋转控制机构包括齿轴1和连接轴2，所述齿轴1为一根外表面上设置有外齿环的转动轴，而所述连接轴2的下端则开设有带内齿的连接孔3，该内齿与所述外齿环啮合，在所述连接轴2的上端还设置有外接结构4。
由旋转控制机构构成的多功能铲，包括手柄7和铲面8，还设置有旋转控制机构，该旋转控制机构包括齿轴1和连接轴2，其中，所述齿轴1为一根外表面上设置有至少一个外齿环的转动轴，而所述连接轴2的下端则开设有带内齿的连接孔3，该内齿与所述外齿环啮合，在所述连接轴2的上端还设置有外接结构4，所述手柄7的下端与该外接结构4连接；所述铲面8上端中部设置有铲面头1，该铲面头16上设置有至少一个带铲面头内齿的沉孔，所述铲画8通过该铲面头内齿与所述外齿环相互啮合而与所述旋转控制机构连接。
该旋转控制机构主要由齿轴、连接轴和铲面头三个部分构成，三者是通过内齿与外齿环之间的啮合而定位固定。其存在的缺点主要是部件结构复杂、强度差、易断裂，并且连接轴和铲面头之间的旋转角度定位设定有局限。具体来说就是由于连接轴的下端设有带内齿的连接孔，其内侧的内齿根部所处的位置壁厚最单薄，在震动或者冲击时容易产生断裂而损坏。另外，铲面头上设置有至少一个带铲面头内齿的沉孔，同样内侧的内齿根部所处的位置壁厚最单薄，容易产生断裂而损坏。再者，齿轴为一根外表面上设置有至少一个外齿环，外齿环上的所有外齿体积小，承受的力自然小，容易崩裂。而在加工制造过程中，齿轴、连接轴和铲面头中的内齿和外齿的的结构不但复杂，而且加工难度高，精度难以控制，并且精度的高低与调节的畅顺成反比，即如果内齿和外齿精度高度吻合，那么齿轴上的外齿从一侧滑入连接轴下端带内齿的连接孔会因过紧而难以进入，同样退出也困难。如果内齿和外齿精度精度不高，则两者之间的间隙就变大，在震动或者冲击过程中容易因敲打或冲撞而损坏。由于连接轴和铲面头之间旋转角度定位是由内齿与外齿环决定的，也就是说旋转的角度取决于齿数，旋转定位角度为360/N度的倍数，其中N为齿数。例如采用10个齿的内齿和外齿环结构，则旋转定位角度只能是360/10＝36度的倍数。若要旋转18.1度的角度定位，则需要设计3600个齿的内齿和外齿环结构，每转过一个齿旋转0.1度，旋转181个齿则转过18.1度，这在工程上是不可想象的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种第一连接件与第二连接件在转动时便于在指定角度设置 锁定，各个部件之间卡合部位体积尽可能大，可以承受高强度敲击或者冲撞，并且结构紧凑的卡合转动装置。
为实现本发明的目的，所述的卡合转动装置，包括第一连接件，第二连接件，所述的第一连接件与第二连接件可以绕同一轴线转动，所述的第二连接件上设有卡孔，所述的卡孔轴向设置，所述的第一连接件一侧设有至少一个卡槽，所述的卡孔内设有可沿轴向滑动的外卡块，所述的卡槽中设有可沿轴向滑动的内卡块，所述的外卡块与内卡块成一体结构。
由于第一连接件和第二连接件是通过卡孔和外卡块、卡槽和内卡块的结合而固定连接在一起的，卡孔和外卡块、卡槽和内卡块相比于内齿和外齿环结构而言，具有卡持点少，卡持面积集中而且大的优点，结构简单，便于加工。在受到冲击或者敲打时不容易碎裂，机械强度得到了大大地提高。再者，卡合锁定的角度位置仅仅由卡槽的角度位置决定，只要将卡槽设置在从起始点位置起算所指定的角度上，在转动时，卡合锁定的位置就在该角度所处的位置。因此，本发明的角度锁定位置相比内齿和外齿环结构的复杂计算而言得到了大大地简化。
附图说明
图1为本发明一种卡合转动装置的立体装配结构图。
图2为图1中一种卡合转动装置另一视角的立体装配结构图。
图3为图1中一种卡合转动装置剖视立体装配结构图
图4为本发明一种卡合转动装置的剖视结构图。
图5为图4中的A放大视图。
图6为外卡块与内卡块设置于转轴上的结构图。
图7为第二连接件的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明卡合转动装置的具体实施例作进一步详述：
如图1、2、3中实施例所示，本发明卡合转动装置，包括第一连接件1，第二连接件2，第一连接件1与第二连接件2可以绕同一轴线转动，筇二连接件2上设有卡孔3，卡孔3轴向设置，第一连接件1一侧设有至少一个卡槽4，卡孔3内设有可沿轴向滑动的外卡块5，卡槽4中设有可沿轴向滑动的内卡块6，外卡块5与内卡块6成一体结构。当外卡块5与内卡块6同时分别置于卡孔3和卡槽4内时，第一连接件1与第二连接件2被卡住而无法转动，当外卡块5、内卡块6任何一个离开卡孔3或卡槽4时，第一连接件1与第二连接件2可相对转动。本实施例第一连接件1上设有两对卡槽4，外卡块5的两边上设有一对内卡块6，并且是与轴线对称设置的，一对内卡块6分别可卡入经两对卡槽4内，两对卡槽4之间具有一个特定的角度，因此，在旋转路径上具有两个定位点。相比于现有技术中带内齿的连接孔而言，本发明中的卡槽4的底部相当于在通孔中增设了一个加强筋，使孔壁不易断裂，第一连接件1强度更高，可以承受更大的敲击、咬合而不易碎裂。若是采用一个卡槽4，当将第一连接件1、第二连接件2分别固定在门框和门板上，门板将绕门铰链的轴线转动，第二连接件2也随门板绕门铰链的轴线转动，当第二连接件2上 的一个卡槽4转至内卡块6对应的位置时，一旦内卡块6卡入卡槽4，第二连接件2就被固定在第一连接件1上，此时门板固定在门框上，并与门框形成一个开启夹角，该开启夹角就是由卡槽4的角度位置决定的。同理，若是采用二个不同位置的卡槽4，就会形成两个开启夹角，以此类推。该结构的卡合转动装置可以取代门吸的使门板定位功能，但是又不会在地面或者墙壁留下门吸的固定支撑脚，为房间腾出了一定的空间。
第一连接件1上设有轴孔7，轴孔7设有转轴8，外卡块5与内卡块6设置于转轴8上。外卡块5与内卡块6的根部设置在转轴8的侧面上，外卡块5与内卡块6的一个侧面连接在一起，如图中虚线所示，即外卡块5与内卡块6呈一长条状。转轴8一方面使第一连接件1与第二连接件2可以绕同一轴线转动，另一方面可以避免第一连接件1与第二连接件2在受到撞击、敲打、震动、转动时产生的分离，特别是可以分担卡孔3和外卡块5、卡槽4和内卡块6在受到撞击、敲打时的作用力。再者，还可以增加外卡块5与内卡块6一体的刚性，使外卡块5与内卡块6的根部固定在同一个转轴8上不易裂开，并使外卡块5与内卡块6可以同时沿轴向运动，该一体结构的刚性强度高。
第二连接件2上设有夹槽9，第一连接件1设置在夹槽9中，卡孔3设置于夹槽9的一侧挡壁10上，夹槽9的另一侧挡壁11上设有侧轴孔12，转轴8设于侧轴孔12中。
转轴8固定于夹槽9的一侧的挡壁10和另一侧的挡壁11上，一方面可以使第一连接件1绕转轴8转动，另一方面可以限制第一连接件1在夹槽9中转动而不会脱出，并且使第一连接件1可以平稳地固定于轴线位置。
卡孔3侧壁与轴线呈一夹角α，如图7中所示，夹角α尽可能地小，使得卡孔3环形的侧壁形成一个很小的锥度，外卡块5侧面与轴线呈一夹角β，如图6中所示，夹角α趋近于夹角β，如图5中所示。一方面可以使卡孔3侧壁与外卡块5侧面有充分的接触，减小两者之间的间隙，同时保持了卡孔3和外卡块5在径向的接触，大大地减少了冲击时产生的变形，即使产生变形，两个接触的斜面也会进一步滑入接触，进一步减小间隙，起到补偿的作用，另一方面也方便外卡块5从卡孔3外侧退出。
卡槽4侧壁与轴线呈一夹角α，内卡块6侧面与与轴线呈一夹角β，如图5中所示，夹角α趋近于夹角β。同理使卡槽4侧壁与内卡块6侧面充分接触，减小变形，方便推出。
转轴8上设有复位弹簧13，复位弹簧13一端弹压在转轴8上，复位弹簧13另一端作用在第一连接件1或第二连接件2上，使外卡块5和内卡块6保持向卡孔3和卡槽4内弹压。复位弹簧13产生的弹力一方面作用在转轴8上，使外卡块5和内卡块6保持向卡孔3和卡槽4内弹压，使外卡块5和卡孔3、内卡块6和卡槽4之间间隙最小，并且还可以在冲击或者震动状态下保持间隙最小，从而可以有效地减小间隙两侧物件表面之间的碰撞变形，大大增加了产品的使用寿命。另一方面，当第一连接件1相对于第二连接件2旋转至设定角度时，复位弹簧13可以使外卡块5、内卡块6自动进入到卡孔3、卡槽4内，实现自动锁定。需要开启时，只需要在外卡块5、内卡块6上施加一个反向的作用力便可退出卡孔3、卡槽4，第一连接件1相对于第二连接件2可以继续旋转。
转轴8外端面上设有按键14，按键14通过螺钉26紧固在转轴8的螺孔中，方便手 指在轴向按压转轴8端部。此时，复位弹簧13一端可以弹压在按键14内侧。转轴8的作用主要是推动外卡块5和内卡块6运动，其次可以使第一连接件1与第二连接件2可以绕轴线相对转动，因此其直径可以尽量的小，以使第一连接件1上的轴孔7可以尽量小，为第一连接件1提供更大的实体空间，使得第一连接件1整体刚性结构更加牢固而不易破碎。
第一连接件1与第二连接件2之间设有密封圈15。密封圈15弹压在两者中，可以避免灰尘、土石、泥浆等落入第一连接件1与第二连接件2之间的间隙，从而保持机械结构活动的灵活性。第一连接件1一侧设置O形密封圈，则该侧可以阴挡灰层、细小的颗粒、泥浆等进入转轴部位。同理，另一侧设置O形密封圈，则另一侧也可以阻挡灰层、细小的颗粒、泥浆等进入转轴部位。
卡槽4侧壁与轴线呈一夹角α，内卡块6侧面与与轴线呈一夹角β，夹角α趋近于夹角β。夹角α和夹角β的角度在1～5度范围内。转轴8上设有复位弹簧13，复位弹簧13一端弹压在转轴8上，复位弹簧13另一端作用在第一连接件1或第二连接件2上，使外卡块5和内卡块6保持向卡孔3和卡槽4内弹压。夹糟9的另一侧挡壁11与第一连接件1之间设有弹性密封圈16，弹性密封圈16的弹压在第一连接件1上的弹力小于复位弹簧13施加在转轴8上的弹力，夹槽9的一侧挡壁10与第一连接件1之间设有一调节间隙17，夹槽9的另一侧挡壁11与第一连接件1之间设有另一调节间隙18。弹性密封圈16上设有凹槽24，凹槽24呈环状。当凹槽24所处的端面受到挤压时，凹槽24可以提供一个变形部位的容置空间。
由于复位弹簧13施加在转轴8上的弹力大于弹性密封圈16的弹压在第一连接件1上的弹力，复位弹簧13的弹力由外向内弹压，使外卡块5保持向卡孔3内挤压，直至外卡块5外侧面与卡孔3的内侧面完全接触，并且使两者之间的间隙最小。同时，弹性密封圈16的弹力由内向外弹压，由于有一调节间隙17和另一调节间隙18的存在，导致第一连接件1具有微量向夹槽9的一侧挡壁10和另一侧挡壁11移动的空间，使卡槽4可以向内卡块6挤压，直至卡槽4内侧面与内卡块6的外侧面完全接触，使卡槽4和内卡块6之间的间隙最小。
此时，第一连接件1、第二连接件2、外卡块5和内卡块6接触部位处于相对无间隙状态。在使用时，通过手感可以发现整个结构的各个部件之间不存在虚位。在冲击、敲打或者震动状态下，可以大大减小部件之间碰撞产生的变形。即使发生一些变形，由于与轴线倾斜一个夹角的外侧面与内侧面结构也可以产生间隙补偿，大大提高了产品的使用寿命。
第一连接件1的另一侧上设有环形槽19，弹性密封圈16设置在环形槽19中。环形槽19比起一调节间隙17具有更大的空间，可以容纳相对粗的弹性密封圈16，一方面为弹性密封圈16提供了更大的压缩空间，具有较大的弹性行程，另一方面在弹性密封圈16受到挤压时，弹性密封圈16轴向两侧被压扁，此时，弹性密封圈16一方面产生轴向的弹力，并且将夹槽9的另一侧挡壁11与第一连接件1之间密封，另一方面产生径向弹力，紧密地挤压在环形槽19的内外侧壁上，使环形槽19与弹性密封圈16产生良好的密封效 果，同时环形槽19的内外侧壁也会同时挤压弹性密封圈16径向的内外两侧面，使弹性密封圈16的径向两侧面的弹力得以增强。
夹槽9的一侧挡壁10与第一连接件1之间设有密封圈15。第一连接件1上设有密封圈槽25，密封圈15设置在密封圈槽25中。由于第一连接件1的左右两侧分别设置有密封圈槽25和环形槽19，一方面槽的侧壁起到了加强筋的作用，增加了第一连接件1的强度，使其不易变形，另一方面为密封圈提供了固定安置的空间，同时又减轻了第一连接件1的重量。
一侧挡壁10外侧设有盖槽21，盖槽21中设有端盖22，以防灰尘、碎石土颗粒进入外卡块5和卡孔3之间的缝隙中。另一侧挡壁11外侧设有按键槽23，复位弹簧13、按键14设置在按键槽23中，按键14的侧面与按键槽23的侧壁吻合，以防灰尘、碎石土颗粒、泥浆等细小杂物进入到转轴8与侧轴孔12之间的缝隙内。
使用时，当将第一连接件1和第二连接件2分别固定在铲头和手把上，则形成铲头与手把之间可以转换角度的工具，或者说是铲头角度可调活动铲子，当铲头与手把之间角度呈180度时，则为铲锹。当铲头与手把之间角度呈90度时，则为锄头。由于卡合转动装置具有机械强度更高，不易断裂，可以承受更大的敲击，咬合不易碎裂，角度转换快捷、轻便的优点，特别适用于生产劳动工具，使劳动工具具有活动调节的功能。
而将第一连接件1和第二连接件2分别固定在两根杆子上，则形成可以调节角度的分段长杆等。本发明卡合转动装置还具有广泛的应用，只要将将第一连接件1和第二连接件2分别固定在两个物件上，则这两个物件便可以实现角度调节，并且这两个物件可以承受高强度的撞击或冲击而不易损坏。