滑轮的制作方法

1.本发明涉及滑轮组。具体的，但不是唯一的，本发明应用于冲击块滑轮，但也可以应用于许多其他类型的绳索导向产品。


背景技术：

2.滑轮组在许多不同类型的绳索索具中有多种应用，包括但不限于在攀登、绳索进入、救援、工业高空安全、海洋、提举重物和走绳、体育、工业和战术领域的应用。有多个术语与“滑轮组”紧密联系，包括“冲击块”、“冲击滑轮”、“滚轮”、“重定向”、“牵引块”、“牵引滑轮”、“起重块”、“树架块”、“尾板块”、“船用块”、“起重滑轮”(或简称“滑轮”)等。
3.与所有用于绳索索具的设备一样，用户要求滑轮组既坚固又重量轻。这些要求在某些方面是相互矛盾的，因为追求其中一个方面通常会损害另一个方面。滑轮组的设计具有额外的挑战，即，当一条移动的线在旋转的滑轮槽轮上被重定向时，保持有效的绳索配置。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种滑轮，该滑轮在考虑到这些设计目的时对已知滑轮进行了改进。
5.滑轮组的主要部件是间隔开的第一板和第二板，在第一板和第二板之间承载有槽轮，槽轮用于围绕通常正交于板的轴线旋转。在使用时，这些板通过与槽轮隔开的固定护柱相互连接，护柱通常具有围绕与槽轮的旋转轴线平行的轴线成圆形的横截面(或者，至少在其面向槽轮的范围内是凸形的)，这种形状适合于允许线在护柱上平滑地滑动。通常，可以解锁护柱，由此板可以围绕槽轮轴线相对于彼此旋转。
6.从第一方面，本发明提供了一种滑轮组，该滑轮组包括：
7.a.第一板和第二板；
8.b.布置在板之间的滑轮槽轮，滑轮槽轮用于在槽轮轴上的轴承上旋转，槽轮轴沿着槽轮轴线在板之间延伸，
9.c.板连接到槽轮轴，以便允许一个板相对于另一个板围绕槽轮轴线在滑轮组的关闭位置和滑轮组的打开位置之间旋转，以及
10.d.每个板在远离槽轮轴线的位置处具有相应的护柱结构，该护柱结构布置成使得当板处于关闭位置时，相应的护柱结构彼此接触或紧密接近以形成在板之间延伸的护柱，并且当板处于打开位置时，相应的护柱结构间隔开。
11.因此，护柱是由两个板的结构形成的，而不是由附接到一个或两个板上的单独部件形成的。与已知的滑轮组相比，这可以节省质量，简化制造过程并提高强度。这还增加了安全性，因为与传统滑轮组相比，有更少的部件发生故障。一旦正确配置和加载，加载模式会将滑轮组推动到关闭位置。
12.在打开位置，可以将绳索、附接吊索或其他线安装到滑轮组中。当滑轮组随后移动
到关闭位置时，线被约束在护柱和槽轮之间移动。
13.通常，每个护柱结构与相应的板一体地形成，例如为一体式铸造和/或锻造部件。
14.优选地，相应的孔延伸穿过护柱结构中的每个护柱结构(或穿过一个护柱结构并部分地穿过另一个护柱结构)，当滑轮组处于关闭位置时，孔在护柱轴线上彼此对准。在这样的实施例中，滑轮组可以通过将锁定部件插入孔中而被固定在关闭位置，从而保持孔彼此对准。
15.优选地，护柱结构的形状使得在关闭位置中，一个护柱结构的一部分在具有平行于护柱轴线的分量的方向上与另一个护柱结构的一部分重叠并接触。优选地，护柱结构的重叠部分具有正交于护柱轴线的彼此接触的表面。这具有互锁系护柱结构的效果，并且在板受到侧向力(在倾向于使板分离的方向上)时阻止其分离，从而提高滑轮组的强度和安全性。
16.其中，在关闭位置，优选的是，护柱结构共同形成在面对槽轮的方向上截面为凸形的护柱。例如，在关闭位置，护柱结构可以共同形成截面为圆形的护柱，但其他光滑横截面可以提供合适的低摩擦表面。
17.从第二方面，本发明提供了一种滑轮组，该滑轮组包括：
18.a.第一板和第二板；
19.b.布置在板之间的滑轮槽轮，该滑轮槽轮用于在槽轮轴组件上的轴承上旋转，该槽轮轴组件沿着槽轮轴线在板之间延伸，
20.c.板连接到槽轮轴组件，以便允许一个板相对于另一个板围绕槽轮轴线在滑轮组的关闭位置和滑轮组的打开位置之间旋转，以及
21.d.槽轮轴组件包括：
22.i.主轴，主轴相对于第一板固定而不旋转并相对于第二板自由旋转；
23.以及
24.ii.轴帽，轴帽将主轴夹紧到第一板，轴帽可拆卸地固定到主轴上。
25.这样的布置使得最终用户或维修人员能够拆卸轴组件，例如进行维护。
26.通常，轴帽与主轴螺纹啮合。
27.轴帽和主轴中的每一个包括轴部分，该轴部分延伸穿过第一板和第二板中的相应通孔。轴帽和主轴中的每一个可以包括头部部分，该头部部分与分别邻近通孔的第一板和第二板的表面邻近。
28.轴组件包括间隔件，该间隔件使主轴的头部部分在平行于槽轮轴线的方向上与第二板间隔开。这防止了第二板被夹紧到轴组件上，这将导致其旋转运动受到限制。
29.在典型的实施例中，轴帽与主轴螺纹啮合。
30.实施例可进一步包括防止轴帽相对于第一板旋转的固定机构。这种固定机构优选地是可拆卸的，以使轴帽能够从主轴分离，从而能够拆卸轴组件。
31.本发明的第二方面的实施例可以包括本发明的第一方面的实施例中存在的特征。
32.优选地，每个板具有凹槽，槽轮的一部分在凹槽内延伸。这可以确保在槽轮和板之间有最小的间隙，并为接触或离开槽轮的线提供平滑的通道。通常，凹槽是圆形的，并且以槽轮轴线为中心。
33.轴组件优选地是中空的，以提供在平行于槽轮轴线的方向上穿过滑轮组的通道。
有利地，通道的端部部分的截面为凸形，以便为进入和离开通道的线、织带或其他承载部件提供平滑的入口和出口。
34.本发明的实施例可以包括在板之间的两个或更多个槽轮，并且可以包括多于两个板。
35.最典型的是，槽轮可以在任一方向上自由旋转，但也可以可替代地被限制在单个方向上旋转。
附图说明
36.现在将借助于示例并参照附图来详细描述本发明的实施例，在附图中：
37.图1和图2是实施本发明的滑轮在关闭状态下的正视图；
38.图3是图1的实施例在关闭状态下的俯视图；
39.图4是对应于图1的在解锁状态下的正视图；
40.图5是对应于图1的在打开状态下的正视图；
41.图6是图1的实施例在打开状态下的俯视图；
42.图7是通过图1的实施例的横截面；
43.图8是详细示出图1的实施例中的槽轮轴组件的横截面；
44.图9是图9的轴组件的部件的分解图；
45.图10a和图10b示出了使用工具将轴帽固定到主轴上；
46.图11示出了用于防止轴帽移除的锁定机构；
47.图12是图1的实施例的板的分解图；
48.图13是图1的实施例的第一板的护柱结构的细节；
49.图14和图15详细示出了处于锁定状态和解锁状态的图1的实施例的锁定组件；
50.图16和图17示出了与固定和移动的绳索的一起使用的图1的实施例；
51.图18示出了本发明的实施例的部件，该实施例是图1至图17的实施例的变型；以及
52.图19是通过图18的实施例的局部截面。
具体实施方式
53.参照附图，实施本发明的滑轮具有第一板10和第二板12。板10、12具有大致相似的周边形状：它们由两个弧形部分形成，第一个弧形部分半径较大，以槽轮轴线as为中心，第二个弧形部分半径较小，以护柱轴线ab为中心。因此，每个板10、12具有由轴部分26互连的小凸台部分22、22’和大凸台部分24、24’。板布置在中间平面pm的相对侧。第一板10的小凸台部分22和第二板12的小凸台部分22’各自以护柱轴线ab上的通孔为中心，第一板10的通孔为内螺纹，并且第二板12的通孔为平滑的。圆筒形壁28围绕第二板12的小凸台部分22’的通孔。
54.槽轮30布置在板10、12之间。槽轮30装在滚动元件轴承32、34上，滚动元件轴承使得槽轮能够围绕以大凸台部分24、24’的通孔为中心的槽轮轴线as自由旋转。轴承32、34装在槽轮轴组件上，槽轮轴组件包括主轴40、轴帽42和轴间隔件44。槽轮30具有凹形横截面的外工作表面36和直径适于安装在轴承32、34的外圈上的圆筒形内通道。肋38沿圆筒形内通道的长度径向向内突出到圆筒形内通道的中间。
55.主轴40是具有中空轴部分50的管状部件，中空轴部分50具有圆筒形外表面，轴承32、34的内圈支撑在圆筒形外表面上。在第一端。主轴40具有直径比轴部分50大的头部52，头部具有弯曲的内表面，该内表面提供到轴部分50内部的光滑的、渐扩的入口。主轴40的与头部52相对的端部部分54具有多边形外部轮廓，其具有多个(在本实施例中为10个)平坦面。在内部，主轴40从刻面端部部分54开始具有内螺纹。
56.轴帽42具有中空的外螺纹轴58和以轴58为中心的头部60。轴58的螺纹适于与主轴40的螺纹互连。头部60具有弯曲的内表面，该内表面提供到螺纹轴58内部的光滑的、渐扩的入口。轴帽42的头部60具有围绕其周边间隔开的若干个轴向延伸的驱动槽66。
57.间隔件44被成形为短圆筒体，间隔件的径向突出的凸缘62靠近间隔件的端部中的一个端部。通道64轴向延伸穿过间隔件，通道64的尺寸使得间隔件44在主轴40的轴部分50上紧密地滑动配合。
58.第一板10具有通孔16，通孔16以槽轮轴线as为中心并在第一板10的外表面和内表面之间延伸。第一板10的通孔16的周边形状为多边形，并且第一板的通孔的尺寸使得主轴40的多边形端部部分54在其内紧密配合。因此，主轴40的多边形端部部分54可以容纳在第一板10的通孔16中，防止主轴绕其轴线旋转。应当理解，主轴40的第一板10端部部分54的通孔16的具体形状不限于多边形。所要求的是，当主轴40的端部部分54被容纳在第一板10的通孔16内时，主轴被限制旋转。例如，它们可替代地具有平坦的截面，为正方形或具有花键。
59.第二板12具有通孔18，通孔18以槽轮轴线为中心并在第二板12的外表面和内表面之间延伸。第二板12的通孔18为圆形横截面，并且具有阶梯直径，使得矩形横截面的肋70径向地突出到该通孔中。第二板12的通孔18在肋70的区域中的内径比间隔件44的靠近凸缘62的部分的外径大一个量，该量使得间隔件能够插入第二板12的通孔18中并以最小的横向运动相对于第二板12旋转。肋70与凸缘62发生接触以限制间隔件在第二板12的通孔18内的轴向移动。第二板12的通孔18的在肋70和板12的外表面之间的直径大于主轴40的头部的直径，使得头部52在通孔内紧密配合。
60.通过如下方式建立轴组件，所述方式即，将主轴40的轴部分50穿过第二板12的外表面进入第二板12的通孔18中，直到主轴40的头部52与肋70发生接触，从而防止主轴40的进一步轴向运动。然后，间隔件44越过主轴40的轴部分50，使得凸缘62远离主轴40的头部52，直到间隔件与头部52的内表面接触。然后，轴承中的第一轴承34滑动到主轴40的轴部分50上，直到第一轴承的内圈与间隔件44接触。然后将环形间隔垫片72、槽轮30和第二轴承32布置在轴部分上，其中，间隔垫片72以中间平面pm为中心，保持轴承32、34的内圈之间的适当距离。槽轮30的肋38在轴承32、34的外圈之间的中间平面pm内突出，以将槽轮30定位在主轴40上的正确轴向位置。(在替代配置中，轴承和槽轮可以形成为单个单元，从而避免了对间隔件的需求。)
61.然后，将主轴40的多边形端部部分插入第一板10的通孔16，并且通过将轴帽42的轴58拧入以与主轴40的轴部分50的内螺纹啮合而将轴帽布置就位。使用套筒工具78拧紧轴帽42，套筒工具78具有与轴帽42的头部60中的驱动槽66接合的突出齿80和用于容纳套筒驱动工具的方形凹槽82。(参见图18和图19以了解可用于本实施例的使用锯齿的替代驱动装置。)拧紧轴帽42以将板10、12、槽轮和轴组件连接在一起。轴帽42的头部60容纳在第一板10的外表面的凹槽内。
62.力通过滑轮组的部件传递的路径很重要。压缩力从第一板10的内表面通过轴承32、34的内圈和间隔垫片72传递到间隔件44，然后传递到主轴的头部52。通过主轴40的轴50和盖的轴58传递张力，这些力由使用工具78拧紧轴帽的程度来控制。间隔件44和第二板12的肋70的尺寸使得肋70桥接而不夹紧在间隔件44的凸缘62和主轴40的头部52之间—间隔件44承载所有的压缩力。相反，在肋70和相邻的凸缘62和头部52之间有小的间隙，这使得第二板12能够在间隔件44和主轴40上围绕槽轮轴线as以最小的横向或轴向运动旋转。
63.在板10、12中的每一个中形成具有圆形周边的凹槽，第一板的凹槽在图12和图19中以84示出。凹槽84的直径略微大于槽轮30的外径。槽轮30的轴向端面被容纳在凹槽内，以确保槽轮30不与板10、12接触，并保护槽轮的周边免受穿过滑轮组的绳索的影响，从而在绳索从倾斜于槽轮轴线as的方向接近槽轮的情况下，最大限度地降低绳索(或从绳索磨损的纤维)或小直径细绳被卡在槽轮30和板10、12之间的风险。围绕凹槽84，板10、12的形状使得板的材料为槽轮提供光滑、弯曲的引入，这用于最大限度地减少板与滑轮组内的绳索或其他线之间的摩擦。
64.可以看出，主轴40的多边形端部部分54的多面体部分在第一板10的孔16内的位置防止主轴相对于第一板10以及相对于轴帽42旋转，从而防止轴帽42的意外松动。通过使用螺纹锁定剂并提供用于防止轴帽42松动的固定机构，进一步增强了轴帽42的安全性。
65.固定机构包括楔子90，该楔子可通过螺栓92附接到第一板10的凹部，使得楔子的一部分强制地抵靠轴帽42的头部60，从而防止其相对于第一板10并因此相对于主轴40旋转。
66.在图11所示的实施例中，楔子90具有平面部分，两个螺栓孔穿过该平面部分，该平面部分具有弧形锁定表面，该弧形锁定表面的半径与轴帽42的头部60的半径相对应。锁定表面从法线到平面部分以大约10
°
的角度成锥形。从图2和图11中可以看出，这使锁定表面和轴帽42的头部60之间的接触最大化。楔子90还具有从其平面部分突出以将平面部分与第一板10的表面隔开的块。如图11所示，在这种布置中，螺栓92的夹紧力f1由施加到轴帽的头部60的力fr反作用，该力fr具有正交于轴组件的轴线的分量和平行于轴组件的轴线的分量。
67.图18和图19中示出了替代实施例中的固定机构的变体。在该实施例中，楔子190在锁定表面和相对的表面上成锥形，使得当楔子被拧紧到板的凹槽部分中时，楔子被推入以与轴帽42的头部60接触。在该实施例中，使用单个螺栓192。在该实施例中，当螺栓192被拧紧时，楔子190将自动居中。此外，楔子190的锁定表面和轴帽42的头部60带有锯齿，以在盖60和楔子190之间提供更大的抓握力—这些锯齿也可用于图1至图17的实施例中，作为驱动槽66的替代或附加。
68.可以通过颠倒上述组装过程来拆卸轴组件。随后可以使用一个或多个替换部件来重新组装，以替换已经遭受磨损或损坏的部件(最典型的是槽轮30或轴承32、34，但可能是任何其他部件)或提供替代功能。未磨损超过其使用寿命的部件(例如，板10、12)可以重复使用。
69.在小凸台部分22、22’的区域中，从每个板10、12突出一圆筒形周边横截面的结构，每个突出部分构成与相应板一体形成的护柱结构110、112。护柱结构110、112以每个板10、12的小凸台部分22、22’处的通孔为中心。在小凸台部分22、22’处的通孔是内螺纹的。
70.每个护柱结构110、112作为板10、12的一部分延伸，每个护柱结构具有第一部分，
该第一部分是以护柱轴线为中心的圆筒形基座120，并具有延伸穿过第一部分的圆形横截面的孔114、116。护柱结构110、112是互补的形状，使得当滑轮组处于关闭位置时，护柱结构结合在一起以形成在板10、12之间延伸的具有圆筒形横截面的护柱。虽然可以形成具有许多特定形状的护柱结构，但在该实施例中，护柱结构具有额外的特性，即当滑轮组处于关闭位置时，当侧向力施加到板10、12的情况下，阻止板10、12的分离。现在将描述护柱结构的形状。
71.每个护柱结构110、112具有从圆筒形基座120延伸的近似c形的互锁结构122。互锁结构122具有外周表面，在平行于中间平面pm的平面中为c形，并且以护柱轴线ab为中心，并且是圆筒形基座120在平行于护柱轴线ab的方向上的延伸。因此，在互锁结构122和基座120之间形成槽124。限定槽124的每个互锁结构122的表面s
is
与中间平面pm重合。基座120的面向互锁结构122的表面s
pi
和互锁结构122的背对基座的表面s
lp
从中间平面pm偏移共同角度。
72.护柱结构110、112和相关联的结构的形状和尺寸使得当板10、12相对于彼此围绕槽轮轴线as枢转以使滑轮组朝向关闭位置时，每个互锁结构122进入另一个护柱结构的槽124，如图3中清楚地示出的。对于每个护柱结构110、112，每个基座120的面向互锁结构122的表面s
pi
与另一个护柱结构的锁定结构的背对基座的表面s
lp
发生接触，并且互锁结构122的限定槽124的表面彼此发生接触。因为这些表面相对于中间平面pm倾斜，所以产生楔入作用，该楔入作用促使互锁结构122的限定槽124的表面s
is
彼此接触。此外，倾斜表面减少了在表面s
is
和中间平面pm之间精确对准的需要，因为楔入作用倾向于使板自对齐。因此，两个护柱结构形成了在板10、12之间延伸的一体(unified)的圆筒形护柱。
73.锁定组件装在第二板12上，当滑轮组处于关闭位置时，该锁定组件可用于固定板10、12以防止相对于彼此移动。
74.锁定组件包括圆柱形锁定轴130。锁定轴具有第一端部部分132，该第一端部部分的外螺纹与第一板10的小凸台部分22处的通孔的螺纹兼容。六角形孔134从第一端部部分132的螺纹径向向内地形成在锁定轴130的端部中，以能够使用合适的工具使锁定轴130旋转。此外，锁定轴具有带外螺纹的第二端部部分140，并且螺纹孔142从第二端部部分140的螺纹径向向内地形成在锁定轴130的端部中。在端部部分132、140之间，锁定轴130的尺寸为在第二板12的小凸台22’的通孔中紧密滑动配合，并且在锁定轴130中形成周边槽，o形环144(在组装机构中)位于槽内。
75.锁定组件进一步包括轴柄150。轴柄150具有中心螺纹孔，该中心螺纹孔螺纹连接到锁定轴130的第二端部部分140上，并通过帽螺钉152锁定就位，帽螺钉拧入锁定轴130的第二端部部分140内侧的螺纹孔142中。轴柄150具有以护柱轴线ab为中心的圆筒形周边壁，该周边壁具有周边槽，o形环154位于周边槽中。在周边壁内，轴柄150具有可由使用者手指接合以围绕护柱轴线ab转动轴柄的结构。
76.为了安装锁定机构，在将轴柄150连接到锁定轴130之前，锁定轴130的第二端部部分140从内表面朝向外表面穿过第二板12的小凸台22’的通孔。然后，将轴柄150拧到锁定轴130的第二端部部分140上，并通过增加帽螺钉152来固定。然后，o形环144越过锁定轴的自由端部并位于周边槽中。然后，锁定轴130可以在小凸台22’的通孔内，在由锁定轴130的第一端部部分132限定的不能穿过孔的限位部和轴柄之间轴向滑动，轴柄与第二板12发生接触。当锁定轴130处于该位置(如图15所示)时，滑轮组被解锁，并且板10、12可以在关闭位置
和打开位置之间移动。从图15中可以看出，在锁定轴的这个位置，o形环144在第二板12的外面，o形环用于将锁定轴132保持在那个位置，这防止了当板10、12在关闭位置和打开位置之间枢转时，锁定轴与第一板10发生碰撞。
77.当滑轮组关闭，并且第一板和第二板10、12的小凸台部分22、22’中的孔对准时，锁定轴130可以被推向第一板10。最初，o形环144阻止锁定轴130的滑动运动，o形环144必须被压缩以穿过第二板12的小凸台部分22’的通孔。一旦锁定轴130与第一板发生接触，锁定轴可以使用轴柄150旋转，以使其第一端部部分132通过其螺纹被拉入第一板10的小凸台部分22的通孔中，直到达到锁定配置，如图14所示。在锁定配置中，轴柄150紧靠第二板12，并且轴柄150的周边壁中的o形环154与第二板12的小凸台部分22’的圆筒形壁28接触。o形环154和圆筒形壁之间的摩擦阻止了轴柄150的旋转，而不是由于故意的手动动作而产生的旋转，从而防止意外解锁。
78.图16和图17示出了使用中的本发明的实施例的替代配置。在这些图中，示出了越过护柱并穿过轴组件的固定线ls，以及示出了越过槽轮30的移动线lm。(延伸穿过轴组件的线ls也可以移动，但与越过槽轮30的线lm相比将经历额外的摩擦。)在图17中可以看到，主轴40和轴帽42内的弯曲表面为绳索进出轴组件提供了平滑的路径。越过护柱的线的存在具有将护柱结构110、112一起拉向关闭位置的效果。这样做的效果是确保滑轮组将不会打开，即使锁定机构已经失效或没有被激活。