离心操作设备的制作方法

专利名称：离心操作设备的制作方法
离心操作设备
背景技术：
离心操作设备已经广泛用于制动组件、离合器等。例如，离心操作设备通常用于设计成阻止或限制人员或物体下落速率的安全设备。这样的安全设备可以包括例如救生索、自回缩救生索、下落抑制器、下落限制器、下落物等。

发明内容
本文公开的是离心操作设备，其至少包括轴和棘爪，该轴具有旋转轴线，该棘爪同轴地安装在轴上，棘爪的至少一部分能够从轴沿径向向内和向外运动。在与棘爪的质心径向偏离的位置处，轴的旋转轴线穿过棘爪。轴和棘爪以大于预定速度的速度旋转可能使得至少棘爪的可运动部分从轴沿径向向外运动，在该位中，棘爪的可运动部分的接合端部可以与诸如棘轮的部件接合。
从而在一个方面中，本文所公开的是一种离心操作设备，其包括轴，其具有旋转轴线，该旋转轴线与轴的长轴大致对准；棘爪，其同轴地安装在轴上，并且其至少一部分能够从轴沿径向向内和向外运动并且包括接合端部；以及偏压机构，其将棘爪的接合端部朝向轴沿径向向内偏压，其中轴的旋转轴线穿过棘爪，并且其中棘爪包括与轴的旋转轴线径向偏离的质心。在以下具体实施方式
中，本发明的这些方面和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由所附权利要求书限定，并且在审查期间可以进行修改。


图I为本文所公开的示例性离心操作设备的局部分解侧透视图。图2为图I的离心操作设备的正视图。图3为包括本文所公开的示例性离心操作设备的示例性自回缩救生索的局部分解侧透视图。图4为可以与本文所公开的离心操作设备一起使用的示例性摩擦制动器的分解侧透视图。图5为可以与本文所公开的离心操作设备一起使用的示例性滚筒和索的分解侧透视图。在多张图中，类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可以相同或等同的多份存在。在这样的情况下，可能仅通过参考标号指示一个或多个代表性元件，但应理解，这样的参考标号适用于所有这类相同的元件。除非另外指明，否则本文档中的所有图和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施例。具体地讲，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管在本发明中可能使用了 “顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”等术语，但应当理解，除非另外指明，否则这些术语仅以它们的相对意义使用。
具体实施例方式在图I和2中以示例性方式示出了根据本发明的离心操作设备I的一个实施例，其包括细长轴10，该细长轴的长轴与其旋转轴线大致重合。设备I还包括棘爪30，该棘爪30同轴地安装在轴10上，这意味着棘爪30和轴10共用穿过棘爪30的共同旋转轴线。共同旋转轴线穿过棘爪30的情况涵盖了旋转轴线穿过大致由棘爪30的最外侧表面界定的体积的任何部分的任何情形；旋转轴线实际上不需要穿过棘爪30的物理部分。从而，这个情况涵盖了图I和2的示例性实施例所示类型的设计，其中共同旋转轴线穿过棘爪30的贯穿开口 31。如图I和2所示，可以例如通过将棘爪30安装在轴10上，使得轴10的轴向长度20穿过(即保留在其中)棘爪30中轴接纳开口 31的一部分，来获得这样的同轴安装。棘爪30安装在轴10上，使得棘爪30的至少一部分能够从轴10沿径向向内和向外运动(即，能够沿着与轴10的旋转轴线大致垂直的方向前后运动，例如沿着图2中箭头46 和47表示的方向前后运动)。棘爪30可以是大致细长的,棘爪30的长轴与棘爪30相对于轴10运动的方向大致重合(如图I和2的实施例所示)。棘爪30安装在轴10上，使得棘爪30不能够相对于轴10自由地旋转。这意味着，即使棘爪30能够在初始相对于轴10旋转到某一受限程度，棘爪30也将在越过超过大约二十度的弧之前遇到硬阻挡件，之后在轴10不与其一起旋转的情况下，棘爪30不能够进一步旋转。在一些实施例中，棘爪30不能相对于轴10旋转通过超过大约10度的初始弧。在其它实施例中，棘爪30固定地附接到轴10，使得棘爪30完全不能相对于轴10旋转。在图I和2的图示实施例中，棘爪30安装成使得棘爪30不能相对于轴10自由地旋转，其安装方式是棘爪30中的轴接纳贯穿开口 31包括狭槽，狭槽具有大致平的、平行的且向内相对面向的相对的第一表面和第二表面32和33，与此结合的是轴10的轴向长度20提供大致平的、平行的且向外相对面向的表面12和13。棘爪30的轴接纳狭槽31的表面32和33分别靠近且面向轴10的轴向长度20的表面13和12，这些表面大致彼此平行，以便建立和限制棘爪30能够相对于轴10运动的方向。这样的布置可以允许棘爪30沿着与轴接纳狭槽31的表面32和33大致对准的方向沿径向向内和向外滑动(表面12和13分别与表面33和32可滑动地接触)，但是可能不会允许棘爪30相对于轴10自由地旋转。棘爪狭槽31的宽度(即表面32和33之间的距离)至少刚好稍稍大于轴10的轴向长度20的表面12和13之间的距离，以允许轴10的轴向长度20定位在狭槽31中。在这种大致的限制中，棘爪狭槽31的宽度能够被设定成非常接近表面12和13之间的距离，或者根据需要一定程度地大于这个距离，例如以便允许在初始旋转达到极限之前棘爪30可以初始相对于轴10旋转所期望的初始量。如果需要，在轴10的轴向长度20内也可以设置平表面部分，该平表面部分与棘爪30的贯穿开口 31的表面34接合，以便进一步帮助使棘爪30相对于轴10旋转的能力最小化。将至少一个棘爪安装在轴上以获得类似的端部的其它棘爪设计和/或方法是能够想到的，并且处于本文公开的范围内。例如，本领域普通技术人员能够理解，图I和2示出了棘爪30整体能够运动的实施例；在其它构造中，棘爪30可以包括能够从轴沿径向向内和向外运动的部分以及不能够这样运动的另一个部分。全部所需的是，棘爪30的至少一部分能够这样运动，并且棘爪30包括接合端部37，该接合端部37被构造为接合这种接合所期望的元件，如下文中所述。棘爪30的接合端部37可以包括至少一个接合齿38，该接合齿38能够沿着轴10和棘爪30的旋转方向面向前。棘爪30可以具有相对端部39，该相对端部39不是接合纟而部。 棘爪30被偏压成使得棘爪30的接合端部37沿着棘爪30的至少一部分相对于轴10能够运动的前述方向被沿径向向内(例如沿着图2的箭头46所示的方向)偏压。这可以通过使用至少一个偏压机构来实现，该偏压机构可以包括能够施加合适偏压力并且能够与棘爪30的任何部分以任何合适的方式接合的任何合适的机构。不需要的是，偏压力直接施加到棘爪30的接合端部37。例如，在图I和2中，偏压力施加到棘爪30的贯穿开口 31的表面35，如以下进一步详细所述。偏压机构可以包括与棘爪30和轴10分开的部件；或者其可以附接到棘爪30和轴10中的一个或两个或者甚至为可以棘爪30和轴10中的一个或两个的一部分。在一些实施例中，偏压机构可以包括弹簧40。可以使用任何合适的弹簧，例如螺旋弹簧、板簧、片簧、V形弹簧，蜗卷弹簧、悬臂弹簧、张力弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧等。在图I和2的示例性实施例中，弹簧40包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧占据棘爪30的狭槽31中未被轴10的轴向长度20占据的部分。弹簧40的第一端部41坐靠着棘爪30的狭槽31的弹簧接纳表面35 ;弹簧40的第二端部42坐靠着轴10的轴向长度20的表面，如图2所示。狭槽31的弹簧接纳表面35可以是基本平的；或者其可以包括增强弹簧40的端部41坐靠的一个或多个特征。例如，在图I和2的示例性实施例中，柱子36起到这种作用。相似地，弹簧40的端部42所坐靠的轴10的轴向长度20的表面可以包括一个或多个这样的弹簧坐靠特征(任何图中均未示出)。棘爪30包括质心48，该质心48沿径向与轴10和棘爪30的旋转轴线偏离。具体地，棘爪30的质心沿着朝向棘爪30的接合端部37沿径向向外的方向与轴10及其旋转轴线偏离。从而，在轴10和安装到轴10上的棘爪30绕其共同旋转轴线旋转的情况下，将会由于棘爪30的质心位于旋转轴线的径向外侧而产生离心力。这个力将棘爪30的接合端部37从轴10沿径向向外推压(例如沿着图2的箭头47所示的方向)。在图2的图示中，示出了棘爪30的径向偏离质心的示例性的可能适合的位置48。然而，本领域技术人员应当理解，棘爪的径向偏离质心不必与棘爪30的物理部分重合。例如，棘爪30的质心可以落在贯穿开口 31中。如上所述，设有施加偏压力的偏压机构(例如弹簧40)，该偏压力将棘爪30的接合端部37朝向轴10沿径向向内推压。可以提供上述部件的适当设计，包括例如弹簧40的力常数、棘爪30的质心位置以及质心和旋转轴线之间的距离等，当轴10和棘爪30的旋转速度处于或低于某个(例如预定的)值时，偏压机构施加的偏压力将棘爪30保持在一构造中，在该构造中，棘爪30的接合端部37定位在与轴10的旋转轴线相距第一径向距离处。轴10和棘爪30以超过该速度的速度旋转将会使得离心力克服该偏压力(例如使得弹簧40至少稍微被轴向压缩)，结果棘爪30的接合端部37沿径向向外运动至与轴10的旋转轴线相距第二径向距离。在一些实施例中，棘爪30的仅仅一部分(包括接合端部37)可以这样运动。在其它实施例(例如图I和2中所示类型的实施例)中，棘爪30整体可以运动以使接合端部37运动至第二径向距离。本领域普通技术人员还应当理解，在上述设计中，棘爪30的接合端部37的径向向外运动可以大致沿着一直线(参照轴，并且不考虑轴和棘爪的旋转)发生，该直线可以穿过轴10的旋转轴线。这与常规的棘爪对比，常规的棘爪可以例如可枢转地或铰接地安装，使得离心力可能使得棘爪的接合端部沿着一路径(例如，弧)沿径向向外运动，该路径不穿过常规棘爪直接或间接地安装的轴的旋转轴线。在轴的旋转轴线穿过棘爪的本体且棘爪包括与轴的旋转轴线径向偏离的质心的轴和棘爪设备的总体操作原理中，可以有许多变型，并且这些变型被认为是处于本发明的范围内。例如，在一些实施例中，可以使用仅仅单个棘爪30，如图1-2所示。在其它实施例中，可以使用例如沿着轴10轴向地间隔开的多个棘爪。根据需要，棘爪30可以具有任何合适形状和/或数量的对称平面(例如，在图I和2的图示实施例中，棘爪30包括一个对称平面)。棘爪30的轴接纳开口 31可以包括一边界，该边界是连续的且完全容纳在棘爪30的本体内(如图I所示)；或者，该边界可以包括一个或多个不连续体，例如其可以延伸到棘爪30的边缘。轴10可以包括沿着轴10的长轴从端部15延伸到端部16的孔；或者，轴10的至少一些轴向部分可以是实心的。轴10的端部15和16的直径可以稍稍小于轴10的轴向内部部分的直径(如图I所示)；或者，端部15和16可以具有与轴10的轴向内部部分相似的直径或者甚至比轴10的轴向内部部分的直径大。轴10和/或棘爪30和/或弹簧40可 以由金属(例如钢)或任何其它合适的材料制成。离心操作设备I可以与棘轮环70组合使用(例如，如图3的示例性实施例所示)，棘爪30的接合端部37 (例如接合齿38)能够与该棘轮环70接合，并且该棘轮环70定位在轴10和棘爪30的径向外侧。前述偏压机构能够将棘爪30的接合端部37朝向接合端部37不接合棘轮环70的第一径向位置偏压。轴10和安装在轴10上的棘爪30以超过预定速度的速度旋转可能使得离心力克服偏压机构并且使得棘爪30的接合端部37被沿径向向外推压至第二径向位置，在第二径向位置中，棘爪30的接合端部37接合棘轮环70。术语棘轮环广泛地用来表示能够具有至少一个棘轮齿71的任何结构，该至少一个棘轮齿71处于能够与棘爪30的接合端部37接合的构造。通常，棘轮环将包括主体72，该主体72具有绕一个或多个棘爪的旋转路径扫过的区域环形地间隔开(即径向外侧)的一个、两个、三个或更多个棘轮齿71，如图3的示例性实施例所示。虽然其可以便利地为大致环形的，但是主体72不是必须为环形的；对于主体72而言所需的是，支承至少一个棘轮齿71，使得其能够被棘爪30的接合端部37接合。在图3的特定示例性实施例(在下文中进一步详细讨论)中，棘轮环70固定地附接(例如借助螺栓148和149)到安全装置100的壳体120。在这个实施例中，棘轮环70不能相对于壳体120旋转；因此，如果棘爪30的接合端部37与棘轮环70的齿71接合，棘爪30可能不能相对于装置100的壳体120进一步旋转。在其它示例性实施例中，棘轮环70可以设置成摩擦制动器80的一部分，如图4所示。除了棘轮环70之外，这样的摩擦制动器可以包括摩擦环73、压力板74和背衬板75。螺栓76 (或任何其它合适的紧固件)可以用来将这些部件紧固在一起，其中压力板74和背衬板75组合以将摩擦环73以期望的例如预定的力压靠着棘轮环70。在这样的实施例中，摩擦制动器80可以例如匹配到装置100的壳体120(例如，通过使螺栓76的杆部77伸出，该杆部77穿过背衬板75的孔口 79并且留在设置在壳体120中的接收部中，和/或附接到设置在壳体120中的接收部)，以便使得至少例如摩擦制动器80的背衬板75大致不能够相对于壳体120旋转。以这样的方式使用摩擦制动器80(即取代图3的装置100中的固定地附接的棘轮环70)可以使得在棘爪30的接合端部37与棘轮环70的齿71接合的情况下，棘轮环70可以在压力板74和背衬板75压力下被摩擦环73施加的摩擦减速或停止之前至少一定程度地旋转(相对于装置100的壳体120)。因此，例如与固定地附接到安全装置的壳体以使得棘轮环不能相对于壳体旋转的棘轮环相比(例如图3所示的设计)，使用设置为摩擦制动器80的一部分的棘轮环70可以提供棘爪30的更加逐步的旋转停止，因而提供轴10的更加逐步的旋转停止。棘轮环70、背衬板75和压力板74可以由任何合适的材料制成，包括例如金属，例如钢、黄铜、青铜等。在一些实施例中，这些部件中的至少一个或多个(例如棘轮环70)可以包括模制的聚合物材料，只要该部件合适地执行期望的功能即可。摩擦环73可以由将提供期望摩擦特性的任何合适的材料制成。这样的材料可以包括例如软木、橡胶或任何其它天然或合成聚合物材料等。在一些实施例中，不使用单独的背衬板75，而是可以使用壳体的(例如壳体部件122的)内表面来将摩擦环73压靠着棘轮环72。本领域技术人员将理解，这样的布置涵盖在当前使用的术语摩擦制动器内。如果棘轮环70设置为摩擦制动器80的一部分，那么摩擦制动器80的匹配特征(例如螺栓76的杆部77)可以插入到壳体120的互补的匹配特征中，以例如使得摩擦制动 器80的压力板74和/或背衬板75 (如果有的话)不能够相对于装置100的壳体120旋转。在这种类型的一个实施例中，在将摩擦制动器80附接到壳体120期间可以设定摩擦环73压靠着棘轮环70的力的大小(例如通过螺栓76的每个杆部螺纹接合且张紧到壳体120的螺纹承窝中的量)。在其它实施例中，摩擦制动器80是预先组装且预先施加有扭矩的摩擦制动器，这意味着摩擦制动器80的各部件彼此固定，在摩擦制动器80与壳体120匹配和/或摩擦制动器80固定到壳体120之前且与这些动作独立地设定压力板74和背衬板75施加到摩擦环73和棘轮环70的力的大小。在这种情况下，预先组装且预先施加有扭矩的摩擦制动器80可以在之后附接到壳体120 ;或者，摩擦制动器80可以设置成浮动制动器的形式，其与壳体120匹配(即，以便至少防止摩擦制动器80的背衬板75相对于壳体120旋转)，而实际上不附接到壳体120。与本申请同一天提交的、代理人档案号为66460US002、标题为“预先组装且预先施加有扭矩的摩擦制动器以及制造具有这种摩擦制动器的安全装置的方法(PREASSEMBLED AND PRETORQUED FRICTION BRAKE AND METHOD OF MAKING A SAFETYDEVICE CONTAINING SUCH A FRICTION BRAKE)”、系列号为 No. xx/xxxxxx 的共同未决的美国专利申请中进一步详细描述了预先组装且预先施加有扭矩的摩擦制动器的选择使用以及浮动摩擦制动器的使用，该专利申请以引用的方式并入本文。虽然上述例子主要涉及制动应用，但是应当理解，离心操作设备I可以用于任何期望的应用，包括期望棘爪30使得棘轮环70旋转的那些应用，而不是期望棘轮环70使得棘爪30的旋转减速或停止的那些应用。也就是说，设备I可以在广泛的各种机械装置(无论是机动化的还是手动的等)中用于离心离合器。然而，设备I可以特别是可用于期望棘轮环70起到制动功能的应用中。具体地，这样的实施例包括期望阻止或限制人员或物品下落速率的安全应用。这样的安全设备包括例如救生索、自回缩救生索、下落抑制器、下落限制器、下落物等。图3示出了设备I起到制动功能的实施例,其示出了示例性自回缩救生索100的局部分解图。在这样的实施例中，轴10和棘爪30可以与滚筒50组合使用，一定长度的索65缠绕(例如螺旋缠绕)在该滚筒50上(对于术语索，其宽泛地涵盖任何细长的可缠绕的载荷支承构件，包括例如带子、缆线、绳索等，由任何合适的合成或天然聚合物材料、金属等或者它们的任何组合制成)。滚筒50可以同轴地安装在轴10上，沿轴向与棘爪30相邻，如图
3所示。滚筒50可以包括第一和第二凸缘51和56，每个凸缘从轴10大致沿径向向外延伸，且第一和第二凸缘51和56定位成大致彼此平行，以在它们之间限定出一空间，索65可以至少部分地缠绕在该空间内。凸缘51和56可以由例如模制塑料或任何其它合适的材料制成。凸缘51可以包括向外表面55和向内表面54 ;凸缘56可以包括向外表面60和向内表面59。棘爪30可以放置成例如与凸缘56的向外表面60相邻,如图2所不。图5示出了示例性滚筒50的一个实施例的分解透视图。在这样的实施例中，滚筒50的凸缘51和56可以是例如通过螺栓63 (例如与螺纹承窝插入件64组合)和/或通过任何其它合适的紧固件紧固在一起的单独的部件。在可供选择的实施例中，滚筒50可以包括单个一体部件(例如注射模制的聚合物材料的单个部件)。可能期望的是，滚筒50不能够相对于轴10 (并且因此相对于棘爪30)自由地旋转。这可以通过任何合适的机构或设计来提供。例如，滚筒凸缘开口和穿过滚筒凸缘开口的轴的轴向长度均可以包括至少一个干涉 结构，凸缘和轴的干涉结构彼此匹配，以便物理地防止滚筒相对于轴自由地旋转。例如，在图3和5的示例性例子中，凸缘51的开口 52 (否则为大致圆形)包括至少一个线性(平的)部分53。同样，驻留在凸缘51的开口 52中的轴10的轴向长度包括至少一个线性(平的)表面14。凸缘51的开口 52的平的表面53以及轴10的平的表面14匹配在一起，因而妨碍滚筒50的凸缘51相对于轴10的自由旋转。类似的特征可以设置在凸缘56中，虽然它们在图5中不可见。应当理解，这样的干涉结构不必是平的表面，而是可以为能够妨碍滚筒50绕轴10自由旋转的任何凸起、凹部、紧固件(例如开口销)等。当然，在一些实施例中，滚筒50可以附接(例如螺栓连接、粘接等)到轴10，以防止滚筒50绕轴10的任何这种旋转。索65的一个端部67可以附接到轴10。虽然这可以以任何合适的方式实现，但是能够以帮助防止滚筒50相对于轴10自由旋转这样的方式将索65附接到轴10。图5以示例性的方式示出了一种这样的附接方法。索65的端部67附接到轴10的驻留在滚筒50的凸缘51和56之间限定的空间内的轴向部分。滚筒50包括至少一个柱子62。特别是当索65至少部分地缠绕在凸缘51和56之间限定的空间内时，索65与柱子62的干涉作用可以帮助防止滚筒50相对于轴10自由地旋转。在图5的图示实施例中，索65的端部67通过套环66与轴10附接，该套环66穿过轴10中的狭槽18，销68插入在套环66中，以防止索65的端部67通过狭槽18缩回。索65 (特别是在索65包括大致平的、宽的带子的情况下，如图5所示)与凸缘51和56的干涉作用可以帮助防止滚筒50在沿着轴10的长轴的方向上相对于轴10可滑动地运动。位于与棘爪30相邻的凸缘56可以包括至少一个额外的特征。在图2的图示实施例中，凸缘56包括引导销61,该引导销61从凸缘56的外表面60向外(例如沿着与轴10、棘爪30和滚筒50的旋转轴线大致平行的方向)突出。棘爪30包括引导狭槽44，该引导狭槽44在期望棘爪30能够运动所沿的方向上是细长的，并且凸缘56的销61驻留在该引导狭槽44中。回到图3，装置100的壳体120可以包括组装且紧固在一起以形成壳体120的第一互补壳体部件122和第二互补壳体部件121。术语壳体使用广泛，并且应当理解为涵盖了至少部分地、基本上或几乎完全包围含有轴10、棘爪30、滚筒50和棘轮环70 (无论是单独的还是作为摩擦制动器80的一部分)的空间的任何结构。棘爪30和滚筒50可以安装在轴10上，如上文中所述。轴10可以具有可旋转地坐落在第一互补壳体部件122的轴接纳接收部123中的第一末端端部15以及可旋转地坐落在第二互补壳体部件121的轴接纳接收部124中的第二末端端部16。在图示实施例中，第一和第二套筒轴承126和125设置在接收部123和124中。可以设有扭转弹簧130，其中弹簧130的内端包括突出部131，该突出部131配合到轴10的狭槽19中(可以使用在滚筒50外部的扭转弹簧，如图3所示；或者如果需要可以使用内部扭转弹簧)。弹簧130的外端可以包括钩状端部132，该钩状端部132附接到一个引导销136 (从而销136可以起到提供用于弹簧130的附接点，以及在索65延伸出壳体120的位置处在销136之间引导索65的双重功能)。棘轮环70设置成如图I所示，或者如较早所讨论的设置成摩擦制动器80的一部分。互补壳体部件121和122可以通过任何合适的紧固件紧固在一起。在图3的示例性实施例中，紧固螺栓148和149用于这个目的。这样的螺栓可以包括螺纹杆部部分，该螺纹杆部部分可以螺纹地接合到壳体部件的螺纹接收部中。这样的螺纹接收部可以包括例如接收部内的壳体部件材料的螺纹表面(这在例如金属壳体的情况下可能是便利的)。或者，这样的螺纹接收部可以例如通过在壳体接收部中插入螺纹承窝(例如类似于图5所示的滚 筒50的承窝64)而提供(这样的方法在例如聚合物壳体的情况下可能是便利的)。索65可以延伸出装置100的第一端部(例如以附接到由工人穿戴的护具上)，该装置具有第二锚固端部135，该第二锚固端部135可以大致与索能够延伸的端部相对，并且可以例如通过锚固索连接到工地的安全锚固点。在使用中，自回缩救生索100通常附接到工地结构(例如大梁、横梁等)的安全锚固点(固定点)。然后，索65的最外侧端部可以附接(例如借助于竖钩、D形环等)到由工人穿戴的护具。随着工人运动离开固定锚固点，索65从壳体120内延伸；随着工人朝向固定锚固点运动，滚筒50在扭转弹簧130的推压下旋转，使得索65自回缩到壳体120内，并且缠绕在滚筒50上。在这样的工人动作期间，棘爪30被前述偏压机构偏压，使得棘爪30的接合端部37不接合棘轮环70。在工人下落的情形下，轴10和棘爪30的旋转速度增大到超过预定速度，在这种情况下使得棘爪30的接合端部37与棘轮环70接合，如本文中早先所述，于是工人的下落速度可以被减缓或阻止。在这样的情况下，下落工人的动能可以例如通过前述摩擦制动器80和/或通过一个或多个震动吸收器(在下文中将另外详细描述)而被耗散，如果具有这样的部件中的任一个或两者的话。在这样的应用中，安全装置可以被设计成使得工人完全停止(例如，如在通常被称为自回缩救生索的产品中)，或者仅仅控制或限制下落速率(例如，如在通常被称为下落物的产品中)。在一些情况下，这些普通类型的产品之间的差别可能不是绝对的，原因是一些产品用来至少部分地提供一种或两种功能。本文所公开的离心操作设备可以用于任何这样的安全装置。在一些实施例中，使用本文所公开的离心操作设备的装置满足ANSIZ359. 12007 (2007 规定)的要求。通常，自回缩救生索100的壳体120附接到如前所述的安全锚固点。在这样的情况下，装置100的锚固端部135的锚固开口 144(由锚固板140、第一互补壳体部件122和第二互补壳体部件121中的分别对准的开口 141、143和142所产生的)可以用于该目的。这样的附接可以例如通过使锚固索、绳索、缆线等(其端部附接到安全锚固点)穿过锚固开口144并且将锚固索(例如通过将其固定地系结到装置100的壳体120的锚固梁151)固定地附接到壳体120而提供。如果需要，可以使用多个锚固索，并且该锚固索可以附接到相同的安全锚固点或不同的安全锚固点。诸如D形环、钩环等的装置可以用来将锚固索的端部附接到装置100的锚固开口 144/锚固梁151。如果需要，也可以采用诸如回转接头等的装置。在一些情况下，可能期望的是，借助于穿过锚固开口 144的刚性紧固(固定)构件(例如不是使用从壳体120延伸到安全锚固点的柔性锚固索或缆线)，将壳体120直接地(例如刚性地)附接到安全锚固点。不管将壳体120连接到安全锚固点的具体方法如何，在上述装置100的使用方法中，索65的外端附接到例如由工人穿戴的护具上，并且索65如上所述延伸出壳体和回缩到壳体中。在可供选择的使用方法中，索65的外端可以附接到安全锚固点，其中自回缩救生索100的壳体120附接到由工人穿戴的护具上。然而，离心操作设备I将以基本上相同的方式起作用。其它辅助设备可以根据需要与自回缩救生索100—起使用。例如，可以采用所谓 的震动吸收器，例如在一些情况下处于索65的长度内，或者在一些情况下利用锚固索的长度将壳体120固定到安全锚固点。这样的震动吸收器(通常被称为撕裂幅材)可以包括例如索的长度，该索的长度折叠成手风琴式构造且轻轻缝合在一起和/或装在合适的外壳中，使得在施加预定载荷的情况下，索展开。例如当自回缩救生索100包括不可旋转地附接到壳体120上的棘轮环70时，这样的布置是可用的(与设置为摩擦制动器80的在一定程度上可以提供更加逐步的制动作用的一部分的棘轮环70相对)。壳体120可以由金属(例如浇注或模制的铝)制成，或者任选地可以由复合聚合物材料(指的是包含例如玻璃纤维等的加强填料的聚合物材料)组成或构成。合适的复合聚合物材料可以包括例如可得自南卡罗来纳州萨姆特堡的EMS-CHEMIE北美公司(EMS-CHEMIEAG North America, Sumter, SC)的那些材料,其商标名称为GRIV0RY (具体包括以商标名GV和GVX销售的产品)。如上所述，壳体120可以任选地包括夹在第一和第二互补壳体部件122和121之间的锚固板140。锚固板140可以是承重的，并且可以借助于锚固板140上的至少一个或两个接收部152连接到壳体120，螺栓148在它们将壳体部件122和121紧固在一起时穿过该接收部。螺栓148可以与用来将壳体部件122和121紧固在一起的其它螺栓(总体上用附图标记149表示)相似或相同；附图标记148仅仅用来表示一个或多个特定的螺栓，该螺栓具有将锚固板140连接到壳体120上的额外功能。与本申请同一天提交的、代理人档案号为66459US002、标题为“包括承重复合聚合物壳体和承重锚固板的安全装置(SAFETY DEVICES COMPRISING A LOAD-BEARING COMPOSITE POLYMERIC HOUSING AND ALOAD-BEARING ANCHORAGE PLATE)”、系列号为No. xx/xxxxxx的共同未决的美国专利申请中进一步详细描述了复合聚合物壳体和/或承重锚固板的任选使用，该专利申请以引用的方式并入本文。如上所述，本文所公开的离心操作设备可以用于期望使至少一个旋转棘爪离心地运动以接合诸如棘轮的部件的任何应用。因此，本文所公开的设备可以用于任何合适的机动化装置、设备等。然而，在特定的实施例中，本文所公开的设备为手动操作的便携装置的一部分，该便携装置可以由人员承载和手动地操作，而不需要专门化或机动化的设备。本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性结构、特征、细节、构造等在许多实施例中可修改和/或组合。本发明人所构思的所有此类变型和组合均在所构思的发明的范围内。因此，本发明的范围不应受本文所述的具体示例性结构限制，而是至 少延伸至权利要求书的文字所描述的结构和其等同形式。如果在本说明书与以引用方式并入本文的任何文献的公开内容之间存在冲突或差异，则以本说明书为准。
权利要求
1.一种离心操作设备，其包括 轴，所述轴具有旋转轴线，所述旋转轴线与所述轴的长轴大致对准； 棘爪，所述棘爪同轴地安装在所述轴上，并且所述棘爪的至少一部分能够从所述轴沿径向向内和向外运动并且所述棘爪包括接合端部； 和 偏压机构，所述偏压机构将所述棘爪的所述接合端部朝向所述轴沿径向向内偏压， 其中所述轴的所述旋转轴线穿过所述棘爪， 并且其中所述棘爪包括与所述轴的所述旋转轴线径向偏离的质心。
2.根据权利要求I所述的离心操作设备，其中所述偏压机构将所述棘爪的所述接合端部朝向第一径向位置偏压，在所述第一径向位置，所述棘爪的所述接合端部不接合棘轮环，所述棘轮环位于所述轴的径向外侧，并且其中使所述轴和安装在所述轴上的所述棘爪以超过预定速度的速度旋转会克服所述偏压机构并且使得所述棘爪的所述接合端部沿径向被离心地向外推压至第二径向位置，在所述第二径向位置，所述棘爪的所述接合端部接合所述棘轮环。
3.根据权利要求2所述的离心操作设备，其中所述棘爪整体能够从所述轴沿径向向内和向外运动。
4.根据权利要求3所述的离心操作设备，其中使所述轴和安装在所述轴上的所述棘爪以超过预定速度的速度旋转会使得所述棘爪的所述接合端部沿着大致直线沿径向被向外推压。
5.根据权利要求4所述的离心操作设备，其中所述大致直线穿过所述轴的所述旋转轴线。
6.根据权利要求3所述的离心操作设备，其中所述棘爪包括具有长轴的细长形状，所述长轴与所述棘爪能够相对于所述轴运动的方向大致对准。
7.根据权利要求3所述的离心操作设备，其中所述棘爪安装在所述轴上，使得所述棘爪不能够相对于所述轴自由地旋转，并且不能够相对于所述轴在沿着所述轴的所述长轴的方向上可滑动地运动。
8.根据权利要求3所述的离心操作设备，其中所述轴的一段轴向部分穿过所述棘爪的轴接纳狭槽的第一部分，并且其中所述偏压机构包括定位在所述轴接纳狭槽的余下的第二部分中的偏压弹簧。
9.根据权利要求8所述的离心操作设备，其中所述棘爪的所述轴接纳狭槽包括具有长轴的细长形状，并且其中所述轴的占据了所述棘爪的所述轴接纳狭槽的所述第一部分的所述一段轴向部分的外表面包括平的、平行的、相对面向的第一部分和第二部分，所述平的、平行的、相对面向的第一部分和第二部分分别可滑动地接触所述轴接纳狭槽的与所述棘爪能够相对于所述轴运动的方向大致对准的平的、平行的第一表面和第二表面。
10.根据权利要求9所述的离心操作设备，其中所述偏压弹簧包括具有长轴的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的长轴大致沿着所述棘爪的所述轴接纳狭槽的所述长轴取向，并且其中所述螺旋弹簧的第一端部坐靠着所述轴的占据了所述棘爪的所述轴接纳狭槽的所述第一部分的所述一段轴向部分的外表面，并且所述螺旋弹簧的第二端部坐靠着所述棘爪的所述轴接纳狭槽的在所述轴和所述棘爪的所述接合端部的远侧处的表面。
11.根据权利要求8所述的离心操作设备，其还包括滚筒，所述滚筒同轴地安装在所述轴上并且包括第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘和第二凸缘均从所述轴大致沿径向向外延伸并且定位成大致彼此平行，以在它们之间限定出一空间，并且其中所述滚筒定位成沿着所述轴与所述棘爪轴向地相邻。
12.根据权利要求11所述的离心操作设备，其中所述滚筒的所述第一凸缘和第二凸缘中的至少一个凸缘包括引导销，并且其中所述棘爪包括具有长轴的细长的引导狭槽，所述引导狭槽的长轴与所述棘爪能够相对于所述轴运动的方向大致对准，并且其中所述至少一个凸缘的所述引导销驻留在所述棘爪的所述细长的引导狭槽内。
13.根据权利要求11所述的离心操作设备，其中所述滚筒的所述第一凸缘和第二凸缘中的至少一个凸缘包括开口，所述轴的所述一段轴向部分的一部分穿过所述开口，并且其中所述滚筒的所述至少一个凸缘的所述开口和所述轴的所述一段轴向部分均包括至少一个干涉结构，所述凸缘的干涉结构和所述轴的干涉结构彼此匹配，以便物理地防止所述滚筒相对于所述轴自由地旋转。
14.根据权利要求11所述的离心操作设备，其还包括一定长度的索，所述索至少部分地缠绕在所述滚筒的所述第一凸缘和第二凸缘之间限定的空间内，并且所述索的第一端部固定到所述轴上。
15.根据权利要求14所述的离心操作设备，其中所述一定长度的索的所述第一端部附接到所述轴的位于所述滚筒的所述第一凸缘和第二凸缘之间的轴向部分，其中所述索与所述滚筒的所述第一凸缘和第二凸缘的干涉作用物理地防止所述滚筒在沿着所述轴的所述长轴的方向上相对于所述轴可滑动地运动。
16.根据权利要求15所述的离心操作设备，其中所述滚筒包括处于所述第一凸缘和第二凸缘之间的空间内的至少一个柱子，其中所述索与所述至少一个柱子的干涉作用物理地防止所述滚筒相对于所述轴自由地旋转。
17.根据权利要求14所述的离心操作设备，其还包括施加偏压力的扭转弹簧，所述偏压力用来使所述轴沿着用于将所述一定长度的索缠绕到所述滚筒上的方向旋转。
18.根据权利要求14所述的离心操作设备，其中所述轴包括第一末端轴向端部和第二末端轴向端部，所述第一末端轴向端部和第二末端轴向端部中的每一个都可旋转地连接到壳体，所述壳体至少部分地包封所述轴、棘爪和滚筒。
19.根据权利要求18所述的离心操作设备，其中所述棘轮环固定地且不可旋转地附接到所述壳体。
20.根据权利要求18所述的离心操作设备，其中所述棘轮环为摩擦制动器的一部分，所述摩擦制动器至少包括压力板和摩擦环，并且不可旋转地匹配到所述壳体上。
21.根据权利要求18所述的离心操作设备，其中所述摩擦制动器为预先组装且预先施加有扭矩的摩擦制动器。
22.根据权利要求18所述的离心操作设备，其中所述壳体由模制复合聚合物树脂构成。
23.根据权利要求18所述的离心操作设备，其中所述离心操作设备为安全装置的一部分，所述安全装置被构造为阻止所述安全装置的使用者下落或限制所述安全装置的使用者下落的速率。
24.一种安全装置，其被构造为阻止所述安全装置的使用者下落或限制所述安全装置的使用者下落的速率，并且包括根据权利要求18所述的离心操作设备。
25.根据权利要求24所述的安全装置，其中所述安全装置为自回缩救生索。
全文摘要
本发明涉及的是离心操作设备，其至少包括轴和棘爪，该轴具有旋转轴线，该棘爪同轴地安装在轴上，棘爪的至少一部分能够从轴沿径向向内和向外运动。在与棘爪的质心径向偏离的位置处，轴的旋转轴线穿过棘爪。轴和棘爪以大于预定速度的速度旋转可能使得至少棘爪的可运动部分从轴沿径向向外运动，在该位置中，棘爪的可运动部分的接合端部可以与诸如棘轮的部件接合。
文档编号A62B35/00GK102946948SQ201180029947
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月23日
发明者史蒂芬·格里菲斯, 库尔特·D·迪特里赫 申请人:3M创新有限公司