齿轮双向离合机构

技术领域

本发明是在提供一种齿轮双向离合机构，尤指一种设计简单、结构单纯、可节省机构使用空间、及可提高机构离合与啮合运作效率的齿轮双向离合机构。

背景技术

按，为了使马达动力的输出达到特定目的或具有更佳效率，使用于该马达的传动链经常会设置离合机构，该离合机构的设计和运作，大都是以该马达在正转或反转时产生离合作用为主，而该马达传动链则只是在单一方向做功。是种马达传动链运作的方式，固然可达到预期离合和传输动力的目的，但却经常有离合机构较复杂、制作成本较高、甚而较占空间的缺点。

发明内容

本发明的主要目的，乃在提供一种齿轮双向离合机构，其可改善上述缺失，并使安设在动力源和负载间的传动链的离合机构，具有设计简单、结构单纯、可降低制作成本、可节省机构使用空间、及可提高机构离合与啮合的运作效率等效果。

为了达到上述目的，本发明是作用在动力输出与负载间，主要包含有动力源、负载、离合单元和减速单元，利用该离合单元的第一输出齿轮受该动力源驱动旋转至预定位置时，是可以缺齿部对应相切于该缓冲齿轮，或可以轮齿部啮合于该缓冲齿轮，则连接该动力源和该负载间的该离合单元，将可据以做离合不做功动作，并使该负载端自由转动，或该离合单元可据以做啮合做功动作，使该动力源的动力直接对该负载端输出；而通过该离合单元的后段或/及前段连接有该减速单元，则连接在该动力源和该负载间的传动链的减速比将得以改变，达到提高或改变输出转矩的效果。

一种齿轮双向离合机构，是作用在动力输出和负载间，主要包含有动力源、负载和离合单元；该动力源供动力输出，是通过该离合单元将旋转动力传输到该负载端，设有动力输出轴；该负载是连接于该离合单元，能被该动力源输出的旋转动力驱动，设有负载端转轴；该离合单元是连接在该动力源的该动力输出轴和该负载的该负载端转轴之间，能将该动力源输出的旋转动力传输到该负载，或能将该动力源的动力与该负载断开，并使该负载自由转动，设有第一输出齿轮和缓冲齿轮，该第一输出齿轮是安设在该动力源的该动力输出轴，该第一输出齿轮设有缺齿部和轮齿部，该缓冲齿轮是安设在该负载的该负载端转轴并连接该第一输出齿轮，该缓冲齿轮是能与该第一输出齿轮的该缺齿部相切对应，或能与该第一输出齿轮的该轮齿部啮合，该缓冲齿轮的齿轮轴心与齿轮齿是呈非刚性连接。

较佳地，该动力源为马达总成。

较佳地，该离合单元的该缓冲齿轮周面设有贯穿的切槽。

较佳地，该离合单元的该第一输出齿轮的该轮齿部与该缓冲齿轮的该齿轮齿为相同模数。

较佳地，该离合单元的该第一输出齿轮的该缺齿部的缺齿数量不少于2。

较佳地，该缓冲齿轮周面设置贯穿的该切槽为螺旋切槽或环形切槽，或贯穿的该切槽是以异形方式布设在该缓冲齿轮周面并形成多切槽。

一种齿轮双向离合机构，是作用在动力输出和负载间，主要包含有动力源、负载、离合单元和减速单元；该动力源供动力输出，是通过该离合单元和该减速单元将旋转动力传输到该负载端，设有动力输出轴；该负载是连接于该离合单元和该减速单元，能被该动力源输出的旋转动力驱动，设有负载端转轴；该离合单元是连接在该动力源的该动力输出轴和该负载的该负载端转轴之间，并能选择性连接在该减速单元前段或/及后段，能配合该减速单元将该动力源输出的旋转动力传输到该负载，或能将该动力源的动力与该负载断开，并使该负载自由转动，设有第一输出齿轮和缓冲齿轮，该第一输出齿轮是能选择性安设在该动力源的该动力输出轴，或安设在该动力输出轴和该负载端转轴之间的任一固定轴，该第一输出齿轮设有缺齿部和轮齿部，该缓冲齿轮是连接该第一输出齿轮，并能与该第一输出齿轮的该缺齿部相切对应，或能与该第一输出齿轮的该轮齿部啮合，该缓冲齿轮是能选择性安设在该负载端转轴，或安设在该动力输出轴和该负载端转轴之间的任一固定轴，该缓冲齿轮的齿轮轴心与齿轮齿是呈非刚性连接；该减速单元是连接在该动力源的该动力输出轴和该负载的该负载端转轴之间，并能选择性连接在该离合单元前段或后段，能配合该离合单元将该动力源输出的旋转动力传输到该负载，设有至少二只以上相啮合的减速齿轮。

较佳地，该动力源为马达总成。

较佳地，该离合单元的该缓冲齿轮周面设有贯穿的切槽。

较佳地，该离合单元的该第一输出齿轮的该轮齿部与该缓冲齿轮的该齿轮齿为相同模数。

较佳地，该离合单元的该第一输出齿轮的该缺齿部的缺齿数量不少于2。

较佳地，该减速单元中相啮合的该减速齿轮，是分别安设在该动力源的该动力输出轴，或是安设在该负载的该负载端转轴，或是与该离合单元的该第一输出齿轮同轴固设，或是与该离合单元的缓冲齿轮同轴固设。

较佳地，该缓冲齿轮周面设置贯穿的该切槽为螺旋切槽或环形切槽，或贯穿的该切槽是以异形方式布设在该缓冲齿轮周面并形成多切槽。

借由上述技术方案，使用本发明至少将具有以下优点效果：

1、设计简单、制作成本低，具有实施经济性。

2、结构单纯、组装方便，具有实施便捷性。

3、可节省机构使用的空间，达到扩大使用范围效果。

4、可提高机构离合与啮合的运作效率及使用安全性。

附图说明

图1是本发明第一实施例的立体示意图。

图2是图1的分解结构图。

图3是本发明缓冲齿轮实施例(一)的平面示意图。

图4是本发明缓冲齿轮实施例(二)的平面示意图。

图5是本发明缓冲齿轮实施例(三)的平面示意图。

图6是本发明缓冲齿轮实施例(四)的平面示意图。

图7是本发明第一实施例应用在炉具自动关闭机呈离合状态的立体示意图。

图8是本发明第一实施例应用在炉具自动关闭机呈啮合状态的立体示意图。

图9是本发明第一实施例应用在炉具自动关闭机做点火运作的立体示意图。

图10是本发明第一实施例应用在炉具自动关闭机做自动关火运作的立体示意图。

图11是本发明离合单元呈离合状态实施例的平面示意图。

图12是本发明离合单元准备进入啮合状态实施例的平面示意图。

图13是本发明离合单元呈啮合状态实施例的平面示意图。

图14是本发明第二实施例将减速单元串入离合单元后段的立体示意图。

图15是图14的分解结构图。

图16是本发明第二实施例应用在炉具自动关闭机呈离合状态的立体示意图。

图17是图16的俯视示意图。

图18是本发明第二实施例应用在炉具自动关闭机呈啮合状态的立体示意图。

图19是图18的俯视示意图。

图20是本发明第三实施例将减速单元串入离合单元后段的俯视示意图。

图21是本发明第四实施例将减速单元串入离合单元前段的立体示意图。

图22是本发明第五实施例将减速单元串入离合单元前段的立体示意图。

【主要元件符号说明】

10：动力源(马达总成) 101：动力输出轴

20：负载 201：负载端转轴

30：离合单元 301：第一输出齿轮

3011：缺齿部 3012：轮齿部

30121：第一齿 302：缓冲齿轮

3021：切槽 3022：齿轮轴心

3023：齿轮齿 3024：剩余交界

40：减速单元 401：第一减速齿轮

401’：第二减速齿轮 401”：第三减速齿轮

401”’：第四减速齿轮 41：第一固定轴

42：第二固定轴

具体实施方式

请参阅图1、图2所示第一实施例，说明用以实施本发明的较佳形态，本发明一种齿轮双向离合机构，是作用在动力输出与负载间，主要包含有动力源10、负载20、离合单元30和减速单元40；其中，

该动力源10供动力输出，可通过该离合单元30将旋转动力传输到该负载20端，设有动力输出轴101；其中，该动力源10可为马达总成；

该负载20是连接于该离合单元30，可被该动力源10输出的旋转动力驱动，设有负载端转轴201；

该离合单元30是连接于该动力源10的该动力输出轴101和该负载20的负载端转轴201之间，可将该动力源10的旋转动力传输到该负载20，或可将该动力源10的动力与该负载20断开，并使该负载20可做空转的自由转动运作，设有第一输出齿轮301和缓冲齿轮302，该第一输出齿轮301是安设在该动力源10的动力输出轴101，该第一输出齿轮301设有缺齿部3011和轮齿部3012，该缓冲齿轮302是安设在该负载20的该负载端转轴201并连接该第一输出齿轮，在周面设有贯穿的切槽3021，使齿轮轴心3022与齿轮齿3023形成非刚性连接，受力时会发生相对扭转位移。

上述，该第一输出齿轮301的该轮齿部3012与该缓冲齿轮302的该齿轮齿3023是设为相同模数，使可相互啮合，该第一输出齿轮301的该缺齿部3011的缺齿数量，是以可回避啮合该缓冲齿轮302为原则，该缺齿部3011的缺齿数大抵为不少于2齿。

上述，如图3-图6所示，该缓冲齿轮302周面设置的贯穿切槽3021是可设为螺旋切槽(如图3、图4)或环形切槽(如图5)或可以异形方式布设呈现出多切槽；该切槽3021路径可依照不同函数曲线所定义；该切槽3021的宽度，可限制该齿轮轴心3022与该齿轮齿3023相对扭转位移量的大小；该切槽3021在该缓冲齿轮302周面的剩余交界3024，可决定该齿轮轴心3022与该齿轮齿3023相对扭转弹性的大小。

即，利用上述所构成的本发明，请配合图7、图8所示，该动力源10通过该动力输出轴101输出旋转动力时，该离合单元30中安设在该动力输出轴101的该第一输出齿轮301将被驱动转动，由于该第一输出齿轮301设有缺齿部3011和轮齿部3012，则该动力输出轴101在旋转周期中，当该第一输出齿轮301以该缺齿部3011相切对应到该缓冲齿轮302时(如图7)，该缓冲齿轮302将与该第一输出齿轮301呈不啮合的离合状，而无法被驱动传动，并使该离合单元30呈离合不做功状态，继之，该动力源10致该动力输出轴101持续旋转作动下，随着该动力输出轴101转动的该第一输出齿轮301的该缺齿部3011，将会旋转脱离对应该缓冲齿轮302，并随即以该轮齿部3012重新与该缓冲齿轮302啮合(如图8)，使该缓冲齿轮302被带动旋转，并使该负载端转轴201一并转动，进而，该离合单元30便可呈啮合状态回复对该负载20做功。

亦即，由上述所构成的本发明，当该动力源10带动该第一输出齿轮301旋转，并使该轮齿部3012啮合于该缓冲齿轮302进入啮合状态时，该离合单元30将做功对该负载20输出；当该动力源10带动该第一输出齿轮301旋转，并使该缺齿部3011相切对应于该缓冲齿轮302进入离合状态时，该离合单元30将与该负载20断开，而该负载20将可自由旋转。

换言之，将本发明应用在炉具自动关闭机运作时，请配合图9、图10所示，该动力源10(马达总成)是在该负载20(炉具旋钮)旋转至关火状态时，将该离合单元30的该第一输出齿轮301的该缺齿部3011设定为相切对应于该缓冲齿轮302(如图7)，使该缓冲齿轮302与该第一输出齿轮301呈不啮合的离合状，及致该离合单元30呈离合不做功状态；继之，转动安设在该负载端转轴201的该负载20(炉具旋钮)，使炉具做点火动作时(如图9)，由于该离合单元30的该缓冲齿轮302与该第一输出齿轮301是处于不啮合的离合状态，则安设在该负载端转轴201的该缓冲齿轮302，将会呈现空转的自由转动状态，而使该负载20(炉具旋钮)可轻松的旋转做炉具点火动作；继之，当已点火的炉具使用至设定时间仍未关闭时(如煮汤或煮开水逾时忘了关闭炉具时)，该动力源10(马达总成)将被控制启动并带动该离合单元30的该第一输出齿轮301转动，而转动的该第一输出齿轮301的该缺齿部3011将会旋转脱离对应该缓冲齿轮302，并随即以该轮齿部3012重新与该缓冲齿轮302啮合，使该缓冲齿轮302被带动反向转动，而一同转动的该负载端转轴201，便可直接带动该负载20(炉具旋钮)反向旋转(如图10)做自动关闭炉火动作，达到提高炉具使用安全性效果。

上述，在本发明中，该离合单元30从离合状态进入啮合状态如图11、图12、图13所示，当该第一输出齿轮301旋转使该缺齿部3011脱离对应该缓冲齿轮302，并以该轮齿部3012重新与该缓冲齿轮302啮合，使该离合单元30回复做功时，过程中，通常该第一输出齿轮301的该轮齿部3012的第一齿30121与该缓冲齿轮302产生齿顶干涉的机率会相对提高，并容易导致该动力源10(马达总成)堵转，发生损坏机构情形，但由于本发明的该缓冲齿轮302是在周面具有切槽3021设计，使该齿轮轴心3022与该齿轮齿3023形成非刚性连接，并使受力时会发生相对扭转位移现象，则当发生前述齿顶干涉现象，且干涉力度超过预设范围时，自然的，通过该缓冲齿轮302具有扭转弹性，该缓冲齿轮302便会发生扭转排解该齿顶干涉的状况，使该第一输出齿轮301的该轮齿部3012的该第一齿30121与该缓冲齿轮302的该齿轮齿3023导向正确啮合区间，进而使该动力源10(马达总成)成功避免堵转发生，达到保护机构效果。

上述，由于本发明该第一输出齿轮301的该缺齿部3011的缺齿数量，是以可回避啮合该缓冲齿轮302为原则，则该第一输出齿轮301和该缓冲齿轮302的离合动作将极为确实，进而可达到确保机构运作顺畅性效果。

上述，本发明齿轮双向离合机构将该动力源10的动力传输到该负载20的方式，并不限于只通过该离合单元30做为传动链，因应不同使用需要，亦可以该离合单元30为基础，可选择性的在该离合单元30的后段或/及前段串入减速单元40，以改变传动链的减速比，进而达到提高或改变输出转矩的效果，惟，由具有该缺齿部3011设计的该第一输出齿轮301和具有该切槽3021设计的该缓冲齿轮302共同组成的该离合单元30，仍是本发明传动链的必要构成；即，

请再配合图14、图15所示第二实施例，说明用以实施本发明的另一较佳形态，其中，连接在该动力源10的该动力输出轴101和该负载20的该负载端转轴201之间的传动链，除了包含有安设在该动力输出轴101且具有该缺齿部3011设计的该第一输出齿轮301，及具有该切槽3021设计并与该第一输出齿轮301连接的该缓冲齿轮302共同组成的该离合单元30之外，在该离合单元30的后段是连接有减速单元40，该减速单元40设有至少二只以上的减速齿轮(如图14所示第一减速齿轮401、第二减速齿轮401’、第三减速齿轮401”)，该各减速齿轮是相互啮合以传输动力，其中该一只减速齿轮401(如第一减速齿轮401)是与该离合单元30的该缓冲齿轮302同轴固设在第一固定轴41，使与该缓冲齿轮302同步转动，其中该一只减速齿轮401”(如第三减速齿轮401”)是安设在该负载端转轴201，通过安设在第二固定轴42的其余各该减速齿轮401’(如第二减速齿轮401’)相互啮合，该动力源10输出的动力，将可经由该离合单元30和该减速单元40传输到该负载端转轴201，并使该负载20一并旋转；

即，将上述该减速单元40串入该离合单元30后段所构成的本发明传动链应用在炉具自动关闭机运作时，请配合图16、图17、图18、图19所示，该动力源10(马达总成)是在该负载20(炉具旋钮)旋转至关火状态时，将该离合单元30的该第一输出齿轮301的该缺齿部3011设定为相切对应于该缓冲齿轮302(如图16、图17)，使该缓冲齿轮302与该第一输出齿轮301呈不啮合的离合状，及致该离合单元30呈不做功的离合状，继之，转动安设在该负载端转轴201的该负载20(炉具旋钮)，使炉具做点火动作时，由于该离合单元30的该缓冲齿轮302与该第一输出齿轮301是处于不啮合的离合状态(如图16、图17)，则安设在该负载端转轴201的该减速单元40的该第三减速齿轮401”、相啮合的该第二减速齿轮401’和该第一减速齿轮401、及与该第一减速齿轮401同轴固设的该缓冲齿轮302，将会呈现空转的自由转动状态，而使该负载20(炉具旋钮)可轻松的旋转做炉具点火动作；继之，当已点火的炉具使用至设定时间仍未关闭时(如煮汤或煮开水逾时忘了关闭炉具时)，该动力源10(马达总成)将被控制启动并带动该离合单元30的该第一输出齿轮301转动，而转动的该第一输出齿轮301的该缺齿部3011将会旋转脱离对应该缓冲齿轮302，并随即以该轮齿部3012重新与该缓冲齿轮302啮合(如图18、图19)，使该缓冲齿轮302被带动反向转动，同时，该缓冲齿轮302同轴固设的该减速单元40的该第一减速齿轮401，亦会随着该缓冲齿轮302转动，而连带带动相啮合的该第二减速齿轮401’和该第三减速齿轮401”反向转动，且使得提供该第三减速齿轮401”安置的该负载端转轴201也会一起反向转动，据此，连接在该负载端转轴201的该负载20(炉具旋钮)，便可直接被带动反向旋转做自动关闭炉火动作，达到提高炉具使用安全性效果。

请再配合图20所示，本发明的第三实施例，其中，该离合单元30的该第一输出齿轮301安设在该动力源10的动力输出轴101，并连接该缓冲齿轮302构成传动链后，在该离合单元30的后段，亦可连接由更多减速齿轮(如第一减速齿轮401、第二减速齿轮401’、第三减速齿轮401”、第四减速齿轮401”’)构成的减速单元40，据此，利用该动力源10和该负载20之间连接有该离合单元30，及在该离合单元30后段又连接有包含多只减速齿轮的该减速单元40配合，则本发明所组成的传动链，将可依使用需要，达到预期离合的作用和提高或改变减速比的效果。

请再配合图21所示本发明的第四实施例，及图22所示本发明的第五实施例，其中，连接在该动力源10的该动力输出轴101和该负载20的该负载端转轴201之间的传动链，亦可将该减速单元40连接在该离合单元30的前段，例如：在该动力源10的该动力输出轴101先安设该减速单元40的第一减速齿轮401，在该第一固定轴41安设有该减速单元40的第二减速齿轮401’，该第一减速齿轮401和该第二减速齿轮401’保持啮合，而在该减速单元40后段安设的该离合单元30，是可将设有该缺齿部3011的该第一输出齿轮301与该减速单元40的其他任一减速齿轮同轴固设(如图21，该第一输出齿轮301是与该第二减速齿轮401’同轴固设在该第一固定轴41)，而与该第一输出齿轮301连接且设有切槽3021的该缓冲齿轮302，则可安设在该负载端转轴201(如图21)，或该缓冲齿轮302亦可安设在该动力输出轴101和该负载端转轴201之间的其他任一固定轴(如图22，该缓冲齿轮302是安设在第二固定轴42，并通过同轴固设的该第三减速齿轮401”将动力传输到该负载端转轴201的该第四减速齿轮401”’)，据此，利用该动力源10和该负载20之间连接有该离合单元30，及在该离合单元30的前段又连接有该减速单元40，则在该离合单元30和该减速单元40相互配合所构成的本发明传动链，将同样可以依使用需要，达到预期离合的作用、目的和提高或改变减速比的效果。

上述，由于本发明在该动力源10和该负载20之间连接有该离合单元30和该减速单元40，而使得传动链可达到离合及提高或改变减速比效果，故当该动力源10带动该离合单元30的该第一输出齿轮301旋转，并使该第一输出齿轮301的该轮齿部3012停止在啮合状态时，通过该减速单元40是具有高减速比，自然的，该负载20端的外部转动力将难以传递回到该动力源10，而可达到自锁目的。即，将本发明应用在炉具自动关闭机运作时，当该负载20(炉具旋钮)旋转至关火状态(如图17)，该离合单元30的该第一输出齿轮301原本是以该缺齿部3011对应相切于该缓冲齿轮302，使得该负载20(炉具旋钮)可自由旋转，但应使用需要，使用者可另操作控制该动力源10(马达总成)启动，使该第一输出齿轮301旋转，并使该第一输出齿轮301在该齿轮部3012啮合该缓冲齿轮302时立即停止(如图19)，则在该减速单元40呈高减速比作用下，施于该负载20(炉具旋钮)的转动力，将难以传递回到该动力源10(马达总成)，使得该负载20(炉具旋钮)无法被任意转动，据此，便可确实防止小孩任意旋转炉具旋钮实施点火动作，达到提高炉具使用安全性效果。

上述，该动力源10(马达总成)被控制启动和停止作动的时机，是可通过控制电路中的计时器或各种传感器(Sensor)或微动开关来控制。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。