專利名稱：自縮回牽索和帶有棘爪鎖定結(jié)構(gòu)的制動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自縮回牽索或"SRL"，其主要用于工業(yè)用途，但還適于一些 娛樂用途。本發(fā)明還涉及較大系列的受控下落裝置，尤其是與吊帶一起使用來保護 其佩戴者不受突然的加速下落阻止事件的影響。
背景技術(shù)：
自縮回牽索具有多種工業(yè)最終用途，包括但不限于建造、制造、危險材料/ 補救、石棉消減、噴涂、噴砂、焊接、采礦、多種油氣工業(yè)應(yīng)用、電力設(shè)施、核能、 紙漿、砂磨、研磨、多級索具、蓋屋頂、搭腳手架、通信、汽車修理和裝配、入庫 以及鐵路建設(shè)，這里僅舉出幾個例子。 一些最終用途比其它用途更加特殊，就像 Franke的美國專利第6,695,095號的建筑/建造系統(tǒng)；或Ostrobod的美國專利第 5,730,407號的屋頂固定系統(tǒng)。在下落保護安全設(shè)備的領(lǐng)域中，有許多種自縮回牽索或救生索。在有任何下落 的危險時，個人可以且應(yīng)該佩戴自縮回牽索或救生索。這種自縮回牽索通常包括罩 殼，該罩殼包括可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒或轂，通常由帶子、纜索或甚至繩子制成的救生索巻 繞在該轉(zhuǎn)筒或轂上。當(dāng)有意地施加一定程度的拉力時，轉(zhuǎn)筒沿第一方向轉(zhuǎn)動以將繩 索從罩殼中退繞(或"放出")。當(dāng)該拉力的程度減小或釋放時，轉(zhuǎn)筒/轂可沿相反 方向緩慢轉(zhuǎn)動，從而使繩索以所想要的方式圍繞轉(zhuǎn)筒/轂縮回或重新巻繞。該罩殼 還包括制動機構(gòu)或組件，用于在繩索退繞得太快、即比正常放出的預(yù)定最大速度更 快時停止轉(zhuǎn)筒/轂的轉(zhuǎn)動。這種突然的繩索放出意味著，牽索佩戴者/使用者經(jīng)歷了 需要停止或阻止的下落。只要無意的突然下落發(fā)生，SRL的罩殼中的制動機構(gòu)就工作。這意味著阻止4SRL佩戴者下落得太快。在已經(jīng)阻止了最初的下落之后，本發(fā)明防止部分地由于 繩索自身的彈性引起的后續(xù)(通常增加的)繩索放出，實際上，無意的蹦極跳"回 彈"可在許多目前的牽索制動機構(gòu)上施加過度的應(yīng)變，而也可能危及SRL佩戴者 的安全/復(fù)原。SRL通常在一端連接至固定點，通常在使用者實施特定分配任務(wù)之處或附近 的支承結(jié)構(gòu)上。來自SRL罩殼的繩索夾緊(或以其它方式附連)至工人所佩戴的 吊帶。在Reynolds等的美國專利第6,804,830號中示出和描述了一種代表性的吊帶， 其內(nèi)容以參見的方式引入本說明書中。SRL的已知模型包括在Schreiber等的美國專利第6,810,99號、Wolner等的美 國專利第5,186,289號、Wolner的美國專利第4,877,110號和Wolner等的美國專利 申請第10/914,631號(2005年3月10日作為US 20050051659公開)中披露的模 型。然而，這些裝置中沒有一種裝置像本發(fā)明那樣程度地致力于繩索回彈抑制。因此，希望開發(fā)一種帶有制動機構(gòu)的自縮回牽索，該制動機構(gòu)具有鎖定元件， 防止棘爪在回彈過程中釋放。發(fā)明內(nèi)容總的來說，本發(fā)明提供一種改進的自縮回牽索，該自縮回牽索可停止或阻止下 落事件，同時減小回彈或轉(zhuǎn)筒/轂發(fā)生棘輪效應(yīng)(ratcheting)的危險性。更具體地 說，本發(fā)明提供一種用在自縮回牽索中的改進的制動機構(gòu)，其中，繩索(帶子或纜 索)圍繞保持在罩殼中的可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒巻繞。這種制動機構(gòu)通常包括多個棘爪，用于 在下落事件過程中，與第一轉(zhuǎn)動平面中的帶齒板(或棘輪(sperrad))相配合。本 發(fā)明通過結(jié)合至少一個棘爪鎖定元件來對現(xiàn)有SRL制動機構(gòu)作出改進，該棘爪鎖 定元件較佳地包括彈簧狀可變形材料，該可變形材料將與SRL的靜止(即，非轉(zhuǎn) 動)部件、較佳的是罩殼內(nèi)部的一個或多個遠端肋柔性配合。較佳地，棘爪鎖定元 件定位在平行于包含制動機構(gòu)的棘爪的平面的一平面中。用于本發(fā)明的棘爪鎖定元 件的較佳可變形材料是由合成橡膠制成的小O形圈。本發(fā)明通過使SRL的制動機構(gòu)棘爪保持配合一段延長的持續(xù)時間，來對已知 的SRL作出改進。使用機械裝置來將這種棘爪保持在位，本發(fā)明實際增加了轉(zhuǎn)筒 容許的反向轉(zhuǎn)動量同時保持制動機構(gòu)鎖定，通過在幾何形狀上使棘爪和棘輪板齒端 之間的相互作用最大化來將可能的轉(zhuǎn)動量接近加倍。較佳地，本發(fā)明具有一個以上棘爪鎖定元件，用于防止轉(zhuǎn)筒發(fā)生棘輪效應(yīng)，艮P，防止初始下落阻止之后轉(zhuǎn)筒增加的反向轉(zhuǎn)動。由于本發(fā)明的優(yōu)點和其它改進，在下落阻止之后，多個棘爪鎖定元件將這種制 動組件的棘爪保持在鎖定位置，由此使SRL佩戴者/使用者能更加安全和可靠，防 止下落阻止之后的釋放或回彈。


通過參見附圖而作出的對較佳實施例的下面詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目 的和優(yōu)點將會變得更加清楚，在附圖中圖1A是根據(jù)本發(fā)明的完全裝配的、具有制動機構(gòu)的自縮回牽索(SRL)的立 體圖，該制動機構(gòu)帶有棘爪鎖定元件；圖1B是圖1A的罩殼的分解的局部剖開圖，示出了從罩殼向內(nèi)延伸的遠端肋 的一個較佳實施例；圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)筒制動機構(gòu)的一個較佳實施例的立體圖，該轉(zhuǎn)筒制動機構(gòu)將 附連至靜止罩殼框架(未示出)上；圖3A至3C是用于示意地示出本發(fā)明的帶有棘爪鎖定元件的制動機構(gòu)的三幅 圖(i)處于其正常操作狀態(tài)(圖3A); (ii)處于其鎖定狀態(tài)，在下落阻止之后與 棘輪齒相配合(圖3B);以及(iii)處于其鎖定模式，鎖定元件壓縮抵靠在罩殼內(nèi) 部的遠端肋上(圖3C);圖3D示出了用本發(fā)明可以支持的反向轉(zhuǎn)動增加角度，同時仍然保持在鎖定狀 態(tài)；以及圖4A至4D是安裝在凸輪從動件上的、本發(fā)明的棘爪鎖定元件的較佳實施例 的俯視圖、仰視圖、側(cè)視圖和前視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參見圖1A，圖中示出了完全裝配的典型自縮回牽索。本發(fā)明的帶有棘爪 鎖定元件的改進制動機構(gòu)設(shè)在該SRL單元的內(nèi)部，并且在該圖中無法看到。但制 動機構(gòu)部分可在圖1B的分解的局部剖開圖中更佳地示出。這種SRL包括罩殼10， 在該罩殼周圍覆蓋著蓋子20，可拆卸該蓋子以便維護。罩殼10在其一端(在方向 上來說，在圖1A的頂部)具有固定連接器30，用于使SRL佩戴者/使用者能將該 單元固定到固定點。在這種特定的模型中，還示出了負載指示器按鈕40，用于迅 速地顯示該特定單元還沒有經(jīng)受下落阻止，這樣目前使用起來是安全的。在圖1A的罩殼10的下方，延伸著繩索50，在這種情況下，繩索由尼龍帶子 制成，但是也可理解，本發(fā)明的制動機構(gòu)也可與由金屬纜索和/或繩子制成的SRL 繩索一起使用，所有這些繩索都會經(jīng)受其自身程度的繩索回彈。在某些情況下，帶 有纏繞帶子的轉(zhuǎn)筒的SRL是較佳的，因為它們通常比纜索配重重量輕。在繩索50 的下端，圖1A示出了增強繩索50與安全鉤70的連接的縫合結(jié)構(gòu)60。然而應(yīng)該理 解，已知多種其它方式來將SRL單元連接至佩戴者的給定的安全吊帶。如同可從圖1B中最佳看到的，罩殼10的內(nèi)側(cè)壁較佳地包括遠端肋80。在本 發(fā)明的該實施例中，肋80用作用于與較佳的棘爪鎖定元件相互作用的固定或靜止 接觸點，該棘爪鎖定元件將在后面詳細描述。退一步來說，遠端肋80可以由從罩 殼前內(nèi)壁向內(nèi)延伸的突部(或短柱)和/或從穿過罩殼10的整個SRL框架向上延 伸的短柱來補充或完全替換。在后面的圖中，該罩殼框架部分在合適之處用附圖標(biāo) 記F來示出。在SRL的罩殼10內(nèi)，包含了制動機構(gòu)100。盡管在圖2和3A至3D中沒有 完全示出，但是該機構(gòu)較佳地包括多個棘爪110，這些棘爪作用在用于轉(zhuǎn)筒/轂單元 (未示出)的凸輪板120的下方，該轉(zhuǎn)筒/轂單元可轉(zhuǎn)動地附連至罩殼框架F。在 該SRL的正常操作中，繩索50將反復(fù)地從該轉(zhuǎn)筒/轂單元退繞然后圍繞該轉(zhuǎn)筒/轂 單元重新巻繞。在本發(fā)明的該實施例中， 一凸輪從動件130固定地附連至棘爪110 的端部。在圖2中，示出了成對的棘爪110和凸輪從動件130，它們定位成在大體 六邊形的外凸輪板120的下方180度地隔開。下文中將參見圖4A至4D來詳細描 述凸輪從動件130的一個實施例。在圖3A至3C的三個示意圖中，示出了處于不同操作模式的本發(fā)明的較佳棘 爪鎖定元件220。在圖3A和3B中，在帶子從罩殼退繞或放出的過程中，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn) 動的通常方向用箭頭A來表示。圖3A示出了棘爪110與齒140相互作用的正常操 作情況，齒140從棘輪150向外延伸，該棘輪圍繞中心安裝軸線轉(zhuǎn)動，所有齒都在 外六邊形凸輪板120的區(qū)域下方。在該SRL制動機構(gòu)中，棘爪110上的凸輪從動 件130與六邊形凸輪板120的周緣協(xié)配地運動。較佳地，棘爪鎖定元件220包括安 裝在短柱210上的柔性元件200。柔性元件200較佳地平行于棘輪150的轉(zhuǎn)動平面 定位。對于圖3A所示的特定轉(zhuǎn)動位置，安裝在凸輪從動件130上的短柱210上的 柔性元件200未與從罩殼10的側(cè)壁向內(nèi)延伸的遠端肋80相接觸。在其第二操作模式中(如圖3B所示)，本發(fā)明的制動機構(gòu)已被致動且處于第 一鎖定位置。在這種狀態(tài)中，棘爪110的末端T擱置在棘輪150的根部R中，鄰近該棘輪的給定齒140。通過安裝在棘爪110上的凸輪從動件130的相應(yīng)運動，短 柱210上的柔性元件200就與遠端肋80相接觸。在回彈的過程中，棘輪150和凸 輪板120沿相反方向(在圖3C中用箭頭B表示)轉(zhuǎn)動；然而，短柱210上的柔性 元件200柔性地壓縮抵靠在遠端肋80上，以將棘爪110保持在相對于棘輪150的 鎖定位置中。為了便于在圖3B和3C之間比較棘輪150的凸輪板120的相對位置， 作出了圖3D。圖3D更佳地示出了本發(fā)明的制動機構(gòu)如何能夠?qū)⒓?50和因此 轉(zhuǎn)筒的最大容許轉(zhuǎn)動增大到大約28度(角度M)，或者換種方式說通過僅僅操縱 相關(guān)棘輪齒和棘爪末端的幾何形狀就可實現(xiàn)的13度(13。)的轉(zhuǎn)動角度的接近兩倍， 以保持在鎖定位置。圖4A至4D以俯視立體圖(圖4A)、對應(yīng)仰視圖(圖4B)、側(cè)視圖(圖4C) 和前視圖(圖4D)示出了本發(fā)明的棘爪鎖定元件的一個較佳實施例。在每幅圖中， 柔性元件200 (較佳的是O形圈)可被完全或部分地看到在向上、向外突出的短柱 210上，該短柱安裝在凸輪從動件130上。如同在圖4C和4D中所更佳看到的， 短柱210較佳地具有用于容納和保持0形圈于其上的槽G。 O形圈較佳地由合成 橡膠制成，更佳地由EPDM (三元乙丙橡膠)制成。然而應(yīng)該理解，因此也可用其 它材料來替代，從而使柔性元件能與從罩殼10自身的內(nèi)表面和/或從穿過SRL延 伸的永久框架F上的一個或多個點延伸的SRL單元的靜止部件相配合。在較佳凸輪從動件130的結(jié)構(gòu)中，凸輪從動表面132定位在棘爪裙部134上方， 棘爪裙部134用來將凸輪從動件130保持在位，以使柔性元件200有效地鎖定與裙 部134相接觸的棘爪。如同可從圖4B的仰視圖和圖4D的前視圖中最佳看到的， 凸輪從動件130包括新月形的下部外壁136，該下部外壁136限定棘爪容座138， 該棘爪容座138將凸輪從動件130不可轉(zhuǎn)動地安裝在棘爪110的一端上。較佳地，在附圖2中的每個棘爪110具有其自身的棘爪鎖定元件，其可相互關(guān) 聯(lián)或不相互關(guān)聯(lián)。假如棘爪鎖定元件構(gòu)造成同時或接近同時地機械鎖定，SRL將 具有更加理想的內(nèi)置安全冗余度。本發(fā)明的其它實施例使用多個棘爪鎖定元件來將至少一個棘爪保持在鎖定位 置，即使在轉(zhuǎn)筒/轂的轉(zhuǎn)動變向時的回彈過程中也是如此。盡管任何這種棘爪鎖定 元件應(yīng)該是柔性的并安裝在棘爪110上，但是在離心驅(qū)動的制動器/離合器中、或 在其它轉(zhuǎn)動部件的制動元件中也可實現(xiàn)類似的改進。盡管目前較佳的實施例描繪了 具有齒的棘輪，這些齒從中心軸線向罩殼內(nèi)壁向外延伸，但是應(yīng)該理解，棘爪、板 和鎖定元件的類似系統(tǒng)也可容易地實施成反向的，即實施成一種制動機構(gòu)，在該制動機構(gòu)中，棘輪板在終止于向內(nèi)延伸或突出的齒之前圍繞制動機構(gòu)周緣延伸。使用圍繞安裝在凸輪從動件上的短柱包裹的小直徑和大直徑O形圈來比較性 地測試棘爪鎖定元件。兩種圈尺寸都可用來防止轉(zhuǎn)筒發(fā)生棘輪效應(yīng)，同時不會以其它方式干擾SRL單元在正常操作條件下縮回帶子的能力，但是小圈表現(xiàn)出稍好的棘爪鎖定性能。還有，無論相對尺寸如何，棘爪鎖定元件與其相應(yīng)固定接觸點相結(jié)合，使本發(fā)明的SRL和制動機構(gòu)能滿足或超出ANSI A 10.32和Z359標(biāo)準(zhǔn)、以及 EN和OSHA的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中的所有要求。在描述了目前較佳的實施例之后，應(yīng)該理解，本發(fā)明的裝置和方法可以構(gòu)造和 引導(dǎo)成適用于特定的應(yīng)用。上述實施例在所有方面都將被理解成僅僅是示例性的和 非限制性的。本發(fā)明的范圍由后面的權(quán)利要求書而不是前面的說明書來限定。所有 落入權(quán)利要求書的等同意義和范圍的改變都將包含在該范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有改進的制動機構(gòu)的自縮回牽索，包括(a)罩殼；(b)在所述罩殼中的可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒；(c)用于圍繞所述轉(zhuǎn)筒卷繞的繩索；以及(d)制動機構(gòu)，所述制動機構(gòu)包括棘輪；多個棘爪，用于與所述棘輪上的多個齒相配合；以及至少一個棘爪鎖定元件，所述棘爪鎖定元件安裝在所述棘爪中的一個棘爪上，用于與安裝在所述牽索中的靜止元件柔性地配合，以在所述轉(zhuǎn)筒反向轉(zhuǎn)動的過程中將至少一個棘爪保持在鎖定位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述棘爪鎖定元件位于附連至所述 棘爪的凸輪從動件上。
3. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述棘爪鎖定元件包括O形圈。
4. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述靜止元件延伸自所述罩殼的內(nèi)壁。
5. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述制動機構(gòu)包括隔開180度的兩 個棘爪，并且所述棘輪具有至少四個齒。
6. 如權(quán)利要求5所述的牽索，其特征在于，每個棘爪具有其自己的棘爪鎖定元件。
7. 如權(quán)利要求6所述的牽索，其特征在于，每個棘爪鎖定元件彼此獨立地工作。
8. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述棘輪具有中心轉(zhuǎn)動軸線，齒朝 向外部周緣向外延伸。
9. 如權(quán)利要求1所述的牽索，其特征在于，所述繩索包括帶狀材料。
10. 在用于自縮回牽索的制動機構(gòu)中，所述自縮回牽索包括圍繞罩殼中的可轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn)筒巻繞的繩索，所述制動機構(gòu)具有多個棘爪，所述棘爪與具有多個齒的棘輪相 配合，改進之處包括至少一個棘爪鎖定元件，所述至少一個棘爪鎖定元件安裝在所述棘爪中的一個 棘爪上，用于與所述牽索中的靜止元件柔性地配合，以在所述轉(zhuǎn)筒反向轉(zhuǎn)動的過程 中將至少一個棘爪保持在鎖定位置。
11. 如權(quán)利要求IO所述的改進，其特征在于，所述制動機構(gòu)包括隔開180度的兩個棘爪，并且所述棘輪具有至少四個齒。
12. 如權(quán)利要求11所述的改進，其特征在于，所述棘輪具有中心轉(zhuǎn)動軸線，齒朝向外部周緣向外延伸。
13. 如權(quán)利要求12所述的改進，其特征在于，每個棘爪具有其自己的棘爪鎖定 元件。
14. 如權(quán)利要求13所述的改進，其特征在于，每個棘爪鎖定元件彼此獨立地工作。
15. 如權(quán)利要求10所述的改進，其特征在于，所述棘爪鎖定元件位于附連至所 述棘爪的凸輪從動件上。
16. 如權(quán)利要求10所述的改進，其特征在于，所述棘爪鎖定元件包括用合成橡 膠制成的O形圈。
17. 如權(quán)利要求10所述的改進，其特征在于，所述靜止元件延伸自所述罩殼的 內(nèi)壁。
18. —種自縮回牽索，具有罩殼；所述罩殼中的可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒；用于圍繞所述轉(zhuǎn)筒巻繞的繩索；以及制動機構(gòu)，所述制動機構(gòu)包括至少一個鎖定元件，用于與所 述牽索的靜止部件柔性地配合，以在所述轉(zhuǎn)筒反向轉(zhuǎn)動的過程中將所述制動機構(gòu)保 持在鎖定位置。
19. 如權(quán)利要求18所述的牽索，其特征在于，有多個鎖定元件。
20. 如權(quán)利要求19所述的牽索，其特征在于，所述鎖定元件包括柔性橡膠材料。
全文摘要
一種自縮回牽索，具有罩殼；在該罩殼中的可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)筒；用于圍繞該轉(zhuǎn)筒卷繞的繩索；以及改進的制動機構(gòu)，用于防止罩殼中的轉(zhuǎn)筒由于下落阻止事件之后的繩索回彈而發(fā)生棘輪效應(yīng)。該制動機構(gòu)具有多個棘爪鎖定元件，用于與牽索的靜止部件柔性地配合，以在轉(zhuǎn)筒反向轉(zhuǎn)動的過程中將至少一個棘爪保持在鎖定位置，由此防止發(fā)生棘輪效應(yīng)。
文檔編號A62B35/04GK101405059SQ200780009249
公開日2009年4月8日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者T·W·埃克 申請人:礦井安全裝置公司