绞盘换挡离合器.pdf

本发明公开了绞盘换挡离合器，包括壳体和手柄，壳体内设有离合凸轮齿轴，离合凸轮齿轴内穿接有换挡凸轮轴和换挡离合轴，离合凸轮齿轴和换挡凸轮轴上的凸轮曲面顺序联动拟合，离合凸轮齿轴与壳体之间设有离合复位弹簧，换挡凸轮轴与壳体之间设有换挡复位弹簧，换挡离合轴上设有在凸轮曲面上滑动的定位部件，手柄固定连接换挡离合轴。本发明操作简便，工作可靠，在不减少绞盘的功能，也不降低绞盘的重量拉力比的情况下，增加双速功能，离合与换挡合二为一，即换挡与离合共用一个操作手柄，换挡离合组件产生的两个动作与减速器有机结合起来，绞盘减速器齿轮将自动进行分离与啮合，操作极其方便可靠，结构紧凑，故障率低使用寿命长。

1、  绞盘换挡离合器，包括壳体(1)和手柄(2)，其特征在于：所述壳体(1)内设有离合凸轮齿轴(3)，离合凸轮齿轴(3)内穿接有换挡凸轮轴(4)和换挡离合轴(5)，所述离合凸轮齿轴(3)和换挡凸轮轴(4)上的凸轮曲面顺序联动拟合，所述离合凸轮齿轴(3)与壳体(1)之间设有离合复位弹簧(31)，所述换挡凸轮轴(4)与壳体(1)之间设有换挡复位弹簧(41)，所述换挡离合轴(5)上设有在凸轮曲面上滑动的定位部件，所述手柄(2)固定连接换挡离合轴(5)。

2、  根据权利要求1所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述定位部件采用定位销(51)，所述定位销(51)底部固定连接在换挡离合轴(5)内，所述定位销(51)顶部高出换挡离合器外壁形成凸起(52)，所述定位销(51)的凸起(52)部分抵住离合凸轮齿轴(3)和换挡凸轮轴(4)的凸轮曲面上滑动。

3、  根据权利要求1或2所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述离合凸轮齿轴(3)上设有凸轮曲面I(32)，所述换挡凸轮轴(4)上设有凸轮曲面II(42)，所述换挡凸轮轴(4)上还设有与凸轮曲面II(42)相接的圆环曲面(43)，所述圆环曲面(43)与凸轮曲面I(32)的位置对应。

4、  根据权利要求3所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述凸轮曲面I(32)、凸轮曲面II(42)和圆环曲面(43)均为1/4圆弧。

5、  根据权利要求1所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述离合凸轮齿轴(3)设有环状卡槽(33)，所述离合复位弹簧(31)一端穿入环状卡槽(33)内抵住槽底，所述离合复位弹簧(31)另一端抵住壳体(1)内壁。

6、  根据权利要求1或5所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述换挡凸轮轴(4)内壁设有一径向阶梯(44)，所述换挡复位弹簧(41)一端抵住径向阶梯(44)底部，所述换挡复位弹簧(41)另一端抵住壳体(1)内壁。

7、  根据权利要求1所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述换挡凸轮轴(4)端部设有平面轴承(45)。

8、  根据权利要求1所述的绞盘换挡离合器，其特征在于：所述手柄(2)通过沉头螺钉(21)固定连接换挡离合轴(5)。

绞盘换挡离合器
技术领域
本发明涉及一种绞盘用换挡离合器。
背景技术
绞盘种类很多，有各类休闲越野车船用绞盘、各类特种工程作业绞盘、各种军队特种用途绞盘及其它各行业专用绞盘等，广泛应用于休闲越野、工程救援、冶金、勘探、林牧渔业及石油、矿产开采等，其中休闲越野是绞盘主要市场。目前国内外绞盘通常由马达(电机、液压马达、气动马达等)、滚筒刹车、减速器、离合器、控制器、钢丝绳及一些相应附件等几大部分组成，基本能够满足各种工况的要求，但不能适应越来越高的生活水平及工况技术的要求，越来越多的用户对绞盘速度提出更高的要求，在休闲越野绞盘主要应用市场上，往往绞盘的动力源具有很大的局限性，这样解决绞盘速度问题的唯一方法就是使得绞盘减速器具有速度挡位。国际上目前仅有美国Milker(美军小型越野车绞盘制造商)及德国Rotzer(全世界各国军用绞盘装备制造商)两公司为军方配备的双速绞盘具有类似功能，德国公司双速绞盘只有高与低速挡，没有离合器，不具有人工自由放绳功能；美军双速绞盘离合器与换挡手柄置于绞盘减速器两个不同的位置，必须两个手柄配合使用才能得到高速；在高速挡工作时，离合器必须在脱开位置，如果将挡位置于高速而离合不脱开绞盘减速器是锁定状态，操作不当，很容易造成减速器或系统损坏。
绞盘的(体积)重量与绞盘的拉力比是一个绞盘的重要指标，在各种小型机车及越野救援作业时尤为重要。目前国际上生产的5000磅(两吨以下)绞盘，其比值最高达到400倍，5000磅至12000磅绞盘其比值最高达到150倍，10000磅至20000磅绞盘的比值达到100倍以上。以其这样小的体积与重量要求，要作到绞盘即具有离合人工放绳功能，同时还需要减速挡位切换，并且绞盘的承载能力还必须保证标准要求，并不是一件容易的事情。美国Milker采取的方式是去掉了绞盘的刹车功能，将绞盘作成了一级减速，而高速挡采取由马达自接驱动滚筒，显然这样的方案其绞盘只能完成一些简单的救援作业，同时其双速功能采用另外一个换挡手柄，并且要与离合手柄配合使用，使用很不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供绞盘换挡离合器，可以有效解决现有绞盘在换挡和离合操作时需要换挡手柄和离合手柄同时配合使用，不仅操作不便且操作不当很容易造成减速器或系统损坏的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：绞盘换挡离合器，包括壳体和手柄，其特征在于：壳体内设有离合凸轮齿轴，离合凸轮齿轴内穿接有换挡凸轮轴和换挡离合轴，离合凸轮齿轴和换挡凸轮轴上的凸轮曲面顺序联动拟合，离合凸轮齿轴与壳体之间设有离合复位弹簧，换挡凸轮轴与壳体之间设有换挡复位弹簧，换挡离合轴上设有在凸轮曲面上滑动的定位部件，手柄固定连接换挡离合轴。
进一步，定位部件采用定位销，定位销底部固定连接在换挡离合轴内，定位销顶部高出换挡离合器外壁形成凸起，定位销的凸起部分抵住离合凸轮齿轴和换挡凸轮轴的凸轮曲面上滑动，定位销底部固定于换挡离合轴内，且定位销的运动过程与其本身相互垂直，不易使定位销产生滑动，工作可靠。
进一步，离合凸轮齿轴上设有凸轮曲面I，换挡凸轮轴上设有凸轮曲面II，换挡凸轮轴上还设有与凸轮曲面II相接的圆环曲面，圆环曲面与凸轮曲面I的位置对应，当定位销在离合凸轮齿轴的凸轮曲面1滑动的同时其在换挡凸轮轴上的圆环曲面滑动，实现离合，当定位销在换挡凸轮轴的凸轮曲面II滑动时实现换挡，离合和换挡过程合二为一，操作简便可靠，结构紧凑。
优选的，凸轮曲面I、凸轮曲面II和圆环曲面均为1/4圆弧，各曲面制造简便，手柄转动弧度小。
优选的，离合凸轮齿轴设有环状卡槽，离合复位弹簧一端穿入环状卡槽内抵住槽底，离合复位弹簧另一端抵住壳体内壁，离合复位弹簧嵌入环状卡槽中，可以防止离合复位弹簧发生径向形变、发生移位而影响换挡变速器的正常工作。
更进一步，换挡凸轮轴内壁设有一径向阶梯，换挡复位弹簧一端抵住径向阶梯底部，换挡复位弹簧另一端抵住壳体内壁，当换挡凸轮轴和换挡离合器装配完成时，换挡复位弹簧相当于嵌入径向阶梯和换挡离合轴外壁形成的卡槽中，同样可以防止换挡复位弹簧发生径向形变、发生移位，保证换挡变速器的正常工作。
进一步，换挡凸轮轴端部设有平面轴承，当换挡离合器与减速器装配后，可以减小换挡锁定板与换挡凸轮轴之间的摩擦，保证正常工作和使用寿命。
进一步，手柄通过沉头螺钉固定连接换挡离合轴，保证手柄与换挡离合轴之间不会产生相对转动，固定可靠。
本发明由于采用了上述技术方案，操作简便，工作可靠，本绞盘换挡离合器在不减少绞盘的功能，也不降低绞盘的重量拉力比的情况下，增加双速功能，离合与换挡合二为一，即换挡与离合共用一个操作手柄，减速器结构将换挡离合组件产生的两个动作与减速器有机结合起来，并且各挡位切换时减速器各相关齿轮在弹簧的作用下自动进行分离与啮合使得减速器产生一个大减速比工位，一个空挡位，一个小减速比工位，使得在换挡离合操作时只需将操作手柄置于相应的高速挡，空挡或低速挡位置，绞盘减速器齿轮将自动进行分离与啮合，操作极其方便可靠，结构紧凑，故障率低使用寿命长，可推广应用到各种绞盘减速器中。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明绞盘换挡离合器的结构示意图；
图2为本发明中离合凸轮齿轴的结构示意图；
图3为离合凸轮齿轴的剖视图；
图4为本发明中换挡凸轮轴的结构示意图；
图5为换挡凸轮轴的主视图；
图6为图5的俯视图；
图7为图6的俯视图；
图8为换挡离合器结合减速器的爆炸图；
图9为减速器中太阳轮的结构示意图；
图10为减速器中离合齿圈的结构示意图；
图11为减速器中输出级行星轮的结构示意图；
图12为减速器中输入级行星轮的结构示意图；
图13为换挡离合器手柄的三种状态示意图；
图14为图13中手柄处于状态I低速挡时的剖视图。
具体实施方式
如图1至图7所示，为本发明绞盘换挡离合器，包括壳体1和手柄2，壳体1内设有离合凸轮齿轴3，离合凸轮齿轴3内穿接有换挡凸轮轴4和换挡离合轴5，离合凸轮齿轴3和换挡凸轮轴4上的凸轮曲面顺序联动拟合。离合凸轮齿轴3上设有凸轮曲面I32，换挡凸轮轴4上设有凸轮曲面II42，换挡凸轮轴4上还设有与凸轮曲面II42相接的圆环曲面43，圆环曲面43与凸轮曲面I32的位置对应，凸轮曲面I32、凸轮曲面II42和圆环曲面43均为1/4圆弧。离合凸轮齿轴3与壳体1之间设有离合复位弹簧31，离合凸轮齿轴3设有环状卡槽33，离合复位弹簧31一端穿入环状卡槽33内抵住槽底，离合复位弹簧31另一端抵住壳体1内壁。换挡凸轮轴4与壳体1之间设有换挡复位弹簧41，换挡凸轮轴4内壁设有一径向阶梯44，换挡复位弹簧41一端抵住径向阶梯44底部，换挡复位弹簧41另一端抵住壳体1内壁，换挡凸轮轴4端部设有平面轴承45。换挡离合轴5上设有在凸轮曲面上滑动的定位部件，手柄2通过沉头螺钉21固定连接换挡离合轴5。定位部件采用定位销51，定位销51底部固定连接在换挡离合轴5内，定位销51顶部高出换挡离合器外壁形成凸起52，定位销51的凸起52部分抵住离合凸轮齿轴3和换挡凸轮轴4的凸轮曲面上滑动。定位销51的凸起52部分穿过换挡凸轮轴4的凸轮曲面II42后抵住离合凸轮齿轴3的凸轮曲面I32，圆环曲面43与凸轮曲面I32的位置对应，使定位销51的凸起52部分在凸轮曲面I32上滑动时，对应的定位销51的凸起52部分在换挡凸轮轴4上的圆环曲面43滑动，离合凸轮齿轴3和换挡凸轮轴4可以各自独立分别进行，也可以依次联动。
如图8至图14所示，减速器包括输入的太阳轮6、离合齿圈7、输出级行星轮8和输入级行星轮9，太阳轮6穿接在离合齿圈7、输出级行星轮8和输入级行星轮9中。太阳轮6上设有低速齿61和高速齿62。离合齿圈7内设有一级齿圈71，离合凸轮齿轴3可与一级齿圈71啮合。输出级行星轮8包括传动齿轮I81、传动齿轮II82和传动杆I83，传动齿轮II82通过传动杆I83带动传动齿轮I81转动。输入级行星轮9包括传动齿轮III91、传动齿轮IV92、传动杆II93和换挡锁定板94，传动齿轮III91与一级齿圈71啮合，传动杆II93穿接在换挡锁定板94中，传动杆II93和换挡锁定板94之间设有设有换挡锁定弹簧95，换挡锁定板94中设有与太阳轮6高速齿62对应的内齿96，传动齿轮III91通过传动杆II93带动换挡锁定板94和传动齿轮IV92转动。
如图14所示，当减速器处于低速挡时工作过程如下：作为输入端的太阳轮6的低速齿61带动传动齿轮III91转动，传动齿轮III91与一级齿圈71啮合实现一级减速，传动齿轮III91通过传动杆II93带动传动齿轮IV92转动和换挡锁定板94转动，传动齿轮IV92与传动齿轮I81啮合带动其转动，传动齿轮I81通过传动杆I83带动传动齿轮II82转动实现输出，由于通过行星轮的一级减速，此时输出为低速挡。换挡锁定板94与换挡凸轮轴4的平面轴承45接触进行转动，此时由于定位销51的凸起52部分对离合凸轮齿轴3和换挡凸轮轴4的限位作用，换挡锁定弹簧95处于压缩状态。
当转动手柄2至如图14所示状态II空挡位置时，定位销51的凸起52部分在离合凸轮齿轴3的凸轮曲面I32上滑动，推动离合凸轮齿轴3向右运动，从而使离合凸轮齿轴3的外齿34与一级齿圈71脱离，同时定位销51的凸起52部分从换挡凸轮轴4的圆环曲面43的端部滑动至与凸轮曲面II42的连接处，此时由于定位销51的凸起52部分对换挡凸轮轴4的限位作用，换挡锁定弹簧95仍处于压缩状态。
继续转动手柄2至如图14所示状态III高速挡位置时，定位销51的凸起52部分在换挡凸轮轴4的凸轮曲面II42上滑动，推动换挡凸轮轴4向右运动，此时换挡锁定板94在换挡锁定弹簧95的回复力作用下推动换挡锁定板94向右运动，使换挡锁定板94的内齿96与太阳轮6的高速齿62啮合，高速齿62直接带动换挡锁定板94转动；换挡锁定板94通过传动杆II93带动传动齿轮IV92转动，传动齿轮IV92通过输出级行星轮8输出，使得减速器的本级行星轮失出减速作用而与太阳轮6一起直接输出，从而改变减速器减速比，使减速器具有高速挡。
反向转动手柄从状态III到状态II实现了减速器从高速挡位离合脱开，再转动手柄到位置I，减速器本级行星轮在两个复位弹簧的作用下产生减速作用，使减速器减速比增大一级，形成减速器的低速挡。当然也可以直接将手柄从位置I搬到位置III实现从低速到高速切换；反之，直接将手柄从位置III搬到位置I实现从高速到低速切换。本发明换挡离合器增加双速功能，离合与换挡合二为一，结构紧凑、操纵简便、工作可靠，可应用于各种绞盘减速器中。