CN108483294A - 一种自动离合绞盘 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例关于一种带有自动离合的绞盘，包括由电机致动的减速传动单元，以及与减速传动单元驱动耦合的卷扬筒，其特征在于减速传动单元包括与卷扬筒驱动耦合的行星轮组合，与电机驱动耦合的活动齿圈，直流减速电机，由直流减速电机驱动而转动的凸轮以及由凸轮推动的拉杆，其中拉杆的第一端由凸轮转动而插入或脱离活动齿圈中的对应缺口，活动齿圈在第一端插入对应缺口时与行星轮组合啮合，以及在第一端脱离对应缺口时与行星轮组合接触啮合。该绞盘可以实现绞盘的自动离合，以此为用户提供更高的便利性和安全性。

Description

一种自动离合绞盘

技术领域

本公开关于牵引装置和技术的领域，更具体地，关于一种带有自动离合的绞盘。

背景技术

绞盘是一种可用于牵引的装置，主要可用于在恶劣环境中对车辆的自救和施救，当车辆陷于泥沼或崎岖的地形而难以四轮着地时，绞盘可以以其他物体为支点拖曳车辆离开险境。绞盘还可以应用于牵引或拖曳树木等大型障碍物。现有的电动绞盘主要由电机、传动轴、减速传动箱、卷扬筒等结构组成，依靠减速传动箱衔接电机与卷扬筒之间的动力，使得缠绕在卷扬筒上的钢丝绳能产生较大的牵引力，实现绞盘牵引功能。现有技术中绞盘多需要手动进行各项操作，而无法实现通过简单的按键或者远程控制而进行全自动操作，这对于用户来说不够便利。因绞盘一般在恶劣的行驶环境或者突发事故中使用，所以对其易用性和可靠性的要求更高。

在突发事故中，可能需要紧急停止或启动绞盘。提供可靠的自动离合装置以一种具有健壮性的方式控制绞盘的驱动电机与卷扬筒驱动耦合或解除耦合是必要的。

绞盘在收放缠绕在卷扬筒上的钢丝绳时，电机将以1-2KW范围的较大的功率进行工作带动卷扬筒转动。此时钢丝绳若因为受外力方向的变化而在卷扬筒上交叉缠绕，则会影响下次使用，并且可能对绞盘造成机械损伤。用户对交叉缠绕的钢丝绳进行重新调整不仅费力而且危险。需要一种能自动调整钢丝绳的收放使其能整齐地缠绕在卷扬筒上的更有效的机构。

此外，现有的电动绞盘一般在绞盘的上方安装控制单元，部分传动机构，电源和把手等部件，使得绞盘在安装在车辆前方时占用较大空间。如果能将这些部件减小体积并容纳在绞盘的内部将减小绞盘安装时的空间占用，而且在视觉上也会更加美观。综上，目前仍需要一种结构紧凑，密封性能好，拆装方便的绞盘以满足用户需求。

发明内容

本公开的目的之一是为了解决现有技术中的至少一些已知问题，并提供一种绞盘，包括电机，由电机致动的减速传动单元，以及与减速传动单元驱动耦合的卷扬筒，其特征在于减速传动单元包括与卷扬筒驱动耦合的行星轮组合，与行星轮组合啮合的活动齿圈，直流减速电机，由直流减速电机驱动而转动的凸轮以及由凸轮推动的拉杆，其中拉杆的第一端由凸轮转动而插入或脱离活动齿圈中的一个缺口，活动齿圈在第一端插入缺口时与电机驱动耦合，以及在第一端脱离缺口时与电机解除耦合。

根据上述实施例的绞盘可以利用直流减速电机控制凸轮的转动，并控制所述拉杆的进出，从而确定减速传动单元的齿轮是否与所述电机驱动耦合。根据这种方式实现绞盘的自动离合首先可以免除手动操作的必要。其次，因为直流减速电机，凸轮等均通过齿轮箱外壳和齿轮箱盖与齿轮减速单元分开单独保护，更不容易发送故障。在需要离合的情况下，拉杆仅需移动较小的一段位移脱离活动齿圈，即可无需干预减速传动单元而使得卷扬筒失去驱动力。这有助于绞盘的紧急停止时保护减速传动单元等其他部件免收损伤。

在一个实施例中，拉杆在与第一端相对的第二端连接有弹簧，弹簧提供弹力以用于在拉杆的第一端插入活动齿圈中的缺口时使第一端保持在缺口中。

在一个实施例中，拉杆包括与凸轮接触的突出部。

在一个实施例中，活动齿圈沿周长方向包括多个具有相同间距的缺口。

在一个实施例中，活动齿圈和行星轮组合安装在齿轮箱外壳内，齿轮箱外壳包括拉杆进出口以便拉杆插入或脱离活动齿圈。

在一个实施例中，直流减速电机安装在齿轮箱外壳之外。

在一个实施例中，绞盘还包括用于容纳直流减速电机的齿轮箱盖。

在一个实施例中，绞盘还包括布置于电机侧面并与电机电耦合的控制单元。

在一个实施例中，直流减速电机电耦合到控制单元。

在一个实施例中，电机安装在电机支架上，齿轮减速单元安装在与电机支架对称的齿轮减速单元支架上，以及卷扬筒安装在电机支架与齿轮减速单元支架之间。

本公开的实施例有助于实现更具鲁棒性和安全性的绞盘自动离合功能。本公开的实施例还有助于提高绞盘内部组件对底板上空间的利用率，从而能够提供更为小型化的紧凑型绞盘。绞盘的稳定性也因为各个支架的设置方式而得到提升。

附图说明

本公开提供了附图以便于进一步理解所公开的内容，附图构成本申请的一部分，但仅仅是用于图示出体现本发明概念的一些非限制性示例，而不是用于做出任何限制。

图1是根据本公开一些实施例的绞盘的示意图。

图2是根据本公开一些实施例的绞盘的内部组件的爆炸图。

图3是根据本公开一些实施例的绞盘的内部组件的组装图。

图4是根据本公开一些实施例的绞盘的减速传动单元的爆炸图。

图5是根据本公开一些实施例的绞盘的减速传动单元的截面图。

图6是根据本公开一些实施例的绞盘的自动离合单元的示意图。

图7是根据本公开一些实施例的绞盘的活动齿圈的示意图。

参考标记：

101底板；102第一侧支架；103电机支架；104卷扬筒齿轮组合；105减速传动单元支架；106传动齿轮；107第二侧支架；108齿轮轴；109齿轮箱；110变速箱外壳；111往复丝杆滑块；112滑块导向杆；113往复丝杆；114变速箱齿轮；201卷扬筒；202控制单元；203电机；204减速传动单元；205传动齿轮单元；401直流减速电机；402齿轮箱盖；403拉杆弹簧；404拉杆；405拉杆定位块；406拉杆导向套；407凸轮；408齿轮箱外壳；409活动齿圈；410行星轮组合；411间隙。

具体实施方式

下文将使用本领域的技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本文说明性实施例的各个方面。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可以仅使用所描述的多个方面中的一些来实践备选实施例。出于解释的目的，本文阐述了特定的数值、材料和配置，以便使说明性的实施例更容易被理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，在省略了特定细节的情况下也可以实践本文的备选实施例。在其它情况下，可以省略或简化众所周知的特征，以便不使本文的实施例难于理解。

应当理解尽管在本文中多处出现了术语第一、第二、第三、左、右、上、下等以描述各种元件，但这些元件不被这些术语限制。这些术语仅用于将元件彼此区分开以便于理解，而不是用于定义任何方向或顺序上的限制。例如，第一元件可以称作第二元件，并且相似地，第二元件可以称作第一元件，而不偏离本发明的范围。左元件可以称为右元件并反之亦然，而不偏离本发明的范围。如本文使用的术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个中的任一个或全部组合，即“和”、“或”、“异或”、“一个”、“一些但不是全部”、“两者皆不”和/或“两者皆是”。本文使用的术语仅是为了描述特定实施例目的并且不意在限制本发明。如本文使用的，单数形式“一”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外明确指示。应进一步理解术语“包括”和/或“包含”当在本文使用时，规定陈述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或其的组的存在或增加。

此外，“连接”和“耦合”也在本文中各种位置多处出现，在特定实施例中，连接可用于指两个或更多个元件相互的直接物理和/或电接触。耦合即可指两个或更多个元件的直接物理和/或电接触。也可指两个或更多个元件相互不直接接触，而仍通过其他中间机构相互合作和/或交互。例如，“耦合”可表示两个或更多个元件未相互接触，但经另一元件或中间元件而间接地传动联合在一起。

图1是根据本公开实施例的绞盘100的示意图。绞盘100包括将其所有内部部件覆盖在内的外壳。外壳可拆卸地安装在绞盘的底板101上。外壳可以防止绞盘的内部部件受雨雪，日晒，风沙等恶劣环境条件影响，也可以起到视觉上更为美观的作用。因绞盘100设计为全自动进行钢缆的收放，在使用绞盘过程中用户无需打开该外壳。因此在闭合时外壳可以只留有一个使得钢缆从中穿过的开口，且与第一侧支架102，电机支架103，第二侧支架107以及减速传动单元支架105相接触。可选地，外壳正面的一部分可以提供为铰接在外壳上的可动窗口，以方便出现故障时用户进行维修。

图2示出了绞盘100的外壳之下所覆盖的内部组件的爆炸图。图3示出了绞盘100的内部组件组装之后的示意图。绞盘100包括底板101，其与外壳一起形成包括其他组件的封闭封装。底板101上包括多个螺纹孔，以便第一侧支架102，电机支架103，第二侧支架107以及减速传动单元支架105可以通过螺杆固定在底板101上。可选地，第一侧支架102和第二侧支架106与底板101的接触面均近似为正方形，并每个均通过4个螺杆与底板101的4个螺纹孔连接。电机支架103和减速传动单元支架105与底板101的接触面均近似为长方形，并每个通过2个螺杆与底板101的2个螺纹孔连接。电机支架103的一侧安装有电机203。电机203可以是现有技术中任何的直流电动机、异步电动机或同步电动机等以便为绞盘100提供驱动力。电机203的驱动力通过驱动轴传递到安装在电机支架103和减速传动单元支架105之间的卷扬筒201，以及安装在减速传动单元支架105一侧的减速传动单元204。第一侧支架102的一侧安装有控制单元202。控制单元202可选地是继电器以便同时为电机203提供电源。控制单元292可通过导线与汽车内置的控制装置相连接，以便可以从车内控制绞盘100。控制单元202可以具有通信功能，以便接收远程遥控器发送的指令。电机203的侧壁上靠近控制单元202的位置上分布有多个接线柱。该多个接线柱与控制单元202电耦合以接收来自控制单元202的电压或电流控制信号。减速传动单元204包括卷扬筒齿轮组合104、齿轮箱109以及安装在齿轮箱内的减速多级行星轮组件等常规的减速用齿轮组件。减速传动单元204所包括的多级行星轮组件可用于为绞盘100提供多种不同转速的工作模式以便卷扬筒201可以以不同的转速进行工作。如果需要较高的转速，可以使多级行星轮组件中的一级行星轮进行传动。如果需要较低的转速，可以使用多级行星轮组件中的多级行星轮进行减速传动。

第一侧支架102与电机支架103在安装到底板101时在沿卷扬筒201轴线的方向上并不对齐。可选地，第一侧支架102比电机支架103更靠近绞盘100的电机203一侧的边缘，且在沿卷扬筒201轴线的方向上与电机支架103支架具有一间隙。因为控制单元202的尺寸一般小于电机203的尺寸，该间隙的大小也相应地根据控制单元202的尺寸与电机203的尺寸的差别而变化。

第二侧支架107的一侧安装有传动齿轮单元205。传动齿轮单元205包括传动齿轮106，齿轮轴108、与齿轮轴108传动连接的变速箱齿轮114以及覆盖变速箱齿轮114的变速箱外壳110。传动齿轮单元205通过传动齿轮106和齿轮轴108将驱动力从卷扬筒201传递到变速箱齿轮114，从而用于驱动安装在第一侧支架103和第二侧支架107支架之间的往复丝杆113。卷扬筒201转动时通过传动齿轮106，齿轮轴108和变速箱齿轮114带动往复丝杆113沿顺时针或逆时针方向转动。第一侧支架103和第二侧支架107支架之间还具有两根相互平行的滑块导向杆112，滑块导向杆112上可滑动地安装有往复丝杆滑块111。滑块导向杆112的轴线与卷扬筒201的轴线平行。提供两根滑块导向杆112可以确保往复丝杆滑块111的滑动平行于滑块导向杆112的轴线。滑块导向杆112和往复丝杆113均安装在第一侧支架103和第二侧支架107支架之间，这样往复丝杆113仅通过传动齿轮单元205与卷扬筒201传动耦合，可以减轻因电机203或减速传动单元204的震动对往复丝杆滑块111的运动产生的影响。往复丝杆滑块111上开有孔洞以便卷扬筒201上缠绕的钢缆从中穿过。往复丝杆滑块111随着往复丝杆113的转动沿滑块导向杆112根据钢缆脱离或者缠绕到卷扬筒201上的位置而滑动。钢缆将保持在实质上垂直于卷扬筒201和往复丝杆113的方向上从往复丝杆滑块111上的孔洞进入或退出。变速箱齿轮114还用于将往复丝杆113调整到合适的转速以使得往复丝杆113的转动与卷扬筒201的转动保持一致。这样不仅无需用户手动进行钢缆的收放，还能使得每圈钢缆整齐地沿卷扬筒201收放，避免出现钢缆交叉缠绕的现象。

第二侧支架107上提供有与传动齿轮106、齿轮轴108以及变速箱齿轮114分别对应的多个通孔。第二侧支架107与减速传动单元支架105在安装到底板101时沿卷扬筒201并不对齐。可选地，第二侧支架107比减速传动单元支架105更靠近绞盘100的减速传动单元204一侧的边缘。因此，第一侧支架103和第二侧支架107之间的距离大于电机支架103和减速传动单元支架105之间的距离。由于电机支架103的横截面积一般大于电机203的横截面积，且减速传动单元支架105的横截面积一般大于齿轮箱109的横截面积，使得第一侧支架103和第二侧支架107分别与电机支架103和减速传动单元支架105错开放置可以使电机支架103和减速传动单元支架105所产生的空出的空间得到利用。控制单元202为继电器的情况下尺寸通常较小，可以布置在电机203与第一侧支架103所隔开的空间内。变速箱齿轮114中的齿轮设计成沿第二侧支架107纵向彼此啮合以便可以容纳在第二侧支架107与齿轮箱109所隔开的空间内。这样的配置使得绞盘100的总体尺寸也得到减小。类似地，第二侧支架107与减速传动单元支架105之间也可具有间隙。齿轮轴108和变速箱齿轮114被设计成容纳在第二侧支架107和变速箱外壳110所限定的封闭空间内，免受灰尘和进水影响。可选地，还可以为第二侧支架107和变速箱外壳110之间提供密封圈以增强密封效果。

图4-6以各种视角更详细地示出了减速传动单元204以及自动离合结构。自动离合结构包括与减速传动单元204的行星轮组合410啮合的活动齿圈409。该活动齿圈409如图7所示包括在周长方向分布的多个间距相等的缺口。活动齿圈409的内表面具有轮齿，以便于行星轮组合410中的行星轮啮合。自动离合结构还包括直流减速电机401，安装在直流减速电机401的驱动轴上并由其驱动而转动的凸轮407，以及由该凸轮407推动的拉杆404。拉杆404包括与凸轮407接触的突出部。凸轮407在转动时推动该突出部随之转动，从而使得拉杆404进出活动齿圈409。

拉杆404与活动齿圈409靠近的第一端可选地插入拉杆导向套406，而拉杆导向套406插入拉杆定位块405中，这可以避免拉杆404的运动方向出现偏差。拉杆404的第一端可以插入活动齿圈409的任一个缺口中，同时拉杆404的另一端即第二端的弹簧403提供指向该第一端的弹力使得拉杆404的第一端保持在所插入的缺口中。弹簧403保持在压缩状态，其的一端固定在齿轮箱盖402，而另一端与拉杆404的第二端相连接。拉杆404的中部形成有横截面积大于该第二端的横截面积的长方体形状的限制结构，以用于限制弹簧403的位置。这时，绞盘100处于工作状态中，其中电机203的驱动力通过拉杆404传递到活动齿圈409，并随之带动减速传动单元204的行星轮组合410转动，卷扬筒201由行星轮组合410驱动而转动。

在拉杆404的第一端被凸轮407推动而脱离活动齿圈409，即不再与其接触时，绞盘100处于离合状态中。这时电机203的驱动力无法传递到活动齿圈409或减速传动单元204的行星轮组合410，仅是进行空转。卷扬筒201不再受到驱动并将随后停止旋转。绞盘100在离合状态和工作状态之间的频繁切换可以简单地通过拉杆404位置的调整而实现，而无需频繁地关闭或重启动电机203。

直流减速电机401以及凸轮407位于由齿轮箱盖402和齿轮箱外壳408形成的封闭空间内。齿轮箱盖402可通过螺杆连接到齿轮箱外壳408。这样，齿轮箱408上仅留有一个拉杆进出口以便拉杆404通过拉杆导向套406和拉杆定位块405进入或退出齿轮箱408内的活动齿圈409。这样，自动离合结构与减速传动单元204的行星轮组合410彼此分离以避免相互干扰产生故障。此外，拉杆进出口的尺寸刚好适应拉杆404横截面的大小，这可以避免灰尘或水通过齿轮箱外壳408进入其内部并污染行星轮组合410。直流减速电机401可以被驱动而正向或反向转动，从而使得拉杆404进入或退出。在凸轮转动到极限位置后因为直流减速电机401将增大并可能过载，此时直流减速电机401将会断电并不再继续转动，从而实现转动到位之后自动停止转动的功能。

在紧急情况发生而需要停止绞盘100的情况下，只需使得凸轮407推动拉杆404移动足以脱离活动齿圈409的较小的一段位移，即可无需干预减速传动单元204或电机203而使得卷扬筒201失去驱动力。这有助于绞盘的紧急停止时保护减速传动单元204等其他部件免收损伤。在一个实施例中，直流减速电机401通过导线等连接到控制单元202，控制单元202为直流减速电机401提供直流电源并且根据用户的控制指令控制直流减速电机401的转动。在一个实施例中，直流减速电机401由其自己的电池等部件独立供电，且用户可以通过额外的开关或者遥控装置单独控制直流减速电机401的转动。直流减速电机401的转速和力矩可以根据拉杆404与活动齿圈409之间摩擦力的大小而确定。

虽然出于示例的目的本文中已经说明和描述了某些实施例，但是在不背离本公开的范围的情况下，被认为实现相同目的的多种多样的备选和/或等同实施例或实现方式可以用于替代示出和描述的实施例。本申请旨在覆盖本文中论述的实施例的任何修改或变型。因此，明显本文描述的实施例旨在仅由权利要求书和其等同物来限定。如上所述，描述本发明某些特性或方面时使用的特殊术语不应视为暗示该术语在本文重新定义以被限制为与该术语相关联的本发明任何特定的特征、特性或方面。相应地，本发明的实际范围不但包括公开的示例，而且包括根据权利要求书实践或实施本发明的所有等同方式。

Claims (10)

1.一种自动离合绞盘，包括电机，由所述电机致动的减速传动单元，以及与所述减速传动单元驱动耦合的卷扬筒，其特征在于所述减速传动单元包括与所述卷扬筒驱动耦合的行星轮组合，与所述行星轮组合啮合的活动齿圈，直流减速电机，由所述直流减速电机驱动而转动的凸轮以及由所述凸轮推动的拉杆，其中所述拉杆的第一端由所述凸轮转动而插入或脱离所述活动齿圈中的一个缺口，所述活动齿圈在所述第一端插入所述缺口时与所述电机驱动耦合，以及在所述第一端脱离所述缺口时与所述电机解除耦合。

2.权利要求1所述的绞盘，其中所述拉杆在与所述第一端相对的第二端连接有弹簧，所述弹簧提供弹力以用于在所述拉杆的第一端插入所述活动齿圈中的所述缺口时使所述第一端保持在所述缺口中。

3.权利要求2所述的绞盘，其中所述拉杆包括与所述凸轮接触的突出部。

4.权利要求3所述的绞盘，其中所述活动齿圈沿周长方向包括多个具有相同间距的缺口。

5.权利要求4所述的绞盘，其中所述活动齿圈和所述行星轮组合安装在齿轮箱外壳内，所述齿轮箱外壳包括拉杆进出口以便所述拉杆插入或脱离所述活动齿圈。

6.权利要求5所述的绞盘，其中所述直流减速电机安装在所述齿轮箱外壳之外。

7.权利要求6所述的绞盘，还包括用于容纳所述直流减速电机的齿轮箱盖。

8.权利要求7所述的绞盘，还包括布置于所述电机侧面并与所述电机电耦合的控制单元。

9.权利要求8所述的绞盘，其中所述直流减速电机电耦合到所述控制单元。

10.权利要求9所述的绞盘，其中所述电机安装在电机支架上，所述齿轮减速单元安装在与所述电机支架对称的齿轮减速单元支架上，以及所述卷扬筒安装在所述电机支架与所述齿轮减速单元支架之间。