专利名称：离合装置及采用该装置的变速装置和传动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传动装置，尤其涉及一种利用环形挠性元件传送旋转运动的离合装置，以及采用该离合装置以可变速比传送旋转运动或使旋转运动换向的变速装置和传动装置。
背景技术：
在一般机械设计中，变速、换向装置是非常常见的装置，如一般机械中的变速器、变速箱等。但是一般的变速、换向机构多采用拨块使不同齿数的齿轮配合，通过不同的传递线路达到变速、换向的目的，这种技术方法明显的不足是齿轮传动为刚性传动，换档时冲击较大。另外在工作过程中，对外部载荷的变化，传动系统不能及时做出反应。
变频调速是今年来应用比较广泛的变速方式，由于该方式工作机构需要使用电力驱动，以及比较繁杂的变频机构，不能适用于野外的以小型汽油机为动力的作业机械。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种体积少、结构简单、运转平稳的离合装置及采用该装置的变速装置和传动装置，该装置适用于外部载荷变化较频繁、工况较复杂的场合。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的离合装置，包括主动轴与被动轴，所述的主动轴与被动轴同轴心；所述的离合装置还包括弹簧，所述的弹簧一端套于主动轴上且与主动轴过盈配合连接，另一端与被动轴组件啮合。
所述的弹簧最好为螺旋形弹簧，其弹簧丝的截面为矩形。
本实用新型采用上述离合装置的变速装置，包括一级传动轴和二级传动轴，所述的一级传动轴作为变速装置的主传动轴，所述的二级传动轴作为变速装置的从传动轴；在一级传动轴上空套安装有第一齿轮与第六齿轮；在二级传动轴上固定有第二齿轮和第五齿轮；一级传动轴与第一齿轮间设有第一离合装置，一级传动轴作为第一离合装置的主动轴；第一齿轮轮毂套筒作为第一离合装置的被动轴；一级传动轴与第六齿轮间设有第二离合装置，一级传动轴作为第二离离合装置的主动轴；第六齿轮轮毂套筒作为第二离合装置的被动轴；所述的第一离合装置啮合且第二离合装置脱开，一级传动轴通过第一齿轮与第二齿轮的啮合向二级传动轴传递第一转速；所述的第二离合装置啮合且第一离合装置脱开，一级传动轴通过第六齿轮与第五齿轮的啮合向二级传动轴传递第二转速。
上述的第一离合装置包括第一弹簧和第一拨叉，所述第一弹簧的一端与一级传动轴过盈配合连接，另一端与第一齿轮轮毂套筒过盈配合连接，所述第一拨叉可与第一弹簧的一端啮合或分离；所述的第二离合装置包括第二弹簧，所述第二弹簧一端与一级传动轴过盈配合连接，另一端与第六齿轮轮毂套筒过盈配合连接。
上述的第一弹簧与第二弹簧的旋向相反，且第一弹簧的刚度大于第二弹簧的刚度。
所述的一级传动轴上固定有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合，蜗轮、蜗杆输入转速给一级传动轴。
本实用新型采用上述变速装置的传动装置，包括三级传动轴组件，所述三级传动轴组件通过传动件与上述变速装置连接，上述变速装置传递转速给三级传动轴。
所述的三级传动轴组件包括安装在三级传动轴上的拨块，拨块与三级传动轴通过键连接可在三级传动轴上沿轴向移动；三级传动轴上还空套装有第四齿轮和第八齿轮，第四齿轮与固定在二级传动轴上的第三齿轮相啮合，第八齿轮与固定在二级传动轴上的第七齿轮相啮合；所述拨块连接有第二拨叉，可拨动拨块与第四齿轮啮合或与第八齿轮啮合或处于自由状态，使三级传动轴输出第三转速或第四转速或停止。
上述传动装置的另外一种方案是，所述的三级传动轴组件包括安装在三级传动轴上的拨块，拨块与三级传动轴通过键连接可在三级传动轴上沿轴向移动；三级传动轴上还空套装有第四齿轮和大链轮，第四齿轮与固定在二级传动轴上的第三齿轮相啮合，大链轮通过链条与固定在二级传动轴上的小链轮相连接；所述拨块连接有第二拨叉，可拨动拨块与第四齿轮啮合或与大链轮啮合或处于自由状态，使三级传动轴实现正转、反转、停止之间的转换。
所述的第四齿轮或第八齿轮或大链轮朝向拨块的端面的轴孔部位可以设有拨爪或设有轮毂套筒，所述轮毂套筒上连接有权利要求1所述的离合装置，轮毂套筒作为离合装置的主动轴，所述的拨块可与拨爪或离合装置的传动弹簧啮合或脱开。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的离合装置及采用该装置的变速装置和传动装置体积少、结构简单，由于使用弹簧作传动构件，既具有离合器的作用，又具有连轴器的作用，既可以减少变速、换向时的冲击力，又可以缓冲设备运行过程中外部载荷变化带来的冲击，适用于外部载荷变化较频繁、工况较复杂的场合。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的阐述。
图1为本实用新型离合装置具体实施例1的结构示意图；图2为本实用新型离合装置具体实施例2的结构示意图；图3为本实用新型离合装置具体实施例3的结构示意图；图4为本实用新型变速装置传递第一转速的原理图；
图5为本实用新型变速装置传递第二转速的原理图；图6为本实用新型传动装置具体实施例1的结构简图；图7为本实用新型传动装置具体实施例2的结构示意图；图8a为本实用新型传动装置正转输出原理图；图8b为本实用新型传动装置停止输出原理图；图8c为本实用新型传动装置反转输出原理图。
具体实施方式
本实用新型的离合装置较佳的具体实施例1如图1所示，包括主动轴28与被动轴27，主动轴28与被动轴27同轴，它们之间通过弹簧26连接，弹簧26的一端套于主动轴28上且与主动轴28过盈配合连接，另一端套于被动轴27上且与被动轴27过盈配合连接。当主动轴28的转向与弹簧26的旋向相同时，弹簧26被越旋越紧，被动轴被驱动旋转；当主动轴28的转向与弹簧26的旋向相反时，弹簧26被越旋越松，弹簧26与被动轴27之间的摩擦力不够，被动轴27停止旋转。以上通过主动轴28的正转与反转实现与被动轴27之间的离合。
本实用新型离合装置的实施例2如图2所示，在实施例1的基础上增加了一个拨叉29，可与弹簧26连接于主动轴29的一端啮合或分离，当主动轴28的转向与弹簧26的旋向相同时，如果拨叉29与弹簧26分离，则弹簧26被越旋越紧，被动轴27被驱动旋转；如果拨叉29与弹簧26啮合，则弹簧26被强制旋松，被动轴27停止旋转。这样就可以不必依赖主动轴28的正转与反转实现与被动轴27之间的离合。
本实用新型离合装置的实施例3如图3所示，被动轴27上装有传动件30，可在被动轴27上沿轴向移动，与安装在主动轴28上的弹簧26啮合或分离实现离合。
本实用新型离合装置的弹簧较佳结构为螺旋形弹簧，其弹簧丝的截面为矩形。
本实用新型的变速装置较佳的具体实施例如图4和图5所示，包括一级传动轴17和二级传动轴18，一级传动轴17作为变速装置的主传动轴，二级传动轴18作为变速装置的从传动轴。
在一级传动轴17上空套安装有第一齿轮6与第六齿轮16；在二级传动轴18上固定有第二齿轮7和第五齿轮15；一级传动轴17与第一齿轮6间设有第一离合装置，一级传动轴17作为第一离合装置的主动轴；第一齿轮6轮毂套筒作为第一离合装置的被动轴；一级传动轴17与第六齿轮16间设有第二离合装置，一级传动轴17作为第二离离合装置的主动轴；第六齿轮16轮毂套筒作为第二离合装置的被动轴；当第一离合装置啮合且第二离合装置脱开时，一级传动轴17通过第一齿轮6与第二齿轮7的啮合向二级传动轴18传递第一转速；当第二离合装置啮合且第一离合装置脱开，一级传动轴17通过第六齿轮16与第五齿轮15的啮合向二级传动轴18传递第二转速。
第一离合装置包括第一弹簧4和第一拨叉5，第一弹簧4的一端与一级传动轴17过盈配合连接，另一端与第一齿轮6轮毂套筒过盈配合连接，第一拨叉5可与第一弹簧4的一端啮合或分离；第二离合装置包括第二弹簧1，第二弹簧1一端与一级传动轴17过盈配合连接，另一端与第六齿轮16轮毂套筒过盈配合连接。第一弹簧4与第二弹簧1的旋向相反，且第一弹簧4的刚度大于第二弹簧1的刚度，较佳的尺寸及结构为第一弹簧4的内径为Ф210-0.1mm，弹簧丝截面尺寸为1.8×1.8mm，与第一弹簧4相配合的轴径为Ф21+0.1+0.2。第二弹簧1的内径为Ф170-0.1mm，弹簧丝截面尺寸为1.4×1.4mm，与第二弹簧1相配合的轴径为Ф17+0.1+0.2。
如图4所示，上述变速装置传递第一转速的原理是一级传动轴17沿A向旋转，连接在一级传动轴17上的第一弹簧4和第二弹簧1的旋向相反，都处于越旋越近的状态，第一拨叉5与第一弹簧4分离。弹簧作为传力元件再带动两端的齿轮转动，但是两端齿轮的传动比不同，第一弹簧4一端的第一齿轮6与第二齿轮7的传动比小，为增速传动，第二弹簧1一端的第六齿轮16与第五齿轮15的传动比大，为减速传动，因此从一级传动轴17到二级传动轴18的传动，两侧齿轮不能同时传动，只能由旋转快的一侧传动。由于第一弹簧4的刚性较第二弹簧1的刚性大，两个弹簧在相同转角的情况下第一弹簧4一例摩擦力较大，施力的半径也大，因此在两个弹簧都被旋紧的情况下，只能由第一弹簧4起传动作用，通过第一齿轮6与第二齿轮7的啮合将转速传递给二级传动轴18。同时，第五齿轮15将反过来作为主动轮带动第六齿轮16转动，此时第六齿轮16的转速将高于一级传动轴17的转速，与第六齿轮16相连接的第二弹簧1将被旋松，不起传动作用，实现第一转速的传动。
如图5所示，第一拨叉5与第一弹簧4啮合，第一弹簧4受到第一拨叉5的阻挡不能旋转，被强制旋松，此时相当于空套在一级传动轴17上，不能起传递扭矩的作用。因此，此时只能由另一侧的第二弹簧1起传动作用，通过第六齿轮16与第五齿轮15的啮合将转速传递给二级传动轴18。同时，第二齿轮7将反过来作为主动轮带动第一齿轮6旋转，旋转的速度将小于一级传动轴17的转速。第一齿轮6的旋向是将弹簧旋松的方向，与第一齿轮6相连接的第一弹簧4将被旋松，不起传动作用，实现第二转速的传动。
上述的一级传动轴17上固定有蜗轮2，蜗轮2与蜗杆3相啮合，蜗轮2、蜗杆3输入转速给一级传动轴17。蜗轮2、蜗杆3为动力的传入装置，其传动力矩比较大，当然动力也可以从轴端用齿轮、皮带轮、联轴器等传入，可以先在一级传动轴17上固定有柱形套筒20，蜗轮2固定在柱形套筒20上，柱形套筒20的一端与第一弹簧4相连接，另一端与第二弹簧1相连接，均为紧配合连接。也可以不设柱形套筒20，而直接将蜗轮2的两端各设计成圆柱形的结构与弹簧连接。
当动力从轴端传入时，第一传动轴17上可以只固定柱形套筒20，或不固定柱形套筒20，而直接在第一传动轴17上相应部位设一轴肩与弹簧连接。
本实用新型的传动装置较佳的具体实施例1如图6所示，包括三级传动轴组件，上述变速装置与三级传动轴组件连接，上述变速装置传递转速给三级传动轴19。三级传动轴组件包括安装在三级传动轴19上的拨块11，拨块11与三级传动轴19通过键连接可在三级传动轴19上沿轴向移动；三级传动轴19上还空套装有第四齿轮9和第八齿轮25，第四齿轮9与固定在二级传动轴18上的第三齿轮8相啮合，第八齿轮25与固定在二级传动轴18上的第七齿轮24相啮合；所述拨块11连接有第二拨叉12，可拨动拨块11与第四齿轮9啮合或与第八齿轮啮合25或处于自由状态，使三级传动轴19输出第三转速或第四转速或停止。
本实用新型的传动装置较佳的具体实施例2如图7所示，三级传动轴两端空套装有第四齿轮9和大链轮13，第四齿轮9与固定在二级传动轴18上的第三齿轮8相啮合，大链轮13通过链条与固定在二级传动轴上的小链轮14相连接；第二拨叉12拨动拨块11与第四齿轮9啮合或与大链轮13啮合或处于自由状态，使三级传动轴19实现正转、反转、停止之间的转换。
以上两个实施例中第八齿轮25和大链轮13朝向拨块11的端面的轴孔部位设有拨爪21，第四齿轮9的端面轴孔部位设有轮毂套筒，所述轮毂套筒上连接有本实用新型所述的离合装置，轮毂套筒作为离合装置的主动轴，拨块11可与拨爪21或离合装置的传动弹簧11啮合或脱开。也可以将第八齿轮25和大链轮13朝向拨块11和第四齿轮9的端面的轴孔部位都设计成带有拨爪21的形式，或带有轮毂套筒的形式。
当一级传动轴17沿A向旋转时，二级传动轴18沿B向旋转，三级传动轴19实现正、反转的原理如图5a、图5b、图5c所示，三级传动轴19上的第四齿轮9及其上的传动弹簧10在二级传动轴18上的第三齿轮8的带动下沿D向正转，三级传动轴19上的大链轮13在二级传动轴18上的小链轮14的带动下沿C向反转，当换向拨叉12拨动拨块11与传动弹簧10啮合时，传动弹簧10在第四齿轮9的旋转带动下被越旋越紧，可使输出轴19沿D向正转。当拨块11与大链轮13上的拨爪21啮合时可使输出轴19沿C向反转，当拨块11处于自由状态时，两端的大链轮13和第四齿轮9将都处于空转的状态，三级传动轴19停止转动。
本实用新型用弹簧作为传力元件，巧妙的利用了弹簧的旋向、机构的不同传动比、限制弹簧转动实现了不同转速传动的目的，同时达到了柔性传动的目的。并通过拨块实现正转、反转、停止三挡输出。
主要用于小型动力的机械传动设备，以及有柔性传动要求的小型机械设备。尤其适用于立木整枝机的变速换向机构。立木整枝机需要整枝机沿树干上升、整枝、停止、下降的工作过程。在树下上升到有树枝位置的过程中，要求整枝机快速移动到树冠位置，要求有比较高的速度。整枝(锯切)作业中，工作阻力较大，要求有比较小的工作速度，以便在相同的功率下提高驱动力。在整枝机工作过程中，要求整枝机可以在树干上暂停工作，变速器中需要一个空挡位置。整枝机下降过程中，需要的动力极小，应该采用最快的速度。因此要求整枝机的变速箱具有高速档(用于上升和下降阶段)、低速档(用于整枝作业过程中)和空档(用于作业暂停)。整枝机上升、整枝过程中，由于树木的树干具有不圆度，树干上可能有突出的节子等结构，轮式整枝机需要的驱动力变化是比较大的。另外树枝的锯切也不是一个连续的过程，整枝机的刀具是锯切、空转、锯切的工作过程，由于树枝具有近似圆形的结构，因此切削力也是一个不断变化的过程，切削的进给阻力都需要驱动轮来克服。因此整枝机的工作是一个极不平稳的工作过程，要求传动机构具有克服工作中不平稳的工作载荷的特性。另外由于是在野外作业，需要不断的进行移位，要求整枝机具有较小的重量。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种离合装置，包括主动轴与被动轴，其特征在于，所述的主动轴与被动轴同轴心；所述的离合装置还包括弹簧，所述的弹簧一端套于主动轴上且与主动轴过盈配合连接，另一端与被动轴组件啮合。
2.根据权利要求1所述的离合装置，其特征在于，所述的弹簧为螺旋形弹簧，其弹簧丝的截面为矩形。
3.一种采用上述离合装置的变速装置，包括一级传动轴和二级传动轴，所述的一级传动轴作为变速装置的主传动轴，所述的二级传动轴作为变速装置的从传动轴；其特征在于在一级传动轴上空套安装有第一齿轮与第六齿轮；在二级传动轴上固定有第二齿轮和第五齿轮；一级传动轴与第一齿轮间设有第一离合装置，一级传动轴作为第一离合装置的主动轴；第一齿轮轮毂套筒作为第一离合装置的被动轴；一级传动轴与第六齿轮间设有第二离合装置，一级传动轴作为第二离离合装置的主动轴；第六齿轮轮毂套筒作为第二离合装置的被动轴；所述的第一离合装置啮合且第二离合装置脱开，一级传动轴通过第一齿轮与第二齿轮的啮合向二级传动轴传递第一转速；所述的第二离合装置啮合且第一离合装置脱开，一级传动轴通过第六齿轮与第五齿轮的啮合向二级传动轴传递第二转速。
4.根据权利要求3所述的变速装置，其特征在于，所述的第一离合装置包括第一弹簧和第一拨叉，所述第一弹簧的一端与一级传动轴过盈配合连接，另一端与第一齿轮轮毂套筒过盈配合连接，所述第一拨叉可与第一弹簧的一端啮合或分离；所述的第二离合装置包括第二弹簧，所述第二弹簧一端与一级传动轴过盈配合连接，另一端与第六齿轮轮毂套筒过盈配合连接。
5.根据权利要求4所述的变速装置，其特征在于，所述的第一弹簧与第二弹簧的旋向相反，且第一弹簧的刚度大于第二弹簧的刚度。
6.根据权利要求3所述的变速装置，其特征在于，所述的一级传动轴上固定有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合，蜗轮、蜗杆输入转速给一级传动轴。
7.一种采用上述变速装置的传动装置，其特征在于，包括三级传动轴组件，所述三级传动轴组件通过传动件与上述变速装置连接，上述变速装置传递转速给三级传动轴。
8.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述的三级传动轴组件包括安装在三级传动轴上的拨块，拨块与三级传动轴通过键连接可在三级传动轴上沿轴向移动；三级传动轴上还空套装有第四齿轮和第八齿轮，第四齿轮与固定在二级传动轴上的第三齿轮相啮合，第八齿轮与固定在二级传动轴上的第七齿轮相啮合；所述拨块连接有第二拨叉，可拨动拨块与第四齿轮啮合或与第八齿轮啮合或处于自由状态，使三级传动轴输出第三转速或第四转速或停止。
9.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述的三级传动轴组件包括安装在三级传动轴上的拨块，拨块与三级传动轴通过键连接可在三级传动轴上沿轴向移动；三级传动轴上还空套装有第四齿轮和大链轮，第四齿轮与固定在二级传动轴上的第三齿轮相啮合，大链轮通过链条与固定在二级传动轴上的小链轮相连接；所述拨块连接有第二拨叉，可拨动拨块与第四齿轮啮合或与大链轮啮合或处于自由状态，使三级传动轴实现正转、反转、停止之间的转换。
10.根据权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于，所述的第四齿轮或第八齿轮或大链轮朝向拨块的端面的轴孔部位设有拨爪或设有轮毂套筒，所述轮毂套筒上连接有权利要求1所述的离合装置，轮毂套筒作为离合装置的主动轴，所述的拨块可与拨爪或离合装置的传动弹簧啮合或脱开。
专利摘要本实用新型公开了一种用弹簧作为传动构件的离合装置及包含该装置的变速装置和传动装置，包括一级传动轴、二级传动轴和三级传动轴，一级传动轴上安装有第一离合装置和第二离合装置，两个离合装置分别啮合或脱开，一级传动轴向二级传动轴传递不同的转速；三级传动轴上装有齿轮、链轮和拨块，齿轮和链轮与固定在二级传动轴上的传动件相连接；拨块可与齿轮啮合或与链轮啮合或处于自由状态，使三级传动轴实现正转、反转、停止之间的转换。体积小、结构简单，由于使用弹簧作传动构件，既可以减少变速、换向时的冲击力，又可以缓冲设备运行过程中外部载荷变化带来的冲击，适用于外部载荷变化较频繁、工况较复杂的场合。
文档编号F16H3/10GK2921430SQ200620112940
公开日2007年7月11日 申请日期2006年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者李文彬, 霍光青, 王乃康, 王德明, 姚立红, 茅也冰 申请人:北京林业大学