CN1052531C - 摩擦式阻力放大链 - Google Patents

Abstract

一种摩擦式阻力放大链，它包括一定位结构和一组上下两列交叉排列、并安装在该定位结构里的链块；其中相邻链块各有一方向相反、可与定位结构接触的受力面，相邻链块之间还各有一可依次接触的接触面。所有链块可通过波形簧片或链板连成一体。本发明可广泛地应用于离合器，超越离合器，制动器，变速器，差速器，紧固联接器，过载保护器，阻尼器等众多领域，且结构简单、制造方便、动作可靠、成本低廉，为各种机械提供了一种全新的基础部件。

Description

摩擦式阻力放大链

本发明涉及一种用于机械结构中的基础部件，特别涉及一种摩擦式阻力放大链。本发明所提供的阻力放大链可应用于超越离合器，离合器，制动器，变速器，差速器，紧固联接器，过载保护器，阻尼器等众多领域。

上述众多领域的现有技术都已沿用已久，且都存在着程度不同的不足之处。例如主要用来进行速度转换、防止逆转、间歇运行等的超越离合器，它有利用棘轮棘爪、牙嵌式牙等接合元件的啮合传递扭矩的啮合式，和利用滚柱、楔块(偏心滚子)、扭簧等压紧其它元件产生的摩擦力传递扭矩的摩擦式这两种类型。其中的啮合式超越离合器结构虽较简单，制造也较容易，但外形尺寸大，接合位置受限制，有噪声。故只适于在转差不大的场合使用。而摩擦式超越离合器，虽然体积小、能传递的扭矩大、接合平稳、工作无噪声，可在高转差下结合，但结构复杂，制造要求较高，加工也比较困难，故生产成本较高。而上述众多领域的其它领域也存在着类似的不足之处。

为了克服上述不足之处，瑞士专利第88935号公布了一种离合器结构，它包括一定位结构和一组上下两列交叉排列、并安装在该定位结构里的链块；其中，相邻链块各有一方向相反、可与定位结构接触的受力面，相邻链块之间还各有一可依次接触的接触面；所述各链块在推力作用下会产生一个朝向定位结构的分力；所述链块包括柱体和球体，所述柱体是横截面为三角形、四边形及多边形、圆形、扇形、椭圆形及各种形状互相组合的集合。这种离合器结构虽然改变了传统意义上的离合器结构，但由于各链块之间、以及链块和定位结构之间不能保持可靠的位置关系，因此难以保证动作的可靠性。

此外，英国专利第289,211号也公布了一种离合器结构，它除了具有上述瑞士专利所具有的技术特征外，还将各链块用链板连接。由于离合器工作时，相邻链块中心之间的距离会略有变化，从而会使连接相邻链块的链板受拉或受压。由于该英国专利未对链板作相应的设计，因此长期使用后链板会变形损坏，从而破坏该离合器工作的可靠性。

本发明的目的是提供一种摩擦式阻力放大链，它结构简单，制造方便，动作可靠，成本低廉，是一种全新的用于机械结构中的基础部件。在它的基本结构上附加不同的另部件可使它分别具有离合、超越离合、制动、变速、差速、紧固连接、过载保护、阻尼等不同的功能。

本发明的目的是通过以下方式实现的，一种摩擦式阻力放大链，它包括一定位结构和一组上下两列交叉排列、并安装在该定位结构里的链块；其中，相邻链块各有一方向相反、可与定位结构接触的受力面，相邻链块之间还各有一可依次接触的接触面；所述各链块在推力作用下会产生一个朝向定位结构的分力；所述链块包括柱体和球体，所述柱体是横截面为三角形、四边形及多边形、圆形、扇形、椭圆形及这些形状互相组合的集合；它还包括固定在链块上的销钉，以及通过与销钉活动连接使所有链块上下依次相连的链板；其中，所述链板的两端各有一孔，一孔是与一链块上的销钉可转动连接的圆孔，另一孔是与和上述链块相邻的一链块上的销钉相连、使销钉既可在此孔内旋转又可沿两孔间的连线移动一段距离的长圆孔；此外，所述链块组的一端通过一链板与定位结构相连。

在所述的摩擦式阻力放大链中，它还包括一安置在链块组的另一端与和该端相对的定位结构之间的质量块。

在所述的摩擦式阻力放大链中，它还包括一一端与链块的另一端相连、另一端与定位结构相连的压缩弹簧。

在所述的摩擦式阻力放大链中，靠近所述压缩弹簧处的所述各链块的受力面逐个减小。

在所述的摩擦式阻力放大链中，它还包括安装在所述链块之间的、能同时与四个相邻链块接触并与它们分别用链板连接的过渡链块。

在所述的摩擦式阻力放大链中，它还包括一“L”形弹力放大片和一压缩弹簧；所述“L”形弹力放大片有一位于若干链块的受力面和所述定位结构之间的长边和一与链块组的另一端连接的短边，所述压缩弹簧的一端与L弹力放大片的短边固定连接，另一端与定位结构固定连接。

在所述的摩擦式阻力放大链中，所述“L”形弹力放大片的长边上具有分别与各链块的受力面接触、并在背离压缩弹簧的方向上具有坡度的若干斜面。

本发明的优点是，这种摩擦式阻力放大链结构简单，动作可靠，制造方便，成本低廉，为各种机械提供了一种全新的基础部件。它可广泛地应用于离合，超越离合，制动，变速，过载保护，阻尼，紧固连接，差速等众多机械领域。

下面将结合附图对本发明的实施例作详细的说明：

图1是本发明第一实施例的基本结构图；图2是沿图1中的“2-2”线的剖视图；图3是一种三角形链块的结构图；图4是第一实施例的一个应用实例示意图；图5是本发明第二实施例的结构图；图6是沿图5中的“6-6”线的剖视图；图7是相邻链块连接结构图；图8是本发明第三实施例的结构示意图；图9是本发明第六实施例的结构示意图；图10是本发明第七实施例的基本结构图；图11是沿图10中的“11-11”线的剖视图；图12是本发明第八实施例的基本结构图；图13是本发明第九实施例的基本结构图；图14是本发明第十实施例的基本结构图；图15是本发明第十一实施例的基本结构图；图16是本发明第十三实施例的基本结构图；图17是利用本发明的一种超越离合器的纵剖视图；图18是沿图17中的“18-18”线的剖视图；图19是利用本发明的另一种超越离合器的纵剖视图；图20是利用本发明的过载保护装置的结构示意图；图21是利用本发明的一种紧固联接机构的结构示意图；图22是利用本发明的另一种紧固联接机构的结构示意图；图23是利用本发明的离合器的纵剖视图；图24是沿图23中的“24-24”线的剖视图；图25是利用本发明的一种差速器的纵剖视图；图26是沿图25中的“26-26”线的剖视图；

图27是利用本发明的另一种差速器的纵剖视图；

图28是沿图27中的“28-28”线的剖视图；

图29是图27所示差速器中的同步结构示意图。

参看图1和图2，这是本发明提供的第一实施例的基本结构图，这里的链块是三角块1，若干三角块1(或称链块组)成上下两列交叉排列，安装在一由固定体2和运动体3组成的定位结构里，由此防止各三角块1上下、前后、左右的自由移动。这里的三角块1实际上是横截面为三角形的柱体。两端的两块三角块4和5的横截面是中间三角块的一半。各三角块1都有一个与定位结构接触的受力面C(见图3)，而相邻的三角块1的受力面C是朝向相反的；此外，相邻的三角块1之间还各有一可依次接触的接触面，中间的三角块的两侧都有相邻的其它三角块，那么它的两侧都有接触面A和B(见图3)，但两端的两块三角块4和5都只有与其一侧相邻的一块三角块，所以它只有一个接触面。如此结构和如此排列的三角块1就组成了最简单的一种摩擦式阻力放大链(简称放大链)。

放大链的工作原理是这样的：由于三角块本身具有一定的质量，当放大链的一端受压时(通过运动体3)，每一三角块都将产生一个加速度，从而产生一个和所受推力方向相反的惯性力，并使三角块之间产生压力。由于各三角块之间的接触面为斜面，所以将产生一个朝向固定体2的分力，从而使相邻两三角块将沿着接触面互相向相反方向移动。但由于定位结构(这里指固定体2)上下之间的距离是不变的，因此三角块之间的反向移动很有限。这样使各三角块的受力面分别从上下两个方向紧压着定位结构，正压力加大，摩擦力随之加大，此外，加速度大，摩擦阻力也加大，这些惯性力和摩擦力累加后即成为放大链移动的阻力。而且越靠近受力端的三角块，其受力面上所受的正压力越大，与固定体2之间的摩擦力也越大。随着三角块数量n的增多，放大链的阻力也增大。只有克服这些阻力，运动体3才能带动三角块1运动。因此根据所需要的阻尼力来选取适当的三角块个数，就能达到预定的阻尼效果。这个结构可达到双向阻尼的效果，并由此构成了最简单的阻尼器8。

图4是这种阻尼器8的一个应用实例：阻尼器8被竖直安装，并通过螺栓9被固定在地面上。振动体10的下端固定在弹簧11的上端，弹簧11的下端固定在地面上，而振动体10的上端与一刚性连接件12的一端固连，刚性连接件12的另一端与阻尼器8上的活动体3固连。这样当振动体10振动时，不仅可以通过弹簧11的弹力得到缓冲，而且可以通过阻尼器8的阻尼来减小振幅和避免共振。

在上述实施例里，采用了横截面为三角形的柱体，但很显然，也可采用横截面为四边形(矩形和正方形除外)和多边形，圆形，扇形，椭圆形及各种形状互相组合的柱体，甚至球体；只要它们的排列附合上述排列的要求，即相邻柱体或球体是上下两列交叉安装在一定位结构里，且各有一个方向相反、可分别与定位结构接触的受力面，此外相邻柱体或球体之间还各有一可依次接触的接触面。这样排列的柱体或球体统称为链块，它们也可获得阻力放大的效果。随着下面的叙述，对此可以有更深刻的了解。但为了叙述方便，下面还是以三角块为例进行叙述。

参阅图5和图6，这是本发明提供的第二实施例的结构图，为了使相邻三角块之间的定位比较可靠，在第一实施例所述的结构和排列基础上，还可以通过分别固定在相邻两三角块的同侧两端面上的两轴向销钉7可转动地安装一链板6，通过在两侧每侧若干链板6与三角块依次连接，从而将所有三角块1连成一体。

链板6的详细结构，以及它与三角块上的销钉7的实际连接方式可见图7：链板6的两端各有一孔，其中一孔为与销钉7配装的圆孔，使链板6只能绕三角块1上的销钉7转动，链板6的另一孔为长圆孔，销钉7在该孔内既可转动也可沿两孔之间的连线移动，移动量为δ₁，两孔间连线与两三角形1接触面之间的夹角β小于90°。当放大链两端受压时，相邻两三角块将沿着接触面相对滑动，两销钉7之间的距离将随之减小，但由于定位结构上下之间的距离是不变的，因此三角块之间的相对滑动是有限的，只要δ₁足够大，三角块之间的滑动及力的传递将不受链板6的影响，即链板6不受压力。当放大链两端受拉时，相邻三角块将向相反方向移动，使两销钉之间距离增加，但链板6所能允许的距离增大是有限的(最大为δ₁)，所以相邻三角块分开一个很小距离后就被链板6拉住。链板6对销钉7的拉力在铅垂方向上有一个分力，在此力作用下，相邻两三角块将相对靠拢，使原来接触的接触面依然接触，而原来与定位结构两侧接触的受力面则有一侧或两侧分离，从而使放大链与定位结构的摩擦力变得很小，甚至可以忽略不计。

第二实施例的工作原理与第一实施例的工作原理是一样的，但它还可以有另外的功能，这些功能将结合下面的实施例来说明。此外，本实施例所提供的结构可用于图4所示的阻尼器8。

参看图8，这是本发明的第三实施例及其应用实例。这里的阻尼器13是在第一实施例中阻尼器8的基础上再加二块质量块14和15而形成的，质量块14位于上端三角块5和运动体3之间，质量块15位于下端三角块4和运动体3之间，质量块14的质量小于质量块15的质量。由于增加了质量块，朝向质量块方向的运动阻力就会进一步放大，而且质量块越重，放大阻力就越多。当如此结构的阻尼器13如图8那样布置时，朝下的阻尼就大于朝上的阻尼。阻尼的大小与运动体3的加速度也有关，加速度越大，阻尼力也越大。这种结构可使用较少的三角块而达到较大的阻尼，从而使结构更加紧凑。这里应该指出的是，无论在上端或下端，只使用一个质量块14或15也是可以的，这样，朝向质量块方向的阻尼被进一步放大，而背向质量块方向的阻尼没有被进一步放大。

此外，还应该指出的是，在第二实施例所述的带链板6的三角链块的两端或一端与运动体3之间装一质量块也可达到如第三实施例所述的功能，并且它们的工作原理也是一样的。这样的结构成为本发明的第四实施例(未图示)。

还有，在第二实施例所说的结构基础上稍作变动，即将最外端的一三角块4或5通过链板6与活动体3连接，这种结构就构成本发明的第五实施例(未图示)。

参阅图9，在第五实施例所述的结构基础上再作一个变动，即在没有链板6与活动体3连接的一端(图9中的上端)、在最外端一三角块5与活动体3之间安装一质量块14，质量块14与活动体3之间略有间隙。这种结构是本发明的第六实施例。

第六实施例和第五实施例的工作原理是一样的。即当连接有链板的活动体3向下运动时，活动体3的下端将通过链板6拉动三角块4，再通过三角块4拉动其它的三角块1。根据前面所述的链板6的作用，可知，这样动作可使各三角块的受力面离开或不紧压着固定体2，从而使各三角块与固定体之间摩擦阻力很小或忽略不计，使该活动体3与三角块向下运动无阻尼。当该活动体3向上运动时将压力提供给三角块4，再依次向上传递给其它三角块1，由于三角块自身的质量和加速度(第五实施例)或再加上质量块14所受到的惯性力(第六实施例)，使活动体3和各三角块1向上移动受到阻挡，从而使各三角块的受力面C分别向其相应侧移动而紧压着固定体2，产生摩擦力，起到阻尼作用。所以这二个实施例的结构可使活动体3(包括三角块1)向一个方向运动受到阻尼，而向另一个方向运动无阻尼(即单向阻尼)。第六实施例中安装的质量块14所起的作用与第三实施例中的质量块的作用是一样的。

参阅图10和图11，这是本发明的第七实施例，它是在第五实施例的基础上增加了一个压缩弹簧16，压缩弹簧16位于三角块与活动体之间没有链板连接的一端(即图10的右端)，其一端与三角块5相连，另一端与活动体3相连。此外，另一端的三角块4也可不通过链板6与活动体3固连(如图9所示)，而通过一

形链板17将它们固连，该链板17的两端连接在同一销钉7的两端上，而其折边则从外侧套在活动体3上。

第七实施例的工作原理是，当活动体2受到一个向右的推力时，放大链的右端始终受到弹簧力P的作用，根据计算和实验测得，此时放大链所产生的摩擦阻力等于KⁿP(K是一个与摩擦系数μ及三角块两接触面A、与受力面C的中垂线的夹角α₁和α₂-见图3-有关的一个系数，但总有K＞1，n是链块—此处指三角块—的个数)，所以随着μ、α和n的变化，摩擦阻力可以是弹力P的成千上万倍，这样阻力被显著放大。如果推力不超过KⁿP，则放大链(包括活动体2)不产生向右的移动，也即向右的移动被“锁定”。当活动体3受到向左的推力时，如果固定体2与放大链的受力面之间的最大静摩擦力总值大于弹簧力P，则放大链不产生向左的移动，而是弹簧16首先被压缩，使活动体3相对于放大链产生一个向左的位移。由于活动体3左端和放大链的左端是由链板6(或折形链板17)连接的，所以在相对位移增大到一定值时，三角块4被向左拉动，其受力面与固定体2脱离；随着弹簧16被进一步压缩，被拉动的三角块也将不断增多，放大链与固定体2之间的最大静摩擦力值则不断下降。当该值下降到略低于弹簧力P时，放大链即开始向左移动。由此可知，活动体向左运动所受到的阻力等于弹簧力P(不考虑加速度的影响，且认为弹簧被压缩后弹力不变)。

由于阻力放大系数Kⁿ可取一个很大的值，因此弹簧力即使很小也能保证向右的阻力足够大。当弹簧力远小于向右的推力时，可忽略不计，即认为向左的运动是自由的。

参阅图12，这是本发明的第八实施例，这是在第七实施例基础上的一个改进，即使靠近压缩弹簧16一端的柱体的受力面逐渐减小，这里的柱体实际上成了横截面为五边形的柱体74，这样两块之间的距离也逐渐缩短。这种结构可使各柱体受力面所受的压应力尽量均匀并缩短整个放大链的长度。因为通常总是越靠近弹簧一端的链块所受的压应力越小，而压应力不均匀会使机械设备受损，而现在受力面减小，则可使压应力提高，各受力面的应力更均匀。

参阅图13，当安放链块的固定体2之间的距离较宽时，可采用如图13所示的结构，这是在第八实施例基础上所作的改进，是本发明的第九实施例。这里的三角块1上下两列之间并不直接接触，而在所有的三角块1之间都加了一个过渡柱体，图13所示的过渡柱体18是一个横截面为六角形的柱体。如果柱体不是三角块1，而是其它形状的柱体，那么过渡柱体也可以是其它对应形状的柱体，只要它能与相邻的柱体互相保持一个面接触即可，过渡柱体通过链板6与相邻的柱体连接。采用这种结构也可使各三角块所受的压应力更加均匀，并使整个放大链缩短。

如图14所示，在靠近弹簧16的一端加一个“L”形弹力放大片19，它有一个长边和一个短边，长边处于三角块1受力面与固定体2之间，承受两者的压力和摩擦力，短边与三角块5接触并通过链板6互相连接，从而成为本发明的第十实施例。当活动体3推动放大链向右运动时，“L”形弹力放大片19的长边上面受到一个来自放大链的向右的摩擦力，下面受到来自固定体2的向左摩擦力。由于上下两面所受的正压力是完全相等的，因此上下两面与接触面之间的摩擦系数决定全部摩擦力合力的大小和方向。如果下面的摩擦系数大于上面的摩擦系数，则两摩擦系数的差值再乘上正压力就是“L”形弹力放大片19所受的向左的摩擦力，它将和弹簧16的弹力一起通过“L”形弹力放大片的短边作用在放大链的右端上，使之承受的压力增大。在与“L”形弹力放大片接触的三角块1足够多时，只要弹簧的弹力不为零，放大链向右运动的阻力将随着推力的增大而增大，并始终与推力平衡，即向右运动发生自锁。

为了使“L”形弹力放大片19具有一定的摩擦系数差值，可以在它长边的上下面采用不同的材料，或下面采用楔面等措施。

参阅图15，为了使“L”形弹力放大片19具有一定的摩擦系数差值，还可采用图15所示的结构。在该结构中，“L”形弹力放大片19上的长边与放大链接触的面呈“锯齿面”，它由若干向左有一定坡度的斜面组成，斜面的数量恰好等于与“L”形弹力放大片19长边接触的三角块的数量，并与之一一对应。斜面的坡度使其所受的正压力在水平方向上有一个向左的分力，当这个力恰好与三角块1作用在斜面上的向右的水平摩擦分力相等时，水平方向的合力就为零。如果每个斜面都设计得恰好有这个结果，则“L”形弹力放大片9的长边与三角块接触的一面所受的水平方向的合力就为零，这就相当于该面与三角块之间的摩擦系数为零，这样摩擦系数的差值就等于“L”形弹力放大片19的长边与固定体2之间的摩擦系数。如果坡度大于合力恰好为零时的坡度，则摩擦系数的差值将大于“L”形弹力放大片19的长边与固定体2之间的摩擦系数。上述结构构成了本发明的第十一实施例。

此外，也可在放大链的上下两受力面上各放置一个“L”形弹力放大片19(未图示)这样将使向右运动发生自锁所需的柱体的个数减少一半。这是本发明的第十二实施例。

参阅图16，这是本发明的第十三实施例的结构示意图。各三角块1、4、5中都开有一槽，波形簧片20镶在槽内(间隙配合)，槽底有一朝向受力面凸起的圆弧面，它与波形簧片20弯曲处的内弧面配合。波形簧片20的一端固定在活动体3上，另一端卡在三角块5的槽上。压缩弹簧16的一端固定在三角块5上，另一端固定在活动体3上。当放大链左端受压时(此时其右端弹簧16的压力作用在放大链的后端)三角块受力向上下两侧移动，波形簧片20被槽底的凸起的圆弧面顶紧变形，弯曲处的曲率变大。因为簧片的弹力很小，所以弹力造成的三角块受力面上的正压力减小可忽略不计，因此对整个放大链的阻力放大特性没有影响。当放大链两端压力消失时，簧片20自身的弹力使三角块向(上下方向的)中间移动，从而使三角块的受力面脱离固定体2，摩擦阻力消失，阻力为零。如果弹力很小而不足以产生上述结果，那么，在拉动波形簧片的一端时(如左端)，波形簧片20受拉力“变直”，三角块将通过槽底凸起的圆弧面被推向中间，使受力面与固定体2脱离，阻力消失。

如果利用波形簧片的弹性，使靠近弹簧16的若干个三角块的受力面与固定体2之间始终有一个正压力存在，由此产生的摩擦力将加强弹簧16的效果，甚至可以省去弹簧16(未图示)。这些三角块与波形簧片的配合与其它三角块略有不同，即簧片20的这一段与槽底凸起的圆弧面在放大链两端受压或不受压时都不接触，这段波形簧片实际上是一个拉伸弹簧，这段波形簧片受拉伸产生的弹力作用在这些三角块组成的排列的两端，使三角块被挤向固定体2并产生一定压力；当放大链两端受拉时，簧片与槽底圆弧面接触，正压力减小或消失。以上结构构成本发明的第十四实施例。

使用波形簧片的放大链比使用链板和销钉的放大链结构更简单紧凑，且成本大大降低，特别适合在小型机构中使用。

根据本发明的构思还可以有其它许多变化和改进，这对于本技术领域的熟练人员来说是显而易见的，这里就不一一例举了。

本发明的上述实施例所提供的结构在许多机械设备内有着广泛的用途，下面将结合具体的实例进行描述。

一、阻尼器。

第一实施例(图1)所述的结构是一种最简单的阻尼器(图4)，其它的实施例所述的结构也都可作阻尼器来用。而且通过分析可以知道，如果考虑到链块运动时的加速度，那么放大链所受的摩擦阻力与加速度成正比。

二、超越离合器

第七至第十四实施例所述的结构都可用于超越离合器，但需把直线布置的放大链变成圆周布置。图17和图18是根据第十实施例所述的结构而改变成的一种超越离合器，圆盘21的侧面圆周上开了一个环形槽，另一圆盘22侧面上有一凸舌23插在环形槽内，并可沿槽作圆周运动。链块组24布置在环形槽内，一端通过链板6与凸舌23(相当于图14中的活动体3)相连，另一端与“L”形弹力放大片19的短边相连。压缩弹簧16一端固定在“L”形弹力放大片19的短边上，另一端与凸舌23固定。如果不使用“L”形弹力放大片19，则链块组24的端面直接顶在弹簧16上。链块组24里各链块的受力面对着环形槽的两侧圆周面。这里，圆盘21的环形槽和圆盘22上的与环形槽对应的环形侧面及凸舌23统称定位结构。

它的工作原理是，当圆盘22(即其上的凸舌23)顺时针旋转(见图18)时，凸舌23通过链板6拉动各链块使各受力面脱离与圆盘21环形槽两圆周面的接触，这时摩擦阻力可忽略不计，从而使圆盘22(通过凸舌23)带动链块组24空转，而圆盘21不动。当圆盘22逆时针旋转时，凸舌23压在链块组24无弹簧的一端，由于链块组24的另一端被弹簧16所压(即有一个推力)，根据前述的阻力放大原理，链块组24里的各链块只能向圆盘21的环形槽两侧圆周面移动，并使各链块的受力面紧压着环形槽两侧的圆周面，从而使链块组“紧固”在圆盘21的环形槽内，这样，凸舌23就会通过链块组24也带动圆盘21逆时针运动。这就是超越离合器单向传递扭矩的功能。

为了使超越离合器的部件在加工和安装上更为方便，还可采用图19所示的结构。这种结构实际是两个超越离合器的组合。从图中可见，与左右两轴联接的圆盘21结构完全相同，在两圆盘21的环形槽中各放置一链块组24，两圆盘21中间安装一个两侧各带一个凸舌23的圆环25。图19所示结构的工作原理与图17所示的结构的工作原理是相似的。

放置链块组24的环形槽也可开在内圆(孔)或外圆(轴)的圆周面上，这时的凸舌就在相应的外圆(轴)或内圆(孔)上。这样环形布置的链块组24的两个圆周面为非受力面(安装链板6)，与环形槽侧面接触的两侧面为受力面。

使用放大链的超越离合器比目前已有的滚子式和楔块式超越离合器在受力方面有了明显的改善，主要受力元件的受力面从线接触(滚子或楔块)变成了面接触(三角块，扇形块等)，从而大大提高了使用寿命和可靠性，减小了体积。在结构上，放大链超越离合器也比现有的两种简单，链块组与环形槽之间还有很强的形状尺寸适应性，因此不仅加工方便，成本也比现有的两种低。

三、过载保护装置

参看图20，这是一个直线布置的过载保护装置，它是在第二实施例基础上所作的改进。链块组27的两端各有一个弹簧28和29，两者的弹力不同。活动体26和链块组27的两端都有一个钩状结构，这种结构的连接能保证链块组27两端向远离中心的方向移动，而不能向中心方向移动。图示的状态是链块组27被压紧的状态。

根据对第七实施例的分析，可知活动体26向右运动的最大阻力等于压缩弹簧28的弹力，向左运动的最大阻力等于压缩弹簧29的弹力。根据实际机构所能承受的两个方向的最大载荷，适当选取两个弹簧的弹力值，即可实现两个方向的非常准确的过载保护。

图20所示的结构，还可作为两个方向上阻尼力不同的阻尼器来使用。

四、紧固联接机构

参阅图21，这是在第一实施例结构基础上所作的改进：链块组30被包围在两条“L”形弹力放大片19中间，两端各有一弹簧16，活动体3不受力。当第一运动体31和第二运动体32分别受到一个沿箭头方向的推力时，如果两“L”形弹力放大片19达到了自锁的长度，则第一和第二运动体31和32所受到的摩擦阻力将永远与推力平衡，即第一和第二运动体31和32之间不可能产生相对运动。在这种结构中，链块间可无链板连接。

将“L”形弹力放大片33、34及链块组30沿圆周布置，即成为轴、孔间的紧固联接机构。图22是这种结构的示意图。两“L”形弹力放大片33和34可采用图15所示的锯齿形结构，而且可依靠自身环状产生的弹力分别与孔和轴压紧，使接触面之间始终有一个正压力。根据对图22所示结构的分析，只要适当选择链块和“L”形弹力放大片的参数及链块的个数，就能使轴36不能相对于部件35朝逆时针方向旋转。如果在轴36和部件35之间再反向安装一个这种紧固联接结构，或者在一个圆周上反向布置两对“L”形弹力放大片(呈半圆形)和链块组，则不可能产生轴36相对于部件35朝两个方向的旋转，两者之间就变成了完全的紧固联接。

采用这种紧固联接机构，可以免去用键联接时开键槽的麻烦，又避免了过盈联接不易拆装的缺点；与弹性环联接方式相比，它省去了压紧螺栓，因此体积可相应减小，拆装也更为方便。

五、离合器与制动器

离合、制动机构要求相对运动的摩擦表面之间的摩擦力能够在零和一个较大的数值之间变化，使用阻力放大链完全可以满足这一要求。即当需要离合器分离或制动器松开时，只要利用安装在定位结构上的拨杆将直线或圆周布置的链块组完全拉开(即链块组的长度达到最大)即可；而在需要离合器接合或制动器制动时，则只需在链块组的自由端(即与定位结构不接触的一端)施加一个远小于驱动力或制动力的弹力。

图23和24所示的结构是一种离合器的结构，它是在前述实施例的结构基础上加以改进而成的。齿轮37紧固联接在离合器外壳38上，外壳38和挡环39构成了一个内圆环槽，链块组40安置在内圆环槽内，链块组40的受力面与内圆环槽的侧面接触。与输出轴41花键联接的离合器从动盘42上有一个凸舌B伸进圆环槽中，它可在圆周布置的链块组40的两端之间自由移动，可承受来自任何一端的推力。圆环形弹簧43的两端钩着链块组40的两端，从而使链块组40两端各受到一始终相等的压力。两个具有“L”形截面的半圆环44和45一端分别与链块组40的两端连接，另一端分别与三角块46的左右两侧接触。套在外面的圆环47，使里面的半圆环44和45只能沿圆周移动。中心拉杆48可在输出轴41的中心孔内作轴向运动，但不能相对于轴41转动。中心拉杆48可控制T形推杆49的上下运动。自由环50与外壳38没有接触，它的作用是在高速运转时承受链块组40中的链块的离心作用力。花键环51的外圆周上是分布均匀的花键，这些键与外壳38和挡环39左侧(见图23)的键槽配合，使两者之间无相对转动。滚针52使离合器分离时外壳38与轴48之间的转动阻力更小。

它的工作原理是这样的：当T形推杆49的上端处在中心拉杆48凹槽的底部时，三角块46不受力，链块组40被圆环形弹簧43的弹力作用而压紧，同时使两个半圆环44和45向下移动，使离合器接合。当中心拉杆48向左或向右移动时，T形推杆49向下移，再推动三角块46向下移动，半圆环44和45就被三角块挤压着沿圆周向上移动。与半圆环44联接的链块组40的一端已经顶在凸舌上，所以它的移动被阻止，而半圆环45％则带动链块组40的另一端向上移动，直至链块组被完全拉开，外壳38与从动盘42的作用力消失，使离合器完全分离。

如果在上述结构中，输出轴41是与机体连在一起的，也即输出轴41是不会动的，那么上述结构就成了一个制动器。

使用放大链的离合器和制动器都不需要很大的弹簧，因此具有明显的体积小和操纵力小的优点，非常适合在电子控制的自动离合、自动停车和自动换挡中使用。

六、变速器

根据不同的变速要求，提供不同齿轮直径的若干上述离合器结构，这些离合器都是同轴布置，并且有同一根中心推杆48穿过各离合器上的中心孔，从而组成一变速器。

与普通的机械式变速器相比，采用上述离合器的变速器无需同步器即可使换档过程进行得准确轻松。而且换档过程从过去的推拉加横移的二维方式变成了纯直线推拉的一维方式，不仅省去了复杂的换档操纵机构，使结构大为简单，还使司机的换档操作变得非常简单，大大降低了司机的劳动强度和对操作技术的要求。

七、差速器

图25和26是一种放大链差速器的结构示意图。齿轮53、中间环54和差速器壳左、右半部分55、56，由螺栓(未示出)固定在一起。中间环54左右两侧各有一个相互对称的凸舌L和R，左半轴轴套57的右侧和右半轴轴套58的左侧各开有一个环形槽，凸舌L和R分别插在两个槽内。每个槽里放置两个带“L”形弹力放大片的链块组，左侧槽内的称作Al和Bl，右侧槽内的称作Ar和Br。如图所示，Al和Bl不带“L”形弹力放大片的一端都由链板与凸舌L相连，另一端与“U”形联接件59相连。环形弹簧60(右侧的环形弹簧是61)的弹力始终作用在Al和Bl的L弹力放大片上，使链块组压缩。同样，在右边，Ar、Br、凸舌R、“U”形联接件59和环形弹簧60也有与左边一组相同的结构关系，左右两边完全对称。

“U”形联接件59同时与四个链块组的“L”形弹力放大片相连，相互间都只能传递拉力，不能传递压力。当某个链块组如图中的Al被压缩时，由于“U”形联接件59的作用，同侧的另一个链块组Bl必然被完全拉开，而且另一侧与Bl对应的Br也被完全拉开，与Al对应的Ar则可处在被完全压缩或被完全拉开以及中间的过渡状态。

当齿轮53受力沿箭头方向转动时，中间环54也随齿轮53一起转动，凸舌L和R将对链块组Al和Ar产生推力，A1和Ar被压缩，并将力传递给左右半轴轴套57和58，最终使左右轮(未示出)被驱动。当汽车转弯，比如向右转时，左半轴轴套57的转速将有超过右半轴轴套58及中间环54的趋势，从而使链块组A1被拉开。由于右侧的Ar仍处在被压缩的状态，所以Bl和Br一样处在被拉开状态。这样，左半轴轴套57与中间环54之间无力的传递，从而使与左半轴轴套57固连的左轮的转速可不受限制地超过右轮。由于左右结构是完全对称的，所以向左转或倒车中的左右转也有同样的效果。

这种差速器具有明显的结构简单的优点，此外，由于链块组与环槽之间具有良好的适应性，因此还有加工精度要求不高、成本低、可靠性高和寿命长等优点。

图27和图28是另一种差速器的中心部分的结构示意图，里面的链块组使用不带“L”形弹力放大片的链块组。左半轴轴套62中的链块组63的两端记作Pl和Ql，凸舌记作L。右半轴轴套64中的链块组65的两端记作Pr和Qr，凸舌记作R。凸舌L、R和中间环66是一个整体。弹簧67和68使链块组65和63的两端始终受到弹力的作用。为了实现差速器的功能，必须在中间环66上加一个机构，其作用是：当某个链块组的一端如Q_L受压与凸舌L接触时，右侧相应的Qr也必须处在与凸舌R接触的位置，两链块组的另一端Pl和Pr则处在可随意伸缩的自由状态。

图29所示的机构即具有上述作用。链块组63的两端侧面各有一凸块69和70，凸块69和70的位置被限制在转动件71和72的拨杆之间。转动件71和72的转动中心就是中间环66的中心，转动件上的拨杆与左右两个链块组63和65的位置关系是完全相同的，两侧在结构上完全对称。齿轮73与中间环66上的内齿及转动件72上的外齿啮合，使转动件72的角位移略大于转动件71角位移的两倍。当转动件71一边的拨杆被链块组端部的凸块69压到凸舌L上时，转动件72同侧的拨杆恰好处在图示的紧靠凸块69的位置上，而另一侧的两拨杆之间有一个比较大的距离，凸块在链块组被完全拉开或被完全压缩时都不会与拨杆相碰。由于机构是左右对称的，所以另一个链块组65与转动件71、72也具有同样的位置关系，这就满足了差速器对这一机构的要求。

使用不带“L”形弹力放大片的链块组的差速器虽然比前一种增加了一个机构，但由于没有“L”形弹力放大片(尤其是“锯齿形”“L”形弹力放大片)，链块组的精度可以降低，寿命可以延长，可靠性可以提高。而且，增加的机构只承受很小的力，结构也不复杂。

所有附图中相同的标号表示相同的结构或部件。

Claims (7)

1.一种摩擦式阻力放大链，它包括一定位结构和一组上下两列交叉排列、并安装在该定位结构里的链块；其中，相邻链块各有一方向相反、可与定位结构接触的受力面，相邻链块之间还各有一可依次接触的接触面；所述各链块在推力作用下会产生一个朝向定位结构的分力；所述链块包括柱体和球体，所述柱体是横截面为三角形、四边形及多边形、圆形、扇形、椭圆形及这些形状互相组合的集合；它还包括固定在链块上的销钉，以及通过与销钉活动连接使所有链块上下依次相连的链板；其特征在于，所述链板的两端各有一孔，一孔是与一链块上的销钉可转动连接的圆孔，另一孔是与和上述链块相邻的一链块上的销钉相连、使销钉既可在此孔内旋转又可沿两孔间的连线移动一段距离的长圆孔；此外，所述链块组的一端通过一链板与定位结构相连。

2.根据权利要求1所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，它还包括一安置在链块组的另一端与和该端相对的定位结构之间的质量块。

3.根据权利要求1所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，它还包括一一端与链块的另一端相连、另一端与定位结构相连的压缩弹簧。

4.根据权利要求3所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，靠近所述压缩弹簧处的所述各链块的受力面逐个减小。

5.根据权利要求4所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，它还包括安装在所述链块之间的、能同时与四个相邻链块接触并与它们分别用链板连接的过渡链块。

6.根据权利要求1所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，它还包括一“L”形弹力放大片和一压缩弹簧；所述“L”形弹力放大片有一位于若干链块的受力面和所述定位结构之间的长边和一与链块组的另一端连接的短边，所述压缩弹簧的一端与L弹力放大片的短边固定连接，另一端与定位结构固定连接。

7.根据权利要求6所述的摩擦式阻力放大链，其特征在于，所述“L”形弹力放大片的长边上具有分别与各链块的受力面接触、并在背离压缩弹簧的方向上具有坡度的若干斜面。

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