CN2168752Y - 使用超越离合器的差速机构 - Google Patents

Abstract

一种使用超越离合器的差速机构，它包括数个转 动体及安装在两转动体间的特种或可控放大链式超 越离合器。前一种(特种)超越离合器使用非柱体链 块、钩状联接结构、定位圈、多链串接等部件或结构， 后一种(可控)使用改变超越方向的拨盘等简单控制 机构。它还可以包括一普通齿轮式差速器、行星周转 轮系以及无级变速器。它保留了齿轮差速器的优点， 又彻底克服了它的缺点，并能使无级变速器的输出转 速降为零。

Description

本发明涉及一种用于机械设备中的机构，特别涉及一种使用超越离合器的差速机构。本发明所提供的差速机构可应用于汽车、拖拉机、农机、工程机械、矿山机械、无级变速器以及其他使用差速机构的机器之中。

本发明涉及的差速机构使用摩擦式阻力放大链（简称放大链）以及放大链式超越离合器，申请号为92245489.2的中国专利申请对它们的结构和应用进行了说明。

现有的各种差速机构都沿用已久，且都存在着程度不同的不足之处。例如用于汽车、拖拉机的对称式锥齿轮轮间差速器，主要由圆锥行星齿轮、行星齿轮轴（十字轴）、圆锥半轴齿轮和差速器壳等组成，它允许左右两个驱动轮分别以不同的转速转动，并将驱动扭矩平均分配给两个半轴；但当一个驱动轮接触到泥泞或冰雪路面时，另一车轮即使处在好的路面上，汽车往往也不能前行。高摩擦自锁式差速器能够部分解决这一问题，但不能彻底解决。牙嵌式自由轮差速器（自动离合式自锁差速器）和前述申请号为92245489.2的中国专利申请中所涉及的使用放大链的差速器虽然能将这一问题彻底解决，但却带来了扭矩传递不连续、转向困难等其他问题。其他形式的差速机构也存在着各自的不足之处。

本发明的目的是提供一种使用超越离合器的差速机构，它作为车用轮间或轴间差速器时，既保留了齿轮差速器的全部功能和优点，又彻底克服了前述的缺点；它应用于无级变速器中时，即具有差速机构输出轴转速从零开始的优点，又可在转速达到一定值后使差速机构自动脱离，使传动变成效率较高的只有普通无级变速器参与的一般传动，甚至变成主、从动轴对接的直接传动。

本发明的目的是通过以下方式实现的，一种使用超越离合器的差速机构，它包括两个或两个以上的转动体，以及安装在两个转动体之间的特种放大链式超越离合器或可控放大链式超越离合器。其中，特种放大链式超越离合器与放大链式超越离合器的区别仅在于，它的摩擦式阻力放大链的链块是一除球体和柱体之外的，表面为平面和曲面的多面体或多面体的组合，每一个链块有一个或一个以上的与定位结构接触并承受压力的受力面；所述可控放大链式超越离合器中除具有放大链式超越离合器或特种放大链式超越离合器的基本部件外，还有一个或两个可相对于传力凸舌转动一定角度并可通过边缘上的缺口限制传力放大链两端部链块位置的拨盘，以及推动拨盘相对于传力凸舌转动一定角度的花键轴、控制放大链或其他形式的阻尼机构。

本发明的一个改进是，所述差速机构所使用的特种放大链式超越离合器中的摩擦式阻力放大链的相邻链块（包括柱体、球体、多面体及其组合）之间通过自身的钩状结构联接；其中，每个链块的两个定位端面上各有一凸台和一向相邻链块伸出的钩状结构，每个钩状结构的弯头部分恰好钩在相邻链块的凸台上。

本发明的另一个改进是，所述差速机构所使用的特种放大链式超越离合器中的摩擦式阻力放大链包括一置于上下交叉排列的两列链块之间的环形定位圈。

本发明的另一个改进是，所述差速机构所使用的特种放大链式超越离合器包括两个或两个以上的摩擦式阻力放大链，和将这些放大链顺次首尾联接在一起并承受两链之间所传递压力的联接件；其中，各放大链处在同一转动件上的相同或不同的环形槽内，联接件的两端分别与前一放大链的最后一个链块和后一放大链的第一个链块通过链板、波形簧片或钩状结构联接，第一个放大链的未与联接件联接的一端通过链板、簧片或钩状结构与凸舌联接，最后一个放大链的未与联接件联接的一端与凸舌的另一面或另一凸舌之间有一压缩弹簧。如果有两个凸舌，则两个凸舌属同一转动件，而且，两个凸舌分别在第一个和最后一个放大链所处的环形槽内滑动。

本发明的另一个改进是，所述差速机构还包括一齿轮式差速器；其中，两个可控放大链式超越离合器分别安装在齿轮式差速器的两个半轴与两个中间轴之间，或两个输出轴与中间轴之间，所述输出轴与差速器的半轴之间、中间轴与差速器壳之间具有固定的传动比。

本发明的另外改进是，所述差速机构还包括一周转轮系；其中，两个可控放大链式超越离合器，一个安装在周转轮系的中心轮与带动该轮转动的转动轴之间，另一个安装在系杆与另一中心轮之间，或者，一个安装在周转轮系的两个中心轮之间，另一个安装在系杆与带动系杆转动的转动轴之间。

本发明的优点是，这种使用超越离合器的差速机构保留了一般差速机构的优点，又克服了它们在某些应用领域表现出来的不足，而且性能可靠，制造方便，是一种可广泛应用于汽车、拖拉机、农机、工程机械、矿山机械、无级变速器以及其他使用差速机构的机器之中的机构。

下面结合附图对本发明的实施例作详细的说明：

图1和图2是第一种可控放大链式超越离合器的基本结构图，图1是沿图2中的“2－2”线的剖视图；

图3和图4是第二种可控放大链式超越离合器的基本结构图，图3是图4中的“4b－4b”线的剖视图；

图5是图4的“4a－4a”线的剖视图；

图6是第二种或第五种可控放大链式超越离合器的机构简化示意图；

图7是各种可控放大链式超越离合器统一的机构简化示意图；

图8是一种特种放大链式超越离合器的基本结构图；

图9是另一种特种放大链式超越离合器的基本结构图；

图10是各种放大链式超越离合器统一的机构简化示意图；

图11是本发明第一实施例的机构简化示意图；

图12是本发明第二实施例的机构简化示意图；

图13是本发明第三实施例的机构简化示意图；

图14是本发明第五实施例的机构简化示意图；

图15是本发明第六实施例的机构简化示意图；

图16是一种周转脉动式无级变速器的机构简化示意图。

参看图1和图2，这是本发明所使用的第一种可控放大链式超越离合器，受力放大链两端的链块1和3靠近主动轮7的一侧分别向圆周内和圆周外伸出一个凸缘，向外的凸缘承受弹簧2向两侧的张力，向内的凸缘被限制在拨盘4上边的缺口内。花键轴5与拨盘4花键联接，两者不能相对转动；花键轴5与带有受力凸舌B7和外缘齿轮的主动轮7也是花键联接，但两者可以相对转动一个角度；受力放大链6在转动件8上的环形槽内滑动或锁死。图1所示的各部件的位置是主动轮7带动花键轴5沿逆时针方向转动、转动件8的转速高于主动轮7的转速时各部件的相对位置，这时拨盘4上边的缺口的左边将端部链块1推到了靠近受力凸舌B7的位置，使它不能向左移动，而缺口的右边却离受力凸舌较远，端部链块3无论在受力放大链被压缩还是被拉长时都不会与受力凸舌B7或缺口的右边相碰，这样，转动件8沿逆时针方向的转速就可以超过主动件7的转速，但不能低于它。由于结构是完全对称的，所以不难说明当主动轮7沿顺时针方向转动时，转动件8沿顺时针方向的转速可以超过主动轮7的转速，但仍不能低于它。这就是说，超越的方向将随着主动轮7的转向改变而改变，超越离合器是双向的。

参看图3、图4和图5，这是本发明所使用的第二种可控放大链式超越离合器，这种超越离合器与前一种的主要区别在于拨盘4不是由花键轴5而是由一控制放大链10推动而以中心轴9为轴相对于主动轮7转动的，控制放大链10置于部件13（部件13可以是机体，也可以是其他转速低于主动轮7的部件）上的环形槽内，有一类似弹簧2（参看图1）的开口环形弹簧（图中未示出），弹簧的两端作用在端部链块11和12上，使控制放大链10被压缩，端部链块11和12分别有一向主动轮7一侧伸出的凸舌B11和B12，凸舌B11和B12以及拨盘4上的凸舌B4都被限制在主动轮7下部的弧形槽内运动（见图5），主动轮7和主动轴S7属同一部件的两部份。图3所示的各部件位置是主动轮7沿逆时针方向转动时各部件所处的位置，此时拨盘4通过凸舌B4被控制放大链10推动相对主动轮7向顺时针方向转动，拨盘4也将受力放大链的端部链块3推向受力凸舌B7，但由于凸舌B11和B12只能在主动轮7的弧形槽内运动，因此控制放大链10推动拨盘4相对于主动轮7转动一定角度后凸舌B11将被弧形槽的左端档住，控制放大链10开始被拉伸，它给予凸舌B4的推力开始减少，当推力与拉伸受力放大链6所需的拉力（拉力与弹簧2的弹力在理论上相等）平衡时，拨盘4相对于主动轮7的转动停止，而此时的端部链块3恰好处在靠近受力凸舌B7的位置（与图1中的位置相反），这样转动件8沿逆时针方向的转速就可超过主动轮7的转速，但不能小于它。同样由于结构是完全对称的，所以这种超越离合器的超越方向也将随着主动轮7的转向改变而改变，它也是双向的。

如果将第二种可控放大链式超越离合器中的控制放大链10改成压在部件13上的摩擦片，或其它阻尼机构，也能实现双向超越功能。

为了使超越离合器的反向超越性能可靠，也可同时使用两个拨盘4，一个由花键轴5推动，另一个由控制放大链10等阻尼机构推动，两者相互独立。这是本发明使用的第三种可控放大链式超越离合器（未图示）。

本发明使用的第四、五、六种可控放大链式超越离合器（未图示）分别是从前述第一、二、三种可控放大链式超越离合器衍化过来的，它们之间的差别仅在于后三种的端部链块1或3中的某一个始终与受力凸舌B7相联，因此，后三种只有在主动轮朝某一方向转动时才具有超越离合作用，而朝反方向转动时，主、从动轮相当于完全脱开。

为了以后说明和图示的方便，图6给出了表示第二种或第五种可控放大链式超越离合器的机构简化示意图，图7给出了各种可控放大链式超越离合器统一的机构简化示意图。图6和图7中标号表示的部件与图1～图5中相同标号表示的部件相同。

参看图8，这是本发明使用的一种特种放大链式超越离合器的基本结构图，链块14均为圆柱体，圆柱体的中间有一个环形凹槽，除波形簧片15嵌在槽内之外，在波形簧片15的一侧或两侧还有一环形定位圈16也嵌在槽内，当链块组被拉伸时，链块14的环形凹槽的底面恰好顶在定位圈16上，这就限制了圆柱形链块向另一侧的运动，从而也使链块组不会无限制地伸长下去。定位圈16的上部有一缺口，恰好卡在凸舌B上，随凸舌B一起转动。当链块14采用不同直径时，定位圈16的径向宽度也将不同。顶在凸舌B上的弹簧P可以是波形簧片的沿长，也可以是独立的弹簧。

使用圆柱形链块和定位圈的放大链，在链块的加工上变得更加简单，因此可大大降低成本，特别适用于传递扭矩不很大的场合，如作为控制放大链10。

参看图9，这是本发明使用的另一种特种放大链式超越离合器的基本结构图，链块14a的两个定位面（与定位结构接触但不承受压力的表面）上各有一钩状结构J和一个凸台D，钩状结构的弯头部分恰好钩在相邻链块的凸台D上。这种放大链省去了独立的联接件－链板或波形簧片，使结构变的更加紧凑、可靠。

为了以后说明和图示的方便，图10给出了特种放大链式超越离合器各实施方案统一的机构简化示意图。图10中标号表示的部件与图8中相同标号表示的部件名称相同。

参看图11，这是本发明的第一实施例的机构简化示意图，转动轴Sf和Sp可互为主、从动轴，两轴在转动时可以有转速差。这种结构可广泛用于各种机器中。

参看图12，这是本发明的第二实施例的机构简化示意图，齿轮G7带动轴Sp旋转，再通过可控放大链式超越离合器带动轴Sf旋转，轴Sf可超越Sp（即Sf的转速可大于Sp的转速）。这种结构可用作四轮驱动汽车的轴间差速器，轴Sp通向后轮，轴Sf通向前轮，发动机通过齿轮G7和轴Sp始终驱动后轮，而轴Sf的转速在良好路面上始终略高于轴Sp的转速，在后轮出现滑动的情况下，轴Sp转速增高，当Sp的转速赶上轴Sf时，超越离合器接合，前轮开始参与驱动。由于可控放大链式超越离合器具有双向超越性能，所以不难说明在倒车时和正车时情况完全一样。

参看图13，这是本发明的第三实施例的机构简化示意图，普通齿轮式差速器17上有一齿轮G17，它通过齿轮H18，与中间轴18联接的齿轮G18，将转动传递给齿轮G7，齿轮G7的转速略低于半轴Sh在正常情况下可能达到的最低转速（如汽车以最小转弯半径行驶时）。正常情况下，半轴Sh的转速始终高于齿轮G7的转速，两侧的超越离合器均处在分离状态。当一侧的车轮与路面产生滑动并使两半轴的转差超过正常值时，另一侧半轴的转速将低于正常的最低转速，并与齿轮G7的转速相同，此时该侧的可控放大链式超越离合器接合，动力将通过齿轮G17、H18、G18、G7，传递给半轴Sh，使未产生滑动的车轮获得更大的驱动力，使汽车前行。

图13示出的差速器17可以是对称式锥齿轮差速器，也可采用非对称式齿轮差速器，若采用后一种，则第三实施例将只能作为前后驱动轴之间的轴间差速器。

本发明的第四实施例（未图示）与第三实施例的区别仅在于齿轮G7的转速始终高于齿轮G17即差速器17的转速。齿轮G7的转速值略高于半轴Sh在正常情况下可能达到的最高转速。

参看图14，这是本发明的第五实施例的机构简化示意图，主动轴19通过可控放大链式超越离合器将动力传给中心齿轮G8，另外，又通过齿轮G19、G20，轴20、无级变速器21、轴22、齿轮G22、G7，可控放大链式超越离合器，将动力传递给系杆Z，另一中心轮I3与被动轴S13相联。当系杆Z的转速低于主动轴19的转速时，轮I3与系杆Z之间的可控放大链式超越离合器处在分离状态，而另一个处在接合状态，差速机构实际上变成了普通的周转轮系。调整无级变速器21的输出轴22的转速，可使中心轮I3（输出轴S13）的转速从零增加到与轴19相等的转速；若继续增加无级变速器21的输出轴22的转速，轴19与轴8″之间的可控放大链式超越离合器将自动分离，而另一个将自动接合，差速机构变成了简单的无级变速机构，动力从轴19通过齿轮G19、G20，无级变速器，齿轮G22、G7，直接传到了输出轴S13。

参看图15，这是本发明第六实施例的机构简化示意图，主动轴23通过无级变速器26，轴27以及可控放大链式超越离合器，将动力传递给系杆33，同时，主动轴23还通过齿轮G24、G25，轴28，齿轮Gp、G30，轴31，将动力传给中心轮G32。当轴27的转速低于轴31即中心轮G32的转速时，轴31与中心轮34之间的可控放大链式超越离合器处在分离状态，而另一个安装在轴27与系杆33之间的可控放大链式超越离合器处在接合状态；当轴27的转速达到或高于轴31的转速时，两个可控放大链式超越离合器的离合状态自动改变，原来分离的接合，原来接合的分离，主动轴23的动力将通过齿轮G24、G25、G29、G30直接传到中心轮34及轴S34，传动变成了简单的齿轮变速传动。

参看图16，这是一种周转脉动式无级变速器的机构简化示意图，齿轮36、37、39、40均为非圆齿轮，轴S35为输入轴，轴42为输出轴，齿轮39、40、与轴38、41为螺旋花键联接，前两者在相对于后两者作轴向移动的同时也相对于后两者转动。当输入轴S35以匀速转动时，轴38的转动由于一对非圆齿轮36、37的传动而产生一定的波动，轴41的转动又由于另一对非圆齿轮39、40的传动而产生新的波动，也就是说，轴41的转速波动是由两对非圆齿轮36和37，39和40产生的波动叠加形成的，改变齿轮39相对于齿轮37的角位置，两次波动叠加的结果将发生改变，即轴41的转速波动范围将发生改变。轴向移动齿轮39和40，即可改变39和37的相对角位置，也就改变了轴41的转速波动范围。由于输出轴42与轴41之间有一个超越离合器，所以输出轴42的转速与轴41的最大转速相同，改变轴41的波动范围，即改变它的最大转速，也就改变了输出轴的转速。因此，输出轴的转速可通过轴向移动齿轮39和40来改变。

将轴S35和轴41之间的非圆齿轮换成一个或几个串联的万向联轴节，改变各轴之间的夹角，也可改变轴41的速度波动范围，从而改变输出轴42的转速。这是第二种周转脉动式无级变速的实施方案（未图示）。

将轴S35和轴41之间的非圆齿轮换成中心距可变的四杆机构，通过改变四杆机构的中心距，同样可改变轴41的速度波动范围，从而改变输出轴42的转速。这是第三种周转脉动式无级变速器的实施方案（未图示）。

本发明的第七、八、九实施例是将第五实施例中的无级变速器分别改成前述的三种周转脉动式无级变速器。（未图示）

所有附图中相同的标号表示相同的结构或部件。

Claims (10)

1、一种使用超越离合器的差速机构，其特征在于，它包括两个或两个以上的转动体，以及安装在两个转动体之间的特种放大链式超越离合器或可控放大链式超越离合器。

2、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，所述特种放大链式超越离合器中的摩擦式阻力放大链的链块是一除球体和柱体之外的表面为平面和曲面的多面体或多面体的组合，每个链块有一个或一个以上的与定位结构接触并承受压力的受力面。

3、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，所述特种放大链式超越离合器中的摩擦式阻力放大链的链块的两个定位端面上各有一凸台和一向相邻链块伸出的钩状结构，每个钩状结构的弯头部分恰好钩在相邻链块的凸台上。

4、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，所述特种放大链式超越离合器中的摩擦式阻力放大链包括一置于上下交叉排列的两列链块之间的环形定位圈。

5、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，所述特种放大链式超越离合器包括两个或两个以上的摩擦式阻力放大链，和将这些放大链顺次首尾联接在一起并承受两链之间所传递压力的联接件；其中，各放大链处在同一转动件上的相同或不同的环形槽内，联接件的两端分别与前一放大链的最后一个链块和后一放大链的第一个链块通过链板、波形簧片或其他结构联接，第一个放大链的未与联接件联接的一端通过链板、波形簧片或其他结构与凸舌联接，最后一个放大链的未与联接件联接的一端与凸舌的另一面或另一凸舌之间有一压缩弹簧。

6、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，所述可控放大链式超越离合器包括一个或两个可相对于传力凸舌转动一定角度并可通过边缘上的缺口限制传力放大链两端部链块位置的拨盘，以及推动拨盘相对于传力凸舌转动一定角度的花键轴、控制放大链或其他形式的阻尼机构。

7、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，它还包括一齿轮式差速器；其中，两个可控放大链式超越离合器分别安装在齿轮式差速器的两个半轴与两个中间轴之间，或两个输出轴与中间轴之间，所述输出轴与差速器的半轴之间、中间轴与差速器壳之间具有固定的传动比。

8、根据权利要求1所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，它还包括一周转轮系；其中，两个可控放大链式超越离合器分别安装在周转轮系的中心轮与带动该轮转动的转动轴之间，以及系杆与另一中心轮之间。

9、根据权利要求8所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，两个可控放大链式超越离合器还可以安装在周转轮系的两个中心轮之间，以及系杆与带动系杆转动的转动轴之间。

10、根据权利要求8和9所述的使用超越离合器的差速机构，其特征在于，它还包括一调节系杆转速的周转脉动式无级变速器，所述周转脉动式无级变速器包括齿轮间相对角位置可调的非圆齿轮机构、轴间夹角可调的万向联轴节、中心距可调的四杆机构等三种输出转速波动范围可调的非匀速转动机构中的一种和超越离合器。

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