使用超越離合器的差速機構的製作方法
2023-04-26 12:17:26 5
專利名稱：使用超越離合器的差速機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於機械設備中的機構，特別涉及一種使用超越離合器的差速機構。本發明所提供的差速機構可應用於汽車、拖拉機、農機、工程機械、礦山機械、無級變速器以及其他使用差速機構的機器之中。
本發明涉及的差速機構使用摩擦式阻力放大鏈(簡稱放大鏈)以及放大鏈式超越離合器，申請號為92245489.2的中國專利申請對它們的結構和應用進行了說明。
現有的各種差速機構都沿用已久，且都存在著程度不同的不足之處。例如用於汽車、拖拉機的對稱式錐齒輪輪間差速器，主要由圓錐行星齒輪、行星齒輪軸(十字軸)、圓錐半軸齒輪和差速器殼等組成，它允許左右兩個驅動輪分別以不同的轉速轉動，並將驅動扭矩平均分配給兩個半軸；但當一個驅動輪接觸到泥濘或冰雪路面時，另一車輪即使處在好的路面上，汽車往往也不能前行。高摩擦自鎖式差速器能夠部分解決這一問題，但不能徹底解決。牙嵌式自由輪差速器(自動離合式自鎖差速器)和前述申請號為92245489.2的中國專利申請中所涉及的使用放大鏈的差速器雖然能將這一問題徹底解決，但卻帶來了扭矩傳遞不連續、轉向困難等其他問題。其他形式的差速機構也存在著各自的不足之處。
本發明的目的是提供一種使用超越離合器的差速機構，它作為車用輪間或軸間差速器時，既保留了齒輪差速器的全部功能和優點，又徹底克服了前述的缺點；它應用於無級變速器中時，即具有差速機構輸出軸轉速從零開始的優點，又可在轉速達到一定值後使差速機構自動脫離，使傳動變成效率較高的只有普通無級變速器參與的一般傳動，甚至變成主、從動軸對接的直接傳動。
本發明的目的是通過以下方式實現的，一種使用超越離合器的差速機構，它包括兩個或兩個以上的轉動體，以及安裝在兩個轉動體之間的特种放大鏈式超越離合器或可控放大鏈式超越離合器。其中，特种放大鏈式超越離合器與放大鏈式超越離合器的區別僅在於，它的摩擦式阻力放大鏈的鏈塊是一除球體和柱體之外的，表面為平面和曲面的多面體或多面體的組合，每一個鏈塊有一個或一個以上的與定位結構接觸並承受壓力的受力面；所述可控放大鏈式超越離合器中除具有放大鏈式超越離合器或特种放大鏈式超越離合器的基本部件外，還有一個或兩個可相對於傳力凸舌轉動一定角度並可通過邊緣上的缺口限制傳力放大鏈兩端部鏈塊位置的撥盤，以及推動撥盤相對於傳力凸舌轉動一定角度的花鍵軸、控制放大鏈或其他形式的阻尼機構。
本發明的一個改進是，所述差速機構所使用的特种放大鏈式超越離合器中的摩擦式阻力放大鏈的相鄰鏈塊(包括柱體、球體、多面體及其組合)之間通過自身的鉤狀結構聯接；其中，每個鏈塊的兩個定位端面上各有一凸臺和一向相鄰鏈塊伸出的鉤狀結構，每個鉤狀結構的彎頭部分恰好鉤在相鄰鏈塊的凸臺上。
本發明的另一個改進是，所述差速機構所使用的特种放大鏈式超越離合器中的摩擦式阻力放大鏈包括一置於上下交叉排列的兩列鏈塊之間的環形定位圈。
本發明的另一個改進是，所述差速機構所使用的特种放大鏈式超越離合器包括兩個或兩個以上的摩擦式阻力放大鏈，和將這些放大鏈順次首尾聯接在一起並承受兩鏈之間所傳遞壓力的聯接件；其中，各放大鏈處在同一轉動件上的相同或不同的環形槽內，聯接件的兩端分別與前一放大鏈的最後一個鏈塊和後一放大鏈的第一個鏈塊通過鏈板、波形簧片或鉤狀結構聯接，第一個放大鏈的未與聯接件聯接的一端通過鏈板、簧片或鉤狀結構與凸舌聯接，最後一個放大鏈的未與聯接件聯接的一端與凸舌的另一面或另一凸舌之間有一壓縮彈簧。如果有兩個凸舌，則兩個凸舌屬同一轉動件，而且，兩個凸舌分別在第一個和最後一個放大鏈所處的環形槽內滑動。
本發明的另一個改進是，所述差速機構還包括一齒輪式差速器；其中，兩個可控放大鏈式超越離合器分別安裝在齒輪式差速器的兩個半軸與兩個中間軸之間，或兩個輸出軸與中間軸之間，所述輸出軸與差速器的半軸之間、中間軸與差速器殼之間具有固定的傳動比。
本發明的另外改進是，所述差速機構還包括一周轉輪系；其中，兩個可控放大鏈式超越離合器，一個安裝在周轉輪系的中心輪與帶動該輪轉動的轉動軸之間，另一個安裝在系杆與另一中心輪之間，或者，一個安裝在周轉輪系的兩個中心輪之間，另一個安裝在系杆與帶動系杆轉動的轉動軸之間。
本發明的優點是，這種使用超越離合器的差速機構保留了一般差速機構的優點，又克服了它們在某些應用領域表現出來的不足，而且性能可靠，製造方便，是一種可廣泛應用於汽車、拖拉機、農機、工程機械、礦山機械、無級變速器以及其他使用差速機構的機器之中的機構。
以下結合附圖對本發明的實施例作詳細的說明
圖1和圖2是第一種可控放大鏈式超越離合器的基本結構圖，
圖1是沿圖2中的「2－2」線的剖視圖；圖3和圖4是第二種可控放大鏈式超越離合器的基本結構圖，圖3是圖4中的「4b－4b」線的剖視圖；圖5是圖4的「4a－4a」線的剖視圖；圖6是第二種或第五種可控放大鏈式超越離合器的機構簡化示意圖；圖7是各種可控放大鏈式超越離合器統一的機構簡化示意圖；圖8是一種特种放大鏈式超越離合器的基本結構圖；圖9是另一種特种放大鏈式超越離合器的基本結構圖；
圖10是各种放大鏈式超越離合器統一的機構簡化示意圖；
圖11是本發明第一實施例的機構簡化示意圖；
圖12是本發明第二實施例的機構簡化示意圖；
圖13是本發明第三實施例的機構簡化示意圖；
圖14是本發明第五實施例的機構簡化示意
圖15是本發明第六實施例的機構簡化示意圖；
圖16是一種周轉脈動式無級變速器的機構簡化示意圖。
參看
圖1和圖2，這是本發明所使用的第一種可控放大鏈式超越離合器，受力放大鏈兩端的鏈塊1和3靠近主動輪7的一側分別向圓周內和圓周外伸出一個凸緣，向外的凸緣承受彈簧2向兩側的張力，向內的凸緣被限制在撥盤4上邊的缺口內。花鍵軸5與撥盤4花鍵聯接，兩者不能相對轉動；花鍵軸5與帶有受力凸舌B7和外緣齒輪的主動輪7也是花鍵聯接，但兩者可以相對轉動一個角度；受力放大鏈6在轉動件8上的環形槽內滑動或鎖死。
圖1所示的各部件的位置是主動輪7帶動花鍵軸5沿逆時針方向轉動、轉動件8的轉速高於主動輪7的轉速時各部件的相對位置，這時撥盤4上邊的缺口的左邊將端部鏈塊1推到了靠近受力凸舌B7的位置，使它不能向左移動，而缺口的右邊卻離受力凸舌較遠，端部鏈塊3無論在受力放大鏈被壓縮還是被拉長時都不會與受力凸舌B7或缺口的右邊相碰，這樣，轉動件8沿逆時針方向的轉速就可以超過主動件7的轉速，但不能低於它。由於結構是完全對稱的，所以不難說明當主動輪7沿順時針方向轉動時，轉動件8沿順時針方向的轉速可以超過主動輪7的轉速，但仍不能低於它。這就是說，超越的方向將隨著主動輪7的轉向改變而改變，超越離合器是雙向的。
參看圖3、圖4和圖5，這是本發明所使用的第二種可控放大鏈式超越離合器，這種超越離合器與前一種的主要區別在於撥盤4不是由花鍵軸5而是由一控制放大鏈10推動而以中心軸9為軸相對於主動輪7轉動的，控制放大鏈10置於部件13(部件13可以是機體，也可以是其他轉速低於主動輪7的部件)上的環形槽內，有一類似彈簧2(參看
圖1)的開口環形彈簧(圖中未示出)，彈簧的兩端作用在端部鏈塊11和12上，使控制放大鏈10被壓縮，端部鏈塊11和12分別有一向主動輪7一側伸出的凸舌B11和B12，凸舌B11和B12以及撥盤4上的凸舌B4都被限制在主動輪7下部的弧形槽內運動(見圖5)，主動輪7和主動軸S7屬同一部件的兩部份。圖3所示的各部件位置是主動輪7沿逆時針方向轉動時各部件所處的位置，此時撥盤4通過凸舌B4被控制放大鏈10推動相對主動輪7向順時針方向轉動，撥盤4也將受力放大鏈的端部鏈塊3推向受力凸舌B7，但由於凸舌B11和B12隻能在主動輪7的弧形槽內運動，因此控制放大鏈10推動撥盤4相對於主動輪7轉動一定角度後凸舌B11將被弧形槽的左端檔住，控制放大鏈10開始被拉伸，它給予凸舌B4的推力開始減少，當推力與拉伸受力放大鏈6所需的拉力(拉力與彈簧2的彈力在理論上相等)平衡時，撥盤4相對於主動輪7的轉動停止，而此時的端部鏈塊3恰好處在靠近受力凸舌B7的位置(與
圖1中的位置相反)，這樣轉動件8沿逆時針方向的轉速就可超過主動輪7的轉速，但不能小於它。同樣由於結構是完全對稱的，所以這種超越離合器的超越方向也將隨著主動輪7的轉向改變而改變，它也是雙向的。
如果將第二種可控放大鏈式超越離合器中的控制放大鏈10改成壓在部件13上的摩擦片，或其它阻尼機構，也能實現雙向超越功能。
為了使超越離合器的反向超越性能可靠，也可同時使用兩個撥盤4，一個由花鍵軸5推動，另一個由控制放大鏈10等阻尼機構推動，兩者相互獨立。這是本發明使用的第三種可控放大鏈式超越離合器(未圖示)。
本發明使用的第四、五、六種可控放大鏈式超越離合器(未圖示)分別是從前述第一、二、三種可控放大鏈式超越離合器衍化過來的，它們之間的差別僅在於後三種的端部鏈塊1或3中的某一個始終與受力凸舌B7相聯，因此，後三種只有在主動輪朝某一方向轉動時才具有超越離合作用，而朝反方向轉動時，主、從動輪相當於完全脫開。
為了以後說明和圖示的方便，圖6給出了表示第二種或第五種可控放大鏈式超越離合器的機構簡化示意圖，圖7給出了各種可控放大鏈式超越離合器統一的機構簡化示意圖。圖6和圖7中標號表示的部件與
圖1～圖5中相同標號表示的部件相同。
參看圖8，這是本發明使用的一種特种放大鏈式超越離合器的基本結構圖，鏈塊14均為圓柱體，圓柱體的中間有一個環形凹槽，除波形簧片15嵌在槽內之外，在波形簧片15的一側或兩側還有一環形定位圈16也嵌在槽內，當鏈塊組被拉伸時，鏈塊14的環形凹槽的底面恰好頂在定位圈16上，這就限制了圓柱形鏈塊向另一側的運動，從而也使鏈塊組不會無限制地伸長下去。定位圈16的上部有一缺口，恰好卡在凸舌B上，隨凸舌B一起轉動。當鏈塊14採用不同直徑時，定位圈16的徑向寬度也將不同。頂在凸舌B上的彈簧P可以是波形簧片的沿長，也可以是獨立的彈簧。
使用圓柱形鏈塊和定位圈的放大鏈，在鏈塊的加工上變得更加簡單，因此可大大降低成本，特別適用於傳遞扭矩不很大的場合，如作為控制放大鏈10。
參看圖9，這是本發明使用的另一種特种放大鏈式超越離合器的基本結構圖，鏈塊14a的兩個定位面(與定位結構接觸但不承受壓力的表面)上各有一鉤狀結構J和一個凸臺D，鉤狀結構的彎頭部分恰好鉤在相鄰鏈塊的凸臺D上。這种放大鏈省去了獨立的聯接件－鏈板或波形簧片，使結構變的更加緊湊、可靠。
為了以後說明和圖示的方便，
圖10給出了特种放大鏈式超越離合器各實施方案統一的機構簡化示意圖。
圖10中標號表示的部件與圖8中相同標號表示的部件名稱相同。
參看
圖11，這是本發明的第一實施例的機構簡化示意圖，轉動軸Sf和Sp可互為主、從動軸，兩軸在轉動時可以有轉速差。這種結構可廣泛用於各種機器中。
參看
圖12，這是本發明的第二實施例的機構簡化示意圖，齒輪G7帶動軸Sp旋轉，再通過可控放大鏈式超越離合器帶動軸Sf旋轉，軸Sf可超越Sp(即Sf的轉速可大於Sp的轉速)。這種結構可用作四輪驅動汽車的軸間差速器，軸Sp通向後輪，軸Sf通向前輪，發動機通過齒輪G7和軸Sp始終驅動後輪，而軸Sf的轉速在良好路面上始終略高於軸Sp的轉速，在後輪出現滑動的情況下，軸Sp轉速增高，當Sp的轉速趕上軸Sf時，超越離合器接合，前輪開始參與驅動。由於可控放大鏈式超越離合器具有雙向超越性能，所以不難說明在倒車時和正車時情況完全一樣。
參看
圖13，這是本發明的第三實施例的機構簡化示意圖，普通齒輪式差速器17上有一齒輪G17，它通過齒輪H18，與中間軸18聯接的齒輪G18，將轉動傳遞給齒輪G7，齒輪G7的轉速略低於半軸Sh在正常情況下可能達到的最低轉速(如汽車以最小轉彎半逕行駛時)。正常情況下，半軸Sh的轉速始終高於齒輪G7的轉速，兩側的超越離合器均處在分離狀態。當一側的車輪與路面產生滑動並使兩半軸的轉差超過正常值時，另一側半軸的轉速將低於正常的最低轉速，並與齒輪G7的轉速相同，此時該側的可控放大鏈式超越離合器接合，動力將通過齒輪G17、H18、G18、G7，傳遞給半軸Sh，使未產生滑動的車輪獲得更大的驅動力，使汽車前行。
圖13示出的差速器17可以是對稱式錐齒輪差速器，也可採用非對稱式齒輪差速器，若採用後一種，則第三實施例將只能作為前後驅動軸之間的軸間差速器。
本發明的第四實施例(未圖示)與第三實施例的區別僅在於齒輪G7的轉速始終高於齒輪G17即差速器17的轉速。齒輪G7的轉速值略高於半軸Sh在正常情況下可能達到的最高轉速。
參看
圖14，這是本發明的第五實施例的機構簡化示意圖，主動軸19通過可控放大鏈式超越離合器將動力傳給中心齒輪G8，另外，又通過齒輪G19、G20，軸20、無級變速器21、軸22、齒輪G22、G7，可控放大鏈式超越離合器，將動力傳遞給系杆Z，另一中心輪I3與被動軸S13相聯。當系杆Z的轉速低於主動軸19的轉速時，輪I3與系杆Z之間的可控放大鏈式超越離合器處在分離狀態，而另一個處在接合狀態，差速機構實際上變成了普通的周轉輪系。調整無級變速器21的輸出軸22的轉速，可使中心輪I3(輸出軸S13)的轉速從零增加到與軸19相等的轉速；若繼續增加無級變速器21的輸出軸22的轉速，軸19與軸8″之間的可控放大鏈式超越離合器將自動分離，而另一個將自動接合，差速機構變成了簡單的無級變速機構，動力從軸19通過齒輪G19、G20，無級變速器，齒輪G22、G7，直接傳到了輸出軸S13。
參看
圖15，這是本發明第六實施例的機構簡化示意圖，主動軸23通過無級變速器26，軸27以及可控放大鏈式超越離合器，將動力傳遞給系杆33，同時，主動軸23還通過齒輪G24、G25，軸28，齒輪Gp、G30，軸31，將動力傳給中心輪G32。當軸27的轉速低於軸31即中心輪G32的轉速時，軸31與中心輪34之間的可控放大鏈式超越離合器處在分離狀態，而另一個安裝在軸27與系杆33之間的可控放大鏈式超越離合器處在接合狀態；當軸27的轉速達到或高於軸31的轉速時，兩個可控放大鏈式超越離合器的離合狀態自動改變，原來分離的接合，原來接合的分離，主動軸23的動力將通過齒輪G24、G25、G29、G30直接傳到中心輪34及軸S34，傳動變成了簡單的齒輪變速傳動。
參看
圖16，這是一種周轉脈動式無級變速器的機構簡化示意圖，齒輪36、37、39、40均為非圓齒輪，軸S35為輸入軸，軸42為輸出軸，齒輪39、40、與軸38、41為螺旋花鍵聯接，前兩者在相對於後兩者作軸向移動的同時也相對於後兩者轉動。當輸入軸S35以勻速轉動時，軸38的轉動由於一對非圓齒輪36、37的傳動而產生一定的波動，軸41的轉動又由於另一對非圓齒輪39、40的傳動而產生新的波動，也就是說，軸41的轉速波動是由兩對非圓齒輪36和37，39和40產生的波動疊加形成的，改變齒輪39相對於齒輪37的角位置，兩次波動疊加的結果將發生改變，即軸41的轉速波動範圍將發生改變。軸向移動齒輪39和40，即可改變39和37的相對角位置，也就改變了軸41的轉速波動範圍。由於輸出軸42與軸41之間有一個超越離合器，所以輸出軸42的轉速與軸41的最大轉速相同，改變軸41的波動範圍，即改變它的最大轉速，也就改變了輸出軸的轉速。因此，輸出軸的轉速可通過軸向移動齒輪39和40來改變。
將軸S35和軸41之間的非圓齒輪換成一個或幾個串聯的萬向聯軸節，改變各軸之間的夾角，也可改變軸41的速度波動範圍，從而改變輸出軸42的轉速。這是第二種周轉脈動式無級變速的實施方案(未圖示)。
將軸S35和軸41之間的非圓齒輪換成中心距可變的四桿機構，通過改變四桿機構的中心距，同樣可改變軸41的速度波動範圍，從而改變輸出軸42的轉速。這是第三種周轉脈動式無級變速器的實施方案(未圖示)。
本發明的第七、八、九實施例是將第五實施例中的無級變速器分別改成前述的三種周轉脈動式無級變速器。(未圖示)所有附圖中相同的標號表示相同的結構或部件。
權利要求1.一種使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，它包括兩個或兩個以上的轉動體，以及安裝在兩個轉動體之間的特种放大鏈式超越離合器或可控放大鏈式超越離合器。
2.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，所述特种放大鏈式超越離合器中的摩擦式阻力放大鏈的鏈塊是一除球體和柱體之外的表面為平面和曲面的多面體或多面體的組合，每個鏈塊有一個或一個以上的與定位結構接觸並承受壓力的受力面。
3.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，所述特种放大鏈式超越離合器中的摩擦式阻力放大鏈的鏈塊的兩個定位端面上各有一凸臺和一向相鄰鏈塊伸出的鉤狀結構，每個鉤狀結構的彎頭部分恰好鉤在相鄰鏈塊的凸臺上。
4.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，所述特种放大鏈式超越離合器中的摩擦式阻力放大鏈包括一置於上下交叉排列的兩列鏈塊之間的環形定位圈。
5.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，所述特种放大鏈式超越離合器包括兩個或兩個以上的摩擦式阻力放大鏈，和將這些放大鏈順次首尾聯接在一起並承受兩鏈之間所傳遞壓力的聯接件；其中，各放大鏈處在同一轉動件上的相同或不同的環形槽內，聯接件的兩端分別與前一放大鏈的最後一個鏈塊和後一放大鏈的第一個鏈塊通過鏈板、波形簧片或其他結構聯接，第一個放大鏈的未與聯接件聯接的一端通過鏈板、波形簧片或其他結構與凸舌聯接，最後一個放大鏈的未與聯接件聯接的一端與凸舌的另一面或另一凸舌之間有一壓縮彈簧。
6.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，所述可控放大鏈式超越離合器包括一個或兩個可相對於傳力凸舌轉動一定角度並可通過邊緣上的缺口限制傳力放大鏈兩端部鏈塊位置的撥盤，以及推動撥盤相對於傳力凸舌轉動一定角度的花鍵軸、控制放大鏈或其他形式的阻尼機構。
7.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，它還包括一齒輪式差速器；其中，兩個可控放大鏈式超越離合器分別安裝在齒輪式差速器的兩個半軸與兩個中間軸之間，或兩個輸出軸與中間軸之間，所述輸出軸與差速器的半軸之間、中間軸與差速器殼之間具有固定的傳動比。
8.根據權利要求1所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，它還包括一周轉輪系；其中，兩個可控放大鏈式超越離合器分別安裝在周轉輪系的中心輪與帶動該輪轉動的轉動軸之間，以及系杆與另一中心輪之間。
9.根據權利要求8所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，兩個可控放大鏈式超越離合器還可以安裝在周轉輪系的兩個中心輪之間，以及系杆與帶動系杆轉動的轉動軸之間。
10.根據權利要求8和9所述的使用超越離合器的差速機構，其特徵在於，它還包括一調節系杆轉速的周轉脈動式無級變速器，所述周轉脈動式無級變速器包括齒輪間相對角位置可調的非圓齒輪機構、軸間夾角可調的萬向聯軸節、中心距可調的四桿機構等三種輸出轉速波動範圍可調的非勻速轉動機構中的一種和超越離合器。
專利摘要一種使用超越離合器的差速機構，它包括數個轉動體及安裝在兩轉動體間的特種或可控放大鏈式超越離合器。前一種(特種)超越離合器使用非柱體鏈塊、鉤狀聯接結構、定位圈、多鏈串接等部件或結構，後一種(可控)使用改變超越方向的撥盤等簡單控制機構。它還可以包括一普通齒輪式差速器、行星周轉輪系以及無級變速器。它保留了齒輪差速器的優點，又徹底克服了它的缺點，並能使無級變速器的輸出轉速降為零。
文檔編號B60K17/16GK2168752SQ9321357
公開日1994年6月15日 申請日期1993年5月20日 優先權日1993年5月20日
發明者李文華 申請人:李文華