CN102691734B - 传动轴结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机动车的动力传递系统。一种传动轴结构，包括传动轴和液压式过载保护器，传动轴包括同轴的第一轴和第二轴，液压式过载保护器包括安装架、曲轴和至少一对液压缸，每一对液压缸中的两个液压缸的缸体之间设置有连通管，连通管上设置有双向压力阀，曲轴包括主轴和连杆轴，主轴同安装架转动连接在一起，第一轴同安装架固接在一起，第二轴同主轴固接在一起，连杆轴通过液压缸同安装架连接在一起。本发明提供了一种过载时能够停止传递动力、载荷符合要求时能自动恢复传递动力、能缓冲车辆行驶过程中的阻力波动的传动轴结构，解决了过载时传动轴会断裂、从而导致车辆使用成本增加且给用户带来不便的问题和阻力变动时。

Description

传动轴结构

技术领域

    本发明涉及机动车的动力传递系统，尤其涉及一种传动轴结构，属于机动车领域。

背景技术

机动车的动力设备（引擎或马达）所产生的动力通过动力传递系统传递给车轮。车辆的动力驱动方式有前驱、后驱和前后驱三种驱动方式。无论哪种驱动方式，传动轴是动力传递系统中比不可少的一个部件。

为了使车辆行驶在附着力系数较低的路面上时有足够的驱动力，通常将车辆的动力传递系统设计为前轮和后轮都能驱动的驱动方式（即前后驱的方式）。尤其是货车，会经常行驶在路况差的路面上，多采用前后驱的方式。

前后驱车辆的动力传递路径为发动机的动力先传递给分动箱，分动箱将动力分配为两路输出：一路为给前传动轴去驱动前桥，前桥通过前半轴去驱动前轮；另一路为给后传动轴去驱动后桥，后桥通过后半轴去驱动后轮。对于设有独立悬挂系统的小型车来说，不设计前桥，前传动轴是直接去驱动前轮的。对于前驱或后驱的车辆，则是省却传递动力给不参与驱动的轮子的传动轴。

有的车型中不设计分动箱，而是用一个组合变速器替代分动箱进行动力分配。在中国发明专利公开号为101659211A、公开日期为2010年3月3日、名称为“无独立分动器（分动箱）的汽车拖拉机前、后驱动力输出结构”的专利文献中公开了一种通过组合变速器替代分动箱的前、后驱车辆的动力输出结构。

无论哪种动力输出结构的车辆，设计时都是根据载荷的大小将传动轴（前传动轴、前半轴、后传动轴和后半轴等的统称）设计为具有相应的受力能力，使用过程中如果前轮或后轮的受力大于设定值时，则对应的传动轴就会断裂，以防止过载而伤损前后桥、分动箱和发动机等部件（因为在整个动力输出系统中、传动轴的成本最低且更换时最方便，故当不得选择伤损一个时，首选被伤损的为传动轴）。然而，尤其在四驱车辆中，当车辆拐弯时或行驶在具有凹坑的路面上前轮掉入凹坑时，前轮会受到瞬间的冲击，也即瞬间过载，此瞬间过载会导致前传动轴或前半轴断裂。此种瞬间过载不是驾驶人员本身能够通过控制载重量能够避免的，瞬间过载而导致前传动轴或前半轴的断裂也不是设计者和使用者所需要的，而是一个车辆设计中长期存在的设计缺陷；再者，当车辆过载时必要要损坏一个部件（目前损坏的为传动轴）的设计方式，是车辆动力传递系统设计中长期存在的一种技术偏见，如果传动轴在野外断裂，则将车辆送至修理厂或请维修人员到现场来维修所花人工交通费用要远远高于轴本身的材料费用，故该设计思想导致了车辆使用成本的增加、给用户带来了极大不便；现有的传动轴由于为一体式的刚性轴，车辆所受的阻力变化时，直接反作用于发动机，导致发动机的负载不稳定，发动机运行的平稳性差，因此油耗也会增大，就像一个不能平稳驾驶车辆的司机开车时油耗大的道理一样。

发明内容

本发明提供了一种过载时能够停止传递动力、载荷符合要求时能自动恢复传递动力、能缓冲车辆行驶过程中的阻力波动的传动轴结构，解决了过载时传动轴会断裂、从而导致车辆使用成本增加且给用户带来不便的问题和阻力变动时直接反作用给发动机从而导致发动机的载荷波动、油耗增加的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种传动轴结构，包括传动轴和液压式过载保护器，所述传动轴包括同轴的第一轴和第二轴，所述液压式过载保护器包括安装架、曲轴和至少一对液压缸，所述液压缸包括缸体和活塞杆，每一对液压缸中的两个液压缸的缸体之间设置有连通管，连通管上设置有双向压力阀，所述曲轴包括主轴和连杆轴，所述主轴同所述安装架转动连接在一起，所述第一轴同所述安装架固接在一起，所述第二轴同所述主轴固接在一起，所述连杆轴通过所述液压缸同所述安装架连接在一起。“双向压力阀”是指当阀芯两侧的压力差达到设定值时能够朝向压力低的一侧开启的阀。使用过程中，动力从第一轴和第二轴中的一者输入、另一者输出；由于曲轴是通过成对设置的液压缸固定在安装架上的，当第一轴和第二轴之间的扭力达到使双向压力阀开启时，曲轴同安装架之间会产生相对转动，也即第一轴和第二轴之间能够产生相对转动，当第一轴和第二轴之间的扭力回复到低于双向压力阀开启压力时，则曲轴同安装架之间停止相对转动，也即第一轴和第二轴之间恢复同步转动，从而起到防止阻力太大时而扭断传动轴的作用，以及缓冲行驶过程中的阻力的作用，阻力对发动机负载的稳定性影响小，发动机运行时的平稳性好，从而使得油耗降低。

作为优选，所述缸体固接在所述安装架上，所述活塞杆和连杆轴通过连杆连接在一起。

作为另一优选，所述缸体铰接在所述安装架上，所述连杆轴转动连接在所述活塞杆上。过载保护器的的外观尺寸可以较小。

作为优选，所述安装架包括左支撑座、右支撑座和将左支撑座与右支撑座连接在一起的连接架，左支撑座、右支撑座和连接架三者围成框体结构，所述曲轴和液压缸位于所述安装架内部，所述主轴包括左主轴颈和右主轴颈，左主轴颈转动连接在左支撑座上，第一轴固接在左支撑座上，右主轴颈转动连接在右支撑座上，第二轴同右主轴颈固接在一起。曲轴的两端都转动连接在安装架上，固定曲轴时方便，曲轴同安装架之间产生相对转动时的平稳性好；液压缸设计为位于安装架内部，液压缸不易被碰坏，提高本发明的可靠性。

作为优选，左主轴颈通过轴承转动连接在左支撑座上，右主轴颈通过轴承转动连接在右支撑座上。曲轴同安装架的连接处不易产生磨损，曲轴同安装架之间的阻力小，该助力对本发明产生动作时的影响小，可靠性和安全性好。

作为优选，所述液压缸有两对。能更加平稳地将曲轴同安装架固定在一起。

作为优选，每一对液压缸中的两个液压缸位于同一直线上，两对液压缸所在的两条直线相垂直。液压缸在曲轴与安装架之间传递扭矩的效果好。

作为优选，所述双向压力阀包括阀体和位于阀体内的阀芯，所述阀体上设有两个阀口，所述阀体内设有可同所述阀芯密封滑接的平直段，所述平直段和阀芯位于所述两个阀口之间，所述阀芯的两侧都通过弹簧同所述阀体相连接。使用过程中，当阀芯两侧的压力差大于弹簧的弹力而将阀芯推离平直段，则两个阀口连通，液压缸内的液体经阀体从压力高的一侧流向压力地的一侧。弹簧的弹力使阀芯朝向平直段移动，当压力差不能克服弹簧的弹力而使阀芯离开平直段（即压力差小于开启值）时，则阀芯位于平直段内并同平直段密封连接在一起，两个液压缸内的液体不能流通。

作为优选，所述主轴和所述连杆轴之间的距离大于等于3厘米。液压缸能以较小的力使曲轴同安装架一起转动。能够使双向压力阀的开启力设计得较小，使得传递较小扭力的的传动轴也能采用本发明的结构形式。

本发明具有下述优点，通过将传动轴设计为由第一轴和第二轴构成，两根轴之间通过液压式过载保护器进行传动，因此当过载时会停止力的传递，不过载时能自动恢复传递动力，避免车辆传动系统的各个部件在过载时受到破坏，降低了车辆的使用成本，提高了用户使用时的方便性；液压保护器能够缓冲行驶过程中的阻力，使得阻力对发动机负载的稳定性影响小，发动机运行时的平稳性好，能降低车辆行驶过程中的油耗。

附图说明

图1为本发明实施例一的将右支撑座分开时的立体结构示意图。

图2为本发明的双向压力阀的剖视示意图。

图3为本发明实施例二的将右支撑座分开时的立体结构示意图，该图中没有将连通管和双向液压阀画出。

图4为本发明实施例一的将右支撑座分开时的立体结构示意图。

图中：第一轴11、第二轴12、安装架21、左支撑座211、右支撑座212、连接架213、曲轴22、主轴221、左主轴颈2211、右主轴颈2212、连杆轴222、液压缸23、缸体231、活塞杆232、左支撑轴承3、右支撑轴承4、连杆5、连通管6、双向压力阀7、阀体71、阀芯72、第一阀口73、第二阀口74、平直段75、闭合弹簧76。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1，一种传动轴结构，包括传动轴和液压式过载保护器。

传动轴包括第一轴11和第二轴12。第一轴11和第二轴12同轴。

液压式过载保护器包括安装架21、曲轴22和一对液压缸23。

安装架21包括左支撑座211、右支撑座212和将左支撑座211与右支撑座212连接在一起的连接架213。左支撑座211、右支撑座212和连接架213三者构成框体结构。曲轴22和液压缸23位于安装架21内部。

曲轴22包括主轴221和连杆轴222。主轴221包括左主轴颈2211和右主轴颈2212。主轴221和连杆轴222之间的距离为3厘米。

液压缸23包括缸体231和活塞杆232。

第一轴11的右端同左支撑座211焊接在一起。左主轴颈2211转动连接在左支撑座211上。左主轴颈2211和左支撑座211之间设置有左支撑轴承3。右主轴颈2212转动连接在右支撑座212上。右主轴颈2212和右支撑座212之间设置有右支撑轴承4。右主轴颈2212同第二轴12同轴且为一体结构。

一对液压缸中的两个液压缸23对向设置。一对液压缸中的两个液压缸23位于同一直线上。缸体231固接在连接架213上。活塞杆232通过连杆5同连杆轴222连接在一起。一对液压缸23中的两个缸体231之间设置有连通管6。连通管6上设置有双向压力阀7。

参见图2，双向压力阀包括阀体71和位于阀体71内的阀芯72。阀体71上设有第一阀口73、第二阀口74和平直段75。平直段75和阀芯72二者都位于第一阀口73和第二阀口74之间。阀芯72的左右侧各通过一根弹簧76同阀体71连接在一起。

参见图2并结合图1，本实施例中的双向压力阀的工作过程为：使用过程中第一阀口73和第二阀口74通过连通管6分别同一对液压缸中的两个缸体231相连通。当阀芯72左侧的压力大于右侧的压力，且该力差大到克服弹簧76的弹力使阀芯72向右移离平直段75时，则向右开启；反之，如阀芯72右侧的压力大于左侧的压力，且该力差大到克服弹簧76的弹力使阀芯72向左移离平直段75时，则向左开启。如果阀芯72位于平直段75内时，则由于阀芯72同平直段75之间是密封连接的，阀芯72左右两侧被隔开，即双向压力阀是关闭的。

参见图1，下面以从第一轴输入动力，第二轴输出动力（从第二轴输入动力、第一轴输出动力也可以）对本发明的动作过程说明如下：当第一轴11接收输入动力而转动时，第一轴11带动安装架21同步转动，安装架带动液压缸23同步转动，液压缸23通过连杆5带动曲轴22转动，曲轴22带动第二轴12同步转动，第二轴12驱动负载。在工作过程中，曲轴22会对一对液压缸23中的一个液压缸有压缩的趋势、另一个液压缸有拉升的趋势，从而在双向压力阀7的两端产生压力差，当第二轴12受到的阻力增大（相对于负载加重）时，该压力差会随之增大，增大到能使双向压力阀7开启时，双向压力阀7会开启，开启的结果为曲轴22相对于安装架21产生相对转动（即二者之间存在转速差）。一旦压力差不能够使双向压力阀7开启，则双向压力阀7关闭，双向压力阀7关闭时，则第一轴11和第二轴12同步转动。从而使得当负载过载时，不会损坏传动轴和通过传动轴传递给前级的传动部件，从而起到过载保护作用，第一轴11能够按照发动机的既定输出转动，负载的改变对发动机运行的影响小，起到降低油耗的作用。

实施例二，参见图3，同实施例一的不同之处为：设有两对液压缸23。每一对液压缸中的两个液压缸23位于同一直线上，两对液压缸所在两条直线相垂直。每一对液压缸23中的两个液压缸的缸体231同实施例一中的方式一样，通过一根连通管6（图中没有画出）进行连通，连通管6上设置有双向液压阀7（图中没有画出）。主轴221和连杆轴222之间的距离为5厘米。

实施例三，参见图4，同实施例一的不同之处为：连杆轴222直接同时转动连接在两根活塞杆232上。两个缸体231都以铰接的方式连接在连接架213的内表面上。

Claims (4)

1.一种传动轴结构，包括传动轴，其特征在于，还包括液压式过载保护器，所述传动轴包括同轴的第一轴和第二轴，所述液压式过载保护器包括安装架、曲轴和至少一对液压缸，每一对液压缸中的两个缸体之间设置有连通管，连通管上设置有双向压力阀，所述曲轴包括主轴和连杆轴，所述主轴同所述安装架转动连接在一起，所述第一轴同所述安装架固接在一起，所述第二轴同所述主轴固接在一起，所述连杆轴通过所述液压缸同所述安装架连接在一起；所述液压缸包括缸体和活塞杆，所述缸体铰接在所述安装架上，所述连杆轴转动连接在所述活塞杆上，所述主轴和所述连杆轴之间的距离大于等于3厘米；所述液压缸有两对，每一对液压缸中的两个液压缸位于同一直线上，两对液压缸所在的两条直线相垂直。

2.根据权利要求1所述的传动轴结构，其特征在于，所述安装架包括左支撑座、右支撑座和将左支撑座与右支撑座连接在一起的连接架，左支撑座、右支撑座和连接架三者围成框体结构，所述曲轴和液压缸位于所述安装架内部，所述主轴包括左主轴颈和右主轴颈，左主轴颈转动连接在左支撑座上，第一轴固接在左支撑座上，右主轴颈转动连接在右支撑座上，第二轴同右主轴颈固接在一起。

3.根据权利要求2所述的传动轴结构，其特征在于，左主轴颈通过轴承转动连接在左支撑座上，右主轴颈通过轴承转动连接在右支撑座上。

4.根据权利要求1或2或3所述的传动轴结构，其特征在于，所述双向压力阀包括阀体和位于阀体内的阀芯，所述阀体上设有两个阀口，所述阀体内设有可同所述阀芯密封滑接的平直段，所述平直段和阀芯位于所述两个阀口之间，所述阀芯的两侧都通过弹簧同所述阀体相连接。