CN103322078B - 过载保护轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动轴。一种过载保护轴，包括传动轴、连接架和限载器，传动轴包括平行设置的输出轴和输入轴，输出轴固接在连接架上，输入轴转动连接在连接架上，输入轴设有沿周向分布的传动齿，限载器包括两个沿输出轴周向分布的液压传动机构，液压传动机构包括液压缸和曲轴，曲轴包括主轴和连杆轴，主轴转动连接在输出轴上，主轴上固接有齿轮，齿轮同传动齿啮合在一起，液压缸沿输出轴的轴向延伸，连杆轴同液压缸的活塞杆活动连接，液压缸的缸体同连接架连接在一起，限载器中的两个液压缸之间设有双向压力阀。本发明解决了传动轴过载时会产生破坏性断裂、或者造成相关传动部件的损毁、以及现有技术中的防过载结构可靠性较差的问题。

Description

过载保护轴

技术领域

本发明涉及传动轴，尤其涉及一种具有过载保护功能的轴。

背景技术

在机械传动领域，特别是在机动车上，发动机产生的动力需要依靠传动系统最终传递至车轮上。对于发动机前置前轮驱动的汽车而言，发动机的动力通过变速器、主减速器、差速器等传递到前桥两个半轴上从而带动车轮旋转，而发动机前置后轮驱动的汽车来说，动力经变速器之后需要通过主传动轴传递到后桥的主减速器。对于越野车和货车，为了增加车辆的爬坡性能和通过性能，通常采用前后桥多轴驱动。

车辆的传动系统是根据设定的要求而设计的。在正常行驶时，传动系统的受力通常小于其最大负载值，但是当车辆行驶在路况不是很理想的地区如坑洼路面是，轮胎的受力情况变得较为恶劣，当轮胎受力超过最大设计负载后，传动系统中的传动轴和其它部件容易损坏。在现代汽车上，设置在发动机和变速器之间的离合器，用于保证汽车平稳起步以及换挡时传动系统工作平顺，另外一个功能便是限制传动系统所承受的最大转矩，其中主要是通过离合器的主、从动部分的摩擦来传递动力的，当超过离合器的最大摩擦力矩时，离合器的主、从动部分将会发生相对滑动摩擦。可以很明显地看出，当传动轴过载时，是通过离合器主从动部分的相对摩擦将动能转化为热能从而提高对传动轴的保护，因此在路况较差的路面长时间行驶时，离合器经常处于过载工况，热量的大量堆积使离合器的温度不断升高，不仅降低了传动效率，而且极易导致其烧毁。

目前，用于保护传动轴过载的结构，如中国专利授权公告号：CN 201010230513.3，公开的一种传动轴,它是由内轴管、外轴管和压入橡胶组成,压入橡胶硫化在内轴管的外表面,硫化压入橡胶的内轴管压入外轴管。从中可以看出，内轴管和外轴管之间是通过橡胶磨擦传动,传动轴在过载时内轴管和外轴管之间的作用力克服橡胶静摩擦力从而发生相对转动。而在相对转动的过程中，橡胶会产生磨损，而只要橡胶出现磨损，内轴管和外轴管之间原来的紧配合就会变得松动，从而失去传动作用。

发明内容

本发明提供了一种在过载时能够切断动力传递从而防止传动轴断裂且可靠性较好的过载保护轴，解决了传动轴过载时会产生破坏性断裂、或者造成相关传动部件的损毁、以及现有技术中的防过载结构可靠性较差的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种过载保护轴，包括传动轴、连接架和至少一个限载器，所述传动轴包括平行设置的输出轴和输入轴，所述输出轴固接在所述连接架的一端，所述输入轴转动连接在所述连接架的另一端，所述输入轴设有沿输入轴周向分布的传动齿，所述限载器包括两个沿输出轴周向分布的液压传动机构，所述液压传动机构包括液压缸和曲轴，所述曲轴包括主轴和连杆轴，所述主轴转动连接在所述输出轴的周面上，所述主轴上固接有齿轮，所述齿轮同所述传动齿啮合在一起，所述液压缸沿所述输出轴的轴向延伸，所述连杆轴同所述液压缸的活塞杆活动连接，所述液压缸的缸体同所述连接架连接在一起，同一个限载器中的所述液压缸的缸体之间设有双向压力阀。使用过程中动力经输入轴输入、输出轴输出，齿轮在液压缸的固定作用下固定在输出轴上不能够转动，输入轴的动力经传动齿传递给齿轮、齿轮传递给输出轴，使得输出轴和连接架和输入轴一起同步转动。在输入轴和输出轴同步转动的过程中，传动齿有驱动齿轮转动的趋势、齿轮有驱动曲轴转动的趋势、曲轴有使活塞杆在缸体内伸缩的趋势、活塞杆挤压缸体内的液体，如果活塞杆挤压缸体内液体的力能够使双向压力阀开启、则两个液压缸内的液体通过双向压力阀在彼此之间来回流动、齿轮能够以主轴为轴转动、使得输出轴不能够和输入轴一起转动、从而起到过载保护的作用，如果活塞杆挤压缸体内液体的力不能够使双向空气阀开启、则活塞杆不能够在缸体内作伸缩运动、也即齿轮不能够以主轴为轴转动、此时输入轴和输出轴同步转动。

作为优选，所述液压缸的缸体同所述连接架相铰接，所述连杆轴转动连接在所述液压缸的活塞杆上。曲轴驱动活塞杆伸缩的过程中、缸体也产生摆动，使得活塞伸缩过程中沿缸体的径向的分力较小，活塞在缸体内伸缩的过程中不容易产生磨损，能够延长液压缸的使用寿命。

作为优选，所述液压传动机构还包括铰轴，所述液压缸的缸体通过所述铰轴同所述连接架相铰接，所述铰轴一端同所述连接架连接在一起、另一端同所述输出轴连接在一起。铰轴不容易产生折断现象。

作为优选，同一个限载器的两个液压传动机构中的所述铰轴同轴固接在一起，所述铰轴贯穿所述连接架和输出轴，所述液压缸的活塞杆上设有一对可拆卸连接在一起的夹片，所述夹片围成安装环，所述连杆轴穿设在所述安装环内。安装拆卸液压缸时方便，后续维护时方便。

作为优选，所述液压缸的缸体固接在所述连接架上，所述液压缸的活塞杆和连杆轴通过连杆连接在一起。结构紧凑性好。

作为优选，所述液压缸的缸体仅端部同所述固定架连接在一起。使用过程中，缸体不容易产生破裂现象。

作为优选，所述输出轴和输入轴同轴，所述输入轴设有传动齿的一端套设在所述输出轴上。既能够缩小本发明的径向占用空间，又增大主轴和输出轴的连接处距离输出轴位于输入轴一端的距离，该距离大则主轴和输入轴之间的连接强度好。

作为优选，所述输入轴内设有轴承或支撑套，所述输出轴穿设于输入轴内的一端通过所述轴承或支撑套支撑在所述输入轴内。能够提高本发明过载保护时的灵敏度。只有负载大于输入轴套设在输出轴的一端同输出轴之间的摩擦力时过载保护器才会起作用，故该摩擦力太大会降低灵敏度。

作为优选，所述连接架包括筒状主体和可拆卸密封连接在所述筒状主体开口端的端盖，所述限载器和传动齿都位于所述筒状主体和端盖围成的空间内部。连接架能够对限载器和传动齿起到保护作用、防止齿轮上积尘而导致灵敏度下降，同时能够在连接架内部加润滑油而对齿轮和传动齿进行润滑。

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。

本发明具有下述优点，当过载时会停止力的传递，不过载时能自动恢复传递动力，避免传动轴不可逆转地断裂，提高了用户使用时的方便性；用于汽车上时，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；占用沿传动轴的径向方向的空间小，能够方便地将轴安装在狭小的空间中。

附图说明

图1为本发明实施例一的仅对连接架进行剖视时的结构示意图。

图2为本发明实施例一的剖视示意图。

图3为图1的A处的B—B剖视放大示意图。

图4为实施例一中的双向压力阀的剖视示意图。

图5为本发明实施例二的结构示意图。

图中：连接架1、筒状主体11、端盖12、螺丝13、传动轴2、输入轴21、传动齿211、输出轴22、第一轴承23、第二轴承24、液压传动机构3、液压缸31、活塞杆311、缸体312、进出口313、夹片314、连接螺钉315、安装环316、曲轴32、主轴321、连杆轴322、齿轮33、铰轴34、连通管4、双向压力阀5。

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1，一种过载保护轴，包括连接架1、传动轴2和一个限载器。

连接架1包括筒状主体11和端盖12。端盖11盖在筒状主体11的开口端。端盖12通过螺丝13和筒状主体11可拆卸密封连接在一起。

传动轴2包括输入轴21和输出轴22。输入轴21和输出轴22同轴。输入轴21转动连接在连接架1的一端。输入轴21通过第一轴承23支撑在连接架1上。输入轴21位于连接架1内的一端的端面上设有传动齿211。传动齿211沿输入轴21的周向分布。输出轴22固接在连接架1的另一端。输出轴22伸入到连接架1内部。

限载器位于连接架1的内部。限载器包括两个液压传动机构3。液压传动机构3沿输出轴22周向分布。液压传动机构3包括一个液压缸31和一根曲轴32。曲轴32包括主轴321和连杆轴322。主轴321的一端转动连接在连接架1上。主轴321的另一端转动连接在输出轴22的周面上。主轴321上固接有齿轮33。齿轮33同传动齿211啮合在一起。连杆轴322转动连接在液压缸31的活塞杆311上。液压缸31的缸体312通过铰轴34铰接在连接架1上。铰轴34一端通过紧配合的方式同连接架1密封连接在一起、铰轴34的另一端通过紧配合的方式同输出轴22连接在一起。铰轴34贯穿连接架1。液压缸31沿输出轴22的轴向延伸。缸体312上设有进出口313。同一个限载器中的两个液压缸31的缸体312上的进出口312之间通过连通管4对接在一起。连通管4上设有双向压力阀5。

参见图2，同一个限载器的两个液压传动机构的两根铰轴34同轴固接在一起。本实施例中以一体结构的方式固接在一起。铰轴34贯穿输出轴22。输入轴21位于连接架1内的一端套设在输出轴22上。输入轴21内设有第二轴承24。输出轴22穿设于输入轴21内的一端通过第二轴承24支撑在输入轴21内。

参见图3，液压缸的活塞杆311上设有一对夹片314。夹片314为弹性结构。夹片314通过连接螺钉315可拆卸连接在一起。夹片34围成安装环316。连杆轴322穿设在安装环316内。

参见图4，双向压力阀包括阀体51和位于阀体51内的阀芯52。阀体51上设有第一阀口53、第二阀口54和平直段55。平直段55和阀芯52二者都位于第一阀口53和第二阀口54之间。阀芯52的左右侧各通过一根弹簧56同阀体51连接在一起。

参见图4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53和第二阀口54通过连通管4分别同一对液压缸中的两个缸体312相连通。当阀芯52左侧的压力大于右侧的压力，且该力差大到克服弹簧56的弹力使阀芯52向右移离平直段55时，则向右开启；反之，如阀芯52右侧的压力大于左侧的压力，且该力差大到克服弹簧56的弹力使阀芯52向左移离平直段55时，则向左开启。如果阀芯52位于平直段55内时，则由于阀芯52同平直段55之间是密封连接的，阀芯52左右两侧被隔开，即双向压力阀是关闭的。

参见图1，使用时动力经输入轴21输入，输入轴21的动力经传动齿211传动给齿轮33。齿轮33有转动的趋势、齿轮33的该转动趋势通过曲轴32作用于活塞杆311、活塞杆311产生开启双向压力阀5的作用力（该作用力是随着输出轴22的负载的增大而增大的），如果该作用力能够使双向压力阀5开启，则齿轮33会以主轴321为置转动且同一个限载器中的两个液压缸31一个作伸出运动、另一个作收缩运动，此时输入轴21转动而输出轴22不动；当双向压力阀5不能够被开启时，则齿轮33不会以主轴321为轴转动、使得输出轴22随同输入轴21一起同步转动。根据传动轴2设定的载荷设定双向压力阀5的开启值，即能使负载大于设定负载时、输出轴22停止即输入轴21空转，负载降低到设定范围时输出轴22又自动随同输入轴21一起同步转到，从而起到过载保护的作用。

实施例二，参见图5，同实施例一的不同之处为：液压缸31的缸体312是通过端部固定在连接架1上的方式同连接架1固接在一起的。活塞杆311和连杆轴322通过连杆35连接在一起。输出轴22穿设于输入轴21内的一端是通过支撑套支撑在输入轴21内的。

Claims (9)

1.一种过载保护轴，包括传动轴，所述传动轴包括平行设置的输出轴和输入轴，其特征在于，还包括连接架和至少一个限载器，所述输出轴固接在所述连接架的一端，所述输入轴转动连接在所述连接架的另一端，所述输入轴设有沿输入轴周向分布的传动齿，所述传动齿的齿高方向同所述输入轴的轴向一致，所述限载器包括两个沿输出轴周向分布的液压传动机构，所述液压传动机构包括液压缸和曲轴，所述曲轴包括主轴和连杆轴，所述主轴转动连接在所述输出轴的周面上，所述主轴上固接有齿轮，所述齿轮的轴向同所述主轴的轴向一致，所述齿轮同所述传动齿啮合在一起，所述液压缸沿所述输出轴的轴向延伸，所述连杆轴同所述液压缸的活塞杆活动连接，所述液压缸的缸体同所述连接架连接在一起，同一个限载器中的所述液压缸的缸体之间设有双向压力阀。

2.根据权利要求1所述的过载保护轴，其特征在于，所述液压缸的缸体同所述连接架相铰接，所述连杆轴转动连接在所述液压缸的活塞杆上。

3.根据权利要求2所述的过载保护轴，其特征在于，所述液压传动机构还包括铰轴，所述液压缸的缸体通过所述铰轴同所述连接架相铰接，所述铰轴一端同所述连接架连接在一起、另一端同所述输出轴连接在一起。

4.根据权利要求3所述的过载保护轴，其特征在于，同一个限载器的两个液压传动机构中的所述铰轴同轴固接在一起，所述铰轴贯穿所述连接架和输出轴，所述液压缸的活塞杆上设有一对可拆卸连接在一起的夹片，所述夹片围成安装环，所述连杆轴穿设在所述安装环内。

5.根据权利要求1所述的过载保护轴，其特征在于，所述液压缸的缸体固接在所述连接架上，所述液压缸的活塞杆和连杆轴通过连杆连接在一起。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的过载保护轴，其特征在于，所述输出轴和输入轴同轴，所述输入轴设有传动齿的一端套设在所述输出轴上。

7.根据权利要求6所述的过载保护轴，其特征在于，所述输入轴内设有轴承或支撑套，所述输出轴穿设于输入轴内的一端通过所述轴承或支撑套支撑在所述输入轴内。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的过载保护轴，其特征在于，所述连接架包括筒状主体和可拆卸密封连接在所述筒状主体开口端的端盖，所述限载器和传动齿都位于所述筒状主体和端盖围成的空间内部。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的过载保护轴，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。