CN103352929B - 单缸内置式过载保护轴 - Google Patents

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本发明涉及传动轴。一种单缸内置式过载保护轴,包括同轴设置的第一轴、第二轴、缸体、设置在缸体内的活塞和连接在活塞上的活塞杆,活塞将缸体分割为两个腔体,两个腔体之间设有双向压力阀,缸体的一端穿设在第一轴内、另一端穿设在第二轴内,缸体和第一轴的连接处设有第一滑槽和第一滑块,第一滑槽为沿第一轴周向延伸的齿形闭合槽,缸体和第二轴的连接处设有第二滑槽和第二滑块,第二滑槽为沿第二轴轴向延伸的直槽,活塞杆同第一轴或第二轴固接在一起。本发明在过载时能够切断动力传递从而防止传动轴断裂且可自动恢复连接,解决了传动轴过载时会产生破坏性断裂、或造成相关传动部件的损毁、防过载结构可靠性较差的问题。

Description

单缸内置式过载保护轴
技术领域
[0001] 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
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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
[0005] 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自动恢复连接的过载保护轴,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。
[0006] 以上技术问题是通过下列技术方案解决的:一种单缸内置式过载保护轴,包括同轴设置的第一轴、第二轴、以及同所述第一轴平行的缸体、设置在缸体内的活塞和连接在活塞上的活塞杆,所述活塞将所述缸体分割为两个腔体,所述两个腔体之间设有双向压力阀,所述缸体的一端沿第一轴轴向可滑动地穿设在第一轴内、另一端沿第二轴轴向可滑动地穿设在所述第二轴内,所述缸体和第一轴的连接处设有第一滑槽和插在第一滑槽内的第一滑块,第一滑槽为沿第一轴周向延伸的齿形闭合槽,所述缸体和第二轴的连接处设有第二滑槽和插在第二滑槽内的第二滑块,第二滑槽为沿第二轴轴向延伸的直槽,所述活塞杆同所述第一轴或第二轴固接在一起。使用过程中,在腔体内盛满液压油,动力驱动第一轴转动,第二轴去驱动负载,如果负载的大小不足以使双向压力阀开启时,第一滑块抵接在第一滑槽内而不能够相对于第一滑槽移动,使得缸体同第一轴同步转动,缸体通过第二滑块配合第二滑槽带动第二轴同步转动,从而实现电力的传输(当然动力驱动第二轴转动,第二轴通过缸体驱动第一轴转动也是可以的);当过载时,则双向压力阀开启,此时第一轴转动的过程中,第一滑块会在第一滑槽内滑动,第一滑块滑动的结果为驱动缸体作沿第一转轴轴向的往复直线运动,由于第二滑槽为沿第二轴轴向延伸的、故第二轴静止不动,从而起到过载保护的作用;一旦负载下降到不足以开启双向压力阀时,则缸体不能够轴向移动,第一轴和第二轴一起同步转动。
[0007] 作为优选,所述双向压力阀设置在所述活塞内。结构紧凑性好;无需设置连通腔体的油管,不需要油管则能够避免产生滴漏现象,后续产生故障的几率小,工作可靠性好;活塞的有效行程大,腔体能够得到充分利用。
[0008] 作为优选,所述双向压力阀包括设置于所述活塞内的液流通道、位于液流通道内的阀芯和位于阀芯两侧的两根密封弹簧,所述液流通道沿活塞轴向贯通所述活塞,所述液流通道设有同所述阀芯密封配合的密封段。借用活塞作为双向压力阀的阀体,不但能够进一步提高结构紧凑性,而且能够方便地实现阀座同活塞的密封连接;生产时方便,且可靠性好。
[0009] 作为优选,所述密封段的两端设有阻尼段。由于活塞来回移动的过程中会导致弹簧产生振动,该振动会导致过载复位响应延迟(即第二轴和第一轴回复同步转动的时刻比负载回复正常值的时刻要延后较多)、而产生迟钝感。设置阻尼段后能够吸收该振动,使得本发明的响应更为及时。
[0010] 作为优选,所述第一轴和第二轴二者,一者套设在另一者上;所述第一轴和第二轴的连接处设有环形第三滑槽和插在第三滑槽内的第三滑块,所述第三滑槽沿所述第一轴的周向延伸。当第一轴和第二轴产生轴向移动时,第三滑块会钩在第三滑槽内,从而阻止第一轴和第二轴产生轴向移动。
[0011] 作为优选,所述第三滑块同所述第三滑槽的底壁抵接在一起。能在不增加支撑座的情况下使第一轴和第二轴保持在同轴状态,保证缸体在第一轴和第二轴内通畅地滑动。
[0012] 作为优选,所述第一轴和第二轴围成密封室,所述缸体位于所述密封室内。能够在密封室内加入润滑油,来对第一轴和缸体的连接处以及第二轴和缸体的连接处进行润滑。
[0013] 作为优选,所述缸体和所述第一轴同轴设置,所述第一滑块至少有两个,所述第一滑块沿所述第一轴的周向均匀分布。运动时的平稳性好。
[0014] 作为优选,所述活塞杆内设有补液缸,所述补液缸同所述缸体内部空间相连通,所述液油缸内设有推塞和驱动推塞的补油弹簧。当缸体内的油泄漏损耗时,会使得液压油不能够盛满腔体、即腔体内会存在气隙,该气隙会导致过载响应延迟(即第二轴和第一轴停止同步转动的时刻比负载过载产生的时刻要延后较多),该延长会产生轴转动时的抖动现象。该技术方案能够在缸体内的液体(通常为液压油)不够时,补油弹簧驱动推塞移动而将补油缸内的液体压入到腔体内,使得腔体始终保持在填充满的状态。
[0015] 作为优选,所述第一滑块设置于所述第一轴,所述第一滑槽设置在所述缸体的周面上。便于制作。
[0016] 作为优选,所述第一轴设有螺纹通孔,所述第一滑块螺纹连接在所述螺纹通孔内。组装时方便。
[0017] 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,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;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;结构紧凑、响应速度快。
附图说明
[0018] 图1为本发明实施例一的一个视角的分体状态示意图。
[0019] 图2为本发明实施例一的另一个视角的分体状态示意图。
[0020] 图3为本发明实施例一的剖视示意图。
[0021] 图4为图3的A处的局部放大示意图。
[0022] 图5为本发明实施例二的剖视示意图。
[0023] 图中:第一轴1、第一轴部插孔11、第一滑块12、第三滑块13、第三滑块安装螺纹通孔14、第一滑块安装螺纹通孔15、缸体2、活塞杆21、第一滑槽22、第二滑槽23、活塞24、腔体25、第二轴3、第三滑槽31、第二轴部插孔32、第二滑块33、第二滑块安装螺纹通孔34、双向压力阀4、液流通道41、阀芯42、密封弹簧43、密封段44、阻尼段45、阻尼条46、沟槽47、补液缸5、补液孔51、推塞52、补油弹簧53、单向阀6。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0025] 参见图1,一种单缸内置式过载保护轴,包括第一轴1、缸体2和第二轴3。
[0026] 第一轴I朝向第二轴一端的端面上设有第一轴部插孔11。第一轴部插孔11沿第一轴I的轴向延伸。第一轴部插孔11为台阶孔。第一轴部插孔11内设有第一滑块12和第三滑块13。第一滑块12有11个。第一滑块12沿第一轴的周向均匀分布。第三滑块13有3个。第三滑块13沿第一轴的周向均匀分布。
[0027] 缸体2穿设有活塞杆21。活塞杆21贯通缸体2。缸体2朝向第一轴的一端设有第一滑槽22。第一滑槽22位于缸体2的周面上。第一滑槽22为沿缸体周向延伸的齿形闭合槽。缸体2朝向第二轴的一端设有第二滑槽23。第二滑槽23位于缸体2的周面上。第二滑槽23有5条。第二滑槽23沿缸体的周向均匀分布。第二滑槽23为沿缸体轴向延伸的直槽。
[0028] 第二轴3朝向缸体的一端设有第三滑槽31。第三滑槽31位于第二轴3的周面上。第三滑槽31沿第二轴3的周向延伸的环形槽。
[0029] 参见图2,第二轴3朝向第一轴一端的端面上设有第二轴部插孔32。第二轴部插孔32沿第二轴3的轴向延伸。第二轴部插孔32内设有第二滑块33。第二滑块33有5个。第二滑块33沿第二轴3的周向均匀分布。
[0030] 参见图3,将本发明各个部件组装在一起的方法为:第一轴I套设在第二轴3上且密封连接在一起。第一轴I和第二轴3同轴。第三滑块13插在第三滑槽31内。第三滑块13的端面抵接在第三滑槽31的底壁上。第一轴部插孔11和第二轴部插孔32构成一个密封室。使用时会在该密封室中加入润滑油。缸体2位于该密封室内且和第一轴I同轴。具体为:缸体I的一端穿设在第一轴部插孔11内、且第一滑块12都插在第一滑槽22内;缸体I的另一端穿设在第二轴部插孔32内、且5个第二滑块33 —一对应地插在5个第二滑槽23内。活塞杆21的一端同第一轴I固接在一起、另一端同第二轴3固接在一起。缸体2内设有活塞24。活塞24将缸体2分割为2个腔体25。2个腔体25之间设有双向压力阀
4。双向压力阀4设置在活塞24内。活塞24固定在活塞杆21的中部。活塞杆21内设有补液缸5。补液缸5设有2个连通缸体2内部空间的补液孔51。补液孔51位于活塞24的轴向两侧。补油缸5内设有推塞52和补油弹簧53。
[0031] 参见图4,双向压力阀4包括设置于活塞24内的液流通道41、位于液流通道内的阀芯42和位于阀芯两侧的2根密封弹簧43。液流通41沿活塞轴向贯通活塞24、从而将2个腔体25连通。液流通道41设有密封段44。密封段44的两端都设有阻尼段45。阻尼段45内设有阻尼条46。阻尼条46之间形成沟槽47。当阀芯42两侧的压力差在设计范围内时,阀芯42位于密封段44内,此时阀芯42将液流通道41隔断。当阀芯42位于阻尼段45内时,阻尼条46依靠摩擦力使阀芯42减速。液体经沟槽47留过,使得2液流通道41处于导通状态。
[0032] 参见图3,以下以从第一轴输入动力、第二轴连接负载(第二轴输入动力、第一轴连接负载也是一样的)对本发明的工作过程作具体说明如下:在缸体2和补油缸5内填充入液压油,且补油弹簧53处于储能状态。动力驱使第一轴I转动,第一滑块12抵接在第一滑槽22的侧壁上而驱动缸体2转动,如果第二轴3上的负载不过载则缸体2能够随同第一轴I 一起同步转动,缸体2能够驱动第二轴3 —起同步转动;在第一轴I驱动缸体2同步转动的同时有沿第一滑槽12延伸方向滑动的趋势,只是该趋势所产生的轴向分力(以下称为双向阀开启力)不足以驱动双向压力阀4开启、故不能够滑动,如果负载过载时,则双向阀开启力会上升到使双向压力阀4开启,此时第一轴I转动、第一滑块12在第一滑槽3内滑动而驱使缸体2作轴向的往复直线运动而不转动,第二滑块33在第二滑槽23内滑动、第三滑块13在第三滑槽31内转动、第二轴3停止不动,从而起到防过载的作用,负载下降到设定范围内后则第一轴1、缸体2和第二轴3三者又一起同步转动。
[0033] 当缸体2内的液压油不够导致缸体内有空隙时,补油弹簧53驱动推塞52移动,使得补油缸5内的液压油经补油孔51补充到缸体2的腔体25内而填充满缸体2的内部空间。
[0034] 实施例二,参见图5,同实施例一的不同之处为:第一轴I上设有第三滑块安装螺纹通孔14。第三滑块13螺纹密封连接在第三滑块安装螺纹通孔14内。第一轴I上设有第一滑块安装螺纹通孔15。第一滑块12螺纹密封连接在第一滑块安装螺纹通孔15内。第二轴2设有第二滑块安装螺纹通孔34。第二滑块33螺纹密封连接在第二滑块安装螺纹通孔34内。每一个补油孔51上设有一个单向阀6。单向阀6只能朝缸体2内的腔体25开启。

Claims (7)

1.一种单缸内置式过载保护轴,包括同轴设置的第一轴和第二轴,其特征在于,还包括同所述第一轴平行的缸体、设置在缸体内的活塞和连接在活塞上的活塞杆,所述活塞将所述缸体分割为两个腔体,所述两个腔体之间设有双向压力阀,所述缸体的一端沿第一轴轴向可滑动地穿设在第一轴内、另一端沿第二轴轴向可滑动地穿设在所述第二轴内,所述缸体和第一轴的连接处设有第一滑槽和插在第一滑槽内的第一滑块,第一滑槽为沿第一轴周向延伸的齿形闭合槽,所述缸体和第二轴的连接处设有第二滑槽和插在第二滑槽内的第二滑块,第二滑槽为沿第二轴轴向延伸的直槽,所述活塞杆同所述第一轴或第二轴固接在一起;所述第一轴和第二轴可转动地连接在一起,所述第一轴和第二轴围成密封室,所述缸体位于所述密封室内。
2.根据权利要求1所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述双向压力阀设置在所述活塞内。
3.根据权利要求2所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述双向压力阀包括设置于所述活塞内的液流通道、位于液流通道内的阀芯和位于阀芯两侧的两根密封弹簧,所述液流通道沿活塞轴向贯通所述活塞,所述液流通道设有同所述阀芯密封配合的密封段。
4.根据权利要求3所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述密封段的两端设有阻尼段。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述缸体和所述第一轴同轴设置,所述第一滑块至少有两个,所述第一滑块沿所述第一轴的周向均匀分布。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述活塞杆内设有补液缸,所述补液缸同所述缸体内部空间相连通,所述补液缸内设有推塞和驱动推塞的补油弹簧。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的单缸内置式过载保护轴,其特征在于,所述第一滑块设置于所述第一轴,所述第一滑槽设置在所述缸体的周面上。
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Patentee before: Chen Xuefu

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Single-cylinder built-in overload protection shaft

Effective date of registration: 20161118

Granted publication date: 20150325

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Nanping Jianyang branch

Pledgor: NANPING CITY JIANYANG DISTRICT AUTO FORGING PARTS FACTORY

Registration number: 2016350000135