CN203161879U - 轴向锁紧式过载保护轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴向锁紧式过载保护轴，包括第一轴和空心的第二轴，第一轴与第二轴同轴布置且两者转动连接，所述的第一轴上设有与第一轴相对固定的连接座，所述的第二轴上设有与第二轴相对固定的缸体座，所述的缸体座上沿着第二轴的圆周方向设有至少两对开口均朝向连接座的液压缸，每一对液压缸之间连接有一个蓄能阀，所述的液压缸内设有滑动的顶块，所述的连接座上设有与顶块相抵的凸块。本实用新型旨在提供一种在过载时能够切断动力传递从而防止传动轴断裂，同时可靠性较好的径向锁紧式过载保护轴。

Description

轴向锁紧式过载保护轴

技术领域

本实用新型属于轴传动领域，尤其是涉及一种具有过载保护作用的传动轴结构。

背景技术

在机械传动领域，特别是在汽车上，汽车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，通常采用四轮驱动或者更多的驱动轮，这样就需要更多的传动轴。因此不管汽车发动机的布置方式以及汽车的驱动方式如何变化，传动轴都是传动系统中不可缺少的零部件。

在进行车辆传动系统设计时，其传动轴是根据设定的要求而设计的。在正常行驶时，传动轴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，当轮胎受力超过传动轴的最大设计负载后，传动轴极易发生断裂。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，橡胶磨损较快，内轴管和外轴管之间变得松动，时间一长则失去传动作用。

实用新型内容

本实用新型是为了克服过载时传动轴发生断裂，或者造成相关传动部件的损毁以及现有技术中防过载结构容易因磨损而失效的不足，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，同时可靠性较好的径向锁紧式过载保护轴。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种轴向锁紧式过载保护轴，包括第一轴和空心的第二轴，第一轴与第二轴同轴布置且两者转动连接，所述的第一轴上设有与第一轴相对固定的连接座，所述的第二轴上设有与第二轴相对固定的缸体座，所述的缸体座上沿着第二轴的圆周方向设有至少两对开口均朝向连接座的液压缸，每一对液压缸之间连接有一个蓄能阀，所述的液压缸内设有滑动的顶块，所述的连接座上设有与顶块相抵的凸块。动力可以从第一轴或者第二轴传入，从另外一轴传出，其中液压缸与相邻或者相对的液压缸通过蓄能阀相连。当传动轴的扭矩小于设定值时，顶块和凸块相接触，第一轴和第二轴同步旋转，传递动力；当扭矩升高时，缸体内的顶块在缸体内滑动，两轴之间有微小的相对转动，但是依然可以正常传递动力；而当扭矩超过设计值时，凸块刚好能上移至顶块的顶部，因此凸块和顶块之间的动力被断开，之后第一轴和第二轴之间发生相对旋转，以防止传动轴过载。当第一轴和第二轴之间的扭矩回复到设定值以内时，在蓄能阀的作用下顶块下降，使得第一轴和第二轴恢复同步旋转。当路况不佳、地面阻力过大时，本实用新型可以对传动轴起到缓冲作用，负载过大时可以通过切断动力传递的方式防止传动轴发生扭断的情况，同时也减小了传动轴过载时离合器的负载。此外，还可以缓和来自发动机的动力，减少换挡时动力对于传动轴的冲击，使得动力传递也更加平顺。对于前后桥同时驱动的汽车来说，在转向时，可以对前后轮之间由于转速差产生的冲击进行缓冲和调节，对主减速器和分动器也能起到较好的保护作用。

作为优选，所述的连接座在第一轴上相向设置，所述的第二轴设置在第一轴上的连接座之间，所述的缸体座分别设置在第二轴的两端，缸体座之间通过框体连接，框体沿着第一轴的轴向延伸形成与第一轴相对转动的轴体。在第一轴的连接座之间设置第二轴，第二轴两端的缸体座和连接座相对应，这样第一轴和第二轴的受力较为平衡，提高了第一轴和第二轴之间的最大负载，适用于负载较大的载重汽车。

作为上述优选方案的替代方案，所述的缸体座分别设置在连接座的两侧，连接座朝向缸体座的两侧面上均设有凸块，缸体座之间通过框体连接。这样第一轴和第二轴可以同样达到受力平衡的效果，而且整体结构也显得更为紧凑，因此比较适合小型机动车使用。

作为优选，所述的蓄能阀包括阀体以及位于阀体内的活塞，所述的活塞通过复位弹簧与阀体相连，所述的阀体上设有两个同侧的阀口。当液压缸的压力较大时，蓄能阀内的活塞向上运动，将复位弹簧压缩，到达平衡状态；当液压缸中的液压油压力变小时，活塞在弹簧作用下向下运动，推动液压油流回到液压缸中。蓄能阀可以吸收来自路面的冲击能量并起到蓄能作用，从而对传动轴起到过载保护的作用。 

作为优选，所述的阀体上设有与阀口相连通的贮油腔，所述的贮油腔内设有可相对贮油腔滑动并且与活塞固定连接的活塞杆，所述的活塞上设有压缩阀和伸张阀，所述的压缩阀和伸张阀在活塞上反向布置。活塞将阀腔分成上阀腔和下阀腔，液压油从阀口进入到贮油腔内时，活塞杆推动活塞向上运动，上阀腔受到挤压，当上下阀腔的油压差超过了压缩阀的开启阀值时，压缩阀而打开，液压油通过压缩阀，进入到下阀腔内，同时活塞上移；当液压缸的油压减小时，复位弹簧推动活塞向下运动，此时伸张阀打开，液压油从下阀腔通过伸张阀流入到上阀腔内。因此当传动轴即将发生过载时，压缩阀打开，卸去油压，使得第一轴和第二轴能发生相对转动。

作为优选，所述顶块上和凸块相接触的一面呈球面。这样顶块和凸块在相对运动是比较顺滑，同时顶块能够承受较大的接触应力，改善了顶块的受力情况。

作为优选，所述的凸块呈圆柱形，所述的第一轴上设有与凸块匹配的凹槽。凸块可以在凹槽内滚动，从而减小与顶块的磨损，进一步提高使用寿命。

作为优选，所述的伸张阀包括伸张阀芯和伸张阀弹簧，所述的压缩阀包括压缩阀芯以及处于压缩状态的压缩阀弹簧。压缩阀弹簧在装配时已经被预先压缩状态，这样只有在阀腔内油压较高时，压缩阀才会打开从而起到缓冲作用，在低扭矩时第一轴和第二轴的相对旋转幅度较小，可以提高传动效率。

作为优选，所述的压缩阀弹簧的弹簧劲度系数大于伸张阀弹簧的劲度系数。这样当液压缸内的油压减小时，活塞在复位弹簧推动下快速回位，保证正常的动力传递。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）可以有效防止地面阻力过大而造成传动轴扭断；（2）减轻传动系统中离合器的损耗；（3）换挡时缓和动力对传动轴的冲击，提升换挡平顺性；（4）使用时磨损较少，使用寿命较长；（5）转向时缓冲前后轮转速差对主减速器和分动器产生的瞬间冲击。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1的剖面图；

图3是本实用新型实施例1中阀体的结构示意图。

图4是本实用新型实施例2的剖面图；

图5是本实用新型实施例2中阀体的结构示意图。

    图中，第一轴1，连接座1c，缸体座3c，第一连接座1a，第二连接座1b，液压缸2，第二轴3，第一缸体座3a，第二缸体座3b，管道4，凸块5，顶块6，蓄能阀7，阀体7a，阀口7b，下阀腔7c，上阀腔7d，贮油腔7e，活塞71，复位弹簧72，活塞杆73，压缩阀74，伸张阀75，框体8a，轴体8b，定位圈9，滚动轴承10，滚针轴承11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示的实施例1中，一种轴向锁紧式过载保护轴，包括第一轴1和第二轴3，其中第二轴为空心结构，两者同轴布置。第一轴上设有两个相对设置的连接座1c，分别为第一连接座1a和第二连接座1b。第二轴位于第一、第二连接座之间，两端通过滚动轴承10与第一轴连接，同时在第二轴和连接座之间通过定位圈9来控制轴向滑移，这样第一轴和第二轴之间可以相对转动。第二轴两端分别设有缸体座3c，即第一缸体座3a和第二缸体座3b，在第一缸体座和第二缸体座上分别设有三对液压缸2，液压缸在缸体座上沿着第二轴的圆周方向分布，且液压缸的轴线与第二轴的转动轴线平行。同一缸体座上相邻的液压缸分别连有管道4，两管道与一个蓄能阀7连接。在液压缸的缸体内设有顶块6，顶块可以在液压缸内滑动，并且与液压缸之间是密封的。在第一、第二连接座上分别设有凸块5，凸块与顶块的位置相对应。凸块与顶块相接触的一面呈圆弧面，而顶块的接触面为球面。如图2所示，第一缸体座和第二缸体座之间连接有框体8a，框体在轴向上向第一缸体座一侧延伸，并形成与第一轴相对转动的轴体8b，轴体和第一轴之间设置滚针轴承，减小转动阻力。

如图3所示，蓄能阀包括阀体7a和活塞71，活塞可在阀体内上下活动，活塞的两端分别通过复位弹簧72与阀体相连。在阀体上设有两个阀口7b，这两个阀口位于阀体的同一侧，通过管道与液压缸的缸体相连。活塞将阀腔分为了上阀腔7d和下阀腔7c，其中，下阀腔内有液压油，而上阀腔为空气。

由于动力从第一轴和第二轴其中之一输入均可，下面以从第一轴输入动力、从第二轴输出动力为例对本实用新型的运作过程进行说明：当第一轴接收到输入动力开始转动时，第一轴上的凸块与顶块接触，顶块推动液压缸侧壁，带动第二轴同步旋转，动力经过框体最终通过轴体输出，从而驱动负载。在工作过程中，顶块对液压缸中的液压油产生压力，通过管道将液压传递至蓄能阀，推动活塞向上运动，由于活塞两端有复位弹簧以及上阀腔的空气压力作用，因此当受力平衡时，顶块位置保持不变。当第二轴受到的阻力继续增大，达到传动轴的设计最大负载时，顶块继续被凸块推动，直至顶块球面的顶端和凸块圆弧面的顶端接触，顶块和凸块之间便不再传递动力，第一轴和第二轴之间发生相对转动。因此，第一轴和第二轴之间的动力传递会被切断，不会对传动轴以及传动系统的其它部件造成损坏，起到过载保护的作用。而当负载小于过载值时，在复位弹簧作用下，活塞向下滑动，顶块也向下运动，第一轴和第二轴之间的动力传递恢复。

实施例2

如图4所述的实施例2中，包括第一轴1和第二轴3，其中第二轴为空心结构，两者同轴布置。第一轴上设有一个与第一轴相对固定的连接座1c，第二轴中部断开，位于连接座两侧，且第二轴与第一轴通过滚针轴承11连接，因此第一轴和第二轴之间可以相对转动。连接座两侧分别设有缸体座3c，即第一缸体座3a和第二缸体座3c，第一缸体座和第二缸体座和第二轴固定。在第一缸体座和第二缸体座上分别设有三对液压缸2，液压缸在缸体座上沿着第二轴的圆周方向分布，且液压缸的轴线与第二轴的转动轴线平行。第一、第二缸体座上相对应的两个液压缸之间连有管道4，两管道与一个蓄能阀7连接。在液压缸的缸体内设有顶块6，顶块可以在液压缸内滑动，并且与液压缸之间是密封的。在连接座朝向缸体座的两侧面上均设有凸块5，凸块与顶块的位置相对应，第一、第二缸体座之间通过框体8a固定连接保证两者转动一致。凸块与顶块相接触的一面呈圆弧面，而顶块的接触面为球面。

如图5所示，蓄能阀包括阀体7a和活塞71，活塞可在阀体内上下活动，活塞的上端通过复位弹簧72与阀体一端相连，在相对端上设有两个阀口7b，阀口上连接管道与液压缸的缸体相连。阀体上设有与阀口相连通的贮油腔7e，贮油腔内设有活塞杆73，活塞杆上端和活塞通过螺栓固定连接，并且活塞可相对贮油腔滑动。活塞将阀腔分成了上阀腔7d和下阀腔7c，上下阀腔内都有液压油。此外，在活塞上还设有压缩阀74和伸张阀75，压缩阀和伸张阀在活塞上反向布置。伸张阀包括伸张阀芯和伸张阀弹簧，压缩阀包括压缩阀芯和压缩阀弹簧，其中压缩阀弹簧已被预紧而处于压缩状态，且压缩阀弹簧的弹簧劲度系数大于伸张阀弹簧的劲度系数，伸张阀芯与活塞之间常通缝隙的截面积大于压缩阀与活塞之间常通缝隙的截面积。蓄能阀的工作过程为：来自液压缸的液压油通过阀口进入到贮油腔中，推动活塞杆带动活塞向上运动，使上阀腔内压力增大，当上下阀腔的压力差克服压缩阀弹簧的预紧力时，压缩阀打开，上阀腔内的液压油通过压缩阀流入下阀腔中；当活塞杆受到的油压减小时，活塞在复位弹簧推动下向下移动，并且伸张阀打开，下阀腔的液压油经过伸张阀进入到上阀腔内。

在实际运转过程中，以从第一轴输入动力、从第二轴输出动力为例对本实用新型的运作过程进行说明：当第一轴接收到输入动力开始转动时，第一轴上的凸块与顶块接触，顶块推动液压缸侧壁，从而带动第二轴同步旋转，从而驱动负载。在工作过程中，顶块对液压缸中的液压油产生压力，通过管道将液压传递至蓄能阀，油压推动活塞杆，从而带动活塞向上运动。当第二轴受到的阻力增大，即负载增大，直至超过传动轴的最大设计负载时，压缩阀打开，此时顶块上升到凸块的顶点，顶块和凸块之间不再传递动力，第一轴和第二轴之间发生相对转动。因此，第一轴和第二轴之间的动力传递会被切断，不会对传动轴以及传动系统的其它部件造成损坏，起到过载保护的作用。而当负载小于过载值时，在复位弹簧作用下，活塞向下滑动，顶块也向下运动，第一轴和第二轴之间的动力传递恢复。

Claims (9)

1.一种轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，包括第一轴（1）和空心的第二轴（3），第一轴（1）与第二轴（3）同轴布置且两者转动连接，所述的第一轴（1）上设有与第一轴（1）相对固定的连接座（1c），所述的第二轴（3）上设有与第二轴（3）相对固定的缸体座（3c），所述的缸体座（3c）上沿着第二轴（3）的圆周方向设有至少两对开口均朝向连接座（1c）的液压缸（2），每一对液压缸之间连接有一个蓄能阀（7），所述的液压缸（2）内设有滑动的顶块（6），所述的连接座（1c）上设有与顶块（6）相抵的凸块（5）。

2.根据权利要求1所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的连接座（1c）在第一轴（1）上相对设置，所述的第二轴（3）设置在第一轴（1）上的连接座之间，所述的缸体座（3c）分别设置在第二轴（3）的两端，缸体座之间通过框体（8a）连接，框体沿着第一轴（1）的轴向延伸形成与第一轴（1）相对转动的轴体（8b）。

3.根据权利要求1所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的缸体座分别设置在连接座（1c）的两侧，连接座（1c）朝向缸体座的两侧面上均设有凸块（5），缸体座之间通过框体（8a）连接。

4.根据权利要求1所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的蓄能阀（7）包括阀体（7a）以及位于阀体（7a）内的活塞（71），所述的活塞（71）通过复位弹簧（72）与阀体（7a）相连，所述的阀体（7a）上设有两个同侧的阀口（7b）。

5. 根据权利要求4所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的阀体（7a）上设有与阀口（7b）相连通的贮油腔（7e），所述的贮油腔（7e）内设有可相对贮油腔（7e）滑动并且与活塞（71）固定连接的活塞杆（73），所述的活塞（71）上设有压缩阀（74）和伸张阀（75），所述的压缩阀（74）和伸张阀（75）在活塞（71）上反向布置。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述顶块（6）上和凸块（5）相接触的一面呈球面。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的凸块（5）呈圆柱形，所述的第一轴（1）上设有与凸块（5）匹配的凹槽。

8.根据权利要求5所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的伸张阀（75）包括伸张阀芯和伸张阀弹簧，所述的压缩阀（74）包括压缩阀芯以及处于压缩状态的压缩阀弹簧。

9.根据权利要求8所述的轴向锁紧式过载保护轴，其特征是，所述的压缩阀弹簧的弹簧劲度系数大于伸张阀弹簧的劲度系数。

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