CN214001312U - 过载保护装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种过载保护装置及车辆，该过载保护装置包括内圈、弹性连接器以及外圈，内圈与飞轮紧固连接，弹性连接器固定在内圈上，弹性连接器包括弹簧和第一楔块，弹簧的一端与内圈连接，弹簧的另一端与内圈的止挡面相抵、且与第一楔块连接，第一楔块的部分伸出至内圈外；外圈与连接盘紧固连接，外圈套设在内圈外，外圈的内壁上设有第二楔块，第二楔块与第一楔块相抵；在内圈转动时，第一楔块能够带动第二楔块及外圈同步转动。通过上述设置，正常工况下，过载保护装置能够将发动机的动力传递给发电机，极限工况下，过载保护装置能够使发动机和发电机脱开，则发动机得以空转，进而有利于避免曲轴的扭矩过大而断裂。

Description

过载保护装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及发电机与发动机的连接设备技术，尤其涉及一种过载保护装置及车辆。

背景技术

串联式混合动力的动力系统主要包括发电机、发动机、电池组和驱动电机，其特点是发动机输出动能通过发电机转换为电能，发电机产生的电能传输给电池组，电池组将电能提供给驱动电机，由驱动电机驱动以提供动力。因为串联式混合动力的发电机以及驱动电机的功率较高，所以串联式混合动力主要应用在大型客车、邮轮、收割机等大型车辆或船只上。

常见的，发动机和发电机直接刚性连接。具体的，发动机的曲轴上套装有飞轮，发电机的电机轴上套装有花键套，花键套插入在一连接盘中，连接盘与飞轮相对，并且连接盘与飞轮通过螺栓紧固连接在一起。发动机运行时，曲轴带动飞轮进行转动，与飞轮连接的连接盘随之转动，进而带动插装在花键套的电机轴转动，从而驱动发电机发电。

然而，当串联式混合动力汽车在急停等极限工况时，发动机的曲轴瞬间增大扭矩，曲轴容易断裂。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种过载保护装置及车辆，以解决曲轴容易出现断裂的技术问题。

本实用新型实施例的一方面提供一种过载保护装置，包括：内圈、弹性连接器以及外圈，内圈用于与发动机的飞轮紧固连接，所述内圈沿半径方向设有安装通道，所述安装通道的外端形成有与所述安装通道的中轴线垂直的止挡面；弹性连接器固定在所述安装通道内，所述弹性连接器包括弹簧和第一楔块，所述弹簧沿所述安装通道的中轴线方向延伸，所述弹簧的一端与所述安装通道的内端连接，所述弹簧的另一端与所述止挡面相抵，且所述弹簧的另一端还与所述第一楔块连接，所述第一楔块的部分伸出所述安装通道；外圈用于与连接盘紧固连接，所述外圈套设在所述内圈外，所述外圈的内壁上设有第二楔块，所述第二楔块与所述第一楔块相抵；在所述内圈绕第一方向转动时，所述第一楔块能够带动所述第二楔块及外圈绕第一方向同步转动。

如上所述的过载保护装置，其中，所述过载保护装置还包括止挡套筒，所述止挡套筒与所述安装通道外端的内壁紧固连接，所述止挡套筒上形成有所述止挡面。

如上所述的过载保护装置，其中，所述弹性连接器还包括阀体，所述阀体位于所述安装通道内、并与所述安装通道的侧壁紧固连接，所述阀体上形成有用于供所述弹簧安装的滑动通道。

如上所述的过载保护装置，其中，所述弹性连接器还包括阀芯，所述阀芯套设在所述弹簧的另一端、且所述阀芯的部分位于所述滑动通道内，所述阀芯能够相对于所述阀体滑动，所述第一楔块与所述阀芯连接。

如上所述的过载保护装置，其中，所述阀芯与所述阀体之间填充有润滑脂或者润滑油。

如上所述的过载保护装置，其中，所述弹性连接器还包括固定部，所述固定部与所述阀体远离所述外圈的一端连接，所述弹簧的一端与所述固定部连接。

如上所述的过载保护装置，其中，所述固定部往所述滑动通道内凸出设置有凸缘，所述弹簧的一端套装在所述凸缘上。

如上所述的过载保护装置，其中，所述弹性连接器设置有多个，多个所述弹性连接器环绕所述内圈的中轴线均匀分布，所述外圈的内壁设有多个第二楔块，每个所述第二楔块均与一个所述弹性连接器的第一楔块相抵。

如上所述的过载保护装置，其中，所述弹性连接器被配置成所述弹簧的固有频率不等于所述发动机的固有频率。

本实用新型实施例的另一方面提供一种车辆，车辆包括发动机、发电机以及本实用新型实施例的一方面提供的过载保护装置。

本实用新型实施例提供的过载保护装置及车辆，该过载保护装置包括内圈、弹性连接器以及外圈，内圈与飞轮紧固连接，弹性连接器固定在内圈上，弹性连接器包括弹簧和第一楔块，弹簧的一端与内圈连接，弹簧的另一端与内圈的止挡面相抵、且与第一楔块连接，第一楔块的部分伸出至内圈外；外圈与连接盘紧固连接，外圈套设在内圈外，外圈的内壁上设有第二楔块，第二楔块与第一楔块相抵；在内圈转动时，第一楔块能够带动第二楔块及外圈同步转动。通过上述设置，正常工况下，过载保护装置能够将发动机的动力传递给发电机，以使车辆能够正常运行，极限工况下，过载保护装置能够使发动机和发电机脱开，则发动机得以空转，进而有利于避免曲轴的扭矩过大而断裂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的车辆中发动机与发电机的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的过载保护装置的示意图；

图3为本申请实施例提供的弹性连接器的示意图。

附图标记说明：

10：发动机；101：曲轴；102：飞轮；

20：发电机；201：连接盘；202：转轴；

30：过载保护装置；301：内圈；302：外圈；3021：第二楔块；303：弹性连接器；3031：弹簧；3032：第一楔块；3033：阀体；3034：阀芯；3035：止挡套筒；3036：固定部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

相关技术中，串联式混合动力汽车，例如大型客车、邮轮、收割机等大型车辆或船只上，其驱动方式在于发动机与发电机相连，由发动机给发电机提供动能。具体的，发电机的曲轴上套装有飞轮，发电机的电机轴上套装有花键套，花键套插入在一连接盘中，连接盘与飞轮相对，并且连接盘与飞轮通过螺栓紧固连接在一起。由此可知，发电机与发动机刚性连接在一起。当串联式混合动力汽车在极限工况时，发动机的曲轴可能会出现断裂，例如串联式混合动力收割机在收割的过程中被石块或异物卡住而无法运动时，曲轴瞬间增大扭矩，导致曲轴容易断裂。

有鉴于此，本实施例提供一种过载保护装置及车辆，该过载保护装置含有与飞轮连接的内圈、与连接盘连接的外圈以及连接内圈与外圈的弹性连接器，弹性连接器能够将飞轮及内圈的动力传递给外圈，并且，弹性连接器能够切断内圈与外圈的连接关系，以切断飞轮与连接盘，使得极限工况时，曲轴能够空转，实现了对发动机的保护。

图1为本申请实施例提供的车辆中发动机与发电机的连接示意图。参照图1，本实施例提供一种车辆，该车辆包括发动机10、发电机20、电池组和驱动电机，发动机10、发电机20、电池组和驱动电机依次相连。示例性的，车辆可以为串联式混合动力汽车，也可以为其他车型。其中，发动机10的曲轴101上套装有飞轮102，曲轴101带动飞轮102转动，飞轮102还与连接盘201连接，连接盘201上设有供发电机20的转轴202安装的通孔，发动机10通过与其相连的连接盘201将动力传递给发电机20。发电机20接收发动机10输出的动能并转换成电能，发电机20再将产生的电能传输给电池组，由电池组为驱动电机供电，驱动电机驱动车辆行驶。

本实施例提供的车辆还包括过载保护装置30，该过载保护装置30用于连接发动机10与发电机20，且在车辆运行至曲轴101的扭矩瞬时增大的工况下发动机10与发电机20的连接关系能够被切断，从而实现对发动机10的保护。

图2为本申请实施例提供的过载保护装置的示意图，图3为本申请实施例提供的弹性连接器的示意图。参照图1至图3，本实施例的过载保护装置30包括内圈301、弹性连接器303和外圈302，内圈301与飞轮102紧固连接，外圈302与连接盘201连接，且外圈302套设在内圈301外，内圈301和外圈302通过弹性连接器303相连。

内圈301的中轴线与曲轴101的中轴线平行，内圈301与飞轮102的连接方式不限于螺接，内圈301与飞轮102也可以通过焊接、粘接的方式连接，本实施例对此不做限制。内圈301沿其半径方向设有安装通道，安装通道的中轴线垂直于内圈301的中轴线，安装通道的外端还形成有与安装通道的中轴线垂直的止挡面。其中，安装通道的外端指的是安装通道靠近外圈302的一端，相反的，安装通道的内端则是指安装通道靠近内圈301的中心的一端。

这里，需要说明的是，安装通道应当做广义理解，也即安装通道可以是指贯穿内圈301的通道，也可以是安装通道不贯穿内圈301、也即安装通道不与内圈301的中心连通。

弹性连接器303固定在安装通道内，弹性连接器303包括弹簧3031和第一楔块3032，弹簧3031沿安装通道的中轴线方向延伸，弹簧3031的一端与安装通道的内端连接，弹簧3031的另一端与止挡面相抵，且弹簧3031的另一端还与第一楔块3032连接，第一楔块3032的部分伸出至安装通道外。值得说明的是，止挡面不封堵安装通道，以确保第一楔块3032能够穿过止挡面和弹簧3031正常连接，并且第一楔块3032还能够穿过止挡面向安装通道内移动。

其中，弹簧3031的一端与安装通道的内端可以通过粘接或者焊接的方式相连接。当然，弹簧3031还可以仅与安装通道的内端相抵，则安装时仅将弹簧3031放置到安装通道内即可，安装简单。

外圈302的中轴线与发电机20的转轴202的轴线平行，外圈302与连接盘201的连接方式不限于螺接，内圈301与飞轮102也可以通过焊接、粘接的方式连接，本实施例对此不做限制。外圈302的内壁上设有第二楔块3021，初始状态时，第一楔块3032和第二楔块3021相抵；并且，在内圈301绕第一方向(也即图2所示的顺时针方向)转动时，第一楔块3032能够带动第二楔块3021及外圈302绕第一方向同步转动。

初始状态时，位于安装通道内的弹簧3031被配置成处于压缩状态，使得在第一楔块3032在弹簧3031的弹力作用下能够始终抵顶第一楔块3032，以确保第一楔块3032和第二楔块3021抵接。

车辆在正常工况下运行时，发动机10曲轴101的转速和扭矩恰当，曲轴101转动进而带动飞轮102和内圈301转动，此时的第一楔块3032与第二楔块3021相互接触，第一楔块3032通过与第二楔块3021之间的摩擦力带动第二楔块3021以及外圈302同步转动，外圈302再通过连接盘201带动发电机20的转轴202转动，从而实现发电机20与发动机10之间的动能传递。

车辆在极限工况时，发动机10的曲轴101的扭矩在瞬时增大，此时的第一楔块3032和第二楔块3021之间的摩擦力增大，则第二楔块3021对第一楔块3032施加的作用力增大，第一楔块3032挤压弹簧3031使得弹簧3031往靠近安装通道的内端的方向压缩，弹簧3031带动第一楔块3032移动以使第一楔块3032和第二楔块3021脱开，则内圈301和外圈302的连接关系被切断，曲轴101空载转动，从而实现了对曲轴101的保护，以免曲轴101扭矩过大而断裂。

需要指出的是，根据合理的设计，第一楔块3032可以被配置成始终有部分位于安装通道内、另一部分位于安装通道外。也就是说，极限工况下，第一楔块3032不会完全滑入到安装通道内，以免第一楔块3032无法从止挡面穿出而导致无法恢复到初始状态。

综上，本实施例提供的过载保护装置30，正常工况下，过载保护装置30能够将发动机10的动力传递给发电机20，以使车辆能够正常运行，极限工况时，过载保护装置30能够使发动机10和发电机20脱开，则发动机10得以空转，进而有利于避免曲轴101的扭矩过大而断裂。

本实施例中，弹性连接器303还可以包括阀体3033，阀体3033安装在安装通道内，并且阀体3033与安装通道的侧壁紧固连接，阀体3033上形成有供弹簧3031安装的滑动通道。由此，在车辆处于极限工况时，弹簧3031在阀体3033内移动以进行压缩，和阀体3033直接在安装通道内相比，有利于避免阀体3033直接和安装通道的内壁摩擦接触。而且，弹性连接器303可以组装成一个整体，便于安装。

进一步地，弹性连接器303还可以包括阀芯3034，阀芯3034套设在弹簧3031的另一端，第一楔块3032通过阀芯3034与弹簧3031连接，阀芯3034还有部分位于滑动通道内、且能够相对于阀体3033滑动。在该实施例中，弹簧3031的另一端与阀芯3034的内侧壁连接，阀芯3034的外侧壁与止挡面相抵接、且阀芯3034的外侧壁还与第一楔块3032连接。如此，阀芯3034起到了导向作用，车辆从极限工况切换为初始状态时，阀芯3034能够在弹簧3031的弹力作用下沿安装通道的中轴线滑动，则第一楔块3032能够随阀芯3034滑动并恢复到初始状态。

较佳的，阀芯3034与阀体3033之间还填充有润滑油或者润滑脂。通过上述设置，有助于降低阀芯3034与阀体3033之间的摩擦力，使得阀芯3034与阀体3033的相对运动能够更顺畅。

更进一步地，当安装通道贯穿内圈301时，弹性连接器303还可以包括固定部3036，固定部3036与阀体3033远离外圈302的一端连接，弹簧3031的一端与固定部3036连接。由此，固定部3036为弹簧3031与安装通道的连接提供一种可能性。图2和图3所示的示例中，阀体3033、阀芯3034与固定部3036共同围成一个封闭的空间，弹簧3031设置在该空间内。由此，有利于避免润滑油从安装通道的内端流出而无法起到润滑的作用。

其中，固定部3036可以为板状结构，也可以为块状结构，只要固定部3036能够封堵安装通道的内端即可，本实施例对此不做限制。为了提高弹簧3031的安装稳定性，固定部3036还可以往滑动通道内凸出设置有凸缘，弹簧3031的一端套装在凸缘上。由此，提高了弹簧3031与固定部3036的连接可靠性。

固定部3036与阀体3033的连接方式可以有多种情形，例如，固定部3036可以插装在阀体3033内、并与阀体3033过盈配合，或者，如图3所示，固定部3036也可以与阀体3033螺纹连接，本实施例对此不做限制。

可以理解的是，止挡面包括但不限于如下的实现方式：

在一种可选的实现方式中，安装通道的外端的内壁上设置有垂直于安装通道的中轴线设置的止挡壁，止挡壁上设有容纳部分第一楔块3032的通孔。由此，与上一种可选的实现方式相比，因为不用单独设置止挡套筒3035来形成止挡面，过载保护装置30的结构更简单。

由于止挡壁会阻挡弹簧3031的通过，因此该配置仅适用于安装通道贯穿内圈301的情形，这样，安装时，弹簧3031可以从安装通道的内端置入其内。此时，安装通道的内端设有固定部3036，固定部3036在弹簧3031之后安装，以与弹簧3031连接。

在另一种可选的实现方式中，如图3所示，过载保护装置30还包括止挡套筒3035，止挡套筒3035与安装通道的外端的内壁紧固连接，止挡面形成在止挡套筒3035上。其中，第一楔块3032的部分容置在止挡套筒3035的内部，止挡套筒3035的内部与安装通道连通，第一楔块3032能够经过止挡套筒3035往安装通道内运动。

具体的，止挡套筒3035包括相连的第一套筒和第二套筒，第一套筒的内径小于第二套筒的内径，则第一套筒和第二套筒的连接处形成为止挡面。

该配置既适用于安装通道贯穿内圈301的情形，也适用于安装通道不与内圈301的中心连通、也即安装通道不贯穿内圈301的情形。若安装通道不与内圈301的中心连通，安装时，可以先将弹簧3031安装到安装通道内，再将止挡套筒3035安装到安装通道内。

此外，在上述实施例中，弹性连接器303被配置成弹簧3031的固有频率不等于发动机10的激励频率。也就是说，弹簧3031的频率被配置成避开发动机10的频率即可。

具体的，弹簧3031的固有频率可以参考如下公式进行计算：

其中，f_固有为弹簧3031的固有频率，

d为弹簧3031的钢丝直径，

N为弹簧3031的有效圈数，

D为弹簧3031的中径。

发动机10的激励频率可以参考如下公式进行计算：

其中，f_激励为发动机的激励频率，

n为发动机的转速，单位为转/分钟，

t为发动机的缸数。

通过上述设置，当发动机10运行而产生振动，且振动频率即为激励频率时，由于弹性连接器303中弹簧3031的固有频率与发动机10的激励频率不同，因此，弹簧3031与发动机10之间不产生共振，进而有助于避免弹簧3031共振而导致断裂。

继续参照图2，在上述实施例的基础上，弹性连接器303可以设置有多个，多个弹性连接器303环绕内圈301的中轴线均匀分布，外圈302的内壁设有多个第二楔块3021，每个第二楔块3021均与一个弹性连接器303的第一楔块3032相抵。通过上述设置，在车辆处于正常工况时，多个第一楔块3032均与一个第二楔块3021接触，内圈301和外圈302之间的摩擦力大，使得随曲轴101转动的内圈301能够稳定的带动第二楔块3021和外圈302运动。

在本实用新型中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种过载保护装置，其特征在于，包括：

内圈，用于与发动机的飞轮紧固连接，所述内圈沿半径方向设有安装通道，所述安装通道的外端形成有与所述安装通道的中轴线垂直的止挡面；

弹性连接器，固定在所述安装通道内，所述弹性连接器包括弹簧和第一楔块，所述弹簧沿所述安装通道的中轴线方向延伸，所述弹簧的一端与所述安装通道的内端连接，所述弹簧的另一端与所述止挡面相抵，且所述弹簧的另一端还与所述第一楔块连接，所述第一楔块的部分伸出所述安装通道；

外圈，用于与连接盘紧固连接，所述外圈套设在所述内圈外，所述外圈的内壁上设有第二楔块，所述第二楔块与所述第一楔块相抵；在所述内圈绕第一方向转动时，所述第一楔块能够带动所述第二楔块及外圈绕第一方向同步转动。

2.根据权利要求1所述的过载保护装置，其特征在于，所述过载保护装置还包括止挡套筒，所述止挡套筒与所述安装通道外端的内壁紧固连接，所述止挡套筒上形成有所述止挡面。

3.根据权利要求1所述的过载保护装置，其特征在于，所述弹性连接器还包括阀体，所述阀体位于所述安装通道内、并与所述安装通道的侧壁紧固连接，所述阀体上形成有用于供所述弹簧安装的滑动通道。

4.根据权利要求3所述的过载保护装置，其特征在于，所述弹性连接器还包括阀芯，所述阀芯套设在所述弹簧的另一端、且所述阀芯的部分位于所述滑动通道内，所述阀芯能够相对于所述阀体滑动，所述第一楔块与所述阀芯连接。

5.根据权利要求4所述的过载保护装置，其特征在于，所述阀芯与所述阀体之间填充有润滑脂或者润滑油。

6.根据权利要求5所述的过载保护装置，其特征在于，所述弹性连接器还包括固定部，所述固定部与所述阀体远离所述外圈的一端连接，所述弹簧的一端与所述固定部连接。

7.根据权利要求6所述的过载保护装置，其特征在于，所述固定部往所述滑动通道内凸出设置有凸缘，所述弹簧的一端套装在所述凸缘上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的过载保护装置，其特征在于，所述弹性连接器设置有多个，多个所述弹性连接器环绕所述内圈的中轴线均匀分布，所述外圈的内壁设有多个第二楔块，每个所述第二楔块均与一个所述弹性连接器的第一楔块相抵。

9.根据权利要求1-7任一项所述的过载保护装置，其特征在于，所述弹性连接器被配置成所述弹簧的固有频率不等于所述发动机的激励频率。

10.一种车辆，其特征在于，包括：发动机、发电机以及如权利要求1-9任一项所述的过载保护装置。

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