一种传动轴自动连接和脱开装置及试验设备

技术领域

本申请涉及车轮和汽车底盘悬架系统的试验技术领域，具体涉及一种传动轴自动连接和脱开装置及试验设备。

背景技术

带悬架的道路模拟试验机有些试验需要先对系统进行加速，当达到预设速度后撤去加速扭矩，以便进行后续试验。但是，现有的试验设备中的驱动轴与施加加速扭矩的动力系统是一体的设计，往往需要开机施加加速扭矩，停机才能停止加速扭矩，驱动轴与动力系统不能脱离，在多个加载变量和多个组合部件的试验中动力系统会影响整个试验结果的准确性，不便于多个变量的加载，同时也不便于进行多个部件的协同试验。另外，如果驱动轴的转速高于动力系统的转速，可能会损坏动力系统，同时动力系统会限制加速扭矩和其它变量的加载，影响试验结果的准确性，得不到真正的试验结果。

发明内容

本申请实施例提供了一种传动轴自动连接和脱开装置及试验设备，可以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

第一方面，提供了一种传动轴自动连接和脱开装置，包括输出轴、第一连接轴、棘轮组件、第二连接轴、输入轴，所述输出轴上端连接所述传动轴，所述输出轴下端为齿轮结构；所述第一连接轴上端为齿轮结构，所述第一连接轴上端的齿轮结构与所述输出轴下端的齿轮结构能够啮合；所述第一连接轴的下端与所述棘轮组件的上端通过花键连接，所述第二连接轴的上端与所述棘轮组件的下端通过花键连接；所述棘轮组件能够将所述第二连接轴的旋转传递到所述第一连接轴，并且阻止将所述第一连接轴的旋转传递到所述第二连接轴；所述第二连接轴的下端连接所述输入轴，所述输入轴用于输入旋转动力。

在一些实施例中，所述棘轮组件包括棘轮罩、第一挡板、棘轮、棘爪、第一组气缸和第二组气缸， 所述第一连接轴穿过所述第一挡板，所述第一连接轴的下端和棘轮通过花键连接；所述第一连接轴上设置有第一连接轴轴肩，并在第一连接轴轴肩下方的所述第一连接轴上固定卡箍，所述第一挡板位于所述第一连接轴轴肩和所述卡箍之间，并且所述第一挡板可以绕所述第一连接轴自由转动；所述的第一挡板和棘轮罩顶面固定连接到一起；所述棘轮和棘爪固定在所述棘轮罩内，所述棘轮罩下端和第二连接轴通过花键连接；所述第一组气缸和第二组气缸的位置固定，所述第一组气缸位于所述第一挡板上方，所述第二组气缸位于所述棘轮罩下方，所述第一组气缸的活塞杆可以推动所述第一挡板，所述第二组气缸的活塞杆可以推动所述棘轮罩。

在一些实施例中，所述第一连接轴的底端固定第二挡板，所述第二连接轴的顶端固定有第三挡板，并且所述第二挡板和所述第三挡板之间留有间隙。

在一些实施例中，所述第一连接轴上端的齿轮结构与所述输出轴下端的齿轮结构的齿顶部均设置有倒角。

在一些实施例中，所述第一组气缸中气缸的数量和所述第二组气缸中气缸的数量相同，数量均为2-4个，且圆周均布上下对称安装。

在一些实施例中，所述第一挡板和所述第一连接轴之间沿径向留有间隙，所述第一挡板和所述卡箍以及所述第一连接轴轴肩之间沿轴向留有间隙。

在一些实施例中，所述棘轮的齿数为16-24个，且圆周均布；所述棘爪数量为2-4个，圆周均布安装在棘轮罩内。

在一些实施例中，第二连接轴和所述棘轮罩之间的花键长度和第一连接轴和棘轮之间的花键长度可以保证第一连接轴和输出轴间齿轮可以完全啮合和完全脱开。

第二方面，本申请实施例提供了一种试验设备，包括驱动电机和上述任一实施例中所述的一种传动轴自动连接和脱开装置，所述驱动电机的输出轴和所述输入轴固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种传动轴自动连接和脱开装置及试验设备，包括输出轴、第一连接轴、棘轮组件、第二连接轴、输入轴，输入轴通过第二连接轴、棘轮组件、第一连接轴、输出轴带动传动轴转动施加加速扭矩，通过棘轮组件的第一组气缸和第二组气缸活塞杆的伸缩可以使输入轴和第一连接轴的齿轮完全啮合和完全分离，实现在驱动轴需要进行驱动时动力系统介入，驱动完成后自动切断动力系统，并且通过棘轮组件可以防止传动轴反过来带动电机工作，并且使用第一组气缸推动第一挡板，从而所述第一挡板和所述第一连接轴相对运动，在棘轮罩内第一连接轴带动棘轮上升，可以使棘轮棘爪自动脱开，防止棘轮过度磨损，本申请中的实验设备便于多个变量的加载试验和多个部件的协同试验，试验结果的准确性高，同时可以防止驱动轴拖动动力系统的电机旋转，避免损坏动力系统和影响试验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本申请一种传动轴自动连接和脱开装置的结构示意图。

图2是本申请一种传动轴自动连接和脱开装置的装配结构示意图。

其中：1-输出轴、2-第一连接轴、3-第一挡板、4-卡箍、5-棘轮、6-第二挡板、7-第三挡板、8-棘爪、9-棘轮罩、10-第二连接轴、11-输入轴、12-第一组气缸、13-第二组气缸、14-传动轴、15-驱动电机、16-棘轮组件、17-第一连接轴轴肩。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

本实施例1中提供了一种传动轴自动连接和脱开装置，结合图1-2中所示，包括输出轴1、第一连接轴2、第一挡板3、棘轮组件16、第二连接轴10、收入轴11、第一组气缸12、第二组气缸13。所述输出轴1上端连接所述传动轴14（例如，汽车悬架组件的传动轴），所述输出轴1下端为齿轮结构。所述第一连接轴2上端为齿轮结构，所述第一连接轴2上端的齿轮结构与所述输出轴1下端的齿轮结构能够啮合，用于动力传输，如图1-2中所示，所述第一连接轴2上端的齿轮结构与所述输出轴1下端的齿轮啮合之后，所述第一连接轴2和所述输出轴1的轴线重合。所述第一连接轴2上端的齿轮结构与所述输出轴1下端的齿轮结构齿轮齿数均为8-16个，并且沿各自圆周均匀分布，并且所述第一连接轴2上端的齿轮结构与所述输出轴1下端的齿轮结构的齿的顶部均设置有倒角，可以使齿轮在任意位置都能啮合到一起。

在其它实施例中所述第一连接轴上端的齿轮结构与所述输出轴下端的齿轮也可以有不同的啮合传动方式，例如内啮合传动、圆锥齿轮传动、人字齿轮传动、直齿圆柱齿轮传动等等。

所述第一连接轴2的下端与所述棘轮组件16的上端通过花键连接，所述第二连接轴10的上端与所述棘轮组件16的下端通过花键连接，第二连接轴10的下端与输入轴11的上端通过花键连接，花键连接使棘轮组件16可以在气缸的作用下相对所述第一连接轴2和第二连接轴4沿轴向移动。所述棘轮组件16能够将所述第二连接轴4的旋转传递到所述第一连接轴2，并且阻止将所述第一连接轴2的旋转传递到所述第二连接轴4。所述第二连接轴10的下端连接所述输入轴11，所述输入轴11用于输入旋转动力，在本实施例中驱动电机15的输出端连接所述输入轴11，如图1-2中所示。

如图2中所示，所述棘轮组件16包括棘轮罩9、第一挡板3、棘轮5、棘爪8、第一组气缸12和第二组气缸13。所述第一连接轴2穿过所述第一挡板3，所述第一连接轴2的下端和棘轮5通过花键连接。所述第一连接轴2上设置有第一连接轴轴肩17，并在第一连接轴轴肩17下方的所述第一连接轴2上固定卡箍4，所述第一挡板3位于所述第一连接轴轴肩17和所述卡箍4之间，并且所述第一挡板3可以绕第一连接轴2自由转动。所述第一挡板3通过螺栓固定在所述棘轮罩9的顶面，所述的棘爪安装到棘轮罩9的内侧，所述棘轮5和棘爪8固定在所述棘轮罩9内，所述棘轮5和棘爪8用于防止传动轴14拖动输入轴11上连接的驱动电机9转动。所述棘轮罩9下端和第二连接轴10通过花键连接。所述第一组气缸12和第二组气缸13的位置固定，所述第一组气缸12位于所述第一挡板3上方，所述第一组气缸12的活塞杆与所述第一挡板3并不固定连接，所述第二组气缸13位于所述棘轮罩16下方，所述第二组气缸13的活塞杆和所述棘轮罩16并不固定连接，所述第一组气缸12的活塞杆可以推动所述第一挡板3，所述第二组气缸13的活塞杆可以推动所述棘轮罩16。

所述棘轮组件16能够将所述第二连接轴4的旋转传递到所述第一连接轴2，并且由于第一挡板3可以沿第一连接轴2旋转，从而可以阻止将所述第一连接轴2的旋转传递到所述第二连接轴10。如图1-2中所示所述的第一连接轴轴肩17位于第一连接轴2上，所述的卡箍4通过螺栓与第一连接轴2固定到一起，所述的第一连接轴轴肩17与卡箍4之间留有空隙，可以使第一挡板3顺利安装，并且不会被夹紧，以便第一连接轴2转动时不会带动第一挡板3一起转动。所述的第一组气缸12和第二组气缸13的位置固定，均固定在工作台上。

所述棘轮12的齿数为16-24个，圆周均布，所述棘爪15数量为2-4个，圆周均布安装在棘轮罩9内所述第一连接轴2的底端固定第二挡板6，所述第二挡板6用于防止所述棘轮5脱落。所述第二连接轴10的顶端固定有第三挡板7，所述第三挡板7用于防止所述第二连接轴10的上端从所述棘轮罩9脱落。

所述第一组气缸12中气缸的数量和所述第二组气缸13中气缸的数量相同，数量均为2-4个，且圆周均布上下对称安装。第一组气缸13作用于第一挡板3，所述第二组气缸13作用于棘轮罩，实现第一连接轴2和输出轴1的自动连接和脱开。

所述的第一组气缸12和第二组气缸13中的气缸行程为60-100mm，气缸行程需满足可以使输出轴1和第一连接轴2的齿轮能够完全啮合和完全分离。为了避免所述第一挡板3和第一连接轴2上面的第一连接轴轴肩17与卡箍4之间产生摩擦，所述的第一连接轴轴肩17和卡箍4与第一挡板3之间留有间隙例如1-2mm，所述的第一挡板3和第一连接轴2之间也留有间隙，例如1-2mm。

本实施例中的一种传动轴自动连接和脱开装置，在需要自动连接时，第二组气缸13充气，第一组气缸12排气，第二组气缸13推动棘轮罩9向上移动，棘轮罩16推动第一挡板3，第一挡板3通过推动第一连接轴轴肩17，带动第一连接轴2向上移动，使得第一连接轴2上端的齿轮和输出轴1下端的齿轮啮合到一起。驱动电机15带动输入轴11转动，输入轴11带动第二连接轴10旋转，第二连接轴10通过花键带动棘轮罩9工作，棘轮罩9上面安装的棘爪8带动棘轮5工作，棘轮5通过花键驱动第一连接轴2，第一连接轴2通过齿轮带动输出轴1，输出轴1驱动传动轴14转动。

第二组气缸13推动棘轮罩9时，棘轮罩9与第二连接轴10连接的花键上端有第三挡板7，使得棘轮罩9不会脱落。第一挡板3推动第一连接轴2时，第一连接轴2下端与棘轮5连接的花键底部通过第二挡板6固定，防止棘轮滑落。

第二连接轴10和输入轴11之间花键长度和第一连接轴2和棘轮5之间的花键长度可以保证第一连接轴2和输出轴1间齿轮可以完全啮合和完全脱开，并留有一定余量。

第二挡板6和第三挡板7之间安装完成后留有5-10mm间隙。

传动系统工作旋转时，整套系统同步旋转，当车轮达到预设速度后，驱动电机15停止工作，输入轴11、第二连接轴10、棘轮罩9、棘爪8、第三挡板7均停止转动，此时由于第一挡板3和棘轮罩9通过螺栓固定到一起但是和第一连接轴2间留有间隙，并且第一挡板3与第一连接轴轴肩17和卡箍4之间留有间隙，因此第一挡板10也停止转动，并且不会与转动部分产生磨损。此时第一组气缸12充气，第二组气缸13排气，第一组气缸12推动第一挡板3向下运动，第一挡板3推动棘轮罩9向下运动，棘轮罩9推动第二连接轴10向下运动，同时第一挡板10通过卡箍4带动第一连接轴2向下运动使得第一连接轴2和输出轴1之间的齿轮自动脱开。

实施例2

本实施例2中提供了一种试验设备，包括驱动电机和上述实施例1中所述的一种传动轴自动连接和脱开装置，所述驱动电机的输出轴和所述输入轴固定连接。实施例2中的该试验设备实现在驱动轴需要进行驱动时动力系统介入，驱动完成后自动切断动力系统，并且通过棘轮组件可以防止传动轴反过来带动电机工作，本申请中的实验设备便于多个变量的加载试验和多个部件的协同试验，试验结果的准确性高，同时可以防止驱动轴拖动动力系统的电机旋转，避免损坏动力系统和影响试验结果的准确性。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。