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技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种传动轴及应用其的汽车。

背景技术

传动轴是汽车传动系中传递动力的重要部件，其能够与变速箱、驱动桥共 同作用将发动机的动力传递给车轮，从而使汽车产生驱动力。

其中，由于传动轴是车辆传递扭矩并高速旋转的零部件，因此极易发生震 动等方面的NVH(Noise、Vibration、Harshness——噪声、振动与声振粗糙度) 问题，并影响车辆的整体性能。现有技术中，传动轴主要是由轴管、伸缩套和 万向节组成，并通过对轴管、万向节和发动机所组成的轴系进行匹配设计，以 避免共振的产生，从而减轻由传动轴的扭转震动所产生的NVH问题。

然而，仅通过避免传动轴与发动机产生共振，并无法行之有效地降低传动 轴的扭转震动。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种传动轴及应用其的汽车，以解决现有技术 中无法有效地降低传动轴的扭转震动的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种传动轴，包括匹配连接的凸缘1和十字轴2，所述十字轴2连接有轴 叉3；所述轴叉3匹配对接有传动块4，且所述轴叉3和传动块4的外侧套设有 扭转弹簧5；所述扭转弹簧5的外侧通过传动块4套装有轴管6；所述轴叉3 能够相对所述传动块4旋转，并带动所述扭转弹簧5在所述轴管6内发生形变。

其中，所述轴叉3包括与所述十字轴2匹配连接的支脚本体31，所述支脚 本体31上沿周向方向固定有两个间隔相对的旋转柱体32。

具体地，所述支脚本体31包括呈U型结构的支脚311，以及与所述支脚 311的闭合端一体成型设置的柱形圆台312；所述支脚311的敞口端设有与所述 十字轴2匹配连接的轴孔3111；所述柱形圆台312与所述支脚311相背的端面 上，沿周向方向固定有两个间隔相对的旋转柱体32；所述旋转柱体32的横截 面为扇形，且所述扇形的圆心角小于90度。

进一步地，所述传动块4包括与所述轴管6匹配的圆柱形底座41；所述圆 柱形底座41与所述轴叉3相对的端面上，沿周向方向固定有两个间隔相对的扇 形柱体42；所述扇形柱体42的圆心角小于90度；所述旋转柱体32与所述扇 形柱体42同轴插接，以使所述轴叉3与所述传动块4同轴对接且能够相互转动。

实际应用时，所述柱形圆台312和圆柱形底座41上分别设有弹簧安装孔7； 所述扭转弹簧5的两端分别插入所述弹簧安装孔7中固定，且所述扭转弹簧5 位于所述对接后的旋转柱体32和扇形柱体42外侧；所述扭转弹簧5发生形变 时，所述扭转弹簧5的内径能够与所述对接后的旋转柱体32和扇形柱体42的 外侧表面贴合；或，所述扭转弹簧5的外径能够与所述轴管6的内侧表面贴合。

其中，所述旋转柱体32的侧面和外表面分别硫化有橡胶；所述扇形柱体 42的侧面和外表面分别硫化有橡胶；所述轴管6与所述扭转弹簧5接触的内表 面区域硫化有橡胶。

具体地，所述柱形圆台312的中心固定有定心轴8，且所述定心轴8与所 述旋转柱体32的内侧面固定连接；所述圆柱形底座41的中心设有与所述定心 轴8匹配的通孔9，且所述定心轴8穿设过所述通孔9。

进一步地，所述定心轴8穿设过所述通孔9的一端，沿周向方向设有卡簧 槽81；所述卡簧槽81上安装有卡簧10。

优选地，所述圆柱形底座41与所述轴管6过盈配合，且所述轴管6与所述 柱形圆台312之间设有密封圈11。

相对于现有技术，本发明所述的传动轴具有以下优势：

本发明提供的传动轴中，包括匹配连接的凸缘和十字轴，十字轴连接有轴 叉；轴叉匹配对接有传动块，且轴叉和传动块的外侧套设有扭转弹簧；扭转弹 簧的外侧通过传动块套装有轴管；轴叉能够相对传动块旋转，并带动扭转弹簧 在轴管内发生形变。由此分析可知，动力总成输出的扭矩经凸缘和十字轴传递 给轴叉，轴叉旋转并继续将扭矩传递给传动块和轴管；并且轴叉旋转传递扭矩 时，扭转弹簧受旋转力的作用同时发生扭转形变。因此，当动力总成输入到传 动轴的扭矩存在波动时，受旋转力作用发生扭转形变的扭转弹簧能够起到衰减 波动的作用，也即在扭矩传递过程中轴叉、传动块和扭转弹簧的共同作用能够 起到减震作用，从而本发明提供的传动轴能够有效降低扭矩传递过程中的扭转 震动。

本发明的另一目的在于提出一种汽车，设置有上述任一项所述的传动轴。 由于汽车的传动轴具有减震功能，因此能够有效提高整车的NVH性能。

所述汽车与上述传动轴相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图 中：

图1为本发明实施例所述的传动轴的分解结构示意图；

图2为本发明实施例所述的传动轴的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例所述的传动轴中轴叉的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的传动轴中传动块的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的传动轴中轴叉正向旋转的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例所述的传动轴中轴叉反向旋转的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1-凸缘，2-十字轴，3-轴叉，31-支脚本体，311-支脚，3111-轴孔，312-柱 形圆台，32-旋转柱体，4-传动块，41-圆柱形底座，42-扇形柱体，5-扭转弹簧， 6-轴管，7-弹簧安装孔，8-定心轴，81-卡簧槽，9-通孔，10-卡簧，11-密封圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供一种传动轴，如图1和图2所示，包括匹配连接的凸缘 1和十字轴2，十字轴2连接有轴叉3；轴叉3匹配对接有传动块4，且轴叉3 和传动块4的外侧套设有扭转弹簧5；扭转弹簧5的外侧通过传动块4套装有 轴管6；轴叉3能够相对传动块4旋转，并带动扭转弹簧5在轴管6内发生形 变。

本发明实施例提供的传动轴中，包括匹配连接的凸缘和十字轴，十字轴连 接有轴叉；轴叉匹配对接有传动块，且轴叉和传动块的外侧套设有扭转弹簧； 扭转弹簧的外侧通过传动块套装有轴管；轴叉能够相对传动块旋转，并带动扭 转弹簧在轴管内发生形变。由此分析可知，动力总成输出的扭矩经凸缘和十字 轴传递给轴叉，轴叉旋转并继续将扭矩传递给传动块和轴管；并且轴叉旋转传 递扭矩时，扭转弹簧受旋转力的作用同时发生扭转形变。因此，当动力总成输 入到传动轴的扭矩存在波动时，受旋转力作用发生扭转形变的扭转弹簧能够起 到衰减波动的作用，也即在扭矩传递过程中轴叉、传动块和扭转弹簧的共同作 用能够起到减震作用，从而本发明实施例提供的传动轴能够有效降低扭矩传递 过程中的扭转震动。

实际应用时，为了便于传动轴的整体装配，如图1和图3所示，轴叉3可 以包括与十字轴2匹配连接的支脚本体31，该支脚本体31上沿周向方向可以 固定有两个间隔相对的旋转柱体32，从而由十字轴2传递的扭矩能够经支脚本 体31到达旋转柱体32，并由旋转柱体32传递给与其匹配对接的传动块4。其 中，旋转柱体32的设置不仅能够顺利传递扭矩，还能起到便于在其外侧套装扭 转弹簧5的作用，从而使传动轴具有减震功能。

其中，为了使轴叉3能够顺利旋转并传递扭矩，如图1和图3所示，支脚 本体31可以包括呈U型结构的支脚311，以及与支脚311的闭合端一体成型设 置的柱形圆台312，从而柱形圆台312能够与轴管6的端口配合起到封闭传动 块4和扭转弹簧5的作用。并且，支脚311的敞口端可以设有与十字轴2匹配 连接的轴孔3111，从而十字轴2能够通过支脚311上的轴孔3111与轴叉3的支 脚本体31匹配连接，同时十字轴2能够位于U型结构的支脚311的U型槽空 间内，以利于扭矩的传递并使传动轴的整体结构更紧凑。另外，柱形圆台312 与支脚311相背的端面上，可以沿周向方向固定有两个间隔相对的旋转柱体32； 其中，为了便于加工制造和传递扭矩，并与扭转弹簧5的筒型结构匹配，该旋 转柱体32的横截面可以为扇形。

具体地，为了使传动块4的结构与轴叉3的结构匹配，以利于二者的配合 动作完成扭矩的传递，如图1和图4所示，传动块4可以包括与轴管6的筒径 匹配的圆柱形底座41，从而能够通过圆柱形底座41将轴管6套装在扭转弹簧5 的外侧。其中，圆柱形底座41与轴叉3相对的端面上，可以沿周向方向固定有 两个间隔相对的扇形柱体42，从而旋转柱体32能够与扇形柱体42同轴插接， 以使轴叉3能够与传动块4同轴对接并相互转动；且当旋转柱体32旋转，以使 其的侧面与扇形柱体42的侧面相互贴合时，即可达到传递扭矩的作用。具体地， 如图5和图6所示，匹配对接后的轴叉3和传动轴4中，旋转柱体32与扇形柱 体42共同构成扭转弹簧5内侧的旋转体，即旋转体由四部分构成，沿周向方向 依次可以为旋转柱体32、扇形柱体42、旋转柱体32和扇形柱体42。进一步地， 扇形柱体42的圆心角可以小于90度，同样旋转柱体32的扇形截面的圆心角也 可以小于90度，从而由四部分构成的旋转柱的每部分之间均具有间隙，该间隙 能够为旋转柱体32的旋转提供空间，进而旋转柱体32能够为扭转弹簧5的形 变提供扭转动力。在实际的加工制造中，可以优选为将旋转柱体32和扇形柱体 42的圆心角设置成等大，从而使旋转体的结构对称，进而有利于扭矩的传递和 扭转弹簧5的形变。

实际应用时，为了使轴叉3能够带动扭转弹簧5转动发生形变，如图3和 图4所示，轴叉3的柱形圆台312和传动块4的圆柱形底座41上可以分别设有 弹簧安装孔7，从而扭转弹簧5的两端可以分别插入上述弹簧安装孔7中进行 固定，且同时可以保证扭转弹簧5位于对接后的旋转柱体32和扇形柱体42的 外侧，进而达到扭转弹簧5发生形变以衰减震动的作用。在实际安装过程中， 为了保证扭转弹簧5在形变过程中不会从弹簧安装孔7中脱出，可以优选为将 扭转弹簧5进行轴向压缩的方式安装固定，从而能够保持扭转弹簧5具有一定 的轴向力，有效防止其从弹簧安装孔7中脱出。

具体地，在实际工作过程中，引起扭转弹簧5发生形变的情况可以分为两 种，一种可以为轴叉3正向旋转以使扭转弹簧5的直径变小、另一种可以为轴 叉3反向旋转以使扭转弹簧5的直径变大。其中，如图5所示，当轴叉3正向 旋转时，扭转弹簧5承受扭矩且直径变小，以使扭转弹簧5的内径能够与对接 后的旋转柱体32和扇形柱体42的外侧表面贴合，从而当旋转柱体32和扇形柱 体42的外表面分别硫化有橡胶时，能够快速、有效地衰减扭转弹簧5未完全及 时吸收的震动，进而通过旋转柱体32和扇形柱体42外表面的橡胶进一步加快 和增强传动轴波动的衰减，提高传动轴的减震效果；或，如图6所示，当轴叉 3反向旋转时，扭转弹簧5承受扭矩且直径变大，以使扭转弹簧5的外径能够 与轴管6的内侧表面贴合，从而当轴管6与扭转弹簧5接触的内表面区域硫化 有橡胶时，能够快速、有效地衰减扭转弹簧5未完全及时吸收的震动，进而通 过轴管6内表面的橡胶进一步加快和增强传动轴波动的衰减，提高传动轴的减 震效果。

此处需要补充说明的是，当旋转柱体32和扇形柱体42相互贴合后，由于 轴叉3与传动块4的相对角度不再发生变化，因此扭转弹簧5的内径或外径能 够保持不变，从而通过合理设计扭转弹簧5的尺寸，能够有效保证当轴叉3的 旋转柱体32与传动块4的扇形柱体42紧密贴合后，扭转弹簧5的内圈能够恰 好接触部分旋转柱体32和扇形柱体42外表面的橡胶，或扭转弹簧5的外圈能 够恰好与轴管6的内表面橡胶部分接触。

其中，为了避免轴叉3的旋转柱体32与传动块4的扇形柱体42贴合时接 触面发出噪声，可以在旋转柱体32和扇形柱体42的侧面分别硫化有橡胶；并 且，旋转柱体32和扇形柱体42外表面的橡胶同样可以起到避免扭转弹簧5与 其贴合时发出噪声的作用，轴管6与扭转弹簧5接触的内表面区域硫化的橡胶 也可以防止贴合时发出噪声。具体地，当合理设计扭转弹簧5的刚度及硫化橡 胶的厚度时，能够实现由轴叉3、传动块4和扭转弹簧5构成的减震结构的刚 度和阻尼的大范围变化，从而有利于匹配设计出具有最佳减震效果的传动轴。 另外，由轴叉3、传动块4和扭转弹簧5构成的减震结构位于传动轴的轴管6 内部，从而旋转半径较小，有利于整车的布置；同时，本发明实施例提供的具 有减震功能的传动轴的整体结构简单、便于生产制造，并且成本较低，利于大 批量生产。

实际应用时，为了进一步保证轴叉3旋转时能够与传动块4同轴，如图1 和图3所示，轴叉3的柱形圆台312与支脚311相背的端面的中心可以固定有 定心轴8，且该定心轴8可以与旋转柱体32的内侧面固定连接，从而保证定心 轴8和旋转柱体32的同步旋转。此时，传动块4的圆柱形底座41的中心可以 设有与定心轴8匹配的通孔9，且定心轴8可以穿设过该通孔9，从而能够有效 保证轴叉3和传动块4的同轴设置。

其中，为了在扭转弹簧5对轴叉3和传动块4的轴向固定的基础上，进一 步增强固定效果，防止轴叉3和传动块4发生轴向移动，影响传动轴的减震效 果，如图1-图3所示，定心轴8穿设过通孔9的一端，沿周向方向可以设有卡 簧槽81，同时，该卡簧槽81上可以安装有卡簧10，从而通过卡簧10在圆柱形 底座41与扇形柱体42相背的端面上将传动块4与轴叉3进行卡固，以进一步 提高轴叉3和传动块4的轴向固定及同轴固定。

具体地，为了实现传动块4与轴管6的安装固定，实际操作中可以将传动 块4的圆柱形底座41与轴管6过盈配合，此时，轴管6在配合处可以设置为缩 口结构，如图1和图2中虚线箭头所指位置。进一步地，为了防止泥水等杂物 进入传动轴中，如图1和图2所示，轴管6与轴叉3的柱形圆台312之间可以 设有密封圈11，从而通过密封圈11将轴叉3与轴管6的接触区域密封，进而 使减震结构处于密封环境中，进而保证具有减震功能的传动轴能够正常工作， 并提高其的使用寿命。

下面借助附图对本发明实施例提供的传动轴的工作过程进行详细说明。

如图5所示，当轴叉3正向旋转传递扭矩时，轴叉3相对转动块4旋转一 定角度，以使轴叉3的旋转柱体32能够与传动块4的扇形柱体42之间的间隙 逐渐减小，与此同时扭转弹簧5受扭转力的作用，直径逐渐减小；当旋转柱体 32与扇形柱体42贴合时，传动块4开始传递扭矩，同时扭转弹簧5的内圈与 轴叉3的旋转柱体32、传动块4的扇形柱体42外表面的硫化橡胶贴合。当动 力总成输入到传动轴的扭矩存在波动时，受扭转力产生变形的扭转弹簧5以及 旋转柱体32和扇形柱体42外表面的硫化橡胶能够衰减波动。并且，扭转弹簧 5的内圈与旋转柱体32和扇形柱体42外表面的橡胶接触，能够进一步衰减扭 转弹簧5的波动，提高传动轴的减震效果。

如图6所示，当轴3叉反向旋转传递扭矩时，与正向旋转时的衰减原理一 致。区别在于扭转弹簧5受扭转力的作用，直径逐渐变大，并且扭转弹簧5的 外圈与轴管6内壁的橡胶贴合，由轴管6的内壁橡胶进一步衰减扭转弹簧5的 波动。

本发明实施例提供的传动轴，设有由轴叉3、传动块4和扭转弹簧5构成 的减震结构，因此具有较好的减振效果；并且将减震结构设于传动轴的轴管6 内部，因此旋转半径较小，有利于整车的布置；同时通过改变扭转弹簧5的直 径和硫化橡胶的厚度，能够实现减震结构的刚度和阻尼值的大范围变化，以满 足不同减震要求的传动轴；另外传动轴的整体结构简单、对橡胶性能的要求较 低，因此易于制造、成本较低。

本发明实施例还提供一种汽车，设置有上述任一项所述的传动轴。由于汽 车的传动轴具有减震功能，因此能够有效提高整车的NVH性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。