一种轻量化重型免维护智能万向节的制作方法

1.本实用新型涉及万向节的领域，具体涉及一种轻量化重型免维护智能万向节。


背景技术：

2.随着科技持续进步和国家不断发展，绿色环保已然成为了核心发展理念，智能化也一直是新的发展趋势。绿色、智能是对汽车行业提出新的挑战。汽车油耗和整车质量密切相关，重量越小燃油消耗就越少。在满足汽车平稳性和安全性的前提下，各系统重量越轻越契合绿色发展理念。据研究表明，整车质量每下降10％，燃油消耗可以减少8％，排放可以降低4％。汽车轻量化已经成为绿色发展的必然趋势，随着车辆的更新换代，汽车的核心部件轻量化、智能化成为技术发展的目标。传动轴是汽车动力传动的关键核心部件，而万向节是传动轴的“心脏”部件。
3.目前为止市场上还没有一款智能万向节进行应用，仅仅只是在尚未实施的设计方案。普遍存在以下问题：产品设计功能难以实现、安装的不可靠性、数据传递接收困难、不易制造、万向节结构笨重等。申请号为201620119391.3的实用新型专利公开了一种智能新型免维护十字轴万向节，该专利没有解决传感器工作供电，传感器在十字轴油孔中发射的温度信号无法传递出去等问题。申请号为201920017247.2的实用新型专利公开了十字轴万向节寿命预警传感器，该专利方形传感器安装于十字轴表面，在传动轴组装时容易损坏、在恶劣环境中工作也易松动、传感器安装在中间，温度为十字轴中间的温度，无法直接测的轴承内部温度，信号接收受外界环境影响较大等问题。
4.传统重型万向节十字轴设计富余重量过重，高负载、大摆角导致轴承与十字轴间接触应力大，造成轴承与十字轴表面疲劳磨损，从而引起万向节松旷、烧蚀，最终导致传动轴失去驱动功能，甚至发生重大交通安全事故。因此，对万向节轻量化和智能寿命实时预警监测显得尤为迫切。传动轴寿命监测系统根据万向节的摩擦升温和松旷抖动这两个重要表现，从万向节轴承实时温度监控、万向节振动加速度及振幅进行实时监测，一旦万向节轴承内温度超过给定阈值、万向节振幅及振动加速度超过极限值，则可通过传感器将信号反馈寿命系统发出预警响应，及时停车检修，从而避免恶性事故的发生。
5.总的来说，现有技术方案的不足之处可以归纳为以下几点：
6.1、现有技术方案采用接触式无线射频方式，无线晶片传感器组件内置到十字轴润滑油存储孔内且被金属材料轴承封闭后，晶片传感器信号被屏蔽在封闭的金属腔内，检测到的温度信号无法发送出去；
7.2、现有无线晶片传感器组件式技术方案并未提出电源方案，因传感器组实时温度和振动采集和无线信号发射是需要电源系统支撑运行的；
8.3、现有技术方案采集温度为十字轴万向节中部温度，并不是十字轴轴承内部的温度，存在温度采集不精确，且在一定程度上受外界环境温度影响；
9.4、现有非接触式红外传感式温度监测系统因对环境要求极为严格，在遭受雨水、油污、振动等恶劣条件时，传感器受损而无法正常工作；
10.5、现有传感器组件安装在十字轴万向节表面，实车工作中可靠性不足。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种轻量化重型免维护智能万向节，具有结构简单、使用寿命长、安全可靠的优势。
12.本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：这种轻量化重型免维护智能万向节，包括十字轴，所述十字轴的四个轴头上均套装有轴套，轴套的内圆端面与轴头端面之间设置垫片，轴头的外圆与轴套的内圆之间设置若干滚针，油封安装于轴套口部，油封与滚针之间设置滚针挡圈，防尘罩安装在十字轴的轴颈部，防尘罩与轴套之间连接密封；所述十字轴内开设有相互垂直且中间贯通的十字型通道，十字型通道靠近各轴头端部的位置处开设有容置腔，容置腔内安装温度传感器芯片，用于感应十字轴的温度；十字轴中心位置处开设有凹槽，凹槽内固装有传感器组件，传感器组件包括传感器主板和封装在传感器主板外周的封装盒，封装盒顶部集成有信号发射天线，信号发射天线与传感器主板电连接用于向外发射无线射频信号；温度传感器接线与传感器主板电连接后从封装盒底部穿出，并通过十字型通道进入容置腔内与温度传感器芯片电连接，实现十字轴内温度信号的实时反馈。
13.作为进一步的技术方案，所述温度传感器接线有四根，四个轴头的容置腔内均设有温度传感器芯片，温度传感器接线与温度传感器芯片一一对应。
14.作为进一步的技术方案，所述封装盒底部设有螺纹安装接口，用于将传感器组件螺纹固定在十字轴中心位置处开设的凹槽内，所述凹槽底部设有螺纹孔，螺纹孔位于十字形通道交叉位置的正上方；温度传感器接线穿过螺纹安装接口并进入十字型通道内。
15.作为进一步的技术方案，所述容置腔与垫片接触密封，二者接触位置处填充润滑脂；容置腔内设有阻油板，阻油板将润滑脂与温度传感器芯片隔开；温度传感器芯片与十字型通道之间通过芯片挡板隔开。
16.作为进一步的技术方案，所述芯片挡板上开有小孔供温度传感器接线通过；温度传感器芯片固定在芯片挡板上。
17.作为进一步的技术方案，所述封装盒内安装有纽扣电池，用于对传感器主板供电。
18.本实用新型的有益效果为：采用接触式自带电源传感器组件，实现对重型商用车用十字轴万向节温度、振动进行实时监控。该方案自带电源、功耗低、体积小、易安装、信号采集准确、且无线发送信号稳定并能克服泥水、灰尘、油污及振动等不利环境的影响。不影响万向节运动状态，通过在万向节十字轴毛坯中间增加凹槽实现轻量化、通过塑料封装后的自带电源接触式温度、加速度传感器组件，可实现对实车用重型免维护十字轴万向节温度、振动的实时监测。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图2为图1中a区域的局部放大示意图。
21.图3为十字轴的结构示意图。
22.图4为传感器组件的结构俯视图。
23.图5为传感器组件的结构主视图。
24.附图标记说明：十字轴1、防尘罩2、油封3、轴套4、滚针挡圈5、滚针6、垫片7、轴头8、十字型通道9、容置腔10、芯片挡板11、温度传感器芯片12、阻油板13、润滑脂14、传感器组件15、传感器主板16、温度传感器接线17、信号发射天线18、封装盒19、螺纹安装接口20、螺纹孔21。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：
26.实施例：如附图1所示，这种轻量化重型免维护智能万向节，包括十字轴1，所述十字轴1的四个轴头8上均套装有轴套4，轴套4的内圆端面与轴头8端面之间设置垫片7，轴头8的外圆与轴套4的内圆之间设置若干滚针6，油封3安装于轴套4口部，油封3与滚针6之间设置滚针挡圈5，防尘罩2安装在十字轴1的轴颈部，防尘罩2与轴套4之间连接密封。参考附图3，十字轴1内开设有相互垂直且中间贯通的十字型通道9，十字型通道9靠近各轴头8端部的位置处开设有容置腔10，容置腔10内安装温度传感器芯片12，用于感应十字轴1的温度；十字轴1中心位置处开设有凹槽，凹槽内固装有传感器组件15。参考附图4、5，传感器组件15包括传感器主板16和封装在传感器主板16外周的封装盒19，封装盒19顶部集成有信号发射天线18，信号发射天线18与传感器主板16电连接用于向外发射无线射频信号；温度传感器接线17与传感器主板16电连接后从封装盒19底部穿出，并通过十字型通道9进入容置腔10内与温度传感器芯片12电连接，实现十字轴1内温度信号的实时反馈。优选地，封装盒19内安装有纽扣电池，用于对传感器主板16供电。
27.进一步地，所述温度传感器接线17有四根，四个轴头8的容置腔10内均设有温度传感器芯片12，温度传感器接线17与温度传感器芯片12一一对应。封装盒19底部设有螺纹安装接口20，用于将传感器组件15螺纹固定在十字轴1中心位置处开设的凹槽内，所述凹槽底部设有螺纹孔21，螺纹孔21位于十字形通道9交叉位置的正上方；温度传感器接线17穿过螺纹安装接口20并进入十字型通道9内。优选地，封装盒19采用塑料或尼龙材料制成，既能通过无线射频信号，又能防止外界泥水、灰尘、油污等的侵入。
28.参考附图2，容置腔10与垫片7接触密封，二者接触位置处填充润滑脂14；容置腔10内设有阻油板13，阻油板13将润滑脂14与温度传感器芯片12隔开；温度传感器芯片12与十字型通道9之间通过芯片挡板11隔开。芯片挡板11上开有小孔供温度传感器接线17通过，温度传感器芯片12固定在芯片挡板11靠近阻油板13一侧的端面上。
29.本实用新型的工作过程：考虑到商用车重型十字轴万向节是运动旋转件，实车工作环境差，包括泥水、油污、灰尘、振动等的潜在影响传感器组件工作状态和寿命，本实用新型采用自带电源传感器组件，接触式无线传感器芯片通过无线射频方式将采集到温度、加速度振动信息传递给寿命预警系统的接收处理装置。工作时，温度传感器芯片12实时检测十字轴1容置腔10内的温度，并通过温度传感器接线17将温度信息传递至传感器主板16，传感器主板16接收到温度数据后，通过信号发射天线18以无线射频的方式向外界发送。一旦万向节轴承内温度超过给定阈值、万向节振幅及振动加速度超过极限值，则可通过传感器将信号反馈寿命系统发出预警响应，及时停车检修，从而避免恶性事故的发生。
30.本实用新型的研究对象是重型商用车传动轴寿命预警系统中的轻量化智能免维护万向节，其核心是通过优化十字轴中间结构，表面设计增加凹坑形状，实现轻量化结构的
免维护万向节十字轴；将传感器设计成圆柱形封装盒安装在十字轴毛坯中间的凹槽中，通过螺纹连接，并进行封装处理，从而保证了安装的可靠性；传感器采用有线温度传感器并藏于万向节内部，不受外界环境影响，可以对万向节轴承内温度进行有效实时监测。
31.可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。