CN101249608A - 汽车主减速器预紧装置及预紧方法 - Google Patents

Abstract

汽车主减速器预紧装置及预紧方法，其装置的特点设置用于悬置主减速器的工作平台，工作平台上方设置可转动的螺母旋紧机构，螺母旋紧机构转轴中设置主齿螺母旋紧扭矩传感器；工作平台下方设置可转动的轴承预紧扭矩测量机构；本发明方法的特点是在由螺母旋紧机构旋紧主齿螺母以及由轴承预紧扭矩测量机构转动主减轴承座的同时，测量主齿轴承预紧扭矩以及主齿螺母旋紧扭矩；当主齿轴承预紧扭矩和主齿螺母旋紧扭矩都达到设定值区域内时，完成汽车主减速器预紧。本发明可以有效提高产品合格率，提高工作效率。

Description

汽车主减速器预紧装置及预紧方法

技术领域

本发明涉及应用在汽车主减速器装配工艺中的汽车主减速器预紧装置及预紧方法。

背景技术

在现有的轻型卡车主减速器装配流程中，需要对主减速器中的一对主齿轴承(即一对圆锥滚子轴承)进行预紧，使之达到一定的转动阻扭矩。若阻扭矩过小，则主减速器刚性不足，易产生噪声；若阻扭矩过大，在主减速器高速转动时，易产生烧灼现象。因此，对主齿轴承预紧扭矩的控制非常重要。

主齿轴承预紧扭矩的合格值为一个设定的范围值A1～A2。在轻型卡车中，主减速器设定的A1～A2通常为1～2Nm，主齿轴承预紧扭矩是通过装配时旋紧主齿螺母来获得的，主齿螺母的旋紧扭矩的合格值为一个设定的范围值B1～B2，轻型卡车中主减速器设定的B1～B2通常为320～480Nm。

在主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母旋紧扭矩之间存在一定的联系，这一联系是依靠一对主齿轴承之间的弹性隔套的压缩变形来建立。通过旋紧主齿螺母压缩弹性隔套，弹性隔套的变形使获得预紧扭矩。合格的弹性隔套会使主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母的旋紧扭矩均落在设定的合格值范围内。

目前，对主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母旋紧扭矩的测量并非同步进行。首先使用风动扳手旋紧主齿螺母，但并不知道主齿螺母的拧紧扭矩，或用定扭矩扳手将主齿螺母拧到合格的扭矩范围内，然后，检测主齿轴承预紧扭矩。而对于主齿轴承预紧扭矩的检测一般是由装配工人手工拨转主减速器的主减轴承座，靠手感和经验来判断预紧扭矩的大小是否在合格的范围内，显然，这一预紧扭矩的检测受到工人的操作熟练程度、身体状况和情绪的影响；也有一种方式是人工用弹簧秤来拉主减轴承座，使主减轴承座旋转，然后观察拉力的大小，将力乘以力臂得到预紧扭矩，这种测量方式存在的问题是人手工拉弹簧秤不能使主减轴承座作匀速转动，弹簧秤的拉力的作用线不能保证与旋转平面在一个面上，并且这一力的作用线不能在作用点处与旋转半径垂直，因此只能粗略测量预紧扭矩的大小，不能准确测量轴承预紧扭矩，给判定预紧扭矩是否落在合格的范围带来了困难。

实际上，按照现有的方式，如果测量的预紧扭矩落在设定的合格范围，但是否是真实的预紧扭矩；如果不到预紧扭矩的下限A1，即测量值小于A1，是否继续旋紧主齿螺母，若继续，再旋紧多少，都无法预测；若大于预紧扭矩的上限A2，即测量值大于A2，是否真的预紧扭矩超出上限，也无法得知。于是就存在主减速器轴承预紧力过大或者过小的状况，造成产品质量的不稳定。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种汽车主减速器预紧装置及预紧方法，在保证汽车主减速器主齿轴承预紧扭矩达到合格的范围的前提下提高主减速器的装配质量和装配效率。

本发明解决技术问题采用如下方案：

本发明汽车主减速器预紧装置的结构特点是设置用于悬置主减速器的工作平台，在所述主减速器的同轴位置上，位于工作平台的上方，设置可转动的螺母旋紧机构，螺母旋紧机构的底端设置为可固套在主齿螺母上并与螺母旋紧机构的转轴联动的套筒，在螺母旋紧机构的转轴中设置主齿螺母旋紧扭矩传感器；位于工作平台的下方，设置可转动的轴承预紧扭矩测量机构，轴承预紧扭矩测量机构具有可插入在主减速器轴承座上一对对称孔中并与轴承预紧扭矩测量机构的转轴联动的测量拨爪，在轴承预紧扭矩测量机构的转轴中设置主齿轴承预紧扭矩传感器。

本发明汽车主减速器预紧方法的特点是对主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母旋紧扭矩实施同步测量，所述同步测量是在由螺母旋紧机构旋紧主齿螺母以及由轴承预紧扭矩测量机构转动主减轴承座的同时，通过主齿轴承预紧扭矩传感器测量主齿轴承预紧扭矩，并通过主齿螺母旋紧扭矩传感器测量主齿螺母旋紧扭矩；当主齿轴承预紧扭矩和主齿螺母旋紧扭矩都达到设定值区域内时，完成汽车主减速器预紧。

本发明动态测量轴承预紧扭矩从而对主齿轴承的预紧扭矩进行实时监制，旋紧主齿螺母来压紧主齿轴承的内圈，从而得到轴承的预紧扭矩。在旋转主齿螺母的同时，测量主齿轴承预紧扭矩的大小和主齿螺母的旋紧扭矩大小。一旦轴承预紧扭矩的大小达到合格的范围内，而且主齿螺母的旋紧扭矩也到达合格的范围内，此时主减速器的装配就合格了。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明是在测量主齿轴承预紧扭矩的同时对主齿螺母旋紧扭矩进行测量，并根据主齿轴承预紧扭矩对主齿螺母旋紧扭矩进行控制，可以有效提高产品合格率，提高工作效率。

2、本发明中主齿轴承预紧扭矩传感器和主齿螺母旋紧扭矩传感器的设置可以精确地测出主齿轴承预紧扭矩和主齿螺母旋紧扭矩；保证装配精度。

3、本发明测量机构可以采用工业控制计算机，保证控制系统的稳定可靠。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明螺母旋紧机构结构示意图。

图3为本发明的轴承预紧扭矩测量机构结构示意图。

图4为本发明汽车主减速器示意图。

图中标号：1螺母旋紧机构、2上部气缸、3固定框架、4上部纵向导轨、5工作平台、6主减速器、7下部气缸、8轴承预紧扭矩测量机构、9下部纵向导轨、10机架、11套筒、12减速机构、13主齿螺母旋紧扭矩传感器、14直流伺服电机、15主齿螺母、16主齿凸缘、17主动齿轮、18主减轴承座、19主齿轴承、20弹性隔套、21弹性销机构、22测量拨爪、23花键套、24主齿轴承预紧扭矩传感器、25交流伺服电机、26角接触球轴承、27套管、28测量架、29扭矩限制器。

以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明：

具体实施方式

参见图1，设置用于悬置主减速器6的工作平台5，在主减速器6的同轴位置上，位于工作平台5的上方，设置可转动的螺母旋紧机构1，螺母旋紧机构1的底端设置为可固套在主齿螺母15上并与螺母旋紧机构1的转轴联动的套筒11，在螺母旋紧机构1的转轴中设置主齿螺母旋紧扭矩传感器13；位于工作平台5的下方，设置可转动的轴承预紧扭矩测量机构8，轴承预紧扭矩测量机构8具有可插入在主减速器轴承座18上一对对称孔中并与轴承预紧扭矩测量机构8的转轴联动的测量拨爪22，在轴承预紧扭矩测量机构8的转轴中设置主齿轴承预紧扭矩传感器24。

图4所示为汽车主减速器结构示意，一对主齿轴承19为圆锥滚子轴承，它的外圈压装在主减轴承座18内，内圈套在主动齿轮17上，在两个内圈之间配置弹性隔套20，主齿凸缘16和主动齿轮17之间为花键联接，当主齿凸缘16在工作平台4上不能转动后，主动齿轮17也不能转动。在主动齿轮17的尾部开有螺纹，主齿螺母15旋在主动齿轮17上。当旋紧主齿螺母15时，主齿螺母15压紧主齿凸缘16，使得主齿凸缘16在主动齿轮17上沿着花键移动，主齿凸缘16的下端压在一个主齿轴承19的内圈大端面上，通过弹性隔套20的压缩变形，使得一对主齿轴承19的内外圈之间压紧，获得预紧扭矩。

图1所示汽车主减速器6是放置在工作平台4上，工作平台4通过螺钉固联在基架10上。在工作平台4上固定设置两个止转圆柱销，将汽车主减速器6的主齿凸缘16上的孔套装止转圆柱销上，使主齿凸缘16不能转动，汽车主减速器6便得以定位。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

如图1所示，螺母旋紧机构1的设置包括用于驱动螺母旋紧机构1转动的直流伺服电机14，螺母旋紧机构1通过螺钉固联在固定框架3上，固定框架3设置在基架10的上部纵向导轨4中，固定框架3连同螺母旋紧机构1可以在上部气缸2的带动下沿着上部纵向导轨4升或降。轴承预紧扭矩测量机构8的设置包括用于驱动轴承预紧扭矩测量机构8的交流伺服电机25，轴承预紧扭矩测量机构8固定设置在测量架28上，测量架28位于基架10的下部纵向导轨9中，测量架28连同轴承预紧扭矩测量机构8可以在下部气缸7的带动下沿着下部纵向导轨9升或降。

参见图2，螺母旋紧机构1具体是由套筒11、减速机构12、主齿螺母旋紧扭矩传感器13和直流伺服电机14构成。直流伺服电机14的旋转通过主齿螺母旋紧扭矩传感器13传到减速机构12，经过减速机构12的扭矩放大，将扭矩传到套筒11上，套筒11与主齿螺母15是相匹配的，将套筒11套装在主齿螺母15上，直流伺服电机14的转动即可将主齿螺母15旋紧，同时由主齿螺母旋紧扭矩传感器13实时测得主齿螺母旋紧扭矩。

参见图3，本实施例中，在测量拨爪22和主齿轴承预紧扭矩传感器24之设置花键套23并以花键连接，花键套23通过一对角接触球轴承26设置在套管27中，套管27固定设置在测量架28上。在这一结构形式中，测量拨爪22和花键套23的自重通过角接触球轴承26和套管27引到测量架28上，以此消除部件自重的影响，保证精确测量。此外，在测量拨爪22的顶端设置弹性销21，测量拨爪22由于下部气缸7的带动而上升，当弹性销21触及轴承座18的下端面时，弹性销21的弹簧被压缩，随着测量拨爪22的转动，弹性销21会自动落入到轴承座18上一对对称孔中，并随之带动主减轴承座18旋转，同时由主齿轴承预紧扭矩传感器24实时测得主齿轴承预紧扭矩。

装配过程中，对主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母旋紧扭矩实施同步测量，该同步测量是在由螺母旋紧机构1旋紧主齿螺母15以及由轴承预紧扭矩测量机构8转动主减轴承座18的同时，通过主齿轴承预紧扭矩传感器24测量主齿轴承预紧扭矩，并通过主齿螺母旋紧扭矩传感器13测量主齿螺母旋紧扭矩；根据轴承预紧扭矩的测量值控制主齿螺母15的拧紧程度，并通过主齿螺母旋紧扭矩传感器13测量主齿螺母旋紧扭矩的大小；当主齿轴承预紧扭矩和主齿螺母旋紧扭矩都达到设定值区域内时，完成汽车主减速器预紧。

具体实施中：

首先将汽车主减速器6放置在工作平台4上，将主齿凸缘16的螺栓孔对应套装在止转圆柱销上；

启动上部气缸2，带动螺母旋紧机构1沿着上部纵向导轨4下降，套筒11对准主齿螺母15进行认帽、拧紧。此时，主齿螺母旋紧扭矩传感器13即可实时测量主齿螺母旋紧扭矩。与此同时，轴承预紧扭矩测量机构8也开始工作，在下部气缸7的带动下沿着下部纵向导轨9上升，启动交流伺服电机25匀速转动，并依次通过扭矩限制器29、主齿轴承预紧扭矩传感器24和花键套23带动测量拨爪22匀速转动；下部气缸7上升直至弹性销21被压缩并落入到主减轴承座18的一对对称孔中，随后带动主减轴承座18和主齿轴承19外圈匀速转动，利用主齿轴承预紧扭矩传感器24测得主齿轴承预紧扭矩，在显示屏幕上显示出来。

主齿螺母15的合格拧紧扭矩有一个设定的范围值，在拧紧扭矩较低时，可以用较快的转速旋紧主齿螺母15，接近合格拧紧扭矩的下限时，减缓主齿螺母15的旋紧速度，通常可以是每分钟一圈。

随着主齿螺母15不断被旋紧，由主齿轴承预紧扭矩传感器24实时测得的主齿轴承预紧扭矩也不断变大。主齿轴承19的合格预紧扭矩也有一个设定的范围值，在主减速器预紧过程中，是以主齿轴承19的预紧扭矩为主要考察数据。

当由主齿轴承预紧扭矩传感器24测得的主齿轴承预紧扭矩尚未达到设定值下限时，若主齿螺母旋紧扭矩传感器13测得的主齿螺母旋紧扭矩已经超出设定值上限，判定为预紧不合格。

当由主齿轴承预紧扭矩传感器24测得的主齿轴承预紧扭矩到达设置值下限时，则有：

若主齿螺母旋紧扭矩也进入设定值范围，判定为预紧合格；

若主齿螺母旋紧扭矩已经超出设定值上限，判定为预紧不合格；

若主齿螺母旋紧扭矩尚未达到设定值下限，继续旋紧主齿螺母15，直到主齿螺母旋紧扭矩达到设定值范围，判定为预紧合格；在由主齿轴承预紧扭矩传感器24测得的主齿轴承预紧扭矩到达合格值上限而主齿螺母旋紧扭矩仍然没有达到设定值下限时，判定为预紧不合格。当由主齿轴承预紧扭矩传感器24测得的预紧扭矩尚未达到合格预紧扭矩的下限时，若主齿螺母旋紧扭矩传感器13测得的拧紧扭矩已经超出合格拧紧扭矩的上限，判定为预紧不合格。

对于预紧不合格的产品，需要更换不同厚度的弹性隔套20，重新拆装主减速器5直到合格。

Claims (8)

1、汽车主减速器预紧装置，其特征是设置用于悬置主减速器(6)的工作平台(5)，在所述主减速器(6)的同轴位置上，位于工作平台(5)的上方，设置可转动的螺母旋紧机构(1)，所述螺母旋紧机构(1)的底端设置为可固套在主齿螺母(15)上并与所述螺母旋紧机构(1)的转轴联动的套筒(11)，在所述螺母旋紧机构(1)的转轴中设置主齿螺母旋紧扭矩传感器(13)；位于工作平台(5)的下方，设置可转动的轴承预紧扭矩测量机构(8)，所述轴承预紧扭矩测量机构(8)具有可插入在主减速器轴承座(18)上一对对称孔中并与所述轴承预紧扭矩测量机构(8)的转轴联动的测量拨爪(22)，在所述轴承预紧扭矩测量机构(8)的转轴中设置主齿轴承预紧扭矩传感器(24)。

2、根据权利要求1所述的汽车主减速器预紧装置，其特征是所述螺母旋紧机构(1)的设置包括：用于驱动螺母旋紧机构(1)转动的直流伺服电机(14)、螺母旋紧机构(1)固联在固定框架(3)上、固定框架(3)设置在基架(10)的上部纵向导轨(4)中、由上部气缸(2)带动的固定框架(3)连同螺母旋紧机构(1)可以在上部纵向导轨(4)中升或降。

3、根据权利要求1所述的汽车主减速器预紧装置，其特征是所述轴承预紧扭矩测量机构(8)的设置包括：用于驱动轴承预紧扭矩测量机构(8)的交流伺服电机(25)、轴承预紧扭矩测量机构(8)固定设置在测量架(28)上、测量架(28)位于基架(10)的下部纵向导轨(9)中、由下部气缸(7)带动的测量架(28)连同轴承预紧扭矩测量机构(8)可以在下部纵向导轨(9)中升或降。

4、根据权利要求3所述的汽车主减速器预紧装置，其特征是在所述测量拨爪(22)和主齿轴承预紧扭矩传感器(24)之设置花键套(23)并以花键连接，所述花键套(23)通过一对角接触球轴承(26)设置在套管(27)中，套管(27)固定设置在测量架(28)上。

5、根据权利要求1所述的汽车主减速器预紧装置，其特征是在所述测量拨爪(22)的顶端设置弹性销(21)。

6、一种汽车主减速器预紧方法，其特征是对主齿轴承预紧扭矩与主齿螺母旋紧扭矩实施同步测量，所述同步测量是在由螺母旋紧机构(1)旋紧主齿螺母(15)以及由轴承预紧扭矩测量机构(8)转动主减轴承座(18)的同时，通过主齿轴承预紧扭矩传感器(24)测量主齿轴承预紧扭矩，并通过主齿螺母旋紧扭矩传感器(13)测量主齿螺母旋紧扭矩；当主齿轴承预紧扭矩和主齿螺母旋紧扭矩都达到设定值区域内时，完成汽车主减速器预紧。

7、根据权利要求6所述的汽车主减速器预紧方法，其特征是当由主齿轴承预紧扭矩传感器(24)测得的主齿轴承预紧扭矩尚未达到设定值下限时，若主齿螺母旋紧扭矩传感器(13)测得的主齿螺母旋紧扭矩已经超出设定值上限，判定为预紧不合格。

8、根据权利要求6所述的汽车主减速器预紧方法，其特征是当由主齿轴承预紧扭矩传感器(24)测得的主齿轴承预紧扭矩到达设置值下限时，则有：

若主齿螺母旋紧扭矩也进入设定值范围，判定为预紧合格；

若主齿螺母旋紧扭矩已经超出设定值上限，判定为预紧不合格；

若主齿螺母旋紧扭矩尚未达到设定值下限，继续旋紧主齿螺母(15)，直到主齿螺母旋紧扭矩达到设定值范围，判定为预紧合格；在由主齿轴承预紧扭矩传感器(24)测得的主齿轴承预紧扭矩到达合格值上限而主齿螺母旋紧扭矩仍然没有达到设定值下限时，判定为预紧不合格。

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