CN104747692A - 提高变速器装配精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高变速器装配精度的方法，所述变速器包括输入轴、第一中间轴和主减速器，所述输入轴上设有前轴承，所述第一中间轴上设有前轴承和后轴承，所述主减速器的轴上设有前轴承和后轴承，在装配变速器时，为上述各个轴承加装垫片，各所述加装垫片的确定包括：a)根据所述垫片为其加装的轴承所在轴的长度和该位置上变速器壳体深度确定该垫片的轴向位置；b)考虑所述垫片为其加装的轴承的轴向预紧力；以及c)根据所述垫片的轴向位置和所述轴承的轴向预紧力选择垫片的厚度。

Description

提高变速器装配精度的方法

技术领域

本发明属于以多档位轴系总成和主减速器总成为核心结构的变速箱领域，具体涉及一种提高变速器装配精度的方法。

背景技术

变速器作为轻型、中型汽车的关键组成配件之一，基主要结构构成包括输入轴总成，单个或多个中间轴总成，主减速器总成及其差速器合件。在变速器的结构中，圆锥滚子轴承以其便捷的安装方式与良好的承载能力而有着突出的优势。在有上述优点的同时，圆锥滚子轴承也同时存在轴向定位偏差较大和需要预紧的问题。

目前在变速器设计尤其是多中间轴变速器设计中，多采用轴端配合锁紧螺母的方式对轴承产生预紧。采用这种方式 ，先主被动齿轮齿侧间隙、后轴承预紧力矩的调整易相互干涉，很难使两者同时达到技术标准要求；另外，螺旋配合的调整螺母与轴承孔，其螺纹加工存在微小毛刺，使螺母旋紧后易产生配合不紧密现象，导致轴承预紧力减小，齿轮啮合精度因此大大降低。一系列技术问题容易造成各个轴承温度升高，造成轴承早期烧结等失效模式，极大地影响了车辆的行驶安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用于普通定轴变速器的调整垫片选择方法。应用调整垫片组的结构在各轴总成的装配中兼顾轴向装配位置与轴承预紧，从而大幅度提高变速器的装配精度，以提高车辆的可靠性和安全性。

本发明涉及的提高变速器装配精度的方法，所述变速器包括输入轴、第一中间轴和主减速器，所述输入轴上设有前轴承，所述第一中间轴上设有前轴承和后轴承，所述主减速器的轴上设有前轴承和后轴承，在装配变速器时，为上述各个轴承加装垫片，各所述加装垫片的确定包括：根据所述垫片为其加装的轴承所在轴的长度和该位置上变速器壳体深度确定该垫片的轴向位置；考虑所述垫片为其加装的轴承的轴向预紧力；以及根据所述垫片的轴向位置和所述轴承的轴向预紧力选择垫片的厚度。

可选地，在上述方法中，根据所述第一中间轴、所述输入轴、所述主减速器的顺序加装垫片。

可选地，在上述方法中，对于同一根轴，先加装后轴承的垫片，再加装前轴承的垫片。

可选地，在上述方法中，对于同一根轴上的前、后轴承的垫片，考虑其中一个轴承的轴向预紧力。

可选地，所述方法中加装垫片的确定用于该垫片为其加装的轴承为锥轴承的情况。

可选地，在上述方法中，当所述输入轴的前轴承为球轴承或圆柱滚子轴承时，不考虑该前轴承的轴向预紧力。

可选地，在上述方法中，所述输入轴上还设有后轴承，在所述第一中间轴与所述输入轴之间的啮合齿轮端面设立第一参考面，根据各轴上后轴承距所述第一参考面的距离，和各轴所在的轴承座之间的深度差确定所述第一中间轴的后轴承垫片的轴向位置。

可选地，在上述方法中，根据a)所述第一中间轴后轴承底部距所述第一参考面的距离、b)所述输入轴后轴承底部距所述第一参考面的距离以及c)所述第一中间轴后轴承轴承座与所述输入轴后轴承轴承座的深度差来确定所述第一中间轴后轴承的垫片轴向位置。

可选地，在上述方法中，根据a)所述变速器箱体的总深度、b)所述第一中间轴后轴承的垫片厚度、c)所述第一中间轴后轴承底部距所述第一中间轴前轴承底部的距离d)以及所述第一中间轴的前轴承轴向预紧力所对应的预紧量来确定所述第一中间轴前轴承的垫片厚度。

可选地，在上述方法中，以主减速齿轮的端面设立第二参考面，根据所述第一中间轴、所述主减速器上的轴上后轴承分别距所述第二参考面的距离，和各轴所在的轴承座之间的深度差确定所述主减速器的后轴承垫片的轴向位置。

可选地，在上述方法中，根据a)所述第一中间轴的后轴承的垫片厚度、b)该后轴承底部至第二参考面的距离、c)所述主减速器轴后轴承底部距所述第二参考面的距离、d)所述第一中间轴所在壳体与主减速器轴所在壳体的深度差来确定所述主减速器轴后轴承的垫片轴向位置。

可选地，在上述方法中，根据a)所述主减速器轴后轴承底部与所述主减速器轴前轴承底部之间的距离、b)所述主减速器箱体总深度以及c)主减速器轴的前轴承轴向预紧力所对应的预紧量来确定所述主减速器前轴承的垫片厚度。

可选地，在上述方法中，所述输入轴后轴承为深沟球轴承，而所述输入轴前轴承为球轴承或圆柱滚子轴承，所述第一中间轴后轴承、所述第一中间轴前轴承、所述主减速器轴后轴承和所述主减速器轴前轴承均为圆锥滚子轴承。

可选地，在上述方法中，所述变速器还包括第二中间轴，所述第一中间轴、所述第二中间轴分别与所述输入轴啮合；所述第二中间轴上设有前轴承和后轴承；在为所述第一中间轴的轴承加装垫片之后，依次为所述第二中间轴后轴承和所述第二中间轴前轴承加装垫片。

应用调整垫片组的结构在各轴总成的装配中兼顾轴向装配位置与轴承预紧，从而大幅度提高变速器的装配精度，以提高车辆的可靠性和安全性。

选择垫片的根本目的在于装配中根据每个零件的加工情况通过加入垫片对轴承座和壳体的位置,从而控制装配后轴承的压紧程度(轴承预载荷)。

若无调整垫片设计,从输入轴一端开始装配,直到最终合箱, 各零件的加工公差累积会远超出轴承的轴向载荷范围要求,甚至可能无法顺利装配。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1为变速器轴系结构示意图；

图2为加入垫片后的变速器的结构示意图；

图3为确定中间轴后轴承的垫片的示意图；

图4为确定中间轴前轴承的垫片的示意图；

图5为确定主减速器的轴上后轴承、前轴承的垫片的示意图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

本发明所应用的变速器结构如图1所示。主要由输入轴总成1、第一中间轴总成2、第二中间轴总成3、主减速器总成4组成。而每根轴都由一前一后的一对轴承5~12支承在变速器壳体上。在这诸多轴承中，输入轴后轴承5为深沟球轴承，其上装有卡簧与壳体固定位置。其他轴承都为圆锥滚子轴承，装配中需要同时考虑轴承的轴向位置间隙与轴承预紧力的控制。

远离发动机的一端为后端，因此装在轴的后端的轴承称为后轴承。本发明通过应用图2中的1~7共7个调整垫片来达到轴承的轴向位置间隙与轴承预紧力的控制。它们分别为第一中间轴后轴承垫片S1、第一中间轴前轴承垫片S2、第二中间轴后轴承垫片S3、第二中间轴前轴承垫片S4、输入轴前轴承垫片S5、主减速器后轴承垫片S6、主减速器前轴承垫片S7。

由于各调垫片在对轴系位置控制中的作用会发生叠加，垫片的设置与选择按照从1至7的顺序。而对装配在同一根轴上的两个轴承，采取后轴承垫片调整轴向位置，前轴承垫片控制轴承预紧力的方法。

在装好输入轴后轴承后，输入轴的轴向位置和变速器壳体相固定，可以确定变速器参考面，本例中为某档齿轮的齿轮端面13。此时可以根据壳体轴承座孔的深度和两个中间轴的长度确定调整垫片S1和调整垫片S3。垫片选择的依据就是在两个中间轴和变速器参考面对齐后，装配了垫片还和壳体间有足够的间隙。至此，三根轴和壳体的相对位置已经固定，可通过垫片S2、垫片S4、垫片S5的选择来控制第一中间轴前轴承、第二中间轴前轴承、输入轴前轴承的预紧力。由于选择垫片S1和垫片S3时已为轴和壳体留有间隙，故在选择垫片S2和垫片S4时需要测量两壳体的总深度减去轴上两轴承长度再减去垫片S1和垫片S3，才可得正确的装配间隙。所谓“壳体轴承座孔的深度”即指壳体轴承座孔的底部至参考面的轴向长度。由于输入轴前轴承为圆柱滚子轴承，并不需要轴向预紧，因此垫片S5的选择仅考虑在输入轴长度和壳体总深度差值中减去目标间隙即可。

垫片S6的选择同样是基于控制主减速器的轴向位置，而计算基准则换成了主减速器参考面14。即在主减速器参考面14对齐的条件下调整主减速器后轴承和壳体的间隙。选定垫片S6后，根据主减速器的总长度和壳体总深度，按照主减速器前轴承的预紧要求选择垫片S7，最终使全部的锥轴承都达到目标的预紧要求。

考虑到温度变化时壳体与轴不同的膨胀情况，可以精确控制的轴承预紧程度在设计范围，保证变速器在各个温度下的使用性能。

本发明涉及的提高变速器装配精度的方法的具体实施步骤如下，其中所谓轴的长度等于该轴上后轴承底部与前轴承底部之间的距离。

（1）在装配变速器时，先确定各输入轴和各轴承的位置。

（2）为第一中间轴加装垫片，先是后轴承的垫片S1，再是前轴承的垫片S2，以所述第一中间轴S1与所述输入轴之间的啮合齿轮端面设立第一参考面13，并且根据a)所述第一中间轴后轴承底部、b)所述输入轴后轴承底部分别距所述第一参考面的距离以及c)所述第一中间轴后轴承轴承座与所述输入轴后轴承轴承座的深度差来计算所述第一中间轴后轴承的垫片厚度。

（3）根据a)所述变速器箱体的总深度、b)所述第一中间轴后轴承的垫片厚度、c)所述第一中间轴后轴承底部距所述第一中间轴前轴承底部的距离d)以及所述第一中间轴的轴承加载预紧量来计算所述第一中间轴前轴承的垫片厚度。

（4）接下来为第二中间轴加装垫片，先是后轴承的垫片S3，再是前轴承的垫片S4，其垫片的确定步骤同第一中间轴，即同步骤（2）、（3）。具体讲请参见图3，后轴承垫片的确定为：

调整垫片厚度为S3,壳体上两轴承座深度差为D, 两轴轴承底部至参考面长度为L1,L2。选择L2+S3-D=L1即可。

请参见图4，前轴承垫片的确定为：

通过左侧调整垫片的选择, 各轴与壳体间的相对轴向位置已调整合适。下面看右侧垫片S4：

无需轴承预紧的S4=D1+D2-L-S3，

当需要对轴承加载∆的预紧量时：S4= D1+D2-L-S3+∆。轿车用变速箱锥轴承预紧行程∆多定为0-0.3mm。

对于常规轴承预紧，其方法为在轴承外端加装压板, 用螺栓预紧, 这种方法结构较复杂, 重量也大。

（5）随后为输入轴前轴承加装垫片S5，输入轴前轴承是用于基准定位,一般是球轴承或圆柱滚子轴承而非锥轴承，以便于装配，不需要预紧。

（6）以主减速齿轮的端面设立第二参考面14，并且根据a)其中一根中间轴的后轴承的垫片厚度、b)该后轴承底部至第二参考面的距离、c)所述主减速器轴后轴承底部距所述第二参考面的距离、d)该中间轴所在壳体与主减速器轴所在壳体的深度差D3-D5来计算所述主减速器轴后轴承的垫片厚度，请见图5。

第二参考面为主减速齿轮副端面，以该面作为装配基准。

具体说对照图5，其中一根中间轴的后轴承的垫片厚度为S1(在这里使用的是第一中间轴的后轴承，可知的是，也可选用第二中间轴的后轴承)，该后轴承底部至第二参考面的距离为L4，所述主减速器轴后轴承底部距所述第二参考面的距离为L3，另外，该中间轴所在壳体与主减速器轴所在壳体的深度差D3-D5(由于尺寸D3、尺寸D5均以第二参考面14为基准)，主减速器轴后轴承的垫片厚度S6=（S1+L4-L3）-(D3-D5)(此时不考虑轴向预紧力)。

（7）对照图5，根据a)所述主减速器轴后轴承底部与所述主减速器轴前轴承底部之间的距离L'、b)所述主减速器箱体总深度D4+D5以及c)主减速器轴的前轴承轴向预紧力所对应的预紧量来确定所述主减速器前轴承的垫片厚度。主减速器轴前轴承的垫片厚度S7 = D4+D5-L'-S6（此时不考虑轴向预紧力）。第一中间轴和第二中间轴没有顺序要求(二者没有啮合关系), 可以颠倒。只要采用从输入轴后端(远离发动机一端)向主减速器按照啮合顺序依次调整位置的方法即可。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.提高变速器装配精度的方法，所述变速器包括输入轴、第一中间轴和主减速器，所述输入轴上设有前轴承，所述第一中间轴上设有前轴承和后轴承，所述主减速器的轴上设有前轴承和后轴承，其特征在于在装配变速器时，为上述各个轴承加装垫片，各所述加装垫片的确定包括：

根据所述垫片为其加装的轴承所在轴的长度和该位置上变速器壳体深度确定该垫片的轴向位置；

考虑所述垫片为其加装的轴承的轴向预紧力；以及

根据所述垫片的轴向位置和所述轴承的轴向预紧力选择垫片的厚度。

2. 根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：根据所述第一中间轴、所述输入轴、所述主减速器的顺序加装垫片。

3.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：对于同一根轴，先加装后轴承的垫片，再加装前轴承的垫片。

4.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：对于同一根轴上的前、后轴承的垫片，考虑其中一个轴承的轴向预紧力。

5.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：所述方法中加装垫片的确定用于该垫片为其加装的轴承为锥轴承的情况。

6.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：当所述输入轴的前轴承为球轴承或圆柱滚子轴承时，不考虑该前轴承的轴向预紧力。

7.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：所述输入轴上还设有后轴承，在所述第一中间轴与所述输入轴之间的啮合齿轮端面设立第一参考面，根据各轴上后轴承距所述第一参考面的距离，和各轴所在的轴承座之间的深度差确定所述第一中间轴的后轴承垫片的轴向位置。

8.根据权利要求7所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：根据a)所述第一中间轴后轴承底部距所述第一参考面的距离、b)所述输入轴后轴承底部距所述第一参考面的距离以及c)所述第一中间轴后轴承轴承座与所述输入轴后轴承轴承座的深度差来确定所述第一中间轴后轴承的垫片轴向位置。

9.根据权利要求8所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：根据a)所述变速器箱体的总深度、b)所述第一中间轴后轴承的垫片厚度、c)所述第一中间轴后轴承底部距所述第一中间轴前轴承底部的距离d)以及所述第一中间轴的前轴承轴向预紧力所对应的预紧量来确定所述第一中间轴前轴承的垫片厚度。

10.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：以主减速齿轮的端面设立第二参考面，根据所述第一中间轴、所述主减速器上的轴上后轴承分别距所述第二参考面的距离，和各轴所在的轴承座之间的深度差确定所述主减速器的后轴承垫片的轴向位置。

11.根据权利要求10所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：根据a)所述第一中间轴的后轴承的垫片厚度、b)该后轴承底部至第二参考面的距离、c)所述主减速器轴后轴承底部距所述第二参考面的距离、d)所述第一中间轴所在壳体与主减速器轴所在壳体的深度差来确定所述主减速器轴后轴承的垫片轴向位置。

12.根据权利要求11所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：根据a)所述主减速器轴后轴承底部与所述主减速器轴前轴承底部之间的距离、b)所述主减速器箱体总深度以及c)主减速器轴的前轴承轴向预紧力所对应的预紧量来确定所述主减速器前轴承的垫片厚度。

13.根据权利要求1所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：所述输入轴后轴承为深沟球轴承，而所述输入轴前轴承为球轴承或圆柱滚子轴承，所述第一中间轴后轴承、所述第一中间轴前轴承、所述主减速器轴后轴承和所述主减速器轴前轴承均为圆锥滚子轴承。

14.根据权利要求2所述的提高变速器装配精度的方法，其特征是：所述变速器还包括第二中间轴，所述第一中间轴、所述第二中间轴分别与所述输入轴啮合；所述第二中间轴上设有前轴承和后轴承；在为所述第一中间轴的轴承加装垫片之后，依次为所述第二中间轴后轴承和所述第二中间轴前轴承加装垫片。