CN113524123B - 一种压配工装、压配方法及驱动齿轮轴总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压配工装、压配方法及驱动齿轮轴总成，属于车辆装配技术领域。本发明的压配工装，压配工装包括工装底座，工装底座的顶部设有与轴腔相连通的压配孔；压配孔包括喇叭孔段，沿限位件的压装方向，喇叭孔段的内径逐渐减小；喇叭孔段的内壁与喇叭孔段的中心线之间的夹角为θ，喇叭孔段的内壁的摩擦系数为μ3，则80°≤θ/μ3≤360°。利用喇叭孔段倾斜的内壁，将轴向挤压力转化为均匀的径向挤压力，不仅能使限位件产生均匀的形变，还能提高限位件的装配效率。本发明的压配方法，基于上述压配工装，提高了限位件的装配效率。本发明的驱动齿轮轴总成，应用上述压配工装进行装配，提高了驱动齿轮轴总成的装配效率。

Description

一种压配工装、压配方法及驱动齿轮轴总成

技术领域

本发明涉及车辆装配技术领域，尤其涉及一种压配工装、压配方法及驱动齿轮轴总成。

背景技术

双小齿轮电动助力转向系统采用蜗轮蜗杆结构传动，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动驱动齿轮轴旋转，驱动齿轮轴再带动齿条平移，从而实现汽车的转向功能。为了提供足够的啮合系数(大于2.2)，并实现良好的啮合传动效果，齿条及驱动齿轮轴采用斜齿轮副配合的方案。斜齿轮的应用有利于满足啮合传动性能，但由于受到斜齿轮螺旋角的影响，驱动齿轮轴会受到很大的轴向力，尤其是在左右换向过程中，驱动齿轮轴会受到相反方向的轴向力，容易出现换向异响等一系列问题。

为了解决上述问题，需采用可变形的卡箍，并使卡箍变形后抱紧于驱动齿轮轴的卡槽内，以提供足够的轴向预紧力。然而，现有技术中，多通过人工采用卡钳等工具挤压卡箍，使卡箍变形，这种卡箍装配方式，不仅效率较低，而且不能保证卡箍产生均匀的形变，进而不能提供稳定的预紧力，随着装配时间增加，容易出现松动。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种压配工装，以提高限位件压装效率，并保证限位件变形均匀，进而能提供足够的抱紧力及轴向预紧力。

本发明的第二个目的在于提供一种压配方法，采用上述压配工装，不仅能使限位件产生均匀的形变，以使限位件能提供足够的抱紧力及轴向预紧力，还提高了限位件的装配效率。

本发明的第三个目的在于提供一种驱动齿轮轴总成，通过应用上述压配工装进行装配，提高了驱动齿轮轴总成的装配效率，并可避免驱动齿轮轴出现轴向窜动的问题。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种压配工装，所述压配工装用于将限位件压装于轴本体；所述压配工装包括工装底座，所述工装底座内设有轴腔，所述工装底座的顶部设有与所述轴腔相连通的压配孔，所述轴本体能够插入所述压配孔和所述轴腔中；所述压配孔包括喇叭孔段，沿所述限位件的压装方向，所述喇叭孔段的内径逐渐减小；

所述喇叭孔段的内壁与所述喇叭孔段的中心线之间的夹角为θ，所述喇叭孔段的内壁的摩擦系数为μ3，则80°≤θ/μ3≤360°。

作为压配工装的可选方案，所述压配孔还包括圆柱孔段，所述圆柱孔段位于所述喇叭孔段孔径较小的一端。

作为压配工装的可选方案，所述工装底座的顶部设有圆锥面，所述圆锥面的中心线与所述喇叭孔段的中心线重合。

作为压配工装的可选方案，所述喇叭孔段内壁的硬度大于所述限位件的硬度。

作为压配工装的可选方案，所述压配工装还包括设于所述轴腔内的弹性支撑组件，所述弹性支撑组件包括：

支撑块，所述支撑块设有与所述压配孔对应设置的支撑槽，所述轴本体伸入所述轴腔的一端支撑于所述支撑槽内；

弹性件，所述弹性件的一端弹性抵接于所述支撑块背离所述支撑槽的一侧，另一端支撑于所述工装底座。

作为压配工装的可选方案，所述弹性支撑组件还包括支撑座，所述支撑座设有导向槽，所述支撑块设有导向柱，所述导向柱至少部分插设于所述导向槽内，所述弹性件的一端抵接于所述导向柱，另一端抵接于所述导向槽的底壁。

作为压配工装的可选方案，沿所述限位件的压装方向，所述支撑槽的内径沿槽口至槽底方向逐渐减小。

第二方面，提供了一种压配方法，采用如上任一项所述的压配工装，所述压配方法包括如下步骤：

S1、将限位件套设于轴本体的卡槽处，再将轴本体的一端插入所述压配孔，并使所述限位件抵靠于所述喇叭孔段的内壁；

S2、推压所述轴本体的另一端，以利用所述喇叭孔段的内壁挤压所述限位件，使所述限位件变形并填充于所述卡槽内。

第三方面，提供了一种驱动齿轮轴总成，包括轴本体和限位件，所述轴本体设有间隔设置的卡槽和轴肩，所述限位件通过如上任一项所述的压配工装挤压变形后填充于所述卡槽内，以夹紧位于所述限位件与所述轴肩之间的工件。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的压配工装，喇叭孔段的内壁用于向限位件提供挤压力，以使限位件变形并填充于轴本体的卡槽内，利用喇叭孔段倾斜的内壁，将轴向挤压力转化为均匀的径向挤压力，不仅能使限位件产生均匀的形变，以使限位件能提供足够的抱紧力及轴向预紧力，还能提高限位件的装配效率。

本发明的压配方法，基于上述压配工装，不仅能使限位件产生均匀的形变，以使限位件能提供足够的抱紧力及轴向预紧力，还提高了限位件的装配效率。

本发明的驱动齿轮轴总成，通过应用上述压配工装进行装配，提高了驱动齿轮轴总成的装配效率，并可避免驱动齿轮轴出现轴向窜动的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中轴本体与卡箍压装前的装配关系示意图；

图2为图1的C部放大图；

图3为本发明实施例中轴本体与卡箍压装后的装配关系示意图；

图4为图3的D部放大图；

图5为本发明实施例中压配工装使用时的剖视图；

图6为本发明实施例中弹性支撑组件的剖视图。

附图标记：

1、轴本体；13、卡槽；131、第一导向斜面；14、轴肩；

2、工装底座；21、轴腔；22、压配孔；221、喇叭孔段；222、圆柱孔段； 23、圆锥面；

3、弹性支撑组件；31、支撑块；311、支撑槽；312、导向柱；3121、安装槽；32、弹性件；33、支撑座；331、导向槽；

8、支撑轴承；

9、卡箍；91、第二导向斜面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，本实施例在于提供一种驱动齿轮轴总成，包括轴本体1和限位件，本实施方式中的限位件具体为卡箍9。轴本体1设有间隔设置的卡槽 13和轴肩14，卡箍9通过卡箍压配工装挤压变形后填充于卡槽13内，以夹紧位于卡箍9与轴肩14之间的工件。本实施例中，卡箍9与轴肩14之间的工件为轴承，用于支撑轴本体1，该轴承记为支撑轴承8，轴肩14和卡箍9分别沿轴本体1的轴向与支撑轴承8的内圈抵接。

卡箍9采用挤压工艺挤压变形后填充于卡槽13内，卡箍9变形前的内径不小于轴本体1外径(卡箍9至少可由轴本体1的一端套至卡槽13内)，卡箍9 变形后的一端与支撑轴承8的内圈抵接，且卡箍9变形后的外径大于支撑轴承 8内圈的内径。具体地，支撑轴承8的外圈固定安装于电动助力转向系统的壳体，示例性地，可采用轴承外圈卡环对支撑轴承8的外圈定位，支撑轴承8的内圈与轴本体1过盈配合。可利用支撑轴承8和卡箍9限制轴本体1轴向窜动，即利用支撑轴承8限制轴本体1下滑，利用卡箍9限制轴本体1上滑。由于轴本体1的齿为倾斜角为20°-22°的斜齿设计，而工作过程中轴本体1传递的扭矩会超过80Nm，从而导致轴本体1受到的轴向力超过4000N，因此，普通的卡环垫片不能满足轴本体1与轴承内圈紧固的要求，本实施例提供的卡箍9挤压变形后填充于卡槽13内，强度较大，可满足支撑轴承8和轴本体1定位，避免工作过程中，轴本体1和支撑轴承8的内圈窜动。示例性地，卡箍9采用45#钢制成，材料的硬度在HRC45，表面粗糙度控制在Ra3.2，卡箍9的外径为28.2mm，内径为25.4mm(卡箍9内径需要大于轴本体1的光轴部位的直径25mm)，卡箍 9的高度为3.2mm，壁厚为1.4mm。

进一步地，卡槽13远离支撑轴承8的侧壁设有第一导向斜面131，在卡箍 9采用挤压工艺挤压变形时，第一导向斜面131用于向卡箍9提供朝向支撑轴承8的推力，可使卡箍9向靠近支撑轴承8的方向变形并顶紧支撑轴承8的内圈。

进一步地，卡箍9远离支撑轴承8的内壁设有第二导向斜面91，第二导向斜面91与卡箍9的轴线之间的夹角大于第一导向斜面131与轴本体1的轴线之间的夹角。在卡箍9采用挤压工艺挤压变形时，第二导向斜面91可与第一导向斜面131配合，进一步促进卡箍9向靠近支撑轴承8的方向变形并顶紧支撑轴承8的内圈。

进一步地，如图1-2所示，第一导向斜面131与轴本体1的轴线之间的夹角α，第一导向斜面131的摩擦系数为μ1，则386.7°≤α/μ1≤1240°。其中本实施例中的第一导向斜面131与轴本体1的轴线之间的夹角α的范围为58° -62°，第一导向斜面131的摩擦系数为μ1的范围为0.05-0.15。采用上述设置，一方面有利于卡箍9压装变形，起到变形导向的作用，另一方面，卡箍9 成型后，第二导向斜面91与第一导向斜面131配合形成自锁，提高了双小齿轮电动助力转向系统疲劳耐久后的性能。具体地，第一导向斜面131与轴本体1 的轴线之间的夹角可以为58°、59°、60°、61°、62°中的任一值。优选地，第一导向斜面131与轴本体1的轴线之间的夹角为60°。

进一步地，在卡箍9变形前，第二导向斜面91与卡箍9的轴线之间的夹角为β，第二导向斜面91的摩擦系数为μ2，则480°≤β/μ2≤1560°。其中本实施例中在卡箍9变形前，第二导向斜面91与卡箍9的轴线之间的夹角β的范围为72°-78°，第二导向斜面91的摩擦系数为μ2的范围为0.05-0.15。第二导向斜面91的设置有利于材料流动，便于将卡箍9挤压成型。具体地，第二导向斜面91与卡箍9的轴线之间的夹角范围为72°、73°、74°、75°、 76°、77°、78°中的任一值。优选地，第二导向斜面91与卡箍9的轴线之间的夹角为75°，可使第一导向斜面131与第二导向斜面91之间产生的自锁效果最佳。

具体地，卡箍9装配时，卡箍9与轴本体1为间隙配合，可通过人工手动轻松将卡箍9套在轴本体1上并滑至卡槽13内，然后通过卡箍压配工装挤压卡箍9使其收缩变形，填充在卡槽13内。在卡箍9变形后，第二导向斜面91变形并与第一导向斜面131贴合，形成自锁，可避免支撑轴承8与轴本体1之间产生轴向移动。

进一步地，卡槽13的表面硬度大于卡箍9的硬度。由于卡箍9采用挤压变形的方式安装，为了保证装配精度，需要对轴本体1的卡槽13部位进行渗碳硬化处理，需使得卡槽13的表面硬度在HRC55以上(为了使得卡箍9容易产生变形，卡槽13的表面硬度需比卡箍9的硬度高HRC10以上)。

如图5-6所示，本实施例还提供了一种卡箍压配工装，卡箍压配工装用于将卡箍9压装于轴本体1；卡箍压配工装包括工装底座2，工装底座2内设有轴腔21，工装底座2的顶部设有与轴腔21相连通的压配孔22，轴本体1能够插入压配孔22和轴腔21中；压配孔22包括喇叭孔段221，沿卡箍9的压装方向，喇叭孔段221的内径逐渐减小；喇叭孔段221的内壁用于向卡箍9提供挤压力，以使卡箍9变形并填充于轴本体1的卡槽13内。

利用喇叭孔段221倾斜的内壁，将轴向挤压力转化为均匀的径向挤压力，不仅能使卡箍9产生均匀的形变，以使卡箍9能提供足够的抱紧力及轴向预紧力，还能提高卡箍9的装配效率。

可选地，喇叭孔段221内壁的硬度大于卡箍9的硬度，以保证利用喇叭孔段221内壁能将卡箍9挤压变形。示例性地，对卡箍压配工装进行热处理，通过表面碳氮共渗工艺，使得卡箍压配工装的表面硬度达到HRC70以上，从而可以保证卡箍9的顺利变形。

为了保护卡箍压配工装，使压配孔22不会轻易变形，卡箍压配工装的顶壁需要具有一定的厚度。进一步地，为了保证轴本体1能插入压配孔22，压配孔 22还包括圆柱孔段222，圆柱孔段222位于喇叭孔段221孔径较小的一端。可选地，圆柱孔段222与喇叭孔段221的中心线重合，喇叭孔段221与圆柱孔段 222相邻的一端的内径等于圆柱孔段222的内径。

可选地，为了避免压装卡箍9时，卡箍压配工装与轴本体1上的其他结构产生干涉，工装底座2的顶部设有圆锥面23，圆锥面23的中心线与喇叭孔段 221的中心线重合。

可选地，喇叭孔段221的内壁与喇叭孔段221的中心线之间的夹角为θ，喇叭孔段221的内壁的摩擦系数为μ3，则其中80°≤θ/μ3≤360°，可以实现卡箍9的变形以及材料的定向流动。可选地，12°≤θ≤18°，且0.05≤μ3 ≤0.15。具体地，喇叭孔段221的内壁与喇叭孔段221的中心线之间的夹角θ可以为12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°中的任一值，优选地，喇叭孔段221的内壁与喇叭孔段221的中心线之间的夹角θ为15°，可使卡箍9 受力平缓。

为了保证压装时，轴本体1的稳定性，卡箍压配工装还包括设于轴腔21内的弹性支撑组件3，弹性支撑组件3包括支撑块31和弹性件32，支撑块31设有与压配孔22对应设置的支撑槽311，轴本体1伸入轴腔21的一端支撑于支撑槽311内。可选地，支撑槽311的中心线与喇叭孔段221的中心线重合，也可以理解为，喇叭孔段221、圆柱孔段222及支撑槽311的中心线均与轴本体的轴线共线。轴本体1的下端伸入轴腔21并可插入支撑槽311，以利用支撑槽311对轴本体1的下端进行支撑和定位，避免轴本体1出现偏斜。进一步地，弹性件32的一端弹性抵接于支撑块31背离支撑槽311的一侧，另一端支撑于工装底座2，既满足了支撑块31对轴本体1的支撑和定位要求，还不会干涉轴本体1下移。进一步地，弹性支撑组件3还包括支撑座33，支撑座33设有导向槽331，支撑块31设有导向柱312，导向柱312至少部分插设于导向槽331 内，弹性件32的一端抵接于导向柱312，另一端抵接于导向槽331的底壁。具体地，导向柱312的底部设有安装槽3121，弹性件32的一端抵接于安装槽3121 的槽底，另一端抵接于导向槽331的槽底，可保证弹性件32不会在压缩过程中偏斜。

可选地，沿卡箍9的压装方向，支撑槽311的内径沿槽口至槽底方向逐渐减小。在压装过程中，喇叭口状的支撑槽311与轴本体1的下端接触，使轴本体1的下端可以在支撑槽311内上下滑动，但不能在支撑槽311径向方向上移动，因此支撑槽311能够起到径向定位和轴向导向的作用。一方面，能够提高轴本体1在压装时的稳定性，另一方面，有利于提高压装的效率。

本实施例还提供了一种卡箍压配方法，采用如上述的卡箍压配工装，卡箍压配方法包括如下步骤：

S1、将卡箍9套设于轴本体1的卡槽13处，再将轴本体1的一端插入压配孔22，并使卡箍9抵靠于喇叭孔段221的内壁。

在压装过程中，轴本体1的一端穿过压配孔22后位于轴腔21内。进一步地，轴本体1的该端还可插入支撑槽311，以利用弹性支撑组件3对轴本体1 进行支撑和定位。

S2、推压轴本体1的另一端，以利用喇叭孔段221的内壁挤压卡箍9，使卡箍9变形并填充于卡槽13内。

可利用液压机等压装设备提供压力，推压轴本体1的顶端，进而提供足够的压力，将卡箍9挤压变形，并能提高压装效率。液压机的推压力可控制在8000N，从而保证卡箍9产生形变。在加压过程中喇叭孔段221的大孔径端逐渐与卡箍 9接触，通过喇叭孔段221倾斜的内壁将轴向挤压力转变为卡箍9径向的挤压力，并将卡箍9牢牢地压入到轴本体1的卡槽13内。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种压配工装，其特征在于，所述压配工装用于将限位件压装于轴本体(1)；所述压配工装包括工装底座(2)，所述工装底座(2)内设有轴腔(21)，所述工装底座(2)的顶部设有与所述轴腔(21)相连通的压配孔(22)，所述轴本体(1)能够插入所述压配孔(22)和所述轴腔(21)中；所述压配孔(22)包括喇叭孔段(221)，沿所述限位件的压装方向，所述喇叭孔段(221)的内径逐渐减小；所述喇叭孔段(221)内壁的硬度大于所述限位件的硬度；

所述喇叭孔段(221)的内壁与所述喇叭孔段(221)的中心线之间的夹角为θ，12°≤θ≤18°，所述喇叭孔段(221)的内壁的摩擦系数为μ3，0.05≤μ3≤0.15，则80°≤θ/μ3≤360°。

2.根据权利要求1所述的压配工装，其特征在于，所述压配孔(22)还包括圆柱孔段(222)，所述圆柱孔段(222)位于所述喇叭孔段(221)孔径较小的一端。

3.根据权利要求1所述的压配工装，其特征在于，所述工装底座(2)的顶部设有圆锥面(23)，所述圆锥面(23)的中心线与所述喇叭孔段(221)的中心线重合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的压配工装，其特征在于，所述压配工装还包括设于所述轴腔(21)内的弹性支撑组件(3)，所述弹性支撑组件(3)包括：

支撑块(31)，所述支撑块(31)设有与所述压配孔(22)对应设置的支撑槽(311)，所述轴本体(1)伸入所述轴腔(21)的一端支撑于所述支撑槽(311)内；

弹性件(32)，所述弹性件(32)的一端弹性抵接于所述支撑块(31)背离所述支撑槽(311)的一侧，另一端支撑于所述工装底座(2)。

5.根据权利要求4所述的压配工装，其特征在于，所述弹性支撑组件(3)还包括支撑座(33)，所述支撑座(33)设有导向槽(331)，所述支撑块(31)设有导向柱(312)，所述导向柱(312)至少部分插设于所述导向槽(331)内，所述弹性件(32)的一端抵接于所述导向柱(312)，另一端抵接于所述导向槽(331)的底壁。

6.根据权利要求4所述的压配工装，其特征在于，沿所述限位件的压装方向，所述支撑槽(311)的内径沿槽口至槽底方向逐渐减小。

7.一种压配方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的压配工装，所述压配方法包括如下步骤：

S1、将限位件套设于轴本体(1)的卡槽(13)处，再将轴本体(1)的一端插入所述压配孔(22)，并使所述限位件抵靠于所述喇叭孔段(221)的内壁；

S2、推压所述轴本体(1)的另一端，以利用所述喇叭孔段(221)的内壁挤压所述限位件，使所述限位件变形并填充于所述卡槽(13)内。

8.一种驱动齿轮轴总成，其特征在于，包括轴本体(1)和限位件，所述轴本体(1)设有间隔设置的卡槽(13)和轴肩(14)，所述限位件通过如权利要求1-6任一项所述的压配工装挤压变形后填充于所述卡槽(13)内，以夹紧位于所述限位件与所述轴肩(14)之间的工件。

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