CN114346083A - 用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备及铆接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向器领域，具体公开了一种用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备及铆接方法。其中的齿轮轴锁紧圈铆接设备包括铆接组件和压紧组件，所述的压紧组件位于铆接组件上方；所述的铆接组件包括至少两个铆头，所述的铆头环形分布；所述的铆头包括压铆部，所述的压铆部设有抵接端面和压铆端面，所述的抵接端面和压铆端面均为圆弧面，且所述抵接端面和压铆端面的中心线与基准中心线平行；所述压铆端面的直径大于抵接端面的直径，且所述压铆端面中心线与基准中心线的距离小于抵接端面中心线与基准中心线的距离。以上所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备可以高效的完成锁紧圈铆接操作，铆接效果可靠稳定，产品合格率高。

Description

用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备及铆接方法

技术领域

本发明涉及汽车转向器领域，尤其涉及一种用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备及铆接方法。

背景技术

汽车转向器通常包括转向管柱、转向器传动组件和执行组件，其中齿轮齿条式传动结构已经成为主流转向器所采用的结构，其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条，当转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。如图1和图2所示，其中的转向器传动组件包括10壳体和蜗轮蜗杆传动机构，其中的齿轮轴11与蜗轮同轴设置并同步转动。为保证齿轮和齿条啮合的稳定性，必须有一个稳定的防止齿轮轴11轴向窜动的结构。

常见的防止齿轮轴轴向串动的方式是设置螺母，依靠螺纹锁紧力防止齿轮轴在运动中上下窜动。由于整车空间布局原因，时常导致齿轮齿条转向器整体空间结构较小，故在齿轮轴上已经没有足够空间设计外螺纹。

另一种防止齿轮轴轴向窜动的方式为在齿轮轴11上设置锁紧槽111，并以铆接形式在锁紧槽111内设置锁紧圈12，从而达到轴向限位的作用，锁紧圈12的变形形式如图3所示。采用该方式对锁紧圈12的锁紧效果有较高要求，但由于锁紧圈12的自身尺寸、安装空间和操作空间均较小，锁紧圈12与齿轮轴11之间的铆接效果难以控制，造成产品的合格率较低，难以大规模推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备及铆接方法，可以高效的完成锁紧圈铆接操作，铆接效果可靠稳定，产品合格率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备，包括铆接组件和压紧组件，所述的压紧组件位于铆接组件上方；

所述的铆接组件包括至少两个铆头，所述的铆头环形分布，且铆头的分布中心为基准中心线，所述的基准中心线沿竖直方向设置；所述的铆头包括压铆部，不同铆头的压铆部均朝向基准中心线设置；

所述的铆接组件还包括驱动压铆部相对与基准中心线靠近或远离的第一动力单元；

所述的压铆部设有抵接端面和压铆端面，所述的抵接端面和压铆端面均为圆弧面，且所述抵接端面和压铆端面的中心线与基准中心线平行；所述压铆端面的直径大于抵接端面的直径，且所述压铆端面中心线与基准中心线的距离小于抵接端面中心线与基准中心线的距离。

铆接组件用于对锁紧圈施加力完成铆接，压紧组件用于在铆接过程中压紧转向器传动组件，防止转向器传动组件窜动，保证锁紧圈准确铆入锁紧槽内。

铆接加工时，将锁紧圈放入铆头之间，铆头同时向基准中心线方向运动，对锁紧圈施加压力，锁紧圈与铆头接触部位开始向内变形，锁紧圈上位于相邻两个铆头之间的部位开始向外变形，直至抵接端面与齿轮轴接触完成铆接操作。

由于压铆端面中心线与基准中心线的距离小于抵接端面中心线与基准中心线的距离，压铆端面与抵接端面之间的承接面宽度呈中间小、两端大的形式。铆接操作过程中锁紧圈受铆头的挤压，并在铆接力作用下变形；在铆接操作末期，抵接端面与齿轮轴接触时，抵接端面部分或全部与锁紧槽底面共同压紧锁紧圈。由于承接面的中间宽度小，与压铆端面中间区域对应的锁紧圈部位所受压强最大，承接面的两端宽度大，对应的压强也向两侧逐步减小。在铆头施加外力一定的前提下，铆接力呈从中间向两侧的梯次分布，且最大受力点明确。采用局部大压强铆压的方式，可以保证与压铆端面中间区域对应的锁紧圈部位有足够的压力以保证铆接效果。同时，也可以有效的避免因压铆端面磨损变形、加工误差等因为导致的压铆端面与锁紧圈接触不紧密，保证压铆端面与锁紧圈的接触紧密度，进一步提高铆接效果。

另外，锁紧圈的直径设置成大于抵接端面直径、并小于压铆端面直径，铆接前，锁紧圈可以放置在承接端面上，并且承接端面有足够的空间用于稳定的承接锁紧圈。铆接操作末期，在压铆端面的引导下，锁紧圈的成型曲线更好，铆头施加的铆接力撤去后，锁紧圈的反弹相对较小，进一步保证铆接效果。

作为优选，所述的抵接端面与压铆端面之间过渡形成承接面，所述的承接面朝向压紧组件设置；所述的压铆部设有压紧臂，所述的压紧臂沿竖直方向向上延伸，所述的压铆端面和承接面均设置在压紧臂上。承接面用于承接锁紧圈。

作为优选，所述的铆接组件还包括基座，所述的铆头设置在基座上，并与基座滑动连接。

作为优选，所述的铆头还包括主体，所述的主体呈长条形，且所述铆头相对于基座的滑动方向与铆头的长度方向平行；所述的主体与压铆部分体设置并可拆连接。

作为优选，所述的基座上设有容置孔，所述容置孔的中心线与基准中心线重合，容置孔用于铆接时容纳齿轮轴的插入。

作为优选，还包括防错单元，所述的防错单元包括感应元件，所述的感应元件设置在相邻两个铆头之间、和/或设置在所述容置孔内。

常态下，防错单元处于未触发状态，此时第一动力单元锁定，无法进行铆接操作；铆接时，转向器传动组件装入铆接组件，并触发防错单元，防错单元解锁第一动力单元，铆接组件处于解锁状态。通过防错单元的设置，可以避免在转向器传动组件未安装或未安装到位时误操作，进一步提高铆接效果。

作为优选，所述的压紧组件包括顶压件和第二动力单元，所述的顶压件朝向铆接组件设置，所述的第二动力单元用于驱动顶压件靠近或远离铆接组件。

作为优选，还包括测试组件，所述的测试组件包括测试台和扭矩施加单元；所述的测试台包括锁紧圈仿形工装，所述的锁紧圈仿形工装上设有仿形槽。

作为优选，所述的扭矩施加单元为扭矩扳手。

在完成铆接操作后，将转向器传动组件与锁紧圈组合体从锁紧组件卸下，并放入测试组件，其中的锁紧圈插入仿形槽内与锁紧圈仿形工装配合，锁紧圈仿形工装对锁紧圈进行周向限位。通过扭矩施加单元对齿轮轴施加扭矩，观察在一定扭矩下，锁紧圈与齿轮轴之间是否发生相对转动。若锁紧圈与齿轮轴之间没有相对转动，则判定铆接效果可靠；反之，则判定铆接效果不达标。

通过测试组件可以很便捷的对铆接效果进行测试，保证产品的合格率。

一种铆接方法，采用如上所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，至少包括以下步骤：

步骤一 调整铆头的相对位置，并放入锁紧圈，其中锁紧圈外侧面与压铆端面对应；

步骤二 将转向器传动组件安装在铆接组件上，其中齿轮轴插入锁紧圈内，锁紧圈与齿轮轴上预加工的锁紧槽对齐；

步骤三 压紧组件工作，在转向器传动组件与铆接组件之间施加压紧力；

步骤四 铆头同步向基准中心线运动，挤压锁紧圈变形，直至铆头的抵接端面与齿轮轴侧面接触；

步骤五 铆头复位，压紧组件复位，从铆接组件上卸下转向器传动组件，完成锁紧圈的铆接。

附图说明

图1为转向器传动组件的结构示意图；

图2为转向器传动组件中齿轮轴的结构示意图；

图3为锁紧圈铆接过程中的变形示意图；

图4为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备的结构示意图；

图5为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆接组件与转向器传动组件配合的结构示意图；

图6为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆接组件与转向器传动组件配合状态的剖视图；

图7为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆接组件的结构示意图；

图8为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆头的分布示意图；

图9为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆头的结构示意图；

图10为图9中A处的局部放大图；

图11为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中铆头的侧视图；

图12为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中压铆部的局部结构示意图；

图13为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中测试组件与转向器传动组件配合的结构示意图；

图14为本实施例用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备中测试组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图4所示，用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备，包括机架、铆接组件4、压紧组件3和测试组件5，所述的机架包括工作台22和安装支架21，所述的铆接组件4和测试组件5设置在工作台22上，所述的压紧组件3设置在安装支架21上，且所述的压紧组件3位于铆接组件4上方。

铆接组件4用于对锁紧圈12施加力完成铆接，压紧组件3用于在铆接过程中压紧转向器传动组件1，防止转向器传动组件1窜动，保证锁紧圈12准确铆入锁紧槽111内。测试组件5用于在铆接完成后测试铆接效果。

如图5-图8所示，所述的铆接组件4包括基座42和至少两个铆头41，所述的铆头41环形分布，以铆头41的分布中心为基准中心线6，所述的基准中心线6沿竖直方向设置。所述的铆头41设置在基座42上，并与基座42滑动连接。所述铆头41的数量优选为三个，并围绕基准中心线6环形均布。

如图8和图9所示，所述的铆头41包括主体411和压铆部412，所述的主体411成长条形，所述的压铆部412位于主体411一端，并与主体411一体设置、或分体设置并可拆连接。不同铆头41的压铆部412均朝向基准中心线6设置。所述铆头41相对于基座42的滑动方向与铆头41的长度方向平行。

所述的铆接组件4还包括驱动压铆部412相对与基准中心线6靠近或远离的第一动力单元，所述的第一动力单元可以为气压机、液压机或电机等，其中液压机的效果更佳。

如图9和图12所示，所述的压铆部412设有抵接端面413和压铆端面415，所述的抵接端面413和压铆端面415均为圆弧面，且所述抵接端面413和压铆端面415的中心线与基准中心线6平行。所述压铆端面415的直径大于抵接端面413的直径，且所述压铆端面415中心线与基准中心线6的距离小于抵接端面413中心线与基准中心线6的距离。

铆接加工时，将锁紧圈12放入铆头41之间，铆头41同时向基准中心线6方向运动，对锁紧圈12施加压力，锁紧圈12与铆头41接触部位开始向内变形，锁紧圈12上位于相邻两个铆头41之间的部位开始向外变形，直至抵接端面413与齿轮轴11接触完成铆接操作。锁紧圈12的变形形式如图3所示。

由于压铆端面415中心线与基准中心线6的距离小于抵接端面413中心线与基准中心线6的距离，压铆端面415与抵接端面413之间的承接面414宽度呈中间小、两端大的形式。铆接操作过程中锁紧圈12受铆头41的挤压，并在铆接力作用下变形；在铆接操作末期，抵接端面413与齿轮轴11接触时，抵接端面413部分或全部与锁紧槽111底面共同压紧锁紧圈12。由于承接面414的中间宽度小，与压铆端面415中间区域对应的锁紧圈12部位所受压强最大，承接面414的两端宽度大，对应的压强也向两侧逐步减小。在铆头41施加外力一定的前提下，铆接力呈从中间向两侧的梯次分布，且最大受力点明确。采用局部大压强铆压的方式，可以保证与压铆端面415中间区域对应的锁紧圈12部位有足够的压力以保证铆接效果。同时，也可以有效的避免因压铆端面415磨损变形、加工误差等因为导致的压铆端面415与锁紧圈12接触不紧密，保证压铆端面415与锁紧圈12的接触紧密度，进一步提高铆接效果。

另外，锁紧圈12的直径设置成大于抵接端面413直径、并小于压铆端面415直径，铆接前，锁紧圈12可以放置在承接端面上，并且承接端面有足够的空间用于稳定的承接锁紧圈12。铆接操作末期，在压铆端面415的引导下，锁紧圈12的成型曲线更好，铆头41施加的铆接力撤去后，锁紧圈12的反弹相对较小，进一步保证铆接效果。

如图10和图12所示，具体的，所述的抵接端面413与压铆端面415之间过渡形成承接面414，所述的承接面414朝向压紧组件3设置。所述的压铆部412设有压紧臂416，所述的压紧臂416沿竖直方向向上延伸，所述的压铆端面415和承接面414均设置在压紧臂416上。

由于转向器传动组件1的结构限制，齿轮轴11上锁紧槽111的设置位于壳体10内，因此锁紧圈12铆接加工的操作空间有限。压紧臂416的设置，可以在铆接时伸入壳体10内，完成锁紧圈12的铆接操作。

具体的，如图6所示，所述的基座42上设有容置孔421，所述容置孔421的中心线与基准中心线6重合，容置孔421用于铆接时容纳齿轮轴11的插入。

所述的压紧组件3包括顶压件和第二动力单元，所述的顶压件朝向铆接组件4设置，所述的第二动力单元用于驱动顶压件靠近或远离铆接组件4。所述的第二动力单元可以为气压机、液压机或电机。

如图13和图14所示，所述的测试组件5包括测试台和扭矩施加单元，所述的测试台包括锁紧圈仿形工装51，所述的锁紧圈仿形工装51上设有仿形槽52。具体的，所述的扭矩施加单元为扭矩扳手。

在完成铆接操作后，将转向器传动组件1与锁紧圈12组合体从锁紧组件卸下，并放入测试组件5，其中的锁紧圈12插入仿形槽52内与锁紧圈仿形工装51配合，锁紧圈仿形工装51对锁紧圈12进行周向限位。通过扭矩施加单元对齿轮轴11施加扭矩，观察在一定扭矩下，锁紧圈12与齿轮轴11之间是否发生相对转动。若锁紧圈12与齿轮轴11之间没有相对转动，则判定铆接效果可靠；反之，则判定铆接效果不达标。通过测试组件5可以很便捷的对铆接效果进行测试，保证产品的合格率。

进一步的，还包括控制组件，控制系统通过电控阀或电控开关形式控制第一动力单元和第二动力单元的工作。所述的扭矩施加单元与控制组件电连接，并将扭矩参数直接反馈给控制组件，用于评估锁紧圈12的铆接效果。

具体的，所述的控制组件还包括防错单元，所述的防错单元包括感应元件，所述的感应元件设置在相邻两个铆头41之间、和/或设置在所述容置孔421内。其中的感应元件可以为接近开关、光信号开关等。

常态下，防错单元处于未触发状态，此时第一动力单元锁定，无法进行铆接操作。铆接时，转向器传动组件1装入铆接组件4，此时防错单元被触发。控制组件解锁第一动力单元，铆接组件4进入解锁状态。通过防错单元的设置，可以避免在转向器传动组件1未安装或未安装到位时误操作，进一步提高铆接效果。

一种铆接方法，采用如上所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，至少包括以下步骤：

步骤一 检查压紧组件3与铆接组件4的相对位置，确保压紧组件3与铆接组件4之间有足够的安装空间；调整铆头41的相对位置，并放入锁紧圈12，其中锁紧圈12外侧面与压铆端面415对应；

步骤二 将转向器传动组件1安装在铆接组件4上，其中齿轮轴11插入锁紧圈12内，锁紧圈12与齿轮轴11上预加工的锁紧槽111对齐；此时，防错单元出发，第一动力单元和第二动力单元进入解锁状态；

步骤三 压紧组件3中第二动力单元工作，顶压件向下运动，直至与转向器传动组件1接触，在转向器传动组件1与铆接组件4之间施加压紧力；

步骤四 第一动力单元工作，铆头41同步向基准中心线6运动，挤压锁紧圈12变形，直至铆头41的抵接端面413与齿轮轴11侧面接触；

步骤五 铆头41复位，压紧组件3复位，从铆接组件4上卸下转向器传动组件1，完成锁紧圈12的铆接；

步骤六 将转向器传动组件1安装在检测组件上，其中锁紧圈12插入仿形槽52内；通过扭矩施加单元对齿轮轴11施加扭矩，观察齿轮轴11的转动情况；若齿轮轴11在扭矩施加单元施加的扭矩低于预设值之前发生转动，则视为铆接效果不合格，反之，则视为铆接效果合格。

总之，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于汽车转向器的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：包括铆接组件和压紧组件，所述的压紧组件位于铆接组件上方；

所述的铆接组件包括至少两个铆头，所述的铆头环形分布，且铆头的分布中心为基准中心线，所述的基准中心线沿竖直方向设置；所述的铆头包括压铆部，不同铆头的压铆部均朝向基准中心线设置；

所述的铆接组件还包括驱动压铆部相对与基准中心线靠近或远离的第一动力单元；

所述的压铆部设有抵接端面和压铆端面，所述的抵接端面和压铆端面均为圆弧面，且所述抵接端面和压铆端面的中心线与基准中心线平行；所述压铆端面的直径大于抵接端面的直径，且所述压铆端面中心线与基准中心线的距离小于抵接端面中心线与基准中心线的距离。

2.根据权利要求1所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的抵接端面与压铆端面之间过渡形成承接面，所述的承接面朝向压紧组件设置；所述的压铆部设有压紧臂，所述的压紧臂沿竖直方向向上延伸，所述的压铆端面和承接面均设置在压紧臂上。

3.根据权利要求1所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的铆接组件还包括基座，所述的铆头设置在基座上，并与基座滑动连接。

4.根据权利要求3所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的铆头还包括主体，所述的主体呈长条形，且所述铆头相对于基座的滑动方向与铆头的长度方向平行；所述的主体与压铆部分体设置并可拆连接。

5.根据权利要求3所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的基座上设有容置孔，所述容置孔的中心线与基准中心线重合。

6.根据权利要求5所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：还包括防错单元，所述的防错单元包括感应元件，所述的感应元件设置在相邻两个铆头之间、和/或设置在所述容置孔内。

7.根据权利要求1所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的压紧组件包括顶压件和第二动力单元，所述的顶压件朝向铆接组件设置，所述的第二动力单元用于驱动顶压件靠近或远离铆接组件。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：还包括测试组件，所述的测试组件包括测试台和扭矩施加单元；所述的测试台包括锁紧圈仿形工装，所述的锁紧圈仿形工装上设有仿形槽。

9.根据权利要求8所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，其特征在于：所述的扭矩施加单元为扭矩扳手。

10.一种铆接方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的齿轮轴锁紧圈铆接设备，至少包括以下步骤：

步骤一 调整铆头的相对位置，并放入锁紧圈，其中锁紧圈外侧面与压铆端面对应；

步骤二 将转向器传动组件安装在铆接组件上，其中齿轮轴插入锁紧圈内，锁紧圈与齿轮轴上预加工的锁紧槽对齐；

步骤三 压紧组件工作，在转向器传动组件与铆接组件之间施加压紧力；

步骤四 铆头同步向基准中心线运动，挤压锁紧圈变形，直至铆头的抵接端面与齿轮轴侧面接触；

步骤五 铆头复位，压紧组件复位，从铆接组件上卸下转向器传动组件，完成锁紧圈的铆接。

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