小齿轮总成预载系统技术方案

本发明专利技术涉及小齿轮总成预载系统。所披露的系统包括用于对小齿轮总成施加轴向力的按压致动器；用于测量小齿轮总成上的反作用力的力传感器；以及用于根据反作用力的变化控制按压致动器的控制器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可用于车辆驱动轴的小齿轮总成以及用于小齿轮总成的预载系统。
技术介绍
机动车的常规动力传动系包括连接到驱动小齿轮的驱动轴。驱动小齿轮包括轴颈支承于一对轴向间隔轴承的小齿轮轴。这两个轴承由间隔件分隔开。当车辆运行时，动力传动系的振动、齿轮分离力或不平衡力可能在驱动小齿轮内产生并导致小齿轮总成各部件的偏斜。因此，需要预载动力传动系差速器内的小齿轮总成部件以便于实现目标NVH (噪声、振动、声振粗糙度)功能性和耐久性。本领域内存在预载用于动力传动系差速器的小齿轮轴承总成的不同方法。当缩短轴承间距时，习惯上通过监测轴承总成上的最大旋转拖曳转矩设置轴承预载。通过这一方 法，5-9kN (千牛)的预载的预期拖曳转矩可以在I. 7-2. 3Nm (牛米)扭矩范围。然而，使用拖曳转矩识别预载有其弊端。例如，加载导致的拖曳转矩依赖于防锈剂使用水平、提供的润滑、是否使用密封界面阻力、以及环境温度而变化。另外，为燃油效率而减小阻力的角面接触滚珠轴承(ACBB)具有0. 21-0. 23Nm范围内的预期拖曳转矩水平。相比I. 7-2. 3Nm,这显著降低了拖曳转矩的水平。因此，用ACBB很难测量减小的阻力或设置预载。专利号为7，251，892、名称为“轴承总成间隔件可调系统以及调节间隔件的方法(Bearing Assembly Spacer Adjustable System and Method for Adjusting a Spacer)，，的美国专利教导了具有根据所需形变控制预载的预载调节装置的间隔件调节系统的使用，其使用间隔件的第一和第二部分之间的电接触来测量行驶距离。然而，这一系统涉及间隔件调节而不是预载整个小齿轮总成。在总成中，目标预载的位移能够根据每一个部件的弹性模量而变化。因此，需要预载整个总成并且不需要使用测量的拖曳转矩的小齿轮总成预载系统(及其方法)。
技术实现思路
本专利技术旨在解决一个或多个上述问题。其他特征和/或优点将在下面的说明中显现。根据一个示例性的实施方式，小齿轮总成预载系统包括用于对小齿轮总成施加轴向力的按压致动器；用于测量小齿轮总成上的反作用力的力传感器；以及用于根据反作用力的变化控制按压致动器的控制器。根据另一示例性实施方式，小齿轮总成预载系统包括用于对小齿轮总成施加轴向力的按压致动器；用于测量小齿轮总成上的反作用力的力传感器；用于在加载时测量小齿轮总成内的位移的位置传感器；以及用于绘制反作用力-位移图并且根据曲线斜率控制按压致动器的控制器。根据另一示例性的实施方式，预载小齿轮总成的方法包括对小齿轮总成施加轴向力；估计小齿轮总成上的反作用力；估计轴承总成的位移；以及，基于反作用力的变化停止施加轴向力。本专利技术的优点之一是披露了一种预载整个小齿轮总成并且不需要使用测量的拖曳转矩的小齿轮总成预载系统。同样有益地公开了一种同样不需要使用测量的拖曳转矩指示轴承预载的预载小齿轮总成的方法。本专利技术的另一个优点是它教导了一种使用直接放置和反作用力(而不是拖曳转矩)获得轴承加载的系统，因此使轴承的执行能够具有相对较低的旋转损失和较高的效率，例如角面接触滚珠轴承。这些轴承产生较少的寄生损失以及提高的燃油效率。此外，通过本专利技术示例的实施，能够很容易地确定小齿轮总成的强度公差。本专利技术将参照附图以示例的方式在以下做更详细的说明，相同的附图标记在图中用于相同或基本相同的部件。当结合附图时，本专利技术以上的特征和优点以及其他的特征和优点很容易在以下实施本专利技术的最佳模式的具体实施方式中表现出来。在图中 附图说明图I是其中包含小齿轮总成的动力传动系差速器的局部截面透视图。图2是根据一个示例性实施方式的小齿轮总成预载系统的透视图。图3是图2中的小齿轮总成预载系统的一部分的前视图。图4是图2-3的系统中的末端装置的透视图。图5是处于解离位置的图2的小齿轮总成预载系统的截面透视图。图6是处于啮合位置的图2的小齿轮总成预载系统的截面透视图。图7是图5-6的小齿轮总成在加载时的自由体图。图8是小齿轮总成加载过程中的力-位移曲线图。图9是小齿轮总成加载过程中的另一力-位移曲线图。具体实施例方式参照附图，其中相同的附图标记在展示小齿轮总成预载系统的各个附图中代表相同或相应部分的示例。系统配置为通过施加轴向负载以及测量反作用力与位移来预载小齿轮轴承总成。基于反作用力或负载的变化停止加载。系统包括具有配置为根据反作用力的变化施加负载的闭环操作逻辑的控制器或微控制器。小齿轮总成加载根据回归方程计算。例如，在一种实施方式中，当反作用力的变化等于间隔件预载减去轴承座圈预载减去一个常数的总和乘以一个乘数时，小齿轮总成被充分预载。通过监测加载时位移和反作用力之间的变化率确定间隔件预载和轴承座圈预载。系统配置为持续加载小齿轮总成直到达到预设的小齿轮总成预载。所示的小齿轮总成包括间隔件，其设置在置于间隔件两端的两个轴承之间。在另一实施方式中，小齿轮轴承之间没有间隔件或者间隔件设置于一个小齿轮轴承和小齿轮杆的台肩之间。所述的轴承是角面接触滚珠轴承。其他类型的轴承也能够用于预载系统，包括例如滚锥轴承。在一些实施方式中，系统包含具有用于根据反作用力-轴承位移曲线施加负载的闭环操作逻辑的控制器。力-位移曲线图上的几个点可以被用于指示间隔件预载、轴承座圈装配预载、以及充分轴承预载。例如位移-反作用曲线图的斜率和/或曲线斜率的变化可以指示这些值。通过这种方式，所披露的小齿轮总成预载系统不需要使用测量的拖曳转矩指示充分预载。所披露的小齿轮轴承总成被配置为用于具有差速器的机动车的动力传动系。然而，任何类型的滚锥或角面接触滚珠轴承都能够被用于此预载系统和方法。参照图1，其中展示了动力传动系轴支架20内的示例性的小齿轮总成10 (或小齿轮轴承总成)。轴支架20能够被配置为用于任何汽车的动力传动系。轴支架外壳30内包含小齿轮10的齿顶70。齿顶70对抗连接到差速器(未显示)的齿圈。小齿轮齿顶轴承总成或齿顶轴承80负载于紧邻小齿轮的齿顶70的轴支架外壳30。在这一实施方式中，齿顶轴承80是一个轴颈支承于小齿轮轴或座圈90的角面接触滚珠轴承(或ACBB)。ACBB如所示的具有内和外座圈。可折叠的间隔件100设置于齿顶轴承80和尾轴承110 (在此实施方式中同样是ACBB)之间。小齿轮总成轴90的一部分带螺纹以便于小齿轮螺母120能够拧紧和安装于小齿轮总成的尾端130上临近尾轴承110的位置。在运行过程中，小齿轮总成10受到轴向振动、转矩以及其他沿小齿轮轴90的力。为了减轻由于系统振动导致的偏斜，小齿轮总成10可以被预载超出小齿轮总成部件(例如间隔件100)的弹性状态。图2-4展示了小齿轮总成预载系统200。系统200包括控制逻辑210(例如图4所示)，其用于持续加载小齿轮总成，直到小齿轮总成的一端上的反作用力达到预设变化。具有检修门260的外壳围绕小齿轮总成预载系统200的作用点。如图3所示，系统200包括用于对小齿轮总成一端施加线性力的按压致动器总成225。按压致动器总成225包括封闭于管道255内的滚珠丝杆压力机压头。伺服马达250连接于滚珠丝杆压力机压头。控制器(例如图2和4所示的270)能够被有线或无线连接到马达以控制按压致动器总成225。管道外壳255本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小齿轮总成预载系统，其特征在于，包含：用于对小齿轮总成施加轴向力的按压致动器；用于测量对小齿轮总成上的反作用力的力传感器；以及用于根据反作用力的变化控制按压致动器的控制器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·亚历山大·斯帕拉，蒂莫西·约翰·里德，特洛伊·史密斯，朱莉·安妮·桑斯坦，韦恩·尤里克，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：