一种低噪音、高强度的高性能轻客商用车驱动桥总成的制作方法

1.本发明涉及汽车零部件结构技术领域，尤其是涉及一种低噪音、高强度的高性能轻客商用车驱动桥总成。


背景技术：

2.根据2020年汽车工业协会数据，商用车占汽车销售比重连续4年上升，行业也由高速发展转变为高质量发展，轻客商用车作为城市物流的重要组成，既承担着载人又承担着载货的用途，后驱动桥总成作为商用车的主要零部件，在设计和技术特征上就要求驱动桥具备高承载、高承扭能力、优越的nvh性能、低成本的设计。高承载满足载货要求，高承扭能力满足动力性，优越的nvh性能满足乘客的舒适性，低成本设计满足后桥成本优势。一些传统驱动桥技术已无法满足日益激烈的市场竞争，全国汽车标准化技术委员会也在2020年发布了新的商用车驱动总成标准qct533-2020,为了适应最新商用车驱动桥标准并满足最新市场的需求，需对驱动桥技术进行创新。
3.例如，公开号为cn201646377u的中国专利，公开了一种安全可靠、噪音低的中型客车后驱动桥总成，其包括主减速器、轮间差速器、后桥壳总成、轮毂、制动鼓、制动器总成及半轴。主减速器和轮间差速器分别安装在主减速器壳和后桥壳总成内；轮毂通过轮毂内、外轴承安装在后桥壳总成上，主减速器、轮间差速器、半轴、轮毂、制动鼓依次相连接，制动器总成安装在后桥壳总成上；主减速器采用锥齿轮啮合的单级减速结构。
4.又如，公开号为cn202106805u的中国专利，公开了一种高档轻型客车的后驱动桥总成，包括主减速器，差速器，半轴，驱动桥壳，主减速器的内、外轴承间设有可压缩隔套；主减速器壳体通过左、右轴承与差速器壳体配合连接，左、右轴承与差速器壳体配合的轴向侧面分别设有垫片。
5.从以上相关技术可以看出，现有的驱动桥总成在结构上与小型汽车的驱动桥总成并不存在较大的结构差异，无法适应客车的高承载、高承扭以及高稳定性的需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种低噪音、高强度的高性能轻客商用车驱动桥总成。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种低噪音、高强度的高性能轻客商用车驱动桥总成,包括主减速器总成，整体冲焊的全浮式桥壳总成以及安装在全浮式桥壳总成两侧的左右轮毂总成。
8.进一步，主减速器总成包括主、被动齿轮、主减速器壳、主齿内外轴承、整体式差壳、半轴齿轮、行星齿轮、半轴、行星齿轮止推垫、行星齿轮轴、一字轴锁销、被动齿轮螺栓、差速器轴承、差速器轴承垫片、主减减磨垫片；其中，在凸缘与外轴承处设涂有聚四氟乙烯涂层的主减减磨垫片，由主齿内外轴承支撑主动齿轮，在由被动齿轮带动高强度整体式差壳，行星齿轮轴的端部通过一字轴锁
销连接整体式差壳，在通过行星齿轮轴连接半轴、行星齿轮与整体式差壳，半轴、行星齿轮止推垫安装在半轴、行星齿轮与整体式差壳中间。
9.其中，被动齿轮螺栓连接整体式差速壳与被动齿轮，由差速器轴承支撑在主减速器壳内，在通过加厚、高精度的差速器轴承垫片调整主、被齿轮侧隙。
10.进一步，全浮式桥壳总成包括桥壳本体总成、壳盖总成、加强环、板簧座、缓冲座支架、制动卡钳支架、桥壳套管以及各功能支架；壳盖总成、加强环焊接在桥壳本体总成中心孔处，板簧座、缓冲座支架、支架焊接在桥壳本体总成上，制动卡钳支架、桥壳套管焊接在桥壳本体总成的端部。
11.进一步，左右轮毂总成包括轮毂、内油封、轴承配隔套组合件、润滑脂；内油封安装在轮毂的端部，轴承配隔套组合件安装在轮毂的内，润滑脂凃设在轴承配隔套组合件中的轴承上。
12.进一步，左右轮毂总成安装在桥壳总成上，并由轮毂轴承螺母锁紧，在左右轮毂总成端面设有半轴平面密封垫圈，取代平面密封胶、同时安装轮毂外油封，以半轴沉头螺钉固定左右半轴。
13.进一步，主、被动齿轮采用41:11的齿数比，主、被齿均为奇数，被动齿轮法兰厚度保证被动齿轮螺栓底孔距被动齿轮齿根大于7.5mm。
14.进一步，主减速器壳的偏置距公差为
±
0.02mm，垂直度公差为
±
0.017度。
15.进一步，半轴、行星齿轮采用8：11速比，提高齿轮模数，加长齿轮节圆齿长，半轴、行星齿轮小端面加厚设计，增加齿跟强度进一步，主、被动齿轮的被动齿轮法兰端面直径大于差速器壳法兰直径10mm,单边大5mm，主减速器总成装配时制作在线检测工装，保证被动齿轮在总成状态下法兰跳动小于0.05mm。
16.进一步，轮毂的轴承档肩距公差为
±
0.025，并将轮毂的轴承安装距分为两档，0/-0.025为小游隙x组，0/ 0.025为大游隙y组，轴承配隔套组合件32的游隙设定公差
±
0.03mm，轴承配隔套组合件32的出厂游隙分为两档，0/ 0.03为小游隙a组、0/-0.03为大游隙b组；a、x配对装配时、保证游隙控制在-0.035～ 0.03mm之间，b、y配对装配时、保证游隙控制在-0.03～ 0.035mm之间。
17.本发明的有益效果为：该高承载、高承扭能力、优越的nvh性能、低成本设计的轻客商用车驱动桥总成设计方法及结构，包括驱动桥核心零部件主被动齿轮、减壳、差壳、半轴行星齿轮，桥壳、免维护轮毂总成、密封等方面的创新结构与方法，极大提升商用车的竞争力，适应最新商用车驱动桥标准并满足最新市场的需求，值得行业内推广。
附图说明
18.图1是本发明的轻客商用车驱动桥总成结构示意图；图2是本发明的主减速器总成结构示意图；图3是本发明的桥壳总成结构示意图；图4是本发明的轮毂总成结构示意图；图5是本发明的eol标准曲线制定流程图；
图6是本发明半轴齿轮的结构示意图；图7是本发明行星齿轮的结构示意图；图8是差速器轴承调整垫片的结构示意图；图9是本发明的缓冲座支架结构示意图；图10是本发明的卡钳支架结构及机加工示意图；图11是本发明的轮边半轴密封结构示意图。
具体实施方式
19.如图1所示，一种低噪音、高强度的高性能轻客商用车驱动桥总成,其特征在于，包括主减速器总成1，整体冲焊的全浮式桥壳总成2以及安装在全浮式桥壳总成2两侧的左右轮毂总成3。左右轮毂总成3的一侧设有轮毂轴承螺母4、左右半轴5、半轴平面密封垫圈6、轮毂外油封7以及半轴沉头螺钉8。
20.其中，如图2所示，主减速器总成1包括主、被动齿轮9、主减速器壳10、主齿内外轴承11、整体式差壳12、半轴齿轮13、行星齿轮14、半轴、行星齿轮止推垫15、行星齿轮轴16、一字轴锁销17、被动齿轮螺栓18、差速器轴承19、差速器轴承垫片20、主减减磨垫片21；在凸缘与外轴承处增设主减减磨垫片21，由主齿内外轴承11支撑主动齿轮9，被动齿轮带动整体式差壳12，行星齿轮轴16的端部通过一字轴锁销17连接整体式差壳12，在通过行星齿轮轴16连接半轴齿轮13和行星齿轮14与整体式差壳12，半轴、行星齿轮止推垫15安装在半轴齿轮13和行星齿轮14与整体式差壳12中间。
21.被动齿轮螺栓18连接整体式差速壳12与被动齿轮9，由差速器轴承19支撑在主减速器壳10内，通过差速器轴承垫片20调整主、被齿轮侧隙。
22.如图3所示，全浮式桥壳总成2包括桥壳本体总成22、壳盖总成23、加强环24、板簧座25、缓冲座支架26、制动卡钳支架27、桥壳套管28以及支架29；壳盖总成23、加强环24焊接在桥壳本体总成22中心孔处，板簧座25、缓冲座支架26、支架29焊接在桥壳本体总成22上，制动卡钳支架27、桥壳套管28焊接在桥壳本体总成22的端部。
23.如图4所示，左右轮毂总成3包括轮毂30、内油封31、轴承配隔套组合件32、润滑脂33；内油封31安装在轮毂30的端部，轴承配隔套组合件32安装在轮毂30的内侧，润滑脂33凃设在轴承配隔套组合件32中的轴承上。
24.本发明实施例公开的一套系统提升后桥nvh性能的结构设计及选型方法，如图2所示，主、被动齿轮9做为驱动桥的“心脏”，直接影响驱动去的nvh性能，所以其设计非常重要，首先对主、被动齿轮9的速比进行选型，采用41:11的两种齿数比，主被齿均为奇数，规避了发动机偶数介次的激励导致的驱动桥共振，轰鸣。
25.进一步，对主、被动齿轮9的被动齿轮法兰的齿厚进行设计，被动齿轮螺栓底孔距被动齿轮齿根7.5mm，减少被动齿轮热处理时的变形，同时在拧紧被动齿轮螺栓时减少被动齿轮受拉导致的被动齿轮齿形、齿距变化，从而影响的齿轮接触印痕螺旋或不规律，导致驱动桥nvh性能差。
26.进一步，对主、被动齿轮9的被动齿轮齿端面尺寸进行设计，将被动齿轮法兰端面直径大于差速器壳法兰直径10mm,单边大5mm.主减装配时制作在线检测工装，保证被动齿
轮在总成状态下法兰跳动小于0.05mm。保证主减总成装配精度，提高驱动桥nvh性能差。
27.主减速器壳10的设计除了做为壳体包容齿轮及差速器外，主减速壳偏置距及垂直度公差是影响直接主被动齿轮装配最重要两个参数，优化其公差设计，偏置距公差优化为
±
0.02mm，垂直度公差摈弃原来的形位公差设定，因其受主减壳大小影响，设置更为合理的角度公差，公差为
±
0.017度。
28.因驱动桥作为整车传动系的一总成零部件，必然存在传动间隙，而在整车驾评时会抱怨反馈有前进后退异响，在主减总成外轴承与主齿凸缘中间增设1mm厚度的聚四氟乙烯涂层的主减减磨垫片21，利用聚四氟乙烯涂层极低的摩擦系数，减少因传动间隙，主减总成前进后退传动时出现的异响。
29.基于以上主要影响nvh性能的零部件完成选型及方案设计，在其它零部件设计时，需结合整车模态频率分析，分析全浮式桥壳总成2；左右半轴5；整体式差壳12等零部件的模态，规避整车其它零部件频率，提出驱动总成模态频率优化方法有一：在驱动桥壳变形最大处焊接空心托板，二：增加主动齿轮凸缘重量，三、更改半轴杆部直径，需根据需要确定性价比最优方案。
30.如图5所示，最终在结合西门子lms振动噪声检测试验系统及驱动桥总成下线检测设备，分别收集驱动桥在整车的噪声、振动信号及eol下线检测数据，采用峰值包络法，采用以下流程制定eol标准曲线，最终识别在整车nvh表现不合格的驱动桥进行返工，避免流入主机厂。
31.本发明实施例公开高强度整体式差速器壳结构设计及方法，首先通过masta与abaqus联合仿真分析技术，主被动齿轮模型输入主被动齿轮齿形加工参数、主齿内外轴承及差速器模型需输入轴承的详细设计参数，建立masta真实模型，根据驱动桥总成边界条件，初步校核整体式差壳12的强度，针对差壳应力超材料屈服应力的，在保证半轴行星齿轮安装时所需窗口大小需求同时，通过优化减小窗口尺寸，提高差壳整体强度。
32.如图6，图7所示，需在不改变齿轮外径及安装尺寸情况下，通过减小齿数来提高齿轮模数，齿数比优化设计为8:11，从而提高齿轮强度，在满足半轴齿轮13、行星齿轮14运行不受干涉,间隙要求约1
±
0.2mm情况下，将半轴、行星齿轮节圆齿长由23mm加长到25mm,行星齿轮13小端面齿根直径重新设计，保证小端面厚度加厚到5.9mm,同理半轴齿轮14齿根直径重新设计，保证小端面厚度加厚到6.4mm,半轴、行星齿轮应力提升25%，从而有效提升半轴、行星齿轮齿根冲击强度。
33.如图8所示，差速器轴承垫片20，是将原有的多个0.05、0.1、0.15mm薄垫片组合而成的差速器调整方式设计为一张厚的调整垫片，首先因垫片调整需求，拔轴承工装需勾住调整垫片从而容易破坏调整垫片表面，将垫片材料设置为45#钢，进行调质处理，为保证调整精度,精确计算垫片理论厚度及公差，并将垫片设置为0.03mm一档，为避免垫片与差壳轴径圆角干涉，将垫片内孔一边设置合理倒角。倒角设计在靠差速器壳台阶端，因差速器壳圆角半径r2，倒角大径设计大于差速器壳轴径加上2倍的圆角并保证0.35mm间隙，同轴度小于0.2mm,倒角角度设计为45度。
34.该垫片能有效增加调整精度及避免售后经常出现因差速器轴承蠕动搅碎薄垫片而引起的主减异响等售后故障。
35.如图9所示，在桥壳上设置新型缓冲座支架26，使整车缓冲块落在桥壳缓冲座支架
26上，通过cae分析并将缓冲座支架由高成本的锻件优化设计为低成本冲压件，选取高强度510l材料，进一步设计缓冲座支架26与桥壳的连接焊缝，由常规的角焊缝设计为沿桥管方向的塞焊缝，支架两侧不进行焊接，避免焊缝过约束，该新型缓冲座支架即降低了成本，又满足了桥壳高承载要求。
36.本发明实施例公开免维护轮毂总成结构设计，如图4所示，轮毂30的轴承档肩距公差为
±
0.025，并将轮毂的轴承安装距分为两档，（0/-0.025）为小游隙x组，b（0/ 0.025）为大游隙y组，内外轴承配隔套组合件32，出厂游隙设定公差
±
0.03mm，将轴承组的出厂游隙分为两档，（0/ 0.03）为小游隙a组、（0/-0.03）为大游隙b组。
37.进一步，可选a、x配对装配、保证游隙控制在-0.035～ 0.03mm之间，可选b、y配对装配、保证游隙控制在-0.03～ 0.035mm之间。通过上述错位配对法，只需将分组好的轴承、轮毂和刚性隔套等零部件装好并以轴承螺母紧固，即可将游隙区间缩减至0.65mm区间内，提高了游隙的装配控制精度。
38.进一步，将轴承内圈与轴头配合采用0.015-0.049的间隙配合，优化左右轮毂总成装配工艺，进一步加大轴承外圈与轮毂壳体过盈配合，确保轴承运转时外圈不会产生蠕动位移，造成的运转异常。
39.如图10所示，卡制动卡钳支架27，因商用车的加宽货箱，桥壳总成总长1850mm，而且制动卡钳支架27加工面多而复杂，先将制动卡钳支架27在焊接前上加工中心精加工，将制动卡钳支架27与桥壳连接孔设计为过盈0.05-0.1mm，进一步，再由专用压装设备将制动卡钳支架27压装进桥壳，确保制动卡钳支架27相对桥壳的各尺寸精度要求，该特征能大大较少桥壳总成设变投入及节约加工时长。
40.如图11所示为新型轮边半轴密封结构，在半轴与轮毂端面设置橡胶平垫，轮毂端面预先设计凹面，计算凹面体积，选择合适厚度及直径的橡胶平垫，保证橡胶平垫填充凹孔，起平面密封作用，半轴止口压缩轮毂外油封橡胶进行止口密封，从而取代密封胶密封，该结构主要减少轮边返工时平面密封胶清除不干净引起的漏油故障。
41.该高承载、高承扭能力、优越的nvh性能、低成本设计的轻客商用车驱动桥总成设计方法及结构，包括驱动桥核心零部件主被动齿轮、减壳、差壳、半轴行星齿轮，桥壳、免维护轮毂总成、密封等方面的创新结构与方法，极大提升商用车的竞争力，适应最新商用车驱动桥标准并满足最新市场的需求，值得行业内推广。
42.综以上仅为本发明实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效形状或结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。