轮毂轴承的发展趋势和最新技术( 图)
.06.16 关键词:轮毂轴承,发展趋势,最新技术
摘要:为满足汽车零部件减轻重量、减小体积和改进性能的要求, 汽车用轮毂轴承在一体化方面取得了显著进步。

讨论了轮毂轴承在改进性能、减轻重量、降低摩擦力矩、降低法兰盘跳动和集成ABS传感器以增强其功能等方面的发展趋势及最新技术。

20世纪80年代以来, 随着前轮驱动汽车的广泛普及, 为满足减轻重量、减小体积和安装方便的要求, 轴承和一些零部件如转向节和轮毂的一体化技术得到了快速发展。

近年来, 汽车制造商和相关供应商更加注重产品的安全性和对环境的影响。

为满足对轮毂轴承的各种需求, 改进了其原有功能并增加了一些更为先进的功能。

本文将讨论轮毂轴承的最新技术、结构和发展趋势。

1、发展历程
NSK轮毂轴承的开发经历了三次重大设计进步, 与周围零部件一体化程度方面取得显著成效( 图1) 。

所有大批量生产的三代轮毂轴承( HUBⅠ、 HUB Ⅱ和HUBⅢ) 均满足汽车制造商对产品结构紧凑、轻量化和高可靠性的要求。

为降低油耗及改进行驶的稳定性, 轻质铝制转向节逐渐替代了较重的钢制转向节。

另外, 第二代和第三代轮毂轴承由于安装方便越来越广泛地应用于汽车生产中。

1.1 第一代轮毂轴承
第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。

为保证安装后预紧载荷在规定范围内, 预先设定初始轴承游隙, 在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。

另外, 轮毂轴承自带密封圈, 省去了人工外部安装密封圈的步骤。

1.2 第二代轮毂轴承
与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少, 重量较轻, 安装方便。

第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘, 直接经过镙栓连接到悬架上( 内圈旋转型) , 或安装到刹车盘和钢圈上( 外圈旋转型) 。

1.3 第三代轮毂轴承
第三代轮毂轴承由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈相组成。

与第二代不同, 第三代轮毂轴承集成了ABS传感器。

表1列出了NSK各种轮毂轴承的类型和特点。

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2、轮毂轴承技术
2.1 高性能密封圈
由于非常接近地面和高温的刹车盘等零件,轮毂轴承需要适应各种复杂路况及恶劣环境。

因此轴承密封圈必须具备良好的耐热、防泥浆和污水的性能。

表2列出了具有不同密封性能的密封圈。

图1 非驱动轮轮毂轴承的发展历程
表1 类型和特点
2.2 摇辗技术
第三代轮毂轴承普遍采用摇辗技术( swaging) 自锁半内圈, 摇辗过程中对带法兰盘的轮毂轴端施加轴向载荷使其变形来固定半内圈。

与传统的螺母紧固相比, 这种轮毂轴端摇辗方式具有几个优点。

例如, 图2中的第三代轮毂轴承( 非驱动轮用) 有助于减少体积和重量, 同时降低成本。

图3中的第三代轮毂轴承( 驱动轮用) 在组装到汽车之前已经预置了载荷, 因此免去了调整内部零部件位置的步骤。

采用了摇辗技术的第三代轮毂轴承无论是用于驱动轮还是非驱动轮都具有以上优点。

3、最新技术
全球不断增强的环保意识促使汽车制造商降低汽车油耗以减少对环境的影响。

NSK经过减少轮毂轴承的重量、体积和摩擦力矩来帮助汽车制造商实现这一目标。

3.1 轻量化
3.1.1 一体化
轮毂轴承经过提高一体化程度来减轻车轴重量。

第二代轮毂轴承比第一代减少了180g的重量, 而第三代轮毂轴承又减少了120g的重量。

3.1.2 有限元分析
第二代和第三代轮毂轴承设计的过程中进行了有限元分析( FEM) , 在保证法兰盘足够刚性的同时进一步减小其重量。

图4是对HUBK进行有限元分析的实例, 在保证刚度的前提下减少其厚度来实现法兰盘的最优设计。

3.2 低摩擦力矩
NSK轮毂轴承的低摩擦力矩设计进一步降低了汽车的油耗。

图2 非驱动轮用内圈紧固结构
图3 驱动轮用内圈紧固结构
轮毂轴承的发展趋势和最新技术( 5)
.06.17 关键词:轮毂轴承,发展趋势,最新技术。