汽车轮毂轴承培训资料
轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导,它既承受轴向载荷
又承受径向载荷,是一个非常重要的零部件。
一、发展历程传统型汽车车轮用轴承
传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成的,轴承的安
装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。这种结构使得其在汽
车生产厂装配困难、成本高、可靠性差,而且汽车在维修点维护时,还需要对轴承
进行清洗、涂油和调整。
其特点是:
不便施加预紧
安装过程复杂
需要充填润滑脂
轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的,它
将两套轴承做为一体,具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载
荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点,
已广泛用于轿车中,在载重汽车也有逐步扩大应用的趋势。轮毂轴承单元主要经历
了以下几代: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。此外,轮毂轴承自带密封圈,省去了人工
外部安装密封圈的步骤。
与传统型相比,第Ⅰ代轮毂轴承单元的特长是:
施加预紧简单又可靠。
安装方便。
不需要垫片。
不需要补给润滑脂。
结构紧凑。
内置高性能密封圈。
2、第二代轮毂轴承
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,直接通过镙栓
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)。
第Ⅱ代轮毂轴承单元与第Ⅰ代轮毂轴承单元相比,特长是:施加预紧更简单、更可靠。
安装方便。
不需要压入转向节。
如系外圈旋转,还可安装传感器转子。
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。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。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。
第Ⅲ代轮毂轴承单元与第Ⅱ代轮毂轴承单元相比,特长是:
可施加最佳预紧。
安装方便。
高刚度。
容易安装防抱死制动系统(ABS)传感器。
二、第三代轮毂轴承类型以及内部构造
1、ABS传感器内置型轮毂轴承单元(内置传感器位于两列滚道之间的轮毂轴承单
元)
轮毂轴承单元必须满足越来越严峻的轻量、节能以及模块化要求。另外,为了确保制动时的安全可靠,防抱死制动系统(ABS)也日趋普及。因此市场对传感器内置
型轮毂轴承单元的需求也越来越大。NSK凭借一流轴承厂家独到的高新技术和各种
严格的台架试验数据,成功开发了具有高品质的小型、轻量、ABS传感器内置型轮毂轴承单元。图示如下:
[特长]
充分利用了轴承内部空间,使结构更紧凑。
对传感器部实施密封,提高了可靠性。
使驱动轮用轮毂轴承的传感器内置得以实现。
大力矩载荷下,传感器仍能保持输出信号稳定。2、内置多磁极编码器的轮毂轴承单元
[特长]
内置传感器转子(编码器)。
使用有源传感器。
使用高性能编码器。
低速旋转时,传感器仍有稳定的信号输出。
也可提供与密封圈呈一体的编码器。
3、内置端盖式有源传感器的轮毂轴承单元[特长]
内置传感器转子(编码器)。
采用有源传感器,实现了结构紧凑和轻量化。
低速旋转时,传感器仍有稳定的信号输出。
4、内置环状无源传感器的轮毂轴承单元
[特长]
充分利用了轴承内部空间,使结构更紧凑。
对传感器部实施密封,提高了可靠性。
内置高灵敏度传感器。
轴承弹性变形引起的输出信号波动很小。
5、主动式旋转传感器内置轮毂单元
主动式旋转传感器内置轮毂单元可检测1min-1的转速,还可提高旋转传感器的
安装性、维护性。
如下图所示:
[特长]
使用磁阻元件(MRE)传感器,可检测极低速旋转。
旋转传感器位于密封单元内,可遮挡垃圾、砂子、泥土等的侵入。
另外还生产易于更换的脱卸式传感器。
[应用举例]
车速显示面板、导航系统
ABS(防抱死制动系统)
TCS(循迹控制系统)等6、新型多传感轮毂单元
近日,日本精工对外宣布,已成功开发出可检测路面3方向荷重(横力、前后
力、上下力)的多传感轮毂单元(Multi-sensingHubUnit)。通过新型轮毂单元,
能够有效的提高汽车的安全性能。而该品也在“第40届东京车展”上展出。
此次推出的轮毂,主要是通过对路面与轮胎间发生的横力、前后力及上下力这3
个方向的荷重进行检测,从而可使驾驶控制、底盘控制以及制动力的四轮最佳分配
等新型综合控制系统达到实用化。此外,由于采用了轮速传感器和编码器的简单设
计,可适应高温、振动以及泥水等严酷环境,提高了其坚固性和耐用性。采用日本精工自主开发的荷重计算方法,根据多个轮速传感器输出信号间的位相差,检测轴
承上发生的变位,从而对照轴承的刚性计算3个方向的荷重。
四、我国的轮毂轴承的相关资料
我国的带ABS传感器的新型轮毂轴承单元大部分依靠进口,随着汽车轴承的
发展趋势,高档轿车车型正在开始装配带ABS传感器的新型轮毂轴承单元,而国外
已广泛使用,
目前,我国现已研发成功的新型轮毂轴承单元是新一代高技术含量、高附加值
产品。其结构由轴承座(HUB)、法兰盘(spindle)、内圈、保持架、滚动体、
ABS传感器、感应齿圈、高强度螺栓、密封组件等部件组成。是一套结构紧凑的汽
车悬挂系统零部件,主要应用于多种汽车类型的前后车轮轮毂中,使车轮总成和制
动器转子/闸轮可以绕汽车底盘上一固定的轴线点转动;支撑汽车在正常载重情况下
的重量;为转动条件提供了接近于零的摩擦扭矩。
产品由原始的法兰盘、转向节、两套向心轴承结构逐步发展为带花键驱动轮结
构和非驱动轮结构,并将ABS传感器集成为一体,简化了汽车车轮支承结构,将轴
承的支承作用和轮毂法兰、螺栓的联结传动作用高度集成为一体,一个内圈与法兰
盘(spindle)设计为一体,进一步实现了多功能集成化、单元化、小型轻量化,高
转速、长寿命、拆装方便等功能。配备的ABS车轮速度传感器是一种由脉冲轮和电
感传感器组成的车轮速度传感器,它输出的交流电压的频率和振幅与车轮速度有关,
这些信息提供给ABS控制系统,从而控制车轮刹车时防抱死及进行防滑调节。
新型轮毂轴承单元运用到通用J200(别克凯越)车型和奇瑞B11等系列车型的前后车
轮轮毂中。经上海通用汽车有限公司工程中心的台架试验、道路试验,美国德尔福
公司各类技术性能试验确认,各项技术指标均符合要求,客户反映良好。该项目填
补了国内空白,可完全替代进口并可大量出口。五、汽车轮毂轴承的市场状况
据国家统计局统计,2000年汽车产量突破200万辆,2002年已突破300万辆,
汽车生产已进入了跨越式发展阶段。根据汽车工业发展预测,十五期间及至2010
年,汽车市场需求旺盛,汽车工业将保持稳定高速发展。2005年、2010年汽车需求
量346万辆、900万辆。2005年、2010年汽车保有量分别为3160万辆、8000~10000
万辆。目前我国拥有汽车工业企业2000多家,其中整车厂115家,改装厂525家。
基本建成一汽、二汽、中汽、重汽、上海、天津、北京、兵器、航空、航天等七大
集团和三大军工企业。我国轿车配套轴承每辆车平均36套/台,轿车配套件的使用
寿命根据类别、安装部位和用途不同,实际使用寿命是不一样的。根据统计的规律和
用户要求,轿车轴承的平均寿命为7年,即更换率为14%。2002年共生产轿车轮毂轴
承220万套,其中:第一代轿车轮毂轴承共生产190万套。第二代轿车轮毂轴承生
产30万套,按需4套/台轿车轮毂轴承计算,100万辆轿车需要400万套轮毂轴承,
实际完成220万套,尚需180万套轿车轮毂轴承需要生产。2005年所需轿车轮毂轴
承为1544.8万套。与实际完成量比,还有1324.8万套差额。
到2010年,汽车工业将成为国民经济的支柱产业,汽车轴承总需求量将达到
26950万套,其中轿车轴承需求量为7575万套。目前,国外轿车轴承精度高,寿命
长,轻轿车离合器球轴承和四点接触球轴承的进口量达80%以上。
轿车轴承在我国起步较晚,目前可以说基本为空白。现在国内提供的轴承经合资外
方认可的只有部分整车采用,汽车摩托车轴承项目。重点发展轿车轮毂轴承、离合
器分离轴承、水泵轴连轴承、变速箱轴承、张紧轮轴承、空调压缩机轴承等
跨国轴承公司对我国骨干轴承生产企业进行的一系列收购行为,以及国内企业
之间的兼并重组,使国内汽车轴承市场的结构和竞争格局变得扑朔迷离。与此同时,
跨国轴承公司在华的投资步伐不断加快,新的合资企业一个接一个。
近日,全球最大的轴承制造商SKF第一次在中国召开全球董事会会议。在SKF
全球董事会召开期间,两家新的合资企业又相继开工,SKF在中国投资的企业由6
家增加到8家。我国是全球第四大轴承市场,也是主要的轴承生产国,世界八大跨国轴承公司
都已在我国合资或独资设厂,国内竞争国际化成为我国轴承市场竞争的主要特点。
在合资和并购的过程中,我国轴承行业正一步步地被纳入世界轴承产业链。在这个
产业链中占据什么位置,起决定作用的是技术和资本实力。从现有情况看,技术实
力对市场划分所起的作用更明显一些。
SKF的总裁兼CEO强斯顿认为,中国汽车市场最大的变化就是“客户对我们的
要求已经与世界同步”。这个变化为SKF以及其他跨国轴承公司快速进入中国市场
提供了机遇。
近几年,我国汽车工业发展迅猛,轿车行业推出新车型的速度一年比一年快,
全球很多最新的车型登陆我国市场,轿车行业对国内零部件行业的要求也提高到了
产品和研发要“与世界同步”。可是,我国汽车零部件行业滞后于整车发展,无法
满足轿车生产企业的需求,一个巨大的市场空间很快被拥有先进技术和产品的跨国
轴承公司占据了。
以轿车轮毂轴承为例,2005年我国轿车产量在280万辆左右,当年上市的新
车有120多种。其中,中高级轿车更是扎堆上市。所需的第一、第二代轿车轮毂轴
承大部分由外商合资或独资企业提供。SKF在我国的工厂不仅为上海大众、一汽-大
众、东风神龙、上海通用、长安福特等配套,还为我国自主品牌轿车(华晨、奇瑞、
长安等)配套。在这种情况下,拥有先进技术和产品的跨国公司很轻松地进入到国内
市场,并且占据了中高档轿车的配套市场。
逐步实现单元化、模块化,是汽车轴承产品的发展趋势。今年,SKF位于上海
嘉定的新工厂即将开业,一条可以生产第三代轮毂轴承单元的生产线已经安装完毕。
据斯凯孚汽车轴承有限公司总经理朱鹰剑介绍,除了生产第三代轮毂轴承单元,任
何SKF的新产品都有可能在新工厂生产。新工厂不仅注重产能的提高,而且增加新
技术、新产品在中国市场的应用。
依靠强大的技术实力,SKF已经开始着手进军中国的商用汽车市场。