NTN輪轂軸承的發(fā)展歷程

圖1 PCS H/J的結(jié)構(gòu)

通常情況下，CVJ與輪轂軸承單元通過(guò)花鍵進(jìn)行連接，并用螺母擰緊。花鍵齒一般設(shè)計(jì)為與螺旋角過(guò)盈配合，以消除間隙，這需要較長(zhǎng)的花鍵配合長(zhǎng)度。新的壓接配合方法通過(guò)擰緊螺栓完成對(duì)花鍵的緊固，這會(huì)產(chǎn)生比CVJ閥桿花鍵對(duì)輪轂軸承內(nèi)孔更緊的過(guò)盈配合。這使轉(zhuǎn)矩可應(yīng)用到整個(gè)花鍵區(qū)域，從而顯著縮短了花鍵配合長(zhǎng)度。

采用PCS H/J方法可使CVJ閥桿長(zhǎng)度縮短65%，質(zhì)量最大可減輕12%。這是因?yàn)檩嗇炋兹?nèi)徑為空心結(jié)構(gòu)，螺母轉(zhuǎn)換為螺栓等，且沒有花鍵配合間隙。

2.3 輕量化軸承的發(fā)展

NTN通過(guò)多代日益一體化的輪轂軸承單元來(lái)減小整個(gè)車軸結(jié)構(gòu)的尺寸和減輕質(zhì)量。采用第3代作為主流產(chǎn)品后，仍需進(jìn)一步減輕軸承質(zhì)量，但單元化變得更困難。

第3代輪轂軸承單元作為加強(qiáng)件，在輪轂套圈強(qiáng)度、外圈強(qiáng)度、軸承整體剛度等方面與單套軸承不同。減輕質(zhì)量的同時(shí)必須保持強(qiáng)度，特別是第3代。輪轂套圈和外圈的質(zhì)量占整個(gè)單元的一半以上，因此這些零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)減輕質(zhì)量非常重要。

NTN采用有限元分析來(lái)確定減重的同時(shí)保持強(qiáng)度和剛度，以滿足所需的性能要求。最優(yōu)形狀通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化得到。一種超輕型輪轂軸承形狀被研制出來(lái)，如圖2所示。NTN采用積累的技術(shù)，在滿足要求的技術(shù)規(guī)范的同時(shí)，提供最輕質(zhì)量的最優(yōu)形狀。

圖2 通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化確定所開發(fā)產(chǎn)品的形狀

圖3 輪轂軸承的發(fā)展歷程

輪轂軸承單元的轉(zhuǎn)矩由隨軸承旋轉(zhuǎn)的球的滾動(dòng)阻力和密封的滑動(dòng)阻力組成。每種阻力約占整個(gè)轉(zhuǎn)矩的50%。因此，減少阻力是降低總轉(zhuǎn)矩的通用方法。

2.4.1 潤(rùn)滑脂研制的歷程

軸承的滾動(dòng)阻力由軸承設(shè)計(jì)和軸承中所含的潤(rùn)滑脂決定。軸承設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，以滿足客戶要求。軸承中所含的潤(rùn)滑脂根據(jù)客戶和市場(chǎng)的需要進(jìn)行多年研制。

目前生產(chǎn)中使用的標(biāo)準(zhǔn)潤(rùn)滑脂以第1代軸承生產(chǎn)中使用的潤(rùn)滑脂為基礎(chǔ)，并對(duì)其防銹性進(jìn)行了改進(jìn)。在21世紀(jì)初創(chuàng)制出低摩擦潤(rùn)滑脂，并用于要求更低轉(zhuǎn)矩的車輛上。在2019年研制出超低摩擦潤(rùn)滑脂，進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)矩。這3種潤(rùn)滑脂之間的區(qū)別是基礎(chǔ)油。標(biāo)準(zhǔn)潤(rùn)滑脂使用礦物油，低摩擦潤(rùn)滑脂使用礦物油與合成油的混合物，超低摩擦潤(rùn)滑脂使用合成油。采用優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油可降低低至中溫范圍內(nèi)的黏滯阻力，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)矩。NTN不僅對(duì)基礎(chǔ)油，還對(duì)潤(rùn)滑脂中的增稠劑和添加劑進(jìn)行優(yōu)化，改善了轉(zhuǎn)矩性能和其他的潤(rùn)滑脂性能。

2.4.2 密封研制的歷程

減小密封滑動(dòng)阻力但不降低密封性能的各種因素已被研究，如優(yōu)化密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、橡膠材料、唇接觸面、唇剛度等。通過(guò)整合這些因素，與之前的密封相比，密封轉(zhuǎn)矩已顯著降低。

通過(guò)減少與旋轉(zhuǎn)部件接觸的唇數(shù)，可進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)矩，但也會(huì)降低密封性能。為解決這些問(wèn)題，一種新的迷宮結(jié)構(gòu)被開發(fā)出來(lái)。

對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪，CVJ不必嵌入到內(nèi)徑。因此，如圖4所示，采用一種壓蓋密封內(nèi)側(cè)（車輛側(cè)）的設(shè)計(jì)，消除了常規(guī)裝置的2個(gè)密封中的1個(gè)，從而顯著降低了轉(zhuǎn)矩。

圖4 密封壓蓋結(jié)構(gòu)的實(shí)例