NTN輪轂軸承的發(fā)展歷程

圖1 PCS H/J的結構

通常情況下，CVJ與輪轂軸承單元通過花鍵進行連接，并用螺母擰緊。花鍵齒一般設計為與螺旋角過盈配合，以消除間隙，這需要較長的花鍵配合長度。新的壓接配合方法通過擰緊螺栓完成對花鍵的緊固，這會產(chǎn)生比CVJ閥桿花鍵對輪轂軸承內(nèi)孔更緊的過盈配合。這使轉矩可應用到整個花鍵區(qū)域，從而顯著縮短了花鍵配合長度。

采用PCS H/J方法可使CVJ閥桿長度縮短65%，質(zhì)量最大可減輕12%。這是因為輪轂套圈內(nèi)徑為空心結構，螺母轉換為螺栓等，且沒有花鍵配合間隙。

2.3 輕量化軸承的發(fā)展

NTN通過多代日益一體化的輪轂軸承單元來減小整個車軸結構的尺寸和減輕質(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件，在輪轂套圈強度、外圈強度、軸承整體剛度等方面與單套軸承不同。減輕質(zhì)量的同時必須保持強度，特別是第3代。輪轂套圈和外圈的質(zhì)量占整個單元的一半以上，因此這些零件的優(yōu)化設計對減輕質(zhì)量非常重要。

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

圖2 通過拓撲優(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

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

2.4.1 潤滑脂研制的歷程

軸承的滾動阻力由軸承設計和軸承中所含的潤滑脂決定。軸承設計經(jīng)過優(yōu)化，以滿足客戶要求。軸承中所含的潤滑脂根據(jù)客戶和市場的需要進行多年研制。

目前生產(chǎn)中使用的標準潤滑脂以第1代軸承生產(chǎn)中使用的潤滑脂為基礎，并對其防銹性進行了改進。在21世紀初創(chuàng)制出低摩擦潤滑脂，并用于要求更低轉矩的車輛上。在2019年研制出超低摩擦潤滑脂，進一步降低了轉矩。這3種潤滑脂之間的區(qū)別是基礎油。標準潤滑脂使用礦物油，低摩擦潤滑脂使用礦物油與合成油的混合物，超低摩擦潤滑脂使用合成油。采用優(yōu)質(zhì)基礎油可降低低至中溫范圍內(nèi)的黏滯阻力，進而降低轉矩。NTN不僅對基礎油，還對潤滑脂中的增稠劑和添加劑進行優(yōu)化，改善了轉矩性能和其他的潤滑脂性能。

2.4.2 密封研制的歷程

減小密封滑動阻力但不降低密封性能的各種因素已被研究，如優(yōu)化密封設計結構、橡膠材料、唇接觸面、唇剛度等。通過整合這些因素，與之前的密封相比，密封轉矩已顯著降低。

通過減少與旋轉部件接觸的唇數(shù)，可進一步降低轉矩，但也會降低密封性能。為解決這些問題，一種新的迷宮結構被開發(fā)出來。

對于驅(qū)動輪，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（車輛側）的設計，消除了常規(guī)裝置的2個密封中的1個，從而顯著降低了轉矩。

圖4 密封壓蓋結構的實例