由于汽車軸承結構簡單，外(wài)觀差異往往并不明(míng)顯。然而，縱觀20世紀80年(n員討ián)代至今的(de)軸承技(jì)術特征曆程可發現(xi哥錯àn)：在市(shì)場(chǎng)需求預期下(xià)兒睡，軸承的(de)基本性能仍在繼續發展。本文(wén)介紹了汽車軸承(深溝球軸承、圓村愛錐滾子(zǐ)軸承)技(jì)術在低(dī)油耗(低(dī)轉矩)方面的(de)最新發下制展。
1 汽車軸承發展史
1.1 深溝球軸承
為(wèi)滿足高(gāo)效多級自(zì)動變速器(qì)和(hé)都但無級變速器(qì)的(de)市(shì)場(chǎng)事看需求，主要用于變速器(qì)的(de)深溝球軸承的(照村de)功能已得到改進，包括高(gāo)轉速和(hé)低(dī)轉矩的(de)應用。電(diàn)動書章汽車的(de)驅動電(diàn)機(jī)軸承除具有(yǒu)緊湊化(huà)、輕量化(樂高huà)、長(cháng)使用壽命的(de)要求外(wà吧家i)，也面臨類似的(de)技(jì)術要求。
通(tōng)過材料、熱處理(lǐ)、內(nèi)部設計(刀術jì)參數的(de)變化(huà)以及諸如密封、工章保持架、潤滑脂的(de)改進(圖1)，實現(xiàn)低(dī)轉矩的(de)要對北求和(hé)緊湊化(huà)、輕量化(huà)的(de)設計自水(jì)。
圖1 深溝球軸承及其特點
不同類型深溝球軸承的(de)結構和(hé)性能特點見表1。通(tōng)過比較轉矩，自(zì)20那很世紀80 年(nián)代以來(lái)深溝球軸承的(de)技(jì)術史如圖2所示。
表1 深溝球軸承的(de)特點
圖2 深溝球軸承的(de)發展變遷
變速器(qì)用深溝球軸承通(tōng)常是不帶防塵蓋或密封的(de)開(kāi業黑)式軸承。然而，目前采用接觸式密封(LU/LH密封)來(lái)防止硬質異物(wù)侵入潤滑油導緻他腦軸承使用壽命降低(dī)。
由于密封滑動特性的(de)影響，接觸式密封軸承相(xiàng)對(duì)開(kāi)式軸承數小具有(yǒu)更高(gāo)的(de)轉矩。因此，開(kāi)式軸承通務時(tōng)常用于低(dī)轉矩是關鍵要求的(著時de)場(chǎng)合。材料和(hé)熱處理(l話銀ǐ)技(jì)術的(de)改進使軸承在異物(wù)侵計個入的(de)環境條件(jiàn)下(xià)具有(yǒ會大u)更長(cháng)的(de)使用壽命。
最新研發的(de)LE密封改進了密封材料和(hé)密封唇結構，在保證密封性能的(de動懂)同時(shí)可獲得低(dī)轉矩。這(z章討hè)些改進使LE密封在油潤滑條件(jiàn)下(xià)的車通(de)轉矩與非接觸式密封同樣低(dī)。
1.2 圓錐滾子(zǐ)軸承
變速器(qì)或差速器(qì)用圓錐滾子(zǐ)軸承比深溝球多討軸承具有(yǒu)更多的(de)設計(jì)元素。因此，對(duì)這(zhè)些設計(高明jì)參數的(de)各種特性進行探索。除了低(dī)轉矩外(wài)，材料及熱處理(l店公ǐ)的(de)改進也實現(xiàn)了長(cháng)使用壽命(圖3)。
圖3 圓錐滾子(zǐ)軸承及其特點
本節讨論了內(nèi)部設計(jì)和(hé)材快司料/熱處理(lǐ)的(de)改進向更低(讀森dī)轉矩的(de)轉變。為(wèi)了改刀得進內(nèi)部設計(jì)，建立了ST系月舊列，通(tōng)過改進滾子(zǐ)滑動特性來(lái)減小(xiǎo)轉矩。這(森子zhè)主要通(tōng)過內(nèi)圈擋邊的(de醫小)特殊形狀及加工(gōng)來(lái)實現(xiàn)。在材料/熱處理(lǐ)改進方面，以區動滲碳鋼為(wèi)基體(tǐ)進行了特殊熱處理(lǐ)。由于這(zhè)種特殊熱處理(lǐ)校多技(jì)術增加了滾道(dào)表面殘餘奧氏體(tǐ)，有(yǒu)助于延長(cháng)使房如用壽命。緊湊化(huà)影響轉矩的(de)計(jì)算(suàn)結果如圖4所示。
圖4 圓錐滾子(zǐ)軸承的(de)發展變遷
随着內(nèi)/外(wài)圈滾道(dào)微(wēi)曲率(凸度多議)的(de)改進，并将該技(jì)術與其他(tā)材料/熱處理(lǐ)技(jì)術跳火相(xiàng)結合進行産品開(kāi)發，得到了EC工志O-Top 系列。此外(wài)，改變鋼制保持架設計(jì)可顯著不得降低(dī)潤滑油的(de)攪拌阻力。在最新系列中，汽車用UL土議TAGE圓錐滾子(zǐ)軸承通(tōng)過凸度設計(校麗jì)改進和(hé)建立批量加工(gōng)技(jì)術，滿足了公玩近(jìn)代混合動力/電(diàn)動汽車(HEV/EV)輕量化(huà)和匠大(hé)緊湊化(huà)的(de)應用需求。ULTAGE®是NTN結合了空外“ultimate”(精益求精)和(hé)“stage”(系列軸南煙承用途多樣化(huà))為(wèi)軸承愛學命名。此外(wài)，ULTAGE®也是NTN以其行業(yè)領先性能而聞名人相的(de)新一代軸承的(de)總稱。
此外(wài)，基于全球可采購到的(de)軸承鋼，開(kāi)發了長(cháng)壽命熱處理(l票畫ǐ)“FA工(gōng)藝”。與标準系列相(xiàng)比，ULTAGE圓錐滾子(zǐ農員)軸承實現(xiàn)了更長(cháng)的(de)使用壽命和(hé)顯著減小(xi大慢ǎo)的(de)轉矩(圖4)。如稍後提到的(de)接觸應力分布優化(科長huà)等改進，有(yǒu)助于延長(cháng)壽命。
2、下(xià)一代汽車軸承介紹
接下(xià)來(lái)介紹低(dī)油耗汽車用下(吧友xià)一代深溝球軸承和(hé)最新開(短行kāi)發的(de)圓錐滾子(zǐ)軸承。
2.1 超低(dī)摩擦密封球軸承
為(wèi)防止變速器(qì)潤滑油中存在硬質異物(wù)的(de)惡劣環境導緻去對軸承使用壽命降低(dī)，通(tōng)常采用接觸式密封得器來(lái)提高(gāo)抵抗異物(wù)(如來(lái)自(zì)齒輪的(de)磨粒)的(de)湖國能力。然而，由于密封的(de)滑動阻力，接觸式密封軸承具有(yǒu)較大的(de)轉矩。L窗她E密封優化(huà)了密封形狀和(hé)材料，在保證接音化觸式密封效果的(de)同時(shí)實現費綠(xiàn)低(dī)轉矩。這(zhè)種密封成功地(dì)降低(dī)了轉矩，提高(gāo)愛作了極限線速度。LE密封通(tōng)過設置在密封街是唇滑動區(qū)域的(de)弧形(半圓柱形)微(wēi)凸面(圖5)的(de)楔形壓力效應，促腦光進密封唇與內(nèi)圈滑動表面之間(j這可iān)形成流體(tǐ)潤滑油膜來(lái)實現(xiàn)這(zhè)些鐘很效果(表2、圖6)。
圖5 超低(dī)摩擦密封球軸承的(de)特點
已開(kāi)發産品的(de)特點為(wèi)：
1)與接觸式密封相(xiàng)比，轉矩減小(xiǎo)80%以上(shàng)；
2)支持高(gāo)線速度≥50 m/ s；
3)防止有(yǒu)害異物(wù)的(de)侵入。
表2 試驗條件(jiàn)
圖6 軸承溫度與轉矩的(de)關系
2.2 汽車用ULTAGE圓錐滾子(zǐ)軸承
傳動系統(如變速器(qì)和(hé)差速器(qì))用圓錐滾子(zǐ)軸承除了具有海一(yǒu)長(cháng)使用壽命和(hé)低(dī)轉熱醫矩外(wài)，還(hái)要求小(xiǎo)而輕。
下(xià)面介紹汽車用ULTAGE圓錐滾子(校跳zǐ)軸承，其具備優異的(de)承載能力和(hé)轉速西要性能，并采用穩健的(de)凸度優化(huà)技(jì)術，以最大限度地(光男dì)提高(gāo)軸承滾動疲勞壽命(圖7)。
圖7 汽車用ULTAGE圓錐滾子(zǐ)軸承的(de)結構
與常規産品相(xiàng)比，開(kāi)發産品的(de)特點為(wèi):
1)優異的(de)承載能力
• 基本額定動載荷——1.3倍;
2)長(cháng)使用壽命(與基本額定壽命相(體到xiàng)比)
• 标準軸承(軸承鋼、淬火處理(lǐ))——2.5倍以上(師區shàng),
• 高(gāo)功能型(FA工(gōng)藝)——3.8倍以上(sh術來àng);
3)優異的(de)轉速性能
• 許用轉速提高(gāo)約10%;
4)允許傾斜角(偏斜量)
• 允許傾斜角——最大4倍。
圓錐滾子(zǐ)軸承滾動接觸區(qū)域的(de)接觸應力最小(xiǎo)化(長就huà)，并在滾子(zǐ)上(shàng)采用特殊凸形減小(xiǎo)接觸區(qū)廠去域邊緣處過大的(de)應力(邊緣載荷)。滾道(dào)軸購木向截面接觸應力分布計(jì)算(suàn)示例如圖8所示。随着ULTAGE圓現妹錐滾子(zǐ)軸承在汽車上(shàng)的(de)應用，通(tōn個服g)過采用特殊凸形抑制接觸區(qū)域的(de)邊緣載荷和(hé)均衡整體(t吧厭ǐ)接觸應力分布，提高(gāo)軸承使用壽命。
此外(wài)，由于接觸應力均布帶來(lái)的(de)長(chá我會ng)使用壽命效應,在相(xiàng)同使用壽命下(xià)，軸承可設計(jì)得更小(xiǎ關動o)、更輕。與标準軸承相(xiàng)比，綠場在保證使用壽命和(hé)接觸應力約束的(de)同時(shí)，使用緊湊、輕量的學廠(de)設計(jì)可使軸承運行轉矩減小(xi東通ǎo)60%(圖9)。
在溫升試驗中，其溫升為(wèi)标準軸承的(de)1話很/3，證實了其優越的(de)卡死抗力，如音章圖10所示。如圖7所示，優化(huà)了擋邊和(hé)滾子(zǐ)端面形狀，得到了優越的(要刀de)卡死抗力。
3、結束語
從(cóng)減小(xiǎo)轉矩的(de)角度回顧了汽車軸承的(de)發展史。正如一直通(tō站志ng)過各種技(jì)術開(kāi)發，推出超前于市(shì)場(chǎng)需求的(de拍兵)産品，計(jì)劃應對(duì)即将到來(lái)的(de)更嚴苛且快速變化(huà)的(de一電)需求。希望能繼續貢獻社會，以便在追求更環保、更舒适、更有(yǒu)用的(de)下(xià)從弟一代汽車發展中所做的(de)貢獻依然不可或缺。
（參考文(wén)獻略）
History of Development of Bear間雨ings for Automobiles Aiming at Low Fuel學志 Consumption
來(lái)源：NTN TECHNICAL REVIEW,2019(87):購拍50-54.
作(zuò)者：Takashi YASUNISHI
翻譯：奚強 校(xiào)對(du開長ì)：趙志(zhì)曉
整理(lǐ)、排版：軸承雜(zá)志(zhì)社
軸研所公衆号 技人; 軸承雜(zá)志(zhì)社公衆号
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