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高级轮毂轴承单元及其维修

2012-10-26

　　SKF轮毂轴承单元始于50年前。从此，越来越多的功能被融入轮毂单元。现如今，这些集成、密封的、预润滑和预调游隙的轮毂轴承单元已经通过数百万的公里数向人们证明了自己。轮毂也可以传递传动系统扭矩，为制动盘和车轮提供安装点，同时它也是悬架的构件。
　　自Z早的信号系统被引进，SKF就将注意力集中在轮毂轴承单元的传感功能集成的改良上。由于它的位置和机械精确度，轮毂单元成为汽车速度的Z佳检测点。考虑到驾驶的安全与舒适度，越来越多的汽车装载了速度传感器(主要是提供轮速信息信号系统的传感器)。每种应用的Z佳轮速感应的解决方案都是独一无二的。
　　无论是哪种解决方案，轮毂上集成的传感器为减少安装时间、加强稳定性、降低对空间的要求、减轻重量提供了可能性。
　　电子系统
　　EHCU电子控制单元(ECU)和液压控制单元(HCU)的混合体，它被用来接收和发送信号。
　　ECU是组成发动机管理系统核心部分的微处理器。它通过闭环控制和检控系统输出来控制输入。它是ABS系统的大脑，可以从轮速传感器读取脉冲，以判断是否需要防抱死制动。ECU控制着液压控制单元的管道循环。
　　HCU：ECU发射的电子信号经HCU变成液压信号，控制不同液压回路的制动压力。
　　闭环过程：轴承上的轮速传感器向ECU发出信号，ECU向HCU发出动作指令。动作指令视ECU的输入信号和具体情况需求而定。因为这是一个闭环过程，当指令完成，信号回到ECU，它将决定下一步行动。
　　轮速传感器的作用
　　防抱死制动系统(ABS)。在湿滑道路上，即便是微小的压力作用于制动踏板上，也会引起车轮被锁死。由于锁死的车轮无法吸收侧向力，这意味着驾驶者实际上在制动时失去对汽车方向的控制力，有可能会撞上其它物体，甚至离开路面。
　　防抱死制动系统能比一个经验丰富的赛车手作出更快反应。它能在一秒以内对路面状况作出反应。每当系统感应到车轮将被锁，它通过改变流向制动钳的制动液流量来调节制动盘上的制动力，以抵消抱死的趋势。
　　车轮只有在转动时才能转向，车轮被抱死意味着无法控制汽车的方向。防抱死制动系统通过迅速应用和释放车轮压力来恢复转向能力。此工作迅速地在受控制的车轮上反复进行，从左前轮和右后轮到右前轮和左后轮之间不断切换。这使得在紧急状况下，Z大制动力和转向都能起作用。防抱死制动系统使车轮转动并为安全驾驶提供牵引力。
　　为确保防抱死制动系统能够发挥Z大效果，一些参数是必须的。首先，在紧急情况下，制动踏板必须被牢牢地压向地板以启动防抱死制动系统。防抱死制动系统的噪声和踏板的快速振动会Z先提醒驾驶者，但它们只是简单地意味着ABS系统正在正常运行。
　　牵引力控制系统(TCS)。TSC系统会防止汽车在启动时车轮空转，同时也防止加速时发生类似情况。它令汽车能在表面被雪或冰铺盖的道路上安全地加速，也增强了汽车在山路上行驶的能力。
　　牵引力控制系统也被叫做ASR或ASC。牵引力控制系统借用了和ABS系统相连的电子动力传动控制单元。由于它运用了和ABS系统相同的轮速传感器和零件，所以它可以视作防抱死制动系统的分系统和延伸。这两个系统协作，为驾驶者在存有安全隐患的道路情况下提供了完全的汽车控制。
　　系统通过对四只轮子传输信号的比较来判断是否其中的一只有打滑。如果一只驱动轮空转，牵引力控制系统制动控制器会对它施加适当的制动力来消除车轮空转。
　　车身稳定控制系统(VSC)。行驶中，汽车会受到多种力的影响。纵向力会成为作用于车轮的扭矩，加速时扭矩来自发动机，减速时由制动发出。转向时侧向力作用于汽车底盘。只有对车轮的侧向力在一定范围之内，驾驶者才能控制汽车。如果这些作用力低于或超过一定水平(当侧向力和纵向力超过或低于实际牵引力时)，车轮将会打滑。这会影响驾驶者在预期行驶方向上保持汽车控制的能力。
　　当驾驶者转弯时速度太快或车轮转弯太突然，所产生的作用力会使得汽车沿着其本身的纵向轴旋转，开始打滑以及变得难于控制。这种情况被称之为转向过度。此时，稳定控制系统会启动制动系统来转移作用力。
　　向左转向时，转向过度的汽车车尾有脱离的趋势。但是，右前轮上少许的制动力会产生顺时针的反向作用力与之平衡，汽车就不会向反方向滑行从而脱离路面。
　　全球定位系统(GPS)。由于全球定位系统(GPS)和防抱死制动系统传感器的综合运用，无论汽车在地球上的哪个角落，其所在位置都可以被准确测出。这是因为信号从不同卫星发送至接收器的时间可以计算得出汽车的位置。
　　大约10年前，很多全球定位系统很大高度上依赖于轮毂上的防抱死制动系统传感器；今天的全球定位系统更加先进，用的是它们自己的一系列传感器。
　　轮毂轴承家族
　　SKF是世界领先的轴承生产商，它的产品几乎涵盖了当前所有的汽车和卡车。现在，路上每两辆车上就有一辆安装有SKF的轴承。2002年，SKF为市场供应了超过4500万组轴承，其中1/3带有用于ABS的集成电子器件。因为越来越多的控制技术需要使用来自轮毂轴承中的传感器信息，电子元件将会在轮端技术中扮演越来越重要的角色。
　　前不久，SKF轮毂单元开发了带传感器的轮毂轴承单元，传感器向防抱死制动系统、牵引力控制系统，甚至轮胎压力监控系统反馈信息。SKF继续扮演着汽车生产商的开发合作伙伴，引领新控制技术，将制动、转向和线控换挡系统一起融入汽车。此外，SKF为汽车后市场提供Z先进的轮毂轴承和密封件。
　　圆锥滚子轴承
　　尽管在每代新出的汽车中，轮毂单元越来越常见，不带集成密封的圆锥滚子轴承在后市场依然很受欢迎。
　　SKF提供多种多样的带有冲压钢保持架，按严格的质量标准生产的公制和英制圆锥棍子轴承。拥有较小的截面和精确的接触角，当圆锥滚子轴承被调整到合适游隙时可以承受一定轴向和径向载荷。
　　圆锥滚子轴承主要用于非驱动的前/后轮。轴承都是成对使用，它们包含一只内圈和一只外圈，与滚动体精密匹配。
　　注意：圆锥滚子轴承需与高质量油脂(SKFVKG1)配套使用，并且在安装新密封时需要当心，操作时需参照生产商的指导说明。
　　一代轮毂单元—HBU 1
　　基于双列角接触球轴承，一代轮毂轴承单元因汽车轮毂应用中遇到的特殊情况而得到优化。它在转向时对轴承承受的瞬时负载提供了支持。其主要部件，一个外圈和两个内圈，和滚动体组配合达到合适的游隙。
　　双列球保持架由尼龙加固的玻璃纤维制成，一代轮毂轴承单元终生润滑和密封。
　　一代轮毂轴承单元主要用于驱动轮，也用于小型汽车的非驱动轮的鼓式设计。因为装配空间很重要，紧凑的圆锥滚子轴承单元(HBU 1Ts)经常被应用。
　　二代轮毂单元- HBU 2
　　由于设计时借鉴了一代轮毂轴承的经验，二代轮毂轴承包含了一个带法兰的外圈，取代了一只独立轴承的作用。
　　法兰外圈设计为一只轻质结构部件；外圈滚道为了提高轴承的性能而被硬化。法兰比较结实，带有螺纹孔或螺栓和凸缘方便制动盘和轮毂定心和安装。
　　法兰和凸缘的尺寸根据具体的客户要求而定。二代轮毂轴承常为非驱动前轮或后轮配有一个可旋转的外圈。
　　三代轮毂单元—HBU 3
　　第三代轮毂轴承带有一个连接车轮和制动旋转部件的法兰，以及另一个将轴承单元装上悬架的法兰。这个高集成的系统与传统设计相比对转向设计作了很大简化和处理。
　　它对内侧滚动球列使用了独立内圈，从而使得动载荷的承载能力被Z大。外圈法兰用螺栓固定在悬架上。旋转的内圈带有结实的法兰，凸缘和螺纹孔或螺栓，被设计用来安装制动系统和车轮。
　　三代轮毂轴承终生润滑和密封。它可以应用于驱动和非驱动车轮上。对于驱动轮的应用，扭矩通过渐开线花键传递到了内圈，见下图。
　　注意：轴承安装在正确的一面至关重要，含有磁性脉冲轮的一面应该朝向传感器。它与一只普通的密封看上去没有区别。
　　磁性检测卡
　　现在的ABS系统需要汽车技师在安装时保持谨慎。必须遵守一些必要的程序，必须采取预防措施，以便ABS系统在汽车离开修理厂上路之后能顺利运行。
　　一代轮毂轴承在其一面有一只必不可少的磁性脉冲轮，以确保它能正对ABS传感器。多数情况下，轴承的两面视觉差异并不明显。
　　磁性检测卡让维修技师们能容易地判断出一代轮毂轴承的哪一面带有磁性脉冲轮，从而决定哪一面安装朝向ABS传感器。当将磁性检测卡置于一代轮毂轴承的磁性表面时，它会变得“透明”。
　　失效分析表


来源：《汽车与配件》 2012年21期

迈克弗国际贸易（上海）有限公司，成立于1991年，公司总部位于德国埃斯林根。公司致力于高性能、低噪音、低振动的静音轴承研发制造。

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