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高級(jí)輪轂軸承單元及其維修

2012-10-26

  SKF輪轂軸承單元始于50年前。從此,越來越多的功能被融入輪轂單元。現(xiàn)如今,這些集成、密封的、預(yù)潤滑和預(yù)調(diào)游隙的輪轂軸承單元已經(jīng)通過數(shù)百萬的公里數(shù)向人們證明了自己。輪轂也可以傳遞傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩,為制動(dòng)盤和車輪提供安裝點(diǎn),同時(shí)它也是懸架的構(gòu)件。
  自Z早的信號(hào)系統(tǒng)被引進(jìn),SKF就將注意力集中在輪轂軸承單元的傳感功能集成的改良上。由于它的位置和機(jī)械精確度,輪轂單元成為汽車速度的Z佳檢測(cè)點(diǎn)。考慮到駕駛的安全與舒適度,越來越多的汽車裝載了速度傳感器(主要是提供輪速信息信號(hào)系統(tǒng)的傳感器)。每種應(yīng)用的Z佳輪速感應(yīng)的解決方案都是獨(dú)一無二的。
  無論是哪種解決方案,輪轂上集成的傳感器為減少安裝時(shí)間、加強(qiáng)穩(wěn)定性、降低對(duì)空間的要求、減輕重量提供了可能性。
  電子系統(tǒng)
  EHCU電子控制單元(ECU)和液壓控制單元(HCU)的混合體,它被用來接收和發(fā)送信號(hào)。
  ECU是組成發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)核心部分的微處理器。它通過閉環(huán)控制和檢控系統(tǒng)輸出來控制輸入。它是ABS系統(tǒng)的大腦,可以從輪速傳感器讀取脈沖,以判斷是否需要防抱死制動(dòng)。ECU控制著液壓控制單元的管道循環(huán)。
  HCU:ECU發(fā)射的電子信號(hào)經(jīng)HCU變成液壓信號(hào),控制不同液壓回路的制動(dòng)壓力。
  閉環(huán)過程:軸承上的輪速傳感器向ECU發(fā)出信號(hào),ECU向HCU發(fā)出動(dòng)作指令。動(dòng)作指令視ECU的輸入信號(hào)和具體情況需求而定。因?yàn)檫@是一個(gè)閉環(huán)過程,當(dāng)指令完成,信號(hào)回到ECU,它將決定下一步行動(dòng)。
  輪速傳感器的作用
  
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)。在濕滑道路上,即便是微小的壓力作用于制動(dòng)踏板上,也會(huì)引起車輪被鎖死。由于鎖死的車輪無法吸收側(cè)向力,這意味著駕駛者實(shí)際上在制動(dòng)時(shí)失去對(duì)汽車方向的控制力,有可能會(huì)撞上其它物體,甚至離開路面。
  防抱死制動(dòng)系統(tǒng)能比一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的賽車手作出更快反應(yīng)。它能在一秒以內(nèi)對(duì)路面狀況作出反應(yīng)。每當(dāng)系統(tǒng)感應(yīng)到車輪將被鎖,它通過改變流向制動(dòng)鉗的制動(dòng)液流量來調(diào)節(jié)制動(dòng)盤上的制動(dòng)力,以抵消抱死的趨勢(shì)。
  車輪只有在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能轉(zhuǎn)向,車輪被抱死意味著無法控制汽車的方向。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)通過迅速應(yīng)用和釋放車輪壓力來恢復(fù)轉(zhuǎn)向能力。此工作迅速地在受控制的車輪上反復(fù)進(jìn)行,從左前輪和右后輪到右前輪和左后輪之間不斷切換。這使得在緊急狀況下,Z大制動(dòng)力和轉(zhuǎn)向都能起作用。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)并為安全駕駛提供牽引力。
  為確保防抱死制動(dòng)系統(tǒng)能夠發(fā)揮Z大效果,一些參數(shù)是必須的。首先,在緊急情況下,制動(dòng)踏板必須被牢牢地壓向地板以啟動(dòng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的噪聲和踏板的快速振動(dòng)會(huì)Z先提醒駕駛者,但它們只是簡(jiǎn)單地意味著ABS系統(tǒng)正在正常運(yùn)行。
  牽引力控制系統(tǒng)(TCS)。TSC系統(tǒng)會(huì)防止汽車在啟動(dòng)時(shí)車輪空轉(zhuǎn),同時(shí)也防止加速時(shí)發(fā)生類似情況。它令汽車能在表面被雪或冰鋪蓋的道路上安全地加速,也增強(qiáng)了汽車在山路上行駛的能力。
  牽引力控制系統(tǒng)也被叫做ASR或ASC。牽引力控制系統(tǒng)借用了和ABS系統(tǒng)相連的電子動(dòng)力傳動(dòng)控制單元。由于它運(yùn)用了和ABS系統(tǒng)相同的輪速傳感器和零件,所以它可以視作防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分系統(tǒng)和延伸。這兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)作,為駕駛者在存有安全隱患的道路情況下提供了完全的汽車控制。
  系統(tǒng)通過對(duì)四只輪子傳輸信號(hào)的比較來判斷是否其中的一只有打滑。如果一只驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn),牽引力控制系統(tǒng)制動(dòng)控制器會(huì)對(duì)它施加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力來消除車輪空轉(zhuǎn)。
  車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(VSC)。行駛中,汽車會(huì)受到多種力的影響。縱向力會(huì)成為作用于車輪的扭矩,加速時(shí)扭矩來自發(fā)動(dòng)機(jī),減速時(shí)由制動(dòng)發(fā)出。轉(zhuǎn)向時(shí)側(cè)向力作用于汽車底盤。只有對(duì)車輪的側(cè)向力在一定范圍之內(nèi),駕駛者才能控制汽車。如果這些作用力低于或超過一定水平(當(dāng)側(cè)向力和縱向力超過或低于實(shí)際牽引力時(shí)),車輪將會(huì)打滑。這會(huì)影響駕駛者在預(yù)期行駛方向上保持汽車控制的能力。
  當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)彎時(shí)速度太快或車輪轉(zhuǎn)彎太突然,所產(chǎn)生的作用力會(huì)使得汽車沿著其本身的縱向軸旋轉(zhuǎn),開始打滑以及變得難于控制。這種情況被稱之為轉(zhuǎn)向過度。此時(shí),穩(wěn)定控制系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)來轉(zhuǎn)移作用力。
  向左轉(zhuǎn)向時(shí),轉(zhuǎn)向過度的汽車車尾有脫離的趨勢(shì)。但是,右前輪上少許的制動(dòng)力會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針的反向作用力與之平衡,汽車就不會(huì)向反方向滑行從而脫離路面。
  全球定位系統(tǒng)(GPS)。由于全球定位系統(tǒng)(GPS)和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)傳感器的綜合運(yùn)用,無論汽車在地球上的哪個(gè)角落,其所在位置都可以被準(zhǔn)確測(cè)出。這是因?yàn)樾盘?hào)從不同衛(wèi)星發(fā)送至接收器的時(shí)間可以計(jì)算得出汽車的位置。
  大約10年前,很多全球定位系統(tǒng)很大高度上依賴于輪轂上的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)傳感器;今天的全球定位系統(tǒng)更加先進(jìn),用的是它們自己的一系列傳感器。
  輪轂軸承家族
  SKF是世界領(lǐng)先的軸承生產(chǎn)商,它的產(chǎn)品幾乎涵蓋了當(dāng)前所有的汽車和卡車?,F(xiàn)在,路上每?jī)奢v車上就有一輛安裝有SKF的軸承。2002年,SKF為市場(chǎng)供應(yīng)了超過4500萬組軸承,其中1/3帶有用于ABS的集成電子器件。因?yàn)樵絹碓蕉嗟目刂萍夹g(shù)需要使用來自輪轂軸承中的傳感器信息,電子元件將會(huì)在輪端技術(shù)中扮演越來越重要的角色。
  前不久,SKF輪轂單元開發(fā)了帶傳感器的輪轂軸承單元,傳感器向防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、牽引力控制系統(tǒng),甚至輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)反饋信息。SKF繼續(xù)扮演著汽車生產(chǎn)商的開發(fā)合作伙伴,引領(lǐng)新控制技術(shù),將制動(dòng)、轉(zhuǎn)向和線控?fù)Q擋系統(tǒng)一起融入汽車。此外,SKF為汽車后市場(chǎng)提供Z先進(jìn)的輪轂軸承和密封件。
  圓錐滾子軸承
  盡管在每代新出的汽車中,輪轂單元越來越常見,不帶集成密封的圓錐滾子軸承在后市場(chǎng)依然很受歡迎。
  SKF提供多種多樣的帶有沖壓鋼保持架,按嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的公制和英制圓錐棍子軸承。擁有較小的截面和精確的接觸角,當(dāng)圓錐滾子軸承被調(diào)整到合適游隙時(shí)可以承受一定軸向和徑向載荷。
  圓錐滾子軸承主要用于非驅(qū)動(dòng)的前/后輪。軸承都是成對(duì)使用,它們包含一只內(nèi)圈和一只外圈,與滾動(dòng)體精密匹配。
  注意:圓錐滾子軸承需與高質(zhì)量油脂(SKFVKG1)配套使用,并且在安裝新密封時(shí)需要當(dāng)心,操作時(shí)需參照生產(chǎn)商的指導(dǎo)說明。
  一代輪轂單元—HBU 1
  基于雙列角接觸球軸承,一代輪轂軸承單元因汽車輪轂應(yīng)用中遇到的特殊情況而得到優(yōu)化。它在轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)軸承承受的瞬時(shí)負(fù)載提供了支持。其主要部件,一個(gè)外圈和兩個(gè)內(nèi)圈,和滾動(dòng)體組配合達(dá)到合適的游隙。
  雙列球保持架由尼龍加固的玻璃纖維制成,一代輪轂軸承單元終生潤滑和密封。
  一代輪轂軸承單元主要用于驅(qū)動(dòng)輪,也用于小型汽車的非驅(qū)動(dòng)輪的鼓式設(shè)計(jì)。因?yàn)檠b配空間很重要,緊湊的圓錐滾子軸承單元(HBU 1Ts)經(jīng)常被應(yīng)用。
  二代輪轂單元- HBU 2
  由于設(shè)計(jì)時(shí)借鑒了一代輪轂軸承的經(jīng)驗(yàn),二代輪轂軸承包含了一個(gè)帶法蘭的外圈,取代了一只獨(dú)立軸承的作用。
  法蘭外圈設(shè)計(jì)為一只輕質(zhì)結(jié)構(gòu)部件;外圈滾道為了提高軸承的性能而被硬化。法蘭比較結(jié)實(shí),帶有螺紋孔或螺栓和凸緣方便制動(dòng)盤和輪轂定心和安裝。
  法蘭和凸緣的尺寸根據(jù)具體的客戶要求而定。二代輪轂軸承常為非驅(qū)動(dòng)前輪或后輪配有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的外圈。
  三代輪轂單元—HBU 3
  第三代輪轂軸承帶有一個(gè)連接車輪和制動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件的法蘭,以及另一個(gè)將軸承單元裝上懸架的法蘭。這個(gè)高集成的系統(tǒng)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比對(duì)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)作了很大簡(jiǎn)化和處理。
  它對(duì)內(nèi)側(cè)滾動(dòng)球列使用了獨(dú)立內(nèi)圈,從而使得動(dòng)載荷的承載能力被Z大。外圈法蘭用螺栓固定在懸架上。旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈帶有結(jié)實(shí)的法蘭,凸緣和螺紋孔或螺栓,被設(shè)計(jì)用來安裝制動(dòng)系統(tǒng)和車輪。
  三代輪轂軸承終生潤滑和密封。它可以應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)和非驅(qū)動(dòng)車輪上。對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪的應(yīng)用,扭矩通過漸開線花鍵傳遞到了內(nèi)圈,見下圖。
  注意:軸承安裝在正確的一面至關(guān)重要,含有磁性脈沖輪的一面應(yīng)該朝向傳感器。它與一只普通的密封看上去沒有區(qū)別。
  磁性檢測(cè)卡
  現(xiàn)在的ABS系統(tǒng)需要汽車技師在安裝時(shí)保持謹(jǐn)慎。必須遵守一些必要的程序,必須采取預(yù)防措施,以便ABS系統(tǒng)在汽車離開修理廠上路之后能順利運(yùn)行。
  一代輪轂軸承在其一面有一只必不可少的磁性脈沖輪,以確保它能正對(duì)ABS傳感器。多數(shù)情況下,軸承的兩面視覺差異并不明顯。
  磁性檢測(cè)卡讓維修技師們能容易地判斷出一代輪轂軸承的哪一面帶有磁性脈沖輪,從而決定哪一面安裝朝向ABS傳感器。當(dāng)將磁性檢測(cè)卡置于一代輪轂軸承的磁性表面時(shí),它會(huì)變得“透明”。
  失效分析表


來源:《汽車與配件》 2012年21期