某輕型商用車免維護軸承的開發

陳杰，蘇媛，向莎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230009）

某輕型商用車免維護軸承的開發

陳杰，蘇媛，向莎

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230009）

輪端技術是商用車研發的關鍵技術，文章針對某商用車型，通過開發盤式免維護輪端技術，匹配新型輪端輪轂、制動盤、轉向節等零部件的設計工作，并通過有限元分析零部件的可靠性，完成免維護輪轂軸承單元開發工作，對輕型商用車前橋系統技術的發展進行討論。

免維護軸承；CAE；輪轂；制動盤

前言

目前市場上商用車全部才用普通軸承，行駛一定里程后，需對輪轂軸承重新更換油脂并保養，不僅給終端客戶增加了一定的保養費用，也無形當中造成了客戶時間成本的浪費。國家五部委發布《關于進一步做好貨車非法改裝和超限超載治理工作的意見》，標志著我國對貨車超限超載的治理進入新的階段。隨著市場超載現象的不斷規范化，輪端零部件的使用壽命得到很大改善，對商用車輪端日常維護保養提出了更高的要求，免維護等技術的應用成為趨勢。

歐洲商用車車企，如 MAN、斯堪尼亞、沃爾沃等早已匹配免維護輪轂軸承單元并實現量產。在歐洲卡車市場，一代免維護輪轂軸承 80%應用在前橋，100%應用在后橋上。我國商用車由于免維護輪轂軸承單元開發較晚，目前實現量產的車型較少，免維護輪端技術主要在乘用車領域應用較廣。

目前前后橋輪轂軸承單元經過不斷的發展，經歷了三代產品的迭代，免維護軸承單元技術已經相對比較成熟。國外主要軸承供應商舍弗勒、斯凱孚等都有較成熟的免維護軸承單元開發經驗，國內主要軸承供應商也開始開發免維護軸承單元，但還處于初期階段，與國外產品有一定差距。

根據以上對國內、國際市場環境的分析，以及對國內競爭企業的應用情況進行了解，開發商用車新一代免維護輪端是勢在必行。

1 軸承介紹

圖1

軸承單元介紹：目前免維護軸承單元大致可分為三代產品結構。一代軸承單元將傳統單列軸承組合成一個整體單元式結構，集軸承、密封圈、潤滑脂于一體。二代軸承單元通常將軸承外圈作為輪轂，形成輪轂軸承單元結構；第三代軸承單元在二代單元基礎上可集成ABS齒圈等，更加集成化。

2 目標設定

前橋免維護輪端設計目標設定如下：

表1

3 設計說明

從成本和成熟度考慮，擬選用一代軸承單元，其基本結構尺寸為(35×68×48)mm，并根據該軸承結構尺寸進行前輪端設計。輪轂軸承及前軸使用工況、壽命計算可參考下表：

4 結構設計

保證現有車型前輪轂主要安裝尺寸不變，為配合軸承單元的開發，主要開發零部件包括前輪轂、轉向節、制動盤、輪轂單元，新輪端結構如下圖所示：

圖2

4.1 前輪轂

圖3

前輪轂采用 QT450-10球墨鑄鐵材料鑄造成型，熱處理后對內輪轂進行機加工軸承安裝面及螺栓孔等，小端內徑φ 68mm，外徑φ84mm，更改前后結構對比如圖3所示。

前輪轂更改前后CAE分析對比結果如下表：

表3

前輪轂更改前后CAE分析應力云圖如下圖所示：

圖4

結論：輪轂法蘭螺栓孔處應力最大，改進后輪轂最大應力小于原狀態最大應力，安全系數增大，符合設計要求。

4.2 軸承單元

軸承單元采用一代免維護軸承，將潤滑、密封、調整間隙功能集中到軸承內，無需維護，壽命長，更改前后軸承單元結構對比如下表所示。

軸承選型計算壽命對比如下表：

圖5

結論：軸承選型滿足布置需求，且壽命相對現用件有很大提升，實現免維護的設計要求。

4.3 制動盤

圖6

制動盤固定方式由之前的螺栓固定更改為卡接在輪轂上，為滿足裝配需求，軸向尺寸由44.3mm加長到63.6mm，更改前后結構對比如圖6所示。

制動盤更改前后CAE對比分析如下表所示：

表4

制動盤更改前后CAE分析應力云圖如下圖所示：

圖7

結論：改進制動盤最大應力小于原狀態最大應力，安全系數增大，符合設計要求。

4.4 轉向節

轉向節在基本型W5000基礎上修改軸端部分，軸端結構由階梯式更改為圓柱式，軸端長度由84mm縮短到50mm，主銷孔、轉向節安裝面、外傾角等尺寸參數與基本型W5000轉向節保持一致。其結構對比如下圖所示：

圖8

轉向節更改前后CAE分析結果對比如下表所示：

表5

轉向節更改前后CAE分析應力云圖如圖9所示。

結論：轉向節卡鉗安裝孔附近應力最大，改進后轉向節最大應力小于原狀態最大應力，安全系數增大，符合設計要求。

基于一代免維護軸承，對前輪轂裝置進行了重新設計，具體變動件及開發周期見表6。

圖9

表6

5 結語

通過對某輕型商用車輪端技術研究，完成免維護輪轂軸承單元開發。軸承單元及周邊零部件開發能夠滿足前橋1.3T載荷需求，且新一代輪端滿足空間布置，符合整車的相關參數要求，并且滿足客戶的需要，達到免維護目的。完成輕型商用車新一代輪端的技術儲備，為后續車型免維護軸承的開發做技術儲備。

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The development of light commercial automobile maintainfree wheel bearing

Chen Jie, Su Yuan, Xiang Sha
( Anhui Jianghuai Automobile Technology Center, Anhui Hefei 230009 )

As the core technology of the light commerical automobile, maintenance-free of disc of wheel technology and matching design of new hub,disc brake,knuckle were employed in this article,components reliability were verified in CAE and development of maintenance-free hub bearing was complete,the front axle of light commerical automobile was discussed.

maintenance-free; CAE; hub; disc brake

U462.1

A

1671-7988 (2017)21-11-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.005

CLC NO.: U462.1

A

1671-7988 (2017)21-11-03

陳杰，男，本科，工程師職稱，就職于汽車技術中心輕型商用車研究院。主要從事車輛底盤系統開發。