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低油耗汽车必发bifa生长史

由于汽车必发bifa结构简朴 ,外观差别往往并不显着 。然而 ,纵观20世纪80年月至今的必发bifa手艺特征历程可发明:在市场需求预期下 ,必发bifa的基天性能仍在继续生长 。本文先容了汽车必发bifa(深沟球必发bifa、圆锥滚子必发bifa)手艺在低油耗(低转矩)方面的最新生长 。


1 汽车必发bifa生长史

1.1 深沟球必发bifa

为知足高效多级自动变速器和无级变速器的市场需求 ,主要用于变速器的深沟球必发bifa的功效已获得刷新 ,包括高转速和低转矩的应用 。电动汽车的驱动电机必发bifa除具有紧凑化、轻量化、长使用寿命的要求外 ,也面临类似的手艺要求 。


通过质料、热处置惩罚、内部设计参数的转变以及诸如密封、坚持架、润滑脂的刷新(图1) ,实现低转矩的要求和紧凑化、轻量化的设计 。

图1 深沟球必发bifa及其特点

差别类型深沟球必发bifa的结构和性能特点见表1 。通过较量转矩 ,自20世纪80 年月以来深沟球必发bifa的手艺史如图2所示 。

表1 深沟球必发bifa的特点

图2 深沟球必发bifa的生长变迁

变速器用深沟球必发bifa通常是不带防尘盖或密封的开式必发bifa 。然而 ,现在接纳接触式密封(LU/LH密封)来避免硬质异物侵入润滑油导致必发bifa使用寿命降低 。

由于密封滑动特征的影响 ,接触式密封必发bifa相对开式必发bifa具有更高的转矩 。因此 ,开式必发bifa通常用于低转矩是要害要求的场合 。质料和热处置惩罚手艺的刷新使必发bifa在异物侵入的情形条件下具有更长的使用寿命 。


最新研发的LE密封刷新了密封质料和密封唇结构 ,在包管密封性能的同时可获得低转矩 。这些刷新使LE密封在油润滑条件下的转矩与非接触式密封同样低 。


1.2 圆锥滚子必发bifa

变速器或差速器用圆锥滚子必发bifa比深沟球必发bifa具有更多的设计元素 。因此 ,对这些设计参数的种种特征举行探索 。除了低转矩外 ,质料及热处置惩罚的刷新也实现了长使用寿命(图3) 。

图3 圆锥滚子必发bifa及其特点

本节讨论了内部设计和质料/热处置惩罚的刷新向更低转矩的转变 。为了刷新内部设计 ,建设了ST系列 ,通过刷新滚子滑动特征来减小转矩 。这主要通过内圈挡边的特殊形状及加工来实现 。在质料/热处置惩罚刷新方面 ,以渗碳钢为基体举行了特殊热处置惩罚 。由于这种特殊热处置惩罚手艺增添了滚道外貌剩余奥氏体 ,有助于延伸使用寿命 。紧凑化影响转矩的盘算效果如图4所示 。

图4 圆锥滚子必发bifa的生长变迁

随着内/外圈滚道微曲率(凸度)的刷新 ,并将该手艺与其他质料/热处置惩罚手艺相团结举行产品开发 ,获得了ECO-Top 系列 。别的 ,改变钢制坚持架设计可显著降低润滑油的搅拌阻力 。在最新系列中 ,汽车用ULTAGE圆锥滚子必发bifa通过凸度设计刷新和建设批量加工手艺 ,知足了近代混淆动力/电动汽车(HEV/EV)轻量化和紧凑化的应用需求 。ULTAGE?是NTN团结了“ultimate”(字斟句酌)和“stage”(系列必发bifa用途多样化)为必发bifa命名 。别的 ,ULTAGE?也是NTN以其行业领先性能而著名的新一代必发bifa的总称 。


别的 ,基于全球可采购到的必发bifa钢 ,开发了长寿命热处置惩罚“FA工艺” 。与标准系列相比 ,ULTAGE圆锥滚子必发bifa实现了更长的使用寿命和显著减小的转矩(图4) 。如稍后提到的接触应力漫衍优化等刷新 ,有助于延伸寿命 。


2、下一代汽车必发bifa先容

接下来先容低油耗汽车用下一代深沟球必发bifa和最新开发的圆锥滚子必发bifa 。


2.1 超低摩擦密封球必发bifa

为避免变速器润滑油中保存硬质异物的卑劣情形导致必发bifa使用寿命降低 ,通常接纳接触式密封来提高对抗异物(如来自齿轮的磨粒)的能力 。然而 ,由于密封的滑动阻力 ,接触式密封必发bifa具有较大的转矩 。LE密封优化了密封形状和质料 ,在包管接触式密封效果的同时实现低转矩 。这种密封乐成地降低了转矩 ,提高了极限线速率 。LE密封通过设置在密封唇滑动区域的弧形(半圆柱形)微凸面(图5)的楔形压力效应 ,增进密封唇与内圈滑动外貌之间形成流体润滑油膜来实现这些效果(表2、图6) 。

图5 超低摩擦密封球必发bifa的特点


已开发产品的特点为:

1)与接触式密封相比 ,转矩减小80%以上;

2)支持高线速率≥50 m/ s;

3)避免有害异物的侵入 。

表2 试验条件

图6 必发bifa温度与转矩的关系

2.2 汽车用ULTAGE圆锥滚子必发bifa

传动系统(如变速器和差速器)用圆锥滚子必发bifa除了具有长使用寿命和低转矩外 ,还要求小而轻 。


下面先容汽车用ULTAGE圆锥滚子必发bifa ,其具备优异的承载能力和转速性能 ,并接纳稳健的凸度优化手艺 ,以最大限度地提高必发bifa转动疲劳寿命(图7) 。

图7 汽车用ULTAGE圆锥滚子必发bifa的结构

与通例产品相比 ,开发产品的特点为:

1)优异的承载能力

? 基本额定动载荷——1.3倍;


2)长使用寿命(与基本额定寿命相比)

? 标准必发bifa(必发bifa钢、淬火处置惩罚)——2.5倍以上,

? 高功效型(FA工艺)——3.8倍以上;


3)优异的转速性能

? 许用转速提高约10%;


4)允许倾斜角(偏斜量)

? 允许倾斜角——最大4倍 。


圆锥滚子必发bifa转动接触区域的接触应力最小化 ,并在滚子上接纳特殊凸形减小接触区域边沿处过大的应力(边沿载荷) 。滚道轴向截面接触应力漫衍盘算示例如图8所示 。随着ULTAGE圆锥滚子必发bifa在汽车上的应用 ,通过接纳特殊凸形抑制接触区域的边沿载荷和平衡整体接触应力漫衍 ,提高必发bifa使用寿命 。


别的 ,由于接触应力均布带来的长使用寿命效应,在相同使用寿命下 ,必发bifa可设计得更小、更轻 。与标准必发bifa相比 ,在包管使用寿命和接触应力约束的同时 ,使用紧凑、轻量的设计可使必发bifa运行转矩减小60%(图9) 。

图8 滚道接触应力漫衍

图9 必发bifa转矩比

在温升试验中 ,其温升为标准必发bifa的1/3 ,证实了其优越的卡死抗力 ,如图10所示 。如图7所示 ,优化了挡边和滚子端面形状 ,获得了优越的卡死抗力 。

图10 卡死抗力试验(温升试验)


3、竣事语

从减小转矩的角度回首了汽车必发bifa的生长史 。正如一直通过种种手艺开发 ,推出超前于市场需求的产品 ,妄想应对即将到来的更严苛且快速转变的需求 。希望能继续孝顺社会 ,以便在追求更环保、更恬静、更有用的下一代汽车生长中所做的孝顺依然不可或缺 。

(参考文献略)

History of Development of Bearings for Automobiles Aiming at Low Fuel Consumption

泉源:NTN TECHNICAL REVIEW,2019(87):50-54.

作者:Takashi YASUNISHI

翻译:奚强  校对:赵志晓

整理、排版:必发bifa杂志社


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