集成式高分辨率转速传感器轮毂轴承
轮速传感器是车辆上最重要的一种传感器之一，不仅用于ABS中，还用于各种控制系统。我们开发了用于高分辨率转速传感领域的新型传感器装置，目前，传感器已能够植入轮毂轴承内。在该文中，我们将介绍高分辨率传感器轮毂轴承的性能，以及关于试验车辆的最新数据。
1.前言
轮速传感器是车辆安全控制系统的关键零件，不仅广泛用于防抱死（ABS）系统，而且用于各种控制系统，如电子稳定系统（ESC）。
传感器从被动传感器演变为主动传感器，被动传感器由拾波线圈和脉冲环组成，主动传感器利用磁传感器，如霍尔传感器和MR元件，能够连续检测从停车系统到高速驱动的转速。
NTN注重单元开发，在这种装置中，传感器植入轮毂轴承的密封装置，这种轮毂轴承带有磁性解码器，而且ABS传感器植入式轮毂轴承（如图1所示）已经大批量生产，而且密封型传感器植入式轮毂轴承的可靠性已经提高1）。
转速传感器轴承（如图2所示）用于工业机械中，而且转速传感器的输出分辨率为每转几十脉冲，随着控制系统升级，对分辨率的要求越来越高。但是，通过改善磁性解码器的磁力矩增加分辨率导致磁力降低。因此，NTN-SNR希望改善传感器性能，开发出了具有增频换频检测能力（MPS40S）2）。利用该技术，即使安装传统的磁性解码器，传感器的转速检测能力的分辨率是传统方法的40倍。NTN-SNR开发了具有高灵敏度的隧穿磁电阻效应（TMR），作为下一代磁传感器，预期将用于汽车领域，作为可用大气隙3）4）操作的磁性传感器。
新开发的高分辨率传感器（MPS40S）与对车辆的环境保护技术要求一致，NTN正寻求将其用于轮毂轴承。在该文章中，我们将对带高分辨率转速传感器的轮毂轴承进行概述，同时对从装有传感器的车辆所测得的高分辨率信号进行实例分析。
2.高分辨率转速传感器概述
2.1 结构/外形
图3示出带高分辨率转速传感器轮毂轴承的图片。在驱动轴中，传感器利用树脂与固定芯骨成为一体，然后压装到轮毂轴承的静止套圈（外圈）上（图4）。在从动轮中，传感器固定在防水轴盖内。
在这两种情况中，由于磁性解码器和传感器之间的位置由植入轮毂轴承的传感器控制，因此可以省去传感器安装和调整过程。
2.2电子技术/输出信号
汽车用主流ABS传感器使用提供9-15V电池电源、能够检测到14mA或7mA 工作电流的2-线连接装置，其随转速变化而变化。另一方面，新开发的高分辨率传感器使用5V电源电压，把数字电压信号输出到独立的信号线上。因此，可以将其连接到车辆电子控制单元的标准电子输入终端，而无需转换电流。
表1示出高分辨率传感器集成轮毂轴承的关键电子技术要求。因为传感器配备与普通转速解码器输出信号类似的A/B相位输出信号，所以利用A/B相位，它能够检测转速方向、四相位演变过程，等等。这些电子技术要求与传感器IC 技术要求一致5）。
图1 ABS 传感器集成轮毂轴承
图2 转速传感器轴承
图3 高分辨率转速传感器轮毂轴承
图4 高分辨率传感器构成
2.3 转速检测的分辨率和精确度
如图5所示，高分辨率旋转传感器实现了放大工艺。这意味着通过电子方法，植入的一对磁极（一周）每工作1/(放大数Mx)周就能产生脉冲。根据输入磁场的失真和线路倍增的情况，轻微的误差就能使植入的输出信号倍增。因此，即使按恒速旋转，脉冲宽度轻微波动，与磁性解码器的磁极周期同步。磁极变换一次，脉冲宽度的波动幅度为0.5或者小于0.5，其特性是随着磁极循环而重复变化。因此，当利用倍增脉冲检测到转速时，通过过滤工艺能够有效降低放大的误差，这些过滤工艺使用来自等同于一次磁极转换的脉冲数数据。
图5 新开发传感器的内插信号（最多40倍）
3.高分辨率轮速传感器的输出信号
3.1高分辨率旋转信号的应用
传统的轮速传感器输出信号为每转48个脉冲。把该值转化为运转距离，相当于约每40mm 一个脉冲分辨率。
高分辨率旋转传感器为每运行1mm 一个脉冲分辨率。
表2示出在超低传送速度（1km/h ）时，输出脉冲循环周期。传统传感器的
输出脉冲之间的间隔为150ms，也即检测到转速之前最多需要150ms。但是，使用高分辨率传感器的传输信号，完成整个检测在3.7ms以内。因此，即使在超低速条件下，也有可能确保更快地更新数据信息。
因此，使用高分辨率旋转传感器的好处是它提高了空间和时间分辨率。
下面说明他与传统产品相比所具有的优势：
（1）即使在超低速条件下，也能有足够的频率获取旋转信号。
（2）即使很短的行程也能获得足够的数据
（3）能够精确地检测出启动之后或停止之前的转速
表3示出高分辨率旋转传感器信号设备的应用实例。以下部分，我们将向您介绍试验车辆的工作数据。
3.2 带传感器的试验车辆
我们给试验车辆安装了高分辨率旋转传感器。表4示出传感器和试验车辆的技术规范。
旋转脉冲的分辨率设定为480脉冲/转，这是传统产品的10倍。传感器安装在后轮驱动车辆的四个车轮上，检测驱动轮和传动轮之间旋转性能差异。
**电子稳定系统
***胎压监测系统
3.3 运转数据（1）
—路况评估
评估路况的方法之一是从运转车辆的车轮旋转信号提取速度变化分量，然后对速度变化分量的频率反应进行分析6），7）。图6示出根据转速变化分析轮胎-道路表面状况的实例。在这种对频率反应进行分析的方法中，由于随着运行速度的变化，频谱分辨率下降，所以需要在恒速条件下提取数据。当车辆低速行驶时，利用传统传感器不容易提取到充分的速度变化信息。
为了简化提取状态，在NTN-SNR，我们也开发出一种新的评估路况的方法，即利用高分辨率传感信号，根据旋转角度，采用速度抽样的方法分析速度变化分量的频谱8）。接下来，我们介绍试验车辆的运转数据加工过程，以便展示如何提取转速变化。
启动并加速行驶30m之后，在柏油路上以25到30km/h速度行驶，我们3次驶上表面有细沙的柏油路。图7和8示出从右前轮旋转脉冲信号提取的速度变化分量的频率分析结果。
这些图表示出利用车轮每转所处的各个时间的速度信息获得的FFT处理结果，按顺序展示以车轮旋转一圈的1/10 为间隔所计算的频谱，大约在水平轴上行程0.2米。
图7利用垂直轴表示频谱（震动），图8利用波浪频率（波纹数）表示垂直轴。图表右边的彩色条表示强度和颜色之间的相互关系，表明彩色条上面的颜色非常深。图5仅仅绘出了达到第100级的零件，因此，超出这些零件的频率为空白。
运动车辆的速度变化频谱表明路上带细沙时速度的变化情况。在这些地方，速度变化加剧，震动扩散至高频范围。因为使用了高分辨率旋转脉冲，所以提取的频率分量比用传统方法提取的更高。这也表明因为在很短的行程内能够获得足够的数据，即使驱动速度是变化的，也能提取到较高等级的分量。
图7 时域频谱图
（垂直轴表示震动频率（Hz）
图8 空间域频谱图
（垂直轴表示空间频率-波数（1/m））
3.4 运行数据（2）-在加速/减速条件下检测转速
在湿滑的路上开始加速和加速/减速期间，由于车轮打滑，车辆可能变得不稳定。利用高分辨率转速传感器能够详细观察超低速条件下车轮性能，如尽早检测打滑情况，或者在停车之前及时确定车辆车轮是否已经锁住。
如图9所示，当使用刹车在红绿灯前停车时，前轮的转速数据和刹车松开后车辆开始转动的数据。
从箭头所指区域可看到转速变化情况。这表明刹车使车辆停止，张力传递给悬挂系统。观察结果还表明当刹车松开时，前轮开始向前推动，并开始转动。另一方面，从当时收集到的ABS传感器输出信号没有获得该类观察结果，大约0.28秒后检测到转速。
图10示出车轮在湿滑道路上开始加速时后轮（驱动轮）的性能数据，大约0.65秒后，观察到滑动现象，高分辨率转速传感器信号展示了转速如何快速增加的平滑曲线。检测到滑动的时间比从ABS信号获得的速度数据提前了大约0.05秒，而且获得了关于从速率变化到累计加速的足够数据。因此，使用高分辨率转传感器有可能提供关于低μ路（路面滑）拖曳控制的有效信息，这需要精确的扭矩控制等等。
图9 松开刹车之后的转速信号
图10 在低摩擦表面的滑动信号
3.5 运行数据（3）
—不可重复现象的观察结果
转速传感器信号反映路况情况。
虽然3.3部分的示例使用了从特定运行区间观察到的转速变化分析结果，但是，下面的示例将使用单向输入信号检测路况变化。
图11示出车辆以20km/h速度在桥梁上行驶时，当通过路面的连接处时四个轮子的转速变化。在连接处观察到15到35Hz的震荡波形，但是，前轮和后轮的波形和震动频率不一样。人们认为路况和轮子的驱动力通过转速信号反映出来。
图11 在道路连接处的转速信号
4 结论
在该文中，我们大致描述了高分辨率转速传感器集成式轮毂轴承，并介绍了试验车辆的运转数据。利用高分辨率检测转速能够提高传感反应和提取信息的精确度。我们尽力扩
大该技术的应用范围，以提高车辆的稳定性，包括电动汽车的控制系统。
双列圆锥滚子汽车轮毂轴承的标准化设计[转载] 目前，轴承行业的设计部门所处的环境在发生变化。这主要表现在两个方面：一是技术的进步和变化非常快；二是市场对产品质量、价格、交货期的要求水平不断提高。可以说，企业如何应对如此激烈的市场竞争，已经成为各企业需要面对的重大问题。 近几年，我国汽车行业处于高速发展时期，产销量不断提高，从长远发展考虑，各制造商和用户对整车质量提出了更高的要求，而对汽车轮毂轴承更是提出了非常苛刻的要求。例如不断地降低成本，高使用寿命，高可靠性，进一步提高汽车能源效率等等。如图1所示为汽车行业对汽车轮毂轴承及其结构的要求。 国内的汽车轴承生产商在产品开发环节上多处于模仿设计(订货型设计)，设计上缺乏自主设计要求，设计人员的随意性较大，在设计过程中缺乏产品系列标准化思想的指导，这样不可避免地就会在设计和管理环节上产生和累积一些问题。对保证系列产品的整体质量、设计管理和生产成本控制等方面都是很不利的。 为满足越来越广泛的市场需求，提高产品的竞争能力，在产品设计中“零件标准化、部件通用化、产品系列化”是提高产品质量、降低成本、得到多品种多规格产品的重要途径。同时采用标准化零件，在不同规格或不同产品中都能提高部分零件或部件的通用程度，便于管理、维修，且能大大降低成本。从设计管理角度来讲，产品的结构设计决定产品的价值和生产效率，对产、销活动的影响很大，技术上和管理上存在很大的不确定性，并且对设计人员个体的技术和经验的依赖性非常大，所以产品设计工作掌握和管理起来难度较大。我们都会尽可能通过在管理上一些有效的方法措施来降低产品设计和管理的风险，其中标准化最为直接有效。 汽车轮毂轴承属于非标准轴承，并且轴承结构设计发展得非常快。汽车轮毂轴承可分为汽车轮毂球轴承和汽车轮毂圆锥滚子轴承两个大类，其中汽车轮毂球轴承的标准化程度比较高，汽车轮毂圆锥滚子轴承的标准化程度很低。对于汽车轮毂圆锥滚子轴承来说，轴承的外形尺寸及内部沟道结构等都没有统一的标准化设计方法和标准，各个生产商相同外形尺寸的产品的内部结构相差很大，缺乏统一的设计方法和设计理论支持。不仅国内、外的产品结构系列差别大，而且国外先进的汽车轴承生产商之间的产品结构系列相差也是比较大的，此系列轴承产品的结构设计、互换性、标准化及通用化等诸多方面还存在很大的提高空间，其标准化道路势在必行。 结构特点 对于汽车轮毂轴承系列产品来说，汽车轮毂轴承的特点是双列双内圈轴承结构，具有一定的接触角；可承受重负荷、冲击负荷，使用范围广；可施加预压来提高轴系刚性；适宜于背对背安装；安装时无须调
轮毂轴承的发展趋势和最新技术( 图) .06.16 关键词:轮毂轴承,发展趋势,最新技术 摘要:为满足汽车零部件减轻重量、减小体积和改进性能的要求, 汽车用轮毂轴承在一体化方面取得了显著进步。讨论了轮毂轴承在改进性能、减轻重量、降低摩擦力矩、降低法兰盘跳动和集成ABS传感器以增强其功能等方面的发展趋势及最新技术。 20世纪80年代以来, 随着前轮驱动汽车的广泛普及, 为满足减轻重量、减小体积和安装方便的要求, 轴承和一些零部件如转向节和轮毂的一体化技术得到了快速发展。近年来, 汽车制造商和相关供应商更加注重产品的安全性和对环境的影响。为满足对轮毂轴承的各种需求, 改进了其原有功能并增加了一些更为先进的功能。本文将讨论轮毂轴承的最新技术、结构和发展趋势。 1、发展历程 NSK轮毂轴承的开发经历了三次重大设计进步, 与周围零部件一体化程度方面取得显著成效( 图1) 。所有大批量生产的三代轮毂轴承( HUBⅠ、 HUB Ⅱ和HUBⅢ) 均满足汽车制造商对产品结构紧凑、轻量化和高可靠性的要求。 为降低油耗及改进行驶的稳定性, 轻质铝制转向节逐渐替代了较重的钢制转向节。另外, 第二代和第三代轮毂轴承由于安装方便越来越广泛地应用于汽车生产中。 1.1 第一代轮毂轴承 第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。为保证安装后预紧载荷在规定范围内, 预先设定初始轴承游隙, 在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。另外, 轮毂轴承自带密封圈, 省去了人工外部安装密封圈的步骤。 1.2 第二代轮毂轴承 与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少, 重量较轻, 安装方便。第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘, 直接经过镙栓连接到悬架上( 内圈旋转型) , 或安装到刹车盘和钢圈上( 外圈旋转型) 。 1.3 第三代轮毂轴承 第三代轮毂轴承由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈相组成。与第二代不同, 第三代轮毂轴承集成了ABS传感器。 表1列出了NSK各种轮毂轴承的类型和特点。 下一页 2、轮毂轴承技术 2.1 高性能密封圈
轮毂轴承单元密封结构国内外对比检测分析 对比分析法是企业促进技术进步，提高产品质量的一条捷径，通过对国内外同类样品的分析、比较，获得对方许多技术、质量方面的信息，借鉴国外产品在结构等技术方面的优点和特点，为我所用，克服本企业在产品质量和技术水平方面的差距和不足，加以改进，为赶超国内外先进水平，加强市场竞争能力，进而赢得国内外市场，奠定坚实的基础。 一、轴承振动加速度 轴承振动加速度值是在S0910(Ⅲ)上进行的。主要检测了轮毂轴承不同列钢球所对应的振动加速度值。从通频段振动来看，国内轴承平均振动值比国外轴承高5.8db；从不同频段来看，国内轴承在高频段明显高于国外轴承。这与套圈两滚道的平行差、波纹度、粗糙度、钢球质量、轴承的清洁度等诸多因素有关。 二、轴承游隙和旋转精度 国外轴承的轴向游隙比国内轴承小的多。国外轴承的旋转精度明显高于国内的轴承产品。轴承游隙和旋转精度对密封性能有重要影响，游隙越大，精度越低，密封效果越差。 三、轴承填脂量 国内轴承的填脂质量比国外轴承多27%。由于无法精确计算轴承内部的净空间，无从得知填脂率。但由于国外轴承的钢球直径大，钢球个数少，密封件骨架钢板薄，所以国外轴承的净空间应比国内轴承大。由此可推断，国内轴承的填脂率比国外轴承高27%以上。 四、轴承密封 国外和国内轴承密封的剖面形状分别如图1和图2所示。它们都采用了三唇密封，但是结构型式不同。其不同点是： １、三个密封唇与甩油环的接触过盈量或间隙量不同。 国外轴承2唇的密封过盈量较小，3唇则为间隙密封，1唇的过盈量与国内轴承相等。从总体看，国外轴承为低扭矩式密封，摩擦力矩、过盈量、接触力都较小，轴承温升应比国内轴承温升低。 ２、密封件3唇的结构差异。 国外和国内轴承密封件3唇的方向是相反的，而且国外轴承密封件3唇与甩油环之间为间隙。当轴承旋转，温度升高时，轴承内部空间的气体压力必然升高。在图1中，由于3唇与甩油环之间为间隙，形不成阻碍，在压力比较小时，就会经由2唇和1唇形成外泄通道；这样由于内外压差比较小，润滑脂的泄漏将是缓慢的。在图2中，当压力比较小时，3唇的密封过盈量会随着压力的升高而加大；当压力上升到足够高时，3唇将在瞬间被推开，经由2唇和1唇形成一条压力的外泄通道，压力和润滑脂将瞬时局部集中外泄。 ３、密封件1唇的结构差异
一种汽车轮毂轴承的自动装配线设计 浙江工业大学(310032) 申屠高雄 诸森儿 姜 伟 【摘要】针对手工装配汽车轮毂轴承生产效率低,装配 质量难以保证等缺陷,设计了夏利轿车前化毂轴承的自动装配流水线。 关键词 汽车轮毂轴承 自动装配线 设计 一、前言 夏利轿车前轮毂轴承是由一个轴承外圈、二个轴承内圈和二个带钢球的保持架组成的。目前,国内生产厂家采用手工装配,生产效率较低,装配质量难以保证。为了提高装配效率、装配精度和产品质量, 我们设计了夏利轿车前轮轮毂轴承自动装配流水线。该汽车轮毂轴承自动装配流水线主要由计算机控制系统,内、外圈自动检测装置,装配零件待料选择装置,装配合套机构等组成。 二、自动装配线概述 汽车轮毂轴承装配后要求两列钢球有35°左右的接触角和0.04～0.07mm 的轴向游隙。轴承装配时其外圈与内圈必须经过检测与分选,然后将带钢球的保持架装入轴承外圈,再将轴承内圈装入轴承外圈,经压紧后完成合套装配工作。 自动装配线图 ,如图1所示。 图1 自动装配线图 11内圈检测 21外圈检测 31内圈选择待料装置41保持架选择待料装置 51合套装置 61保持架装球机 轴承内圈通过送料机构进入内圈检测装置进行检测,完成测试后的内圈从检测台上推入内圈传送带,按检测选择指令进入相应的内圈待料仓库,等待装配;将完成装球后的保持架从装球机上推入保持架传送带,按尺寸公差大小进入相 应的保持架待料仓库,等待装配;外圈经检测后,由气缸推入外圈装配步进传送带,由外圈装配步进传送带将待装外圈送到合套装配位置,等待装配。 当外圈在合套装配处定位夹紧后,外圈左右两侧的内圈和保持架仓库同时根据选配信号打开待料门,内圈和保持架待料仓库的下料机构进行下料,将内圈和保持架分别通过内圈和保持架的装配上料滚道进入装配位置,由合套机构完成轴承的合套工作。 三、计算机控制系统 计算机控制系统,如科2所示。主控计算机主要用于整个系统的数据流的控制、内外圈的误差测量、分类计算以及调度整个系统各个工段的零件流向的平衡。 图2 计算机控制系统图 四、正确装配条件分析 为保证轴承的使用性能,要求钢珠有在右的接触角和 0.04～0.07mm 的轴向游隙。 钢珠的接触状况图,如图3示。因球面与环面相切,o 1、 o 2、o 在同一条直线上,应用两点间距离公式有: (x -x 1)2+(y -y 1)2=(R 1-R )2(x -x 2)2+(y -y 2)2=(R 2-R )2 tg α= x -x 1 y -y 1 = x -x 2y -y 2
轮毂轴承的发展趋势和最新技术（图） 20０８.06.16 关键词:轮毂轴承,发展趋势,最新技术 摘要:为满足汽车零部件减轻重量、减小体积和改善性能的要求，汽车用轮毂轴承在一体化方面取得了显著进步。讨论了轮毂轴承在改善性能、减轻重量、降低摩擦力矩、降低法兰盘跳动和集成ABS传感器以增强其功能等方面的发展趋势及最新技术。 20世纪80年代以来，随着前轮驱动汽车的广泛普及，为满足减轻重量、减小体积和安装方便的要求，轴承和一些零部件如转向节和轮毂的一体化技术得到了快速发展。近年来，汽车制造商和相关供应商更加注重产品的安全性和对环境的影响。为满足对轮毂轴承的各种需求，改进了其原有功能并增加了一些更为先进的功能。本文将讨论轮毂轴承的最新技术、结构和发展趋势。 1、发展历程 NSK轮毂轴承的开发经历了三次重大设计进步，与周围零部件一体化程度方面取得显著成效（图1）。所有大批量生产的三代轮毂轴承（HUBⅠ、HUBⅡ和HUBⅢ）均满足汽车制造商对产品结构紧凑、轻量化和高可靠性的要求。 为降低油耗及改善行驶的稳定性，轻质铝制转向节逐渐替代了较重的钢制转向节。另外，第二代和第三代轮毂轴承由于安装方便越来越广泛地应用于汽车生产中。 1.1 第一代轮毂轴承 第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。为保证安装后预紧载荷在规定范围内，预先设定初始轴承游隙，在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。此外，轮毂轴承自带密封圈，省去了人工外部安装密封圈的步骤。 1.2 第二代轮毂轴承 与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少，重量较轻，安装方便。第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘，直接通过镙栓连接到悬架上（内圈旋转型），或安装到刹车盘和钢圈上（外圈旋转型）。 1.3 第三代轮毂轴承 第三代轮毂轴承由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈相组成。与第二代不同，第三代轮毂轴承集成了ABS传感器。 表1列出了NSK各种轮毂轴承的类型和特点。 下一页 ２、轮毂轴承技术 ２.1 高性能密封圈 由于非常接近地面和高温的刹车盘等零件，轮毂轴承需要适应各种复杂路况及恶劣环境。因此轴承密封圈必须具备良好的耐热、防泥 浆和污水的性能。表2列出了具有不同密封性能的密封圈。
分析国内外的轮毂轴承密封结构区别对比 对比分析法是企业促进技术进步，提高产品质量的一条捷径，通过对国内外同类样品的分析、比较，获得对方许多技术、质量方面的信息，借鉴国外产品在结构等技术方面的优点和特点，为我所用，克服本企业在产品质量和技术水平方面的差距和不足，加以改进，为赶超国内外先进水平，加强市场竞争能力，进而赢得国内外市场，奠定坚实的基础。 一、轴承振动加速度： 轴承振动加速度值是在S0910(Ⅲ)上进行的。主要检测了轮毂轴承不同列钢球所对应的振动加速度值。从通频段振动来看，国内轴承平均振动值比国外轴承高5.8db；从不同频段来看，国内轴承在高频段明显高于国外轴承。这与套圈两滚道的平行差、波纹度、粗糙度、钢球质量、轴承的清洁度等诸多因素有关。 二、轴承游隙和旋转精度： 国外轴承的轴向游隙比国内轴承小的多。国外轴承的旋转精度明显高于国内的轴承产品。轴承游隙和旋转精度对密封性能有重要影响，游隙越大，精度越低，密封效果越差。 三、轴承填脂量： 国内轴承的填脂质量比国外轴承多27%。由于无法精确计算轴承内部的净空间，无从得知填脂率。但由于国外轴承的钢球直径大，钢球个数少，密封件骨架钢板薄，所以国外轴承的净空间应比国内轴承大。由此可推断，国内轴承的填脂率比国外轴承高27%以上。 四、轴承密封： 国外和国内轴承密封的剖面都采用了三唇密封，但是结构型式不同。其不同点是： １、三个密封唇与甩油环的接触过盈量或间隙量不同： 国外轴承2唇的密封过盈量较小，3唇则为间隙密封，1唇的过盈量与国内轴承相等。从总体看，国外轴承为低扭矩式密封，摩擦力矩、过盈量、接触力都较小，轴承温升应比国内轴承温升低。 ２、密封件3唇的结构差异： 国外和国内轴承密封件3唇的方向是相反的，而且国外轴承密封件3唇与甩油环之间为间隙。当轴承旋转，温度升高时，轴承内部空间的气体压力必然升高。在图1中，由于3唇与甩油环之间为间隙，形不成阻碍，在压力比较小时，就会经由2唇和1唇形成外泄通道；这样由于内外压差比较小，润滑脂的泄漏将是缓慢的。在图2中，当压力比较小时，3唇的密封过盈量会随着压力的升高而加大；当压力上升到足够高时，3唇将在瞬间被推开，经由2唇和1唇形成一条压力的外泄通道，压力和润滑脂将瞬时局部集中外泄。
轮毂轴承的发展趋势和最新技术（图） 摘要:为满足汽车零部件减轻重量、减小体积和改善性能的要求，汽车用轮毂轴承在一体化方面取得了显着进步。讨论了轮毂轴承在改善性能、减轻重量、降低摩擦力矩、降低法兰盘跳动和集成ABS传感器以增强其功能等方面的发展趋势及最新技术。 20世纪80年代以来，随着前轮驱动汽车的广泛普及，为满足减轻重量、减小体积和安装方便的要求，轴承和一些零部件如转向节和轮毂的一体化技术得到了快速发展。近年来，汽车制造商和相关供应商更加注重产品的安全性和对环境的影响。为满足对轮毂轴承的各种需求，改进了其原有功能并增加了一些更为先进的功能。本文将讨论轮毂轴承的最新技术、结构和发展趋势。 1、发展历程 NSK轮毂轴承的开发经历了三次重大设计进步，与周围零部件一体化程度方面取得显着成效（图1）。所有大批量生产的三代轮毂轴承（HUBⅠ、HUBⅡ和HUBⅢ）均满足汽车制造商对产品结构紧凑、轻量化和高可靠性的要求。 为降低油耗及改善行驶的稳定性，轻质铝制转向节逐渐替代了较重的钢制转向节。另外，第二代和第三代轮毂轴承由于安装方便越来越广泛地应用于汽车生产中。 第一代轮毂轴承 第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。为保证安装后预紧载荷在规定范围内，预先设定初始轴承游隙，在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。此外，轮毂轴承自带密封圈，省去了人工外部安装密封圈的步骤。 第二代轮毂轴承 与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少，重量较轻，安装方便。第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘，直接通过镙栓连接到悬架上（内圈旋转型），或安装到刹车盘和钢圈上（外圈旋转型）。 第三代轮毂轴承 第三代轮毂轴承由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈相组成。与第二代不同，第三代轮毂轴承集成了ABS传感器。 ??? 表1列出了NSK各种轮毂轴承的类型和特点。 下一页 2、轮毂轴承技术 高性能密封圈 由于非常接近地面和高温的刹车盘等零件,轮毂轴承需要适应各种复杂路况及恶劣环境。因此轴承密封圈必须具备良好的耐热、防泥浆和污水的性能。表2列出了具有不同密封性能的密封圈。
轿车的轴承过去最多的是成对使用单列圆锥滚子或球轴承。随着技术的发展，轿车已 经广泛的使用轿车轮毂单元。轮毂轴承单元的使用范围和使用量日益增长，目前已经发展 到了第三代：第一代是由双列角接触轴承组成。第二代在外滚道上有一个用于将轴承固定 的法兰，可简单的将轴承套到轮轴上用螺母固定，使得汽车的维修变的容易。第三代轮毂 轴承单元是采用了轴承单元和防抱刹系统相配合。轮毂单元设计成有内法兰和外法兰，内 法兰用螺栓固定在驱动轴上，外法兰将整个轴承安装在一起。 磨损或损坏的轮毂轴承或轮毂单元会使您的车辆在行驶的路途中发生不合适宜的且成 本较高的失效，甚至对您的安全造成伤害。在轮毂轴承的使用和安装中请您注意如下事项： 1、为了最大限度的确保安全和可靠性，建议您不管车龄多长都要经常检查轮毂轴承——注意轴承是否有磨损的早期预警信号：包括任何转动时的摩擦噪音或悬挂组合轮在转弯 时不正常的减速。对后轮驱动的车辆建议在车辆行驶到38000公里是应对前轮毂轴承进行 润滑。当更换刹车系统时，检查轴承并更换油封。 2、如听到轮毂轴承部位发出的杂音，首先，重要的是找到杂音发生的位置。有许多可能产生杂音的运动部件，也可能是一些转动件与不转动件发生了接触。如果确认是轴承中 的噪音，轴承可能已损坏，需要更换。 3、因为前轮毂导致两侧轴承失效的工作条件相似，所以即使只坏了一个轴承，也建议成对替换。 4、轮毂轴承比较敏感,在任何情况下都需要采用正确的方法和合适的工具。在储运和 安装的过程中,轴承的部件不能损坏。一些轴承需要较大的压力压入，所以需要专用工具。一定要参照汽车制造说明书。 5、安装轴承时应该在干净整洁的环境中，细小的微粒进入轴承也会缩短轴承的使用寿命。更换轴承时保持清洁的环境是非常重要的。不允许用榔头敲击轴承，注意轴承不要掉 在地上(或者是类似的处理不当)。安装前也应对轴和轴承座的状况进行检查，即使是微小 的磨损也会导致配合不良，从而引起轴承的早期失效。 6、对轮毂轴承单元，不要企图拆开轮毂轴承或调整轮毂单元的密封圈，否则会使密封圈受损导致水或灰尘的进入。甚至密封圈和内圈的滚道都受到损坏,造成轴承的永久失效。 7、装有ABS装置轴承的密封圈内有一个磁性推力环,这种推力环不能受到碰撞、冲击 或者与其他的磁场相碰撞。在安装前从包装盒中取出，让它们远离磁场，如使用的电动机 或电动工具等。安装这些轴承时，通过路况测试观察仪表盘上ABS警报针，来改变轴承的 操作。 8、装有ABS磁力推力环的轮毂轴承，为了确定推力环装在哪一边，可以用一个轻小的东西靠近轴承的边缘，轴承产生的磁力就会吸引住它。安装时将带磁性推力环的一边指向 里面，正对ABS的敏感元件。注意：不正确的安装可能导致刹车系统的功能失效。 9、许多的轴承是密封的，这类轴承在整个寿命期是不需要加润滑脂的。其他不密封的轴承比如双列圆锥滚子轴承在安装时必须加油脂润滑。由于轴承的内腔大小不同，所以很 难确定加多少的油脂,最重要的是保证轴承中有油脂,如果油脂过多,当轴承转动时,多余的 油脂就会渗出。一般经验：在安装时，油脂的总量要占轴承的间隙的50%。 10、安装锁紧螺母时由于轴承类型和轴承座的不同，扭矩的大小差别很大。注意参照 有关说明。
轮毂轴承科普文的终结者你想了解的关于轮毂轴承的所有 都在这里 本文首发于微信公众号：聊聊汽车那些事儿。 目录： 1.轮毂轴承介绍 2.轮毂轴承发展历史 3.轴承设计要点 4.如何判断轴承是否损坏 5.目前行业的现状 轮毂轴承介绍 轴承，号称是工业的基石，其重要性是毋庸置疑的。汽车中有上万个零件，有旋转副的地方就有轴承。其中发动机变速箱内部有几十个轴承。 这次我们要讲的是轮毂轴承。它是长酱婶儿的。 没见过？先别急着走开。没见过正常，它平时藏的严严实实的，不会轻易让你看到滴~如果你特别好奇，就是想知道它在哪，怎么办？别着急，也有办法。一图胜前言。看图。轮毂轴承是连接轮胎（旋转件）/制动盘（旋转件）与转向节（Knuckle，固定件）的零件。其主要作用是为旋转副减少摩擦力，同时还起传递力的作用。其承受非常大的径向载荷（车重）和轴向载荷（转向时轮胎的侧向力或者侧向冲击力）。轮毂轴承发展历史 轮毂轴承分球轴承和圆锥滚子轴承。其差异主要在于里面滚动的介质（滚子）的形状是球形还是圆锥形。除非是特别大
载荷的车（工程车辆和大SUV，皮卡等），一般乘用车的轮毂轴承都是球轴承。那球轴承有没有分类呢？有心的你，可能已经注意到了。前面轴承图片里放了三种轴承，分别是一代轴承、二代轴承和三代轴承。这三种轴承有什么差异？一代轴承 一代轴承的结构最简单，主要就是一个内圈，一个外圈还有钢球。而且成本也最低。 一代轴承虽然有结构简单和成本的优势，但是也有很多缺点。首先就是在车厂进行总装时装配不方便。 由于一代轴承与转向节和轮毂相互独立，在线装配时，需要将轴承内圈压装到轮毂（Hub）上，将轴承外圈压装到转向节（Knuckle）内。 由于装配工艺复杂，所以对设备和工艺控制要求都较高。其次就是性能不好。由于安装时工艺不能够精确控制，导致压装好后轴承的性能偏差也较大，总体性能偏低。由于一代轴承的以上缺点，其产量已逐年下降，除了部分车厂基于成本考虑前轮毂轴承还在使用一代轴承外。其最终也会逐渐销声匿迹（虽然我对此表示怀疑，因为在中国这片神奇的土地上，为了成本，车厂什么事情都干得出来，作无奈摊手状）。二代轴承 二代轴承的结构稍微复杂一点，在一代轴承的基础上集成了轮毂。相对于一代轴承，装配时省去了压入轮毂的这一步工
标准介绍与贯彻 8 ＪＢ／Ｔ１０２３８—２００１《汽车轮毂轴承单元》介绍 洛阳轴承研究所□李飞雪 1 概述 轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成的，轴承的安装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。这种结构使得其在汽车生产厂装配困难、成本高、可靠性差，而且汽车在维修点维护时，还需要对轴承进行清洗、涂油和调整。轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，它将两套轴承做为一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点，已广泛用于轿车中 ， 在载重汽车中也有逐步扩大应用的趋 势。 随着汽车产量和保有量的增加，轮毂轴 承单元的需求量也在日益增大，许多轴承厂纷纷开始生产轮毂轴承单元。轮毂轴承单元属于技术含量较高的产品，对其设计和生产均有较高要求，可是目前市场上尤其是维修市场上的轮毂轴承单元良莠不齐，产品质量高低不一，因此需要对其制定标准，来规范和指导轮毂轴承单元的生产，以保证产品质量和安全使用性能的要求。JB/T 10238—2001《汽车轮毂轴承单元》就是这样一项标准。 2 JB/T 10238规定的主要内容及说明 （1）结构型式 从基本结构上看，第一代轮毂轴承单元是预调游隙、带或不带密封圈的双列轴承，第二代轮毂轴承单元是外圈带凸缘的双列轴承，第三代轮毂轴承单元的内、外圈均带凸缘，第四代轮毂轴承单元则进一步将双列轴承、连接法兰以及等速万向节的外套集成为一个整体。各代轮毂轴承及单元的基本结构和特征见表1。
汽车轮毂轴承培训资料 轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。 一、发展历程 传统型汽车车轮用轴承 传统的汽车车轮用轴承是由两套圆锥滚子轴承或球轴承组合而成的，轴承的安装、涂油、密封以及游隙的调整都是在汽车生产线上进行的。这种结构使得其在汽车生产厂装配困难、成本高、可靠性差，而且汽车在维修点维护时，还需要对轴承进行清洗、涂油和调整。 其特点是： ◆不便施加预紧 ◆安装过程复杂 ◆需要充填润滑脂 轮毂轴承单元是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，它将两套轴承做为一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构紧凑、载荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点，已广泛用于轿车中，在载重汽车也有逐步扩大应用的趋势。轮毂轴承单元主要经历了以下几代：
1、第一代轮毂轴承 第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。为保证安装后预紧载荷在规定范围内，预先设定初始轴承游隙，在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。此外，轮毂轴承自带密封圈，省去了人工外部安装密封圈的步骤。 与传统型相比，第Ⅰ代轮毂轴承单元的特长是： ◆施加预紧简单又可靠。 ◆安装方便。 ◆不需要垫片。 ◆不需要补给润滑脂。 ◆结构紧凑。 ◆内置高性能密封圈。 2、第二代轮毂轴承 第二代轮毂轴承与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少，重量较轻，安装方便。第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘，直接通过镙栓连接到悬架上(内圈旋转型)，或安装到刹车盘和钢圈上(外圈旋转型)。 第Ⅱ代轮毂轴承单元与第Ⅰ代轮毂轴承单元相比，特长是：
DACF2126A轮毂单元设计DACF2126A的结构设计属于双列角接触球轴承，第三代轿车轮毂轴承， 配装在吉利GL型轿车上，适用于汽车在恶劣的环境使用。因此，该轴承的设计及检测与常规的双列角接触球轴承大不相同，轴承的设计既要符合常规轴承的设计原理与方法，又要考虑结构的特殊性。本文对DACF2126A轮毂轴承的设计进行分析。简图如下： 1、轴承的结构 外圈带凸缘且有4个安装小孔，可分离式半内圈，另一个半内圈与轴肩、法兰盘连体，其结构紧凑，安装方便。轴向游隙装配时已调好，安装时无需调整 2、轴承主要参数设计 2.1接触角a 角接触球轴承的接触角15°---40°，承受轴向载荷大时，a取大些，根据轴承的载荷特点与装配性能要求，取a=36°。 2.2轴向游隙 根据轴承的安装及所承受的载荷情况，按以往轴承的设计经验，选取游隙0~0.017，检测游隙载荷±200N 2.3钢球直径Dw 根据轴承设计理论，钢球直径大小与所承受的额定载荷成正比关系，一般Dw取大些，根据轴承设计理论公式： 0.3(D-d)≤Dw≤0.33(D-d)
式中D和d,由于外圈和内法兰均选用材料65Mn，热外理采用中频感应淬火，受淬硬层深度的影响取D=?70,取d= ?28，代入公式 0.3（70-28）≤Dw≤0.33（70-28） 12.6≤Dw≤13.86 根据轴承结构除考虑径向尺寸外，还要考虑轴承的轴向尺寸、装配空间、装ABS空间、两列钢球互不干涉、合理放置保持架等因素。取Dw=12.7更为合适。 2.4钢球中心圆直径Dpw的确定 按轴承设计理论公式：0.5（D+d）≤Dpw≤0.515(D+d)代入数据得 49≤Dpw≤50.47取Dpw=49 2.5钢球数量Z的确定 钢球数量由下列条件约束 Z≤(πDpw)/(K 2Dw) 常数K 2 =0.91+1.5/12.7 算得Z≤11.79，取Z=11 2.6径向加载作用中心位置Pi的确定 径向加载作用中心位置的确定通常由整车数据确定或按提供的样件检测得出 按样件检测得出Pi =41.45,同时求得两列钢球中心间距Pi 2 =25.124 3、轴承主要尺寸的设计 3.1内、外沟沟曲率Ri、Re的确定 内沟沟曲率Ri=0.515Dw=0.515*12.7=6.54取Ri=6.57公差为±0.03 外沟沟曲率Re=0.525Dw=0.525*12.7=6.67取Ri=6.7公差为±0.03 3.2内、外沟径di、De 内沟径di=Dpw-2Ri+(2Ri-Dw)COS a =49-2*6.57+(2*6.57-12.7)COS36° =36.216 外沟径di=Dpw+2Re-(2Re-Dw)COS a =49+2*6.7-(2*6.7-12.7)COS36° =61.834 3.3内圈大档边外径d 2、外圈中档边内径D 2 d 2=0.85Dw+di=0.85*12.7+36.216=47.011 取d 2 =47.1 D 2=De-0.85Dw=61.834-0.85*12.7=51.039 取D 2 =51 3.4外圈两滚道的中心距离Pe的确定 Pe= Pi 2 +[Dpw-(De-2Re)]tga =25.124+[49-(61.834-2*6.7)]tg36° =25.535 4、密封结构的设计 根据本公司以往的设计经验，此结构例轴承均采用三唇口接触式密封结
轮毂轴承安装、使用常识 轿车的轮毂轴承过去最多的是成对使用单列圆锥滚子或球轴承。随着技术的发展，轿车已经广泛的使用轿车轮毂单元。轮毂轴承单元的使用范围和使用量日益增长，目前已经发展到了第三代：第一代是由双列角接触轴承组成。第二代在外滚道上有一个用于将轴承固定的法兰，可简单的将轴承套到轮轴上用螺母固定。使得汽车的维修变的容易。第三代轮毂轴承单元是采用了轴承单元和防抱刹系统相配合。轮毂单元设计成有内法兰和外法兰，内法兰用螺栓固定在驱动轴上，外法兰将整个轴承安装在一起。 磨损或损坏的轮毂轴承或轮毂单元会使您的车辆在行驶的路途中发生不合适宜的且成本较高的失效，甚至对您的安全造成伤害。在轮毂轴承的使用和安装中请您注意如下事项： 1、为了最大限度的确保安全和可*性，建议您不管车龄多长都要经常检查轮毂轴承——注意轴承是否有磨损的早期预警信号：包括任何转动时的摩擦噪音或悬挂组合轮在转弯时不正常的减速。 对后轮驱动的车辆建议在车辆行驶到38000公里是应对前轮毂轴承进行润滑。当更换刹车系统时，检查轴承并更换油封。 2、如听到轮毂轴承部位发出的杂音，首先，重要的是找到杂音发生的位置。有许多可能产生杂音的运动部件，也可能是一些转动件与不转动件发生了接触。如果确认是轴承中的噪音，轴承可能已损坏，需要更换。 3、因为前轮毂导致两侧轴承失效的工作条件相似，所以即使只坏了一个轴承，也建议成对替换。 4、轮毂轴承比较敏感,在任何情况下都需要采用正确的方法和合适的工具。在储运和安装的过程中,轴承的部件不能损坏。一些轴承需要较大的压力压入，所以需要专用工具。一定要参照汽车制造说明书。 5、安装轴承时应该在干净整洁的环境中，细小的微粒进入轴承也会缩短轴承的使用寿命。更换轴承时保持清洁的环境是非常重要的。不允许用榔头敲击轴承，注意轴承不要掉在地上（或者是类似的处理不当）。安装前也应对轴和轴承座的状况进行检查，即使是微小的磨损也会导致配合不良，从而引起轴承的早期失效。 6、对轮毂轴承单元，不要企图拆开轮毂轴承或调整轮毂单元的密封圈，否则会使密封圈受损导致水或灰尘的进入。甚至密封圈和内圈的滚道都受到损坏,造成轴承的永久失效。
轮毂轴承的发展趋势和最新技术（图） 2008.06.16 关键词:轮毂轴承,发展趋势,最新技术 摘要:为满足汽车零部件减轻重量、减小体积和改善性能的要求，汽车用轮毂轴承在一体化方面取得了显著进步。讨论了轮毂轴承在改善性能、减轻重量、降低摩擦力矩、降低法兰盘跳动和集成ABS传感器以增强其功能等方面的发展趋势及最新技术。 20世纪80年代以来，随着前轮驱动汽车的广泛普及，为满足减轻重量、减小体积和安装方便的要求，轴承和一些零部件如转向节和轮毂的一体化技术得到了快速发展。近年来，汽车制造商和相关供应商更加注重产品的安全性和对环境的影响。为满足对轮毂轴承的各种需求，改进了其原有功能并增加了一些更为先进的功能。本文将讨论轮毂轴承的最新技术、结构和发展趋势。 1、发展历程 NSK轮毂轴承的开发经历了三次重大设计进步，与周围零部件一体化程度方面取得显著成效（图1）。所有大批量生产的三代轮毂轴承（HUBⅠ、HUBⅡ和HUBⅢ）均满足汽车制造商对产品结构紧凑、轻量化和高可靠性的要求。 为降低油耗及改善行驶的稳定性，轻质铝制转向节逐渐替代了较重的钢制转向节。另外，第二代和第三代轮毂轴承由于安装方便越来越广泛地应用于汽车生产中。 1.1 第一代轮毂轴承 第一代轮毂轴承是外圈整体式内圈背对背组合的双列角接触球轴承或双列圆锥滚子轴承。为保证安装后预紧载荷在规定范围内，预先设定初始轴承游隙，在汽车组装线上无需使用调整预紧载荷的隔圈。此外，轮毂轴承自带密封圈，省去了人工外部安装密封圈的步骤。 1.2 第二代轮毂轴承 与第一代相比外圈带法兰盘的第二代轮毂轴承其特点是装配部件数较少，重量较轻，安装方便。第二代轮毂轴承外圈带有法兰盘，直接通过镙栓连接到悬架上（内圈旋转型），或安装到刹车盘和钢圈上（外圈旋转型）。 1.3 第三代轮毂轴承 第三代轮毂轴承由连接到悬架上带法兰盘的外圈和连接到刹车盘和钢圈上带法兰盘的内圈相组成。与第二代不同，第三代轮毂轴承集成了ABS传感器。 表1列出了NSK各种轮毂轴承的类型和特点。 下一页 2、轮毂轴承技术 2.1 高性能密封圈