滚动轴承在汽车中的应用

一辆汽车通常有约30 种50 套轴承安装在不同的转动部位。在实际中，一般按安装或使用部位对汽车轴承进行分类。与汽车划分为发动机、传动系、转向系及空调系统相对应，按安装部位汽车轴承可首先划分为发动机轴承、传动系轴承、转向系轴承及空调机轴承等类轴承，继而可进一步细分至上述系统的各个部件乃至轴承的具体安装部位。由于汽车和轴承设计的多样化，不同汽车的同类部件常采用不同的部件结构和轴承结构。采用轴承安装部位图和相应的轴承型谱表可以更为详细和直观地表示轴承的安装部位， 并可通过同时给出轴承型号、外形尺寸及其安装部位揭示部件与轴承内在联系。

发展概况

随着汽车技术的发展，汽车轴承的设计、制造、试验及应用技术都取得了很大的发展。但从应用的角度考虑，可将汽车轴承的发展概括为主要是通用轴承的扩大应用、专用轴承的发展以及轴承性能与寿命的提高。

（一）通用轴承的扩大应用

汽车结构的改进、品种与规格的发展、性能与寿命的提高以及汽车设计、轴承设计的多样化导致了通用轴承应用范围的扩大。

迄今，在汽车中直接应用的通用轴承已覆盖通用轴承几乎所有的基本结构类型、越来越多的系列和越来越多的规格， 而对直接应用的通用轴承的改进和发展则导致产生了一些新的通用轴承系列和专用轴承。

（二）专用轴承的发展

在通用轴承的基础之上逐步发展起来的一些汽车专用轴承具有传统滚动轴承所不具的、与汽车应用联系紧密的结构与功能特征。在这些汽车专用轴承中， 以轮毂轴承和离合器分离轴承结构与功能的扩展Z为引人注目。

轮毂轴承

1、Z早的轮毂轴承

使用Z早的轮毂轴承由两套单列向心球轴承或圆锥滚子轴承组成，其缺点是安装和维修需要充填润滑脂和调整游隙， 而润滑脂类型、用量不当或不够清洁及游隙调整不当常带来轴承寿命大幅度降低的严重后果。

对由两套单列轴承组成的轮毂轴承进行改进导致采用预调游隙的密封双列轴承，这种轴承的游隙在制造时就已调整正确，轴承本身设有的密封和润滑则可免安装时的污物进入和润滑脂类型及用量有误之虞。这种扩展了润滑、密封及调整游隙功能的轮毂轴承被称为代轮毂轴承。

使代轮毂轴承的外圈带有凸缘就构成了第二代轮毂轴承。轮毂轴承这一结构与功能的扩展使轮毂的支承结构大为简化，轮毂零件的需用量得以减少，而安装也变得简单容易轮毂轴承结构与功能进一步扩展产生的第三代轮毂轴承兼有轴承本身、短轴以及普通轮毂的功能，其内圈凸缘用于支承车轮和制动盘，外圈凸缘则用于连接悬挂装置。这种轴承组件除具有简化汽车车轮和悬挂装置的设计、减小体积、简化装配、搬动容易以及安装出错的可能性极小等诸多技术上的优点之外，还有效地降低了汽车部件的成本。

目前，结构与功能的扩展已使轮毂轴承发展至与等速万向节成为一体的第四代，从而使轮毂轴承的技术性能和经济效果又达到了一个新的水平。

轮毂轴承（ hub bearing）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。

2、汽车轮毂轴承安装与使用

轿车的轮毂轴承过去Z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，如今已经发展到了第三代：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ABS相配合。轮毂单元设计成有内法兰和外法兰，内法?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。

3、在轮毂轴承的使用和安装中请您注意如下事项

1）为了Z大限度的确保?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* 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,Z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。

4、维修注意

在维修过程中经常发现一些车有较大的行驶噪音， 检查轮胎无异常磨损，在举升机上转动车轮无明显异响。这种现象往往是由轮毂轴承的非正常损坏造成，所谓非正常是指由安装原因造成的轴承损伤。汽车的前轮轴承一般是双列滚珠轴承， 在安装轴承的时候如果使用榔头敲击安装，或在把轴承安装进轴承座时通过压轴承内圈的方式安装，都会造成一侧轴承滚道的损坏。当车辆行驶时产生噪音，而当车轮离地时由于有滚道较好的一侧，故而听不到明显噪音。正确的安装操作是轴承长寿命的关键。

离合器分离轴承

1、离合器分离轴承作用

离合器分离轴承安装于离合器与变速器之间，分离轴承座松套在变速器轴轴承盖的管状延伸部分上，通过回位弹簧使分离轴承的凸肩始终抵住分离叉，并退至Z后位置，与分离杠杆端部（分离指）保持3~4mm左右的间隙。

由于离合器压盘、分离杠杆与发动机曲轴同步运转，而分离叉只能沿离合器输出轴轴向移动，直接用分离叉去拨分离杠杆显然是不行的，通过分离轴承可以使分离杠杆一边旋转一边沿离合器输出轴轴向移动，从而保证了离合器能够接合平顺，分离柔和，减少磨损，延长离合器及整个传动系的使用寿命。

2、离合器分离轴承工况

在使用过程中受轴向载荷、冲击载荷以及高速旋转时的径向离心力的作用，此外，由于拨叉推力分离杠杆的反力不在同一直线上，还形成扭转力矩。离合器分离轴承工作条件差，间断性地高速转动并承受高速摩擦，温度较高，润滑条件较差，无冷却条件。

3、离合器分离轴承单元公差

1）、轴承单元单一内径偏差按表3-2 的规定。2）、接触圆单一直径偏差△ D1S 为：± 0.5mm。3）、连接槽单一直径偏差△ D2S 为：上极限：0 mm，下极限：-0.30 mm。4）、与分类叉实际嵌配偏差△ HS 为：上极限：0 mm，下极限：-0.30 mm。5)、在无轴向载荷的情况下，轴承单元实际配合宽度偏差△ TOS：推式轴承单元为± 0.5 mm，拉式轴承单元为± 0.8mm。

4、离合器分离轴承失效形式

离合器分离轴承失效形式主要有：分离轴承散套，轴承内、外圈分离钢球散落，分离轴承球头面波状（凹、凸）磨损，分离轴承异响，分离轴承卡死。

3、其它专用轴承

其它汽车专用轴承主要包括张紧轮轴承、水泵轴连轴承、一些转向系中的转向轴轴承和转向器轴承以及手动变速器、主减速器中的一些轴承。

性能与寿命的提高

一般而言， 汽车轴承性能与寿命的提高有通用轴承的合理选用、改?及结构与功能的扩展等三个主要途径。

通用轴承的合理选用

通用轴承设计的多样化为汽车轴承的选用提供了广阔的空间， 从众多的通用轴承中选择结构型式、游隙、精度、尺寸及性能Z合适的轴承往往是提高汽车轴承性能与寿命的关键。

1、通用轴承的改进

为适应汽车应用的特殊环境和特殊要求而对通用轴承的内部结构和材料等进行的改进提高了汽车轴承的性能与寿命。这些改进包括为提高承载能力、消除或减小应力集中、缩小体积、减小摩擦磨损及提高高速高温性能等而对轴承结构参数、滚道与滚动体廓形、保持架结构与材料、密封结构与材料及润滑脂等进行的改进。

2、通用轴承结构与功能的扩展

将汽车中的轴承及其相邻的零部件作为一个整体或系统来考虑， 通过通用轴承结构与功能的扩展实现了整体结构性能与寿命的优化。由此发展起来的汽车专用轴承不仅提高了轴承本身的性能与寿命， 而且提高了包括轴承在内的汽车部件或总成的性能与寿命， 同时可简化汽车设计、装配、维修及降低汽车部件的成本。今后的汽车轴承将继续沿上述主要方向发展，从而满足汽车设计多样化及性能与寿命提高的发展要求。

汽车发动机轴承

汽车发动机轴承一般指汽车发动机自身及其附件上所使用的轴承：即曲柄连杆机构、配气机构、燃料系、润滑系、冷却系及点火系中使用的轴承。本节介绍在上述机构或系统中应用比较普遍的发电机轴承、水泵轴承、通风器轴承、传动带张紧轮轴承及增压器轴承。

发电机轴承

（一）分类

汽车点火系中的发电机有并激直流发电机和半导体整流发电机两种。

其中，交流发电机因发电能力强、转速范围大、结构紧凑、工作可靠和使用寿命长而呈迅速发展的趋势。对发电机轴承而言， 适应这一发展意味着必须提高承载能力、极限转速、旋转精度、润滑与密封性能及噪声性能。

（二）设计分析

发电机轴承在半导体整流交流发电机中的使用如图：

发电机轴承一般为深沟球轴承和带防尘或密封结构的深沟球轴承， 受力较大的带轮侧有时也采用双列球轴承、圆柱滚子轴承或其它结构型式的轴承。发电机轴承的选用首先应考虑计算寿命达到要求， 其次应考虑极限转速、密封、润滑、噪声及游隙问题。

1、极限转速

轴承样本中列出的极限转速是在标准条件下的极限转速， 选用轴承时应按实际使用条件对其进行修正。当修正值低于使用转速时， 应另选轴承或进行高速设计。

2、密封

高速性和密封性是发电机轴承密封设计相互矛盾的两种特性。轻接触型高速旋转密封圈具有良好的力矩、温升、防尘和脂密封性能，但其防泥水性能欠佳；而以密封性为主的接触型密封圈又将产生过高的温升。因此，发电机轴承的密封设计必须兼顾高速和密封这两种相互矛盾的特性。为了兼顾密封性和高速性， 一种良好的密封设计是在轻接触密封圈外增加甩油环， 由轻接触密封圈和甩油环形成迷宫密封， 从而有效防止泥水进入的双重密封结构， 这种设计的基本结构如图：

外层密封圈由甩油环和轻接触密封唇两部分构成， 并与外圈和内层密封圈形成迷宫密封， 高速和低速时分别由迷宫密封和轻接触密封唇防止泥水进入，从而实现了从低速到高速整个速度范围内的优良密封性能。

3、润滑

一般从适应高转速、耐高温、良好的低温起动性能及低噪声等方面考虑发动机轴承润滑脂的选择。

润滑脂的高速适应性可通过计算轴承的Ka Dm N 值由表确定。

由于低噪声的需要， 发电机轴承润滑脂不能过稠， 以提高润滑脂对滚动体振动的阻尼作用， 并在低温时防止因出现干摩擦而导致噪声和起动力矩增大。

基于上述原因及对耐高温和防水性能的考虑， 发电机轴承的润滑一般采用复合钙基脂。

轴承润滑脂填充量可根据其脂润滑极限转速和实际工作转速之比确定。

通风器轴承

（一）作用

为使发动机保持Z佳的工作温度和尽可能降低功率消耗， 现代发动机一般采用可调节的通风器， 当行驶气流和辐射散热足以保证不超过Z佳工作温度时，通风器处于停止状态，超过Z佳工作温度时，通风器进入工作状态。

这种断续工作的通风器有多种传动结构， 而不同结构的通风器则对轴承有不同的要求。但当直接安装在通风器叶轮中时， 轴承面临的Z大问题是要承受很大的负荷和可能高150-230 摄氏度高温。

因此，在汽车通风器中，对轴承首先必须着重考虑润滑和密封问题，其次应保证即使在较高工作温度下轴承外圈与轻金属外壳仍有适当的配合。此外，轴承应能承?通风器不平衡等产生的较高的力矩负荷和进行精确引导，并应尽可能减小摩擦力矩以利于节能和降低噪声。

（二）设计分析

常用的通风器采用硅油离合器或电磁离合器控制冷却风扇工作， 以采用硅油离合器的?风器为例对通风器轴承进行分析。在采用硅油离合器的通风器中， 离合器的泵轮由发动机驱动， 涡轮与风扇固定联接， 轴承安装在泵轮轴与涡轮壳之间。泵轮通过硅油向涡轮传递转矩，由直接装在散热器后侧的双金属感温元件控制泵轮和涡轮工作腔中硅油的进出， 根据发动机温度自动调节风扇转速， 从而控制发动机温度。

1、深沟球轴承

深沟球轴承是滚动轴承中Z为普通的一种类型。本型的深沟球轴承由一个外圈， 一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。深沟球轴承类型有单列和双列两种，深沟球结构还分密封和开式两种结构， 开式是指轴承不带密封结构， 密封型深沟球分为防尘密封和防油密封。防尘密封盖材料为钢板冲压， 只起到简单的防止灰尘进入轴承滚道。防油型为接触式油封， 能有效的阻止轴承内的润滑脂外溢。

单列深沟球轴承类型代号为6，双列深沟球轴承代号为4。其结构简单，使用方便，是生产Z普遍，应用Z广泛的一类轴承。

2、双联轴承

较重的通风器要求采用较宽的支承座和相应采用双列角接触球轴承或成对安装的深沟球轴承。一种安装两套深沟球轴承的轿车通风器支承结构.

3、滚针轴承

如果有足够的空间， 也可用两套深沟球轴承支承整个通风器总成， 而用一套冲压外圈滚针轴承在泵轮轴上支承涡轮和风扇。由两套脂润滑密封深沟球轴承对通风器总成作定位—游动支承， 只有直接装在通风器中的一套冲压外圈滚针轴承处于高温之下， 因而必须对滚针轴承的润滑、密封及配合作出相应的设计。

张紧轮轴承

（一）概念

随着高位凸轮轴和顶置式凸轮轴在现代汽车发动机中的推广应用， 凸轮轴的同步链传动和齿轮传动已逐步为齿形带传动所取代。与此同时，汽车柴油机燃油喷射泵的传动也采用了同步齿形带。为便于安装和调整同步齿形带， 一般要在齿形带的松边使用张紧轮。在较复杂的齿形带传动中， 还常在齿形带的紧边使用位置固定的惰轮， 以增大传动轮的包角或改变齿形带的位置。

（二）设计分析

1、座板安装的张紧轮

带有座板的张紧轮有两种典型设计， 通过座板的摆动张紧带， 座板由一螺栓固定；由座板的摆动张紧带， 但由穿过轴承内孔的螺栓固定。上述2 种设计所采用的滚动轴承均为双列向心密封球轴承。在座板安装的张紧轮中，也常采用单列向心密封球轴承。

2、偏心张紧轮

偏心张紧轮是通过绕支承销中的偏心孔摆动来张紧带， 支承销由一穿过偏心孔的双头螺柱和一螺母固定。

3、轻型化设计

上述张紧轮Z引人注目的发展是所谓轻型化设计。轻型化设计的发展大幅度减轻了张紧轮质量，同时也有效地降低了张紧轮的制造成本。

4、张紧轮作用

涨紧轮的作用是用来调节正时皮带的松紧度， 保持皮带张紧力， 避免皮带打滑， 补偿皮带磨损和老化引起的伸长量。调节和补偿由于轴和定位孔的加工误差引起的发动机系统中心距的偏差。在一定程度上可以消除由于皮带伸长或摆动引起的发动机组运行中的异响。抑制传动系统的振动。

5、张紧轮工作原理

当发动机系统卸载时， 涨紧轮所靠紧的那段皮带， 在拉力差的情况下会变的松弛， 即就需要涨紧轮在扭簧扭力的作用下， 沿着自身中心轴迅速的反时针摆动以及时弥补皮带上的涨紧力下降；反之，当曲轴做加载运动时， 涨紧轮所靠紧的那段皮带会进一步拉紧， 这时带轮就需要沿着自身中心轴旋转摆动， 同时也就把皮带系统的动能转换为扭簧的弹性能储存在扭簧当中，以便在卸载时使用。涨紧轮在实际使用过程中为了保持适当的皮带涨紧力，避免皮带打滑、补偿皮带磨损和老化后引起的伸长量，需要一定的扭矩。当皮带涨紧轮运转时， 运动的皮带可能在涨紧轮中激起振动， 会导致皮带和涨紧轮过早磨损。为此，对涨紧轮添加阻力机构。但因影响涨紧轮扭矩和阻力的参数较多， 各参数的影响也不尽相同， 所以涨紧轮各部件与扭矩和阻力的关系非常复杂。扭矩变化直接影响阻力的变化， 而且是阻力的主要影响因素， 影响扭矩的主要因子是扭簧的参数。适当减小扭簧中径，可以提高涨紧轮的阻力值。

带座轴承

带座滚动轴承是润滑脂密封型滚动轴承和各种形状的轴承座组合而成的高精度组件产品。带座滚动轴承可以通过几个螺栓直接安装到机械装置的主体上，具有自动调心性能，能够进行润滑脂的补充等，是一种安装、使用都非常简便的产品。

带座滚动轴承由具有球状外径面组件的球轴承和具有球面内孔的轴承座构成。

带座轴承特点：

1）具有自动调心功能

外球面轴承的外径与轴承座内径为球面配合， 两者之间具有自动调心功能，可补偿因安装误差产生的轴线不重合及安装底面的变形。

2）负荷能力大

由于外球面球轴承的内部结构与6200 及6300系列深沟球轴承相同，因而IB 带座外球面球轴承不仅能承受径向负荷，而?能承受较大的轴向负荷。同时轴承工作噪音小。

3）使用寿命长

带座外球面球轴承通常使用于诸如泥土、灰尘、潮湿及高温等恶劣的工作环境，轴承内部的润滑脂在短期内会变质。因而，需要在适当的时间间隔内对带座外球面球轴承进行注脂重新润滑， 用新鲜润滑脂代替已变质的润滑脂。IB 带铸铁外球面球轴承都带有油嘴，可重新润滑，保证在任何工作环境下都具有完美的性能及长的使用寿命。

4）密封性能优良

外球面球轴承两面均带有耐热、防油橡胶密封圈及钢板防尘盖组合密封。防尘盖装配在轴承内圈外径上与内圈一起旋转， 能有效地防止外部异物进入轴承内部， 并能抵抗外部压力保护轴承， 这种由密封圈和防尘盖组成的组合密封能阻止泥土、灰尘、水分进入轴承内部，同时能阻止轴承内部的润滑脂外漏。使轴承在恶劣的工作环境下也能保持完美的工作性能。

5）坚固的轴承座

铸铁座为整体座结构， 轴承座刚性极好， 防止轴承在装配时产生变形，在任何工况下轴承座均持久耐用。

6）轴承能轻易的锁紧在轴上

轴承锁紧在轴上有三种方式，常用的方法是锁紧内圈伸长端上等两个紧定螺钉， 也可使用紧定套或偏心套锁紧。这三种方法都能将轴承轻易锁紧在轴上。

7）轴承内圈进行特殊热处理

内圈沟道及其周围需要淬硬的部分与经过正常淬火， 装配紧定螺钉的内圈伸长端则经过高温局部回火而保持韧性及抗冲击性。内圈螺钉孔周围经局部高温回火后， 轴承获得更好的性能， 可防止螺钉在轴承工作期间松脱，同时螺钉拧得很紧也不会导致内圈爆裂。

8）具有防止外圈旋转的独特设计

轴承外圈装有一独特的止动销(球)，该止动销允许轴承自动调心，又能防止外圈旋转，使轴承使用寿命更长。

9）轴承与轴承座可完全互换

轴承及轴承座都经过精密加工， 轴承与轴承座可完全互换， 随时都可方便地更换轴承。 

10）安装简便

外球面球轴承已预先注入足够的优质润滑脂，将带座外球面球轴承直接安装于轴上即可。因而可避免在安装轴承单元过程中有害物质进入轴承内部。

来源：《轴承工业》杂志