混合動(dòng)力汽車(chē)用NSK LCube Ⅱ™圓錐滾子軸承

近年來(lái)，隨著全球環(huán)保法規(guī)的加強(qiáng)，對(duì)汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求不斷提高，配備驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅猛。為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的提高，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)齒輪箱，正努力減少潤(rùn)滑油量和降低黏度，以減少損失。因此，齒輪箱用圓錐滾子軸承的潤(rùn)滑環(huán)境變得更苛刻，防止由潤(rùn)滑膜失效導(dǎo)致的軸承表面損傷和咬粘已成為確保齒輪箱可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。隨著汽車(chē)制造商加速電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā),需要更耐用的軸承來(lái)提高齒輪箱效率。NSK開(kāi)發(fā)了NSKLCubeⅡTM技術(shù)，以防止由潤(rùn)滑膜破裂造成的表面損傷。本文介紹了一種圓錐滾子軸承，通過(guò)使用特殊形狀的塑料保持架，改善了滾子端面與內(nèi)圈擋邊之間滑動(dòng)接觸處的潤(rùn)滑，從而提高了在稀薄潤(rùn)滑環(huán)境下的咬粘抗力和可靠性。1圓錐滾子軸承的摩擦因素和軸承使用環(huán)境的變化NSK已開(kāi)發(fā)了多種低摩擦圓錐滾子軸承，以提高齒輪箱效率。Aihara報(bào)道了圓錐滾子軸承的摩擦阻力理論。眾所周知,圓錐滾子軸承的摩擦因素分為1)—4),如圖1和圖2所示。圖1圓錐滾子軸承的摩擦因素圖2滾動(dòng)摩擦與滑動(dòng)摩擦的關(guān)系1)內(nèi)外圈滾道表面與滾動(dòng)體表面之間的滾動(dòng)摩擦;2)內(nèi)圈擋邊與滾子端面之間的滑動(dòng)摩擦;3)滾子與保持架之間的滑動(dòng)摩擦;4)潤(rùn)滑油的攪拌阻力。在圓錐滾子軸承中，1),2)和4)是產(chǎn)生摩擦的主要因素。NSK已開(kāi)發(fā)了多種低摩擦圓錐滾子軸承，以減少這些摩擦因素并擴(kuò)大市場(chǎng)。近年來(lái)，為了減少4)，防止因油膜耗盡而導(dǎo)致軸承咬粘(圖3)已成為確保高可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題。圖3TRB表面放大照片2開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的特性和效果開(kāi)發(fā)的圓錐滾子軸承(以下簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品)通過(guò)穩(wěn)定地保持單套軸承的滾子端面與內(nèi)圈擋邊處的油膜，大大提高了在稀薄潤(rùn)滑環(huán)境下的咬粘抗力。特性和效果如下所述。2.1特性如圖4所示，本產(chǎn)品通過(guò)毛細(xì)作用，通過(guò)位于滾子端面接觸區(qū)保持架兜孔內(nèi)的微槽儲(chǔ)存潤(rùn)滑油。這些微槽的寬度、深度和形狀(以及其他參數(shù))經(jīng)過(guò)優(yōu)化,以最大限度地提高儲(chǔ)油和供油效果。當(dāng)潤(rùn)滑充分時(shí),油儲(chǔ)存在軸承內(nèi)部；當(dāng)潤(rùn)滑不足時(shí)，從微槽供油到滾子端面。因此，咬粘抗力大大提高。圖4開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的示意圖2.2咬粘抗力由于保持架中形成的微槽的作用,與常規(guī)圓錐滾子軸承相比,開(kāi)發(fā)軸承的咬粘抗力顯著提高。咬粘試驗(yàn)的結(jié)果如圖5所示。當(dāng)供油被切斷時(shí),由于滾子端面與內(nèi)圈擋邊之間乏油,常規(guī)產(chǎn)品在幾分鐘內(nèi)就會(huì)發(fā)生咬粘,但開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的咬粘抗力約為常規(guī)產(chǎn)品的7倍。圖5無(wú)潤(rùn)滑軸承咬粘試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)示例如圖6所示,其中微槽的徑向尺寸(槽寬度)被修正(槽深度不變)。多個(gè)槽的總體積大致相同。在槽數(shù)量較少的情況下,咬粘抗力為常規(guī)產(chǎn)品的2.3倍。然而,隨著槽數(shù)量增多(槽寬度減小),咬粘抗力進(jìn)一步提高。這是基于槽越小,毛細(xì)力越大的基本原理。當(dāng)潤(rùn)滑油黏度較低、軸承轉(zhuǎn)速較高時(shí),這種趨勢(shì)更明顯。圖6無(wú)潤(rùn)滑軸承咬粘試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了微槽的形狀、寬度和深度的影響。在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上建立了最優(yōu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,從而開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)良咬粘抗力的產(chǎn)品。2.3所需潤(rùn)滑油量齒輪箱所需潤(rùn)滑油量的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。在規(guī)定的工況條件下,通過(guò)逐漸減少供油量,直至發(fā)生咬粘,從而獲得所需的最小潤(rùn)滑油量。圖7所需潤(rùn)滑油量對(duì)比常規(guī)產(chǎn)品工作條件下需要的潤(rùn)滑油量為60mL/min;開(kāi)發(fā)產(chǎn)品即使?jié)櫥土繙p少到2mL/min也未發(fā)生咬粘。常規(guī)圓錐滾子軸承在重載下使用時(shí)需要大量供油。然而,開(kāi)發(fā)產(chǎn)品即使在油飛濺等稀薄潤(rùn)滑環(huán)境下也能防止咬粘(圖8)。圖8所需潤(rùn)滑油量示意圖因此,其有可能消除過(guò)去所要求的油泵強(qiáng)制潤(rùn)滑,減少由油泵驅(qū)動(dòng)造成的損失,并簡(jiǎn)化潤(rùn)滑系統(tǒng)(包括油路)。2.4通過(guò)減少潤(rùn)滑油量來(lái)減小摩擦新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品可大大減少所需的潤(rùn)滑油量,使油的攪拌阻力降至幾乎為零,如圖8所示。油浴潤(rùn)滑與飛濺潤(rùn)滑下的軸承轉(zhuǎn)矩?fù)p失對(duì)比如圖9所示。油浴潤(rùn)滑是只有軸承下部浸在潤(rùn)滑油中;飛濺潤(rùn)滑條件僅是油的應(yīng)用(試驗(yàn)期間無(wú)浸油)。圖9轉(zhuǎn)矩?fù)p失對(duì)比在油浴潤(rùn)滑情況下,通過(guò)將供油量減少到飛濺潤(rùn)滑下的量,可將由攪拌造成的轉(zhuǎn)矩?fù)p失減至幾乎為零。在高油位、高潤(rùn)滑油黏度、高軸承轉(zhuǎn)速等條件下,這種影響更大。以這種方式,消除軸承的油浴潤(rùn)滑和降低油位也減小了周?chē)考臄嚢枳枇Α?.5節(jié)省空間注塑制造的塑料保持架在形狀上比壓制成型制造的金屬保持架有更大的自由度,與裝有常規(guī)金屬保持架的圓錐滾子軸承相比,尺寸可減小10%,質(zhì)量可減輕5%(圖10)。圖10常規(guī)TRB與開(kāi)發(fā)TRB的尺寸對(duì)比此外,與采用球軸承的情況相比，采用開(kāi)發(fā)軸承可使尺寸減小1/3。3結(jié)束語(yǔ)NSK開(kāi)發(fā)了第1代～第6代低摩擦圓錐滾子軸承，有助于提高齒輪箱效率以及汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，具有高耐久性和可靠性。近年來(lái),從進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā),對(duì)降低黏度和減少潤(rùn)滑油量的要求越來(lái)越高。新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品適用于惡劣的潤(rùn)滑環(huán)境,對(duì)電動(dòng)汽