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NSK与NTN汽车轴承最新技术译编--上海海久NSK轴承

2019-9-23 13:59:38

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本文根据日本轴承公司NSK和NTN汽车及其组件用轴承新产品的研发情况,分析并归纳出NSK和NTN最新汽车轴承技术方面的信息,为国内轴承企业的发展提供借鉴和参考。

1.引言

近年来,为了应对整个汽车产业带来的环境问题,全球对车辆污染物(例如CO2、NOx)排放的控制越来越严格,由此也迫使汽车产业对产品做出相应调整。市场上陆续出现了混合电动汽车和电动汽车,与此同时,也要求汽车部件越来越小巧轻便、燃油效率越来越高。

作为精密轴承生产强国,日本在汽车用轴承方面的研发始终走在世界前列。本文根据日本轴承公司NSK和NTN在汽车以及组件用轴承产品方面的最新研发情况,总结出汽车用轴承的最新技术。


2.汽车用轴承最新产品

2.1 NSK推出HEV和EV动力系统用轴承新产品

混合电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)的出现并被引入到全世界范围内,顺应了全球应对环境污染问题的大潮流。作为HEV和EV关键部件的轴承,自然也成了该领域必须要攻克的难题。HEV和EV动力系统用轴承必须具备以下性能:转速更高、结构更紧凑、重量更轻、效率更高、噪音更低、更电气化等。NSK推出HEV和EV动力系统用轴承,具备上述性能。

2.1.1高转速轴承产品

(1)超高速行星保持架与滚子

为了提高轴承旋转速度,NSK开发出高速可适用行星保持架与滚子,并提高了保持架的耐磨损性能。

(2)超高速球轴承

通过控制轴承内部油流、优化内部尺寸,NSK开发出超高速球轴承,适用范围甚至明显超过了常规轴承允许的转速范围。

2.1.2高静态强度轴承产品

·带特殊凸度的圆锥滚子轴承

    通过在滚道上使用特殊凸度,并优化内部设计,NSK开发出比常规产品更紧凑、重量更轻(约20%的轻量化)的圆锥滚子轴承,同时也保证寿命与刚性等于或者好于常规产品。

2.1.3更长寿命轴承产品

(1)传动装置用优质滚珠轴承(EQTF)

对于HEV和EV动力系统的高速旋转,

(2)超长寿命行星轴

·长寿命SUJ2钢行星轴

·超长寿命NSK原钢行星轴

2.1.4更低扭矩轴承产品

(1)带塑料保持架的圆锥滚子轴承

(2)行星齿轮滑动用薄推力滚针轴承

2.1.5更静音轴承产品

NSK开发出下一代无蠕动轴承,通过优化轴承内部设计以及O-环尺寸,抑制了静态载荷与旋转载荷产生的蠕动。

2.2 NTN推出汽车轴承新产品

2.2.1汽车车轴轴承

NTN汽车车轴轴承技术经历了从标准轴承到GEN1(第1代)、从GEN2(第2代)发展到GEN3(第3代)的发展过程。GEN 3有助于车辆组装线上的预加载控制,通过采用防抱死制动系统和车轮转速传感器,提高了轴端压接规格,并提高了装配效率。由于能够防止石子和泥盐水等造成的损坏,可靠性和防锈性不断提高,规格不断发展。

GEN 3大规模生产开发后,NTN开发下一代轮毂轴承,与等速万向节(CVJ)集成为GEN 4,但尚未被采用,因为这涉及到汽车制造商车辆装配线的大幅改变。

2.2.2传动装置用超低摩擦密封球轴承

NTN开发的传动装置用超低摩擦密封球轴承优化了密封张力、表面粗糙度、橡胶硬度等项目。同时,该产品还关注楔形油膜效应生成的密封形状。

2.2.3低摩擦轮毂轴承

低摩擦轮毂轴承是一种实现低油耗的新技术。该技术通过改进润滑脂和密封件,降低了约50%的扭矩。

2.2.4汽车用ULTAGE圆锥滚子轴承

“汽车用ULTAGE圆锥滚子轴承”是一种优化的设计,通过将其应用于汽车用小型圆锥滚子轴承(轴承外径≤150mm或更小),最大限度地提高了滚动接触疲劳寿命。


3.汽车轴承最新技术

3.1 NSK最新技术

NSK推力的混合电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)动力系统用轴承技术重点在于:提高轴承的转速与静态强度、延长寿命、降低扭矩、以及降低噪音方面。

(1)提高轴承转速

·向表面应用化学膜,

·为了解决超高速运行过程中离心力引起的润滑不足的问题,

(2)提高静态强度

将滚道表面加工成桶形表面,

(3)延长寿命

·强化滚动体:由Si含量高于常规淬火与回火SUJ2的材料制成的滚动体,

·NSK供应JIS SUJ2钢基产品

·为了满足更严苛环境用轴承产品规范,

(4)降低扭矩

·为了大幅降低扭矩,

·作为降低行星滚针轴承扭矩的一部分,

(5)降低噪音

HEV和EV动力系统用轴承可能接收到齿轮(即指向某一特定零件的载荷)

静态载荷输入数据或者电机旋转(即旋转载荷:在该载荷作用下,方向不断变化)造成的不平衡偏心载荷。

3.2 NTN最新技术

3.2.1汽车车轴轴承

(1)轴承套圈材料

对GEN 3的外圈、滚道表面进行高频热处理以确保滚动疲劳寿命,

(2)润滑脂

NTN使用改进的标准防锈性润滑脂。

(3)密封

车轴轴承的密封取决于使用环境,要求具有防止泥水侵入、气密性、低扭矩等特性。


3.2.2传动装置用轴承

(1)超低摩擦密封球轴承

该产品的技术亮点是楔形油膜效应生成的密封形状。

(2)低摩擦轮毂轴承

·降低滚动阻力

为了实现低摩擦、同时解决高温时的润滑问题,NTN将高粘度指数应用于基础油上,

减少滑动阻力

通过优化密封唇接触(滑动)表面,

3.2.3 ULTAGE圆锥滚子轴承

应用特殊的凸起形状以减少接触表面压力,

4.结论

综合以上内容,现将NSK与NTN汽车及其组件用轴承新技术的重点归纳如下:

(1)减少摩擦、提高转速、降低扭矩

NSK的方法是:

·向接触表面应用化学膜,减少滑动表面的摩擦发热量。又向该化学膜表层施加一种特殊膜,使其摩擦更小,耐磨性能更高;

·优化流入轴承内部的润滑油,使用轻质塑料制成的具有自润滑功能的保持架;

·在保持架上配备油池,优化保持架几何特性;引入减摩保持架。

     NTN的方法是:

·楔形油膜效应生成的密封形状;

·将高粘度指数应用于基础油上,同时将基础油运动粘度从常温降至低温。将高温下的基础油运动粘度设计为与常规产品的相同,并对增稠剂进行了优化;                   

·通过优化密封唇接触(滑动)表面,开发专用于密封唇部的润滑脂,并通过优化周边结构,减少密封唇接触件的数量,实现传统产品的低摩擦与低扭矩化;

·应用特殊的凸起形状,通过优化滚子与内圈和保持架之间的滑动接触部分的形状,抑制轴承运转时的温度上升,增加允许的转速。

(2)延长寿命

NSK的方法是:

·强化滚动体表面,提高耐压痕性能,有效预防表面状况的恶化;

·使用JIS SUJ2钢基产品,结合特殊的热处理规范,经过独有的碳氮共渗处

理或者特殊的感应淬火处理,抑制高温环境中的热塑性弯曲,提高抗疲劳强度;

·对NSK原SHX3钢(高铬淬火钢)使用独有的热处理工艺;使用NSK开发的适用于润滑环境恶化的钢材,加上NSK自己的热处理工艺组合,提高新轴的耐久性。

NTN的方法是:

·楔形油膜效应生成的密封形状。

此外,NSK与NTN最新技术同时也都一定程度上实现了轴承产品的轻量化,NSK的技术还提高了产品的静态强度、进一步降低了轴承的噪音。


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