高級輪轂軸承單元及其維修
2012-10-26
SKF輪轂軸承單元始于50年前。從此，越來越多的功能被融入輪轂單元。現如今，這些集成、密封的、預潤滑和預調游隙的輪轂軸承單元已經通過數百萬的公里數向人們證明了自己。輪轂也可以傳遞傳動系統扭矩，為制動盤和車輪提供安裝點，同時它也是懸架的構件。
自Z早的信號系統被引進，SKF就將注意力集中在輪轂軸承單元的傳感功能集成的改良上。由于它的位置和機械精確度，輪轂單元成為汽車速度的Z佳檢測點。考慮到駕駛的安全與舒適度，越來越多的汽車裝載了速度傳感器(主要是提供輪速信息信號系統的傳感器)。每種應用的Z佳輪速感應的解決方案都是獨一無二的。
無論是哪種解決方案，輪轂上集成的傳感器為減少安裝時間、加強穩定性、降低對空間的要求、減輕重量提供了可能性。
電子系統
EHCU電子控制單元(ECU)和液壓控制單元(HCU)的混合體，它被用來接收和發送信號。
ECU是組成發動機管理系統核心部分的微處理器。它通過閉環控制和檢控系統輸出來控制輸入。它是ABS系統的大腦，可以從輪速傳感器讀取脈沖，以判斷是否需要防抱死制動。ECU控制著液壓控制單元的管道循環。
HCU：ECU發射的電子信號經HCU變成液壓信號，控制不同液壓回路的制動壓力。
閉環過程：軸承上的輪速傳感器向ECU發出信號，ECU向HCU發出動作指令。動作指令視ECU的輸入信號和具體情況需求而定。因為這是一個閉環過程，當指令完成，信號回到ECU，它將決定下一步行動。
輪速傳感器的作用
防抱死制動系統(ABS)。在濕滑道路上，即便是微小的壓力作用于制動踏板上，也會引起車輪被鎖死。由于鎖死的車輪無法吸收側向力，這意味著駕駛者實際上在制動時失去對汽車方向的控制力，有可能會撞上其它物體，甚至離開路面。
防抱死制動系統能比一個經驗豐富的賽車手作出更快反應。它能在一秒以內對路面狀況作出反應。每當系統感應到車輪將被鎖，它通過改變流向制動鉗的制動液流量來調節制動盤上的制動力，以抵消抱死的趨勢。
車輪只有在轉動時才能轉向，車輪被抱死意味著無法控制汽車的方向。防抱死制動系統通過迅速應用和釋放車輪壓力來恢復轉向能力。此工作迅速地在受控制的車輪上反復進行，從左前輪和右后輪到右前輪和左后輪之間不斷切換。這使得在緊急狀況下，Z大制動力和轉向都能起作用。防抱死制動系統使車輪轉動并為安全駕駛提供牽引力。
為確保防抱死制動系統能夠發揮Z大效果，一些參數是必須的。首先，在緊急情況下，制動踏板必須被牢牢地壓向地板以啟動防抱死制動系統。防抱死制動系統的噪聲和踏板的快速振動會Z先提醒駕駛者，但它們只是簡單地意味著ABS系統正在正常運行。
牽引力控制系統(TCS)。TSC系統會防止汽車在啟動時車輪空轉，同時也防止加速時發生類似情況。它令汽車能在表面被雪或冰鋪蓋的道路上安全地加速，也增強了汽車在山路上行駛的能力。
牽引力控制系統也被叫做ASR或ASC。牽引力控制系統借用了和ABS系統相連的電子動力傳動控制單元。由于它運用了和ABS系統相同的輪速傳感器和零件，所以它可以視作防抱死制動系統的分系統和延伸。這兩個系統協作，為駕駛者在存有安全隱患的道路情況下提供了完全的汽車控制。
系統通過對四只輪子傳輸信號的比較來判斷是否其中的一只有打滑。如果一只驅動輪空轉，牽引力控制系統制動控制器會對它施加適當的制動力來消除車輪空轉。
車身穩定控制系統(VSC)。行駛中，汽車會受到多種力的影響。縱向力會成為作用于車輪的扭矩，加速時扭矩來自發動機，減速時由制動發出。轉向時側向力作用于汽車底盤。只有對車輪的側向力在一定范圍之內，駕駛者才能控制汽車。如果這些作用力低于或超過一定水平(當側向力和縱向力超過或低于實際牽引力時)，車輪將會打滑。這會影響駕駛者在預期行駛方向上保持汽車控制的能力。
當駕駛者轉彎時速度太快或車輪轉彎太突然，所產生的作用力會使得汽車沿著其本身的縱向軸旋轉，開始打滑以及變得難于控制。這種情況被稱之為轉向過度。此時，穩定控制系統會啟動制動系統來轉移作用力。
向左轉向時，轉向過度的汽車車尾有脫離的趨勢。但是，右前輪上少許的制動力會產生順時針的反向作用力與之平衡，汽車就不會向反方向滑行從而脫離路面。
全球定位系統(GPS)。由于全球定位系統(GPS)和防抱死制動系統傳感器的綜合運用，無論汽車在地球上的哪個角落，其所在位置都可以被準確測出。這是因為信號從不同衛星發送至接收器的時間可以計算得出汽車的位置。
大約10年前，很多全球定位系統很大高度上依賴于輪轂上的防抱死制動系統傳感器；今天的全球定位系統更加先進，用的是它們自己的一系列傳感器。
輪轂軸承家族
SKF是世界領先的軸承生產商，它的產品幾乎涵蓋了當前所有的汽車和卡車。現在，路上每兩輛車上就有一輛安裝有SKF的軸承。2002年，SKF為市場供應了超過4500萬組軸承，其中1/3帶有用于ABS的集成電子器件。因為越來越多的控制技術需要使用來自輪轂軸承中的傳感器信息，電子元件將會在輪端技術中扮演越來越重要的角色。
前不久，SKF輪轂單元開發了帶傳感器的輪轂軸承單元，傳感器向防抱死制動系統、牽引力控制系統，甚至輪胎壓力監控系統反饋信息。SKF繼續扮演著汽車生產商的開發合作伙伴，引領新控制技術，將制動、轉向和線控換擋系統一起融入汽車。此外，SKF為汽車后市場提供Z先進的輪轂軸承和密封件。
圓錐滾子軸承
盡管在每代新出的汽車中，輪轂單元越來越常見，不帶集成密封的圓錐滾子軸承在后市場依然很受歡迎。
SKF提供多種多樣的帶有沖壓鋼保持架，按嚴格的質量標準生產的公制和英制圓錐棍子軸承。擁有較小的截面和精確的接觸角，當圓錐滾子軸承被調整到合適游隙時可以承受一定軸向和徑向載荷。
圓錐滾子軸承主要用于非驅動的前/后輪。軸承都是成對使用，它們包含一只內圈和一只外圈，與滾動體精密匹配。
注意：圓錐滾子軸承需與高質量油脂(SKFVKG1)配套使用，并且在安裝新密封時需要當心，操作時需參照生產商的指導說明。
一代輪轂單元—HBU 1
基于雙列角接觸球軸承，一代輪轂軸承單元因汽車輪轂應用中遇到的特殊情況而得到優化。它在轉向時對軸承承受的瞬時負載提供了支持。其主要部件，一個外圈和兩個內圈，和滾動體組配合達到合適的游隙。
雙列球保持架由尼龍加固的玻璃纖維制成，一代輪轂軸承單元終生潤滑和密封。
一代輪轂軸承單元主要用于驅動輪，也用于小型汽車的非驅動輪的鼓式設計。因為裝配空間很重要，緊湊的圓錐滾子軸承單元(HBU 1Ts)經常被應用。
二代輪轂單元- HBU 2
由于設計時借鑒了一代輪轂軸承的經驗，二代輪轂軸承包含了一個帶法蘭的外圈，取代了一只獨立軸承的作用。
法蘭外圈設計為一只輕質結構部件；外圈滾道為了提高軸承的性能而被硬化。法蘭比較結實，帶有螺紋孔或螺栓和凸緣方便制動盤和輪轂定心和安裝。
法蘭和凸緣的尺寸根據具體的客戶要求而定。二代輪轂軸承常為非驅動前輪或后輪配有一個可旋轉的外圈。
三代輪轂單元—HBU 3
第三代輪轂軸承帶有一個連接車輪和制動旋轉部件的法蘭，以及另一個將軸承單元裝上懸架的法蘭。這個高集成的系統與傳統設計相比對轉向設計作了很大簡化和處理。
它對內側滾動球列使用了獨立內圈，從而使得動載荷的承載能力被Z大。外圈法蘭用螺栓固定在懸架上。旋轉的內圈帶有結實的法蘭，凸緣和螺紋孔或螺栓，被設計用來安裝制動系統和車輪。
三代輪轂軸承終生潤滑和密封。它可以應用于驅動和非驅動車輪上。對于驅動輪的應用，扭矩通過漸開線花鍵傳遞到了內圈，見下圖。
注意：軸承安裝在正確的一面至關重要，含有磁性脈沖輪的一面應該朝向傳感器。它與一只普通的密封看上去沒有區別。
磁性檢測卡
現在的ABS系統需要汽車技師在安裝時保持謹慎。必須遵守一些必要的程序，必須采取預防措施，以便ABS系統在汽車離開修理廠上路之后能順利運行。
一代輪轂軸承在其一面有一只必不可少的磁性脈沖輪，以確保它能正對ABS傳感器。多數情況下，軸承的兩面視覺差異并不明顯。
磁性檢測卡讓維修技師們能容易地判斷出一代輪轂軸承的哪一面帶有磁性脈沖輪，從而決定哪一面安裝朝向ABS傳感器。當將磁性檢測卡置于一代輪轂軸承的磁性表面時，它會變得“透明”。
失效分析表
自Z早的信號系統被引進，SKF就將注意力集中在輪轂軸承單元的傳感功能集成的改良上。由于它的位置和機械精確度，輪轂單元成為汽車速度的Z佳檢測點。考慮到駕駛的安全與舒適度，越來越多的汽車裝載了速度傳感器(主要是提供輪速信息信號系統的傳感器)。每種應用的Z佳輪速感應的解決方案都是獨一無二的。
無論是哪種解決方案，輪轂上集成的傳感器為減少安裝時間、加強穩定性、降低對空間的要求、減輕重量提供了可能性。
EHCU電子控制單元(ECU)和液壓控制單元(HCU)的混合體，它被用來接收和發送信號。
HCU：ECU發射的電子信號經HCU變成液壓信號，控制不同液壓回路的制動壓力。
閉環過程：軸承上的輪速傳感器向ECU發出信號，ECU向HCU發出動作指令。動作指令視ECU的輸入信號和具體情況需求而定。因為這是一個閉環過程，當指令完成，信號回到ECU，它將決定下一步行動。
輪速傳感器的作用
防抱死制動系統(ABS)。在濕滑道路上，即便是微小的壓力作用于制動踏板上，也會引起車輪被鎖死。由于鎖死的車輪無法吸收側向力，這意味著駕駛者實際上在制動時失去對汽車方向的控制力，有可能會撞上其它物體，甚至離開路面。
防抱死制動系統能比一個經驗豐富的賽車手作出更快反應。它能在一秒以內對路面狀況作出反應。每當系統感應到車輪將被鎖，它通過改變流向制動鉗的制動液流量來調節制動盤上的制動力，以抵消抱死的趨勢。
為確保防抱死制動系統能夠發揮Z大效果，一些參數是必須的。首先，在緊急情況下，制動踏板必須被牢牢地壓向地板以啟動防抱死制動系統。防抱死制動系統的噪聲和踏板的快速振動會Z先提醒駕駛者，但它們只是簡單地意味著ABS系統正在正常運行。
牽引力控制系統(TCS)。TSC系統會防止汽車在啟動時車輪空轉，同時也防止加速時發生類似情況。它令汽車能在表面被雪或冰鋪蓋的道路上安全地加速，也增強了汽車在山路上行駛的能力。
牽引力控制系統也被叫做ASR或ASC。牽引力控制系統借用了和ABS系統相連的電子動力傳動控制單元。由于它運用了和ABS系統相同的輪速傳感器和零件，所以它可以視作防抱死制動系統的分系統和延伸。這兩個系統協作，為駕駛者在存有安全隱患的道路情況下提供了完全的汽車控制。
系統通過對四只輪子傳輸信號的比較來判斷是否其中的一只有打滑。如果一只驅動輪空轉，牽引力控制系統制動控制器會對它施加適當的制動力來消除車輪空轉。
當駕駛者轉彎時速度太快或車輪轉彎太突然，所產生的作用力會使得汽車沿著其本身的縱向軸旋轉，開始打滑以及變得難于控制。這種情況被稱之為轉向過度。此時，穩定控制系統會啟動制動系統來轉移作用力。
向左轉向時，轉向過度的汽車車尾有脫離的趨勢。但是，右前輪上少許的制動力會產生順時針的反向作用力與之平衡，汽車就不會向反方向滑行從而脫離路面。
全球定位系統(GPS)。由于全球定位系統(GPS)和防抱死制動系統傳感器的綜合運用，無論汽車在地球上的哪個角落，其所在位置都可以被準確測出。這是因為信號從不同衛星發送至接收器的時間可以計算得出汽車的位置。
大約10年前，很多全球定位系統很大高度上依賴于輪轂上的防抱死制動系統傳感器；今天的全球定位系統更加先進，用的是它們自己的一系列傳感器。
輪轂軸承家族
前不久，SKF輪轂單元開發了帶傳感器的輪轂軸承單元，傳感器向防抱死制動系統、牽引力控制系統，甚至輪胎壓力監控系統反饋信息。SKF繼續扮演著汽車生產商的開發合作伙伴，引領新控制技術，將制動、轉向和線控換擋系統一起融入汽車。此外，SKF為汽車后市場提供Z先進的輪轂軸承和密封件。
圓錐滾子軸承
盡管在每代新出的汽車中，輪轂單元越來越常見，不帶集成密封的圓錐滾子軸承在后市場依然很受歡迎。
SKF提供多種多樣的帶有沖壓鋼保持架，按嚴格的質量標準生產的公制和英制圓錐棍子軸承。擁有較小的截面和精確的接觸角，當圓錐滾子軸承被調整到合適游隙時可以承受一定軸向和徑向載荷。
圓錐滾子軸承主要用于非驅動的前/后輪。軸承都是成對使用，它們包含一只內圈和一只外圈，與滾動體精密匹配。
注意：圓錐滾子軸承需與高質量油脂(SKFVKG1)配套使用，并且在安裝新密封時需要當心，操作時需參照生產商的指導說明。
一代輪轂單元—HBU 1
基于雙列角接觸球軸承，一代輪轂軸承單元因汽車輪轂應用中遇到的特殊情況而得到優化。它在轉向時對軸承承受的瞬時負載提供了支持。其主要部件，一個外圈和兩個內圈，和滾動體組配合達到合適的游隙。
雙列球保持架由尼龍加固的玻璃纖維制成，一代輪轂軸承單元終生潤滑和密封。
一代輪轂軸承單元主要用于驅動輪，也用于小型汽車的非驅動輪的鼓式設計。因為裝配空間很重要，緊湊的圓錐滾子軸承單元(HBU 1Ts)經常被應用。
二代輪轂單元- HBU 2
法蘭外圈設計為一只輕質結構部件；外圈滾道為了提高軸承的性能而被硬化。法蘭比較結實，帶有螺紋孔或螺栓和凸緣方便制動盤和輪轂定心和安裝。
法蘭和凸緣的尺寸根據具體的客戶要求而定。二代輪轂軸承常為非驅動前輪或后輪配有一個可旋轉的外圈。
三代輪轂單元—HBU 3
它對內側滾動球列使用了獨立內圈，從而使得動載荷的承載能力被Z大。外圈法蘭用螺栓固定在懸架上。旋轉的內圈帶有結實的法蘭，凸緣和螺紋孔或螺栓，被設計用來安裝制動系統和車輪。
三代輪轂軸承終生潤滑和密封。它可以應用于驅動和非驅動車輪上。對于驅動輪的應用，扭矩通過漸開線花鍵傳遞到了內圈，見下圖。
注意：軸承安裝在正確的一面至關重要，含有磁性脈沖輪的一面應該朝向傳感器。它與一只普通的密封看上去沒有區別。
磁性檢測卡
一代輪轂軸承在其一面有一只必不可少的磁性脈沖輪，以確保它能正對ABS傳感器。多數情況下，軸承的兩面視覺差異并不明顯。
磁性檢測卡讓維修技師們能容易地判斷出一代輪轂軸承的哪一面帶有磁性脈沖輪，從而決定哪一面安裝朝向ABS傳感器。當將磁性檢測卡置于一代輪轂軸承的磁性表面時，它會變得“透明”。
失效分析表
來源：《汽車與配件》 2012年21期
