轴承是汽车上重要零部件之一,是易损件和保安件。它起着支承载荷的功能,汽车的牵引力、制动力、侧向 力和垂向力最终均传递到轴承上。
随着我国汽车保有量的不断攀升,因选型、装配或 使用的不当引发的轴承损坏进而导致汽车行驶时轮胎脱 出的现象偶有发生,严重威胁乘员的生命安全。借鉴 国内发生的一些轴承脱出事故后的改进办法和车桥行业 内一些经典布置结构,总结出几种典型的轮毂轴承防松 脱结构以为设计和使用上提供参考和借鉴价值。
为防止轮毂轴承松动、保证轮毂轴承的有效预紧, 且为防止由于轴承烧死引起的轮边脱出事故的发生。轮 毂轴承设计时需设置防松脱结构。防止轴承松动首选应 保证轴承装配到位,需规范轴承与轴、孔、档边的配合 关系和公差 [2];其次才是设计防止轴承松脱的结构或零 部件。
与轴或孔配合时:对半浮桥,内圈与轴必须采用过 盈配合、外圈与孔宜采用过渡或过盈配合;对全浮桥, 内圈与轴宜采用间隙或微过渡配合、外圈与孔宜采用过 盈配合。
Ⅰ、采用 2 个单列锥轴承的轮边结构或 1 个轮毂单 元的轮边结构(如图 1),该类结构可逐级调整轴承的 预紧量并锁死;
Ⅱ、采用单个锥轴承、球轴承或轮毂单元的轮边结 构(如图 2),该类结构紧固过程中不能调整轴承的预紧。
以上只针对传统鼓式后桥,盘式后桥设有的卡钳本 身便具备防松脱功能,故在此不予讨论。
对于Ⅰ类轮边结构:采用“轴承螺母 + 锁止垫片 + 锁紧螺钉或锁销”结构,由“轴承螺母”实现轴承的逐 级预紧、由“锁片 + 锁钉 / 销”实现预紧后轴承的紧固;其中图 1.d 类轮边的轴承螺母因末端螺纹经橡胶处理防 松,替代了锁片和锁钉的功能。
对于Ⅱ类轮边结构:采用“轴承螺母 + 防松垫片” 或“卡簧”,实现轴承内圈的紧固。其中图 2.e 型轮边 靠外壳与桥体间所添加的薄垫片厚度来调整轮毂轴承的 预紧程度;图 2.f 型轮边采用深沟球轴承,装配过程中 不进行轴向预紧;图 2.g 型轮边采用轮毂单元,装配前 轮毂单元已预设了较大的轴向游隙,装配过程只需将轴 承压装到位并用卡簧限位即可。
轮边脱出这种极端事故的发生需同时具备 2个条件:一是某种原因导致的轮毂轴承严重损坏;二是桥上未设 置防止轮胎带动半轴或轮芯这些旋转件脱出的限位件。防止轮边脱出的限位件应只作为辅助防范措施,首要的 还是应防范轴承的损坏。
通常设计时合理的选用承载能力合适的轴承以保证 轴承有足够的使用寿命 [3]、装配时保证轴承安装正常和合适的预紧度、使用时注意维护保养即可有效的防止轴 承的损坏。
在有限的结构空间下,设置的限位件应能阻止或延 缓轮边脱出。几种典型的限位做法介绍如下:
Ⅰ、全浮桥(如图 1.a、图 3.h、i):借用轴承螺 母充当限位件。因其外径大于外轴承外圈小径,即便 轴承烧损太阳成8862、轮边也不会脱出导致事故。改进后的图 3.i 结构不仅能实现轴承的逐级预紧、且限位件更厚实,应 优先选用。
Ⅱ、采用当轴承的半浮桥(如图 4.j、k):采用内 径小于轴承内圈的制动器底板、或者外径大于轴承外圈 的防脱垫圈充当限位件。
Ⅲ、采用轮毂单元的半浮桥(如图 4.l):设计初 将轮胎中心线布置于靠近外轴承侧,以保证内侧轴承寿 命高于外侧轴承;即便外轴承损坏后内轴承仍可防止轮 边脱出,这期间维护人员足以发现异常并予以妥善处理 (相关计算过程见表 1)[4]。
在保证轴承有足够的设计寿命前提下,推荐两类轮 毂轴承防松脱结构,以期保证在极端情况下因轴承损坏 后乘员的安全:
1)对全浮桥,应优先选用“轴承螺母 + 锁止垫片 + 锁紧螺钉”方式,同时合理设计其理论调整角度值;