电动车 -轻型后桥轮边轻量化研究.pdf

牛湛滔

1轮毂轴承单元的发展及现状

在驱动桥总成中，轮毂轴承是及其重要的重要的零件，它起到支撑

着轮毂、车轮的作用，确保其在正确的位置工作。

传统结构的商用车驱动桥总成，轮毂轴承通常选用两个圆锥滚子轴

承，按照一定的轴承跨距安装在驱动桥桥壳的半轴套管上。

这种结构在驱动桥进行总成装配时，需要对轮毂轴承进行预紧力调

整，同时还要进行人工涂脂润滑，其产品质量受到很多人为不确定

因素影响，难以保证产品具有很好的一致性和可靠性，从而影响驱

动桥总成乃至整车的产品竞争力。

随着当前用户对车辆的可靠性、舒适性以及维护便利性要求的不断

提高，目前在国外的高端卡车当中，轮毂轴承单元已经被越来越多

的品牌所使用的，成为了驱动桥轮边结构的发展趋势。

轮毂轴承单元可以有效地简化驱动桥的装配工艺，提高生产效率，

同时可以保证轴承在理想的工作游隙状态下运转。

由于轮毂轴承单元采用免维护结构，避免了装配过程中产生的人工

污染以及涂脂不均匀等问题，对提高轴承寿命也有很大的帮助。

后续维护成本低，降低了用户的的用车成本。更重要的是，轮毂轴

承单元结构能够有效地实现驱动桥乃至整车的轻量化。

汽车驱动桥中轮毂轴承的作用是将来自悬架的车辆重量传递给驱动

桥桥壳，同时还要确保轮毂及整个轮边结构工作在正确的位置。

轮毂轴承的工况复杂，同时承受轴向载荷和径向载荷，对汽车的安

全性能起到了很大的作用。另外，随着路面工况、车辆行驶车速、

驾驶习惯等不同，轮毂轴承所承受的力也在不断变化。

轮毂轴承单元的发展史：汽车轮毂轴承单元首次被应用是在上世纪九

十年代，到目前为止，汽车轮毂轴承单元的结构和应用方面已经得到

了很大的发展。在满足车辆对驱动桥强度和寿命要求的情况下，轮毂

轴承单元已经具备了高安全性、装配便利性、以及高安全性，同时它

能有效地满足车辆紧凑型设计，并且提高了车辆传动系的传递效率。

轮毂轴承单元结构发展图见图1。

图1轮毂轴承单元结构发展图

第一代的轮毂轴承单元产品是由斯凯孚（SKF）在1938年研发成功并

开始生产的。它是双列角接触球轴承，由一个整体式的外圈、两个分

开的内圈和双列滚子组成，被应用到当时的轿车上。

后续的轮毂轴承单元均是在这种结构上得以发展，按不同的车辆类型，

如商用车、轿车等不同的使用需求，对轴承单元的结构进行了不同的

优化设计，对经过不平路面以及转弯过程中轴承所承受的不同力矩都

能够提供有效的支承。这种结构在进行总成装配时，仍需要调整轴承

的预紧力，需要轴承内圈要有较高的尺寸精度要求。第一代轮毂轴承

单元已经实现了免维护，即自带密封结构，不需要维护保养，对提高

轴承的寿命有很大的贡献。第二代轮毂轴承单元是在第一代产品的基

础上，进行优化改进。结构上是在轴承外圈上增加一个整体的突缘，

可以实现轮毂的分离。突缘上布置有螺纹孔，用来进行制动器的装配。

第二代轮毂轴承单元在结构上与第一代产品没有太大的变化，只是根

据使用情况的不同，可实现内圈旋转或外圈旋转，满足更多产品的使

用需求。第三代轮毂轴承单元是斯凯孚（SKF）于1979年开始生产，

与之前相比，是一种全新性的驱动桥轮边轴承系统。

其轴承外圈和内圈均设计有突缘，外圈突缘用螺栓与悬架零件固定在

一起，轴承内圈通过螺栓安装到车轮上，这种结构的轴承具有较高的

额定动载荷。

轴承单元的轴向预紧通过一个大螺母来调整，保证其具有合适的轴承

预紧力，通过这种方式，轴承在装配时不需要进行间隙调整，只需满

足大螺母的拧紧力矩即可。

在1999年，吉凯恩集团（GKN）和斯凯孚（SKF）联合开发出了第

四代轮毂轴承单元，及紧凑型HHM。这是一种新型的、紧凑型的结

构，它将轮毂和半轴形成一个组件，可以有效地实现驱动桥的轻量化。

在整车结构方面，它更有利于悬架系统的空间布置，主要被应用在四

驱车的前驱动桥当中。

第四代轮毂轴承单元将轮毂轴承和等速万向节设计成一体化，使得在

轴向上更加紧凑。

由于轮毂轴承单元和等速万向节直接影响车辆的转向性能，这种结构

可以提供更小的转弯半径，从而直接的提升了车辆的驾驶操控性。

由于采用了等速万向节，这种轴承单元除了尺寸被设计的更加小意外，

其传动效率也在传统结构上提升了30%以上。

轮边部分的轻量化设计，主要体现在结构向着紧凑型发展、减小轴向

尺寸的思路进行。根据国际商用车的发展趋势，本方案采用匹配轮毂

轴承单元结构。

2原方案介绍

该车型的驱动桥与目前市场上传统结构一致，为全浮式半轴，轮

毂用内、外两个圆锥滚子轴承采用跨置式的形式支撑在轴头上，

在轮毂内轴承的内侧和