某车型轮毂轴承异响分析研究

胡勇俊 辛庆锋 吴海军 张敬玉 汪方俊 高晓辰

摘 要：某车型在进行结构耐久过程中出现了异响问题，经试验人员检测，该异响是轮毂轴承处产生，本文通过对轴承的设计原理，异响产生的机理进行分析，同时分析、对标了轮毂轴承在整车、零件上的装配保证能力，最终将该异响根本原因锁定在整车拧紧力矩问题上，经设计改善，车辆的整个耐久路试未有轮毂轴承异响问题发生，问题得到解决。为后续轴承异响问题排查提供参考。

关键词：轴承异响 分析研究

Abstract：A problem appeared in a model of car in the process of the structural durability. Through the experiment testing， the sound is wheel hub bearing， and this article， through the design principle of the mechanism of sound analysis， analyzes， at the same time the wheel hub bearing on the vehicle， parts assembly guarantee ability， which will eventually cause the sound lock on the vehicle tightening torque. After the design improvement， no abnormal sound of hub bearing occurred in the whole endurance road test of the vehicle， and the problem was solved. The article provides reference for the follow-up investigation of abnormal sound problems of bearings.

Key words：abnormal sound of bearing， analysis and research

1 引言

輪毂轴承连接车轮、制动盘、驱动轴、车桥等部件，其在动力驱动下引导车轮与制动盘等部件高速运转。故轮毂轴承既需要保证车轮系统的平顺运转，又要承受轴向力、径向载荷、旋转扭矩等。轮毂轴承异响的可能原因有内外滚道存在缺陷、本身压接松旷、密封失效、轴承内部有异物等导致车辆在行驶过程中发出异响经车身结构或者空气传递至驾驶员，使其感知异常。本文以某新开发车型的轮毂轴承异响为例，通过对轮毂轴承的设计原理、装配要求以及质量保证等方面进行深入研究，排查出故障产生的原因，通过对产生原因的改善，已将该问题解决。

2 故障描述

该车型在进行整车操稳调校测试时出现前轮异响，问题发生里程为3000km。经测试，车速达到70km/h时噪音异响明显，路试工况为强化路面。

初步对问题样车的轮毂轴承外观，手感，摩擦力矩等进行复测，结果显示手感和噪音异响不满足要求。根据其工作原理，随车速的增加，异响频率会加大，确定是该轴承质量问题导致车轮异响。具体数值见表1。

3 汽车轮毂轴承工作原理及异响原因分析

轮毂轴承异响的表现形式有三种[1]，分别为嗡嗡声、吱吱声和咯噔声。经现场调查轮毂轴承的异响表现形式为嗡嗡声，产生该异响声音的直接原因是轴承内部滚道出现了摩擦或者压痕等，抑或是轴承存在松旷现象。以下针对该车型产生噪音异响的问题样件进行相关零部件尺寸符合度、装配工艺等方面展开分析。

将样件拆解后，观察各部件外观形貌，均无碰撞划伤痕迹，无异常，见图1。

观察轴承内外侧油脂形貌，发现两侧油脂颜色，无异常。对注脂量、油脂水分两项进行检测。将轮毂轴承清洗，清洗前后对样件进行称重，得知油脂重量为12.17g，满足9.4～12.4g范围。油脂水分值0.208%，满足≤1.5%要求。排除油脂因素以及轴承外部损伤造成的异响。轴承清洗后，观察保持架形貌及两侧钢球表面形貌，发现钢球上有环带压痕。再将局部放大32X，能清楚看到有严重环带压痕。压痕损伤会造成轴承在高速运转下产生噪音异响。见图2。

钢球环带压痕可能是由于零部件尺寸不合格，轴承游隙值超差，轴承未压装到位，预紧力不足等原因导致。

3.1 轴承尺寸符合性对压痕损伤的影响

对内部沟道各尺寸及相关配合尺寸进行检测，通过与标准要求尺寸对比。异响问题样件，无松旷现象，各值均满足要求。具体检测结果见表2。

3.2 游隙与硬度对压痕损伤影响分析

踩用专用的游隙检测设备检测轴承游隙。轴承游隙检测值为0.10um，符合0.08～0.10范围，可排除由于轴承游隙超差导致轴承钢球碾边的可能。用洛氏硬度仪检测轴承表面硬度。轴承表面硬度符合要求值，可排除由于轴承硬度不合格导致轴承钢球碾边的可能。具体数值见表3。

3.3 拧紧力矩对轴承异响影响分析

正常情况下，轮毂轴承经锁紧螺母预紧后，轴承内部是呈负游隙状态，轮芯与内圈为过盈配合状态，并一起运动，不会出现因相对运动而打滑的情况。故障件拆解检测轴承内圈端面有磨损，可以确定轴承在使用过程中预紧力不足，导致钢球碾边形成环带压痕，最终导致行车异响，见图3。

预紧松动导致钢球碾边。是驱动轴锁紧螺母预紧力不够或衰退导致轴承内、外圈夹紧力不足，使内侧端内圈退出。使轴承工作游隙变大，受到径向力时，轴承中的钢球跑到了套圈滚道的边缘，边缘棱边对钢球表面形成环带状压痕，见图4。

4 改善措施

为验证轴向预紧力对轮毂轴承的锁紧效果，特对轮毂轴承的压紧力与锁紧力矩的关系进行了试验。根据轴承的设计标准，轴向压紧力要求为80～100kN。经测试对应的锁紧力矩230-310N.m，考虑拧紧力矩的衰退，将拧紧力矩设定为270±10N，比原设定的220N.m的力矩高50N.m。合格轮毂轴承样件装至试验测量进行验证，截止试验完成，未有轴承异响问题发生，说明改善措施有效（表4）。

5 结束语

本文对该车型的轮毂轴承异响问题，根据其配合形式、工作原理等，进行样件拆卸分解，检验、分析轮毂轴承异响的真实原因，保证了该车型市场车辆不出现该问题。解决预紧松动导致钢球碾边的异响问题，可以有效延长轮毂轴承的使用寿命，以及保证驾乘人员的驾驶体验和人身安全。对后期轮毂轴承开发过程中出现同类异响问题，提供参考价值。

参考文献：

[1]邹有坤等，某车型后轮毂轴承异响问题分析，长城汽车股份有限公司技术中心等，2017.06.

作者简介

胡勇俊：（1991—），男，浙江台州人，学士，主要从事制动方面的研究。