作者:楊庚佳,等
1.前言
傳統兩驅車型靠發動機提供動力源,四(sì)驅車型靠傳動軸將發(fā)動機動力源傳遞至後橋,而新能源汽車有別於傳統四驅(qū)車(chē)型,後橋靠電機單(dān)獨提供動力源。如(rú)下圖所示,圖1為傳統四驅車型(xíng),圖(tú)2為混合動力車型。
本文主要針對新能源汽車電驅動橋總(zǒng)成輸入軸滾(gǔn)針軸承燒蝕風險這一課題(tí)作了詳(xiáng)細的論述,首先針對滾針軸承燒蝕風險的真因進行詳細排查及分析,並針對(duì)真因提出對策(cè)方(fāng)案,進而實施驗證,Z終(zhōng)徹底解決滾針軸承燒蝕這一問題。對於(yú)采用新能源動力總成的SUV車型來說,為了(le)實現四(sì)驅功能,通常在車(chē)輛的後橋設(shè)置由電機和減(jiǎn)速器構成電驅動(dòng)橋總成,電機單獨提(tí)供動力源,同時當車(chē)速過高時,一方麵為了防止(zhǐ)車輛高速行駛時電機發生損壞,因而迫使電驅動橋總成退回N擋,所以電驅動橋總(zǒng)成往往需要加入斷(duàn)開裝置,該裝置(zhì)可以在車輛處於高速工況時中斷動(dòng)力傳遞,防止電機轉速(sù)過高損壞(huài)電機,另一方麵,當車速過高時,電驅動橋總成處於N擋(dǎng),電驅動橋總成反拖實現製動能量回收功(gōng)能,使整車降低油耗,更經濟、更實惠。但是當電驅動(dòng)橋總成處於(yú)N擋時,由於電機轉動慣量較大,因此電驅動橋總成(chéng)反拖時輸入軸不轉,也即轉速為零(電機轉子與輸入軸通過(guò)花鍵連接),減速器潤滑(huá)油無法充分潤滑滾針軸(zhóu)承,導致滾針軸承處熱源集(jí)中,無法及時散出,從而滾針軸承燒蝕。
2.真因排查及分析(xī)
2.1電驅動(dòng)橋總成輸入(rù)軸滾針軸承(chéng)燒蝕真因排(pái)查及分(fèn)析
1、滾針軸承處潤滑不良,存在熱源
A:油路設計不合理
a:油孔位置分布不合理√;b:油道麵積分配不當×;c:油孔數量少√;d:油孔直徑(jìng)小×
B:導(dǎo)入輸入軸潤(rùn)滑油量不足×
C:潤滑油流動性差
a:輸入軸轉速低√;b:齒輪出油口形狀設計不合(hé)理√
2、在極限(xiàn)工況下,減速器內部油溫較高
A:攪油損失大×;B:滾針與齒輪內孔摩擦(cā)損失大×
3、零部件(jiàn)加工及裝配尺寸不滿足設計要求
A:滾針軸承軸向配合尺寸超差×;B:滾針軸承徑向配合尺寸超差×
4、滾針軸承設計選型不合理,無法滿足(zú)極限工況條件
A:試驗工況苛刻(kè)√;B:滾針軸承保持架設計選型不合理√
(注:“√”代表(biǎo)滾針軸承(chéng)燒蝕與該排查項目有關,“×”代表滾針軸承燒蝕與該排查項目無關)
通過單一變量法對輸入(rù)軸滾針軸承燒蝕風險真因逐項排(pái)查及分析,發現滾針軸承燒蝕與油孔位置的分布不合理、油孔(kǒng)數量少、輸入軸轉速(sù)低(dī)、齒(chǐ)輪出油口形狀設計不合理、試驗工(gōng)況苛刻及滾針軸承保持架設計選型(xíng)不合理有關。
2.2進一步追查真因
輸入軸滾針軸承燒蝕1Why→滾針軸承處存在熱(rè)源2Why→滾針軸承處(chù)潤滑不良3Why→油孔位置及數量設計不當
通過上述進一步(bù)真因追查,發現滾針軸承燒蝕的主因是由於輸(shū)入軸油孔位置設計不當及油孔(kǒng)數量設(shè)計不當所致(zhì),同時主動齒輪出油孔形狀不利於潤滑油順利甩出,保持架材質為PA66的滾(gǔn)針軸承無法滿足(zú)高轉速、高溫環境使用需求,因此,針對上述排查的真因提(tí)出對(duì)策方案,並且實施驗證(zhèng)。
3.對策方案驗證
通過真因排查及分析,發現電驅動橋總成輸入軸滾針軸承燒蝕主要是因為輸入軸油孔位置、油孔數量設計不當,主動齒輪出油口形狀設計不合理及滾針軸承選型不合理所致(zhì),因此優化輸入軸(zhóu)結構,主動齒輪結構及選(xuǎn)擇能承受高轉速、耐高溫的滾針軸承並(bìng)且實施驗證。
對策方案一:將輸入軸潤滑滾針軸承的(de)油孔移至滾針軸承的中部,並且增加兩個互相垂直的油(yóu)孔。
原因分析:當電驅動橋總(zǒng)成處於N擋時,輸(shū)入軸轉速為0rpm,因此不管輸入軸旋轉到任何(hé)位置(zhì),電驅動橋總成反拖帶(dài)動主動齒輪空轉(注:主動齒輪布置在輸入軸),潤(rùn)滑油均會通過輸入軸過油孔潤滑滾針軸承,降低滾針軸承處溫(wēn)度。
對策方案二:優(yōu)化主動齒(chǐ)輪出油口形狀。
原(yuán)因(yīn)分析:當電(diàn)驅(qū)動橋總(zǒng)成反(fǎn)拖時,主動齒(chǐ)輪高速空轉,此(cǐ)種結構(gòu)便於潤滑油順利甩出,從而途經滾針軸(zhóu)承的潤滑油量增大,能更好的(de)潤滑滾針軸承,從而降低滾針軸承處的溫度。
對策方案(àn)三:選用(yòng)保持架材質為PA46的滾針軸承。
原因分析(xī):保持架材質(zhì)為PA46的滾(gǔn)針軸承能承受更高的轉速及更高的溫度(dù)。
針對對策方(fāng)案實(shí)施驗證,滾針軸承處溫度降至90℃以下,從而徹底解決了滾針軸承燒蝕的風(fēng)險。
方案圖:
4.結論
經過實踐驗證,優化輸入軸油孔位置及油孔(kǒng)數量(liàng),優化(huà)主動齒輪出油口結(jié)構及更換滾針軸承保持架材質能徹底(dǐ)解決滾針軸承燒蝕的風險,從(cóng)而能滿足顧客對新能源汽車電驅動橋總成(chéng)的使用需求,提高(gāo)新(xīn)能源汽車的品質。
(來(lái)源:EDC電(diàn)驅未來)