電驅動橋總成滾針軸承燒蝕風險的論述
2019-10-10作者:楊庚佳,等
1.前言傳統兩驅車型靠發動機提供動力源,四驅車型靠傳動軸將發動機動力源傳遞至后橋,而新能源汽車有別于傳統四驅車型,后橋靠電機單獨提供動力源。如下圖所示,圖1為傳統四驅車型,圖2為混合動力車型。

2.真因排查及分析
2.1電驅動橋總成輸入軸滾針軸承燒蝕真因排查及分析
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:油道面積分配不當×;c:油孔數量少√;d:油孔直徑小×
B:導入輸入軸潤滑油量不足×
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理√
2、在極限工況下,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損失大×
3、零部件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,無法滿足極限工況條件
A:試驗工況苛刻√;B:滾針軸承保持架設計選型不合理√
(注:“√”代表滾針軸承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軸滾針軸承燒蝕風險真因逐項排查及分析,發現滾針軸承燒蝕與油孔位置的分布不合理、油孔數量少、輸入軸轉速低、齒輪出油口形狀設計不合理、試驗工況苛刻及滾針軸承保持架設計選型不合理有關。
2.2進一步追查真因
輸入軸滾針軸承燒蝕1Why→滾針軸承處存在熱源2Why→滾針軸承處潤滑不良3Why→油孔位置及數量設計不當
通過上述進一步真因追查,發現滾針軸承燒蝕的主因是由于輸入軸油孔位置設計不當及油孔數量設計不當所致,同時主動齒輪出油孔形狀不利于潤滑油順利甩出,保持架材質為PA66的滾針軸承無法滿足高轉速、高溫環境使用需求,因此,針對上述排查的真因提出對策方案,并且實施驗證。
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,因此優化輸入軸結構,主動齒輪結構及選擇能承受高轉速、耐高溫的滾針軸承并且實施驗證。
對策方案一:將輸入軸潤滑滾針軸承的油孔移至滾針軸承的中部,并且增加兩個互相垂直的油孔。
原因分析:當電驅動橋總成處于N擋時,輸入軸轉速為0rpm,因此不管輸入軸旋轉到任何位置,電驅動橋總成反拖帶動主動齒輪空轉(注:主動齒輪布置在輸入軸),潤滑油均會通過輸入軸過油孔潤滑滾針軸承,降低滾針軸承處溫度。
對策方案二:優化主動齒輪出油口形狀。
原因分析:當電驅動橋總成反拖時,主動齒輪高速空轉,此種結構便于潤滑油順利甩出,從而途經滾針軸承的潤滑油量增大,能更好的潤滑滾針軸承,從而降低滾針軸承處的溫度。
對策方案三:選用保持架材質為PA46的滾針軸承。
原因分析:保持架材質為PA46的滾針軸承能承受更高的轉速及更高的溫度。
針對對策方案實施驗證,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險。
方案圖:

經過實踐驗證,優化輸入軸油孔位置及油孔數量,優化主動齒輪出油口結構及更換滾針軸承保持架材質能徹底解決滾針軸承燒蝕的風險,從而能滿足顧客對新能源汽車電驅動橋總成的使用需求,提高新能源汽車的品質。
(來源:EDC電驅未來)
