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汽车轮毂轴承工作原理及异响问题探究

2018-8-24 8:11:58      点击:

    随着顾客对汽车舒适性要求的提高,汽车异响问题越来越多的受到人们抱怨。如何从众多噪音源中快速锁定异响源头、排除异响故障成为汽车维修的重要问题。其中,轮毂轴承作为汽车承载和行驶的关键零部件,其具有一定的使用寿命,一旦发生故障,便会产生令人心烦的异响,轮毂轴承异响故障也是售后维修中常见的故障。本文从轮毂轴承工作原理及其异响特点出发,为轮毂轴承异响故障的快速诊断提供方法,可作为轮毂轴承异响故障诊断的参考。

一、轮毂轴承工作原理

    轮毂轴承按结构形式分为一代、二代、三代轮毂轴承。一代轮毂轴承主要由内圈、外圈、钢球、保持架组成,其工作原理见图1所示。一代、二代及三代轮载轴承的工作原理与普通轴承类似,都是利用钢球在内圈、外圈或者法兰滚道中的滚动,承载并相对旋转,从而使汽车行驶。

二、轮毂轴承异响
    1.轮毂轴承异响特点
    根据轮毂轴承工作原理及受力特点,其异响有3个重要特点:①轮毂轴承与车轮一起旋转,异响频率与车轮转速成正比。随着车速增加,轮毂轴承异响连续变强,一般不会出现仅在某一较窄车速段异响的情况。②轮毂轴承异响强度与其承受的载荷成正比。在汽车转弯时,轮毂轴承承受较大的载荷,异响较为明显。③轮毂轴承异响很容易与轮胎、发动机、变速器、传动轴、万向节等传动系统的异响相混淆。
    2.轮毂轴承异响表现形式
    轮毂轴承主要的异响表现形式有如下3种:
    (1)嗡嗡声
    轮毂轴承内部滚道存在磨损、剥落、压痕等缺陷,或者轴承松旷时,会持续产生“咕噜”、“嗡嗡”的异响。随着车速的提高,周期性的咕噜声逐渐转变为嗡嗡声,高速行驶时,最终逐渐转变为高频的呼啸声。
    (2)吱吱声
    轮毂轴承密封失效,内部润滑油脂量不足时,油脂无法在沟道及钢球表面形成油膜,导致沟道与钢球表面接触摩擦,产生尖锐的吱吱声。
    (3)咯瞪声
    轴承内部钢球表面存在磕碰伤、钢球碎裂、轴承内部存在坚硬异物时,行车过程中钢球碾压滚道异常部位,产生“咯瞪”异响。

三、轮毂轴承异响诊断
    1.准备工作
    收集顾客反馈异响发生时的汽车状态,包括:行驶里程、路面条件、发动机转速、挡位、车速、行驶工况、转向、制动、异响特点等信息,然后与顾客一起重现异响故障。
    检查汽车状态是否正常,①确认轮胎气压为标准气压,轮胎无异常磨损,花纹内无较大异物。由于轮胎严重磨损后会产生异响,干扰轮毂轴承异响故障诊断过程,必要时需更换轮胎再进行诊断。②确认制动盘通风孔内无异物,汽车所载货物牢固固定,不产生异响。
    轮毂轴承异响诊断可以让车轮在举升机上空转运行,也可以进行实车路试。汽车举升运行可以排除路面噪声的干扰,在周围环境无较高水平的噪音时,很容易诊断轮毂轴承是否异响四。但对于在从动轮的轮毂轴承只能进行实车路试,无法在举升机上空转运行;而轮毂轴承在驱动轮上时,既可以进行举升机空转,又可以进行实车路试。
    实车路试时应优先选择出现异响时的道路条件,同时周围环境的风速及背景噪音应较低,且无较大的声音反射物。
    2.举升检查
    首先按照维修手册里的力矩要求拧紧车轮螺栓,保证车轮处于正常紧固状态,将汽车在举升机上举升,保持车身水平、汽车稳固,然后按如下方法初步检查轮毂轴承状态。
    (1)将汽车举升至离地面约15cm处,用手转动轮胎(对于驱动轮轮胎,需挂空挡),检查轮毂轴承在运转时是否有卡滞、异响现象。如果存在明显的卡滞、异响,则说明轮毂轴承可能存在故障。
    (2)面向车轮,用2只手分别抓住轮胎左右2侧,反复沿轴向前后扳动轮胎,对车轮施加翻转力,另一位工作人员将伸直的手掌轻贴在轮辐上,感触轮辐的振动情况。分别对比左右前后轮辐振动情况,如果某车轮轮辐振动较为明显,则说明该轮毂轴承存在松旷迹象。对于驱动轴螺母锁紧的轮毂轴承,需拆下轮胎,检查驱动轴锁紧螺母是否返松,需锁紧螺母后再次检查轮毂轴承是否松旷。
    (3)将汽车举升至离地面约150cm处,检查轮毂部位是否存在因轴承油脂渗漏导致的湿润现象。正常情况下轮毂轴承会有轻微的油脂渗漏。高速行驶后,轮毂轴承油脂渗漏更为明显。如果正常低速行驶后仍有油脂渗漏现象,则可认为轮毂轴承密封失效。
    3.举升机上空转
    确认轮毂轴承状态无异响后,在举升机上起动发动机,使车轮空转,同时检查左右车轮是否以相同转速转动(如差速器具有锁闭功能,应先锁闭差速器);检查驱动轴是否正常旋转,有无干涉现象。然后,模拟加速工况、匀速工况、空挡滑行工况,围绕汽车静听,也可将听诊器贴在零部件上听诊,通过对比左右轮毂轴承部位在不同工况时的响声进行诊断。如果左右轮毂轴承响声差异较大,则可判定一侧轮毂轴承故障。
    车轮部位振动异响源较多,应首先判断车轮部位是否存在异响,然后再判断异响是否来自轮毂轴承。

    4.实车路试
    为了排除发动机异响干扰,可在停车后,将变速器置于空挡,踩下离合器,缓慢加油使发动机空转。当发动机转速与异响时的发动机转速一致时,如果异响仍存在,则可判定异响为发动机异响,排除轮毂轴承故障。
    为了排除变速器异响干扰,在加速至较高速度后,将变速器置于空挡,踩下离合器,使汽车直线空挡滑行。如果异响在车速与异响时的车速一致时消失,则可判定异响为变速器异响,排除轮毂轴承故障。
      以20km/h~120km/h急加速、急速转向、8字回转、故障件异响车速等工况分别进行多次路试。根据如下异响诊断方法,诊断轮毂轴承是否异响。
    (1)从车速20km/h急加速至120km/h,细听噪音变化是否异常。如果噪音随车速变得明显急促尖锐,则可认为轮毂轴承可能存在故障。
    (2)在正常行驶或直线空挡滑行时,紧急制动、急速转向或8字回转,从而改变轮毂轴承载荷。如果周期性的异响在载荷改变瞬间发生变化,则可认为轮毂轴承可能存在故障。值得注意的是底盘零部件干涉、球头异常磨损、螺栓力矩衰减等故障,会使底盘在8字回转时产生断续咯瞪声,这与轮毂轴承周期性的异响有明显区别。
      (3)以异响时的车速行驶在正常路面时,若左右车轮处的异响明显不同,则可认为声响较大一侧轮毂部位存在故障件,但不能因为这一现象判定轮毂轴承故障。
    (引通过调换左右轮毂轴承,或将疑似故障件更换为正常件,若异响消除,则判定轮毂轴承故障。对于压装在转向节的一代轮毂轴承,无法调换左右转向节。反复拆装一代轮毂轴承会破坏周边件状态,因此应尽量避免拆卸一代轮毂轴承。对于三代轮毂轴承,可以通过更换正常的轮毂轴承来诊断故障。
    5.故障件拆卸检查
      如果通过举升检查、举升机上空转、实车路试,仍然无法确定是否为轮毂轴承异响,则需将故障件拆解下来做进一步的诊断。
    对从整车拆下的故障件(带轮毂轴承的转向节总成、或三代轮毂轴承),按如下方法检查:①用手转动轮毂法兰盘,检查轮毂轴承旋转时是否存在卡滞或异响;②测量轮毂轴承旋转摩擦力矩,检查旋转摩擦力矩是否满足接收标准;③使用百分表检测法兰盘面的摆动量、跳动量是否满足接收标准。如果以上检查有1处异常,则可判定轮毂轴承故障。


 四、结论
    本文针对汽车常见的轮毂轴承异响问题,根据轮毂轴承的工作原理、异响特点、异响表现形式,提出综合了举升检查、举升机上空转、实车路试、故障件拆卸检查的轮毂异响故障的诊断方法,对快速进行轮毂轴承异响诊断具有参考价值。

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