商用車橋技術發展現狀及趨勢

■陜西漢德車橋有限公司技術中心 楊培榮

商用車橋技術發展現狀及趨勢

■陜西漢德車橋有限公司技術中心 楊培榮

隨著國際社會對氣候、環境變化的重視，對汽車廢氣排放污染物提出了更高的排放標準，其中歐美發達國家目前實行的是歐Ⅵ標準，其標準一般每4～5年更新一次。中國2015年1月已開始實施國IV排放標準，2017年1月實施國Ⅴ標準。

2015年3月25日，國務院常務會議審議通過的《中國制造2025》戰略規劃中，提到十大重點領域里的第六大領域，明確點明“節能和新能源汽車”，打造升級版中國汽車制造業。

未來汽車一定圍繞節能、新能源開展相關技術進步，商用汽車技術實現路徑主要有：燃料及動力系統升級、傳動系統、汽車輕量化、汽車智能化和高效率的能量轉化系統。

未來商用車的發展方向決定了其零部件的發展趨勢。車橋作為商用車的關鍵重要組成，如何保證在后續緊跟整車技術前沿、更好地做好產品技術轉型升級是擺在我們面前的重要課題。

現主流車橋的結構形式

車橋分為轉向橋和驅動橋。汽車上的前橋一般是轉向橋，它除能承受各個方向的力和力矩外，還能使裝在車輛兩端的車輪偏轉一定的角度，以實現汽車的轉向，保證汽車所需要的行駛方向。驅動橋位于車輛傳動系統的末端，其主要功能是將變速箱傳來的發動機扭矩增扭，并分配給驅動車輪使汽車行駛。

目前市場上的重卡車橋主要有兩大形式：一種是以STR、MAN技術為代表的輪邊減速橋，一種是以一汽、二汽和美馳為代表的單級橋。單級橋由于減少了輪邊減速器，其傳動效率比輪邊減速橋高，傳動比較小，在公路運輸中處于主流；而輪邊減速橋因為帶有輪邊減速，所以主減速器尺寸較小，使整車通過性提高，是工程車輛的首選。當然還有斷開式車橋、獨立懸掛橋主要用于特種車輛例如軍車等，用量較少。

未來商用車橋的技術發展方向

1. 高效、高承載、低噪聲橋齒輪技術

隨著排放標準的不斷升級，卡車發動機大馬力、大排量的趨勢已相當明顯。如在2015年的上海車展，跨國商用車巨頭不僅帶來了其眾多車型，也展示了其高品質的發動機。國內品牌的最大排量達到13L，功率最高可達480hp歐標馬力（1hp=745.7W）。而國際商用車企業帶來的發動機排量則多為15L、16L，功率則在600hp歐標馬力左右。這些大馬力的發動機意味著大扭矩，橋作為傳遞扭矩的重要總成必須較原來的車橋承擔更大的輸出扭矩，才能滿足整車發展需要。

主減速器作為車橋傳遞扭矩的關鍵組件，其主減齒輪組件設計及加工技術成為關鍵。尤其是隨著發動機功率提高，主減速比向小速比發展，原先STR橋速比主要有6.72、5.73和4.8，后續最小做到4.42，MAN單級橋速比已經可以做到3.083，甚至有更小的趨勢。但目前國內主減齒輪的設

計、齒輪材料熱處理、加工和檢測技術都與國外有較大的差距，國內齒輪由于材料及制造技術原因，在售后市場中暴露出輪齒損壞打齒、齒面膠合剝落等問題。輪邊減速橋中輪邊減速器齒輪組件同樣面臨高承載課題，如何控制齒圈、行星輪和太陽輪之間的嚙合精度，解決齒輪的材料及熱處理工藝，保證組件受力均衡，以減少輪齒損壞故障。

齒輪噪聲在未來車橋要求越來越高，尤其在高檔客車上，目前國內橋齒輪噪聲一般在85～90d B左右，不能滿足要求。整橋制造技術應圍繞如何提高齒輪副加工精度及相關件軸承組合配置，使整橋噪聲降低到80d B以下。

2. 雙速主減速器技術

由于中國路況較歐美復雜，尤其是西北、西南地區山區較多，經常有爬坡路段，要用一種主減速比來滿足滿載爬坡，而在平直良好硬路面行駛較高車速和滿意的燃料經濟性，是非常困難的，采用雙速主減速器技術就可根據行駛路況選擇不同的檔位滿足要求。目前此技術在主流車橋技術中幾乎難以看到，但這種產品應該有市場潛力，同時由于增加了換擋模塊，對產品零部件可靠性提出了更高要求。

3. 車橋輕量化

汽車輕量化是節能的最好方式，實驗證明，如果整車重量降低10%，燃油效率提高6%～8%，排放也隨之減少。如何保證車橋的承載能力又達到重量最輕，仍是未來商用車橋發展的重要課題。橋殼作為車橋重量的重要來源，其減重方向是研發采用高強度鋼板材料，同時考慮如何保證高強度下鋼板的加工焊接工藝性，當然這樣可以使用厚度更薄的鋼板；車橋零部件分總成集成化、模塊化設計，可進一步縮小零部件空間尺寸，減少零部件數量，減輕整橋重量，提高能源利用效率。例如：輪轂帶軸承單元總成，主減軸承單元集成化，但對零部件可靠性提出更高的要求。低密度合金材料的應用像鋁合金在主減局部結構的使用、輕量化盤剎制動器的應用等。

4. 新能源車橋

既然以電代油是未來汽車的發展方向，新能源車橋技術必將快速發展。

陜汽漢德車橋于2008年開始著力于新能源車橋的研究和開發，承擔的“新能源車橋研究開發與應用”被列入國家“863計劃”，其研發的新能源客車專用橋，已批量應用于城市公交車。其中，國內龍頭企業比亞迪最核心的電動橋扭矩分配技術，代表了目前電動車橋的技術前沿，車橋未來的電氣化也在不遠的將來實現。

5. 車橋的智能化

整車的智能化也將帶動車橋的智能發展，影響車橋齒輪使用壽命的橋包油溫控制將是未來車橋的控制重點，合適的油溫對車橋齒輪的磨損、噪聲以及整車節油均有很大影響，設計開發配備油溫傳感器、油溫冷卻器的智能組件，可以大大提高車橋的使用壽命。當然，像制動系統摩擦片磨損極限報警裝置、智能差速鎖等轎車技術，也會逐步成為商用車橋的標配。

國內主要商用車橋企業的技術裝備現狀

陜汽漢德車橋作為國內商用車橋行業的領先者，近年來先后投巨資對關鍵零部件加工線、裝配線進行柔性化改造，其關鍵零部件：主減速器殼、差速器殼及輪邊模塊等均采用數控設備、進口加工中心來保證其加工精度（見圖1）；橋殼采用具有國際先進工藝水平的電子束焊及摩擦焊保證橋殼焊接的品質和使用可靠性；裝配過程采用自動測量和擰緊技術，確保裝配的可靠性和穩定性（見圖2）。公司建立了國家級整橋試驗中心，購置進口道路模擬加載試驗機，實現多方向多工況載荷譜的加載測試，為橋可靠性開發奠定試驗數據基礎。

未來商用車橋零部件智能制造的發展

1. 柔性化

汽車產品品種多樣化的趨

勢明顯，要適應多品種、較大生產量的生產要求，柔性化已成為車橋行業制造的必然選擇。如何有效降低柔性生產線的綜合生產成本？將成為未來幾年各企業重點發展方向。采用高速加工中心和桁架機械手等自動化上下料裝置，生產線一個流布局，采用柔性制造單元，且制造單元盡可能標準化、通用化，實現多品種共線生產，應用快換組合夾具可快速切換產品。

圖1　殼類零件柔性加工生產線

圖2　國內領先的橋裝配線

典型車橋差速器殼殼體類零件柔性加工方案：毛坯上料區有機械手抓取放入車削中心液壓三爪自定心裝置，車削中心將三爪自定心裝置連帶工件放入機床主軸，自動執行夾具與機床的定位夾緊，按設定程序進行粗、精車小端外圓、內孔及端面，車削完成后，工件連帶夾具從機床主軸脫出被機械手拉至下料區并將工件取出，直接翻轉裝入下工序夾具，車削中心完成大端內孔球面、外圓及端面的粗、精車，完成后同樣方式轉入下道工序立式加工中心加工周圈半殼連接孔，同樣轉入最后工序精車軸頸外圓及端面，傳輸帶送至組裝區將兩半殼組裝。

2. 信息化

制造技術發展的另一個趨勢是引入生產管理MES系統，把工藝CAPP、ERP及PDM系統的基礎數據有效管理與共享，以實現現場可視化、數據共享，實現數字化工廠。

3. 工業4.0技術，實現汽車制造智能化

目前全球正在掀起一場制造業變革的“大浪潮”，德國率先提出工業4.0，中國也緊跟其后。當前，汽車制造業正在經歷以自動化、數字化和智能化為核心的新一輪產業升級。工業機器人是汽車行業實施自動化生產線、工業4.0、智能制造車間、數字化工廠、智能工廠的重要基礎裝備之一。未來的車橋企業將不斷提高自動化程度和生產工藝，開展數字化智能工廠的研究建設，使用機器人技術實現物料自動搬運、柔性物料傳輸、零部件自動清洗和自動化裝配等一系列功能。隨著工業機器人技術及相關配套集成能力的不斷提高，云計算、云服務和數據通信等配套體系的建立健全，最終實現車橋零部件制造4.0。

收稿日期：（20150825）