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日本精工開發小型輕量化密封滾珠軸承

2014-08-06

    日本精工(NSK)開發出了可降低手動變速箱(MT)及雙離合器變速箱(DCT)等的摩擦損失、減少部件數量、實現了小型輕量化的密封滾珠軸承。目標是在 MT及DCT需求不斷擴大的歐洲及新興市場國家擴大銷量,在2018年使該產品的年銷售額達到18億日元。新產品的特點是密封方式從密封槽方式改為直接接 觸方式。
     支撐MT及DCT軸承的滾珠軸承為了防止齒輪磨損粉末等異物侵入,必須進行密封處理,如何降低密封圈滑動時的摩擦成為一大課題。以前采用的密封槽方式是 在內輪的外徑面設計密封槽,使密封槽的側面與密封圈的邊緣接觸。由于密封槽非常靠近內輪邊緣,因此會將內輪靠近密封槽的邊緣部分的直徑做得稍小一些,否 則,內輪側面靠近密封槽的邊緣部分就會出現很薄且較高的突起,導致強度降低。 
    內輪的側面與相鄰齒輪的內徑一側的輪轂相接觸。相鄰齒輪的同步器嚙入時,由于齒輪為斜齒,因此齒輪會憑借產生的軸向推力擠壓內輪。而當同步器不嚙入時,齒輪與內輪的轉速不同。無論哪種情況都會發生磨損。 
     內輪靠近密封圈的邊緣處直徑變小的話,接觸面積就會變小,使所受壓力增大,容易磨損。因此,原來在軸承與齒輪凸起部分之間夾有墊圈,使齒輪的凸起部與墊圈接觸。
 而此次開發的直接接觸方式是使密封圈與內輪的外徑面而非密封槽內壁接觸。無需開槽,可加大內輪側面邊緣處的直徑。這樣,內輪與齒輪的接觸面積便擴大到了原來的約2倍,從而省去了墊圈。通過省去墊圈減少了部件數量。 
要想將密封圈接觸部位從密封槽內壁改為外徑面,必須要讓密封圈能夠大幅變形。這是因為,密封圈與密封槽內壁接觸時,密封圈可通過移動接觸點來保證追隨性, 而與外徑面接觸時,只有通過密封圈的形狀改變才能保證追隨性。因此,密封圈的截面由以前的直線形狀改為大幅彎曲的形狀。通過這一改變,不僅抑制了緊迫力 (密封圈與內輪之間相互的推力)的變動,而且還使緊迫力減少了約65%。這樣一來便降低了由密封圈造成的摩擦損失。 
       另外,新產品還優化了內輪形狀,使軸向負荷承載能力比原來提高了20%。這一措施是為了適應廠商對增加變速級數的要求越來越高的趨勢。增加變速級數的 話,軸承跨距就會增大,導致彎曲負荷增大,這容易使軸承卡住轉不動。以前解決這一問題的方法是選擇大一號的軸承。而此次的新產品提高了負荷承載能力,使用 原尺寸軸承即可。

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