日本精工(NSK)開發(fā)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(shù)量、實現(xiàn)了小型輕量化的密封滾珠軸承(圖1)。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(chǎn)品的年銷售額達到18億日元。新產(chǎn)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(nèi)輪的外徑面設(shè)計密封槽,使密封槽的側(cè)面與密封圈的邊緣接觸。由于密封槽非?拷鼉(nèi)輪邊緣,因此會將內(nèi)輪靠近密封槽的邊緣部分的直徑做得稍小一些(圖2),否則,內(nèi)輪側(cè)面靠近密封槽的邊緣部分就會出現(xiàn)很薄且較高的突起,導(dǎo)致強度降低。
內(nèi)輪的側(cè)面與相鄰齒輪的內(nèi)徑一側(cè)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(chǎn)生的軸向推力擠壓內(nèi)輪。而當同步器不嚙入時,齒輪與內(nèi)輪的轉(zhuǎn)速不同。無論哪種情況都會發(fā)生磨損。
內(nèi)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(圖3)。
而此次開發(fā)的直接接觸方式是使密封圈與內(nèi)輪的外徑面而非密封槽內(nèi)壁接觸(圖4)。無需開槽,可加大內(nèi)輪側(cè)面邊緣處的直徑。這樣,內(nèi)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(shù)量。
要想將密封圈接觸部位從密封槽內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)品還優(yōu)化了內(nèi)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(yīng)廠商對增加變速級數(shù)的要求越來越高的趨勢。增加變速級數(shù)的話,軸承跨距就會增大,導(dǎo)致彎曲負荷增大,這容易使軸承卡住轉(zhuǎn)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(chǎn)品提高了負荷承載能力,使用原尺寸軸承即可。
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