NSK新型密封滾珠軸承，降低變速箱摩擦損失、減少部件數(shù)量

    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(shí)現(xiàn)了小型輕量化的密封滾珠軸承（圖1）。目標(biāo)是在MT及DCT需求不斷擴(kuò)大的歐洲及新興市場國家擴(kuò)大銷量，在2018年使該產(chǎn)品的年銷售額達(dá)到18億日元。新產(chǎn)品的特點(diǎn)是密封方式從密封槽方式改為直接接觸方式。

圖1：NSK開發(fā)的MT、DCT用密封滾珠軸承

     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(jìn)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(qiáng)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(dāng)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）。

圖3：原來的軸承和齒輪。內(nèi)輪與齒輪凸起部之間夾著墊圈，防止磨損。

      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(kuò)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(diǎn)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(fù)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(fù)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(fù)荷承載能力，使用原尺寸軸承即可。