NSK将行星齿轮轴承的保持架截面形状由波浪形改为M形

发布时间:2009-12-17
日本精工(NSK)开发出了行星齿轮轴承“Cage And Roller”的高转速款(图1)。该产品能够通过提高行星齿轮和齿轮架的转速来提高AT(自动变速箱)、混合动力车用变速箱及CVT(无级变速箱)等各种变速箱的设计自由度。
  行星齿轮的轴承为滚子轴承的一种,直径方向较薄,轴方向较长。因此,相当于保持器的部分也是轴方向较长,称为保持架(Cage)。轴的外径作为内轮发挥作用,行星齿轮的孔作为外轮发挥作用,因此轴承的构成部件只有保持架和作为滚动体的滚柱。这种配件被变速箱厂商叫做Cage And Roller。
  6速自动变速箱问世之后,行星齿轮机构中部分齿轮的转速变得极高。行星齿轮架的转速有时高达7000rpm以上,行星齿轮的转速有时高达2万rpm。如果不提高Cage And Roller的Z高转速,变速箱设计者就无法沿用6速中的减速比分配。
  原来,保持架采用从截面图来看呈波浪形的形状(图1)。钢板为两端高、中央低的状态。实际的立体形状是中央直径细、两端粗。


左为已量产中的Z小产品,右为新开发的产品
  此次,新产品将波浪形两端向下几乎成直角弯曲,整体上变成“M”字型。从实际的形状而非截面图来看,M的两脚部分呈向内侧伸长的突缘状,提高了保持架的刚性。 

  另外,还将保持架的材质由原来的低碳钢改成了Cr-Mo钢。由于强度得到提高,将板厚由原产品的0.8mm减到了0.67mm,减薄了20%。由于比原来更轻,受到的离心力减小。
  由于刚性提高,离心力减小,即使提高转速也不易毁坏。采用波浪形状时,以8000rpm转动齿轮架时,保持架会破损。这是因为在离心力作用下,滚柱被挤到保持架上,保持架圆周方向部材与轴方向部材的接口附近出现了裂纹。而采用M形时,齿轮架的转速达到1万2700rpm也未破损。通过将滚柱从11.3mm加长约5%,增至11.8mm,使寿命延长了14%。
  以上为基本尺寸,还可进一步小型化(图2)。现有的Z小型号为滚柱直径2.5mm、内轮直径11mm。新开发的型号还可制造各为1.5mm、7mm的产品,有助于变速箱整体实现小型化。




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