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NTN、遊星ギヤ用保持器付き針状ころを開発kat 2021年05日27日(木) in

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　NTNは、自動車用自動変速機（AT）などに使用される遊星ギヤ向けに、ころクラウニングと保持器材料を見直し、高速回転対応と長寿命化、静音化を実現した保持器付き針状ころを開発した。AT・無段変速機（CVT）用遊星ギヤや電気自動車（EV）用減速機などへの展開を進めていく。

遊星ギヤ用保持器付き針状ころ

 

　近年、自動車の低燃費化を背景にATの多段化が進んでいる。ATの多段化に伴い、一部の遊星ギヤの回転数が高くなることがあり、遊星ギヤ用軸受には高速回転への対応が求められているほか、多段化により装置内の部品点数が増える一方で、重量を抑えるために軸受を含む各部品は小型・軽量化が図られる。その結果、従来と同等のトルクを出力するために、軸受には高い負荷がかかる上、AT内の各部品の回転抵抗を抑えて省エネ化を図るため、装置内のオイルは低粘度化する傾向にあり、軸受の使用条件はますます過酷になっている。

　本開発品は、「浸炭鋼溶接保持器」と「高負荷条件用新クラウニングころ」の開発により、こうした過酷な使用環境への対応を可能とした。

　保持器は、これまで使用していた特殊低炭素鋼よりも高強度な浸炭鋼（浸炭熱処理を施した肌焼き鋼）を採用し、疲労強度を向上させることで、高速回転性能を従来品比で約10%向上させることに成功した。

　ころについては、ころの面取りと転動面のつなぎ目に発生するエッジ応力を抑える目的で転動面から面取りにかけて数μmの傾斜をつける「クラウニング」部の真円度の向上により回転時のころの挙動を安定させることで、従来品よりも約8%の静音化を達成しており、より静粛性が求められる電動車両のニーズにも対応する。また、クラウニング形状を最適化することにより、傾き条件下においても、接触応力やエッジ応力の増加を抑制し、厳しい潤滑条件での表面起点型剝離寿命を改善する。

　同社では、本商品の提供を通じてATの多段化や小型・軽量化に寄与することで、車両の低電費化・燃費化に貢献していく考えだ。

ATにおける適用箇所

 

NTN、世界最高水準の小型・軽量化を実現した4WD車リヤ用等速ジョイントを開発kat 2021年05日27日(木) in

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　NTNは、前輪駆動車ベースの4WD車の従駆動輪（サブアクスル）向けに世界最高水準の小型・軽量化を実現した「サブアクスル・リヤ用小型軽量等速ジョイント」を開発した。

サブアクスル・リヤ用小型軽量等速ジョイント

 

　等速ジョイント（CVJ）は、エンジンまたはモータの動力の大きさ（負荷容量）やタイヤの転舵のための作動角によって、サイズを使い分けている。

　リヤ用CVJには転舵による大きな作動角が不要となるため、リヤ用CVJに必要な作動角に合わせた専用設計によって小型・軽量化した商品として同社は、2015年にリヤ側が主駆動輪となる後輪駆動車や後輪駆動車ベースの4WD車向けに「リヤ用軽量ドライブシャフト」を開発、市場に展開してきた。

　今回開発した「サブアクスル・リヤ用小型軽量等速ジョイント」は、「リヤ用軽量ドライブシャフト」のコンセプトを応用し、前輪駆動車ベースの4WD車のリヤ向けに改良した商品。従駆動輪となるリヤに求められる負荷容量はより小さくなるため、従来品から大幅に小型・軽量化を図った。

　タイヤ側に配置される固定式CVJとデファレンシャル側に配置されるしゅう動式CVJのそれぞれについて、最大作動角の見直しや部品の最適設計などによる部品の薄肉化・小径化により、必要な強度を維持しながら小型・軽量化を実現している。

　軽量化（ステム部を除いた形状）では、同社従来品比で固定式CVJが6.2%減、しゅう動式CVJ が29%減。軽量効果を車両燃費に換算した場合、約0.02%の燃費改善効果（同社試算結果）が見込まれる。

　コンパクト化（外輪外径比）では、同社従来品比で固定式CVJが1.9%減、しゅう動式CVJが12.3%減となった。

　自動車市場においては、環境負荷低減を背景に低燃費化が加速する一方で、北米を中心にグローバルでSUVの人気が高まっているほか、モータをフロント側とリヤ側の両方に取り付けた電動4WD車が次々と発売されており、今後も前輪駆動ベースの4WD車の一層の増加が見込まれる。

　近年、車両開発において環境性能の向上が必須とされる中で、同社では大幅な小型・軽量化を実現した本開発品を市場に提案し、車両の軽量化・低燃費化に貢献していく考えだ。

開発品と従来品の比較

 

適用箇所

 

NTN、寿命3倍以上の耐水素脆性軸受を開発kat 2021年05日27日(木) in

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　NTNは、新規鋼材と特殊熱処理技術の組み合わせにより、水素に起因する軸受の早期破損に対して、同社標準軸受と比較して3倍以上の長寿命化を実現する「耐水素脆性軸受」を開発した。用途は自動車および産業機械全般と広範にわたる。

　自動車分野では、100年に一度の大変革といわれるCASEへの対応が重要な課題となっている。市場では電動化を背景に、動力伝達装置のさらなる高効率化が要求され、装置内の潤滑油量の低減、低粘度油化など、軸受には、より過酷な潤滑条件への対応が求められている。これまでにない過酷な使用条件下では、軸受が早期に破損する場合がある。その原因は、水素原子が鋼材に侵入することで鋼材の強度が低下する水素脆性にあるとされ、その対策が求められていた。

　同社が今回開発した「耐水素脆性軸受」は、新規鋼材の採用と新開発の特殊熱処理技術により、この水素脆性による早期破損を抑制し、長寿命化を実現したもの。

　新規鋼材を使用した軸受の軌道面表層には硬質で微細な金属化合物が多数分散しており、希薄な潤滑条件下における金属接触でも摩耗しにくく、水素原子の発生源となる金属新生面（金属表面のごく薄い酸化鉄層が除去された面）の露出を抑制する。

　また、水素原子が発生した場合でも、その微細な金属化合物が、水素原子の軸受内部への侵入速度（拡散）を抑制。その結果、多量の水分を潤滑油中に含む急加減速運転条件において、開発品の寿命を同社標準軸受と比較して3倍以上に向上させることに成功した。さらに、特殊熱処理工程における焼入れでは、軸受軌道面の窒素濃度を高める浸窒処理を行うことで、疲労が進行しにくくなるため、耐異物性も向上しており、異物混入潤滑条件下における長寿命化も実現している。

　なお、新規鋼材は、熱処理工程におけるCO2排出量を減少させる成分を選定し、環境負荷の低減を図っている。

 

水素原子が鋼に侵入し、早期破損に至るメカニズム

 

同社標準品と開発品の比較写真

 

水素脆性寿命試験結果