ギアボックスのベアリングが失われた場合、その症状は驚くべきものではありません。ギアの鳴き声のピッチが変わり、ハウジングの温度が上昇し、ギアの噛み合いがずれてシャフトがぐらつき始めます。ほとんどのトランスミッション レイアウトでは、ベアリングは負荷がかかった状態でもすべてのギアを正しい位置に保ちます。間違ったベアリングを選択すると、組み立て時にギアボックスが自由に回転する可能性がありますが、最大負荷がかかると早期に故障します。実際的な結論は簡単です。トランスミッションでは、ベアリングの選択は耐久性を考慮して決定されるものであり、二次的な詳細ではなく、シャフトの設計が最終決定される前に決定する必要があります。
トランスミッション内でベアリングが実際に何をしているか
ギアボックス内では、ベアリングが 3 つの仕事を同時に実行します。インプットシャフト、アウトプットシャフト、カウンターシャフトをサポートします。トルクが変化してもギアの噛み合いを中心に保ちます。そして、はすば歯車が生成するラジアル力と軸力の組み合わせを吸収します。深溝玉軸受は、中程度のラジアル荷重と限られた量の推力に耐えることができます。対照的に、円すいころ軸受は、高いラジアル荷重とアキシアル荷重を同時に支えるように設計されているため、差動位置や高出力位置で主に使用されます。
トランスミッションベアリングもたわみを制御します。シャフトが数百分の数ミリメートル以上曲がると、ギアの歯間の接触パターンが変化し、騒音が増加し、摩耗が促進されます。したがって、ベアリングの剛性は定格荷重と同じくらい重要です。ギア駆動の機械、コンベア、工業用減速機、農業機械、風力タービンのギアボックスなど、すべてにおいて原理は同じです。動作熱によりハウジングが膨張する間、ベアリングはギアの噛み合いを保持する必要があります。だからこそ ギアボックスベアリング カタログ定格荷重だけではなく、ハウジングのフィット感と温度上昇を考慮して選択されています。
トランスミッションシステムに使用されるベアリングの種類
トランスミッション設計が単一のベアリング タイプに依存することはほとんどありません。シャフトの位置が異なるとラジアル荷重、アキシアル荷重、速度の組み合わせが異なるため、一般的なギアボックスでは 2 つまたは 3 つのタイプを同時に使用します。以下の表は、主なオプションをまとめたものです。
| ベアリングの種類 | ラジアル耐荷重 | アキシアル負荷容量 | スピードの可能性 | 一般的なトランスミッション位置 |
|---|---|---|---|---|
| 深溝玉軸受 | 中等度 | 低から中程度 | 高 | 入出力シャフトサポート、アイドラギア |
| 単列円すいころ軸受 | 高 | 高 (one direction) | 中等度 | デフピニオン、ファイナルドライブ、ホイールハブ |
| 針状ころ軸受 | 高 in a small section | 非常に低い | 中等度 | シャフト上のギアの位置、シンクロナイザー システム |
| 円筒ころ軸受 | 非常に高い | 非常に低い | 高 | 重負荷のシャフトのラジアルサポート |
| アンギュラ玉軸受 | 中等度 | 中等度 (one direction) | 高 | 高-speed shafts with predictable thrust |
表は基本的なトレードオフを示しています。ラジアル容量とアキシアル容量の両方が必要な位置の場合、円すいころ軸受またはアンギュラ玉軸受が通常の答えです。アキシアル荷重が無視でき、スペースが狭い場合、針状ころ軸受は最小の直径で最大のラジアル容量を提供します。シャフトが高速で安定したサポートを必要とするだけの場合は、多くの場合、深溝玉軸受で十分です。
深溝玉軸受
深溝玉軸受 are the most adaptable option in a transmission. They tolerate slight misalignment, run quietly, and handle both radial and light axial loads. They are the usual choice for gearbox input and output shafts, and they also appear in auxiliary drives where the load is steady. A series 6000 deep groove ball bearing with two contact seals keeps grease in and contamination out, which makes it practical for sealed gearbox positions.
デュアルコンタクトシール付きシリーズ 6000 深溝玉軸受 この密閉型深溝玉軸受は、安定した負荷と静かな動作が重要なギアボックス シャフトに適しています。 2 つの接触シールがグリースを保持し、転動体を汚染から保護し、ほこりや湿気の多い条件下での長期間のメンテナンスフリーの使用をサポートします。 製品を見る→ 円すいころ軸受
単列円すいころ軸受は、複合荷重に合わせて設計されています。テーパ形状により、ころと軌道面が線接触するため、大きなラジアル荷重と大きなアキシアル荷重を同時に吸収します。これが、ディファレンシャル、ファイナルドライブ、および多くのギアボックス出力がそれらに依存する理由です。これらの用途では、通常、アセンブリの剛性を保つためにベアリングに予荷重がかけられ、セットアップ クリアランスはギアのノイズとベアリングの寿命に直接影響します。
複合荷重用途用単列円すいころ軸受 ラジアル荷重とアキシアル荷重の複合荷重に耐えられるように設計されたこの分離型ベアリングは、高い剛性と正確な動作を実現します。線接触で取り付けが簡単なため、プリロードとクリアランスの制御が不可欠なディファレンシャル、ファイナルドライブ、ギアボックス出力にとって信頼できる選択肢となります。 製品を見る→ 針状ころ軸受
針状ころ軸受 are used where a gear must be mounted on a shaft without taking up the space of a conventional roller bearing. The long, thin rollers provide a high radial load capacity for a given housing bore, but they accept very little axial load. In manual gearboxes they appear between the gear and the shaft, and in synchronizer assemblies where the compact cross-section matters. Drawn-cup needle bearings are a reliable choice for these positions because the hardened shell acts as the outer raceway.
シェル形ステンレス鋼製針状ころ軸受 このコンパクトな針状ころ軸受は、外輪軌道として硬化絞りカップを使用しており、小さな断面積で高いラジアル容量を提供します。大きなグリース貯蔵庫と締まりばめシェルを備えており、スペースが限られているマニュアルギアボックスやシンクロナイザーアセンブリのシャフト上のギア位置に適しています。 製品を見る→ 荷重・速度・内部すきま ご注文前の確認事項
トランスミッションベアリングを注文する前に、公差等級、内部すきま、保持器の材質という 3 つの仕様点に注意する必要があります。
- 耐性クラス。 ISO 492 では、通常 (P0) から高精度 (P6、P5) までのクラスが定義されています。 P0 は多くの産業用ギアボックスで許容されます。 P5 は、シャフトが高速で回転し、ベアリングの振れを最小限に抑える必要がある場合に正当化されます。より厳しい公差は、ペアのテーパーローラーセットアップで予圧を維持するのにも役立ちます。
- 内部クリアランス。 すきまとは、転動体と軌道面との間の内部の遊びのことです。ギアボックスでは、温度の上昇に伴ってシャフトとハウジングが異なる速度で膨張するため、通常の (CN) クリアランスから始まったベアリングは、動作温度ではきつくなりすぎる可能性があります。 C3 クリアランスは、通常、80°C を超える温度で動作するギアボックスの位置に対して指定されます。
- ケージの素材。 プレス鋼製保持器はコスト効率の高い標準です。真鍮製保持器は、高速またはより優れた潤滑流量が必要な場合に使用されます。ポリマー製ケージは軽くて静かですが、温度制限 (通常は約 120°C) を守る必要があります。
これらの詳細をサプライヤーに書面で確認してください。同じ内径と外径を持つ 2 つのベアリングは、公差クラスとクリアランス クラスが異なると、使用中に大きく異なる動作をする可能性があります。
トランスミッション環境における潤滑とシール
トランスミッションのベアリングはオイルまたはグリースの中に存在しており、潤滑剤の選択はギアと同様にベアリングにも影響を与えます。オイルスプラッシュ ギアボックスでは、ベアリングがギア オイルを共有するため、粘度によってギアの歯と転がり接触部の両方を保護する必要があります。永久シール位置では、2 つの接触シールを備えたグリースを封入したベアリングが一般的なソリューションであり、別個の潤滑経路が必要ないため、組み立てが簡素化されます。
シーリングも汚染の問題です。ギアの摩耗粒子がオイル中を循環し、軌道に凹みが生じる可能性があり、その後、繰り返し負荷がかかるとベアリングに剥離が発生します。ベアリングがしっかりと密閉されていると、破片の侵入が減りますが、それでもオイルの品質と濾過がシステム全体の寿命を決定します。湿った環境や洗い流される環境では、ステンレス鋼のレースまたはハイブリッド セラミック ボールにより、軸受のエンベロープを変えることなく耐食性が向上します。
典型的な失敗パターンとそのパターンからわかること
トランスミッションベアリングの故障は、通常、予測可能なパターンを示します。軌道面の孔食または剥離は、接触応力が材料疲労限界を超えたことを意味し、多くの場合、汚染されたオイルによって加速されます。リングの茶色または青色の変色は過熱を示しており、クリアランス不足、グリースの過剰充填、または潤滑の中断を示しています。軌道面のくぼみは、通常、組み立て時や輸送時の静的過負荷によって発生します。ニードルベアリングでは、ローラーの傾きは、多くの場合、ギアとシャフト間の位置ずれの結果として発生します。
これらのパターンを読み取ると、ベアリングが故障の原因となったのか、それとも単に被害を受けたのかがわかるため、役に立ちます。この区別は、ベアリングのタイプを変更するか、クリアランスを調整するか、ハウジングの位置合わせを修正するかを決定するときに重要になります。間の比較 ローラーベアリングとボールベアリング 2 つのデザイン ファミリは異なる負荷と速度で失敗するため、この状況では が役立ちます。
トランスミッションベアリングの調達: サプライヤーに確認すべきこと
トランスミッション ベアリングをメーカーから調達する場合は、シリーズ、ボア径、外径、幅、公差クラス、ラジアルすきま、ケージ タイプ、シール構成、および潤滑剤などの仕様書が正確である必要があります。これらのいずれかによって、ハウジングとシャフトのベアリングのフィット感が変化する可能性があります。品質システムもチェックしてください。 ISO 9001 および IATF 16949 の認証を受けた工場には、生産工程に重要な材料のトレーサビリティとプロセス管理に関する文書が整備されています。
アプリケーションで標準以外の寸法または特殊なシールが使用されている場合は、サプライヤーがリードタイムを延長することなくカスタムバリエーションを製造できることを確認してください。大量生産の OEM プログラムでは、熱処理と軌道研削の一貫性が、耐久性のあるベアリングとバッチごとに寿命が異なるベアリングを区別します。最後のポイントは実用的です。通常の場合ではなく、最悪の場合に備えてベアリングを選択します。トランスミッションが一定の速度と荷重で動作することはほとんどないため、最初の 1 年に耐えられるベアリングは、最も重い持続条件に指定されたベアリングになります。
トランスミッションの信頼性はベアリングの選択段階から始まります。ラジアル荷重とアキシアル荷重の合成を決定し、それらの荷重と利用可能なスペースに適合するベアリング ファミリを選択し、公差、クリアランス、および潤滑を決定してから注文してください。情報を見つけるのは難しくありません。規律はそれを求めることにあります。
