EV・HEV向け「同軸e-Axle遊星減速機用ニードル軸受ユニット」を開発【NTN】

2023年5月23日

EV・HEV向け「同軸e-Axle遊星減速機用ニードル軸受ユニット」を開発

・耐ピーリング性能と高速回転性能、耐モーメント荷重性能を向上
・小型化・高速化を背景に過酷さを増す同軸e-Axleの使用環境に対応

NTN株式会社(以下、NTN)は、電気自動車(EV)やハイブリッド車(HEV)で使用されるe-Axle向けに「同軸e-Axle遊星減速機用ニードル軸受ユニット」を開発しました。本商品は、ニードル軸受(保持器付き針状ころ)とシャフトをセットにしたもので、保持器やころ、シャフトの各要素に改良を加え、耐ピーリング性能や高速回転性能、耐モーメント荷重性能を向上することで、小型・高速化を背景に過酷さを増す同軸e-Axleの使用環境に対応し、車両の省燃費・省電費化に貢献します。

EV・HEV向け「同軸e-Axle遊星減速機用ニードル軸受ユニット」

同軸e-Axle(赤丸部分が本商品の使用箇所)

開発の背景

近年、開発・普及が進むEVやHEVには、主な駆動源としてモータ、インバータ、減速機を一体化したe-Axleが搭載されるケースが増えています。e-Axleのうち、遊星減速機を使用する同軸e-Axleには、断面高さが小さく高い負荷容量を持つニードル軸受が使用されます。

同軸e-Axleは高効率化を目的に潤滑オイルの低粘度化が進んでいますが、低粘度化により油膜が薄くなると、軸受の軌道面ところ(転動体)が直接接触することで、軸受の損傷の原因となる微小なはく離(ピーリング)や亀裂が表層に発生します。また、車両の省燃費・省電費化に伴うe-Axleの小型化・高出力化により、軸受の高速回転対応も必要となっています。加えて、遊星減速機には静粛性を確保するため、歯すじがらせん状に入ったヘリカルギヤ(はすば歯車)が使用されていますが、軸に対して歯すじが斜めに入ったギヤ同士が噛み合うことで、ギヤを傾けようとするモーメント荷重が発生します。また、同軸e-Axleでは、大きな減速比を得るために、軸方向に長い段付き遊星ギヤを用いるため、シャフトも長くなり、荷重がかかった際にたわみやすくなります。モーメント荷重とシャフトのたわみにより、軸受のころの面取り近傍の面圧が上昇し、それに伴う軸受寿命の低下も課題となっています。

開発品の特長 (当社従来品比)

1. 耐ピーリング性能

シャフトの熱処理条件を最適化することで、異物などによる表面損傷への耐久性を高め、ピーリング寿命を当社従来品比で約30%向上させました。

2. 高速回転性能

材料変更や溶接部の設計、熱処理の諸条件を最適化し、保持器の疲労強度を高め、高速回転性能を当社従来品比で約10%向上させました。

3. 耐モーメント荷重性能

ころのクラウニング形状の最適化に加えて、シャフトの材料変更により塑性変形によるシャフトの曲がり*量を約70%低減しました。これにより、モーメント荷重の発生時において、面圧を低減し、寿命低下を防止することができます。

* 高温・高荷重下の長時間使用により、シャフトが撓んで塑性変形する現象。

NTNは本商品を同軸e-Axleの遊星減速機に最適な商品としてグローバルに提案を進め、e-Axleの小型化・高速化、さらにはEV・HEVの省燃費・省電費化に貢献してまいります。

NTNは、本商品を5月24日～26日にパシフィコ横浜で開催される「人とくるまのテクノロジー展2023 YOKOHAMA」に出展します。

用途

同軸e-Axleの遊星ギヤユニット

ご参考

同軸・平行軸e-Axleについて

e-Axleにはモータの出力軸と同軸に遊星減速機を配置する「同軸e-Axle」と、複数の軸を用いて減速を行う「平行軸e-Axle」があります。複数の軸を用いる「平行軸e-Axle」に比べて、「同軸e-Axle」はe-Axle本体をコンパクト化しやすいというメリットがあります。

同軸e-Axleの遊星減速機について

同軸e-Axleの遊星減速機は、モータの回転を入力するギヤと、入力ギヤの回転を減速する遊星ギヤ、ハウジングに固定されているリングギヤの3つで構成されます。遊星ギヤは入力ギヤ側に大径、リングギヤ側に小径の2つのギヤを用いることで、1つの遊星ギヤで2回減速を行い大きな減速比を作り出し、必要なトルクを生み出します。遊星ギヤは大径と小径の2つのギヤを用いることから、シャフトが長軸となります。