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ベアリング業界における地球温暖化対策の取組～低炭素社会実行計画 2019年度実績報告～

2020年10月

一般社団法人日本ベアリング工業会
2低炭素製品・サービス等による他部門での貢献（事例１）

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低炭素製品・サービス等による他部門での貢献（事例２）

4低炭素製品・サービス等による他部門での貢献（事例３）

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低炭素製品・サービス等による他部門での貢献（事例４）
ベアリングの CO2 排出削減貢献量の事例紹介「高信頼性 鉄道駆動装置用軸受」［日本精工株式会社］(3) 製品の構造～鉄道駆動装置の省メンテナンスに貢献～
取り扱いの容易さと駆動装置特有の過酷な環境下でも長期間使用できる高信頼性により駆動装置の省メンテナンス化、鉄道車両のライフサイクルコスト*の削減に貢献します。
* ライフサイクルコスト: 鉄道車両の導入から運行や維持、廃棄に必要な費用(1) 開発の背景
近年の鉄道業界における環境保全とライフサイクルコスト削減要求の高まりを背景に、駆動装置用の軸受には、これまで以上に高信頼性や省メンテナンス性が必要とされています。
鉄道車両を駆動する主電動機の出力を車軸へ伝達する駆動装置(歯車減速機)は、線路と車輪の間で発生する大きな振動を受けます。駆動装置は小歯車軸と大歯車軸があり、この駆動装置の歯車軸を支持する軸受には、過酷な振動下でも破損せずに長期間使用できる、高い信頼性が要求されます。また、定期的に確実なメンテナンスを施すことも信頼性確保のうえで重要です。
日本精工（以降、ＮＳＫ）は、駆動装置の小歯車に使用される円すいころ軸受を高速車両など様々な鉄道車両用に供給し、多くの実績を有しております。しかし、円すいころ軸受を使用する形式の駆動装置ではメンテナンス時にエンドプレーと呼ばれる、歯車軸の軸方向動き量の調整を熟練作業者が慎重に行う必要があり、多くの人手とコストを要することが課題でした。

(2) 製品の特長
1. 省メンテナンスを実現
小歯車に使用される従来の円すいころ軸受は、エンドプレーの調整が必要でした。
ＮＳＫは、出荷時点にスキマが調整されており、軸受を取り付けるだけで最適なエンドプレーとなる四点接触玉軸受と、併せて使用される円筒ころ軸受を開発しました。
2. 高強度保持器を採用(4) 製品の効果
駆動装置用軸受は、線路からの大きな振動・衝撃を受けるため、保持器強度が重要駆動装置の省メンテナンス化、鉄道車両のライフサイクルコストの削減に貢献しです。開発品は、ＮＳＫが駆動装置用円すいころ軸受で培った豊富な実績や知見を元に開発設計した高強度保持器を採用しており、最適ポケット隅Ｒ形状とリングます。
案内により保持器発生応力を 75％低減しました。
(5) リンク先
3. 内輪の耐クリープ性を向上
https://www.nsk.com/jp/company/news/2020/0327a.html
開発品は、内輪に寸法安定化熱処理を採用することにより、高温下での長期使用における内輪の寸法変化を抑制し、耐クリープ性を向上させています。
（2020 年 3 月 27 日 プレスリリース）6革新的な技術開発・導入「磁歪（じわい）式トルクセンサ」の技術開発
革新的技術・サービス

導入時期

自動車の変速機用途として磁歪(じわい)注式トルクセンサを開発。軸と非接触で測定可能。軸受と併用する事で、センサと軸のギャップを管理でき、より安定したトルク測定が出来る。既存の変速機への適用による車両燃費改善や、今後増加が期待される２速変速EVへの適用で車両の航続距離延伸が期待できる。
（日本精工㈱）実験車においてトルク測定を実施し、車両制御変更による燃費改善を確認した。
今後、実車の振動や温度環境でのセンサ耐久性を確認し、2024年以降の量産開始を目指す。

削減見込量
削減効果 未定

じわい

注：磁歪とは、強磁性体を磁化するとき、わずかに変形する現象、またはその変形。磁気ひずみ。逆に金属が変形すると磁界も変化する（逆磁歪）。この現象を利用して、トルクによる軸のねじれを磁界の変化（非接触）で捉え、トルクに換算する。

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革新的な技術開発・導入
じ わい「磁歪式トルクセンサ」に関する技術開発の概要
自動車の駆動系に適用するために、軸と非接触で軸のトルクを測定する磁歪式トルクセンサを開発した。強磁性体に歪を与えると材料の磁気特性(透磁率)が変化する逆磁歪効果を利用して、軸トルクの測定を行う。センサを軸受横に配置する事でギャップ管理が容易となり、センサ性能の安定化に貢献できる。
現在、量産されている自動車において、トルクセンシングを行っている車両はない。
今後、測定トルクに基づいた車両制御の開発により、燃費改善や乗り心地改善、故障予知等に活用できると考えている。軸受周辺技術として、自動車分野以外にも応用可能である。
コイルFPC（Flexible printed circuits）

回転センサ

センサ
ハウジング等に固定

ギャップ(非接触)

軸受

軸
浸炭材、浸炭熱処理

ハウジング
軸受

軸

計測領域
ショットピーニングが必要

図１ トルクセンサ構成図

図２ センサ、軸受 断面図

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