(57)【要約】【課題】高速回転下で使用される転がり軸受について、スクープ部品や油溝を要することなく、潤滑油の軸受内部への供給性能を向上させる。【解決手段】転がり軸受の内輪１０が、その端面に開口し、給油ノズルから噴射された潤滑油を捕捉可能な捕捉凹部１６と、捕捉凹部１６から内輪外径面に通じる油孔１８と、を有する構成とする。内輪自体に潤滑油を捕捉し、軸受内部へと供給する機能が備わっていることから、従来必要であったスクープ部品が不要となり、部品点数を削減することができる。内輪の内径面に油溝等を設ける必要がないため、回転軸と内輪との接触面積が減少することがなく、内輪のクリープを防止するために、しめしろを過大に設定する必要もない。スクープ部品や油溝等が不要となるため、潤滑油の複雑な流路設計を必要としない。【選択図】図１
2020176650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径面に軌道面が形成された内輪と、
前記内輪の外径面と対向する内径面に軌道面が形成された外輪と、
前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に組み込まれた転動体と、
前記転動体を転動可能に保持する保持器と、を備え、
前記内輪は、
その端面に開口し、給油ノズルから噴射された潤滑油を捕捉可能な捕捉凹部と、
前記捕捉凹部から内輪外径面に通じる油孔と、を有する転がり軸受。
【請求項２】
前記内輪は、
前記捕捉凹部よりも内径側の内径部と、
前記捕捉凹部よりも外径側の外径部と、を有し、
前記外径部の軸方向長さは、前記内径部の軸方向長さよりも短い、請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記内輪は、
前記外径部から内径側に張り出して前記捕捉凹部の開口を狭める漏洩防止フランジを有する請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記内輪の油孔は、内輪の回転方向に直交する方向に対して傾斜している、請求項１から３のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記内輪の油孔は、その穴径が不均一である、請求項１から４のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記転動体はころであり、
前記内輪は、
前記外径面の軸方向両端部に形成されたつば部と、
前記軌道面と前記つば部との境界に形成された逃げ部と、を有し、
前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記逃げ部に通じている請求項１から５のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記内輪は、
軸方向に一対の内輪半部に二分割され、かつその内輪半部同士の合せ面を有し、
前記転動体は、前記外輪の軌道面と、一方の前記内輪半部の軌道面と、他方の前記内輪半部の軌道面のそれぞれに点接触する球であり、
前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記合せ面を経て前記軌道面に通じている請求項１から５のいずれかに記載のころがり軸受
【請求項８】
前記内輪は、
その外径面に前記保持器の案内面を有し、
前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記案内面へと通じている請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記軌道面へと通じている請求項１から８のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１０】
ジェットエンジンまたはガスタービンの主軸軸受用の請求項１から９のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェットエンジンや産業ガスタービンなどに用いられる転がり軸受は、一般に高速条件下で使用されることから、発熱抑制等のために、潤滑油を軸受内部に十分に供給することが求められている。
潤滑油の供給は、転がり軸受の幅面に対向させた給油ノズルから潤滑油をジェット噴射することでも行われるが、軸受部品の高速回転に伴ない、転がり軸受の周囲にはエアカーテンと称される空気の壁が形成されているため、このエアカーテンが障害となって、潤滑油が必要箇所に十分に届かないことが懸念される。
そこでエアカーテンの影響を受けにくい、軸受の内輪の内径の側から、内輪の回転に伴なう遠心力を利用して、軸受内部に潤滑油を供給する、アンダーレース給油法が考案されている。
【０００３】
アンダーレース給油法としては、特許文献１および２のように、内輪の内径面に円環状の油溝や面取り部を形成し、この油溝や面取り部に保持された潤滑油を、油溝や面取り部から内輪の外径面に向けて延びる油孔を通じて軸受内部に供給するものがある。
また、特許文献３のように、内輪を内径側の第１内輪と外径側の第２内輪に分割し、第１内輪と第２内輪の間に油溝を形成し、この油溝に保持された潤滑油を、油溝から内輪の外径面に向けて延びる油孔を通じて軸受内部に供給するものがある。
【０００４】
しかし、特許文献１および２のように、内輪の内径面に油溝や面取り部を設けると、内輪と内輪が嵌合する回転軸との接触面積が減少するため、内輪にクリープが発生しやすくなる。クリープの発生を防止するためには、内輪のしめしろを過大に設定するほかないが、それに伴ない、内輪に作用する周方向の引張応力の増加や、回転軸に対する圧入や引き抜きに要する力が増大するなどの悪影響の発生が懸念される。
また、特許文献３のように、内輪を第１内輪と第２内輪に分割すると、第１内輪と第２内輪の間に適切に油溝が形成されるように位相管理をおこなう必要がある。
さらに、特許文献１から３のいずれの場合も、内輪とは別体に組み付けられたスクープ部品を介して給油ノズルから油溝へと潤滑油を供給したり、回転軸の外径面にも油溝を形成したりすること等を要し、潤滑油の流路設計が複雑になり、部品点数が増加して組み付け作業や取り外し作業が煩雑化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１４−５３０３３３号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２１１１号公報
【特許文献３】実公平８−９４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の解決すべき課題は、高速回転下で使用される転がり軸受について、スクープ部品や油溝を要することなく、潤滑油の軸受内部への供給性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、発明にかかる転がり軸受を、外径面に軌道面が形成された内輪と、前記内輪の外径面と対向する内径面に軌道面が形成された外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に組み込まれた転動体と、前記転動体を転動可能に保持する保持器と、を備え、前記内輪は、その端面に開口し、給油ノズルから噴射された潤滑油を捕捉可能な捕捉凹部と、前記捕捉凹部から内輪外径面に通じる油孔と、を有する構成としたのである。
【０００８】
このように構成すると、内輪自体に給油ノズルから噴射された潤滑油を捕捉し、軸受内部へと供給する機能が備わっていることから、従来のアンダーレース給油法では必要であったスクープ部品が不要となり、部品点数を削減することができる。その結果、転がり軸受の回転軸への組み付けや取り外しの作業が簡素化される。
また、内輪の内径面に油溝や面取り部等を設ける必要がないため、回転軸と内輪との接触面積が減少することがなく、内輪のクリープを防止するために、しめしろを過大に設定する必要もない。その結果、軸受の回転軸への組み付けや取り外しの作業に大きな力を要しない。
スクープ部品や油溝等が不要となるため、潤滑油の複雑な流路設計を必要としない。
【０００９】
本発明の転がり軸受において、前記内輪は、前記捕捉凹部よりも内径側の内径部と、前記捕捉凹部よりも外径側の外径部と、を有し、前記外径部の軸方向長さは、前記内径部の軸方向長さよりも短い構成を採用することが好ましい。
このように構成すると、外径部が転がり軸受の外径側から延びる給油ノズルの邪魔にならず、その噴射口を捕捉凹部に隣接する位置にまで近づけることが可能であるため、捕捉凹部に潤滑油をスムーズに送り込むことができる。
【００１０】
本発明の転がり軸受において、前記内輪は、前記外径部から内径側に張り出して前記捕捉凹部の開口を狭める漏洩防止フランジを有する構成を採用することが好ましい。
このように構成すると、いったん捕捉凹部に捕捉された潤滑油が捕捉凹部外に漏れ出すことが抑制されるため、捕捉凹部の潤滑油の捕捉性能が向上する。
【００１１】
本発明の転がり軸受において、前記内輪の油孔は、内輪の回転方向に直交する方向に対して傾斜している構成を採用することが好ましい。
このように構成すると、油孔が内輪の回転方向に直交する方向に延びている場合と比較して、潤滑油が油孔を通じて内輪の外径面の側へとスムーズに移動するため、軸受内部への潤滑油の供給効率および冷却効率が向上する。
【００１２】
本発明の転がり軸受において、前記内輪の油孔は、その穴径が不均一である構成を採用することができる。
このように構成すると、油孔を縮径したり拡径したりすることで、軸受内部への潤滑油の供給圧力や供給速度を所望の圧力や速度に調整することができる。
【００１３】
本発明の転がり軸受において、前記転動体はころであり、前記内輪は、前記外径面の軸方向両端部に形成されたつば部と、前記軌道面と前記つば部との境界に形成された逃げ部と、を有し、前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記逃げ部に通じている構成を採用することができる。
このように構成すると、ころ軸受において、軌道面以外でも潤滑性が要求されるつば部に対しても重点的に潤滑することができる。
【００１４】
本発明の転がり軸受において、前記内輪は、軸方向に一対の内輪半部に二分割され、かつその内輪半部同士の合せ面を有し、前記転動体は、前記外輪の軌道面と、一方の前記内輪半部の軌道面と、他方の前記内輪半部の軌道面のそれぞれに点接触する球であり、前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記合せ面を経て前記軌道面に通じている構成を採用することができる。
このように構成すると、いわゆる３点接触球軸受において、潤滑性が要求される分割された内輪の軌道面を重点的に潤滑することができる。
【００１５】
本発明の転がり軸受において、前記内輪は、その外径面に前記保持器の案内面を有し、前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記案内面へと通じている構成を採用することができる。
このように構成すると、いわゆる内輪案内式の転がり軸受において、特に潤滑性が要求される保持器の案内面を重点的に潤滑することができる。
【００１６】
本発明の転がり軸受において、前記内輪の油孔は、前記捕捉凹部から前記軌道面へと通じている構成を採用することができる。
このように構成すると、転がり軸受において一般に潤滑性が要求される軌道面を重点的に潤滑することができる。
【００１７】
本発明の転がり軸受は、高速回転し潤滑性が特に要求されるジェットエンジンまたはガスタービンの主軸軸受用として好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１８】
発明にかかる転がり軸受を以上のように構成したので、高速回転下でも、スクープ部品や油溝を要することなく、潤滑油の軸受内部への高い供給性能を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の円筒ころ軸受の縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】第２実施形態の円筒ころ軸受の縦断面図
【図４】第３実施形態の円筒ころ軸受の縦断面図
【図５】実施形態の三点接触玉軸受の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
実施形態の転がり軸受は、ジェットエンジンや産業ガスタービンの主軸の軸受用として好適に用いられるものであり、高速回転下でも、潤滑油の軸受内部への高い供給性能を実現可能に構成されている。
【００２１】
図１のように、第１実施形態の円筒ころ軸受１は、内輪１０と、外輪２０と、転動体としてのころ３０と、保持器４０とを備える。
その内輪１０はジェットエンジンや産業ガスタービンの主軸などの高速回転する回転軸Ｓに嵌合されている。また、その外輪２０は図示省略のハウジングなどに嵌合されている。
回転軸Ｓの内輪１０が嵌合された箇所の両端には、軸受の軸方向位置を固定するための間座ｓが嵌合されている。
【００２２】
図１のように、内輪１０は、その外径面の軸方向中央部にころ３０が転動する軌道面１１が形成されており、その外径面の軸方向の両端部にはつば部１２が形成され、そのつば部１２の外径面が、保持器４０を案内する保持器案内面１２ａとなっている。つば部１２の軌道面１１との境界には、前記内輪１０の加工を容易にするための逃げ部１３が形成されている。
内輪１０の内径面には、溝等は設けられておらず、そのほぼ全面が回転軸Ｓに接触している。
【００２３】
図１のように、内輪１０は、径方向に内径側の内径部１４と外径側の外径部１５に区画されている。外径部１５の軸方向長さは、内径部１４の軸方向長さよりも短くなっており、かつ外輪２０の軸方向長さよりも長くなっている。
【００２４】
図１のように、内輪１０の内径部１４と外径部１５との境界には、捕捉凹部１６が形成されている。一対の捕捉凹部１６は、内輪１０の両端面にそれぞれ内輪１０の全周にわたって開口し、かつそれぞれ内輪１０の軸方向の中央部に向けて凹んでいる。
円筒ころ軸受１の潤滑時には、この捕捉凹部１６の開口に給油ノズルＮの噴射口ｊを近接させた状態で、その噴射口ｊから潤滑油を噴射すると、捕捉凹部１６の内部に潤滑油が保持されるようになっている。
上述のように、外径部１５の軸方向長さは、内径部１４の軸方向長さよりも短くなっているため、外径部１５が給油ノズルＮの邪魔にならず、その噴射口ｊを捕捉凹部１６に近接して設置することができる。
【００２５】
図１のように、内輪１０の外径部１５の端部には、環状の溝が形成され、ここにリング１７が嵌めこまれることで、外径部１５から内径方向に張り出す漏洩防止フランジ１７が形成されている。図示のように、漏洩防止フランジ１７は捕捉凹部１６の開口の一部を外径側から塞いでいる。これにより、捕捉凹部１６に保持された潤滑油が外部に漏れ出しにくくなっている。
なお、漏洩防止フランジ１７の形成態様は上記した内輪１０と別体のものに限られず、たとえば、金属粉末の成形や機械加工等により、内輪１０と一体に形成することもできる。また、漏洩防止フランジ１７が別体の場合の内輪１０への固定態様も嵌合に限られず、ネジによる結合等によってもよい。
【００２６】
図１のように、捕捉凹部１６の凹みの底からは、内輪１０の外径面に向けて延びる油孔１８が形成されている。図２のように、油孔１８は捕捉凹部１６の窪みの底においては内輪１０の全周にわたって形成され、そこから内輪１０の外径面に向けて放射状に延びている。油孔１８は中途で分岐し、その一方は逃げ部１３へと、その他方は外径部１５の外径面に相当する保持器案内面１２ａへとそれぞれ通じている。
油孔１８の断面形状は特に限定されず、円形、楕円形、多角形が例示できる。また、油孔１８の穴径は均一である。
捕捉凹部１６に保持された潤滑油は、内輪１０の回転に伴なう遠心力により、油孔１８を通じて内輪１０の外径面に向けて移動し、逃げ部１３と保持器案内面１２ａへと供給される。
これにより、特に潤滑性が要求される軌道面１１、つば部１２及び保持器案内面１２ａに潤滑油が重点的に供給されることになる。
【００２７】
ここで、図２（ａ）のように、油孔１８は、内輪１０の回転方向に対して直交する方向に延びている構成とすることができる。
また、図２（ｂ）のように、油孔１８を、内輪１０の回転方向に対して、捕捉凹部１６の側の入口が内輪１０の外径面の側の出口よりも先行する向きに傾斜させることもできる。
このようにすると、図２（ａ）のような、油孔１８が内輪１０の回転方向に対して直交する向きに延びている場合に比べて、潤滑油の内輪１０の外径面の側への流通が促進される。
なお、油孔１８は、これとは逆向き、すなわち、内輪１０の回転方向に対して、出口が入口よりも先行する向きに傾斜させてもよい。
【００２８】
図１のように、外輪２０は、内輪１０よりも大径であり、内輪１０と同軸上に配置されている。外輪２０の内径面には軌道面２１が形成され、内輪１０の軌道面１１と対向している。
円筒形のころ３０は、内輪１０の軌道面１１と外輪２０の軌道面２１の間に円筒ころ軸受１の周方向に間隔をおいて複数が組み込まれている。
保持器４０は、周方向に等間隔を置いてポケット４１を有し、各ポケット４１内にころ３０を転動可能に保持している。
【００２９】
図３は、第２実施形態の円筒ころ軸受２を示し、この実施形態は第１実施形態の円筒ころ軸受１と油孔１８の経路のみが相違する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
第２実施形態の円筒ころ軸受２の油孔１８は、捕捉凹部１６から逃げ部１３に通じる第１の油孔１８ａと、捕捉凹部１６から外径部１５の保持器案内面１２ａに通じる第２の油孔１８ｂとが、内輪１０の周方向に位相を異ならせて、たとえば、内輪１０の周方向に第１の油孔１８ａと第２の油孔１８ｂとが交互に並列するようにして、独立して形成されている。
第１の油孔１８ａと第２の油孔１８ｂの数や孔径等を変更することで、逃げ部１３や保持器案内面１２ａの潤滑状態を所望の状態に調整することができる。
【００３０】
図４は、第３実施形態の円筒ころ軸受３を示し、この実施形態は第１実施形態の円筒ころ軸受１と油孔１８の孔形状のみが相違する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
第３実施形態の円筒ころ軸受３の油孔１８は、分岐部から保持器案内面１２ａの側の出口に向けて穴径が漸減している(窄まっている)。
潤滑油の流速は穴径に反比例するため、潤滑油は油孔１８の逃げ部１３および保持器案内面１２ａの出口から、高速で噴射されることになる。
逆に油孔１８の穴径を出口に向けて拡大させると出口における流圧を大きくすることができ、このように穴径を不均一とすることで、潤滑油の流速や流圧を適宜調整することができる。
【００３１】
図５は、実施形態の３点接触玉軸受４を示し、この実施形態は第１実施形態の円筒ころ軸受１と転動体の種類、内輪１０の構造、油孔１８の経路が相違する。第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
実施形態の３点接触玉軸受４は、転動体が球５０であり、内輪１０が軸方向に一対の内輪半部１９へと二分割されている。一対の内輪半部１９同士は、合せ面１９ａにおいて重ね合わされている。
各球５０は、外輪２０の軌道面２１と、一対の内輪半部１９の軌道面１１のそれぞれに、軸受に荷重が作用しない状態では計３点で接触している。そして、回転軸Ｓからかかる軸方向の力の向きが変動するような場合でも、いずれの向きからの力も支持することができるようになっている。
油孔１８は捕捉凹部１６の側の入口から延び中途で分岐して、その一方は保持器案内面１２ａへとその他方は合せ面１９ａへと通じている。さらに、油孔１８は合せ面１９aから外径方向に延びて内輪１０の軌道面１１の溝底に通じている。
【００３２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲内およびこれと均等の意味でのすべての修正と変形を含む。
【００３３】
たとえば、転がり軸受の構造は実施形態に限られず、円錐ころ軸受や３点接触以外の球軸受にも本発明を適用可能である。また、転がり軸受の用途も実施形態に限られず、ジェットエンジンや産業ガスタービンの主軸以外の回転軸の軸受用としても本発明を適用可能である。
【００３４】
油孔１８の経路は実施形態に限定されず、たとえば内輪１０の軌道面１１に通じるようにしたり、つば部１２のつば面に通じるようにしたりしてもよい。
また、複数の実施形態の油孔１８の構造を組み合わせて、たとえば３点接触玉軸受４において油孔１８の穴径を不均一としたりしてもよい。
捕捉凹部１６は、実施形態では内輪１０の端面の全周にわたって形成されているが、一部のみに形成したり、断続的に形成することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１  第１実施形態の円筒ころ軸受
２  第２実施形態の円筒ころ軸受
３  第３実施形態の円筒ころ軸受
４  実施形態の３点接触玉軸受
１０  内輪
１１  軌道面
１２  つば部
１２ａ  保持器案内面
１３  逃げ部
１４  内径部
１５  外径部
１６  捕捉凹部
１７  漏洩防止フランジ
１８  油孔
１８ａ  第１の油孔
１８ｂ  第２の油孔
１９  内輪半部
１９ａ  合せ面
２０  外輪
２１  軌道面
３０  ころ
４０  保持器
４１  ポケット
５０  球
Ｓ  回転軸
ｓ  間座
Ｎ  給油ノズル
ｊ  噴射口
【図１】
2020176650.tif 000003
【図２】
2020176650.tif 000004
【図３】
2020176650.tif 000005
【図４】
2020176650.tif 000006
【図５】
2020176650.tif 000007