(57)【要約】【課題】潤滑油の流路を作り出す油溝などの形状を工夫して潤滑油による冷却性能を高めた航空機ジェットエンジン用転がり軸受を提供する。【解決手段】内輪２と、外輪３と、転動体４と、保持器５とを備えた転がり軸受を、内輪２が、一端から他端に至る油溝６と、内径面の近くに軸方向に貫通して設けられた油穴７とを有しており、前記油溝６と油穴７が、山と谷が軸方向に交互に配列された形状の表面を共に備えたものにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪（２）と、外輪（３）と、前記内輪（２）と外輪（３）の軌道面（２ａ、３ａ）間に介在される転動体（４）と、その転動体（４）を保持する保持器（５）とを備え、
前記内輪（２）は、一端から他端に至る油溝（６）と、内径面の近くに軸方向に貫通して設けられた油穴（７）とを有しており、
前記油溝（６）と油穴（７）が、山（８）と谷（９）が軸方向に交互に配列された形状の表面を共に備えた転がり軸受。
【請求項２】
前記油溝（６）が前記内輪（２）の内径面に周方向に定ピッチで設けられた請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記油溝（６）と油穴（７）を、周方向の位相と径方向の位置を異ならせて千鳥状に配列した請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記油溝（６）と油穴（７）の山（８）の頂部が凸円弧の曲面、谷（９）の底が凹円弧の曲面に形成された請求項１〜３のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機用ジェットエンジンの主軸を支持する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
主軸が高速回転する航空機ジェットエンジン用軸受では、潤滑手法として内輪の内径部から潤滑油を供給し、遠心力を利用してその潤滑油を循環させ、その潤滑油を冷媒にして主軸を冷却するアンダーレース潤滑が知られている。
【０００３】
この潤滑手法を用いるために、下記特許文献１，２などに示されるように、内輪の内径部に半円状の油溝を形成し、内輪と、その内輪に支持される回転軸との間に前記油溝からなる潤滑油の流路を設けている。
【０００４】
また、工作機械を主な用途とした軸受について、下記特許文献３に示されるように、軸受の外部（軌道輪の延長部）に潤滑油を導入する部屋の表面積を増大させた給排油機構を設けて軸受の冷却効果の増強を図った例がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳＰ５，１０６，２０９号公報
【特許文献２】特開２００６−９０３２５号公報
【特許文献３】特開２０１２−８７８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高速回転する軸受は、冷却不足の状態が続くと、損傷を招く焼付きや摩耗などの問題を引き起こす。このために、冷却効率を少しでも高めることが求められている。
【０００７】
しかしながら、ジェットエンジン用転がり軸受に従来採用されているアンダーレース潤滑構造は、油溝の形状が単純であったことから、冷却効果の観点からはまだ改善の余地を残しており、最も効果的な構造とは言えなかった。
【０００８】
そこで、この発明は、潤滑油の流路を作り出す油溝などの形状を工夫して潤滑油による冷却性能を高めた転がり軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、
回転軸の外周に固定される内輪と、その内輪の外周に配置される外輪と、前記内輪と外輪の軌道面間に介在される転動体と、その転動体を保持する保持器とを備えた転がり軸受であって、
前記内輪が、一端から他端に至る油溝と、内径面の近くに軸方向に貫通して設けられた油穴とを有しており、
前記油溝と油穴が、山と谷が軸方向に交互に配列された形状の表面を共に備えた転がり軸受を提供する。
【００１０】
この転がり軸受は、好ましい態様として、前記油溝を前記内輪の内径面に周方向に定ピッチで設けたものが考えられる。
【００１１】
また、前記油溝と油穴を、周方向の位相と径方向の位置を異ならせて千鳥状に配列したものや、前記山の頂部と谷の底を、凸円弧形状と凹円弧形状の曲面にそれぞれ仕上げたものが考えられる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の転がり軸受は、内輪がアンダーレース潤滑のための油溝のほかに内径面の近くに軸方向に貫通した油穴を備えている。
【００１３】
そして、前記油溝と油穴の双方が、山と谷が軸方向に交互に配列された形状の表面を有している。その山と谷が、例えば、ねじ山の角度が６０°の基準山形のメートルねじを基本にしたねじの山と谷であると考えた場合、前記油溝の溝面や油穴の穴面の表面積は、従来の断面半円の油溝や穴径が一定したストレートな油穴に比べて約２倍に増加する。
【００１４】
ここで、物体と物体が接触した位置での熱の移動量については、下記式（１）の関係式が成り立つ。
Ｑ＝ｑ*Ａ    ・・・・・（式１）
ｑ＝ｈ（Ｔ１−ＴＷ）・・・・・（式２）
ここに        Ｑ：熱量［Ｗ］
Ａ：断面積［ｍ２］
ｑ：熱流束［Ｗ/ｍ２］
ｈ：熱伝導率［Ｗ/ｍ２］
Ｔ１：物体の表面温度［Ｋ］
ＴＷ：物体の温度［Ｋ］  
【００１５】
上式より、物体の接触部の表面積と熱移動量については、比例関係が成立する。本願発明の転がり軸受は、内輪に形成されて潤滑油の流路として利用される油溝と油穴の表面積が上述したように、山と谷の無い油溝や油穴に比べて大きく増加するので、その油溝と油穴に通される潤滑油による冷却効果も表面積の増加倍率と同様の倍率で増大することを期待できる。
【００１６】
なお、前記油溝と油穴を、周方向の位相を異ならせて千鳥状に配列したものは、内輪の周方向各部を平均的に冷却することができる。
【００１７】
さらに、油溝と油穴の表面の山の頂部と谷の底を、凸円弧形状と凹円弧形状の曲面にそれぞれ仕上げたものは、谷の底に鋭角なエッジが無く、その谷の底の応力集中を回避できる。
【００１８】
このほか、この発明の転がり軸受用内輪は、第１の穴と第２の穴を下穴にしてそれらの穴にタップ加工を施す方法を採用できるので、第１の穴、第２の穴が数ミリ径の小さな穴であっても規則的に配列された山、谷を形成することができる。
【００１９】
また、内輪材料の内径側を、タップ加工後に第２の穴の約半分が無くなるまで削って内輪の内径面に油溝を生じさせることができるので、表面に交互配列の山谷がある油溝を、その油溝が小サイズであっても容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の航空機ジェットエンジン用転がり軸受の一例の要部を示す断面図である。
【図２】図１の転がり軸受の内輪を示す斜視図である。
【図３】図２の内輪の端面図である。
【図４】図３の一部を拡大して示す図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】図５の油穴の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図８】図７の油溝の一部を拡大して示す断面図である。
【図９】油溝と油穴の表面の山の頂部と谷の底をそれぞれ凸円弧と凹円弧の曲面にした例を示す一部分の拡大断面図である。
【図１０】この発明の転がり軸受の内輪の製造方法の概要を示す断面図である。
【図１１】油穴形成用の下穴と油溝形成用の下穴を加工したリング状内輪材料の端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面の図１〜図１２に基づいて、この発明の転がり軸受の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１に、この発明のジェットエンジン用転がり軸受の一例を示す。例示の転がり軸受１
は、単列円筒ころ軸受であって、回転軸（図示せず）の外周に固定される内輪２と、その内輪２の外周に配置される外輪３と、内輪２と外輪３の軌道面２ａ、３ａ間に介在される転動体（円筒ころ）４と、その転動体４を保持する保持器５とを備えている。
【００２３】
内輪２は、転動体を入り込ませる溝を外径面に有しており、その溝の底が軌道面２ａとなっている。この内輪２は、一端から他端に至る油溝６（図２〜図４及び図７参照）と、内輪２の内径面の近くに軸方向に貫通して設けられた油穴７（図２〜図５参照）をさらに有している。
【００２４】
油溝６と油穴７は、図２及び図３に示すように、周方向の位相を異ならせて千鳥状に配列されている。例示の油溝６と油穴７は、周方向に同一角度で割り出された位置にある。
【００２５】
この油溝６と油穴７は、図６及び図８に示すように、所定の高さを有する山８と、所定深さを有する谷９が軸方向に交互に配列された形状の表面を共に備えている。例示の山８と谷９は、所定のリード角の付与された雌ねじの山と谷である。
【００２６】
油穴７は、油溝６が設置された部位の最大剪断応力深さを考慮し、強度上の問題が生じない位置に設けられる。
【００２７】
油溝６と油穴７の表面の山８と谷９は、以下の方法で形成されている。その方法は、まず、図１０に示すように、製造する内輪２の内径よりも内径の小さなリング状の内輪材料１０に、ドリルＤで所定の穴径の油穴７用の下穴１１を加工する。
【００２８】
このとき、油溝６は、内輪材料１０にドリルＤで所定の穴径の下穴１２（図１１参照）を加工し、後工程において、その下穴１２の一部（好ましくは約半分）を除去する方法で形成する。
【００２９】
下穴１１と１２は、径方向の位置をずらし、さらに、周方向の位置もずらして周方向に交互に千鳥配列となるように形成する。そして、内輪材料１０に対するその下穴１１，１２の加工を終えたら、次に、タップ加工を施して下穴１１，１２の内面に雌ねじを形成する。
【００３０】
ドリルによる下穴１１，１２の加工と、ねじ切りタップによる下穴内面（穴面）の雌ねじの加工は、内輪の大きさ次第では（例えば、内輪の幅が１１ｍｍ以上の製品については）、内輪材料１０の一端側と他端側から対向して半々に形成するとよい。
【００３１】
また、下穴１１，１２の内面に対する雌ねじの加工を終えたら、次に、内輪材料１０の内径側を所定の径を有する内径面が得られるように削る。
【００３２】
内輪材料１０の内径側を、図１１に一点鎖線で示した内輪の内径面の位置を示す仮想円Ｓの位置まで削ることで、目的の油溝６、即ち、内輪２の内径面に開放し、なおかつ、軸方向に交互に連なる山、谷が表面に存在した油溝６を形成することができる。
【００３３】
なお、内輪材料１０は、外径面を予め加工したものであると、下穴１１，１２の加工と、内径面の仕上げ加工を、外径面を基準にして行うことができて好ましいが、下穴１１，１２の加工、各下穴１１，１２の内面の雌ねじの加工、及び内径面の仕上げ加工を先に行って外径面の加工を最後に行うことも可能である。
【００３４】
下穴１１、１２に設ける雌ねじは、図９に示すように、山８の頂部が凸円弧の曲面で、谷９の底が凹円弧の曲面でそれぞれ形成されたものにすると、谷底における応力集中を避けることができる。
【００３５】
そのような形状の山と谷は、ねじ切りタップの山の頂部を凸円弧の曲面、谷の底を凹円弧の曲面にし、そのねじ切りタップの山の頂部と谷の底の形状を下穴に転写して形成する。
【実施例】
【００３６】
内輪の内径が１１０ｍｍ、内輪の外径面に形成される軌道溝底部の直径（軌道面の直径）が１２０ｍｍ、転動体（円筒ころ）の直径がφ１２ｍｍの転がり軸受を想定してその転がり軸受用の内輪を、マシニングセンターを使用して加工した。
【００３７】
その加工の手順は、図１０、図１１に示すように、内径が１００ｍｍのリング状内輪材料１０の外径面と外径面に設ける軌道溝をまず加工し、次に、加工済みの外径面を位置基準にして油穴７用の下穴１１と油溝６用の下穴１２を所定箇所にドリルで加工した。
【００３８】
下穴１１と下穴１２の加工は、両者の周方向の位相と径方向の位置を異ならせ、周方向に定ピッチで交互に千鳥配列となるように行った。
【００３９】
そしてさらに、下穴１１と下穴１２に、ねじ切りタップ（図示せず）を切り込ませ、それらの下穴の内面にねじ山の角度が６０°の雌ねじを加工した。下穴１１に切り込ませるねじ切りタップは外径１．７ｍｍ、下穴１２に切り込ませるねじ切りタップは外径２．６ｍｍのものを用いた。
【００４０】
なお、ここでの下穴１１と下穴１２の直径は、下穴１１をφ１．４ｍｍ、下穴１２をφ２．０ｍｍにした。
【００４１】
また、本仕様の場合、最大剪断応力深さは軌道面から径方向内側に約０．３０ｍｍの位置となるので、下穴１２は軌道面から径方向内側に３ｍｍ以上離れた位置に加工した。
さらに、下穴１１は、軌道面から２ｍｍ以上離れた位置に加工した。
【００４２】
その後、外径面基準で内径面の仕上げ加工を行って図１１の仮想円Ｓの位置まで内径側の余剰部を削った。
【００４３】
以上の工程を経て内径面に油溝６が、内径面の近くに油穴７がそれぞれ存在し、その油溝６と油穴７は、表面に山と谷が軸方向に交互に配列されている内輪を得た。
【００４４】
この内輪を用いた転がり軸受は、油溝６と油穴７に潤滑油を供給して循環させる給排油機構を組み合わせて使用する。
【符号の説明】
【００４５】
１          転がり軸受
２          内輪
２ａ        軌道面
３          外輪
３ａ        軌道面
４          転動体
５          保持器
６          油溝
７          油穴
８          山
９          谷
１０        内輪材料
１１、１２  下穴
Ｄ          ドリル
Ｓ          内輪の内径面の位置を示す仮想円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020143753.tif 000010
【図９】
2020143753.tif 000011
【図１０】
2020143753.tif 000012
【図１１】
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