(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸球面状の外周面を有し、ジェットノズルが取り付けられる耐熱・耐食材製の内輪と、この内輪の外径側に相対的に傾動および軸方向変位可能に嵌合されジェットエンジンの噴射口が取り付けられる耐熱・耐食材製の外輪とから構成され、
前記外輪の内周面において、軸方向一端から軸方向他端側の途中までの領域に前記内輪の外周面と線接触する円筒状の軌道部が、また、この軌道部となる領域から連続して軸方向他端までの領域に漸次縮径するスカート部がそれぞれ設けられ、
このスカート部が内輪の前記他端を覆い、ジェット流が該端面に直接衝突しない、ことを特徴とするジェットエンジンのノズル揺動用球面すべり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として内輪に対して高温、高圧のアキシャル荷重が作用する場所であるジェットエンジンのノズル揺動用に適した球面すべり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、飛行機のジェットエンジンの噴射口にジェットノズルを揺動可能に取り付け、このジェットノズルの向きを操作することにより噴射口からのジェット流の噴射方向を任意に可変できるようにしたものがある。例えば、（株）グランプリ出版社発行の「飛行機メカニズム図鑑」参照。
【０００３】
このような飛行機において、噴射口とジェットノズルとの結合部位に球面すべり軸受が用いられている。
【０００４】
この球面すべり軸受は、一般的に、図３に示すように、凸球面状の外周面を有する内輪５１と、この内輪５１の外径側に滑動可能に嵌合される凹球面状の内周面を有する外輪５２とで構成されており、これら内・外輪５１，５２は、例えばＡＩＳＩ規格Ｍ−５０などの耐熱性の鋼材などで形成され、内・外輪５１，５２の一方が組み込みのために２つ割りとされるか、あるいは外輪に入れ溝を設けた構造となっている。
【０００５】
そして、外輪５２は、ジェットエンジンの噴射口（図示省略）に固定され、内輪５１の内周には、ジェットノズル５３が取り付けられるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような場所に用いられる球面すべり軸受では、エンジン始動直後に、内輪５１と外輪５２との間の温度差が大きくなるために、内・外輪５１，５２が固着しやすくなって内輪５１の滑動抵抗が大きくなり、甚だしい場合には内輪５１を動かせなくなるなど、動きの円滑さが失われる。
【０００７】
また、球面すべり軸受そのものとジェットノズル５３の傾動操作用のリンク機構（図示省略）との温度差も大きくなるために、熱膨張の影響で、ジェットエンジンとリンク機構との寸法変化が発生して、内輪５１と外輪５２とが軸方向で強く圧接することになり、内輪５１の滑動抵抗が大きくなり、ジェットノズル５３の操作性が低下する。
【０００８】
これに対して、本願提案者は、図４に示すように、外輪５２の内周面を円筒形とし、内輪５１と線接触させるようにしたものを考えている。
【０００９】
この場合、外輪５２に対して内輪５１が線接触となるので、内輪５１の滑動抵抗を軽減できる。また、前述の球面すべり軸受とリンク機構との温度差によるジェットエンジンとリンク機構との寸法変化についても、内輪５１が外輪５２に対して軸方向に変位することで、吸収できるようになる。
【００１０】
しかしながら、図４の構造は、内輪５１の軸方向両側への動きを外輪５２で規制できないようになっているとともに、内輪５１の端面に対してジェット流が直接的に作用するようになっているので、内輪５１を介してジェットノズル５３の傾動操作用のリンク機構に高いアキシャル荷重が作用することになり、そのためこのリンク機構の動きの円滑さが失われることになる。
【００１１】
したがって、本発明は、内輪に高温、高圧のアキシャル荷重が作用する状況でも、内輪の滑動動作を円滑にできるようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のジェットエンジンのノズル揺動用球面すべり軸受は、凸球面状の外周面を有し、ジェットノズルが取り付けられる耐熱・耐食材製の内輪と、この内輪の外径側に相対的に傾動および軸方向変位可能に嵌合されジェットエンジンの噴射口が取り付けられる耐熱・耐食材製の外輪とから構成され、前記外輪の内周面において、軸方向一端から軸方向他端側の途中までの領域に前記内輪の外周面と線接触する円筒状の軌道部が、また、この軌道部となる領域から連続して軸方向他端までの領域に漸次縮径するスカート部がそれぞれ設けられ、このスカート部が内輪の前記他端を覆い、ジェット流が該端面に直接衝突しない。
【００１３】
【作用】
上記構成において、外輪の円筒状の軌道部に対して内輪を線接触しているから、内輪の滑動抵抗が軽減される。さらに、内輪の軸方向一方への動きを外輪で規制しないようにしているから、ジェットエンジンと内輪に装着されるジェットノズルの傾動操作機構との温度差による寸法変化を外輪に対する内輪の軸方向変位によって吸収できるようになる。
【００１４】
ところで、内輪の軸方向一方への動きを外輪で規制しないようにしても、スカート部の端面側に軸方向一方から高い風圧が作用する場合に、スカート部により風圧が内輪に対して直接的に作用しにくくなるため、内輪に対して作用するアキシャル荷重が軽減されるようになる。
【００１５】
また、少なくとも内輪側を耐熱・耐食材としてのセラミックス製とすれば熱膨張係数が小さく膨張量が小さくなるので、外輪との隙間詰まりによる固着は回避でき、また、金属製同志とした場合の凝着現象も回避できる。なお、もちろん外輪もセラミックス製としてもよい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図１および図２に示す一実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る球面すべり軸受の上半分の縦断面図、図２は、球面すべり軸受の使用例を示す説明図である。図中、符号１は内輪、２は外輪である。
【００１７】
内輪１の外周面は凸球面状に形成されており、内周面は、その軸方向一端から中央位置までのほぼ半分の領域が円筒面１１に、この中央から軸方向他端までの残り半分の領域が内径側に突出する突出部１２とされている。この突出部１２は、中央に円筒面が形成され、この円筒面の軸方向両端に角度の異なるテーパ状の面取りがそれぞれ施された形状になっている。
【００１８】
外輪２は、内輪１の外径側に相対的に滑動可能に嵌合されるもので、その内周面において、軸方向一端から軸方向他端側の途中までの領域に内輪１の外周面と線接触する円筒状の軌道部２１が、また、この軌道部２１となる領域から連続して軸方向他端までの領域に漸次縮径するスカート部２２がそれぞれ設けられている。このスカート部２２の内周面は、部分球面状となるように設定されており、このスカート部２２の端縁の内径は、内輪１の軸方向一端の内径とほぼ同一または若干小さくなるように設定される。
【００１９】
そして、内輪１は、外輪２の軌道部２１に対して線接触するように嵌合されており、そのために、球面どうしの面接触とする従来例に比べて内輪１の滑動抵抗が大幅に軽減され、内輪１の滑動動作が円滑になる。また、外輪２には、円筒形の軌道部２１を設けているから、内・外輪１，２のいずれか一方を従来のように２つ割りとする必要がなく、いずれも環状に連続する形状に製作することができ、あるいは、外輪に入れ溝加工を施す必要がなくなる。
【００２０】
この実施例では、内輪１および外輪２は、その全体がセラミックス材で形成される。このセラミックス材としては、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）を用いた窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などが挙げられる。なお、内輪１および外輪２は、その本体部をチタン合金または、ＡＩＳＩ規格Ｍ−５０やＪＩＳ規格高速度工具鋼（ＳＫＨ材）などの耐熱・耐食合金で形成してもよい。また、その外周面に酸化クロムの溶射等によりセラミックコーティングを施す構成とすることもできる。さらに、内輪１のみを上記セラミックス材で形成してもよい。
【００２１】
上記構成の球面すべり軸受は、例えば図２に示すように、飛行機のジェットエンジン３の噴射口３１とジェットノズル３２との結合部位に介装される。具体的に、球面すべり軸受の外輪２が噴射口３１に固定され、内輪１の内周にジェットノズル３２が取り付けられる。なお、３３は、ジェットノズル３２を傾動操作させるためのリンク機構である。
【００２２】
この場合、エンジン始動直後など内・外輪１，２の温度差が大きくなる状況でも、内・外輪１，２が固着せずに済んで内輪５１の滑動抵抗を小さくでき、ジェットノズル３２の操作性が向上する。しかも、内輪１の軸方向一方への動きを外輪２で規制しないようにしているから、ジェットエンジン３とリンク機構３３との温度差による寸法変化を外輪２に対する内輪１の軸方向変位によって吸収できるようになる。さらに、噴射口３１から噴射されるジェット流は、外輪２のスカート部２２により覆われている内輪１の軸方向一端の端面に対して直接的に衝突しないから、内輪１にアキシャル荷重が作用しにくくなる。したがって、温度差が大きくなるような状況でも、内輪１そのものの動きが円滑になるだけでなく、内輪１に装着されるジェットノズル３２の傾動操作用のリンク機構３３の動きも円滑となる。
【００２３】
なお、内輪１の内周面の形状は、上記実施例のようなものに限定されず、さらに複雑な段付き形状や単なる円筒形とすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、内輪の軸方向一方への動きを外輪で規制しないような構成にしているから、外輪に対して内輪が線接触となって内輪の滑動動作が円滑になるとともに、ジェットエンジンと内輪に装着されるジェットノズルの傾動操作機構との温度差による寸法変化を外輪に対する内輪の軸方向変位によって吸収できるようになる。このように、内輪の軸方向一方への動きを外輪で規制しないようにしても、軸方向一方からの風圧を外輪のスカート部によって内輪に直接作用させない構造としているから、内輪に対するアキシャル荷重の負担を軽減することができる。また、少なくとも内輪をセラミックス材で形成すれば高温状態でも外輪との固着は回避できる。
【００２５】
したがって、特にエンジン始動直後など内・外輪の温度差が大きくなる状況でも、内輪そのものの動きが円滑になるだけでなく、内輪に装着されるジェットノズルの傾動操作機構の動きも円滑にすることができる。
【００２６】
このように、本発明の球面すべり軸受は、高温、高圧のアキシャル荷重が作用する場所において支障なく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る球面すべり軸受の上半分の縦断側面図。
【図２】同軸受の使用例を示す説明図。
【図３】従来例に係る球面すべり軸受の上半分の縦断側面図。
【図４】他の従来例に係る球面すべり軸受の上半分の縦断側面図。
【符号の説明】
１      内輪
２      外輪
２１      外輪の軌道部
２２      外輪のスカート部
【図１】
0003654937.tif 000002
【図２】
0003654937.tif 000003
【図３】
0003654937.tif 000004
【図４】
0003654937.tif 000005