(57)【要約】【課題】潤滑剤を効率良く排出及び循環させることで、発熱やスキッディング損傷を防止することが可能な複列軸受を提供する。【解決手段】高速回転時に高荷重が作用する回転軸２を支持する複列軸受であって、複列軸受を構成する各軸受4,6の外輪12,14相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。また、複列軸受を構成する各軸受の外輪相互の合せ面側には、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造が施されている。この場合、排出構造は、少なくとも一方の外輪合せ面側を切り欠いて構成されている。更に、各保持器１８は、それぞれの軸受の内輪8,10の外周(内輪外周)8s,10sに対して接触し、内輪の回転に伴って案内される内輪案内保持器として構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速回転時に高荷重が作用する回転軸を支持する複列軸受であって、
複列軸受を構成する各軸受の外輪相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪の内径寸法差として最大２％以下に設定されていることを特徴とする複列軸受。
【請求項２】
複列軸受を構成する各軸受の外輪相互の合せ面側には、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造が施されていることを特徴とする請求項１に記載の複列軸受。
【請求項３】
排出構造は、少なくとも一方の外輪合せ面側を切り欠いて構成されていることを特徴とする請求項２に記載の複列軸受。
【請求項４】
複列軸受を構成する各軸受は、互いに相対回転可能に対向した内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に配列された複数の転動体と、これら複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する保持器とを備えており、
保持器は内輪に対して接触し、内輪の回転に伴って案内されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の複列軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばジェットエンジンやガスタービンエンジンの主軸受や、これら各エンジンのインターナルギヤボックスやエキスターナルギヤボックス又は減速機の高速ピニオン軸に用いられる複列軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特に高速回転時に高荷重が作用する回転軸を支持する軸受として、例えば特許文献１に示された複列軸受をはじめ各種の複列軸受が知られている。この場合、高スラスト荷重で回転軸を駆動させる環境下では、例えば２つ以上の玉軸受が回転軸に並列組合せ(ＤＴ形)で装着される。ここで、高速高荷重の目安としては、例えば許容回転数Ｄｍｎ値(転動体ピッチ円形[ｍｍ]×回転数[ｒｐｍ])が１００万を越え、且つ動等価荷重(Ｐ)と基本動定格荷重(Ｃｒ)との関係(Ｐ/Ｃｒ)が０.１を越える運転条件である。なお、転動体ピッチ円形[ｍｍ]は、(軸受内径[ｍｍ]＋軸受外径[ｍｍ])÷２なる関係から導かれる。
【０００３】
並列組合せ(ＤＴ形)の例として図４に示すように、回転軸２に深溝玉軸受４とアンギュラ玉軸受６とを並列組合せ(ＤＴ形)で装着した構成を例示する。双方の玉軸受4,6はそれぞれ、互いに相対回転可能に対向した内輪8,10及び外輪12,14と、内外輪間に転動自在に配列された複数の転動体(玉)１６と、これら複数の転動体(玉)１６を１つずつ回転自在に保持する保持器１８とを備えており、双方の内輪8,10が回転軸２に固定され、外輪12,14は図示しないハウジングに固定されている。
【０００４】
そして、アンギュラ玉軸受６の正面６fを深溝玉軸受４の側面４ｓに接触させて互いに並列組合せ(ＤＴ形)で装着されている。なお、アンギュラ玉軸受６において、アキシアル荷重を負荷できる側面を背面６ｒといい、その反対側を正面６ｆという。
この場合、アンギュラ玉軸受６の外輪１４の内周１４ｓ(以下、外輪内周１４ｓという)には、その正面６ｆ側に軌道溝１４ｇの溝底からの高さが僅かに残るまで削り取られた削り面Ｔｓが設けられており、当該削り面１４ｔと深溝玉軸受４の側面４ｓとの間に環状凹部１４ｐが構成される。
【０００５】
別の言い方をすると、深溝玉軸受４とアンギュラ玉軸受６の外輪12,14相互の合せ面側(側面４ｓと正面６ｆとが接触して合わされた面側)には、比較的大きな寸法相互差(段差)が構成される。つまり、深溝玉軸受４の外輪１２の内径とアンギュラ玉軸受６の外輪１４の内径との間に比較的大きな内径差が構成される。これによりアンギュラ玉軸受６の外輪１４の削り面Ｔｓと深溝玉軸受４の側面４ｓとの間に環状凹部１４ｐが構成される。
【０００６】
ところで、回転軸２を高速で回転すると、これに伴って複列の各軸受4,6も高速で相対回転することになる。このとき、各軸受4,6に封入されている潤滑剤(例えば、グリース、油)には大きな遠心力が作用するため、当該潤滑剤は外輪内周１４ｓ方向に振り飛ばされる。この場合、振り飛ばされた潤滑剤は、環状凹部１４ｐに滞留し易い状態となり、その結果、軸受4,6外部に潤滑剤を効率良く排出して循環させることが困難になってしまう。
潤滑剤を効率良く排出及び循環できないと、それが発熱の原因となって例えば焼付きが生じたり、更には軸受4,6に負荷される荷重バランスが変化して荷重に対する充分な負荷を維持できないと、転動体(玉)１６のすべりによるスキッディング損傷の原因となる。
【特許文献１】特開２００４−２３２８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、潤滑剤を効率良く排出及び循環させることで、発熱やスキッディング損傷を防止することが可能な複列軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、高速回転時に高荷重が作用する回転軸を支持する複列軸受であって、複列軸受を構成する各軸受の外輪相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。
この発明において、複列軸受を構成する各軸受の外輪相互の合せ面側には、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造が施されている。この場合、排出構造は、少なくとも一方の外輪合せ面側を切り欠いて構成されている。
また、複列軸受を構成する各軸受は、互いに相対回転可能に対向した内輪及び外輪と、内外輪間に転動自在に配列された複数の転動体と、これら複数の転動体を１つずつ回転自在に保持する保持器とを備えており、保持器は内輪に対して接触し、内輪の回転に伴って案内される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、潤滑剤を効率良く排出及び循環させることで、発熱やスキッディング損傷を防止することが可能な複列軸受を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の複列軸受について添付図面を参照して説明する。
本発明は、例えばジェットエンジンやガスタービンエンジンの主軸受や、これら各エンジンのインターナルギヤボックスやエキスターナルギヤボックス又は減速機の高速ピニオン軸に用いられる複列軸受を想定しているが、これ以外の装置の回転部分に本発明の複列軸受を適用することができることは言うまでも無い。
なお、本発明の複列軸受は、上述した従来の複列軸受(図４)の改良であるため、後述する各実施の形態の説明に際し、従来の複列軸受と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１１】
図１(ａ)には、本発明の第１の実施の形態に係る複列軸受が示されており、高速回転時に高荷重が作用する回転軸２を支持している。本実施の形態では、アンギュラ玉軸受６の内輪１０の外周１０ｓに削り面Ｔｓ(軌道溝１０ｇの溝底からの高さが僅かに残るまで削り取られた面)が構成されており、その正面６ｆを深溝玉軸受４の側面４ｓに接触させて互いに並列組合せ(ＤＴ形)で装着されている。
【００１２】
また、本実施の形態において、各保持器１８は、それぞれの軸受4,6の内輪8,10の外周8s,10s(以下、内輪外周8s,10sという)に対して接触し、内輪8,10の回転に伴って案内される内輪案内保持器として構成されている。この場合、保持器１８と内輪外周8s,10s(内輪案内面ともいう)との接触面において、内輪外周8s,10sの周速は転動体(玉)１６の公転速度で定まる保持器１８の周速よりも大きいので、保持器１８は内輪外周8s,10sで摩擦力によって駆動される。
【００１３】
このような複列軸受において、２つの軸受4,6の外輪12,14相互の合せ面側(深溝玉軸受４の側面４ｓとアンギュラ玉軸受６の正面６ｆとが接触して合わされた面側)の寸法相互差は、双方の外輪12,14の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。即ち、２つの軸受4,6の合せ面側において、外輪12,14相互の内径寸法差を最大２％以下に設定することにより、当該合せ面側に周上の段差を形成しないことを特徴としている。
【００１４】
ここで、従来の複列軸受(図４)と本実施の形態の複列軸受(図１(ａ))とを数値限定して比較する。従来の複列軸受の合せ面側において、深溝玉軸受４の外輪１２の内径を５６.４ｍｍ、アンギュラ玉軸受６の外輪１４の内径を６５.５ｍｍとした場合、合せ面側の外輪12,14相互の内径寸法差(段差)は、約２０％となる。これに対して、本実施の形態の複列軸受の合せ面側において、外輪12,14相互の内径寸法差を１ｍｍとすると、これは約２％以下の段差となる。
【００１５】
この場合、回転軸２を高速で回転すると、これに伴って複列の各軸受4,6も高速で相対回転することになる。このとき、各軸受4,6に封入されている潤滑剤には大きな遠心力が作用するため、当該潤滑剤は外輪内周12s,14s方向に振り飛ばされる。しかしながら、本実施の形態では外輪12,14相互の内径寸法差を最大２％以下に設定することで当該合せ面側に従来のような環状凹部１４ｐ(図４)が構成されない。このため、振り飛ばされた潤滑剤は、滞留すること無く軸受4,6外部に効率良く排出して循環させることができる。この結果、軸受4,6内部での潤滑剤の攪拌が抑えられ、発熱やスキッディング損傷を防止することができる。
【００１６】
更に、各保持器１８を内輪案内保持器として構成したことにより、例えば外輪案内保持器や転動体案内保持器と比べて、保持器１８の外周と外輪内周12s,14sとの間に広い空間を確保することができる。これにより、より積極的に潤滑剤を軸受4,6外部に効率良く排出して循環させることができる。
【００１７】
ここで、従来の複列軸受(図４)と本実施の形態の複列軸受(図１(ａ))について、その軸回転数と軸受温度上昇との関係を考察する。
図３には、複列軸受に対する給油量を毎分３リットル、給油温度を８０℃に設定した場合の軸回転数と軸受温度上昇との関係がグラフ化されている。かかるグラフに示されているように、従来の複列軸受Ｂに比べて本実施の形態の複列軸受Ａは、その温度上昇が低くなっていることが分る。
【００１８】
なお、本実施の形態の変形例(以下、第１の変形例という)として、例えば図２(ａ)に示すように、複列軸受を構成する各軸受4,6の外輪12,14相互の合せ面側に、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造を施すこが好ましい。
第１の変形例において、排出構造は、合せ面側の双方の外輪12,14を切り欠いて構成されている。この場合、切り欠いた部分に排出通路Ｗが構成されるため、更に積極的に潤滑剤を確実に軸受4,6外部に排出することができる。なお、他の構成及び効果は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る複列軸受について説明する。
図１(ｂ)に示すように、本実施の形態の複列軸受は、上述した深溝玉軸受４を２つ用意して、各深溝玉軸受４の側面４ｓ同士を接触させて回転軸２に装着されている。
かかる複列軸受において、２つの軸受４の外輪１２相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪１２の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。
【００２０】
即ち、２つの軸受４の合せ面側において、外輪１２相互の内径寸法差を最大２％以下に設定することにより、当該合せ面側に周上の段差を形成しないことを特徴としている。また、各保持器１８は、それぞれの軸受４の内輪８の外周(内輪外周)８ｓに対して接触し、内輪８の回転に伴って案内される内輪案内保持器として構成されている。
このような構成によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を実現することができる。なお、かかる効果については既に上述したので、その説明は省略する。
【００２１】
また、本実施の形態の変形例(以下、第２の変形例という)として、例えば図２(ｂ)に示すように、複列軸受を構成する各軸受４の外輪１２相互の合せ面側に、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造を施すこが好ましい。
第２の変形例において、排出構造は、合せ面側の一方の外輪１２を切り欠いて構成されている。この場合、切り欠いた部分に排出通路Ｗが構成されるため、更に積極的に潤滑剤を確実に軸受４外部に排出することができる。なお、他の構成及び効果は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る複列軸受について説明する。
図１(ｃ)に示すように、本実施の形態の複列軸受は、上述したアンギュラ玉軸受６を２つ用意して、各アンギュラ玉軸受６の正面６ｆと背面６ｒを相互に接触させて回転軸２に装着されている。
かかる複列軸受において、２つの軸受６の外輪１４相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪１２の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。
【００２３】
即ち、２つの軸受６の合せ面側において、外輪１４相互の内径寸法差を最大２％以下に設定することにより、当該合せ面側に周上の段差を形成しないことを特徴としている。また、各保持器１８は、それぞれの軸受６の内輪１０の外周(内輪外周)１０ｓに対して接触し、内輪１０の回転に伴って案内される内輪案内保持器として構成されている。
このような構成によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を実現することができる。なお、かかる効果については既に上述したので、その説明は省略する。
【００２４】
また、本実施の形態の変形例(以下、第３の変形例という)として、例えば図２(ｃ)に示すように、複列軸受を構成する各軸受６の外輪１４相互の合せ面側に、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造を施すこが好ましい。
第３の変形例において、排出構造は、合せ面側の一方の外輪１４を切り欠いて構成されている。この場合、切り欠いた部分に排出通路Ｗが構成されるため、更に積極的に潤滑剤を確実に軸受６外部に排出することができる。なお、他の構成及び効果は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２５】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る複列軸受について説明する。
図１(ｄ)に示すように、本実施の形態の複列軸受は、上述した深溝玉軸受４とアンギュラ玉軸受６を用意して、アンギュラ玉軸受６の背面６ｒを深溝玉軸受４の側面４ｓに接触させて回転軸２に装着されている。
かかる複列軸受において、２つの軸受4,6の外輪12,14相互の合せ面側の寸法相互差は、双方の外輪12,14の内径寸法差として最大２％以下に設定されている。
【００２６】
即ち、２つの軸受4,6の合せ面側において、外輪12,14相互の内径寸法差を最大２％以下に設定することにより、当該合せ面側に周上の段差を形成しないことを特徴としている。また、各保持器１８は、それぞれの軸受4,6の内輪8,10の外周(内輪外周)8s,10sに対して接触し、内輪8,10の回転に伴って案内される内輪案内保持器として構成されている。
このような構成によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を実現することができる。なお、かかる効果については既に上述したので、その説明は省略する。
【００２７】
また、本実施の形態の変形例(以下、第４の変形例という)として、例えば図２(ｄ)に示すように、複列軸受を構成する各軸受4,6の外輪12,14相互の合せ面側に、潤滑剤を軸受外部に排出する排出構造を施すこが好ましい。
第２の変形例において、排出構造は、合せ面側の双方の外輪12,14を切り欠いて構成されている。この場合、切り欠いた部分に排出通路Ｗが構成されるため、更に積極的に潤滑剤を確実に軸受4,6外部に排出することができる。なお、他の構成及び効果は第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００２８】
なお、本発明は、上述した各実施の形態及び各変形例に限定されることは無く、外輪相互の合せ面側の寸法相互差が双方の外輪の内径寸法差として最大２％以下に設定される複列軸受であれば、他の種類の複列軸受にも適用できることは言うまでも無い。
更に、上述した排出通路Ｗは、封入された潤滑剤を軸受外部に排出できるような構成であれば良く、例えば周方向に連続して排出通路Ｗを構成しても良いし、或いは、周方向に断続的に排出通路Ｗを構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】(ａ)は、本発明の第１の実施の形態に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の第２の実施の形態に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｃ)は、本発明の第３の実施の形態に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｄ)は、本発明の第４の実施の形態に係る複列軸受の構成を示す断面図。
【図２】(ａ)は、本発明の第１の変形例に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の第２の変形例に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｃ)は、本発明の第３の変形例に係る複列軸受の構成を示す断面図、(ｄ)は、本発明の第４の変形例に係る複列軸受の構成を示す断面図。
【図３】軸回転数と軸受温度上昇との関係を示す図。
【図４】従来の複列軸受の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
２  回転軸
４  深溝玉軸受
６  アンギュラ玉軸受
8,10  内輪
12,14  外輪
１６  転動体(玉)
１８  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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