(57)【要約】【課題】高速軽荷重で使用される転がり軸受において、比較的簡単な構造によって内輪軌道面と転動体の間でスミアリングによる損傷を確実に抑制し、特に転動体に公転滑りや自転滑りによるスキッディングを確実に防止した転がり軸受とすることである。【解決手段】保持器４の軸方向の端面を等間隔で方形状溝を切り欠いて複数の溝における片側の溝壁からなる油受壁６を形成し、この油受壁６にジェット給油装置のノズル５を接近させて配置し、このノズル５から油流を噴射させて保持器４に回転軸回りの回転力を与えるようにした軽荷重高速回転用の転がり軸受とする。そのため、スミアリング現象が防止され、内輪１１の軌道面上の定位置で自転せずに摺動する自転滑り状態も防止される。【選択図】図１
2006090461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪、外輪、転動体および保持器と、潤滑油を噴出するジェット給油装置とを備えた転がり軸受において、
前記保持器の端面に立ち上がる複数の油受壁を周方向に間隔を開けて並べて設け、前記ジェット給油装置のノズルの噴出口を前記油受壁に向けて配置したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
油流が、保持器の理論公転速度における５０％以上の速度の油流である請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記油受壁が、保持器の端面に形成された溝壁である請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記油受壁が、保持器の端面に突出する羽根状に形成された油受壁である請求項１または２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、軽荷重の条件で高速回転する転がり軸受であって、例えばガスタービンエンジンの主軸、減速機、圧縮機の軸などの高速回転軸を支持する転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転がり軸受の内輪が高速回転すると、転動体は外輪に遠心力で押しつけられて転がり運動をするが、転動体の内輪側は油膜が充分に形成される反面、内輪から転動体に与えられる接線力（駆動力）が小さくなって、ついには内輪と転動体は滑り始めることになる。
【０００３】
さらに、高速度になると転動体の公転滑り（内輪の軌道面上を移動するが自転せずに摺動する状態）、自転滑り（内輪の軌道面上の定位置で自転せずに摺動する状態）は激しくなり、転走面に摩耗を生ずるようになる。このような滑り現象は、「スキッディング」と称される。
【０００４】
例えばジェットエンジンの場合、回転子によるラジアル荷重は、それを支える円筒ころ軸受の負荷容量に比べてかなり小さくなり、運転中の回転子の支持条件によって円筒ころ軸受のラジアル荷重はゼロになることもある。
【０００５】
このようなスキッディングを防止する１つの対策として、内輪にて保持器を案内させる内輪案内形式として内輪から保持器を介して転動体に与えられる接線力である駆動力を確保する方法がある。
【０００６】
また、他のスキッディング対策として、軌道輪を楕円形またはおむすび形に歪ませた非真円状の型式の転がり軸受を用いることが知られている（特許文献１参照）。
【０００７】
図６に示すように、このような型式の軸受は、例えば軸受内輪１１における楕円状の軌道面の長軸径Ｓ２（＞短軸径Ｓ１）が転動体の外輪１２に内接する円径よりも大きく、非真円量は軸受単体においてラジアル隙間に対して充分大きな量である。
【０００８】
このような軸受では、無負荷においても一部の転動体１３が予圧荷重を受けて駆動力を発生させることにより、転動体の公転すべり（スキッディング）の機会が少なくなる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１６７２９号公報（段落番号［０００４］、［０００５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、前記したような内輪案内型式の軸受では、高速回転下では案内面部分の潤滑が不充分になり、この部分が摩耗するという問題点がある。すなわち、この型式の軸受では、ジェット潤滑では軸受の全体に潤滑油の充分な供給ができないので、遠心給油のための特別な構造を軸受に設ける必要があり、すなわち軸受の油穴加工、軸への油溝加工などを行なわなければならず、これでは軸受全体の構造が複雑化し、加工費用も嵩むという問題点が起こる。
【００１１】
また、転がり軸受において、楕円（おむすび）状の軌道面などを高精度に形成する型式のものを採用すると、高精度の曲率で加工する技術を要し、製品の高コスト化を招くという問題点もある。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して高速軽荷重で使用される転がり軸受において、比較的簡単な構造によって内輪軌道面と転動体の間でスミアリングによる損傷を確実に抑制し、特に転動体に公転滑りや自転滑りによる摩耗（スキッディング）を確実に防止する転がり軸受とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明では、内輪、外輪、転動体および保持器と、潤滑油を噴出するジェット給油装置とを備えた転がり軸受において、前記保持器の端面に立ち上がる複数の油受壁を周方向に間隔を開けて並べて設け、前記ジェット給油装置のノズルの噴出口を前記油受壁に向けて配置したことを特徴とする転がり軸受としたのである。
【００１４】
上記したように構成されるこの発明の転がり軸受は、保持器の端面に設けた複数の油受壁に、ジェット給油装置のノズルの噴出口から噴出される油流が、所定の速さで所定方向から当たることにより、この油受壁に受けた油流の圧力が油受壁を圧して保持器全体を回転軸の回りに回転させる。
【００１５】
これにより、内輪または外輪に対して相対的に回転する保持器の公転速度が増加し、その際に転動体は自転を強制される。これによって、保持器が内輪に対して回転しないことに起因するスキッディングによるスミアリング現象が防止され、内輪の軌道面上の定位置で自転せずに摺動するという自転滑り状態も防止される。
【００１６】
また、このような保持器の公転速度が得られるためには、油流が、保持器の理論公転速度における５０％以上の速度の油流である転がり軸受とすることが好ましい。
【００１７】
また、油受壁に受けた油流の圧力が油受壁を押して回転軸の回りに効率よく回転させ、かつこの機構を比較的簡単にするためには、前記油受壁が、保持器の端面に形成された溝壁であることが好ましく、または、前記油受壁が、保持器の端面に突出する羽根状に形成された油受壁とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、保持器の端面に複数の油受壁を設けて回転軸回りの回転力を与えるように所定速度の油流を前記ジェット給油装置から油受壁に噴射させる構成としたので、比較的簡単な構造によって内輪軌道面と転動体の間でスミアリングによる損傷が抑制され、特に転動体に公転滑りや自転滑りによる摩耗（スキッディング）を防止した転がり軸受となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の実施形態を以下に添付図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、実施形態は、内輪１、外輪２、転動体３および保持器４を具備し、潤滑油を噴出するジェット給油装置のノズル５を所定位置に配置した転がり軸受であり、保持器４の軸方向の端面を等間隔で方形状溝を切り欠いて複数の溝における片側の溝壁からなる油受壁６を形成し、この油受壁６にジェット給油装置のノズル５を向けて接近させて配置し、このノズル５から油流を噴射させて保持器４に回転軸回りの回転力を与えるようにした軽荷重高速回転用の転がり軸受である。
【００２０】
この発明に用いる保持器４は、全体形状を特に限定されないが、その軸方向の片端面または両端面に油受壁６を形成する。保持器４の両端面に油受壁６を形成した場合には、ジェット給油装置のノズル５を両端方向から接近させて配置すれば、より大きな油流圧力を受けることができる。
【００２１】
すなわち、当初の目的である潤滑のためにジェット給油装置から送られる油流の噴射を利用して、リング状の保持器４をその回転軸７を中心に回転させるためには、保持器４の端面の片側または両側のそれぞれ１箇所以上で油流噴射を行なう。
【００２２】
油受壁６は、図示したように保持器４の端面を等間隔で方形状に切り欠いた平面状の溝壁であってよいが、その他の形態として、油流を効率よく受けて油圧を受ける面積をできるだけ大きくするように、スプーンのような凹形曲面に形成してもよい。
【００２３】
また、油受壁６は、端面から立ち上がるよう軸方向に突出した羽根形状に形成してもよく、例えば保持器４の端面に１以上の曲率で湾曲させて回転翼やスクリューの羽根のように形成し、保持器端面にいわゆる羽根車を付設したような形態であっても良い。
【００２４】
ノズル５に油流を供給するジェット給油装置は、特にその給油機構を限定したものではなく、周知の軸受用オイルジェット装置を用いたものであり、加圧した潤滑油をノズル５から油受壁６に対して所定角度αの噴流とする噴出口８を有し、この噴流が油受壁６を加圧する。
【００２５】
油流の方向である所定角度αは、図示した油受壁６に対しては３０〜７０°程度で設定すると回転効率がよい。
【００２６】
油流の速さは、保持器の理論公転速度における５０％以上の速さであることが好ましいが、その理由は以下の通りである。
【００２７】
公知文献の゛Cage Slip and It’s Effect on Damages in High Speed Roller Bearings゛1985、Hiideo Kaido,Yoshiki Doiでは、スミアリング損傷が起こる滑り速度は、耐熱鋼のＭ５０材で８５ｍ/ｓ、軸受鋼ＳＵＪ２材で５０ｍ/ｓと説明されている。図５にｄｍＮ値（ピッチ径×軸回転速度）と許容限界滑り率（Ｓｃ）の関係を示したが、一般に高速といわれるｄｍＮ値は３５０万以上であり、その場合の限界滑り率はＭ５０材の場合に５０％程度であり、またジェット給油を行う場合の潤滑油の流速は保持器理論公転速度の５０％以上である。これらのことから、保持器に噴出させる流速は理論公転速度の５０％以上であることが好ましい。
【００２８】
また、保持器の片端面に複数の油受壁を設ける態様よりも、保持器の両端面に複数の油受壁を設ける態様のほうが、油受壁の面積を大きくし、より大きな回転力を得るために好ましい。油流の噴射（ノズル）は、片面ごとに１以上、好ましくは２〜６箇所程度設けることが回転の効率を上げるために好ましい。
【００２９】
また、図３に示すように、保持器９の油受壁６を形成する溝のピッチを図１に示したものより増やしてもよく、また図４に示すように、ころ軸受その他周知の種類の転がり軸受について、保持器１０の端面に所定の油受壁６を形成することができる。
【００３０】
このように構成した実施形態では、保持器の端面に設けた複数の油受壁に、ジェット給油装置から噴出される油流が、所定の速さで所定方向から当たるようになり、この油受壁に受けた油流の圧力は回転軸７を含む平面または円曲面に沿って形成された油受壁を回転軸の回りに回転させ、保持器が回転する。
【００３１】
そのため、スミアリング現象が防止され、内輪の軌道面上の定位置で自転せずに摺動する自転滑り状態も防止されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態の転がり軸受の保持器の一部とノズル先端の拡大側面図
【図２】第１実施形態の転がり軸受の保持器の一部とノズル先端の拡大側面図
【図３】第２実施形態の転がり軸受の保持器の一部とノズル先端の拡大側面図
【図４】第３実施形態の転がり軸受の保持器の一部とノズル先端の拡大側面図
【図５】Ｍ５０材とＳＵＪ２材についてのｄｍＮ値と許容限界滑り率の関係を示す図表
【図６】（ａ）従来例の軌道面楕円の転がり軸受の正面図（ｂ）従来例の軌道面楕円の転がり軸受の断面図
【符号の説明】
【００３３】
１、１１  内輪
２、１２  外輪
３、１３  転動体
４、９、１０  保持器
５  ノズル
６  油受壁
７  回転軸
８  噴出口
【図１】
2006090461.tif 000003
【図２】
2006090461.tif 000004
【図３】
2006090461.tif 000005
【図４】
2006090461.tif 000006
【図５】
2006090461.tif 000007
【図６】
2006090461.tif 000008