(57)【要約】【課題】  外輪３と内輪５との両方が、互いに逆方向に回転する構造で、各円筒ころ６、６の両端面外周縁部及び各鍔７、７の周縁部の摩耗を防止できる構造を実現する。【解決手段】  外径側回転部材と内径側回転部材９との間に設ける鍔付円筒ころ軸受１を構成する上記各円筒ころ６、６として、軸方向寸法が外径寸法よりも短い短寸ころを使用する。この結果、これら各円筒ころ６、６がスキューしにくくなって、これら各円筒ころ６、６の両端面外周縁部と上記各鍔部７、７の周縁部との擦れ合い部の面圧を抑えられて、上記課題を解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面を有し、使用時に所定方向に回転する外径側回転部材と、この外径側回転部材の内周面と同心の外周面を有し、使用時に上記所定方向と逆方向に回転する内径側回転部材と、この内径側回転部材の外周面と上記外径側回転部材の内周面との間に設けられた転がり軸受とを備え、この転がり軸受は、この外径側回転部材に内嵌固定された、内周面に円筒状の外輪軌道を有する外輪と、上記内径側回転部材に外嵌固定された、外周面に円筒状の内輪軌道を有する内輪と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころとを備え、これら両軌道のうちの一方の軌道の軸方向両側部分に、他方の軌道に向けて径方向に突出する鍔を全周に亙って形成した鍔付円筒ころ軸受である回転支持装置に於いて、上記各円筒ころが、軸方向寸法が外径寸法よりも短い短寸ころである事を特徴とする回転支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機用、産業用等として使用されるガスタービン装置の回転支持部の様に、互いに同心に支持されて互いに反対方向に回転する１対の部材同士を円筒ころ軸受により回転自在に支持する為の、所謂差動反転ころ軸受と呼ばれる回転支持装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン装置の回転支持部に使用される差動反転ころ軸受に就いては、非特許文献１、２に記載される等により従来から知られている。この様な差動反転ころ軸受として一般的には、図５に例示する様な鍔付円筒ころ軸受１が使用される。この鍔付円筒ころ軸受１は、内周面に円筒状の外輪軌道２を有する外輪３と、外周面に円筒状の内輪軌道４を有する内輪５と、これら両軌道２、４の間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころ６、６とを備える。そして、これら両軌道２、４のうちの一方の軌道（図５に示したものは、ＮＵ型であり、外輪軌道２）の軸方向両側部分に、他方の軌道（内輪軌道４）に向けて径方向に突出する鍔７、７を全周に亙って形成している。
【０００３】
上記鍔付円筒ころ軸受１を上記差動反転ころ軸受として使用する場合には、上記外輪３を外径側回転部材の一部内周面に内嵌固定し、上記内輪５を、この外径側回転部材と同心に配置された内径側回転部材の一部外周面に外嵌固定する。上記ガスタービン装置等の運転時には、これら外径側、内径側両回転部材が何れも、互いに逆方向に回転する。従って、これら両回転部材に嵌合固定された上記外輪３と上記内輪５との間に設置した上記各円筒ころ６、６の自転速度が非常に速くなる。この為、これら各円筒ころ６、６の自転軸が、上記外輪３及び上記内輪５の中心軸に対し非平行になる、所謂スキューが発生すると、上記各円筒ころ６、６の両端面外周縁部が、上記各鍔７、７の周縁部と高速で擦れ合う。又、この擦れ合い部の面積は狭い為、この擦れ合い部の面圧もかなり高くなる。この結果、擦れ合い部に於ける面圧Ｐと擦れ合い速度Ｖとの積であり、この擦れ合い部の摩耗程度に大きな影響を及ぼす、所謂ＰＶ値が高くなる。
【０００４】
この為、上記擦れ合い部を構成する各面、即ち、上記各円筒ころ６、６の両端面外周縁部及び上記各鍔７、７の周縁部の摩耗が進み、上記鍔付円筒ころ軸受１の耐久性を確保する事が難しくなる。この様な耐久性低下に繋がる摩耗を防止する事に就いて、前記非特許文献１、２には、特に記載されていない。これに対して、特許文献１には、円筒ころ軸受１を組み込んだ各種機械装置の耐久性、信頼性を向上させるべく、円筒ころの端面並びに鍔の内側面の摩耗防止並びに焼き付き防止を図る為の発明が記載されている。上記特許文献１に記載された発明の場合には、上記円筒ころのジャイロモーメントＳを、この円筒ころの動的不釣り合いにより発生するモーメントＵと、この円筒ころのスキュー角の変動に伴って発生するモーメントＣとの和以上（Ｓ≧Ｕ＋Ｃ）とする。同時に、これら各モーメントＳ、Ｕ、Ｃに基づいて上記端面と内側面との摺接点で上記円筒ころの端面と上記各鍔の内側面とを互いに押し付け合う方向に作用する力Ｑと、上記摺接点での滑り速度Ｖとの積Ｑ・Ｖを、６０kgf・m/s 以下とする。
【０００５】
この様な特許文献１に記載された円筒ころ軸受は、Ｓ≧Ｕ＋Ｃなる関係に基づき、ジャイロモーメントＳが、上記各円筒ころの姿勢を安定させる。又、上記積Ｑ・Ｖを、６０kgf・m/s 以下として、上記ジャイロモーメントＳが過度に大きくなる事を防止している為、上記摺接点での摩擦を抑えて、異常摩耗や焼き付きの発生を防止できる。尚、上記Ｓ≧Ｕ＋Ｃなる関係を満たす為に、鍔付円筒ころ軸受を構成する円筒ころとして、軸方向寸法が外径寸法よりも短い短寸ころを使用する事も、上記特許文献１に記載されている。但し、この特許文献１に記載された発明の場合には、外輪を静止させ、内輪を回転させる状態で使用される鍔付円筒ころ軸受を対象としている。言い換えれば、本発明が対象としている様な、外輪と内輪との両方が、互いに逆方向に回転する構造で、上記各円筒ころ６、６の両端面外周縁部及び上記各鍔７、７の周縁部の摩耗を防止する事を意図したものではない。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２８９７１１号公報
【非特許文献１】W.L.Gamble,R.Valori 著、「Development  of  Counter-Rotating Intershaft Support BearingTechnology」J.AIRCRAFT（vol.20,no.6,June 1983)
【非特許文献２】B.Crecelius 著、「Counterrotating   Differential  Cylindrical  Roller  Bearing Development」、Paper  No.AIAA-87-1843 at  AIAA/SAE/ASME/ASEE23rd  Joint  Propulsion  Conference,1987
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、外輪と内輪との両方が、互いに逆方向に回転する構造で、円筒ころの両端面外周縁部及び各鍔の周縁部の摩耗を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転支持装置は、内周面を有し、使用時に所定方向に回転する外径側回転部材と、この外径側回転部材の内周面と同心の外周面を有し、使用時に上記所定方向と逆方向に回転する内径側回転部材と、この内径側回転部材の外周面と上記外径側回転部材の内周面との間に設けられた転がり軸受とを備える。
そして、この転がり軸受は、この外径側回転部材に内嵌固定された、内周面に円筒状の外輪軌道を有する外輪と、上記内径側回転部材に外嵌固定された、外周面に円筒状の内輪軌道を有する内輪と、この内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の円筒ころとを備え、これら両軌道のうちの一方の軌道の軸方向両側部分に、他方の軌道に向けて径方向に突出する鍔を全周に亙って形成した鍔付円筒ころ軸受である。
特に、本発明の回転支持装置に於いては、上記各円筒ころが、軸方向寸法が外径寸法よりも短い短寸ころである。
【発明の効果】
【０００９】
上述の様に、鍔付円筒ころ軸受を構成する各円筒ころとして、軸方向寸法が外径寸法よりも短い短寸ころ使用する、本発明の回転支持装置の場合には、上記各円筒ころの自転運動に基づくジャイロモーメントを、これら各円筒ころの姿勢を安定させる（スキューを抑える）方向の力として利用できる。この為、これら各円筒ころの軸方向両端面外周縁部と各鍔の周縁部との当接圧Ｐが、これら各円筒ころのスキューに基づいて高くなる事を防止できる。この結果、上記各円筒ころの軸方向両端面外周縁部及び上記各鍔の周縁部の摩耗を抑えられる。
【実施例】
【００１０】
本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験では、図１に示す様に、供試体である鍔付円筒ころ軸受１を、互いに同心に配置された、有底円筒状の外径側回転部材８の内周面と、円杆状の内径側回転部材９の外周面との間に設置し、これら両回転部材８、９を、互いに逆方向に、外径側回転部材８を８０００min-1 で、内径側回転部材９を１２０００min-1 で、２００時間回転させた。上記鍔付円筒ころ軸受１にはラジアル荷重が加わらない状態とした。又、この鍔付円筒ころ軸受１を構成する外輪３の内周面に形成した外輪軌道２の直径は２０４mm、同じく内輪５の外周面に形成した内輪軌道４の直径は１８０mm、各円筒ころ６、６の数は３２個、上記外輪３の両端部内周面に形成した鍔７、７の内径は１７２mmとした。又、潤滑条件は、合成潤滑油による強制潤滑とした。更に、上記各円筒ころ６、６としては、本発明の技術的範囲に属するものとして、直径が１２mm、軸方向長さが１０．３２mmのものを、本発明の技術的範囲から外れるものとして、直径が１２mm、軸方向長さも１２mmのものを、それぞれ用意した。尚、上記本発明の技術的範囲に属するものは、軸方向の慣性モーメントと径方向の慣性モーメントとが互いに等しくなる寸法とした。
【００１１】
この様な条件の摩耗試験に供した上記各鍔付円筒ころ軸受１を分解し、上記各円筒ころ６、６及び上記各鍔７、７の表面形状に就いて、図２の（Ａ）（Ｂ）に矢印で示す方向を微細形状測定器により測定した。この作業により、上記摩耗試験後に於ける、上記円筒ころ６の両端面外周縁部及び上記鍔７の周縁部の形状を求めた。その結果を、図３〜４に示す。これら図３〜４のうち、図３は上記本発明の技術的範囲に属する短寸ころを組み込んだ鍔付円筒ころ軸受１に関する測定結果を、図４は、上記本発明の技術的範囲から外れる短寸ころを組み込んだ鍔付円筒ころ軸受１に関する測定結果を、それぞれ示している。又、図３〜４のうちの（Ａ）は上記鍔７側の測定結果を、同じく（Ｂ）は上記円筒ころ６側の測定結果を、それぞれ示している。
【００１２】
この様な測定結果を示した図３〜４で、本発明の技術的範囲に属する短寸ころを組み込んだ鍔付円筒ころ軸受１の場合には、図３に示した様に、各部の摩耗は軽微であったのに対して、上記本発明の技術的範囲から外れる短寸ころを組み込んだ鍔付円筒ころ軸受１の場合には、図４に楕円で囲んだ部分に比較的大きな摩耗が観測された。この様な実験結果から明らかな通り、本発明の場合には、鍔付円筒ころ軸受１を構成する外輪３と内輪５との両方が、互いに逆方向に回転する構造で、各円筒ころ６、６の両端面外周縁部及び各鍔７、７の周縁部の摩耗を防止できる構造を実現して、ガスタービン装置等の回転支持部の耐久性向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の効果を確認する為の実験に使用した実験装置の略断面図。
【図２】各円筒ころ及び鍔に関する測定部位を示す為の模式図。
【図３】本発明の技術的範囲に属する構造に関する実験結果を示す線図。
【図４】本発明の技術的範囲から外れる構造に関する実験結果を示す線図。
【図５】従来から知られている鍔付円筒ころ軸受の１例を示す断面図。
【符号の説明】
【００１４】
１    鍔付円筒ころ軸受
２    外輪軌道
３    外輪
４    内輪軌道
５    内輪
６    円筒ころ
７    鍔
８    外径側回転部材
９    内径側回転部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006329325.tif 000005
【図４】
2006329325.tif 000006
【図５】
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