(57)【要約】【課題】保持器案内面での焼付きを確実に防止でき、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能な転がり軸受を提供することである。【解決手段】内向きの保持器案内面である外輪４の軌道溝４ａの両側の各内径面４ｂに、その中央部で周方向に延びる環状溝６を設け、この環状溝６の深さを０．０５ｍｍとすることにより、この非常に浅い環状溝６に潤滑油を膜状に付着させて、環状溝６が下向きになっても潤滑油が流出しないようにするとともに、環状溝６に付着した潤滑油が軸受回転の遠心力で流出しないようにし、環状溝６に付着した潤滑油で形成される油膜によって、対向する保持器案内面である保持器５の外径面５ａと外輪４の内径面４ｂとの接触を防止し、保持器案内面での焼付きを確実に防止でき、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能なものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に複数の転動体が保持器に保持され、前記保持器が、保持器外径面と外輪内径面とに設けられるか、または内輪外径面と保持器内径面とに設けられる外向きと内向きの対向する保持器案内面で案内される転がり軸受において、前記内向きの保持器案内面に周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝の深さを０．２ｍｍ以下としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記環状溝を前記内向きの保持器案内面の中央部に設けた請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記環状溝の幅を前記内向きの保持器案内面の全幅の２０〜８０％とした請求項１または２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記転がり軸受が航空機エンジンの主軸を支持するものである請求項１乃至３のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持器が外輪または内輪で案内される転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
保持器が外輪または内輪で案内される転がり軸受は、保持器を案内する保持器案内面が、保持器外径面と外輪内径面または内輪外径面と保持器内径面のように、外向きと内向きで対向する円周面で形成されている。保持器がこのような保持器案内面で案内される転がり軸受では、希薄潤滑条件下で回転軸が高速回転すると、外向きと内向きで対向する保持器案内面間に十分な潤滑油が供給されず、保持器案内面で焼付きが生じることがある。
【０００３】
前記保持器案内面での焼付きを防止する手段としては、ころ軸受を対象として、外向きと内向きの対向する保持器案内面の少なくとも一方に潤滑油を溜める凹部を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたものでは、潤滑油を溜める凹部の実施形態として、周方向等間隔に設けたキャビティや、周方向や軸方向に延びる溝が開示されており、キャビティの深さは１〜５ｍｍ、溝の深さは２ｍｍとされている。
【０００４】
また、ジェット機やヘリコプタ等の航空機エンジンの主軸等を支持するもののように、高い安全性が要求され、高速で回転する回転軸を支持する転がり軸受では、非常事態を想定した給油遮断のドライラン条件で、例えば３０秒以上焼き付かずに使用可能なことが要求されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９４０６６号公報（第１−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたころ軸受は、潤滑油を溜める凹部であるキャビティや溝の深さが１ｍｍ以上と深く、溜められた潤滑油が自由に流動するので、凹部が下向きになると溜められた潤滑油が流出する。また、凹部を外向きの保持器案内面である保持器外径面または内輪外径面に設けた場合は、軸受回転の遠心力によっても凹部に溜められた潤滑油が流出する。このため、保持器案内面の凹部に潤滑油を確実に保持できず、上述した保持器案内面での焼付きを確実に防止できない問題がある。したがって、高い安全性が要求され、高速で回転する航空機エンジンの主軸等を支持するもののように、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能なことが要求される転がり軸受には使用できない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、保持器案内面での焼付きを確実に防止でき、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能な転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の間に複数の転動体が保持器に保持され、前記保持器が、保持器外径面と外輪内径面とに設けられるか、または内輪外径面と保持器内径面とに設けられる外向きと内向きの対向する保持器案内面で案内される転がり軸受において、前記内向きの保持器案内面に周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝の深さを０．２ｍｍ以下とした構成を採用した。
【０００９】
すなわち、内向きの保持器案内面に周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝の深さを０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下とすることにより、この非常に浅い環状溝に潤滑油を膜状に付着させて、環状溝が下向きになっても潤滑油が流出しないようにするとともに、環状溝に付着した潤滑油が軸受回転の遠心力で流出しないようにして、環状溝に付着した潤滑油で形成される油膜によって対向する保持器案内面同士の接触を防止し、保持器案内面での焼付きを確実に防止でき、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能なものとした。
【００１０】
前記環状溝を前記内向きの保持器案内面の中央部に設けることにより、対向する保持器案内面同士の接触をより確実に防止することができる。
【００１１】
前記環状溝の幅は、前記内向きの保持器案内面の全幅の２０〜８０％とするのが好ましい。環状溝の幅が全幅の２０％未満では、油膜の幅が狭くなって、対向する保持器案内面同士の接触を十分に防止できず、環状溝の幅が全幅の８０％を超えると、油膜の形成が不安定になるからである。
【００１２】
上述した各転がり軸受は、高い安全性が要求され、高速で回転する航空機エンジンの主軸を支持するものに好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の転がり軸受は、内向きの保持器案内面に周方向へ延びる環状溝を設け、この環状溝の深さを０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下とすることにより、この非常に浅い環状溝に潤滑油を膜状に付着させて、環状溝が下向きになっても潤滑油が流出しないようにするとともに、環状溝に付着した潤滑油が軸受回転の遠心力で流出しないようにして、環状溝に付着した潤滑油で形成される油膜によって対向する保持器案内面同士の接触を防止するようにしたので、保持器案内面での焼付きを確実に防止でき、ドライラン条件でも一定時間焼き付かずに使用可能なものとすることができる。
【００１４】
前記環状溝を内向きの保持器案内面の中央部に設けることにより、対向する保持器案内面同士の接触をより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この転がり軸受は、図１に示すように、内輪２が軌道溝２ａの中央で分割され、転動体としてのボール３が外輪４の軌道溝４ａと１点、内輪２の軌道溝２ａと２点で接触する３点接触玉軸受１であり、ボール３を保持する保持器５が、その外径面５ａと外輪４の軌道溝４ａの両側の内径面４ｂとに設けられた外向きと内向きの対向する保持器案内面で案内されるようになっている。なお、分割された一方の内輪２には、軸受引き抜き用の鍔部２ｂが設けられている。
【００１６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記保持器５の内向きの保持器案内面となる外輪４の軌道溝４ａの両側の内径面４ｂには、その中央部で周方向に延びる環状溝６が設けられている。この環状溝６の深さは０．０５ｍｍとされ、その幅は各内径面４ｂの全幅の５０％とされている。したがって、この非常に浅い環状溝６に膜状に付着する潤滑油は、環状溝６が下向きになっても流出せず、かつ、軸受回転の遠心力でも流出しないので、環状溝６に膜状に付着した潤滑油で形成される油膜によって、対向する保持器案内面である保持器５の外径面５ａと外輪４の内径面４ｂとの接触が防止される。
【実施例】
【００１７】
実施例として、図１に示した３点接触玉軸受を用意した。比較例として、前記外輪４の内径面４ｂに環状溝６を設けない３点接触玉軸受も用意した。これらの実施例と比較例の３点接触玉軸受を高速回転試験機の回転軸に取り付け、初期に潤滑油を供給して、その供給を停止してから保持器案内面で焼付きが発生するまでのドライラン時間Ｔを調査するドライラン試験を行った。試験条件は以下の通りである。
・回転速度：２００００ｒｐｍ
・軸受寸法：外径１９０ｍｍ、内径１１０ｍｍ、幅３５ｍｍ
・潤滑油  ：ＭＩＬ−ＰＲＦ−２３６９９
【００１８】
上記ドライラン試験の結果を図３に示す。このグラフでは、比較例でのドライラン時間Ｔを基準値１．０とした相対値で示すが、保持器案内面に非常に浅い環状溝を設けた実施例のものは、比較例のものの約１．６倍のドライラン時間Ｔを達成できており、保持器案内面での耐焼付き性が著しく向上している。
【００１９】
図４は、上述した３点接触玉軸受１を使用したジェット機のエンジンを示す。このエンジンはターボファンエンジンであり、空気を吸入するファン１１と、吸入される空気の一部を圧縮する圧縮機１２と、圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させる燃焼室１３と、燃焼ガスで高速回転するタービン１４とで基本的に構成されており、３点接触玉軸受１によって２箇所で支持された主軸１５に、圧縮機１２のロータとタービン１４が取り付けられている。
【００２０】
図５および図６は、第２の実施形態を示す。図５に示すように、この転がり軸受も第１の実施形態のものと同様の３点接触玉軸受１であり、ボール３を保持する保持器５が、内輪２の軌道溝２ａの両側の外径面２ｃと保持器５の内径面５ｂとに設けられた外向きと内向きの対向する保持器案内面で案内されるようになっている点が異なる。
【００２１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、前記保持器５の内向きの保持器案内面となる保持器５のポケット５ｃの両側の内径面５ｂには、その中央部で周方向に延びる環状溝６が設けられている。この環状溝６の深さも０．０５ｍｍとされ、その幅は各内径面５ｂの全幅の５０％とされている。
【００２２】
上述した各実施形態では、転がり軸受を３点接触玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受は、他の玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態の転がり軸受を示す縦断面図
【図２】ａ、ｂは、それぞれ図１の外輪を示す一部省略断面図と一部切欠き斜視図
【図３】図１の転がり軸受のドライラン試験結果を示すグラフ
【図４】図１の転がり軸受を使用したジェット機のエンジンを示す概略縦断面図
【図５】第２の実施形態の転がり軸受を示す縦断面図
【図６】ａ、ｂは、それぞれ図５の保持器を示す一部省略断面図と一部切欠き斜視図
【符号の説明】
【００２４】
１  ３点接触玉軸受
２  内輪
２ａ  軌道溝
２ｂ  鍔部
２ｃ  外径面
３  ボール
４  外輪
４ａ  軌道溝
４ｂ  内径面
５  保持器
５ａ  外径面
５ｂ  内径面
５ｃ  ポケット
６  環状溝
１１  ファン
１２  圧縮機
１３  燃焼室
１４  タービン
１５  主軸
【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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