(57)【要約】【課題】内輪と外輪が温度差を生じても軸受の焼付きを防止できるようにする。【解決手段】軸受１０の固定側の軌道輪（外輪）１５を複数の加圧手段１１を介してハウジング１３に支持させる。内輪１４の温度が上昇し、内外輪１４，１５のラジアル隙間の間隔ｄが狭くなると、加圧手段１１の縮径方向への付勢圧力を弱めて前記軌道輪１５を拡径し、ラジアル隙間の間隔ｄを広げて、「はめあい締め代」内で焼き付きの起きない間隔に保持する。こうすることで軸受の焼付きを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受の固定側の軌道輪を縮径あるいは拡径方向へ付勢する加圧手段を備え、前記転がり軸受の内外輪の隙間の間隔を検出する変位センサを設け、前記変位センサの検出出力で上記加圧手段を制御して内外輪の隙間の間隔を最適に保持するようにした隙間調整転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内外輪の隙間を調整できるようにして焼き付きを防止した隙間調整転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ジェットエンジン、ガスタービンなどの高速回転体の主軸の軸受は、高速回転（２万回転以上）による内部発熱により、内外輪に温度差を生じる。このとき、軸受内の温度分布は、転動体＞内輪＞外輪となり、外輪よりも内輪の温度上昇の方が高くなる。そのため、内輪が膨張して軸受のラジアル隙間が過少になり、焼き付きを起こす。
【０００３】
この問題を解決する１つの方法として、（特許文献１）には、軸受が支持する主軸に中空穴を設けて潤滑油を供給し、軸受から伝わる熱で発熱した主軸を内部から冷却するものが記載されている。このものでは、前記中空穴と外周面とを結ぶ潤滑油通路と軸受内輪の給油孔とを位相の異なる方向に向け、両者を内輪の内周に沿う環状溝を介して連通し、この環状溝を通過する潤滑油でもって軸受を内輪側から冷却する。
【０００４】
しかし、このものは、主軸とともに軸受の内輪を同時に冷却できるが、主軸を中空にして潤滑油通路や環状溝などを設ける必要があるため構造が複雑になる。また、主軸を中空にして潤滑油通路や環状溝を設けた複雑な構造のため、ジェットエンジン、ガスタービンなどの高速回転体の軸受としては、強度の点でも問題があると考えられる。さらに、環状溝を通過する潤滑油が内輪の転動面に直接接するため、転動面の寿命を短くする恐れもある。
【０００５】
これらの問題を解決する方法として、例えば、（特許文献２）には図６のように、主軸１と主軸１を支持する軸受２の内輪３との間にスリーブ４を設け、このスリーブ４に貫通する冷却用の流路５を設けて冷却油を供給するようにしたものが記載されている。
【０００６】
このような軸受２の冷却装置では、主軸１に中空穴や潤滑油通路や環状溝を設けないので構造を簡単にできる。そのため、強度を高くできる。さらに、内輪の転動面はスリーブを介して冷却油で冷すので、寿命を短くする恐れも少ない。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５４１７００号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平０９−３０７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のスリーブを設けたものでは、内輪を冷却して内外輪の温度差を無くすことができると考えられる。
【００１０】
しかしながら、スリーブによる冷却の度合いは、スリーブに設ける流路の密度（間隔）と、その流路に流す冷却油の流量が大きく関与する。このとき、冷却油の流量の調整は容易にできるが、冷却油を流す流路の密度は可変できない。したがって、使用形態や状態ごとに、それに応じた熱設計をする必要がある。例えば、スリーブに設ける流路の密度が低いと、流路の間隔が開いて冷却量が低下する。そのため、それを補うために冷却油の流量を増やすと、流路ごとの流量は大きくなるが、スリーブに温度ムラを生じて内輪を一様に冷やせない。逆に、流路の密度を高くして間隔を狭くすると、今度は、構造が複雑になって設計が難しくなる。また、流路の密度が高くなると、冷却量が大きくなり、流量を少し変化させるだけでも温度が大きく変るので温度管理が難しくなる。したがって、冷却の度合いを外輪の温度に合わせて調整しなければ、温度差が開いて軸受（内外輪）のラジアル隙間に不都合を生じてしまう問題がある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、上記の難しい冷却法に換えて、内輪と外輪が温度差を生じても焼き付きを起こさないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明では、転がり軸受の固定側の軌道輪を縮径あるいは拡径方向へ付勢する加圧手段を備え、前記転がり軸受の内外輪の隙間の間隔を検出する変位センサを設け、前記変位センサの検出出力で上記加圧手段を制御して内外輪の隙間の間隔を最適に保持するようにした構成を採用したのである。
【００１３】
このような構成を採用することにより、変位センサが、内外輪のラジアル隙間の間隔が広くあるいは狭まったことを検出すると、その差を無くすように加圧手段で固定側の軌道輪に縮径あるいは拡径方向の圧力を加えることで、内外輪のラジアル隙間の間隔を保持するように制御する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、以上のように構成したことにより、転がり軸受の内外輪のラジアル隙間を最適に保つことができる。そのため、例えば、ジェットエンジン、ガスタービンなどの高速回転体の主軸の軸受の焼き付きを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
この形態の隙間調整転がり軸受は、要部を模式的に示した図１の断面図に示すように、例えば、ジェットエンジン、ガスタービンなどの高速回転体の主軸９を支持する転がり軸受１０に加圧手段１１と変位センサ１２を備えた構造となっており、ハウジング１３に収容されている。
【００１７】
前記軸受１０は、内輪１４と固定側の軌道輪（この形態では外輪）１５の間に転動体１６を設け、その転動体１６を保持器１９によって分離したスラスト軸受で、前記転動体１６に円筒状のコロを採用して高速回転に対応したスラスト円筒コロ軸受である。
【００１８】
内輪１４は、図１のように、端部にラジアル隙間検出用の突部１８を形成したもので、前記突部１８は、内輪１４の端部の一方（図１では、向って左側）を軸方向に突出させたものである。また、前記突部１８は、図１では断面の上部しか示していないが、内輪１４の内周に沿って一定の厚みに形成してある。
【００１９】
固定側の軌道輪１５は、図２のように、複数の加圧手段１１を介してハウジング１３に支持されている。加圧手段１１は、図１のように、係合部２０と押し圧部２１とから構成されており、係合部２０は、前記軌道輪１５とハウジング１３を図１に示すようなテーパー状に形成したものである。すなわち、前記軌道輪１５は外周を両端部間の真中部分を頂点として、両側を軸方向に下向きのテーパー面に形成したものである。一方、ハウジング１３は、この固定側の軌道輪１５と対称なテーパー面を対向する部分に形成することにより、後述の押し圧部２１の当接部２２を嵌入する係合部２０を形成する。
【００２０】
押し圧部２１は、当接部２２と駆動部２３とで構成されており、図１のように、軸受１０の前後（図１では左右）に設けてある。前記当接部２２は、図１のような先端がカットされた円錐台形をしたもので、前述の外輪１５とハウジング１３で形成する係合部２０に、図１のように最後まで嵌入すると、係合部２０のテーパーと合致して固定側の軌道輪１５を縮径方向へ付勢する（外輪の「はめあい締め代」内で）ように形成してある。このとき、押し圧部２１を軸受１０の前後に設けたことにより、前記軌道輪１５を均等に付勢するようになっている。
【００２１】
駆動部２３は、この形態では、図１に示すような当接部２２に接続されたラック２４と前記ラック２４に歯合するピニオンギャー２５を備え、前記ピニオンギャー２５は、モータ２６の軸に取り付けられており、モータ２６の回転で当接部２２を進出あるいは後退するようになっている。すなわち、当接部２２を進出させると固定側の軌道輪１５を縮径方向へ付勢し、逆に、当接部２２を後退させると加えていた圧力を解放することで、前記軌道輪１５を拡径方向へ付勢する。
【００２２】
また、前記軌道輪１５の端部には、ホルダー２７を設けて、変位センサ１２を取り付けるようにしてある。
【００２３】
変位センサ１２は、この形態では、渦電流式、光学式、超音波式、レーザフォーカス式などの非接触式センサのいずれかを先の軌道輪１５の端部のホルダー部２７に取り付けると、内輪１４の突部（隙間検出用）１８に臨むようにしてある。このとき、前記突部１８の検出に軸受１０の潤滑油が邪魔な場合は、図１の鎖線の位置にシール部材Ｓを設ければ良い。なお、変位センサ１２は、この形態では、非接触式のものを用いたが、軸受１０の高回転に対応できるものであれば接触式のものでも使用可能である。
【００２４】
このようにセットされた変位センサ１２は、例えば、図３に示すように、制御回路（アナログでもデジタルでも可）４０を介してドライブ回路４２と接続されたモータ２６（この形態では直流モータ）と接続し、モータ２６への通電を制御して内外輪１４，１５のラジアル隙間の間隔ｄを保持するようにしてある。例えば、制御回路４０は、比較回路を備えて、一方の入力に基準信号発生手段４１を接続し、他方の入力に変位センサ１２の出力を接続して、両者の差が無くなるようにモータ２６を制御するのである。
【００２５】
この形態は、上記のように構成され、例えば、加圧手段１１を作動して、押し圧部２１の円錐形の当接部２２を係合部２０へ嵌入して固定側の軌道輪１５を縮径方向へ付勢して「はめあい締め代」内で、内外輪１４、１５のラジアル隙間の間隔ｄを最少にするように加圧する。この状態で図３の基準信号発生手段４１を変位センサ１２の出力と同じ信号になるように調整する。このように設定を行うと、主軸９の回転によって内輪１４の温度が上昇し、前記軌道輪１５との間に温度差が生じて、その温度差でもって内外輪１４，１５のラジアル隙間の間隔ｄが狭くなると、その狭くなった間隔ｄを変位センサ１２が検出して制御回路４０へ入力する。制御回路４０は変位センサ１２から入力した信号と、基準信号発生手段４１からの信号とを比較し、その差を無くすようにモータ２６への通電を制御する。
【００２６】
すなわち、先のようにラジアル隙間の間隔ｄが狭まると、つまり、内輪１４の温度が固定側の軌道輪である外輪１５よりも上昇すると、モータ２６を作動してラックを後退させる。こうすると、縮径方向への付勢圧力が弱まるので、固定側の軌道輪である外輪１５が拡径して内外輪１４、１５のラジアル隙間の間隔ｄが広がる。そのため、ラジアル隙間の間隔ｄを外輪の「はめあい締め代」内で焼き付きの起きない間隔に保持することができる。
【００２７】
また、内輪１４の温度が低下し、内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄが広がると、モータ２６を作動してラック２４を進出させ、縮径方向へ付勢して固定側の軌道輪である外輪１５を縮径させて内外輪１４、１５のラジアル隙間の間隔ｄを最適に保つのである。
【００２８】
このように、固定側の軌道輪１５の「はめあい締め代」を変化させることで、内外輪１４、１５のラジアル隙間の間隔ｄを最適に保持することができるので、軸受１０の焼き付きを防ぐことができる。
【実施例１】
【００２９】
この実施例１は、加圧手段１１の他の態様を示すもので、図４のものは、図１のラック２４とピニオンギャー２５を使用した駆動部に換えて、油圧シリンダ３０を使用したものである。このように、油圧シリンダ３０を使用すれば、火花を発生することがないので、例えば、火気が禁止された箇所でも使用することができる。
【００３０】
図５は、図１のラック２４とピニオンギャー２５に換えて、ウォームギャー３１とウォームホィールギャー３２を使用したもので、このとき、ウォームギャー３１と接続する円錐形の当接部２２にネジを形成し、このネジと螺合するネジ溝を固定側の軌道輪である外輪１５とハウジング１３で形成される係合部２０に形成してある。こうすることで、当接部２２の進出あるいは後退量がウォームホィールギャー３２の回転量で正確に決められるので、隙間の間隔ｄを正確に制御できる。
【００３１】
また、これ以外にも、ラック２４、ピニオンギャー２５、ウォームギャー３１、ウォームホイールギャーなどの機構部材を省いて、プランジャーなどのリニアな駆動源を直接当接部２２に接続してダイレクトに使用することもできる。
【００３２】
なお、この形態では、外輪を固定側の軌道輪としたものについて述べたが、これに限定されるものではない。内輪を固定側の軌道輪として、加圧手段を設けるようにできることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
この発明は、加圧手段を設けて、固定側の軌道輪の「はめあい締め代」を変化させるという簡単な構成で内輪と外輪の隙間を適正に保つようにできるので、コストの安い低速な転がり軸受にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の要部を模式的に示した断面図
【図２】図１のａ−ａ断面図
【図３】実施形態の回路ブロック図
【図４】他の態様を示す要部の断面図
【図５】他の態様を示す要部の断面図
【図６】従来例の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１０  転がり軸受
１１  加圧手段
１２  変位センサ
１３  ハウジング
１４  内輪
１５  固定側の軌道輪
ｄ  間隔
【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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