(57)【要約】      （修正有）【課題】内輪と外輪の温度差を生じないようにして軸受の焼付きを防止する。【解決手段】軸受１０の外輪１５の外径面にヒータ１１を設け、外輪１５を加熱して外輪１５よりも温度の高い内輪１４と同じ温度にする。こうすることで、内外輪１４と１５の隙間の間隔ｄを保てるので、焼付きを防止することができる。このとき、内外輪の隙間の間隔を検出する変位センサを設け、前期変位センサの検出出力をもって上記ヒータ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することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受の外輪外径面あるいはハウジングにヒータを設けて加熱することにより、内外輪の隙間の間隔を調整するようにした隙間調整軸受。
【請求項２】
上記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もって上記ヒータ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請求項１に記載の隙間調整軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼き付きを防止した隙間調整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させて、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】
ところで、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５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、強度も高くできる。また、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０９−３１７７７８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くいと、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、容易に内輪と外輪の温度差を生じないようにして焼付きを防止することである。
【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、軸受の外輪外径面あるいはハウジングにヒータを設け、加熱することにより、内外輪の隙間の間隔を調整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、ヒータで外輪外径面あるいはハウジングを加熱して、内輪よりも温度の低い外輪を内輪と同じ温度にする。このとき、加熱用のヒータは、外輪外径面あるいはハウジングに設けるので設置が容易である。また、加熱もヒータに通電するだけなので、簡単に温度差を無くすことができる。
【００１４】
このとき、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もって上記ヒータ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することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、変位センサが、内外輪の隙間の間隔が最適値よりも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ヒータへの通電を制御して、内外輪の隙間の間隔を最適に保持する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、以上のように構成したことにより、軸受の内外輪の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】
【００１７】
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。
【００１８】
この形態の隙間調整軸受は、図１の要部を模式的に示した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を支持する軸受１０にヒータ１１と変位センサ１２を取り付けた構造となっており、ハウジング１３に収容されている。
【００１９】
前記軸受１０は、内輪１４と外輪１５の間に転動体１６を設け、その転動体１６を保持器１７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。
【００２０】
内輪１４は、図１のように、端部に隙間検出用の突部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。
【００２１】
外輪１５は、外径面と接するハウジング１３に溝１９を設けてヒータ１１を巻き付けてある（この形態では、溝１９をハウジング１３側に設けているが、外輪１５側でも構わない）。溝１９は、外輪１５の外径面を包むように螺旋状に形成してある。また、外輪１５には、端部にハウジング１３を貫通する切欠口２０を設けて、変位センサ１２を取り付けるようにしてある。
【００２２】
ヒータ１１は、この形態の場合、例えば、ニクロム線やシーズヒータなどの外輪１５の外径面に沿って折り曲げ可能なものを使用する。そして、このように、折り曲げることのできるヒータ１１を溝１９に嵌め込むことにより、図１のように、軸受１０の外輪１５に螺旋状に巻き付けてある。
【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を先の外輪１５とハウジング１３の間に設けた切欠口２０から内輪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の鎖線に示すようにシール部材２１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２に示すように、制御回路（アナログでもデジタルでも可）２２を介してヒータ１１と接続し、ヒータ１１への電流を内外輪１４，１５の隙間の間隔ｄを最適に保持するように制御するようにしてある。例えば、制御回路２２は、比較回路を備えて、一方の入力に基準信号発生手段２３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ヒータ１１を駆動するのである。
【００２５】
この形態は、上記のように構成され、例えば、図２の基準信号発生手段２３を調整し、内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄが最適な際の変位センサ１２の出力と同じ信号を出力するようにする。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、外輪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２２へ入力する。制御回路２２は変位センサ１２から入力した信号と、基準信号発生手段２３からの信号とを比較し、その差を無くすようにヒータ１１への電流を制御する。
【００２６】
すなわち、先のように隙間の間隔ｄが狭まると、つまり、内輪１４の温度が外輪１５よりも上昇すると、ヒータ１１への電流を増加して外輪１５を加熱する。こうすることで、外輪１５を膨張させて内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄを広げるように制御する。一方、加熱によって内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄが広がると、つまり、外輪１５の温度が内輪１４よりも上昇すると、ヒータ１１への電流を減少させて外輪１５の温度を下げ、内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄが狭くなるように制御して、内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄを最適に保つのである。
【００２７】
このように、内輪１４と外輪１５の温度差がなくなるようにしたので、内外輪１４、１５の隙間の間隔ｄを最適に保持することができるので、軸受の焼き付きを防ぐことができる。
【００２８】
なお、実施形態では、ヒータ１１を外輪１５の外径面に設けたものを示したが、これに限定されるものではない。軸受１０の温度を上げて内外輪１４、１５の温度差を無くせば良いので、図１の鎖線のヒータ１１のように、ハウジング１３に設けても良い（内輪１４よりも高い温度にすれば温度差を無くすことができる）。
【実施例１】
【００２９】
この実施例１は、ヒータ１１の他の態様を示すもので、図３のものは、図１の螺旋状に巻きつけたヒータ１１に換えて、バント状のヒータ１１ａを外輪１５の外径面に巻きつけるようにしたものである。このようなバンドヒータ１１ａを使用すると、螺旋状に巻回する手間を必要としないので好都合である。また、先の螺旋状のヒータ１１のように、溝１９を設けなくともバンド状のヒータを挿入するスペースを確保すれば良いので加工も楽である。
【００３０】
図４は、外輪１５の外径面に、複数の円筒形のポケット２４を等間隔で設け、電力密度の高いカートリッジヒータ１１ｂを使用できるようにしたものである。カートリッジヒータ１１ｂは、棒状のセラミックに巻き付けたニクロム線をステンレス製のパイプに挿入し、ニクロム線とパイプの隙間を高熱伝導性と高絶縁性に優れたＭｇＯで封じ込めた棒状ヒータである。このような高効率なヒータ１１ｂを用いれば、効率よく加熱できるので、隙間調整の応答を向上させることができる。
【００３１】
なお、この形態では、発明の説明にスラスト円筒コロ軸受を用いたが、これに限定されるものではない。内輪１４と外輪１５に温度差を生じる軸受１０であれば、アンギュラでも、スラストでも、また、コロ軸受でも玉軸受でも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、軸受をヒータで加熱す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軸受にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の要部を模式的に示した断面図
【図２】実施形態の回路ブロック図
【図３】他の態様を示す要部の断面図
【図４】他の態様を示す要部の断面図
【図５】従来例の断面図
【符号の説明】
【００３４】
１０  軸受
１１  ヒータ
１２  変位センサ
１３  ハウジング
１４  内輪
１５  外輪
ｄ  間隔
【図１】
2008163988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008163988.tif 000006
【図５】
2008163988.tif 000007