(57)【要約】【課題】転がり軸受の転動体と軌道輪との間に生じる滑りを解消する。【解決手段】内輪１及び外輪２の両軌道輪間にその周方向全周に亘り円筒ころ３を介在し、その各円筒ころの間にそれぞれころ状のセパレータ４を１個ずつ、上記円筒ころと接触して設ける。このセパレータにはその内部に空洞部５が形成され、この空洞部の内外を貫通する貫通孔８が形成され、このセパレータの両端には突起部７が形成されている。このセパレータは軸受に形成された鍔部１０にその突起部が嵌め込まれ、両軌道輪の軌道面１ａ、２ａのいずれにも接触しないように案内される。このセパレータの数を変更することにより、上記円筒ころ１個あたりに負荷されるラジアル荷重の大きさを変え得るので、上記円筒ころと軌道輪との間に生じる滑りを解消し得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外の軌道輪（１、２）の間にその周方向全周に亘り転動体（３）を介在し、その各転動体（３）の間にそれぞれころ状のセパレータ（４）を設けた転がり軸受において、
上記セパレータ（４）を上記転動体（３）に接して回転させるとともに、上記内外の軌道輪（１、２）の軌道面（１ａ、２ａ）のうち少なくとも一方に非接触としたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
上記各転動体（３）の間に奇数個のセパレータ（４）を設け、そのセパレータ（４）の両隣に上記セパレータ（４）が設けられている場合は、上記転動体（３）に接することなく、上記両隣のセパレータ（４）に接して回転するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の転がり軸受。
【請求項３】
上記セパレータ（４）にその表面に通じる貫通孔（８）を有する空洞部（５）を形成し、その空洞部（５）に上記転動体（３）の潤滑剤（ａ）を充填した請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
上記セパレータ（４）に潤滑剤を含浸させて、この含浸させた潤滑剤（ａ）をしみ出させることによって上記転動体（３）を潤滑するようにした請求項１から３のいずれか１つ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、主として航空機用エンジン等の高速回転用途の転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に用いられる転がり軸受は、図５に示すように、内外の軌道輪（以下、必要に応じて「内輪１」、「外輪２」と使い分ける）間にその周方向全周に亘り転動体３を介在し、その各転動体３を保持器１１で隔離（セパレート）した構成であり、その保持器１１は、対の円環部の間に各転動体３の間に位置する柱部１３を設けてその柱部３の間のポケット部１２に転動体３を支持するようになっている（例えば、特許文献１の図１参照）。
【特許文献１】特開２００５−６９２８２号公報
【０００３】
この転がり軸受の中でも、上記航空機用ジェットエンジンや産業用ガスタービン等に用いられるものは、その使用に際し軌道輪１、２が高速で相対回転するとともに、ラジアル荷重がほとんど作用しない運転条件下で使用される。このような運転条件下では、高速回転する転動体３に遠心力が作用して、この転動体３の回転半径が拡大する一方で、上記ラジアル荷重による、転動体３の内輪１側への押さえつけが小さい。このため、この転動体３の軌道半径が拡大したままの状態となって、転動体３と内輪１の間の当接が不十分となりやすい。
【０００４】
この当接が不十分になると、内輪１側が回転側の場合、転動体３と内輪１の間で相対滑りが生じる、いわゆるスキッディング現象が発生しやすくなる。このスキッディング現象が発生すると、上記滑りに起因する摺動音が発生したり、上記滑りの際の発熱によって転動体３と内輪１とが焼き付いたりする恐れがある。
【０００５】
このスキッディング現象は、上記のように、転動体３と内輪１と間の当接が弱くなって滑りが生じることによって発生する。このため、例えば図６に示すように、転動体３の総数を少なくして、転動体３の１個あたりに負荷されるラジアル荷重を大きくすることによって、転動体３と内輪１の間の当接を強くする技術が考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、転動体３の総数を少なくすると、保持器１１の柱部１３の軌道輪回転方向の長さが長くなり（図５と図６を参照）、保持器１１が高速回転した時、柱部１３と柱部１３の間の円環部には上記回転に起因した強いフープ応力（環状保持器１１の円環方向の応力）が作用するため、上記円環部がこのフープ応力に耐え切れず破断する恐れがある。
【０００７】
この発明は、上記保持器の破断を防止しつつ、転がり軸受の転動体と軌道輪との間に生じる滑りを解消することを課題とする。
【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、この発明は、上記保持器に代えて、その柱部のみからなるころ状セパレータで各転動体を隔離し、かつ、そのセパレータを転動体に接触して回転させることとしたのである。
このようにすれば、上記セパレータを介して全ての転動体が回転するため、高速回転となった際、内輪側が回転側の場合で、転動体と内輪の間の当接が不十分となっても、その転動体は回転し続ける。このため、転動体と内輪の間で相対滑りが生じず、スキッディング現象が発生しない。また、上記円環部が存在しないので、上記フープ応力に起因した破断が生じ得ない。
【０００９】
この発明の構成としては、内外の軌道輪の間にその周方向全周に亘り転動体を介在し、その各転動体の間にそれぞれころ状のセパレータを設けた転がり軸受において、上記セパレータを上記転動体に接して回転させるとともに、上記内外の軌道輪の軌道面のうち少なくとも一方に非接触とすることができる。
【００１０】
このセパレータは、上記内外の軌道輪の軌道面のうち少なくとも一方に接触していない（セパレータの径が、転動体の径よりも小さい）ので、このセパレータを介して上記内外輪間にラジアル荷重が伝達されない。つまり、ラジアル荷重は上記転動体にのみに負荷され、この転動体１個あたりに負荷されるラジアル荷重は、上記セパレータの個数（つまり、転動体同士の間隔）を変えることにより自在に変え得る。
【００１１】
具体的には、セパレータの数を増やす等して転動体同士の間隔を広くすることで、上記内外の軌道輪の間に収納できる上記転動体の個数が減るので、上記転動体1個あたりに負荷されるラジアル荷重が大きくなる。そうすると、この転動体の回転の際に、上記転動体と内輪との間で十分な接触を確保できるので、両者間の滑りを防止し得る。
【００１２】
上記セパレータは、その回転の際の遠心力によって外輪側の軌道面に当接して、安定して上記転動体との接触状態を保つようになっている。このため、上記セパレータと上記転動体との間で回転が確実に伝達されるとともに、回転の際に両者が離れたり接触したりして、振動等の不具合が生じるのが防止される。
【００１３】
このセパレータの回転方向は、これと当接する上記転動体の回転方向とは逆向きとなるため、上記セパレータと上記外輪側の軌道面との間には相対滑りが生じる。この相対滑りによる発熱等が問題となる恐れがある場合は、例えば、上記セパレータの回転中心に突起部を設けるとともに、この突起部が案内される案内溝あるいは鍔部を設け、上記セパレータが上記外輪側の軌道面に当接しないようにする構成を採用し得る。
【００１４】
このころ状のセパレータは、円筒状、円すい状のもののみならず、球状等の円断面を有するものであれば広く採用することができる。
【００１５】
また、上記構成において、上記各転動体の間に奇数個のセパレータを設け、そのセパレータの両隣に上記セパレータが設けられている場合は、上記転動体に接することなく、上記両隣のセパレータに接して回転するようにすることもできる。
【００１６】
上記転動体は、上記内外の軌道輪の相対回転に伴って、全ての転動体が、必ず同じ方向に回転（正回転）する。この転動体の回転に伴い、これに隣接して配置されたセパレータも上記転動体から回転力を受けて相対回転（逆回転）する。
【００１７】
例えば、上記転動体の間に１個ずつ上記セパレータを配置した場合は、「・・・−転動体（正回転）−セパレータ(逆回転)−転動体（正回転）−・・・」となって、常に転動体の回転は正回転となる。
これに対し、上記転動体の間に２個ずつ上記セパレータを配置した場合は、「・・・−転動体（正回転）−セパレータ（逆回転）−セパレータ（正回転）−転動体（逆回転）−・・・」となって、転動体が逆回転するという矛盾が生じる。この場合、この転動体と上記軌道輪、又は、上記転動体とこれに隣接するセパレータとの間で摩擦が生じて、その回転に不具合が生じる。
このことから、上記転動体が常に正回転するためには、上記転動体の間に配置するセパレータは奇数個とする必要がある。
【００１８】
上記回転時における軸受の振動等を防止するためには、上記転動体の間に配置されるセパレータの個数は全て同一であることが好ましいが、上記転動体の間ごとに、異なる数の上記セパレータが配置されていてもよい。
【００１９】
また、上記セパレータにその表面に通じる貫通孔を有する空洞部を形成し、その空洞部に上記転動体を潤滑する潤滑剤を充填するようにすることもできる。
この空洞部に溜められた潤滑剤は、上記貫通孔から少しずつ流出して、上記軌道輪の軌道面に供給され、この軌道面と上記転動体の転動面の間に摩擦が生じるのを防止する。
【００２０】
特に、上記転がり軸受が航空機用ジェットエンジン用のように高い信頼性が要求される用途に用いられる場合にあっては、例えば、潤滑剤供給系統の故障によって潤滑剤の供給が停止した場合においても、上記転がり軸受が焼付いて停止しないように、潤滑状態を可能な限り長い時間、維持する必要がある。
上記のように、上記潤滑剤が正常に供給されている時に、上記空洞部にこの潤滑剤を充填し、供給が停止した時に充填した潤滑剤を上記転動体等に供給することにより、上記故障が生じてから上記焼付きが起こるまでの時間を遅延させることができる。これにより、上記故障への対策を検討するための時間的猶予が与えられる。
【００２１】
上記空洞部に充填する潤滑剤として、潤滑油、グリースをはじめ公知の潤滑剤が幅広く適用することができるとともに、例えば、上記潤滑油やグリースを内部に包含し得る固体潤滑材を採用し得る。
【００２２】
この固体潤滑材の一例として、ポリエチレン樹脂の粒子を加熱により膨張させるとともに、上記粒子の間に上記潤滑油やグリース等を包含させたまま成形固化したものがある。この固体潤滑材に、軸受の回転に伴う遠心力や、摩擦に伴う発熱が作用すると、その内部から上記潤滑油等が少しずつしみ出して、上記転動体を潤滑する。
【００２３】
上記のように上記セパレータに上記空洞部を形成するのに代えて、又は、形成するのとともに、上記セパレータを、潤滑剤を含浸し得る素材で作成し、このセパレータに上記潤滑剤を含浸し、この含浸させた潤滑剤をしみ出させることによって上記転動体を潤滑するようにすることもできる。
上記素材の一例として、上記固体潤滑材を採用し得る。
上記セパレータは上記転動体の転動面と直接接触するため、このセパレータの表面に含浸した上記潤滑剤が効率的に上記転動面に付着する。このため、上記軌道輪と転動体との間の焼付きが防止される。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によると、転がり軸受の転動体と軌道輪との間に生じる滑りを解消することができる。このため、上記滑りに伴う軌道輪及び転動体の磨耗が軽減され、転がり軸受の円滑な回転を行い得るようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施形態を図１から図４に基づいて説明する。
【００２６】
この発明に係る転がり軸受は、図１に示すように、内輪１及び外輪２の両軌道輪１、２と、両軌道輪１、２の間にその周方向全周に亘り円筒ころ３を介在し、その各円筒ころ３の間にセパレータ４を１個ずつ設けている。
【００２７】
この転がり軸受において、内輪１に対して外輪２が時計回りに回転すると、円筒ころ３は内輪１の周りを時計回りに公転しつつ、時計回りに自転し、セパレータ４は内輪１の周りを時計回りに公転しつつ、反時計回りに自転する（同図中の各矢印参照）。
【００２８】
このセパレータ４を図２に示して説明すると、このセパレータ４は円筒形状をしており、その内部には、潤滑剤を充填する空洞部５が形成されている。このセパレータ４の一端には、空洞部５を形成する際に内刳用の治具を挿し込むための孔６が形成されるとともに、この両端には、突起部７が形成されている。また、このセパレータ４の側面には、空洞部５まで貫通する貫通孔８が形成されている。
【００２９】
このセパレータ４は、外輪２からこの転がり軸受の内径方向に突出して設けられた突出部９に形成された環状の鍔部１０にその突起部７が嵌め込まれる。この鍔部１０によって、セパレータ４が外輪軌道面２ａに直接接触しないようにしている。このため、セパレータ４と外輪軌道面２ａの間で相対滑りが生じるのが防止される。
【００３０】
また、上記のように円筒ころ３とセパレータ４が常に互いに接触しつつ回転することによって、円筒ころ３及びセパレータ４は回転方向にがたつかない。
【００３１】
図１に示した転がり軸受の構成においては、図示において省略したこの軸受の下半分を考慮すると、内外の軌道輪１、２間に８個の円筒ころ３が介在している。この構成において、ラジアル荷重が小さいために、円筒ころ３の回転時において内輪軌道面１ａと円筒ころ３の当接が不十分となって、スキッディング現象が生じることがあり得る。
【００３２】
この場合は、図３に示すように、セパレータ４の数を増やすとともに、内外の軌道輪１、２間に介在する円筒ころ３の個数を減らす（同図では、図示において省略したこの軸受の下半分を含めて４個）。このようにすることによって、円筒ころ３の１個あたりに負荷されるラジアル荷重が大きくなり（理論上は２倍）、内輪軌道面１ａと円筒ころ３の当接が十分なされ、スキッディング現象が解消し得る。
【００３３】
この円筒ころ３の間に設けるセパレータ４の数は、軸受の使用目的や負荷容量に対応して、奇数個の範囲で任意に変更し得る。
【００３４】
このセパレータ４を、潤滑剤を含浸し得る素材で作成した場合、フッ素系樹脂やカーボン材等の固体潤滑性を有する被膜をこのセパレータ４の表面に形成した場合は、そのセパレータ４の表面で円筒ころ３とセパレータ４との間の潤滑性を付与し得るので、図４に示すように、空洞部５を形成しない中実のセパレータ４とすることもできる。
また、上述した潤滑剤供給系統の故障の際の潤滑剤供給機能をこのセパレータ４に付与しない場合も、図４に示すようなセパレータ４の構成とすることができる。
【００３５】
このセパレータ４は円筒形状以外に、玉状、円すい状等、一般の転がり軸受に採用される転動体に準じた形状とすることができる。
【００３６】
また、このセパレータ４を、潤滑剤を含浸し得る素材で作成した場合、フッ素系樹脂やカーボン材等の固体潤滑性を有する被膜をこのセパレータ４の表面に形成した場合は、このセパレータ４を必ずしも回転可能な転動体形状とする必要はない。このセパレータ４が回転しなくとも、このセパレータ４からしみ出す潤滑剤、又は、セパレータ４自体の表面潤滑性によって転動体３の円滑な回転を確保し得るからである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の正面部分断面図
【図２】同実施形態において用いるセパレータの斜視断面図
【図３】他の実施形態における転がり軸受の正面図
【図４】他の実施形態における転がり軸受の正面部分断面図
【図５】従来技術の一実施形態に係る転がり軸受の正面図
【図６】従来技術の他の実施形態に係る転がり軸受の正面図
【符号の説明】
【００３８】
１  内輪
１ａ  内輪軌道面
２  外輪
２ａ  外輪軌道面
３  円筒ころ（転動体）
４  セパレータ
５  空洞部
６  孔
７  突起部
８  貫通孔
９  突出部
１０  鍔部
１１  保持器
１２  ポケット部
１３  柱部
ａ  潤滑剤の流れ
【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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