JP2007139036A

JP2007139036A - 潤滑装置

Info

Publication number: JP2007139036A
Application number: JP2005332281A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Suzuki; 数也鈴木; Kiyoshi Tanimoto; 清谷本
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】ドライランが求められている転がり軸受を潤滑するのに適しており、軽量化された非常時潤滑系統を有する潤滑装置を提供する。
【解決手段】主潤滑油タンク4内の潤滑油を主ポンプ5によって供給する通常時潤滑経路2と、補助潤滑油タンク51内の潤滑油を補助ポンプ52によって供給する非常時潤滑経路3とを備えている。補助ポンプ52が転がり軸受1近傍に配置されるとともに、補助ポンプ52の吐出口に、転がり軸受1内部に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル53が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、航空機用の転がり軸受のように、通常は潤滑油により潤滑されており、万一、給油系統の故障があった場合に、所定の時間、異常なく回転することが求められている転がり軸受のための潤滑装置に関する。

航空機用ジェットエンジンの回転軸を支持する転がり軸受の潤滑装置としては、例えば、回転軸の外周面に向かってジェットノズルから潤滑油を噴射すること（ジェット噴射式）で、高速回転する転がり軸受の内部にまで潤滑油が到達するようになされているものが知られている（特許文献１）。
特開２００１−３３０１９４号公報

航空機用の転がり軸受では、給油系統の故障があった場合、所定の時間、潤滑油の供給無しで異常なく回転すること（「ドライラン」と呼ばれている。）が求められており、通常の転がり軸受は、給油が止まってもすぐに焼き付くことはないものの、非常時用の潤滑系統を別途持っていることが好ましい。

上記従来のジェット噴射式による潤滑油の供給は、高い潤滑効果が得られるが、非常時用にも同様のものを設けるとなると、重量的にもコスト的にも負担が大きいものとなるため、軽量化された非常時潤滑系統を備えた潤滑装置が求められている。

この発明の目的は、ドライランが求められている転がり軸受を潤滑するのに適しており、軽量化された非常時潤滑系統を有する潤滑装置を提供することにある。

この発明による潤滑装置は、固定側軌道部材、回転側軌道部材、および両軌道部材を相対回転可能にする複数の転動体を備えている転がり軸受に潤滑油を供給する潤滑装置であって、主潤滑油タンク内の潤滑油を主ポンプによって供給する通常時潤滑経路と、補助潤滑油タンク内の潤滑油を補助ポンプによって供給する非常時潤滑経路とを備えており、補助ポンプが転がり軸受近傍に配置されるとともに、補助ポンプの吐出口に、転動体近傍または軌道部材の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズルが設けられていることを特徴とするものである。

補助潤滑油タンクおよび補助ポンプは、通常、固定側（固定側軌道部材または固定側軌道部材が取り付けられているハウジング等）に取り付けられる。

潤滑油吐出ノズルは、例えば、転がり軸受の最下部に位置させられる。潤滑油吐出ノズルの設置位置したがってポンプの設置位置は、タンクの下方とされることが好ましいが、転がり軸受の最下部に限定されるものではない。ノズルの開口は、少なくとも、転がり軸受の端面よりも軸方向内方に位置させられている必要があり、転がり軸受の保持器の軸方向外側端部よりも軸方向内方に位置させられていることが好ましい。例えば、ノズルは、転動体の径方向外方に少なくともノズルの一部があるように、その吐出部が転動体の近傍に位置させられる。ノズルの形状は、円筒状（ストレート状）、Ｌ字状などの種々の形状とすることができる。

例えば、航空機用ジェットエンジン用の転がり軸受の場合、転がり軸受を従来使用されているものと同じとしてもよく、補助潤滑油タンクおよび補助ポンプが内蔵可能なように、固定側軌道部材および回転側軌道部材に延長部が設けられているものとしてもよい。

ポンプとしては、例えば、ダイヤフラム、潤滑油吐出ノズルおよび潤滑油吸引ノズルがポンプ室内に設けられ、ダイヤフラムに圧電素子が取り付けられたダイヤフラム式マイクロポンプが適している。このダイヤフラム式マイクロポンプは、圧電素子を利用してダイヤフラムを脈動させ、潤滑油吐出ノズルより潤滑油を吐出させる。ダイヤフラム式以外に、噴射式ポンプ、ベーンポンプ、スクリューポンプ、ピエゾポンプ等種々のポンプが使用できる。

ノズル長さが長すぎると、ノズル内に滞留している潤滑油によって、ポンプにより発生した潤滑油の脈動が減衰し、潤滑油が吐出されにくくなるため、ポンプを軸受外部に設ける場合、ポンプは、転がり軸受の近傍に配置される。この近傍とは、ノズル長さが潤滑油の脈動により潤滑油が吐出可能な範囲に抑えられかつノズルの開口を転動体あるいは軌道部材の軌道面近傍に臨ませることが可能な位置とされる。

ポンプによる潤滑油吐出量は、例えば、タイマーを使用して、一定量が間欠的に吐出されるように制御される。上記の非常時潤滑経路によると、ジェット噴射式のような転がり軸受の外側からの潤滑油供給と違って、潤滑油が転動体や軌道部材の軌道面付近に対して吐出されることから、わずかな量でも焼き付き等を防止することができる。したがって、補助潤滑油タンク内にある潤滑油量だけで、長時間のドライランが可能となる。

転がり軸受は、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受などとされるが、その他の形式であってもよい。

補助潤滑油タンクは、主潤滑油タンクと切り離された独立のタンクとされてもよく、また、逆流防止用のバルブを介して通常時潤滑経路に接続されているリザーバタンクとされてもよい。既存の通常時潤滑経路がジェット噴射式とされている場合には、後者がより適している。

ジェット噴射式の通常時潤滑経路に代えて、通常時潤滑経路は、逆流防止用のバルブを介して主潤滑油タンクに接続されている通常時用補助潤滑油タンクと、通常時用補助潤滑油タンクに通じかつ軸受近傍に配置された通常時用補助ポンプと、補助ポンプに設けられて転動体近傍または軌道部材の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズルとをさらに有しているものとしてもよい。

この場合、主潤滑油タンクおよび主ポンプを共通として、同じ構成の通常時潤滑経路と非常時潤滑経路とが並列で配置される。このようにすると、ジェット噴射式の潤滑に比べて、潤滑油を循環させることが不要となる分、さらなる軽量化およびコストダウンが可能となるとともに、通常時の潤滑についても微量潤滑油の長時間供給が可能となり、潤滑油量が大幅に減少するので、環境にもよいものとなる。

上記において、転がり軸受は、回転軸の高速回転によりまたは転がり軸受が使用されている環境により、その内部が負圧になっている場合があり、この場合には、潤滑油を強制的に送り出す補助ポンプに代えて、潤滑油吐出ノズルへの潤滑油の供給をオンまたはオフとするバルブを設けるようにすることもできる。

この発明の潤滑装置によると、非常時潤滑経路を備えているので、給油系統の故障によって通常時潤滑経路からの潤滑が不可能となった場合には、非常時潤滑経路によって転がり軸受に潤滑油を供給することができ、ドライランの時間を長くすることができる。しかも、補助ポンプが転がり軸受近傍に配置され、補助ポンプの吐出口に潤滑油吐出ノズルが設けられているので、適切な箇所に潤滑油を確実に供給することができるとともに、非常時潤滑経路をコンパクトでかつ軽いものとすることができる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１および図２は、この発明の潤滑装置の第１実施形態を示している。以下の説明において、上下は、図の上下をいうものとする。

この発明の潤滑装置は、例えば航空機用ジェットエンジンの回転軸を支持する１対の転がり軸受(1)に潤滑油を供給する潤滑装置であって、図１に示すように、通常時潤滑経路(2)と、非常時潤滑経路(3)とを備えている。

通常時潤滑経路(2)は、公知のもので、潤滑油を貯留するオイルタンク（主潤滑油タンク）(4)、タンク(4)内の潤滑油を吸引して吐出する主ポンプ(5)などを有しており、転がり軸受(1)の外部からジェット噴射式と呼ばれる方式により噴射の圧力で転がり軸受(1)内空間に潤滑油を供給している。

非常時潤滑経路(3)は、通常時潤滑経路(2)の主ポンプ(5)に逆止弁(7)を介して接続されている給油ユニット(6)と、その制御部(8)とを備えている。

潤滑装置には、通常時潤滑経路(2)の給油系統が正常に作動しているかどうかを検知する潤滑油非供給状態検知手段としてのセンサ(9)が設けられている。センサ(9)としては、圧力センサ、流量センサなどが使用される。センサ(9)の出力信号は、非常時潤滑経路(3)の制御部(8)に送られ、通常時潤滑経路(2)からの給油が停止したときにのみ、非常時潤滑経路(3)の給油ユニット(6)から転がり軸受(1)内空間に潤滑油が供給される。

転がり軸受(1)は、内輪回転の玉軸受で、図２に拡大して示すように、外輪（固定側軌道部材）(41)、内輪（回転側軌道部材）(42)、両輪(41)(42)を相対回転可能にする複数の玉（転動体）(43)、および複数の玉(43)を保持する保持器(44)を備えている。

給油ユニット(6)は、図２に拡大して示すように、転がり軸受(1)近傍に配置されかつ潤滑油を貯留するリザーバタンク（補助潤滑油タンク）(51)と、リザーバタンク(51)からタンク(51)内の潤滑油を吸引して吐出する補助ポンプ(52)と、補助ポンプ(52)の吐出口に設けられて玉(43)近傍または軌道輪(41)(42)の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル(53)と、タンク(51)とポンプ(52)とを接続する導管(54)とを有している。図１に示したように、リザーバタンク(51)は、通常時潤滑経路(2)の主ポンプ(5)に逆止弁(7)を介して接続されている。

補助ポンプ(52)は、圧電素子によって被駆動部であるダイアフラムを往復変位させることにより、ポンプ室内にリザーバタンク(51)内の潤滑油を吸引してノズル(53)から吐出させるダイアフラムポンプとされている。

ノズル(53)は、円筒状のものとされ、ノズル(53)の開口は、転がり軸受(1)の端面よりも軸方向内方に位置させられ、玉(43)または保持器(44)のある部分に臨まされている。転がり軸受(1)が回転すると、回転によって風の流れが生じ、これが潤滑油の適正な供給を阻害する。例えば、転がり軸受(1)の回転によって生じる風の流れは、エアカーテンと類似の作用を及ぼし、この結果、ノズルを転がり軸受の端面に臨ませた場合には、滴下された潤滑油の軸方向内方への移動がこのエアカーテンによって妨げられるが、ノズル(53)の開口がエアカーテンを貫通して玉(43)または保持器(44)のある部分に臨ませられていることによってこの問題が解消されている。

制御部(8)には、センサ(9)からの出力信号に基づいて補助ポンプ(52)を駆動するポンプ制御回路などが設けられており、この制御部(8)からの電圧信号によって、補助ポンプ(52)が駆動され、補助ポンプ(52)がリザーバタンク(51)から潤滑油を吸引することによって、ノズル(53)から、玉(43)、外輪(41)の軌道面、内輪(42)の軌道面方向に潤滑油が吐出される。

補助ポンプ(52)による潤滑油吐出量は、例えば、ポンプ制御回路に設けられたタイマーを使用して、一定量が間欠的に吐出されるように制御される。ノズル(53)の開口がエアカーテンを貫通して玉(43)または保持器(44)のある部分に臨ませられているので、非常時潤滑経路(3)による潤滑は、ジェット噴射式のような転がり軸受(1)の外側からの潤滑油供給と違って、潤滑油が玉(43)や外輪(41)および内輪(42)の軌道面に対して吐出されることから、わずかな量でも焼き付き等を防止することができる。したがって、リザーバタンク(51)内にある潤滑油量だけで、長時間のドライランが可能となる。なお、通常時潤滑経路(2)が正常に作動している場合でも、非常時潤滑経路(3)による給油を定期的に行うなどして、リザーバタンク(51)内の潤滑油を適宜新しいものに交換することが好ましい。

図３および図４は、この発明の潤滑装置の第２実施形態を示している。

この実施形態では、給油ユニット(6)の補助潤滑油タンク(21)および補助ポンプ(22)が転がり軸受(1)に内蔵されている。外輪(11)および内輪(12)には、玉(13)を保持するための部分に加えて、給油ユニット設置用延長部(11a)(12a)が形成されており、補助ポンプ(22)は、外輪(11)の給油ユニット設置用延長部(11a)の内周面下部に着脱可能に取り付けられている。また、補助潤滑油タンク(21)は、軸方向から見て円弧状とされて、補助ポンプ(22)と周方向に隣り合うように外輪(11)の給油ユニット設置用延長部(11a)の内周面に着脱可能に取り付けられており、導管(24)によってポンプ(22)と接続されている。

潤滑油吐出ノズル(23)が補助ポンプ(22)の吐出口に設けられて玉(13)または保持器(14)のある部分に開口が臨ませられている点は、第１実施形態と同様であり、センサ(9)および制御部(8)の構成も第１実施形態と同様である。

この給油ユニット(6)が内蔵された転がり軸受(1)を図１に示した潤滑装置で使用する際には、補助潤滑油タンク(21)を逆止弁(7)を介して通常時潤滑経路(2)に接続するようにしてももちろんよいが、補助潤滑油タンク(21)を独立のタンクとして、逆止弁(7)を省略するようにしてもよい。

上記第１および第２実施形態においては、通常時潤滑経路(2)は、公知のジェット噴射式を使用するとしたが、図５に示すように、通常時潤滑経路(10)を非常時潤滑経路(3)と同じ構成としてもよい。

図５に示す第３実施形態では、非常時潤滑経路(3)は、第１および実施形態と同様に、潤滑油を貯留する補助潤滑油タンクとしてのリザーバタンク(51)と、リザーバタンク(51)からタンク(51)内の潤滑油を吸引して吐出する補助ポンプ(52)と、補助ポンプ(52)の吐出口に設けられて玉(43)近傍または軌道輪(41)(42)の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル(53)と、補助ポンプ(52)を駆動する制御部(8)とを備えており、通常時潤滑経路(10)は、非常時潤滑経路(3)と同様に、潤滑油を貯留する補助潤滑油タンクとしてのリザーバタンク(31)と、リザーバタンク(31)からタンク(31)内の潤滑油を吸引して吐出する補助ポンプ(32)と、補助ポンプ(32)の吐出口に設けられて玉(43)近傍または軌道輪(41)(42)の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズル(33)とを備えている。

この実施形態では、非常時潤滑経路(3)は、上述のように、コンパクトでかつ軽いものであるので、通常時潤滑経路(10)として、同様のものを使用することにより、さらなるコンパクト化および軽量化が可能となり、排出される潤滑油量が大幅に減少するので、環境にもよいものとなる。

第３実施形態において、図３および図４に示した構成を非常時潤滑経路(3)および通常時潤滑経路(10)の両方に使用できることはもちろんである。

なお、上記各実施形態において、逆止弁(7)は、逆流を防止するためのものであり、逆止弁(7)に代えて、圧力や流量を検知するセンサによって開閉が制御されて逆流を防止するバルブを使用することもできる。

また、上記では、航空機用ジェットエンジンの回転軸を支持する転がり軸受(1)用として説明したが、上記第１から第３までの各実施形態の潤滑装置は、航空機用ジェットエンジンの回転軸を支持する転がり軸受(1)以外のドライランが必要な転がり軸受に適用することができる。この場合、転がり軸受(1)は内輪回転の玉軸受に限定されるものではなく、玉軸受以外の転がり軸受であってもよく、また、外輪回転であってもよい。航空機の場合、通常時潤滑経路(2)(10)が故障した場合でも規定の時間異常なく航行できることが求められており、また、潤滑装置が重量や設置スペースの増加につながることは避ける必要があるため、上記各実施形態の潤滑装置が好適に使用される。

図１は、この発明による潤滑装置の第１実施形態を示す図である。図２は、要部の縦断面図である。図３は、この発明による潤滑装置の第２実施形態の要部の縦断面図である。図４は、同側面図である。図５は、この発明による潤滑装置の第３実施形態を示す図である。

符号の説明

(1) 転がり軸受
(2)(10) 通常時潤滑経路
(3) 非常時潤滑経路
(4) オイルタンク（主潤滑油タンク）
(5) 主ポンプ
(6) 給油ユニット
(7) 逆止弁（逆流防止用のバルブ）
(11)(41) 外輪（固定側軌道部材）
(12)(42) 内輪（回転側軌道部材）
(13)(43) 玉（転動体）
(21)(31)(51) リザーバタンク（補助潤滑油タンク）
(22)(32)(52) 補助ポンプ
(23)(33)(53) 潤滑油吐出ノズル

Claims

固定側軌道部材、回転側軌道部材、および両軌道部材を相対回転可能にする複数の転動体を備えている転がり軸受に潤滑油を供給する潤滑装置であって、主潤滑油タンク内の潤滑油を主ポンプによって供給する通常時潤滑経路と、補助潤滑油タンク内の潤滑油を補助ポンプによって供給する非常時潤滑経路とを備えており、補助ポンプが転がり軸受近傍に配置されるとともに、補助ポンプの吐出口に、転動体近傍または軌道部材の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズルが設けられていることを特徴とする潤滑装置。
非常時潤滑経路の補助潤滑油タンクは、逆流防止用のバルブを介して通常時潤滑経路に接続されている請求項１の潤滑装置。
通常時潤滑経路は、逆流防止用のバルブを介して主潤滑油タンクに接続されている通常時用補助潤滑油タンクと、通常時用補助潤滑油タンクに通じかつ軸受近傍に配置された通常時用補助ポンプと、補助ポンプに設けられて転動体近傍または軌道部材の軌道面近傍に開口が臨まされている潤滑油吐出ノズルとをさらに有している請求項１または２の潤滑装置。
補助ポンプがバルブに置き換えられている請求項１〜３までのいずれかの潤滑装置。