JP2007321950A

JP2007321950A - 円筒ころ軸受

Info

Publication number: JP2007321950A
Application number: JP2006155846A
Authority: JP
Inventors: Shohei Nakamura; 昌平中村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】ノズルを用いることなく円筒ころ軸受内を効果的に冷却しつつ、軸系の振動防止を図る。
【解決手段】外輪３の外径面３ｂに突出しかつ軸方向に離間する一対のリング７、７を設け、その一対のリング７、７間に、前記外輪３の外径面３ｂと軌道面３ａ間に連通する油穴１０を開口させた。これにより、外輪３とハウジングの間にスクイズフィルムダンパが設けられると共に、そのスクイズフィルムダンパ用の潤滑油が油穴１０を通って軌道面３ａに達するようになる。
【選択図】図１

Description

この発明は、円筒ころ軸受に関し、特に潤滑構造に関する。

従来から、工作機械の主軸などを支持する軸受では、エアオイル潤滑を用いて軸受の発熱を抑えるようにしている。

上記のエアオイル潤滑においてノズルを保持器の外側に位置させると、ノズルから噴射されたエアオイルは、保持器の回転で発生する気流により軸受内への到達を阻止される。

上記のような気流を避けるため、図７に示すように、ハウジング側に形成された油供給路７１に連通するように接続されたノズル７２を保持器７３の端面７３ａよりも内側に位置させた円筒ころ軸受が利用されている（特許文献１参照）。

特開２００５−３５１４３９号公報（要約書）

しかしながら、前掲の特許文献１のように特殊なノズル７２を設けると、コスト高を招き、また、ノズルの設置スペースが余分に必要になる点で問題がある。
また、ガスタービンエンジンの回転軸、工作機械の主軸などの高速回転する軸系では、軸系の振動が軸受の寿命に悪影響を与える問題がある。

そこで、この発明の課題は、ノズルを用いることなく円筒ころ軸受内を効果的に冷却しつつ、軸系の振動防止を図ることにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、内輪と、外輪と、円筒ころと、保持器とを備えた円筒ころ軸受において、前記外輪の外径面と軌道面間に油穴を連通させ、前記外輪の外径面に突出しかつ軸方向に離間する一対のリングを設け、その一対のリング間に前記油穴を開口させた構成を採用したものである。

上記構成によれば、外輪がハウジングに嵌合されると、一対のリングと外輪の外径面とハウジングの内周面とでダンパ空間が全周に亘って形成される。そのダンパ空間に潤滑油が供給されると、そのオイルダンパ効果により軸系の振動を吸収するスクイズフィルムダンパが設けられる。ここで、前記外輪の外径面と軌道面間に連通する油穴が一対のリング間に開口しているため、そのスクイズフィルムダンパ用の潤滑油が油穴を通って軌道面に達する。したがって、スクイズフィルムダンパ用の潤滑油と軸受冷却用の潤滑油が共通化され、潤滑油を軸受内へ導くためのノズルが不要になる。また、潤滑油が発熱部位である軌道面に直接供給されるため、円筒ころ軸受内が効果的に冷却される。
なお、前記ダンパ空間に潤滑油を供給する油供給路は、そのダンパ空間が全周に亘るため、一本で済ますことができる。

上記構成において、前記外輪の外径面に周方向の溝を形成し、その溝内に１つあるいは複数の前記油穴を開口させた構成を採用すれば、前記ダンパ空間内の潤滑油を溝で効率よく各油穴に導くことができる。前記ダンパ空間に供給される潤滑油は、ある程度潤滑油の圧力を上げた状態で供給される。このため、油穴が複数設けられていても、各油穴からほぼ均等量の潤滑油を軸受内部に供給することができる。

上記構成において、前記外輪の軌道面に周方向の溝を形成し、その溝内に前記油穴を開口させた構成を採用すれば、円筒ころの転動面が油穴の穴縁との接触による過大な応力が発生しないため、軸受寿命は低下しない。なお、この構成において、溝内の油穴数は、１つあるいは複数のいずれでもよい。

上記の構成を備えた円筒ころ軸受は、ガスタービンエンジンの回転軸を支持する用途に利用することができる。

上述のように、この発明は、上記の構成を採用したことにより、スクイズフィルムダンパが設けられると共に、そのスクイズフィルムダンパ用の潤滑油と軸受冷却用の潤滑油が共通化されるので、ノズルを用いることなく円筒ころ軸受内を効果的に冷却しつつ、軸系の振動防止を図ることができる。

以下、この発明の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、第１実施形態に係る円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、円筒ころ４と、保持器５とを備えたものである。

内輪２は、回転軸（図示省略）に嵌合される。外輪３はハウジング６に嵌合される。保持器５は、複数の円筒ころ４を周方向に等配している。各円筒ころ４の転動面４ａは、内外輪２、３の各軌道面２ａ、３ａと線接触しながら転動するようになっている。

前記外輪３は、その外径面３ｂに突出しかつ軸方向に離間する一対のリング７、７が設けられたものである。

一対のリング７、７は、径方向に弾性を有するピストンリング状になっており、前記外輪３の外径面３ｂに形成された周方向の凹溝３ｃ、３ｃに嵌着されている。

外輪３がハウジング６に嵌合されると、一対のリング７、７がハウジング６の内周面に弾性接触し、外輪３の外径面３ｂとハウジング６の内周面と一対のリング７、７とでダンパ空間８が全周に亘って形成される。

ハウジング６には、そのダンパ空間８に潤滑油を供給する油供給路９が設けられている。油供給路９からダンパ空間８に潤滑油が供給されると、オイルダンパ効果により軸系の振動を吸収するスクイズフィルムダンパが設けられる。ダンパ空間８が全周に亘るため、油供給路９は、一本で済ますことができる。

前記一対のリング７、７間には、前記外輪３の外径面３ｂと軌道面３ａ間に連通する油穴１０が開口させられている。

油穴１０は、外輪３の外径面３ｂの幅中心上から径方向内側に向けて穿たれており、軌道面３ａの幅中心上に開口している。このため、円筒ころ４が油穴１０上を通過するとき、軌道面３ａと転動面４ａ間の接触面圧分布が油穴１０を境として軸方向に均等化される。これにより、円筒ころ４に径方向軸回りの回転力が発生することを防止することができる。

この円筒ころ軸受１は、油穴１０が１箇所だけに設けられている。なお、所望の冷却性能に応じて、油穴１０の数、形状、穴径、周方向配置を適宜に決定することができる。

この円筒ころ軸受１は、上記の構成を有しており、油供給路９からダンパ空間８に供給された潤滑油は、油穴１０を通って軌道面３ａに達する。したがって、スクイズフィルムダンパ用の潤滑油と軸受冷却用の潤滑油が共通化され、潤滑油を軸受内へ導くためのノズルが不要になる。また、潤滑油が発熱部位である軌道面３ａに直接供給されるため、軸受１内が効果的に冷却される。

また、運転中、ある程度潤滑油の圧力を上げた状態で油供給路９からダンパ空間８に潤滑油が供給され続ける。これは、油穴１０に潤滑油が供給されることによって前記ダンパ空間８におけるオイルダンパ効果が消失しないようにするためである。したがって、運転中、軸系の振動が防止され続ける。

この円筒ころ軸受１では、外輪３の軌道面３ａの両側に鍔３ｄを有するＮＵ型のものとなっている。これは、油穴１０が軌道面３ａの幅中心から位置ずれした場合でも円筒ころ４の正常な転動を得易い点で有利だからである。この円筒ころ軸受１をＮ型などの他の型式に変更することも可能である。

この発明の第２実施形態を図３、図４に基づいて説明する。なお、以下、上記第１実施形態との相違点を中心に述べ、第１実施形態の構成と同一に考えられる構成には同符号を用い、その説明を省略する。

図３、図４に示すように、第２実施形態に係る円筒ころ軸受２０は、外輪３の外径面３ｂに周方向の溝１１が形成され、その溝１１内に複数の油穴１０、１０、１０が開口させられているものである。

溝１１は、外輪３の外径面３ｂの幅中心上に通されている。油穴１０は、軸受設置方向の上側に周方向等間隔で複数箇所に形成されており、溝１１の底に開口している。

円筒ころ軸受２０は、上記構成を特徴とするものであり、前記ダンパ空間８内の潤滑油を溝１１で効率よく各油穴１０に導くことができる。上述のように、潤滑油は、ある程度圧力を上げた状態でダンパ空間８内に供給される。このため、油穴１０が複数設けられていても、各油穴１０からほぼ均等量の潤滑油を軸受内部に供給することができる。

この発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。図５に示すように、第３実施形態に係る円筒ころ軸受３０は、外輪３の軌道面３ａに周方向の溝２１が形成され、その溝２１内に油穴１０が開口させられたものである。

油穴１０は、溝２１の底に開口している。このため、円筒ころ４の転動面４ａは、油穴１０の穴縁１０ａと周方向に衝突しない。したがって、この円筒ころ軸受３０は、各円筒ころ４の転動をより安定させ、ころ寿命をより延ばすことができる。なお、溝２１と軌道面３ａの他の部分とは、エッジ応力の発生を防止するため、Ｒ形状で連続させている。

上記第１〜第３実施形態に係る各構成は、適宜に組み合わせることができる。例えば、第２実施形態に係る外輪３の外径面３ｂの溝１１と第３実施形態に係る軌道面３ａの溝２１間に複数の油穴１０を連通させることができる。

この発明に係る円筒ころ軸受は、効果的に冷却されるので、工作機械の主軸、発電機、航空機に備わるガスタービンエンジンの回転軸などのように、高速回転条件下での使用に好適である。一例として、この発明に係る円筒ころ軸受をガスタービンエンジンの回転軸に適用した例を図６に基づいて説明する。

図６にガスタービンエンジンのコンプレッサの一部を拡大して示すように、三段コンプレッサのステータは、ケーシング６１と３つの導翼リング６２ａ、６２ｂ、６２ｃとを有する。ロータは、円盤状の翼キャリア６３、６４、６５と各翼キャリア６３、６４、６５に設けられた３つの動翼リング６６ａ、６６ｂ、６６ｃとを有する。動翼リング６６ａは、最上流の翼カスケードを形成しており、コンプレッサ内の流体は、図６中左から右に流れる。

導翼リング６２ｃは、円錐台形状のキャリア６７と一体化されている。翼キャリア６４は、シャフト端部６８と一体化されている。シャフト端部６８とキャリア６７との間には、上記円筒ころ軸受１が組み込まれている。円筒ころ軸受１は、ロータ側に作用する径方向負荷を支持する。キャリア６７側には、油供給路９が設けられている。運転中、油供給路９から潤滑油が供給されることにより、キャリア６７と円筒ころ軸受１の間には、スクイズフィルムダンパが設けられる。このため、シャフト端部６８を含む軸系の振動が防止される。

第１実施形態に係る円筒ころ軸受の要部拡大断面図図１の円筒ころ軸受の側面図第２実施形態に係る円筒ころ軸受の要部拡大断面図図３の円筒ころ軸受の側面図第３実施形態に係る円筒ころ軸受の要部拡大断面図図１に示す円筒ころ軸受が組み込まれたコンプレッサの全体構成を示す要部拡大断面図従来例の要部拡大断面図

符号の説明

１、２０、３０円筒ころ軸受
２内輪
２ａ、３ａ軌道面
３外輪
３ｂ外径面
３ｃ凹溝
４円筒ころ
５保持器
６ハウジング
７リング
８ダンパ空間
９油供給路
１０油穴
１０ａ穴縁
１１、２１溝
６１ケーシング
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ導翼リング
６３、６４、６５翼キャリア
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ動翼リング
６７キャリア
６８シャフト端部

Claims

内輪と、外輪と、円筒ころと、保持器とを備えた円筒ころ軸受において、前記外輪の外径面と軌道面間に油穴を連通させ、前記外輪の外径面に突出しかつ軸方向に離間する一対のリングを設け、その一対のリング間に前記油穴を開口させたことを特徴とする円筒ころ軸受。
前記外輪の外径面に周方向の溝を形成し、その溝内に１つあるいは複数の前記油穴を開口させた請求項１に記載の円筒ころ軸受。
前記外輪の軌道面に周方向の溝を形成し、その溝内に前記油穴を開口させた請求項１又は２に記載の円筒ころ軸受。
ガスタービンエンジンの回転軸を支持する請求項１から３のいずれかに記載の円筒ころ軸受。