JP2013113413A

JP2013113413A - 転がり軸受

Info

Publication number: JP2013113413A
Application number: JP2011262523A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawada; 真一河田; Mineo Kameko; 峰雄亀子
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2013-06-10

Abstract

【課題】設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して焼付きおよび損傷を防止することができる転がり軸受を提供する。
【解決手段】本発明の転がり軸受１は、回転側部材である内輪４と、外輪２と、前記内方部材と前記外方部材との間で転動自在に周方向に複数配設された転動体と、前記転動体を保持する複数のポケットを有する保持器と、を備え、前記内輪４を径方向に貫通する貫通孔１９を介して前記内輪４の径方向内側から軸受空間内に潤滑剤を供給可能であり、内輪４に、前記内輪４の径方向内側から供給された潤滑剤を保持可能な潤滑剤保持空間１５と、前記潤滑剤保持空間１５内の潤滑剤を前記軸受空間内に供給可能な第１微細供給路１６と、が形成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は転がり軸受に関する。

航空機用ジェットエンジンに使用される転がり軸受など、高速回転で運転される転がり軸受においては、急旋回時の強烈な重力（Ｇ）や給油異常等が原因で、外部からの潤滑油の供給の一時的な遮断（ドライラン条件）が起こり得る。従来、このようなドライラン条件においても転がり軸受に損傷が生じないように、軸受内部に表面処理を施して皮膜を形成し、耐焼付性能を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−５３６４１号公報

特許文献１に示すような皮膜が軸受内部に形成されている場合には、転がり軸受の耐焼付性能を向上して損傷を防止することが可能であるが、皮膜の耐久性には一定の限界がある。したがって、ドライラン条件においても潤滑剤による潤滑を継続できるような機構を設けることが望ましいが、そのためには、設置スペースや重量、および製造コストによる制約がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して焼付きおよび損傷を防止することができる転がり軸受を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）回転側部材である内方部材と、外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間で転動自在に周方向に複数配設された転動体と、前記転動体を保持する複数のポケットを有する保持器と、を備え、前記内方部材を径方向に貫通する貫通孔を介して前記内方部材の径方向内側から軸受空間内に潤滑剤を供給可能な転がり軸受であって、
前記内方部材に、前記内方部材の径方向内側から供給された潤滑剤を保持可能な潤滑剤保持空間と、前記潤滑剤保持空間内の潤滑剤を前記軸受空間内に供給可能な少なくとも１つの潤滑剤供給路と、が形成されることを特徴とする転がり軸受。
（２）前記内方部材が、軸方向に離間して配置された一対の内輪と、前記一対の内輪の軸方向間に配置される内輪間座と、を含み、
前記転動体は、前記一対の内輪それぞれの外径面に形成された内輪軌道面上を転動自在に複列で配置されており、
前記貫通孔が前記一対の内輪のそれぞれに形成されており、
前記潤滑剤保持空間および前記潤滑剤供給路が前記内輪間座に形成されている上記（１）記載の転がり軸受。

本発明の転がり軸受によれば、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して焼付きおよび損傷を防止することができる転がり軸受を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る転がり軸受の断面図である。図１の転がり軸受が回転軸に取り付けられた状態を示す一部断面の斜視図である。図１の転がり軸受の第１内輪片の一部拡大斜視図である。本発明の第２実施形態に係る転がり軸受の断面図である。本発明の第３実施形態に係る転がり軸受の断面図である。本発明の第４実施形態に係る転がり軸受が回転軸に取り付けられた状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る転がり軸受の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る転がり軸受を図１〜３に基づいて説明する。図１は第１実施形態に係る転がり軸受１の断面図を示す。図２は図１の転がり軸受１が中空状の回転軸３０に取り付けられた状態を示す断面図であり、図３は図１の転がり軸受１の第１内輪片１１の一部断面の斜視図である。

図１に示すように、転がり軸受１は、外輪２と、内輪４と、転動体である複数の玉５と、を備える。複数の玉５は、外輪２と内輪４との間に配置された保持器６の、周方向に所定の間隔で形成されたポケット７に一つずつ転動自在に保持されている。

図１、図２に示すように、外輪２の内径面には外輪軌道面３が形成されている。内輪４は回転軸３０を保持する回転部材であり、軸方向に二分割された第１内輪片１１および第２内輪片２１からなる。第１内輪片１１の外径面には第１内輪軌道面１２が形成されると共に、第２内輪片２１の外径面には第２内輪軌道面２２が形成されている。転がり軸受１は、玉５が外輪軌道面３、第１内輪軌道面１２、および第２内輪軌道面２２との間で内輪４と接触する、３点接触玉軸受である。

図３に示すように、第１内輪片１１には、第２内輪片２１と接合される接合面１８において、径方向に貫通する第１貫通溝１３が形成されている。第１内輪片１１と第２内輪片２１とが接合された際、この第１貫通溝１３は、同様に第２内輪片２１に形成された第２貫通溝２３と共に、内輪４を径方向に貫通する貫通孔１９を形成する。

また、第１内輪片１１には、潤滑剤バイパス路１４（図１、図２参照）を介して貫通孔１９と連通する潤滑剤保持空間１５が形成されている。この潤滑剤保持空間１５は、内輪４が回転軸３０に取付けられたときに反負荷側となる位置に形成される。また、第１内輪片１１には、潤滑剤保持空間１５から第１内輪軌道面１２の端部へと径方向外方に向って延びて貫通する第１微細供給路１６と、潤滑剤保持空間１５から貫通孔１９へと径方向外方に向って延びて貫通する第２微細供給路１７が形成されている。

図２に示すように、使用時には転がり軸受１が回転軸３０に取付けられ、オイルジェット３２によって負荷側から回転軸３０内へと潤滑剤が噴射される。この潤滑剤は、回転軸３０の内径面３４を介し、回転軸３０の外径側へと開口する潤滑剤径方向通路３６を通って、内輪４の貫通孔１９へと径方向内側から供給される。通常運転時、貫通孔１９へと供給された潤滑剤は、内輪４の回転による遠心力によって、内輪４の外径面、すなわち第１内輪軌道面１２および第２内輪軌道面２２に供給される。これにより、軸受空間内を良好に潤滑し、軸受内部を冷却することが可能となる。

また、通常運転時、潤滑剤径方向通路３６を通る潤滑剤の一部は、第１内輪片１１の内径面に形成された潤滑剤バイパス路１４を介して、第１内輪片１１に形成された潤滑剤保持空間１５へと供給される。このようにして、潤滑剤保持空間１５内には、常に一定量の潤滑剤が保持されている。

前述したように、第１内輪片１１には、潤滑剤保持空間１５から第１内輪軌道面１２の端部へと径方向外方に向って延びて貫通する第１微細供給路１６が形成されている。したがって、回転軸３０等を介した外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合（ドライラン条件）であっても、内輪４の回転による遠心力によって、潤滑剤保持空間１５に保持された潤滑剤を第１微細供給路１６を介して軸受内部（第１内輪軌道面１２）へと供給することができる。

また、第１内輪片１１には、潤滑剤保持空間１５から貫通孔１９へと径方向外方に向って延びて貫通する第２微細供給路１７が形成されている。したがって、外部からの潤滑油の供給が一時的に遮断された場合でも、回転軸３０等を介した外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合（ドライラン条件）であっても、内輪４の回転による遠心力によって、潤滑剤保持空間１５に保持された潤滑剤を第２微細供給路１７および貫通孔１９を介して軸受内部へと供給することができる。

尚、第１微細供給路１６および第２微細供給路１７の寸法（第１微細供給路１６および第２微細供給路１７の延びる方向に対して垂直断面の寸法）は、ドライラン条件において第１微細供給路１６および第２微細供給路１７から供給される潤滑剤の量が必要最小限となるように、潤滑剤径方向通路３６の寸法よりも通常小さく設定される。これにより、ドライラン条件での運転が継続した場合でも、潤滑剤保持空間１５に保持された潤滑剤が少しずつ軸受内部へと供給されることにより潤滑を継続でき、転がり軸受１の焼付きおよび損傷を回避することができる。

このように、第１実施形態の転がり軸受１によれば、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して、転がり軸受１の焼付きおよび損傷を防止することができる。

尚、潤滑剤保持空間１５の形状、大きさ、数、設けられる場所などは、転がり軸受１の回転数や負荷される荷重、潤滑剤の種類や温度などの使用条件や要求される耐久性等に応じて、適宜決定することができる。また、本実施形態においては第１微細供給路１６および第２微細供給路１７の２つの微細供給路が設けられていたが、これら微細供給路の形状、大きさ、数、設けられる場所などについても、上記した種々の条件に応じて適宜定めることができる。例えば、本実施形態においては、潤滑剤保持空間１５、第１微細供給路１６および第２微細供給路１７が反負荷側に設けられていたが、寿命や剛性に影響を与えないような範囲において、これらを負荷側に形成することも可能である。

また、保持器６が内輪案内形式である場合には、保持器６を案内する面（内輪外径面）に潤滑剤を供給するため、内輪４にさらに別途の潤滑剤供給通路（不図示）が設けられていてもよい。このような場合、当該別途の潤滑剤供給通路は、潤滑剤保持空間１５、第１微細供給路１６および第２微細供給路１７に対し、周方向で異なる位置に設けられる。また、潤滑剤保持空間１５、第１微細供給路１６および第２微細供給路１７は、内輪４自体にではなく、内輪４に隣接して同様に回転する間座等に設けられていてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る転がり軸受を図４に基づいて説明する。図４は第２実施形態に係る転がり軸受５１の断面図である。

図４に示すように、転がり軸受５１は、内径面に外輪軌道面５３を有する外輪５２と、外径面に内輪軌道面６２を有する内輪５４と、転動体である複数の玉５５と、を備える。複数の玉５５は、外輪５２と内輪５４との間に配置された保持器５６の、周方向に所定の間隔で形成されたポケット５７に一つずつ転動自在に保持されている。転がり軸受５１は、玉５５が外輪５２および内輪５４に対して接触角をもって配置される、単列のアンギュラ玉軸受である。

内輪５４には、径方向に貫通する貫通孔６３が形成されている。通常運転時、内輪５４の径方向内側に位置する不図示の回転軸から貫通孔６３へと供給された潤滑剤は、内輪５４の回転による遠心力によって内輪５４の外径面へと供給される。これにより、軸受空間内を良好に潤滑し、冷却することが可能となる。

また、不図示の回転軸内に供給される潤滑剤の一部は、内輪５４の内径面に形成された潤滑剤バイパス路６４を介して、内輪５４の反負荷側に形成された潤滑剤保持空間６５へと供給される。これにより、潤滑剤保持空間６５内には、常に一定量の潤滑剤が保持されていることとなる。

内輪５４には、潤滑剤保持空間６５から内輪５４の外径面へと径方向外方に向って延びて貫通する微細供給路６６が形成されている。したがって、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても、内輪５４の回転による遠心力によって、潤滑剤保持空間５５に保持された潤滑剤を微細供給路６６を介して軸受内部へと供給することができる。このように、第２実施形態の転がり軸受５１によれば、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して、転がり軸受５１の焼付きおよび損傷を防止することができる。

尚、潤滑剤保持空間６５の形状、大きさなどは、転がり軸受５１の回転数や負荷される荷重、潤滑剤の種類や温度などの使用条件や要求される耐久性等に応じて、適宜決定することができる。また、微細供給路の数や大きさについても、上記した種々の条件に応じて適宜定めることができる。また、潤滑剤保持空間６５および微細供給路６６は、内輪５４自体にではなく、内輪５４に隣接して同様に回転する間座等に設けられていてもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る転がり軸受を図５に基づいて説明する。図５は第３実施形態に係る転がり軸受７１の断面図である。

図５に示すように、転がり軸受７１は、内径面に外輪軌道面７３を有する外輪７２と、外径面に内輪軌道面８２を有する内輪７４と、転動体である複数の円筒ころ７５と、を備える。転がり軸受７１は、外輪７２と内輪７４との間に配置された保持器７６の、周方向に所定の間隔で形成されたポケット７７に円筒ころ７５が一つずつ転動自在に保持されている、単列の円筒ころ軸受である。

内輪７４には、径方向に貫通する貫通孔８３、８３が形成されている。通常運転時、不図示の回転軸に供給される潤滑剤は、貫通孔８３、８３を介し、内輪７４の回転に伴う遠心力によって内輪７４の外径面へと供給される。これにより、軸受空間内を良好に潤滑し、冷却することが可能となる。

また、不図示の回転軸に供給される潤滑剤の一部は、内輪７４の内径面に形成された潤滑剤保持空間８５、８５へと供給される。これにより、潤滑剤保持空間８５、８５内には、常に一定量の潤滑剤が保持されていることとなる。

内輪７４には、潤滑剤保持空間８５、８５から内輪軌道面８２へと径方向外方に向って延びて貫通する微細供給路８６、８６が形成されている。したがって、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても、内輪７４の回転による遠心力によって、潤滑剤保持空間８５、８５に保持された潤滑剤を微細供給路８６、８６を介して内輪軌道面８２へと供給することができる。このように、第３実施形態の転がり軸受７１によれば、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して、転がり軸受７１の焼付きおよび損傷を防止することができる。

尚、潤滑剤保持空間８５、８５の形状、大きさなどは、転がり軸受７１の回転数や負荷される荷重、潤滑剤の種類や温度などの使用条件や要求される耐久性等に応じて、適宜決定することができる。また、微細供給路の数や大きさについても、上記した種々の条件に応じて適宜定めることができる。また、潤滑剤保持空間８５および微細供給路８６は、内輪７４自体にではなく、内輪７４に隣接して同様に回転する間座等に設けられていてもよい。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る転がり軸受を図６に基づいて説明する。図６は第４実施形態に係る転がり軸受１０１が回転軸１２０に取り付けられた状態を示す断面図である。

図６に示すように、転がり軸受１０１は、軸方向に離間して配置された一対の外輪１０２、１０２と、同様に軸方向に離間して配置された一対の内輪１０４、１０４と、を備える、一対の外輪１０２、１０２と内輪１０４、１０４との間にはそれぞれ保持器１０６、１０６が配置され、保持器１０６の、周方向に所定の間隔で形成されたポケット１０７には転動体である複数の玉１０５が接触角をもって一つずつ転動自在に保持されている。

外輪１０２、１０２の内径面には外輪軌道面１０３、１０３が形成されている。内輪１０４、１０４の外径面には内輪軌道面１１２、１１２が形成されている。外輪１０２、１０２の間には外輪間座１０８が配置されており、外輪１０２、１０２間の軸方向隙間や予圧を調整している。また、内輪１０４、１０４の間には内輪間座１１４が配置されており、内輪１０４、１０４間の軸方向隙間や予圧を調整すると共に、回転軸１２０の回転に伴って内輪１０４、１０４と同様に回転する。転がり軸受１０１は、それぞれ外輪１０２、内輪１０４、保持器１０６、および複数の玉１０５を有する２つのアンギュラ玉軸受を、外輪間座１０８および内輪間座１１４を介して背面組み合わせたとした、組み合わせアンギュラ玉軸受である。

内輪１０４、１０４のそれぞれには、径方向に貫通する貫通孔１１３が形成されている。使用時に転がり軸受１０１が回転軸１２０に取付けられると、オイルジェット１２２によって負荷側から回転軸１２０内へと噴射された潤滑剤が、回転軸１２０を軸方向に延びる潤滑剤軸方向通路１２４を通り、回転軸１２０の径方向外方へと開口する潤滑剤径方向通路１２６、１２６を介して、内輪１０４、１０４の径方向内側から貫通孔１１３、１１３へと供給される。通常運転時、貫通孔１１３、１１３へと供給された潤滑剤は、内輪１０４、１０４の回転による遠心力によって内輪１０４、１０４の外径面へと供給される。これにより、軸受空間内を良好に潤滑し、冷却することが可能となる。

内輪間座１１４の径方向内側には、潤滑剤保持空間１１５が形成されている。通常運転時、潤滑剤軸方向通路１２４を介して外部から供給される潤滑剤の一部は、潤滑剤軸方向通路１２４から回転軸１２０の外径面へと貫通する潤滑剤バイパス路１２８を介して、潤滑剤保持空間１１５へと供給される。これにより、潤滑剤保持空間１１５内には、常に一定量の潤滑剤が保持されていることとなる。

また、内輪間座１１４には、この潤滑剤保持空間１１５から内輪間座１１４の軸方向縁部１１８、１１８へと径方向外方へと向かって貫通する微細供給路１１６、１１６が形成されている。したがって、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても、内輪間座１１４の回転による遠心力によって、内輪間座１１４内の潤滑剤保持空間１１５に保持された潤滑剤を微細供給路１１６、１１６を介して軸受内部へと供給することができる。

このように、第４実施形態の転がり軸受１０１によれば、設置スペースや製造コストを増加させることなく、外部からの潤滑剤の供給が一時的に遮断された場合であっても潤滑を継続して、転がり軸受１０１の焼付きおよび損傷を防止することができる。

尚、潤滑剤保持空間１１５の形状、大きさなどは、転がり軸受１０１の回転数や負荷される荷重、潤滑剤の種類や温度などの使用条件や要求される耐久性等に応じて、適宜決定することができる。また、微細供給路１１６の数や大きさについても、上記した種々の条件に応じて適宜定めることができる。また、潤滑剤保持空間１１５および微細供給路１１６は、内輪間座１１４でなく、内輪１０４、１０４のそれぞれに設けられていてもよい。また、転がり軸受１０１は、一対の外輪１０２、１０２にかわって、内径面に軸方向に離間して設けられた一対の外輪軌道面が形成された１つの外輪を備えていてもよく、また、外径面に軸方向に離間して設けられた一対の内輪軌道面が形成された１つの内輪を備えていてもよい。

尚、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更、改良等が可能である。上記実施形態では、転がり軸受が、３点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受、円筒ころ軸受、組合せアンギュラ玉軸受である場合について説明したが、本発明は深溝玉軸受や円すいころ軸受に対しても適用可能である。また、上記実施形態では玉５、５５、１０５および円筒ころ７５が、保持器６、５６、７６、１０６と別個に形成されているが、一体型の玉（ころ）付き保持器を用いてもよい。

本発明は、特に、ジェットエンジンやガスタービンのギアボックス、ロケットエンジンの燃料ポンプにおいて使用される転がり軸受として、または低粘度流体中において使用される転がり軸受として好適に利用可能である。

１、５１、７１、１０１転がり軸受
２、５２、７２、１０２外輪
４、５４、７４、１０４内輪
５、５５、１０５玉
７５円筒ころ
６、５６、７６、１０６保持器
１９、６３、８３、１１３貫通孔
１５、６５、８５、１１５潤滑剤保持空間
１６第１微細供給路
１７第２微細供給路
６６、８６、１１６微細供給路
８４内輪間座

Claims

回転側部材である内方部材と、外方部材と、前記内方部材と前記外方部材との間で転動自在に周方向に複数配設された転動体と、前記転動体を保持する複数のポケットを有する保持器と、を備え、前記内方部材を径方向に貫通する貫通孔を介して前記内方部材の径方向内側から軸受空間内に潤滑剤を供給可能な転がり軸受であって、
前記内方部材に、前記内方部材の径方向内側から供給された潤滑剤を保持可能な潤滑剤保持空間と、前記潤滑剤保持空間内の潤滑剤を前記軸受空間内に供給可能な少なくとも１つの潤滑剤供給路と、が形成されることを特徴とする転がり軸受。
前記内方部材が、軸方向に離間して配置された一対の内輪と、前記一対の内輪の軸方向間に配置される内輪間座と、を含み、
前記転動体は、前記一対の内輪それぞれの外径面に形成された内輪軌道面上を転動自在に複列で配置されており、
前記貫通孔が前記一対の内輪のそれぞれに形成されており、
前記潤滑剤保持空間および前記潤滑剤供給路が前記内輪間座に形成されている請求項１記載の転がり軸受。