JP2015512018A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、転がり軸受装置であって、転がり軸受の少なくとも１つの転がり軸受アウタレース（４）と、この転がり軸受アウタレース（４）を取り囲む中間エレメント（９）と、この中間エレメント（９）が挿入されているハウジング部分とを有している。アウタレース（４）は、中間エレメント（９）内に回転可能に配置されており、このアウタレース（４）の一方の端面には、アウタレース（４）と中間リング（９）との間に形成された接触ゾーンにオイルを圧送するために形成された環状のオイル捕集ストリップ（６）が設けられている。ハウジングと中間エレメント（９）との間には、減衰システムが形成されており、この減衰システムは、減衰切欠を有している。

Description

発明の分野
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の転がり軸受装置に関する。このような形式の転がり軸受装置は、たとえば独国特許出願公開第１０２００９０５６６６２号明細書から公知である。

このような形式の転がり軸受は、独国特許出願公開第１０２００９０５６６６２号明細書に記載されているように、高出力型の転がり軸受であり、特に、高回転式のガスタービンにおける推進機関支持装置または主軸支持装置、伝動装置、並びにヘリコプタにおけるロータ支持装置において使用するための高出力型の転がり軸受である。

発明の背景
転がり軸受のこのような使用事例では、このような軸受の転動体と軸受レースとの間の接触ゾーンにおいて、極めて高い負荷における極めて高い運転回転数に基づき、２００℃を大幅に上回る運転温度が容易に発生する。高い回転数のときに摩擦出力によって生じる熱は、軸受の損傷を回避するために、確実にかつ迅速に排出されなければならない。このためには、原理的に、たとえば独国特許出願公開第１０２００６０２４６０３号明細書からも公知であるような転がり軸受冷却システムが使用される。

それと同時に、前述の高出力転がり軸受の使用事例では、軸方向および半径方向の振動も発生する。この振動は減衰システムによって有効に阻止され得る。このような減衰システムは、原理的に、たとえば独国特許出願公開第１０２００８０３２９２１号明細書から公知である。

組み合わされた軸受冷却・減衰装置は、冒頭で引用した独国特許出願公開第１０２００９０５６６６２号明細書から公知である。この場合、軸受アウタレースとハウジングとの間に環状の中間エレメントが配置されている。アウタレースとこの中間エレメントとの間には、冷却領域が形成されており、この中間エレメントとハウジングとの間には減衰システムが形成されている。

発明の課題
本発明の根底を成す課題は、特に航空機推進機関および据置式のガスタービンに適した、冷却および減衰機能を備えた転がり軸受装置を、上記公知先行技術に比べて、特に製造上および運転上の手間の点で改良することである。

発明の要約
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の転がり軸受装置によって解決される。

この転がり軸受装置は、転がり軸受の少なくとも１つの転がり軸受アウタレースと、環状の中間エレメントと、ハウジング部分とを有している。転がり軸受は、中間エレメントが転がり軸受アウタレースとハウジング部分との間に配置されて、転がり軸受アウタレースと中間エレメントとの間には第１の接触ゾーンが形成され、中間エレメントとハウジング部分との間には第２の接触ゾーンが形成されるようにハウジング部分に挿入可能である。

第１の接触ゾーンには、冷却システムが形成されており、この冷却システムは、冷媒、特に液体の冷媒によって貫流可能な少なくとも１つの冷却切欠、特に冷却通路を有している。

第２の接触ゾーンには、減衰システムが形成されており、この減衰システムは、少なくとも１つの減衰切欠を有しており、この減衰切欠を介して、第２の接触ゾーンに設けられた減衰中空室、たとえば間隙が、減衰媒体によって充填可能である。

公知先行技術とは異なり、本発明による転がり軸受装置では、アウタレースが回転可能に中間リング内に配置されている。アウタレースの一方の端面には、オイルを捕集して第１の接触ゾーンに圧送するために形成された環状のオイル捕集ストリップが設けられている。

本発明による転がり軸受装置の本質的な利点は、オイル捕集ストリップを備えた回転するアウタレースによって、転がり軸受内に存在する、たとえば軸受の側方で噴射されたオイルを、遠心力を利用して、アウタレースと中間エレメントとの間の冷却すべき接触ゾーンに的確に供給することである。

有利な構成では、第１の接触ゾーン内の冷却システムが、第２の接触ゾーン内の減衰システムに流体技術的に接続されている。したがって、ただ１つの流体システムを用いるだけで、転がり軸受装置の冷却も、減衰も行われる。組み合わされた冷却・減衰媒体、有利には冷却・減衰オイルの粘度は、第１の接触ゾーンの十分な貫流、ひいては十分な冷却作用も、十分な減衰作用も得られるように設定される。

第１の変化形では、アウタレースの、オイル捕集ストリップとは反対の側の端面が、少なくとも１つのオイル流出孔を有している。このオイル流出孔は、アウタレースと中間エレメントとの間に加工成形された溝によって形成されていてもよい。

第２の変化形では、中間エレメントが、第１の接触ゾーンを第２の接触ゾーンに接続するオイルオーバフロー管路を有している。この場合、アウタレースの回転によって、冷却・減衰媒体は、第１の接触ゾーン、すなわち冷却システムから、第２の接触ゾーン、すなわち減衰システムへ確実に圧送されるようになる。アウタレースとは異なり、中間エレメントは、ハウジング内に回転不能に配置されている。

以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。

第１の実施形態による転がり軸受装置の一部を示す横断面図である。 第２の実施形態による転がり軸受装置の一部を示す横断面図である。

図面の詳細な説明
それぞれ相互に対応する構成部分、または同一作用を有する構成部分は、図１および図２の両図面において同じ符号で示されている。

図１および図２には、ジェット推進機関（エンジン）の転がり軸受装置がそれぞれ図示されている。この転がり軸受装置の基本的な機能については、冒頭で引用した公知先行技術を参照するものとする。以下に行なう説明は、特に別記しない限り、両実施形態に該当する。

転がり軸受装置は、軸受レース１，４、つまりインナレース１とアウタレース４とを有しており、このインナレース１とアウタレース４との間では、転動体２、つまり保持器３によって案内されている玉が転動する。アウタレース４の外周面では、このアウタレース４に、冷却通路５が凹設成形されている。アウタレース４は、半径方向で環状の中間エレメント９によって取り囲まれており、この中間エレメント９は、軸受周囲リングとも呼ばれる。したがって、冷却通路５は、アウタレース４と中間エレメント９との間の第１の接触ゾーンにおける冷却システムの１つの構成要素を形成する。アウタレース４は、中間エレメント９内に回転可能に配置されている。

中間エレメント９と、この中間エレメント９を収容しているハウジング（図示しない）との間には、第２の接触ゾーンが形成されている。この第２の接触ゾーンには、減衰システムが形成されており、この場合、減衰媒体、つまり減衰オイルは、冷却通路５を通って流れる媒体と同じである。中間エレメント９は、相対回転防止されて、ハウジング内に挿入されている。

冷却・減衰オイルは、両軸受レース１，４の一方の端面側に配置されたオイルノズル１３によって送出される。オイルノズル１３から冷却・減衰オイルは、端面側でアウタレース４に一体成形されているオイル捕集ストリップ６に部分的に衝突する。図示された横断面で見ると、オイル捕集ストリップ６は、くさび形に形成されている。オイル捕集ストリップ６の半径方向内側の表面は、アウタレース４の端面側に向かって拡開しており、したがって円錐状の形状を描いている。オイル捕集ストリップ６に直接に隣接して、アウタレース４の内部にはオイル孔７が設けられている。このオイル孔７を通じて、オイル捕集ストリップ６によって捕集された冷却・減衰媒体が、冷却通路５にまで案内される。オイル捕集ストリップ６から、斜めに設置されたオイル孔７と、さらに冷却通路５とを通じて行われるオイルの圧送は、アウタレース４の回転に基づく遠心力によって行われる。

図１に示された実施形態では、冷却通路５を通って流れたオイルが、アウタレース４の、オイル捕集ストリップ６とは反対の側の端面側で、アウタレース４に設けられたオイル流出孔８を通じて、端面側でアウタレース４から流出する。

図２に示された実施形態では、オイルが、冷却通路５から、中間エレメント９に設けられたオイルオーバフロー管路１２を通じて、中間エレメント９の外側表面に設けられた、減衰システムの１つの構成要素である環状のオイル分配溝１１に直に流入する。図２からさらに判るように、中間エレメント９の外側表面には、２つのピストンリング溝１０も設けられている。これらのピストンリング溝１０は、第２の接触ゾーンに形成されたスクィーズオイルフィルムのシールを可能にする。減衰システムには、オイルオーバフロー管路１２を介してのみ、オイルが供給される。減衰システムから流出したオイルは、閉じたオイル循環路を形成するように、オイルノズル１３に戻される。

１ 軸受レース、インナレース、 ２ 転動体、玉、 ３ 保持器、 ４ 軸受レース、アウタレース、 ５ 冷却通路、 ６ オイル捕集ストリップ、 ７ オイル孔、 ８ オイル流出孔、 ９ 中間エレメント、 １０ ピストンリング溝、 １１ オイル分配溝、 １２ オイルオーバフロー管路、 １３ オイルノズル

Claims (6)

1. 転がり軸受装置であって、
   転がり軸受の少なくとも１つのアウタレース（４）と、環状の中間エレメント（９）と、ハウジングとを備え、前記転がり軸受は、前記中間エレメント（９）が前記アウタレース（４）と前記ハウジングとの間に配置されて、前記アウタレース（４）と前記中間エレメント（９）との間に第１の接触ゾーンが形成され、前記中間エレメント（９）と前記ハウジングとの間に第２の接触ゾーンが形成されるように前記ハウジング内に挿入可能であり、
   前記第１の接触ゾーンに、冷却システムが形成されており、
   該冷却システムは、冷却媒体によって貫流可能な少なくとも１つの冷却切欠、特に冷却通路（５）を有しており、
   前記第２の接触ゾーンに、減衰システムが形成されており、
   該減衰システムは、少なくとも１つの減衰切欠を有しており、該減衰切欠を介して、前記第２の接触ゾーンに設けられた減衰中空室が、減衰媒体によって充填可能である、
   転がり軸受装置において、
   前記アウタレース（４）が、回転可能に前記中間エレメント（９）内に配置されており、
   前記アウタレース（４）の一方の端面に、オイルを前記第１の接触ゾーンに圧送するために形成された環状のオイル捕集ストリップ（６）が設けられていることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記第１の接触ゾーン内の前記冷却システムが、前記第２の接触ゾーン内の前記減衰システムに流体技術的に連通されている、請求項１記載の転がり軸受装置。
3. 前記アウタレース（４）の、前記オイル捕集ストリップ（６）とは反対の側の端面が、オイル流出孔（８）を有している、請求項２記載の転がり軸受装置。
4. 前記中間エレメント（９）が、前記第１の接触ゾーンを前記第２の接触ゾーンに連通させるオイルオーバフロー管路（１２）を有している、請求項２記載の転がり軸受装置。
5. ガスタービンにおける、請求項１記載の転がり軸受装置の使用。
6. ヘリコプタにおけるロータ支持装置としての、請求項１記載の転がり軸受装置の使用。

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