JP2017031984A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転動体と軌道面間で潤滑油が枯渇する前に潤滑油の再供給が行われ、より長時間のドライラン状態での運転を可能にする転がり軸受を提供する。
【解決手段】内輪２の内径面に潤滑油を保持するための潤滑油保持空間７と前記潤滑油保持空間７から軸受内部に潤滑油を供給するための潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えた転がり軸受１において、前記潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃの途中に閉塞部材１１を設け、この閉塞部材１１が内輪を介してある一定温度まで上昇した際に、初めて内輪２の内径面で保持されていた潤滑油を軸受内部に供給するようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、ドライラン状態での運転を長時間可能にする転がり軸受に関する。

航空機用ジェットエンジンの主軸等に使用される転がり軸受は、急旋回時の巨大な重力や給油系統の異常により潤滑油が一時的に供給されない状態、いわゆるドライラン状態が発生する場合があり、潤滑油が遮断されても、一定時間焼付かずに運転できることが要求される。

このドライラン状態において、内輪内径面に保持した潤滑油を軸受内部に供給する転がり軸受として、内輪内径面に潤滑油を保持する空間を設け、通常運転時にはその空間に潤滑油が保持され、ドライラン状態になると内輪の遠心力によって保持していた潤滑油を供給路を介して軸受内部に供給することができるようにしたものが特許文献１に開示されている。

特開２０１３-１１３４１３号公報

ところが、特許文献１に開示された技術では、内輪内径面で保持した潤滑油を軸受内部に供給するための供給路が常に開口した状態であるため、特に高速回転で使用される転がり軸受の場合、その遠心力によって、内輪内径面に保持されていた潤滑油はドライラン開始直後から比較的早い段階で枯渇してしまい、より長時間のドライラン状態での運転を行うことは困難である。

そこで、この発明は、内輪内径面に一定量の潤滑油を保持する潤滑油保持空間と、その空間に保持された潤滑油を軸受内部に供給するための潤滑油供給路を設けた転がり軸受において、転動体と軌道面間で潤滑油が枯渇する前に潤滑油の再供給が行われ、より長時間のドライラン状態での運転を可能にしようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、内輪内径面に潤滑油を保持するための潤滑油保持空間と前記潤滑油保持空間から軸受内部に潤滑油を供給するための潤滑油供給路を備えた転がり軸受において、前記潤滑油供給路の途中に閉塞部材を設け、この閉塞部材が内輪を介してある一定温度まで上昇した際に、初めて内輪内径面で保持されていた潤滑油を軸受内部に供給するようにしたものである。

以上のように、この発明では、ドライラン状態が続き、閉塞部材と内輪がある一定温度まで上昇した際に初めて潤滑油保持空間で保持されていた潤滑油が軸受内部に供給されるため、転動体と軌道面間で潤滑油が枯渇する前に潤滑油の再供給が行われ、より長時間のドライラン状態での運転が可能になる。

この発明の第１実施形態に係る転がり軸受の断面図である。 図１の実施形態に係る転がり軸受の通常運転時における潤滑油の流れを示す断面図である。 閉塞部材として内輪を形成する部材よりも熱膨張係数が小さい素材使用した場合における内輪及び閉塞部材の温度上昇に伴う潤滑油供給路と閉塞部材間でのすきま発生時の潤滑油の流れを示す断面図である。 座ぐりを有する潤滑油供給路及び潤滑油が通過するための流路を設けた閉塞部材を適用したこの発明の実施形態を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）は図４の実施形態で使用する閉塞部材の例を示す斜視図である。 図４に示す実施形態における潤滑油供給路と閉塞部材間でのすきま発生時の潤滑油の流れを示す断面図である。 閉塞部材として潤滑油保持空間から軸受内部に潤滑油の供給を開始したい温度付近で融点を持つ素材使用した場合における内輪温度上昇に伴う閉塞部材溶融時の潤滑油の流れを示す断面図である。 この発明を円筒ころ軸受に適用した実施形態の断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の第１実施形態に係る転がり軸受１は、内輪２と、外輪３と、複数の転動体４と、転動体４を保持する保持器５とを備える。転動体４は、玉を使用している。

第１実施形態に係る転がり軸受１は、外輪３の内径面には外輪軌道面１３が形成されている。内輪２は回転軸６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２ａおよび第２内輪２ｂからなる。第１内輪２ａと第２内輪２ｂの外径面には内輪軌道面１２が形成されている。

転がり軸受１は、転動体４が、外輪軌道面１３、第１内輪２ａと第２内輪２ｂのの内輪軌道面１２と接触する、３点接触玉軸受である。

第１実施形態に係る転がり軸受１は、内輪回転の軸受であり、給油方式としてアンダーレース潤滑を採用している。

第１内輪２ａもしくは第２内輪２ｂの少なくとも一方の内径面に、通常運転時に潤滑油を保持するための空間、即ち、潤滑油保持空間７を備える。

そして、第１内輪２ａと第２内輪２ｂの合わせ面には、油溝９を設けている。また、前記潤滑油保持空間７で保持した潤滑油を、内輪外径面と、内輪軌道面１２と、油溝９とに供給するための潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを第１内輪２ａに設けている。

なお、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、第１内輪２ａに少なくとも一つ設けていればよい。

潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃの途中には、通常運転時に潤滑油保持空間７で保持された潤滑油を、ドライラン開始直後に軸受内部に流入するのを防ぐための閉塞部材１１が圧入されている。

なお、３点接触玉軸受の場合、通常運転時、オイルスクープ８に流入した潤滑油は、第１内輪２ａと第２内輪２ｂの合わせ面の油溝９を介して軸受内部に供給されるが、一定量の潤滑油は遠心力によって潤滑油保持空間７に保持される（図２参照）。なお、図２の矢印は、通常運転時における潤滑油の流れを示している。

内輪２の内径面に設ける潤滑油保持空間７は、その周方向断面形状が矩形や円形の環状溝、及び内輪内径面の周上に複数個配置した溝等、一定量の潤滑油を保持できる形状や構造であれば、いずれでも良い。ただし、潤滑油保持空間７の容積については、通常運転時に保持できる潤滑油量を増加させるため、軸受の使用回転数や作用荷重等を考慮し、軸受の機能や剛性の面で問題とならない範囲内にて大きくすることが望ましい。

潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃの長さ及び径については、軸受の使用回転数や作用荷重、給油条件によって適宜決定することができる。なお、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃの径については、必ずしも均一にする必要は無く、閉塞部材１１の前後での圧力差を大きくし、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃが開口した際の潤滑油供給量を増加させることを目的に、不均一としても良い。

閉塞部材１１は、通常運転時に潤滑油保持空間７で保持した潤滑油が、ドライラン開始直後に軸受内部に流入するのを防ぐことを目的として設けられる。ドライラン状態が続き、閉塞部材１１と内輪２がある一定温度まで上昇した際に、それまで潤滑油保持空間７で保持されていた潤滑油を初めて軸受内部に供給できる構造・形状であれば、閉塞部材１１はいずれでも良い。

閉塞部材１１を形成する第１の素材としては、内輪２を形成する部材よりも熱膨張係数が小さい部材、例えば、窒化ケイ素やジルコニア等のセラミック材料、チタンやタングステン、鋳鉄等の金属材料、ガラス等を使用することができる。

また、閉塞部材１１を形成する第２の素材としては、潤滑油保持空間７から軸受内部に潤滑油の供給を開始したい温度付近で融点を持つ部材、例えば、ポリプロピレンやポリアミド、アセタール等の樹脂材料やゴム等を使用することができる。

閉塞部材１１として第１の素材、即ち、内輪２を形成する部材よりも熱膨張係数が小さい部材を使用すると、ドライラン状態が続き、内輪２及び閉塞部材１１がある一定温度以上になると、内輪２と閉塞部材１１との熱膨張量の差が大きくなり、図３に示すように、それまでしまりばめであった潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃと閉塞部材１１との間ですきまが生まれ、潤滑油保持空間７に保持されていた潤滑油が軸受内部に供給される。図３の矢印は、ドライラン状態が続いた後の潤滑油の流れを示している。

ここで、熱膨張係数と併せ、熱伝導率が内輪２よりも小さい閉塞部材１１を用いることで、転動体４と内輪軌道面１２間で発生した熱がより閉塞部材１１に伝導しにくくなるため、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃと閉塞部材１１の間で形成されるすきまが増加し、潤滑油保持空間７から軸受内部への潤滑油供給量を増加させることができる。

なお、第１の実施形態では、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃと閉塞部材１１の間ですきまを発生させる構造であるため、すきま発生時に閉塞部材１１が遠心力によって潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃから飛び出し、軸受内部に進入することを防ぐために、軸受形式に関わらず、図４に示すように、潤滑油供給路１０ａを座ぐり形状に形成し、この座ぐり形状の潤滑油供給路１０ａに、図５（ａ）に示すようなスリット１４を設けた閉塞部材１１や、図５（ｂ）に示すような突状１５を設けた閉塞部材１１を圧入してもよい。

この場合、内輪２及び閉塞部材１１がある一定温度以上になり、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃと閉塞部材１１の間ですきまが発生したとしても、閉塞部材１１が潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃから飛び出すことなく、潤滑油保持空間７に保持されていた潤滑油が閉塞部材１１のスリット１４や突状１５の間を通過して軸受内部に流入する（潤滑油の流れは、図６の矢印を参照）。

この発明の実施形態１では、外部からの潤滑油の供給が再開すると、内輪２及び閉塞部材１１が冷却され、潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃと閉塞部材１１とのはめあいが再度しまりばめとなり、潤滑油保持空間７への潤滑油の保持が再び行われるため、ドライラン状態が繰り返し発生しても同じように機能することが可能である。

次に、閉塞部材１１として、潤滑油保持空間７から軸受内部に潤滑油の供給を開始したい温度付近で融点を持つ第２の素材を使用した場合、ドライラン状態が続き、閉塞部材１１が内輪２を介してある一定温度まで上昇すると、閉塞部材１１自体が溶融することで、それまで閉塞部材１１によって閉塞されていた潤滑油供給路１０ａ、１０ｂ、１０ｃが開口し、潤滑油保持空間７で保持されていた潤滑油が軸受内部に供給される（潤滑油の流れは、図７の矢印を参照）。

図８は、転動体４として円筒ころ軸受を使用した転がり軸受１の実施形態を示している。

この図８の転がり軸受１は、内輪２と、外輪３と、転動体４としての円筒ころと、転動体４を保持する保持器５とを備える。

図８の転がり軸受１は、外輪３の内径面には外輪軌道面１３が形成されている。内輪２は回転軸（図示省略）を保持する回転部材である。

内輪２の外径面には内輪軌道面１２が形成されている。

内輪２の内径面には、通常運転時に潤滑油を保持するための空間、即ち、潤滑油保持空間７を備えている。

そして、潤滑油保持空間７で保持した潤滑油を、内輪軌道面１２の両端に供給するための潤滑油供給路１０ａ、１０ｂを内輪２に設けている。

潤滑油供給路１０ａ、１０ｂの途中には、通常運転時に潤滑油保持空間７で保持された潤滑油を、ドライラン開始直後に軸受内部に流入するのを防ぐための閉塞部材１１を圧入している。

閉塞部材１１は、この発明の第１実施形態と同様に、内輪２を形成する部材よりも熱膨張係数が小さい素材、または潤滑油保持空間７から軸受内部に潤滑油の供給を開始したい温度付近で融点を持つ素材を使用することができる。

以上のように、この発明によれば、ドライラン状態が続き、閉塞部材１１と内輪２がある一定温度まで上昇した際に初めて潤滑油保持空間７で保持されていた潤滑油が軸受内部に供給されるため、転動体と軌道面間で潤滑油が枯渇する前に潤滑油の再供給が行われ、より長時間のドライラン状態での運転を可能にすることができる。

この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

１ ：転がり軸受
２ ：内輪
２ａ ：第１内輪
２ｂ ：第２内輪
３ ：外輪
４ ：転動体
５ ：保持器
６ ：回転軸
７ ：潤滑油保持空間
８ ：オイルスクープ
９ ：油溝
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ ：潤滑油供給路
１１ ：閉塞部材
１２ ：内輪軌道面
１３ ：外輪軌道面
１４ ：スリット
１５ ：突状

Claims (4)

1. 内輪内径面に潤滑油を保持するための潤滑油保持空間と前記潤滑油保持空間から軸受内部に潤滑油を供給するための潤滑油供給路を備えた転がり軸受において、前記潤滑油供給路の途中に閉塞部材を設け、この閉塞部材が内輪を介してある一定温度まで上昇した際に、初めて内輪内径面で保持されていた潤滑油を軸受内部に供給することを特徴とする転がり軸受。
2. 前記閉塞部材として、内輪よりも熱膨張係数が小さい部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記閉塞部材として、前記潤滑油保持空間から軸受内部に潤滑油の供給を開始したい温度付近で融点を持つ部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
4. 航空機用として使用される請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受。

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