JP3661011B2 - スクープ式潤滑油給油方法およびスクープ式潤滑油給油装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はスクープ式潤滑油給油方法およびスクープ式潤滑油給油装置に関し、例えばジェットエンジンの回転軸軸受を潤滑するスクープ式潤滑油給油方法およびスクープ式潤滑油給油装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば航空機用ジェットエンジンの回転軸軸受への潤滑油の給油方法として、潤滑油をジェットノズルから噴出し、噴出された潤滑油の噴流を回転軸に設けたスクープにより捕捉して、軸受まで導入するスクープ式潤滑油給油方法が行われている(例えば、SAE Paper, No. 700318 (P. F. Brown)参照)。
【0003】
図7に従来のスクープ式潤滑油給油方法が実施される給油装置の構成を示し、この給油装置60では、回転軸61に円環状のスクープ62が嵌合されており、オイルジェット63から回転軸61の外周面64に向かって潤滑油の噴流65が噴射される。潤滑油の噴流65は高速で回転する回転軸61の外周面64に衝突した後、遠心力によって飛ばされ、スクープ62の内径側にある潤滑油捕捉面66で捕捉される。捕捉された潤滑油は、潤滑油導入路67を介して軸受68まで導入される。
【0004】
しかしながら、従来のスクープ式潤滑油給油方法は潤滑油噴流を一旦回転軸の外周面に衝突させてから捕捉するようにしているため、スクープでの潤滑油の捕捉率を向上させることが困難であるという問題がある。例えば過去の実験例によれば、潤滑油の捕捉率は最大で80%であった。したがって、20%の潤滑油が軸受の潤滑に利用されることなく循環されることになり、真に必要な能力以上の潤滑油システムが要求される。軽量化が求められる航空用エンジンにおいては、これが潤滑油ポンプやタンクの設計の制約条件となるという問題がある。
【0005】
また、潤滑油噴流が回転軸外周面に衝突する位置と、スクープとの相対位置関係や、回転軸の回転速度、潤滑油噴流の速度により、潤滑油の捕捉率に差があるため、装置の設計の際に、潤滑油の補足率を最大とするオイルジェットの位置を試験により割出していかなければならず、開発のリードスパンが必要であるという問題もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、スクープによる潤滑油の捕捉率を向上させることができるスクープ式潤滑油給油方法またはスクープ式潤滑油給油装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のスクープ式潤滑油給油方法は、回転軸の大径部から小径部に延伸され、かつ先端が半径方向内側に折り曲げられた油止め部を有するスクープに対してオイルジェットから潤滑油を棒状の噴流として噴出して潤滑をなすスクープ式潤滑油給油方法であって、潤滑油の棒状の噴流を前記油止め部と前記回転軸との隙間を通して前記スクープの潤滑油捕捉面に向けて直接噴射することを特徴とする。
【0008】
一方、本発明のスクープ式潤滑油給油装置は、回転軸の大径部から小径部に延伸され、かつ、先端が半径方向内側に折り曲げられた油止め部を有するスクープに対してオイルジェットから潤滑油を棒状の噴流として噴出して潤滑をなすスクープ式潤滑油給油装置であって、前記オイルジェットが、潤滑油の棒状の噴流を前記油止め部と前記回転軸との隙間を通して前記スクープの潤滑油捕捉面に向けて直接噴射するように配設されてなることを特徴とする。
【0009】
ここで、前記棒状の噴流の回転軸とのなす角が、50度〜80度の範囲とされてなるのが好ましい。
【0010】
【作用】
本発明は前記の如く構成されているので、オイルジェットから噴出される潤滑油噴流の散乱が抑えられて、スクープによる潤滑油の捕捉率を実質的に100%にまで高めることも容易となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【0012】
図1および図2に、本発明の一実施形態に係るスクープ式潤滑油給油方法が適用される軸受潤滑機構の概略構成を示し、この軸受潤滑機構10は、例えば航空機用ジェットエンジンの回転軸11の軸受12に潤滑油を給油するためのものであって、潤滑油を噴出するオイルジェット20と、オイルジェット20から噴出される潤滑油を捕捉するスクープ30と、スクープ30により捕捉される潤滑油を軸受12まで導入する潤滑油導入路40とを備えてなる。
【0013】
オイルジェット20は、潤滑油を棒状の噴流21として噴出する噴出口(図示せず)を有しており、この噴流21が回転軸11にあたることなくスクープ30により直接捕捉されるように噴射する。
【0014】
スクープ30は、軸受12により回転自在に支持される回転軸11の大径部11a(図2参照)に嵌合される円環状の部材であり、厚肉の軸受当接部31と薄肉の潤滑油捕捉部32とから構成されている。
【0015】
軸受当接部31は、回転軸11の大径部11aに嵌合される軸受12の内輪12aと当接して、軸受固定部材14との間で軸受12の内輪12aを挟持し固定する。潤滑油捕捉部32は回転軸11の大径部11aと小径部11bとの境界を越えて小径部11b側に突出するように設けられており、その内周面がオイルジェット20から噴射される潤滑油を捕捉する潤滑油捕捉面32aとされている。
【0016】
また、潤滑油捕捉部32の先端側は半径方向内側に折り曲げられた油止め部32bとされている。
【0017】
潤滑油導入路40は、回転軸11の大径部11a外周面に軸方向に延びるように設けられる流路溝41と、軸受12の内輪12aを半径方向に延びるように貫通して設けられる軸孔42とから構成されている。
【0018】
このような構成の軸受潤滑機構10において、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21は回転軸11の小径部11bとスクープ30の油止め部32b先端との隙間Lから直接潤滑油捕捉面32aに向かって噴射される。このときオイルジェット20の配置可能な位置は、回転軸11の径、潤滑油捕捉面32aの径と軸方向の長さ、回転軸11外周面と油止め部32b先端との距離などの実際の寸法関係から決まる。
【0019】
図3は、オイルジェットの適当な配置位置から潤滑油噴流が噴出される方向を見た様子を示している。すなわち、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21は、スクープ30の油止め部32bと回転軸11の小径部11bとの隙間Lを通って潤滑油捕捉面32aの点Aに衝突するように噴射される。
【0020】
また、潤滑油捕捉面32aで捕捉された潤滑油は潤滑油導入路40を介して軸受12に供給される。このメカニズムは、軸回転11の小径部11bの遠心力によって流路溝41内の空気と潤滑油とが軸孔42から放出され、これにより流路溝41内の軸孔42近傍が強い負圧となって、潤滑油捕捉面32aで捕捉された潤滑油が流路溝41内に吸い込まれていくことによる。潤滑油捕捉面32aに衝突した潤滑油噴流21は軸回転11の遠心力によって、潤滑油捕捉面32aに強く押付けられるためほとんど散乱することがない。
【0021】
このように本実施形態では、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21が、回転軸11に向かってではなく直接スクープ30の潤滑油捕捉面32aに向かって噴出されるので、オイルジェット20から噴出される潤滑油を全てスクープ30により捕捉することが容易となる。これによって、潤滑油を効率よく循環させることができ、ポンプ容量の増大など装置の大型化を招く要因を排除することができる。
【0022】
また、潤滑油噴流を回転軸外周面に衝突させてからスクープに捕捉させる方法では、潤滑油の捕捉率を最高とするオイルジェットの位置の予測は容易ではない。このため、最高の捕捉率を達成するためには最適なオイルジェットの配置を試験により模索する必要がある。これに対して、本実施形態によれば、潤滑油噴流は他部材に衝突させることなく直接スクープの潤滑面に向かって噴射されるので、特に試験を実施することなく実質的に100%の捕捉率を達成することができるオイルジェット20の配置を予測することができ、装置設計が容易となる。
【0023】
【実施例】
以下、より具体的な実施例により本発明をより具体的に説明する。
【0024】
図4および図5に、回転軸直径が45mm、潤滑油捕捉面の直径が68mm、潤滑油捕捉面の軸方向長さが10mm、油止め部先端における内径が58mmである場合に、図4(a)に示すように、視線Bの先を回転軸11軸心11c上の潤滑油捕捉部32近傍の点Cに固定して、軸線方向からの傾き角θを変えつつ見た様子を示す。
【0025】
図4(b)は、視線Bと軸線方向との傾き角θが0°のときを示す。この状態では、油止め部32bに遮られて潤滑油捕捉面32a(図示せず)は見えない。したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が0°となるようにオイルジェット20を配置することは適当ではない。
【0026】
図4(c)は、傾き角θが30°のときを示す。この状態では、油止め部32bに遮られて潤滑油捕捉面32a(図示せず)はほとんど見えていない。
したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が30°となるようにオイルジェット20を配置することは適当ではない。
【0027】
図4(d)は、傾き角θが40°のときを示す。この状態では、油止め部32bに遮られて潤滑油捕捉面32aはあまり見えていない。したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が40°となるようにオイルジェット20を配置することは適当でない。
【0028】
図5(a)は、傾き角θが50°のときを示す。この状態では、潤滑油捕捉面32aは見えている。したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が50°となるようにオイルジェット20を配置することによって、潤滑油噴流21をスクープ30により直接捕捉することは可能である。
【0029】
図5(b)は、傾き角θが60°のときを示す。この状態では、潤滑油捕捉面32aはよく見えており、したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が60°となるようにオイルジェット20を配置することは、潤滑油噴流21をスクープ30により直接捕捉させるのに適当である。
【0030】
図5(c)は、傾き角θが70°のときを示す。この状態では、潤滑油捕捉面32aはよく見えており、したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が70°となるようにオイルジェット20を配置することは、潤滑油噴流21をスクープ30により直接捕捉させるのに適当である。
【0031】
図5(d)は、傾き角θが80°のときを示す。この状態では、潤滑油捕捉面32aが見えている。したがって、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角が80°となるようにオイルジェットを配置することによって、潤滑油噴流21をスクープ30により直接捕捉することは可能である。
【0032】
以上説明した潤滑油捕捉面32a可視部の面積と、潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角θとの関係を図6にグラフで示す。口径1mmのノズルから噴射された潤滑油21をスクープ30により直接捕捉できる範囲を、図中のハッチング部で表す。したがって、前記寸法関係においては、オイルジェット20から噴出される潤滑油噴流21と回転軸11軸心11cとの傾き角がおよそ50°から80°の範囲となるように、オイルジェット20を配置することが適当であることが分かる。実際の装置の設計においては、この角度範囲の中からオイルジェットの設置に都合のよい角度位置を選定できる。
【0033】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、オイルジェットからスクープの潤滑油捕捉面に向かって潤滑油の噴流が直接噴射されるため、スクープによる100%の潤滑油の捕捉が得られるという優れた効果を奏する。これによって、効率のよい潤滑油の循環を達成できる。また、特に試験を実施することなくスクープ式潤滑油給油装置を設計し得、装置設計に要する時間を短縮できるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るスクープ式潤滑油給油方法が適用される軸受潤滑機構の概略構成を示す斜視図である。
【図2】同機構の概略構成を示す縦断面図である。
【図3】潤滑油噴流の衝突位置を示す斜視図である。
【図4】本発明の一実施例に係るスクープ式潤滑油給油方法が適用される軸受潤滑機構を様々な角度位置から見た図であり、同(a)は視線の角度位置の定義を示す上面図であり、同(b)、同(c)および同(d)は回転軸軸心と視線との傾き角がそれぞれ、0°、30°および40°である場合の斜視図である。
【図5】図4と同様の図であり、同(a)、同(b)、同(c)および同(d)は回転軸軸心と視線との傾き角がそれぞれ、50°、60°、70°および80°である場合の斜視図である。
【図6】潤滑油捕捉面と、潤滑油噴流と回転軸軸心との傾き角との関係を示すグラフである。
【図7】従来のスクープ式潤滑油方法の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
10 軸受潤滑機構
11 回転軸
12 軸受
20 オイルジェット
21 潤滑油噴流
30 スクープ
32 潤滑油捕捉部
32a 潤滑油捕捉面
40 潤滑油導入路
Claims (4)
- 回転軸の大径部から小径部に延伸され、かつ、先端が半径方向内側に折り曲げられた油止め部を有するスクープに対してオイルジェットから潤滑油を棒状の噴流として噴出して潤滑をなすスクープ式潤滑油給油方法であって、
潤滑油の棒状の噴流を前記油止め部と前記回転軸との隙間を通して前記スクープの潤滑油捕捉面に向けて直接噴射することを特徴とするスクープ式潤滑油給油方法。 - 棒状の噴流の回転軸とのなす角が、50度〜80度の範囲とされてなることを特徴とする請求項1記載のスクープ式潤滑油給油方法。
- 回転軸の大径部から小径部に延伸され、かつ、先端が半径方向内側に折り曲げられた油止め部を有するスクープに対してオイルジェットから潤滑油を棒状の噴流として噴出して潤滑をなすスクープ式潤滑油給油装置であって、
前記オイルジェットが、潤滑油の棒状の噴流を前記油止め部と前記回転軸との隙間を通して前記スクープの潤滑油捕捉面に向けて直接噴射するように配設されてなることを特徴とするスクープ式潤滑油給油装置。 - 前記棒状の噴流の回転軸とのなす角が50度〜80度の範囲とされてなることを特徴とする請求項3記載のスクープ式潤滑油給油装置。
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