JPH084775A

JPH084775A - 超高速円筒ころ軸受

Info

Publication number: JPH084775A
Application number: JP13426594A
Authority: JP
Inventors: Toru Mayumi; 透真弓; Koji Ishikawa; 浩二石川
Original assignee: SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE; SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
Current assignee: SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE; SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2015-03-06
Also published as: JP3016111B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、超高速で回転する回転軸を支持す
るための超高速円筒ころ軸受に関する。従来の軸受は、
転動体（ころ）のスキッドを防止するため、転動体の公
転する内、外輪の軌道面の一部分を非真円にして、転動
体に局部的な予圧をかけるようにしていた。このため、
ｄＮ値の大きい回転軸を支持する軸受では、振動が大き
くなるとともに、軸受寿命が短くなるという不具合があ
った。【構成】本発明は内、外輪の軌道面を略真円で形成す
るとともに、潤滑油供給のためのノズルが、同一位相を
なして内輪の内径面から転動体の両端部に向けて、内輪
を貫通させて設けた。これにより、転動体に局部的にか
かる予圧による振動がなくなるとともに、軸受の寿命を
長くすることができる。さらに、ノズルから噴出する潤
滑油の回転方向の速度成分により、転動体を公転方向に
駆動するのでスキッドが防止できるとともに、同一位相
からの同量の潤滑油で転動体を駆動するので、スキュウ
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は航空機、若しくは発電設
備等に使用されるガスジェネレータ高速軸、又は工作機
械主軸等、超高速で回転する軸の支持部に使用される超
高速円筒ころ軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使用されている超高速回転軸を支
持する超高速円筒ころ軸受を図３〜図５に示す。図４に
示すものは、軸受を組込んだ状態において、外輪０１の
軌道面をバイローブ形状にしたもの、図５に示すもの
は、トライローブ形状にしたものである。これらの図に
示すように、外輪０１又は内輪０４の、何れかの軌道面
を非真円形にすることにより、保持器０３により、相対
的な位置が規制されて、外輪０１の軌道面と内輪０４の
軌道面の間に介装された転動体０２は、これらの軌道面
に対するスキッディングを制御しながら自転するととも
に、内輪０４の軌道面まわりを公転する。

【０００３】また、内輪０４を固定する回転軸０５に突
設した鍔部０６の一側には、内輪０４を介装してスクー
プ０９が固着されている。このスクープ０９は、回転軸
０５の外周面上に配設された給油ノズル０７から噴出す
る給油０８を受ける。また、スクープ０９の内径面に
は、このスクープ０９開口に連通して、油路０１１が回
転軸０５の軸心と平行に穿設されている。内輪０４の内
径面と鍔部０６の外周面との間には、一端が油路０１１
に連結され、断面積を該連結部から内方向に向けて拡大
させた、潤滑油通過溝０１０が形成されている。さら
に、内輪０４には、内輪０４の軌道面上を転動する転動
体０２の前端側、および後端側の、それぞれに開口する
前端側ノズル０１２、および後端側ノズル０１３が径方
向に貫通して設けられている。前端側ノズル０１２と後
端側ノズル０１３とは、互に９０°の位相差が設けられ
て内輪０４の軌道面に開口し、周方向に各々２個設けら
れている。

【０００４】従って、スクープ０９で受けた給油０８は
油路０１１を通り、潤滑油通過溝０１０、前端側ノズル
０１２、および後端側ノズル０１３を通って、内輪０４
の軌道面の９０°位相の異る転動体０２の前端側、およ
び後端側へ吐出し、転動体０２の接触面と、内輪０４お
よび外輪０１の軌道面との間に、油膜を形成し潤滑を行
う。

【０００５】このような、超高速円筒ころ軸受で回転軸
０５を支持した場合、回転軸０５の回転に伴い内輪０４
の軌道面上を転動する転動体０２は、非真円度を誇張し
て示した、図４，図５に示すように、内輪０４の軌道面
と外輪０１の軌道面が接近した位置にある転動体０２で
は予圧の状態となり、この予圧の与えられた部分では
内、外輪軌道面と転動体間の接触面圧が大きくなる。こ
のため、転動体０２は、スキッディングが制御され、内
輪０４および外輪０１の軌道面の間を転動するととも
に、回転軸０５の回転速度と一定比率の速度で、内輪０
４の軌道面まわりを公転する。

【０００６】しかし、回転軸０５の回転速度が大きくな
ると、転動体０２への遠心力の影響も加わり、転動体０
２の予圧部分の接触面圧が高くなりすぎ、耐久性に不具
合が生じる。すなわち、図２は、図４に示すバイローブ
形状の軸受の外輪軌道面非真円度と、軸受計算寿命を示
す図であるが、この図に示されるように、ｄ・Ｎ値が一
定のときの軸受計算寿命は、外輪軌道面非真円度の増加
につれて低下する。但し、ｄは回転軸０５の直径（ｍ／
ｍ）、Ｎは回転軸０５の１分間当りの回転数（ｒｐｍ）
である。また、転動体０２が局部的に接触面圧を大きく
するようにした予圧部分を通過することにより、この部
分で振動を発生するが、この振動は回転速度の増加とと
もに大きくなるという不具合もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このため、本発明は上
述した従来の軸受の不具合を解消し、高速になっても、
寿命を飛躍的に長くできるとともに、転動体の振動を小
さく抑えることのできる超高速円筒ころ軸受を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の超高
速円筒ころ軸受は、次の手段とした。（１）転動体を介装する内輪の軌道面、および外輪の軌
道面を略真円形状で形成した。（２）転動体の前端部、および後端部に潤滑油をそれぞ
れ供給するノズルを内輪の略同一位相角位置に、内輪の
内径面から内輪の軌道面、若しくは転動体の端面部へ貫
通して設けた。

【０００９】

【作用】本発明の超高速円筒ころ軸受は上述の手段によ
り、（１）転動体に、局部的な予圧がかからない、すなわち
局部的に接触面圧が大きくならないため、支持する軸が
超高速で回転しても、転動体若しくは内、外輪の軌道面
を損傷することがなくなり、軸受を長寿命化できる。ま
た、転動体が局部的な予圧部分を通過することによる振
動がなくなり、軸受の振動を低減できる。（２）また、内輪および外輪の軌道面を略真円にするこ
とにより、従来、転動体と軌道面との間に生じていたス
キッディングは、内輪の軌道面、若しくは転動体の端面
部のノズルから供給され、内輪の軌道面まわりの、いわ
ゆる、公転方向の速度成分が発生した潤滑油により、転
動体が公転方向に駆動されるので発生しなくなる。さら
に、潤滑油は転動体の前端部、および後端部の略同一位
相角に設けた、それぞれのノズルから同時に、同量供給
されるので、転動体の前端部および後端部の公転速度を
一致させることができ、転動体のスキュウ発生を防止で
きる。また、潤滑油の供給量を調整することにより、転
動体の公転速度をスキッド損傷が生じさせない、適切な
速度に設定することもできる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の超高速円筒ころ軸受の実施例
を図面にもとづき説明する。図１は、本発明の超高速円
筒ころ軸受の一実施例を示す図面であって、図１（Ａ）
は側断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の矢視Ａ−Ａ断面
図である。

【００１１】図に示すように、回転軸５に設けた鍔部５
１外周面に、その内径面を嵌合して内輪４が設置されて
いる。また、内輪４の外側には、内輪４の外径面を略真
円にして形成された軌道面２２と間隔をあけて設けら
れ、略真円に形成された軌道面２１を内径面に具える外
輪１が設けられている。内輪４の軌道面２２と外輪１の
軌道面２１との間には、その接触面との間にラジアルす
き間を設けて、円筒形状の転動体２が介装されている。
転動体２は周方向に等ピッチに１２個配設されており、
隣接する転動体２同志の間隔は保持器３に規制されて、
内、外輪４、１の軌道面２２，２１を自転するととも
に、軌道面２２，２１の間を公転する。

【００１２】内輪４の内径面１２には、回転軸５の鍔部
５１外周面との間に潤滑油を通過させるための潤滑油通
過溝８が９０°間隔で形成されている。潤滑油通過溝８
は、内輪４の軸方向中央に向けて、両側部から断面積が
拡大するように形成され、中央部で最大の断面積になる
ようにしている。また、内輪４には、内輪４の軌道面２
２に介装された転動体２の両端部に、それぞれ一端が開
口し、他端が内径面に設けた潤滑油通過溝８に開口す
る、ノズル９が径方向に穿設されている。転動体２の両
端部に開口する、それぞれのノズル９は略同一の位相
角、すなわち、周方向の略同一角度位置に設けられてい
る。

【００１３】また、回転軸５の鍔部５１に嵌装された内
輪４の両側部には、スクープ１０が鍔部５１外周面に固
着され、設けられている。鍔部５１外周面に当接するス
クープ１０の内径面には、溝が設けられており、鍔部５
１の外径面との間に、潤滑油通過溝８と連通させた油路
７を形成している。また、スクープ１０の両側開口に向
けて噴射口が設けられた給油管６が設置されている。

【００１４】本実施例は、上述の構成により、図示しな
い支持台に固着された外輪１、回転軸５の鍔部５１の外
周面に嵌合された内輪４、および外輪１の軌道面２１と
内輪５の軌道面２２の間を転動しつつ公転する転動体
２、とから構成される円筒ころ軸受に支持され、回転軸
５は軸受のｄＮ値２２０万以上の超高速で回転する。内
輪４の両側部に設けられた、スクープ１０の両側開口に
向けられた、給油管６の噴出口から噴射された潤滑油は
油路７を通って、同時に同量の潤滑油が両側から潤滑油
通路溝８に流入する。潤滑油通路溝８に流入した潤滑油
は、回転軸５とともに、回転する内輪４に働く遠心力に
より加速されて、ノズル９を通って内輪４の軌道面２２
より噴射される。

【００１５】内輪４の軌道面２２より噴射された潤滑油
は、径方向の速度成分を持ち、転動体２の外周面と内輪
４、および外輪１の軌道面２１，２２の間に流入し、接
触面を潤滑するとともに、周方向の速度成分が転動体２
に作用して、転動体２に公転速度を発生させる。これに
より、転動体２の外周面と外輪１、および内輪４の略真
円にされた軌道面２１，２２との間に、ラジアルすき間
を設け、転動体２に、予圧された部分、すなわち接触面
圧の大きくなる部分を設けなくても、転動体２は回転軸
５の回転速度と一定比率の速度で公転する。また、ノズ
ル９から供給される潤滑油量を調整することにより、転
動体２の公転速度を制御できる。これにより、スキッド
損傷を生じない適切な転動体２の公転速度に設定するこ
ともできる。

【００１６】また、内輪４および外輪１の軌道面２２，
２１を略真円にして、転動体２の接触面との間にラジア
ルすき間を設けて、転動体２の接触面圧が大きくなる部
分がなくなることは、特に回転速度の上昇とともに大き
くなる、軸受における振動の発生を防止できるととも
に、軸受の寿命を長くすることができる。

【００１７】すなわち、図２は略真円の軌道面を持つ内
輪と、非真円度を種々変えた軌道面を持つ外輪とを具え
る軸受の計算寿命を示す図であるが、外輪軌道面の非真
円度が小さくなるにつれて、軸受の寿命が長くなること
が示されている。特に、非真円度８０μｍ程度以下であ
れば、真円のものと同程度の耐久性が期待できることが
示されている。

【００１８】また、ノズル９の軌道面２２への開口の位
相角が、転動体２の両端部に開口する２つのノズル９で
略同一になるようにしているので、転動体２の両端部
に、同時に、同量の潤滑油が噴出し、転動体２の両端部
の潤滑油から受ける公転方向の力は同じになり、転動体
２両端部の公転速度は同一となり、転動体２が斜行して
起るスキュウ現象の発生を防止できる。

【００１９】なお、上記実施例では、ノズル９を転動体
２の両端部に開口する２個設けたものを示したが、転動
体２の中央の内輪４軌道面２２に開口する第３のノズル
を設けるようにしても良い。これにより、転動体２を公
転方向に駆動する駆動力を増加させることができるとと
もに、転動体２に作用するノズル９の駆動力を良好にバ
ランスさせることができ、スキュウの発生をより一層防
止できる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の超高速
円筒ころ軸受によれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り次の効果が得られる。（１）局部的な予圧がかからない為、内、外輪と転動体
間の局部的な接触面圧が大きくなることがない。この結
果、支持を行う回転軸が超高速で回転しても、転動体、
若しくは内、外輪の軌道面を損傷することがなくなり、
軸受を長寿命化できる。また、局部的な予圧により発生
していた振動がなくなり、振動を低減できる。（２）また、内輪および外輪の軌道面を略真円にするこ
とにより、従来、生じていたスキッディングは、転動体
の両端部の内輪軌道面、若しくは転動体の端面部のノズ
ルから供給され、内輪の軌道面まわりの、いわゆる公転
方向の速度成分が発生した潤滑油により、転動体が公転
方向に駆動されるので発生しなくなる。（３）さらに、潤滑油は転動体の前端部、および後端部
の略同一位相に設けた、それぞれのノズルから同時に、
同量供給されるので、転動体の前端部、および後端部の
公転速度を一致させることができ、転動体のスキュウ発
生を防止できる。また、潤滑油の供給量を調整すること
により、転動体の公転速度をスキッド損傷が生じない適
切な速度に設定することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超高速円筒ころ軸受の一実施例を示す
図であって、図１（Ａ）は側断面図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）の矢視Ａ−Ａ断面図、

【図２】外輪軌道面の非真円度と軸受計算寿命を示す
図、

【図３】従来の円筒ころ軸受を示す側断面図、

【図４】従来の円筒ころ軸受の非真円の一例を、誇張し
て示した、図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図、

【図５】従来の円筒ころ軸受の他の例を、誇張して示し
た、図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１外輪２転動体３保持器４外輪５回転軸６給油管７油路８潤滑油通過溝９ノズル１０スクープ２１外輪の軌道面２２内輪の軌道面５１回転軸の鍔部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速回転する軸の外周に固着された内
輪、前記軸の支持台に固着された外輪、および前記内輪
の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介装され相対位置が
保持器により規制されて転動する円筒状の転動体からな
り、前記軸を支持する超高速円筒ころ軸受において、前
記内輪の軌道面、および前記外輪の軌道面が略真円で形
成されるとともに、前記転動体の前端部、および後端部
のそれぞれに潤滑油を供給するノズルが略同一位相の前
記内輪の内径面から軌道面、若しくは前記転動体の端面
部に貫通して設けられていることを特徴とする超高速円
筒ころ軸受。