JPH11132240A - ボールベアリング - Google Patents

ボールベアリング

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JPH11132240A
JPH11132240A JP29597897A JP29597897A JPH11132240A JP H11132240 A JPH11132240 A JP H11132240A JP 29597897 A JP29597897 A JP 29597897A JP 29597897 A JP29597897 A JP 29597897A JP H11132240 A JPH11132240 A JP H11132240A
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JP
Japan
Prior art keywords
ball
center
groove
radial
ball bearing
Prior art date
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Pending
Application number
JP29597897A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Hosaka
俊彦 穂坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Publication of JPH11132240A publication Critical patent/JPH11132240A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の3点接触型ボールベアリングでは、内
輪の溝を構成するふたつの円弧の曲率が等しく設定され
ていることから、大きなラジアル/スラスト比に対応す
るには、ローラベアリングを付設する必要が生じ、エン
ジン重量の増加、製造コストの増加といった問題を生じ
ていた。 【解決手段】 内輪10の溝11が、曲率の異なるふた
つの円弧12、13を溝の幅方向略中央の両側に配置し
た断面形状を有し、一方の円弧12にボール14が接触
する接触点Aとボール14の中心Oとを結ぶ直線lA
と、ボール14の中心Oを通って回転軸7の軸線に垂直
なラジアル中心線lRとがなす一方の接触角α1が、他方
の円弧13にボール14が接触する接触点Bとボール1
4の中心Oとを結ぶ直線lBと、ラジアル中心線lRとが
なす他方の接触角α2よりも小さく設定されているボー
ルベアリングを採用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベベルギア(笠歯
車)を備える回転軸を支持する軸受に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジンのアクセサリーギ
アボックスには、ベベルギアが使用される部分が多数存
在しており、タービン軸の回転を取り出すタワーシャフ
ト、このタワーシャフトの回転を補機類の駆動力とする
回転軸等に使用されている。
【0003】これらベベルギアが装着された回転軸に
は、ベベルギアどうしの噛み合い角の関係から、軸に直
交する方向、いわゆるラジアル方向に作用する荷重の他
に、軸と平行な方向、いわゆるスラスト方向に作用する
荷重を受ける。そのため、この回転軸を支持する部分に
は、ラジアル方向の荷重を受け持つローラベアリング
と、スラスト方向の荷重を受け持つボールベアリングと
が配設されている。
【0004】スラスト方向の荷重を受けるボールベアリ
ングには、3点接触型ボールベアリングが採用されてい
る。この3点接触型ボールベアリングは、図5に示すよ
うに、内輪1(もしくは外輪)がボール2に接触する溝
3の断面形状を、ひとつの円弧ではなく溝3の幅方向中
央の両側に配設された曲率の等しいふたつの円弧4、5
で形成し、この溝3にボール2を異なる2点A、Bで接
触させることで、外輪6(もしくは内輪)と合わせてボ
ール2との接触点をA、B、Cの3点としたものであ
る。
【0005】ところで、ガスタービンエンジンでは、定
常運転時において、タービン軸の回転を取り出して補機
類の駆動力としているが、エンジン始動時においては、
逆にタワーシャフトをスターターで回転させることでタ
ービン軸を回転させている。そのため、定常運転時と始
動時ではベベルギアを備える回転軸に作用するラジアル
荷重ならびにスラスト荷重がその作用方向が正反対とな
り、荷重の大きさ自体も大きく変化する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
3点接触型ボールベアリングでは、内輪の溝を構成する
ふたつの円弧の曲率が等しく設定されていることから、
例えばラジアル/スラスト比(スラスト荷重に対するラ
ジアル荷重の比率)の小さな定常運転時を考慮したベア
リングを採用すると、ラジアル/スラスト比の大きなエ
ンジン始動時においてこのベアリングには許容範囲を越
えた大きなラジアル荷重が作用する恐れがある。
【0007】そのため、大きなラジアル/スラスト比に
対応する3点接触型ボールベアリングを採用する場合に
は、回転軸に作用するラジアル荷重を受けるローラベア
リングを付設する必要が生じ、このローラベアリングを
追加することによるエンジン重量の増加、製造コストの
増加といった問題があった。
【0008】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、ラジアル荷重、スラスト荷重のいずれに対して
も十分な耐久性を発揮し得るボールベアリングを提供す
ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第1の手段として、次のように構成されたボールベ
アリングを採用する。このボールベアリングは、内輪の
溝もしくは外輪の溝のいずれか一方が、曲率の異なるふ
たつの円弧を溝の幅方向略中央の両側に配置した断面形
状を有し、一方の円弧にボールが接触する接触点とボー
ルの中心とを結ぶ直線と、ボールの中心を通って回転軸
の軸線に垂直なラジアル中心線とがなす一方の接触角
が、他方の円弧にボールが接触する接触点とボールの中
心とを結ぶ直線と、前記ラジアル中心線とがなす他方の
接触角よりも小さく設定されている。
【0010】また、上記の課題を解決するための第2の
手段として、次のように構成されたボールベアリングを
採用する。このボールベアリングは、内輪の溝の断面
が、曲率の異なるふたつの円弧を溝の幅方向略中央の両
側に配置した形状を有し、一方の円弧にボールが接触す
る接触点とボールの中心とを結ぶ直線と、ボールの中心
を通って回転軸の軸線に垂直なラジアル中心線とがなす
一方の接触角が、他方の円弧にボールが接触する接触点
とボールの中心とを結ぶ直線と、前記ラジアル中心線と
がなす他方の接触角よりも小さく設定され、さらに外輪
の溝が、前記内輪の溝と同一の断面形状を有している。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係るボールベアリングの
第1実施形態を図1ないし図3に示して説明する。図1
には、ガスタービンエンジンに具備されるタワーシャフ
トの回転を補機類の駆動力とするための回転軸7を示し
ている。この回転軸7には、タワーシャフトの一端に設
けられたベベルギア(図示せず)に噛み合うベベルギア
7aが一体に設けられている。
【0012】回転軸7の一端には、この回転軸7を回転
自在に支持するボールベアリング8が配設され、他端に
は同様にローラベアリング9が配設されている。図2は
このボールベアリング8を回転中心軸線Lを含む平面に
沿って断面視した図である。このボールベアリング8に
おいては、内輪10に形成された溝11が、曲率の異な
るふたつの円弧12、13を溝の幅方向略中央の両側に
配置した断面形状を有している。
【0013】これらふたつの円弧12、13のうち、曲
率の小さな一方の円弧12とボール14との接触点Aと
ボール14の中心Oとを結ぶ直線lAと、ボールベアリ
ングのラジアル方向(図中矢印R方向)に平行かつボー
ル14の中心Oを通るラジアル方向中心線lRとがなす
接触角(一方の接触角)をα1とし、曲率の大きな他方
の円弧13とボール14との接触点Bとボール14の中
心Oとを結ぶ直線lBと、ラジアル方向中心線lRとがな
す接触角(他方の接触角)をα2とする。円弧12の曲
率は円弧13の曲率よりも小さく設定されており、これ
によって接触角α 1は接触角α2よりも小さく設定される
こととなる。
【0014】外輪20に形成された溝21は、ひとつの
円弧22からなる断面形状を有しており、このボールベ
アリングは、内輪10の溝11に対してボール14を双
方の円弧12、13にそれぞれ接触させ、外輪20の溝
21に対してボール14を接触させることで3点接触型
ボールベアリングの構造を備えている。
【0015】ところで、回転軸7は、ベベルギア7aと
タワーシャフト側のベベルギアとの噛み合い角の関係か
ら、ラジアル方向に作用する荷重の他にスラスト方向
(図中矢印T方向)に作用する荷重を受け、しかも定常
運転時とエンジン始動時では、回転軸7に作用するスラ
スト荷重の作用方向が正反対となり、しかもラジアル、
スラスト両荷重の大きさも変化する。
【0016】通常、定常運転時では、スラスト荷重は回
転軸7に対してベベルギアが固定された一端側から他端
側に向けて作用することが解っている。また、エンジン
始動時ではスラスト荷重は他端側から一端側に向けて作
用し、ラジアル/スラスト比が定常運転時に比べて小さ
いことが解っている。
【0017】そこで、ボールベアリング8は、内輪10
の円弧12に近接する側面を、ラジアル/スラスト比が
大となる定常運転時におけるスラスト荷重の作用方向に
対向させて回転軸7に取付けられている。
【0018】上記のように構成されたボールベアリング
8においては、図3に示すように、定常運転時に回転軸
7に作用するラジアル荷重R1とスラスト荷重T1に対
し、両荷重の合成荷重の作用方向と直線lAとが略平行
となる。さらに、エンジン始動時に回転軸に作用するラ
ジアル荷重R2とスラスト荷重T2に対しては、両荷重の
合成荷重の作用方向と直線lBが略平行となる。
【0019】これにより、ボールベアリング8によれ
ば、ラジアル/スラスト比が大となる定常運転時におい
て、ラジアル荷重R1ならびにスラスト荷重T1とに対
し、両荷重の合成荷重の作用方向と直線lAとが平行も
しくはそれに近い状態となって十分な耐久性を得る。
【0020】また、ラジアル/スラスト比が小となるエ
ンジン始動時において、ラジアル荷重R2ならびにスラ
スト荷重T2とに回転軸に対し、両荷重の合成荷重の作
用方向と直線lBとが平行もしくはそれに近い状態とな
って十分な耐久性を得る。
【0021】上記のように構成されたボールベアリング
によれば、ラジアル/スラスト比が大となる定常運転時
においても、ラジアル/スラスト比が小となるエンジン
始動時においても十分な耐久性を備えているので、従来
のようにボールベアリングにローラベアリングを付設す
る必要がなく、ガスタービンエンジン重量の増加、製造
コストの増加といった問題を解消することができる。
【0022】ところで、本実施形態においては曲率の異
なるふたつの円弧12、13からなる溝11を内輪10
に形成したが、同じ断面形状を有する溝を外輪20に形
成し、内輪10の溝11は外輪20の溝21の断面と同
じ形状としてもよい。このボールベアリングについて
は、外輪20の円弧12に近接する側面を、ラジアル/
スラスト比が大となる定常運転時におけるスラスト荷重
の作用方向に向けて回転軸7に取付けられなければなら
ない。
【0023】次に、本発明に係るボールベアリングの第
2実施形態を図4に示して説明する。ここでは、前記第
1実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付してその
説明を省略する。図4はこのボールベアリングを回転中
心軸線を含む平面に沿って断面視した図である。内輪お
よびボールには、前記第1実施形態に示したボールベア
リング8における内輪10、ボール14と同じものが使
用されている。
【0024】外輪120に形成された溝121は、その
断面が内輪10の溝11の断面と同一の形状を有してい
る。そしてこれら内輪10と外輪120とは、曲率の等
しい円弧どうしがボール14を挟んで対角に配置されて
組み合わされている。これにより、内輪10の溝11を
なす円弧12とボール14との接触点Aとボール14の
中心Oとを結ぶ直線lAが、外輪120の溝121をな
す円弧12とボール14との接触点A’を通り、内輪1
0の溝11をなす円弧13とボール14との接触点Bと
ボール14の中心Oとを結ぶ直線lBが、外輪120の
溝121をなす円弧13とボール14との接触点B’を
通るようになっている。
【0025】このボールベアリングは、内輪10の溝1
1に対してボール14を双方の円弧に2点接触させ、外
輪120の溝121に対してもボール14を双方の円弧
に2点接触させることで4点接触型ボールベアリングの
構造を備えている。
【0026】このボールベアリングは、内輪10の円弧
12に近接する側面を、ラジアル/スラスト比が大とな
る定常運転時におけるスラスト荷重の作用方向に対向さ
せて回転軸7に取付けられている。
【0027】上記のように構成されたボールベアリング
によれば、ラジアル/スラスト比が大となる定常運転時
において、ラジアル荷重R1ならびにスラストT1荷重に
対し、両荷重の合成荷重の作用方向と直線lAとが平行
もしくはそれに近い状態となって十分な耐久性を得る。
また、ラジアル/スラスト比が小となるエンジン始動時
において、ラジアル荷重R2ならびにスラスト荷重T2に
回転軸に対し、両荷重の合成荷重の作用方向と直線lB
とが平行もしくはそれに近い状態となって十分な耐久性
を得る。これにより、前記第1実施形態と同様の効果が
得られる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るボー
ルベアリングによれば、ラジアル/スラスト比が大とな
る定常運転時において、ラジアル荷重ならびにスラスト
荷重とに対し、両荷重の合成荷重の作用方向と曲率の小
さな一方の円弧とボールとの接触点とボールの中心とを
結ぶ直線とが、平行もしくはそれに近い状態となって十
分な耐久性を得ることができ、さらにラジアル/スラス
ト比が小となるエンジン始動時において、ラジアル荷重
ならびにスラスト荷重とに回転軸に対し、両荷重の合成
荷重の作用方向と曲率の大きな他方の円弧とボールとの
接触点とボールの中心とを結ぶ直線とが平行もしくはそ
れに近い状態となって十分な耐久性を得ることができ
る。これにより、従来のようにボールベアリングにロー
ラベアリングを付設する必要がなく、ガスタービンエン
ジン重量の増加、製造コストの増加といった問題を解消
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るボールベアリングが配設された
回転軸を示す断面図である。
【図2】 本発明に係るボールベアリングの第1実施形
態を示す要部断面図である。
【図3】 ボールベアリングにラジアル荷重ならびにス
ラスト荷重が作用するときの状態を示す説明図である。
【図4】 本発明に係るボールベアリングの第2実施形
態を示す要部断面図である。
【図5】 従来のボールベアリングの一例を示す断面図
である。
【符号の説明】
7 回転軸 10 内輪 11 溝 12、13 円弧 14 ボール 20 外輪 α1、α2 接触角

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内輪の溝もしくは外輪の溝のいずれか一
    方が、曲率の異なるふたつの円弧を溝の幅方向略中央の
    両側に配置した断面形状を有し、 一方の円弧にボールが接触する接触点とボールの中心と
    を結ぶ直線と、ボールの中心を通って回転軸の軸線に垂
    直なラジアル中心線とがなす一方の接触角が、 他方の円弧にボールが接触する接触点とボールの中心と
    を結ぶ直線と、前記ラジアル中心線とがなす他方の接触
    角よりも小さく設定されていることを特徴とするボール
    ベアリング。
  2. 【請求項2】 内輪の溝の断面が、曲率の異なるふたつ
    の円弧を溝の幅方向略中央の両側に配置した形状を有
    し、 一方の円弧にボールが接触する接触点とボールの中心と
    を結ぶ直線と、ボールの中心を通って回転軸の軸線に垂
    直なラジアル中心線とがなす一方の接触角が、他方の円
    弧にボールが接触する接触点とボールの中心とを結ぶ直
    線と、前記ラジアル中心線とがなす他方の接触角よりも
    小さく設定され、 さらに外輪の溝が、前記内輪の溝と同一の断面形状を有
    することを特徴とするボールベアリング。
JP29597897A 1997-10-28 1997-10-28 ボールベアリング Pending JPH11132240A (ja)

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JP29597897A JPH11132240A (ja) 1997-10-28 1997-10-28 ボールベアリング

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100691889B1 (ko) * 2001-08-28 2007-03-09 가부시키가이샤 제이텍트 4점접촉 볼 베어링
JP2007071400A (ja) * 2006-12-11 2007-03-22 Jtekt Corp 4点接触玉軸受
JP2014184345A (ja) * 2014-07-10 2014-10-02 Leben Hanbai:Kk 耳かき具

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