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Title:
SHAFT SUPPORTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/047973
Kind Code:
A1
Abstract:
Damage of smearing is prevented over a wide use conditions including high speed rotation and light load, and assembling of a shaft supporting device is facilitated. In a shaft supporting device having a cylindrical roller bearing built between a rotating shaft and a housing (1), recesses (1b, 2b) are formed along the axial direction on the inside diameter surface (1a) of the housing (1) and the outside diameter surface (2a) of the outer ring (2) of the cylindrical roller bearing to face each other under a state where the cylindrical roller bearing is built in, and a preload regulation component (3) is inserted between the facing recesses (1b, 2b). Radial cross-section at the inserting portion of the preload regulation component (3) has such a region as the radial dimension increases depending on the rotation angle about the axis in the axial direction. When the preload regulation component (3) is rotated about the axis, the outer ring (2) is pressed to the inside diameter while being interposed between the facing recesses (1b, 2b), thus increasing the radial clearance of the cylindrical roller bearing to the negative side and the preload regulation component (3) is locked under the state where the radial clearance is increased.

Inventors:
NAKAMURA SHOHEI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/067073
Publication Date:
April 16, 2009
Filing Date:
September 22, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NTN TOYO BEARING CO LTD (JP)
NAKAMURA SHOHEI (JP)
International Classes:
F16C25/06; F16C33/58; F16C35/077
Domestic Patent References:
WO2007087701A12007-08-09
Foreign References:
JPH0727134A1995-01-27
JP2001304274A2001-10-31
JP2001140877A2001-05-22
JP2007239955A2007-09-20
JP2006046492A2006-02-16
JP2004116659A2004-04-15
JP2004239388A2004-08-26
Attorney, Agent or Firm:
KAMADA, Bunji et al. (Nipponbashi 1-chomeChuo-ku, Osaka-shi, Osaka, JP)
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Claims:
 回転軸とハウジング(1)との間に円筒ころ軸受を組み込む軸支持装置において、前記ハウジング(1)の内径面(1a)と前記円筒ころ軸受の外輪(2)の外径面(2a)とに、アキシアル方向に沿った凹部(1b,2b)を前記円筒ころ軸受を組み込んだ状態で向き合うように形成し、それら向き合う凹部(1b,2b)間に挿入する予圧調整部品(3)を備え、その予圧調整部品(3)の挿入部分を、アキシアル方向の軸線回りの回転角に応じてラジアル寸法が増大する領域を有するラジアル断面形状とし、前記予圧調整部品(3)を前記軸線回りに回転させることにより、前記向き合う凹部(1b,2b)間に介在した状態で前記外輪(2)を内径側に圧迫して前記円筒ころ軸受のラジアルすきまを負側に増大させ、その増大させた状態で前記予圧調整部品(3)を回り止めすることを特徴とする軸支持装置。
 前記凹部(1b,2b)のラジアル断面を弧状に形成した請求項1に記載の軸支持装置。
 前記予圧調整部品(3)の挿入部分のラジアル断面を、弧状に形成した請求項1又は2に記載の軸支持装置。
 前記予圧調整部品(3)に、前記凹部(1b,2b)間に挿入した状態でその凹部(1b,2b)間からアキシアル方向に突出する把持部(13)を設けた請求項3に記載の軸支持装置。
 前記把持部(13)に、アキシアル方向に並行な2面(13a,13b)を設けた請求項4に記載の軸支持装置。
 前記予圧調整部品(3)の挿入部分に、前記凹部(1b,2b)間に非接触で挿入可能な小径領域と、前記回転により前記凹部(1b,2b)間に介在して前記外輪(2)を内径側に圧迫する大径領域とを形成した請求項1から5のいずれかに記載の軸支持装置。
 互いに向き合う前記凹部(1b,2b)を、前記外輪(2)の外径面(2a)と前記ハウジング(1)の内径面(1a)に複数設け、それらの凹部(1b,2b)を周方向に一定の間隔をおいて配置した請求項1から6のいずれかに記載の軸支持装置。
 前記回り止めは、前記凹部(1b,2b)間に残っている空間にピン(14)を圧入し、そのピン(14)と前記予圧調整部品(3)と前記向き合う凹部(1b,2b)との接触により、その予圧調整部品(3)を回り止めするものである請求項1から7のいずれかに記載の軸支持装置。
 前記ハウジング(1)のアキシアル方向の一端側外径面(1c)にフランジ(4)を設け、他端側内径面(1a)に凹部(1b)を形成し、その凹部(1b)と前記フランジ(4)の間に、ハウジング(1)をラジアル方向に貫通する孔(6)を周方向に一定の間隔をおいて複数形成したものを用い、前記ハウジング(1)の外径面(1c)のうち、前記凹部(1b)の外径側に位置する部分に、振動を減衰させるスクイズフィルムダンパを設けた請求項1から8のいずれかに記載の軸支持装置。
Description:
軸支持装置

 この発明は、軸とハウジングとの間に円 ころ軸受を組み込む軸支持装置に関し、特 、予圧の調整を外輪とハウジングの間で行 ことに関する。

 円筒ころ軸受を高速・軽荷重の条件下で 転すると、円筒ころと内輪軌道面との間で 対的な滑り(スキッディング)が生じ、その 果、内輪軌道面やころ転動面にスミアリン 損傷が発生する場合がある。

 そこで、上記のスミアリング損傷を防止 るべく、運転条件、軸受寿命等を考慮し、 筒ころ軸受にラジアル方向の予圧を与えた 、軌道面やころ転動面にクラウニングを形 して接触面圧を高くしたりすることが行わ ている。

 従来、外輪の軌道面を楕円形状に形成した 、三角形状に形成したりすることで、円筒 ろ軸受のラジアルすきまを部分的に負に設 したものがある(例えば、特許文献1)。これ のように、ラジアルすきまを負に設定した 分を設けると、その部分を円筒ころが通過 ることで予圧が与えられ、これにより、ス ッディングが防止されるので、スミアリン 損傷を防止することができる。

特開2001-140877号公報(要約書)

 また、円筒ころ軸受は、ジェットエンジ や発電用ガスタービンに代表されるガスタ ビンエンジンの主軸支持に適用されること 多い。この種のガスタービンエンジンは、 、タービンブレード等の高速回転体を有す ため、各部品の質量差が回転時にアンバラ スを生じさせる。また、主軸は、細長いた 、軸の複雑な曲がりも発生する。それらエ ジンの主軸系の回転によって生じる振動(荷 重及び変位)は、主軸より剛性が高い部品か 構成される軸受部分にそのまま伝わる。そ ような振動は、軸受寿命を短命にするとい た不具合を招く。

 しかしながら、外輪の軌道面等を楕円形状 三角形状に形成した円筒ころ軸受は、真円 ハウジング内径に非真円の外輪を焼きばめ るので、組み立てに手間がかかる。
 また、クラウニングを形成して接触面圧を める場合は、形状が個別の装置ごとに決定 れるので、幅広い使用条件でスミアリング 傷の防止を図ることができない。

 この発明が解決しようとする課題は、高 回転・軽荷重など幅広い使用条件でスミア ング損傷の防止を図ると共に、軸支持装置 組み立てを容易にすることである。

 上記課題を解決するために、回転軸とハ ジングとの間に円筒ころ軸受を組み込む軸 持装置において、前記ハウジングの内径面 前記円筒ころ軸受の外輪の外径面とに、ア シアル方向に沿った凹部を前記円筒ころ軸 を組み込んだ状態で向き合うように形成し それら向き合う凹部間に挿入する予圧調整 品を備え、その予圧調整部品の挿入部分を アキシアル方向の軸線回りの回転角に応じ ラジアル寸法が増大する領域を有するラジ ル断面形状とし、前記予圧調整部品を前記 線回りに回転させることにより、前記向き う凹部間に介在した状態で前記外輪を内径 に圧迫して前記円筒ころ軸受のラジアルす まを負側に増大させ、その増大させた状態 前記予圧調整部品を回り止めした。

 このようにすると、凹部間において、ハウ ングと外輪の間のラジアルすきまが負にな ているので、スキッディングを防止できる 共に、外輪をハウジングに焼きばめする必 がなく、組み立てが容易である。
 また、予圧調整部品の凹部間に挿入する部 のラジアル断面におけるラジアル寸法を適 に変更するだけで、高速回転・軽荷重など 使用条件に応じた所望の予圧を与えること できる。
 また、単に予圧調整部品を凹部間に挿入し 回転させることにより、ラジアルすきまを 側に増大させられる。それ故、予圧調整部 を凹部間に圧入するのみで、ラジアルすき を負に変化させる場合と比べて、小さな圧 力で挿入したり、圧入を避けたりすること できる。
 また、予圧調整部品は、円筒ころ軸受のラ アルすきまを負側に増大させた状態からア シアル方向の軸線回りに回転しない。

 また、前記凹部のラジアル断面を弧状に 成すれば、予圧調整部品を回転させたとき 回転抵抗が小さくなるので、予圧調整部品 容易に回転させることができる。

 また、予圧調整部品の挿入部分のラジア 断面を、弧状に形成することもできる。こ ようにすると、予圧調整部品を回転させた きの回転抵抗が小さくなるので、予圧調整 品を容易に回転させることができる。凹部 予圧調整部品の両方のラジアル断面を弧状 形成すると、予圧調整部品をさらに容易に 転させることができる。

 また、前記予圧調整部品に、前記凹部間 挿入した状態でその凹部間からアキシアル 向に突出する把持部を設ければ、レンチな の工具で把持部を摘むことができるので、 圧調整部品を軸回りに回転させ易い。

 また、前記把持部に、アキシアル方向に 行な2面を設ければ、レンチなどの工具で並 行な2面を摘んで、より大きな回転トルクを 与することができる。

 予圧調整部品の挿入部分に、前記凹部間に 接触で挿入可能な小径領域と、前記回転に り前記凹部間に介在して外輪を内径側に圧 する大径領域とを形成することができる。
 このようにすると、小径領域を用いて予圧 整部品を凹部間に圧入せずに挿入すること できるので、予圧調整部品を凹部間に介在 せ易くなり、予圧調整部品の挿入後、回転 より、大径領域で外輪を内径側に圧迫して 筒ころ軸受のラジアルすきまを負に変化さ ることができる。

 また、互いに向き合う前記凹部を、前記 輪の外径面と前記ハウジングの内径面に複 設け、それらの凹部を周方向に一定の間隔 おいて配置すれば、周方向に均等に予圧が えられるので、軸の回転時にバランスがよ 。

 また、前記回り止めは、前記凹部間に残っ いる空隙にピンを圧入し、そのピンと前記 圧調整部品と凹部との接触により、その予 調整部品を回り止めするものを採用するこ ができる。
 このように、ピンの抜け止めを、予圧調整 品と凹部間への圧入により行なうと別途の け止め作業が生じない。

 また、前記ハウジングのアキシアル方向の 端側外径面にフランジを設け、他端側内径 に凹部を形成し、その凹部と前記フランジ 間に、ハウジングをラジアル方向に貫通す 孔を周方向に一定の間隔をおいて複数形成 たものを用い、前記ハウジングの外径面の ち、前記凹部の外径側に位置する部分に、 動を減衰させるスクイズフィルムダンパを けた構成を採用することができる。
 このように孔を形成すると、振動に伴う外 のラジアル変位を、前記孔からなるばね系 より吸収することができる。また、スクイ フィルムダンパを設けた構成を採用すると ばね系の減衰を図ることができる。

 以上のように、この発明によれば、ハウジ グの内径面と外輪の外径面に互いに向き合 凹部を形成し、その凹部間に予圧調整部品 介在させて、ハウジングと外輪との間のラ アルすきまを負にしているので、スキッデ ングが防止される結果、スミアリング損傷 防止することができる。また、外輪をハウ ングに焼きばめする必要がなく、組み立て 容易である。
 また、この発明によれば、前記予圧調整部 の挿入部分のラジアル断面におけるラジア 寸法を適宜に変更するだけで、高速回転・ 荷重などの使用条件に応じた所望の予圧を えることができる。

この発明の実施形態の全体構成をラジ ル平面で切断した縦断側面図 図1をアキシアル平面で切断した部分拡 大断面図 この発明の実施形態の予圧調整部品の 状を示す図であり、(a)は把持部がI字型の左 側面図、(b)は把持部がI字型の正面図、(c)は 持部がI字型の斜視図、(d)は把持部がL字型の 斜視図 この発明の実施形態の予圧調整部品の 用図 この発明の実施形態の予圧調整部品を 部間に介在させて回り止めした状態を示す 分拡大断面図 この発明の実施形態の予圧調整部品を が形成された凹部に介在させて回り止めし 状態を示す部分拡大断面図

符号の説明

1       ハウジング
1a      内径面
1b,2b   凹部
1c,2a   外径面
2       外輪
3       予圧調整部品
4       フランジ
5       肩
6       長円孔
13      把持部
13a,13b 並行な2面
14      ピン

 以下、この発明の実施形態に係る軸支持 置を添付図面に基づいて説明する。図1は、 この発明の実施形態である軸支持装置の全体 構成を示す縦断側面図である。図2は、図1を キシアル平面で切断した部分拡大断面図で る。図1、図2に示すように、この実施形態 係る軸支持装置は、ハウジング1の内径面1a 円筒ころ軸受の外輪2の外径面2aとに、互い 向き合って軸方向に延びる凹部1b、2bを形成 、その凹部1b、2b間に挿入する予圧調整部品 3、3を設けたものである。

 ハウジング1は、筒状に形成されている。ハ ウジング1のアキシアル方向の一端側外径面1c にはフランジ4が設けられており、フランジ4 ボルトやナットなどで固定部材に取り付け ことができるようになっている。ハウジン 1の他端側内径面1aには肩5が設けられており 、その肩5よりも他端側に凹部1bが形成されて いる。
 肩5とフランジ4の間には、ハウジング1をラ アル方向に貫通する長円孔6が周方向に一定 の間隔をおいて複数形成されている。これに より、振動に伴う外輪2のラジアル変位を、 円孔6から構成されるばね系によって吸収す ことができる。

 また、ハウジング1の外径面1cのうち、凹 1bの外径側に位置する部分に円周溝7,7が形 され、その円周溝7,7にはリング8,8が嵌合さ ている。リング8,8の外径側には、粘性をも た非圧縮性の油を供給する供給装置9が固定 れており、その供給装置9により、供給装置 9とリング8,8とで形成されるダンパ隙間10に前 記油が満たされる。これにより、ダンパ隙間 10を増減させる方向の相対速度に応じ振動に する減衰力を発生させるスクイズフィルム ンパが構成される。

 外輪2は、ハウジング1に対してすきま嵌 され、内輪11は、軸(図示せず)に対して固定 れている。すなわち、この実施形態は、軸 ハウジング1との間に円筒ころ軸受を組み込 む軸支持装置であり、内輪回転方式に設けら れている。なお、外輪2と内輪11との間に、複 数の円筒ころ6が保持器12で周方向間隔に等配 されている。

 ハウジング1側と外輪2側の互いに向き合 凹部1b、2bが周方向の二箇所で均等配置され いる。凹部1b、2bのラジアル断面は、楕円弧 状を呈する溝に形成されている。ハウジング 1側の凹部1bは、アキシアル方向の一端が開放 されており、予圧調整部品3を凹部1b、2b間に キシアル方向から挿入することができる。 圧調整部品3を凹部1b、2b間に挿入すると、 圧調整部品3は肩5に突き当たった状態となる 。

 また、予圧調整部品3は、肩5に突き当た た状態で、把持部13が凹部1b、2b間からアキ アル方向に突出している。これは、レンチ どの工具で把持部13を摘むことができるよう にするためである。把持部13には、図3に示す ように、アキシアル方向に並行な2面13a,13bが けられており、レンチなどの工具で並行な2 面を摘むことにより、大きな回転トルクを付 与することができるようになっている。一方 、予圧調整部品3の挿入部分のラジアル断面 楕円形状に形成されている。

 図4に予圧調整部品3を凹部1b、2b間に挿入 た状態を実線で示し、挿入した予圧調整部 3をアキシアル方向の軸線回りに90度回転さ た状態を2点鎖線で示す。予圧調整部品3の 入部分のラジアル断面における長軸寸法が ハウジング1側の凹部1bの溝深さDHと、外輪2 の凹部2bの溝深さDOと、ハウジング1と外輪2 間のラジアルすきまの半分COHと、予め設定 れた予圧量寸法PLD(PLD1+PLD2)とを和した値とな っている。そのため、予圧調整部品3は、長 がラジアル方向に向いた状態で、凹部1b、2b に介在し、外輪2を内径側に圧迫して円筒こ ろ軸受のラジアルすきまを負にすることがで きる。

 一方、予圧調整部品3の挿入部分のラジア ル断面における短軸寸法が、ハウジング1側 凹部1bの溝深さDHと、外輪2側の凹部2bの溝深 DOと、ハウジング1と外輪2の間のラジアルす きまの半分COHとを、和した値よりも小さい値 となっているので、予圧調整部品3を凹部1b、 2b間に圧入せずに挿入することができる。そ ため、予圧調整部品3を圧入せずに挿入した あと、その予圧調整部品3をアキシアル方向 軸回りに90度回転させる間、その挿入部分の 回転角に応じて凹部1b,2b間に対するラジアル 法が増大し、これに伴い、凹部1b、2b間に介 在させて、外輪2を内径側に圧迫し、円筒こ 軸受のラジアルすきまを負に変化させるこ ができる。

 予圧量寸法PLDは、予圧調整部品3をアキシ アル方向の軸回りに90度回転させた際に、ハ ジング1及び外輪2が径方向に変形し、軸受 ラジアルすきまが0以下、即ち負のラジアル きまになる値である。なお、この負のラジ ルすきまの設定値は計算や実験により求め れる。

 上記構成を有する軸支持装置は、軸とハ ジング1との間に組み込む円筒ころ軸受に予 圧を次のように与えることができる。まず、 凹部1b、2b間の隙間がアキシアル方向に開放 れているので、アキシアル方向から予圧調 部品3を挿入する(図4実線)。挿入後、レンチ どの工具で把持部13を摘み、図4に示す2点鎖 線のように、アキシアル方向の軸線回りに90 回転させて、凹部1b、2b間に予圧調整部品3 介在させる。これにより、外輪2は、内側に 迫されて円筒ころ軸受のラジアルすきまが に変化させられる。このとき、圧迫箇所が 方向二箇所の均等配置であるため、図1に示 すように、外輪2の軌道面2cが、全体として楕 円状に変形させられる。

 図5に示すように、予圧調整部品3を90度回転 させた状態で凹部1b、2b間に残っている空間 、ピン14,14が、予圧調整部品3を周方向の両 から挟むように圧入されている。ピン14,14は 、両凹部1b、2bと予圧調整部品3との接触によ 、予圧調整部品3を回り止めしている。
 このように、ピン14の抜け止めを、予圧調 部品3と凹部1b、2b間への圧入により行なうと 別途の抜け止め作業が生じない。

 この軸支持装置は、ハウジング1の内径面 1aと外輪2の外径面2aに互いに向き合う凹部1b,2 bを形成し、その凹部1b,2b間に予圧調整部品3 介在させることにより、ラジアルすきまを 側に増大しているので、スキッディングが 止される結果、スミアリング損傷を防止す ことができる。また、外輪2をハウジング1に 焼きばめする必要がなく、組み立てが容易で ある。

 この軸支持装置は、高速回転・軽荷重な の使用条件を考慮して、予圧調整部品3の凹 部1b、2b間に挿入する部分のラジアル断面に ける長軸寸法を適宜に変更すれば、所望の 圧を与えることができる。

 上記実施形態では、予圧調整部品3を、凹 部1b、2b間に圧入せずに挿入した状態で軸回 に90度回転させることにより、円筒ころ軸受 のラジアルすきまを負に変化させたが、予圧 調整部品3を、凹部1b、2b間に圧入により介在 せた状態でアキシアル方向の軸線回りに回 させて、円筒ころ軸受のラジアルすきまを 側に増大させてもよい。

 上記実施形態では、予圧調整部品3の挿入 部分のラジアル断面を楕円形状としたが、予 圧調整部品の挿入部分を、アキシアル方向の 軸線回りの回転角に応じてラジアル寸法が増 大する領域を有するラジアル断面形状とすれ ば足りる。例えば、ラジアル断面形状を、方 形や多角形とする場合がある。

 上記実施形態では、凹部1b、2bのラジアル 断面を楕円弧状としたが、これに限定される ものではなく、凹部のラジアル断面は弧状で あれば足りる。また、上記実施形態では、予 圧調整部品3は、90度回転させた状態で両凹部 1b、2bと点接触しているが、図6に示すように 予圧調整部品3を90度回転させたときに、予 調整部品3の長軸方向の一端が嵌まり込む溝 を外輪2側の凹部2bに形成してもよい。このよ うにすると、凹部のラジアル断面を単に弧状 としたものと比べて、予圧調整部品3が回転 にくい。

 上記実施形態では、予圧調整部品3の挿入 部分のラジアル断面を楕円形状としたが、楕 円形状に限定されるものではなく、予圧調整 部品の凹部間に挿入する部分のラジアル断面 は、円弧などの弧状に形成されていればよい 。

 上記実施形態では、把持部13をI字型に形 したが、L字型(図3(d)参照)やT字型にしても い。L字型やT字型に形成すると、I字型に比 て、把持部13がラジアル方向に長いので、よ り大きな回転トルクを付与することができる 。

 上記実施形態では、アキシアル方向に並 な2面13a,13bを形成して把持部13を構成したが 、アキシアル方向に並行な2面を2つ、3つ形成 してもよい。このとき、把持部の形状は、4 形状、6角形状となる。要は、アキシアル方 に並行な2面が少なくとも1つあればよい。

 上記実施形態では、予圧調整部品3を挿入 した状態で、把持部13を凹部1b、2b間からアキ シアル方向に突出させたが、把持部をアキシ アル方向に突出させていなくてもよい。

 上記実施形態では、予圧調整部品3を周方向 二箇所に均等配置したが、予圧調整部品3を 在させる個数は、スミアリング損傷を防止 ることができる限り、予圧調整部品3を周方 に少なくとも一箇所に介在させればよい。
 例えば、予圧調整部品3を介在させる個数を 3個とし、これらを周方向に等配(軸心回りで1 20°間隔)にすれば、外輪2の軌道面2cは、三角 状に変形させられる。

 なお、上記実施形態ではNU型円筒ころ軸 を例示しているが、N型円筒ころ軸受あるい それ以外の形式の円筒ころ軸受にも適用で る。