JP5752385B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、通常の流動性潤滑剤（例えばグリース）が適用できない環境下で使用される転がり軸受装置であって、特に内輪間座を有する転がり軸受装置に関する。

ロケットエンジンの液体燃料用ターボポンプなど、低温かつ高速回転の環境下で使用される軸受装置や、宇宙用機器などの真空環境下で使用される転がり軸受装置として、複列のアンギュラ玉軸受を使用する場合がある。この軸受装置は、アンギュラ玉軸受を、回転軸である主軸の外周面に複列に配置した構成であり、複列のアンギュラ玉軸受の間には、内輪および外輪の軸方向位置決め用として、内輪間座および外輪間座を組み込む場合が多い。

上記のような低温かつ高速回転環境下や真空環境下で使用される転がり軸受装置では、グリース蒸発などの問題があり、グリース潤滑を適用することができない。その一方で、この種の軸受装置においても、長寿命化による製品の信頼性（安全率）向上の市場要求は高く、軸受回転時の潤滑に寄与する潤滑剤の絶対量を増加させる必要がある。そこで、グリース潤滑を適用できない転がり軸受装置の場合、次の油潤滑または固体潤滑で潤滑剤の絶対量を増加させるようにしている。

前者油潤滑の転がり軸受装置は、例えば内輪間座に潤滑油を溜める油溜め部を設けて、軸受回転時に油溜め部の潤滑油を遠心力で内輪側に飛散させ、内外輪間の軸受内部に供給する（特許文献１参照）。後者固体潤滑の転がり軸受装置は、例えば内輪と外輪の間に配列された複数の転動体の隣り合う転動体間に自己潤滑性を有する材料からなる円柱状の転動体間座を配置し、軸受回転時に転動体と接する転動体間座の表面から擦れて飛散する潤滑粉を軸受内部に供給する（特許文献２参照）。

特開平１０−１８４７０５号公報 特開平０８−４７７３号公報

上記油潤滑の転がり軸受装置は、内輪間座を円筒状の内側間座と外側間座の二部材で構成し、この二部材間に潤滑油を収容する油溜め室を形成している。この油溜め室に封入した潤滑油を、軸受回転時の遠心力で内輪に接する間座端面側から内輪側に向けて飛散させ、軸受内部に流入させる。このような油潤滑構造は、内輪間座内の油溜め室に封入された潤滑油が軸受回転時の潤滑に寄与する潤滑剤の絶対量を増加させるため、転がり軸受装置を長寿命とし、かつ、安全性を向上させる。ところが、軸受の外径寸法を変更しないで潤滑油の絶対量を増やすためには、内輪間座を構成する二部材の両方或いは一方を薄肉構造にして油溜め室を拡張する必要がある。しかし、内輪間座を薄肉構造にすると、強度不足が生じる可能性があり、かつ、二部材の精密な機械加工が非常に困難となり、コスト高となる不具合があるため、潤滑剤の絶対量の更なる増加が難しい。

上記固体潤滑の転がり軸受装置は、軸受内部に転動体と共に配置する自己潤滑性を有する転動体間座の数を増やすことで、軸受回転時の潤滑に寄与する潤滑剤の絶対量を増加させることが容易にできる。しかし、軸受内部に固体潤滑剤供給源としての機能のみの転動体間座を追加して配置する構造は、軸受構成部品点数の増加という点で好ましくない。

本発明は、部品点数を増加させることなく、軸受回転時の潤滑に寄与する潤滑剤の絶対量を増加させることができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、固定側の外輪と、回転側の内輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、転動体を保持する保持器と、内輪の端面に接触して該内輪の軸方向位置決めを行う内輪間座とを有する転がり軸受装置において、内輪間座に、金属もしくは樹脂の多孔質体からなり、空孔に潤滑油を保有した保油部材と、保油部材の外周面に嵌合され、内輪端面との接触部を有する間座カバーとを設け、保油部材表面に、間座カバーに嵌合する保油部材の外周面よりも表面開孔率を大きくした給油口を設け、間座カバーにその内周面と外周面に開口する給油路を設け、軸受回転時の遠心力で保油部材の前記給油口から前記給油路を介して軸受内部に潤滑油を供給することを特徴とする。

金属または樹脂の多孔質体からなる保油部材は、互いに連通する多数の微少な空孔を有する。保油部材に潤滑油を含浸させることで、保油部材の多数の空孔に潤滑油が保有される。保油部材に含浸させた潤滑油は、軸受回転時に軸と共に回転する保油部材に作用する遠心力で外径側に飛散し、軸受内部に供給されて油潤滑を行う。

このように本発明によれば、軸受機能上不可欠な部品である間座を潤滑油の供給源として活用するので、部品点数が大幅に増加することはない。また、保油部材は多孔質体であって内部に多量の潤滑油を保有しており、潤滑油量の増大の要請に対しては、保油部材を厚肉化することで容易に対応可能である。この要請に応えるために、従来のように間座の構成部材を薄肉化する必要がなく、強度面や機械加工性が良好なものとなる。多孔質体からなる保油部材は、型成形で製作することができるから、仮に保油部材が薄肉になっても精度よくかつ低コストに製作することができる。

また、保油部材に保有された多量の潤滑油が保油部材の外周面全体から一時に軸受内部に供給されることはなく、保油部材の給油口から逐次滲みだす少量の潤滑油のみが給油路を介して軸受装置内部の潤滑に寄与する。そのため、長期間安定して潤滑油を供給することが可能となる。

かかる構成においては、保油部材の外径端に面取り部を設け、この面取り部を除く保油部材の外周面を間座カバーで密閉状態にするのが望ましい。また、給油路の内径側開口を保油部材の給油口に対向させるのが望ましい。

間座カバーの端面の円周方向一部領域に内輪端面と接触する接触部を設け、円周方向の他の領域を内輪の端面と非接触にし、この非接触部で給油路を形成することにより、給油路を低コストに形成することができる。

内輪間座には、保油部材に隣接して潤滑油を保有し、かつ外径側が間座カバーで密閉された第１の油溜りを設けることができる（図５〜図９参照）。これにより、保油部材の潤滑油が消費された際にも、第１の油溜りから保油部材に逐次潤滑油が補充されるため、保油部材から長期間潤滑油を供給することができ、軸受寿命が増大する。この第１の油溜りは、例えば間座カバーの内周面と保油部材の外周面との間に形成することができる（図５〜図８参照）。また、保油部材の内周に、軸の外周面に嵌合するスリーブ部材を配置した場合には、スリーブ部材の外周面と間座カバーの内周面との間に第１の油溜りを形成することもできる（図９）。

間座カバーの線膨張係数を保油部材の線膨張係数と同等にすれば、低温や高温雰囲気下においても間座カバーの内周面と保油部材の外周面との間に油溜りとなるような隙間が形成されない。そのため、潤滑油が給油路に一時に過剰供給される事態を防止することができる。例えば、保油部材と間座カバーを同材質、例えば鉄系もしくはステンレス系の焼結金属等で形成すれば、使用温度範囲で保油部材と間座カバーの線膨張係数が等しくなるので、上記隙間の形成をより確実に防止することができる。

以上の説明では、保油部材と間座カバーとで内輪間座を構成しているが、これ以外にも保油部材（だけ）で内輪間座を構成することもできる（図４参照）。
具体的には、固定側の外輪と、回転側の内輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、転動体を保持する保持器と、内輪の端面に接触して該内輪の軸方向位置決めを行う内輪間座とを有する転がり軸受装置において、内輪間座を、金属もしくは樹脂の多孔質体からなり、空孔に潤滑油を保有した保油部材で形成し、前記保油部材の外径端に面取り部を設け、この面取り部の表面開孔率を、当該面取り部を除く保油部材の外周面よりも大きくし、この面取り部を給油口として、軸受回転時の遠心力で保油部材の前記給油口から軸受内部に潤滑油を供給する。かかる構成により、保油部材の外周面全体からの油の過剰供給を防止する一方、給油口から滲み出した適量の潤滑油のみを軸受装置の内部に供給することが可能となる。外周面の封孔は、例えば研削等の機械加工で行うことができる。

上記のように、保油部材の面取り部を給油口として用いることで、面取り部に滲み出した潤滑油を、給油路を介して確実に軸受装置内部に供給することができる。面取り部の面積が小さすぎると、滲み出す潤滑油量が少なくなり、潤滑不良を招くため、面取り部の寸法はＣ０．５以上が好ましい。

保油部材を型成形し、給油口を成形面とするのが望ましい。保油部材の表面に機械加工を行うと、その表面開孔が目潰しされ、潤滑油の滲み出しが抑制されるが、機械加工を施さない成形面には表面開孔が多数存在する。そのため、保油部材内部からの潤滑油の滲み出しが活発となり、確実に軸受装置の内部に給油することができる。

内輪および保油部材を軸の外周面に嵌合した場合、軸の外周面と保油部材の内周面との間に、潤滑油を保有する第２の油溜りを設けることができる（図７参照）。これにより軸受装置が保有する総油量が増大するので、さらに軸受寿命を延ばすことができる。

内輪および保油部材を、中空部を有する軸の外周面に嵌合し、軸の中空部を、潤滑油を保有する第３の油溜りとし、軸に、内径側が第３の油溜りに開口し、外径側が保油部材の内周面と対向する軸の外周面に開口した貫通孔を設けることもできる（図８参照）。この場合、さらに大容積の油溜りを確保することができ、より一層の軸受寿命の増大を図ることができる。

保油部材の内部の空孔率は１０％〜３０％に設定することが望ましい。空孔率が１０％未満では含浸油量が不足し、３０％を超えると素材強度が不足する。

本発明においては、内輪軌道面、外輪軌道面、および転動体の表面のうち、少なくとも一つの表面に、初期摩擦低減用としてＰＴＦＥ等の固体潤滑被膜を形成するのが望ましい。同様の理由から、保持器の表面にＰＴＦＥ等の固体潤滑被膜を形成するのが望ましい。転動体をセラミックで形成すると、軸受回転時に転動体に働く遠心力が軽減され、外輪の接触面圧を低減できる。

本発明は、ロケットエンジンの液体燃料用ターボポンプ、または、宇宙用機器の真空環境に使用する転がり軸受装置に適用できる。

本発明の転がり軸受装置によれば、軸受構成部品点数を増加させることなく、かつ、内輪間座を薄肉化することなく、潤滑に寄与する潤滑油の絶対量を増加させることができ、軸受寿命の向上を図ることができる。この際、間座の強度不足が生じず、間座の製作も容易なものとなる。

本発明の一実施形態を示す転がり軸受装置の断面図である。 図１に示す内輪間座の部分斜視図である。 図１に示す内輪間座の拡大断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。 図５に示す内輪間座の部分斜視図である。 軸に組み込んだ転がり軸受装置を示す断面図である。 軸に組み込んだ転がり軸受装置を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。

図１に示す転がり軸受装置は、低温かつ高速回転の環境下で使用されるロケットエンジンの液体燃料ターボポンプ用軸受に適用されるもので、複列のアンギュラ玉軸受１を備える。各アンギュラ玉軸受１は、回転側の軸（２０：図７および図８参照）に嵌合固定される一対の内輪２と、外輪間座１０の内周面に嵌合固定される一対の外輪３とを備える。内輪２の軌道面２ａと外輪３の軌道面３ａの間に複数の転動体４が接触角をもって配置され、この転動体４を保持器５が円周方向で等間隔に保持している。

一対の内輪２の間に内輪間座６が設置される。内輪間座６は円筒状で、両端面が複列の内輪２，２の内側端面に接して内輪２の軸方向の位置決めを行う。軸受回転時は、軸に嵌着された内輪２と内輪間座６が軸と一体に回転する。内輪２は、転動体４とアンギュラコンタクトしない軸受内部側の肩部を切除した形態を有する。そのため、軸受装置の内部では、転動体４の表面が内輪間座６の外周面と対向している。

外輪間座１０の中央部には、内径方向に突出した突出部１０ａが設けられ、この突出部１０ａの両端面と両外輪３の端面との間に軸受予圧を付与するための弾性部材、例えば皿バネ１１が配置されている。軸受装置の軸方向両側は、図示しないシール部材によって潤滑油の軸受外部への飛散が防止される。シール部材は、その外径端を外輪１の肩部内周面の取付け溝１２に嵌着させる。シール部材の内径端に設けたリップと内輪２の肩部外周面に形成されたシール溝１３との間に非接触シールが構成される。なお、シール部材は省略することもできる。

軸受装置の内部空間には、グリース蒸発等の問題から、グリース等の流動性潤滑剤を封入することができない。流動性潤滑剤が存在しないことで問題となる初期摩擦を低減するため、内輪軌道面２ａ、外輪軌道面３ａ、および転動体４の表面のうち、何れか一つ以上、もしくは全てにＰＴＦＥ等からなる固体潤滑被膜が形成されている。同様の目的から、保持器５のポケット内面を含む表面全体にＰＴＦＥ等からなる固体潤滑被膜が形成されている。

内輪２、外輪３、および転動体４はステンレス鋼、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼で形成することができる。なお、転動体４はセラミックで形成することもできる。セラミック製の転動体４であれば、軸受回転時に転動体に働く遠心力が軽減され、外輪の接触面圧を低減できるため、軸受の長寿命化を図ることができる。保持器５は樹脂製で、例えばＰＥＥＫ等にガラス繊維もしくは炭素繊維を添加した複合材料で形成される。この他、浸炭鋼、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅合金等の金属材料で保持器５を形成することもできる。

図１に示す実施形態において、内輪間座６は、円筒状の保油部材７と、保油部材７の外周面７ｂに嵌合した円筒状の間座カバー８の二部材で構成されている。保油部材７は、金属もしくは樹脂の多孔質体からなり、互いに連通した微少な空孔を多数有する。この保油部材７に潤滑油を含浸させることで、各空孔に潤滑油が保持されている。

保油部材７は、例えば焼結金属で形成される。焼結金属は、金属粉末を金型で成形（粉末成形）し、その後、所定温度で焼結することで得られる。焼結後の焼結金属内部の空孔率は、１０以上３０％以下の範囲内、望ましくは２０％程度となるようにプレス圧等の成形条件を設定する。１０％よりも小さいと潤滑油の含油量が不足し、３０％を超えると強度不足を招くためである。図３に示すように、保油部材７の粉末成形の段階で、成形体の両端面の外径端に面取り部７ｄを成形する。焼結後における面取り部７ｄのテーパ角は約４５度であり、寸法はＣ０．５以上である。焼結金属としては、鉄系、銅系、鉄銅系、ステンレス系、タングステン系が公知であり、これらの何れも使用可能であるが、保油部材７の線膨張係数を極力小さくするため、鉄系やステンレス系の焼結金属を使用するのが好ましい。

焼結後の焼結金属の内周面７ａ、外周面７ｂ、および、両端面７ｃに後加工として旋削等の機械加工を施し、規定寸法に仕上げることで保油部材７が得られる。この時、面取り部７ｄには機械加工を施さず、粉末成形時の金型で成形された面（成形面）をそのまま残す。機械加工により、保油部材７の内周面７ａ、外周面７ｂ、および両端面７ｃの表面開孔が目潰しされ、表面開孔率は１０％未満まで低下する。その一方、面取り部７ｄの表面開孔率は、焼結後の焼結金属内部の空孔率（１０％〜３０％）が維持され、保油部材７の他の表面、例えば内周面７ａ、外周面７ｂ、および両端面７ｃの表面開孔率よりも大きくなる。表面開孔率が保油部材７の他の表面より大きくなる限り、面取り部７ｄに旋削等の機械加工を施して表面開孔率を調整しても構わない。

機械加工後の保油部材７には、潤滑油が含浸される。潤滑油としては、低温（−５０℃以下）でも良好な潤滑性を有する合成油、例えばフッ素系油が使用される。潤滑油の含浸は、保油部材７を間座カバー８の内周に組み込んだ状態で行ってもよいし、間座カバー８内周への組み込み前の保油部材７単独の状態で行ってもよい。

図２および３に示すように、間座カバー８は、中実の（空孔のない）樹脂あるいは金属材料で円筒状に形成される。間座カバー８の軸方向長さＬ２は、保油部材７の軸方向長さＬ１に対して、Ｌ１≦Ｌ２の関係を満たす。間座カバー８の両端面には、その円周方向一部領域を切り欠くことで凹部８ａが形成されている。この凹部８ａは円周方向の複数箇所に間欠的に形成され、従って、間座カバー８の両端面には、複数の凹部８ａと、隣接する凹部８ａの間の凸部８ｂとが交互に形成されている。両端面の凸部８ｂは何れも内輪２の端面に接触する接触部となる。凹部８ａと凸部８ｂとの段差Ｘ（図３参照）は面取り寸法Ｃと同寸法、もしくは面取り寸法Ｃよりも小さくするのが望ましい。

この保油部材７および間座カバー８からなる内輪間座６を一対の内輪２間に介在させ、保油部材７の両端面７ｃおよび間座カバー８の両端面に形成した凸部８ｂの端面を内輪２の端面に接触させる。これにより、両内輪２が軸方向で位置決めされ、内輪２と間座カバー８との非接触部、すなわち凹部８ａの内面と内輪２の端面との間に、間座カバー８の内周面と外周面に開口し、かつ内径側開口が保油部材７の面取り部７ｄと半径方向で対向する給油路Ｓが形成される。

以上の構成において、軸の回転に伴って、保油部材７が回転すると、保油部材７に含浸させた潤滑油が面取り部７ｄの表面から滲み出し、給油路Ｓを介して外径側に飛散する。飛散した潤滑油は、給油路Ｓの半径方向に対向した転動体４の表面に達し、さらに内輪軌道面２ａや外輪軌道面３ａに転移して軸受内部を潤滑する。上記のとおり、保油部材７の面取り部７ｄの表面開孔率は、保油部材７の他の表面よりも大きくなっているので、面取り部７からの潤滑油の滲み出しはスムーズに行われる。そのため、面取り部７ｄは保油部材７の給油口として機能する。

本発明によれば、軸受機能上不可欠な部品である内輪間座６を潤滑油の供給源として活用するので、部品点数が大幅に増加することはない。また、保油部材７は多孔質体であって内部に多量の潤滑油を保有しており、潤滑油量の増大の要請に対しては、保油部材７を厚肉化することで容易に対応可能である。この要請に応えるために、従来のように間座を薄肉化する必要がない。そのため、内輪間座６の強度低下や加工コストの高騰を回避しながら、軸受寿命の向上を図ることができる。保油部材を厚肉化することで、強度面や機械加工性がより良好なものとなる。

特に、本実施形態のように、保油部材７の外周面７ａを間座カバー８で被覆し、内輪間座６の外周面を密閉状態にしておけば、保油部材７の外周面７ａの全体から一時に多量の潤滑油が軸受装置の内部に供給されることはなく、面取り部７ｄから逐次滲み出す少量の潤滑油のみを潤滑に寄与させることができる。従って、長期間安定して適量の潤滑油を供給することができ、軸受寿命のさらなる向上を図ることができる。また、面取り部７ｄの表面開孔率や面取り寸法Ｃを調整することで、軸受内部への潤滑油の供給量や供給時間を自由に変更することができ、軸受装置の用途に応じた最適な潤滑状態を容易に得ることが可能となる。内輪間座６を二部材で構成することで、保油部材７が薄肉化する場合もあるが、その場合でも保油部材７は型成形で製作可能であるから、低コストに精度の良い保油部材７が得られる。

ところで、本実施形態の転がり軸受装置は、−５０℃以下の低温雰囲気から１５０℃の高温雰囲気の範囲内で使用される。このように幅広い雰囲気温度で使用する際には、保油部材７の線膨張係数と間座カバー８の線膨張係数の差が大きいと、保油部材７の外周面７ｂと間座カバー８の内周面との間に隙間が生じる。このような隙間は油溜りとなり、多量の潤滑油が給油路Ｓから一時に供給される要因となるので好ましくない。従って、上記の幅広い雰囲気温度で使用する際には、全温度範囲でこの種の隙間が形成されないように、保油部材７は、間座カバー８の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する材料（例えば同材質の材料）で形成するのが望ましい。従って、上記のとおり保油部材７を鉄系やステンレス系等の焼結金属で形成する場合、間座カバー８も同種の焼結金属で形成することができる。これにより、保油部材７のみならず、間座カバー８の線膨張係数も小さくできるので、上記隙間の形成をより確実に防止することが可能となる。この場合、間座カバー８の外周面からの油漏れを防止するため、間座カバー８の外周面全体に封孔処理を施すのが好ましい。

以上の説明では、内輪間座６を保油部材７と間座カバー８の二部材で形成した場合を例示しているが、内輪間座６を保油部材７だけで形成することもできる。図４は、その一例を示すもので、内輪間座６を含油焼結金属からなる保油部材７のみで形成したものである。この場合も、保油部材７の内周面７ａ’、外周面７ｂ’、および両端面７ｃ’に機械加工を施す一方で、面取り部７ｄ’は機械加工を施さず、成形面のまま残す。特に面取り部７ｄ’を除く外周面７ｂ’は入念に機械加工を施して表面開孔を封孔する（表面開孔率を０％近くまで低下させる）。これにより、内輪間座６の外周面が密閉された状態となり、保油部材７の外周面７ｂ’からの油飛散が少なくなる。この構成では、面取り部７ｄ’が給油口となると共に、面取り部７ｄ’と内輪２の端面との間の隙間が給油路Ｓとなり、この給油路Ｓから軸受装置の内部に潤滑油が供給される。内輪間座６の外周面を密閉状態にするため、面取り部７ｄ’を除く保油部材７の外周面７ｂ’を樹脂被膜で被覆してもよい。

図４に示す実施形態であれば、内輪間座６が保油部材７のみで構成されるために、部品点数のさらなる低減が図れる。また、保油部材７を、図１に示す保油部材７と間座カバー８とを合わせた大きさにすることで、間座カバー８の容積分だけ保油部材７中に含まれる潤滑油量を増大させることができ、軸受装置の耐久寿命をさらに向上させることが可能である。また、保油部材７と間座カバー８との間に線膨張係数の差による隙間が発生することもなく、保油部材７の材料選択の余地が拡大する。

以上の説明では、保油部材７を焼結金属で形成する場合を例示したが、保油部材７は公知の多孔質樹脂で形成することもできる。この種の多孔質樹脂の樹脂材料としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、生分解性樹脂等からなるものが使用可能である。これら多孔質樹脂を型成形してから（必要に応じて外周面、内周面、および両端面を機械加工してから）、潤滑油を含浸させることで保油部材７を得ることができる。この場合も面取り部７ｄ、７ｄ’を、機械加工を施さない成形面のまま使用とし、他所よりも表面開口率の大きい給油口とすることで、必要量の潤滑油を軸受内部にスムーズに供給することが可能となる。

この場合、上述した線膨張の影響を回避するため、図１に示す構成においては、間座カバー８を保油部材７と同種の樹脂からなる多孔質体で形成し、その外周面全体に適当な封孔処理を施し、内輪間座６外周面を密閉状態にすることもできる。

図５および図６に本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、外径側が間座カバー８に密閉された第１の油溜り２３が保油部材７に隣接して設けられている。両図では、保油部材７の外周面７ｂに環状の溝７ｅを形成することで、保油部材７の外周面と間座カバー８の内周面との間に環状の第１の油溜り３１を形成した場合を例示している。第１の油溜り３１には、軸受装置の組み立て段階で（例えば保油部材７の外周に間座カバー８を嵌合した後で）潤滑油を溜めておく。第１の油溜り３１は環状に形成するだけでなく、円周方向の一箇所もしくは複数個所に設けることもできる。溝７ｅの底面および側面は、潤滑油が保油部材７にスムーズに吸収されるよう表面開孔率が大きくする必要がある。そのため、これらの面は成形面のまま残すのが望ましい。もちろん保油部材７への潤滑油の吸収を確保出来る限り、これらの面に旋削等の機械加工を施してもよい。但し、研削加工は、表面開孔率が過度に小さくなるので好ましくない。図５および図６に示す転がり軸受装置の基本的構成は、保油部材７の形状を除けば図１に示す実施形態と共通するので、共通する部材に同じ参照符号を付して重複説明を省略する。

図５に示す実施形態でも保油部材７の両端に設けた面取り部７ｄが成形面になっており、給油口として機能する。そのため、面取り部７ｄに滲み出した潤滑油が、遠心力により給油路Ｓを介して軸受装置の内部空間に供給される。第１の油溜り３１が保有する潤滑油が逐次保油部材７に逐次補給されるため、内輪間座６が保有する総油量が増大し、軸受寿命を増すことができる。

図７は、図５に示す転がり軸受装置を軸２０に装着した状態を示すものである。図７では、保油部材７の内周面と対向する軸２０の外周面に第２の油溜り３２を設けている。第２の油溜り３２は環状に形成する他、円周方向の一箇所もしくは複数個所に設けることもできる。この第２の油溜り３２に潤滑油を予め溜めておくことで、第１の油溜り３１のみならず、第２の油溜りからも潤滑油が保油部材７に補給されるので、軸受寿命をさらに向上させることができる。

図８は、図７と同様に、図５に示す転がり軸受装置を軸２０に装着した状態を示すものである。この実施形態においては、軸２０に、その一端に開口する中空部２１を設けると共に、内径側が中空部２１に開口した半径方向の貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２の外径側は、保油部材７の内周面と対向した軸２０の外周面に開口している。中空部２１には、その内部に軸受装置の組み立て段階で潤滑油が溜められており、中空部２１の開口部はＯリング等のシール２３を介して蓋部材２４で封止されている。貫通孔２２は、円周方向の一箇所もしくは複数個所に設けることができる。

この構成では、中空部２１が第３の油溜り３３となり、この第３の油溜り３３から貫通孔２２を介して保油部材７に潤滑油が補給されるため、軸受寿命のさらなる増大を図ることができる。

なお、図７および図８では、図５に示す軸受装置を軸２０に装着した場合を例示したが、図７および図８に示す各構成は、図１および図４に示す軸受装置についても同様に適用することができる。

図９は、本発明の他の実施形態を示すもので、内輪間座６は、保油部材７と、間座カバー８と、軸の外周に嵌合固定され、軸方向両端の外周面に小径部９ａを有するスリーブ部材９とで構成される。スリーブ部材９の小径部９ａに保油部材７が嵌合され、保油部材７の外周面７ｂに間座カバー８が嵌合されている。保油部材７の外周面７ｂは、スリーブ部材９の外周面よりも大径であり、従って、間座カバー８の内周面とスリーブ部材９の外周面との間に隙間が形成されている。この隙間に軸受装置の組み立て段階で潤滑油を溜めておくことで、図５に示す実施形態と同様に第１の油溜り３１が形成される。

保油部材７は、その外径側端部に面取り部７ｄを有する。面取り部７ｄは、既述の実施形態と同様に、表面開孔率の大きい成形面であり、給油口として機能する。そのため、面取り部７ｄから潤滑油がスムーズに滲み出し、軸受運転時にはこの滲み出した潤滑油が給油路Ｓを介して軸受装置の内部に供給される。また、保油部材７に隣接して第１の油溜り３１が配置されており、第１の油溜り３１に保持された潤滑油は逐次保油部材７に補給される。そのため、内輪間座６が保有する総油量を増大させることができ、軸受寿命が増す。

図９に示す実施形態において、スリーブ部材９は、中実の（空孔のない）樹脂あるいは金属材料で形成する他、多孔質の樹脂や金属材料で形成することもできる。

以上に説明した転がり軸受装置は、ロケットエンジンの液体燃料ターボポンプだけでなく、グリースを使用できない使用条件、例えば低温下で高速回転する軸受装置や、宇宙環境等の真空下で使用する軸受装置として広く使用することが可能である。また、軸受形式としてアンギュラ玉軸受を例示したが、他の軸受形式（例えば深溝玉軸受）を使用した転がり軸受装置にも本発明を適用することができる。

１ 軸受
２ 内輪
２ａ 内輪軌道面
３ 外輪
３ａ 外輪軌道面
４ 転動体
５ 保持器
６ 内輪間座
７ 保油部材
７ｄ 面取り部（給油口）
８ 間座カバー
９ スリーブ部材
２０ 軸
３１ 第１の油溜り
３２ 第２の油溜り
３３ 第３の油溜り
Ｓ 給油路

Claims (18)

1. 固定側の外輪と、回転側の内輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、転動体を保持する保持器と、内輪の端面に接触して該内輪の軸方向位置決めを行う内輪間座とを有する転がり軸受装置において、
   内輪間座に、金属もしくは樹脂の多孔質体からなり、空孔に潤滑油を保有した保油部材と、保油部材の外周面に嵌合され、内輪端面との接触部を有する間座カバーとを設け、
   保油部材表面に、間座カバーに嵌合する保油部材の外周面よりも表面開孔率を大きくした給油口を設け、間座カバーにその内周面と外周面に開口する給油路を設け、軸受回転時の遠心力で保油部材の前記給油口から前記給油路を介して軸受内部に潤滑油を供給することを特徴とする転がり軸受装置。
2. 保油部材の外径端に面取り部を設け、この面取り部を除く保油部材の外周面を間座カバーで密閉状態にした請求項１記載の転がり軸受装置。
3. 前記給油路の内径側開口を保油部材の給油口に対向させた請求項１または２記載の転がり軸受装置。
4. 間座カバーの端面の円周方向一部領域に内輪端面と接触する接触部を設け、円周方向の他の領域を内輪の端面と非接触にし、この非接触部で給油路を形成した請求項１〜３何れか１項に記載の転がり軸受装置。
5. 内輪間座に、保油部材に隣接して潤滑油を保有し、かつ外径側が間座カバーで密閉された第１の油溜りを設けた請求項１〜４何れか１項に記載の転がり軸受装置。
6. 第１の油溜りを、間座カバーの内周面と保油部材の外周面との間に形成した請求項５記載の転がり軸受装置。
7. 保油部材の内周に、軸の外周面に嵌合するスリーブ部材を配置し、第１の油溜りを、スリーブ部材の外周面と間座カバーの内周面との間に形成した請求項５記載の転がり軸受装置。
8. 間座カバーの線膨張係数を保油部材の線膨張係数と同等にした請求項１〜７何れか１項に記載の転がり軸受装置。
9. 固定側の外輪と、回転側の内輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、転動体を保持する保持器と、内輪の端面に接触して該内輪の軸方向位置決めを行う内輪間座とを有する転がり軸受装置において、
   内輪間座を、金属もしくは樹脂の多孔質体からなり、空孔に潤滑油を保有した保油部材で形成し、前記保油部材の外径端に面取り部を設け、この面取り部の表面開孔率を、当該面取り部を除く保油部材の外周面よりも大きくし、この面取り部を給油口として、軸受回転時の遠心力で保油部材の前記給油口から軸受内部に潤滑油を供給することを特徴とする転がり軸受装置。
10. 前記面取り部の寸法をＣ０．５以上にした請求項２または９記載の転がり軸受装置。
11. 保油部材を型成形し、給油口を成形面とした請求項１〜１０何れか１項に記載の転がり軸受装置。
12. 内輪および保油部材を軸の外周面に嵌合し、軸の外周面と保油部材の内周面との間に、潤滑油を保有する第２の油溜りを設けた請求項１〜６、８〜１１何れか１項に記載の転がり軸受装置。
13. 内輪および保油部材を、中空部を有する軸の外周面に嵌合し、軸の中空部を、潤滑油を保有する第３の油溜りとし、軸に、内径側が第３の油溜りに開口し、外径側が保油部材の内周面と対向する軸の外周面に開口した貫通孔を設けた請求項１〜６、８〜１２何れか１項に記載の転がり軸受装置。
14. 前記保油部材内部の空孔率を１０％〜３０％にした請求項１〜１３何れか１項に記載の転がり軸受装置。
15. 内輪軌道面、外輪軌道面、および、前記転動体の表面のうち、少なくとも一つの表面に、固体潤滑被膜を形成した請求項１〜１４何れか１項に記載の転がり軸受装置。
16. 保持器の表面に固体潤滑被膜を形成した請求項１〜１５何れか１項に記載の転がり軸受装置。
17. 前記転動体をセラミックで形成した請求項１５または１６に記載の転がり軸受装置。
18. ロケットエンジンの液体燃料用ターボポンプ、または、真空環境で使用する宇宙用機器に装備された請求項１〜１７何れか１項に記載の転がり軸受装置。

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