DE112011103515T5

DE112011103515T5 - Kugellager

Info

Publication number: DE112011103515T5
Application number: DE112011103515T
Authority: DE
Inventors: Yuushi Onda; Mamoru Mizutani; Yasuyoshi Hayashi; Masaki Kato
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-09-26
Also published as: US20130223779A1; WO2012053366A1; CN103180626A; US8979384B2; TW201235579A; US9033582B2; TWI598521B; CN103180626B; US20140334757A1

Abstract

Kugellageranordnung, in der die Anzahl von Komponenten verringert ist und ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht werden kann, wobei eine Erhöhung des Rührwiderstands durch eine ausreichende Ableitung von Schmieröl verringert und eine Erhöhung der Temperatur in der Lageranordnung vermindert ist. Die Kugellageranordnung enthält zwei Rollbahnringe, die Innen- und Außenringe sind, mehrere Rollelemente, die zwischen den Innen- und Außenringen eingesetzt sind, und eine Halterung zum Halten der Rollelemente. Jeder der Innen- und Außenringe ist mit einem sich axial erstreckenden Rollbahnringerweiterungsabschnitt versehen und ein Ölzu- und -ableitungsmechanismus zum Zuleiten eines Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Lageranordnung und zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung ist in dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt vorgesehen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht Konventionspriorität von den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-234576 , eingereicht am 19. Oktober 2010, Nr. 2011-130003 , eingereicht am 10. Juni 2011 und Nr. 2011-132870 , eingereicht am 15. Juni 2011, deren Offenbarungen in ihrer Gesamtheit hierin als Teil dieser Anmeldung zum Zwecke der Bezugnahme zitiert werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugellageranordnung zum drehenden Stützen zum Beispiel einer Maschinenwerkzeugspindel und insbesondere eine Kugellageranordnung, die zum Beispiel mit einer vertikalen Spindel verwendet werden kann, und auch eine Schmierstruktur, die in einer solchen Kugellageranordnung verwendet wird.
(Beschreibung des Standes der Technik)
Eine Schmiervorrichtung mit einem Mechanismus, der nicht nur zur Kühlung einer Lageranordnung, sondern auch zum Zu- und Ableiten eines Schmieröls zu und von der Lageranordnung imstande ist, wurde zum Beispiel in dem unten angeführten Patentdokument 1 vorgeschlagen. In dieser Schmiervorrichtung, wie in 46A der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, werden ein Innenringabstandhalter (40), der mit einer Innenringstirnfläche in Kontakt gehalten wird, und ein Schmieröleinleitungselement 51, das mit einer Außenringstirnfläche in Kontakt gehalten wird, verwendet. Eine um den Umfang verlaufende Rille 53 ist in einer schrägen Fläche des Innenrings 52 definiert, die sich von der Innenringstirnfläche zu einer Innenringrollbahnfläche erstreckt, und gleichzeitig ist eine Düse 54 in dem Schmieröleinleitungselement 51 vorgesehen, so dass ein Schmieröl, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, von der Düse 54 in die um den Umfang verlaufende Rille 53 gespritzt werden kann. In dieser Figur stellen die Linien mit Pfeil die Strömungsrichtung des Schmieröls dar. Wenn das Schmieröl, das in das Schmieröleinleitungselement 51 eingeleitet wird, in die um den Umfang verlaufende Rille 53 eingespritzt wird, kann der Innenring 52 gekühlt werden. Ein Teil des Schmieröls in der um den Umfang verlaufenden Rille 53 wird durch einen Spalt, der durch einen überhängenden Abschnitt 55, der sich vom Schmieröleinleitungselement 51 in die Innenseite der Lageranordnung erstreckt, und die oben genannte schräge Fläche begrenzt wird, in die Lageranordnung geleitet.
[Dokument nach dem Stand der Technik]
[Patentdokument]

[Patentdokument] JP Patent-Auslegeschrift Nr. 2008-24096

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die in 46A dargestellte Lageranordnung verwendet eine wesentliche Anzahl von Komponententeilen, da die Lageranordnung die Verwendung einer Schmiervorrichtung separat von der Lageranordnung erfordert. Wie in 46B dargestellt, wo diese Lageranordnung zum Stützen einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, nimmt die Höhe B einer Ölableitungsöffnung eine höhere Position ein als die Höhe A, bei der das Schmieröl stagniert. Aus diesem Grund wird Öl nicht ausreichend abgeleitet und zu diesem Zeitpunkt fließt eine wesentliche Menge des Schmieröls, das nicht abgeleitet wurde, in die Innenseite der Lageranordnung. Dies führt wiederum zu einer Erhöhung des Rührwiderstands und auch zu einer Erhöhung der Temperatur im Inneren der Lageranordnung, wodurch es häufig schwierig wird, einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu erreichen. Daher wurde der Bedarf an einer problemlosen Ableitung des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung fließt, erkannt.
Ebenso sind in der herkömmlichen Kugellageranordnung die folgenden Ölableitungspfade I und II (beide nicht dargestellt) vorhanden:
Ölableitungspfad I: Pfad, durch den das Schmieröl an die Außenseite der Lageranordnung nach der Kühlung des Innenrings abgeleitet wird.
Ölableitungspfad II: Pfad, durch den das Schmieröl an die Außenseite der Lageranordnung nach der Verwendung als Schmiermittel abgeleitet wird.
In der herkömmlichen Schmiervorrichtung war es bisher üblich, eine Pumpe in jedem dieser Ölableitungspfade I und II zu verwenden, um das Öl in der Lageranordnung rasch abzuleiten. Es wurde jedoch festgestellt, dass unter dem Einfluss einer Saugkraft, die von der Pumpe im Ölableitungspfad II entwickelt wird, eine wesentliche Menge des Schmieröls tendenziell in die Innenseite der Lageranordnung fließt, begleitet von einer Erhöhung des Rührwiderstands, die ausreichend ist, um die Temperatur der Lageranordnung zu erhöhen. Andererseits wurde festgestellt, dass, wenn die Pumpe im Ölableitungspfad II nicht verwendet wurde und stattdessen das Öl durch die Wirkung der Schwerkraft und/oder Zentrifugalkraft abgeleitet werden konnte, sich ein Unterdruck im Inneren der Lageranordnung durch die Wirkung einer Anziehungskraft entwickelt, die von der Pumpe im Ölableitungspfad I entwickelt wurde, und nicht ausreichend Öl in die Innenseite der Lageranordnung floss.
Angesichts des Vorhergesagten hat die Antragstellerin der vorliegenden Anmeldung eine derartige Technik gefunden, dass, wenn eine Saugöffnung in einem Abschnitt des Außenringabstandhalters in der Nähe einer Ölableitungsöffnung vorgesehen ist, so dass Luft in die Ölableitungsöffnung zu dem Zeitpunkt fließen kann, wenn das abgeleitete Öl von einer Pumpe angesaugt wird, die Entwicklung des Unterdrucks im Inneren der Lageranordnung eliminiert wird, so dass eine ausreichende Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden kann. Es wurde jedoch festgestellt, dass das Schmieröl aufgrund von Vibrationen, die sich entwickeln, wenn die Luft aus der Saugöffnung in die Innenseite der Lageranordnung strömt, häufig in die Saugöffnung leckt. Wie in 47 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, beeinträchtigen auch das Schmieröl, das aus der Saugöffnung 58 leckt, und die Luft, einander in einem Abschnitt 57 des Saugkanals 56, wie durch den gepunkteten Kreis in 47 dargestellt, wenn ein Saugkanal 56 in einem Gehäuse Hs so vorgesehen ist, dass er sich in axialer Richtung erstreckt, was schließlich zu einer Entwicklung einer Sperre des Öls führt. Sobald sich diese Sperre entwickelt, ist es für die Luft schwierig, in die Innenseite der Lageranordnung zu strömen, und das Druckgleichgewicht im Inneren der Spindelvorrichtung wird beeinträchtigt. Mit anderen Worten, die Innenseite der Lageranordnung erreicht einen Unterdruck und es fließt nicht mehr ausreichendes Öl in die Innenseite der Lageranordnung.
Angesichts des Vorhergesagten ist eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kugellageranordnung vorzusehen, in der im Vergleich zu jenen, die nach dem Stand der Technik verwendet werden, die Anzahl von Komponententeilen verringert ist, das Schmieröl ausreichend abgeleitet wird, um eine unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands und eine unerwünschte Erhöhung der Temperatur im Inneren der Lageranordnung, die sich aus dem Rührwiderstand des Schmieröls ergibt, zu vermeiden, wodurch die Kugellageranordnung bei hoher Geschwindigkeit arbeiten kann.
Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kugellageranordnung der oben genannten Art vorzusehen, in der eine unerwünschte Entwicklung des Unterdrucks im Inneren der Lageranordnung vermindert ist, so dass eine richtige Menge des Schmieröls in das Innere der Lageranordnung geleitet werden kann.
Zur Erfüllung dieser Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist eine Kugellageranordnung vorgesehen, die ein Paar von Rollbahnringen enthält, das einen Innenring und einen Außenring enthält, sowie mehrere Rollelemente, die zwischen entsprechenden Rollbahnflächen der Innen- und Außenringe eingefügt sind, und eine Halterung zum Halten der Rollelemente; einen Rollbahnringerweiterungsabschnitt, der in einem oder beiden von dem Innenring und dem Außenring gebildet ist und sich axial erstreckt, wobei der Rollbahnringerweiterungsabschnitt einen Ölzu- und -ableitungsmechanismus aufweist, um Schmieröl, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, in die Innenseite der Lageranordnung zuzuleiten und das Schmieröl zur Außenseite der Lageranordnung abzuleiten. Es muss festgehalten werden, dass der Begriff ”Rollbahnringerweiterungsabschnitt”, auf den zuvor und in der Folge Bezug genommen wird, so zu verstehen ist, dass er einen Abschnitt des Rollbahnrings bezeichnet, der in eine axiale Richtung relativ zu einem Abschnitt des Rollbahnrings erweitert ist, der eine erforderliche Stärke für eine Lageranordnung aufweist.
Gemäß der zuvor beschriebenen Konstruktion wird das Schmieröl durch den Ölzu- und -ableitungsmechanismus, der im Rollbahnringerweiterungsabschnitt vorgesehen ist, in die Innenseite der Lageranordnung geleitet. Dadurch wird dann der Rollbahnring gekühlt. Ein Teil des derart eingeleiteten Schmieröls wird zur Rollbahnfläche in der Lageranordnung geleitet. Das Schmieröl wird auch durch den Ölzu- und -ableitungsmechanismus, der in der Rollbahnerweiterung vorgesehen ist, an die Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Auf diese Weise kann durch den Ölzu- und -ableitungsmechanismus, der im Rollbahnring der Lageranordnung vorgesehen ist, die Zu- und Ableitung des Schmiermittels erreicht werden, und somit ist es möglich, die Anzahl von verwendeten Komponententeilen zu verringern, um die Struktur zu vereinfachen und die Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik zu senken, in dem eine Schmiervorrichtung getrennt von der Lageranordnung verwendet wird. Wenn die Kugellageranordnung der oben genannten Art mit einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, können zum Beispiel die Höhe, bei der das Schmieröl in der Lageranordnung stagniert, und die Höhe eines Bodenabschnitts der Ölableitungsöffnung zur Ableitung des Schmieröls gleich gestaltet werden. In einem solchen Fall kann das Schmieröl ausreichend aus der Ölableitungsöffnung abgeleitet werden und es kann verhindert werden, dass eine wesentliche Menge des Schmieröls unerwünscht in die Innenseite der Lageranordnung fließt. Daher kann eine unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands des Schmieröls vermieden wird, um einen Temperaturanstieg im Inneren der Lageranordnung zu vermindern und somit einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb zu ermöglichen.
Der oben genannte Ölzu- und -ableitungsmechanismus kann eine Ölzuleitungsöffnung zum Zuleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung und eine Ölableitungsöffnung zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung enthalten. In dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt kann ein Labyrinth zum Einleiten des Schmieröls, das von der Ölzuleitungsöffnung in die Innenseite der Lageranordnung der Lageranordnung geleitet wurde, zu einer Innenringrollbahnfläche vorgesehen sein, wobei in diesem Fall das Labyrinth so gestaltet ist, dass es breite Flächen und schmale Flächen aufweist, die sich von einer stromaufwärts liegenden Seite zu einer stromabwärts liegenden Seite in Bezug auf die Zuleitungsrichtung des Schmieröls fortsetzen. Das Schmieröl wird zur inneren Rollbahnfläche geleitet, nachdem es durch die breiten und schmalen Flächen des Labyrinths geflossen ist. Das Vorsehen der breiten und schmalen Flächen ist zur Verminderung der zugeleiteten Menge an Schmieröl effektiv. Daher kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands des Schmieröls weiter sicher vermieden werden.
Wenn die Kugellageranordnung mit der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, können eine Höhe A in dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt, die an einem stromaufwärts liegenden Ende des Labyrinths positioniert ist und bei der das Schmieröl stagniert, und eine Höhe B eines Bodenabschnitts der Ölableitungsöffnung ein Verhältnis aufweisen, das durch A ≥ B angegeben ist. In diesem Fall kann ausreichend Schmieröl aus der Ölableitungsöffnung abgeleitet werden und somit kann verhindert werden, dass eine wesentliche Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung einströmt, und es kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands des Schmieröls verhindert werden. Daher wird der Temperaturanstieg im Inneren der Lageranordnung vermindert und ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht.
Ein Ausschnitt zur Ableitung des Schmieröls, das der Rollbahnfläche in der Lageranordnung zugeleitet wurde, durch diese hindurch zur Außenseite der Lageranordnung kann in einer Rollbahnringstirnfläche an einer axial gegenüber liegenden Seite relativ zu dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall wird das Schmieröl, das zur Schmierung der Lageranordnung vorgesehen ist, problemlos durch den Ausschnitt zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass Schmieröl in der Lageranordnung stagniert. Daher kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands des Schmieröls weiter sicher verhindert werden. Der oben genannte Ausschnitt kann in einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen sein, die eine des Innenrings oder des Außenrings ist, und dieser Ausschnitt ist zwischen der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung entlang einer Drehrichtung des Rollbahnrings an einer Drehseite angeordnet. In diesem Fall, wenn der Phasenwinkel zwischen der Ölzuleitungsöffnung und dem Ausschnitt entlang der oben genannten Drehrichtung minimiert ist und das Schmieröl aus dem Ausschnitt gewonnen wird, kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands des Schmieröls, die durch die Stagnation der wesentlichen Menge des Schmieröls in der Lageranordnung verursacht wird, vermieden werden.
Eine Stirnfläche des Rollbahnringerweiterungsabschnitts kann mit einer Ableitungsrille versehen sein, die mit der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung in Verbindung steht, um durch diese das Schmieröl abzuleiten, das in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung geleckt ist. Wenn Schmieröl von einem Abschnitt, der mit der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung in Verbindung steht, in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung leckt, kann das leckende Schmieröl von der oben genannten Ableitungsrille abgeleitet werden. Die oben genannte Ableitungsrille kann in einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen sein, die eine des Innenrings und des Außenrings ist, und die Ableitungsrille ist zwischen der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung entlang einer Drehrichtung des Rollbahnrings an einer Drehseite angeordnet. In diesem Fall kann der Phasenwinkel zwischen der Ölzuleitungsöffnung und dem Ausschnitt entlang der zuvor genannten Drehrichtung minimiert werden und ein Auslecken de Schmieröls in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung kann vermindert werden.
Der Ausschnitt und die Ableitungsrille können in derselben Phase angeordnet sein. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, das Gehäuse mit der Ölableitungsöffnung zu versehen, die mit dem Ausschnitt und der Ableitungsrille verbunden ist, und somit kann die Struktur des Gehäuses vereinfacht werden. Der zuvor genannte Rollbahnringerweiterungsabschnitt kann mit einem Labyrinthmechanismus versehen sein, der mit der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung in Verbindung steht, um ein Lecken des Schmieröls in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung zu vermindern. Der oben genannte Labyrinthmechanismus kann einen konvex geformten Abschnitt enthalten, der zu einer Außendurchmesserseite vorsteht, und einen konkav geformten Abschnitt, der dem konvex geformten Abschnitt durch einen Spalt zugewandt ist. Durch Vorsehen des derart konstruierten Labyrinthmechanismus wie oben beschrieben, kann ein Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden.
Der oben genannte Labyrinthmechanismus kann aus einer Umfangsrille bestehen. Durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge der Drehung des Rollbahnrings an der Drehseite entwickelt, kann sich das Schmieröl, das in dem Labyrinthmechanismus vorhanden ist, entlang der Umfangsrille in eine Richtung gegen eine Leckseite bewegen. Daher kann das unerwünschte Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden.
Die Phase der Ölableitungsöffnung kann im Bereich von 180 bis 270 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung angeordnet sein. In diesem Fall kann der Phasenwinkel zwischen der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung entlang der Drehrichtung der Rollbahn an der Drehseite vergrößert werden und im Vergleich zu dem Fall, in dem der Phasenwinkel kleiner als 180 Grad ist, kann der Kühlungseffekt der Lageranordnung erhöht werden. Wenn der Rollbahnringerweiterungsabschnitt in einem von dem Innenring und dem Außenring vorgesehen ist, kann ein Abstandhalter in dem anderen von den Innen- und Außenringen vorgesehen sein, der keinen Rollbahnringerweiterungsabschnitt aufweist, so dass er dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt zugewandt ist, wobei in diesem Fall der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt und dem Abstandhalter vorgesehen sein kann. Der Rollbahnringerweiterungsabschnitt kann mit dem Innenring integriert vorgesehen sein.
Im Abstandhalter kann ein Öleinleitungsabschnitt vorgesehen sein, der das Schmieröl, das in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wurde, veranlasst, durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Innenringdrehung entwickelt hat, gegen den Abstandhalter zu prallen, und dieses zu einer Innenringrollfläche in der Lageranordnung leitet. Das Schmieröl, das zur Innenseite der Lageranordnung geleitet wird, prallt gegen den Öleinleitungsabschnitt in dem Abstandhalter unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft und das Schmieröl kann von diesem Öleinleitungsabschnitt leicht zur Innenringfläche in der Lageranordnung geleitet werden. Ebenso ist es dadurch für das Schmieröl schwierig zu stagnieren.
Wenn die Kugellageranordnung mit einer aufrechten Welle verwendet wird, kann der Ölzu- und -ableitungsmechanismus in einem oberen Abschnitt der Kugellageranordnung angeordnet sein. In diesem Fall kann durch die Wirkung einer Schwerkraft des Schmieröls selbst, nicht nur die Ölmenge, die zur Schmierung der Lageranordnung erforderlich ist, effizient von dem Ölzu- und -ableitungsmechanismus zu einer Lagereinheitsseite zugeleitet werden, das heißt, zu der Rollbahnflächenseite, sondern es kann auch die Ölmenge, die von einer Oberseite der Lageranordnung leckt, vermindert werden.
Eine Luftansaugöffnung kann an einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen sein, die eine von dem Innenring und dem Außenring ist. Wenn die Lageranordnung in einem abgedichteten Gehäuse eingebaut ist, wird ein Unterdruck in dem Lageranordnung erzeugt, wenn das ablaufende Öl von einer Pumpe angesaugt wird, wodurch es schwierig wird, eine ausreichende Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung zu leiten. Aufgrund der Bereitstellung der oben genannten Luftansaugöffnung wird jedoch kein Unterdruck im Inneren der Lageranordnung erzeugt und die ausreichende Schmierölmenge, die von der Lageranordnung benötigt wird, kann in die Lageranordnung geleitet werden. Wenn ein Ausschnitt zur Ableitung des Schmieröls, das der Rollbahnfläche in der Lageranordnung zugeleitet wurde, zur Außenseite der Lageranordnung in einer Rollbahnringstirnfläche vorgesehen ist, kann die Luftansaugöffnung an einer im Wesentlichen diagonalen Position angeordnet sein und eine Phasendifferenz von etwa 180 Grad relativ zum Ausschnitt bilden. Wenn die Luftansaugöffnung an der im Wesentlichen diagonalen Position angeordnet ist, die am weitesten vom Ausschnitt entfernt ist, kann die Ölmenge, die in die benachbarte Lageranordnung leckt, minimiert werden.
Der Ölzu- und -ableitungsmechanismus kann eine Rille zum Einleiten des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung eingeleitet wurde, in einer Umfangsrichtung enthalten. Diese Rille nimmt das Schmieröl auf und kann daher das Schmieröl problemlos leiten. Daher besteht keine Möglichkeit, dass eine überschüssige Menge des Schmieröls unerwünscht in die Innenseite der Lageranordnung und zur Außenseite der Lageranordnung fließen kann. Aufgrund der Bildung der Rille kann ebenso die Oberfläche des Ölzu- und -ableitungsmechanismus, durch dien das Schmieröl geht, vergrößert werden. Daher kann die Kühlwirkung des Rollbahnrings weiter erhöht werden.
In der vorliegenden Erfindung kann ein ringförmiger Abschüttelkranzabschnitt, der radial nach außen ragt, in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings angeordnet sein, wobei in diesem Fall das Schmieröl, das vom Ölzu- und -ableitungsmechanismus zugeleitet und zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wird, nachdem es von dem Abschüttelkranzabschnitt aufgenommen wurde, durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung radial nach außen abgeschüttelt werden. Es muss festgehalten werden, dass die Phrase ”in der Nähe des Endabschnitts”, die zuvor und in der Folge angeführt ist, so zu verstehen ist, dass sie einen Abschnitt der Außendurchmesserfläche des Innenrings bezeichnet, die sich an einer axial äußeren Seite einer Stirnfläche der Halterung befindet.
Wenn die Lageranordnung der oben genannten Art mit zum Beispiel der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, fließt das Schmieröl vom Ölzu- und -ableitungsmechanismus in die Innenseite der Lageranordnung, um die Innen- und Außenringe zu kühlen. Ein Teil des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wird, fließt, nachdem es zur Schmierung der Lageranordnung bereitgestellt wurde, zu einem unteren Abschnitt. Anschließend gelangt das Schmieröl durch die Wirkung seines eigenen Gewichts zum ringförmigen Abschüttelkranzabschnitt und wird dann in eine radial nach außen gerichtete Richtung des Abschüttelkranzabschnitts aufgrund der Zentrifugalkraft abgeschüttelt, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt. Auf diese Weise kann das Schmieröl, das in die Innenseite der Lageranordnung eingetreten ist, problemlos an die Außenseite der Lageranordnung abgeleitet werden. Daher ist es möglich, die Lageranordnung bei hoher Geschwindigkeit zu betreiben, indem der Temperaturanstieg der Lageranordnung vermindert wird, der durch den Rührwiderstand des Schmieröls verursacht wird.
Ein sich axial erstreckender Rollbahnringerweiterungsabschnitt kann im Innenring vorgesehen sein, wobei in diesem Fall der Außenring gleichermaßen mit einem Abstandhalter versehen ist, der dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt zugewandt ist, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt und dem Abstandhalter vorgesehen ist. Ein Ausschnitt zur Ableitung des Schmieröls, das zur Schmierung in der Lageranordnung vorgesehen wurde, zur Außenseite der Lageranordnung kann in einer Außenringstirnfläche des Außenrings vorgesehen sein, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist. Sobald das für die Lagerschmierung erforderliche Schmieröl in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wurde, wird es von dem Abschüttelkranzabschnitt in eine Richtung radial auswärts abgeschüttelt. Das derart abgeschüttelte Schmieröl wird problemlos von dem Ausschnitt zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Daher wird es für das Schmieröl schwierig zu stagnieren.
Eine Tiefe C von der Außenringstirnfläche in dem Ausschnitt und eine axiale Dicke D des Abschüttelkranzabschnitts können ein Verhältnis haben, das durch C > D angegeben ist. Durch Einrichten des C > D Verhältnisses wird das Schmieröl, das vom und beim Abschüttelkranzabschnitt radial nach außen abgeschüttelt wird, problemlos in den Ausschnitt eingeleitet, während es nicht gegen eine Innendurchmesserfläche des Außenrings prallt und stagniert, und wird anschließend zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Der oben genannte Ausschnitt kann eine Bodenfläche haben, die mit einem schrägen Profil gebildet ist, das axial nach außen in eine Richtung radial nach außen schräg ist. Von der Außenringstirnfläche, wo der Ausschnitt vorhanden ist, kann die Ölableitungsöffnung an einer Innendurchmesserrandseite des Außenrings ausgedehnt werden und daher ist es möglich, die Ableitung des abgeschüttelten Schmieröls zu erleichtern.
Von dem Abschüttelkranzabschnitt kann eine Innenseitenfläche, die einer Lagerinnenseite gegenüber liegt, mit einem schrägen Profil gebildet sein, das axial nach außen in eine Richtung radial auswärts geneigt ist. In diesem Fall kann, sobald das Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung vorgesehen ist, am Abschüttelkranzabschnitt eingetroffen ist, der Fluss des Schmieröls von einer Basisendseite der Innenseitenfläche des Abschüttelkranzabschnitts in, die Richtung radial auswärts erleichtert werden. Daher kann das Schmieröl problemloser zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet werden.
Ein Eckabschnitt zwischen einer Außenringstirnfläche des Außenrings, der radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist, und eine Innendurchmesserfläche des Außenrings, die diese Außenringstirnfläche fortsetzt, können mit einer schrägen Fläche versehen sein, die so gebildet ist, dass sie ein schräges Profil aufweist, das axial nach außen in eine Richtung radial nach außen geneigt ist. In diesem Fall fließt das Schmieröl, das in der Nähe des Eckabschnitts zwischen der Außenringstirnfläche und der Innendurchmesserfläche des Außenrings vorhanden ist, entlang der schrägen Fläche und folglich kann das Schmieröl leichter abgeleitet werden.
Eine Umfangsrille kann in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings vorgesehen sein, und der Abschüttelkranzabschnitt in einer geteilten Form mit einer Teilung an einer Umfangsstelle ist in der Umfangsrille montiert. In diesem Fall kann der Innenring leichter bearbeitet werden als wenn der Abschüttelkranzabschnitt mit der Außendurchmesser des Innenrings integriert ist. Daher kann die Anzahl von Bearbeitungsschritten verringert werden. Sobald die gegenüber liegenden Umfangsendabschnitte des Abschüttelkranzabschnitts voneinander getrennt sind und der Durchmesser des Abschüttelkranzabschnitts ausgedehnt wurde, kann er leicht unter Nutzung seiner Elastizität in der Umfangsrille montiert werden.
Der Abschüttelkranzabschnitt kann Stirnflächen aufweisen, die eine Teilung bildet, die parallel zu einander liegen und eine angeschrägte Fläche bilden, die relativ zu einer Umfangsrichtung des Abschüttelkranzabschnitts in der Teilung geneigt sind, wobei ein Spalt in der Teilung ein negativer Spalt oder null ist. Wenn in diesem Fall der Innenring und der Abschüttelkranzabschnitt gedreht werden, kann der Rührwiderstand, der in den in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Stirnflächen des Abschüttelkranzabschnitts erzeugt wird, auf einen Wert unter jenen minimiert werden, der erzeugt wird, wenn die gegenüber liegenden Stirnflächen getrennt sind.
Der Abschüttelkranzabschnitt kann aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten, der kleiner als jener des Innenrings ist, bestehen. Wenn während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs die Temperaturen des Innenrings und des Abschüttelkranzabschnitts steigen und infolgedessen der Abschüttelkranzabschnitt eine Wärmeausdehnung erfährt, die im Vergleich zu jener des Innenrings übermäßig ist, gleitet der Abschüttelkranzabschnitt relativ zum Innenring. Aufgrund des oben besprochenen Gleitens des Abschüttelkranzabschnitts besteht die Möglichkeit, dass der Abschüttelkranzabschnitt erwärmt wird und/oder mit anderen Komponententeilen in Kontakt gelangt. Da gemäß der oben beschriebenen Konstruktion das Material, das einen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat, der kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient des Innenrings ist, für den Abschüttelkranzabschnitt verwendet wird, ist es möglich, eine stärkere Wärmeausdehnung des Abschüttelkranzabschnitts als des Innenrings zu vermeiden. Daher kann ein Gleiten des Abschüttelkranzabschnitts vermieden werden und somit können seine Erwärmung und der Kontakt des Abschüttelkranzabschnitts mit anderen Komponententeilen vermieden werden.
Wenn mehrere Lageranordnungen kombiniert werden, kann ein Schmierölleckverhinderungsmechanismus vorgesehen sein, der verhindert das Schmieröl, das zur Schmierung in einer der Lageranordnungen vorgesehen ist, in die benachbarte Lageranordnung leckt. In diesem Fall kann in der benachbarten Lageranordnung der Temperaturanstieg, der durch den Rührwiderstand des Schmieröls verursacht wird, vermindert werden.
Es kann eine Art vorliegen, in der mehrere Kugellageranordnungen in dem Gehäuse vorgesehen sind, die jeweils eine Struktur wie in Anspruch 1 definiert aufweisen, wobei die Anordnungen in einer axialen Reihe angeordnet sind, deren Innenringe zum Stützen einer Spindel verwendet werden, während ihre Außenringe in einem Gehäuse eingebaut sind, und ein Ölzu- und -ableitungsmechanismus ein Schmieröl, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Innenseite jeder der Lageranordnungen leitet und dieses auch zur Außenseite der Lageranordnung ableitet; es ist ein Innenringerweiterungsabschnitt im Innenring so vorgesehen, so dass er sich axial erstreckt, oder ein Außenringabstandhalter, der dem Innenringerweiterungsabschnitt als Teil des Außenrings gegenüber liegt, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Innenringerweiterungsabschnitt und dem Außenringabstandhalter vorgesehen ist; und es sind Luftansaugöffnungen, die sich zur Atmosphäre öffnen, in oberen und unteren Abschnitten eines Axialbereichs vorgesehen, in dem mehrere der Kugellageranordnung in dem Gehäuse der Spindelvorrichtung angeordnet sind, und mehrere Luftansaugkanäle, die mit den Luftansaugöffnungen und Lagerräumen der Kugellageranordnungen in Verbindung stehen.
Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion wird die Lageranordnung durch Einleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung mit Hilfe des Ölzu- und -ableitungsmechanismus gekühlt. Ein Teil des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung eingeführt wird, wird in der Lageranordnung als Schmieröl verwendet. Ebenso wird das Schmieröl durch den Ölzu- und -ableitungsmechanismus zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Das Schmieröl, das zum Kühlen der Lageranordnung verwendet wird, wird zum Beispiel mit Hilfe einer Pumpe zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Das Schmieröl, das zum Schmieren in der Lageranordnung verwendet wird, wird durch die Wirkung der Schwerkraft des Schmieröls selbst und der Zentrifugalkraft abgeleitet.
Insbesondere da die Luftansaugöffnungen, die sich zur Atmosphäre öffnen, in dem oberen und unteren Abschnitt des Gehäuses vorgesehen sind und da die mehreren Luftansaugkanäle in Verbindung mit diesen Luftansaugöffnungen und einem Lagerraum jedes der Kugellager vorgesehen sind, gibt die oben genannte Pumpe gleichzeitig das Schmieröl, das zum Kühlen der Lageranordnung verwendet wird, und die Umgebungsluft im Inneren des Gehäuses ab. Sollte zum Beispiel, wenn die Luft aus mehreren Luftansaugkanälen in die Innenseite der Lageranordnung strömt, durch die Pumpe eine Pulsation hervorgerufen werden und das Schmieröl, das für die Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, daher aus mehreren Luftansaugkanälen lecken, wird dieses Schmieröl durch die Luftansaugöffnung im unteren Abschnitt des Gehäuses zur Außenseite des Gehäuses abgeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luft von der Luftansaugöffnung im oberen Abschnitt des Gehäuses und durch mehrere Luftansaugkanäle stabil in die Innenseite der Lageranordnung geleitet.
Daher kann eine erforderliche Luftmenge ausreichend in die Innenseite der Lageranordnung strömen und es ist möglich, die unerwünschte Entwicklung des Unterdrucks im Inneren der Lageranordnung zu vermeiden. Daher kann eine korrekte Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden. Selbst wenn Schmieröl aus mehreren Luftansaugkanälen leckt, kann die Luft zumindest von der Luftansaugöffnung im oberen Abschnitt des Gehäuses zugeleitet werden und es ist möglich, sicher das Auftreten einer Ölsperre zu verhindern, ohne dass das Schmieröl und die Luft einander im unteren Abschnitt des Gehäuses stören. Es wird jedoch festgehalten, dass, wenn kein Schmieröl aus der Luftansaugöffnung leckt, die Luft von den jeweiligen Luftansaugöffnungen im oberen und unteren Abschnitt des Gehäuses zugeleitet werden kann.
Da ohne Verwendung der Pumpe das Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, durch die Wirkung der Schwerkraft und der Zentrifugalkraft abgeleitet werden kann, fließt kein überschüssiges Schmieröl in die Innenseite der Lageranordnung. Da es daher möglich ist, den Rührwiderstand zu verringern und somit die Erhöhung der Lagertemperatur zu vermindern, ist es möglich, einen Antriebskraftverlust zu verringern. Da auch, wie zuvor hierin beschrieben, die Entwicklung des Unterdrucks im Inneren der Lageranordnung vermindert wird, so dass die richtige Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden kann, kann die Spindel bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden.
Das oben genannte Gehäuse kann mit einem Ölzuleitungskanal versehen sein, um das Schmieröl durch diesen zum Ölzu- und -ableitungsmechanismus zu leiten, um das Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, durch diesen hindurch zur Außenseite des Gehäuses abzuleiten, wobei in diesem Fall der Ölableitungskanal zum Ableiten eines ablaufenden Öls durch die Wirkung einer Schwerkraft dient, und ein Abschnitt des Ölableitungskanals, der im unteren Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, ist mit einer Ölableitungskanalrampe in schräger Form versehen, die sich nach unten zu einer radial inneren Seite oder radial äußeren Seite ragt.
Im unteren Abschnitt des Gehäuses, das in der Spindelvorrichtung vom aufrechten Typ verwendet wird, wird im Allgemeinen wegen der einfachen Bearbeitung ein horizontaler Kanal als Öffnung des Ölableitungskanals verwendet. Im Ölableitungskanal wird das ablaufende Öl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, durch die Wirkung der Schwerkraft abgeleitet. In einem solchen Fall wird die Ableitungseffizienz mit dem horizontalen Kanal tendenziell schlechter, der ein sich vertikal erstreckender Kanal ist. Da jedoch gemäß dieser oben beschriebenen Konstruktion die zuvor beschriebene Ölableitungskanalrampe in jenem Abschnitt des Ölableitungskanals positioniert ist, der im unteren Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, kann das ablaufende Öl problemlos entlang dieser Ölableitungskanalrampe abgeleitet werden.
Der oben genannte Ölzu- und -ableitungsmechanismus kann eine Ölzuleitungsöffnung zum Zuleiten des Schmieröls durch diese in die Innenseite der Lageranordnung und eine Ölableitungsöffnung zum Ableiten des Schmieröls durch diese zur Außenseite der Lageranordnung enthalten, wobei in diesem Fall das Gehäuse mit einem Verbindungselement versehen ist, das eine strömungstechnische Verbindung zwischen jeder der Ölableitungsöffnungen und dem Ölableitungskanal in radialer Richtung herstellt. In diesem Fall wird das ablaufende Öl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, durch die Verbindungselemente zum Ölableitungskanal geleitet und dann durch die Wirkung der Schwerkraft abgeleitet.
Ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente kann sich in den Ölableitungskanal öffnen, wobei in diesem Fall entsprechende Umfangspositionen der vorderen Endabschnitte der oberen und unteren Verbindungselemente so angeordnet sind, dass sie relativ zueinander getauscht sind. In diesem Fall ist es möglich, die Kollision des ablaufenden Öls, das vom vorderen Endabschnitt des Verbindungselements abgeleitet wird, das mit dem oberen Abschnitt der Lageranordnung in Verbindung steht, gegen den vorderen Endabschnitt des Verbindungselements, das mit dem oberen Abschnitt der Lageranordnung in Verbindung steht, zu vermindern. Daher ist es möglich, die Turbulenz, die unter dem Einfluss des derart abgeleiteten ablaufenden Öls herbeigeführt wird, zurückzuhalten, um dadurch die Ableitungseffizienz des ablaufenden Öls zu erhöhen.
Der vordere Endabschnitt jedes der Verbindungselemente kann sich in den Ölableitungskanal öffnen, während die jeweiligen vorderen Endabschnitte mehrerer Verbindungselemente mit vorstehenden Teilen in den Ölableitungskanal versehen sind, die allmählich variieren, so dass das vorstehende Teil des vorderen Endabschnitts des unteren Verbindungselements größer als das vorstehende Teil des freien Endabschnitts des oberen Verbindungselements werden kann. Selbst in diesem Fall ist es möglich, die Turbulenz, die unter dem Einfluss des derart abgeleiteten ablaufenden Öls herbeigeführt wird, zurückzuhalten, um dadurch die Ableitungseffizienz des ablaufenden Öls zu erhöhen.
Eine Bodenfläche einer Ölableitungsöffnung am vorderen Endabschnitt kann mit einer Ölableitungsöffnung am vorderen Endabschnitt versehen sein, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Verbindungselements ist. In diesem Fall kann das ablaufende Öl, das zum vorderen Endabschnitt jedes der Verbindungselemente geleitet wird, problemlos durch die Wirkung der Schwerkraft von der Bodenfläche des vorderen Endabschnitts abgeleitet werden. Ebenso kann verhindert werden, dass sich das ablaufende Öl, das vom oberen Verbindungselement abgeleitet wird, mit dem ablaufenden Öl, das von dem Verbindungselement abgeleitet wird, das unter diesem Verbindungselement positioniert ist, vermischt. Daher kann mit dem verminderten turbulenten Strom die Ableitungseffizienz erhöht werden.
Der freie Endabschnitt des Verbindungselements kann als schiefe Fläche vorgesehen sein, die so geneigt ist, dass sie sich einer gegenüberliegenden Wandfläche im Ölableitungskanal nähert, während sie nach oben verläuft. Selbst in diesem Fall kann verhindert werden, dass sich das ablaufende Öl, das vom oberen Verbindungselement abgeleitet wird, mit dem ablaufenden Öl, das vom Verbindungselement abgeleitet wird, das unter diesem Verbindungselement positioniert ist, vermischt. Daher kann mit dem verminderten turbulenten Strom die Ableitungseffizienz erhöht werden.
Das Gehäuse kann mit einem Luftansaugkanal versehen sein, um die Luftansaugöffnung in einem unteren Abschnitt und jeden der Luftansaugkanäle strömungstechnisch zu verbinden, wobei in diesem Fall der Luftansaugkanäle ein unterer Abschnitt des Gehäuses mit einer Luftansaugkanalrampe versehen ist, die in schräger Form gebildet ist, die nach unten zu einer radialen Innenseite oder einer radialen Außenseite des Gehäuses geneigt ist. Es kann vorkommen, dass aufgrund der Pulsation, die in der Pumpe auftritt, das Schmieröl in der Lageranordnung durch die mehreren Luftansaugkanäle in den Luftansaugkanal strömt. In einem solchen Fall wird die Ableitungseffizienz bei dem horizontalen Kanal tendenziell schlechter, der ein sich vertikal erstreckender Kanal ist. Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion kann jedoch, da die zuvor beschriebene Ölableitungskanalrampe in jenem Abschnitt des Ölableitungskanals vorgesehen ist, der im unteren Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, das ablaufende Öl problemlos entlang dieser Ölableitungskanalrampe abgeleitet werden.
Von mehreren Kugellageranordnungen können eine oder beide einer Außenringstirnfläche, die an einer unteren Fläche jedes der Außenringe positioniert sind, und eine Abstandhalterstirnfläche, die an einer oberen Fläche jedes der Außenringabstandhalter positioniert ist, mit mehreren Luftansaugkanälen versehen sein. In diesem Fall kann zum Beispiel der Luftansaugkanal leicht durch Ausschneiden der Außenringstirnfläche oder des Umfangsabschnitts der Abstandhalterstirnfläche gebildet werden.
Jede der Kugellageranordnungen der vorliegenden Erfindung kann zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle verwendet werden.
Jede Kombination von mindestens zwei Konstruktionen, die in den beiliegenden Ansprüchen und/oder der Beschreibung und/oder den beiliegenden Zeichnungen offenbart ist, sollte so verstanden werden, dass sie im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Insbesondere sollte jede Kombination von zwei oder mehr der beiliegenden Ansprüche gleichermaßen so verstanden werden, dass sie im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In jedem Fall wird die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung ihrer Ausführungsformen besser verständlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird. Die Ausführungsformen und die Zeichnungen sind jedoch nur zum Zweck der Darstellung und Erklärung angeführt und sind in keiner Weise als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung zu verstehen, deren Umfang durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist. In den beiliegenden Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen gleicher Teile in den mehreren Ansichten verwendet, und:
1A ist eine Längsschnittansicht einer Ölzuleitungsseite einer Kugellageranordnung, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
1B ist eine Längsschnittansicht einer Ölableitungsseite der in 1A dargestellten Kugellageranordnung;
2 ist eine Draufsicht von oben auf einen Außenring der Lageranordnung;
3 ist ein vorderer Aufriss eines wichtigen Abschnitts des Außenrings, die eine Ölzuleitungsöffnung und einen Ableitungsmechanismus zeigt, die in der Kugellageranordnung verwendet werden;
4 ist ein vorderer Aufriss eines wichtigen Abschnitts des Außenrings, die eine Ölzuleitungsöffnung im Ölzu- und -ableitungsmechanismus zeigt, der in der Kugellageranordnung verwendet wird;
5 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab ein Labyrinth zeigt, das in der Kugellageranordnung verwendet wird;
6A ist eine Längsschnittansicht der Kugellageranordnung, die in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt in der Kugellageranordnung zeigt;
6B ist ein vorderer Aufriss jenes Teils der Kugellageranordnung, der den in 6A dargestellten Ausschnitt zeigt;
7 ist eine Längsschnittansicht eines Abschnitts der Kugellageranordnung, die in vergrößertem Maßstab einen Labyrinthmechanismus zeigt, der in der Kugellageranordnung verwendet wird;
8A ist eine Längsschnittansicht eines Abschnitts der Kugellageranordnung, die in vergrößertem Maßstab eine Ableitungsrille zeigt, die in der Kugellageranordnung verwendet wird;
8B ist ein vorderer Aufriss eines Abschnitts eines Außenrings der Kugellageranordnung, der eine Ableitungsrille und anderes zeigt;
9 ist ein vorderer Aufriss eines Abschnitts eines Außenrings, der eine Saugöffnung zeigt, die in der Kugellageranordnung verwendet wird;
10 ist eine Längsschnittansicht der Kugellageranordnung, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
11 zeigt ein Diagramm (A), das eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellageranordnung zeigt, und ein Diagramm (B), das eine vergrößerte Schnittansicht dieses Abschnitts der Kugellageranordnung zeigt, wobei gezeigt wird, wie sich ein Schmieröl verhält, das durch eine Zentrifugalkraft beeinflusst wird;
12 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die den Labyrinthmechanismus in der Kugellageranordnung zeigt;
13 ist eine Längsschnittansicht der Kugellageranordnung, die gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
14 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellageranordnung, die teilweise modifiziert ist;
15 ist eine Längsschnittansicht der Kugellageranordnung, die gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
16 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem die Kugellageranordnung, die gemäß einer der ersten bis vierten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, bei einer Kugellageranordnung zum Stützen einer Maschinenwerkzeugshauptwelle vom vertikalen Typ angewendet wird;
17 ist eine Längsschnittansicht einer Kugellagervorrichtung, die gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
18 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung;
19A ist eine Draufsicht von oben, die den Fluss des Schmieröls in der Kugellagervorrichtung zeigt;
19B ist ein vorderer Aufriss eines in 19A dargestellten Abschnitts;
20 ist eine Schnittansicht, die den Fluss des Schmieröls in der Kugellagervorrichtung zeigt;
21 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
22 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
22 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
24 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
25 ist eine Draufsicht von oben auf einen Abschüttelkranzabschnitt, der in der Kugellagervorrichtung verwendet wird;
26A ist ein vorderer Aufriss des Abschüttelkranzabschnitts, der in der Kugellagervorrichtung verwendet wird, die gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
26B ist eine Draufsicht von oben auf den in 26A dargestellten Abschüttelkranzabschnitt;
27 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
28 ist eine Draufsicht von oben auf einen Abstandhalter, der in der Kugellagervorrichtung verwendet wird, die gemäß der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
29 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 29-29 in 28;
30 ist eine Schnittansicht des Abstandhalters;
31 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Kugellagervorrichtung, die gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
32 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem die Kugellagervorrichtung gemäß einer der fünften bis dreizehnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei einer Kugellagervorrichtung zum Stützen der Maschinenwerkzeughauptwelle vom vertikalen Typ verwendet wird.
33 ist eine Längsschnittansicht, die eine Schmiervorrichtung zeigt, die in der Kugellagervorrichtung verwendet wird, die gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
34 ist eine Schnittansicht, die eine Spindelvorrichtung vom vertikalen Typ zeigt, die die Schmiervorrichtung enthält, die in der Kugellagervorrichtung verwendet wird;
35 ist eine Schnittansicht, die einen Abschnitt der Schmiervorrichtung geschnitten in horizontaler Richtung zeigt;
36 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 36-O-36 in 35;
37 ist eine Längsschnittansicht, die einen Abschnitt eines Luftansaugkanals in der in 36 dargestellten Spindelvorrichtung zeigt;
38A ist eine Längsschnittansicht, die in vergrößertem Maßstab einen Abschnitt einer oberen Fläche der Spindelvorrichtung in der Nähe der Ansaugöffnung zeigt;
38B ist eine Längsschnittansicht, die in vergrößertem Maßstab einen Abschnitt einer Bodenfläche der Spindelvorrichtung in der Nähe einer Ansaugöffnung zeigt;
39 ist eine Längsschnittansicht, die einen Abschnitt eines Ölableitungskanals in der Spindelvorrichtung zeigt;
40A ist eine Längsschnittansicht, die in vergrößertem Maßstab einen wichtigen Abschnitt des Ölableitungskanals in der Spindelvorrichtung zeigt;
40B ist eine Längsschnittansicht, die in vergrößertem Maßstab einen wichtigen Abschnitt eines Ölableitungskanals zeigt, der in einem vergleichen Beispiel verwendet wird;
41 ist eine Längsschnittansicht, die einen Abschnitt des Ölableitungskanals und anderer in der Spindelvorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
42A ist eine Schnittansicht, die den wichtigen Abschnitt des Ölableitungskanals in der Spindelvorrichtung, geschnitten in horizontaler Richtung entlang der Linie 42A-42A in 41 zeigt;
42B ist eine Schnittansicht, die den wichtigen Abschnitt des Ölableitungskanals in der Spindelvorrichtung, geschnitten in horizontaler Richtung entlang der Linie 42B-42B in 41 zeigt;
43 ist eine Längsschnittansicht, die Abschnitte des Ölableitungskanals und anderer in der Spindelvorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
44 ist eine Längsschnittansicht, die Abschnitte des Ölableitungskanals und anderer in der Spindelvorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
45 ist eine Längsschnittansicht, die Abschnitte des Ölableitungskanals und anderer in der Spindelvorrichtung gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
46A ist eine Längsschnittansicht einer Ölzuleitungsseite der herkömmlichen Kugellagervorrichtung;
46B ist eine Längsschnittansicht einer Ölableitungsseite der herkömmlichen Kugellagervorrichtung; und
47 ist eine Längsschnittansicht, die Abschnitte eines Ölansaugkanals und anderer in der herkömmlichen Spindelvorrichtung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich unter besonderer Bezugnahme auf 1A und 1B bis 9 beschrieben. Eine Kugellageranordnung, die gemäß dieser Ausführungsform konstruiert ist, wird zum Beispiel bei einer Kugellageranordnung zum drehbaren Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle verwendet. Wie am besten in 1A dargestellt, enthält die Kugellageranordnung ein Paar von Rollbahnringen, die ein Innenring 1 bzw. ein Außenring 2 sind, mehrere Rollelemente 3, die zwischen den jeweiligen Rollbahnflächen 1a und 2a der Innenringe 1 und Außenringe 2 eingesetzt sind, und eine ringförmige Halterung 4 zum Halten dieser Rollelemente 3. Die dargestellte Kugellageranordnung weist die Form eines Winkelkontakt-Kugellagers auf, in dem als Rollelemente 3 Kugeln wie zum Beispiel Stahlkugeln oder Keramikkugeln verwendet werden können. Der Innenring 1 besteht aus einem Innenringhauptkörper 5 und einem Innenringerweiterungsabschnitt 6 als Rollbahnringerweiterungsabschnitt. Der Innenringhauptkörper 5 ist von einer Art, die eine Festigkeit aufweist, die für das Lager erforderlich ist, und ist mit einer vorbestimmten Innenringbreitendimension vorgesehen. Ein Zwischenabschnitt einer Außenumfangfläche des Innenringhauptkörpers 5 ist mit der Rollbahnfläche 1a gebildet. Axial ist eine Seite der zuvor beschriebenen Außenumfangsfläche, die die Rollbahnfläche 1a fortsetzt, mit einer schrägen Fläche 1b gebildet, deren Durchmesser groß wird, während sie zu einer Rollbahnflächenseite verläuft, und andererseits ist die axial gegenüber liegende Seite der zuvor beschriebenen Außenumfangsfläche, die die Rollbahnfläche 1a fortsetzt, mit einer flachen Außendurchmesserfläche 1c gebildet. An einer Innenringvorderflächenseite des Innenringhauptkörpers 5 ist der Innenringerweiterungsabschnitt 6 einstückig so gebildet, dass er sich in eine axiale Richtung erstreckt. Der oben genannte und in der Folge angeführte Begriff ”vorbestimmte Innenringbreitenrichtung” soll die Innenringbreitendimension von Lagerhauptdimensionen bezeichnen, der in JIS und Lagerbroschüren oder dergleichen angegeben sind.
Der Außenring 2 besteht aus einem Außenringhauptkörper 7 und einem Außenringerweiterungsabschnitt 8 als Rollbahnringerweiterungsabschnitt. Der Außenringhauptkörper 7 ist von einer Art, die eine Festigkeit aufweist, die für das Lager erforderlich ist, und ist mit einer vorbestimmten Außenringbreitendimension versehen. Ein Zwischenabschnitt einer Innenumfangsfläche des Außenringhauptkörpers 7 ist mit der Rollbahnfläche 2a gebildet und beide Seiten einer Rollbahnfläche 2a sind mit einer Außenring-Innendurchmesserfläche 2b bzw. einer Gegenbohrung 2c versehen. Die Außenring-Innendurchmesserfläche 2b ist so gestaltet, dass sie die Halterung 4 führt. An einer Außenringrückflächenseite des Außenringhauptkörpers 7 ist der Außenringerweiterungsabschnitt 8 einstückig so gebildet, dass er sich in die axiale Richtung erstreckt. Dieser Außenringerweiterungsabschnitt 8 und der Innenringerweiterungsabschnitt 6, auf die zuvor Bezug genommen wurde, sind so angeordnet, dass sie einander in radialer Richtung gegenüberliegen. Der oben genannte und in der Folge angeführte Begriff ”vorbestimmte Außenringbreitendimension” soll die Außenringbreitendimension von Lagerhauptdimensionen bezeichnen, der in JIS und Lagerbroschüren oder dergleichen angegeben sind.
Die Einzelheiten eines Ölzu- und -ableitungsmechanismus werden insbesondere unter Bezugnahme auf 1A und 1B bis 4 beschrieben. Der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 ist ein Mechanismus zum Zuleiten eines Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, in die Innenseite der Lageranordnung, wie in 1A dargestellt ist, wie auch zum Ableiten des Schmieröls aus der Lageranordnung, wie in 1B dargestellt. Wenn die Kugellageranordnung zum drehenden Stützen einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, ist der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 an einem oberen Abschnitt der Kugellageranordnung angeordnet. Dieser Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 ist über dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 und dem Außenringerweiterungsabschnitt 8 vorgesehen. Wie in 2 dargestellt, enthält der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 einen ringförmigen Ölkanal 10, eine Ölzuleitungsöffnung 11 und eine Ölableitungsöffnung 12. Von diesen besteht der ringförmige Ölkanal 10, wie am besten in 1A dargestellt ist, aus einer Umfangsrille 13 an der Innenringseite mit einer nach innen vertiefen Profilform, die in einer Außenumfangsfläche des Innenringerweiterungsabschnitts 6 definiert ist, und einer Umfangsrille 14 an der Außenringseite mit einer nach innen vertiefen Profilform, die in einer Innenumfangsfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 vorgesehen ist und in einem zugewandten Verhältnis mit der Umfangsrille 13 an der Innenringseite in radialer Richtung angeordnet ist. Die Umfangsrille 13 an der Innenringseite und die Umfangsrille 14 an der Außenringseite wirken zur Definition des ringförmigen Ölkanals 10 mit einer Profilform ähnlich der Form eines rechteckigen Lochs zusammen.
Wie in 2 dargestellt, ist ein Umfangsabschnitt des Außenringerweiterungsabschnitts 8 in Umfangsrichtung mit der Ölzuleitungsöffnung 11 gebildet, durch die das Schmieröl in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wird. Wie in 3 dargestellt, ist diese Ölzuleitungsöffnung 11 so gebildet, dass sie ein abgestuftes Durchgangsloch bildet, das sich in eine radiale Richtung von der Außenumfangsfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 zum ringförmigen Ölkanal 10 erstreckt. Mit anderen Worten, die Ölzuleitungsöffnung 11, wie am besten in 1A dargestellt ist, besteht aus einem Verbindungsloch 11a, das radial nach außen mit einem Abschnitt des ringförmigen Ölkanals 10 in einer Umfangsrichtung in Verbindung steht, und einem Gegenbohrungsloch 11a, das sich an der oben beschriebenen Außenumfangsfläche öffnet und mit dem Verbindungsloch 11a in Verbindung steht. Das oben genannte Gegenbohrungsloch 11b ist so gebildet, dass es mit dem Verbindungsloch 11a koaxial ist und auch einen Durchmesser aufweist, der größer als jener des Verbindungslochs 11a ist. Das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 in die Innenseite der Lageranordnung zugeleitet wird, fließt in dem ringförmigen Ölkanal in eine Richtung, die durch die Linien A1 und A2 mit Pfeil angegeben sind, und in dieselbe Richtung wie die Drehrichtung A3 des Innenrings 1, der ein Rollbahnring an einer Drehseite ist, und wird anschließend von der Ölableitungsöffnung 12 und anderen, wie später beschrieben ist, abgeleitet.
Wie in 2 dargestellt, ist ein Umfangsabschnitt des Außenringerweiterungsabschnitts 8, der sich in der Phase von der Ölzuleitungsöffnung 11 unterscheidet, mit der Ölableitungsöffnung 12 gebildet, um das Schmieröl durch diese hindurch zur Außenseite der Lageranordnung abzuleiten. Diese Ölableitungsöffnung 12 weist die Form eines Durchgangslochs mit einer Form auf, die sich von der Außenumfangsfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 zum ringförmigen Ölkanal 10 in radialer Richtung erstreckt, wie in 1B dargestellt, und auch eines Langlochs, das sich in eine Umfangsrichtung mit einem vorbestimmten Winkel β erstreckt, wie in 2 und 4 dargestellt. Relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 ist die Phase α der Ölableitungsöffnung 12 in einem Bereich angeordnet, der von 180 bis 270 Grad reicht. In dem Fall, der in 2 dargestellt ist, ist die Phase α der Ölableitungsöffnung 12 in einem Winkel von 270 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 angeordnet.
In Bezug auf das Labyrinth und andere erfolgt nun eine Beschreibung mit besonderer Bezugnahme auf 1A und 5. Wie am besten in 1A dargestellt ist, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Außenringerweiterungsabschnitt 8 mit einem Labyrinth 14 versehen, das das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 dem ringförmigen Ölkanal 10 in der Lageranordnung zugeleitet wurde, über die schräge Fläche 1b zur Innenringrollbahnfläche 1a führt. Das Labyrinth bildet eine Lagerdichtungsfläche. Von dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 setzt sich ein Schulterabschnitt 16 an einer Seite in einer konkaven Profilform, der die Umfangsrille 13 an der Innenringseite bildet, einstückig zum Innenringhauptkörper 5 fort. Ebenso setzt sich vom Außenringerweiterungsabschnitt 8 ein Schulterabschnitt 17 an einer Seite in einer konkaven Profilform, der die Umfangsrille 14 an der Außenringseite bildet, einstückig zum Außenringhauptkörper 7 fort. Eine Außenumfangsfläche des Schulterabschnitts 16 an einer Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6 und eine Innenumfangsfläche des Schulterabschnitts 17 an einer Seite des Außenringerweiterungsabschnitts 8, der der Außenumfangsfläche des Schulterabschnitts 16 an einer Seite durch einen radialen Spalt δ1 zugewandt ist, wirken zur Definition des oben genannten Labyrinths zusammen.
Wie in 5 dargestellt, wird das oben genannte Labyrinth 15 in einer Art gestaltet, dass es breite Flächen und schmale Flächen hat, die sich von einer stromaufwärts liegenden Seite zu einer stromabwärts liegenden Seite in Bezug auf die Zuleitungsrichtung des Schmieröls fortsetzen. Insbesondere ist die Innenumfangsfläche des Schulterabschnitts 17 an einer Seite des Außenringerweiterungsabschnitts 8 als flache Fläche 17a parallel zu einer Lagerachsenrichtung gebildet und die Außenumfangsfläche des Schulterabschnitts 16 an einer Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6 ist als ein flacher Abschnitt 16a, eine schräge Rille 16b, ein flacher Abschnitt 16b und eine schräge Rille 16d in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärts liegenden Seite zur stromabwärts liegenden Seite gebildet. Jede der schrägen Rillen 16b und 16d hat einen Neigungswinkel, der ausreicht, um zu einem Durchmesser zu führen, der sich allmählich von der stromaufwärts liegenden Seite zur stromabwärts liegenden Seite auf einen kleinen Durchmesser ändert. Die flachen Abschnitts 16a und 16c des Innenringerweiterungsabschnitts 6 wirken mit den flachen Flächen 17a des Außenringerweiterungsabschnitts 8 zur Bildung der oben beschriebenen schmalen Flächen zusammen, an welchen der radiale Spalt δ1 schmäler als an jedem anderen Abschnitt wird. Die schrägen Rillen 16b und 16d des Innenringerweiterungsabschnitts 5, die diesen schmalen Flächen folgen, und die flache Fläche 17a des Außenringerweiterungsabschnitts 8 wirken zur Definition der oben beschriebenen breiten Flächen zusammen, an welchen der radiale Spalt δ1 allmählich zur stromabwärts liegenden Seite hin größer wird.
Wie in 1B dargestellt, haben, wenn diese Kugellageranordnung zum drehenden Stützen einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, die Höhe A von entsprechenden Innenflächen der Schulterabschnitte 16 und 17 an einer Seite der Innen- und Außenringerweiterungsabschnitte 6 bzw. 8 und die Höhe B eines Bodens der Ölableitungsöffnung 12 ein Verhältnis, das durch A ≥ B angegeben ist. In dem dargestellten Beispiel sind die Höhen A und B so gestaltet, dass sie denselben Wert haben. Die oben genannte Höhe A ist synonym mit der Höhe in den Innen- und Außenringerweiterungsabschnitten 6 und 8, an welchen das Schmieröl, das sich an einem stromaufwärts liegenden Seitenende 15a des Labyrinths 15 befindet, stagniert.
In Bezug auf einen Ausschnitt wird auf 1A, 2 und 6A und 6B hinsichtlich seiner Einzelheiten Bezug genommen. Wie am besten in 1A dargestellt ist, ist der Außenring 2, der ein Rollbahnring an einer stationären Seite ist, mit dem Ausschnitt 18 versehen. 6A zeigt eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts der Kugellageranordnung, die den Ausschnitt 18 in vergrößertem Maßstab (entsprechend einem Abschnitt, der vom Kreis VI in 1A umschlossen ist) zeigt, und 6B ist ein vorderer Aufriss eines wichtigen Abschnitts des Außenrings 2, der den Ausschnitt 18 zeigt. Dieser Ausschnitt 18 ist in einer Außenringstirnfläche an einer axial gegenüberliegenden Seite fern dem Außenringerweiterungsabschnitt 8 vorgesehen und wird zum Ableiten des Schmieröls, das der Rollbahnfläche 1A in der Lageranordnung über das Labyrinth 15 zugeleitet wurde, zur Außenseite der Lageranordnung verwendet. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Ausschnitt 18 zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung des Innenrings 1 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist der Ausschnitt 18 mit einem Phasenwinkel von 90 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 und auch mit einem Phasenwinkel von 90 Grad relativ zur Ölableitungsöffnung 12 angeordnet.
Der Labyrinthmechanismus wird unter Bezugnahme auf 1A und 7 beschrieben. Wie am besten in 1A dargestellt ist, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Außenringerweiterungsabschnitt 8 mit einem Labyrinthmechanismus 19 versehen. Der Labyrinthmechanismus 19 steht mit der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 (am besten in 1B dargestellt) in Verbindung und wird zum Vermindern des Leckens des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung verwendet. Dieser Labyrinthmechanismus 19 besteht, wie in 7 in vergrößertem Maßstab dargestellt (entsprechend einem Abschnitt, der von dem Kreis VII in 1A umschlossen ist), aus einem konvexen Abschnitt 20, der im Innenringerweiterungsabschnitt 6 so vorgesehen ist, dass er zu einer Außendurchmesserseite ragt, und einem konkaven Abschnitt 21, der im Außenringerweiterungsabschnitt 8 so vorgesehen ist, dass er dem konvexen Abschnitt 20 durch einen Spalt gegenüberliegt. Der konvexe Abschnitt 20 besteht aus einem Schulterabschnitt an der anderen Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6, der ein konkaves Profil hat, während der konkave Abschnitt 21 aus einem vorderen Endsegment eines Schulterabschnitts an der anderen Seite des Außenringerweiterungsabschnitts 8 besteht, der ein konkaves Profil hat. Der oben genannte Labyrinthmechanismus 19 kann den zuvor beschriebenen Spalt bereitstellen, der aus einem ersten radialen Spalt δa, einem axialen Spalt δb und einem zweiten radialen Spalt δc besteht, wenn der konvexe Abschnitt 20 und der konkave Abschnitt 21 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der erste radiale Spalt δa ist außerhalb der Lageranordnung angeordnet und der zweite radial Spalt δc steht mit der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 in Verbindung. Der erste radial Spalt δa, der axiale Spalt δb und der zweite radiale Spalt δc setzen einander fort, während sie zueinander geknickt sind, und der zweite radiale Spalt δc ist an einer Position radial außerhalb des ersten radialen Spalts δa vorgesehen.
Es wird nun eine Ableitungsrille mit besonderer Bezugnahme auf 1B, 2, 8A und 8B und andere beschrieben. 8A zeigt eine Schnittansicht eines wichtigen Abschnitts, die die Kugellageranordnung in vergrößertem Maßstab zeigt (entsprechend dem Abschnitt, der vom Kreis VIII in 1A einschlossen ist), und 8B zeigt einen vorderen Aufriss eines wichtigen Abschnitts des Außenrings 2, der eine Ableitungsrille 22 und anderes zeigt. Wie am besten in 1B dargestellt ist, ist die Stirnfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 des Außenrings 2, der der Rollbahnring an der stationären Seite ist, mit der Ableitungsrille 22 versehen. Die Ableitungsrille 22 steht mit der Ölzuleitungsöffnung 11 (am besten in 1A dargestellt) und der Ölableitungsöffnung 12 durch den Labyrinthmechanismus 19 in Verbindung und ist eine Rille, die zum Ableiten des Schmieröls, das in die benachbarte Lageranordnung leckt, verwendet wird. Diese Ableitungsrille 22 ist in derselben Phase wie der Ausschnitt 18 angeordnet, wie in 8B dargestellt ist, und ist, wie in 2 dargestellt ist, zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung A3 des Innenrings 1 angeordnet. In dem dargestellten Fall ist die Ableitungsrille 22 mit einem Phasenwinkel 90 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 und auch mit einem Phasenwinkel 180 Grad relativ zur Ölableitungsöffnung 12 angeordnet.
In der Folge wird eine Luftansaugöffnung unter besonderer Bezugnahme auf 2 und 9 beschrieben. Wenn die Lageranordnung in einem abgedichteten Gehäuse eingebaut wird und wenn ein ablaufendes Öl von einer Pumpe abgezogen wird, kann kein ausreichendes Schmieröl in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden, da eine Lagereinheit unter einem Unterdruck gehalten wird. Daher ist in der Kugellageranordnung, die gemäß dieser Ausführungsform konstruiert ist, wie am besten in 2 dargestellt ist, eine Luftansaugöffnung 23 im Außenringerweiterungsabschnitt 8 des Außenrings 2 vorgesehen. Diese Luftansaugöffnung 23 ist in einer Stirnfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 so gebildet, wie am besten in 9 dargestellt, dass sie eine Rillenform mit einer geringeren Breite als zum Beispiel die Ableitungsrille 22 aufweist und sich in einer radialen Richtung erstreckt, wie am besten in 2 dargestellt ist. Die Luftansaugöffnung 23 ist an einer Position im Wesentlichen diagonal zu dem Ausschnitt 18 mit einem Winkel von etwa 180 Grad in der Phase angeordnet. Es muss festgehalten werden, dass in dieser Beschreibung der oben genannte Begriff ”etwa 180 Grad” nicht unbedingt auf 180 Grad beschränkt ist, sondern einen Bereich von 180 ± 10 Grad umfassen soll.
Es werden nun Funktionen und Effekte der Lageranordnung mit der hierin zuvor beschriebenen Kugellageranordnung beschrieben. Das Schmieröl wird von der Ölzuleitungsöffnung 11 des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9, der in den Innen- und Außenringerweiterungsabschnitten 6 und 8 vorgesehen ist, in den ringförmigen Ölkanal 10 in der Lageranordnung zugeleitet. Dadurch werden die Innen- und Außenringe 1 und 2 gekühlt. Ein Teil des derart eingeleiteten Schmieröls wird durch das Labyrinth 15 zur Rollbahnfläche 1a geleitet. Das wird Schmieröl von der Ölableitungsöffnung 12 des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Da auf diese Weise die Zu- und Ableitung des Schmieröls von dem Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 vorgenommen werden kann, der in den Innen- und Außenringerweiterungsabschnitten 6 und 8 vorgesehen ist, kann die Anzahl von Komponententeilen verringert werden, die Struktur kann verringert werden und die Herstellungskosten können im Vergleich zum Stand der Technik gesenkt werden, in dem die Verwendung einer Schmiervorrichtung separat von der Lageranordnung erforderlich ist.
Da, wenn diese Kugellageranordnung zum drehbaren Stützen einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, das Verhältnis zwischen der Höhe A, bei der das Schmieröl stagniert, und der Höhe B des Bodens der Ölableitungsöffnung 12 so gewählt ist, dass die Gleichung, A ≥ B erfüllt ist, kann das Öl ausreichend von der Ölableitungsöffnung 12 abgelassen werden und die Möglichkeit, dass eine wesentliche Menge des Schmieröls unerwünscht in die Innenseite der Lageranordnung eindringen kann, kann verhindert werden. Daher wird eine unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands vermieden und der Temperaturanstieg in der Lageranordnung ist ebenso vermindert, wodurch die Lageranordnung bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann.
Da das Labyrinth 14 zum Leiten des Schmieröls, das in den ringförmigen Ölkanal 10 in der Lageranordnung eingeführt wird, in den Innen- und Außenringerweiterungsabschnitten 6 und 8 vorgesehen ist und da ein solches Labyrinth 15 in einer Art gestaltet ist, dass es die breiten Flächen und die schmalen Flächen aufweist, die sich von der stromaufwärts liegenden Seite zur stromabwärts liegenden Seite in Bezug auf die Zuleitungsrichtung des Schmieröls fortsetzen, wird das Schmieröl zur inneren Rollbahnfläche 1a geleitet, nachdem es über die breiten und schmalen Flächen des Labyrinths 15 geflossen ist. Die Bereitstellung der breiten und schmalen Flächen im Labyrinth 15 vermindert effektiv die Menge des zugeleiteten Schmieröls. Daher kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands weiter und sicher verhindert werden.
Da der oben genannte Ausschnitt 19 in der Außenringstirnfläche vorgesehen ist, wird das zur Schmierung zugeleitete Schmieröl problemlos durch den Ausschnitt 18 zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass Schmieröl in der Lageranordnung zurückgehalten wird. Daher kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands weiter sicher verhindert werden. Da der Ausschnitt 18 im Außenring 2 vorgesehen ist, der der Rollbahnring auf der stationären Seite ist, und da der Ausschnitt 18 zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung des Innenrings 1 angeordnet ist, kann die unerwünschte Erhöhung des Rührwiderstands, die durch das Zurückhalten der wesentlichen Menge des Schmieröls in der Lageranordnung verursacht wird, durch Verringern des Phasenwinkels zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und dem Ausschnitt 18 entlang der oben genannten Drehrichtung auf einen kleinen Wert und durch Gewinnen des Schmieröls aus dem Ausschnitt 18 verringert werden.
Da die Ableitungsrille 22 in der Stirnfläche des Außenringerweiterungsabschnitts 8 vorgesehen ist, kann das Schmieröl, das vom Labyrinthmechanismus 19, der mit der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 in Verbindung steht, in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung leckt, aus der Ableitungsrille 22 abgeleitet werden, falls solch ein Lecken des Schmieröls vom Labyrinthmechanismus 19 in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung eintritt. Da die Ableitungsrille 12 zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung des Innenrings 1 angeordnet ist, wird der Phasenwinkel zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ableitungsrille 22 auf einen so kleinen Wert verringert, dass das Lecken des Schmieröls in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung vermindert werden kann.
Da der Ausschnitt 22 und die Ableitungsrille 22 in derselben Phase angeordnet sind, entfällt die Notwendigkeit, ein Gehäuse mit Ölableitungsöffnungen bereitzustellen, die mit dem Ausschnitt 18 bzw. der Ableitungsrille 22 in Verbindung stehen, und das Gehäuse kann eine vereinfachte Struktur aufweisen. Daher können die Herstellungskosten gesenkt werden.
Da der oben genannte Labyrinthmechanismus 19 den konvexen Abschnitt 20, der zur Außendurchmesserseite ragt, und den konkaven Abschnitt 32, der dem konvexen Abschnitt 20 über den Spalt zugewandt ist, aufweist, kann das Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden. Wenn der Labyrinthmechanismus 19 mit dem konvexen Abschnitt 20 und dem konkaven Abschnitt 21 in einem einander zugewandten Verhältnis angeordnet wird, kann der zuvor beschriebene Spalt, der aus dem ersten radialen Spalt δa, dem axialen Spalt δb und dem zweiten radialen Spalt δc besteht, gebildet werden. Aus diesem Grund ist es für das Schmieröl im ringförmigen Ölkanal 10 schwierig, in mehrere dieser Spalte einzudringen und daher kann ein Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden.
Da die Phase α der Ölableitungsöffnung 12 im Bereich von 180 bis 270 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 eingestellt ist, kann der Phasenwinkel zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung des Innenrings 1 einen großen Wert haben und im Vergleich mit dem Fall, in dem der oben genannte Phasenwinkel kleiner als 180 Grad ist, kann die Kühlwirkung der Lageranordnung erhöht werden. Wenn die Kugellageranordnung zum Stützen der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, ist eine Positionierung des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 an der Oberseite der Kugellageranordnung effektiv, um die zur Schmierung der Lageranordnung erforderliche Ölmenge effizient vom Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 durch die Wirkung einer Schwerkraft des Schmieröls selbst zu einer Lagereinheitsseite zu leiten, das heißt, zu einer Rollbahnflächenseite, und es kann auch das Lecken der Ölmenge, die von der Oberseite der Lageranordnung leckt, vermindert werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ausführlich unter besonderer Bezugnahme auf 10 bis 12 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind Komponententeile, die in Verbindung mit der vorangehenden Ausführungsform dargestellt und beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen dargestellt und beschrieben und daher werden deren Einzelheiten der Kürze wegen nicht wiederholt. Wenn nur ein Teil der Konstruktion beschrieben ist, ist der restliche Teil der Konstruktion als gleich jenem in der (den) vorangehenden Ausführungsform(en) zu verstehen. Zusätzlich können gleiche Funktionen und Wirkungen aus gleichen Komponententeilen erhalten werden. Dennoch ist es möglich, nicht nur Komponenten, die spezifisch in Verbindung mit jeder der vorangehenden und folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, zu kombinieren, sondern auch teilweise zwei oder mehr der vorangehenden und folgenden Ausführungsformen zu kombinieren.
Wie am besten in 10 dargestellt ist, ist die Kugellageranordnung gemäß der Ausführungsform derart, dass ein Außenringabstandhalter 8A neben dem Außenring 2 vorgesehen ist, der keinen Außenringerweiterungsabschnitt hat, und eine Innenumfangsfläche dieses Außenringabstandhalters 8A wird in einem zugewandten Verhältnis mit der Außenumfangsfläche des Innenringerweiterungsabschnitts 6 gehalten. Der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 ist über dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 und dem Außenringabstandhalter 8A vorgesehen. In diesem Beispiel enthält 11 ein Diagramm (A), das eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts zeigt, der von dem Kreis XIA in 10 umschlossen ist, und Diagramm (B), das eine vergrößerte Schnittansicht dieses Abschnitts zeigt, der von dem Kreis XIA umschlossen ist, wobei die Funktion gezeigt wird, dass das Schmieröl durch eine Zentrifugalkraft beeinflusst wird. Wie in 11A dargestellt ist, ist an einer Innenumfangsfläche des Außenringabstandhalters 8A an der Phase, wo zumindest die Ölzuleitungsöffnung 11 vorgesehen ist, ein Ölführungsabschnitt 24 so vorgesehen, dass er der Umfangsrille 13 gegenüberliegt, die den ringförmigen Ölkanal 10 bildet. Das Schmieröl, das in den ringförmigen Ölkanal 10 in der Lageranordnung geleitet wird, wird durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Drehung des Innenrings entwickelt, radial nach außen bewegt, so dass es gegen den Ölführungsabschnitt 24 prallt, so dass das Schmieröl durch das Labyrinth 15 zu der Innenringrollbahnfläche 1a geführt werden kann, wie in 11B dargestellt ist.
Wenn sich die Lageranordnung bei hoher Geschwindigkeit dreht, wird das Schmieröl, das in den ringförmigen Ölkanal 10 geleitet wird, von einer hohen Zentrifugalkraft beeinflusst. Zu diesem Zeitpunkt wird es schwierig, das Schmieröl zu einer Lageranordnungsseite zu leiten, aber die Bereitstellung des Ölführungsabschnitts 24, wie zuvor hierin beschrieben, ermöglicht dem Schmieröl, das durch die Zentrifugalkraft beeinflusst ist, effektiv auf den Ölführungsabschnitt 24 zu prallen, wodurch die Zuleitung des Schmieröls zu der Innenringrollbahnfläche 1a erleichtert wird. Ebenso wird es daher schwierig, dass das Schmieröl stagniert.
Wie in 12 dargestellt, die in vergrößertem Maßstab den Abschnitt zeigt, der von dem Kreis XII in 10 umschlossen ist, besteht der Labyrinthmechanismus 19A aus mehreren, zum Beispiel in dem dargestellten Fall zwei, Umfangsrillen 25. Diese Umfangsrillen 25 und 25 sind an einer Außenumfangsfläche des Schulterabschnitts an der anderen Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6 angeordnet und axial voneinander beabstandet. Jede der Umfangsrillen 25 hat einen Neigungswinkel α1, der dazu führt, dass der Durchmesser allmählich zur Stirnflächenseite des Innenringerweiterungsabschnitts 6 abnimmt (d. h., die Rille wird tiefer). Aufgrund dieser Konstruktion wird das Schmieröl, das in den Labyrinthmechanismus 19A eindringt, veranlasst, sich durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich durch die Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung gegen eine Leckseite zu bewegen. Durch Bereitstellung des Labyrinthmechanismus 19A der oben beschriebenen Art kann das unerwünschte Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden. Es muss festgehalten werden, dass von der Umfangsrille 25 drei oder mehrere oder eine verwendet werden können.
Die Kugellageranordnung, die in 13 dargestellt und gemäß der dritten Ausführungsform konstruiert ist, ist derart, dass zusätzlich zu der Konstruktion, die in 1A dargestellt und unter Bezugnahme auf diese beschrieben ist, der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9A mit einer sich um den Umfang erstreckenden Rille 26 zum Führen des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung eingeführt wird, in eine Umfangsrichtung konstruiert ist. Mit anderen Worten, es sind nicht nur konzentrische Rillen 26 in einer Bodenfläche der Umfangsrille 13 des Innenringerweiterungsabschnitts 6 vorgesehen, die mit einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, sondern es sind auch konzentrische Rillen 26 in gegenüberliegenden Seitenflächen der Umfangsrille 14 des Außenringerweiterungsabschnitts 8 vorgesehen, die mit einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. In dem dargestellten Beispiel weist jede der Rillen 26 die Form einer V-förmigen Rille auf. Andere Strukturmerkmale als die oben beschriebenen sind ähnlich jenen, die unter Bezugnahme auf 1A und andere in Verbindung mit der ersten Ausführungsform dargestellt und beschrieben sind.
Gemäß der zuvor beschriebenen Konstruktion wird das Schmieröl, das in den ringförmigen Ölkanal 10 des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9A eingeführt wird, von den Rillen 26 aufgefangen. Da diese Rillen 26 das Schmieröl auffangen, kann das ablaufende Öl problemlos geführt werden. Daher fließt ein Großteil des Schmieröls nicht unerwünscht in die Innenseite der Lageranordnung und zur Außenseite der Lageranordnung. Ebenso wird durch die Bildung der Rillen 26 die Oberfläche effektiv vergrößert, durch die der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9A geht. Daher kann die Kühlwirkung der Rollbahnringe weiter erhöht werden.
Wie in 14 dargestellt, können anstelle der V-förmigen Rillen 26 Rillen 26A in halbkreisförmiger Form verwendet werden. Gemäß der Konstruktion, bei der die Rillenbreite H1 und die Rillentiefe D1 dieselben relativ zu jenen der Rillen 26 mit V-Profil bleiben, kann die Oberfläche des ringförmigen Ölkanals 10 des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9A vergrößert werden. Aus diesem Grund kann die Kühlwirkung der Rollbahnringe weiter verstärkt werden.
Anstelle der jeweiligen Konstruktionen, die unter Bezugnahme auf 13 und 14 dargestellt und beschrieben sind, kann eine spiralförmige Rille 26 (26A) im Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9A vorgesehen sein. Diese spiralförmige Rille 26 (26A) wird mit einer solchen Spiralform gebildet, dass sich das Schmieröl, das von einer solchen Rille aufgefangen wird, durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich durch die Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung gegen die Leckseite bewegt. In jeder der Rillen 26, die in 13 dargestellt sind, der Rillen 26A, die in 14 dargestellt sind, und der oben beschriebenen spiralförmigen Rille kann ein derartiger Neigungswinkel konstruiert sein, dass sich das Schmieröl, das von den Rillen aufgefangen wird, durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich durch die Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung gegen die Leckseite bewegt. Jede der zuvor beschriebenen Rillen kann in nur einer der Bodenfläche der Umfangsrille 13 des Innenringerweiterungsabschnitts 6 und der Seitenfläche der Umfangsrille 14 des Außenringerweiterungsabschnitts 8 vorgesehen sein.
Die in 15 dargestellte Kugellageranordnung, die gemäß einer vierten Ausführungsform konstruiert ist, ist derart, dass anstelle der Innen- und Außenringerweiterungsabschnitte 6 und 8, die in 1A dargestellt und unter besonderer Bezugnahme auf diese beschrieben sind, Elemente, die dem Innenringabstandhalter 27 und dem Außenringabstandhalter 28 entsprechen, verwendet werden und der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 in diesen Innen- und Außenringabstandhaltern 27 und 28 vorgesehen ist. Andere Konstruktionsmerkmale als die oben beschriebenen sind ähnlich jenen, die in 1A und anderen in Verbindung mit der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform dargestellt sind. Obwohl in diesem Fall die Kühlwirkung der Lageranordnung schlechter als jene ist, die mit der Lageranordnung erzielt wird, die unter Bezugnahme auf 1A und andere dargestellt und beschrieben ist, wird die Bearbeitung der verschiedenen Elemente der Innen- und Außenringabstandhalter 27 und 28 und der Innen- und Außenringe 1 und 2 leicht. Wenn die Kugellageranordnung zum Stützen der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, werden zusätzlich die Höhe A, bei der das Schmieröl stagniert, und die Höhe B des Bodens der Ölableitungsöffnung so gewählt, dass sie ein Verhältnis A ≥ B haben und daher kann nicht nur ein ausreichendes Ablassen aus der Ölableitungsöffnung erzielt werden, sondern es kann auch die Möglichkeit vermieden werden, dass eine wesentliche Menge des Schmieröls unerwünscht in die Innenseite der Lageranordnung fließt.
16 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Beispiel, in dem eine der Kugellageranordnungen, die jeweils gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen konstruiert sind, bei einer Kugellageranordnung zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle der vertikalen Art verwendet wird. Es muss festgehalten werden, dass sie bei einer Kugellageranordnung zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle einer querliegenden Art angewendet werden kann. In diesem Beispiel sind zwei Winkelkontakt-Kugellageranordnungen in einem Gehäuse 21 Rücken an Rücken zueinander eingebaut und eine Spindel 30 (Hauptwelle 30) wird drehend von diesen Lageranordnungen gehalten. Der Innenring 2 jeder der Winkelkontakt-Kugellageranordnungen wird durch Innenringpositionierungsabstandshalter 31 und 31 und Stufen 30a und 30a der Spindel 30 axial positioniert und ist durch eine Innenringbefestigungsmutter 32 fest an der Spindel 30 befestigt. Der Außenring ist durch eine Außenringabstandhalter 33 und Deckel 34 und 34 des Außenrings 2 fest in einem Gehäuse 35 positioniert. Das Gehäuse 35 besteht aus einer Gehäuseinnentrommel 35a und einer Gehäuseaußentrommel 35b, die ineinander positioniert sind, und eine Ölleitungsrille 35c ist zu Kühlungszwecken in einer Montagefläche davon montiert.
Ein unteres Ende 30b der Spindel 30 dient als Stützabschnitt für ein Werkzeug, während ein oberes Ende 30c der Spindel mit einer Antriebsquelle, wie zum Beispiel einem Motor, durch einen Getriebemechanismus (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Motor kann in dem Gehäuse 35 eingebaut sein. Diese Spindelvorrichtung kann bei jedem von zahlreichen Maschinenwerkzeugen angewendet werden, wie zum Beispiel einem Bearbeitungszentrum, einer Drehbank, einer Fräsmaschine und einer Schleifmaschine.
Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion bewirkt die Positionierung des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 (9A) im oberen Abschnitt der Kugellageranordnung, wenn die Kugellageranordnung mit der Spindel 30 verwendet wird, die die vertikale oder aufrechte Welle ist, nicht nur, dass die Ölmenge, die zur Schmierung der Lageranordnung erforderlich ist, effizient vom Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 (9A) zur Lagereinheitsseite, das heißt, der Rollbahnflächenseite, geleitet wird, sondern vermindert auch die Ölmenge, die aus dem oberen Abschnitt des Lagers leckt. Da auch die Zuleitung und Ableitung des Schmieröls durch Vorsehen des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 (9A) erreicht werden kann, der in den Innen- und Außenringerweiterungsabschnitten 6 und 8 vorgesehen ist, werden im Vergleich zum Stand der Technik, in dem eine Schmiervorrichtung separat von der Lageranordnung verwendet wird, die Anzahl von Komponententeilen verringert, die Struktur vereinfacht und die Herstellungskosten gesenkt. Daher können die Kosten der Spindelvorrichtung insgesamt gesenkt werden. Da die Höhe A, bei der das Schmieröl stagniert, und die Höhe B des Bodens der Ölableitungsöffnung 12 so gewählt sind, dass sie das Verhältnis A ≥ B erfüllen, kann ein ausreichendes Ablassen von Öl aus der Ölableitungsöffnung 12 erzielt werden und es ist möglich, ein unerwünschtes Einströmen einer wesentlichen Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung zu vermeiden. Daher ist ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb möglich, indem eine Erhöhung des Rührwiderstands vermieden und der Temperaturanstieg in der Lageranordnung vermindert wird.
Es wird nun eine fünfte Ausführungsform ausführlich unter besonderer Bezugnahme auf 17 bis 20 beschrieben. Es muss festgehalten werden, dass Komponententeile, die jenen, die in 1A und 1B in Verbindung mit der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform dargestellt sind, ähnlich oder mit diesen identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und daher deren Einzelheiten der Kürze wegen nicht wiederholt werden.
Wie in 17 dargestellt, ist der Ölzu- und -ableitungsmechanismus, nun mit 9B bezeichnet, ein Mechanismus zum Zuleiten des Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Innenseite der Lageranordnung und auch zu dessen Ableitung aus der Lageranordnung. Wenn diese Kugellagervorrichtung zum Stützen zum Beispiel der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, ist der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9B in einem oberen Abschnitt der Lageranordnung angeordnet. Es wird ein Abstandhalter 8N in anliegendem Verhältnis mit dem Außenring 2 verwendet und eine Innenumfangsfläche dieses Abstandhalters 8B wird in einem zugewandten Verhältnis mit der Außenumfangsfläche des Innenringerweiterungsabschnitts 6 gehalten. Der oben genannte Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9B ist über dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 und dem Abstandhalter 8B vorgesehen.
Der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9B hat einen ringförmigen Ölkanal 10, die Ölzuleitungsöffnung 11 und die Ölableitungsöffnung 12. Von diesen ist der ringförmige Ölkanal 10, wie am besten in einem linken Abschnitt von 17 dargestellt, eine Umfangsrille 13 an der Innenringseite mit konkavem Profil, die in der Außenumfangsfläche des Innenringerweiterungsabschnitts 6 vorgesehen ist, und eine Umfangsrille 14 an der Abstandhalterseite, die an einer Innenumfangsfläche des Abstandhalters 8B vorgesehen ist und in einem radial zugewandten Verhältnis zur Umfangsrille 13 an der Innenringseite gehalten wird. Die Umfangsrille 13 an der Innenringseite und die Umfangsrille 14 an der Abstandhalterseite wirken zu Definition des ringförmigen Ölkanals 10 mit einem Querschnitt in Form eines rechteckigen Lochs zusammen.
Wie im linken Abschnitt von 17 dargestellt, ist ein Abschnitt des Abstandhalters 8B in einer Umfangsrichtung mit der Ölzuleitungsöffnung 11 gebildet, durch die das Schmieröl in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wird. Diese Ölzuleitungsöffnung 11 ist in der Form eines abgestuften Durchgangslochs gebildet, das sich radial von der Außenumfangsfläche des Abstandhalters 8B zum ringförmigen Ölkanal 10 erstreckt. Mit anderen Worten, die Ölzuleitungsöffnung 11 besteht aus einem Verbindungsloch 11a, das mit einem Umfangsabschnitt des ringförmigen Ölkanals 10 in Verbindung steht, und einem Gegenbohrungsloch 11b, das sich an der oben beschriebenen Außenumfangsfläche öffnet und mit dem Verbindungsloch 11a in Verbindung steht. Das oben genannte Gegenbohrungsloch 11b ist so gebildet, dass es mit dem Verbindungsloch 11a koaxial ist und auch einen Durchmesser aufweist, der größer als jener des Verbindungslochs 11a ist. Das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 in den ringförmigen Ölkanal 10 geleitet wird, fließt, wie in 19A dargestellt, im ringförmigen Ölkanal 10 in dieselbe Richtung wie die Drehrichtung L1 des Innenrings 1, der ein Rollbahnring an der Drehseite ist, und wird anschließend von der Ölableitungsöffnung 12 und dem Ausschnitt 18 abgeleitet, wie später beschrieben wird.
Wie in 19A dargestellt, ist ein Umfangsabschnitt des Abstandhalters 8B, der sich von der Phase der Ölzuleitungsöffnung 11 unterscheidet, mit der Ölableitungsöffnung 12 gebildet, durch die das Schmieröl zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet wird. Die Ölableitungsöffnung 12 ist, wie in einem rechten Abschnitt von 17 dargestellt, in der Form eines Durchgangslochs gebildet, das sich radial von der Oberfläche des Abstandhalters 8B zum ringförmigen Ölkanal 10 erstreckt. Wie in 19A dargestellt, ist die Phase der Ölableitungsöffnung 12 so vorgesehen, dass ein vorbestimmter Phasenwinkel α (der in dem derzeit besprochenen Fall gleich 270 Grad ist) relativ zum Ölzuleitungskanal 11 gebildet wird.
Wie in 18 dargestellt, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Abstandhalter 8B mit einem Labyrinth (Lagerdichtungsabschnitt) 15A versehen, das das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 dem ringförmigen Ölkanal 10 zugeleitet wurde, durch die schräge Fläche 1b zur Innenringrollbahnfläche 1a leitet. Wie in 17 dargestellt, ist von dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 ein seitlicher Schulterabschnitt 16 mit konkavem Profil, der die Umfangsrille 13 an der Innenringseite bildet, eine einstückige Fortsetzung des Innenringhauptkörpers 5. Wie in 18 dargestellt, wirken eine Innenumfangsfläche des Schulterabschnitts 17 an der einen Seite mit konkavem Profil, der den ringförmigen Ölkanal 10 bildet, und eine Außenumfangsfläche des Schulterabschnitts 16 an der einen Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6, die der oben beschriebenen Innenumfangsfläche durch einen radialen Spalt zugewandt ist, zur Definition des Labyrinths 15A zusammen. Die Bildung dieses Labyrinths 15A bewirkt eine Verminderung der Menge an Schmieröl, die in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wird.
Wie in 18 dargestellt, ist ein ringförmiger Abschüttelkranz 40 in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings 1 so vorgesehen, dass sie radial nach außen ragt. In dem dargestellten Beispiel ist der Abschüttelkranzabschnitt 40 einstückig mit dem Innenring 1 vorgesehen und hat eine Außenseitenfläche, die einer Lageraußenseite gegenüber liegt und in einer Ebene mit der Innenringstirnfläche gehalten wird. Eine Innenseitenfläche 40a des Abschüttelkranzabschnitts 40, die einer Lagerinnenseite gegenüber liegt, ist parallel zur oben beschriebenen Außenseitenfläche vorgesehen. Das Schmieröl, das durch das oben beschriebene Labyrinth 15A in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wird, wird von dem Abschüttelkranzabschnitt 40 aufgenommen und durch die Zentrifugalkraft, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt, in eine radiale Richtung abgeschüttelt.
Der Außenring 1, der der Rollbahnring an der stationären Seite ist, ist mit einem Ausschnitt 18 versehen, durch den das Schmieröl, das zur Schmierung in die Lageranordnung geleitet wird, zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet wird. 19B ist ein vorderer Aufriss (Endansicht entlang der Linie XIXB-XIXB) eines wichtigen Abschnitts, der in 19A dargestellt ist. Wie in 18 und 19B dargestellt, ist eine Außenringstirnfläche des Außenrings 2 an einer axial gegenüberliegenden Seite fern der Seite, an der der Abstandhalter 8B vorgesehen ist, mit dem Ausschnitt 18 versehen. Mit anderen Worten, der Ausschnitt 18 ist in der Außenringstirnfläche des Außenrings 2 vorgesehen, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts 40 positioniert ist. Dieser Ausschnitt 18 ist zwischen der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 entlang der Drehrichtung L1 des Innenrings angeordnet. In dem darstellten Beispiel ist der Ausschnitt 18 mit einem Phasenwinkel von 90 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 und auch einem Phasenwinkel von 180 Grad relativ zur Ölableitungsöffnung 12 angeordnet.
Wie in 18 dargestellt, sind die Tiefe C des Ausschnitts 18 von einer Außenringstirnfläche und die axiale Dicke D des Abschüttelkranzabschnitts 40 so gewählt, dass sie ein Verhältnis C > D haben. Aufgrund des Verhältnisses C > D kann das Schmieröl, das vom Abschüttelkranzabschnitt 40 abgeschüttelt wird, leicht abgeleitet werden. Ebenso hat der Abstand E einer Stirnfläche 4a der Halterung 4, die einer Innenseitenfläche des Abschüttelkranzabschnitts 40 zugewandt ist, von der Außenringstirnfläche ein Verhältnis E > C relativ zur oben genannten Tiefe C. Aufgrund des Verhältnisses E > C stören eine Halterungsführungsfläche 4b und ein Innenumfangsrandabschnitt des Außenrings, der den Ausschnitt 18 bildet, einander nicht.
Wie in 17 dargestellt, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Abstandhalter 8B mit einem Labyrinthmechanismus 19B zum Vermindern des unerwünschten Leckens des Schmieröls in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung versehen. Dieser Labyrinthmechanismus 19B steht mit der Ölzuleitungsöffnung 11 und der Ölableitungsöffnung 12 in Verbindung und besteht aus breiten Flächen und schmalen Flächen, die sich in eine axiale Richtung fortsetzen. Die breiten Flächen bestehen aus einer Umfangsrille 25A, die in einer Außenumfangsfläche eines Schulterabschnitts 41 an einer anderen Seite des Innenringerweiterungsabschnitts 6 vorgesehen ist, und einer Innenumfangsfläche des Abstandhalters 8B, die dieser Umfangsrille 25A zugewandt ist. Die oben genannte Umfangsrille 25A wird mehrfach (zum Beispiel zwei in dem dargestellten Beispiel) verwendet und diese sind axial voneinander beabstandet. Jede der Umfangsrillen 25A hat einen Durchmesser, der allmählich zur Endstirnseite (eine obere Seite in 17) des Innenringerweiterungsabschnitts 6 hin abnimmt. Mit anderen Worten, sie ist so gebildet, dass sie eine schräge Profilform hat, so dass die Rille eine zunehmende Tiefe aufweisen kann. Die oben genannten schmalen Flächen bestehen aus einem vorstehenden vorderen Endabschnitt der oben beschriebenen Außenumfangsfläche des Innenringerweiterungsabschnitts 6 und der Innenumfangsfläche des Abstandhalters 8B, die diesem vorstehenden Endabschnitt zugewandt ist.
Da jede der Umfangsrillen 25A so gebildet ist, dass sie das schräge Profil wie zuvor beschrieben aufweist, bewegt sich das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 zugeleitet wird und anschließend in den Labyrinthmechanismus 19B fließt, durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt, entlang einer schrägen Fläche der Umfangsrille 25A in eine Richtung gegen die Leckseite. Durch Vorsehen des derart konstruierten Labyrinthmechanismus 19B, der in der oben beschriebenen Weise arbeitet, kann das unerwünschte Lecken des Schmieröls in die Innenseite des benachbarten Lagers vermindert werden. Es muss festgehalten werden, dass die Anzahl von Umfangsrillen 25A drei oder mehr oder eins sein kann. Es muss auch festgehalten werden, dass anstelle der Struktur, in der die Umfangsrillen 25A in dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 vorgesehen sind, eine Umfangsrille im Schulterabschnitt 42 an der anderen Seite eines konkaven Profils des Abstandhalters 8B vorgesehen sein kann. Alternativ können die Umfangsrillen in dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 bzw. dem Abstandhalter 8B vorgesehen sein.
Es werden Funktionen und Wirkungen beschrieben. 20 zeigt eine Längsschnittansicht, die den Fluss des Schmieröls in der Kugellagervorrichtung zeigt. Wenn die Lageranordnung zum Stützen zum Beispiel der vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, fließt während des Betriebs der Lageranordnung das Schmieröl in den folgenden Weisen (1) bis (5). In dieser Figur stellen Linien mit Pfeil Strömungsrichtungen des Schmieröls dar.

(1) Das Schmieröl wird von der Ölzuleitungsöffnung 11 in den ringförmigen Ölkanal 10 geleitet.
(2) Das Schmieröl fließt entlang der Umfangsrille 13 an der Innenringseite zur Kühlung der Lageranordnung.
(3) Das Schmieröl, das die Lageranordnung gekühlt hat, wird aus der Ölableitungsöffnung 12 abgeleitet.
(4) Das Schmieröl, das zur Schmierung der Lageranordnung erforderlich ist, wird über das Labyrinth 15 zur Innenseite der Lageranordnung geleitet.
(5) Das Schmieröl, das zur Schmierung der Lageranordnung verwendet wird, gelangt zum Abschüttelkranzabschnitt 40 und wird dann in die Richtung radial nach außen entlang dem Abschüttelkranzabschnitt 40 durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt, abgeschüttelt. Das derart abgeschüttelte Schmieröl wird problemlos von dem Ausschnitt 18 zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet.

Das Schmieröl, das in der oben beschriebenen Weise in der Lageranordnung fließt, kann problemlos zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet werden. Dadurch kommt es kaum zu einer Stagnation des Schmieröls. Daher kann der unerwünschte Temperaturanstieg der Lageranordnung, der durch den Rührwiderstand des Schmieröls erzeugt wird, vermindert werden, so dass die Lageranordnung bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann. Da das Labyrinth 15A zum Führen des Schmieröls, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 in den ringförmigen Ölkanal 10 geleitet wurde, über die schräge Fläche 1b zu der Innenringrollbahnfläche 1a im Innenringerweiterungsabschnitt 6 und Abstandhalter 8B vorgesehen ist, ist es möglich, die zugeleitete Ölmenge zu vermindern. Dadurch kann der unerwünschte Anstieg des Rührwiderstands weiter sicher vermieden werden.
In der Folge werden die sechste bis dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Es muss festgehalten werden, dass in der folgenden Beschreibung Komponententeile, die gleich jenen sind, die in Verbindung mit vorangehenden Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen dargestellt sind und daher deren Einzelheiten der Kürze wegen nicht wiederholt werden. Wenn nur ein Teil der Konstruktion beschrieben ist, ist der restliche Teil der Konstruktion als gleich jenem in der (den) vorangehenden Ausführungsform(en) zu verstehen.
Wie es bei der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 21 dargestellt ist, der Fall ist, kann die Innenseitenfläche 40a des Abschüttelkranzabschnitts 40, die der Lagerinnenseite zugewandt ist, so gebildet sein, dass sie ein schräges Profil aufweist, das in eine Richtung radial nach außen zu einer axial äußeren Seite geneigt ist. In einem solchen Fall kann das Schmieröl, das in die Innenseite der Lageranordnung zur Schmierung geleitet wurde und am Abschüttelkranzabschnitt 40 eingetroffen ist, leicht von einer Basisendseite der Innenseitenfläche 40a des Abschüttelkranzabschnitts 40 in die Richtung radial nach außen fließen. Daher kann das Schmieröl weiter problemlos zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet werden.
Wie es bei der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 22 dargestellt ist, der Fall ist, kann die Bodenfläche des Ausschnitts 19 so gebildet sein, dass sie ein schräges Profil aufweist, das in eine Richtung radial nach außen zu einer axial äußeren Seite geneigt ist. In diesem Fall kann an der Außenringstirnfläche, wo der Ausschnitt 18 gebildet ist, die Ableitungsöffnung an einer Innendurchmesserrandseite des Außenrings vergrößert werden, um dadurch die Ableitung des abgeschüttelten Schmieröls zu erleichtern.
Wie es bei der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 23 dargestellt ist, der Fall ist, kann ein Eckabschnitt zwischen einer Außenringstirnfläche des Außenrings 2, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts 40 positioniert ist, und einer Innendurchmesserfläche des Außenrings, die die Außenringstirnfläche fortsetzt, mit einer schrägen Fläche 43 versehen sein, die so gebildet ist, dass sie ein schräges Profil aufweist, das in eine Richtung radial nach außen zu einer radial äußeren Seite geneigt ist. In diesem Fall kann das Schmieröl, das in der Nähe des Eckabschnitts zwischen der Außenringstirnfläche und der Innendurchmesserfläche des Außenrings vorhanden ist, entlang der schrägen Fläche 43 fließen, wie durch die Linien mit Pfeil angezeigt ist, um dadurch die Ableitung des Schmieröls zu erleichtern.
Wie bei der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 24 dargestellt ist, der Fall ist, kann eine Umfangsrille 25B in der Nähe eines Endabschnitts der Außendurchmesserfläche des Innenrings 1 verwendet werden, wobei in diese Fall ein Abschüttelkranz 40A mit einer einzelnen Teilung, wobei eine Teilung 44 an einem Abschnitt der Umfangsrichtung vorhanden ist, wie in 25 dargestellt, in dieser Umfangsrille 25B montiert ist. Der Abschüttelkranzabschnitt 40A besteht zum Beispiel aus einem Material mit einem kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als jenem des Innenrings 1. Wenn der Innenring 1 aus SUJ2 besteht, kann zum Beispiel eine kaltgewalzte Stahlplatte (SPCC), die einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner als der lineare Ausdehnungskoeffizient (der 12,5 × 10^–6/°C ist) von SUJ2 ist, oder dergleichen als Material für den Abschüttelkranzabschnitt 40 verwendet werden. Gemäß der in 24 und 25 dargestellten Konstruktion wird daher durch Nutzung einer Elastizität, nachdem um den Umfang gegenüberliegende Endabschnitte des Abschüttelkranzabschnitts 40 voneinander beabstandet wurden und dieser Abschüttelkranzabschnitt 40 in seinem Durchmesser erweitert wurde, eine leichte Montage in der Umfangsrille 25B des Innenrings 1 möglich. Ebenso ist es gemäß der oben beschriebenen Konstruktion möglich, den Innenring 1 leicht zu bearbeiten, im Vergleich zum Abschüttelkranzabschnitt 40, der einstückig mit der Außendurchmesserfläche des Innenrings 1 vorgesehen ist. Daher kann die Anzahl von Bearbeitungsschritten verringert werden.
Falls übrigens die Temperatur des Innenrings und des Abschüttelkranzabschnitts während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs steigt und sich der Abschüttelkranzabschnitt stärker ausdehnt als der Innenring, gleitet der Abschüttelkranzabschnitt relativ zum Innenring. Aufgrund des Gleitens des Abschüttelkranzabschnitts kann der Abschüttelkranzabschnitt unerwünscht erwärmt werden und es besteht die Möglichkeit, dass der Abschüttelkranzabschnitt mit anderen Komponententeilen in Kontakt gelangt. Da gemäß der oben beschriebenen Konstruktion der lineare Ausdehnungskoeffizient des Abschüttelkranzabschnitts 40A jedoch das Material nutzt, das einen geringeren linearen Ausdehnungskoeffizienten hat als der Innenring 1, ist es möglich, den Abschüttelkranzabschnitt 40A während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs stärker als den Innenring 1 auszudehnen. Daher ist es möglich, das Gleiten des Abschüttelkranzabschnitts 40A zu vermeiden und auch die Erwärmung des Abschüttelkranzabschnitts 40A und einen unerwünschten Kontakt des Abschüttelkranzabschnitts 40A mit anderen Komponententeilen zu vermeiden.
26A zeigt einen vorderen Aufriss des Abschüttelkranzabschnitts 17B, der zur zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehört, und 26B ist eine Draufsicht auf einen Abschüttelkranzabschnitt 40B. Wie in 26A und 26B dargestellt, weist der Abschüttelkranzabschnitt 40B die Form eines geteilten Rings auf, mit einer Teilung 44 in einem Umfangsabschnitt, und gegenüberliegende Flächen 40Ba und 40Ba, die die Teilung 44 definieren, können parallel zueinander liegen und angeschrägte Flächen darstellen, die relativ zur Umfangsrichtung des Abschüttelkranzabschnitts 40B in der Teilung geneigt sind, wobei ein Spalt in der Teilung 44 ein negativer Spalt oder null ist.
Die Stirnflächen 40Ba und 40Ba an gegenüberliegenden Seiten, die die Teilung 44 bilden, sind angeschrägte Flächen, die in jeweiligen Winkeln θ, zum Beispiel 45 Grad relativ zur Ebene, die senkrecht zur Wellenachse L2 des Abschüttelkranzabschnitts 40B liegt, geneigt sind. Es muss jedoch festgehalten werden, dass der Winkel θ nicht unbedingt auf 45 Grad wie oben beschrieben beschränkt sein muss. Unter der Bedingung, dass der Abschüttelkranzabschnitt 40B in der Umfangsrille 25B des Innenrings 1 montiert ist, wie in 24 dargestellt, wird angenommen, dass der Spalt der oben genannten Teilung 44 einen negativen Spalt oder null darstellt. Dass der Spalt der in 26A dargestellten Teilung 44 ”null” ist, bedeutet, dass in der Teilung 44 kein Spalt vorhanden ist. Ebenso bedeutet, dass der Spalt der Teilung 44 ein ”negativer Spalt” ist, dass die Stirnflächen 40BA und 40BA an beiden Seiten des Abschüttelkranzabschnitts 40B, dann in der Innenringumfangsrille 35B montiert, in einem Zustand gehalten werden, in dem sie entlang dem Umfang aneinander stoßen. Wenn aufgrund dieser Konstruktion der Innenring 1 und der Abschüttelkranzabschnitt 40B gedreht werden, kann ein Rührwiderstand, der in den Stirnflächen 40Ba und 40Ba an um den Umfang gegenüberliegenden Seiten des Abschüttelkranzabschnitts 40B eintritt, im Vergleich zu dem Fall minimiert werden, wenn die Stirnflächen voneinander getrennt sind.
Wenn, wie in 27 dargestellt, mehrere Lageranordnungen in Kombination zum Beispiel mit einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet werden, kann daraus eine Kugellagervorrichtung werden, die mit einem Schmierölleckverhinderungsmechanismus 45 versehen ist, der verhindert, dass Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung an einer oberen Seite bereitgestellt wurde, in die benachbarte Lageranordnung an einer unteren Seite leckt. Der oben genannte Schmierölleckverhinderungsmechanismus 45 hat eine Umfangsrille 25C, die in einer Abstandhalterbreitenfläche vorgesehen ist, die an die Lageranordnung an der oberen Seite anliegt, und einen Ableitungsausschnitt 46 zu Ableitungszwecken, der in der Abstandhalterbreitenfläche in Verbindung mit der Umfangsrille 25C vorgesehen ist. Die Abstandhalterbreitenfläche kann als Abstandhalterstirnfläche bezeichnet werden. Die oben genannte Umfangsrille 25C hat ein konkaves Profil koaxial mit einer Lagerwellenachse und ist in einem Lagerraum der Lageranordnung an der oberen Seite angeordnet und ist auch radial außerhalb angeordnet, während sie mit einem vorbestimmten kleinen Abstand von einer Innenringaußendurchmesserfläche 1c der Lageranordnung beabstandet ist. Der Ableitungsausschnitt 46 ist in der Form eines Ausschnitts gebildet, der sich von einer Umfangsstelle der Umfangsrille 25C der Abstandhalterbreitenfläche in eine Richtung radial nach außen und nach innen erstreckt.
Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion fließt während des Betriebs der Lageranordnung das Schmieröl in den folgenden Weisen (1) bis (3).

(1) Das Schmieröl wird an der oberen Seite in die Lageranordnung geleitet, fließt durch die Wirkung der Schwerkraft eines solchen Schmieröls, nachdem es zur Schmierung bereitgestellt wurde, nach unten.
(2) Das oben genannte Schmieröl fließt durch die Wirkung seiner eigenen Schwerkraft und der Zentrifugalkraft, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt, in die Umfangsrille 25C, die in der Abstandhalterbreitenfläche vorgesehen ist.
(3) Das Schmieröl, das in die Umfangsrille 25C fließt, fließt entlang der Umfangsrille 25C und wird anschließend am Ausgabeabschnitt 46 in eine Richtung radial nach außen abgeleitet.

Aufgrund der Umfangsrille 25C und des Ableitungsausschnitts 46, beide wie oben besprochen, kann verhindert werden, dass Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung an der Oberseite bereitgestellt wurde, unerwünscht in die benachbarte Lageranordnung an der unteren Seite leckt.
Als ein Beispiel einer Kugellagervorrichtung, in der die in 27 dargestellte Konfiguration teilweise modifiziert ist, kann ein Abstandhalter 8C angewendet werden, der in 28 bis 30 dargestellt ist. Dieser Abstandhalter 8C ist mit einer Neigung β in der Umfangsrille 25C der Abstandhalterbreitenfläche so gebildet, dass das Schmieröl, das in die Umfangsrille 25C fließt, leicht zum Ableitungsausschnitt 46 fließen kann. 28 zeigt eine Draufsicht von oben auf den Abstandhalter 8C in der Kugellagervorrichtung und Punkte in 28 zeigen das Schmieröl, das in die Umfangsrille 25C geflossen ist. 29 ist ein Diagramm, das in eine Richtung betrachtet wird, die in 28 durch 29-29 angegeben ist. 30 ist eine Schnittansicht des Abstandhalters 8C. Dieses Beispiel, wie in einem Abschnitt dargestellt, der von den Ovalen P in 30 umgeben ist, ist so gebildet, dass in der Abstandhalterbreitenfläche der Rillenboden d1 der Umfangsrille 25C an einer diagonalen Position, die 180 Grad von einer Umfangsstelle beabstandet ist, wo der Ableitungsausschnitt 46 vorhanden ist, am tiefsten sein kann, und der Rillenboden d2 der Umfangsrille 25C an einer Umfangsposition, wo der Ableitungsausschnitt 46 vorhanden ist, am flachsten ist. Mit anderen Worten, die Querschnittsform, die erscheint, wenn die oberen und unteren Hälften 25C und 25C der Umfangsrille in Umfangsrichtung geschnitten und entwickelt werden, ist so gebildet, dass sie ein schräges Profil aufweist, wobei der Rillenboden tief wird, während er vom Rillenboden d1 der Umfangsrille 25C zum Rillenboden d2 der Umfangsrille 25C verläuft. Ebenso ist im Abstandhalter 8C die Umfangsrille 25C, die am tiefsten ist, an einer Position vorgesehen, die in derselben Phase ist wie die Umfangsposition, wo die Ableitungsöffnung 12 vorhanden ist. Der Ableitungsausschnitt 46 ist in der Form eines Ausschnitts so gebildet, dass er sich von einer Umfangsstelle der Umfangsrille 25C in der Abstandhalter-Breitenfläche in eine radial nach außen gerichtete Richtung erstreckt.
Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion, wie in 28 dargestellt, fließt während des Betriebs der Lageranordnung das Schmieröl, das in die obere Hälfte der Umfangsrille 25C, wie in der Figur dargestellt, fließt, in dieselbe Richtung wie die Drehrichtung der Lageranordnung und wird dann vom Ableitungsausschnitt 46 abgeleitet. Das Schmieröl, das in die untere Hälfte der Umfangsrille 25C fließt, wie in der Figur dargestellt, fließt in eine Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung der Lageranordnung und wird dann vom Ableitungsausschnitt 46 abgeleitet. Insbesondere da die Umfangsrille 25C mit dem schrägen Profil wie zuvor hierin beschrieben versehen ist, kann das Schmieröl, das in die Umfangsrille 25C fließt, leicht in den Ableitungsausschnitt 46 fließen, der sich an einer stromabwärts liegenden Seite des schrägen Profils befindet. Daher kann das Schmieröl, das an der oberen Seite zur Schmierung in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wurde, sicher daran gehindert werden, unerwünscht in die benachbarte Lageranordnung an der unteren Seite zu fließen
Wie bei der dreizehnten Ausführungsform, die in 31 dargestellt ist, der Fall ist, kann eine Bodenfläche der Umfangsrille 25C an einer Umfangsstelle, wo der Ableitungsausschnitt 46 definiert ist, so gebildet sein, dass sie ein schräges Profil darstellt, so dass der Rillenboden tief wird, während er in die radial nach außen gerichtete Richtung verläuft. Obwohl dieses Beispiel auf der in 27 dargestellten und mit besonderer Bezugnahme auf diese beschriebenen Konstruktion beruht, kann die in 31 dargestellte und mit Bezug auf diese beschriebene Konstruktion gleichermaßen gemeinsam mit der in 28 dargestellten und mit Bezug auf diese in Verbindung mit der zwölften Ausführungsform beschriebenen Konstruktion verwendet werden. Gemäß der in 31 dargestellten und mit Bezug auf diese beschriebenen Konstruktion kann das Schmieröl leicht entlang der schrägen Fläche des Ableitungsausschnitts 46 abgeleitet werden. Selbst in diesem Fall kann ferner verhindert werden, dass das Schmieröl, das zur Schmierung bereitgestellt wurde, unerwünscht in die benachbarte Lageranordnung an der unteren Seite fließt.
32 zeigt eine Längsschnittansicht, die schematisch ein Beispiel zeigt, in dem die Kugellagervorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen fünften bis dreizehnten Ausführungsformen zum Stützen der Maschinenwerkzeughauptwelle einer vertikalen Art verwendet wird. In diesem Beispiel sind zwei Kugellagervorrichtungen 47 und 47, die Winkelkontakt-Kugellageranordnungen enthalten, in einem Gehäuse Hs Rücken an Rücken eingebaut und die Hauptwelle 30 wird drehbar von diesen Kugellagervorrichtungen 47 und 47 gehalten. Der Innenring 1 in jeder dieser Lagervorrichtungen 47 ist axial durch Innenringpositionierungsabstandhalter 48 und 48 und die Stufen 30a und 30a der Hauptwelle 30 positioniert und wird dann durch eine Innenringbefestigungsmutter 49 fest an der Hauptwelle 30 befestigt. Der Abstandhalter 8A an einer oberen Seite der Hauptwelle und der Außenring 2 an einer unteren Seite der Hauptwelle sind fest in dem Gehäuse Hs durch Außenringhaltedeckel 60 und 60 befestigt. Ebenso ist ein Außenringabstandhalter 61 zwischen einer Außenringstirnfläche an der oberen Seite der Hauptwelle und der Abstandhalterstirnfläche an der unteren Seite der Hauptwelle befestigt.
Das Gehäuse Hs ist von einer Art, die eine Gehäuseinnentrommel Hsa und eine Gehäuseaußentrommel Hsb enthält, wobei die Gehäuseinnentrommel Hsa im Inneren der Gehäuseaußentrommel Hsb angeordnet ist, und eine Ölflussrille Hsc zum Kühlen ist an einer Montagefläche zwischen der Gehäuseinnen- und -außentrommel Hsa und Hsb vorgesehen. Die Gehäuseinnentrommel Hsa ist mit Ölzuleitungskanälen 62 und 62 zum Zuleiten von Schmieröl zu den jeweiligen Lagervorrichtungen 47 und 47 versehen. Diese Ölzuleitungskanäle 62 und 62 stehen in strömungstechnischer Verbindung mit einer Schmierölversorgungsquelle (nicht dargestellt). Ebenso ist die Gehäuseinnentrommel Hsa mit einer Ölableitungsrille 63 und einem Ölableitungskanal 64 gebildet, die beidem zum Ableiten des Schmieröls bedienbar sind, das zur Schmierung bereitgestellt wurde. Die Ölableitungsrille 63 steht mit dem Ausschnitt 18 und der Ölableitungsöffnung 12 in jeder der Lagervorrichtungen 47 in Verbindung. Jede der Ölableitungsrillen 63 steht mit dem Ölableitungskanal 64 in strömungstechnischer Verbindung, der sich in eine Richtung parallel zur Achsenrichtung der Hauptwelle erstreckt, und das Schmieröl wird durch diesen Ölableitungskanal 64 abgeleitet.
Wenn die Kugellagervorrichtungen 47 und 47 derart zum Stützen der Maschinenwerkzeughauptwelle der vertikalen Art verwendet werden, kann das Schmieröl, das in die Innenseite der Lageranordnung eindringt, zur Außenseite zur Lageranordnung abgeleitet werden. Daher wird der Temperaturanstieg der Lageranordnung, der durch den Rührwiderstand des Schmieröls verursacht wird, vermindert, so dass die Lageranordnung bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann. Die Kugellagervorrichtung, die gemäß dieser Ausführungsform konstruiert ist, kann auch für eine Maschinenwerkzeughauptwelle einer querverlaufenden Art verwendet werden.
Es wird nun eine vierzehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter besondere Bezugnahme auf 33 bis 40A und 40B beschrieben. Eine Schmiervorrichtung in der Kugellageranordnung gemäß dieser Ausführungsform wird mit einer Spindelvorrichtung SU vom vertikalen Typ verwendet, wie in 34 dargestellt ist. Diese Spindelvorrichtung SU wird in dem Maschinenwerkzeug angewendet und in dem Gehäuse Hs, das in der Spindelvorrichtung SU verwendet wird, sind mehrere Kugellageranordnungen BR in einer Reihe parallel zu einer Achsenrichtung einer Spindel 30 angeordnet. Entsprechende Außenringe 2 der Kugellageranordnungen BR sind in einem montierten Zustand in dem Gehäuse Hs eingebaut und die Spindel 30 wird von mehreren Innenringen 1 gestützt. Das Gehäuse Hs, mehrere der Kugellageranordnungen BR, die in dem Gehäuse Hs eingebaut sind, und mehrere Ölzu- und -ableitungsmechanismen 9C, wie ausführlich später beschrieben wird, bilden gemeinsam eine Kugellagervorrichtung.
Wie in 33 dargestellt, enthält die Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung eine Kugellageranordnung BR und einen Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9C. Die Kugellageranordnung BR hat eine Grundstruktur, bei der ein Ausschnitt 18 in der in 10 dargestellten Lageranordnung vorgesehen und gemäß der zweiten Ausführungsform konstruiert ist, und daher werden dessen Einzelheiten der Kürze wegen nicht wiederholt.
Wie in 33 dargestellt, ist der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9C ein Mechanismus zum Zuleiten des Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Innenseite der Lageranordnung und auch zu dessen Ableiten zur Außenseite der Lageranordnung. Wenn die Kugellagervorrichtung mit einer vertikalen oder aufrechten Welle verwendet wird, wie in 34 dargestellt, ist der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9C in einem oberen Abschnitt der Kugellageranordnung BR angeordnet. Die Innenringumfangsrille 13 und die Umfangsrille 14 an der Abstandhalterseite wirken zur Definition eines ringförmigen Ölkanals 10 in der Form eines Lochs mit rechteckigem Querschnitt zusammen.
Wie an einer linken Seite von 33 dargestellt, ist ein Umfangsabschnitt des Außenringabstandhalters 8A mit der Ölzuleitungsöffnung 11 zum Zuleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung gebildet. Das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 in den ringförmigen Ölkanal 10 zugeleitet wird, bewegt sich, wie in 35 dargestellt, in dem ringförmigen Ölkanal 10 in eine Richtung vorwärts, die der Drehrichtung L1 des Innenrings 1 entspricht, der der Rollbahnring an der Drehseite ist, und wird dann von der Ölableitungsöffnung 12 und anderen abgeleitet. Die Ölableitungsöffnung 12 ist an einer Position vorgesehen, die zur selben Phase wird wie ein Ölableitungskanal 67, wie später ausführlich beschrieben wird.
Wie in 35 dargestellt, ist ein Umfangsabschnitt des Außenringabstandhalters 8A, der sich in der Phase von der Ölzuleitungsöffnung 11 unterscheidet, mit der Ölableitungsöffnung 12 gebildet, durch die das Schmieröl zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet wird. Die Ölableitungsöffnung 12 ist in der Form eines Durchgangslochs gebildet, das sich radial von einer Außenumfangsfläche des Außenringabstandhalters 8A zum ringförmigen Ölkanal 10 erstreckt. Wie in 35 dargestellt, ist die Phase der Ölableitungsöffnung 12 so vorgesehen, dass ein vorbestimmter Phasenwinkel α (der gleich 270 Grad in dem derzeit besprochenen Beispiel ist) relativ zur Ölzuleitungsöffnung 11 gebildet wird.
Wie in 33 dargestellt ist, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Außenringabstandhalter 8A mit einem Labyrinth 15 versehen, um das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 zum ringförmigen Ölkanal 10 geleitet wurde, durch die schräge Fläche 1b zur Innenringrollbahnfläche 1a zu leiten.
Wie in 33 dargestellt, sind der Innenringerweiterungsabschnitt 6 und der Außenringabstandhalter 8A mit einem Labyrinthmechanismus 19 zum Vermindern eines Leckes des Schmieröls in die Innenseite der axial benachbarten Lageranordnung versehen. Falls das Schmieröl, das von der Ölzuleitungsöffnung 11 zugeleitet wird, in den Labyrinthmechanismus 19 eindringt, wird dieses Schmieröl durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die sich infolge der Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung gegen die Leckseite entlang der Umfangsrille 25 bewegt, die den Labyrinthmechanismus 19 bildet, und daher kann ein unerwünschtes Lecken des Schmieröls in die benachbarte Lageranordnung vermindert werden. Es muss festgehalten werden, dass anstelle der Umfangsrille 25, die im Innenringerweiterungsabschnitt 6 vorgesehen ist, die Umfangsrille 25 in dem Schulterabschnitt an der anderen Seite des konkaven Profils im Außenringabstandhalter 8A vorgesehen sein kann. Ebenso kann die Umfangsrille 25 in jedem von dem Innenringerweiterungsabschnitt 6 und dem Außenringabstandhalter 8A vorgesehen sein.
Das Gehäuse Hs ist mit einem Ölzuleitungskanal 66, Ölableitungskanälen 67 und 68 und einem Luftansaugkanal 69 und Luftansaugöffnungen 70 und 71 versehen.
Der Ölzuleitungskanal 66 und die Ölableitungskanäle 67 werden nun ausführlich beschrieben. 34 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 34-O-34 in 35. Wie in 34 dargestellt, ist das Gehäuse Hs mit dem Ölzuleitungskanal 66 zum Zuleiten des Schmieröls zum Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9C und dem Ölableitungskanal 67 zum Ableiten eines Kühlöls, das das Schmieröl ist, das zum Kühlen der Lageranordnung verwendet wird, zur Außenseite des Gehäuses Hs versehen. Der Ölzuleitungskanal 66 und der Ölableitungskanal 67 sind in entsprechenden Umfangsabschnitten des Gehäuses Hs vorgesehen, die sich in der Phase voneinander unterscheiden. In dem dargestellten Beispiel, wie in 35 dargestellt, ist die Phase des Ölableitungskanals 67 so vorgesehen, dass ein vorbestimmter Phasenwinkel β (der in dem derzeit besprochenen Beispiel 270 Grad ist) relativ zum Ölzuleitungskanal 66 gebildet wird. Wie in 34 dargestellt, steht der Ölzuleitungskanal 66 mit einer Ölversorgungspumpe 72 in strömungstechnischer Verbindung und der Ölableitungskanal 67 steht mit einer Ölabgabepumpe 73 in strömungstechnischer Verbindung. Die Ölversorgungspumpe 72 und die Ölabgabepumpe 73 sind beide außerhalb des Gehäuses Hs eingebaut.
Wie in 34 dargestellt, besteht der oben genannte Ölversorgungskanal 66 aus einem primären axialen Durchgang 66a, der sich parallel zur Achsenrichtung der Spindel erstreckt, mehreren radialen Durchgängen 66b, die den axialen Durchgang 66a mit jeder der Ölzuleitungsöffnungen 11 strömungstechnisch verbinden, einem horizontalen Durchgang 66c, der mit einem unteren Ende des axialen Durchgangs 66a strömungstechnisch verbunden und in einem unteren Abschnitt des Gehäuses Hs vorgesehen ist, und einem axialen Durchgang 66d. Eine Kopplung (nicht dargestellt) ist zum Beispiel an ein unteres Ende des axialen Durchgangs 66d in dem Gehäuse Hs geschraubt, und diese Kopplung und die Ölversorgungspumpe 72 sind strömungstechnisch durch ein Rohr miteinander verbunden. Unter Verwendung dieser Ölversorgungspumpe 72 wird das Schmieröl unter Druck aus der Ölversorgungsquelle durch den Ölversorgungskanal 66 zu jeder der Ölzuleitungsöffnungen 11 gepresst.
Der Ölabgabekanal 67 besteht aus einem axialen Durchgang 67a, der sich parallel zur Achsenrichtung der Spindel erstreckt, mehreren radialen Durchgängen 67, die den axialen Durchgang 67 mit jeder der Ölableitungsöffnungen 12 strömungstechnisch verbinden, einem horizontalen Durchgang 67c, der mit einem unteren Ende des axialen Durchgangs 67a strömungstechnisch verbunden ist, und einem axialen Durchgang 67d. Die Ölabgabepumpe 73 ist zum Beispiel mit einem unteren Ende des axialen Durchgangs 67d in dem Gehäuse Hs durch ein Rohr strömungstechnisch verbunden. Das Schmieröl, das zum Kühlen der Lageranordnung verwendet wurde, kann durch den Ölabgabekanal 68 mit Hilfe der Ölabgabepumpe 73 zur Außenseite des Gehäuses Hs abgeleitet werden. Es muss festgehalten werden, dass, wenn die axialen Durchgänge 66b und 67b und die horizontalen Durchgänge 66c und 67c gebildet werden, diese Durchgänge leicht durch Bilden von Löchern von einer Außenumfangsseite des Gehäuses Hs in eine radial nach innen gerichtete Richtung gebildet werden können, und diese Löcher, die sich zur Außenumfangsfläche des Gehäuses Hs öffnen, dann mit entsprechenden Stopfen verschlossen werden.
Der Luftansaugkanal 74, die Luftansaugöffnungen 70 und 71 und der Luftansaugkanal 69 werden nun ausführlicher beschrieben. 36 zeigt den Querschnitt entlang der Linie 36-O-36 in 35. Wie in 36 dargestellt, ist das Gehäuse Hs mit den Luftansaugöffnungen 70 und 71 und dem Luftansaugkanal 69 versehen, die beide effektiv sind, ein Evakuieren der Innenseite der Lageranordnung auf einen Unterdruck unter dem Einfluss einer Saugkraft zu verhindern, die durch die oben genannte Ölabgabepumpe 73 entwickelt wird und am besten in 34 dargestellt ist. Die Luftansaugöffnungen 70 und 71 und jeder der Luftansaugkanäle 74, die mit den entsprechenden Räumen der Lageranordnungen BR in Verbindung stehen, sind im Außenringabstandhalter 8A vorgesehen.
Jeder der Luftansaugkanäle 74 ist in dem derzeit besprochenen Beispiel in der Form einer sich radial erstreckenden Rille in einem Abschnitt einer oberen Stirnfläche des Außenringabstandhalters 8A gebildet, was ”in der Nähe der Ölableitungsöffnung” ist, nahezu in Phase mit der Lageranordnung 12, wie in 35 dargestellt ist. Auf diese Weise ist jeder der Luftansaugkanäle 74 in einem Umfangsabschnitt der oberen Stirnfläche des Außenringabstandhalters 8A gebildet. Der oben genannte Begriff ”in der Nähe der Ölableitungsöffnung” bezeichnet einen Bereich von ±30 Grad relativ zu einem Phasenmittelpunkt der Ölableitungsöffnung 12. Es muss festgehalten werden, dass der entsprechende Luftansaugkanal 74 in der Nähe der Ölableitungsöffnung an einer unteren Außenringstirnfläche in der Form einer sich radial erstreckenden Rille gebildet sein kann. Der Luftansaugkanal 74 kann an einer Position der oberen Stirnfläche des Außenringabstandhalters 8A und der unteren Stirnfläche des Außenrings in der Nähe der Ölableitungsöffnung bereitgestellt sein, wo er in derselben Phase in Umfangsrichtung und auch in der Nähe der Ölableitungsöffnung ist.
Die Luftansaugöffnungen 70 und 71 sind, wie in 37 dargestellt ist, in einem oberen und unteren Abschnitt eines Axialbereichs vorgesehen, wo mehrere Kugellageranordnungen BR in dem Gehäuse Hs so angeordnet sind, dass sie sich zur Atmosphäre öffnen. Es muss festgehalten werden, dass die Phrase ”der obere Abschnitt des Axialbereichs, wo mehrere Kugellageranordnungen BR in dem Gehäuse Hs angeordnet sind”, der in dieser Beschreibung angeführt ist, von den mehreren Kugellageranordnungen BR, die in der axialen Reihe in dem Gehäuse Hs angeordnet sind, jene bezeichnen soll, in der sich ein Abschnitt des Gehäuses Hs, der zumindest über der oberen Stirnfläche des Innenrings einer der Kugellageranordnungen BR angeordnet ist, an der obersten Position befindet. Andererseits soll die Phrase ”der untere Abschnitt des Axialbereichs, wo mehrere Kugellageranordnungen BR in dem Gehäuse Hs angeordnet sind”, der in dieser Beschreibung angeführt ist, von den mehreren Kugellageranordnungen BR, die in der axialen Reihe in dem Gehäuse Hs angeordnet sind, jene bezeichnen soll, in der sich ein Abschnitt des Gehäuses Hs, zumindest unter der unteren Stirnfläche des Innenrings einer der Kugellageranordnungen BR angeordnet ist, an der untersten Position befindet.
Wie in 38A dargestellt, ist die obere Luftansaugöffnung 70 als ein um den Umfang verlaufendes Langloch an einem Abschnitt einer Umfangsrichtung der Grenze zwischen dem Gehäuse Hs und dem oberen Stopfen 75 gebildet, der das obere Ende des Gehäuses Hs verschließt. Der Luftansaugkanal 69 besteht aus einem primären Durchgang 69a, der sich parallel zur Spindelachsenrichtung erstreckt, mehreren Hilfsdurchgängen 69b, die diesen primären Durchgang 69b mit jedem der Luftansaugkanäle 74 verbinden, und einer Luftansaugkanalrampe 69c. Die oben genannte obere Luftansaugöffnung 70 steht mit dem primären Durchgang 69a des Luftansaugkanals 69 in Verbindung. Wie in 38B dargestellt, ist von dem Luftansaugkanal 69 die Luftansaugkanalrampe 69c, die so gebildet ist, dass sie nach unten zu einer radial inneren Seite des Gehäuses Hs geneigt ist, in einem unteren Abschnitt des Gehäuses Hs vorgesehen. Die oben genannte untere Luftansaugöffnung 71 steht mit der Luftansaugkanalrampe 69c des Luftansaugkanals 69 in Verbindung. Wie in 36 dargestellt ist, öffnet sich die Luftansaugöffnung 71 im unteren Abschnitt des Gehäuses zur Atmosphäre, wo sie durch ein Rohr mit einem Öltank 76 verbunden ist.
Der Ölabgabekanal 68 wird ausführlich beschrieben. Wie in 36 dargestellt ist, wird der Ölabgabekanal 68 zum Ableiten des ablaufenden Öls ohne Verwendung einer Antriebsquelle wie zum Beispiel einer Pumpe, sondern durch die Wirkung einer Schwerkraft verwendet. Der Ölabgabekanal 68 und der Luftansaugkanal 69 in dem Gehäuse Hs sind in entsprechenden Umfangsabschnitten des Gehäuses Hs vorgesehen, die sich in der Phase voneinander unterschieden. In dem derzeit besprochenen Beispiel, wie in 35 dargestellt, ist die Phase des Ölabgabekanals 68 so vorgesehen, dass ein vorbestimmter Phasenwinkel γ (der in der derzeit besprochen Beispiel 150 Grad ist) relativ zum Luftansaugkanal 69 gebildet wird.
Wie in 39 dargestellt, besteht der Ölableitungskanal 68 aus einem axialen Durchgang 68a, einer Ölabgabekanalrampe 69b und einem axialen Durchgang 68c. Der axiale Durchgang 68a erstreckt sich in eine Richtung parallel zur Spindelwellenrichtung. Mehrere Verbindungselemente 77, jeweils in der Form eines zylindrischen Elements, das sich in radialer Richtung erstreckt, sind für eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem axialen Durchgang 68a und jeder Ölableitungsöffnung 12 vorgesehen. Als jedes der Verbindungselemente 77 wird zum Beispiel ein Stopfen verwendet.
40A zeigt eine Längsschnittansicht, die einen wichtigen Abschnitt des Ölableitungskanals 68 der Spindelvorrichtung SU zeigt, der in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist, und 40B zeigt eine Schnittansicht, die einen wichtigen Abschnitt eines Ölableitungskanals in einem vergleichenden Beispiel zeigt, der in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist. Wie in 40A dargestellt, ist der untere Abschnitt des Gehäuses Hs mit der Ölableitungskanalrampe 68b versehen, die so in einer schrägen Form gebildet ist, dass sie sich nach unten zu einer radial inneren Seite des Gehäuses Hs neigt. Die Ölableitungskanalrampe 68b und der axiale Durchgang 68c sind erfolgreich mit einem unteren Ende des axialen Durchgangs 68a in dem Gehäuse Hs strömungstechnisch verbunden. Wie in 36 dargestellt, ist ein unteres Ende des axialen Durchgangs 68c in dem Gehäuse Hs durch ein Rohr strömungstechnisch mit dem Öltank 76 verbunden. Hier wird der einfachen Bearbeitung wegen am unteren Abschnitt des Gehäuses Hs der Spindelvorrichtung SU der aufrechten Art, allgemein als Teil des Ölableitungskanals ein horizontaler Kanal 78 einer Art verwendet, die in 40B dargestellt ist. In dem Ölableitungskanal 68 wird das ablaufende Öl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, durch die Wirkung der Schwerkraft abgeleitet. In einem solchen Fall verschlechtert sich die Ableitungseffizienz mit dem horizontalen Kanal 78, der ein sich vertikal erstreckender Kanal relativ zu einer vertikalen Richtung ist, in die die Zentrifugalkraft wirkt. Im Gegensatz dazu wird bei dem Ölableitungskanal 68, der bei Ausführung dieser Ausführungsform verwendet wird und in 40A dargestellt ist, das ablaufende Öl problemlos durch die Wirkung der Schwerkraft entlang der Ölableitungskanalrampe 68B abgeleitet.
Es werden nun Funktionen und Wirkungen beschrieben. Die Ölversorgungspumpe 72, die in 34 dargestellt ist, wird angetrieben, um das Schmieröl unter Druck von der Ölversorgungsquelle durch den Ölzuleitungskanal 66 zu den Ölzuleitungsöffnungen 11 zu leiten. Auf diese Wiese wird das Schmieröl in den ringförmigen Ölkanal 10 in der Lageranordnung eingeleitet. Daher wird insbesondere der Innenring 1 in der Lageranordnung gekühlt. Ein Teil f des derart eingeleiteten Schmieröls wird zur Rollbahnfläche 1a und anderen durch den Lagerdichtungsabschnitt (das Labyrinth) 15 geleitet, der in 33 dargestellt ist. Ebenso wird das Schmieröl von der Ölableitungsöffnung 12 des Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9C zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet. Das Schmieröl, das heißt, das Kühlungsöl, das die Lageranordnung gekühlt hat, wird von den Ölableitungsöffnungen 12 durch Nutzung der Ölabgabepumpe 72, die in 34 dargestellt ist, zur Außenseite der Lageranordnung abgeleitet und dann zur Außenseite des Gehäuses Hs der Reihe nach durch den radialen Durchgang 67b, den axialen Durchgang 67a, den horizontalen Durchgang 67c und schließlich durch den axialen Durchgang 67d abgeleitet.
Da, obwohl die Ölabgabepumpe 73 gleichzeitig die Umgebungsluft in dem Gehäuse Hs gemeinsam mit dem Kühlungsöl ansaugt, von der oberen Stirnfläche des Außenringabstandhalters 8A der Luftansaugkanal 74 in der Nähe der Ölableitungsöffnung angeordnet ist, fließt Luft in die Ableitungsöffnung 12 und erleichtert dann das problemlose Ableiten des ablaufenden Öls und vermindert gleichzeitig eine Druckverteilungsänderung in dem Gehäuse Hs. Insbesondere da die Luftansaugöffnungen 70 und 71 in den oberen und unteren Abschnitten des Gehäuses Hs vorgesehen sind, wie am besten in 36 dargestellt ist, und mehrere der Luftansaugkanäle 74 in Verbindung mit diesen Luftansaugöffnungen 70 und 71 und auch in Verbindung mit den entsprechenden Lagerräumen der Kugellageranordnungen vorgesehen sind, saugt die Ölabgabepumpe 73 gleichzeitig das Kühlungsöl und die Umgebungsluft im Gehäuse Hs an. Falls die Luft von mehreren Luftansaugkanälen 74 in die Innenseite der Lageranordnung strömt, wird zum Beispiel eine Pulsation durch die Ölabgabepumpe 73 erzeugt und das Schmieröl in der Lageranordnung leckt daher aus mehreren der Luftansaugkanäle 74, wobei dieses Schmieröl in der Lageranordnung durch die Hilfsdurchgänge 69b, den primären Durchgang 68a und die Luftansaugkanalrampe 69c des Luftansaugkanals 69 zur Außenseite des Gehäuses Hs geleitet und dann zum Öltank 76 zurückgeführt wird. Da die Luftansaugkanalrampe 69c im unteren Abschnitt des Gehäuses Hs des Luftansaugkanals 69 so vorgesehen ist, dass sie sich nach unten zu einer radial inneren Seite des Gehäuses Hs neigt, wird das Schmieröl in der Lageranordnung entlang der Luftansaugkanalrampe 69c abgeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Luft von der Ölzuleitungsöffnung 70 im oberen Abschnitt des Gehäuses Hs durch mehrere Luftansaugkanäle 74 stabil in die Innenseite der Lageranordnung geleitet.
Aus diesem Grund kann die unbedingt notwendig Luft in die Lagerräume eingeleitet werden und daher ist es möglich, eine Evakuierung der Innenseite der Lageranordnung auf den Unterdruck zu verhindern. Dadurch kann eine richtige Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden. Selbst wenn das Schmieröl in der Lageranordnung aus mehreren der Luftansaugkanäle 74 leckt, kann die Luft zumindest von der Ölzuleitungsöffnung 70 im oberen Abschnitt des Gehäuses Hs zugeleitet werden und daher ist es möglich, die Bildung einer Ölsperre sicher zu verhindern, ohne zuzulassen, dass das Schmieröl in der Lageranordnung die Luft im unteren Abschnitt des Gehäuses Hs stört. Es muss festgehalten werden, dass, wenn kein Schmieröl in der Lageranordnung aus dem Luftansaugkanal 74 leckt, die Luft von den Luftansaugöffnungen 70 und 71 in die oberen und unteren Abschnitte des Gehäuses Hs zugeleitet werden kann.
Da das Schmieröl in der Lageranordnung durch die Wirkung der Schwerkraft und der Zentrifugalkraft ohne Verwendung einer Pumpe abgeleitet werden kann, wird der Fluss einer überschüssigen Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung eliminiert. Im Ölableitungskanal 68 wird das Schmieröl in der Lageranordnung durch die Wirkung der Schwerkraft abgeleitet. Da gemäß dieser Konstruktion die Ölableitungskanalrampe 68b, die so gebildet ist, dass sie sich zu der radial inneren Seite des Gehäuses Hs neigt, im unteren Abschnitt des Gehäuses Hs des Ölableitungskanals 68 vorgesehen ist, wird das ablaufende Öl problemlos entlang der Ölableitungskanalrampe 68b abgeleitet. Da, wie zuvor hierin beschrieben, der Rührwiderstand verringert wird, da die überschüssige Menge des Schmieröls nicht in die Innenseite des Lagers fließen kann und somit der unerwünschte Anstieg der Lagertemperatur vermindert wird, kann der Antriebsleistungsverlust verringert werden. Da auch, wie zuvor hierin beschrieben, die Entwicklung des Unterdrucks im Inneren der Lageranordnung vermindert ist und daher eine richtige Menge des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung geleitet werden kann, kann die Spindel 30 bei hoher Geschwindigkeit betrieben werden.
Es werden andere Ausführungsformen ausführlich unter besonderer Bezugnahme auf 41 und 42A und 42B beschrieben. Insbesondere zeigt 41 eine Längsschnittansicht der Spindelvorrichtung, die gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, die teilweise den Ölableitungskanal und andere zeigt. 42A ist eine Schnittansicht (ein Querschnitt entlang der Linie 42A-42A in 41) an der Ölableitungsöffnung 12 in der oberen Lageranordnung und 42B ist eine Schnittansicht (ein Querschnitt entlang der Linie 42B-42B in 41) an der Ölableitungsöffnung 12 in der unteren Lageranordnung, die der oben beschriebenen Lageranordnung benachbart ist. Ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente 77 öffnet sich in den Ölableitungskanal 68 und kann so angeordnet sein, dass die entsprechenden Umfangspositionen der vorderen Endabschnitte der oberen und unteren Verbindungselemente 77 und 77 zueinander umgekehrt oder in irgendeiner Weise geändert sind. In diesem Beispiel stehen Verbindungen zwischen den Ölableitungsöffnungen 12 der oberen und unteren benachbarten Lageranordnungen, die mit den axialen Durchgängen 68a des Ölableitungskanals 68 verbunden sind, in einem Winkel α1 (der zum Beispiel gleich 30 Grad ist) in Verbindung, der in einer radialen Richtung vorgesehen ist. In diesem Fall ist es möglich, die Kollision des ablaufenden Öls, das aus dem vorderen Endabschnitt des Verbindungselements 77 abgeleitet wird, das mit der oberen Lageranordnung in Verbindung steht, gegen den vorderen Endabschnitt des Verbindungselements 77, das mit der unteren Lageranordnung in Verbindung steht, zu vermindern. Daher ist es möglich, ein unerwünschtes Auftreten einer turbulenten Strömung unter dem Einfluss des derart abgeleiteten ablaufenden Öls zu vermindern, um dadurch die Ableitungseffizienz des ablaufenden Öls zu erhöhen.
Wie es bei einer sechzehnten Ausführungsform, die in 43 dargestellt ist, der Fall ist, kann sich der vordere Endabschnitt 77a jedes Verbindungselements 77 zum axialen Durchgang 68a des Ölableitungskanals 68 hin öffnen und gleichzeitig können mehrere Verbindungselemente 77 so vorgesehen sein, dass die vorderen Endabschnitte 77a der entsprechenden Verbindungselemente 77 über eine der Reihe nach variierende Distanz in den Ölableitungskanal 68 ragen, wobei das Ausmaß des Vorsprungs L2 des obersten vorderen Endabschnitts 77a und das Ausmaß des Vorsprungs L2 des untersten vorderen Endabschnitts 77a am kleinsten bzw. am größten ist. Wenn das Ausmaß des Vorsprungs L2 dieser Verbindungselemente 77 wie oben beschrieben variiert wird, kann die turbulente Strömung, die unter dem Einfluss des ablaufenden Öls entsteht, das aus dem Verbindungselement 77 abgeleitet wird, das mit der oberen Lageranordnung in Verbindung steht, zur Erhöhung der Ableitungseffizienz vermindert werden.
Eine siebzehnte Ausführungsform, die in 44 dargestellt ist, ist derart, dass zusätzlich zu der Konstruktion, die in 43 in Verbindung mit der sechzehnten Ausführungsform dargestellt und in Bezug auf diese beschrieben ist, eine Bodenfläche des vorderen Endabschnitts 77a jedes Verbindungselements 77 mit einer Ölableitungsöffnung 77aa des vorderen Endabschnitts mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Verbindungselements 77 versehen ist. In diesem Fall kann das ablaufende Öl, das zum vorderen Endabschnitt 77a des entsprechenden Verbindungselements 77 geleitet wird, problemlos aus der Ölableitungsöffnung 77aa des vorderen Endabschnitts an der Bodenfläche des vorderen Endabschnitts 77a durch die Wirkung der Schwerkraft abgeleitet werden. Ebenso kann verhindert werden, dass sich das ablaufende Öl, das vom oberen Verbindungselement 77 abgeleitet wird, mit dem ablaufenden Öl vermischt, das von dem Verbindungselement 77 abgeleitet wird, das unter einem solchen oberen Verbindungselement 77 angeordnet ist. Daher kann die Ableitungseffizienz verbessert werden, während das Eintreten der turbulenten Strömung vermindert wird.
Wie im Fall einer achtzehnten Ausführungsform, die in 45 dargestellt ist, kann zusätzlich zu der Konstruktion, die in 43 in Verbindung mit der sechzehnten Ausführungsform dargestellt und in Bezug auf diese beschrieben ist, ein vorderes Ende des Verbindungselements 77 als schräge Fläche 77b gestaltet sein, die so geneigt ist, dass sie sich einer gegenüberliegenden Wandfläche in dem Ölableitungskanal 68 nähert, während sie nach oben verläuft. Selbst in diesem Fall kann verhindert werden, dass sich das ablaufende Öl, das vom oberen Verbindungselement 77 abgeleitet wird, mit dem ablaufenden Öl vermischt, das von dem Verbindungselement 77 abgeleitet wird, das unter einem solchen oberen Verbindungselement 77 angeordnet ist. Daher kann die Ableitungseffizienz verbessert werden, während das Eintreten der turbulenten Strömung vermindert wird.
Von den verschiedenen Verbindungselementen 77, die mit dem Ölableitungskanal 68 in Verbindung stehen, kann das oberste Verbindungselement 77 weggelassen werden. Diese Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung kann bei einer anderen Vorrichtung als einem Maschinenwerkzeug, einem Roboter und anderen angewendet werden. Obwohl in jeder der vorangehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Außenringabstandhalter 8A in anliegendem Verhältnis in dem axialen Ende des Außenrings 2 verwendet wird, kann der Außenringabstandhalter 8A einstückig mit dem Außenring 2 als Teil des Außenrings 2 vorgesehen sein. Es muss auch festgehalten werden, dass es möglich ist, nicht nur Komponenten, die spezifisch in Verbindung mit jeder der vorangehenden und folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, zu kombinieren, sondern auch teilweise zwei oder mehr der vorangehenden und folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu kombinieren.
Jede der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf 1A und 1B bis 45 dargestellt und beschrieben sind, benötigt keine derartige Anforderung, dass ”der sich axial erstreckende Rollbahnringerweiterungsabschnitt 6 in einem oder beiden Innen- und Außenringen 1 und 2 der Lageranordnung vorgesehen ist und der Ölzu- und -ableitungsmechanismus 9 zum Zuleiten des Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, in die Innenseite der Lageranordnung und zu dessen Ableitung zur Außenseite der Lageranordnung in dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt 6 vorgesehen ist”. Die in der Folge beschriebenen Moden 1 bis 22 sind enthalten:
[Modus 1]
Eine Kugellagervorrichtung gemäß Modus 1 ist eine Kugellagervorrichtung, die mehrere Kugellageranordnungen, die zwischen entsprechenden Rollbahnflächen von Innen- und Außenringen eingesetzt sind und von einer Halterung gehalten werden, und einen Ölzu- und -ableitungsmechanismus zum Zuleiten eines Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, und auch zum Ableitung desselben zur Außenseite der Lageranordnung enthält, in der ein ringförmiger Abschüttelkranzabschnitt, der radial nach außen ragt, in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings vorgesehen ist, so dass das Schmieröl, das von dem Ölzu- und -ableitungsmechanismus zugeleitet und zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wird, nach der Aufnahme durch den Abschüttelkranzabschnitt durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Innenringdrehung entwickelt, in eine radial nach außen gerichtete Richtung abgeschüttelt wird.
[Modus 2]
In dem oben genannten Modus 1 kann der Innenring mit einem Rollbahnringerweiterungsabschnitt versehen sein, der sich in eine axiale Richtung erstreckt, wo ein Abstandhalter vorgesehen ist, der dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt gegenüber liegt, und der Ölzu- und -ableitungsmechanismus kann über dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt und dem Abstandhalter vorgesehen sein.
[Modus 3]
In dem oben genannten Modus 1 kann von dem Außenring eine Außenringstirnfläche, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist, mit einem Ausschnitt versehen sein, um das Schmieröl, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, zur Außenseite der Lageranordnung abzuleiten.
[Modus 4]
In dem oben genannten Modus 3 können die Tiefe C des Ausschnitts von der Außenringstirnfläche und die axiale Dicke D des Abschüttelkranzabschnitts ein Verhältnis C > D aufweisen.
[Modus 5]
In dem oben genannten Modus 3 kann eine Bodenfläche des Ausschnitts in der Form eines schrägen Profils gebildet sein, das axial nach außen in eine radial nach außen verlaufende Richtung geneigt ist.
[Modus 6]
In dem oben genannten Modus 1 kann von dem Abschüttelkranzabschnitt eine Innenseitenfläche, die einer Lagerinnenseite gegenüberliegt, in dem Form eines schrägen Profils gebildet sein, das axial nach außen in eine radial nach außen verlaufende Richtung geneigt ist.
[Modus 7]
In dem oben genannten Modus 1 kann ein Eckabschnitt zwischen einer Außenringstirnfläche des Außenrings, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist, und einer Innendurchmesserfläche des Außenrings, die diese Außenringstirnfläche fortsetzt, mit einer schrägen Fläche versehen sein, die so gebildet ist, dass sie ein schräges Profil aufweist, das axial nach außen in eine radial nach außen verlaufende Richtung geneigt ist.
[Modus 8]
In dem oben genannten Modus 1 kann eine Umfangsrille in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings so vorgesehen sein, dass der Abschüttelkranzabschnitt mit Teilungsform, der eine Teilung an einer Umfangsstelle aufweist, in der Umfangsrille montiert ist.
[Modus 9]
In dem oben genannten Modus 8 kann der Abschüttelkranzabschnitt Stirnflächen aufweisen, die die Teilung bilden, die parallel zueinander liegen und eine angeschrägte Fläche aufweisen, die relativ zu einer Umfangsrichtung des Abschüttelkranzabschnitts in der Teilung geneigt sind, wobei ein Spalt in der Teilung ein negativer Spalt oder null ist.
[Modus 10]
In dem oben genannten Modus 8 kann der Abschüttelkranzabschnitt aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, der kleiner als jener des Innenrings ist.
[Modus 11]
In dem oben genannten Modus 1 kann, wenn mehrere Lageranordnungen kombiniert sind, ein Schmierölleckverhinderungsmechanismus vorgesehen sein, der ein Lecken des Schmieröls, das zur Schmierung in einer der Lageranordnungen bereitgestellt wurde, in die benachbarte Lageranordnung verhindert.
[Modus 12]
Die Kugellagervorrichtung wie in einem der vorangehenden Moden 1 bis 11 definiert, wird zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle verwendet.
[Modus 13]
Eine Schmiervorrichtung für eine Kugellageranordnung gemäß Modus 13 ist versehen mit mehreren Kugellageranordnungen, die in einem Gehäuse einer Spindelvorrichtung der aufrechten Art in einer axialen Reihe angeordnet sind, wobei deren Innenringe zum Stützen einer Spindel verwendet werden, während deren Außenringe in dem Gehäuse eingebaut sind, und einem Ölzu- und -ableitungsmechanismus zum Zuleiten eines Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Innenseite jeder der Lageranordnungen und auch zum Ableiten desselben zur Außenseite der Lageranordnung;
es ist ein Innenringerweiterungsabschnitt im Innenring so vorgesehen, dass er sich axial erstreckt, oder ein Außenringabstandhalter, der dem Innenringerweiterungsabschnitt als Teil des Außenrings radial gegenüberliegt, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Innenringerweiterungsabschnitt und dem Außenringabstandhalter vorgesehen ist; und
es sind Luftansaugöffnungen, die sich zur Atmosphäre hin öffnen, in oberen und unteren Abschnitten eines axialen Bereichs vorgesehen, wobei mehrere Lageranordnungen in dem Gehäuse der Spindelvorrichtung angeordnet sind, sowie mehrere Luftansaugkanäle, die mit den Luftansaugöffnungen und Lagerräumen der Kugellageranordnungen verbunden sind.
[Modus 14]
Im oben genannten Modus 13 kann das Gehäuse mit einem Ölzuleitungskanal zum Zuleiten des Schmieröls zum Ölzu- und -ableitungsmechanismus und einem Ölableitungskanal zum Ableiten des Schmieröls, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, zur Außenseite des Gehäuses versehen sein, wobei der Ölableitungskanal zum Ableiten eines ablaufenden Öls durch die Wirkung einer Schwerkraft dient, und ein Abschnitt des Ölableitungskanals, der im unteren Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, mit einer Ölableitungskanalrampe in schräger Form versehen ist, die zu einer radial inneren Seite oder einer radial äußeren Seite geneigt ist.
[Modus 15]
Im oben genannten Modus 14 kann der Ölzu- und -ableitungsmechanismus eine Ölzuleitungsöffnung zum Zuleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung und eine Ölableitungsöffnung zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung vorgesehen sein, wobei das Gehäuse mit einem Verbindungselement versehen ist, das zwischen jeder der Ölableitungsöffnungen und dem Ölableitungskanal in einer radialen Richtung strömungstechnisch verbunden ist.
[Modus 16]
Im oben genannten Modus 15 kann sich ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente in den Ölableitungskanal öffnen und entsprechende Umfangspositionen der vorderen Endabschnitte der oberen und unteren Verbindungselemente können so angeordnet sein, dass sie relativ zueinander getauscht sind.
[Modus 17]
Im oben genannten Modus 15 kann sich ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente in den Ölableitungskanal öffnen und die entsprechenden vorderen Endabschnitte mehrerer der Verbindungselemente können so vorgesehen sein, dass ihr Vorsprungsausmaß in den Ölableitungskanal allmählich variiert, so dass das Vorsprungsausmaß des freien Endabschnitts des oberen Verbindungselements kleiner werden kann als das Vorsprungsausmaß des freien Endabschnitts des unteren Verbindungselements.
[Modus 18]
Im oben genannten Modus 16 kann ein vorderer Endabschnitt der Ölableitungsöffnung mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser jedes der Verbindungselemente in einer Bodenfläche am vorderen Endabschnitt des Verbindungselements vorgesehen sein.
[Modus 19]
Im oben genannten Modus 16 kann der freie Endabschnitt des Verbindungselements als schräge Fläche gestaltet sein, so dass er sich einer gegenüberliegenden Wandfläche in dem Ölableitungskanal nähert, während er nach oben verläuft.
[Modus 20]
Im oben genannten Modus 13 kann das Gehäuse mit einem Luftansaugkanal versehen sein, um die Luftansaugöffnung in einem unteren Abschnitt mit jedem Luftansaugkanal strömungstechnisch zu verbinden, wobei in diesem Fall der Luftansaugkanäle ein unterer Abschnitt des Gehäuses mit einer Luftansaugkanalrampe versehen sind, die in einer schrägen Form gestaltet ist, die sich nach unten zu einer radialen Innenseite oder einer radialen Außenseite des Gehäuses neigt.
[Modus 21]
Im oben genannten Modus 13 können von mehreren der Kugellageranordnungen eine oder beide von einer Außenringstirnfläche, die an einer unteren Fläche jedes der Außenringe positioniert ist, und einer Abstandhalterstirnfläche, die an einer oberen Fläche jedes der Außenringabstandhalter positioniert ist, mit mehreren Luftansaugkanälen versehen sein.
[Modus 22]
Die Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung, wie in einem der Moden 13 bis 21 definiert, wird zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle verwendet.
Obwohl die Erfindung vollständig in Verbindung mit ihren Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, die nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen, sind für einen Fachmann sofort zahlreiche Änderungen und Modifizierungen im Rahmen der Offensichtlichkeit beim Lesen der hier angeführten Beschreibung der vorliegenden Erfindung denkbar. Daher sind solche Änderungen und Modifizierungen, falls sie nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, der aus den angehängten Ansprüchen hervorgeht, als hierin enthalten zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: Außenring
1a, 2a: Rollbahnfläche
3: Rollelement
4: Halterung
6: Innenringerweiterungsabschnitt
8: Außenringerweiterungsabschnitt
8A, 8B, 8C: Außenringabstandhalter
9, 9B, 9C: Ölzu- und -ableitungsmechanismus
10: Ringförmiger Ölkanal
11: Ölzuleitungsöffnung
12: Ölableitungsöffnung
15, 15A: Labyrinth
18: Ausschnitt
19, 19A, 19B: Labyrinthmechanismus
22: Ableitungsrille
23: Luftansaugöffnung
26, 26A: Rille
30: Hauptwelle (Spindel)
Hs: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-234576 [0001]
JP 2011-130003 [0001]
JP 2011-132870 [0001]
JP 2008-24096 [0004]

Claims

Kugellageranordnung, die umfasst: ein Paar von Rollbahnringen, das einen Innenring und einen Außenring enthält; mehrere Rollelemente, die zwischen entsprechenden Rollbahnflächen der Innen- und Außenringe eingefügt sind; eine Halterung zum Halten der Rollelemente; einen Rollbahnringerweiterungsabschnitt, der in dem Innenring und/oder dem Außenring gebildet ist und sich axial erstreckt, wobei der Rollbahnringerweiterungsabschnitt einen Ölzu- und -ableitungsmechanismus aufweist, um Schmieröl, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, in die Innenseite der Lageranordnung zu leiten und das Schmieröl zur Außenseite der Lageranordnung abzuleiten.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus eine Ölzuleitungsöffnung zum Zuleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung und eine Ölableitungsöffnung zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung enthält.
Kugellageranordnung nach Anspruch 2, wobei ein Labyrinth zum Einleiten des Schmieröls, das von der Ölzuleitungsöffnung in die Innenseite der Lageranordnung zugeleitet wurde, zu einer Innenringrollbahnfläche in dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt vorgesehen ist, wobei das Labyrinth breite Flächen und schmale Flächen aufweist, die sich von einer stromaufwärts liegenden Seite zu einer stromabwärts liegenden Seite in Bezug auf die Zuleitungsrichtung des Schmieröls fortsetzen.
Kugellageranordnung nach Anspruch 3, wobei, wenn die Kugellageranordnung mit einer aufrechten Welle verwendet wird, eine Höhe A in dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt, die an einem stromaufwärts liegenden Ende des Labyrinths angeordnet ist und bei der das Schmieröl stagniert, und eine Höhe B eines Bodenabschnitts der Ölableitungsöffnung ein Verhältnis A ≥ B aufweisen.
Kugellageranordnung nach Anspruch 2, wobei ein Ausschnitt zum Ableiten des Schmieröls, das der Rollbahnfläche in der Lageranordnung zugeleitet wurde, zur Außenseite der Lageranordnung in einer Rollbahnringstirnfläche an einer axial gegenüberliegenden Seite relativ zum Rollbahnringerweiterungsabschnitt vorgesehen ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 5, wobei der Ausschnitt in einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen ist, die vom Innenring oder vom Außenring gebildet wird, und der Ausschnitt zwischen der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung entlang einer Drehrichtung des Rollbahnrings an einer Drehseite angeordnet ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 5, wobei eine Stirnfläche des Rollbahnringerweiterungsabschnitts mit einer Ableitungsrille versehen ist, die mit der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung in Verbindung steht, um das Schmieröl abzuleiten, das aus der Innenseite einer benachbarten Lageranordnung geleckt ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 7, wobei die Ableitungsrille in einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen ist, die vom Innenring oder vom Außenring gebildet wird, und die Ableitungsrille zwischen der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung entlang einer Drehrichtung des Rollbahnrings an einer Drehseite angeordnet ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 7, wobei der Ausschnitt und die Ableitungsrille in derselben Phase angeordnet sind.
Kugellageranordnung nach Anspruch 2, wobei der Rollbahnringerweiterungsabschnitt mit einem Labyrinthmechanismus versehen ist, der mit der Ölzuleitungsöffnung und der Ölableitungsöffnung in Verbindung steht, um ein Lecken des Schmieröls in die Innenseite der benachbarten Lageranordnung zu vermindern.
Kugellageranordnung nach Anspruch 10, wobei der Labyrinthmechanismus einen konvexen Abschnitt, der zu einer Außendurchmesserseite ragt, und einen konkaven Abschnitt, der dem konvexen Abschnitt durch einen Spalt zugewandt ist, enthält.
Kugellageranordnung nach Anspruch 10, wobei der Labyrinthmechanismus eine Umfangsrille enthält.
Kugellageranordnung nach Anspruch 2, wobei die Phase der Ölableitungsöffnung im Bereich von 180 bis 270 Grad relativ zur Ölzuleitungsöffnung angeordnet ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 2, wobei, wenn der Rollbahnringerweiterungsabschnitt in einem von dem Innenring und Außenring angeordnet ist, der andere von den Innen- und Außenringen keinen Rollbahnringerweiterungsabschnitt aufweist, der dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt zugewandt ist, und der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt und dem Abstandhalter vorgesehen ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 14, wobei der Rollbahnringerweiterungsabschnitt einstückig mit dem Innenring vorgesehen ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 15, wobei der Abstandhalter mit einem Öleinleitungsabschnitt versehen ist, um das Schmieröl, das in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wurde, durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Innenringdrehung entwickelt, gegen den Abstandhalter prallen zu lassen und auch um das Schmieröl zu einer Innenringrollbahnfläche in der Lageranordnung zu leiten.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Kugellageranordnung mit einer aufrechten Welle verwendet wird, der Ölzu- und -ableitungsmechanismus in einem oberen Abschnitt der Kugellageranordnung angeordnet ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, wobei eine Luftansaugöffnung auf einem Rollbahnring an einer stationären Seite vorgesehen ist, die vom Innenring oder vom Außenring gebildet wird.
Kugellageranordnung nach Anspruch 18, wobei, wenn ein Ausschnitt zum Ableiten des Schmieröls, das zur Rollbahnfläche in der Lageranordnung zugeleitet wurde, zur Außenseite der Lageranordnung in einer Rollbahnringstirnfläche vorgesehen ist, die Luftansaugöffnung an einer im Wesentlichen diagonalen Position angeordnet ist, die eine Phasendifferenz von etwa 180 Grad relativ zum Ausschnitt bildet.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus eine Rille zum Einleiten des Schmieröls, das in die Innenseite der Lageranordnung geleitet wurde, in einer Umfangsrichtung enthält.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen ringförmigen Abschüttelkranzabschnitt, der in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings so angeordnet ist, dass er radial nach außen ragt; wobei das Schmieröl, das vom Ölzu- und -ableitungsmechanismus zugeleitet und zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wird, nachdem es vom Abschüttelkranzabschnitt aufgenommen wurde, durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft, die sich infolge einer Innenringdrehung entwickelt, in eine Richtung radial nach außen abgeschüttelt wird.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei ein sich axial erstreckender Rollbahnringerweiterungsabschnitt im Innenring vorgesehen ist und der Außenring mit einem Abstandhalter versehen ist, der dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt zugewandt ist, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Rollbahnringerweiterungsabschnitt und dem Abstandhalter vorgesehen ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei ein Ausschnitt zum Ableiten des Schmieröls, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, zur Außenseite der Lageranordnung in einer Außenringstirnfläche des Außenrings vorgesehen ist, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 23, wobei die Tiefe C von der Außenumfangsfläche im Ausschnitt und die axiale Dicke D der Abschüttelkranzabschnitts ein Verhältnis C > D haben.
Kugellageranordnung nach Anspruch 23, wobei eine Bodenfläche des Ausschnitts in einer schrägen Form gebildet ist, die axial nach außen in eine radial nach außen gerichtete Richtung geneigt ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei von dem Abschüttelkranzabschnitt eine Innenseitenfläche, die einer Lagerinnenseite gegenüberliegt, in einer schrägen Form gebildet ist, die axial nach außen in eine radial nach außen gerichtete Richtung geneigt ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei ein Eckabschnitt zwischen einer Außenringstirnfläche des Außenrings, die radial außerhalb des Abschüttelkranzabschnitts positioniert ist, und einer Innendurchmesserseite des Außenrings, die diese Außenringstirnfläche fortsetzt, mit einer schrägen Fläche gebildet ist, die in einer schrägen Form gebildet ist, die sich axial nach außen in eine radial nach außen gerichtete Richtung neigt.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei eine Umfangsrille in der Nähe eines Endabschnitts einer Außendurchmesserfläche des Innenrings vorgesehen ist und der Abschüttelkranzabschnitt in geteilter Form mit einer Teilung an einer Umfangsstelle in der Umfangsrille montiert ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 28, wobei der Abschüttelkranzabschnitt Stirnflächen aufweist, die die Teilung bilden, die parallel zueinander liegen und eine abgeschrägte Fläche aufweisen, die relativ zu einer Umfangsrichtung des Abschüttelkranzabschnittes in der Teilung geneigt ist, wobei ein Spalt in der Teilung einer negativer Spalt oder null ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 28, wobei der Abschüttelkranzabschnitt aus einem Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten besteht, der kleiner als jener des Innenrings ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 21, wobei, wenn mehrere Lageranordnungen kombiniert sind, ein Schmierölleckverhinderungsmechanismus vorgesehen ist, der ein Lecken des Schmieröls, das zur Schmierung in einer der Lageranordnungen bereitgestellt wurde, in die benachbarte Lageranordnung verhindert.
Schmiervorrichtung für eine Kugellageranordnung, umfassend: mehrere Kugellageranordnungen, jeweils wie in Anspruch 1 definiert und mit einem Gehäuse einer Spindelvorrichtung der aufrechten Art versehen, wobei die Anordnungen in einer axialen Reihe angeordnet sind, wobei deren Innenringe zum Stützen einer Spindel dienen, während deren Außenringe in dem Gehäuse eingebaut sind; einen Ölzu- und -ableitungsmechanismus zum Zuleiten eines Schmieröls, das gleichzeitig als Lagerkühlungsmedium dient, zur Innenseite jeder der Lageranordnungen und zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung; einen Innenringerweiterungsabschnitt im Innenring, der sich axial erstreckt, oder einen Außenringerweiterungsabschnitt, der neben einem axialen Ende des Außenrings vorgesehen ist oder als ein Teil des Außenrings vorgesehen ist, der dem Innenringerweiterungsabschnitt gegenüberliegt, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus über dem Innenringerweiterungsabschnitt und dem Außenringabstandhalter vorgesehen ist; wobei Luftansaugöffnungen, die sich zur Atmosphäre öffnen, in oberen und unteren Abschnitten eines Axialbereichs des Gehäuses der Spindelvorrichtung vorgesehen sind, in welchen mehrere der Kugellageranordnungen angeordnet sind, und mehrere Luftansaugkanäle mit den Luftansaugöffnungen und Lagerräumen der Lageranordnungen in Verbindung stehen.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 32, wobei das Gehäuse mit einem Ölzuleitungskanal zum Zuleiten des Schmieröls zum Ölzu- und -ableitungsmechanismus und einem Ölableitungskanal zum Ableiten des Schmieröls, das zur Schmierung in der Lageranordnung bereitgestellt wurde, zur Außenseite des Gehäuses versehen ist, wobei der Ölableitungskanal ein ablaufendes Öl durch die Wirkung einer Schwerkraft ableitet, und ein Abschnitt des Ölableitungskanals, der im unteren Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, mit einer Ölableitungskanalrampe in schräger Form gebildet ist, die nach unten zu einer radial inneren Seite oder einer radial äußeren Seite geneigt ist.
Schmiervorrichtung für die Lageranordnung nach Anspruch 22, wobei der Ölzu- und -ableitungsmechanismus eine Ölzuleitungsöffnung zum Zuleiten des Schmieröls in die Innenseite der Lageranordnung und eine Ölableitungsöffnung zum Ableiten des Schmieröls zur Außenseite der Lageranordnung umfasst und das Gehäuse mit einem Verbindungselement versehen ist, das strömungstechnisch mit den Ölableitungsöffnungen und dem Ölableitungskanal in radialer Richtung verbunden ist.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 34, wobei sich ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente in den Ölableitungskanal öffnet und sich entsprechende Umfangspositionen der vorderen Endabschnitte der oberen und unteren Verbindungselemente voneinander unterscheiden.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 34, wobei sich ein vorderer Endabschnitt jedes der Verbindungselemente in den Ölableitungskanal öffnet und die entsprechenden vorderen Endabschnitte von mehreren Verbindungselementen mit einem Vorsprungsmaß in den Ölableitungskanal versehen sind, das allmählich variiert, so dass das Vorsprungsmaß des vorderen Endabschnitts des unteren Verbindungselements größer als das Vorsprungsmaß des vorderen Endabschnitts des oberen Verbindungselements wird.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 35, wobei eine Bodenfläche einer Ölableitungsöffnung des vorderen Endabschnitts mit einer Ölableitungsöffnung des vorderen Endabschnitts mit einem Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Verbindungselements versehen ist.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 35, wobei der freie Endabschnitt des Verbindungselements als schräge Fläche gebildet ist, die so geneigt ist, dass sie sich einer gegenüberliegenden Wandfläche in dem Ölableitungskanal nähert, während sie nach oben verläuft.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 32, wobei das Gehäuse mit einem Luftansaugkanal zur strömungstechnischen Verbindung der Luftansaugöffnung in einem unteren Abschnitt mit jedem Luftansaugkanal versehen ist, wobei in diesem Fall der Luftansaugkanäle ein unterer Abschnitt des Gehäuses mit einer Luftansaugkanalrampe versehen ist, die in einer schrägen Form gebildet ist, die sich nach unten zu einer radialen Innenseite oder einer radialen Außenseite des Gehäuses neigt.
Schmiervorrichtung für die Kugellageranordnung nach Anspruch 32, wobei von mehreren Kugellageranordnungen eine oder beide von einer Außenringstirnfläche, die an einer unteren Fläche jedes der Außenringe positioniert ist, und einer Abstandhalterstirnfläche, die an einer oberen Fläche jedes Außenringabstandhalters positioniert ist, mit mehreren der Luftansaugkanäle versehen ist.
Kugellageranordnung nach Anspruch 1, die zum Stützen einer Maschinenwerkzeughauptwelle verwendet wird.