JP2007024252A - 転がり軸受の潤滑装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内輪の端面に円周溝を設けることなく、冷却油で効率よく内輪を冷却して、その一部を潤滑油として軸受内部に流入させることである。
【解決手段】アンギュラ玉軸受１の一端側に、冷却油を吐出するノズル１２を設けた冷却油導入部材１１を配設し、この冷却油導入部材１１の張り出し部１１ａで、一端側の内輪２の外径テーパ面２ｂと隙間を持って対向するシール部１３を形成して、内輪２の端部に設けた小径段差部２ｃにノズル１２から冷却油を吐出することにより、内輪２の端面に円周溝を設けることなく、冷却油で効率よく内輪２を冷却して、その一部を潤滑油として軸受内部に流入させることができるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、内輪の冷却機能を兼ね備えた転がり軸受の潤滑装置に関する。
工作機械の主軸等のように高速回転する回転軸を支持する転がり軸受では、加工負荷等によって内輪の温度が外輪よりも高くなる。このためこの温度差に伴う内輪と外輪の熱膨張差によって軸受の予圧が過大となり、軸受寿命が短くなる問題がある。
このような問題に対して、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される一端側の内輪の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、冷却油の一部をこのシール部の隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させ、別途の冷却装置を設けることなく内輪の冷却機能を兼ね備えるようにした転がり軸受の潤滑装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたものでは、冷却油で効率よく内輪を冷却するために、一端側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、この円周溝に向けて冷却油を吐出している。また、この一端側の内輪の外径面を軌道面側へ拡径するテーパ面として、円周溝に吐出される冷却油の一部を内輪の回転に伴う遠心力でテーパ面に沿わせて軌道面側へ導き、軸受内部へ流入させるようにしている。
特開２００４−３６０８２８号公報（第５−７図）
特許文献１に記載された転がり軸受の潤滑装置では、効率よく内輪を冷却するために、一端側の内輪の端面に周方向へ延びる円周溝を設け、冷却油をこの円周溝に向けて吐出しているので、円周溝の加工に手間がかかるとともに、熱処理後の円周溝内のスケール除去が難しい問題がある。
そこで、本発明の課題は、内輪の端面に円周溝を設けることなく、冷却油で効率よく内輪を冷却して、その一部を潤滑油として軸受内部に流入させることである。
上記の課題を解決するために、本発明は、冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される一端側の内輪の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記一端側の内輪の端部に小径段差部を設け、この小径段差部に前記転がり軸受の軸方向一端側から吐出される冷却油を吐出する構成を採用した。
すなわち、一端側の内輪の端部に小径段差部を設け、この小径段差部に転がり軸受の軸方向一端側から吐出される冷却油を吐出することにより、内輪の端面に円周溝を設けることなく、冷却油で効率よく内輪を冷却して、その一部を潤滑油として軸受内部に流入させることができるようにした。
前記小径段差部の外径面に環状溝または螺旋溝を設けることにより、内輪の冷却効率をより高めることができる。
本発明の転がり軸受の潤滑装置は、一端側の内輪の端部に小径段差部を設け、この小径段差部に転がり軸受の軸方向一端側から吐出される冷却油を吐出するようにしたので、内輪の端面に円周溝を設けることなく、冷却油で効率よく内輪を冷却して、その一部を潤滑油として軸受内部に流入させることができる。
前記小径段差部の外径面に環状溝または螺旋溝を設けることにより、内輪の冷却効率をより高めることができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用した工作機械のスピンドル装置を示す。このスピンドル装置は、端部に工具またはワークのチャックが取り付けられる主軸２０が、軸受箱２１に軸方向で離して組み込まれた２つの転がり軸受であるアンギュラ玉軸受１で支持されている。また、スピンドル装置には、後述するように、軸受箱２１とアンギュラ玉軸受１の内輪２を冷却する冷却油を供給する冷却油供給装置３０が接続されている。
図２に示すように、前記アンギュラ玉軸受１は、内輪２と外輪３の各軌道面２ａ、３ａ間にボール４が保持器５で保持され、内輪２にアキシアル荷重が負荷される正面側で、外輪３の内径面にカウンタボア３ｂが設けられ、背面側の内輪２の外径面に軌道面２ａ側へ拡径するテーパ面２ｂが設けられるとともに、その端部に小径段差部２ｃが設けられている。
図１に示したように、前記軸受箱２１は、内箱２１ａと外箱２１ｂの二重構造とされ、２つのアンギュラ玉軸受１の内輪２は、間に内輪間座２２を介在させて主軸２０に外嵌され、両側を内輪押さえ２３で固定されている。また、間に外輪間座２４を介在させた２つの外輪３は、本発明に係る潤滑装置を構成する冷却油導入部材１１を背面側の端面に当接され、内箱２１ａに内嵌されて両側を外輪押さえ２５で固定されている。
前記軸受箱２１の内箱２１ａと外箱２１ｂの間には冷却油循環路３１が形成され、冷却油供給装置３０から供給経路３２と戻り経路３３で循環供給される冷却油が、外箱２１ｂの外径面に設けられた導入孔３４ａと排出孔３４ｂを通して冷却油循環路３１に供給されるようになっている。
また、前記冷却油供給装置３０の供給経路３２には、圧力調整弁３５と油濾過器３６を介在させた分岐供給経路３２ａが設けられ、内箱２１ａの両端面に設けられた各導入孔３７に冷却油が供給されるようになっている。各導入孔３７に供給される冷却油は冷却油導入部材１１へ導入され、後述するように、各アンギュラ玉軸受１の軸受内部の潤滑と内輪２の冷却に使用された後、内箱２１ａの下側に設けられた油回収路３８に回収され、油ポンプ３９で冷却油供給装置３０に戻される。
図２に示したように、前記外輪３の背面側端面に当接された冷却油導入部材１１は内箱２１ａに内嵌され、内箱２１ａの導入孔３７に連通する導入孔１１ｂが設けられて、その先端に内輪２の小径段差部２ｃへ冷却油を吐出するノズル１２が設けられている。また、冷却油導入部材１１の前面側には、内輪２と保持器５の間へ張り出して内輪２のテーパ面２ｂと隙間を持って対向するシール部１３を形成する張り出し部１１ａが設けられている。
前記小径段差部２ｃへ吐出されて内輪２を冷却した冷却油の一部は、内輪２の回転に伴う遠心力により小径段差部２ｃからテーパ面２ｂの端部へ移動し、さらにテーパ面２ｂに沿ってシール部１３の隙間を導かれ、軸受内部へ潤滑油として流入する。また、内輪２を冷却した大部分の冷却油は、冷却油導入部材１１の後面側に取り付けられた蓋部材１４で密閉された貯油空間１５に溜まる。
図３に示すように、前記冷却油導入部材１１には、貯油空間１５に連通する排出孔１１ｃと、外輪３の端面に沿って軸受内部に連通する排出溝１１ｄが設けられている。また、内箱２１ａの下部には、これらの排出孔１１ｃと排出溝１１ｄとを、それぞれ油回収路３８に連通する排出孔４０ａ、４０ｂが設けられている。したがって、内輪２を冷却して貯油空間１５に溜まった冷却油は、排出孔１１ｃ、４０ａを通して油回収路３８に回収され、軸受内部を潤滑した一部の冷却油は、排出溝１１ｄと排出孔４０ｂを通して油回収路３８に回収される。
図４は、図２に示した小径段差部２ｃの変形例を示す。この変形例では、小径段差部２ｃの外径面に螺旋溝６が設けられており、冷却油を受ける小径段差部２ｃの表面積が広くなって、内輪２の冷却効率がより高められる。螺旋溝６は環状溝としてもよい。
上述した実施形態では、転がり軸受をアンギュラ玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受の潤滑装置は、深溝玉軸受やころ軸受等の他の転がり軸受にも適用することができる。
本発明に係る転がり軸受の潤滑装置を採用したスピンドル装置とこれに接続された冷却油供給装置を示す構成図 図１の潤滑装置のＡ部を拡大して示す断面図 図１の潤滑装置のＢ部を拡大して示す断面図 図２の小径段差部の変形例を示す断面図
符号の説明
１ アンギュラ玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
２ａ、３ａ 軌道面
２ｂ テーパ面
２ｃ 小径段差部
３ｂ カウンタボア
４ ボール
５ 保持器
６ 螺旋溝
１１ 冷却油導入部材
１１ａ 張り出し部
１１ｂ 導入孔
１１ｃ 排出孔
１１ｄ 排出溝
１２ ノズル
１３ シール部
１４ 蓋部材
１５ 貯油空間
２０ 主軸
２１ 軸受箱
２１ａ 内箱
２１ｂ 外箱
２２ 内輪間座
２３ 内輪押さえ
２４ 外輪間座
２５ 外輪押さえ
３０ 冷却油供給装置
３１ 冷却油循環路
３２ 供給経路
３２ａ 分岐供給経路
３３ 戻り経路
３４ａ 導入孔
３４ｂ 排出孔
３５ 圧力調整弁
３６ 油濾過器
３７ 導入孔
３８ 油回収路
３９ 油ポンプ
４０ａ、４０ｂ 排出孔

Claims (2)

  1. 冷却油供給装置から供給される冷却油を転がり軸受の軸方向一端側から回転輪の内輪に吐出し、この冷却油が吐出される一端側の内輪の外径面と隙間を持って対向するシール部を設けて、前記内輪の一端側に吐出される冷却油の一部を、この内輪の外径面とシール部との隙間から軸受内部へ潤滑油として流入させるようにした転がり軸受の潤滑装置において、前記一端側の内輪の端部に小径段差部を設け、この小径段差部に前記転がり軸受の軸方向一端側から吐出される冷却油を吐出するようにしたことを特徴とする転がり軸受の潤滑装置。
  2. 前記小径段差部の外径面に環状溝または螺旋溝を設けた請求項１に記載の転がり軸受の潤滑装置。
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