(57)【要約】【課題】軸受に供給される潤滑油量を自動的に調整でき、簡易な構成且つ低コストで軸受温度を保つことができる軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置１には、第１及び第２軸受４、６が設けられるとともに、各軸受４、６の軌道面近傍に向けてオイルポンプから供給される潤滑油を供給する潤滑油供給路１１が形成されている。潤滑油供給路１１を形成する油路形成部材１０は、各軸受４、６の軌道輪４４、６４と接触しており、油路形成部材１０の潤滑油供給路１１内で、軌道輪４４、６４との接触部１４近傍には、サーモスタット１５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受を備え、該転がり軸受の軌道面近傍に向けてオイルポンプから供給される潤滑油を供給する潤滑油供給路が形成される軸受装置であって、
前記潤滑油供給路を形成する油路形成部材は、前記転がり軸受の軌道輪と接触しており、
前記油路形成部材の前記潤滑油供給路内で、前記軌道輪との接触部近傍には、サーモスタットが設けられていることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記潤滑油供給路には、前記軌道輪との接触部近傍に、潤滑油溜まりが設けられており、
前記サーモスタットは、前記潤滑油溜まりの前記潤滑油供給路への出口付近に設置されることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記サーモスタットは、前記軸受温度が増加するにつれて、供給される潤滑油の油量が増加するように、前記軸受温度に応じて開閉率が変化することを特徴とする請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記サーモスタットが開閉することにより該潤滑油供給路に供給される油量は、使用条件によって予め設定されており、
前記予め設定された油量は、前記潤滑油供給路が全閉時には、軽条件での最低必要油量であり、前記潤滑油供給路が全開時には、軸受の発熱量が最大となる使用条件において前記軸受が発生した熱量分を前記潤滑油によって放出するのに必要な油量であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記サーモスタットは、バイメタル方式、または溶融ワックス方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記転がり軸受は、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、４点接触玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受あるいは球面軸受のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置に関し、より詳細には、転がり軸受を備え、該軸受の軌道面を潤滑しつつ、軌道面の温度を自動調整する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受または軸受周辺の潤滑油供給路に温度センサやサーモスタットなどを設けて、軸受温度を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、軸受及びその周囲の温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知することが可能な温度報知素子が設けられた温度報知機能付き軸受が記載されている。また、特許文献２には、ころがり軸受部の温度を検出する検出手段の検出出力に応じて、温度制御手段により所定の適正温度となるようにオイルの循環制御を行う自動温度管理方式ころがり軸受が記載されている。さらに、特許文献３には、回転速度検出手段により検出された主軸の回転速度に応じて、温度調整手段により冷却流体供給路に供給するハウジング冷却用の流体の温度を調整し、所望の軸受予圧に調整する予圧調整手段を設けた主軸装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９２１５５号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４４４１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１６７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、軸受周りの温度変化に応じて、その状態を報知するサーモスタット等の温度報知素子が設けられているが、これはあくまで軸受及びその周囲の温度が所定値を超えて上昇した際に、その状態を報知するだけであり、軸受温度を調整するものではない。
【０００５】
また、特許文献２及び３では、温度検出手段が検出した温度を電気信号に変換し、軸受外部の機器で潤滑油量あるいは潤滑油温を制御することで軸受温度を所望の温度に制御しようとするものであり、いずれも軸受温度等の軸受の状態を検出した検出信号を軸受外部に送るため、軸受から外部のコントローラや制御機器への配線等が必要となり、機器の構成が複雑になり、コストも高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受に供給される潤滑油量を自動的に調整でき、簡易な構成且つ低コストで軸受温度を保つことができる軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）  転がり軸受を備え、該転がり軸受の軌道面近傍に向けてオイルポンプから供給される潤滑油を供給する潤滑油供給路が形成される軸受装置であって、
前記潤滑油供給路を形成する油路形成部材は、前記転がり軸受の軌道輪と接触しており、
前記油路形成部材の前記潤滑油供給路内で、前記軌道輪との接触部近傍には、サーモスタットが設けられていることを特徴とする軸受装置。
（２）  前記潤滑油供給路には、前記軌道輪との接触部近傍に、潤滑油溜まりが設けられており、
前記サーモスタットは、前記潤滑油溜まりの前記潤滑油供給路への出口付近に設置されることを特徴とする（１）に記載の軸受装置。
（３）  前記サーモスタットは、前記軸受温度が増加するにつれて、供給される潤滑油の油量が増加するように、前記軸受温度に応じて開閉率が変化することを特徴とする（１）または（２）に記載の軸受装置。
（４）  前記サーモスタットが開閉することにより該潤滑油供給路に供給される油量は、使用条件によって予め設定されており、
前記予め設定された油量は、前記潤滑油供給路が全閉時には、軽条件での最低必要油量であり、前記潤滑油供給路が全開時には、軸受の発熱量が最大となる使用条件において前記軸受が発生した熱量分を前記潤滑油によって放出するのに必要な油量であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の軸受装置。
（５）  前記サーモスタットは、バイメタル方式、または溶融ワックス方式であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の軸受装置。
（６）  前記転がり軸受は、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、スラスト玉軸受、４点接触玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受あるいは球面軸受のいずれかであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の軸受装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の軸受装置によれば、潤滑油供給路内に設けられたサーモスタットが、軸受温度に応じて機械的に油路を開閉することで、外部コントローラなどによる信号処理が不要で、簡易な構成且つ低コストで軸受温度を保つために必要な潤滑油量を自動的に調整することができる。また、従来のように潤滑油を常時供給する場合に比べ、冷間始動時の軸受の昇温を促し、軸受損失の低減を実現することができる。さらに、同じ機械装置内で供給される潤滑油温度がサーモスタットに設定された温度よりも低温であれば、他の部品や軸受毎に異なる最適温度を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸受装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す軸受装置を適用したシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機の一実施例を示す軸断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る軸受装置について、図１を参照しながら説明する。
【００１１】
図１に示すように、軸受装置１は、回転軸２の周囲に、第１回転部材３、第１軸受４、支持部材５、ケース部材としての油路形成部材１０、第２軸受６、及び第２回転部材７を備える。本実施形態においては、第１軸受４、及び第２軸受６は、それぞれスラスト玉軸受で構成されている。
【００１２】
第１軸受４は、第１回転部材３に一体回転可能に支持され、第１の軌道面４１を有する第１の軌道輪４２と、油路形成部材１０の一方の軸方向側面に支持され、第２の軌道面４３を有する第２の軌道輪４４と、第１の軌道面４１と第２の軌道面４３との間に転動自在に配置された複数の転動体である玉４５と、複数の玉４５を円周方向に亘って等間隔に保持する図示しない保持器と、を備えている。
【００１３】
第２軸受６は、第２回転部材７に一体回転可能に支持され、第１の軌道面６１を有する第１の軌道輪６２と、油路形成部材１０の他方の軸方向側面に支持され、第２の軌道面６３を有する第２の軌道輪６４と、第１の軌道面６１と第２の軌道面６３との間に転動自在に配置された複数の転動体である玉６５と、複数の玉６５を円周方向に亘って等間隔に保持する図示しない保持器と、を備えている。
【００１４】
第１軸受４と第２軸受６との間には、各第１の軌道面４１、６１及び第２の軌道面４３、６３の近傍に向けて、図示しないオイルポンプから供給される潤滑油を供給するための潤滑油供給機構が設けられている。
【００１５】
潤滑油供給機構は、ケーシング８に固定された油路形成部材１０によって構成される潤滑油供給路１１を備える。潤滑油供給路１１は、ケーシング８に設けられた潤滑油供給孔９と連通している。また、潤滑油供給機構として、支持部材５の外周面には、第１及び第２軸受４、６の軸受空間と連通するように、第２軌道輪４４，６４の肩部間の距離よりも広い幅の凹部５ａが周方向に複数形成されている。
【００１６】
これにより、潤滑油は、オイルポンプから潤滑油供給孔９を介して潤滑油供給路１１に供給され、油路形成部材１０の内周面に形成された潤滑油供給路１１の開口１３から、支持部材５の凹部５ａと第２の軌道輪４４、６４の内周面との間を通過し、各第１の軌道面４１、６１及び第２の軌道面４３、６３の近傍に向けて供給される。
なお、本実施形態では、支持部材５は、油路形成部材１０の内径に嵌合されて支持されている。
【００１７】
潤滑油供給路１１には、第２の軌道輪４４、６４と対応する径方向位置、即ち、第２の軌道輪４４、６４の軌道面４３、６３と反対側の軸方向側面が接触する位置の近傍に、環状の潤滑油溜まり１２が形成されている。また、潤滑油溜まり１２の出口付近となる潤滑油供給路１１の開口１３には、温度に応じて開閉して潤滑油の供給量を調整するサーモスタット１５が配置されている。
【００１８】
サーモスタット１５は、特に制限されるものではなく、バイメタル方式や、溶融ワックス方式のものが使用される。バイメタル方式のサーモスタットは、良く知られているように、熱膨張率の異なる２種の金属を貼り合わせたもので弁部材を構成し、温度変化に応じて熱膨張率の差によって弁部材が変形することを利用して弁を開閉するようにしたものである。また、溶融ワックス方式のサーモスタットは、潤滑油供給路を開閉する弁と一体化したロッドを溶融ワックスが封入された密閉容器内に挿入し、通常は、ばね力等により上記弁を閉じておき、温度が高くなると密閉容器に封入された溶融ワックスが溶融して膨張し、密閉容器の内圧が上昇して上記ばねの付勢力より大きくなると、ロッドが移動して弁が開くように構成したものである。
【００１９】
サーモスタット１５は、第１軸受４の第２の軌道輪４４及び第２軸受６の第２の軌道輪６４が油路形成部材１０と接触する接触部１４の近傍の潤滑油溜まり１２に配置されるため、軸受温度を敏感に感知して、軸受温度に応じて開閉することができる。
【００２０】
即ち、サーモスタット１５は、軸受温度が増加するにつれて、各軸受４、６に供給される潤滑油の油量が増加するように、軸受温度に応じて開閉率を連続的に変化するように構成される。なお、軸受温度が予め設定された温度未満のときには全閉して、各軸受４、６に供給される潤滑油の油量を制限するようにしてもよい。
【００２１】
具体的に、図１に示すように、第１軸受４及び第２軸受６の第２の軌道輪４４、６４の温度が接触部１４から油路形成部材１０を介して潤滑油供給路１１（あるいは潤滑油溜まり１２）中の潤滑油に熱伝導する。従って、軸受温度が高くなると接触部１４近傍の潤滑油供給路１１中の潤滑油の温度も上昇し、上昇した温度に応じて接触部１４近傍に設置されたサーモスタット１５が開く。
【００２２】
サーモスタット１５が開くと、潤滑油溜まり１２の潤滑油が各第１軸受４及び第２軸受６の軌道面４１、４３、６１、６３に供給される。その結果、各第１軸受４及び第２軸受６の軌道面４１、４３、６１、６３は潤滑油によって冷却され、軌道面４１、４３、６１、６３の温度が低下する。
【００２３】
また、逆に軸受温度が降下すると、潤滑油供給路１１（あるいは潤滑油溜まり１２）中の温度が低下する。すると温度が低下した潤滑油によってサーモスタット１５が閉じられ、潤滑油供給路１１の開口１３を流通する流通量を制限する。
【００２４】
このように潤滑油供給路１１を流通する潤滑油の供給が制限され、各軸受４、６の熱が外部に放出されなくなると、再び軸受温度が上昇する。軸受温度が上昇すると、接触部１４近傍に設置されたサーモスタット１５が開き、再び潤滑油の供給が開始される。このように、サーモスタット１５は、温度に応じて自動的に潤滑油の供給を調整する。
【００２５】
潤滑油は低温では動粘度が大きく、高温では動粘度が低くなるため、高温時の方が軸受の動トルクが小さくなる。しかし、温度が高くなり過ぎると、油膜切れ等が発生し、剥離や焼き付きの原因となる。
【００２６】
これに対して本実施形態の軸受装置１によれば、低温時には潤滑油量を絞ることで、軸受温度を早期に適温まで上昇させることが可能となり、軸受の動トルクを低減させることができ、また、軸受の発熱により高温となった場合には、潤滑油を多く供給することで設定温度以上への昇温を阻止し、油膜切れを防止することができる。
【００２７】
また、サーモスタット１５が開閉することにより軌道面近傍に供給される油量は、回転軸２の回転数及び各軸受４、６が受ける負荷荷重などの使用条件によって予め設定されている。具体的に、サーモスタット１５が完全に閉じられたときには、軽条件での最低必要油量（無負荷での該軸受の運転に必要な最低必要油量）とし、サーモスタット１５が完全に開いたときには、各軸受４、６の発熱量が最大となる使用条件において各軸受が発生した分の熱量を、潤滑油によって放出するのに必要な油量とする。
なお、全閉時に最低必要油量を確保する構成としては、図１に示すように、サーモスタット１５は、開口１３に対して最低必要油量が流通する隙間が設けられるように配置されればよい。あるいは、サーモスタット１５を配置する開口１３と別に、最低必要油量を確保するためのバイパス路が油路形成部材１０を貫通するように形成されてもよい。
【００２８】
このように本実施形態によれば、潤滑油供給路１１内に設けられたサーモスタット１５が、軸受温度に応じて機械的に開閉することで、外部コントローラなどが不要で、簡易な構成且つ低コストで軸受温度を保つために必要な潤滑油量を自動的にかつ連続的に調整することができる。
【００２９】
なお、本実施形態の軸受装置１は、例えば自動車の変速機として使用されるトロイダル型無断変速機に適用される。図２は、本実施形態の軸受装置１をシングルキャビティ式のトロイダル型無断変速機に設置した一実施例を示す断面図である。
【００３０】
図２に示すように、シングルキャビティ式トロイダル型無断変速機２０は、例えばエンジン等の駆動源と連動して回転する回転軸であるトルク入力軸２の周囲に、トロイダル型変速機構２１と、第１回転部材である出力ギヤ３と、ローディングカム装置２５と、第１軸受である出力側軸受４と、第２軸受である入力側軸受６とを備える。
【００３１】
トロイダル型変速機構２１は、互いに対向する面がそれぞれ円弧形状の凹断面を有する入力ディスク２２及び出力ディスク２３と、これらのディスク２２、２３間に挟持され、球状凸面を有する回転自在なパワーローラ２４とを組み合わせて構成させる。入力ディスク２２は、トルク入力軸方向への移動が可能なようにトルク入力軸２に対して駆動結合され、出力ディスク２３は、トルク入力軸２に対して相対的に回転可能かつ入力ディスク２２から離れる方向への移動が制限されるように入力ディスク２２と対向して取り付けられる。
【００３２】
また、ローディングカム装置２５は、入力ディスク２２とパワーローラ２４の間及びパワーローラ２４と出力ディスク２３の間に発生する摩擦力が常に適切な大きさになるように調節するために、トルク入力軸２の入力ディスク側端部に固定されたローディングナット２６と入力ディスク２２の間に、入力トルクに応じて入力軸方向への押圧力を増減させる。
【００３３】
このように構成されたトロイダル型無断変速機２０によれば、エンジン等の駆動源からローディングカム装置２５のカムディスク２７に伝達された回転は、ローラ２８を介して入力ディスク２２に伝達される。入力ディスク２２の回転はパワーローラ２４を介して出力ディスク２３に伝達され、出力ディスク２３の回転が出力ギア３より取り出される。
【００３４】
シングルキャビティ式のトロイダル型無断変速機２０では、パワーローラ２４は入力ディスク２２及び出力ディスク２３に挟まれて動力を伝達しており、大きなスラスト荷重を受ける。そしてこのスラスト荷重は、出力ディスク２３から出力ギア３にも伝達され、出力ギア３に掛かるスラスト荷重は出力側軸受４が受ける。また、入力側軸受６も、トルク入力軸２と結合されたフランジ部材７からのスラスト荷重を受ける。
【００３５】
このように、出力側軸受４及び入力側軸受６は、大きなスラスト荷重を受けて高速で回転するので、この部分に潤滑油を供給することが重要であり、上記実施形態の軸受装置１が好適に適用される。
【００３６】
なお、本発明は、上述した実施形態には限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜、変形、改良等は可能である。
【００３７】
上記実施形態では、サーモスタット１５は、潤滑油溜まり１２に配置されており、潤滑油溜まり１２に滞留した潤滑油に軸受温度が伝達されることで、軸受温度を適切に感知することができるが、本発明は、サーモスタットが軸受温度を適切に感知できる場所であれば、これに限らない。例えば、潤滑油溜まりを設けずに、上記接触部の近傍の潤滑油供給路にサーモスタットを配置するようにしてもよい。
【００３８】
また、本発明の油路形成部材は、上記実施形態の構成に限定されるものでなく、軌道輪から油路形成部材に熱伝導が行われるように、転がり軸受の軌道輪と接触する構成であればよく、また、サーモスタットは、軸受温度を適切に感知できるように、軌道輪との接触部近傍に設けられる構成であればよい。
【００３９】
また、本発明が適用される転がり軸受は、スラスト玉軸受に限定されるものではなく、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受あるいは球面軸受のいずれでも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１          軸受装置
２          トルク入力軸
３          出力ギア（第１回転部材）
４          出力側軸受（第１軸受）
５          支持部材
５ａ        凹部
６          入力側軸受（第２軸受）
７          フランジ部材（第２回転部材）
８          ケーシング
９          潤滑油供給孔
１０        油路形成部材
１１        潤滑油供給路
１２        潤滑油溜まり
１３        開口
１４        接触部
１５        サーモスタット
【図１】
2014219067.tif 000003
【図２】
2014219067.tif 000004