(57)【要約】【課題】  転がり軸受の内輪と外輪の間の環状空間内で開口するノズルから供給された潤滑油を、従来の比してより確実に転がり軸受の潤滑に寄与させることが可能な転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  転動体１３を保持するための複数のポケット１４ａを備えた保持器１４の一端面側に、保持器１４の回転中心を中心として周方向に一周にわたって伸び、かつ、その底部が各ポケット１４ａに連通する溝１４ｂを形成し、給油ユニット４のノズル４３の先端部をその溝１４ｂ内に挿入した状態とすることにより、転がり軸受１の回転時にノズル１４ｂの開口部の近傍で空気流の乱れや負圧の発生を抑制し、ノズル４３から供給された潤滑油を確実に転動体１３に到達するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に、複数の転動体が保持器に形成された複数のポケットにそれぞれ収容されて周方向に一定のピッチで保持された状態で転動自在に配置されてなる転がり軸受と、潤滑油を貯留するタンクに連通し、かつ、上記転がり軸受の内輪と外輪との間に形成される環状空間内で開口するノズルと、そのノズルを介して上記タンク内の潤滑油を転がり軸受に供給するポンプを備えた転がり軸受装置において、
上記保持器の一端面側に、当該保持器の回転中心を中心として周方向に一周にわたって伸び、かつ、その底部が上記各転動体を個々に収容する各ポケットにそれぞれ連通する溝が形成され、その溝内に上記ノズルの先端が挿入されていることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
上記溝の断面形状が、転動体に近づくほど外輪側に広がる形状であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
上記溝が、転動体に近づくほど外輪側に接近していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自己潤滑機能を備えた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば工作機械等に用いられる各種スピンドル等、比較的高速度で回転する軸の支持にはアンギュラ玉軸受などの転がり軸受が用いられる。このような高速回転軸を支持する転がり軸受に対する潤滑方法としては、従来、主としてオイルエア潤滑方式が多用されている。
【０００３】
オイルエア潤滑方式は、間欠的に供給される微量の潤滑油を配管を通じて圧縮空気により転がり軸受に向けて吹きつける方式であり、高速で回転する転がり軸受の回りに形成されるエアカーテンを突き破って潤滑油を軸受に供給するために、圧縮エアが言わばキャリアとして用いられる。
【０００４】
このようなオイルエア潤滑方式においては、潤滑対象とする転がり軸受が組み込まれているスピンドル等の外部にオイルエア潤滑装置やミキシングバルブ、更にはコンプレッサ並びに外部配管が必要なほか、スピンドル等の内部にもオイルエア用の通路を形成する必要があってコストが高くなるばかりでなく、圧縮エアを用いるが故に騒音レベルが高くなるという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するために、転がり軸受内部に潤滑油供給機構を内蔵させてなる転がり軸受装置が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。この潤滑油供給機能を内蔵させた転がり軸受装置の実用的な構成例を図１０および図１１に示す。図１０は軸平行断面図で、図１１にはその右方から見た正面図である。この例においては、内輪５１と外輪５２の間に、複数の転動体５３を保持器５４によって周方向に一定のピッチで保持された状態で転動自在に配置されてなる転がり軸受の固定輪、例えば外輪５２の内周面に、潤滑油を貯留するタンク５５と、そのタンク５５内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ５６，そのポンプ５６の吐出口に取り付けられて、内輪５１と外輪５２の間の環状空間内の転動体５３の近傍にまで伸びて開口するノズル５７、およびポンプ５６の電源電池を含む駆動回路５８からなる給油ユニットを固定した構造とし、ノズル５７の先端開口部から例えば数十ｎｌ／ｍｉｎ程度の極微量の潤滑油を、転がり軸受の回転時に形成されるエアカーテンの内側に供給する。
【０００６】
この提案によれば、潤滑油は転がり軸受の回転時に生じるエアカーテンの内側に供給されるために、オイルエア潤滑方式のようにキャリアとしての圧縮エアが不要となって騒音の問題を解消することができるとともに、コンプレッサやオイルエア潤滑装置、更には外部配管および内部配管も不要となって、コスト的にも有利となる。
【特許文献１】特開２００４−１０８３８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、以上のような潤滑機能を備えた転がり軸受装置においては、極微量の潤滑油をいかに効率的に転がり軸受の潤滑に寄与させるかが重要となる。すなわち、ノズル先端の開口部から供給される潤滑油の殆ど全てが軌道輪と転動体の間、および転動体と保持器のポケット内面との間に供給されることが望ましいのであるが、転がり軸受の内部には回転による空気流の乱れや負圧が発生するため、その軸受内部の転動体の近傍においてノズルを開口させても、その潤滑油を上記した部位に確実に供給することが困難な場合がある。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来の自己潤滑機能を持つ転がり軸受装置に比して、潤滑油をより確実に転動体と軌道輪との間、あるいは転動体と保持器のポケット内面との間等、転がり軸受の潤滑のために必要な部位に供給することのできる転がり軸受装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するため、本発明の転がり軸受装置は、  内輪と外輪の間に、複数の転動体が保持器に形成された複数のポケットにそれぞれ収容されて周方向に一定のピッチで保持された状態て転動自在に配置されてなる転がり軸受と、潤滑油を貯留するタンクに連通し、かつ、上記転がり軸受の内輪と外輪との間に形成される環状空間内で開口するノズルと、そのノズルを介して上記タンク内の潤滑油を転がり軸受に供給するポンプを備えた転がり軸受装置において、上記保持器の一端面側に、当該保持器の回転中心を中心として周方向に一周にわたって伸び、かつ、その底部が上記各転動体を個々に収容する各ポケットにそれぞれ連通する溝が形成され、その溝内に上記ノズルの先端が挿入されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、上記溝の断面形状を、転動体に近づくほど外輪側に広がる形状とした構成（請求項２）、および、上記溝が、転動体に近づくほど外輪側に接近する構成（請求項３）をそれぞれ好適に採用することができる。
【００１１】
本発明は、保持器の一端面側に、各ポケットに連通する周方向への溝を形成して、その溝内にノズルの先端を挿入して潤滑油を供給することにより、課題を解決しようとするものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、保持器の一端面側にその回転中心を中心として周方向に伸びる溝を設け、その溝の底面を各ポケットに連通させるとともに、その溝内に一端面側からノズルの先端を挿入する。この構成により、ノズルの先端開口部は溝を通じて保持器の各ポケットの内部に連通した状態となる。このような構成によれば、転がり軸受の回転時において、保持器の溝のノズル挿入側の開口部とポケット内での開口部において速度差が生じないため、溝内のノズル開口部分に空気流の乱れや負圧の発生が少なく、ノズルの先端開口部から供給された潤滑油は確実に転動体に到達し、その殆ど全てが転がり軸受の潤滑に寄与する。
【００１３】
また、請求項２に係る発明のように、溝の断面形状を転動体に近づくほど外輪側に広がりを持つ形状とし、あるいは、請求項３に係る発明のように、溝を転動体に近づくほど外輪側に接近させることにより、転がり軸受の回転に伴って溝内に転動体に向かう空気流が遠心力等によって生じ、ノズルの先端開口部から供給された潤滑油がより確実に転動体へと向かう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、転がり軸受の内輪と外輪に挿入されたこれらの間の環状空間内で開口するノズルと、そのノズルを介してタンク内の潤滑油を供給するポンプを備えた転がり軸受において、内輪と外輪の間で転動体をポケットに収容することにより一定のピッチで保持する保持器の一端面側に、周方向に一周にわたって伸び、かつ、各ポケットに連通する溝を形成し、その溝内にノズルの先端を挿入しているので、ノズルの先端開口部には従来に比して空気流の乱れや負圧が発生しにくい状態となり、ノズルの先端開口部から供給された潤滑油が確実に転動体に到達して転がり軸受の潤滑に寄与し、ひいては少ない潤滑油の供給量によって転がり軸受を効率的に潤滑することができる。その結果、タンク内の潤滑油の補充が不可能なタイプにあっては、その寿命を向上させることができ、また、タンク内の潤滑油の補充が可能なタイプにあっては、その補充のインターバルを長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明をアンギュラ玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図であり、図２はその外輪用間座３を図１の左方から見て示す正面図である。
【００１６】
この例は、アンギュラ玉軸受１に隣接配置される内輪用間座２および外輪用間座３のうち、固定側の間座である外輪用間座３に給油ユニット４を配置した例を示している。
アンギュラ玉軸受１は、内輪１１と外輪１２の間に、複数の転動体（ボール）１３を、保持器１４に形成された複数のポケット１４ａ内に収容して周方向に一定の間隔で保持した構造を有し、この例においては外輪１２が固定輪としてハウジングＨ等に組み込まれ、内輪１１の内周面には軸Ｓが固定される。
【００１７】
外輪用間座３に配置されている給油ユニット４は、潤滑油を貯留するタンク４１と、そのタンク４１に管４１ａを介して連通し、タンク４１内の潤滑油を吸引して吐出するポンプ４２，そのポンプ４２の吐出口に取り付けられたノズル４３，およびポンプ４２の駆動回路４４を主体として構成されており、これらは外輪用間座３の内周面に沿って固定されている。そして、ノズル４３は、その先端部分が後述するように保持器１４に形成された溝１４ｂ内に挿入されて開口している。
【００１８】
給油ユニット４の全体構成例を、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して図３に示す。
【００１９】
ポンプ４２は、ポンプ室４２ａと、そのポンプ室４２ａの一部の壁体を形成するダイアフラム４２ｂと、そのダイアフラム４２ｂに貼り付けられた圧電素子４２ｃ、およびポンプ室４２ａと管４１ａとの接続部設けられた逆止弁４２ｄによって構成されている。駆動回路４４は電源電池４４ａを含み、圧電素子４２ｃに対して例えば矩形の電圧信号を供給する。この構成において、圧電素子４２ｃに矩形の電圧信号が印加されることによりダイアフラム４２ｂが図中上下に変位する。ダイアフラム４２ｂの上方への変位時に逆止弁４２ｄおよび管４１ａを介してタンク４１内の潤滑油をポンプ室４２ａ内に吸引し、続く下方への変位時にポンプ室４２ａ内の潤滑油をノズル４３に向けて吐出し、ノズル４３の先端開口部４３ａから保持器１４に向けて供給する。ポンプ４２の潤滑油吐出時には、逆止弁４２ｄの存在によってポンプ室４２ａ内の潤滑油は管４１ａ側に戻ることはない。アンギュラ玉軸受１に対する潤滑油の供給量は、おおよそ３０ｎｌ／ｍｉｎ程度の極微量である。なお、使用条件によっては、潤滑油の供給量は数百ｐｌ〜数百ｎｌ／ｍｉｎに変えることができる。
【００２０】
さて、この例における保持器１４は、樹脂製のもみ抜き保持器であって、図４に斜視図を、図５には図４とは逆向きの端面側から見た部分切欠き斜視図を示すように、その一端面側に、当該保持器１４の回転中心を中心として周方向に一周にわたって伸びる溝１４ｂが形成されている。この溝１４ｂは、その底部が各ポケット１４ａにまで至り、各ポケット１４ａの内側に向けて開口している。図５における符号１４ｃは、溝１４ｂのポケット１４ａ内面における開口部を示している。そして、前記したノズル４３は、保持器１４の一端面側から溝１４ｂ内に若干の隙間を以て挿入され、その先端開口部が溝１４ｂの底部、換言すればポケット１４ａの内面の開口部１４ｃの近傍にまで至って開口している。
【００２１】
以上の本発明の実施の形態によると、アンギュラ玉軸受１の内輪１１が回転することにより、転動体１３が自転しながら公転し、その公転に伴って保持器１４も回転する。ノズル４３の先端開口部は、保持器１４の溝１４ｂ内に位置しているため、その近傍においてはアンギュラ玉軸受１の回転に伴う空気の流れに殆ど乱れがなく、また、負圧も発生しにくい。従って、ノズル４３の先端開口部から供給される潤滑油は、その殆ど全てが溝１４ｂの底部においてポケット１４ａに連通する開口部１４ｃを介して転動体１３に到達し、アンギュラ玉軸受１の潤滑に寄与する。これにより、少ない潤滑油の供給量のもとに効率的にアンギュラ玉軸受１を潤滑することができる。
【００２２】
ここで、溝１４ｂの形状等を工夫して、アンギュラ玉軸受１の回転により溝１４ｂ内に転動体１３に向かう空気流が形成されるようにすれば、ノズル４３から供給される潤滑油をより一層確実に転動体１３に付着させることができる。その例を図６および図７に要部軸平行断面図で示す。
【００２３】
図６に示す例は、保持器１４に形成されている溝１４ｂの両側壁のうち、外側、つまり外輪１２側の側壁１４ｄを、転動体１３に近づくほど外側に傾斜する面としている。このような断面形状を有する溝１４ｂにおいては、アンギュラ玉軸受１の回転に伴う保持器１４の回転により、外側に傾斜した側壁１４ｄに沿って転動体１３に向かう空気流が形成され、ノズル４３の先端開口部から供給された潤滑油はその流れに沿ってより確実に転動体１３に到達する。また、このような外側に向けて傾斜した側壁１４ｄにおいては、その側壁１４ｄに付着した潤滑油が保持器１４の回転に伴う遠心力によって転動体１３へと向かうため、この点においても潤滑油の効率的な使用が可能となる。
【００２４】
一方、図７に示す例は、保持器１４の溝１４ｂを、転動体１３に近づくほど外輪１２側に接近させるべく、少なくとも溝１４ｂの転動体１３側の一部分を外側に傾斜させている。このように溝１４ｂの両側壁をともに外輪１２側に接近させても、上記と同様に保持器１４の回転により溝１４ｂ内で外輪１２側に向かう空気流が形成され、その空気流に沿って潤滑油が転動体１３に到達しやすく、また、溝１４ｂの両側壁に付着した潤滑油についても、遠心力により転動体１３側に向かうため、潤滑油の効率的な使用が可能となる。
【００２５】
ここで、以上の各実施の形態においては、保持器１４として樹脂製のもみ抜き保持器を用いた例を示したが、もちろん黄銅や軟鋼等の異種材料も用いることができる。また、本発明は冠型の保持器を用いることもできる。その例を図８に斜視図で示す。この冠型の保持器１４０は、環状の基体１４１の軸方向一端側に、ポケット１４０ａを形成すべく柱部１４２を突出形成した構造を有するものであって、このような冠型の保持器１４０を用いる場合には、基体１４１側の端面に溝１４０ｂを形成して、その溝１４０ｂの底部を各ポケット１４０ａに連通させればよい。
【００２６】
また、前記した実施の形態においては、給油ユニット４を外輪用間座３に固定した例を示したが、転がり軸受自体に組み込むこともできる。図９にその例を軸平行断面図で示す。この図９の例は、内輪１１０および外輪１２０を通常のアンギュラ軸受に比して軸方向一端面側に同じ寸法だけ長くし、その内輪１１０および外輪１２０の延長部分において、これらの間に形成されている環状空間内に、前記した各例と同等の給油ユニット４を組み込んでいる。この例は外輪１２０が固定輪として用いられるものを示し、従って給油ユニット４を構成する各部材は外輪１２０の内周面に固定されている。このような構造においても、保持器１４に前記した実施の形態と同等の溝１４ｂを形成してその内部にノズル４３の先端部を挿入することによって、前記と同等の作用効果を奏することができる。
【００２７】
また、本発明はアンギュラ玉軸受のほか、例えば深溝玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受などにも等しく適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明をアンギュラ玉軸受に適用した実施の形態の軸平行断面図である。
【図２】図１の実施の形態における外輪用間座３を図１の左方から見て示す正面図である。
【図３】本発明の実施の形態の給油ユニット４の全体構成を示す図であり、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における保持器１４の斜視図である。
【図５】同じく本発明の実施の形態における保持器１４を、図４とは逆向きの端面側から見て示す部分切欠き斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の要部軸平行断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態の要部軸平行断面図である。
【図８】本発明を冠型保持器を用いた転がり軸受に適用する場合の溝の形成例を示す斜視図である。
【図９】給油ユニットを転がり軸受自体の内部に組み込んだ例を示す軸平行断面図である。
【図１０】自己潤滑機能を備えた従来の転がり軸受装置の構成例を示す軸平行断面図である。
【図１１】図１０の右方から見た正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  アンギュラ玉軸受
１１，１１０  内輪
１２，１２０  外輪
１３  転動体
１４，１４０  保持器
１４ａ，１４０ａ  ポケット
１４ｂ，１４０ｂ  溝
１４ｃ  開口部
１４ｄ  外側の側壁
２  内輪用間座
３  外輪用間座
４  給油ユニット
４１  タンク
４２  ポンプ
４３  ノズル
４４  駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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