(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に環状の内輪軌道面を有する内輪と、内周に環状の外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体とを有する転がり軸受と、
前記外輪が内嵌されるハウジングと、
前記内輪外周と前記外輪内周との間の環状空間に圧縮空気と共に潤滑油を供給する給油部材と、
前記ハウジングに形成され、前記環状空間に供給された潤滑油を吸引して前記ハウジング外部へ排出するための排出路とを備えたオイルエア潤滑方式の転がり軸受装置であって、
前記外輪内周の軸方向両端部のうち少なくとも一方の端部に流れる潤滑油を毛細管現象によって前記排出路へ排出する排油部材を備え、
前記排油部材は、前記外輪の端面に沿って径方向に延びる本体部と、前記本体部の径方向内端から前記環状空間内に延長された延長部とを有していることを特徴とする転がり軸受装置。
【請求項２】
前記延長部は、前記外輪内周面の端部に沿って延びている請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】
前記延長部は、前記外輪内周の周方向に沿って環状に形成されている請求項２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】
前記給油部材は、前記環状空間の軸方向外側から当該環状空間内に向けて、圧縮空気と共に潤滑油を供給する供給ノズルを有する請求項１〜３のいずれか一項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、オイルエア潤滑方式によって潤滑される転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば工作機械の主軸を支持する転がり軸受のように、高速回転下で使用される転がり軸受においては、軸受内部を確実に潤滑するために、転がり軸受の軸方向一方側から軸受内部に向かって圧縮空気と共に潤滑油を供給するオイルエア潤滑方式が多用されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載のオイルエア潤滑方式では、転がり軸受の外輪の軸方向中央部に、軌道面と外周面とに開口する排出孔が貫通形成されている。この排出孔はハウジングに形成された排出路に連通しており、この排出路を流れる圧縮空気によって軸受内部を負圧にすることにより、軸受内部に供給された潤滑油を排出孔を介して排出路に吸引してハウジング外部へ排出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−１３３７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高速回転下で使用される転がり軸受では、外輪の軌道面に供給された潤滑油は、高速回転に伴う遠心力によって前記軌道面に隣接する外輪内周面に沿って軸方向両端部へ流れ易い。これに対して、従来の特許文献１に記載の転がり軸受にあっては、潤滑油を排出する排出孔は、外輪軌道面に開口しているため、高速回転下では潤滑油を排出するための流路としてほとんど機能せず、外輪内周面の軸方向両端部に潤滑油が滞留し易くなる。このため、滞留した潤滑油が軸方向中央に向かって逆流することがあり、この場合、転走中の転動体に対する潤滑油の撹拌抵抗が増大し、軸受トルクの損失が大きくなるという問題があった。
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、高速回転下における潤滑油の撹拌抵抗を低減することができる転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の転がり軸受は、外周に環状の内輪軌道面を有する内輪と、内周に環状の外輪軌道面を有する外輪と、前記内輪軌道面と前記外輪軌道面との間を転動する複数の転動体とを有する転がり軸受と、前記外輪が内嵌されるハウジングと、前記内輪外周と前記外輪内周との間の環状空間に圧縮空気と共に潤滑油を供給する給油部材と、前記ハウジングに形成され、前記環状空間に供給された潤滑油を吸引して前記ハウジング外部へ排出するための排出路とを備えたオイルエア潤滑方式の転がり軸受装置であって、前記外輪内周の軸方向両端部のうち少なくとも一方の端部に流れる潤滑油を毛細管現象によって前記排出路へ排出する排油部材を備え、前記排油部材は、前記外輪の端面に沿って径方向に延びる本体部と、前記本体部の径方向内端から前記環状空間内に延長された延長部とを有していることを特徴とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、外輪内周の軸方向端部に流れる潤滑油を排油部材により排出路へ排出することができるため、高速回転下において外輪内周の軸方向中央から軸方向端部に流れる潤滑油を排出路へ効果的に排出することができる。しかも、前記軸方向端部に流れる潤滑油は毛細管現象によって排油部材に吸い込まれるため、排油部材に吸い込まれた潤滑油が外輪内周の軸方向中央に向かって逆流するのを抑制することができる。したがって、高速回転下において転走中の転動体に対する潤滑油の撹拌抵抗を低減することができ、ひいては軸受トルクの損失を低減することができる。
【０００８】
また、前記排油部材は、前記外輪の端面に沿って径方向に延びる本体部と、前記本体部の径方向内端から前記環状空間内に延長された延長部とを有しているので、本体部から環状空間内に延長された延長部によって、潤滑油の吸い込み量を増加させることができるため、排油部材による潤滑油の排出効率をより高めることができる。
【０００９】
また、前記延長部は、前記外輪内周面の端部に沿って延びていることが好ましい。この場合は、外輪内周の軸方向中央から軸方向端部に流れる潤滑油を、延長部によって効率良く吸い込むことができるため、排油部材による潤滑油の排出効率をさらに高めることができる。
【００１０】
また、前記延長部は、前記外輪内周の周方向に沿って環状に形成されていることが好ましい。この場合は、外輪内周の全周に亘って滞留する潤滑油を、延長部によって吸い込むことができるため、排油部材による潤滑油の排出効率をさらに高めることができる。
【００１１】
また、前記転がり軸受装置は、前記給油部材は、前記環状空間の軸方向外側から当該環状空間内に向けて、圧縮空気と共に潤滑油を供給する供給ノズルを有することが好ましい。
この場合は、環状空間の軸方向外側から圧縮空気と共に潤滑油を供給するため、高速回転下であっても潤滑油を確実に環状空間に供給することができる。したがって、環状空間内の潤滑油が排油部材によって排出路へ排出されても、潤滑不足による転がり軸受の焼き付きを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の転がり軸受装置によれば、高速回転下において転走中の転動体に対する潤滑油の撹拌抵抗を低減することができ、ひいては軸受トルクの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図である。
【図２】オイルエア潤滑方式における潤滑油の供給側を示す図１の要部拡大断面図である。
【図３】オイルエア潤滑方式のおける潤滑油の排出側を示す図１の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の転がり軸受装置の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。転がり軸受装置１は、工作機械の主軸（図示省略）を支持する転がり軸受２と、この転がり軸受２を保持するハウジング３と、転がり軸受２にオイルエア潤滑方式によりオイルエア（圧縮空気と共に送給される潤滑油）を供給する給油部材を兼ねる外輪間座５と、転がり軸受２に供給された潤滑油をハウジング３の外部へ排出するための排出路８とを備えている。
【００１５】
転がり軸受２は、前記主軸に外嵌固定された内輪２１と、ハウジング３に内嵌された外輪２２と、内輪２１と外輪２２との間を転動する複数の玉（転動体）２３と、各玉２３を円周方向に沿って等間隔に保持するための保持器２４とで構成されるアンギュラ玉軸受である。内輪２１、外輪２２及び玉２３は、軸受鋼や浸炭鋼等の軸受用鋼によって形成されており、保持器２４は、例えばフェノール樹脂等の合成樹脂によって形成されている。
【００１６】
内輪２１は、その外周の軸方向中央部に形成された内輪軌道面２１ａを有している。内輪２１の軸方向一方側（図１の左側）には、環状に形成された内側間座４が隣接して設けられており、この内側間座４によって内輪２１の軸方向位置が設定されている。なお、以下、本実施形態の各図面における左側を「軸方向一方側」とし、右側を「軸方向他方側」とする。
【００１７】
外輪２２は、内輪２１と同心上に配置されており、その内周の軸方向中央部に形成された外輪軌道面２２ａを有している。前記複数の玉２３は、内輪軌道面２１ａと外輪軌道面２２ａとの間に転動可能に配置されている。
【００１８】
保持器２４は、軸方向に離間して配置された一対の円環部２４ａ，２４ｂと、この円環部２４ａ，２４ｂの周方向に沿って等間隔おきに配置されて両円環部２４ａ，２４ｂを連結する複数の柱部２４ｃとを備えている。一対の円環部２４ａ、２４ｂと隣接する柱部２４ｃとの間には、それぞれポケット２４ｄが形成されており、このポケット２４ｄ内に各玉２３を配置し、玉２３を円周方向に沿って所定間隔に保持している。
【００１９】
外輪間座５は、外輪２２の軸方向一方側に隣接して設けられており、この外側間座５によって外輪２２の軸方向位置が設定されている。外輪間座５の外径は外輪２２の外径と同一に形成されるとともに、外輪間座５の内径は外輪２２の内径よりも小さく形成されている。これにより、外輪間座５は外輪２２よりも肉厚に形成されている。
【００２０】
図２は、オイルエア潤滑方式におけるオイルエアの供給側を示す図１の要部拡大断面図である。外側間座５の周方向の所定箇所には、内輪２１の外周と外輪２２の内周との間の環状空間Ｓにオイルエアを供給する供給孔６が形成されている。この供給孔６には、外側間座５の外周部に開口した凹溝６ａが周方向の全周に亘って形成されている。
【００２１】
さらに、供給孔６は、前記凹溝６ａから径方向内方に延びる第一孔部６ｂと、この第一孔部６ｂの径方向中央部から軸方向他方側に延びる第二孔部６ｃと、第一孔部６ｂの径方向内端から軸方向他方側かつ内輪２１側へ傾斜して延びる第三孔部６ｄとから構成されている。第二孔部６ｃ及び第三孔部６ｄは、第一孔部６ｂよりも小径に形成されており、その軸方向他方側の端部は外側間座５の端面５ａに開口している。これにより、第二孔部６ｃ及び第三孔部６ｄは、環状空間Ｓの軸方向外側から環状空間Ｓ内に向けてオイルエアを供給する供給ノズルＰとして機能している。
【００２２】
外側間座５の凹溝６ａに対向するハウジング３には、径方向に貫通する供給路３ａが形成されており、この供給路３ａの外周側には、ハウジング３の外部に配置されたオイルエア潤滑方式の給油装置（図示省略）が接続されている。この給油装置によって給油されたオイルエアは、図２の矢印Ａで示すように、供給路３ａを介して凹溝６ａから第一孔部６ｂに流入し、第二孔部６ｃ及び第三孔部６ｄの開口から、環状空間Ｓに供給される。なお、給油装置は、ハウジング３内部に配置されていてもよい。
【００２３】
図３は、オイルエア潤滑方式におけるオイルエアの排出側を示す図１の要部拡大断面図である。外輪２２の端面２２ｂと外側間座５の端面５ａとの間には、環状空間Ｓに供給されたオイルエア中の潤滑油を排出路８へ排出するための排出孔７が周方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、図３には１つの排出孔７のみを示す。排出孔７は、径方向に延びて形成されており、その径方向内端は環状空間Ｓに連通するとともに、径方向外端はハウジング３に形成された前記排出路８に連通している。
【００２４】
排出路８は、環状空間Ｓに供給された潤滑油を吸引してハウジング３の外部へ排出するためのものであり、軸方向に延びる主路８ａと、この主路８ａから径方向内方に延びる一対の分岐路８ｂ，８ｃとを有している。主路８ａ内には、圧縮空気が図３の矢印Ｂ方向に流れており、分岐路８ｂ内を負圧にしている。分岐路８ｂは、その径方向内端が排出孔７の径方向外端に対向するように形成されており、分岐路８ｃは、その径方向内端が外輪２２の端面２２ｃの軸方向他方側に隣接するように形成されている。
【００２５】
転がり軸受装置１は、外輪２２の内周の軸方向一方側の端部に導かれた潤滑油を毛細管現象によって排出路８へ排出する排油部材であるフェルト９をさらに備えている、このフェルト９は、排出孔７内において外輪２２の端面２２ａに沿って径方向に延びる本体部９ａと、この本体部９ａの径方向内端から環状空間Ｓ内に延長された延長部９ｂとを有している。本体部９ａは、排出孔７の孔径と同一径に形成された紐状部材からなり、外輪２２の端面２２ｂ及び外側間座５の端面５ａに沿って径方向に延びている。本体部９ａの径方向外端は、前記排出路８の分岐路８ｂの径方向内端に位置している。
【００２６】
延長部９ｂは、本体部９ａの径方向内端から外輪２２の内周面の端部に沿って軸方向に延びている。延長部９ｂの軸方向他方側の端部は、保持器２４の円環部２４ａに近接して配置されている。また、延長部９ｂは、外輪２２の内周面の周方向に沿って環状に形成されており、延長部９ｂの外周面は外輪２２の内周面に固定されている。
【００２７】
これにより、環状空間Ｓに供給されたオイルエアのうち、転がり軸受２の高速回転に伴う遠心力により外輪軌道面２２ａから軸方向一方側に流れる潤滑油は、図３の矢印Ｃに示すように、毛細管現象によってフェルト９の延長部９ｂに吸い込まれるとともに本体部９ａをつたって径方向外方へ移動する。そして、本体部９ａの径方向外端まで移動した潤滑油は、負圧になっている分岐路８ｂを介して主路８ａに吸引され、ハウジング３の外部へ排出される。
【００２８】
また、環状空間Ｓに供給されたオイルエアのうち、転がり軸受２の高速回転に伴う遠心力により外輪軌道面２２ａから軸方向他方側に流れる潤滑油は、図３の矢印Ｄに示すように、外輪２２の端面２２ｃをつたって径方向外方に流れる。そして、前記端面２２ｃの径方向外端まで移動した潤滑油は、オイルエア中の圧縮空気と共に、負圧になっている分岐路８ｃを介して主路８ａに吸引され、ハウジング３の外部へ排出される。
【００２９】
以上、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置１によれば、外輪２２の端面２２ｄに、オイルエア中の潤滑油を毛細管現象によって排出路８へ排出するフェルト９が設けられているため、高速回転下において外輪２２の外輪軌道面２２ａから軸方向軸方向一方側の端部に流れる潤滑油を排出路８へ効果的に排出することができる。しかも、前記端部に流れる潤滑油は、毛細管現象によってフェルト９に吸い込まれるため、フェルト９に吸い込まれた潤滑油が外輪軌道面２２ａに向かって逆流するのを抑制することができる。したがって、高速回転下において転走中の玉２３に対する潤滑油の撹拌抵抗を低減することができ、ひいては軸受トルクの損失を低減することができる。
【００３０】
また、フェルト９の本体部９ａから環状空間Ｓ内に延長された延長部９ｂによって、潤滑油の吸い込み量を増加させことができるため、フェルト９による潤滑油の排出効率をより高めることができる。
また、延長部９ｂは外輪２２の内周面の軸方向一方側の端部に沿って延びているため、外輪２２の外輪軌道面２２ａから軸方向一方側に流れる潤滑油を、延長部９ｂによって効率良く吸い込むことができ。したがって、フェルト９による潤滑油の排出効率をさらに高めることができる。
【００３１】
また、延長部９ｂは外輪２２の内周面の周方向に沿って環状に形成されているため、外輪２２の内周面の全周において、延長部９ｂによって潤滑油を効率良く吸い込むことができる。したがって、フェルト９による潤滑油の排出効率をさらに高めることができる。
【００３２】
また、外側間座５に形成された第二孔部６ｃ及び第三孔部６ｄの開口から圧縮空気と共に潤滑油を供給するため、環状空間Ｓの軸方向外側から当該環状空間Ｓ内に向けて、潤滑油を供給することができる。これにより、高速回転下であっても潤滑油を確実に環状空間Ｓに供給することができるため、環状空間Ｓ内の潤滑油がフェルト９によって排出路８へ排出されても、潤滑不足による転がり軸受２の焼き付きを防止することができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく適宜変更して実施可能である。例えば、本実施形態では排油部材としてフェルトを用いているが、その他の紐部材や金属性のメッシュ部材など、毛細管現象によって潤滑油を吸い込むことができるものであればよい。また、本実施形態では、フェルトの延長部は、軸方向に延びているが、環状空間Ｓ内であれば任意の方向に延長されていればよい。
【００３４】
さらに、フェルトの延長部は、外輪内周面の全周に亘って形成されているが、少なくとも潤滑油が滞留し易い箇所に形成されていればよい。また、フェルトは、外輪の軸方向一方側にのみ設けられているが、外輪の軸方向他方側にのみ又は軸方向両側に設けられていてもよい。
【００３５】
また、本実施形態の排出孔７は、外輪２２の端面２２ｂと外側間座５の端面５ａとの間に形成されているが、外輪２２の軸方向一方側の端部、又は外側間座５の軸方向他方側の端部に径方向に延びる貫通孔を形成してもよい。
【００３６】
また、本実施形態では、転がり軸受としてアンギュラ玉軸受を例示したが、円筒ころ軸受や円錐ころ軸受であってもよい。また、本実施形態の転がり軸受装置は、工作機械に用いられる場合について例示したが、高速回転性能が要求される装置であれば好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１：転がり軸受装置、２：転がり軸受、３：ハウジング、５：外側間座（給油部材）、８：排出路、９：フェルト（排油部材）、９ａ：本体部、９ｂ：延長部、２１：内輪、２１ａ：内輪軌道面、２２：外輪、２２ａ：外輪軌道面、２３：玉（転動体）、Ｐ：供給ノズル、Ｓ：環状空間
【図１】
0005678632.tif 000002
【図２】
0005678632.tif 000003
【図３】
0005678632.tif 000004