CN102762880A - 滚动轴承的润滑结构和滚动轴承 - Google Patents

滚动轴承的润滑结构和滚动轴承 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供一种滚动轴承的润滑结构，可使轴承的高速化和保护环境问题两者同时满足的同时，以低成本地制作。在滚动轴承(1)的内圈(2)的外径面中的滚动面(2a)的侧方设置斜面部(2b)，并且设置油脂箱(10)，该油脂箱(10)与滚动轴承(1)的外圈(3)邻接，在该箱的内部形成油脂存留部(11)。在油脂箱(10)的油脂存留部(11)的内部，设置通过毛细管现象以使油脂中的基础油移动的基础油移动介质(15)，基础油移动介质的一端与斜面部(2b)接触，由此，密封于油脂存留部(11)中的油脂中的基础油由基础油移动介质(15)传递，附着于斜面部(2b)上，利用基础油的表面张力和因内圈(2)的旋转产生的沿斜面部(2b)的基础油的流动，将附着于该斜面部(2b)上的基础油供向轴承的内部。

Description

滚动轴承的润滑结构和滚动轴承
相关申请
本申请要求下述优先权：申请日为2010年2月17日、申请号为日本特愿2010-032258的申请；申请日为2010年3月29日、申请号为日本特愿2010-074325的申请。通过参照，其整体作为构成本申请的一部分的内容而引用。
技术领域
本发明涉及用于机床主轴等的高速主轴的支承的滚动轴承的润滑结构和进行油脂润滑的带有密封装置的滚动轴承。
背景技术
为了提高加工效率，最近的机床具有越来越高速化的倾向，即使对于用于主轴的轴承，也要求高速化以便应对其要求。另外，节能、节省资源的环境问题越来越被关注。相对该速度的提高和环境问题，作为轴承的重要的技术课题是润滑方法。作为普通的主轴用轴承的润滑方法，具有：油脂润滑；将油混合于压缩空气中、通过喷嘴而喷射到轴承的内部的油气润滑；采用喷嘴，将油直接喷射到轴承的内部的喷射润滑。这些润滑方法像下述的那样，分别具有优缺点。
油脂润滑的处理简便，但是其不适合于高速旋转的轴承。油气润滑可适用于高速旋转的轴承，但是因必须要求大量的压缩空气、产生油雾、产生噪音等，具有节能、环境方面的问题。在三种润滑方法中，喷射润滑可使轴承的旋转速度达到最高，但是由于必须要求供油装置等的附带设备、因采用大量的油导致运转产生的动力损失很大等的理由，与油气润滑同样，从节能、节省资源的观点来说是有问题的。
由于像上述那样，在过去的润滑方法中，分别具有问题，故最近，人们提出以使高速化和环境问题两者同时满足为目的的新的润滑方法(专利文献1)。在该方法中，密封有油脂的油脂箱按照与轴承邻接的方式设置，利用在轴承中产生的热循环，将上述油脂箱内的油脂中的基础油分离的同时，将其喷到轴承的内部。
另外，作为进行油脂润滑的轴承的高速化的尝试，人们提出有下述的方案，其中，作为保持器内径面、内圈外径面越从端面靠近中心侧其直径越大的斜面结构，通过泵作用将油雾引导到滚动体侧(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-103232号公报
专利文献2：日本特开2006-161943号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1的润滑方法中，在轴承为角接触滚珠轴承的场合，油脂箱设置于轴承的正面侧。通常，在机床的主轴的支承中，多按照背面组合的方式采用一对角接触滚珠轴承。于是，在将轴承和油脂箱组装于机床的主轴上的场合，从安装于主轴的前端的刀具到轴承的距离因油脂箱的量而变长。上述距离长这一点从主轴的弯矩刚性的方面来看是不利的。
于是，人们考虑了下述的润滑方法，其中，按照可将润滑油从轴承背面侧供给到轴承内部的方式，将设置于外部的油箱的润滑油导入设置于轴承的轴向附近(比如轴承背面侧)的供油部件，使设置于该供油部件内部的毛细管现象发生部件的前端接触轴承的内圈外径面，导入供油部件的润滑油由毛细管现象发生部件传递，供给到轴承的内部。但是，在该方法中，由于必须要求油箱与将该油箱的润滑油导入到供油部件的配管，故具有成本变高的问题。
另外，对于包含上述专利文献2的技术在内的一般进行油脂润滑的轴承，由于在轴承组装时密封的油脂存在于轨道圈的轨道面(滚动面)，故在常规运转后，进行使用。此时，存在于滚动面上的油脂沿滚动体而运动，油脂的一部分被滚动面的端部刮掉，一部分分散开，附着在设置于轴承两端的密封装置的内壁面上。从残留于轨道圈上的油脂分离开的基础油的大部分虽被期望供给到滚动面、进行润滑，但是附着于密封装置的内壁面上的油脂(在下面将该油脂称为“密封装置附着油脂”)对润滑的贡献率是小的。由于进行油脂润滑的轴承的寿命在使用条件适当时，在许多的场合由油脂的寿命确定，故如果可更加有效地使用上述密封装置附着油脂，则可按照与过去相同的油脂密封量来延长轴承的寿命。
本发明的目的在于提供一种滚动轴承的润滑结构，其可通过采用基础油移动介质，在使轴承的高速化和环境问题两者同时满足的同时，以低成本制作。
本发明的另一目的在于提供一种滚动轴承，其可通过采用基础油移动介质，在进行油脂润滑的内圈旋转的带有密封装置的滚动轴承中，有效活用带密封装置的油脂的基础油，谋求轴承的寿命的延长。
用于解决课题的技术方案
本发明的滚动轴承的润滑结构包括内外圈与夹设于该内外圈之间的多个滚动体，其中，在作为旋转圈的上述内圈的外径面中的滚动面的侧方设置斜面部，并且设置油脂箱，该油脂箱与滚动轴承的外圈邻接，在该油脂箱的内部形成油脂存留部，在该油脂箱的油脂存留部的内部设置通过毛细管现象以使油脂中的基础油移动的基础油移动介质，该基础油移动介质的一端与上述斜面部接触，密封于上述油脂存留部中的油脂中的基础油由上述基础油移动介质传递，附着于上述斜面部上，利用基础油的表面张力和因上述内圈的旋转产生的沿上述斜面部的基础油的附着流动，将附着于该斜面部上的基础油供向轴承的内部。
在该方案的润滑结构中，在组装时，油脂密封于滚动轴承的内部，并且油脂事先密封于油脂箱的油脂存留部的内部。轴承的润滑通过初始密封的油脂与油脂存留部的内部的油脂而进行。油脂存留部的内部的油脂中的基础油通过因基础油移动介质的毛细管现象而产生的基础油抽取和移动，附着于内圈的斜面部上。附着于斜面部上的基础油通过基础油所具有的表面张力与伴随内圈的旋转的离心力，沿斜面部向轴承内部方向移动，用作润滑油。像这样，由于不但具有轴承内部的初始密封油脂，而且在油脂存留部的内部具有油脂，故润滑的可靠性高，可实现轴承的寿命的延长。
在该润滑结构中，在滚动轴承为角接触滚珠轴承等的具有接触角的轴承的场合，也可将油脂箱设置于滚动轴承的正面侧和背面侧中的任意者上。通常，机床的主轴的支承多按照背面组合的方式采用一对角接触滚珠轴承。在此场合，通过于滚动轴承的背面侧设置油脂箱，可进行从滚动轴承到主轴的前端的距离最短的设计。在机床中，于主轴的前端上安装刀具。如果从滚动轴承到轴承的前端的距离短，则相对作用于刀具上的外力负荷的弯矩刚性大，从结构上是有利的。
由于将密封于油脂箱的油脂存留部中的油脂的基础油用作润滑油，故在外部不需要油箱和管。也不必对轴承箱进行油导入孔等的加工。由此，结构简单，可低价格地制作。另外，由于不采用大量的油，润滑用的运转动力也是不必要的，故从节能、节省资源的观点来说是优选的。另外，由于为油脂润滑，故维护是不需要的。
在本发明中，可为下述形式，其中，上述油脂箱具有将上述油脂存留部和外部连通的介质穿过间隙，上述基础油移动介质可穿过该介质穿过间隙。可在此场合，上述油脂箱的外壳中的上述介质穿过间隙的外径侧部分形成为筒状部，该筒状部经由间隙部而覆盖于上述内圈的上述斜面部，该筒状部中的比上述介质穿过间隙更向轴承的轴向中心侧突出的部分的内径面呈下述形状，按照该筒状部的前端与上述斜面部接触的方式对上述基础油移动介质的油脂存留部以外的部分进行导向的形状。
通过将基础油移动介质穿过设置于油脂箱上的介质穿过间隙，一边防止油脂或基础油从油脂存留部内部的泄漏，一边将油脂中的基础油由基础油移动介质传递，导出到油脂存留部外面。在油脂箱中形成筒状部，其内径面呈按照该筒状部的前端与斜面部接触的方式对基础油移动介质的油脂存留部以外的部分进行导向的形状，由此，使基础油移动介质的一端确实与斜面部接触。
在本发明中，可在上述斜面部设置截面呈V状的圆周槽，上述基础油移动介质的一端与该圆周槽的上述滚动面侧的斜面接触。
如果在斜面部设置圆周槽，则可在运转停止时，将附着于内圈的斜面部上的基础油、与由基础油移动介质传递的从油脂存留部的油脂中被抽取的基础油临时保持于圆周槽中。可将在开始启动时保持于圆周槽中的油再次用作润滑油，可经常通过湿润的润滑油实现润滑。通过使圆周槽的截面呈V状，从基础油移动介质的一端排到圆周槽的滚动面侧的斜面的基础油容易移向内圈外径面的斜面部。圆周槽的斜面的斜度由内圈的实用旋转速度而确定。具体来说，速度越高，斜度越大。
也可在本发明中，在上述斜面部上设置远离上述滚动面的一侧为较小直径的台阶部，上述基础油移动介质的一端与该台阶部的台阶面接触。按照广义来讲，台阶部为斜面部的一部分。
在此场合，通过基础油移动介质，从油脂存留部内的油脂中抽取的基础油附着于内圈的台阶面上。附着于台阶面上的基础油从台阶面移向斜面部，沿斜面部向轴承内部方向移动，用作润滑油。即使像这样，在斜面部上设置台阶部，仍与上述相同，在运转停止时，将油临时地保持于台阶部上，可经常通过湿润的润滑油实现润滑。
可在本发明中，在上述斜面部相对轴承中心线的角度设为α(°)，滚动体的节距圆直径设为dm(mm)，旋转速度设为n(min-1)的场合，则
α≥{0.056·dm·n·10-4}-2
的关系可成立。
内圈外径面的斜面部的角度的优选值伴随轴承的dm·n值而不同。作为试验的结果而知道，斜面部的角度α可为由上述式表示的值。另外，dm·n值为表示径向轴承的使用条件的高速的程度的数值，通过轴承内径和外径的平均值dm与允许转数n的乘积表示。
在本发明中，上述基础油移动介质的材料可采用产生毛细管现象的日本纸、包括无纺布的织布、以及皮革中的至少任意一种。在这里，日本纸指由麻、葡蟠、黄瑞香这样的植物原料制成的纸。
任意的材料均具有从油脂中抽取基础油而包含它的性质、以及通过毛细管现象而移动所包含的基础油的性质。由此，最好为从油脂中抽取基础油，将其导向内圈外径面的斜面部的基础油移动介质的材料。
在本发明中，最好，上述基础油移动介质按照可调整与上述斜面部的接触部分的圆周方向长度的方式设置于上述油脂箱中。
如果基础油移动介质可调整与斜面部的接触部分的圆周方向长度，则可通过调整该圆周方向长度，调整内圈斜面部的附着油量。
也可在本发明中，上述基础油移动介质中的上述油脂存留部内的部分分支成相互沿圆周方向离开的多个分支部。
如果上述基础油移动介质中的上述油脂存留部内的部分像上述那样分支，则可将各分支部分散而设置于油脂存留部的较宽的范围内，可从油脂存留部的全部区域以良好的效率抽取基础油。
本发明的滚动轴承包括：内外圈；夹设于该内外圈之间的多个滚动体；密封装置，该密封装置设置于上述外圈上，将内外圈之间的轴承空间封闭，其中，在上述内圈的外径面上设置斜面部，该斜面部越从端面侧靠近滚动面(轨道面)侧，其直径越大，在上述密封装置的内壁面上设置呈圆环状的基础油移动介质，其由产生毛细管现象的材料制成，使油脂中的基础油移动，在该基础油移动介质的内周缘部的整周或一部分与作为旋转圈的上述内圈的外径面的斜面部接触。
在内外圈之间的轴承空间中密封有油脂。通过轴承的运转，存在于滚动面上的油脂沿滚动体运动，油脂的一部分由滚动面的端部刮取，一部分分散开，附着于设置于轴承两端上的密封装置的内壁面上。
按照上述方案，由于使油脂的基础油移动的基础油移动介质设置于密封装置的内壁面上，上述基础油移动介质的内周缘部在上述内圈的外径面上与斜面部接触，该斜面部按照越从端面侧接近滚动面(轨道面)侧，其直径越大的方式设置，故将附着于上述密封装置的内壁面上的密封装置附着油脂中的仅仅对于润滑必要的基础油通过毛细管现象，经由基础油移动介质附着于上述斜面部上。如果内圈旋转，则可使附着于上述斜面部上的基础油通过离心力、表面张力而有助于润滑。由此，可通过密封有同量的油脂的已有的带有密封装置的滚动轴承，谋求寿命延长。
由于上述基础油移动介质的内周缘部接触于上述斜面部，故如果内圈旋转，则附着于内圈外径面的斜面部上的基础油通过离心力和表面张力一边附着于上述斜面部上，一边移动到大直径侧，即内圈的滚动面侧。下面将上述离心力和表面张力的基础油的流动称为“附着流动”。
通过上述两种作用，即毛细管现象的作用和附着流动的作用，密封装置附着油脂有助于轴承的润滑。如果进行轴承的普通运转，则密封装置附着油脂的基础油通过毛细管现象的作用，经由基础油移动介质供给到上述斜面部。供给到该内圈外径面的斜面部的基础油通过附着流动移到轴承的中心，有助于润滑。
在按照轴承的允许旋转速度或使用旋转速度进行旋转的场合，也可将上述斜面部的斜面角度作为下述角度，该角度为：基础油借助离心力，在上述斜面部流向滚动面侧的角度。上述“允许旋转速度”为在给出滚动轴承的使用指南的规格书中记载的值，对应于轴承尺寸而确定。根据旋转速度，作用于油脂上的离心力不同。具体来说，旋转速度越高，作用在附着于斜面上的油脂上的离心力越大，供给到上述斜面部的基础油容易移到轴承的中心，大大有助于润滑。
上述基础油移动介质和上述斜面部也可设置于轴承的仅仅一侧或两侧。
在上述内圈的外径面的斜面角度设为α、滚动体的节距圆直径设为dm(mm)、旋转速度设为n(min-1)的场合，则斜面角度α通过下述式而给出：
α≥{0.056·dm·n·10-4}-2
该式基于采用具有斜面的内径70mm和100mm轴承的模拟内圈而实施的实验结果。通过采用油气，将油附着于内圈的斜面部(角度变更实施)，借助目视而观察附着流动的有无的方法而实施。作为斜面的附着流动的观点，认为如果油附着于斜面上，则没有油气的油、油脂的基础油的差。
上述基础油移动介质的材料也可为产生毛细管现象的日本纸、包括无纺布的织布、与皮革中的至少任意一种。
密封装置也可不与上述斜面部接触。在比如，从低发热、节能的观点来看，希望低转矩的机床用轴承、普通产业机械电动机用轴承等中，可使上述密封装置为非接触。
也可使密封装置与上述斜面部接触。可在比如，重视防尘、防水性的铁道车辆用轴承、汽车用轴承、风车用轴承等中，使上述密封装置发生接触。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施方式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施方式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。
图1为本发明的第1实施方式的滚动轴承的润滑结构的纵向剖视图；
图2为该滚动轴承的润滑结构的部分放大图；
图3为从轴向观看该滚动轴承的润滑结构中的基础油移动介质的一个例子的图；
图4为从轴向观看该基础油移动介质的不同的例子的图；
图5为适用该滚动轴承的润滑结构的主轴装置的纵向剖视图；
图6为表示本发明的第2实施方式的滚动轴承的润滑结构的一部分的纵向剖视图；
图7为沿圆周方向将该润滑结构中的基础油移动介质展开，表示其一部分的图；
图8为表示本发明的第3实施方式的滚动轴承的润滑结构的一部分的纵向剖视图；
图9为表示本发明的第4实施方式的滚动轴承的润滑结构的一部分的纵向剖视图；
图10为本发明的第5实施方式的滚动轴承的润滑结构的纵向剖视图；
图11为表示本发明的第6实施方式的滚动轴承的纵向剖视图；
图12为该滚动轴承的主要部的放大剖视图；
图13(A)为本发明的第7实施方式的滚动轴承的纵向剖视图，图13(B)为从轴向表示该滚动轴承的基础油移动介质的仅仅内周缘部的侧视图；
图14为从轴向表示本发明的第8实施方式的滚动轴承的基础油移动介质的仅仅内周缘部的侧视图；
图15为本发明的第9实施方式的滚动轴承的纵向剖视图；
图16为本发明的第10实施方式的滚动轴承的纵向剖视图；
图17为本发明的第11实施方式的滚动轴承的纵向剖视图。
具体实施方式
下面结合图1～图2对本发明的第1实施方式进行说明。图1为滚动轴承的润滑结构整体的纵向剖视图，图2为其部分放大图。该滚动轴承的润滑结构适用于作为角接触滚珠轴承的滚动轴承1，在滚动轴承1的背面侧，以邻接的方式设置油脂箱10。
滚动轴承1包括内圈2；外圈3；夹设于该内外圈2、3的滚动面2a、3a之间的多个滚动体4。滚动体4由滚珠构成，各滚动体4分别保持于保持器5的兜部5a的内部。内外圈2、3之间的轴承空间的正面侧端部通过作为密封装置的密封件6而密封。在轴承背面侧，油脂箱10兼作密封件，在轴承空间的背面侧端部没有设置密封件。内圈2、外圈3与滚动体4由轴承钢等的钢材、陶瓷等形成。保持器5由树脂等构成。
内圈2的外径面中的滚动面2a的轴承背面侧的部分构成越靠轴向外侧，其直径越小的斜面部2b。斜面部2b相对轴承中心线O的角度α(°)由内圈2的实用旋转速度而确定。具体来说，速度越高，角度α越大。在比如，使用最高旋转速度按照dm·n值为200万的场合，角度α大于9°。一般通过α≥{0.056·dm·n·10-4}-2的式而表示。该式通过试验的结果而求出。其中，dm表示上述滚动体的间距圆直径(mm)，n表示旋转速度(min-1)。
在上述斜面部2b的一部分上设置截面呈V字形的圆周槽7。在图示例子中，圆周槽7的轴向内侧的侧面为斜面7a，轴向外侧的侧面为径向面7b。斜面7a和斜面部2b由平滑的曲线连接。圆周槽7的轴向位置相对斜面部2b，稍靠向外侧。
油脂箱10为在内部形成中空状的油脂存留部11的环状的部件，由油脂箱主体12和油脂箱前端部分13构成。具体来说，油脂箱主体12由：沿轴向延伸的内周壁部12a；与该内周壁部12a平行的外周壁部12b；将该内周壁部12a与外周壁部12b的轴承背面侧之间连接的背面壁部12c构成。另外，油脂箱前端部件13在按照封闭油脂箱主体12的轴承背面侧开口的方式嵌入于上述内周壁部12a和外周壁部12b之间的状态设置。
油脂箱前端部件13的内周部构成向轴承侧延伸的筒状部13a，在该筒状部13a的基端侧部分的内径面和油脂箱主体12的内周壁部12a中的轴承侧端部的外径面之间，形成介质穿过间隙14。该介质穿过间隙14的尺寸为使后述的基础油移动介质15穿过的程度。油脂箱前端部件13的筒状部13a从介质穿过间隙14向轴承的轴向中心侧而突出，在内圈2的斜面部2b上夹设间隙δ1而覆盖。在筒状部13a的前端部上形成向内周侧突出的凸部13b。凸部13b中的朝向介质穿过间隙14的侧面为越靠近介质穿过间隙14侧其直径越大的锥状面13c。由此，筒状部13a中的相对介质穿过间隙14而向轴承的轴向中心侧突出的部分的内径面呈下述形状，按照与内圈2的外径面中的V字形圆周槽7的斜面7a接触的方式对后述的基础油移动介质15的油脂存留部11之外的前端部进行导向的形状。
在油脂箱10的油脂存留部11中密封有油脂。另外，在油脂存留部11中插入独立于油脂箱10的基础油移动介质15，其一端穿过上述介质穿过间隙14，向油脂存留部11之外突出。基础油移动介质15从油脂中抽取基础油，通过毛细管现象使该基础油移动，由比如，日本纸、布、皮革、毡等构成。在这里，日本纸指由麻、葡蟠、黄瑞香这样的植物原料构成的纸。布也可为织布、无纺布的任意者。最好，基础油移动介质15的油脂存留部11内的端部延伸到油脂箱主体12的背面壁部12c附近。基础油移动介质15既可像图3那样呈圆筒状，在整周的范围内设置，也可像图4那样，按照在整周分散的方式设置具有任意的圆周方向宽度的多个基础油移动介质单体15a。在后者的场合，可调整基础油移动介质15整体的圆周方向长度，可调整由此抽出的基础油的量。
油脂箱10由钢制成或树脂制成。在任意的场合，容易通过机械加工而成形。另外，在由树脂制成的场合，可通过注射成形的方式成形。注射成形可以低于机械加工的价格而制作。
上述油脂箱10按照油脂箱前端部件13的轴承侧的面与外圈3的轴承背面侧的端面接触的方式，与滚动轴承1邻接而组装。基础油移动介质15中的从油脂存留部11突出的部分与筒状部13a的锥状面13c接触，朝向变为内径侧，其前端轻轻地与上述圆周槽7的斜面7a接触。内圈2的斜面部2b和油脂箱前端部件13的凸部13b经由间隙δ1而面对。在油脂存留部主体12的外周壁部12b的轴承侧端面和外圈3的轴承背面侧的端面之间设置密封圈16。
在上述油脂箱10的组装状态，外圈衬圈17嵌合于油脂箱10的外周上，外圈衬圈17的台阶面17a与油脂存留部主体12的外周壁部12b的轴承背面侧端卡合。由此，对油脂箱10的轴向位置进行约束。另外，内圈2通过内圈衬圈18而定位。外圈衬圈17和内圈衬圈18由钢制成。
图5表示采用图1和图2所示的滚动轴承的润滑结构的主轴装置的一个例子。该主轴装置为机床用的装置，在主轴20的一端部20a上，安装有刀具或工件的夹具(图中未示出)，在另一端部20b上，经由旋转传递机构(图中未示出)而连接有电动机等的驱动源。主轴20通过沿轴向离开的一对滚动轴承1以可旋转的方式支承。在图示例子中，一对滚动轴承1通过背面组合而设置。各滚动轴承1的内圈2嵌合于主轴20的外径面上，外圈3嵌合于轴承箱21的内径面上。该内外圈2、3分别通过外圈衬圈17和内圈衬圈18而定位，通过内圈按压衬圈22和外圈按压盖23分别固定于主轴20和轴承箱21上。另外，在各滚动轴承1的背面侧设置油脂箱10。
对上述方案的润滑结构的作用进行说明。
在组装时，在滚动轴承1的内部密封油脂，并且在油脂箱10的油脂存留部11的内部事先密封油脂。轴承的润滑通过初始密封的油脂与油脂箱10内的油脂基础油利用基础油移动介质15所具有的毛细管现象的抽取和移动作用而进行。具体来说，通过基础油移动介质15抽取的油脂基础油移向油脂存留部11的外方，附着于内圈2的圆周槽7的斜面7a上。附着于斜面7a上的基础油通过基础油所具有的表面张力、与伴随内圈2的旋转的离心力，移向内圈2的斜面部2b，另外在附着于斜面部2b上的同时，向轴承内部方向移动。由于斜面7a和斜面部2b与平滑的曲线连接，故从斜面7a到斜面部2b的基础油的移动顺利地被进行。另外，内圈2的斜面部2b和油脂箱前端部分13的凸部13b之间的间隙δ1小，可通过伴随内圈2的旋转的泵作用促进沿斜面部2b的基础油移动，并且还可期待防止来自轴承内部的油脂泄漏的密封效果。到达斜面部2b中的与滚动面2a的边界边缘部的基础油因离心力而飞散到外径侧，附着于滚动体4的外面和保持器5的兜部5a的内面上，用作润滑油。
在运转停止时，附着于内圈2的斜面部2b上的油，与由基础油移动介质15传递，从油脂存留部11的油脂供给的油暂时保持于圆周槽7中。在启动时，内圈2旋转，由此，保持于圆周槽7中的油再次用作润滑油。由此，可在平时，通过湿润的润滑油进行润滑。像这样，不但具有轴承内部的初始密封润滑油，而且在油脂存留部11内部具有油脂，由此，润滑的可靠性高，可实现轴承的寿命延长。
在比如，像图5的主轴装置的那样，一对滚动轴承1以背面组合的方式设置的场合，可在各一对滚动轴承1的背面侧设置密封箱10。按照该方案，在滚动轴承1的正面侧不设置润滑用的部件也可。由此，可进行从滚动轴承1到作为主轴20的刀具安装端的一端部20a的距离为最短的设计。如果从滚动轴承1到主轴20的一端部20a的距离短，可增加针对作用于刀具上的外力负荷的弯矩刚性。在不必要求弯矩刚性的场合，也可将油脂箱10设置于滚动轴承1的正面侧。
由于密封于油脂箱10的油脂存留部11内部的油脂的基础油用作润滑油，故在外部不需要油箱和配管。也不必对轴承箱21进行油导入孔等的高精度的加工。由此，结构简单，可低成本地制作。另外，由于不采用大量的油，润滑用的运转动力也是不必要的，故从节能、节省资源的观点来说为优选。另外，由于为油脂润滑，故维护是不需要的。
图6和图7表示基础油移动介质15的不同的本发明的第2实施方式。像图7所示的那样，基础油移动介质15中的插入油脂存留部11内部的部分相互在沿圆周方向离开的多个分支部15b分支。如果像这样，基础油移动介质15中的插入油脂存留部11内部的部分在多个分支部15b分支，则可将各分支部15b分散而设置于油脂存留部11的较广范围，可以良好的效率从油脂存留部11的全部区域抽取基础油。
图8表示在内圈2的斜面部2b上没有开设圆周槽7的第3实施方式。该基础油移动介质15中的从油脂存留部11突出的部分的前端与斜面部2b接触。在本实施方式的场合，通过基础油移动介质15，从油脂存留部11的内部抽取的基础油附着于内圈2的斜面部2b上。其以后的作用与上述实施方式的场合相同。在设置圆周槽7的场合，像前面描述的那样，在运转停止时获得将油保持于圆周槽7的作用，该方式是最好的，但是即使没有设置圆周槽7，润滑的可靠性仍是高的，可实现轴承的寿命的延长。如果没有设置圆周槽7，则具有内圈2的加工容易，可低成本地制作内圈2的优点。
图9表示于内圈2上代替圆周槽7而设置台阶部19的第4实施方式。台阶部19由台阶面19a和圆筒面19b构成，该台阶面19a为与斜面部2b的端缘连接、与轴承中心线O相垂直的面，该圆筒面19b从该台阶面19a的内径端向轴向外侧延伸。台阶面19a和斜面部2b由平滑的曲线连接。按照广义的含义，台阶面19a为斜面部2b的一部分。基础油移动介质15中的从油脂存留部11突出的部分的前端与台阶面19a接触。在本实施方式的场合，通过基础油移动介质15而从油脂存留部11的内部的油脂中抽取的基础油首先附着于台阶面19a上，从台阶面19a传递到斜面部2b，供给到轴承内部。即使设置这样的台阶部19，润滑的可靠性仍是高的，可实现轴承的寿命的延长，并且与设置圆周槽7的场合相比较，可低成本地制作内圈2。
另外，本发明的润滑结构也可像图10所示的第5实施方式那样，用于滚动轴承1为圆筒滚子轴承的场合。在本实施方式中，内圈2的外径面中的滚动面2a的两侧构成斜面部2b，在各斜面部2b上形成圆周槽7。在滚动轴承1的两侧设置油脂箱10，设置于各油脂箱10中的基础油移动介质15的前端分别与各圆周槽7的滚动面2a侧的斜面7a接触。通过该方案，获得与滚动轴承1为角接触滚珠轴承的场合相同的作用和效果。在图示例子中，在滚动轴承1的两侧设置油脂箱10，但是如果满足润滑条件，则也可仅仅在一侧设置油脂箱10。
上述各实施方式针对支承机床主轴的滚动轴承的润滑结构而进行了说明，但是，本发明的润滑结构也可应用于机床主轴用以外的轴承，比如用于电动机、用于普通作业机械的轴承。
下面参照图11～图17，对本发明的滚动轴承的第6～第11实施方式进行说明。针对下述的实施方式的说明，对于与通过在先的实施方式而描述的事项相对应的部分采用同一标号，省略重复的说明。在仅仅对方案的一部分进行说明的场合，方案的其它的部分与在先说明的方式相同。不仅可进行通过实施的各方式而具体地描述的部分进行组合，如果特别组合没有障碍，则还可部分地将实施的方式之间组合。
结合图11和图12，对本发明的滚动轴承的第6实施方式进行描述。
本实施方式的滚动轴承像图11所示的那样，与上述第1实施方式相同，包括内圈2、外圈3、多个滚动体4、保持器5，而像上述第1实施方式那样，在其内部不具有形成有中空状的油脂存留部11的油脂箱10。内外圈2、3之间的轴承空间的两端通过密封装置6、6而封闭，在轴承内部密封有油脂。在于该密封装置6、6的内壁面上设置将在后面具体描述的基础油移动介质15A，在此方面，与第1实施方式不同。又，本例子的滚动轴承采用角接触滚珠轴承，以构成内圈旋转型。但是，滚动轴承并不限于角接触滚珠轴承。作为滚动轴承，也可采用比如深槽滚珠轴承、圆筒滚子轴承或圆锥滚子轴承。
对密封装置6进行说明。
像图11、图12所示的那样，在外圈3上，在两侧安装作为密封装置6的由钢板制成的屏蔽体，该轴承为密封形的滚动轴承。在外圈3的内径面的两端部，形成比该外圈内径更向径向外方处下凹的密封装置固定槽3b。在内圈2的两侧的外径面2b上设置斜面(将在后面描述)，该斜面越从端面侧接近滚动面2a侧，其直径越大，基础油移动介质15A的内周缘部15Aa接触该斜面。
像图12所示的那样，密封装置6的径向外方的基端部6a固定于上述密封装置固定槽3b中。该密封装置6的径向内方的前端部6b的截面呈伴随朝向前端而朝向轴承内侧的大致L状，并且按照不与内圈2的外径面的斜面部2b接触的方式形成规定小距离间隙δ2。该间隙δ2固定在获得密封效果的程度的值。像这样，在本例子中，密封装置6不与内圈2的外径面的斜面部2b接触。
密封装置6中的与上述基端部6a连接的中间部6c包括倾斜部6ca和立板部6cb。即，对于密封装置6，在基端部6a的内周缘部上连接有伴随朝向径向内方而在轴承外侧倾斜的倾斜部6ca，在该倾斜部6ca的内周缘部上连接有立板部6cb。该立板部6cb沿与轴承轴向相垂直的平面而设置，在该立板部6cb的内周缘部上连接有上述前端部6b。
在密封装置6的内壁面上设置基础油移动介质15A，其呈圆环状，由产生毛细管现象的材料制成。在密封装置6的内壁面中的基端部6a的内周部分、倾斜部6ca和立板部6cb的范围内，固定有基础油移动介质15A。该基础油移动介质15A的内周缘部15Aa的整周与内圈2的外径面的斜面部2b接触。具体来说，基础油移动介质15A的内周缘部15Aa伴随朝向前端而在轴承内侧倾斜，并且保持在截面呈L状的上述前端部6b上。基础油移动介质15A的材料采用与上述实施方式相同的材料。
此外，密封于内外圈2、3之间的轴承空间中的油脂的一部分附着于密封装置6的内壁面上。附着于该内壁面上的油脂称为“密封装置附着油脂Gr”。在本例子中，通过轴承的运转，将密封装置附着油脂Gr附着于密封装置6的内壁面上，但是，也可像后述的那样，在轴承组装时，将密封装置附着油脂Gr附着于密封装置6的内壁面上。
在内圈2的外径面的斜面部2b上设置上述斜面。在本例子中，外径面的斜面部2b的整体为斜面，但是，也可使内圈2的外径面的一部分为斜面。
由于因旋转速度，作用于油脂上的离心力不同，故最好，内圈2的外径面相对轴向L1的倾斜角度对应于轴承的允许转数或使用转数而设定。此时，在内圈2的外径面的倾斜角度为α，滚动体的节距圆直径为dm(mm)(图11)，旋转速度为n(min-1)时，如果采用下述式，得出倾斜角度α，则附着于内圈2的斜面上的基础油在滚动面2a上移动，有助于润滑，由此，特别是最好采用该方式。
α≥{0.056·dm·n·10-4}-2
在这里，滚动体的节距圆直径为dm(mm)与旋转速度n(min-1)的乘积称为dmn值。
通过轴承的运转，位于滚动面上的油脂被滚动体3而挤压，油脂的一部分由滚动面的端部刮取，一部分分散开，附着于设置于轴承两端上的密封装置6的内壁面上。按照上面描述的滚动轴承，由于基础油移动介质15A设置于密封装置6的内壁面上，该基础油移动介质15A的内周缘部15Aa与内圈2的外径面的斜面部2b接触，故附着于密封装置6的内壁面上的密封装置附着油脂Gr中，仅仅对于润滑必要的基础油因毛细管现象经由基础油移动介质15A附着于内圈2的外径面的斜面部2b上。如果内圈2旋转，则附着于内圈2的外径面的斜面部2b上的基础油通过离心力和表面张力，一边附着于上述斜面上，一边移到内圈2的滚动面2a侧。
像这样，通过两种作用，即，毛细管现象的作用和上述附着流动的作用，密封装置附着油脂Gr有助于轴承的润滑。
在密封于上述轴承空间中的油脂的一部分在轴承组装时，附着于密封装置6的内壁面上的场合，通过轴承的运转，从滚动面的端部等处分散而附着于外圈3的内径面上的油脂的基础油与附着于密封装置6的内壁面上的油脂的基础油结合。由此，可顺利地将密封装置附着油脂中的基础油供给到内圈2的外径面的斜面部2b。像这样，在过去，几乎无助于润滑的油脂的一部分的基础油在经由基础油移动介质15A附着于内圈2的外径面的斜面部2b上后，有助于轴承的润滑。由此，可以与过去相同的量的油脂密封量，延长轴承的寿命。由于可削减密封于滚动面附近的油脂量，故可谋求初始的常规运转时间的缩短。
由于基础油移动介质15A的内周缘部15Aa的整周与内圈2的外径面的斜面部2b接触，故可增加从密封装置附着油脂Gr，移到内圈2的外径面的斜面部2b上的单位时间的基础油移动量。由此，可按照高速、并且以中高荷载而使用滚动轴承。
在密封装置6的内壁面中，基端部6a的内周部分、倾斜部6ca、与立板部6cb的范围内，基础油移动介质15A被固定。另外，由于基础油移动介质15A的内周缘部15Aa伴随朝向前端而在轴承内侧倾斜，并且保持于截面呈大致L形状的前端部9，故可将密封装置附着油脂Gr稳定地附着于环状凹槽的内部，该环状凹槽由倾斜部6ca、立板部6cb与前端部6b以截面呈大致凹状地包围。可在没有设置复杂的结构的情况下，慢慢地仅仅将基础油从稳定地附着于上述环状凹槽的内部的密封装置附着油脂Gr而供给。
由于密封装置6不与内圈2的外径面的斜面部2b接触，故该滚动轴承优选地用作比如从低发热、节能的观点而希望低转矩的机床用轴承、普通产业机械电动机用轴承等。
也可像图13(A)和图13(B)所示的那样，将基础油移动介质15A的内周缘部15Aa的一部分与内圈2的外径面的斜面部2b接触。图13(B)为从轴向表示图13(A)的滚动轴承的基础油移动介质15A的仅仅内周缘部15Aa的侧视图。
在基础油移动介质15A的内周缘部15Aa上，以圆周方向的一定间距设置向径向外方处下凹的凹状部15Aaa。在该内周缘部15Aa中，凹状部15Aaa和凸状部15Aab沿圆周方向邻接地设置，它们中的多个(在本例子中为8个)凸状部15Aab与内圈2的外径面的斜面部2b接触。通过像这样，限定基础油移动介质15A中的与内圈外径面的接触部，从密封装置附着油脂Gr移到内圈2的外径面的斜面部2b的单位时间的基础油移动量减少。由此，可更加长时间地利用基础油。
图14为从轴向表示第8实施方式的滚动轴承的基础油移动介质15A的仅仅内周缘部15Aa的侧视图。也可像该图所示的那样，在基础油移动介质15A的内周缘部15Aa中，圆周方向180度的范围的中间部分为凹状部15Aaa，剩余的中间部分为凸状部15Aab。同样在该场合，由于与图13(A)、图13(B)相同，从密封装置附着油脂Gr移到内圈外径面的斜面部2b的单位时间的基础油移动量减少，故可更加长时间地利用基础油。
也可代替内圈2两侧的外径面为斜面部2b的方案，而像图15所示的第9实施方式那样，使内圈2的一侧的外径面为与轴向平行的平坦面。在本场合，通过毛细管现象密封装置附着油脂Gr中的仅仅对于润滑必要的基础油经由基础油移动介质15A附着于内圈2的外径面上，可有助于润滑。
像图16所示的第10实施方式的那样，作为密封装置6，也可采用通过芯铁62增强弹性体61而形成的密封件。在图16的例子中，在内圈2的外径面的斜面部2b上形成密封唇部63所接触的环状的密封槽2c，密封件采用接触密封件。另外，滚动轴承采用深槽滚珠轴承，保持圈5采用铁板波形保持器。
也可像图17所示的第11实施方式那样，密封装置6采用密封件，内圈2的外径面的斜面部2b与图15相同，为与轴向平行的平坦面。
在比如，重视防尘、防水性的铁路车辆用轴承、汽车用轴承、风车用轴承等中，可像图16、图17所示的第10、第11实施方式那样，密封装置6为接触式。
也可根据使用条件，仅仅在轴承的一侧设置密封装置6和基础油移动介质15A。还可在此场合，仅仅在设置基础油移动介质15A的一侧的内圈外径面上设置斜面。在图16、图17中采用接触密封件，但是也可采用非接触密封件。在各实施方式的滚动轴承中，也可形成没有保持圈的结构。
不采用油脂箱的上述第6～11实施方式包括不具有斜面部的下述方式。
(形式1)
形式1的滚动轴承为下述的滚动轴承，其包括：内外圈；夹设于该内外圈之间的多个滚动体；密封装置，其设置于上述外圈上，将内外圈之间的轴承空间封闭，在上述密封装置的内壁面上，设置圆环状的基础油移动介质，其由产生毛细管现象的材料制成，使油脂的基础油移动，该基础油移动介质的内周缘部接触内圈的外径面。
如上所述，参照附图，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，观看本申请说明书，会在显然的范围内，容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，被解释为在根据权利要求书而确定的发明的范围内的方式。
标号的说明：
标号1表示滚动轴承；
标号2表示内圈；
标号2a表示滚动面；
标号2b表示斜面部；
标号3表示外圈；
标号6表示密封装置(密封件)；
标号7表示圆周槽；
标号7a表示倾斜面(侧面)；
标号8表示密封装置；
标号10表示油脂箱；
标号11表示油脂存留部；
标号13a表示筒状部；
标号14表示介质穿过间隙；
标号15、15A表示基础油移动介质；
标号15b表示分支部；
标号19表示台阶部；
标号19a表示台阶面；
标号20表示主轴；
符号O表示轴承中心线。

Claims (15)

1.一种滚动轴承的润滑结构，其包括内外圈与夹设于该内外圈之间的多个滚动体，其中，在作为旋转圈的上述内圈的外径面中的滚动面的侧方设置斜面部，并且设置油脂箱，该油脂箱与滚动轴承的外圈邻接，在该油脂箱的内部形成油脂存留部，在该油脂箱的油脂存留部的内部设置通过毛细管现象以使油脂中的基础油移动的基础油移动介质，该基础油移动介质的一端与上述斜面部接触，密封于上述油脂存留部中的油脂中的基础油由上述基础油移动介质传递，附着于上述斜面部上，利用基础油的表面张力和因上述内圈的旋转产生的沿上述斜面部的基础油的附着流动，将附着于该斜面部上的基础油供向轴承的内部。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，上述油脂箱具有将上述油脂存留部和外部连通的介质穿过间隙，上述基础油移动介质穿过该介质穿过间隙，上述油脂箱的外壳中的上述介质穿过间隙的外径侧部分形成为筒状部，该筒状部经由间隙部而覆盖于上述内圈的上述斜面部，该筒状部中的比上述介质穿过间隙更向轴承的轴向中心侧突出的部分的内径面呈按照该筒状部的前端与上述斜面部接触的方式对上述基础油移动介质的油脂存留部以外的部分进行导向的形状。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，在上述斜面部设置截面呈V状的圆周槽，上述基础油移动介质的一端与该圆周槽的上述滚动面侧的斜面接触。
4.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，在上述斜面部设置：远离上述滚动面的一侧为较小直径的台阶部，上述基础油移动介质的一端与该台阶部的台阶面接触。
5.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，当上述斜面部相对轴承中心线的角度设为α(°)、滚动体的节距圆直径设为dm(mm)、旋转速度设为n(min-1)的场合，则
α≥{0.056·dm·n·10-4}-2
的关系成立。
6.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，上述基础油移动介质的材料为产生毛细管现象的日本纸、包括无纺布的织布、以及皮革中的至少任意一种。
7.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，上述基础油移动介质按照可调整与上述斜面部的接触部分的圆周方向长度的方式设置于上述油脂箱中。
8.根据权利要求1所述的滚动轴承的润滑结构，其中，上述基础油移动介质中的上述油脂存留部内的部分分支成相互沿圆周方向离开的多个分支部。
9.一种滚动轴承，其包括：内外圈；夹设于该内外圈之间的多个滚动体；密封装置，该密封装置设置于上述外圈上，将内外圈之间的轴承空间封闭，其中，在上述内圈的外径面上设置斜面部，该斜面部越从端面侧靠近滚动面侧，其直径越大，
在上述密封装置的内壁面上设置呈圆环状的基础油移动介质，该基础油移动介质由产生毛细管现象的材料制成，使油脂中的基础油移动，在该基础油移动介质的内周缘部的整周或一部分与作为旋转圈的上述内圈的外径面的斜面部接触。
10.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，上述内圈的外径面的斜面部的斜面角度为：在按照轴承的允许旋转速度或使用旋转速度而旋转的场合，基础油因离心力通过该斜面流向滚动面侧的角度。
11.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，上述基础油移动介质和内圈的外径面的斜面部设置于轴承的仅仅一侧或两侧。
12.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，将上述内圈的外径面的斜面角度设为α、滚动体的节距圆直径设为dm(mm)、旋转速度设为n(min-1)的场合，则斜面角度α通过下述式而给出：
α≥{0.056·dm·n·10-4}-2。
13.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，上述基础油移动介质的材料为产生毛细管现象的日本纸、布、以及皮革中的至少任意一种。
14.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，密封装置不与上述内圈的外径面接触。
15.根据权利要求9所述的滚动轴承，其中，密封装置与上述内圈的外径面接触。
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