CN105889338B - 滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

滚动轴承装置具备：轴承部，具有外圈、内圈、多个滚珠及保持这些滚珠的保持器；及附属部，设置在该轴承部的轴向的附近。所述附属部具有：设置在外圈的轴向的附近的附属主体部；及从该附属主体部沿轴向延伸且夹设在保持器与内圈之间的延伸部。在延伸部形成有沿着相对于径向倾斜的方向贯通的流路，该流路在与保持器相对的外周面及与内圈相对的内周面分别开口。

Description

滚动轴承装置
本申请主张在2015年2月16日提出申请的日本专利申请2015-027329号的优先权，并将其公开的全部内容作为参照而援引于此。
技术领域
本发明涉及滚动轴承装置。
背景技术
近年来，在各种机床中，为了提高加工效率及生产性而要求主轴的高速化。当主轴以高速旋转时，在对其进行支承的轴承中发热增大。因此，这样的轴承需要用于抑制温度上升的方法。
作为用于抑制轴承的温度上升的方法，存在对运转中的轴承进行冷却的方法。因此，存在例如日本特开2014-62616号公报记载的冷却结构。该冷却结构向轴承除了供给油气之外，还供给压缩空气，由此来抑制轴承的温度上升。
在日本特开2014-62616号公报记载的轴承装置的冷却结构中，用于喷出油气的第一喷嘴形成于外圈衬垫。并且，用于产生油气的单元设置在轴承外部。将该机构与第一喷嘴连结的流路形成于轴承的壳体等。
在日本特开2014-62616号公报记载的冷却结构中，进而，用于喷出压缩空气的第二喷嘴形成于外圈衬垫。用于产生压缩空气的单元设置在轴承外部。将该机构与第二喷嘴连结的流路形成于轴承的壳体等。
这样，在日本特开2014-62616号公报记载的现有技术中，除了为了轴承的润滑所需的油气润滑用的结构之外，以提高轴承的冷却效果为目的，还设有用于从轴承的外部将压缩空气向轴承的内部供给的结构。因此，在以往的轴承装置的情况下，整体的结构复杂化。需要说明的是，轴承的冷却的必要性并不局限于前述那样的机床，在轴进行高速旋转的其他的设备中也存在。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种即使不从外部供给压缩空气也能够提高冷却效果并能够抑制轴承的温度上升的滚动轴承装置。
本发明的一方案的滚动轴承装置的结构上的特征在于，具备：轴承部，具有固定圈、以与该固定圈同心的配置设置的旋转圈、夹设在所述固定圈与所述旋转圈之间的多个滚动体、及保持所述多个滚动体的保持器；及附属部，设置在所述轴承部的轴向的附近，所述附属部具有：设置在所述固定圈的轴向的附近的附属主体部；及从该附属主体部沿轴向延伸且夹设在所述保持器与所述旋转圈之间的延伸部，在所述延伸部形成有沿着相对于径向倾斜的方向贯通且在与所述保持器相对的面及与所述旋转圈相对的面分别开口的流路。
附图说明
图1是表示滚动轴承装置的一实施方式的剖视图。
图2是图1的A向视的剖视图。
图3是用于说明流路的图2的放大图。
图4是以滚动轴承装置的中心线为基准来表示相对于图1所示的截面部分分离了180°的部分的剖视图。
图5是图4的B向视的剖视图。
图6是延伸部的从径向外侧观察到的说明图。
图7是表示图6所示的延伸部的变形例的说明图。
图8是说明与形成于延伸部的流路相关的其他的方式的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。图1是表示滚动轴承装置1的一实施方式的剖视图。该滚动轴承装置1具备轴承部20和附属部40。轴承部20实质上对轴7进行支承。附属部40为了该轴承部20而发挥作用。本实施方式的滚动轴承装置1为了将机床的主轴(轴7)支承为能够旋转而处于收容在轴承壳体8内的状态。
轴承部20具有内圈21、外圈22、多个滚珠(滚动体)23及保持这些滚珠23的保持器24。内圈21是外嵌于轴7的圆筒状的构件，在其外周形成有滚道槽(以下，称为内圈滚道槽25)作为滚道面。外圈22是固定于轴承壳体8的内周面的圆筒状的构件，在其内周形成有滚道槽(以下，称为外圈滚道槽26)作为滚道面。在本实施方式中，相对于作为固定圈(固定侧的滚道圈)的外圈22，作为旋转圈(旋转侧的滚道圈)的内圈21与轴7一起旋转。
滚珠23夹设于内圈21与外圈22之间，在内圈滚道槽25及外圈滚道槽26内滚动。由此，内圈21与外圈22成为同心的配置。在本实施方式中，滚珠23相对于滚道槽25、26具有接触角地接触。该轴承部20构成角接触球轴承。
保持器24具有一对圆环部31、32和将上述圆环部31、32连结的柱部33。利用上述圆环部31、32和在周向上相邻的一对柱部33、33围成的区域成为凹槽27。保持器24由环状的构件构成，沿着周向形成有多个凹槽27。并且，在各凹槽27内收容有一个滚珠23。由此，保持器24能够将多个滚珠23沿周向排列保持。圆环部31、32分别在内圈21与外圈22之间，且设置在滚珠23的轴向附近。第一圆环部31的径向外侧面31a能够与外圈22的内周面22a滑动接触。该保持器24通过外圈22进行径向的定位(外圈引导)。
附属部40整体为圆环形状，设置在轴承部20的轴向的附近。附属部40具有附属主体部41和延伸部42。附属主体部41为圆环形状。延伸部42从该附属主体部41沿轴向延伸设置。
附属主体部41设置在作为固定圈的外圈22的轴向的附近。在本实施方式中，附属主体部41与外圈22分体且也具有作为外圈衬垫的功能。因此，该附属主体部41为了具有刚性而为金属制，是在内部具有空间S的环状的构件(环状的箱体)。在该空间S设有后文说明的润滑油(油)用的罐62及泵61(参照图4)。需要说明的是，附属主体部41也可以是仅承受轴向载荷及预压的部分为金属制。即，附属主体部41的未承受轴向载荷及预压的部分也可以不是金属而由树脂等构成。这种情况下，具体而言，延伸部42也可以是树脂。
延伸部42从附属主体部41的一部分(径向内侧部分的侧面)沿轴向延伸至滚珠23的附近。延伸部42夹设在保持器24的第一圆环部31与内圈21之间。延伸部42朝向滚珠23延伸。延伸部42的前端42a具有沿着滚珠23的外周面形状(球面形状)的形状(球面形状)。在该前端42a与滚珠23之间形成有间隙。
图2是图1的A向视的剖视图。在本实施方式中，延伸部42设置成环状。其外周面(径向外侧面)46与保持器24的第一圆环部31的内周面36沿径向相对。而且，延伸部42的内周面(径向内侧面)47与内圈21的外周面37沿径向相对。在该延伸部42形成有流路50。在与滚动轴承装置1(附属主体部41)的中心线正交的面(横截面)，该流路50沿着相对于径向倾斜的方向贯通。流路50在横截面沿着相对于径向倾斜的方向贯通延伸部42。由此，流路50在与保持器24的第一圆环部31相对的外周面46及与内圈21相对的内周面47分别开口。在图2中，流路50的保持器24侧的开口为第一开口部51，内圈21侧的开口为第二开口部52。
本实施方式的流路50具有随着从保持器24侧朝向内圈21侧而向旋转方向(图2中的箭头R1方向)前进的内侧倾斜面53。所述旋转方向(箭头R1方向)是内圈21的旋转方向。需要说明的是，通过使内圈21相对于外圈22旋转，从而多个滚珠23及保持器24也向同方向旋转。因此，所述旋转方向(箭头R1方向)也是保持器24的旋转方向。而且，流路50具有与位于径向内侧的所述内侧倾斜面53相对的外侧倾斜面54。
图3是用于说明流路50的图2的放大图。该流路50具有随着从保持器24侧朝向内圈21侧而流路宽度缩小的部分。需要说明的是，所述流路宽度是与滚动轴承装置1(附属主体部41)的中心线正交的截面(横截面)处的流路50的宽度尺寸。所述流路宽度是内侧倾斜面53与外侧倾斜面54的间隔(沿着与附属主体部41同心且相同直径的假想圆的间隔尺寸)。在本实施方式中，在流路50的全长上，朝向内圈21侧而流路宽度缩小，第二开口部52比第一开口部51窄。即，在横截面中，内侧倾斜面53与外侧倾斜面54的间隔随着从保持器24侧朝向内圈21侧而减小。
流路50只要设置在延伸部42的至少一个部位即可，但也可以形成在延伸部42的多个部位。流路50的个数根据轴承部20的尺寸等能够变更。
根据具备以上的结构的滚动轴承装置1，当如上所述内圈21旋转时，保持器24也向相同方向旋转。由此，通过该保持器24的旋转，存在于保持器24的第一圆环部31与延伸部42之间的环状空间K1(参照图3)内的空气由于粘性而由第一圆环部31引领地沿周向流动。于是，该沿周向流动的空气的一部分能够沿着形成于延伸部42的流路50流动(图3的箭头X)。并且，从流路50流出的空气吹附于内圈21的外周面37。即，由保持器24的第一圆环部31引领的空气的一部分能够从第一开口部51进入流路50，并从第二开口部52流出。从该第二开口部52流出的空气的一部分由于具有朝向径向内侧的速度成分，因此向内圈21的外周面37吹附。
尤其是在本实施方式中，流路50随着从第一开口部51侧朝向第二开口部52侧而流路宽度缩小。因此，当空气的一部分通过该流路50时，该空气的压力升高，能够将空气猛力地向内圈21吹附。
而且，由于内圈21也旋转，因此产生从流路50流出的空气由该旋转的内圈21引入至与延伸部42之间的环状空间K2内的作用。其结果是，能够使流路50的空气的流动活泼化。
通过以上，在本实施方式的滚动轴承装置1中，能够有效利用保持器24及内圈21的旋转能量而将空气从流路50向内圈21吹附。因此，即使不像以往那样从外部供给压缩空气，通过在流路50内流动的空气也能够提高冷却效果。由此，能够抑制轴承部20(尤其是内圈21)的温度上升。
通过图3，对于流路50进一步加以说明。构成流路50的所述内侧倾斜面53及所述外侧倾斜面54分别具有平滑的曲面形状，以使流动的空气的阻力减小。在图3所示的横截面中，内侧倾斜面53由凸曲面构成。外侧倾斜面54由凹曲面构成。而且，这些曲面成为螺旋形状。由此，在流路50中，空气容易流动。
而且，在流路50中，成为空气的流入口的第一开口部51内的旋转方向前方侧的部分51a、及成为空气的流出口的第二开口部52内的旋转方向后方侧的部分52a分别具有倒角形状(圆角面形状)，以避免成为刀口。由此，能够抑制流动的空气的紊乱。
图6是延伸部42的从径向外侧观察到的说明图。在本实施方式的延伸部42中，流路50不仅在延伸部42的径向内侧及径向外侧(开口部51、52)开口，而且在朝向轴承内部侧(图6中的右侧)的轴向上也开口。
图7是表示图6所示的延伸部42的变形例的说明图。在图7所示的延伸部42中，流路50在延伸部42的径向内侧及径向外侧(开口部51、52)开口，但是与图6的情况不同，在轴向上关闭。即，延伸部42在流路50与轴承内部侧(滚珠23)之间具有用于从轴向将流路50关闭的侧壁部69。通过该侧壁部69，能够消除由旋转的滚珠23引领的空气对于在流路50中流动的空气造成的影响。即，当内圈21以高速旋转时，多个滚珠23也在内圈21的周围旋转，旋转的滚珠23引领空气。并且，当延伸部42的前端42a(参照图1)接近这些滚珠23时，通过由滚珠23引领的空气，可能会使在流路50中流动的空气产生紊乱。然而，由图7所示的所述侧壁部69，能够防止这样的紊乱的发生，空气通过流路50朝向内圈21容易顺畅地流动。需要说明的是，图6的方式与图7的方式相比，流路50的成形容易。
图4是与图1所示的截面部分不同的部分的剖视图。如上所述，附属部40具有圆环形状的附属主体部41。附属主体部41在外圈22的轴向的附近排列设置。并且，附属主体部41具有朝向滚珠23存在的轴承内部喷出润滑油(油)的泵61。
本实施方式的泵61具有积存部63、促动器(压电元件)65。积存部63是积存润滑油的区域。促动器65将该积存部63的润滑油从喷出口64压出。从罐62(参照图1)向积存部63供给润滑油。基于泵61的润滑油的喷出动作由未图示的控制单元控制。泵61将润滑油作为油滴朝向滚珠23喷出。从喷出口64喷出的油滴具有规定的流速，从喷出口64飞出而能够碰触于滚珠23。从泵61每一次发射喷出皮升单位或纳升单位的极微量的润滑油。
虽然未图示，但是附属主体部41也可以具备泵61的电源(发电装置、蓄电池等)、各种传感器(温度、振动、油膜状态检测等用的传感器)、及基于该传感器的输出来控制泵61的控制单元。需要说明的是，这些各零件及罐62也可以设置在滚动轴承装置1的外部。
图5是图4的B向视的剖视图。在图4和图5中，所述延伸部42在保持器24的第一圆环部31侧具有第一壁部(外周壁部)66。而且，所述延伸部42在内圈21侧具有第二壁部(内周壁部)67。并且，在上述壁部66、67之间形成有中空部68。该中空部68设置在延伸部42中的未形成所述流路50的部分(参照图5)。并且，在该中空部68中，泵61的喷出口64朝向滚珠23开口。从该喷出口64喷出的油滴(润滑油)通过该中空部68朝向滚珠23存在的轴承内部而能够到达滚珠23。
对延伸部42具有的上述壁部66、67(中空部68)的意义进行说明。在本实施方式的滚动轴承装置1中，当内圈21以高速旋转时，存在于内圈21与外圈22之间的环状空间的空气产生该旋转方向的流动。因此，即使从设置在具有上述内圈21及外圈22的轴承部20的附近的泵61将油滴(润滑油)朝向轴承内部喷出，该油滴也可能由所述空气的流动卷入而无法高效率地到达滚珠23。然而，在本实施方式中，如上所述，从泵61喷出的液滴通过延伸部42的中空部68。此时，壁部66、67能够作为风挡发挥作用。其结果是，油滴向滚珠23存在的轴承内部可靠地供给，能够使润滑油到达滚珠23。因此，在轴承部20能够确保润滑性。并且，通过作为风挡发挥作用的壁部66、67(中空部68)，即使不从泵61将油滴在滚珠23的附近喷出，也能够将润滑油向滚珠23供给。为了将微量的润滑油(油滴)在滚珠23的附近喷出，从泵61需要细长的喷嘴，但是在本实施方式的情况下不需要。
图8是表示与形成于延伸部42的流路50相关的其他的方式的说明图。在图3所示的方式中，流路50具有随着从径向外侧(保持器24侧)朝向径向内侧(内圈21侧)而向旋转方向(在图3中为箭头R1方向)前进的内侧倾斜面53。相对于此，在图8所示的方式中，流路50的倾斜方向成为相反。关于其他的结构相同，对于相同点的说明省略。
如图8所示，在延伸部42形成有流路50。在与滚动轴承装置1(附属主体部41)的中心线正交的面(横截面)上，该流路50沿着相对于径向倾斜的方向贯通。即，流路50在横截面沿着相对于径向倾斜的方向贯通延伸部42。由此，流路50在与保持器24的第一圆环部31相对的外周面46及与内圈21相对的内周面47处分别开口。在图8中，流路50的保持器24侧的开口为第一开口部51，内圈21侧的开口为第二开口部52。
并且，图8所示的流路50具有随着从内圈21侧朝向保持器24侧而向旋转方向(在图8中为箭头R1方向)前进的外侧倾斜面54。所述旋转方向(箭头R1方向)为内圈21的旋转方向。需要说明的是，使内圈21相对于外圈22旋转，由此多个滚珠23及保持器24也向相同方向旋转。由此，所述旋转方向(箭头R1方向)也是保持器24的旋转方向。而且，流路50具有与位于径向外侧的所述外侧倾斜面54相对的内侧倾斜面53。
在具有该流路50的情况下，利用内圈21的旋转，存在于内圈21与延伸部42之间的环状空间K2的空气因粘性而由内圈21引领沿周向流动。于是，该沿周向流动的空气的一部分能够沿着形成于延伸部42的流路50流动(图8的箭头Y)。并且，从流路50流出的空气向保持器24的第一圆环部31的内周面36、进而向该保持器24保持的滚珠23吹附。即，由内圈21引领的空气的一部分从第二开口部52进入流路50，能够从第一开口部51流出。从该第一开口部51流出的空气的一部分具有朝向径向外侧的速度成分，因此向保持器24的第一圆环部31的内周面36吹附。
尤其是在图8的情况下，流路50具有随着从内圈21侧朝向保持器24的第一圆环部31侧而横截面处的流路宽度缩小的部分。通过该结构，在空气通过流路时，提高该空气的压力，能够猛力地向保持器(滚动体)吹附空气。
而且，保持器24也旋转，因此产生利用该旋转的保持器24将从流路50流出的空气向与延伸部42之间的环状空间K1引入的作用。由此，能够使流路50的空气的流动活泼化。
通过以上所述，在图8所示的滚动轴承装置1中，能够有效利用内圈21及保持器24的旋转能量而将空气从流路50向保持器24(滚珠23)吹附。因此，即使不像以往那样将压缩空气从外部供给，通过在流路50中流动的空气也能够提高冷却效果。由此，能够抑制轴承部20(尤其是保持器24、进而滚珠23)的温度上升。
根据所述各实施方式的滚动轴承装置1，不需要为了抑制轴承部20的温度上升而像以往那样的用于产生压缩空气的单元。由此，能够实现结构的简化。而且，随着轴7及内圈21的旋转的高速化而吹附延伸部42的流路50的空气的功能提高。因此，该滚动轴承装置1适合于高速旋转的设备。并且，通过向滚动轴承1装入泵61(参照图4及图5)，能够形成为长期免维护，而且，能够在润滑油的飞散少的低环境负荷的状态下使用。
而且，本发明的滚动轴承装置1并不局限于图示的方式，在本发明的范围内也可以是其他的方式。在所述实施方式中，说明了轴承部20为角接触球轴承的情况。然而，轴承的形式并不局限于此，也可以是深槽球轴承，而且，还可以是圆锥滚子轴承、圆筒滚子轴承。而且，能够将该滚动轴承装置1使用于机床的主轴用以外的用途。
而且，在所述各实施方式中，说明了内圈21为旋转圈的情况。然而，也可以是外圈22为旋转圈，内圈21为固定圈。这种情况下，附属部40具有的延伸部42只要设置在外圈22与保持器24的第一圆环部31之间即可。而且，在所述实施方式中，外圈22与附属主体部41为分体(参照图2)，但也可以是外圈22与附属主体部41为一体而不可分，并通过单一的环状构件构成它们。而且，在附属部40中，也可以是泵61具有细长的喷嘴，并将该喷嘴的前端设为润滑油的喷出口的结构。
对参考发明进行说明。作为为了轴承的润滑而用于将润滑油向轴承供给的方法，在具有内圈及外圈等的轴承部的附近设置泵，从该泵将润滑油向轴承内部喷出。在此，例如在外圈为固定圈且内圈为旋转圈的情况下，当内圈以高速旋转时，存在于内圈与外圈之间的空间的空气会产生该旋转方向的流动。因此，即使从设置在轴承部的附近的泵将润滑油朝向轴承内部喷出，该润滑油也存在由所述空气的流动卷入而无法高效率地到达滚动体的情况。因此，作为参考发明，说明能够使喷出到固定圈与旋转圈之间的润滑油到达滚动体的滚动轴承装置。需要说明的是，为了便于本参考发明的理解，以带括弧的方式表示图1～图8中使用的标号。
所述参考发明的滚动轴承装置的结构具备：轴承部(20)，具有固定圈(22)、以与该固定圈(22)同心的配置设置的旋转圈(21)、夹设在所述固定圈(22)与所述旋转圈(21)之间的多个滚动体(23)、及保持所述多个滚动体(23)的保持器(24)；及附属部(40)，设置在所述轴承部(20)的轴向的附近。所述附属部(40)具有：设置在所述固定圈(22)的轴向的附近的附属主体部(41)；及从该附属主体部(41)沿轴向延伸且夹设在所述保持器(24)与所述旋转圈(21)之间的延伸部(42)。所述附属主体部(41)具有朝向所述滚动体(23)存在的轴承内部喷出润滑油的泵(61)。所述延伸部(42)在所述保持器(24)侧及所述旋转圈(21)侧分别具有壁部(66、67)，由此在该壁部(66、67)之间形成中空部(68)。从所述泵(61)喷出的润滑油通过所述中空部(68)而朝向所述轴承内部。
根据该参考发明，从泵(61)喷出的润滑油通过延伸部(42)的中空部(68)。由此，此时所述壁部(66、67)能够作为风挡发挥作用。润滑油向滚动体(23)存在的轴承内部供给，能够使润滑油到达滚动体(23)。其结果是，在轴承部(20)能够确保润滑性。需要说明的是，在所述的各实施方式(图1～图8)中说明的滚动轴承装置1具备的各部的结构可以应用于该参考发明。
根据本发明，能够有效利用滚动轴承装置的旋转能量而将空气从设置在附属部的延伸部的流路向旋转圈或保持器吹附。由此，即使不像以往那样从外部供给压缩空气，也能够提高冷却效果。由此，能够抑制轴承部的温度上升。其结果是，不需要以往那样的用于产生压缩空气的单元，能实现结构的简化。

Claims (5)

1.一种滚动轴承装置，具备：
轴承部，具有固定圈、以与该固定圈同心的配置设置的旋转圈、夹设在所述固定圈与所述旋转圈之间的多个滚动体、及保持所述多个滚动体的保持器；及
附属部，设置在所述轴承部的轴向的附近，
其特征在于，
所述附属部具有：设置在所述固定圈的轴向的附近的附属主体部；及从该附属主体部沿轴向延伸且夹设在所述保持器与所述旋转圈之间的延伸部，
在所述延伸部形成有沿着相对于径向倾斜的方向贯通且在与所述保持器相对的面及与所述旋转圈相对的面分别开口的流路。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，
所述流路具有随着从所述保持器侧朝向所述旋转圈侧而向旋转方向前进的倾斜面。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承装置，其中，
所述流路具有随着从所述保持器侧朝向所述旋转圈侧而流路宽度缩小的部分。
4.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，
所述流路具有随着从所述旋转圈侧朝向所述保持器侧而向旋转方向前进的倾斜面。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的滚动轴承装置，其中，
所述附属主体部具有朝向所述滚动体存在的轴承内部喷出润滑油的泵，
所述延伸部通过在所述保持器侧及所述旋转圈侧分别具有壁部而在该壁部之间形成中空部，
从所述泵喷出的润滑油穿过所述中空部而朝向所述轴承内部。
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