CN106104036B - 轴承装置的冷却构造 - Google Patents

Abstract

提供一种轴承装置的冷却构造，其将压缩空气的供给所需耗电量加以抑制，并且能有效率地冷却轴承装置。此轴承装置(J)分别相邻于滚动轴承(1)的内外相向的固定侧轨道环(2)及旋转侧轨道环(3)而设有固定侧间隔件(4)及旋转侧间隔件(5)。固定侧轨道环(2)及固定侧间隔件(3)设置于固定构件(6)，旋转侧轨道环(3)及旋转侧间隔件(5)设置于旋转构件(7)。于固定侧间隔件(4)中的间隔件所彼此相向的周面设置环状凹陷部(13)，并朝旋转侧间隔件(5)的旋转方向(R)前方倾斜设有喷嘴孔(15)，该喷嘴孔(15)从开口于凹陷部(13)底面的出口(13a)朝向旋转侧间隔件(5)中的间隔件所彼此相向的周面喷射压缩空气(A)。

Description

轴承装置的冷却构造

技术领域

(相关申请案)

本申请主张2014年3月22日申请的JP特愿2014-059358及JP特愿2014-059359的优先权，通过参照其整体，将其作为本案的一部分而进行引用。

本发明为关于轴承装置的冷却构造，例如关于机床的主轴及组入至主轴的轴承的冷却构造。

背景技术

在机床的主轴装置中，为了确保加工精度，须对装置的温度上升予以抑制。但是，在最近的机床中，为了提升加工产能有高速化的倾向，来自支持主轴的轴承的发热也随高速化而变大。并且，多为将驱动用的电动机组入至装置内部的所谓内置电动机形式，这也成为装置的发热要因。

发热所致的轴承的温度上升会造成预压增加的结果，考虑到主轴的高速化、高精度化时，则希望能极力加以抑制。就抑制主轴装置的温度上升的方法而言，有种方法为将冷却用的压缩空气送至轴承来进行主轴与轴承的冷却(例如专利文献1)。另，在专利文献1中，为于2个轴承间的空间中将冷风向旋转方向以带角度方式喷射成旋转流，由此进行主轴与轴承的冷却。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2000-161375号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

在利用压缩空气的冷却中，当压缩空气的流速较快且流量较大则冷却效果较高。但是，使压缩空气的流速快或使流量大则必须加大空气供给装置的输出，耗电量变高。

又，在利用压缩空气的冷却中，因为与润滑等的关系，多为将压缩空气从设于外环间隔件的喷嘴喷吹至内环间隔件，经由内环间隔件来将主轴与轴承加以冷却，而非直接喷吹至主轴还有轴承。此时，从喷嘴喷射的压缩空气沿着内环间隔件的外周面往轴向流动并且夺取内环间隔件的热量后，往轴承外部排出。此空冷方式当压缩空气的流速较快且流量较大则冷却效果较好。

但是，于只缩减喷嘴孔出口附近的孔径的单纯形状的喷嘴中，由于在喷嘴孔出口进行扼流，流速不会高于音速，所以无法期待大幅的冷却效果。要使流速高于音速，必须作成如拉瓦喷嘴(de Laval nozzle)等的孔径在中间部变小、微妙改变的超高速喷嘴，但是不易将此种复杂的喷嘴孔通过切削来加工由金属材料所构成的外环间隔件。

又，即使为了提高冷却效果而加大压缩空气的流量，也因为流量为取决于空气压缩机的容量，所以不能无限制地加大流量。可于喷嘴孔的压缩空气流动方向中间部设置与轴承装置外部连通的空气孔，由此从轴承外部引入空气来增加冷却用空气的流量，但与前述同样，不易将喷嘴孔与空气孔通过切削而加工由金属材料构成的外环间隔件。

再者，有时希望将喷嘴孔的与压缩空气流动方向正交的横剖面形状设为非圆形，此时也不易将非圆形孔的喷嘴通过切削而加工由金属材料所构成的外环间隔件。

本发明的第1目的在于提供一种轴承装置的冷却构造，能对于压缩空气的供给所需的耗电量加以抑制并且有效率地冷却轴承装置。

本发明的第2目的在于提供一种轴承装置的冷却构造，能通过压缩空气而有效率地冷却轴承装置，且能以高精度且生产性良好的方式将对应于用途的形状的喷嘴孔设于固定侧间隔件。

[解决问题的方式]

本发明的轴承装置的冷却构造，应用于下述轴承装置：分别相邻于滚动轴承的内外相向的固定侧轨道环及旋转侧轨道环而设有固定侧间隔件及旋转侧间隔件，前述固定侧轨道环及固定侧间隔件设置于固定构件及旋转构件中的固定构件，前述旋转侧轨道环及旋转侧间隔件设置于前述固定构件及旋转构件中的旋转构件。在该轴承装置中，于前述固定侧间隔件中的间隔件所彼此相向的周面设置环状凹陷部，并朝前述旋转侧间隔件的旋转方向的前方倾斜设有喷嘴孔，该喷嘴孔从开口于该凹陷部底面的出口朝向前述旋转侧间隔件的间隔件所彼此相向的周面喷射压缩空气。例如，前述固定侧轨道环为外环，前述旋转侧轨道环为内环。此时，前述固定构件及旋转构件例如分别为壳体及主轴。

依据此构成，为通过设于固定侧间隔件的喷嘴孔将冷却用的压缩空气朝向旋转侧间隔件的周面喷射。通过于前述固定侧间隔件的间隔件所彼此相向的周面设置环状凹陷部，并于该凹陷部开口有出口以设置前述喷嘴孔，将压缩空气喷射至固定侧间隔件的凹陷部与旋转侧间隔件间的空间。通过从狭窄的喷嘴孔将压缩空气一口气地喷射至前述空间，使得压缩空气进行绝热膨胀，压缩空气的温度降低并且流速增加。因此，能有效率地冷却旋转侧间隔件。

又，因为设于固定侧间隔件的喷嘴孔朝旋转侧间隔件的旋转方向前方倾斜，所以从喷嘴孔喷射的压缩空气沿着旋转侧间隔件的周面旋转并且往轴向流动以往轴承外部排出。因为压缩空气进行旋转，所以相较于往轴向笔直流动的情形而言，压缩空气接触于旋转侧间隔件的周面的时间长，能进一步有效率地冷却旋转侧间隔件。

如此，通过有效率地冷却旋转侧间隔件，能经由该旋转侧间隔件有效地冷却滚动轴承的内环及旋转构件。本冷却构造因为于固定侧间隔件的间隔件所彼此相向的周面设置环状凹陷部且使喷嘴孔倾斜，通过在此构造上下功夫而可提升冷却效率，所以即使不加大供给压缩空气的空气供给装置的输出也可，能抑制耗电量。

喷射至固定侧间隔件的凹陷部与旋转侧间隔件间的空间的压缩空气，通过凹陷部两侧的固定侧间隔件与旋转侧间隔件间的间隙而往轴承外部排出。此时，至少一部分的压缩空气往轴承内流入。因为前述间隙比前述空间更狭窄，所以在间隙流动的压缩空气在周向各部分的流速被均匀化，流入至轴承内的压缩空气的流速变得均匀。由此，能降低压缩空气与旋转中的滚动体的碰撞音。

例如，前述凹陷部可设为剖面长方形的环状沟槽。剖面长方形的环状沟槽的加工容易。

又，前述凹陷部也可为具有山丘形剖面的环状沟槽，该环状沟槽在该喷嘴孔的出口处为最凹陷，且从该最凹陷处越朝向轴向的至少一方侧，凹陷量越减少。此时，能抑制从固定侧间隔件的凹陷部与旋转侧间隔件间的空间流出的压缩空气的阻力，所以能使流入至轴承内的压缩空气的流速进一步变得均匀。

在本发明中，也可将前述固定侧间隔件中的构成前述凹陷部底面的部分设为与其它部分独立的构件。此时，因为将形状相对较简单的多个的构件加以组合来构成固定侧间隔件，所以加工容易。

在前述各发明任一者记载的轴承装置的冷却构造中，也可将前述固定侧间隔件中的构成前述喷嘴孔的部分设为与其它部分独立的构件，并使前述喷嘴孔与前述压缩空气的流动方向正交的横剖面、及沿着前述压缩空气的流动方向的纵剖面中的一者或两者的剖面形状不一样。例如，前述固定侧轨道环为外环，前述旋转侧轨道环为内环。此时，前述固定构件及旋转构件例如分别为壳体及轴。

依据此构成，通过从设于固定侧间隔件的喷嘴孔将冷却用的压缩空气朝向旋转侧间隔件的周面喷射，首先冷却旋转侧间隔件，并经由该旋转侧间隔件而冷却滚动轴承的旋转侧轨道环及旋转轴。因为设于固定侧间隔件的喷嘴孔为朝旋转侧间隔件的旋转方向前方倾斜，所以从喷嘴孔喷射的压缩空气沿着旋转侧间隔件的周面旋转并且往轴向流动以向轴承外部排出。因为压缩空气进行旋转，所以相较于往轴向笔直流动的情形而言，压缩空气接触于旋转侧间隔件的周面的时间长，能有效率地冷却旋转侧间隔件。因此，冷却轴承装置及旋转轴的效果大。

通过将固定侧间隔件中的构成喷嘴孔的部分设为与其它部分独立的构件，能利用树脂材质等加工容易的材料来制作构成喷嘴孔的部分。由此，能在固定侧间隔件以高精度且生产性良好的方式设置下述喷嘴孔，该喷嘴孔与压缩空气流动方向正交的横剖面、及沿着压缩空气的流动方向的纵剖面的一方者或两者的剖面形状不一样。利用切削来加工此种喷嘴孔很困难，但若利用树脂材质的射出成形，就能容易地加以制作。因为喷嘴孔的前述横剖面或纵剖面的形状不一样，所以能形成适于高速喷射的各种形状的喷嘴孔。

在本发明中，前述固定侧间隔件在圆周方向具有多个前述喷嘴孔的情形，宜将构成各个喷嘴孔的部分个别地嵌入至设于前述其它部分的嵌合用孔中。若将构成各喷嘴孔的部分设为共通，则构成该喷嘴孔的部分成为环状或接近于环状的形状，其它部分夹着构成各喷嘴孔的部分而分隔在轴向两侧。此形态构成喷嘴孔的部分为树脂材质时，固定侧间隔件的轴向刚性变小。若设为将构成各个喷嘴孔的部分个别地嵌入至设于其它部分的嵌合用孔的形态，则因为其它部分分隔在轴向两侧，所以能防止固定侧间隔件的轴向刚性降低。

在本发明中，前述喷嘴孔的出口附近的横剖面形状也可为轴向尺寸比周向尺寸更长的扁平形状。本说明书所述的前述扁平形状并不限定于沿着轴向的尺寸极端地比沿着轴承周向的尺寸更长的扁平形状，也包含轴向尺寸稍微比周向尺寸更长的形状。将多量的压缩空气从喷嘴孔朝向旋转侧间隔件喷射时，压缩空气在喷嘴孔出口使得流速成为最大速度(例如音速)。此时，在喷嘴孔的出口与旋转侧间隔件间的间隙狭窄、且喷嘴孔出口附近的横剖面形状为圆形的情况下，喷嘴孔出口与固定侧间隔件间的压力容易变高，出现压缩波。压缩波出现时，从喷嘴孔出口喷射的压缩空气的直进流动受到阻碍，往轴向扩散。因此，压缩空气与旋转侧间隔件的周面接触的时间变短，冷却效果降低。

喷嘴孔出口附近的横剖面形状为圆形时容易出现压缩波，可认为是因为压缩空气往喷嘴孔出口与旋转侧间隔件间的间隙的流入量(质量流量)，在喷嘴孔中心的延长线上即轴向中央部局部地变大。喷嘴孔出口附近的横剖面形状为扁平形状时，因为压缩空气的流入量在轴向上被均等化，所以不会出现强烈的压缩波，压缩空气不会往轴向扩散，能往周向流动。

在本发明中，前述喷嘴孔的纵剖面也可设置为长度方向的中间部狭窄以能形成超音速流动的形状。此时，从喷嘴孔喷射的压缩空气的流速变快，提升冷却效果。

在本发明中，也可于前述喷嘴孔的前述压缩空气的流动方向的中间部设置与轴承装置外部连通的空气孔。此时，通过在喷嘴孔流动的压缩空气的动压所产生的负压，从轴承装置外部经由空气孔而将空气抽吸至喷嘴孔。由此，从喷嘴孔喷射的流量变大，提升冷却效果。

本发明的轴承装置的冷却构造因为具有上述的作用、效果，所以能合适地用于机床的主轴的支持。

申请专利范围及/或说明书及/或附图所揭示的至少2个构成的任意组合也含于本发明。尤其权利要求书的各请求项的2个以上的任意组合也应包含于本发明。

附图说明

参考附图的以下较佳实施形态的说明能更明白理解本发明。但是，实施形态及附图为单纯用于图示及说明，不应用于决定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书来确定。附图中，多个附图中的相同符号为显示相同或相当的部分。

图1为具有本发明第1实施形态的轴承装置的冷却构造的机床主轴装置的纵剖视图。

图2为上述轴承装置的冷却构造的主要局部放大剖视图。

图3为沿图1的III-III线的剖视图。

图4为本发明第2实施形态的轴承装置的冷却构造的主要部分的纵剖视图。

图5为本发明第3实施形态的轴承装置的冷却构造的主要部分的纵剖视图。

图6为具有本发明的第4实施形态的轴承装置的冷却构造的机床主轴装置的纵剖视图。

图7为上述轴承装置的冷却构造的主要部的放大剖视图。

图8为图6的VIII-VIII线段剖视图。

图9为上述轴承装置的冷却构造的喷嘴安装部的立体分解图。

图10为本发明第5实施形态的轴承装置的冷却构造的主要部分的纵剖视图。

图11为本发明第6实施形态的轴承装置的冷却构造的主要部分的纵剖视图。

图12为本发明第7实施形态的轴承装置的冷却构造的纵剖视图。

图13为从轴向观察上述轴承装置的冷却构造的喷嘴孔出口的周边部。

图14A为沿图13的XIV-XIV线的剖视图，显示喷嘴孔的1例。

图14B为沿图13的XIV-XIV线的剖视图，显示喷嘴孔的其它例子。

图15为显示出现压缩波的状态下的喷嘴孔出口附近的压力分布。

图16为显示出现压缩波的状态下的喷嘴孔出口附近的温度分布。

图17A为显示喷嘴孔出口附近的横剖面形状与质量流量的关系的例1。

图17B为显示喷嘴孔出口附近的横剖面形状与质量流量的关系的例2。

图17C为显示喷嘴孔出口附近的横剖面形状与质量流量的关系的例3。

具体实施方式

以下与图1至图3共同说明本发明第1实施形态的轴承装置的冷却构造。本例的轴承装置的冷却构造为应用于机床的主轴装置。但是，并不限定于机床的主轴装置。

如图1所示，轴承装置J具有在轴向上排列的2个滚动轴承1、1，在各滚动轴承1、1的外环2、2间及内环3、3间分别插设有外环间隔件4及内环间隔件5。外环2及外环间隔件4设置于壳体6，内环3及内环间隔件5嵌合于主轴7。滚动轴承1为角接触滚珠轴承，于内外环3、2的轨道面间插设有多个的滚动体8。各滚动体8通过保持器9而保持成圆周等距配置。2个滚动轴承1、1彼此以背面组合来配置，通过外环间隔件4与内环间隔件5的宽度尺寸差来设定各滚动轴承1、1的初期预压而使用。在本实施形态中，滚动轴承1以内环旋转方式被使用。所以，外环2、内环3分别为权利要求所述的「固定侧轨道环」、「旋转侧轨道环」，外环间隔件4、内环间隔件5分别为「固定侧间隔件」、「旋转侧间隔件」。又，主轴7为「旋转构件」，壳体6为「固定构件」。其后所示的其它实施形态也同样。

外环2、2及外环间隔件4例如与壳体6的内周面以间隙配合，通过壳体6的台阶部6a与端面盖40于轴向定位。又，内环3、3及内环间隔件5例如与主轴7设为过盈配合，通过两侧的定位间隔件41、42进行轴向定位。另，图左侧的定位间隔件42为通过螺接于主轴7的螺母43来固定。

以下说明冷却构造。如图1的局部放大后的图2所示，外环间隔件4包含：外环间隔件本体11；以及环状的润滑用喷嘴12、12，其与该外环间隔件本体11以分体构件来构成。外环间隔件本体11形成为剖面约T字形，并于该外环间隔件本体11的轴向两侧分别以对称配置方式固定有润滑用喷嘴12、12。外环间隔件本体11的内径尺寸大于润滑用喷嘴12、12的内径尺寸。由此，于外环间隔件4的内周面形成有凹陷部13，该凹陷部13通过下述构成：外环间隔件本体11的内周面；与该内周面连续的润滑用喷嘴12、12的侧面。该凹陷部13为剖面长方形的环状沟槽。外环间隔件4的凹陷部13以外的内周面，即润滑用喷嘴12、12的内周面与内环间隔件5的外周面隔着微小的径向间隙δa而相向。由此，前述凹陷部13与内环间隔件5的外周面间，形成有径向宽度比其它更宽的空间14。

前述外环间隔件本体11设有喷嘴孔15，朝向内环间隔件5的外周面喷射冷却用的压缩空气A。喷嘴孔15的出口15a在外环间隔件4的内周面的前述凹陷部13开口。在此例中设有多个(例如图3所示3个)喷嘴孔15，分别在圆周方向配置成等距配置。

如图3所示，各喷嘴孔15分别朝内环间隔件5的旋转方向R的前方倾斜配置。即，喷嘴孔15的直线状轴心为位于从垂直于外环间隔件4的轴心的剖面的任意半径方向的直线L起向与该直线L正交的方向偏移的位置。使喷嘴孔15偏移的理由在于使压缩空气A成为往内环间隔件5的旋转方向R作为旋转流而发挥作用，提高冷却效果。另，在图1、图2中，以通过喷嘴孔15中心线的剖面来表示外环间隔件4。

图3的外环间隔件本体11的外周面形成有导入沟槽16，用以从轴承外部将压缩空气A导入至各喷嘴孔15。该导入沟槽16为设于外环间隔件4的外周面中的轴向中间部，并形成为连通于各喷嘴孔15的圆弧状。导入沟槽16横跨角度范围α而设置，该角度范围α显示有：外环间隔件本体11的外周面中，将设有后述油气供给通路(未图标)的圆周方向位置进行排除的圆周方向大部分。如图1，壳体6设有压缩空气导入通道45，并构成为导入沟槽16连通至该压缩空气导入通道45。壳体5的外部设有：空气供给装置(未图标)，将压缩空气A供给至压缩空气导入孔45。

以下说明润滑构造。如图1所示，外环间隔件4具有前述润滑用喷嘴12、12，将油气供给至轴承内。各润滑用喷嘴12具有前端部30，该前端部30往轴承内，也即往外环2与内环3的间的轴承空间内突出，与内环3的外周面间隔着油气通过用的环状间隙δb(图2)而相向。换言之，润滑用喷嘴12的前端部30配置成进入轴承内而被内环3的外周面所覆盖。又，润滑用喷嘴12的前端部30配置成比保持器9的内周面更靠近半径方向内侧。

如图2所示，润滑用喷嘴12设有油气供给孔31，将油气供给至该润滑用喷嘴12与内环3的外周面间的前述环状间隙δb。该油气供给孔31越朝向轴承侧越向内径侧倾斜，并于前端部30的内周侧开口有出口。油气供给孔31经由设于壳体6及外环间隔件本体11的油气供给信道(未图标)而供给油气。在内环3的外周面的油气供给孔31的延长线上的位置设有环状凹陷部3a。从润滑用喷嘴12喷射的油气的油脂积于前述环状凹陷部3a，该油受到内环3的旋转所伴随的离心力，沿着倾斜面即内环3的外周面而导向往轴承中心侧。

以下说明排气构造。此轴承装置J设有将冷却用的压缩空气及润滑用的油气加以排气的排气通道46。排气通道46包含：排气沟槽47，设于外环间隔件本体11中的圆周方向的一部分；径向排气孔48与轴向排气孔49，设于壳体6，并连通于前述排气沟槽47。前述外环间隔件本体11的排气沟槽47形成在与设有油气供给信道的位置为对角的圆周方向位置。在本例中，将3个排气沟槽47配置成周向等距配置。

以下说明上述构成所成的轴承装置的冷却构造的作用。如图2所示，通过设于外环间隔件4的喷嘴孔15将冷却用的压缩空气A向内环间隔件5的外周面喷吹。此时，将压缩空气A从狭窄的喷嘴孔15内喷射至宽阔的空间14，由此使得压缩空气A进行绝热膨胀。将喷嘴孔15内的压缩空气的体积设为V1、温度设为T1，将空间14的压缩空气的体积设为V2、温度设为T2时，依据气体状态方程式、热力学第1法则，成为V1＜V2、T1＞T2。即，在空间14中，压缩空气A的温度下降并且体积增加。体积增加使得压缩空气A的流速增大。如此将低温且高速的压缩空气A喷吹至内环间隔件5，由此有效率地冷却内环间隔件5。

又，因为使喷嘴孔15朝图3所示的内环间隔件5的旋转方向R的前方倾斜，所以从喷嘴孔15喷射的压缩空气A沿着内环间隔件5的外周面旋转并且往周向流动，通过图1的排气通道46而往轴承外部排出。因为压缩空气A进行旋转，所以，相较于往喷嘴孔15的轴向笔直流动的情形而言，压缩空气A与内环间隔件5的外周面接触的时间长，能进一步有效率地冷却内环间隔件5。因此，能进一步有效率地冷却内环间隔件5。

如此，通过有效率地冷却内环间隔件5，得以经由该内环间隔件5而有效地冷却滚动轴承1的内环3及主轴7。本冷却构造因为于外环间隔件4的内周面设置环状凹陷部13且使喷嘴孔15倾斜等，在结构上下功夫来提升冷却效率，所以即使不加大供给压缩空气A的空气供给装置的输出也可，能抑制耗电量。

此外，在外环间隔件4的内周面设有凹陷部13时，也具有以下的效果。即，喷射至凹陷部13与内环间隔件5间的空间14的压缩空气A，为经由凹陷部13两侧的外环间隔件4与内环间隔件5间的径向间隙δa而往轴承外部排出。此时，至少一部分的压缩空气A往轴承内流入。因为径向间隙δa窄于空间14，所以使得在径向间隙δa流动的压缩空气A的周向各部分的流速均匀化，流入轴承内的压缩空气A的流速变得均匀。由此，能降低压缩空气A与旋转中的滚动体9的碰撞音。

本实施形态的场合，因为将前述凹陷部13设为沿着轴向的横剖面为长方形的环状沟槽，所以凹陷部13呈固定深度并容易加工。又，如图4所示的第2实施形态，将构成凹陷部13底面的部分，即将轴向的大部分11a设为与其它部分11b独立的构件时，因为将形状相对较简单的多个的构件加以组合来构成外环间隔件本体11，所以进一步加工变容易。

如图5所示的第3实施形态，外环间隔件4的内周面的凹陷部13，也可为具有山丘形剖面的环状沟槽，该山丘形剖面为在喷嘴孔15的设置出口15a处为最凹陷，且从该最凹陷处越朝向轴向的至少一方侧(在图5中为两侧)，凹陷量越减少(沿着轴向的剖面形状为山丘形)。在图例中，凹陷部13的底面为喇叭状，但不限于此。此时，能抑制从外环间隔件4的凹陷部13与内环间隔件5的间空间14流出的压缩空气A的阻力，流入至轴承内的压缩空气A的流速进一步变得均匀。

其次参照图6～图17C来说明本发明的第4～7实施形态。在这些实施形态中，与前述第1～第3实施形态的说明所用的图1～图5相同或相当的部分标注相同组件符号并省略其详细说明，对于不同点进行说明。

首先，与图6至图9共同说明第4实施形态的轴承装置的冷却构造。

在本第4实施形态的轴承装置的冷却构造中，与第1～第3实施形态的情形不同，设于外环间隔件本体11的各喷嘴孔15如图6、及将图6的主要部分加以放大的图7所示，设为长度方向中间部变窄、能形成超音速流动的形状。例如为拉瓦喷嘴的形状。该喷嘴孔15的出口15a为与第1～第3实施形态同样于外环间隔件4内周面的前述凹陷部13处开口。

又，如相当于图3的图8所示，各喷嘴孔15分别朝内环间隔件5的旋转方向R的前方倾斜。即，喷嘴孔15的轴心位于，从垂直于外环间隔件4的轴心的剖面中的任意半径方向的直线L起往与该直线L正交的方向偏移的位置。使喷嘴孔15偏移的理由也为与第1实施形态相同。

如图9所示，外环间隔件本体11中的构成喷嘴孔15的部分(以下设为「喷嘴孔构成部」)20分别设于每个喷嘴孔15，各喷嘴孔构成部20形成为与占据外环间隔件本体11大半部分的其它部分11a独立的构件。在图例中，各喷嘴孔构成部20设为从径向观察而言约基本长方形的形状，但也可为其它形状。这些各喷嘴孔构成部20通过压入等方式而往箭头P方向嵌入于嵌合用孔21，该嵌合用孔21在径向贯穿于外环间隔件本体11而设置，由此固定于其它部分11a。外环间隔件本体11的导入沟槽16为利用分别形成于喷嘴孔构成部20与其它部分11a外周面的沟槽部16a、16b来构成。导入沟槽16连通至图6所示的设于壳体6的压缩空气导入通道45。

喷嘴孔构成部20为例如由树脂材质所构成，并通过射出成形等来制作。因此，能以高精度且生产性良好地形成如拉瓦喷嘴那样的压缩空气A的流动方向中间部狭窄、沿着流动方向的纵剖面形状不一样、适于高速喷射的各种形状的喷嘴孔15。通过对于金属铸造品进行切削来加工纵剖面形状不一样的喷嘴孔15很困难。另，外环间隔件本体11的其它部分11a、及外环间隔件本体11以外的各零件(排除保持器9)为轴承钢等金属制。

本第4实施形态的润滑构造及排气构造为与前述第1实施形态基本上相同，并省略其详细说明。

本第4实施形态的冷却构造的作用也基本上与前述第1实施形态相同并省略其详细说明，但特别是在本第4实施形态的情形，能通过以下构成而有效率地冷却内环间隔件5。

也即，在本第4实施形态中，将喷嘴孔15设为构成如拉瓦喷嘴的可形成超音速流动的形状。由此，利用空气供给装置来调整压缩空气A的压力、流量等，由此从喷嘴孔15喷射超音速的压缩空气A。又，图例的情形，因为将压缩空气A喷射至外环间隔件4内周面的凹陷部13与内环间隔件5外周面间的空间14，所以压缩空气A在空间14进行绝热膨胀，温度降低并且体积增加。体积增加更加使得流速增大。如此，将低温且超高速的压缩空气A喷吹至内环间隔件5，由此有效率地冷却内环间隔件5。

又，本第4实施形态设为下述构成：将每个喷嘴孔15个别地设于喷嘴孔构成部20，并将各喷嘴孔构成部20嵌入至设于外环间隔件本体11的其它部分11a的嵌合用孔21。若使喷嘴孔构成部20在各喷嘴孔15共通，则喷嘴孔构成部20成为环状或接近于环状的形状，其它部分11a成为受到喷嘴孔构成部20往轴向的两侧分隔的形态。此形态在喷嘴孔构成部20为树脂材质时，外环间隔件4的轴向刚性变小。若为本实施形态的构成，喷嘴孔构成部20不会将其它部分11a往轴向的两侧分隔，能防止外环间隔件4的轴向刚性降低。

图10所示的第5实施形态为于可产生超音速流动的形状的喷嘴孔15的压缩空气A的流动方向中间部设有与轴承装置外部连通的空气孔33。此时，通过在喷嘴孔15流动的压缩空气A的动压所产生的负压，从轴承装置外部经由空气孔33而将空气B抽吸至喷嘴孔15。由此，从喷嘴孔15喷射的压缩空气A的流量变多，提升冷却效果。

图11所示的第6实施形态为表示于一般形状的喷嘴孔15设置空气孔33的例子。图10及图11所示的第5、6实施形态均由于设置空气孔33设而使得喷嘴孔构成部20及嵌合用孔21的剖面形状与图7所示的第4实施形态有些许不同。其它构成与图7者相同。

图12至图14B显示第7实施形态。前述各实施形态的喷嘴孔15沿着压缩空气A的流动方向的纵剖面不一样，相对于此，本第7实施形态的喷嘴孔15沿着与压缩空气A的流动方向正交的横剖面不一样。即，为了提升冷却效率，将喷嘴孔出口15a附近的横剖面形状设为沿着轴承轴向的尺寸比沿着轴承周向的尺寸更大的扁平形状。例如，如图14A地设为轴向细长的长方形，或如图14B地设为轴向细长的椭圆形。在此，前述扁平形状并不限定于沿着轴承轴向的尺寸极端地比沿着轴承周向的尺寸更长的平坦形状，也包含沿着轴向的尺寸稍微比沿着周向的尺寸更长的形状。

以下说明将喷嘴孔出口15a附近的横剖面形状设为扁平形状时提升冷却效率的理由。如图13所示，将多量的压缩空气A从喷嘴孔15朝向内环间隔件5喷射时，压缩空气A在喷嘴孔出口15a使得流速成为最大速度(例如音速)。此时，喷嘴孔出口15a与旋转间隔件5间的间隙δa狭窄，且喷嘴孔出口15a附近的横剖面形状为圆形的情况下，喷嘴孔出口15a与内环间隔件5的间的压力容易变高，而在前述间隙δa的喷嘴孔出口15a附近C出现压缩波。当压缩空气A的供给量较多则出现较强的压缩波。出现压缩波时，从喷嘴孔15喷射的压缩空气A的直进流动受到阻碍，如图15、图16地往与图面正交的轴向扩散。因此，压缩空气A与内环间隔件5的外周面接触的时间变短，冷却效果降低。图15为显示出现压缩波的状态下的喷嘴孔15的出口15a附近的压力分布，图16显示出现压缩波的状态下的喷嘴孔15的出口15a附近的温度分布。

喷嘴孔出口15a附近的横剖面形状为圆形时容易出现压缩波，可认为是因为对于喷嘴孔出口15a与内环间隔件5间的间隙δa的压缩空气A流入量(质量流量)，为如图17C所示的例3那样，在喷嘴孔15中心的延长线上即轴向中央部局部性变大。如图14A、B的喷嘴孔15，喷嘴孔出口15a附近的横剖面形状为扁平形状时，如图17A、B所示的例1、2，因为压缩空气A的流入量在轴向均等化，所以不会出现强烈的压缩波，压缩空气A不会往轴向扩散，而能往周向顺畅地流动。

另，本第7实施形态的轴承装置J如图12所示，因为外环间隔件4不具有润滑用喷嘴，并无外环间隔件与外环间隔件本体的区别。因此，各喷嘴孔构成部20为与占据外环间隔件4大半部分的其它部分4a独立的构件，并嵌入至设于其它部分4a的嵌合用孔21。

在以上各实施形态中，为说明以内环旋转来使用滚动轴承1的情形，但以外环旋转来使用的情形也可应用本发明。此时，例如嵌合于内环3内周的轴(未图示)为固定构件，嵌合于外环2外周的滚轮(未图示)为旋转构件。

本发明在前述各实施形态的外，还包含不以凹陷部13作为构成要件的下述方案1～5。

[方案1]一种轴承装置的冷却构造，该轴承装置相邻于滚动轴承的内外相向的固定侧轨道环及旋转侧轨道环而设置固定侧间隔件及旋转侧间隔件，前述固定侧轨道环及固定侧间隔件设置于固定构件及旋转构件中的固定构件，前述旋转侧轨道环及旋转侧间隔件设置于前述固定构件及旋转构件中的旋转构件，其特征在于，前述固定侧间隔件朝前述旋转侧间隔件的旋转方向的前方倾斜设有喷嘴孔，该喷嘴孔朝向前述旋转侧间隔件中的间隔件所彼此相向的周面喷射冷却用的压缩空气；且前述固定侧间隔件中的构成前述喷嘴孔的部分为与其它部分独立的构件，前述喷嘴孔与前述压缩空气的流动方向正交的横剖面及沿着前述压缩空气的流动方向的纵剖面其中一者或两者的剖面不一样。

[方案2]一种方案1中记载的轴承装置的冷却构造，其中，前述固定侧间隔件在圆周方向具有多个的前述喷嘴孔，构成各喷嘴孔的部分为个别地嵌入至设于前述其他部分的嵌合用孔。

[方案3]

一种方案1或方案2中记载的轴承装置的冷却构造，其中，前述喷嘴孔出口附近的横剖面形状为轴向尺寸比周向尺寸更长的扁平形状。

[方案4]

一种方案1至方案3中任一者记载的轴承装置的冷却构造，其中，前述喷嘴孔的纵剖面设为长度方向中间部狭窄而能形成超音速流动的形状。

[方案5]

一种方案1至方案4中任一者记载的轴承装置的冷却构造，其中，于前述喷嘴孔的前述压缩空气的流动方向中间部设置与轴承装置外部连通的空气孔。

如以上所述，参照附图来说明较佳的实施方式及方案，但应认为只要是本领域普通技术人员，在阅读本件说明书后，均能轻易在显而易见的范围内进行各种变更及修正。所以，此种变更及修正应被解释为属于由权利要求书所决定的发明范围内。

符号说明

1 滚动轴承

2 外环(固定侧轨道环)

3 内环(旋转侧轨道环)

4 外环间隔件(固定侧间隔件)

5 内环间隔件(旋转侧间隔件)

6 壳体(固定构件)

7 主轴(旋转构件)

11 外环间隔件本体

11a 构成喷嘴孔的部分

11b 其它部分

15 喷嘴孔

15a 出口(喷嘴孔出口)

20 喷嘴孔构成部(构成喷嘴孔的部分)

21 嵌合用孔

33 空气孔

A 压缩空气

J 轴承装置。

Claims (11)

1.一种轴承装置的冷却构造，该轴承装置分别相邻于滚动轴承的内外相向的固定侧轨道环及旋转侧轨道环而设有固定侧间隔件及旋转侧间隔件，该固定侧间隔件包含：外环间隔件本体；润滑用喷嘴，该润滑用喷嘴配置在该外环间隔件本体的轴向两侧，各润滑用喷嘴具有小于该外环间隔件本体的内径尺寸，该固定侧轨道环及固定侧间隔件设置于固定构件及旋转构件中的该固定构件，该旋转侧轨道环及旋转侧间隔件设置于该固定构件及旋转构件中的该旋转构件，其中，

于该固定侧间隔件中的与上述旋转侧间隔件相向的周面设置环状凹陷部，该环状凹陷部由上述外环间隔件本体的内周面与两润滑用喷嘴的侧面构成，并朝该旋转侧间隔件的旋转方向前方倾斜设有喷嘴孔，该喷嘴孔从作为上述外环间隔件的内周面的该凹陷部底面所开口的出口，朝向该旋转侧间隔件的与上述固定侧间隔件相向的周面喷射压缩空气。

2.如权利要求1所述的轴承装置的冷却构造，其中，该固定侧轨道环为外环，该旋转侧轨道环为内环。

3.如权利要求1或2所述的轴承装置的冷却构造，其中，该凹陷部为剖面长方形的环状沟槽。

4.如权利要求1或2所述的轴承装置的冷却构造，其中，该凹陷部为具有山丘形剖面的环状沟槽，该环状沟槽在该喷嘴孔的出口处为最凹陷，且从该最凹陷处越朝向轴向的至少一方侧，凹陷量越减少。

5.如权利要求1或2所述的轴承装置的冷却构造，其中，该固定侧间隔件中的构成该凹陷部底面的部分设为与其它部分独立的构件。

6.如权利要求1或2所述的轴承装置的冷却构造，其中，该固定侧间隔件中的构成该喷嘴孔的部分设为与其它部分独立的构件，该喷嘴孔的沿着与该压缩空气的流动方向正交的横剖面与沿着该压缩空气的流动方向的纵剖面中的一者或两者的剖面形状不一样。

7.如权利要求6所述的轴承装置的冷却构造，其中，该固定侧间隔件在圆周方向具有多个该喷嘴孔，构成各个喷嘴孔的部分个别地嵌入至设于该其它部分的嵌合用孔中。

8.如权利要求6所述的轴承装置的冷却构造，其中，该喷嘴孔的出口附近的横剖面形状为轴向尺寸比周向尺寸更长的扁平形状。

9.如权利要求6所述的轴承装置的冷却构造，其中，该喷嘴孔的纵剖面设置为长度方向的中间部狭窄以能形成超音速流动的形状。

10.如权利要求6所述的轴承装置的冷却构造，其中，于该喷嘴孔的该压缩空气的流动方向的中间部设置与轴承装置外部连通的空气孔。

11.如权利要求1或2所述的轴承装置的冷却构造，其中，该旋转构件为机床的主轴。