JP2008157340A - 転がり軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】構造を複雑にすることなく、内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制できるようにすることである。
【解決手段】内輪１と外輪２にそれぞれ可変電源８ａ、８ｂで作動する冷却用のペルチェ素子６ａ、６ｂを配設するとともに、内輪１と外輪２の各温度を検出する温度センサ５ａ、５ｂを配設し、各温度センサ５ａ、５ｂで検出される内輪１と外輪２の温度差に基づいて、各ペルチェ素子６ａ、６ｂを作動させる可変電源８ａ、８ｂの電圧を制御して、内輪１と外輪２の温度差を小さくすることにより、構造を複雑にすることなく、内輪１と外輪２の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受に関し、特に、内輪と外輪に温度差の生じるものに好適な転がり軸受に関する。
転がり軸受には、使用環境や使用条件によって、内輪と外輪に大きな温度差の生じるものがある。例えば、工作機械の主軸やジェットエンジンのタービン軸等の高速回転する回転軸を支持する転がり軸受は、全体の温度上昇に伴って、放熱され難い内輪が、外輪よりもかなり温度が高くなる。このため、この温度差に伴う内輪と外輪の熱膨張量差によって、軸受のラジアル隙間が大きく変化する。このようにラジアル隙間が変化して過大になると、転動体と軌道面間ですべりが生じ易くなって、スミアリング等の表面損傷が発生し、ラジアル隙間が過小になると、転動体と軌道面間の接触面圧が高くなって、転動疲労寿命が短くなる。
このような内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を抑制する手段としては、回転軸や内輪に設けた油通路に冷却用の潤滑油を供給して、内輪と外輪の温度差を抑制するアンダーレース潤滑方式が知られているが、アンダーレース潤滑方式は、回転軸や内輪に油通路を設けるために、構造が複雑になる問題がある。
このような問題に対して、構造を複雑にすることなく、内輪と外輪の温度差を抑制する手段として、内輪側または外輪側に冷却用のペルチェ素子を配設する手段が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載されたものでは、ペルチェ素子を内輪側のスピンドルに配設し、特許文献２に記載されたものでは、ペルチェ素子を外輪または外輪側の間座に配設している。
特開２０００−２３７９３０号公報 特開２００４−２７８５７０号公報
特許文献１および２に記載されたように、内輪側と外輪側のいずれか一方のみに冷却用のペルチェ素子を配設する手段は、構造が複雑になることはないが、内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制できない問題がある。
そこで、本発明の課題は、構造を複雑にすることなく、内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制できるようにすることである。
上記の課題を解決するために、本発明は、内輪と外輪の軌道面間に複数の転動体が配列された転がり軸受において、前記内輪と外輪にそれぞれ可変電源で作動する冷却用のペルチェ素子を配設するとともに、内輪と外輪の各温度を検出する温度センサを配設し、これらの温度センサで検出される内輪と外輪の温度差に基づいて、前記各ペルチェ素子を作動させる可変電源の電圧を制御して、前記内輪と外輪の温度差を小さくする構成を採用した。
すなわち、内輪と外輪にそれぞれ可変電源で作動する冷却用のペルチェ素子を配設するとともに、内輪と外輪の各温度を検出する温度センサを配設し、これらの温度センサで検出される内輪と外輪の温度差に基づいて、各ペルチェ素子を作動させる可変電源の電圧を制御して、内輪と外輪の温度差を小さくすることにより、構造を複雑にすることなく、内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制できるようにした。
前記冷却用の各ペルチェ素子に放熱フィンを設けることにより、各ペルチェ素子の冷却効果を高め、内輪と外輪の温度差をより効果的に抑制することができる。
本発明の転がり軸受は、内輪と外輪にそれぞれ可変電源で作動する冷却用のペルチェ素子を配設するとともに、内輪と外輪の各温度を検出する温度センサを配設し、これらの温度センサで検出される内輪と外輪の温度差に基づいて、各ペルチェ素子を作動させる可変電源の電圧を制御して、内輪と外輪の温度差を小さくするようにしたので、構造を複雑にすることなく、内輪と外輪の熱膨張量差に起因するラジアル隙間の変化を的確に抑制でき、軸受部品の表面損傷や早期の転動疲労を防止することができる。
前記冷却用の各ペルチェ素子に放熱フィンを設けることにより、各ペルチェ素子の冷却効果を高め、内輪と外輪の温度差をより効果的に抑制することができる。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この転がり軸受は、図１に示すように、主軸２１に外嵌された内輪１の軌道面１ａと、ハウジング２２に内嵌された外輪２の軌道面２ａの間に、複数の転動体としてのボール３が保持器４で保持された玉軸受であり、内輪１と外輪２の一方の各端面に接触式の温度センサ５ａ、５ｂが配設され、他方の各端面に冷却用のペルチェ素子６ａ、６ｂが配設されて、それぞれ導電ケーブル７で可変電源８ａ、８ｂに接続されている。図示は省略するが、回転輪となる内輪１側に配設されたペルチェ素子６ａは、スリップリングを介して可変電源８ａに接続されている。また、各ペルチェ素子６ａ、６ｂの外面側には、冷却効果を高める放熱フィン９が設けられている。
前記各温度センサ５ａ、５ｂで検出される内輪１の温度θａと外輪２の温度θｂはコントローラ１０に入力され、これらの温度差Δθ（θａ−θｂ）に基づいて、この温度差Δθを小さくするように、各ペルチェ素子６ａ、６ｂを作動させる各可変電源８ａ、８ｂの電圧Ｖａ、Ｖｂがフィードバック制御されるようになっている。
上述した実施形態では、内輪と外輪の温度を検出する温度センサを接触式のものとし、内輪と外輪の端面に冷却用のペルチェ素子を配設したが、温度センサは非接触式のものとしてもよく、ペルチェ素子も端面以外の部位に配設してもよい。また、転がり軸受を玉軸受としたが、本発明に係る転がり軸受は、玉軸受に限定されることはなく、他のタイプの転がり軸受にも適用することができる。
転がり軸受の実施形態を示す概略縦断面図
１ 内輪
２ 外輪
１ａ、２ａ 軌道面
３ ボール
４ 保持器
５ａ、５ｂ 温度センサ
６ａ、６ｂ ペルチェ素子
７ 導電ケーブル
８ａ、８ｂ 可変電源
９ 放熱フィン
１０ コントローラ

Claims (2)

  1. 内輪と外輪の軌道面間に複数の転動体が配列された転がり軸受において、前記内輪と外輪にそれぞれ可変電源で作動する冷却用のペルチェ素子を配設するとともに、内輪と外輪の各温度を検出する温度センサを配設し、これらの温度センサで検出される内輪と外輪の温度差に基づいて、前記各ペルチェ素子を作動させる可変電源の電圧を制御して、前記内輪と外輪の温度差を小さくするようにしたことを特徴とする転がり軸受。
  2. 前記冷却用の各ペルチェ素子に放熱フィンを設けた請求項１に記載の転がり軸受。
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