JP2018040469A - Cooling structure of bearing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、軸受装置の冷却構造に関し、例えば、工作機械の主軸および主軸に組み込まれる軸受の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a bearing device, for example, a main shaft of a machine tool and a cooling structure for a bearing incorporated in the main shaft.
工作機械の主軸装置では、加工精度を確保するために、装置の温度上昇は小さく抑える必要がある。しかしながら最近の工作機械では、加工能率を向上させるため高速化の傾向にあり、主軸を支持する軸受からの発熱も高速化と共に大きくなってきている。また、装置内部に駆動用のモータを組込んだいわゆるモータビルトインタイプが多くなってきており、装置の発熱要因ともなってきている。 In a spindle device of a machine tool, it is necessary to suppress the temperature rise of the device to be small in order to ensure machining accuracy. However, recent machine tools have a tendency to increase the speed in order to improve the processing efficiency, and the heat generated from the bearing supporting the main shaft is also increasing as the speed increases. In addition, so-called motor built-in types in which a driving motor is incorporated in the apparatus are becoming more and more a cause of heat generation of the apparatus.
発熱による軸受の温度上昇は、予圧の増加をもたらす結果となり、主軸の高速化、高精度化を考えると極力抑えたい。主軸装置の温度上昇を抑える方法として、冷却用の圧縮エアを軸受に送り、軸と軸受の冷却を行う方法がある(例えば、特許文献1、2)。特許文献1、2では、2つの軸受間の空間に冷風を、回転方向に角度を付けて噴射して旋回流とすることで、軸と軸受の冷却を行っている。
The rise in the temperature of the bearing due to heat generation results in an increase in preload, and we want to suppress it as much as possible in consideration of higher speed and higher accuracy of the spindle. As a method for suppressing the temperature rise of the main shaft device, there is a method of cooling the shaft and the bearing by sending cooling air to the bearing (for example,
工作機械は、主軸への異物侵入を防止するためのエアシール、軸受潤滑用のエアオイル、オイルミスト等に圧縮エアが使用される。これらの圧縮エアは、圧縮機で作り出される。通常、1台の工作機械に、1機の圧縮機が用いられる。軸受、軸等を圧縮エアで冷却する場合、そのための冷却用圧縮エアも、圧縮機で発生させた圧縮エアが使用される。 In machine tools, compressed air is used for air seals for preventing foreign matter from entering the spindle, air oil for bearing lubrication, oil mist, and the like. These compressed air is produced by a compressor. Usually, one compressor is used for one machine tool. When cooling a bearing, a shaft, or the like with compressed air, compressed air generated by the compressor is used as cooling air for cooling.
特許文献1のような圧縮エアによる冷却では、圧縮エアの供給量を多くするほど冷却効果が増す。しかし、圧縮エアの供給量を多くするには、より大きな容量を持つ圧縮機を採用しなければならない。このため、冷却効果の向上を図ると、工作機械の大型化やエネルギー消費量の増加を招く。
In cooling with compressed air as in
特許文献2は、上記課題を解決するためになされた提案である。すなわち、図12のように、一対の転がり軸受101,101間に外輪間座104および内輪間座105が設けられた軸受装置Jにおいて、外輪間座104の内周面に環状の凹み部113を設け、外輪間座104に設けたノズル孔115より、冷却用の圧縮エアAを内輪間座105の外周面に向けて吹き付ける。圧縮エアAが、狭いノズル孔115から、主に凹み部113からなる広い空間120に一気に吐出されることにより、圧縮エアAが断熱膨張して、圧縮エアAの温度が下がると共に流速が増す。この圧縮エアAが内輪間座105に吹き付けられることによって、内輪間座105および転がり軸受101が効率良く冷却される。
このように、特許文献2の構成によると、冷却効果が高まるため、従来ものものよりも少ない圧縮エアで軸受等の温度上昇を抑えることが可能になる。しかし、さらに少ない圧縮エアで軸受等を効率良く冷却することが望まれる。
Thus, according to the structure of
この発明の目的は、少ない圧縮エアでも軸受等を効率良く冷却できて、圧縮エアの使用量を抑制することができる軸受装置の冷却構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cooling structure for a bearing device that can efficiently cool a bearing or the like with a small amount of compressed air and can suppress the amount of compressed air used.
この発明の軸受装置の冷却構造は、転がり軸受の内外に対向する固定側軌道輪および回転側軌道輪にそれぞれ隣り合って固定側間座および回転側間座が設けられ、前記固定側軌道輪および前記固定側間座が、固定部材および回転部材のうちの固定部材に設置され、前記回転側軌道輪および前記回転側間座が、前記固定部材および前記回転部材のうちの回転部材に設置される軸受装置において、
前記固定側間座における間座同士が対向する周面に環状の固定側凹み部が設けられ、かつ前記回転側間座における間座同士が対向する周面における前記固定側凹み部に対向する軸方向位置に環状の回転側凹み部が設けられ、前記固定側凹み部の底面に開口する出口から前記回転側凹み部の底面に向けて圧縮エアを吐出するノズル孔が、前記回転側間座の回転方向の前方へ傾斜させて設けられていることを特徴とする。
例えば、前記固定側軌道輪は外輪であり、前記回転側軌道輪は内輪である。その場合、前記固定部材および回転部材は、例えばそれぞれハウジングおよび軸である。
A cooling structure for a bearing device according to the present invention includes a stationary spacer and a rotating spacer adjacent to a stationary bearing ring and a rotating bearing ring facing the inside and outside of a rolling bearing, respectively. The fixed side spacer is installed on a fixed member of a fixed member and a rotating member, and the rotating side race and the rotating side spacer are installed on a rotating member of the fixed member and the rotating member. In the bearing device,
An axis that is provided with an annular fixed recess on the circumferential surface of the fixed spacer facing each other and that faces the fixed recess on the circumferential surface of the rotating spacer facing each other. An annular rotation-side recess is provided in the direction position, and a nozzle hole that discharges compressed air from an outlet that opens to the bottom surface of the fixed-side recess to the bottom surface of the rotation-side recess is formed on the rotation-side spacer. It is provided to be inclined forward in the rotational direction.
For example, the stationary side race is an outer race, and the rotation side race is an inner race. In this case, the fixing member and the rotating member are, for example, a housing and a shaft, respectively.
この構成によると、固定側間座に設けられたノズル孔から、冷却用の圧縮エアが、回転側間座に設けられた回転側凹み部の底面に向けて吐出される。圧縮エアが狭いノズル孔から主に固定側凹み部および回転側凹み部からなる広い空間に吐出されることにより、圧縮エアが断熱膨張する。この断熱膨張により、圧縮エアの流速が増すと共に、温度が下がる。そのため、回転側間座が効率良く冷却される。従来のように固定側間座に凹み部を設けるだけでなく、回転側間座にも凹み部を設けたことにより、従来の構成に比べて、圧縮エアが吐出される空間の広さが広くなっている。これにより、圧縮エアの断熱膨張が促進されて、さらに圧縮エアの流速が増加し、かつ温度が低下するため、冷却効果がより一層向上する。 According to this configuration, the compressed air for cooling is discharged from the nozzle hole provided in the fixed side spacer toward the bottom surface of the rotation side recess provided in the rotation side spacer. The compressed air is adiabatically expanded by being discharged from a narrow nozzle hole into a wide space mainly composed of the fixed side recess and the rotation side recess. This adiabatic expansion increases the flow rate of the compressed air and decreases the temperature. Therefore, the rotating side spacer is efficiently cooled. Not only is the recessed part provided in the fixed spacer as in the past, but the recessed part is also provided in the rotating spacer so that the space for compressed air discharge is wider than in the conventional configuration. It has become. As a result, the adiabatic expansion of the compressed air is promoted, the flow rate of the compressed air is further increased, and the temperature is lowered, so that the cooling effect is further improved.
また、固定側間座に設けられたノズル孔は回転側間座の回転方向の前方へ傾斜させてあるため、ノズル孔から吐出された圧縮エアは、回転側間座の周面に沿って旋回しながら軸方向に流れて軸受外部へ排出される。圧縮エアが旋回するため、軸方向にまっすぐ流れる場合と比べて、圧縮エアが回転側間座の周面と接している時間が長く、回転側間座をより一層効率良く冷却することができる。 Further, since the nozzle hole provided in the fixed side spacer is inclined forward in the rotation direction of the rotation side spacer, the compressed air discharged from the nozzle hole swirls along the peripheral surface of the rotation side spacer. However, it flows in the axial direction and is discharged to the outside of the bearing. Since the compressed air swirls, it takes a longer time for the compressed air to be in contact with the peripheral surface of the rotating side spacer than in the case where it flows straight in the axial direction, and the rotating side spacer can be cooled more efficiently.
このように、回転側間座が効率良く冷却されることで、この回転側間座を介して転がり軸受の回転側軌道輪および回転軸を効果的に冷却することができる。このため、圧縮エアの使用量を抑制することができる。 Thus, by efficiently cooling the rotating side spacer, the rotating side bearing ring and the rotating shaft of the rolling bearing can be effectively cooled via the rotating side spacer. For this reason, the usage-amount of compressed air can be suppressed.
この発明において、前記回転側凹み部の軸方向長さが、前記ノズル孔の孔径の2倍以上であるのが良い。
回転側凹み部の軸方向長さがノズル孔の孔径の2倍より小さいと、圧縮エアが回転側凹み部にうまく流入せず、ノズル孔から吐出される圧縮エアを十分に断熱膨張させることができない。
In this invention, it is preferable that the axial length of the rotation-side recess is at least twice the diameter of the nozzle hole.
When the axial length of the rotation-side recess is smaller than twice the hole diameter of the nozzle hole, the compressed air does not flow well into the rotation-side recess, and the compressed air discharged from the nozzle hole can be sufficiently adiabatically expanded. Can not.
この発明において、前記回転側凹み部の径方向深さが、前記回転側間座の径方向の肉厚の10%ないし50%の範囲内であるのが良い。
回転側凹み部の径方向深さが回転側間座の径方向の肉厚の10%未満であると、回転側凹み部の容積が小さく、圧縮エアの体積を十分に増加させることができない。また、50%を超えると、回転側間座の径方向の肉厚が薄くなり過ぎ、軸受を軸に組み込む際や、運転中に作用するアキシアル荷重によって回転側間座の損傷が生じる恐れがある。
In this invention, it is preferable that the radial depth of the rotation-side recess is in the range of 10% to 50% of the radial thickness of the rotation-side spacer.
When the radial depth of the rotation-side recess is less than 10% of the radial thickness of the rotation-side spacer, the volume of the rotation-side recess is small and the volume of compressed air cannot be increased sufficiently. In addition, if it exceeds 50%, the radial thickness of the rotating side spacer becomes too thin, and there is a risk that the rotating side spacer may be damaged by the axial load acting when the bearing is incorporated into the shaft or during operation. .
この発明において、前記回転側凹み部の底面にクロス目または筋目の溝状の凹部が形成されていても良い。また、前記回転側凹み部の底面に複数の円周溝が設けられていても良い。
これらの場合、回転側凹み部の底面が凹凸面となり底面の表面積が大きくなるため、回転側間座と圧縮エアとの熱交換が効率良く行われ、冷却効果がさらに高まる。
In the present invention, a cross-shaped or streak-shaped recess may be formed on the bottom surface of the rotation-side recess. In addition, a plurality of circumferential grooves may be provided on the bottom surface of the rotation side recess.
In these cases, since the bottom surface of the rotation-side recess becomes an uneven surface and the surface area of the bottom surface increases, heat exchange between the rotation-side spacer and the compressed air is efficiently performed, and the cooling effect is further enhanced.
この発明において、前記固定側間座が、前記ノズル孔が形成された固定側間座本体と、前記転がり軸受に潤滑油を供給する潤滑油孔が形成された潤滑油孔形成部材とを有する場合、前記固定側間座本体の周面が前記固定側凹み部の前記底面であり、かつ前記潤滑油孔形成部材の側面が前記固定側凹み部の側壁面であると良い。
このように固定側間座本体の周面と潤滑油孔形成部材の側面とで固定側凹み部を構成すると、固定側間座本体と潤滑油孔形成部材を組み合わせるだけで固定側凹み部が形成されるので、固定側凹み部の加工が不要である。
In this invention, the fixed side spacer includes a fixed side spacer body in which the nozzle hole is formed and a lubricating oil hole forming member in which a lubricating oil hole for supplying lubricating oil to the rolling bearing is formed. The peripheral surface of the fixed side spacer body may be the bottom surface of the fixed side recess, and the side surface of the lubricating oil hole forming member may be the side wall surface of the fixed side recess.
As described above, when the fixed-side recessed portion is configured by the peripheral surface of the fixed-side spacer body and the side surface of the lubricating oil hole forming member, the fixed-side recessed portion is formed only by combining the fixed-side spacer main body and the lubricating oil hole forming member. Therefore, it is not necessary to process the fixed side recess.
この発明の軸受装置の冷却構造は、転がり軸受の内外に対向する固定側軌道輪および回転側軌道輪にそれぞれ隣り合って固定側間座および回転側間座が設けられ、前記固定側軌道輪および前記固定側間座が、固定部材および回転部材のうちの固定部材に設置され、前記回転側軌道輪および前記回転側間座が、前記固定部材および前記回転部材のうちの回転部材に設置される軸受装置において、前記固定側間座における間座同士が対向する周面に環状の固定側凹み部が設けられ、かつ前記回転側間座における間座同士が対向する周面における前記固定側凹み部に対向する軸方向位置に環状の回転側凹み部が設けられ、前記固定側凹み部の底面に開口する出口から前記回転側凹み部の底面に向けて圧縮エアを吐出するノズル孔が、前記回転側間座の回転方向の前方へ傾斜させて設けられているため、少ない圧縮エアでも軸受等を効率良く冷却できて、圧縮エアの使用量を抑制することができる。 A cooling structure for a bearing device according to the present invention includes a stationary spacer and a rotating spacer adjacent to a stationary bearing ring and a rotating bearing ring facing the inside and outside of a rolling bearing, respectively. The fixed side spacer is installed on a fixed member of a fixed member and a rotating member, and the rotating side race and the rotating side spacer are installed on a rotating member of the fixed member and the rotating member. In the bearing device, an annular fixed-side dent is provided on a circumferential surface of the fixed-side spacer facing each other, and the fixed-side dent on the circumferential surface of the rotating-side spacer facing each other. An annular rotation-side recess is provided at an axial position facing the nozzle, and a nozzle hole that discharges compressed air from the outlet opening at the bottom surface of the fixed-side recess to the bottom surface of the rotation-side recess has the rotation. Side spacer Since provided with an inclination toward the front of the rotational direction, and can efficiently cool the bearing or the like even with a small compressed air, it is possible to suppress the amount of compressed air.
この発明の一実施形態に係る軸受装置の冷却構造を図1ないし図4と共に説明する。
図1は、この軸受装置の冷却構造を備えた工作機械主軸装置の断面図である。この例では、工作機械の主軸装置に適用されているが、工作機械の主軸装置だけに限定されるものではない。
A cooling structure for a bearing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a machine tool spindle device provided with a cooling structure for the bearing device. In this example, it is applied to a spindle device of a machine tool, but is not limited to the spindle device of a machine tool.
軸受装置Jは、軸方向に並ぶ2つの転がり軸受1,1を備え、各転がり軸受1,1の外輪2,2間および内輪3,3間に、外輪間座4および内輪間座5がそれぞれ介在している。外輪2および外輪間座4がハウジング6に設置され、内輪3および内輪間座5が主軸7に嵌合している。転がり軸受1はアンギュラ玉軸受であり、外輪2および内輪3の各軌道面間に複数の転動体8が介在している。各転動体8は、保持器9により円周等配に保持される。2つの転がり軸受1,1は互いに背面組合せで配置されており、外輪間座4と内輪間座5の幅寸法差により、各転がり軸受1,1の初期予圧を設定して使用される。
The bearing device J includes two rolling
この実施形態では、転がり軸受1は内輪回転で使用される。よって、外輪2、内輪3が、それぞれ請求項で言う「固定側軌道輪」、「回転側軌道輪」であり、外輪間座4、内輪間座5が「固定側間座」、「回転側間座」である。また、主軸7が「回転部材」、ハウジング6が「固定部材」である。後で示す他の実施形態についても同様である。
In this embodiment, the rolling
外輪2,2および外輪間座4は、例えばハウジング6に対してすきま嵌めとされ、ハウジング6の段部6aと端面蓋40とにより軸方向の位置決めがされる。また、内輪3,3および内輪間座5は、例えば主軸7に対して締まり嵌めとされ、両側の位置決め間座41,42により軸方向の位置決めがされる。なお、図の左側の位置決め間座42は、主軸7に螺着させたナット43により固定される。
The
冷却構造について説明する。
図2に示すように、外輪間座4は、固定側間座本体である外輪間座本体11と、この外輪間座本体11とは別部材からなるリング状の潤滑油孔形成部材12,12とを有する。外輪間座本体11は断面略T字形状に形成され、この外輪間座本体11の軸方向両側に潤滑油孔形成部材12,12がそれぞれ対称配置で固定されている。図2は図1の図1の部分拡大図である。但し、図1と図2とで片方の転がり軸受1の切断面が異なっている。
The cooling structure will be described.
As shown in FIG. 2, the
外輪間座本体11の内径寸法は、潤滑油孔形成部材12,12の内径寸法よりも大きい。これにより、外輪間座4の内周面に、外輪間座本体11の内周面と、この内周面に続く潤滑油孔形成部材12,12の側面とで構成される固定側凹み部13が形成されている。外輪間座本体11の内周面が固定側凹み部13の底面であり、かつ潤滑油孔形成部材12,12の側面が固定側凹み部13の側壁面である。このように外輪間座本体11の内周面と潤滑油孔形成部材12,12の側面とで固定側凹み部13を構成すると、外輪間座本体11と潤滑油孔形成部材12,12を組み合わせるだけで固定側凹み部13が形成されるので、固定側凹み部13の加工が不要である。
The inner diameter dimension of the outer
前記固定側凹み部13は、断面略長方形の環状溝である。潤滑油孔形成部材12,12の側面の内径端部12a,12aは、内径側に行くに従い互いの間隔が広くなるように斜めに切り欠かれている。外輪間座4の固定側凹み部13以外の内周面、すなわち潤滑油孔形成部材12,12の内周面と、内輪間座5の外周面とは、微小な径方向すきまδaを介して対向している。
The fixed
内輪間座5の外周面には、外輪間座本体11の内周面と対向して環状の回転側凹み部14が設けられている。この回転側凹み部14は、断面長方形の環状溝である。回転側凹み部14の軸方向幅Yは、外輪間座本体11の内周面と同じ幅である。また、回転側凹み部14の深さZは、内輪間座5の径方向の肉厚Tの10%ないし50%の範囲内とされている。
On the outer peripheral surface of the
前記外輪間座本体11には、内輪間座5の回転側凹み部14の底面に向けて冷却用の圧縮エアAを吐出するノズル孔15が設けられている。ノズル孔15の出口15aは、外輪間座4の回転側凹み部13の底面に開口している。この例では、複数個(例えば3個)のノズル孔15が設けられており、それぞれが円周方向等配に配置されている。
The outer
図3に示すように、各ノズル孔15は、それぞれ内輪間座5の回転方向の前方へ傾斜させてある。つまり、外輪間座4の軸心に垂直な断面における任意の半径方向の直線Lから、この直線Lと直交する方向にオフセットした位置にある。ノズル孔15をオフセットさせる理由は、圧縮エアAを内輪間座5の回転方向に旋回流として作用させて、冷却効果を向上させるためである。なお、図1、図2では、外輪間座4を、ノズル孔15の中心線を通る断面で表示している。
As shown in FIG. 3, each
外輪間座本体11の外周面には、軸受外部から各ノズル孔15に圧縮エアAを導入するための導入溝16が形成されている。この導入溝16は、外輪間座4の外周面における軸方向中間部に設けられ、各ノズル孔15に連通する円弧状に形成されている。導入溝16は、外輪間座本体11の外周面において、後述のエアオイル供給経路(図示せず)が設けられる円周方向位置を除く円周方向の大部分を示す角度範囲αにわたって設けられている。図1のように、ハウジング6に圧縮エア導入経路45が設けられ、この圧縮エア導入経路45に導入溝16が連通するように構成されている。ハウジング5の外部には、圧縮エア導入孔45に圧縮エアAを供給するエア供給装置(図示せず)が設けられている。
On the outer peripheral surface of the outer ring spacer
潤滑構造について説明する。
図1に示すように、外輪間座4は、軸受内に潤滑油を供給する前記潤滑油孔形成部材12,12を有する。この例では、潤滑油としてエアオイルが用いられる。各潤滑油孔形成部材12は、内周面が内輪間座5に前記径方向すきまδaを介して対向する基部12aと、この基部12aから軸方向外側に突出して内輪3の外周面との間でエアオイル通過用の環状すきまδbを介して対向する鍔状の先端部30とからなる。換言すれば、潤滑油孔形成部材12の先端部30が、内輪3の外周面に被さるように軸受内に進入して配置される。また、潤滑油孔形成部材12の先端部30は、保持器9の内周面よりも半径方向の内方に配置されている。
The lubrication structure will be described.
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、潤滑油孔形成部材12には、この潤滑油孔形成部材12と内輪3の外周面間の前記環状すきまδbにエアオイルを供給する潤滑油孔31が設けられている。この潤滑油孔31は、軸受側に向かうに従い内径側に至るように傾斜し、先端部30の内周側に出口が開口している。潤滑油孔31には、ハウジング6および外輪間座本体11に設けられた潤滑油供給経路(図示せず)を通ってエアオイルが供給される。内輪3の外周面における潤滑油孔31の延長線上の箇所には、環状凹み部3aが設けられている。
潤滑油孔形成部材12から吐出されたエアオイルの油が前記環状凹み部3aに溜り、この油が、内輪3の回転に伴う遠心力により、傾斜面である内輪3の外周面に沿って軸受中心側へと導かれる。
As shown in FIG. 2, the lubricating oil
The oil of the air oil discharged from the lubricating oil
排気構造について説明する。
図1に示すように、この軸受装置Jには、冷却用の圧縮エアおよび潤滑用のエアオイルを排気する排気経路46が設けられている。排気経路46は、外輪間座本体11における円周方向の一部に設けられた排気溝47と、ハウジング6に設けられ前記排気溝47に連通する径方向排気孔48および軸方向排気孔49とを有する。前記外輪間座本体11の排気溝47は、潤滑油供給経路が設けられる位置とは対角の円周方向位置にわたって形成されている。
The exhaust structure will be described.
As shown in FIG. 1, the bearing device J is provided with an exhaust passage 46 for exhausting compressed air for cooling and air oil for lubrication. The exhaust passage 46 includes an exhaust groove 47 provided in a part of the outer
上記構成からなる軸受装置の冷却構造の作用について説明する。
外輪間座4に設けられたノズル孔15より、冷却用の圧縮エアAが内輪間座5の回転側凹み部14の底面に向けて吹き付けられる。このとき、圧縮エアAが狭いノズル孔15内から、主に固定側凹み部13と回転側凹み部14とからなる広い空間20に吐出されることで、圧縮エアAが断熱膨張する。正確には、空間20は、固定側凹み部13と、回転側凹み部14と、これら固定側凹み部13および回転側凹み部14の間に介在する前記径方向すきまδa幅の空間とを合わせた大きさである。
The effect | action of the cooling structure of the bearing apparatus which consists of the said structure is demonstrated.
From the
ノズル孔15内における圧縮エアAの体積をV1、温度をT1とし、空間20での圧縮エアの体積をV2、温度をT2とした場合、気体の状態方程式、熱力学の第1法則より、V1<V2、T1>T2となる。すなわち、空間20では、圧縮エアAの温度が下がると共に、体積が増加する。体積が増加することで、圧縮エアAの流速が増大する。このように、低温で高速の圧縮エアAを内輪間座5に吹き付けることで、内輪間座5を効率良く冷却する。
When the volume of the compressed air A in the
図12に示す従来の軸受装置の冷却構造では、圧縮エアAが吐出される空間120の容積は、ほぼ凹み部113の容積(図4(A))の大きさである。これに対し、図2の軸受装置の冷却構造では、圧縮エアAが吐出される空間20の容積(図4(B))は、ほぼ固定側凹み部13の容積と回転側凹み部14の容積とを加算した大きさである。凹み部113の容積と固定側凹み部13の容積が同じである場合、図2の軸受装置の冷却構造の空間20は、図11の軸受装置の冷却構造の空間120よりも、回転側凹み部14の容積分だけ大きい。このため、図2の軸受装置の冷却構造は、ノズル孔15から吐出された圧縮エアAの膨張率が大きく、圧縮エアAの温度低下および体積増加がより一層促進され、冷却効果が高くなる。
In the conventional cooling structure of the bearing device shown in FIG. 12, the volume of the
この実施形態では、回転側凹み部14の軸方向幅Yを外輪間座本体11の内周面と同じ幅としたが、回転側凹み部14の軸方向幅Yが外輪間座本体11の内周面と同じ幅でなくてもよい。しかし、その場合でも、回転側凹み部14の軸方向長さYは、ノズル孔15の孔径Dの2倍以上であるのが望ましい。仮に図9に示すように、回転側凹み部14の軸方向長さYをノズル孔15の孔径Dの2倍より小さいと、圧縮エアAが回転側凹み部14にうまく流入せず、ノズル孔15から吐出される圧縮エアAを十分に断熱膨張させることができない。
In this embodiment, the axial width Y of the rotation-
回転側凹み部14の径方向深さZを回転側間座5の径方向の肉厚Tの10%ないし50%の範囲内としたのは、以下の理由による。すなわち、図10に示すように、径方向深さZが肉厚Tの10%未満であると、回転側凹み部14の容積が小さく、圧縮エアAの体積を十分に増加させることができない。また、図11に示すように、50%を超えると、回転側間座14の径方向の肉厚Tが薄くなり、転がり軸受1を主軸7に組み込む際や、運転中に作用するアキシアル荷重によって回転側間座5の損傷が生じる恐れがある。
The reason why the radial depth Z of the rotation-
ノズル孔15が内輪間座5の回転方向の前方へ傾斜させたあるため、ノズル孔15から吐出された圧縮エアAは、内輪間座5の外周面に沿って旋回しながら軸方向に流れて、前記排気経路46を通って軸受外部へ排出される。圧縮エアAが旋回するため、軸方向に真っ直ぐ流れる場合と比べて、圧縮エアAが内輪間座5の外周面と接している時間が長く、内輪間座5をより一層効率良く冷却することができる。このため、内輪間座5をより一層効率良く冷却することができる。
Since the
このように、内輪間座5が効率良く冷却されることで、この内輪間座5を介して転がり軸受1の内輪3および主軸7を効果的に冷却することができる。この冷却構造は、外輪間座4および内輪間座5に環状の固定側凹み部13および回転側凹み部14をそれぞれ設け、かつノズル孔15を傾斜させるという構造的な工夫を施すだけで冷却効率を向上させることができるため、圧縮エアAを供給するエア供給装置の出力を大きくしなくてもよく、消費電力を抑えることができる。
As described above, the
加えて、固定側凹み部13および回転側凹み部14が設けられていると、次のような効果もある。すなわち、外輪間座4と内輪間座5の間の空間20に吐出された圧縮エアAは、外輪間座4と内輪間座5の間の径方向すきまδaを通って軸受外部へ排出される。その際、少なくとも一部の圧縮エアAは軸受内へ流入する。空間20よりも径方向すきまδaが狭まっているため、径方向すきまδaを流れる圧縮エアAの周方向の各部での流速が均一化され、軸受内に流入する圧縮エアAの流速が均一になる。それにより、圧縮エアAと回転中の転動体9との衝突音を小さくすることができる。
In addition, when the fixed
図2に示す軸受装置Jは、内輪間座5に設けられる回転側凹み部14が断面長方形とされているが、回転側凹み部14の形状はこれに限定されない。例えば、図5に示すように、回転側凹み部14のコーナー部21が傾斜面とされていてもよい。また、図6に示すように、回転側凹み部14の底面が断面円弧形状であってもよい。
In the bearing device J shown in FIG. 2, the rotation-
さらに、図7のように回転側凹み部14の底面にローレット加工等によりクロス目または筋目の溝状の凹部22を形成するか、または、図8のように回転側凹み部14の底面に複数の円周溝23を設けて、回転側凹み部14の底面を凹凸面とすることで底面の表面積を大きくしても良い。このように回転側凹み部14の底面の表面積を大きくすることにより、内輪間座5と圧縮エアAとの熱交換が効率良く行われようになり、冷却効果がさらに高まる。
Further, as shown in FIG. 7, a groove-
以上の各実施形態では、転がり軸受1を内輪回転で使用する場合を示したが、外輪回転で使用する場合も、この発明を適用することができる。その場合、例えば内輪3の内周に嵌合する軸(図示せず)が固定部材、外輪2の外周に嵌合するローラ(図示せず)が回転部材である。
In each of the above embodiments, the case where the rolling
以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 As mentioned above, although the form for implementing this invention based on the Example was demonstrated, embodiment disclosed here is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1…転がり軸受
2…外輪(固定側軌道輪)
3…内輪(回転側軌道輪)
4…外輪間座(固定側間座)
5…内輪間座(回転側間座)
6…ハウジング(固定部材)
7…主軸(回転部材)
11…外輪間座本体(固定側間座本体)
12…潤滑油孔形成部材
31…潤滑油孔
13…固定側凹み部
14…回転側凹み部
15…ノズル孔
15a…出口
22…溝状の凹部
23…円周溝
A…圧縮エア
J…軸受装置
DESCRIPTION OF
3. Inner ring (rotating raceway)
4. Outer ring spacer (fixed side spacer)
5 ... Inner ring spacer (rotating side spacer)
6 ... Housing (fixing member)
7 ... Spindle (Rotating member)
11 ... Outer ring spacer body (fixed side spacer body)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記固定側間座における間座同士が対向する周面に環状の固定側凹み部が設けられ、かつ前記回転側間座における間座同士が対向する周面における前記固定側凹み部に対向する軸方向位置に環状の回転側凹み部が設けられ、前記固定側凹み部の底面に開口する出口から前記回転側凹み部の底面に向けて圧縮エアを吐出するノズル孔が、前記回転側間座の回転方向の前方へ傾斜させて設けられている軸受装置の冷却構造。 A stationary spacer and a rotating spacer are provided adjacent to the stationary bearing ring and the rotating bearing ring facing the inside and outside of the rolling bearing, respectively, and the stationary bearing ring and the stationary spacer are fixed members and In the bearing device installed in the fixed member of the rotating member, the rotating side race ring and the rotating side spacer are installed in the rotating member of the fixed member and the rotating member,
An axis that is provided with an annular fixed recess on the circumferential surface of the fixed spacer facing each other and that faces the fixed recess on the circumferential surface of the rotating spacer facing each other. An annular rotation-side recess is provided in the direction position, and a nozzle hole that discharges compressed air from an outlet that opens to the bottom surface of the fixed-side recess to the bottom surface of the rotation-side recess is formed on the rotation-side spacer. A cooling structure for a bearing device provided to be inclined forward in the rotational direction.
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