JP3419206B2 - オイルミスト潤滑式軸受の冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、オイルミスト潤滑
式軸受の冷却構造に関し、高温にされられる軸受、例え
ば繊維機械に用いられてるホットローラやセパレードロ
ーラを回転駆動する電動機の軸受に適用して有効なもの
である。 【０００２】 【従来の技術】繊維機械にはホットローラやセパレート
ローラが用いられている。この様なホットローラ等を回
転駆動する電動機の軸受は、高速で回転するとともに、
高い温度にさらされる。このような軸受には、オイルミ
ストによって潤滑・冷却がされている（潤滑・冷却の詳
細については後述する）。 【０００３】ここで図２を参照して、合成繊維製造ライ
ンにおいて使用されている、ホットローラー用電動機に
ついて説明する。同図に示すように、電動機本体２０の
端面（ブラケット）には円筒状の軸受ハウジンク１が備
えられている。電動機本体２０のシャフト３の一端側
（図では右端側）は、ブラケットから突出しており、突
出したシャフト３は軸受ハウジンク１の内部に同心状に
位置している。詳細は後述するが、突出したシャフト３
は、軸受ハウジング１に備えたボールベアリングにより
回転自在に支持されている。 【０００４】円筒状のローラー本体１４は、シャフト３
及び軸受ハウジング１の外周側で同心状に配置されてお
り、ナット２１及び座金２２等によりシャフト３に連結
されている。円筒状のヨーク１２は、軸受ハウジング１
とローラー本体１４との間に位置して配置されている。
このヨーク１２の外周面には、ヒーターコイル１３が備
えられている。 【０００５】上記構成のホットローラー用電動機では、
電動機本体２０の回転がシャフト３を介してローラー本
体１４に伝わりこのローラー本体１４が回転する。ま
た、ヒーターコイル１３に電流を流すことによりヒータ
ーコイル１３が発熱してローラー本体１４を加熱するこ
とができる。 【０００６】ホットローラー用電動機は、大きな慣性モ
ーメントを持ち高速回転し、ローラー本体１４の表面は
ヒーターコイル１３により発熱している。 【０００７】このとき、電動機本体２０のシャフト３を
軸支する軸受（図示省略）のうち、軸受ハウジング１側
の軸受（図示省略）は、ヒータコイル１３からの熱を受
ける状態で運転される。従って、軸受ハウジング１側の
軸受は、２００℃程度の高温となる。そこで、この軸受
には、潤滑も兼ねてオイルミストが供給される。 【０００８】オイルミストによって潤滑・冷却がされる
軸受は高速で回転しており、極めて大きな遠心力が作用
している。このため、オイルミストは、軸受の内輪側に
向けて噴射される。このように、内輪側に向けてオイル
ミストを噴射すれば、オイルミストは内輪側に噴射され
た後、遠心力により、外輪側に送られて外輪側の潤滑・
冷却に供される。 【０００９】上述したように、オイルミストを軸受の内
輪側に噴射しているため、外輪側は冷却されにくい。つ
まり、内輪は全体的に冷却されるが、外輪はノズルの近
くの部分しか効果的に冷却されない。しかも、外部から
の伝熱により外輪は高温になりやすい。 【００１０】そこで、軸受の焼損の防止のため、外輪側
を冷却するため、次のような冷却手段が採用されてい
た。 軸受ハウジンクの外側に、外部からの低温の空気を導
き冷却する。 軸受ハウジングの外側に、断熱板を設けて熱伝達を減
らす。 軸受の外側に、冷却油（または水やクーラント等）を
通し、外部の冷却器で冷やす。 【００１１】ここで上記冷却手法のうち、の手法の具
体例を、図３及び図４（図３のＸ−Ｘ断面図）をもとに
説明する。両図は、ホットローラー用電動機のうち、軸
受ハウジング１側の軸受部分を中心として示したもので
ある。両図に示すように、軸受ハウジング１の端面を覆
うカバー２には、シャフト３が貫通しており、このシャ
フト３はボールベアリング４を介して軸受ハウジング１
に対して回転自在に支持されている。ボールベアリング
４は、シャフト３に固定されたベアリング内輪４ａと、
ブラケット１に固定されたベアリング外輪４ｂと、玉４
ｃとで構成されている。 【００１２】軸受ハウジング１のうち、ベアリング外輪
４ｂに接触する部分には、ベアリング外輪４ｂの外周面
に沿い一周する冷却用油溝５が形成されている。さらに
軸方向に関して冷却用油溝５を間に挾み、且つ、ベアリ
ング外輪４ｂの外周面に接する２つの位置には、周方向
に沿い一周したＯリング用溝６ａ，６ｂが形成されてお
り、このＯリング用溝６ａ，６ｂには、Ｏリング７ａ，
７ｂが挿入されている。 【００１３】軸受ハウジング１には、冷却油供給路８と
冷却油排出路９が形成されている。このうち、冷却油供
給路８は、その一端が冷却用油溝５の上部に連通してお
り、他端が冷却油供給口８ａとなっている。この冷却油
供給路８は、冷却油供給口８ａから径方向内側に延びた
後、軸方向（図３では右方向）に伸び、その後、径方向
内側に延びて冷却用油溝５の上部に連通している。ま
た、冷却油排出路９は、その一端が冷却用油溝５の下部
に連通しており、他端が冷却油排出口９ａとなってい
る。ちょうど、冷却油供給路８の一端（冷却用油溝５に
連通している部分）と、冷却油排出路９の一端（冷却用
油溝５に連通している部分）とは、上下対称の位置にあ
る。そして冷却油排出路９は、その一端から径方向外側
に延びた後、軸方向（図３では左方向）に伸び、その
後、径方向外側に延びて冷却油排出口９ａにつながって
いる。 【００１４】カバー２には、潤滑油供給路１０が形成さ
れている。この潤滑油供給路１０の下端には、ボールベ
アリング４の内輪側に向かって開口しているオイルミス
ト噴射孔１０ａが連通している。また、ブラケット１の
下部側には、潤滑油排出路１１が形成されている。 【００１５】なお、図３において、１２はヨーク，１３
はヒーターコイル，１４はローラー本体である。 【００１６】冷却油は、冷却油供給口８ａから供給さ
れ、冷却油供給路８を通って冷却用油溝５に送られる。
冷却油は冷却用油溝５を上方から下方に向かい流れる間
にベアリング外輪４ａに直接接触してベアリング４の特
に外輪側の冷却を行う。ベアリング４の冷却を行った冷
却油は、冷却油排出路９を通り冷却油排出口９ａから排
出される。なお、冷却油は冷却油供給路８及び冷却油排
出路９を通ることによりブラケット１の冷却も行う。 【００１７】また、潤滑油は潤滑油供給路１０のオイル
ミスト噴射孔１０ａからミスト噴射されベアリング４に
供給されて潤滑・冷却を行う。潤滑に供した潤滑油は潤
滑油排出路１１を通ってブラケット１の外部に排出され
る。 【００１８】説明は前後するが、次に、従来の冷却手段
のうち、の手法の具体例を図５を参照して説明する。
図５に示すように、軸受ハウジンク１の外周面は、軸方
向に関して位置Ａよりも右側部分が、位置Ａよりも左側
部分に比べて、一段下がった小径面になっている。 【００１９】円筒状の導風板２５は、前記軸受ハウジン
グ１の外周面のうち小径面となっている部分（位置Ａよ
りも右側部分）の外周側に同心状に配置されている。こ
のため導風板２５の内周面と軸受ハウジング１の小径面
の外周との間には、通風路２６が形成される。また、導
風板２５の外周面とヨーク１２との間には、通風路２７
が形成される。さらに、導風板２５の右端には、周方向
にならんで多数の通風孔２５ａが形成されている。 【００２０】一方、軸受ハウジング１には、通風路２８
が形成されている。通風路２８の左端２８ａは電動機本
体２０の近くで外部に開口しており、通風路２８の右端
は通風路２６の右端に連通している。 【００２１】図５の例では、通風路２８の左端２８ａか
ら冷却風を供給すると、図５中に矢印で示すように、冷
却風は、通風路２８→通風路２６→通風孔２５ａ→通風
路２７を通って冷却をする。 【００２２】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のや
の冷却手段を採用した場合には、オイルミストを供給
するオイルミスト装置の他に、冷却風を供給する送風装
置（の場合）や、冷却油を供給する給油装置（の場
合）が別途必要になり、装置構成が複雑になるととも
に、運転のためのランニングコストが高くなる。 【００２３】また、の手段のように軸受ハウジングの
外側に断熱板を設けても、効果的に熱伝導を減らすこと
はできなかった。 【００２４】本発明は、上記従来技術に鑑み、構成が簡
単で確実に冷却をすることのできるオイルミスト潤滑式
軸受の冷却構造を提供するものである。 【００２５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、電動機本体に備えられており、その一端側
が、電動機本体の一方のブラケットを貫通して外部に突
出しているシャフトと、他端側が一方のブラケットに固
定されると共に、外部に突出した前記シャフトの外周側
でこのシャフトに対して同心状に配置された軸受ハウジ
ングと、前記軸受ハウジングの一端側の内周面に配置さ
れて、前記シャフトの一端側を回転自在に支持する軸受
と、前記軸受ハウジングの外周側に同心状に配置されて
おり、前記シャフトから回転力が伝達されて回転する円
筒状のローラー本体と、前記軸受ハウジングと前記ロー
ラー本体との間の位置に配置された加熱手段と、を有す
る回転機構の前記軸受を冷却する冷却構造であって、前
記軸受ハウジングの外周面は、軸方向に関して他端側か
ら一端側に向かう途中の位置から、一端側の位置までの
面が、他の部分に比べて小径の面に形成されており、前
記軸受ハウジングの外周面のうち小径となっている面の
外周側でこの軸受ハウジングに対して同心状に、円筒状
の断熱筒を配置し、前記断熱筒の内周側における一端側
と他端側をそれぞれシールして、前記軸受ハウジングと
前記断熱筒との間に密室を形成するシール材を備え、前
記軸受ハウジングには、一端が前記密室の他端側に連通
すると共に、他端が前記ブラケットの近傍に開口してお
り、他端側からオイルミストが供給される、第１のオイ
ルミスト通路を形成し、前記軸受ハウジングには、前記
密室の一端側から前記軸受にまでオイルミストを供給す
るための第２のオイルミスト通路を備えたことを特徴と
する。 【００２６】 【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。なお従来技術と同一機能を
果たす部分には同一符号を付して説明をする。 【００２７】図１は本発明の実施の形態を適用したホッ
トローラー用電動機を示している。同図に示すように、
電動機本体２０の一方（右側）のブラケット２０ａから
は、シャフト３の一端側（右端側）が貫通して右方に突
出している。軸受ハウジング１は、その他端側（左端
側）がブラケット２０ａに固定されており、突出した前
記シャフト３の外周側でこのシャフト３に対して同心状
に配置されている。軸受ハウジング１の一端側（右端
側）の内周面にはボールベアリング４が配置されてお
り、シャフト３の一端側（右端側）はボールベアリング
４により回転自在に支持されている。また、軸受ハウジ
ング１の右端にはカバー２が配置されている。このカバ
ー２には、潤滑油供給路１０及びオイルミスト噴射孔１
０ａが形成されている。 【００２８】軸受ハウジング１の外周側には、ヨーク１
２及びローラー本体１４が同心状に配置されている。ヨ
ーク１２にはヒータコイル１３が備えられている。また
ローラ本体１４は、シャフト３から回転力が伝達されて
回転する。 【００２９】軸受ハウジンク１の外周面は、軸方向に関
して位置Ｂよりも右側部分が、位置Ｂよりも左側部分に
比べて、一段下がった小径面になっている。断熱材で円
筒状に形成した断熱筒３０は、軸受ハウジング１の外周
面のうち、軸方向位置に関して位置Ｂよりも右側部分の
面の外周側で、軸受ハウジング１に対して同心状に配置
されている。 【００３０】前記断熱筒３０の内周側の一端側（左側）
及び他端側（右側）には、Ｏリング３１，３２が配置さ
れている。このように、Ｏリング３１，３２により、軸
受ハウジング１と断熱筒３０との間をシールすることに
より、軸受ハウジング１と断熱筒３０との間に密室３３
が形成される。 【００３１】第１のオイルミスト通路３４は、軸受ハウ
ジング１のうち、位置Ｂよりも左側位置に形成されてい
る。このオイルミスト通路３４の一端（右端）３４ａ
は、前記密室３３の左端に連通しており、オイルミスト
通路３４の他端（左端）３４ｂは、ブラケット２０ａの
近傍で外部に接続できるよう開口している。このオイル
ミスト通路３４の他端３４ｂ側には、オイルミスト装置
（図示省略）からオイルミストが供給される。 【００３２】軸受ハウジング１の右端部には、第２のオ
イルミスト通路３５が形成されている。このオイルミス
ト通路３５は、密室３３の一端（右端）と、カバー２に
形成されている潤滑油供給路１０とを連通するものであ
る。つまり、第２のオイルミスト通路３５及び潤滑油供
給通路１０を介して、オイルミストが、オイルミスト噴
射孔１０ａに供給され、このオイルミスト噴射孔１０ａ
からオイルミストが、ボールベアリング４に向かって噴
射されるようにしている。 【００３３】上記構成となっているため、オイルミスト
装置から、他端３４ｂにオイルミストを供給すると、オ
イルミストは、第１のオイルミスト通路３４→密室３３
→第２のオイルミスト通路３５→潤滑油通路１０を通っ
てオイルミスト噴射孔１０ａに供給され、オイルミスト
噴射孔１０ａから、ボールベアリング４に向かって噴射
される。このため、ボールベアリング４はオイルミスト
により潤滑されると共に、冷却される。 【００３４】また、ボールベアリング４を支持している
軸受ハウジング１の右側部分と、加熱源であるヒータコ
イル１３との間に、断熱材である断熱筒３０を介在させ
ているため、ヒータコイル１３からボールベアリング４
のベアリング外輪４ｃへの熱の伝達を減少させることが
できる。しかも、密室３３にオイルミストを流通させて
いるため、ヒータコイル１３からボールベアリング４の
ベアリング外輪４ｃへの熱の伝達を確実に減少させるこ
とができる。このため、ボールベアリング４のベアリン
グ外輪４ｃへの熱伝達を大幅に減少させて、このベアリ
ング外輪４ｃの冷却が確実にできる。 【００３５】しかも、本実施例では、オイルミスト潤滑
を前提としているため本来的にオイルミスト装置は使用
するが、その他の、冷却油を供給する給油装置や冷却風
を供給する送風装置等は不要である。この点において、
従来技術に比べて、構成の簡略化ができる。 【００３６】 【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように、本発明によれば、軸受を支える軸受ハウジン
グと、加熱手段との間に、断熱筒を介在させるととも
に、断熱筒と軸受ハウジングとの間に密室を形成し、こ
の密室には、軸受に供給するオイルミストを流通させる
ようにしたため、加熱手段から軸受の外輪に伝達する熱
量を低減でき、軸受の特に外輪の冷却を確実に行なうこ
とができる。 【００３７】また潤滑・冷却のために用いているオイル
ミスト装置の他に、別途特別な冷却装置を用いないの
で、装置構成が簡単であり、運転コストは安い。 【００３８】また、オイルミストを用いて冷却している
ため、冷却油や冷却水の漏れなどの現象は発生せず、信
頼性が高い。つまり、オイルミストは、潤滑のためのオ
イルであり、しかも霧状となっているため、損傷等が生
じて漏れても、漏れによる不都合は少ないのである。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態を示す断面図。 【図２】ホットローラー用電動機を示す断面図。 【図３】ホットローラー用電動機の従来の冷却構造を示
す断面図。 【図４】図３のＸ−Ｘ断面を示す断面図。 【図５】ホットローラー用電動機の従来の冷却構造を示
す断面図。 【符号の説明】 １ 軸受ハウジング ２ カバー ３ シャフト ４ ボールベアリング ４ａ ベアリング内輪 ４ｂ ベアリング外輪 ４ｃ 玉 ５ 冷却用油溝 ６ａ，６ｂ Ｏリング用溝 ７ａ，７ｂ Ｏリング ８ 冷却油供給路 ８ａ 冷却油供給口 ９ 冷却油排出路 ９ａ 冷却油排出口 １０ 潤滑油供給路 １０ａ オイルミスト噴射孔 １１ 潤滑油排出路 １２ ヨーク １３ ヒーターコイル １４ ローラー本体 ２０ 電動機本体 ２０ａ ブラケット ２１ ナット ２２ 座金 ２５ 導風板 ２６，２７，２８ 通風路 ３０ 断熱筒 ３１ ，３２ Ｏリング ３３ 密室 ３４ オイルミスト通路 ３５ オイルミスト通路

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電動機本体に備えられており、その一端
   側が、電動機本体の一方のブラケットを貫通して外部に
   突出しているシャフトと、 他端側が一方のブラケットに固定されると共に、外部に
   突出した前記シャフトの外周側でこのシャフトに対して
   同心状に配置された軸受ハウジングと、 前記軸受ハウジングの一端側の内周面に配置されて、前
   記シャフトの一端側を回転自在に支持する軸受と、 前記軸受ハウジングの外周側に同心状に配置されてお
   り、前記シャフトから回転力が伝達されて回転する円筒
   状のローラー本体と、 前記軸受ハウジングと前記ローラー本体との間の位置に
   配置された加熱手段と、を有する回転機構の前記軸受を
   冷却する冷却構造であって、 前記軸受ハウジングの外周面は、軸方向に関して他端側
   から一端側に向かう途中の位置から、一端側の位置まで
   の面が、他の部分に比べて小径の面に形成されており、 前記軸受ハウジングの外周面のうち小径となっている面
   の外周側でこの軸受ハウジングに対して同心状に、円筒
   状の断熱筒を配置し、 前記断熱筒の内周側における一端側と他端側をそれぞれ
   シールして、前記軸受ハウジングと前記断熱筒との間に
   密室を形成するシール材を備え、 前記軸受ハウジングには、一端が前記密室の他端側に連
   通すると共に、他端が前記ブラケットの近傍に開口して
   おり、他端側からオイルミストが供給される、第１のオ
   イルミスト通路を形成し、 前記軸受ハウジングには、前記密室の一端側から前記軸
   受にまでオイルミストを供給するための第２のオイルミ
   スト通路を備えたことを特徴とするオイルミスト潤滑式
   軸受の冷却構造。