JP6740062B2 - 軸受装置の冷却構造 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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全周に渡って連続する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。
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全周に渡って連続する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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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全周に渡って連続する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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (6)
- 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全周に渡って連続する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。 - 請求項１に記載の軸受装置の冷却構造において、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倍以上である軸受装置の冷却構造。
- 請求項１または請求項２に記載の軸受装置の冷却構造において、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％の範囲内である軸受装置の冷却構造。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の軸受装置の冷却構造において、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た軸受装置の冷却構造。
- 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の軸受装置の冷却構造において、前記回転側凹み部の底面に複数の円周溝が設けられた軸受装置の冷却構造。
- 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の軸受装置の冷却構造において、前記固定側間座は、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し、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軸受装置の冷却構造。
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