JP2000055063A

JP2000055063A - 軸受の潤滑装置

Info

Publication number: JP2000055063A
Application number: JP10226772A
Authority: JP
Inventors: Hirotsuna Nawamoto; 大綱縄本
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】確実に潤滑油を軸受に供給し、かつノズルか
らの噴出エアによる軸受冷却作用を高め、潤滑性能延い
ては軸受性能を向上させる。【解決手段】外輪間座３に、軸受２へ潤滑油をエアー
と共に噴出する先細末広ノズル４が設けられる。該先細
末広ノズル４の断面積は、入口部４Ａから最小断面積を
有する喉部４Ｂまで急激に縮小され、喉部４Ｂから出口
部分４Ｃまでは緩やかに拡大されており、エアー流速を
喉部４Ｂで音速まで、出口部４Ｃで超音速まで加速可能
である。このため、霧状の潤滑油を含むエアーの噴出エ
ネルギを高めることができ、潤滑油を確実に潤滑面に供
給することができる。また、当該ノズルはエアーを断熱
膨張させるので、エアーの噴出温度を、ノズルを通過す
る前のエアー温度よりも低くでき、軸受２に対する冷却
効果を改善できる。従って、潤滑性能の改善、延いては
軸受の摩擦損失の低減、軸受信頼性の向上等を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受の潤滑装置に
関する。詳しくは、ノズルを介してエアーで潤滑油を霧
状にして軸受に吹き付ける方式（オイルエアー潤滑方
式、オイルミスト潤滑方式等）の軸受の潤滑装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般産業機械や工作機械など
の軸受の微定量潤滑方式として、例えば、エアーで潤滑
油を霧状にして軸受に吹き付ける潤滑方式（オイルエア
ー潤滑方式或いはオイルミスト潤滑方式などと称され
る。）が知られている。この方式の場合、必要部分に微
少油量を送り込むため、軸受の潤滑面に向けたノズルを
外輪間座に設けるなどの方式が多く用いられている。ま
た、微定量潤滑を行う場合、潤滑の信頼性を高めるなど
の目的で、例えば、図５に示すように、軸受１００の潤
滑面に向けた２個以上のノズル１１０、１１１を外輪間
座１２０に設けて軸受１００に油を供給する方法なども
採用されている。

【０００３】そして、このように２個以上のノズルを設
けるものにおいては、各ノズルの径を同じ寸法にしたも
の（図５参照）、或いは、図６に示すように、潤滑油供
給源（図示せず）に近い方のノズル１１３の径を、遠い
方のノズル１１２の径より小さくする形式のものも知ら
れている。なお、上記従来の装置は、図５或いは図６に
示したように、潤滑油供給源からの給油通路１３０の本
数とノズル数は同数でなく、一の給油通路１３０に複数
のノズルが連通される構成となっており、各ノズルに
は、一の給油通路１３０からエア及び潤滑油が分配供給
されるようになっている。また、例えば、一方のノズル
１１１（或いは１１３）は外輪部（アウターレース）と
保持器の間に向けて開口され、他方のノズル１１０（或
いは１１２）は内輪部（インナーレース）の軌道面に向
けて開口されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来装置に
おけるノズル孔は、何れも等断面積流路となっていたた
め、ノズル孔からのエアー噴出速度は音速以下であり、
ノズル孔からの噴出エアーによる軸受の冷却作用や、潤
滑油の噴出速度を効果的に高めることは難しかった。ま
た、噴出エネルギが小さく、油滴の貫徹力が小さいた
め、転動体や保持器が回転することにより生じるエアー
カーテンを突き破って潤滑油を潤滑面に効率良く供給す
ることが困難となるおそれもあった。

【０００５】本発明は、かかる従来の実情に鑑みなされ
たものであり、ノズルを介して潤滑油をエアーと共に噴
出させることにより軸受を潤滑する軸受の潤滑装置にお
いて、例えば、微定量潤滑下などにおいても、確実に効
率良く潤滑油を軸受の潤滑面に供給することができると
共に、ノズル孔からの噴出エアにより軸受の冷却作用を
効果的に高めることができるようにし、以て潤滑性能延
いては軸受性能を向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明は、少なくとも一つのノズルを備え、ノズルを
介して潤滑油をエアーと共に噴出させることにより、軸
受を潤滑するようにした軸受の潤滑装置において、少な
くとも一つのノズルを、先細末広ノズルとした。

【０００７】本発明にかかる軸受の潤滑装置は、ノズル
を介して軸受内へ潤滑油をエアーと共に供給するもの
（オイルエアー潤滑方式或いはオイルミスト潤滑方式な
ど）であり、ノズル入口部までは給油通路等を介して潤
滑油をエアーの流れによって運搬し、当該運搬された潤
滑油を、ノズル内に導き、ノズル内で加速して軸受に向
けて噴出する。

【０００８】ここで、本発明において少なくとも一つ備
えられる先細末広ノズルは、その断面積（オイルエアー
或いはオイルミストの流れ方向に対し略直交する断面に
おける開口面積）が、ノズル入口部から最小断面積を有
する喉部まで縮小し（当該縮小部分が先細ノズルに相当
する部分である）、喉部からノズル出口部までは緩やか
に拡大（当該拡大部分が末広ノズル或いはディフューザ
ーに相当する部分である）されるようになっている。な
お、当該先細末広ノズルによれば、エアー流速を喉部に
おいて音速とすることができ、先細末広ノズル出口部で
は超音速に加速して、軸受に向けて噴出することができ
る。

【０００９】従って、当該先細末広ノズルによれば、エ
アー噴出速度の増加により潤滑油の噴出速度を増加させ
ることができるので、潤滑油の噴出エネルギを高め潤滑
油滴の貫徹力、貫徹距離（ペネトレーション）を増大さ
せることができるため、例えば軸受の転動体や保持器が
回転することで生じるエアーカーテンを突き破って潤滑
面に効率良く潤滑油を供給することが可能となる。

【００１０】また、エアーは先細末広ノズル内において
断熱膨張するため、先細末広ノズルからの噴出時の温度
を当該先細末広ノズルを通過する前の温度より低下させ
ることができると共に、エアーの噴出速度の増速効果と
相俟って、軸受に対する冷却効果を格段に高めることが
できる。

【００１１】そして、このような軸受の潤滑性能の改善
の結果、摩擦損失の低減、軸受信頼性の向上等が図れる
ことになるので、例えば、軸を回転駆動するための駆動
装置の小型化や潤滑油供給源の小型化等が図れ、延いて
は製品コストやランニングコスト等を低減することがで
きることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１
の実施形態に係る軸受の潤滑装置を示す。本実施形態に
おいては、潤滑装置１は、転がり軸受２（アンギュラ玉
軸受として説明するが、これに限定されるものではな
い。）に応用されており、軸受２に並設されている外輪
間座３に、軸受２へ潤滑油を噴出する先細末広ノズル４
が設けられている。なお、先細末広ノズル４は、図１或
いは図２に示すように、先細ノズルの流体流れ下流側に
末広部（ディフューザー）を付設した中細ノズルであ
り、ラバールノズル（Laval nozzle）と称されるもので
ある。

【００１３】軸受２は、内輪部２Ａと外輪部２Ｂとの間
に、保持器２Ｄで保持された複数の転動体２Ｃを介装し
たものであり、先細末広ノズル４は、内輪部２Ａの軌道
面に向けて開口されている。前記先細末広ノズル４は、
その基端部が、外輪間座３に設けられている給油通路５
に開口している。該給油通路５は、図示しないハウジン
グ等を介して、オイルエアー又はオイルミストを供給す
る潤滑流体供給源（図示せず）に接続されている。な
お、先細末広ノズル４の断面積（オイルエアー又はオイ
ルミストの流れ方向に対し略直交する断面における開口
面積）は、喉部４Ｂにおいてエアー流速を音速にでき、
出口部４Ｃで超音速に加速できるように、ノズル孔入口
部４Ａから最小断面積を有する喉部４Ｂまで急激に縮小
して、喉部４Ｂからノズル孔出口部分４Ｃまでは緩やか
に拡大されている。

【００１４】ところで、通常、工作機械等における潤滑
流体供給源は、エアー供給圧は３．５〜４．５kgf／cm²
（ゲージ圧）程度で使用される。ここで、例えば、エ
アー供給圧を４kgf／cm² （ゲージ圧）、エアー流量を
２５Nl／minとし、供給潤滑油量を０．０３cc／８minと
した潤滑油極微量の条件下（即ち、給油通路５内はほと
んどエアーで占められている状態）で、エアー流速が喉
部４Ｂにおいて音速に達しノズル出口部４Ｃで超音速に
加速されるような先細末広ノズル形状を計算すると、喉
部４Ｂの断面積は、約０．４３４mm² （直径：約０．７
４mm）、開口端（出口部４Ｃ）断面積は約０．５７７mm
² （直径：約０．８６mm）となる。但し、断熱流れ、摩
擦損失を考慮せず、入口流速＝０、入口面積＝∞、外部
圧力＝１．０３３kgf／cm² と仮定して計算を行った。

【００１５】なお、この場合、喉部４Ｂでのエアー速度
は音速（約３１３m／sec）、出口部４Ｃでのエアー噴出
速度は約４６３m／sec（超音速）となる。即ち、本実施
形態では、微量の潤滑油を給油通路５を介してエアーの
流れによってノズル４の入口部４Ａまで運搬し、この運
搬した潤滑油を、先細末広ノズル４に導き、該先細末広
ノズル４を介して軸受２に向けて噴出させるが、この
際、ノズル断面積（流れ方向に対し略直交する断面にお
ける開口面積）を、ノズル入口部４Ａから最小断面積を
有する喉部４Ｂまで急激に縮小させ、喉部４Ｂからノズ
ル出口部４Ｃまでは緩やかに拡大させるようにしたの
で、ノズル４内におけるエアー速度を喉部４Ｂで音速と
し、先細末広ノズル４の出口部分４Ｃで超音速として、
霧状の潤滑油（油滴）を含むエアーを軸受に向けて極め
て高速で噴出させることができることになる。

【００１６】従って、本実施形態によれば、先細末広ノ
ズル４によりエアー噴出速度を増加させることで潤滑油
の噴出速度（噴出エネルギ延いては油滴の貫徹力）を増
加させることができるため、転動体２Ｃ及び保持器２Ｄ
が回転することで生じるエアーカーテンを突き破って潤
滑面（軌道面）に効率良く潤滑油を供給することが可能
となる。また、先細末広ノズル４を採用したことで、ノ
ズル内でエアーを断熱膨張させることができるため、ノ
ズルからの噴出時の温度をノズルを通過する前の温度よ
りも低下させることができると共に、エアーの噴出速度
の増大による軸受の冷却効果の向上効果と相俟って、軸
受２に対する冷却効果を従来に対して大幅に高めること
ができる。

【００１７】そして、このような軸受の潤滑性能の改善
の結果、摩擦損失の低減、軸受信頼性の向上等が図れる
ことになる。このため、例えば、軸を回転駆動するため
の駆動装置の小型化や潤滑油供給源の小型化等が図れ、
延いては製品コストやランニングコスト等を低減するこ
とができることになる。

【００１８】なお、上記実施形態では、先細末広ノズル
４を外輪間座３に設ける構成として説明したが、本発明
はかかる構成に限定されるものではなく、例えば先細末
広ノズル４を内輪間座等に設ける構成とすることも可能
である。また、上記実施形態では、潤滑油量が極微量で
ある条件下について説明したが、本発明は当該条件の場
合だけに限定されるものでもない。そして、先細末広ノ
ズルの形状は、上記実施形態で例示した具体的な形状に
限定されるものではなく、喉部４Ｂで流体流速を音速と
し、出口部分４Ｃで超音速にできる先細末広ノズルであ
れば、他の形状であっても良いものである。更に、上記
実施形態では、転がり軸受の潤滑装置に応用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではない。即
ち、本発明に係る先細末広ノズルは、ノズルを介して潤
滑油をエアーと共に噴出させて、軸受（例えば転がり軸
受）を潤滑する方式の潤滑装置のすべてに適用可能であ
る。

【００１９】次に、本発明の第２の実施形態について、
添付の図面を参照しつつ説明する。第２の実施形態も、
第１の実施形態と同様に、アンギュラ玉軸受の潤滑装置
に応用した場合の例である。なお、第１の実施形態と同
様の要素については、同一符号を付して詳細な説明は省
略する。第２の実施形態に係る潤滑装置１０は、図３に
示すように、第１の実施形態と同様に、軸受２に並設さ
れている外輪間座３に、軸受２内へ潤滑油を噴出する２
つの先細末広ノズル１１、１２が設けられている。な
お、２つの先細末広ノズル１１、１２の基端部は、第１
の実施形態と同様の構成である一の給油通路５に接続
（開口）されている。また、一方の末広先細ノズル１１
は、第１の実施形態における先細末広ノズル４と同様、
内輪部２Ａの軌道面に向けて開口され、他方の先細末広
ノズル１２は、外輪部２Ｂと、保持器２Ｄと、の間隙
（外輪側軌道面）に向けて開口されている。

【００２０】そして、先細末広ノズル１１、１２の断面
積（流れ方向に対し略直交する断面における開口面積）
は、ノズルの喉部においてエアー流速を音速にでき、出
口部で超音速に加速できるように、第１の実施形態にお
ける先細末広ノズル４の場合と同様の手法により計算さ
れ、先細末広ノズル１１、１２の各々の断面積が、ノズ
ル孔入口部から最小断面積を有する喉部まで急激に縮小
して、喉部からノズル孔出口部分までは緩やかに拡大さ
れるように設定されている。

【００２１】かかる第２の実施形態によれば、第１の実
施形態と同様に、先細末広ノズル１１、１２を採用した
ことによりエアー噴出速度を増加させることで潤滑油の
噴出速度（噴出エネルギ延いては油滴の貫徹力）を増加
させることができるため、転動体２Ｃ及び保持器２Ｄが
回転することで生じるエアーカーテンを突き破って潤滑
面（軌道面）に効率良く潤滑油を供給することが可能と
なる。また、先細末広ノズル１１、１２を採用したこと
で、ノズル内でエアーを断熱膨張させることができるた
め、ノズルからの噴出時の温度をノズルを通過する前の
温度よりも低下させることができると共に、エアーの噴
出速度の増大による軸受の冷却効果の向上効果と相俟っ
て、軸受２に対する冷却効果を従来に対して大幅に高め
ることができる。

【００２２】更に、本実施形態では、２つのノズルを設
けて軸受に油を供給する構成としたので、第１の実施形
態に比べて、より一層、潤滑の信頼性を高めることがで
きる。即ち、このような軸受の潤滑性能の更なる改善の
結果、摩擦損失の低減、軸受信頼性の向上等が図れ、以
て、例えば、軸を回転駆動するための駆動装置の小型化
や潤滑油供給源の一層の小型化等が図れ、延いては製品
コストやランニングコスト等を一層低減することができ
る。

【００２３】続いて、本発明の第３の実施形態につい
て、添付の図面を参照しつつ説明する。第３の実施形態
も、第１或いは第２の実施形態と同様、アンギュラ玉軸
受の潤滑装置に応用した場合の例である。なお、第１或
いは第２の実施形態と同様の要素については、同一符号
を付して詳細な説明は省略する。第３の実施形態に係る
潤滑装置２０は、図４に示すように、第１或いは第２の
実施形態と同様に、軸受２に並設されている外輪間座３
に、軸受２内へ潤滑油を噴出する２つの先細末広ノズル
２１、２２が設けられている。なお、当該２つの先細末
広ノズル２１、２２の基端部は、第２の実施形態と同様
に、一の給油通路５に接続（開口）されている。また、
一方の末広先細ノズル２１は、第２の実施形態における
先細末広ノズル１１と同様、内輪部２Ａの軌道面に向け
て開口され、他方の先細末広ノズル２２は、外輪部２Ｂ
と、保持器２Ｄと、の間隙（外輪側軌道面）に向けて開
口されている。

【００２４】そして、先細末広ノズル２１、２２の断面
積（流れ方向に対し略直交する断面における開口面積）
は、ノズルの喉部においてエアー流速を音速にでき、出
口部で超音速に加速できるように、第１或いは第２の実
施形態における先細末広ノズルの場合と同様の手法によ
り計算され、先細末広ノズル２１、２２の各々の断面積
が、ノズル孔入口部から最小断面積を有する喉部まで急
激に縮小して、喉部からノズル孔出口部分までは緩やか
に拡大されるように設定されている。

【００２５】更に、本実施形態においては、給油通路５
内のオイルエアー又はオイルミスト（潤滑流体）流れの
上流側に配設される先細末広ノズル２２のノズル径が、
これより下流側に配設される先細末広ノズル２１のノズ
ル径よりも小さくなるように設定されている。この結
果、潤滑流体流れの上流側であり流体圧高圧側に開口さ
れる先細末広ノズル２２の通気抵抗を大きく、潤滑流体
流れの下流側であり流体圧低圧側に開口される先細末広
ノズル２１の通気抵抗を小さくできるから、両ノズルを
通過する流体流量を略等しくすることができる。従っ
て、第２の実施形態のように両ノズル径を略同等に設定
した場合に比べて、噴出される潤滑油量のノズル間での
バラツキ（偏差）を抑制できるため、例えば、一方の潤
滑面において潤滑油が不足し他方の潤滑面では潤滑油が
過剰となるような事態を抑制でき、第２の実施形態の場
合と比べると、より一層、適正かつ良好な潤滑性能を達
成することが可能となる。

【００２６】なお、第３の実施形態においても、先細末
広ノズルを採用したことによる前述の各種作用効果を奏
することができるのは勿論であり、上記のノズル間のバ
ラツキ低減効果と相俟って、軸受の潤滑性能を最大限改
善することができる。このため、本実施形態によれば、
第２の実施形態に比べて、摩擦損失の低減、軸受信頼性
の向上等を一層促進でき、以て、軸を回転駆動するため
の駆動装置の小型化や潤滑油供給源の小型化等を一層促
進でき、延いては製品コストやランニングコスト等をよ
り一層低減することができる。

【００２７】なお、上記第２或いは第３の実施形態で
は、２つの先細末広ノズルを外輪間座３に設ける構成と
して説明したが、かかる構成に限定されるものではな
く、例えば２つ以上の先細末広ノズルを設ける構成でも
良く、またこれらノズルを内輪間座等に設ける構成とし
ても良い。また、潤滑油量が極微量である条件の場合だ
けに限定されるものでもない。更に、上記の実施形態で
は、転がり軸受の潤滑装置に応用した場合について説明
したが、これに限定されるものではない。ところで、複
数のノズルを設ける場合に、その中の少なくとも一つを
先細末広ノズルとしても、ある程度、上述した各種作用
効果を奏することができるものであり、従って、複数の
ノズルを設ける場合に、その中の少なくとも一つを先細
末広ノズルとすることも本発明の範囲である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単かつ安価な構成で、確実かつ効率良く潤滑油を軸受
の潤滑面に供給することができると共に、ノズルからの
噴出エアにより軸受の冷却作用を効果的に高めることが
できる。そして、このような軸受の潤滑性能の改善の結
果、摩擦損失の低減、軸受信頼性の向上等を促進できる
ため、例えば、軸を回転駆動するための駆動装置の小型
化や潤滑油供給源の小型化等が図れ、延いては製品コス
トやランニングコスト等を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸受の潤滑装置
の全体構成を示す断面図である。

【図２】同上実施形態に係る潤滑装置の拡大断面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る軸受の潤滑装置
の全体構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る軸受の潤滑装置
の全体構成を示す断面図である。

【図５】従来の軸受の潤滑装置の一例を示す断面図であ
る。

【図６】従来の軸受の潤滑装置の他の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１潤滑装置２軸受２Ａ内輪部２Ｂ外輪部２Ｃ転動体２Ｄ保持器３外輪間座４先細末広ノズル（ラバールノズル）５給油通路１０潤滑装置１１先細末広ノズル（ラバールノズル）１２先細末広ノズル（ラバールノズル）２０潤滑装置２１先細末広ノズル（ラバールノズル）２２先細末広ノズル（ラバールノズル）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つのノズルを備え、ノズル
を介して潤滑油をエアーと共に噴出させることにより、
軸受を潤滑するようにした軸受の潤滑装置において、少なくとも一つのノズルを、先細末広ノズルとしたこと
を特徴とする軸受の潤滑装置。