CN101120179B - 滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

沟槽形成在包括多个用于保持各滚动元件的兜孔的保持架的一个端面侧上，所述沟槽沿保持架的整个圆周围绕其旋转中心周向延伸，并且具有与所述多个兜孔各自连通的底部，供油单元的喷嘴的远端部分插入到所述沟槽中，因此，当滚动轴承旋转时，抑制了在喷嘴开口附近产生对气流的干扰和负压，使得从喷嘴提供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件。

Description

滚动轴承装置
技术领域
本发明涉及包括自润滑功能的滚动轴承装置。
背景技术
例如径向滚珠轴承的滚动轴承用于支撑以较高速度旋转的轴，例如在操作工具上使用的各种心轴。作为润滑用于支撑高速旋转的此类心轴的滚动轴承的润滑方法，通常，在许多情况下主要使用油气润滑法。
油气润滑法是借助于压缩空气通过管线将间歇提供的微量润滑油吹向滚动轴承的方法，在该方法中，因迫使润滑油穿过形成在高速旋转的滚动轴承周围的空气幕而提供给轴承，故使用压缩空气作为所谓的载体。
在这样的油气润滑法中，油气润滑装置和混合阀，以及压缩机和外部管线必须位于心轴等部件的外面，在所述心轴中整合有作为润滑对象的轴承，除此以外，在心轴等部件的内部需要形成用于油和空气的通道。这导致以下问题，即，生产成本提高，和由于使用压缩空气造成的噪音等级增大。
为了解决上述问题，提出了这样的滚动轴承装置，其中润滑油供给机构整合到滚动轴承内部(例如，参见专利文献No.1，2)。图10和11显示了整合有润滑油供给机构的滚动轴承的实际构造实例。图10是轴向平行剖视图，图11是从图10右侧观察得到的前视图。在该实例中，滚动轴承包括：内环51，外环52和多个滚动元件53，所述滚动元件以如下方式设置，以便以这样的状态自由滚动，即，使得它们沿圆周方向以恒定间隔由保持架54保持在内环51和外环52之间；和供油单元，其由在内部储存润滑油的油箱55构成；泵56，其用于吸出以排放储存在油箱55中的润滑油；喷嘴57，其安装在泵56的排出口处，并且延伸到位于在内环51和外环52之间限定的环形空间内的滚动元件53附近，以使其在此开口；和驱动电路58，其包括用于泵56的供电电池，所述泵构造为固定到固定环(例如，滚动轴承的外环52)内圆周表面上，以便从位于喷嘴57远端处的开口向在滚动轴承旋转时形成的空气幕内部提供极少量(例如，几十nl/min)的润滑油。
根据该提议的技术，因为润滑油提供给在滚动轴承旋转时产生的空气幕内部，在油气润滑法的情况下作为载体的压缩空气不再必需，因此，可以解决噪音问题，另外，压缩机、油气润滑单元以及外部管线和内部管线也不再必需，其还使所提议技术在成本方面具有优势。
专利文献No.1：JP-A-2004-108388
专利文献No.2：JP-A-2004-316707
发明内容
本发明要解决的问题
顺便提及的是，在包括如上所述润滑机构的滚动轴承中，关键在于解决如何使极少量润滑油有效促进滚动轴承润滑的问题。即，尽管希望从位于喷嘴远端处的开口提供的几乎全部润滑油都提供到轴承环和滚动元件以及滚动元件和保持架中兜孔(pocket)的内圆周表面之间，因为在滚动轴承内部由于其转动产生对气流的干扰和负压，故即使喷嘴在位于滚动轴承内部的滚动元件附近开口，有时也会发生难以将润滑油精确地提供给如上所述位置的情况。
本发明根据所述情况作出，其目的在于提供一种滚动轴承装置，在与具有自润滑功能的传统滚动轴承装置相比时，该滚动轴承装置能够以更加可靠的方式将润滑油引入到滚动轴承上适于润滑滚动轴承的位置，例如滚动元件和轴承环之间、或滚动元件和位于保持架中兜孔的内圆周表面之间的位置。
解决问题的手段
为了达到目的，根据本发明，提供了一种滚动轴承装置，包括：
内环和外环；
多个滚动元件，所述多个滚动元件滚动设置在所述内环和所述外环之间；
保持架，所述保持架设置在所述内环和所述外环之间，并且形成有多个兜孔和沟槽，所述多个兜孔用于分别容纳所述多个滚动元件，所述沟槽在所述保持架的一个端面侧上绕其旋转中心沿着所述保持架的整个周边周向延伸，与所述多个兜孔连通并且包括底部；
喷嘴，所述喷嘴具有插入到所述沟槽中的远端部分；和
泵，所述泵与用于储存润滑油的油箱连通，用于将储存在油箱中的润滑油经由喷嘴提供给滚动元件，
其中，所述喷嘴从所述保持架的开有沟槽的一个端面侧插入所述沟槽中，以到达位于所述沟槽的底部的所述兜孔的内圆周表面中的开口，并且在此开口。
在此，在本发明中，所述沟槽在沿其横截面观察时可以构造如下。也就是说，可以优选地采用这样的构造，其中沟槽随着其接近滚动元件而朝向外环扩展得更宽，还可以优选地采用这样的构造，其中沟槽随着其接近滚动元件而延伸得更靠近外环。
本发明通过形成与各兜孔连通的圆周沟槽和使喷嘴插入到位于其远端处的沟槽中以提供润滑油而解决了上述问题。
即，在本发明中，沟槽以这样的方式设置在保持架的一个端面上，以便围绕保持架的旋转中心周向延伸，所述沟槽通过其底部与所述兜孔各自连通，并且喷嘴远端从一个端面侧插入到沟槽中。该构造产生这样的状态，其中位于喷嘴远端处的开口与兜孔的内部各自连通。根据该构造，当滚动轴承旋转时，由于位于喷嘴插入侧上的保持架中的开口和兜孔中的开口之间没有速度差，因此在喷嘴开口的沟槽部分中几乎不产生对气流的干扰和负压，由此，从位于喷嘴远端处的开口提供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件，并且如此提供的几乎全部润滑油都用于滚动轴承的润滑。
另外，如其横截面所示，沟槽随着其接近滚动元件而朝向外环扩展得更宽，或者沟槽随着其接近滚动元件而延伸得更靠近外环，因此，在沟槽内通过离心力产生导向滚动元件的气流，并且使从位于喷嘴远端处的开口提供的润滑油以可靠的方式流向滚动元件.
本发明的优点
根据本发明，在包括喷嘴和泵的滚动轴承中，所述喷嘴以这样的方式插到轴承的内环和外环之间，以便在于所述内外环之间限定的环形空间内开口，所述泵用于通过喷嘴提供储存在油箱中的润滑油，由于沟槽以这样的方式形成在保持架的一个端面侧上，即沿着保持架的整个周边周向延伸并且与所述兜孔各自连通，其中所述保持架通过将滚动元件各自容纳在所述兜孔中，而将该滚动元件以恒定间隔保持在内环和外环之间，喷嘴插入到形成在其远端处的沟槽内，在位于喷嘴远端的开口处产生这样的状态，其中与具有自润滑功能的传统滚动轴承相比，很难产生对气流的干扰和负压，因此，从位于喷嘴远端处的开口提供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件以便促进滚动轴承的润滑，从而可以通过提供少量润滑油有效润滑滚动轴承。结果，在油箱不能重注润滑油的供油单元的情况中，可以延长储存在油箱中的润滑油的寿命，而在油箱可以重注润滑油的供油单元的情况中，可以延长重注润滑油的时间间隔。
附图说明
图1是本发明应用于径向滚珠轴承的实施例的轴向平行剖视图。
图2是图1所示实施例中的外环间隔物3的前视图，其由从图1左侧观察而得。
图3是显示本发明实施例中的供油单元4的总体构造的示意图，其中一起显示了表示机械构造的示例性图形和表示电气构造的框图。
图4是本发明实施例中的保持架14的透视图。
图5是本发明实施例中的同一保持架14的局部剖视图，其由从与图4所示保持架相对的端侧观察而得。
图6是本发明另一个实施例的主体部分的轴向平行剖视图。
图7是本发明另一实施例的主体部分的轴向平行剖视图。
图8是显示本发明应用于使用冠状保持架的滚动轴承时的沟槽形成实例的透视图。
图9是轴向平行剖视图，其显示了供油单元整合到滚动轴承自身内部中的实例。
图10是轴向平行剖视图，其显示了包括自润滑功能的传统滚动轴承装置的构造实例。
图11是传统滚动轴承的前视图，其由从图10右侧观察而得。
1：        径向滚珠轴承；
11，110：  内环；
12，120：  外环；
13：       滚动元件；
14，140：  保持架；
14a，140a：兜孔；
14b，140b：沟槽；
14c：      开口；
14d：      外侧壁；
2：        内环间隔物；
3：        外环间隔物；
4：        供油单元；
41：       油箱；
42：                泵；
43：                喷嘴；
44：                驱动电路
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。
图1是本发明应用于径向滚珠轴承的实施例的轴向平行剖视图，图2是径向滚珠轴承的外环间隔物3的前视图，其由从图1左侧观察而得。
该实施例显示了供油单元4设置在外环间隔物3上的实例，在径向滚珠轴承1中内环间隔物2和外环间隔物3彼此相邻设置，所述外环间隔物3构成轴承1的固定侧上的间隔物。径向滚珠轴承1具有这样的结构，其中多个滚动元件(球)13沿圆周方向以预定间隔保持在内环11和外环12之间，同时各自容纳在形成于保持架14中的多个兜孔14a中，在该实施例中，外环12整合在外壳H中作为固定环，并且轴S固定到内环11的内圆周表面上。
供油单元4主要由用于储存润滑油的油箱41，泵42，安装在泵42排出口处的喷嘴43和用于泵42的驱动电路44组成，其中所述泵通过管41a与油箱41连通以便吸出并排放储存在油箱41中的润滑油，供油单元4的这些组成构件沿外环间隔物3的内圆周表面固定于其上。喷嘴43插入到在位于其远端部分处的保持架中形成的沟槽14b中，如稍后所描述的那样。
图3显示了供油单元4的总体构造实例，其中一起显示了表示机械构造的示例性图形和表示电气构造的框图。
泵42由泵室42a、形成泵室42a的一个壁部的隔膜42b，贴附于隔膜42b上的压电元件42c和设置在泵室42a和管41a之间的连接部分处的止回阀42d构成。驱动电路44包括供电电池44a并且将例如矩形电压信号提供给压电元件42c。在该构造中，当矩形电压信号施加给压电元件42c时，隔膜42b如图所示垂直移动。当隔膜42b向上移动时，油箱41中的润滑油经由止回阀42d和管41a吸入泵室42a，而当隔膜在其向上移动之后向下移动时，泵室42a中的润滑油排向喷嘴43，以便从喷嘴43的远端开口43a供向保持架14。当润滑油由泵42排出时，由于止回阀42d的存在，可以在任何情况下防止泵室42a中的润滑油返回到管41a侧。要提供给径向滚珠轴承1的润滑油量是极少量的，约为30nl/min。另外，根据使用情况，润滑油供应量可以改为几百pl到几百nl/min。
该实施例的保持架14为树脂制保持架，如作为保持架透视图的图4，以及作为从图4的相对端面侧观察的局部剖视图的图5所示，沟槽14b以这样的方式形成在保持架的一个端面侧上，以便沿着保持架的整个周边围绕其旋转中心周向延伸。该沟槽到达位于其底部的兜孔14a并随后分别朝向兜孔14a的内部开口。图5中的参考数字14c表示位于兜孔14a的内圆周表面上的沟槽14b中的开口。喷嘴43随后从保持架14的一个端面侧插入沟槽14b中(其间具有微小间隙)，以到达沟槽14b的底部附近，即，位于其远端开口处的兜孔14a的内圆周表面中的开口14c，并且在此开口。
根据迄今为止已经描述过的构造，滚动元件13在向心止推轴承1的内环11旋转时滚动且同时绕其轴线旋转，并且保持架14也伴随滚动元件13的滚动而进行旋转。因为喷嘴43远端处的开口位于保持架14的沟槽14b中，几乎不会对气流产生干扰(否则，该干扰将伴随向心止推轴承1的旋转而在喷嘴开口附近产生)，并且很难产生负压。因此，从喷嘴远端处的开口提供的几乎全部润滑油通过与位于沟槽14b底部处的兜孔14a连通的开口14c到达滚动元件13，以便促进径向滚珠轴承1的润滑，从而能够通过提供少量润滑油有效地润滑径向滚珠轴承1。
在此，如果将沟槽14b的构造设计为借助于径向滚珠轴承1的旋转形成朝向沟槽14b内的滚动元件13的气流，则可以使从喷嘴43提供的润滑油以更可靠的方式粘附到滚动元件上。图6和7的轴向平行剖视图中显示了这种构造的实施例。
在图6所示实施例中，形成于保持架14内的沟槽14b的两个侧壁中面向外环12的外部侧壁或侧壁14b制成这样的壁，该壁随着其接近滚动元件13而越发向外倾斜。在具有这种截面形状的沟槽14b中，通过与径向滚珠轴承1的旋转相关的保持架14的转动，产生沿着向外倾斜的侧壁14d导向滚动元件13的气流，因此，从喷嘴43远端处的开口提供的润滑油以可靠的方式随气流流动到滚动元件13。另外，利用向外倾斜的侧壁14d，粘附到侧壁14d上的润滑油通过由于保持架14旋转产生的离心力导向滚动元件13，因此，在这方面，也能够实现润滑油的有效利用。
另一方面，在图7所示实施例中，为了使形成于保持架14中的沟槽14b在其接近滚动元件13时延伸得更靠近外环12，接近滚动元件13定位的沟槽14b的至少一部分向外倾斜。即使在沟槽14b的两个侧壁都延伸得更靠近外环12的情况下，如同上述实例一样，在沟槽14b中也产生导向外环12的气流，并且使润滑油容易地到达滚动元件13。另外，由于粘附到沟槽14b两侧上的润滑油也导向滚动元件13，因此能够实现润滑油的有效利用。
这里，在各实施例中，尽管树脂制保持架描述为作为保持架14使用，但是毫无疑问，也可以使用其他不同类型的材料，例如黄铜和低碳钢。另外，本发明还可以应用于冠状保持架。图8中的透视图显示了本发明应用于冠状保持架的实施例。该冠状保持架140具有这样的结构，其中支柱部分142突出以便形成兜孔140a，当使用如图所示的冠状保持架140时，沟槽140b只能形成在位于保持架底座141侧的端面上，其中沟槽140b的底部与各兜孔140a连通。
另外，在迄今为止已经描述过的实施例中，尽管供油单元4描述为固定到外环间隔物3上，但是供油单元4可以整合到滚动轴承中。图9显示了该实施例的轴向平行剖视图。在图9所示实施例中，当与正常径向滚珠轴承相比时，内环110和外环120在其一个轴向端面侧上延伸相同的距离，与上述实施例中所述供油单元类似的供油单元4整合到在内环110和外环120的延伸部之间限定的环形空间内。在该实施例中，外环120描述为作为固定环使用，因此，供油单元4的组成构件固定到外环120的内圆周表面上。还是在该构造中，与上述实施例中的沟槽类似的沟槽14b形成在保持架14中，喷嘴43插入到在其远端部分处形成的沟槽14b的内部，从而能够提供与上述实施例所提供功能和优点相同的功能和优点。
另外，毫无疑问，本发明可以等同地应用于除了径向滚珠轴承之外的其他滚动轴承，例如深槽滚珠轴承、短圆柱滚子轴承和锥形滚柱轴承。

Claims (4)

1.一种滚动轴承装置，包括：
内环和外环；
多个滚动元件，所述多个滚动元件滚动设置在所述内环和所述外环之间；
保持架，所述保持架设置在所述内环和所述外环之间，并且形成有多个兜孔和沟槽，所述多个兜孔用于分别容纳所述多个滚动元件，所述沟槽在所述保持架的一个端面侧上绕其旋转中心沿着所述保持架的整个周边周向延伸，与所述多个兜孔连通并且包括底部；
喷嘴，所述喷嘴具有插入到所述沟槽中的远端部分；和
泵，所述泵与用于储存润滑油的油箱连通，用于将储存在油箱中的润滑油经由喷嘴提供给滚动元件，
其中，所述喷嘴从所述保持架的开有沟槽的一个端面侧插入所述沟槽中，以到达位于所述沟槽的底部的所述兜孔的内圆周表面中的开口，并且在此开口。
2.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽的横截面形状形成为这样的形状，该形状随着所述沟槽接近所述滚动元件而朝向所述外环扩展得更宽。
3.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽沿所述滚动轴承的轴向方向朝向所述滚动元件延伸。
4.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽随着其接近所述滚动元件而延伸得更靠近所述外环。
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