CN105299033A - 滚动轴承装置及供油单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滚动轴承装置及供油单元。滚动轴承装置具备与形成在内圈和外圈之间的环状空间相邻地设置的供油单元，该供油单元具备罐，该罐积存用于向环状空间供给的润滑油且具有使该润滑油流出的流出部。罐在内部具有积存润滑油的具有柔软性的袋体，该袋体在装满润滑油的状态下伴随于袋体的容积的缩小而使润滑油从流出部流出。

Description

滚动轴承装置及供油单元

在2014年7月23日提出的日本专利申请2014-149656的说明书、附图及摘要作为参照而包含于此。

技术领域

本发明涉及具备将微量的润滑油向轴承部供给的供给单元的滚动轴承装置、及将微量的润滑油向滚动轴承等旋转部件供给的供油单元。

背景技术

作为工作机械的主轴用轴承，使用滚动轴承。为了确保其润滑性，存在采用油空气润滑的结构(例如，参照日本特开2009-58091号公报)。然而，在油空气润滑的情况下，空气消耗引起的运行成本升高，而且，需要油空气供给装置及空气滤清器单元等附带设备，设备成本有时会升高。

作为用于向滚动轴承进行供油的其他的手段，已知有装入了供油单元的轴承装置(例如，参照日本特开2004-108388号公报)。在该轴承装置中，在内圈和外圈中的固定侧的滚道圈(固定圈)装配有环状的供油单元，滚动轴承与供油单元成为一体。供油单元具备积存润滑油的罐、及将该罐内的润滑油向内圈与外圈之间的环状空间排出的泵等。

从泵排出的润滑油比较微量。通过控制泵的动作来调整润滑油的排出量。根据这样的一并具备供油单元和滚动轴承的轴承装置，能够向形成在内圈与外圈之间的环状空间排出微量的润滑油。排出的润滑油附着于内圈及外圈的滚道面及滚动体，进行滚动轴承的润滑。

关于所述那样的供油单元的罐，以往，优选将使润滑油流出的流出口(流出部)设置在最低的位置。这是因为，假设在罐中的稍高的位置设置流出口的情况下，当润滑油减少至罐内的油面比其流出口低为止时，罐内的空气从流出口流出。而且，比流出口低的部分的润滑油未使用而残留。这样，以往，例如在流出口未设于最低的位置的情况下，会无法用尽罐内的润滑油。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够在供油单元的罐中用尽润滑油的滚动轴承装置及供油单元。

本发明的一方式的滚动轴承装置的结构上的特征在于，具备：轴承部，具有内圈、外圈、介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及将多个所述滚动体沿周方向排列并保持的保持器；及供油单元，具备罐，该罐积存用于向在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间供给的润滑油且具有使该润滑油流出的流出部，并且该供油单元与所述环状空间相邻地设置，所述罐在内部具有积存所述润滑油的具有柔软性的袋体，所述袋体在装满所述润滑油的状态下伴随于该袋体的容积的缩小而使该润滑油从所述流出部流出。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。

图1是滚动轴承装置的纵剖视图。

图2是图1所示的滚动轴承装置的横剖视图。

图3是说明泵的剖视图。

图4是说明供油单元具有的罐的横剖视图。

图5是图4所示的罐的B-B向视的剖视图。

图6示出了积存的润滑油流出大致一半的使用中途的状态。

具体实施方式

以下，说明滚动轴承装置的实施的一方式。图1是滚动轴承装置10的纵剖视图。图2是图1所示的滚动轴承装置10的横剖视图。需要说明的是，图2是图1的A-A向视的剖视图。如图1所示，滚动轴承装置10具备轴承部20和供油单元40。本实施方式的滚动轴承装置10为了将工作机械的主轴(轴7)支承为能够旋转而处于收容在轴承壳体8内的状态。

轴承部20具有内圈21、外圈22、多个滚珠(滚动体)23及保持这些滚珠23的保持器24。内圈21由外嵌于轴7的圆筒状的构件构成。内圈21具有轴向一侧(图1的情况下为左侧)的内圈主体部31和轴向另一侧(图1的情况下为右侧)的内圈延长部32。在内圈主体部31的外周形成有滚道槽(以下，称为内圈滚道槽25)作为滚道面。在本实施方式中，内圈主体部31与内圈延长部32为一体不可分，但也可以是分体。即，内圈延长部32可以是圆环形状的衬垫。外圈22由固定在轴承壳体8的内周面上的圆筒状的构件构成。外圈22具有轴向一侧的外圈主体部35和轴向另一侧的外圈延长部36。在外圈主体部35的内周形成有滚道槽(以下，称为外圈滚道槽26)作为滚道面。在本实施方式中，外圈主体部35与外圈延长部36为一体不可分，但也可以为分体。即，外圈延长部36可以是圆环形状的衬垫。

滚珠23介于内圈主体部31与外圈主体部35之间，在内圈滚道槽25及外圈滚道槽26上滚动。保持器24由环状的构件构成，沿着周向形成有多个空腔27。保持器24具有一对圆环部和将这些圆环部连结的柱部。保持器24在这些圆环部与沿周向相邻的一对柱部之间形成空腔27。并且，在各空腔27内收容一个滚珠23。由此，保持器24能够将多个滚珠23沿周向排列保持。需要说明的是，在本实施方式中，滚珠23相对于滚道槽25、26具有接触角地接触。该轴承部20构成角接触滚珠轴承。而且，若滚动轴承装置10为工作机械用，则空腔27通常为圆筒形状。

在内圈主体部31与外圈主体部35之间形成有第一环状空间11。在内圈延长部32与外圈延长部36之间形成有第二环状空间12。第一环状空间11与第二环状空间12连续。在第一环状空间11的轴向一侧设有密封构件13，防止滚珠23及保持器24所存在的轴承内部的润滑油向轴承外部的逃散。需要说明的是，在第一环状空间11与第二环状空间12之间，虽然未图示，但也可以设置密封构件。而且，密封构件只要能够防止轴承内部的润滑油向轴承外部逃散即可，也可以设置在轴承外。

在第一环状空间11设置滚珠23及保持器24。在第二环状空间12设置供油单元40。在本实施方式中，相对于作为固定侧的滚道圈的外圈22，作为旋转侧的滚道圈的内圈21与轴7一起旋转。因此，供油单元40紧贴嵌合而安装于外圈延长部36的内周面。相对于此，在内圈延长部32的外周面与供油单元40(后述的环状的框架41)的内周面之间设置微小间隙，以免因供油单元40而妨碍内圈21的旋转。

如图2所示，供油单元40的整体形状为圆环状。供油单元40具备框架41、罐42、泵43、电路部44及电源部45。框架41是例如树脂制的环状构件，具有短圆筒状的内周壁46、短圆筒状的外周壁47、设于所述内周壁46、外周壁47之间的多个分隔壁48a、48b、48c、48d及侧壁48e、48f(参照图1)。通过这些壁，沿着周向形成多个空间K1、K2、K3。

在第一空间K1设有罐42。在罐42中为积存有用于向所述第一环状空间11供给的润滑油3的状态。在本实施方式中，在该第一空间K1设置具有柔软性的袋体70，在该袋体70内积存润滑油3。即，罐42构成为在内部具有积存润滑油3的袋体7。需要说明的是，关于该袋体70，在后文进行说明。

在第二空间K2收纳泵43。在第三空间K3收纳电路部44及电源部45。由此，包含框架41、罐42、泵43、电路部44及电源部45的供油单元40构成为一体。

供油单元40相对于作为固定侧的滚道圈的外圈22(外圈延长部36)能够拆装地安装。供油单元40与轴承部20成为一体。如图1所示，设于第二环状空间12的供油单元40与第一环状空间11在轴向上相邻设置。

罐42如上文所述由积存润滑油3的袋70构成。该袋体70在其一部分上具有使积存的润滑油3向泵43流出的流出口(流出部)49。该流出口49与泵43(后述的收容部51)通过(虽然未图示)流路而连结。

电源部45具有发电部45a及二次电池部45b。发电部45a具有通过内圈21旋转而能够发电的结构。即，在内圈延长部32的外周侧设有转子45a-1。发电部45a具有在框架41的内周侧设置的定子45a-2。转子45a-1沿着周向交替地对N极和S极励磁。定子45a-2由磁性体构成，以使转子45a-1通过定子45a-2的径向内侧的方式设置。并且，由发电部45a产生的电力蓄积于二次电池部45b。

电路部44由包含被编程后的微型计算机的基板电路构成，对泵43发送控制信号(驱动信号)。即，电路部44对泵43赋予驱动电力(施加规定的电压)。电路部44除了具有用于驱动泵43的功能(驱动控制部)之外，还具有进行各种处理的功能。例如，电路部44能够取得来自设于供油单元40内的传感器(未图示)的信号，基于该信号能够执行各种处理。

图3是说明泵43的剖视图。该泵43由小型的泵(微型泵)构成，安装在框架41(参照图2)的局部(下部)。如图3所示，泵43具备壳体53、喷嘴50、收容部51及压电元件55。喷嘴50从壳体53延伸设置。收容部51积存润滑油3。压电元件55为润滑油排出用。

而且，泵43具有上游侧流路58和第一止回阀59。上游侧流路58连结使从罐42流来的润滑油3流入的流入口57与收容部51。第一止回阀59防止收容部51内的润滑油3向罐42侧的回流。而且，泵43具有下游侧流路60和第二止回阀61。下游侧流路60将收容部51与喷嘴50之间连结。第二止回阀61设于该下游侧流路60的中途并防止润滑油3从喷嘴50向收容部51的回流。

收容部51由形成于壳体53内的空间构成。在该收容部51内填充润滑油3。泵43具有所述压电元件55作为为了将该收容部51内的润滑油3向第一环状空间11排出而进行驱动的驱动部。

压电元件55为板状，构成收容部51的内壁的一部分。当向该压电元件55施加电压时，压电元件55发生变形(位移)。由于该变形而使收容部51的容积减少，将在收容部51内处于充满状态的润滑油3从喷嘴50向第一环状空间11排出。变形后的压电元件55的形态在图3中由双点划线表示。需要说明的是，为了便于理解变形后的形态，而将该形态比实际夸张地表现。收容部51中的润滑油3的充满状态是在收容部51内装满润滑油3的状态，当压电元件55变形而使收容部51的容积减少时，是指该收容部51的润滑油3的内压较大地上升的状态。并且，当压电元件55返回原来的形状时，第一止回阀59打开而能够从罐42将润滑油3向收容部51吸引。

而且，向该压电元件55的电压的施加及该电压的施加的时机由电路部44(参照图2)控制。向压电元件55施加的电力从电源部45(二次电池部45b)供给。通过对压电元件55呈脉冲状地施加电压，能够间歇地排出润滑油3。而且，通过控制脉冲数和向压电元件55施加的电压值，能够进行微量的排出。

通过这样使泵43进行驱动，从而将泵内(收容部51)的润滑油3通过喷嘴50向泵外排出。喷嘴50为针状(needle状)，在喷嘴50的前端具有排出口52。该排出口52在喷嘴50的前端(前端面)开口，朝向作为固定侧的滚道圈的外圈22(参照图1)具有的外圈滚道槽26侧排出润滑油3。喷嘴50的长度方向存在于包含滚动轴承装置10的中心线的平面上。

在此，说明泵43排出的润滑油3的油量。泵43当接受到来自电路部44的驱动信号(控制信号)时，压电元件55进行驱动，从喷嘴50排出润滑油3作为油滴。通过1次的泵43(所述压电元件55)的驱动而排出的润滑油3的油滴成为恒定量(大致恒定量)。泵43的每一次的驱动(1喷射)的油滴的排出量(体积)可以设为5皮升～7微升，而且，也可以设为1纳升～1000纳升、或5皮升～1000皮升。而且，该供油的频度(1喷射的间隔)可以设为几秒钟1次，或几分钟1次，或几小时1次这样的频度。通过以上，泵43能够向形成在内圈21与外圈22之间的第一环状空间11(参照图1)间歇地(隔开时间)供给润滑油3作为油滴。具备这样的供油单元40的滚动轴承装置10能够将微量的润滑油3向轴承部20供给，也被称为纳米润滑轴承。

图4是说明供油单元40具有的罐42的横剖视图。图4示出积存于罐42的袋体70内的润滑油3还未从流出口49流出的使用前的状态。图5是图4所示的罐42的B-B向视的剖视图。袋体70具有柔软性，例如由薄膜状的软质合成树脂构成。袋体70由柔软的原料构成。而且，该原料可以具有伸缩性，也可以没有伸缩性。袋体70为与框架41的空间K1相同的大小。

而且，袋体70仅其一部分较小地开口，该较小地开口的部分成为使润滑油3流出的流出口49。袋体70具有仅流出口49开口而其他的部分被密封的结构。袋体70成为封入有润滑油3的结构，即使润滑油3从流出口49流出，袋体70的周围的空气(air)也不会进入袋体70。

袋体70处于仅装满润滑油3的状态。即，在图4所示的使用前的状态下，在袋体70中，不存在体积比从所述喷嘴50(参照图3)排出的润滑油3的所述油滴的体积大的气泡，处于装满润滑油3的状态。而且，图6示出积存的润滑油3流出大致一半的使用中途的状态。如该图6所示，即使在使用中途的状态下，在袋体70中，也不存在体积比从所述喷嘴50(参照图3)排出的润滑油3的所述油滴的体积大的气泡，处于装满润滑油3的状态。因此，袋体70的容积与润滑油3的量(体积)相等。并且，在积存的润滑油3的全部从流出口49流出的用尽状态下，袋体70成为空的状态。

这样，袋体70处于装满润滑油3的状态。袋体70在流出口49以外被密封。由此，当泵43的第一止回阀59(参照图3)打开时，袋体70的润滑油3能够流出。在该能够流出的状态下，如图4及图6所示，伴随着袋体70的容积的缩小而能够使润滑油3从流出口49向外部流出。因此，能够用尽罐42内的润滑油3。尤其是在罐42中，即使不将流出口49设置在最低的位置，也能够用尽润滑油3。

而且，为了使这样伴随着袋体70的容积的缩小而使润滑油3向外部流出的情况更加容易，袋体70可以设为其内部空间在流出口49侧变宽且在从流出口49分离的一侧变窄(变平坦)的结构。例如，袋体70的内部空间只要设为随着从流出口49分离而变窄(变平坦)的形状即可。由此，当润滑油3流出时，袋体70从远离流出口49的一侧起逐渐萎缩，最后能够使流出口49的附近萎缩。

本实施方式的供油单元40具备用于管理向第一环状空间11供给用的润滑油3的不足的功能。这如上所述成为积存润滑油3的罐42与轴承部20一起收纳在轴承壳体8内的结构。因此，不容易掌握(目视)残留于供油单元40内的润滑油3。假设虽然包含罐42及泵43的供油单元40的润滑油3全部被使用而变空，但是未发现该情况而之后附着于滚珠23或滚道槽25、26的润滑油3也消失时，该滚动轴承装置10在无供油状态下被使用，成为烧蚀等的原因。因此，本实施方式的滚动轴承装置10具备用于能够检测供油单元40中的润滑油3的不足的结构。

关于该结构具体地进行说明。如图5所示，在袋体70的相对的内表面73、74分别安装电极71、72。如图4所示，这些电极71、72设于袋体70的内表面73、74中的流出口49的附近的面上。在第一电极71上连接第一电线75，在第二电极72上连接第二电线76。这些电线75、76被向供油单元40的外部导出，与设于滚动轴承装置10的外部的检测装置18连接。检测装置18通过电线75、76向电极71、72的一方施加电压。当电极71、72彼此接触时，形成包含电线75、76及电极71、72的闭合的电路S。在该电路S内流过电流，并以计测流过该电路S的电力的电流值、电压值或电阻值的方式构成检测装置18。

如上所述，袋体70具有柔软性，随着润滑油3从流出口49流出而袋体70的容积缩小。因此，如图5的箭头J1、J2所示，当润滑油3减少时，内表面73、74接近，不久之后，电极71、72彼此接触。于是，检测装置18检测包含电极71、72的所述电路S的导通。检测装置18当检测到所述导通时，输出检测信号。该检测信号是指袋体70的润滑油3减少，不久之后消失的信号。这样，与电极71、72电连接的所述电线75、76作为用于检测电极71、72彼此接触的情况下构成的电路S的导通的配线部发挥功能。

在本实施方式的情况下，工作机械的控制装置能够接收从检测装置18输出的所述检测信号。该控制装置当取得检测信号时，对于作业者，输出滚动轴承装置10中的润滑油3不足的内容的信息。例如，向控制装置的监视器输出该内容的信息。观察到此的作业者能够进行滚动轴承装置10的维护。需要说明的是，检测装置18可以是工作机械的控制装置的一部分。或者检测装置18可以设置在滚动轴承装置10(供油单元40)的内部。电路部44可以具备检测装置(检测部)18作为其功能的一部分。

如以上所述，供油单元40具有一对电极71、72、电线75、76。一对电极71、72设置在袋体70的相对的内表面73、74上。电线75、76是用于检测这一对电极71、72彼此接触的情况下构成的电路S的导通的配线部。根据该结构，当袋体70的润滑油3的剩余量减少时，袋体70的相对的一对内表面73、74彼此接近，不久之后，这些内表面73、74接触。在上述内表面73、74分别设置电极71、72。由此，在通过上述电极71、72的接触而构成的包含电极71、72及电线75、76的电路S产生导通。因此，通过检测装置18检测该导通，由此能够掌握罐42的润滑油3减少的情况。其结果是，能够防止轴承部20在无供油状态下使用的情况。

尤其是电极71、72设置在袋体70的内表面73、74中的流出口49的附近的面上。随着润滑油3消耗而袋体70从远离流出口49的一侧起萎缩。由此，根据该结构，能够检测残存于袋体70的润滑油3不久消失的情况。尤其是在袋体70的润滑油3消失的时刻，优选使电极71、72接触。

在所述实施方式中，说明旋转的滚道圈为内圈21且固定侧的滚道圈为外圈22的情况。然而，也可以将旋转侧的滚道圈作为外圈22并将固定侧的滚道圈作为内圈21。而且，所述各方式的滚动轴承装置10虽然未图示，但是在框架41内可以还具备检测温度、振动、滚道面的油膜状态等的各种传感器，电路部44可以是基于该传感器的检测信号来决定(变更)泵43的驱动条件(1次的动作中的排出量、排出间隔)的结构。

而且，所述各方式将供油单元40与轴承部20一起作为一体而构成滚动轴承装置10。然而，所述供油单元40也可以与其他的部件等一起使用。例如，供油单元40可以与单向离合器或滚珠丝杠等旋转部件一起装入。这种情况下，供油单元40具备积存用于向旋转部件的需要供油部位供给的润滑油3的罐42，并且与该需要供油部位相邻设置。并且，罐42具有使内部的润滑油3流出的流出口49。而且，罐42在内部具有积存润滑油3的具有柔软性的袋体70。该袋体70在装满润滑油3的状态下伴随着该袋体70的容积的缩小而使润滑油3从流出口49流出。

而且，本发明的滚动轴承装置10及供油单元40并不局限于图示的方式，在本发明的范围内可以是其他的方式的结构。例如，在所述各方式中，说明了供油单元40在框架41内具备电源部45的情况。然而，电源部45可以设置在框架41的外部。这种情况下，框架41内的电路部44(泵43)与外部的电源部45通过线缆而连接。而且，在滚动轴承装置10的所述实施方式中，轴承部20是滚珠轴承，但也可以是滚子轴承。

在所述实施方式中，说明能够用尽罐42的润滑油3的供油单元40。以下，说明以其他的课题为观点的滚动轴承装置(参考发明)。作为所述其他的课题，存在如下的事项。即，在具备以往的供油单元的轴承装置(例如，所述日本特开2004-108388号公报)中，积存润滑油的罐成为与滚动轴承一起收纳在轴承壳体内的结构。因此，掌握残存于供油单元的润滑油的量的情况并不容易。因此，当虽然包含罐及泵的供油单元的润滑油全部被使用而变空，但是未发现此情况而之后附着于滚动体或滚道面的润滑油也消失时，滚动轴承在无供油状态下使用，成为烧蚀等的原因。

因此，所述参考发明是能够检测供油单元中的润滑油的不足的滚动轴承装置。该参考发明的一形态如下所述。需要说明的是，为了容易理解该参考发明，标注了所述实施方式中使用的标号。即，参考发明的滚动轴承装置10具备：轴承部20，具有内圈21、外圈22、介于所述内圈21与所述外圈22之间的多个滚珠(滚动体)23、及将多个所述滚珠23沿周方向排列保持的保持器24；罐42，积存用于向形成在所述内圈21与所述外圈22之间的环状空间11供给的润滑油3且具有使该润滑油3流出的流出口(流出部)49；供油单元40，与所述环状空间11相邻设置。所述罐42在内部具有积存所述润滑油3的具有柔软性的袋体70。所述供油单元40还具有：设置在所述袋体70的相对的内表面73、74上的一对电极71、72；与所述一对电极71、72电连接且用于检测该一对电极71、72彼此接触的情况下构成的电路S的导通的配线部(75、76)。

根据该结构，当袋体70的润滑油3的剩余量减少时，袋体70的相对的一对内表面73、74彼此接近，不久之后，这些内表面73、74接触。在上述内表面73、74上分别设置电极71、72。由此，在通过上述电极71、72的接触而构成的电路S产生导通。因此，通过检测该导通，能够检测罐42的润滑油3减少的情况。需要说明的是，通过图1～图5说明的所述实施方式的各结构对于该参考发明也能够适用。

根据本发明的滚动轴承装置及供油单元，能够用尽罐内的润滑油。

Claims (4)

1.一种滚动轴承装置，其特征在于，包括：

轴承部，具有内圈、外圈、介于所述内圈与所述外圈之间的多个滚动体、及将多个所述滚动体沿周方向排列并保持的保持器；及

供油单元，具备罐，该罐积存用于向在所述内圈与所述外圈之间形成的环状空间供给的润滑油且具有使该润滑油流出的流出部，并且该供油单元与所述环状空间相邻地设置，

其中，

所述罐在内部具有积存所述润滑油的具有柔软性的袋体，

所述袋体在装满所述润滑油的状态下伴随于该袋体的容积的缩小而使该润滑油从所述流出部流出。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置，其中，

所述供油单元还具有：

一对电极，设置于所述袋体的相对的内表面；及

配线部，与所述一对电极电连接，用于检测在该一对电极彼此接触的情况下构成的电路的导通。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承装置，其中，

所述电极设置于所述袋体的所述内表面中的所述流出部的附近的面。

4.一种供油单元，具备罐，该罐积存用于向旋转部件的需要供油部位供给的润滑油且具有使该润滑油流出的流出部，并且该供油单元与所述需要供油部位相邻地设置，所述供油单元的特征在于，

所述罐在内部具有积存所述润滑油的具有柔软性的袋体，

所述袋体在装满所述润滑油的状态下伴随于该袋体的容积的缩小而使该润滑油从所述流出部流出。