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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Wälzlagervorrichtung mit einem Lagerabschnitt und einer Schmiereinheit, welche eine geringe Menge von Schmiermittel an den Lagerabschnitt fördert.
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2. Beschreibung des relevanten Stands der Technik
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Ein Wälzlager wird beispielsweise als Lager für die Hauptspindel in einer Werkzeugmaschine verwendet. Wie in 5 gezeigt, ist ein Gehäuse 90 in einer Hauptspindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine entlang einer Axialrichtung mit einer Mehrzahl von Wälzlagern 91 versehen. Für die Hauptspindelvorrichtung gemäß 5 wird eine Öl/Luft-Schmierung angewendet, um die Wälzlager 91 zu schmieren. Jedoch bringt eine Öl/Luft-Schmierung aufgrund des Luftverbrauchs hohe Betriebskosten mit sich. Die Öl/Luft-Schmierung benötigt auch weitere Einrichtungen, beispielsweise eine Öl/Luft-Zufuhrvorrichtung und eine Luftreinigungseinheit, welche zu erhöhten Einrichtungskosten führen.
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Somit ist als ein anderes Mittel zur Schmierung der Wälzlager
91 eine Wälzlagervorrichtung mit einer hierin eingebauten Schmiereinheit bekannt, wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung NR. 2004-108388 (
JP 2004-108388 A ) beschrieben. Bei dieser Lagervorrichtung ist eine Schmiereinheit an einer inneren Umfangsseite von Außenringen der Wälzlager eingebaut und mit den Wälzlagern (Lagerabschnitt) zu einer Einheit zusammengefasst. Die Schmiereinheit enthält einen Tank, in welchem ein Schmiermittel bevorratet wird, sowie eine Pumpe, welche das Schmiermittel aus dem Tank in einen Ringraum zwischen Innenringen und den Außenringen abgibt.
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Ein Beispiel einer Pumpe zur Verwendung in der oben beschriebenen Lagervorrichtung ist in 6 gezeigt. Eine Pumpe 90 hat einen Hauptkörperabschnitt 91, ein piezoelektrisches Element 93 und eine Membran 94. Der Hauptkörperabschnitt 91 hat einen Innenraum 92, in welchem ein Schmiermittel ist und der an einem Ende des Hauptkörperabschnitts 91 offen ist. Das piezoelektrische Element 93 ist an der Membran 94 befestigt. Die Membran 94 ist an einem Teil des Hauptkörperabschnitts 91 befestigt, um die Öffnung des Hauptkörperabschnitts 91 zu verschließen. Das piezoelektrische Element 93 arbeitet dahingehend, die Membran 94 zu verformen, so dass das Volumen des Innenraums 92 geändert wird, und somit das Schmiermittel über eine Düse 95 abgegeben werden kann.
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Wie in 6 gezeigt, ist ein Kanal 97 oder dergleichen mit der Düse 95 verbunden und im Hauptkörperabschnitt 91 ausgebildet. Die Formgebung der Pumpe ist kompliziert und damit wird der Hauptkörperabschnitt 91 bevorzugt aus einem Kunststoff gebildet und durch Spritzgießen hergestellt. Im Gegensatz hierzu ist die Membran 94 aus einem dünnen metallischen Bauteil. Der Hauptkörperabschnitt 91 und die Membran 94 sind gemäß obiger Beschreibung aus unterschiedlichen Materialien und werden somit über einen Kleber 96 miteinander verbunden.
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Jedoch wird hierbei die Membran 94 und der Antrieb durch das piezoelektrische Element 93 elastisch verformt. Wenn somit die Pumpe über eine lange Zeitdauer hinweg verwendet wird, nimmt die Klebefestigkeit des Klebers 96 ab. Im Ergebnis kann sich die Membran 94 vom Hauptkörperabschnitt 91 ablösen. Insbesondere wenn Öl oder Feuchtigkeit aus der Umgebung sich am Kleber 96 festsetzt, kann die Klebefestigkeit weiter abnehmen. Wenn sich die Membran 94 ablöst, kann das Schmiermittel über den abgelösten Abschnitt austreten. Folglich wird das Schmiermittel in unpassender Weise abgegeben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wälzlagervorrichtung zu schaffen, welche eine Schmiereinheit hat und welche vermeidet, dass eine in einer Pumpe einer Schmiereinheit vorgesehene Membran sich von einem Hauptkörperabschnitt in der Pumpe ablöst.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Wälzlagervorrichtung auf: einen Lagerabschnitt mit einem Innenring, einem Außenring, einer Mehrzahl von Wälzelementen, welche zwischen dem Innenring und dem Außenring liegen und einem Käfig, der die Wälzelemente hält; und einer Schmiereinheit, welche benachbart einem Ringraum angeordnet ist, der zwischen dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist und welche eine Pumpe hat, welche ein Schmiermittel in den Ringraum fördert. Die Pumpe hat einen Hauptkörperabschnitt mit einem Innenraum, in welchem das Schmiermittel bevorratet wird und welcher an einem Ende des Hauptkörperabschnittes offen ist, eine metallische Membran, welche an einem Befestigungsabschnitt befestigt ist, der ein Teil des Hauptkörperabschnitts ist, um nahe der Öffnung des Hauptkörperabschnitts zu sein und ein piezoelektrisches Element, dass an der Membran befestigt ist. Zumindest der Befestigungsabschnitt des Hauptkörperabschnitts ist aus Metall gebildet und der Befestigungsabschnitt und die Membran sind miteinander durch eine Metallverbindung verbunden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die voranstehenden und weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, wo gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen und in der:
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1 eine Längsschnittansicht einer Wälzlagervorrichtung ist;
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2 eine Querschnittsansicht der Wälzlagervorrichtung von 1 ist;
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3 eine Schnittansicht einer Pumpe ist;
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4 eine Darstellung ist, welche die Pumpe von einer radial äußeren Seite her gesehen zeigt;
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5 eine Längsschnittansicht einer herkömmlichen Hauptspindelvorrichtung ist; und
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6 eine Schnittansicht einer herkömmlichen Pumpe ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform einer Wälzlagervorrichtung gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Wälzlagervorrichtung 10. Die Wälzlagervorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform (nachfolgend als Lagervorrichtung 10 bezeichnet) trägt eine Hauptspindel (Welle 7) in einer Hauptspindelvorrichtung einer Werkzeugmaschine, so dass die Hauptspindel drehbar ist. Die Lagervorrichtung 10 ist in einem Lagergehäuse 8 der Hauptspindelvorrichtung aufgenommen. In 1 ist das Lagergehäuse 8 durch eine Strichdoppelpunktlinie dargestellt. Die Lagervorrichtung 10 enthält einen Lagerabschnitt 20 und eine Schmiereinheit 40.
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Der Lagerabschnitt 20 hat einen Innenring 21, einen Außenring 22, eine Mehrzahl von Kugeln (Wälzelementen) 23 und einen Käfig 24, der die Kugeln 23 hält. Der Innenring 21 ist ein zylindrisches Bauteil, welches von außen über die Welle 7 gesetzt ist. Der Innenring 21 hat einen Innenringhauptkörperabschnitt 31 an einer in Axialrichtung ersten Seite (in 1 der rechten Seite) und einen Innenringverlängerungsabschnitt 32 an einer in Axialrichtung zweiten Seite (in 1 der linken Seite). In einem Außenumfang des Innenringhauptkörperabschnitts 31 ist eine Laufbahnvertiefung (nachfolgend als Innenringlaufbahnvertiefung 25 bezeichnet) ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Innenringhauptkörperabschnitt 31 und der Innenringverlängerungsabschnitt 32 einteilig ausgeführt und nicht voneinander trennbar, sie können jedoch separat voneinander sein. In einem Fall, bei dem der Innenringverlängerungsabschnitt 32 getrennt vom Innenringhauptkörperabschnitt 31 ist, ist der Innenringverlängerungsabschnitt 32 ein Abstandshalter in Form eines kurzen Zylinders.
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Der Außenring 22 ist ein zylindrisches Bauteil, das an einer inneren Umfangsfläche des Lagergehäuses 8 befestigt ist. Der Außenring 22 hat einen Außenringhauptkörperabschnitt 35 an einer in axialer Richtung ersten Seite (in 1 der rechten Seite) und einen Außenringverlängerungsabschnitt 36 an einer in Axialrichtung zweiten Seite (in 1 der linken Seite). An einem Innenumfang des Außenringhauptkörperabschnitts 35 ist eine Laufbahnvertiefung (nachfolgend als Außenringlaufbahnvertiefung 26 bezeichnet) ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Außenringhauptkörperabschnitt 35 und der Außenringverlängerungsabschnitt 36 zu einer Einheit zusammengefasst und nicht trennbar, sie können jedoch auch separat voneinander sein. In dem Fall, in welchem der Außenringverlängerungsabschnitt 36 getrennt vom Außenringhauptkörper 35 ausgeführt ist, ist der Außenringverlängerungsabschnitt 36 ein Abstandshalter in Form eines kurzen Zylinders.
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Die Kugeln 23 liegen zwischen dem Innenring 21 (dem Innenringhauptkörperabschnitt 31) und dem Außenring 22 (dem Außenringhauptkörperabschnitt 35) und laufen in der Innenringlaufbahnvertiefung 25 und der Außenringlaufbahnvertiefung 26. Der Käfig 24 ist ein ringförmiges Bauteil und hat eine Mehrzahl von Taschen 37, die entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sind. Je eine der Kugeln 23 ist in einer entsprechenden Tasche 27 gehalten. Somit kann der Käfig 24 die Mehrzahl von Kugeln 23 so halten, dass die Kugeln 23 in Umfangsrichtung angeordnet sind.
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Ein erster Ringraum 11 ist zwischen dem Innenringhauptkörperabschnitt 31 und dem Außenringhauptkörperabschnitt 35 ausgebildet. Ein zweiter Ringraum 12 ist zwischen dem Innenringverlängerungsabschnitt 32 und dem Außenringverlängerungsabschnitt 36 ausgebildet. Der erste Ringraum 11 und der zweite Ringraum 12 gehen ineinander über. Die Kugeln 23 und der Käfig 24 sind im ersten Ringraum 11 aufgenommen. Die Schmiereinheit 40 ist in dem zweiten Ringraum 12 angeordnet. Der Innenringverlängerungsabschnitt 32 und der Außenringverlängerungsabschnitt 36, welche den zweiten Ringraum 12 definieren, dienen als ein Rahmenkörper 37, der einen Tank 42 der Schmiereinheit 40 beinhaltet, wie später beschrieben wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform dreht der Innenring 21 zusammen mit der Welle 7 gegenüber dem Außenring 22. Die Schmiereinheit 40 ist an einer inneren Umfangsfläche des Außenringverlängerungsabschnitts 36 in enger Anlage angesetzt und angebracht. Zusätzlich ist ein kleiner Freiraum zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Innenringverlängerungsabschnitts 32 und einer inneren Umfangsfläche der Schmiereinheit 40 (einem ringförmigen Halter 41 gemäß nachfolgender Beschreibung) vorgesehen. Dies verhindert, dass die Schmiereinheit 40 eine Drehung des Innenrings 21 behindert.
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2 ist eine Schnittansicht entlang A-A in 1. Die Schmiereinheit 40 ist im Wesentlichen wie ein Ring gebildet. Die Schmiereinheit 40 enthält den Halter 41, den Tank 42 und eine Pumpe 43 und enthält weiterhin einen Schaltkreisabschnitt 44 und einen Energieversorgungsabschnitt 45. Die Schmiereinheit enthält auch eine Abdeckung 57 für die Pumpe 43.
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Der Halter 41 ist beispielsweise ein Ringbauteil aus einem Kunststoff. Der Halter 41 hat eine kurze zylinderförmige Innenwand 46, eine kurze zylinderförmige Außenwand 47, eine Mehrzahl von Trennwänden 48a, 48b, 48c, 48d und Seitenwände 48e und 48f (sieh 1). Die Trennwände 48a, 48b, 48c und 48d liegen zwischen der Innenwand 46 und der Außenwand 47. Die Innenwand 46 ist eine Wand, die an einer radial inneren Seite des Halters 41 liegt und die Außenwand 47 ist eine Wand, die an einer radial äußeren Seite des Halters 41 liegt. Wie in 2 gezeigt, definieren diese Wände eine Mehrzahl von Räumen K1, K2 und K3 entlang der Umfangsrichtung.
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In der vorliegenden Ausführungsform bildet der erste Raum K1 den Tank 42. Die Pumpe 43 ist in dem zweiten Raum K2 enthalten. Der Schaltkreisabschnitt 44 und der Energieversorgungsabschnitt 45 sind in dem dritten Raum K3 enthalten. Somit ist die Schmiereinheit 40 mit dem Halter 41, dem Tank 42, der Pumpe 43, dem Schaltkreisabschnitt 44 und dem Energieversorgungsabschnitt 45 zu einer Einheit zusammengefasst. Die Schmiereinheit 40 ist an dem Außenringverlängerungsabschnitts 36 angebracht und mit dem Lagerabschnitt 20 zu einer Einheit zusammengefasst. Wie in 1 gezeigt befindet sich die Schmiereinheit 40 in dem zweiten Ringraum 12, um in axialer Richtung dem ersten Ringraum 11 benachbart zu sein.
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In 1 bevorratet der Tank 42 das Schmiermittel 3 zur Zufuhr in den ersten Ringraum 11 und hat einen Speicherabschnitt 49 zur Speicherung des Schmiermittels 3. In der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß 2 der Speicherabschnitt 49 ein Raum, der von einem Teil der Innenwand 46, einem Teil der Außenwand 47, den Trennwänden 48a, 48b und den Seitenwänden 48e und 48f (sieh 1) eingefasst ist. Die Seitenwand 48e kann abnehmbar sein.
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Der Tank 42 hat in einem Teil hiervon einen Auslassabschnitt 51 (sieh 2), durch welchen das im Speicherabschnitt 49 aufbewahrte Schmiermittel 3 zu der Pumpe hin 43 austritt. Der Auslassabschnitt 51 und die Pumpe 43 sind miteinander über einen Kanal (nicht gezeigt) verbunden. In dem Tank 42 kann ein Rückhalteelement (beispielsweise ein Filz oder ein Schwamm) zum Halten des Schmiermittels angeordnet sein. Somit kann der Tank 42 das Schmiermittel 3 bevorraten und das bevorratete Schmiermittel 3 an die Pumpe 43 liefern.
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In 1 wird die Pumpe 43 verwendet, das vom Tank 42 zugeführte Schmiermittel 3 in den ersten Ringraum 11 zu fördern (abzugeben). Die Pumpe 43 der vorliegenden Ausführungsform hat ein piezoelektrisches Element 55. Ein Betrieb des piezoelektrischen Elements 55 kann das Volumen eines Innenraums 54a der Pumpe 43 ändern, so dass das Schmiermittel 3 über eine Düse 50 aus dem Innenraum 54a abgegeben wird.
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In 2 hat der Energieversorgungsabschnitt 45 einen Energieerzeugungsabschnitt 45a und einen Sekundärbatterieabschnitt 45b. Der Energieversorgungsabschnitt 45a kann bei einer Drehung des Innenrings 21 elektrische Energie erzeugen. Die erzeugte elektrische Energie wird in dem Sekundärbatterieabschnitt 45b gespeichert. Der Schaltkreisabschnitt 44 enthält eine Schaltkreisplatine mit einem programmierten Mikrocomputer und überträgt Steuersignale (Treibersignale) an die Pumpe 43. Das heißt, der Schaltkreisabschnitt 44 liefert elektrische Antriebsenergie an das piezoelektrische Element 55 (legt eine bestimmte Spannung an).
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Die Pumpe 43 wird näher beschrieben. 3 ist eine Schnittdarstellung der Pumpe 43 aus 1. Die Pumpe 43 hat das piezoelektrische Element 55, eine Membran 56, einen Hauptkörperabschnitt 54, einen ersten Ventilabschnitt 58 und einen zweiten Ventilabschnitt 59. Das piezoelektrische Element 55 arbeitet dahingehend, dass Schmiermittel 3 zu fördern.
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Der Hauptkörperabschnitt 54 hat ein erstes Bauteil 71 und ein zweites Bauteil 72. Die Membran 56 ist am zweiten Bauteil 72 angebracht. Das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 sind miteinander über Maschinenschrauben (Befestigungsteile) 74 verbunden. Der Hauptkörperabschnitt 54 hat ein Dichtteil 73, das zwischen dem ersten Bauteil 71 und dem zweiten Bauteil 72 liegt, um zu verhindern, dass das Schmiermittel 3 aus der Pumpe 43 zwischen dem ersten Bauteil 71 und dem zweiten Bauteil 72 austritt.
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Das erste Bauteil 71 hat bei der vorliegenden Ausführungsform ein Gehäuse 70a und ein Paar von Rohrabschnitten 70b und 70c. Zwei zurückspringende Abschnitte 71a und 71b sind in dem Gehäuse 70a ausgebildet. Der erste Rohrabschnitt 70b ist in dem zurückspringenden Abschnitt 71a angeordnet. Der zweite Rohrabschnitt 70c ist in dem anderen zurückspringenden Abschnitt 71b angeordnet. Der erste Ventilabschnitt 58 ist in dem ersten Rohrabschnitt 70b angeordnet. Der zweite Ventilabschnitt 59 ist in dem zweiten Rohrabschnitt 70c angeordnet.
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4 ist eine Darstellung, welche die Pumpe 43 von außen her in radialer Richtung gesehen betrachtet zeigt. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist das zweite Bauteil 72 bei der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen als rechteckförmiger Ring (siehe 4) ausgebildet und hat einen Umfangswandabschnitt 72a. Der Umfangswandabschnitt 72a ist so angeordnet, dass er den gesamten Umfang des piezoelektrischen Elements 55 einfasst, das mit der Membran 56 verbunden ist. Der Umfangswandabschnitt 72a bildet einen kleinen Raum 54b. Mit anderen Worten, ein von dem Umfangswandabschnitt 72a eingefasster Bereich entspricht dem kleinen Raum 54b. Das Dichtteil 73 ist ebenfalls ringförmig, um an die Form des zweiten Bauteils 72 angepasst zu sein.
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Wenn das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 zusammengebaut sind (wobei das Dichtteil 73 zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 71 und 72 zu liegen kommt), ist der Hauptkörperabschnitt 54 der Pumpe 43 auf Seiten des zweiten Bauteils 72 des Hauptkörperabschnitts 54 offen (54e) (siehe 3). Die Öffnung 54e wird von der Membran 56 verschlossen. Der Innenraum 54a im ersten Bauteil 71, der von der Membran 56 verschlossen ist, dient als ein Raum in der Pumpe 43, in welchem das Schmiermittel 3 bevorratet wird. Der kleine Raum 54b, in welchem das piezoelektrische Element 55 aufgenommen ist, entspricht einem Raum, der von der Membran 56 und dem Umfangswandabschnitt 72a des zweiten Bauteils 72 eingefasst ist und der auf einer Seite des Raums (auf Seiten der Außenwand 47) offen ist. Die Abdeckung 57 verschließt die Öffnung 54c des kleinen Raums 54b, welche an einer Seite (der Seite der Außenwand 47) offen ist, um das piezoelektrische Element 55 abzudecken, dass mit der Membran 56 verbunden ist.
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Wie oben beschrieben hat die Pumpe 43 den Hauptkörperabschnitt 54 und die Membran 56 zusätzlich zu dem piezoelektrischen Element 55. Der Hauptkörperabschnitt 54 hat den Innenraum 54a, in welchen das Schmiermittel 3 bevorratet ist und den kleinen Raum 54b, in welchem das piezoelektrische Element 55 aufgenommen ist. Die Membran 56 ist so ausgebildet, dass sie den kleinen Raum 54b und den Innenraum 54a definiert.
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Die Membran 56 ist aus Metall (in der vorliegenden Ausführungsform aus Phosporbronze), das heißt, ein Material unterschiedlich zum Material des piezoelektrischen Elements 55. Somit ist das piezoelektrische Element 55 an dem Membran 56 mit dem Kleber 53 angeheftet (befestigt). Das piezoelektrische Element 55 arbeitet, um es der Membran 56 zu ermöglichen, sich elastisch zu verformen, damit das Volumen des Innenraums 54a verringert wird. Folglich wird das Schmiermittel 3 aus dem Innenraum 54a über die Düse 50 abgegeben. Wenn die Pumpe 43 verwendet wird, ist der Innenraum 54a mit dem Schmiermittel 3 gefüllt.
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Der erste Ventilabschnitt 58 und der zweite Ventilabschnitt 59 werden nun beschrieben. In 3 hat der erste Ventilabschnitt 58 eine Innenröhre 58b und eine Kugel 58c. Die Innenröhre 58b ist an einer inneren Umfangsseite des Rohrabschnitts 70b im ersten Bauteil 71 angeordnet. Die Kugel 58c wird gegen die Innenröhre 58b durch ein in der Zeichnung nicht dargestellte Feder gedrückt. Der erste Ventilabschnitt 58 arbeitet als Rückschlagventil, welches verhindert, dass Schmiermittel 3 aus dem Innenraum 54a über einen Kanal 54b in Richtung des Tanks 42 (siehe 1) fließt. Der zweite Ventilabschnitt 59 hat eine Innenröhre 59b und eine Kugel 59c. Die Innenröhre 59b ist an einer inneren Umfangsseite des Rohrabschnitts 70c im ersten Bauteil 71 angeordnet. Die Kugel 59c wird durch ein in der Zeichnung nicht dargestellte Feder gegen die Innenröhre 59b gedrückt. Der zweite Ventilabschnitt 59 arbeitet als Rückschlagventil, das verhindert, dass Schmiermittel 3 von der Seite der Düse 50 in den Innenraum 54a fließt.
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Das piezoelektrische Element 55 arbeitet dahingehend, die Membran 56 elastisch zu verformen, um das Volumen des Innenraums 54a zu verringern. Der Innendruck des Innenraums 54a (ein Anstieg des Innendrucks) erlaubt es der Kugel 59c im zweiten Ventilabschnitt 59, sich gegen die Vorspannkraft der in der Zeichnung nicht dargestellten Feder von der Innenröhre 59b zu lösen. Folglich kann das Schmiermittel 3 aus dem Innenraum 54a über die Düse 50 zum Äußeren der Pumpe 49 abgegeben werden. Der Rohrabschnitt 70c hat die Funktion, die Kugel 59c zu führen, wenn sich die Kugel 59c bewegt. Das Anhalten des Betriebs des piezoelektrischen Elements 55 beendet die elastische Verformung der Membran 56. Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht der Innendruck im Innenraum 54a (eine Abnahme des Innendrucks), dass die Kugel 58c im ersten Ventilabschnitt 58 sich entgegen der Vorspannkraft der in der Zeichnung nicht gezeigten Feder von der Innenröhre 58b trennt. Somit wird das Schmiermittel 3 über den Kanal 54d, der in Verbindung mit dem Tank 42 ist, in den Innenraum 54a gefördert (siehe 1). Der Rohrabschnitt 70b hat die Funktion, die Kugel 58c zu führen, wenn sich die Kugel 58c bewegt. Diese Abläufe werden wiederholt, damit die Pumpe 43 eine geringe Menge von Schmiermittel 3 fördern kann, welches dem ersten Ringraum 11 (siehe 1) zugeführt wird.
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Wie oben beschrieben hat die Pumpe 43 der vorliegenden Ausführungsform den Hauptkörperabschnitt 54, den Membran 56 und das piezoelektrische Element 55. Der Hauptkörperabschnitt 54 hat den Innenraum 54a, in welchem das Schmiermittel 3 bevorratet ist. Der Hauptkörperabschnitt 54 ist an einer Seite hiervon (auf Seiten des zweiten Bauteils 72) offen (54e). Die Membran 56 ist an einem Teil des Hauptkörperabschnitts 43 so befestigt, dass die Öffnung 54e des Hauptkörperabschnitts 54 verschlossen ist. Der Teil des Hauptkörperabschnitts 54, an welchem die Membran 56 befestigt ist, wird als Befestigungsabschnitt 54f bezeichnet.
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Ein Aufbau des Hauptkörperabschnitts 54 der Pumpe 43 und einer Anbringstruktur, mit der die Membran 56 am Hauptkörperabschnitt 54 angebracht ist, wird näher beschrieben. Wie oben beschrieben, hat der Hauptkörperabschnitt 54 das erste Bauteil 71, das zweite Bauteil 72 und das Dichtteil 73. Das zweite Bauteil 72 ist ein vom ersten Bauteil 71 separates Bauteil. Das Dichtteil 73 liegt zwischen dem ersten Bauteil 71 und dem zweiten Bauteil 72.
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In 3 ist das Gehäuse 70a des ersten Bauteils 71 mit den Ventilabschnitten 58 und 59 versehen, um den Innenraum 54a zu bilden, der geschlossen ist, wenn das piezoelektrische Element 55 nicht angetrieben ist. Neben den zurückspringenden Abschnitten 71a und 71b, in welchen die Ventilabschnitte 58 und 59 und die Rohrabschnitte 70b und 70c angeordnet sind, hat das Gehäuse 70a den Kanal 54b, der den Tank 42 (siehe 1) und den Innenraum 54a miteinander verbindet, sowie einen Kanal 54g, der den Innenraum 54a und die Düse 50 miteinander verbindet. Mit anderen Worten, das Gehäuse 70a hat eine komplizierte Formgebung. Im Gegensatz hierzu hat das zweite Bauteil 72 im Vergleich zum Gehäuse 70a (dem ersten Bauteil 71) eine einfache Formgebung. Mit anderen Worten, das zweite Bauteil 72 ist im Wesentlichen ringförmig und hat den Umfangswandabschnitt 72a. Das zweite Bauteil 72 hat den Befestigungsabschnitt 54f, so dass die Membran 56 am zweiten Bauteil 72 befestigbar ist. Der Befestigungsabschnitt 54f ist ringförmig und der Umfangswandabschnitt 72a steht von einer Kante des Befestigungsabschnitts 54f entlang des gesamten Umfangs hiervon vor.
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Die Membran 56 ist am zweiten Bauteil 72 durch eine Metallverbindung befestigt. Die Membran 56 ist ein plattenförmiges Bauteil aus einem dünnen Metall (in der vorliegenden Ausführungsform aus Phosphorbronze), um die Funktion einer Membran 56 zu erreichen, mit anderen Worten, um entsprechend dem Betrieb des piezoelektrischen Elements 55 elastisch verformt zu werden. Damit die Membran 56 am zweiten Bauteil 72 durch eine Metallverbindung befestigt werden kann, ist zumindest der Befestigungsabschnitt 54f des zweiten Bauteils 72 aus Metall. In der vorliegenden Ausführungsform ist das gesamte zweite Bauteil 72 einschließlich des Befestigungsabschnitts 54f aus Metall und das zweite Bauteil 72 ist aus dem gleichen Material wie die Membran 56 (Phosphorbronze).
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Wenn die Membran 56 an einer Seite des Befestigungsabschnitts 54f angeordnet wird, wird ein geschmolzenes Metallmaterial 85 entlang einer Grenze zwischen Befestigungsabschnitt 54f und Membran 56 aufgebracht. Das Metallmaterial 85 härtet aus, um die Membran 56 und den Befestigungsabschnitt 54f (das zweite Bauteil 72) zu vereinigen. Mit anderen Worten, das Metallmaterial 85 wird zwischen die Membran 56 und dem Befestigungsabschnitt 54f geschweißt, um Membran 56 und Befestigungsabschnitt 54f zu verbinden (hartlöten).
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Wie oben beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform in der Pumpe 43 das zweite Bauteil 72 des Hauptkörperabschnitts 54 aus Metall. Der Befestigungsabschnitt 54f des zweiten Bauteils 72 und die Membran 56 sind durch eine Metallverbindung miteinander verbunden. Die Pumpe kann beliebig ausgebildet werden, so lange zumindest der Befestigungsabschnitt 54f des Hauptkörperabschnitts 54 aus Metall ist, und der Befestigungsabschnitt 54f und die Membran 56 miteinander durch eine Metallverbindung verbunden sind. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausgestaltung, bei der die Membran 56 durch einen Kleber befestigt ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform verhindert, dass die Membran 56 sich vom Befestigungsabschnitt 54f ablöst, auch wenn die Pumpe über eine lange Zeit hinweg betrieben wird. Im Ergebnis lässt sich die Haltbarkeit der Schmiereinheit 40 und damit der Lagervorrichtung 10 verbessern.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Bauteil, an welchem die Membran 56 durch die Metallverbindung befestigt ist, ein vom ersten Bauteil 71 separates Bauteil. Dies erleichtert die Formgebung des Hauptkörperabschnitts 54 (insbesondere des Gehäuses 70a des ersten Bauteils 71). Das Gehäuse 70a muss mit den zurückspringenden Abschnitten 71a und 71b und den Kanälen 54d und 54g versehen werden und hat damit eine komplizierte Formgebung. Wenn das Gehäuse 70a (das erste Bauteil 71) aus einem Metall ähnlich demjenigen des zweiten Bauteils 72 gebildet ist, wird die Ausbildung der zurückspringenden Abschnitte 71b und der Kanäle 54d und 54g schwierig. Wenn ein so gestaltetes Gehäuse 70a aus Kunststoff ist und durch Spritzgießen geformt wird, ist die Formgebung des Gehäuses 70a relativ einfach. Die Rohrabschnitte 70b und 70c des ersten Bauteils 71 können aus Metall oder einem Kunststoff sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rohrabschnitte 70b und 70c separat vom Gehäuse 70a, sie können jedoch mit dem Gehäuse 70a eine Einheit sein.
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Wenn das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 voneinander getrennt sind, ist die Formgebung des Gehäuses 70a erleichtert. Wenn jedoch in diesem Fall das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 zusammengebaut werden, kann das Schmiermittel 3 im Innenraum 54a zwischen ersten Bauteil 71 und zweitem Bauteil 72 austreten. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch mit dem Dichtteil 73 versehen, welches einen Austritt verhindern kann.
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Wie in 3 dargestellt hat die Pumpe 43 die Schrauben 74 gemäß obiger Beschreibung, die als Befestigungsteile zum Festlegen des Gehäuses 70a des ersten Bauteils 71 und zweiten Bauteils 72 dienen. Die Schrauben 74 liegen an entsprechenden Stellen entlang der Umfangsrichtung des zweiten Bauteils 72. Die Schrauben 74 ziehen das Gehäuse 70a des ersten Bauteils 71 und das zweite Bauteil 72 in einer derartigen Richtung fest gegeneinander, dass das Gehäuse 70a und das zweite Bauteil 72 in enger Anlage miteinander sind.
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Wie oben beschrieben liegt das Dichtteil 73 zwischen dem ersten Bauteil 71 und dem zweiten Bauteil 72. Folglich ändert sich der Betrag der elastischen Verformung des Dichtteils 73 örtlich entsprechend dem Grad des oben genannten Anziehens. Aufgrund hiervon kann der Zusammendrückgrad (Anziehfestigkeit) des Dichtteils sich ändern oder das Festlegen des Volumens des Innenraums 54a auf einen bestimmten Wert kann schwierig sein. Bei dem Hauptkörperabschnitt 54 in der Pumpe 43 der vorliegenden Ausführungsform werden das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 mittels der Schrauben 74 derart zusammengezogen, dass das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 in enge Anlage miteinander gebracht werden. Wenn das Dichtteil 73 durch einen bestimmten Zusammendrückgrad elastisch verformt wird, gelangen die Rohrabschnitte 70b und 70c des ersten Bauteils 71 in Kontakt mit dem Befestigungsabschnitt 54f des zweiten Bauteils 72. In 3 dient ein Teil des Befestigungsabschnitts 54f als Anlagekontaktabschnitt 54h, der in Anlage mit den Rohrabschnitten 70b und 70c gelangt.
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Wie oben beschrieben werden das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 mittels der Schrauben 74 in einer derartigen Richtung fest aufeinander zugezogen, dass das erste Bauteil 71 und das zweite Bauteil 72 nahe aneinander herangebracht werden. Ein Teil des zweiten Bauteils 72 (der Befestigungsabschnitt 54f) gelangt in Kontakt mit einem Teil des ersten Bauteils 71 (den Rohrabschnitten 70b und 70c). Folglich ist der Hauptkörperabschnitt 54 so gestaltet, dass er eine Relativpositionierung des ersten Bauteils 71 und des zweiten Bauteils 72 zueinander in Anziehrichtung ermöglicht. Selbst wenn sich daher der Anziehgrad der Schrauben 74 ändert, ist der Zusammendrückungsgrad des Dichtteils 73 konstant. Weiterhin kann ein festgelegter Wert für das Volumen des Innenraums 54a problemlos erreicht werden.
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Die oben beschriebene Ausführungsform ist in jeder Hinsicht illustrativ und nicht einschränkend. Mit anderen Worten, die Wälzlagervorrichtung 10 der Erfindung ist nicht auf die dargestellten Formen beschränkt, sondern kann im Rahmen der Erfindung jegliche andere Form haben. Beispielsweise kann die Membran 56 aus jedem anderen Metallmaterial sein, beispielsweise Messing. In diesem Fall ist das zweite Bauteil 72 (der Befestigungsabschnitt 54f) bevorzugt aus dem gleichen Metallmaterial (Messing) wie die Membran 56. Das Metallmaterial 85 zur Verbindung von Membran 56 und zweiten Bauteil 72 miteinander ist bevorzugt das gleiche Metallmaterial (Messing). Die Metallverbindung zwischen Membran 56 und zweitem Bauteil 72 kann eine Verbindung anders als Hartlöten sein, welche kein wesentliches Aufschmelzen des Basismaterials (der Membran 56 und des Befestigungsabschnitt 54f) verwendet. Beispielsweise kann ein Presssitz oder eine metallurgische Verbindung wie Schweißen (schmelzschweißen) einschließen Aufschmelzen des Basismaterials (in der Membran 56 und des Befestigungsabschnitts 54f) (schmelzschweißen) verwendet werden.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Innenring 21 ein sich drehender Ring und der Außenring 22 ist ein fester Ring. Jedoch kann der Außenring 22 ein sich drehender Ring sein und der Innenring 21 ein fester Ring. In diesem Fall ist die Schmiereinheit 40 am Innenring 21 befestigt. In obiger Beschreibung enthält die Schmiereinheit 40 den Schaltkreisabschnitt 44 und den Energieversorgungsabschnitt 45 im Halter 41. Jedoch kann entweder der Schaltkreisabschnitt 44 oder der Energieversorgungsabschnitt 45 oder können beide außerhalb des Halters 41 angeordnet sein. In diesem Fall sind die Pumpe 43 im Halter 41 und das äußere des Halters 41 über ein Kabel miteinander verbunden. Der Lagerabschnitt 20 kann anders als ein Kugellager sein und kann ein Rollenlager sein, welches als Wälzelemente rollen (zylindrische Rollen oder Kegelrollen) verwendet.
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Bei der Erfindung wird der Hauptkörperabschnitt (Befestigungsabschnitt) der Pumpe in der Schmiereinheit und die Membran miteinander durch eine Metallverbindung verbunden. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausgestaltung, bei der der Hauptkörperabschnitt (Befestigungsabschnitt) und die Membran miteinander durch einen Kleber verbunden werden, verhindert die vorliegende Ausgestaltung, dass sich Hauptkörperabschnitt und Membran voneinander trennen, auch wenn die Vorrichtung über lange Zeit hinweg verwendet wird. Im Ergebnis kann die Haltbarkeit der Wälzlagervorrichtung verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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