DE112016003543T5 - Abnormalitätsdetektor für Wälzlager - Google Patents

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DE112016003543T5
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Hiroyoshi Ito
Naota Yamamoto
Shota Toho
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NTN Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht einen Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager mit einem Außenring (1) und einem Innenring (2) vor. Der Abnormalitätsdetektor beinhaltet einen Filter (F), der zum Verhindern konfiguriert ist, dass Metallstücke, die in Schmieröl enthalten sind, welches durch den Lagerraum zwischen dem Außen- und Innenring fließt, den Filter durchlaufen, während gleichzeitig zugelassen wird, dass das Schmieröl den Filter durchströmt und zu einem Raum außerhalb des Lagerraums fließt; eine elektrische Schaltung (60) mit einem Paar von Permanentmagneten (51a, 51b), die als ein Paar von Elektroden an dem Filter (F) montiert sind, so dass sie einander beabstanden, und Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu einer Stromquelle erstrecken; und einen Ausgangsdetektor (71), der zum Ermitteln einer Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung (60) konfiguriert ist, wenn Metallstücke zwischen dem Paar von Permanentmagneten (51a, 51b) anhaften, um dadurch den Zustand der Metallstücke zu ermitteln, die in dem Schmieröl enthalten sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager, das mit Öl geschmiert ist.
  • Stand der Technik
  • Wälzlager sind an beweglichen Teilen von Transportmaschinen, Industriemaschinen oder verschiedenen anderen Maschinen montiert. Einige dieser Maschinen beinhalten einen Betriebsmechanismus, der mit Öl geschmiert werden muss, wie beispielsweise die Teile von Zahnrädern, die miteinander kämmen, oder die Teile von Komponenten, die in Gleitkontakt miteinander stehen, und sind so konfiguriert, dass der Betriebsmechanismus und die Wälzlager mit gemeinsamem Öl geschmiert werden.
  • So beinhalten beispielsweise Vorrichtungen wie Ölpumpen im Inneren Wälzlager und einen Betriebsmechanismus und sind dazu in der Lage, Schmieröl, das in den Vorrichtungen enthalten ist, in Richtung eines äußeren Betriebsmechanismus zu senden, der sich außerhalb der Vorrichtungen befindet.
  • Fremdstoffe wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub etc.) können in dem Lagerraum des Wälzlagers einer solchen Vorrichtung auftreten. Wenn Fremdstoffe in den Betriebsmechanismus eindringen, der sich in der Mitte des Zirkulatipnspfades befindet, durch den das Schmieröl zirkuliert, kann ein solcher Eintrag die Haltbarkeit der Vorrichtung verringern, die Vorrichtung beschädigen oder eine Fehlfunktion oder einen Betriebsausfall der Vorrichtung hinsichtlich präziser Funktionsweise bewirken.
  • Um solche Schwierigkeiten zu überwinden, offenbart beispielsweise das unten genannte Patentdokument 1 ein Eisenstaub-Kontaminationsermittlungsverfahren zum Ermitteln der Kontamination des Schmieröls mit Eisenstaub, so dass eine Warnung ausgesendet wird, wenn Fremdstoffe wie beispielsweise Eisenstaub in das Schmieröl gelangen, das in einem Zirkulationspfad fließt, die Fremdstoffe an Magneten angezogen werden, die an einem Sensor montiert sind, und sich an den Magneten ansammeln, so dass ein Metallgehäuse und die Magneten durch die angesammelten Fremdstoffe elektrisch miteinander verbunden werden.
  • Dokument(e) des Standes der Technik
  • Patentdokument(e)
  • Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. H07-280180
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Wie oben beschrieben, treten vorzugsweise keine Fremdstoffe wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub etc.), die in dem Wälzlager vorkommen, in den Betriebsmechanismus ein, der sich in der Mitte des Zirkulationspfades befindet, durch den das Schmieröl zirkuliert. Besonders wenn das Wälzlager in einer Ölpumpe verwendet wird, können große losgelöste Stücke, die in dem Wälzlager vorkommen, Komponenten des Betriebsmechanismus im Inneren der Ölpumpe beschädigen und/oder Komponenten des Betriebsmechanismus, die sich in der Mitte des Zirkulationspfades befinden, durch den das von der Ölpumpe ausgesendete Schmieröl zirkuliert, oder können eine Fehlfunktion oder einen Betriebsausfall der Vorrichtung hinsichtlich präziser Funktionsweise bewirken. Daher muss verhindert werden, dass Fremdstoffe, die in dem Wälzlager auftreten, aus dem Wälzlager herausfließen, und muss das Auftreten dieser Fremdstoffe ermittelt werden.
  • In Patentdokument 1 sind die Magneten des Sensors zur Innenseite des Zirkulationspfades ausgerichtet, durch den das Schmieröl zirkuliert, doch fließen die meisten Fremdstoffe, die in dem Schmieröl enthalten sind und in dem Zirkulationspfad fließen, an den Magneten vorbei, ohne von den Magneten angezogen zu werden. Außerdem können die Magneten in Patentdokument 1 nur einen kleinen Teil der Fremdstoffe anziehen/einfangen, die zum Ermitteln erforderlich sind, wie viele Fremdstoffe in dem Schmiermittel enthalten sind, so dass die verbleibenden Fremdstoffe in den Betriebsmechanismus gelangen können.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, zuverlässig zu verhindern, dass Fremdstoffe wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub etc.), die in einem Wälzlager auftreten, aus dem Lagerraum des Wälzlagers herausfließen und insbesondere in einen Betriebsmechanismus gelangen, der sich in der Mitte eines Zirkulationspfades befindet, durch den das Schmieröl zirkuliert.
  • Technische Lösung
  • Um das oben genannte Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung einen Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager vor, umfassend einen Außenring, einen Innenring und Wälzkörper, die in einem Lagerraum zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, wobei der Abnormalitätsdetektor umfasst: einen Filter, der zum Verhindern konfiguriert ist, dass Metallstücke, die in einem Schmieröl enthalten sind, welches durch den Lagerraum fließt, den Filter durchlaufen, während gleichzeitig zugelassen wird, dass das Schmieröl den Filter durchströmt; eine elektrische Schaltung mit einem Paar von Elektroden und Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu einer Stromquelle erstrecken; und einen Ausgangsdetektor, der zum Ermitteln einer Änderung in dem elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung konfiguriert ist, wenn Metallstücke zwischen dem Paar von Elektroden anhaften, um dadurch einen Zustand der Metallstücke zu ermitteln, die in dem Schmieröl enthalten sind.
  • Das Paar von Elektroden der elektrischen Schaltung kann ein Paar von Permanentmagneten umfassen, die an dem Filter angeordnet sind, so dass sie einander beabstanden. Das heißt, der Abnormalitätsdetektor kann eine elektrische Schaltung mit einem Paar von Permanentmagneten als Elektroden beinhalten sowie Leitungen, die sich von den jeweiligen Permanentmagneten zu einer Stromquelle erstrecken; und einen Ausgangsdetektor, der zum Ermitteln einer Änderung in dem elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung konfiguriert ist, wenn Metallstücke zwischen dem Paar von Permanentmagneten anhaften, um dadurch einen Zustand der Metallstücke zu ermitteln, die in dem Schmieröl enthalten sind.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sind, dass ein magnetisches Element zwischen dem Paar von Permanentmagneten angeordnet ist, so dass Spalte zwischen dem magnetischen Element und den jeweiligen Permanentmagneten definiert werden.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sein, dass der Filter eine Durchgangsöffnung umfasst, durch die Schmieröl fließt, und die Permanentmagneten auf jeweiligen Seiten der Durchgangsöffnung angeordnet sind.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sein, dass der elektrische Ausgang einen spannungsgeteilten Ausgang von der elektrischen Schaltung umfasst.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sein, dass das Paar von Elektroden, die das Paar von Permanentmagneten umfassen, eines aus einer Vielzahl von Paaren von Elektroden des Abnormalitätsdetektors ist, wobei die Vielzahl von Paaren von Elektroden Paare von Permanentmagneten umfassen und so angeordnet sind, dass Spalte in unterschiedlichen Größen zwischen den jeweiligen Paaren von Elektroden definiert sind.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sein, dass die elektrische Schaltung des Weiteren Anschlüsse auf einem Schaltungssubstrat beinhaltet, das Paar von Permanentmagneten auf Oberflächen der jeweiligen Permanentmagnete Beschichtungen aus einem elektrisch leitfähigen Metall beinhaltet, und die Beschichtungen elektrisch mit den Anschlüssen der elektrischen Schaltung verbunden sind.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann so konfiguriert sein, dass der Ausgangsdetektor dazu in der Lage ist, basierend auf einem vorgegebenen Schwellenwert und dem elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung zu beurteilen, dass das Wälzlager sich in einem abnormalen Zustand befindet.
  • Der Abnormalitätsdetektor kann des Weiteren umfassen: ein Datenspeichermittel (Server zur Datenspeicherung), das zum Speichern von Informationen konfiguriert ist, wenn der Ausgangsdetektor beurteilt, dass sich das Wälzlager in einem abnormalen Zustand befindet; und ein chronologisches Änderungsbestätigungsmittel, das dazu konfiguriert ist, chronologische Änderungen in einem abnormalen Zustand des Wälzlagers basierend auf vergangenen Beurteilungsinformationen zu bestätigen, die in dem Datenspeichermittel gespeichert sind.
  • Die vorliegende Erfindung sieht außerdem eine Lagereinheit mit dem obigen Wälzlager vor, das einen Außenring, einen Innenring und Wälzkörper umfasst, die in einem Lagerraum zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, wobei die Lagereinheit des Weiteren umfasst: einen Betriebsmechanismus, der außerhalb des Lagerraums angeordnet ist und bewegliche Teile beinhaltet, die von Schmieröl geschmiert werden; ein Dichtungselement, das an einem aus dem Außenring, einem an dem Außenring fixierten Element, dem Innenring und einem an dem Innenring fixierten Element montiert ist und einen Schmierölpfad abdeckt, der sich von dem Lagerraum zu dem Betriebsmechanismus erstreckt; wobei das Dichtungselement so an dem Filter vorgesehen ist, dass es Fremdstoffe auffängt, die in dem Schmieröl enthalten sind, das aus dem Lagerraum zu dem Betriebsmechanismus durch den Filter fließt, wobei das Paar von Elektroden an dem Dichtungselement montiert ist, und wobei das Paar von Elektroden, die elektrische Schaltung und der Ausgangsdetektor eine Sensorvorrichtung bilden, die dazu konfiguriert ist, elektrisch Fremdstoffe zu ermitteln, umfassend Metall, das zwischen dem Paar von Elektroden anhaftet; und ein Antirotationsmittel, das zwischen dem Dichtungselement und dem einen aus dem Außenring, dem an dem Außenring fixierten Element, dem Innenring und dem an dem Innenring fixierten Element montiert ist, und das Dichtungselement so fixiert, dass das Dichtungselement relativ zu dem einen aus dem Außenring, dem an dem Außenring fixierten Element, dem Innenring und dem an dem Innenring fixierten Element nicht drehbar ist.
  • Die Lagereinheit kann so konfiguriert sein, dass das Dichtungselement einen Wandabschnitt beinhaltet, der eine Seitenöffnung des Lagerraums des Wälzlagers abdeckt, und kann mit dem Filter versehen sein, der sich entlang einer Umfangsrichtung des Wandabschnitts des Dichtungselements erstreckt, wobei die Sensorvorrichtung an dem Filter montiert ist.
  • Die Lagereinheit kann das Weiteren ein Gehäuse umfassen, das in einer Position radial außerhalb des Außenrings fixiert ist und einen Zirkulationspfad aufweist, durch den das Schmieröl zirkuliert, und kann so konfiguriert sein, dass das Antirotationsmittel einen Vorsprung umfasst, der an dem Dichtungselement ausgebildet und in den Zirkulationspfad eingesetzt ist.
  • Die Lagereinheit kann so konfiguriert sein, dass sich der Zirkulationspfad zu einem Abschnitt auf einer Endfläche des Gehäuses öffnet, die sich radial außerhalb der Seitenöffnung des Lagerraums des Wälzlagers befindet, und dass der Vorsprung des Dichtungselements einen Zirkulationspfad-Schließabschnitt mit einem zusätzlichen Filter umfasst, der axial in den Zirkulationspfad vorsteht und dabei durch die Öffnung des Zirkulationspfades verläuft.
  • Die Lagereinheit kann so konfiguriert sein, dass das Paar von Elektroden der Sensorvorrichtung auf einer Seite des Filters angeordnet ist, die zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, so dass die Elektroden einander beabstanden, und die Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu der Stromquelle erstrecken, Abschnitte beinhalten, die an einer Umfangsposition des Dichtungselements vorgesehen sind, an der sich das Antirotationsmittel befindet, und sich zu einem Raum außerhalb des Rollenlagers erstrecken.
  • Die Lagereinheit kann so konfiguriert sein, dass das Paar von Elektroden der Sensorvorrichtung auf einer Seite des Filters angeordnet ist, die zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, so dass die Elektroden einander beabstanden, und die Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu der Stromquelle erstrecken, Abschnitte beinhalten, die sich von dem Zirkulationspfad-Schließabschnitt zu einem Raum außerhalb des Rollenlagers ziehen.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht einen Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager vor, wobei der Abnormalitätsdetektor einen Filter umfasst, der zum Verhindern konfiguriert ist, dass Metallstücke, die in einem Schmieröl enthalten sind, welches durch den Lagerraum fließt, den Filter durchlaufen, während gleichzeitig zugelassen wird, dass das Schmieröl den Filter durchströmt und zur Außenseite des Lagerraums fließt, und mit einem Paar von Permanentmagneten versehen ist, die einander beabstanden; eine elektrische Schaltung, welche das Paar von Permanentmagneten als ein Paar von Elektroden beinhaltet, sowie Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu einer Stromquelle erstrecken; und einen Ausgangsdetektor, der zum Ermitteln einer Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung konfiguriert ist, wenn Metallstücke zwischen dem Paar von Permanentmagneten anhaften, um dadurch den Zustand der Metallstücke zu ermitteln, die in dem Schmieröl enthalten sind. Daher kann zuverlässig verhindert werden, dass Fremdstoffe oder Objekte wie beispielsweise Eisenstaub oder abgetrennte Stücke, die in dem Wälzlager auftreten, in einen Betriebsmechanismus gelangen, der sich in der Mitte des Zirkulationspfades befindet, in dem Schmieröl zirkuliert, und kann außerdem aufgrund einer elektrischen Änderung ermittelt werden, dass sich das Wälzlager in einem abnormalen Zustand befindet. Als Folge davon kann im Voraus die Fehlfunktion relevanter Komponenten verhindert werden.
  • Die vorliegende Erfindung sieht außerdem eine Lagereinheit mit dem Wälzlager vor, die des Weiteren ein Dichtungselement umfasst, das einen Schmierölpfad abdeckt, der sich von dem Lagerraum zu einem Betriebsmechanismus erstreckt, der sich außerhalb des Wälzlagers befindet, und das mit dem Filter versehen ist, um Fremdstoffe aufzufangen, die in dem Schmieröl enthalten sind, welches aus dem Lagerraum zu dem Betriebsmechanismus durch den Filter fließt; eine Sensorvorrichtung, die an dem Dichtungselement montiert und dazu konfiguriert ist, elektrisch Fremdstoffe zu ermitteln, die Metall umfassen, das zwischen dem Paar von Elektroden anhaftet; und ein Antirotationsmittel, das zwischen dem Dichtungselement und einem aus einem Außenring, einem Innenring und einem Lagerelement, an dem das Dichtungselement fixiert ist, montiert ist und das Dichtungselement so fixiert, dass das Dichtungselement relativ zu dem einen aus dem Außenring, dem Innenring und dem Lagerelement nicht drehbar ist. Somit kann die Funktion der Sensorvorrichtung zuverlässig geschützt werden und können zuverlässig Fremdstoffe wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub) aufgefangen werden, die in dem Wälzlager auftreten, um zu verhindern, dass solche Fremdstoffe in den externen Betriebsmechanismus gelangen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1(a) ist eine Seitenansicht einer Ölpumpenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die Ölpumpenvorrichtung eine Lagereinheit beinhaltet, die mit einer Vielzahl von Wälzlagern und Filtern versehen ist.
  • 1(b) ist eine vertikale Schnittdarstellung der Ölpumpenvorrichtung.
  • 2(a) ist eine Seitenansicht des Abschnitts der einzelnen Filter, an dem eine einzelne Sensorausgabe erzeugt wird.
  • 2(b) ist eine Seitenansicht des Abschnitts der einzelnen Filter, an dem drei Sensorausgaben erzeugt werden.
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts der einzelnen Filter, an dem drei Sensorausgaben erzeugt werden, und von Magnetelementen, die zwischen jeweiligen Paaren von Elektroden umfassend Paare von Permanentmagneten angeordnet sind.
  • 4(a) und 4(b) sind schematische Schnittdarstellungen, die jeweils Eisenstaub darstellen, der an den auf einem Substrat angeordneten Elektroden anhaftet.
  • 5 ist ein Diagramm des elektrischen Ausgangs von einer elektrischen Schaltung, die eine einzelne Sensorausgabe erzeugt.
  • 6 ist ein Diagramm des elektrischen Ausgangs von einer elektrischen Schaltung, die drei Sensorausgaben erzeugt.
  • 7(a) ist ein Diagramm der elektrischen Schaltung, die eine einzelne Sensorausgabe erzeugt.
  • 7(b) ist ein Diagramm der elektrischen Schaltung, die drei Sensorausgaben erzeugt.
  • 8(b) ist eine vertikale Schnittdarstellung einer Ölpumpenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 8(a) ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus 8(b).
  • 9(a) und 9(b) sind vergrößerte Darstellungen, die jeweils einen Teil der Olpumpenvorrichtung aus 1(a) zeigen.
  • 10(a) und 10(b) sind vergrößerte Schnittdarstellungen, die jeweils einen Teil der Ölpumpenvorrichtung aus 1(a) als Variation zeigen.
  • 10(c) und 10(d) sind vergrößerte Schnittdarstellungen, die jeweils einen Teil der Ölpumpenvorrichtung aus 1(a) als andere Variation zeigen.
  • 10(e) ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen Teil der Ölpumpenvorrichtung aus 1(a) als noch eine andere Variation zeigt.
  • 11 ist eine perspektivische Darstellung eines Dichtungselements.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Nun wird eine Ölpumpenvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. Die Ölpumpenvorrichtung 10 beinhaltet Abnormalitätsdetektoren für Wälzlager.
  • Die Ölpumpenvorrichtung 10 beinhaltet des Weiteren im Inneren eine Lageeinheit 20 und einen Betriebsmechanismus 30.
  • Die Lagereinheit 20 beinhaltet drei Wälzlager 21, 22 und 23, die nebeneinander in einem festen Gehäuse 11 angeordnet sind und mit Öl geschmiert werden. Ein Wellenelement 32 ist mit dem Betriebsmechanismus 30 verbunden und wird von den Wälzlagern 21, 22 und 23 gelagert, so dass es um die Mittelachse des Wellenelements 32 relativ zu dem festen Gehäuse 11 drehbar ist.
  • Die Wälzlager 21, 22 und 23 beinhalten jeweils einen Außenring 1 mit einer Laufbahn 1a; einen Innenring 2 mit einer Laufbahn 2a; Wälzkörper 3, die zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings 2 angeordnet sind; und einen Käfig 4, der die Wälzkörper 3 in der Umfangsrichtung hält.
  • Die Außenringe 1 der Wälzlager 21, 22 und 23 sind an die Innendurchmesserfläche des Gehäuses 11 pressgepasst und daran fixiert, so dass sie relativ zu dem Gehäuse 11 nicht drehbar sind. Die Innenringe 2 der Wälzlager 21, 22 und 23 sind an den Außenumfang des Wellenelements 32 pressgepasst und daran fixiert, so dass sie relativ zu dem Wellenelement 32 nicht drehbar sind.
  • Zwar werden in dem Ausführungsbeispiel als die Wälzlager 21, 22 und 23 konische Wälzlager verwendet, die konische Rollen als Wälzkörper 3 beinhalten, doch können auch andere Wälzlager als die konischen Wälzlager verwendet werden. Außerdem werden in dem Ausführungsbeispiel zwar drei Wälzlager verwendet, doch ist die Anzahl der in dem Gehäuse 11 angeordneten Wälzlager nicht auf drei beschränkt, und kann entsprechend den Spezifikationen der Vorrichtungen frei geändert werden.
  • Der Betriebsmechanismus der Ölpumpenvorrichtung 10 beinhaltet einen Rotor (nicht dargestellt) für eine Pumpe, die drehbar in einem Pumpengehäuse montiert ist, um Schmieröl in den Schmierstoffpfad zu senden. Der Rotor ist mit einem Verbindungselement 31 verbunden, das an dem Ende des Wellenelements 32 vorgesehen ist, so dass er um die Mittelachse des Wellenelements 32 drehbar ist. Eine Antriebskraft wird von einer Antriebsquelle (nicht dargestellt) in den Rotor eingegeben.
  • Wie in 1(b) dargestellt, sind von den drei Wälzlagern 21, 22 und 23 die Wälzlager 21 und 22, die nahe einem axialen Ende der Vorrichtung 10 angeordnet sind, an dem sich der Betriebsmechanismus 30 befindet, so angeordnet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 21 und 22 zu dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 gegenüber dem einen axialen Ende davon ausgerichtet sind, d. h. gegenüber dem Betriebsmechanismus 30.
  • Das andere Wälzlager 23, das sich am nächsten an dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 befindet (d. h. am weitesten von dem Betriebsmechanismus 30 entfernt) ist so angeordnet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 23 zu dem Betriebsmechanismus 30 ausgerichtet sind. Das heißt, die Wälzlager 21 und 22 sind in einer Rücken-an-Rücken-Beziehung zu dem Wälzlager 23 angeordnet, was bedeutet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 21 und 22 zu den Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen des Lagers 23 ausgerichtet sind. Somit sind die Wälzlager 21 und 22 nahe dem einen axialen Ende jeweils so angeordnet, dass die Distanz zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings 2 in Richtung des anderen axialen Endes kleiner wird, wogegen das Wälzlager 23 nahe dem anderen Ende so angeordnet ist, dass die Distanz zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings in Richtung des anderen axialen Endes größer wird.
  • Wie in 1(b) dargestellt, sind Abstandshalter 5 und 6 zwischen den axial benachbarten Wälzlagern 21 und 22 angeordnet, und ein Abstandshalter 7 ist zwischen den axial benachbarten Wälzlagern 22 und 23 angeordnet.
  • Genauer gesagt ist der Abstandshalter 5 zwischen den Innendurchmesserabschnitten der Wälzlager 21 und 22 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Innenringe 2 der Wälzlager 21 und 22 ansteht. Der Abstandshalter 6 ist zwischen den Außendurchmesserabschnitten der Wälzlager 21 und 22 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Außenringe 1 der Wälzlager 21 und 22 ansteht.
  • Der Abstandshalter 7 ist zwischen den Außendurchmesserabschnitten der Wälzlager 22 und 23 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Außenringe 1 der Wälzlager 22 und 23 ansteht. Zwar ist es in 1(b) nicht dargestellt, doch ist ein zusätzlicher Abstandshalter zwischen den Innendurchmesserabschnitten der Wälzlager 22 und 23 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Innenringe 2 der Wälzlager 22 und 23 ansteht. Dieser zusätzliche Abstandshalter erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung der Wälzlager 22 und 23 so, dass er die Öffnungen der radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b für das Schmieröl nicht schließt, die sich an der Außendurchmesserfläche des Wellenelements 32 befinden.
  • Das Ende des Wälzlagers 21, das zu dem einen axialen Ende der Vorrichtung 10 ausgerichtet ist, wird durch die Endfläche des flanschförmigen Verbindungselements 31 in Position gehalten, bei dem es sich um das eine Ende des Wellenelements 32 handelt, und das Ende des Wälzlagers 23, das zu dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 ausgerichtet ist, wird durch die Endfläche einer Pressvorrichtung 8 in Position gehalten, so dass die Wälzlager 21, 22 und 23 relativ zu dem Wellenelement 32 axial unbeweglich sind. Durch Fixieren dieser Enden durch das Verbindungselement 31 und die Pressvorrichtung 8 wird eine Vorspannung auf die Wälzlager (konischen Wälzlager) aufgebracht.
  • Das Wellenelement 32, das von dem Gehäuse 11 durch die Wälzlager 21, 22 und 23 gelagert wird, ist mit dem Betriebsmechanismus 30 der Ölpumpenvorrichtung verbunden. Die Ölpumpenvorrichtung ist dazu in der Lage, Schmieröl, das in der Ölpumpenvorrichtung enthalten ist, zu einem externen Betriebsmechanismus G zu senden. Das aus der Ölpumpenvorrichtung gesendete Schmieröl fließt durch einen Ölpfad, schmiert den Betriebsmechanismus G und kehrt zu der Ölpumpenvorrichtung zurück.
  • Die Ölpumpenvorrichtung ist so konfiguriert, dass die Lagereinheit 20 und der Betriebsmechanismus 30 durch ein gemeinsames Schmieröl geschmiert werden. Der Betriebsmechanismus 30 und der Lagerraum der Lagereinheit 20 stehen durch Zirkulationspfade 12 und 13 miteinander in Verbindung, durch die das Schmieröl zirkuliert. Das Schmieröl wird außerdem zu den externen Betriebsmechanismus G geleitet.
  • In dem Ausführungsbeispiel umfasst der Zirkulationspfad 13 einen axialen Zirkulationspfadabschnitt 13a, der sich axial von dem Betriebsmechanismus 30 erstreckt, so dass die Mittelachse des Pfadabschnitts 13a nahe an der Mittelachse des Wellenelements 32 angeordnet ist, und die oben erwähnten radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b, die sich radial von dem Ende des axialen Zirkulationspfadabschnitts 13a nach außen erstrecken und sich zu der Außenumfangsfläche des Wellenelements 32 öffnen. Die radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b öffnen sich zu dem ringförmigen Raum C oder stehen damit in Verbindung, der zwischen den Wälzlagern 22 und 23 definiert ist. Somit steht der Zirkulationspfad 13 durch den ringförmigen Raum C mit den Lagerräumen der Wälzlager nahe dem einen axialen Ende der Vorrichtung 10 (linke Seite in 1(b)) in Verbindung, d. h. den Wälzlagern 21 und 22, und mit dem Lagerraum des Wälzlagers nahe dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 (rechte Seite in 1(b)), d. h. dem Wälzlager 23.
  • Das Schmieröl, das durch den ringförmigen Raum C und dann durch den Lagerraum des Wälzlagers 23 geströmt ist, fließt durch die Öffnung des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dem anderen axialen Ende davon in einen Gehäuseendraum B, der zwischen dem anderen axialen Ende des Wälzlagers 23 und dem Gehäuse 11 definiert ist. Anschließend fließt das Schmieröl durch Zirkulationspfade 12 in dem Gehäuse 11 und kehrt zu dem Betriebsmechanismus 30 zurück.
  • Jeder Zirkulationspfad 12 umfasst einen radialen Zirkulationspfadabschnitt 12b, der sich radial von dem Gehäuse in Raum B nach außen erstreckt, und einen axialen Zirkulationspfadabschnitt 12a, der sich axial in der Richtung der Mittelachse des Wellenelements 12 von dem radialen Zirkulationspfadabschnitt 12b erstreckt.
  • Das Schmieröl, das den ringförmigen Raum C, den Lagerraum des Wälzlagers 22 und den Lagerraum des Wälzlagers 21 durchlaufen hat, kehrt durch die Öffnung des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dem einen axialen Ende davon in den Betriebsmechanismus 30 zurück.
  • Auf diese Weise werden der Betriebsmechanismus 30 und die Wälzlager 21, 22 und 23 der Lagereinheit 20 mit gemeinsamem Schmieröl geschmiert.
  • Fremdstoffe wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub etc.) können in den Lagerräumen der Wälzlager 21, 22 und 23 auftreten. Es wird nicht bevorzugt, dass solche Fremdstoffe in den Betriebsmechanismus 30 und andere Betriebsmechanismen gelangen, die sich in dem mittleren Abschnitt des Zirkulationspfades befinden. Um zu verhindern, dass Fremdstoffe in diese Mechanismen gelangen, ist ein Dichtungsring 40 mit einem Filter F an der Öffnung des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dessen einem axialen Ende befestigt, und ein Dichtungsring 40 mit einem Filter F ist an der Öffnung des Lagerraums des Wälzlagers 23 an dessen anderem axialen Ende befestigt. Diese Dichtungsringe 40 weisen dieselbe Struktur wie unten beschrieben auf.
  • Die Dichtungsringe 40 sind an den jeweiligen Wälzlagern 21 und 23 befestigt, so dass sie die oben genannten Öffnungen der Lagerräume der Wälzlager 21 und 23 abdecken. Diese Öffnungen sind ringförmige Öffnungen, die entlang den Laufbahnen 1a der Außenringe 1 und den Laufbahnen 2a der Innenringe 2 der jeweiligen Wälzlager 21 und 23 definiert sind. Somit sind die Dichtungsringe 40, die diese Öffnungen abdecken, ebenfalls ringförmige Ringe.
  • In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Dichtungsringe 40 aus Kunstharz. Die Dichtungsringe 40 aus Kunstharz sind jeweils zwischen dem Flansch mit großem Durchmesser des Innenrings 2 und dem Ende mit großem Durchmesser der Innendurchmesserfläche des Außenrings 1 befestigt.
  • Die Außenringe 1 der Lager 21, 22 und 23 sind stationär und die Innenringe 2 der Lager 21, 22 und 23 sind drehbar. Die Dichtungsringe 40 sind in dem Ausführungsbeispiel an den stationären Außenringen 1 der jeweiligen Lager 21 und 23 beispielsweise durch Presspassung fixiert, können jedoch auch an den drehbaren Innenringen 2 der jeweiligen Lager 21 und 23 durch beispielsweise Presspassung fixiert werden.
  • Wie in 1(a) und 1(b) dargestellt, beinhaltet jeder Dichtungsring 40 einen Eingriffsabschnitt 42, der mit dem Außenring 1 in Eingriff steht; einen Wandabschnitt 41, der sich von dem Eingriffsabschnitt 42 radial nach innen erstreckt; und einen inneren zylindrischen Abschnitt 43, der sich von dem Wandabschnitt 41 erstreckt, so dass er sich gegenüber der Außendurchmesserfläche des Innenrings 2 befindet. Der Eingriffsabschnitt 42 ist ein zylindrisches Element, das an die Innendurchmesserflächen des Außenrings 1 pressgepasst ist. Der Eingriffsabschnitt 42 kann an dem Außenring 1 durch Einsetzen eines Vorsprungs oder von Vorsprüngen auf die Außendurchmesserfläche des Eingriffsabschnitts 42 in eine Dichtungsnut oder -nuten in dem Ende mit großem Durchmesser der Innendurchmesserfläche des Außenrings 1 fixiert werden. Der innere zylindrische Abschnitt 43, der sich radial innerhalb des Dichtungsrings 40 befindet, ist in Gleitkontakt mit oder durch einen winzigen Spalt gegenüber der Außendurchmesserfläche des Flansches mit großem Durchmesser des Innenrings 2.
  • Eine große Anzahl von Durchgangsöffnungen 44 ist in dem Wandabschnitt 41 des Dichtungsrings 40 vorgesehen, die verhindern, dass Fremdstoffe in den Lagerräumen der Wälzlager 21 und 22 oder in dem Lagerraum des Wälzlagers 23 durch die Durchgangsöffnungen 44 gelangen, während gleichzeitig Schmieröl die Durchgangsöffnungen 44 durchströmen kann. Der Maximalwert des Durchmessers der Durchgangsöffnungen 44 wird entsprechend so festgelegt, dass nur Fremdstoffe, die sich nicht negativ auf den Betriebsmechanismus 30 auswirken, selbst wenn sie in den Betriebsmechanismus 30 gelangen, durch die Durchgangsöffnungen 44 hindurch gelangen können.
  • Die Ölpumpenvorrichtung 10 beinhaltet des Weiteren eine elektrische Schaltung 60 mit Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb (51a und 51b, 52a und 52b, 53a und 53b), die auf der Innenseitenfläche des Filters F der jeweiligen Dichtungsringe 40 angeordnet sind, so dass sich die Paare von Permanentmagneten jeweils beabstanden. Die elektrische Schaltung 60 beinhaltet des Weiteren Leitungen, die sich zu einer Stromversorgung von den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb erstrecken, die als Elektroden dienen, und wird von einem Steuermittel 70 gesteuert.
  • Die Permanentmagnete Ma und Mb und die mit den Permanentmagneten Ma und Mb verbundenen Leitungen zum Versorgen der Permanentmagnete mit Strom sind auf einem Substrat 50 montiert. Die Leitungen der elektrischen Schaltung 60 erstrecken sich von dem Substrat 50 zur Außenseite der Wälzlager 21, 23, und die Abschnitte der Leitungen der elektrischen Schaltung 60, die sich zur Außenseite der Wälzlager erstrecken sowie das Steuermittel 70 sind an einem festen Element montiert, wie beispielsweise dem Gehäuse 11 oder einem Rahmen nahe dem Gehäuse 11.
  • Die Permanentmagnete Ma und Mb fungieren zum Anziehen von Fremdstoffen oder Objekten wie beispielsweise Eisenstaub oder Eisenstücken und fungieren des Weiteren als Elektroden der elektrischen Schaltung 60 zum Ermitteln der Anhaftung von Fremdstoffen oder Objekten an den Permanentmagneten. Das heißt, die Permanentmagnete Ma und Mb weisen eine Magnetkraft auf, um Metall anzuziehen und beinhalten Beschichtungsflächen (leitfähige Schichten), die aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Die Anschlüsse und die Leitungen der elektrischen Schaltung 60 sowie die Beschichtungen der Permanentmagnete sind elektrisch miteinander verbunden.
  • Die Permanentmagnete Ma und Mb können Nd-Magnete sein, deren Oberflächen mit Nickel beschichtet sind. Diese Art von Permanentmagneten Ma und Mb ermöglichen es, Leitungen, die von dem Muster auf dem Substrat 50 gebildet werden, an die Magnete zu löten. Da die Nickelbeschichtung ein hervorragender Leiter ist, können Permanentmagnete dieser Art die Anhaftung von Fremdstoffen daran noch zuverlässiger ermitteln. In einer noch bevorzugteren Variante umfassen die Beschichtungen, welche die Oberflächen der Permanentmagnete Ma und Mb bedecken, Gold, Silber oder Kupfer. Alternativ können die Permanentmagnete Ma und Mb vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen.
  • Wie in 2(a) und 2(b) dargestellt, ist das Substrat 50 mit Löchern 54 versehen, und die Permanentmagnete Ma und Mb sind an dem Substrat 50 so fixiert, dass jeweils ein Paar von Permanentmagneten auf beiden Seiten der Löcher 54 angeordnet ist. Die Positionen der Löcher 54 stimmen mit den Positionen von einigen der Durchgangsöffnungen 44 des Filters F überein, durch die das Schmieröl fließt, so dass die Paare von Permanentmagneten Ma und Mb jeweils außerdem auf beiden Seiten von einigen der Durchgangsöffnungen 44 angeordnet sind. Zwar befinden sich in 2(a) und 2(b) die Paare von Permanentmagneten Ma und Mb jeweils auf beiden Seiten der Löcher 54 in der Umfangsrichtung des Wälzlagers, doch können sie sich auch auf beiden Seiten der Löcher 54 in der radialen Richtung des Wälzlagers befinden Damit die Permanentmagnete noch effektiver Fremdstoffe anziehen können, ist das Substrat 50 vorzugsweise auf einer der gegenüberliegenden Flächen des Wandabschnitts 41 fixiert, der zu dem Lagerraum ausgerichtet ist.
  • Wie in 3 dargestellt, können magnetische Elemente 51c, 52c und 53c wie beispielsweise Metallelemente oder Magnete zwischen den jeweiligen Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb angeordnet sein, so dass Spalte jeweils zwischen den magnetischen Elementen 51c, 52c und 53c und dem entsprechenden Paar von Permanentmagneten Ma und Mb definiert werden. Indem die magnetischen Elemente 51c, 52c und 53c auf diese Weise montiert werden, können mehr Fremdstoffe angezogen werden, wie in 4(a) und 4(b) dargestellt.
  • In 2(a) beinhaltet die elektrische Schaltung 60 einen Festwiderstand 59 auf dem Substrat 50. Ein Ende des Festwiderstands 59 ist mit einer Eingangsklemme (Stromquelle) 62 durch eine Leitung 56 verbunden, die ein Teil des Musters auf dem Substrat 50 ist, und das andere Ende des Festwiderstands 59 ist mit einer Leitung 57 verbunden, die ebenfalls Teil des Musters auf dem Substrat 50 ist. Die Leitung 57 beinhaltet einen Hauptleitungsabschnitt, der mit dem Festwiderstand 59 verbunden ist, und drei Zweigleitungen, die sich von dem Hauptleitungsabschnitt erstrecken und an ihren distalen Enden mit den jeweiligen drei Permanentmagneten Mb verbunden sind.
  • Eine Leitung 58, die ebenfalls ein Teil des Musters auf dem Substrat 50 ist, ist mit den anderen Permanentmagneten Ma verbunden. Das heißt, die Leitung 58 beinhaltet einen Hauptleitungsabschnitt und drei Zweigleitungen, die sich von dem Hauptleitungsabschnitt erstrecken und an ihren distalen Enden mit den jeweiligen drei Permanentmagneten Ma verbunden sind. Der Hauptleitungsabschnitt der Leitung 58 ist an dem Ende gegenüber von den Permanentmagneten Ma mit einem Masseanschluss (GND) 64 verbunden.
  • Die Leitung 57 beinhaltet des Weiteren eine zusätzliche Zweigleitung, die sich von einem Punkt des Hauptleitungsabschnitts zwischen dem Festwiderstand 59 und den drei Zweigleitungen erstreckt und mit einem Ausgangsanschluss 61 verbunden ist, der einen Teil einer Spannungsteilungsschaltung bildet. Die elektrische Schaltung aus 2(a) erzeugt so eine einzelne Sensorausgabe.
  • In 2(b) beinhaltet die elektrische Schaltung 60 drei Festwiderstände 59a, 59b und 59c auf dem Substrat 50. Jeder der drei Festwiderstände 59 ist an einem Ende mit einer Eingangsklemme (Stromquelle) 62 durch eine Leitung 56 verbunden, die ein Teil des Musters auf dem Substrat 50 ist, und ist an dem anderen Ende mit einer entsprechenden von drei parallelen Leitungen 57 verbunden, die ebenfalls Teil des Musters auf dem Substrat 50 sind. Die anderen Enden der drei Leitungen 57 sind mit den jeweiligen Permanentmagneten Mb verbunden.
  • Eine Leitung 58, die ebenfalls ein Teil des Musters auf dem Substrat 50 ist, ist mit den anderen Permanentmagneten Ma verbunden. Das heißt, die Leitung 58 beinhaltet einen Hauptleitungsabschnitt und drei Zweigleitungen, die sich von dem Hauptleitungsabschnitt erstrecken und an ihren distalen Enden mit den jeweiligen drei Permanentmagneten Ma verbunden sind. Das Ende des Hauptleitungsabschnitts der Leitung 58 gegenüber den Permanentmagneten Ma ist mit einem Masseanschluss (GND) 64 verbunden.
  • Drei Zweigleitungen erstrecken sich von Punkten der jeweiligen drei Leitungen 57 zwischen den Permanentmagneten Ma und den jeweiligen Festwiderständen 59a, 59b und 59c und sind mit jeweiligen Ausgangsanschlüssen 61a, 61b und 61c verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 61a, 61b und 61c bilden jeweils einen Teil einer entsprechenden Schaltung von jeweils unabhängigen Spannungsteilungsschaltungen. Die elektrische Schaltung 60 aus 2(b) erzeugt so drei Sensorausgaben.
  • 7(a) zeigt ein Diagramm einer elektrischen Schaltung, die eine einzige Sensorausgabe erzeugt, in der R1 dem elektrischen Widerstand des Festwiderstands 59 entspricht, und R2, R3 und R4 jeweils dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 51a und 51b, dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 52a und 52b und dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 53a und 53b entsprechen. 7(b) zeigt ein Diagramm einer elektrischen Schaltung, die drei Sensorausgaben erzeugt, in der R1, R2 und R3 jeweils dem elektrischen Widerstand des Festwiderstands 59a, dem elektrischen Widerstand des Festwiderstands 59b und dem elektrischen Widerstand des Festwiderstands 59c entsprechen, und R4, R5 und R6 jeweils dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 51a und 51b, dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 52a und 52b und dem elektrischen Widerstand zwischen den Permanentmagneten 53a und 53b entsprechen.
  • Das Steuermittel 70 steuert die elektrische Schaltung 60 durch ein Kabel 63, das sich zu dem Steuermittel 70 von dem Eingangsanschluss (Stromquelle) 62, dem Masseanschluss 64 und dem Ausgangsanschluss 61 oder den Anschlüssen 61a, 61b und 61c erstreckt.
  • Das Steuermittel 70 beinhaltet einen Ausgangsdetektor 71, der dazu konfiguriert ist, einen Ausgang oder Ausgänge von der Spannungsteilungsschaltung oder den Schaltungen der elektrischen Schaltung 60 zu ermitteln. Insbesondere ermittelt der Ausgangsdetektor 71 eine Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung 60, wenn fremde Objekte wie beispielsweise Metallstücke zwischen den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb anhaften, so dass der Zustand der Metallstücke ermittelt wird, die in dem Schmieröl enthalten sind.
  • Der elektrische Ausgang/die elektrischen Ausgänge, der/die von dem Ausgangsdetektor 71 ermittelt wird/werden, ist/sind (ein) spannungsgeteilte(r) Ausgang/Ausgänge von der elektrischen Schaltung. Zum Beispiel ist/sind der/die spannungsgeteilte(n) Ausgang/Ausgänge das elektrische Potential des Ausgangsanschlusses 61 oder die elektrischen Potentiale der Ausgangsanschlüsse 61a, 61b und 61c (der Ausgangsanschluss befindet sich zwischen dem Eingangsanschluss (Stromquelle) 62, dessen elektrisches Potential E(V) ist und dem Masseanschluss 64, dessen elektrisches Potential 0(V) ist).
  • Wenn das Schmieröl durch die Lagerräume der Wälzlager fließt und die Durchgangsöffnungen 44 des Filters F des Dichtungsrings 40 durchströmt, der die elektrische Schaltung 60 trägt, und wenn das Schmieröl Fremdstoffe oder Objekte enthält, die von Magneten angezogen werden können, wie beispielsweise Eisenstaub oder abgetrennte Eisenstücke, haften diese Fremdstoffe an den Permanentmagneten Ma und Mb an, bewirken einen elektrischen Kurzschluss zwischen den gegenüberliegenden Permanentmagneten (Elektroden), so dass der Widerstandswert zwischen den gegenüberliegenden Elektroden ansteigt.
  • Der elektrische Widerstand zwischen den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb ändert sich entsprechend der Anziehung von Eisenstaub, abgetrennten Eisenstücken etc. an die Magneten. Im Allgemeinen ist der Widerstandswert, wenn die Menge an Fremdstoffen, die an die Paare von Magneten angezogen werden, klein ist, tendenziell groß, da die Querschnittsfläche des Teils der Fremdstoffe, durch den der elektrische Strom fließen kann, klein ist. Wenn dagegen die Menge an Fremdstoffen, die an die Paare von Magneten angezogen werden, groß ist, ist der Widerstandswert dazwischen tendenziell klein, da die Querschnittsfläche des Teils der Fremdstoffe, durch den der elektrische Strom fließen kann, groß ist.
  • Wenn, wie beispielsweise in 4(a) und 4(b) dargestellt, die Menge der von den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb angezogenen Fremdstoffe zunimmt, nimmt der elektrische Widerstandswert zwischen den Permanentmagneten Ma und Mb ab, d. h. das elektrische Potential des Ausgangsanschlusses 60 oder die elektrischen Potentiale der Anschlüsse 61a, 61b und 61c nehmen allmählich ab, so dass die Ausgangsspannung(en), die von dem Ausgangsdetektor 71 ermittelt wird/werden ebenfalls abnimmt/abnehmen. Durch Vergleichen des elektrischen Potentials/der elektrischen Potentiale (spannungsgeteilte(r) Ausgang/Ausgänge) des Ausgangsanschlusses 60 oder der Anschlüsse 61a, 61b und 61c mit dem elektrischen Potential des Eingangsanschlusses (Stromquelle) 62 und dem elektrischen Potential des Masseanschlusses 64 kann die Menge der Fremdstoffe geschätzt werden, die an den Magneten anhaften. So kann vorab beispielsweise durch Experimente die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung/den Ausgangsspannungen (elektrische(s) Potential(e) des Ausgangsanschlusses 60 oder der Anschlüsse 61a, 61b und 61c = spannungsgeteilte(r) Ausgang/Ausgänge) und der Menge an Fremdstoffen berechnet werden, die von den Magneten angezogen werden. Die so erhaltenen Informationen können in dem unten beschriebenen Datenspeichermittel 72 gespeichert werden.
  • Vorzugsweise hat das Steuermittel 70 einen vorgegebenen Schwellenwert der Ausgangsspannung(en) und ist zum Bestimmen konfiguriert, dass sich die Wälzlager in einem abnormalen Zustand befinden, wenn die elektrischen Ausgänge von dem Ausgangsanschluss 61 oder den Anschlüssen 61a, 61b und 61c unter den vorgegebenen Schwellenwert fallen.
  • Das Steuermittel 70 beinhaltet des Weiteren das oben erwähnte Datenspeichermittel 72, das dazu konfiguriert ist, Informationen zu speichern, wenn der Ausgangsdetektor 71 beurteilt hat, dass sich die Wälzlager in einem abnormalen Zustand befinden; und ein chronologisches Änderungsbestätigungsmittel 73, das dazu konfiguriert ist, die chronologischen Änderungen in dem abnormalen Zustand der Wälzlager auf der Basis der letzten Beurteilungsinformationen zu bestätigen, die in dem Datenspeichermittel 72 bezüglich der vergangenen Abnormalitätsbeurteilung durch den Ausgangsdetektor 71 gespeichert sind. Dies erleichtert es dem Steuermittel 70, bezüglich der einzelnen Wälzlager 20 die Beziehung zwischen der/den Ausgangsspannung(en) (elektrische(s) Potential(e) des Ausgangsanschlusses 60 oder der Anschlüsse 61a, 61b und 61c = spannungsgeteilte(r) Ausgang/Ausgänge)) und der Menge an Fremdstoffen zu lernen, die von den Magneten angezogen werden, und die verbleibende Betriebszeit des Wälzlagers 20 zu bestimmen, bis ein abnormaler Zustand ermittelt wird.
  • Ein experimentelles Ergebnis zeigt, dass wenn, wie in 2(a) und 2(b) dargestellt, die magnetischen Elemente 51c, 52c und 53c nicht jeweils zwischen den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb angeordnet sind, Fremdstoffe tendenziell vorwiegend an den Oberflächen der Permanentmagneten Ma und Mb anhaften, wogegen wenn, wie in 3 dargestellt, die magnetischen Elemente 51c, 52c und 53c jeweils zwischen den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb angeordnet sind, die Fremdstoffe tendenziell sowohl an den Permanentmagneten Ma und Mb als auch den magnetischen Elementen 51c, 52c und 53c anhaften, so dass die Magnete und die magnetischen Elemente durch die Fremdstoffe miteinander verbunden sind.
  • Das obige experimentelle Ergebnis zeigt somit, dass wenn die magnetischen Elemente 51c, 52c und 53c in den Magnetfeldern zwischen den jeweiligen Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb angeordnet sind, magnetische und elektrische Kurzschlüsse mit höherer Wahrscheinlichkeit auftreten. Tatsächlich müssen allerdings zwischen den magnetischen Elementen 51c, 52c und 53c und den jeweiligen Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb Spalte definiert werden, die winzig klein, aber ausreichend groß sind, um das Auftreten von elektrischen Kurzschlüssen aufgrund von anderen Faktoren als der Anhaftung von Fremdstoffen an den Magneten zu verhindern.
  • In dem Ausführungsbeispiel sind (mehrere) Paare von Elektroden, welche die Paare von Permanentmagneten Ma und Mb umfassen, auf dem Substrat 50 so angeordnet, dass Spalte mit unterschiedlichen Größen zwischen den jeweiligen Paaren von Elektroden definiert sind. Insbesondere ist jeweils in 2(a) und 2(b) der Spalt zwischen den radial äußeren Permanentmagneten 51a und 51b größer als der Spalt zwischen den radial mittleren Permanentmagneten 52a und 52b, und der Spalt zwischen den Magneten 52a und 52b ist größer als der Spalt zwischen den radial inneren Permanentmagneten 53a und 53b. Außerdem sind in 3 die Spalte zwischen dem magnetischen Element 51c und den radial äußeren Permanentmagneten 51a und 51b größer als die Spalte zwischen dem magnetischen Element 52c und den radial mittleren Permanentmagneten 52a und 52b, und die Spalte zwischen dem Element 52c und den Magneten 52a und 52b sind größer als die Spalte zwischen dem magnetischen Element 53c und den radial inneren Permanentmagneten 53a und 53b. Diese Anordnungen ermöglichen die Erzeugung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen mindestens einem aus den Paaren von Permanentmagneten Ma und Mb für Fremdstoffe mit einer größeren Bandbreite von Größen.
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Ausgangsspannung der einzelnen Sensorausgabe von der elektrischen Schaltung 60 mit einzelner Sensorausgabe darstellt. 6 ist ein Diagramm, das die Änderungen der Ausgangsspannung von drei Sensorausgaben von der elektrischen Schaltung 60 mit drei Sensorausgaben darstellt.
  • Wie in 5 dargestellt, nimmt die einzelne Ausgangsspannung ab, wenn die Menge der an den Magneten anhaftenden Fremdstoffe mit der Zeit zunimmt. Wenn die Ausgangsspannung unter den Schwellenwert fällt, beurteilt das Steuermittel 70, dass sich die Wälzlager nun in einem abnormalen Zustand befinden und sendet eine Warnung.
  • Die Ausgangsspannung „Vout” in der Spannungsteilungsschaltung erfüllt die Formel Vout = [(R2 zu R4)/{R1 + (R2 zu R4)}] × VDD”, wobei VDD die Eingangsspannung ist, bei der es sich um die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Eingangsanschlusses (Stromquelle) 62 und dem elektrischen Potential des Masseanschlusses 64 handelt.
  • In 6 nehmen die Ausgangsspannungen, die den drei Sensorausgängen entsprechen, in den jeweiligen Spannungsteilungsschaltungen ab, wenn die Menge der an die Magneten angezogenen Fremdstoffe mit der Zeit zunimmt. Wenn die Ausgangsspannung in einer der Spannungsteilungsschaltungen unter den Schwellenwert fällt, beurteilt das Steuermittel 70, dass sich die Wälzlager nun in einem abnormalen Zustand befinden und sendet eine Warnung.
  • Die Ausgangsspannungen „Vout” in den jeweiligen Spannungsteilungsschaltungen erfüllen folgende Formeln: „Vout1 = {(R4)/(R1 + R4)} × VDD” „Vout2 = {(R5)/(R2 + R5)} × VDD” „Vout3 = {(R6)/(R3 + R6)} × VDD” wobei VDD die Eingangsspannung ist, bei der es sich um die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Eingangsanschlusses (Stromquelle) 62 und dem elektrischen Potential des Masseanschlusses 64 handelt.
  • Da der Spalt zwischen den radial äußeren Permanentmagneten 51a und 51b größer als der Spalt zwischen den radial mittleren Permanentmagneten 52a und 52b ist, und der Spalt zwischen den Magneten 52a und 52b größer als der Spalt zwischen den radial inneren Permanentmagneten 53a und 53b ist, oder wenn die magnetischen Elemente 51c, 51b und 51c auf dem Substrat 50 angeordnet sind, die Spalte zwischen dem magnetischen Element 51c und den radial äußeren Permanentmagneten 51a und 51b größer als die Spalte zwischen dem magnetischen Element 52c und den radial mittleren Permanentmagneten 52a und 52b sind, und die Spalte zwischen dem Element 52c und den Magneten 52a und 52b größer als die Spalte zwischen dem magnetischen Element 53c und den radial inneren Permanentmagneten 53a und 53b sind, gelten folgende Beziehungen 1 bis 3:
    • 1. Spaltgröße: (radial innerer) Spalt 1 < (radial mittlerer) Spalt 2 < (radial äußerer) Spalt 3
    • 2. Größe des Widerstands: (radial innerer) Widerstand R4 < (radial mittlerer) Widerstand R5 < (radial äußerer) Widerstand R6
    • 3. Kurzschlussgeschwindigkeit: (radial innerer) Ausgang 1 > (radial mittlerer) Ausgang 2 > (radial äußerer) Ausgang 3
  • Somit weichen die Zeitpunkte der Änderungen der Ausgänge 1 bis 3 voneinander ab.
  • Der Unterschied der Zeitpunkte ermöglicht es dem Steuermittel 70, den maximalen Durchmesser der in dem Schmieröl enthaltenen fremden Objekte zu schätzen, und die Menge der Fremdstoffe zu schätzen, die in das Schmieröl gelangt sind. Zum Beispiel kann das Steuermittel 70 beurteilen, wenn der Ausgang 1 unter den Schwellenwert fällt, dass die Durchmesser der fremden Objekte, die in dem Schmieröl enthalten sind, im Bereich 1 liegen; wenn der Ausgang 2 unter den Schwellenwert fällt, dass die Durchmesser der fremden Objekte, die in dem Schmieröl enthalten sind, im Bereich 2 liegen, der höher als der Bereich 1 ist; und wenn der Ausgang 3 unter den Schwellenwert fällt, dass die Durchmesser der in dem Schmieröl enthaltenen fremden Objekte im Bereich 3 liegen, der höher als der Bereich 2 ist.
  • Durch Speichern dieser Beurteilungsdaten/Informationen sind das Datenspeichermittel 72 und das chronologische Änderungsbestätigungsmittel 73 dazu in der Lage, die gespeicherten Daten/Informationen bei der nächsten Beurteilung oder Warnungsübertragung zu verwenden.
  • Während in dem Ausführungsbeispiel zwei Filter an den jeweiligen Dichtungsringen 40 vorgesehen sind, welche die Öffnungen der Lagerräume der jeweiligen Wälzlager 21 und 23 schließen, können anstatt solcher Filter F ein Filter oder Filter F an einem anderen Abschnitt oder anderen Abschnitten der Ölpumpenvorrichtung 10 als den Dichtungsringen 40 vorgesehen sein. So können beispielsweise Filter F, die zum Auffangen von Fremdstoffen in der Lage sind, in den Zirkulationspfaden 12 und 13 angeordnet werden und so, dass ein Abnormalitätsdetektor, wie oben beschrieben, an jeden solcher Filter F montiert werden kann.
  • Der Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch in einer anderen Vorrichtung als der Ölpumpenvorrichtung angewendet werden, insbesondere in verschiedenen Arten von Vorrichtungen, die verhindern müssen, dass Fremdstoffe wie beispielsweise Eisenstaub oder anderer Abriebstaub, der in den Wälzlagern vorkommt, in einen Betriebsmechanismus gelangt, der sich in der Mitte des Schmieröl-Zirkulationspfades befindet.
  • Nun wird eine Ölpumpenvorrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 8 bis 11 beschrieben. Diese Ölpumpenvorrichtung 10 beinhaltet eine Lagereinheit 20, an die ein Dichtungsring 40 montiert ist.
  • Die Lagereinheit 20 beinhaltet eine Vielzahl (drei, um genau zu sein) von Wälzlagern. Ferner beinhaltet die Ölpumpenvorrichtung 10 einen Betriebsmechanismus 30.
  • Die drei Wälzlager 21, 22 und 23 sind nebeneinander in einem festen Gehäuse 11 angeordnet und werden mit Öl geschmiert. Ein Wellenelement 32 ist mit dem Betriebsmechanismus 30 verbunden und wird von den Wälzlagern 21, 22 und 23 gelagert, so dass es um die Mittelachse des Wellenelements 32 relativ zu dem festen Gehäuse 11 drehbar ist.
  • Die Wälzlager 21, 22 und 23 beinhalten jeweils einen Außenring 1 mit einer Laufbahn 1a, einen Innenring 2 mit einer Laufbahn 2a; Wälzkörper 3, die zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings 2 angeordnet sind; und einen Käfig 4, der die Wälzkörper 3 in der Umfangsrichtung hält.
  • Die Außenringe 1 der Wälzlager 21, 22 und 23 sind an die Innendurchmesserfläche des Gehäuses 11 pressgepasst und daran fixiert, so dass sie relativ zu dem Gehäuse 11 nicht drehbar sind. Die Innenringe 2 der Wälzlager 21, 22 und 23 sind an den Außenumfang des Wellenelements 32 pressgepasst und daran fixiert, so dass sie relativ zu dem Wellenelement 32 nicht drehbar sind.
  • Zwar werden in dem Ausführungsbeispiel als die Wälzlager 21, 22 und 23 konische Wälzlager verwendet, die konische Rollen als Wälzkörper 3 beinhalten, doch können auch andere Wälzlager als die konischen Wälzlager verwendet werden. Außerdem werden in dem Ausführungsbeispiel zwar drei Wälzlager verwendet, doch ist die Anzahl der in dem Gehäuse 11 angeordneten Wälzlager nicht auf drei beschränkt, und kann entsprechend den Spezifikationen der Vorrichtungen frei geändert werden.
  • Die Ölpumpenvorrichtung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels ist eine Tauchkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse F und einem Pumpenzylinderblock (nicht dargestellt), der dazu konfiguriert ist, sich in dem Pumpengehäuse F zu drehen. Der Zylinderblock ist durch Kolben, die in jeweiligen Zylinderkammern angeordnet sind, welche in dem Zylinderblock definiert sind, und durch Pleuelstangen, die mit den jeweiligen Kolben verbunden sind, mit einem Verbindungselement 31 verbunden, das am Ende des Wellenelements 32 vorgesehen ist, so dass der Betriebsmechanismus 30 gebildet wird, in dem Komponenten relativ zueinander gleiten.
  • Ein Ende jeder Pleuelstange ist drehgelenkig mit dem entsprechenden Kolben durch z. B. einen kugelförmigen Sitz verbunden, wogegen das andere Ende der einzelnen Pleuelstangen drehgelenkig mit dem Verbindungselement 31 durch z. B. einen kugelförmigen Sitz verbunden ist, so dass die Drehung des Zylinderblocks um seine Mittelachse auf das Wellenelement 32 übertragen werden kann, und die Drehung des Wellenelements 32 um seine Mittelachse auf den Zylinderblock übertragen werden kann. Die Pleuelstangen sind so angeordnet, dass die Verbindungspunkte zwischen den anderen Enden der jeweiligen Pleuelstangen und dem Verbindungselement 31 auf unterschiedlichen Ebenen lotrecht zu den Mittelachsen der Pleuelstangen liegen. Das heißt, diese Ölpumpenvorrichtung ist eine sogenannte Kolbenpumpe vom Taumelscheibentyp.
  • Wenn die Antriebskraft in das Wellenelement 32 und den Pumpenzylinderblock von einer Antriebsquelle (nicht dargestellt) eingegeben wird und sich dadurch das Wellenelement 32 und der Zylinderblock drehen, bewegen sich die Pleuelstangen in den axialen Richtungen der Pleuelstangen vorwärts und rückwärts, so dass sich die Kolben in dem Pumpenzylinderblock hin- und her bewegen. Somit sendet die Ölpumpenvorrichtung Schmieröl in die Zirkulationspfade.
  • Wie in 8 dargestellt, sind von den drei Wälzlagern 21, 22 und 33 die Wälzlager 21 und 22, die nahe einem axialen Ende der Vorrichtung 10 angeordnet sind, an dem sich der Betriebsmechanismus 30 befindet, so angeordnet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 21 und 22 zu dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 gegenüber dem einen axialen Ende davon ausgerichtet sind, d. h. gegenüber dem Betriebsmechanismus 30.
  • Das andere Wälzlager 23, das sich am nächsten an dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 befindet (d. h. am weitesten von dem Betriebsmechanismus 30 entfernt) ist so angeordnet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 23 zu dem Betriebsmechanismus 30 ausgerichtet sind. Das heißt, die Lager 21 und 22 sind in einer Rücken-an-Rücken-Beziehung zu dem Lager 23 angeordnet, was bedeutet, dass die Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen der Wälzlager 21 und 22 zu den Endflächen mit kleinem Durchmesser der konischen Rollen des Lagers 23 ausgerichtet sind. Somit sind die Wälzlager 21 und 22 nahe dem einen axialen Ende jeweils so angeordnet, dass die Distanz zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings 2 in Richtung des anderen axialen Endes kleiner wird, wogegen das Wälzlager 23 nahe dem anderen Ende so angeordnet ist, dass die Distanz zwischen der Laufbahn 1a des Außenrings 1 und der Laufbahn 2a des Innenrings 2 in Richtung der anderen axialen Seite größer wird.
  • Wie in 8 dargestellt, sind Abstandshalter 5 und 6 zwischen den axial benachbarten Wälzlagern 21 und 22 angeordnet, und ein Abstandshalter 7 ist zwischen den axial benachbarten Wälzlagern 22 und 23 angeordnet.
  • Genauer gesagt ist der Abstandshalter 5 zwischen den Innendurchmesserabschnitten der Wälzlager 21 und 22 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Innenringe 2 der Wälzlager 21 und 22 ansteht. Der Abstandshalter 6 ist zwischen den Außendurchmesserabschnitten der Wälzlager 21 und 22 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Außenringe 1 der Wälzlager 21 und 22 ansteht.
  • Der Abstandshalter 7 ist zwischen den Außendurchmesserabschnitten der Wälzlager 22 und 23 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Außenringe 1 der Wälzlager 22 und 23 ansteht. Zwar ist es in 1(b) nicht dargestellt, doch ist ein zusätzlicher Abstandshalter zwischen den Innendurchmesserabschnitten der Wälzlager 22 und 23 so angeordnet, dass er an den Endflächen der Innenringe 2 der Wälzlager 22 und 23 ansteht. Dieser zusätzliche Abstandshalter erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung der Wälzlager 22 und 23 so, dass er die Öffnungen der radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b für das Schmieröl nicht schließt, die sich an der Außendurchmesserfläche des Wellenelements 32 befinden.
  • Das Ende des Wälzlagers 21, das zu dem einen axialen Ende der Vorrichtung 10 ausgerichtet ist, wird durch die Endfläche des flanschförmigen Verbindungselements 31 in Position gehalten, bei dem es sich um das eine Ende des Wellenelements 32 handelt, und das Ende des Wälzlagers 23, das zu dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 ausgerichtet ist, wird durch die Endfläche einer Pressvorrichtung 8 in Position gehalten, so dass die Wälzlager 21, 22 und 23 relativ zu dem Wellenelement 32 axial unbeweglich sind. Durch Fixieren dieser Enden durch das Verbindungselement 31 und die Pressvorrichtung 8 wird eine Vorspannung auf die Wälzlager (konischen Wälzlager) aufgebracht.
  • Das Wellenelement 32, das von dem Gehäuse 11 durch die Wälzlager 21, 22 und 23 gelagert wird, ist mit dem Betriebsmechanismus 30 der Ölpumpenvorrichtung verbunden. Die Ölpumpenvorrichtung ist dazu in der Lage, Schmieröl, das in der Ölpumpenvorrichtung enthalten ist, zu einem externen Betriebsmechanismus G zu senden. Das aus der Ölpumpenvorrichtung gesendete Schmieröl fließt durch einen Ölpfad, schmiert den Betriebsmechanismus G und kehrt zu der Ölpumpenvorrichtung zurück.
  • Die Ölpumpenvorrichtung ist so konfiguriert, dass die Lagereinheit 20 und der Betriebsmechanismus 30 durch ein gemeinsames Schmieröl geschmiert werden. Der Betriebsmechanismus 30 und der Lagerraum der Lagereinheit 20 stehen miteinander durch die Seitenöffnung D des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dessen einem Ende nahe dem einen axialen Ende der Vorrichtung 10 und die Zirkulationspfade 12 und 13 in Verbindung, durch die das Schmieröl zirkuliert. Das Schmieröl wird außerdem zu dem externen Betriebsmechanismus G geleitet.
  • In dem Ausführungsbeispiel umfasst der Zirkulationspfad 13 einen axialen Zirkulationspfadabschnitt 13a, der sich axial von dem Betriebsmechanismus 30 erstreckt, so dass die Mittelachse des Pfadabschnitts 13a nahe an der Mittelachse des Wellenelements 32 angeordnet ist, und die oben erwähnten radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b, die sich radial von dem Ende des axialen Zirkulationspfadabschnitts 13a nach außen erstrecken und sich zu der Außenumfangsfläche des Wellenelements 32 öffnen. Die radialen Zirkulationspfadabschnitte 13b öffnen sich zu dem ringförmigen Raum C oder stehen damit in Verbindung, der zwischen den Wälzlagern 22 und 23 definiert ist. Somit steht der Zirkulationspfad 13 durch den ringförmigen Raum C mit den Lagerräumen der Wälzlager nahe dem einen axialen Ende der Vorrichtung 10 (linke Seite in 8(b)) in Verbindung, d. h. den Wälzlagern 21 und 22, und mit dem Lagerraum des Wälzlagers nahe dem anderen axialen Ende der Vorrichtung 10 (rechte Seite in 8(b)), d. h. dem Wälzlager 23.
  • Das Schmieröl, das durch den ringförmigen Raum C und dann durch den Lagerraum des Wälzlagers 23 geströmt ist, fließt durch die Öffnung des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dem anderen axialen Ende davon in einen Gehäuseendraum B, der zwischen dem anderen axialen Ende des Wälzlagers 23 und dem Gehäuse 11 definiert ist. Anschließend fließt das Schmieröl durch Zirkulationspfade 12, die in dem Gehäuse 11 ausgebildet sind, und kehrt zu dem Betriebsmechanismus 30 zurück.
  • Jeder Zirkulationspfad 12 umfasst einen radialen Zirkulationspfadabschnitt 12b, der sich radial von dem Gehäuse in Raum B nach außen erstreckt, und einen axialen Zirkulationspfadabschnitt 12a, der sich axial in der Richtung der Mittelachse des Wellenelements 12 durch den radial äußeren Abschnitt des Gehäuses 11 von dem radialen Zirkulationspfadabschnitt 12b erstreckt.
  • Das Schmieröl, das den ringförmigen Raum C, den Lagerraum des Wälzlagers 22 und den Lagerraum des Wälzlagers 21 durchlaufen hat, kehrt durch die Seitenöffnung D des Lagerraums des Wälzlagers 21 an dem einen axialen Ende davon in den Betriebsmechanismus 30 zurück.
  • Auf diese Weise werden der Betriebsmechanismus 30 und die Wälzlager 21, 22 und 23 der Lagereinheit 20 mit gemeinsamem Schmieröl geschmiert.
  • Fremdstoffe wie beispielsweise Eisenstaub oder anderer Abriebstaub können in den Lagerräumen der Wälzlager 21, 22 und 23 auftreten. Es wird nicht bevorzugt, dass solche Fremdstoffe in den Betriebsmechanismus 30 und/oder den Betriebsmechanismus G gelangen, die sich in dem mittleren Abschnitt des Zirkulationspfades befinden. Um zu verhindern, dass Fremdstoffe in diese Mechanismen gelangen, ist ein Dichtungselement 40 (nachfolgend als „Dichtungsring 40” bezeichnet, da das Dichtungselement 40 in dem Ausführungsbeispiel ringförmig ist) an der Seitenöffnung D des Lagerraums des Wälzlagers 21 auf der einen axialen Seite davon und den Öffnungen 12c der axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a an deren axialen Enden befestigt.
  • Insbesondere ist der Dichtungsring 40 an dem Gehäuse 11 und dem Außenring 1 des Wälzlagers 21 befestigt, so dass er die Seitenöffnung D und die Öffnungen 12c abdeckt. Die Seitenöffnung D ist eine ringförmige Öffnung entlang den Laufbahnen 1a und 2a des Außen- und Innenrings 1 und 2 des Wälzlagers 21. Daher hat der Dichtungsring 40, der die ringförmige Seitenöffnung D abdeckt, eine ringförmige Form.
  • Wie in 9(a) und 9(b) dargestellt, beinhaltet der Dichtungsring 40 einen zylindrischen Abschnitt 92 umfassend ein zylindrisches Element mit einer axialen Endfläche 91, die an der Endfläche 11a des Gehäuses 11 ansteht; und einen Wandabschnitt 93, der sich radial von dem einen axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 92 nach innen erstreckt.
  • Der Wandabschnitt 93 beinhaltet einen Filter 46, der Filteröffnungen 46a in Form von Durchgangsöffnungen umfasst und verhindert, dass Fremdstoffe in den Lagerräumen der Wälzlager 21 und 22 durch die Filter 46 gelangen, während das Durchströmen des Filters 46 mit Schmieröl zugelassen wird. Die Durchmesser der Filteröffnungen 46a werden so bestimmt, dass nur Fremdstoffe, die sich nicht negativ auf den Betriebsmechanismus 30 auswirken, selbst wenn sie in den Betriebsmechanismus 30 gelangen, durch die Filteröffnungen 46a hindurch gelangen können.
  • Der Dichtungsring 40 beinhaltet vier Eingriffsabschnitte 49, die einander in Umfangsrichtung beabstanden und sich axial von dem anderen axialen Ende des zylindrischen Abschnitts 92 in Richtung des anderen axialen Endes der Pumpenvorrichtung 10 erstrecken. Zwar beträgt die Anzahl der Eingriffsabschnitte 49 in diesem Ausführungsbeispiel vier, so dass sie mit der Anzeige der axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a (axiale Zirkulationspfade 12) übereinstimmt, doch kann die Anzahl der Eingriffsabschnitten 49 frei erhöht oder verringert werden.
  • Die Eingriffsabschnitte 49 erstrecken sich durch den Raum zwischen der Innendurchmesserfläche des Gehäuses 11 und der Außenumfangsfläche des Außenrings 1 des Wälzlagers 21, und stehen mit Lagerkomponenten wie beispielsweise einem Lagerring und/oder einem Abstandshalter in Eingriff, so dass der Dichtungsring 40 an dem Gehäuse 11 und dem Außenring 1 des Wälzlagers 21 fixiert wird.
  • In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet jeder Eingriffsabschnitt 49 ein axiales Element 49b, das sich durch den entsprechenden Zirkulationspfad 12 in Richtung des anderen axialen Endes der Pumpenvorrichtung 10 erstreckt und auf die Außenumfangsfläche des Außenrings 1 des Wälzlagers 21 pressgepasst ist, und eine radiales Element 49a, das sich von dem anderen axialen Ende des axialen Elements 49b radial nach innen erstreckt.
  • Die axialen Elemente 49b sind Abschnitte eines zylindrischen Elements und stehen mit der Außenumfangsfläche des Außenrings 1 des Wälzlagers 21 in Oberflächenkontakt. Die radialen Elemente 49a sind in eine Vertiefung oder Vertiefungen eingerückt, die in einem Lagerring und/oder Abstandhalter angeordnet sind, um eine axiale Bewegung des Dichtungsrings 40 zu verhindern. In dem Ausführungsbeispiel sind die radialen Elemente 40a in eine Vertiefung eingerückt, die von der Endfläche 1b des Außenrings 1 des Wälzlagers 21 an dem anderen axialen Ende davon definiert ist, und eine Stufe, die an der Endfläche 6a des Abstandhalters 6 an dem anderen axialen Ende davon ausgebildet ist.
  • Der radial innere Umfang des Wandabschnitts 93 ist in Gleitkontakt mit oder durch einen winzigen Spalt gegenüber der Außendurchmesserfläche des Flansches mit großem Durchmesser des Innenrings 2 des Wälzlagers 21, so dass eine Labyrinthdichtungsstruktur zwischen dem Wandabschnitt 93 und dem Innenring 2 des Wälzlagers 21 entsteht. Die Labyrinthdichtungsstruktur verhindert, dass in dem Schmieröl enthaltene Fremdstoffe durch die Labyrinthdichtungsstruktur gelangen, während gleichzeitig Schmieröl durch die Labyrinthdichtungsstruktur hindurch verlaufen kann.
  • Die Öffnungen 12c der axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a sind an ihren axialen Enden radial außerhalb der Seitenöffnung D des Lagerraums des Wälzlagers 21 angeordnet, bei der es sich von der Seite betrachtet um eine ringförmige Öffnung handelt, das heißt, außerhalb des Wälzlagers 21. Auch wenn in dem Ausführungsbeispiel vier axiale Zirkulationspfadabschnitte 12a verwendet werden, die vier Öffnungen 12 definieren, welche einander in Abständen von 90 Grad beabstanden, kann die Anzahl der Öffnungen 12c nach Bedarf erhöht oder verringert werden.
  • Der Dichtungsring 40 beinhaltet des Weiteren Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48, die nur in Umfangsbereichen vorgesehen sind, die den Öffnungen 12c der Zirkulationspfade 12 entsprechen, um die jeweiligen Öffnungen 12c abzudecken, und die jeweils einen Filter 47 beinhalten, der zum Verhindern konfiguriert ist, dass Fremdstoffe durch den Filter 47 gelangen (siehe 11).
  • Die Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 weisen dieselbe Anzahl wie die Öffnungen 12a des Zirkulationspfads 12 auf. Da in dem Ausführungsbeispiel vier axiale Zirkulationspfadabschnitte 12a vorgesehen sind, um zwei Öffnungen zu definieren, die einander in Umfangsrichtung in Abständen von 180 Grad beabstanden, werden vier Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 verwendet, die einander in Umfangsrichtung in Abständen von 90 Grad beabstanden.
  • Die Eingriffsabschnitte 49 sind in der Breite in der Umfangsrichtung der Wälzlager (diese Breite wird nachfolgend einfach als „Umfangsbreite” bezeichnet) gleich den axialen Zirkulationspfadabschnitten 12a der Zirkulationspfade 12, so dass sie fest (unbeweglich) in ihrer Position in den jeweiligen axialen Zirkulationspfadabschnitten 12a fixiert werden können. Mit anderen Worten sind die Eingriffsabschnitte 49 in denselben Umfangsbereichen wie die Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 angeordnet. Zwar sind die Eingriffsabschnitte 49, die Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48, der zylindrische Abschnitt 42 und der Wandabschnitt 43 als ein integrales Element ausgebildet, doch können die Eingriffsabschnitte 49 und die Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 auch separat von dem zylindrischen Abschnitt 42 und dem Wandabschnitt 43 bereitgestellt und daran fixiert werden.
  • Jeder Zirkulationspfad-Schließabschnitt 48 beinhaltet entlang der axialen Richtung einen sich radial nach außen erstreckenden ersten Vorsprung 48a und einen zweiten Vorsprung 48b, der sich radial nach außen zu einer geringeren Höhe erstreckt als der erste Vorsprung 48a. Der erste und zweite Vorsprung 48a und 48b weisen jeweils eine zylindrische Außenfläche auf.
  • Der sich radial nach außen erstreckende zweite Vorsprung 48b ist in den entsprechenden axialen Zirkulationspfadabschnitt 12a eingesetzt, wobei die zylindrische Außenfläche des zweiten Vorsprungs 48b mit der zylindrischen Innenfläche des axialen Zirkulationspfadabschnitts 12a in Kontakt steht. Der zweite Vorsprung 48b weist die gleiche Umfangsbreite wie der Eingriffsabschnitt 49 auf, der die gleiche Umfangsbreite wie der axiale Zirkulationspfadabschnitt 12a hat.
  • Somit bilden die zweiten Vorsprünge 48b der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 und die axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a ein Antirotationsmittel zum rotatorischen Fixieren des Dichtungsrings 40 relativ zu dem Gehäuse 11 und den Außenringen 1. In dem Ausführungsbeispiel bilden die sich axial erstreckenden Eingriffsabschnitte 19 des Dichtungsrings 40 und die axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a ebenfalls ein solches Antirotationsmittel zum rotatorischen Fixieren des Dichtungsrings 40.
  • Da sich die ersten Vorsprünge 48a radial nach außen zu einer größeren Höhe als die entsprechenden zweiten Vorsprünge 48b erstrecken, werden die ersten Vorsprünge 48a nicht in die axialen Zirkulationspfadabschnitte 12a eingesetzt, sondern die Endflächen der ersten Vorsprünge 48a, die näher an den zweiten Vorsprüngen 48b sind, kommen mit den Abschnitten der Endfläche 11a des Gehäuses 11 um die Öffnungen 12c der Zirkulationspfade in Berührung, so dass der Dichtungsring 40 axial positioniert wird.
  • Die Filter 47 der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 umfassen Filteröffnungen 47a in Form von Durchgangsöffnungen und sind zum Verhindern konfiguriert, dass Fremdstoffe in dem Lagerraum des Wälzlagers 23 durch die Filter 47 gelangen, während das Durchströmen der Filter 47 mit Schmieröl zugelassen wird. Die Durchmesser der Filteröffnungen 47a werden angemessen festgelegt, so dass nur Fremdstoffe, die sich nicht negativ auf den Betriebsmechanismus 30 auswirken, selbst wenn sie in den Betriebsmechanismus 30 gelangen, durch die Filteröffnungen 47a hindurch gelangen können. Insbesondere können die Durchmesser der Filteröffnungen 47a auf dieselbe Größe wie die Durchmesser der Filteröffnungen 46a festgelegt werden.
  • Somit fließt in dieser Anordnung das Schmieröl aus den Lagerräumen der Wälzlager 21, 22 und 23 aus den Lagern durch den radial inneren Filter 46 und die radial äußeren Filter 47 des Dichtungsrings 40, so dass große fremde Objekte, die sich negativ auf den Betrieb des Betriebsmechanismus 30 auswirken könnten, durch den Dichtungsring 40 daran gehindert werden, in den Betriebsmechanismus 30 einzudringen.
  • In dem Ausführungsbeispiel besteht der Dichtungsring 40 aus Kunstharz und die Filter 46 und 47 umfassen Filteröffnungen (Durchgangsöffnungen) 46a und 47a, die direkt in dem Kunstharz-Dichtungsring 40 ausgebildet sind. Der Dichtungsring 40 kann allerdings auch aus einem anderen Material als Kunstharz bestehen, wie beispielsweise Metall oder Gummi. Außerdem können der Filter 46 des Wandabschnitts 43 und die Filter 47 der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 anstelle der direkt in dem Dichtungsring 40 ausgebildeten Filteröffnungen auch separate Filterelemente umfassen (wie gestanzte Metallbleche), die an dem Körper des Dichtungselements 40 durch Presspassung, Einbetten, Bonding etc. fixiert werden.
  • Wie oben beschrieben, umfasst der Filter 46 Filteröffnungen 46a, die sich axial durch den Wandabschnitt 43 des Dichtungsrings 40 erstrecken. In 1 und 2 sind die Filteröffnungen 46a gerade Durchgangsöffnungen, die jeweils einen gleichgroßen Innendurchmesser über ihre gesamte axiale Länge aufweisen.
  • Wie in 9(a) und 9(b) im Detail dargestellt, ist eine Sensorvorrichtung 50 an dem Dichtungsring 40 befestigt, die zum Ermitteln von Fremdstoffen konfiguriert ist.
  • Die Sensorvorrichtung 80 befindet sich näher an dem Lagerraum des Wälzlagers 21 als der Filter 46 des Wandabschnitts und beinhaltet eine elektrische Schaltung, die mit einem Paar von Elektroden 83 und 84 versehen ist, wobei jedes Paar mit einem Abstand angeordnet ist, sowie Leitungen 81 und 82, die sich von den jeweiligen Elektroden 83 und 84 zu einer Stromquelle erstrecken. Ein Ausgangsdetektor (nicht dargestellt) ist mit den Leitungen 81 und 82 verbunden und dazu konfiguriert, eine Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung zu ermitteln, wenn ein fremdes Objekt umfassend ein Metallobjekt zwischen einem beliebigen Paar der Elektroden 83 und 84 anhaftet, wodurch der Zustand der Metallstücke ermittelt wird, die in dem Schmieröl enthalten sind. Die elektrische Schaltung und der Ausgangsdetektor können eine bekannte Struktur aufweisen, die es dem Ausgangsdetektor ermöglicht, eine Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung zu ermitteln. Beispielsweise können sie die Struktur aufweisen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt wird.
  • Der Ausgangsdetektor ist dazu in der Lage, eine Änderung im elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung zu ermitteln, wenn ein fremdes Objekt (Metallobjekt), das nicht durch den Filter 46 gelangen kann, zwischen einem Paar der Elektroden 83 und 84 anhaftet, wodurch ermittelt wird, dass mindestens ein fremdes Objekt (Metallstück), das den Filter 46 nicht durchlaufen kann, in dem Schmieröl enthalten ist.
  • Die distalen Enden der Elektroden 83 und 84 liegen an der Innenfläche des Dichtungsrings 40 frei (der Oberfläche, die sich näher am Lagerraum des Wälzlagers 21 befindet). In dem Ausführungsbeispiel stehen die distalen Enden der Elektroden 83 und 84 über die Innenfläche des Dichtungselements 40 vor, so dass ein fremdes Objekt mühelos an den distalen Enden eines Paares der Elektroden 83 und 84 anhaften kann, um den Spalt zwischen den distalen Enden der Elektroden 83 und 84 zu überbrücken. 9(a) zeigt einen normalen Zustand. 9(b) zeigt den Zustand, in dem ein fremdes Objekt an den distalen Enden eines Paares der Elektroden 83 und 84 angehaftet ist und den Spalt zwischen den distalen Enden der Elektroden 83 und 84 überbrückt, so dass die Elektroden 83 und 84 durch das fremde Objekt elektrisch miteinander verbunden sind. In 9(a) und 9(b) sind die einzelnen Paare von Elektroden 83 und 84 so angeordnet, dass die Distanz zwischen den Elektroden 83 und 84 von den proximalen Enden der Elektroden 83 und 84 in Richtung der vorstehenden distalen Enden davon allmählich abnimmt (d. h. sie bilden die Form des japanischen Buchstabens „⋎”).
  • Die Elektroden 83 und 84 sind vorzugsweise an den Eingängen von ausgewählten Filteröffnungen 46a montiert (an deren Öffnungen, die zum Lagerraum des Wälzlagers 21 ausgerichtet sind), da ein fremdes Objekt mit den auf diese Weise angeordneten Elektroden 83 und 84 mühelos in Kontakt kommen kann. Die Anzahl der Paare von Elektroden 83 und 84 ist nicht beschränkt und es kann jede beliebige unbeschränkte Anzahl von Paaren davon in vorgegebenen gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Dichtungsrings 40 angeordnet werden; in einer zufälligen Weise in unregelmäßigen Intervallen angeordnet werden; oder in der radialen Richtung des Dichtungsring 40 angeordnet werden. Wenn möglich, kann in jeder Filteröffnung 46a ein Paar von Elektroden 83 und 84 angeordnet werden.
  • Sensorvorrichtungen 80 mit derselben Struktur wie die Sensorvorrichtung 80 des Filters 46 (die daher nicht beschrieben wird) können zusätzlich an mindestens einem der Filter 47 der Zirkulationspfad-Schießabschnitte 48 montiert werden.
  • Die Leitungen 81 und 82 der Sensorvorrichtung 80 erstrecken sich von den jeweiligen Elektroden 83 und 84, verlaufen durch den Wandabschnitt 43 und den zylindrischen Abschnitt 42 des Dichtungsrings 40, führen an der Endfläche 11a des Gehäuses 11 vorbei, das an dem Pumpengehäuse F fixiert ist, und erstrecken sich zur Außenseite der Lagereinheit. In dem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Leitungen 81 und 82 durch einen der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48, die sich an dem radial äußersten Abschnitt des Körpers des Dichtungsrings 40 befinden. Zwar können die Leitungen 81 und 82 an einem beliebigen Teil des Dichtungsrings 40 zur Außenseite der Lagereinheit gezogen werden, doch werden die Leitungen 81 und 82 zum besseren Schutz vorzugsweise an einem Teil des Dichtungsrings zur Außenseite der Lagereinheit gezogen, der sich so nahe wie möglich an dem radial äußersten Abschnitt befindet. Somit werden in dem Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Leitungen 81 und 82 von dem Scheitelpunkt (das heißt dem radial äußersten Abschnitt) von einem der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 zur Außenseite der Lagereinheit gezogen.
  • In dem Ausführungsbeispiel sind die mittleren Abschnitte der Leitungen 81 und 82 in den Dichtungsring 40 eingebettet und daran fixiert. Im Speziellen sind die Abschnitte der Leitungen 81 und 82, die sich von den Ursprüngen (proximalen Endabschnitten) der Leitungen, die sich nahe den Elektroden 83 und 84 befinden, zu dem Scheitelpunkt des Zirkulationspfad-Schließabschnitts 48 erstrecken, in den Dichtungsring 40 eingebettet und liegen somit nicht auf der Außenseite des Dichtungsrings 40 frei. Allerdings können die Leitungen 81 und 82 auch entlang der Außenfläche des Dichtungsrings 40 angeordnet sein, falls selbst eine solche Anordnung die Leitungen 81 und 82 nicht beschädigt und sich negativ auf die Festigkeit der Leitungen 81 und 82 auswirkt.
  • Da der Dichtungsring 40 relativ zu dem Gehäuse 11 drehbar fixiert ist, kann verhindert werden, dass die Leitungen 81 und 82 getrennt oder angeschnitten werden.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist der Dichtungsring 40 relativ zu dem Gehäuse 11 durch die Vorsprünge des Dichtungsrings 40 drehbar fixiert, bei welchen es sich um die Zirkulationspfad-Schließvorsprünge 48 und die Eingriffsvorsprünge 49 handelt, die dicht (in der Breitenrichtung der Zirkulationspfade 12) in die jeweiligen Zirkulationspfade 12 eingesetzt sind. Da außerdem in diesem Ausführungsbeispiel die Leitungen 81 und 82 zur Außenseite der Lagereinheit von dem Punkt gezogen werden, an dem der Dichtungsring 40 drehbar an seiner Position fixiert ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass eine externe Kraft auf die Leitungen 81 und 82 wirkt.
  • Der Dichtungsring 40 kann drehbar an seiner Position fixiert werden, nicht durch Einsetzen der Zirkulationspfad-Spießabschnitte 48 und der Eingriffsabschnitte 49 in die Zirkulationspfade 12, sondern durch andere Mittel. So kann der Dichtungsring 40 beispielsweise drehbar an seiner Position fixiert werden, indem Vorsprünge an (oder Vertiefungen in) der Endfläche des zylindrischen Abschnitts 42 des Dichtungsrings 40 ausgebildet werden; Vertiefungen in (oder Vorsprünge an) der Endfläche 11a des Gehäuses 11 gebildet werden; und indem die Vorsprünge in die jeweiligen Vertiefungen eingerückt werden. Alternativ kann der Dichtungsring 40 drehbar an seiner Position fixiert werden, indem Vorsprünge an (oder Vertiefungen in) der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 42 des Dichtungsrings 40 oder axiale Vorsprünge des Dichtungsrings 40 wie beispielsweise die Eingriffsabschnitte 49 ausgebildet werden; Vertiefungen in (oder Vorsprünge an) der Außendurchmesserfläche des Außenrings 1 des Wälzlagers 21 gebildet werden, die damit in Kontakt kommen; und indem die Vorsprünge in die jeweiligen Vertiefungen eingerückt werden. Wenn die Vorsprünge an dem Dichtungsring 40 ausgebildet sind und die Vertiefungen in dem Gehäuse 11 oder einem an dem Dichtungsring 40 fixierten Element ausgebildet sind, können die Vertiefungen, wie oben beschrieben, die Öffnungen der Zirkulationspfade 12 sein, durch die das Schmieröl zirkuliert.
  • Jede Filteröffnung 46a kann so geformt sein, dass sie von ihrem Ende, das zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, zu dem anderen Ende allmählich enger wird, d. h. dem Ende gegenüber dem Lagerraum.
  • So kann beispielsweise, wie in 10(a) und 10(b) dargestellt, die Filteröffnung 46a so geformt sein, dass sie stufenweise von ihrer Endfläche zu dem Lagerraum in Richtung des anderen Endes enger wird. Insbesondere in 10(a) und 10(b) ist die Filteröffnung 46a so geformt, dass die Durchmesser „a”, „b” und „c”, die in 10(b) dargestellt sind, die Formel „a > b > c” erfüllen. Daher kann die Filteröffnung 46a fremde Objekte mit unterschiedlichen Größen an den verschiedenen Positionen auffangen, die den Größen der fremden Objekte entsprechen.
  • Wenn beispielsweise der maximale Durchmesser eines fremden Objekts nicht kleiner als der Durchmesser „a” der Filteröffnung 46a ist, kann das fremde Objekt nicht durch den Durchmesserabschnitt „a” der Filteröffnung 46a gelangen und wird daher an oder nahe dem Eingang der Filteröffnung 46a aufgefangen, das heißt stromaufwärts von dem Abschnitt „a”.
  • Wenn der maximale Durchmesser eines fremden Objekts kleiner als der Durchmesser „a” und nicht kleiner als der Durchmesser „b” ist, kann das fremde Objekt zwar durch den Innendurchmesserabschnitt „a” gelangen, kann jedoch nicht durch den Durchmesserabschnitt „b” gelangen, und wird daher an oder nahe dem Durchmesserabschnitt „a” aufgefangen, d. h. dem Abschnitt der Filteröffnung auf der stromaufwärtigen Seite des Abschnitts „b”.
  • Wenn der maximale Durchmesser eines fremden Objekts kleiner als die Innendurchmesser „a” und „b” und nicht kleiner als der Innendurchmesser „c” ist, kann das fremde Objekt zwar durch die Durchmesserabschnitte „a” und „b” gelangen, kann jedoch nicht durch den Durchmesserabschnitt „c” gelangen, und wird daher an oder nahe dem Abschnitt „b” aufgefangen, d. h. dem Abschnitt der Filteröffnung auf der stromaufwärtigen Seite des Abschnitts „c”.
  • Da, wie oben beschrieben, die Filteröffnung 46a fremde Objekte an unterschiedlichen Positionen entsprechend den Größen der fremden Objekten auffangen kann, können durch Anordnen der Paare von Elektroden 83 und 84 der Sensorvorrichtung 80 an unterschiedlichen Positionen die Größen der fremden Objekte, die von der Filteröffnung 46 aufgefangen werden, elektrisch gelernt werden. So können zum Beispiel durch Montieren der jeweiligen Paare von Elektroden 83 und 84 am Eingang des Durchmesserabschnitts „a” (der zu dem Lagerraum ausgerichtet ist), am Eingang des Durchmesserabschnitts „b” und am Eingang des Durchmesserabschnitts „c” die Größen von fremden Objekten, die in der Filteröffnung gefangen werden, relativ zu den Durchmessern „a”, „b” und „c” anhand der Tatsache bestimmt werden, dass die elektrischen Schaltungen des Ausgangsdetektors entsprechend den jeweiligen Paaren von Elektroden 83 und 84 geschlossen wurden, oder anhand der Intensität des Stroms, der durch die jeweiligen elektrischen Schaltungen fließt, und Änderungen der elektrischen Ausgabe wie beispielsweise Spannung.
  • Außerdem kann, wie in 10(c) und 10(d) dargestellt, die Filteröffnung 46a eine konische Öffnung sein, die von ihrem Ende, das zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, bis zu ihrem anderen Ende allmählich enger wird, d. h. dem Ende gegenüber dem Lagerraum. In 10(c) und 10(d) weist die Filteröffnung 46 eine mörserähnliche Form auf, d. h. sie verjüngt sich so, dass, wie von den Durchmessern „d” und „e” („d” > „e”) der Filteröffnung 46a in 10(d) dargestellt, die Filteröffnung 46a von dem Innendurchmesser „d” in Richtung des Innendurchmessers „e” allmählich enger wird. Daher kann, wie in dem Beispiel aus 10(a) und 10(b) dargestellt, die konische Filteröffnung 46a ebenfalls fremde Objekte mit unterschiedlichen Größen an den verschiedenen Positionen auffangen, die den Größen der fremden Objekte entsprechen. In dem Beispiel aus 10(c) und (d) können Paare (mehrere) von Elektroden 83 und 84 an der Filteröffnung 46a in der Längenrichtung der Filteröffnung 46a montiert sein.
  • Außerdem kann die Filteröffnung 46a Öffnungsabschnitte zwischen dem Ende, das zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, und dem anderen Ende gegenüber dem Lagerraum aufweisen. Wie beispielsweise in 10(e) dargestellt, kann die Filteröffnung 46a einen Einführungsöffnungsabschnitt 46b aufweisen, der sich in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung „f erstreckt, in der sich das Schmieröl bewegt, wenn sich der Dichtungsring 40 dreht (d. h. kann sich in derselben Richtung erstrecken in der sich der Dichtungsring 40 dreht); einen Sammelbeckenabschnitt 46c, der an dem tiefen Ende des Einführungsöffnungsabschnitts 46b angeordnet ist; und einen Ausstoßöffnungsabschnitt 46d, der von dem Abschnitt des Einführungsöffnungsabschnitts 46b abzweigt, vor (stromaufwärts von) dem Sammelbeckenabschnitt 46c angeordnet ist und sich zu dem anderen Ende der Filteröffnung 46a erstreckt. Der Eingang des Einführungsöffnungsabschnitts 46b ist schmal und der Ausstoßöffnungsabschnitt 46d ist schmaler als der Abschnitt des Einführungsöffnungsabschnitts 46b, an dem der Ausstoßöffnungsabschnitt 46d abzweigt. Diese beiden Abschnitte bilden daher die Öffnungsabschnitte der Filteröffnung 46a.
  • Aufgrund des Öffnungseffekts des engen Eingangs des Einführungsöffnungsabschnitts 46b werden Fremdstoffe, die in dem Schmieröl enthalten sind, das in der Bewegungsrichtung f fließt, in der Richtung des Pfeils „g” in 10(e) in den Einführungsöffnungsabschnitt 46b eingeführt. Da die Fremdstoffe eine höhere Dichte als das Schmieröl haben, fließen die Fremdstoffe aufgrund der Trägheitskraft anschließend in den Sammelbeckenabschnitt 46c an dem tiefen Ende, wie von dem Pfeil „i” in 10(e) dargestellt, wogegen das Schmieröl durch den Ausstoßöffnungsabschnitt 46d aus der Filteröffnung 46a fließt, wie von dem Pfeil „h” in 10(e) dargestellt. Die Fremdstoffe, die in den Sammelbeckenabschnitt 46c geflossen sind, werden von den Elektroden 83 und 84 der Sensorvorrichtung 80 ermittelt.
  • Die Filteröffnungen 47a der Filter 47 der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 können dieselbe Struktur wie die Filteröffnungen 46a des Filters 46 aufweisen, die jeweils in den Beispielen in 10(a) bis 10(e) dargestellt sind. Das heißt, jede Filteröffnung 47a kann eine Öffnung sein, die sich stufenweise oder allmählich von dem Ende, das zu dem entsprechenden Zirkulationspfad 12 ausgerichtet ist, zu ihrem anderen Ende gegenüber dem Zirkulationspfad 12 verengt, oder eine Öffnung, welche die Öffnungsabschnitte einschließt.
  • Zwar stehen in dem Ausführungsbeispiel die Öffnungen 12c der axialen Zirkulationspfade 12 an ihren axialen Enden mit dem äußeren Raum des Wälzlagers 12 durch die Filter 47 der Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 in Verbindung, doch können die Öffnungen 12c auch so angeordnet sein, dass sie mit dem Raum in Verbindung stehen, der innerhalb des Dichtungsring 40 definiert ist, so dass das Schmieröl, das durch die Öffnungen 12c fließt, durch den Filter 46 des Wandabschnitts 43 gelangt. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, die Zirkulationspfad-Schließabschnitte 48 mit Filtern 47 zu versehen.
  • Zwar ist der Dichtungsring 40 in dem Ausführungsbeispiel sowohl an dem Gehäuse 11 als auch dem Außenring 1 des Wälzlagers 21 fixiert, doch kann der Dichtungsring 40 auch nur an einem aus dem Gehäuse 11 und dem Außenring 1 des Wälzlagers 21, dabei jedoch nicht an dem anderen davon fixiert sein.
  • Auch wenn in den Ausführungsbeispielen die Außenringe der jeweiligen Lager stationär sind, die Innenringe drehbar sind und der Dichtungsring (oder jeder Dichtungsring) 40 an dem stationären Außenring des entsprechenden Lagers fixiert ist, kann der Dichtungsring 40 auch an dem drehbaren Innenring durch Presspassung oder ein anderes Mittel fixiert werden, oder kann an einem anderen Element fixiert sein, das an dem Innenring befestigt ist.
  • Wenn der Dichtungsring 40 an dem drehbaren Lagerring fixiert ist und die Sensorvorrichtung 50 an dem Dichtungsring 40 befestigt ist, umfassen die Leitungen 81 und 82 vorzugsweise Leitungsabschnitte, die an dem drehbaren Lagerring montiert sind und Leitungsabschnitte, die an dem festen Gehäuse 11 montiert sind und durch einen Kontaktgeber wie beispielsweise eine Bürste mit den jeweiligen Leitungsabschnitten verbunden sind, die an dem drehbaren Lagerring montiert sind.
  • Der Dichtungsring (oder jeder Dichtungsring) 40 der vorliegenden Erfindung kann in einem Wälzlager eingesetzt werden, bei dem der Außenring drehbar und der Innenring stationär ist. In diesem Fall kann der Dichtungsring an dem stationären Innenring oder dem drehbaren Außenring bzw. Außenringen 1 fixiert werden.
  • Auch wenn das Dichtungselement (oder jedes Dichtungselement) in den Ausführungsbeispielen ein ringförmiger Dichtungsring 40 ist, kann stattdessen auch ein nicht ringförmiges Dichtungselement verwendet werden, vorausgesetzt, dass ein solches Dichtungselement einen Schmierölfließpfad definiert, der einen Zentrifugalkraft aufwendenden Pfad bildet, der eine Zentrifugalkraft auf das Schmieröl, das aus dem Lagerraum zu einem Raum außerhalb des Lagers fließt, durch den die Zentrifugalkraft aufwendenden Pfad aufwendet; und einen Fremdstoff-Auffangabschnitt, der die Fremdstoffe auffängt, die aus dem Schmieröl ausgeschieden werden, auf die eine Zentrifugalkraft durch den die Zentrifugalkraft aufwendenden Pfad aufgewendet wird. Bei einem solchen Dichtungselement kann es sich beispielsweise um ein, von der Seite betrachtet, in Umfangsrichtung C-förmiges Dichtungselement handeln.
  • Auch wenn in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Ölpumpenvorrichtung 10 eine Tauchkolbenpumpe (Kolbenpumpe) ist, die dazu konfiguriert ist, Schmieröl in den Zirkulationspfad zu schicken, wenn eine Antriebskraft eingegeben wird, und das Dichtungselement in der Wälzlagereinheit 20 der Tauchkolbenpumpe eingesetzt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt und kann auch in einer Ölpumpenvorrichtung eingesetzt werden, die eine andere Struktur hat, oder kann in verschiedenen anderen Vorrichtungen als einer Ölpumpenvorrichtung eingesetzt werden, wie beispielsweise einer Vorrichtung mit einer Wälzlagereinheit und einem Betriebsmechanismus, der mit einem gemeinsamen Schmieröl geschmiert wird, welches auch die Wälzlagereinheit schmiert.
  • So kann das Dichtungselement der vorliegenden Erfindung beispielsweise in der Wälzlagereinheit einer hydraulischen Antriebsvorrichtung eingesetzt werden, wie beispielsweise einem Tauchkolbenpumpenmotor (Kolbenpumpenmotor), der dazu konfiguriert ist, aufgrund des Fluiddrucks des Schmieröls (Hydrauliköl) das von außen zugeführt wird, eine Vielzahl von Kolben auf- und ab zu bewegen und dadurch ein Wellenelement um seine Mittelachse zu drehen, und die Rotationsantriebskraft auszugeben.
  • Außerdem kann das Dichtungselement (können die Dichtungselemente) der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Vorrichtungen eingesetzt werden, die eine Wälzlagereinheit beinhalten, insbesondere wenn verhindert werden muss, dass Fremdstoffe oder Objekte wie beispielsweise Abriebstaub (Eisenstaub) oder abgetrennte Stücke, die in den Wälzlagern vorkommen, in einen Betriebsmechanismus gelangen, der in dem mittleren Abschnitt eines Schmierölpfades (in dem das Schmieröl zirkuliert) angeordnet ist, der sich außerhalb der Wälzlager befindet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Außenring
    2
    Innenringen
    3
    Wälzkörper
    4
    Käfig
    5, 6, 7
    Abstandhalter
    8
    Pressvorrichtung
    10
    Ölpumpenvorrichtung
    11
    Gehäuse
    12, 13
    Zirkulationspfad
    20
    Lagereinheit
    21, 22, 23
    Wälzlager
    30
    Betriebsmechanismus
    31
    Verbindungselement
    32
    Wellenelement
    40
    Dichtungsring
    44, 46, 47
    Filter
    48
    Zirkulationspfad-Schließabschnitt
    49
    Eingriffsabschnitt
    50
    Substrat
    51a, 51b
    Permanentmagnet
    60
    elektrische Schaltung
    70
    Steuermittel
    71
    Ausgangsdetektor
    72
    Datenspeichermittel
    73
    chronologisches Änderungsbestätigungsmittel
    80
    Sensorvorrichtung
    81, 82
    Leitung
    83, 84
    Elektrode

Claims (15)

  1. Abnormalitätsdetektor für ein Wälzlager, umfassend einen Außenring (1), einen Innenring (2) und Wälzkörper (3), die in einem Lagerraum zwischen dem Außenring (1) und dem Innenring (2) angeordnet sind, wobei der Abnormalitätsdetektor umfasst: einen Filter (F, 46, 47), der zum Verhindern konfiguriert ist, dass Metallstücke, die in Schmieröl enthalten sind, welches durch den Lagerraum fließt, den Filter durchlaufen, während gleichzeitig zugelassen wird, dass das Schmieröl den Filter durchströmt; eine elektrische Schaltung (60) mit einem Paar von Elektroden und Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu einer Stromquelle erstrecken; und einen Ausgangsdetektor (71), der zum Ermitteln einer Änderung in dem elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung konfiguriert ist, wenn Metallstücke zwischen dem Paar von Elektroden anhaften, um dadurch einen Zustand der Metallstücke zu ermitteln, die in dem Schmieröl enthalten sind.
  2. Abnormalitätsdetektor nach Anspruch 1, wobei das Paar von Elektroden der elektrischen Schaltung (60) ein Paar von Permanentmagneten (51a und 51b) umfasst, die an dem Filter (F, 46, 47) angeordnet sind, so dass sie einander beabstanden.
  3. Abnormalitätsdetektor nach Anspruch 2, wobei ein magnetisches Element zwischen dem Paar von Permanentmagneten (51a und 51b) angeordnet ist, so dass Spalte zwischen dem magnetischen Element und den jeweiligen Permanentmagneten (51a und 51b) definiert werden.
  4. Abnormalitätsdetektor nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Filter (F, 46, 47) eine Durchgangsöffnung (44, 46a, 47a) umfasst, durch die Schmieröl fließt, und wobei die Permanentmagneten (51a und 51b) auf den jeweiligen Seiten der Durchgangsöffnung (44, 6 und 40a, 47) angeordnet sind.
  5. Abnormalitätsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der elektrische Ausgang einen spannungsgeteilten Ausgang von der elektrischen Schaltung (60) umfasst.
  6. Abnormalitätsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Paar von Elektroden, die das Paar von Permanentmagneten (51a und 51b) umfassen, eines aus einer Vielzahl von Paaren von Elektroden des Abnormalitätsdetektors ist, wobei die Vielzahl von Paaren von Elektroden Paare von Permanentmagneten umfassen und so angeordnet sind, dass Spalte in unterschiedlichen Größen zwischen den jeweiligen Paaren von Elektroden definiert sind.
  7. Abnormalitätsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die elektrische Schaltung des Weiteren Anschlüsse auf einem Schaltungssubstrat beinhaltet, wobei das Paar von Permanentmagneten (51a, 51b) auf Oberflächen der jeweiligen Permanentmagnete Beschichtungen aus einem elektrisch leitfähigen Metall beinhaltet, und wobei die Beschichtungen elektrisch mit den Anschlüssen der elektrischen Schaltung verbunden sind.
  8. Abnormalitätsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Ausgangsdetektor (71) dazu in der Lage ist, basierend auf einem vorgegebenen Schwellenwert und dem elektrischen Ausgang von der elektrischen Schaltung zu beurteilen, dass das Wälzlager sich in einem abnormalen Zustand befindet.
  9. Abnormalitätsdetektor nach einem der Ansprüche 2 bis 8, des Weiteren umfassend: ein Datenspeichermittel (72), das zum Speichern von Informationen konfiguriert ist, wenn der Ausgangsdetektor (71) beurteilt, dass sich das Wälzlager in einem abnormalen Zustand befindet; und ein chronologisches Änderungsbestätigungsmittel (73), das dazu konfiguriert ist, chronologische Änderungen in einem abnormalen Zustand des Wälzlagers basierend auf vergangenen Beurteilungsinformationen zu bestätigen, die in dem Datenspeichermittel (72) gespeichert sind.
  10. Lagereinheit, die das Wälzlager nach Anspruch 1 beinhaltet, wobei die Lagereinheit des Weiteren umfasst: einen Betriebsmechanismus (G, 30), der außerhalb des Lagerraums angeordnet ist und bewegliche Teile beinhaltet, die von Schmieröl geschmiert werden; ein Dichtungselement (40), das an einem aus dem Außenring (1), einem an dem Außenring (1) fixierten Element, dem Innenring (2) und einem an dem Innenring (2) fixierten Element montiert ist und einen Schmierölpfad abdeckt, der sich von dem Lagerraum zu dem Betriebsmechanismus (G, 30) erstreckt; wobei das Dichtungselement (40) so an dem Filter (F, 46, 47) vorgesehen ist, dass es Fremdstoffe auffängt, die in dem Schmieröl enthalten sind, das aus dem Lagerraum zu dem Betriebsmechanismus (G, 30) durch den Filter fließt, wobei das Paar von Elektroden an dem Dichtungselement (40) montiert ist, und wobei das Paar von Elektroden, die elektrische Schaltung (60) und der Ausgangsdetektor (71) eine Sensorvorrichtung (80) bilden, die dazu konfiguriert ist, elektrisch Fremdstoffe zu ermitteln, umfassend Metall, das zwischen dem Paar von Elektroden anhaftet; und ein Antirotationsmittel, das zwischen dem Dichtungselement (40) und dem einen aus dem Außenring (1), dem an dem Außenring (1) fixierten Element, dem Innenring (2) und dem an dem Innenring (2) fixierten Element montiert ist, und das Dichtungselement (40) so fixiert, dass das Dichtungselement (40) relativ zu dem einen aus dem Außenring (1), dem an dem Außenring (1) fixierten Element, dem Innenring (2) und dem an dem Innenring fixierten Element (2) nicht drehbar ist.
  11. Lagereinheit nach Anspruch 10, wobei das Dichtungselement (40) einen Wandabschnitt beinhaltet, der eine Seitenöffnung des Lagerraums des Wälzlagers abdeckt, und mit dem Filter (F, 46, 47) versehen ist, der sich entlang einer Umfangsrichtung des Wandabschnitts des Dichtungselements erstreckt, und wobei die Sensorvorrichtung (80) an dem Filter (F, 46, 47) montiert ist.
  12. Lagereinheit nach Anspruch 10, des Weiteren umfassend ein Gehäuse (11), das in einer Position radial außerhalb des Außenrings (1) fixiert ist und einen Zirkulationspfad aufweist, durch den das Schmieröl zirkuliert, wobei das Antirotationsmittel einen Vorsprung umfasst, der an dem Dichtungselement (40) ausgebildet und in den Zirkulationspfad eingesetzt ist.
  13. Lagereinheit nach Anspruch 12, wobei sich der Zirkulationspfad zu einem Abschnitt auf einer Endfläche des Gehäuses (11) öffnet, die sich radial außerhalb der Seitenöffnung des Lagerraums des Wälzlagers befindet, und wobei der Vorsprung des Dichtungselements (40) einen Zirkulationspfad-Schließabschnitt (48) mit einem zusätzlichen Filter umfasst, der axial in den Zirkulationspfad vorsteht und dabei durch die Öffnung des Zirkulationspfades verläuft.
  14. Lagereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Paar von Elektroden der Sensorvorrichtung (80) auf einer Seite des Filters (F, 46, 47) angeordnet ist, die zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, so dass die Elektroden einander beabstanden, und wobei die Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu der Stromquelle erstrecken, Abschnitte beinhalten, die an einer Umfangsposition des Dichtungselements (40) vorgesehen sind, an der sich das Antirotationsmittel befindet, und sich zu einem Raum außerhalb des Rollenlagers erstrecken.
  15. Lagereinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Paar von Elektroden der Sensorvorrichtung (80) auf einer Seite des Filters (F, 46, 47) angeordnet ist, die zu dem Lagerraum ausgerichtet ist, so dass die Elektroden einander beabstanden, und wobei die Leitungen, die sich von den jeweiligen Elektroden zu der Stromquelle erstrecken, Abschnitte beinhalten, die sich von dem Zirkulationspfad-Schließabschnitt (48) zu einem Raum außerhalb des Rollenlagers ziehen.
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