CN1940323B

CN1940323B - 滚动轴承装置

Info

Publication number: CN1940323B
Application number: CN2006101599491A
Authority: CN
Inventors: 铃木数也
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: EP1770295A3; EP1770295A2; JP4424293B2; US7832937B2; CN1940323A; JP2007092886A; EP1770295B1; US20070071382A1

Abstract

本发明提供一种滚动轴承装置。设置在滚动轴承装置(1)上的供油单元(2)具有其开口与滚动轴承(1)的保持器(14)的某部分相面对的润滑油排出喷嘴(23)。该润滑油排出喷嘴(23)的开口方向相对旋转中心轴向向旋转方向一侧倾斜。

Description

滚动轴承装置

技术领域

本发明涉及一种在滚动轴承上设置有供给微量润滑油的供油单元的滚动轴承装置。

背景技术

在专利文献1(特开2004-108338号公报)中公开了一种设置有供油单元的滚动轴承装置，其中，在滚动轴承的固定侧轨道部件上设置有供油单元，该供油单元用于对滚动体或轨道部件的轨道面按需供应润滑油，供油单元包括：储存润滑油的油箱；吸引油箱内润滑油并将其排出的微型泵；设置在微型泵的排出口并将开口朝向滚动体或轨道部件的轨道面附近的喷嘴；驱动微型泵的驱动部。

这种滚动轴承装置虽被用于工程机械等设备中，但是，在高速旋转的情况下使用时，由于在喷嘴前端部产生的负压，存在润滑油容易泄漏的问题，另外，若从喷嘴喷出的油滴移动到喷嘴的根侧，还会出现润滑油不能供给到适当位置的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轴承装置，该滚动轴承装置能够防止润滑油的泄漏以及能防止油滴向相反方向移动，由此，即使在高速旋转的情况下使用时，也能将润滑油可靠地供给到适当的位置。

本发明涉及的滚动轴承装置，由滚动轴承及供油单元构成，其中，滚动轴承包括固定侧轨道部件、旋转侧轨道部件及可使两轨道部件相对旋转的多个滚动体，供油单元包括开口朝向滚动体或轨道部件的轨道面附近的润滑油排出喷嘴，其特征在于：喷嘴的开口方向朝向由旋转而产生的空气的流动方向倾斜。

供油单元包括：储存润滑油的油箱；吸引并排出油箱内润滑油的泵；设置在泵的排出口上的润滑油排出喷嘴及用于驱动泵的驱动部。

通常，将供油单元安装在固定侧(固定侧轨道部件或安装有固定侧轨道部件的壳体等)上，在这种情况下“朝向由旋转而产生的空气的流动方向倾斜”与“相对旋转中心轴向朝向旋转方向侧倾斜”的意思相同。

润滑油排出喷嘴例如由位于滚动轴承的最下部且沿水平方向延伸的主体及相对主体呈大致直角弯曲的排出部构成，将该排出部朝向空气的流动方向(旋转方向)。在此，排出部的朝向并不局限于水平方向(平行于空气流动方向)，也可以相对主体向下倾斜。在这种情况下，排出部与水平方向所成角度α可在0度以上(可以与空气的流动方向平行)且在不足90度(不可垂直于空气的流动方向)的范围内适当选择。此外，将由润滑油排出喷嘴的设置位置所决定的泵的设置位置优选设置在油箱的下方，但是，并不局限于在滚动轴承的最下部。

通过使喷嘴的开口方向朝向由旋转产生的空气的流动方向倾斜，能够防止润滑油泄漏及油滴向相反方向移动。喷嘴优选的是其前端侧部分向旋转方向侧弯曲，另外喷嘴的开口方向优选垂直于旋转中心轴向。

有必要使喷嘴的开口位置至少比滚动轴承的端面更靠近轴向内侧，优选使其比保持器的轴向外侧端部更靠近轴向内侧。

可将供油单元的全部结构内置于滚动轴承内部，也可将其部分结构(例如，只是安装了喷嘴的泵或只是附带喷嘴的泵及油箱)安装在滚动轴承的固定侧轨道部件上，或将其全部结构设置在滚动轴承的外部。

在供油单元内置于滚动轴承内部的情况下，在滚动轴承的固定侧轨道部件或在固定于固定侧轨道部件上的密封环上安装供油单元结构。在将供油单元设置于滚动轴承外部的情况下，将供油单元结构安装在支承滚动轴承的固定侧轨道部件的壳体上、与固定侧轨道部件邻接并固定于壳体内的衬垫上、或安装在用于封闭壳体端部的盖体等上。

作为泵，适合使用例如隔膜式微型泵，该隔膜式微型泵的隔膜、润滑油排出喷嘴以及润滑油吸引喷嘴设置在泵室内，并在隔膜上安装有压电元件。该隔膜式微型泵，利用压电元件使隔膜脉动，来使润滑油从润滑油排出喷嘴排出。除了隔膜式以外，也可以使用喷射式泵、叶片泵、螺旋泵以及压电泵等各种泵。另外，在轴承内部变成负压的情况下，可以设置阀来取代强制送出润滑油的泵，该阀可对向润滑油排出喷嘴的供给润滑油的动作进行开或关的控制。

如果喷嘴过长，滞留在喷嘴内的润滑油会导致因泵而发生的润滑油脉动衰减，使润滑油的排出变得困难，因此，在将泵设置在轴承外部的情况下，要将泵设置在滚动轴承的附近。该附近是指将喷嘴的长度控制在通过润滑油的脉动可排出润滑油的范围，并且是使喷嘴的开口可以面临滚动体或轨道部件的轨道面附近的位置上。

包括弯曲部分(排出部)在内的喷嘴的全长虽然根据泵的排出能力而变化，但是为了不使脉动消失，优选全长在70mm以下。喷嘴的排出部的长度占全长的5～60％左右。关于喷嘴的直径，若太细，则润滑油排出困难；若太粗，则难于对润滑油的少量排出进行控制，因此，喷嘴的内径尺寸(直径)优选0.1mm～1mm。

由泵而产生的润滑油排出量受驱动部的控制，例如，在旋转侧轨道部件转速低的区域内，会朝向滚动体或轨道部件的轨道槽附近排出极其微量的润滑油，另外，在转速高的区域内，会朝向滚动体或轨道部件的轨道槽附近排出相应量的润滑油。这样一来，对于滚动轴承的滚动体滚动区域来说，不会出现润滑油严重不足的情况，可以长期连续的供给，可长时期地保持滚动特性的稳定并可延长使用寿命。

滚动轴承可以是深槽滚珠轴承，角接触滚珠轴承等，也可以是其他形式的轴承。

该滚动轴承装置适合作为希望减少维护作业次数并长时间供给微量润滑油的工程机械(尤其是转速例如在1万转以上的高速旋转机械)的主轴用轴承使用。该滚动轴承装置的润滑与在工程机械中使用的润滑油、空气润滑相比，可实现低噪音，且减少了所排出的润滑油的量，因此也有益于环境。另外，该滚动轴承装置的润滑与油脂润滑相比，可实现低转矩并适用于高速旋转的情况，与油脂润滑相比，该滚动轴承装置能够作为因操作性差等理由而不能使用润滑油的各种装置的轴承装置使用。

根据本发明的滚动轴承装置，由于将喷嘴的开口方向朝向考虑了滚动轴承的旋转方向的适当方向，由此，能够防止润滑油的泄漏以及油滴向相反方向移动，因此，即使在高转速的情况下使用时，也能够可靠地向适当位置供给润滑油。

附图说明

图1是本发明的滚动轴承装置的第1实施方式的纵剖视图。

图2是本发明的滚动轴承装置的第1实施方式的侧视图。

图3是从直径方向内侧观察本发明的主要部分的图。

图4是现有的供油单元(图4(a))与本发明的滚动轴承装置的供油单元(图4(b))相比较的立体图。

图5是现有的供油单元与本发明的滚动轴承装置的供油单元就负压大小相比较的图表。

图6是本发明的滚动轴承装置的第2实施方式的示意图。

图7(a)、图7(b)是其他实施方式中喷嘴的立体图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1～图3，表示本发明的滚动轴承装置的第1实施方式。在下面的说明中，上、下方向是指图1及图2中的上、下方向，该上、下方向与安装滚动轴承时的上、下方向一致。

本发明的滚动轴承装置由滚动轴承1及供油单元2构成。

滚动轴承1是内圈旋转的滚珠轴承，包括：外圈(固定侧轨道部件)11，内圈(旋转侧轨道部件)12，使两个圈11、12能够相对旋转的多个滚珠(滚动体)13，以及用于保持多个滚珠13的保持器14。

供油单元2包括：储存润滑油的油箱21；吸引并排出油箱21内润滑油的泵22；设置在泵22的排出口上的润滑油排出喷嘴23；以及驱动泵22的驱动部(未图示)。

在该实施方式中，油箱21及泵22内置在滚动轴承1内部。在外圈11及内圈12上除了设有用于保持滚珠13的部分，还形成有供油单元设置用延长部11a、12a，泵22以可装卸的方式安装在外圈11的供油单元设置用延长部11a的内圆周面下部。另外，沿轴向观察，油箱21呈圆弧状，且其以与泵22在圆周方向上相邻接的方式可装卸地安装在外圈11的供油单元设置用延长部11a的内圆周面上，并通过导管24与泵22连接。

泵22为隔膜泵，其利用压电元件使作为被驱动部的隔膜往复位移，由此，将油箱21内的润滑油吸引至泵室内并将润滑油从喷嘴23排出。

喷嘴23由沿水平方向延伸的主体25及相对于主体25大体成直角弯曲的排出部26构成，呈L字形状。喷嘴23的开口，即排出部26的前端位于比滚动轴承1的端面更靠近轴向内侧的位置，并与保持器14的某部分相面对。在图3中，箭头表示内圈12的旋转方向，喷嘴23的排出部26的开口朝向旋转方向。

在驱动部设置有电源电池(或者发电机)、泵控制电路等，泵22根据来自该驱动部的电压信号被驱动，泵22从油箱21吸引润滑油，然后将润滑油从喷嘴23向滚珠13、外圈11的轨道面、内圈12的轨道面方向排出。

润滑油的排出量，例如，在内圈的低转速区域是极其微量的润滑油，在高转速的区域是与其相应量的润滑油。另外，设置检测滚动轴承的润滑状态的传感器，对应于该传感器的输出，能够对泵的润滑油排出量进行控制。

滚动轴承1旋转时，会因旋转产生气流，其会防碍润滑油的正常供给。例如，因滚动轴承1旋转而产生的气流会产生类似风幕(工ア一カ一テン)的作用，其结果是，在喷嘴朝向滚动轴承的端面的情况下，滴下的润滑油向轴向内侧的移动受到该风幕的妨碍。这个问题可通过将喷嘴23的开口贯通风幕并面对保持器14的某部分这种方法得到解决。

但是，若喷嘴是直线状的，尤其在高速旋转的情况下使用时，会出现不能向适当位置供给润滑油的问题。在图4及图5中，对使用现有的呈直线状的、且开口方向相对旋转中心轴向并不向旋转方向侧倾斜的喷嘴73(图4(a))的供油单元72与使用上述第1实施方式中的喷嘴23(图4(b))的供油单元2进行比较，关于喷嘴23、73前端的负压，如图5所示，对于现有的喷嘴(用符号a表示)来说，随着转速的提高负压也大幅增加，与此相比，第1实施方式中的喷嘴23(用符号b表示)，其负压的增长率极小，尤其在高速旋转的情况下使用时，这一点是极其有用的。另外，如图4(a)所示，在现有的供油单元中，会出现从其轴向与箭头所示的旋转方向垂直的喷嘴73排出的油滴D沿着喷嘴73移动到其根侧的现象，与此相比，如图4(b)所示，在第1实施方式中的供油单元中，喷嘴23的排出部26的轴向与箭头所示的旋转方向相同，油滴D凭借旋转产生的风被保持在喷嘴23的排出部26的前端，其结果是，可以可靠地进行润滑。

这样一来，凭借该滚动轴承装置1，滚动轴承2的滚珠13的滚动区域不会出现润滑油供应严重不足的情况，可长时间连续的供给，可长时期地保持滚动特性的稳定并可延长使用寿命。

另外，虽然上述滚动轴承1是内圈旋转的滚珠轴承，但也可以是滚珠轴承以外的滚动轴承，另外，也可以是外圈旋转的轴承。在为外圈旋转的滚珠轴承的情况下，油箱21及泵22安装在内圈12的供油单元设置用延长部12a上。

在上述第1实施方式中，由于油箱21及泵22紧凑地内置在滚动轴承1内，在组装入工程机械的主轴等时，可容易地组装。与将供油单元2的油箱21及泵22内置在滚动轴承1内的第1实施方式相比，如图6所示，可将供油单元2设置在滚动轴承1外部。

在图6中，滚动轴承装置由滚动轴承31及供油单元32构成。滚动轴承31为内圈旋转的滚珠轴承，包括：外圈(固定侧轨道部件)41，内圈(旋转侧轨道部件)42，使两个圈41、42能够相对旋转的多个滚珠(滚动体)43，及用于保持多个滚珠43的保持器44。供油单元32包括：储存润滑油的油箱51；吸引并排出油箱51内润滑油的泵52；设置在泵52的排出口上的润滑油排出喷嘴53；连接油箱51及泵52的导管54及驱动泵52的驱动部(未图示)。

虽然省略了图示，但供油单元32包括油箱51及泵52，并被安装在安装有滚动轴承31的壳体等固定侧部件的适当位置上。

与第1实施方式相同，喷嘴53为由沿水平方向延伸的主体55及相对于主体55大体呈直角弯曲的排出部56构成的呈L字形状的部件。喷嘴53的开口，即排出部56的前端位于比滚动轴承31的端面更靠近轴向内侧的位置上，并面对保持器44的某部分。因此，泵52从油箱51吸引润滑油，从喷嘴53将润滑油向滚珠43、外圈41的轨道面、内圈42的轨道面方向排出。

由于将喷嘴53制成与第1实施方式中的喷嘴一样的形状，所以，即使对于第2实施方式所涉及的装置，也能在高速旋转时可靠地进行润滑。在该第2实施方式的装置中，由于可以不将供油单元设置用延长部11a、12a设置在滚动轴承1上，所以轴承31本身可使用现有的轴承，不需要进行滚动轴承加工或将供油单元安装到滚动轴承上等操作，能够降低滚动轴承的制造成本。

此外，关于第1实施方式及第2实施方式中的喷嘴23、53，虽然记载了排出部26、56相对于水平的喷嘴主体25、55也在水平方向上，但是在排出部26、56朝向旋转方向的状态下，也可使其相对水平方向倾斜。即，图7(a)表示上述各个实施方式中的喷嘴23、53，如图7(b)所示，在喷嘴主体65与排出部66所成角度仍是直角(喷嘴63的形状不变)的状态下，可使排出部66相对水平方向向下倾斜。在此，可以参考转速来确定排出部66与水平方向所成的角度α，在相对低转速的情况下，α接近垂直(竖直向下)，在相对高转速的情况下α接近水平(图7(a))。

另外，排出部26、56、66与喷嘴主体25、55、65所成的角度，并不局限于直角，锐角或者钝角都可以。并且，喷嘴23、53、63也不是必须呈L字形状，在呈直线状时，可使其轴相对旋转中心轴向朝向旋转方向侧倾斜(此时，轴可以朝向水平方向，也可以相对水平方向向下倾斜)。重要的是，只要喷嘴的开口方向朝向由旋转所产生的空气流动方向倾斜，那么喷嘴的形状就可以进行各种变更。

Claims

1.一种滚动轴承装置，由滚动轴承及供油单元构成，其中，滚动轴承具有固定侧轨道部件、旋转侧轨道部件及可使两轨道部件相对旋转的多个滚动体，供油单元具有开口位于与滚动轴承的端面相比的轴向内侧的润滑油排出喷嘴，其特征在于：喷嘴具有一个在前端将润滑油排出的开口，该开口方向朝向由旋转而产生的空气的流动行进方向倾斜。

2.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，喷嘴的前端侧部分向旋转方向一侧弯曲。

3.如权利要求2所述的滚动轴承装置，其特征在于，喷嘴的开口方向垂直于旋转中心轴向。

4.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，还具有保持多个滚动体的保持器，使喷嘴的开口位于比保持器的轴向外侧端部更靠近轴向内侧的位置。

5.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，供油单元包括：储存润滑油的油箱；泵，其用于吸引油箱内的润滑油并将该润滑油从设置于泵的排出口上的润滑油排出喷嘴排出；驱动泵的驱动部。

6.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，供油单元安装在滚动轴承的固定侧轨道部件上、固定于固定侧轨道部件上的密封环上、支承滚动轴承的固定侧轨道部件的壳体上、与固定侧轨道部件邻接并固定于壳体内的衬垫上、或用于封闭壳体端部的盖体上，喷嘴的开口方向相对旋转中心轴向朝向旋转方向一侧倾斜。

7.如权利要求1所述的滚动轴承装置，其特征在于，润滑油排出喷嘴由沿水平方向延伸的主体、以及相对主体呈大致直角弯曲的排出部构成。

8.如权利要求7所述的滚动轴承装置，其特征在于，包括弯曲部分在内，喷嘴的全长在70mm以下，喷嘴的排出部的长度占全长的5～60％。