专利名称：滚动轴承装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括自润滑功能的滚动轴承装置。
技术背景例如径向滚珠轴承的滚动轴承用于支撑以较高速度聘转的轴，例 如在操作工具上使用的各种心轴。作为润滑用于支撑高速旋转的此类 心轴的滚动轴承的润滑方法，通常，在许多情况下主要使用油气润滑 法。油气润滑法是借助于压縮空气通过管线将间歇提供的微量润滑油 吹向滚动轴承的方法，在该方法中，因迫使润滑油穿过形成在高速旋 转的滚动轴承周围的空气幕而提供给轴承，故使用压縮空气作为所谓 的载体。在这样的油气润滑法中，油气润滑装置和混合阀，以及压縮机和 外部管线必须位于心轴等部件的外面，在所述心轴中整合有作为润滑 对象的轴承，除此以外，在心轴等部件的内部需要形成用于油和空气 的通道。这导致以下问题，即，生产成本提高，和由于使用压縮空气 造成的噪音等级增大。为了解决上述问题，提出了这样的滚动轴承装置，其中润滑油供给机构整合到滚动轴承内部(例如，参见专利文献No.l， 2)。图10 和11显示了整合有润滑油供给机构的滚动轴承的实际构造实例。图10 是轴向平行剖视图，图11是从图10右侧观察得到的前视图。在该实 例中，滚动轴承包括内环51，外环52和多个滚动元件53，所述滚 动元件以如下方式设置，以便以这样的状态自由滚动，即，使得它们
沿圆周方向以恒定间隔由保持架54保持在内环51和外环52之间；和 供油单元，其由在内部储存润滑油的油箱55构成；泵56，其用于吸出 以排放储存在油箱55中的润滑油；喷嘴57，其安装在泵56的排出口 处，并且延伸到位于在内环51和外环52之间限定的环形空间内的滚 动元件53附近，以使其在此开口；和驱动电路58，其包括用于泵56 的供电电池，所述泵构造为固定到固定环(例如，滚动轴承的外环52) 内圆周表面上，以便从位于喷嘴57远端处的开口向在滚动轴承旋转时 形成的空气幕内部提供极少量(例如，几十nl/min)的润滑油。根据该提议的技术，因为润滑油提供给在滚动轴承旋转时产生的 空气幕内部，在油气润滑法的情况下作为载体的压縮空气不再必需， 因此，可以解决噪音问题，另外，压縮机、油气润滑单元以及外部管 线和内部管线也不再必需，其还使所提议技术在成本方面具有优势。专利文献No.l: JP-A-2004-108388 专利文献No.2: JP-A-2004-316707发明内容本发明要解决的问题顺便提及的是，在包括如上所述润滑机构的滚动轴承中，关键在 于解决如何使极少量润滑油有效促进滚动轴承润滑的问题。即，尽管 希望从位于喷嘴远端处的开口提供的几乎全部润滑油都提供到轴承环 和滚动元件以及滚动元件和保持架中兜孔(pocket)的内圆周表面之间， 因为在滚动轴承内部由于其转动产生对气流的干扰和负压，故即使喷 嘴在位于滚动轴承内部的滚动元件附近开口，有时也会发生难以将润 滑油精确地提供给如上所述位置的情况。本发明根据所述情况作出，其目的在于提供一种滚动轴承装置， 在与具有自润滑功能的传统滚动轴承装置相比时，该滚动轴承装置能够以更加可靠的方式将润滑油引入到滚动轴承上适于润滑滚动轴承的
位置，例如滚动元件和轴承环之间、或滚动元件和位于保持架中兜孔 的内圆周表面之间的位置。解决问题的手段为了达到目的，根据本发明，提供了一种滚动轴承装置，包括 内环和外环；多个滚动元件，其滚动设置在内环和外环之间；保持架，其设置在内环和外环之间，并且形成有多个兜孔和沟槽， 所述多个兜孔用于分别容纳所述多个滚动元件，所述沟槽在保持架的 一个端面侧上绕其旋转中心沿着保持架的整个油边周向延伸，与所述 多个兜孔连通并且包括底部；喷嘴，其具有插入到所述沟槽中的远端部分；和 泵，其与用于储存润滑油的油箱连通，用于将储存在油箱中的润 滑油经由喷嘴提供给滚动元件。在此，在本发明中，所述沟槽在沿其横截面观察时可以构造如下。 也就是说，可以优选地采用这样的构造，其中沟槽随着其接近滚动元 件而朝向外环扩展得更宽，还可以优选地采用这样的构造，其中沟槽 随着其接近滚动元件而延伸得更靠近外环。本发明通过形成与各兜孔连通的圆周沟槽和使喷嘴插入到位于其 远端处的沟槽中以提供润滑油而解决了上述问题。艮口，在本发明中，沟槽以这样的方式设置在保持架的一个端面上， 以便围绕保持架的旋转中心周向延伸，所述沟槽通过其底部与所述兜 孔各自连通，并且喷嘴远端从一个端面侧插入到沟槽中。该构造产生 这样的状态，其中位于喷嘴远端处的开口与兜孔的内部各自连通。根 据该构造，当滚动轴承旋转时，由于位于喷嘴插入侧上的保持架中的 开口和兜孔中的开口之间没有速度差，因此在喷嘴开口的沟槽部分中 几乎不产生对气流的干扰和负压，由此，从位于喷嘴远端处的开口提
供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件，并且如此提供的几乎全部润 滑油都用于滚动轴承的润滑。另外，如其横截面所示，沟槽随着其接近滚动元件而朝向外环扩 展得更宽，或者沟槽随着其接近滚动元件而延伸得更靠近外环，因此， 在沟槽内通过离心力产生导向滚动元件的气流，并且使从位于喷嘴远 端处的开口提供的润滑油以可靠的方式流向滚动元件.本发明的优点根据本发明，在包括喷嘴和泵的滚^轴承中，所述喷嘴以这样的 方式插到轴承的内环和外环之间，以便在于所述内外环之间限定的环 形空间内开口，所述泵用于通过喷嘴提供储存在油箱中的润滑油，由 于沟槽以这样的方式形成在保持架的一个端面侧上，即沿着保持架的 整个周边周向延伸并且与所述兜孔各自连通，其中所述保持架通过将 滚动元件各自容纳在所述兜孔中，而将该滚动元件以恒定间隔保持在 内环和外环之间，喷嘴插入到形成在其远端处的沟槽内，在位于喷嘴 远端的开口处产生这样的状态，其中与具有自润滑功能的传统滚动轴 承相比，很难产生对气流的干扰和负压，因此，从位于喷嘴远端处的 开口提供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件以便促进滚动轴承的润 滑，从而可以通过提供少量润滑油有效润滑滚动轴承。结果，在油箱 不能重注润滑油的供油单元的情况中，可以延长储存在油箱中的润滑 油的寿命，而在油箱可以重注润滑油的供油单元的情况中，可以延长 重注润滑油的时间间隔。
图1是本发明应用于径向滚珠轴承的实施例的轴向平行剖视图。 图2是图1所示实施例中的外环间隔物3的前视图，其由从图1 左侧观察而得。图3是显示本发明实施例中的供油单元4的总体构造的示意图，其中一起显示了表示机械构造的示例性图形和表示电气构造的框图。
图4是本发明实施例中的保持架14的透视图。图5是本发明实施例中的同一保持架14的局部剖视图，其由从与图4所示保持架相对的端侧观察而得。图6是本发明另一个实施例的主体部分的轴向平行剖视图。图7是本发明另一实施例的主体部分的轴向平行剖视图。图8是显示本发明应用于使用冠状保持架的滚动轴承时的沟槽形成实例的透视图。图9是轴向平行剖视图，其显示了供油单元整合到滚动轴承自身内部中的实例。图IO是轴向平行剖视图，其显示了包括自润滑功能的传统滚动轴 承装置的构造实例。图11是传统滚动轴承的前视图，其由从图IO右侧观察而得。1:径向滚珠轴承;11，110:内环；12，120:外环；13:滚动元件；14，140:保持架；14a，l術兜孔；14b，140b:沟槽；14c:开口；14d:外侧壁；2:内环间隔物；3:外环间隔物；4:供油单元；41:油箱；42:泵；43:喷嘴；44:驱动电路
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。图1是本发明应用于径向滚珠轴承的实施例的轴向平行剖视图， 图2是径向滚珠轴承的外环间隔物3的前视图，其由从图1左侧观察 而得。该实施例显示了供油单元4设置在外环间隔物3上的实例，在径向滚珠轴承1中内环间隔物2和外环间隔物3彼此相邻设置，所述外 环间隔物3构成轴承1的固定侧ii的间隔物。径向滚珠轴承1具有这 样的结构，其中多个滚动元件(球)13沿圆周方向以预定间隔保持在 内环11和外环12之间，同时各自容纳在形成于保持架14中的多个兜 孔14a中，在该实施例中，外环12整合在外壳H中作为固定环，并且 轴S固定到内环11的内圆周表面上。供油单元4主要由用于储存润滑油的油箱41，泵42，安装在泵 42排出口处的喷嘴43和用于泵42的驱动电路44组成，其中所述泵通 过管41a与油箱41连通以便吸出并排放储存在油箱41中的润滑油， 供油单元4的这些组成构件沿外环间隔物3的内圆周表面固定于其上。 喷嘴43插入到在位于其远端部分处的保持架中形成的沟槽14b中，如 稍后所描述的那样。图3显示了供油单元4的总体构造实例，其中一起显示了表示机 械构造的示例性图形和表示电气构造的框图。泵42由泵室42a、形成泵室42a的一个壁部的隔膜42b，贴附于 隔膜42b上的压电元件42c和设置在泵室42a和管41a之间的连接部分 处的止回阀42d构成。驱动电路44包括供电电池44a并且将例如矩形 电压信号提供给压电元件42c。在该构造中，当矩形电压信号施加给压 电元件42c时，隔膜42b如图所示垂直移动。当隔膜42b向上移动时， 油箱41中的润滑油经由止回阀42d和管41a吸入泵室42a，而当隔膜 在其向上移动之后向下移动时，泵室42a中的润滑油排向喷嘴43，以 便从喷嘴43的远端开口 43a供向保持架14。当润滑油由泵42排出时， 由于止回阀42d的存在，可以在任何情况下防止泵室42a中的润滑油 返回到管41a侦"要提供给径向滚珠轴承1的润滑油量是极少量的， 约为30nl/min。另外，根据使用情况，润滑油供应量可以改为几百pl 到几百nl/min。该实施例的保持架14为树脂制保持架，如作为保持架透视图的图 4，以及作为从图4的相对端面侧观察的局部剖视图的图5所示，沟槽 14b以这样的方式形成在保持架的一个端面侧上，以便沿着保持架的整 个周边围绕其旋转中心周向延伸。该沟槽到达位于其底部的兜孔14a 并随后分别朝向兜孔14a的内部开口。图5中的参考数字14c表示位于 兜孔14a的内圆周表面上的沟槽14b中的开口 。喷嘴43随后从保持架 14的一个端面侧插入沟槽14b中(其间具有微小间隙)，以到达沟槽 14b的底部附近，即，位于其远端开口处的兜孔14a的内圆周表面中的 开口 14c，并且在此开口。根据迄今为止己经描述过的构造，滚动元件13在向心止推轴承1 的内环11旋转时滚动且同时绕其轴线旋转，并且保持架14也伴随滚 动元件13的滚动而进行旋转。因为喷嘴43远端处的开口位于保持架 14的沟槽14b中，几乎不会对气流产生干扰(否则，该干扰将伴随向 心止推轴承1的旋转而在喷嘴开口附近产生)，并且很难产生负压。 因此，从喷嘴远端处的开口提供的几乎全部润滑油通过与位于沟槽14b 底部处的兜孔14a连通的开口 14c到达滚动元件13，以便促进径向滚 珠轴承1的润滑，从而能够通过提供少量润滑油有效地润滑径向滚珠 轴承1。在此，如果将沟槽14b的构造设计为借助于径向滚珠轴承1的旋 转形成朝向沟槽14b内的滚动元件13的气流，则可以使从喷嘴43提
供的润滑油以更可靠的方式粘附到滚动元件上。图6和7的轴向平行 剖视图中显示了这种构造的实施例。在图6所示实施例中，形成于保持架14内的沟槽14b的两个侧壁 中面向外环12的外部侧壁或侧壁14b制成这样的壁，该壁随着其接近 滚动元件13而越发向外倾斜。在具有这种截面形状的沟槽14b中，通 过与径向滚珠轴承1的旋转相关的保持架14的转动，产生沿着向外倾 斜的侧壁14d导向滚动元件13的气流，因此，从喷嘴43远端处的开 口提供的润滑油以可靠的方式随气流流动到滚动元件13。另外，利用 向外倾斜的侧壁14d，粘附到侧壁14d上的润滑油通过由于保持架14 旋转产生的离心力导向滚动元件13，因此，在这方面，也能够实现润 滑油的有效利用。另一方面，在图7所示实施例中，为了使形成于保持架14中的沟 槽14b在其接近滚动元件13时延伸得更靠近外环12，接近滚动元件 13定位的沟槽Hb的至少一部分向外倾斜。即使在沟槽14b的两个侧 壁都延伸得更靠近外环12的情况下，如同上述实例一样，在沟槽14b 中也产生导向外环12的气流，并且使润滑油容易地到达滚动元件13。 另外，由于粘附到沟槽14b两侧上的润滑油也导向滚动元件13，因此 能够实现润滑油的有效利用。这里，在各实施例中，尽管树脂制保持架描述为作为保持架14使 用，但是毫无疑问，也可以使用其他不同类型的材料，例如黄铜和低 碳钢。另外，本发明还可以应用于冠状保持架。图8中的透视图显示 了本发明应用于冠状保持架的实施例。该冠状保持架140具有这样的 结构，其中支柱部分142突出以便形成兜孔140a，当使用如图所示的 冠状保持架140时，沟槽140b只能形成在位于保持架底座141侧的端 面上，其中沟槽140b的底部与各兜孔140a连通。另外，在迄今为止已经描述过的实施例中，尽管供油单元4描述
为固定到外环间隔物3上，但是供油单元4可以整合到滚动轴承中。图9显示了该实施例的轴向平行剖视图。在图9所示实施例中，当与 正常径向滚珠轴承相比时，内环110和外环120在其一个轴向端面侧 上延伸相同的距离，与上述实施例中所述供油单元类似的供油单元4 整合到在内环110和外环120的延伸部之间限定的环形空间内。在该 实施例中，外环120描述为作为固定环使用，因此，供油单元4的组 成构件固定到外环120的内圆周表面上。还是在该构造中，与上述实 施例中的沟槽类似的沟槽14b形成在保持架14中，喷嘴43插入到在 其远端部分处形成的沟槽14b的内部，从而能够提供与上述实施例所 提供功能和优点相同的功能和优点。另外，毫无疑问，本发明可以等同地应用于除了径向滚珠轴承之 外的其他滚动轴承，例如深槽滚珠轴承、短圆柱滚子轴承和锥形滚柱 轴承。
权利要求
1.一种滚动轴承装置，包括内环和外环；多个滚动元件，其滚动设置在内环和外环之间；保持架，其设置在内环和外环之间，并且形成有多个兜孔和沟槽，所述多个兜孔用于分别容纳所述多个滚动元件，所述沟槽在保持架的一个端面侧上绕其旋转中心沿着保持架的整个周边周向延伸，与所述多个兜孔连通并且包括底部；喷嘴，其具有插入到所述沟槽中的远端部分；和泵，其与用于储存润滑油的油箱连通，用于将储存在油箱中的润滑油经由喷嘴提供给滚动元件。
2. 如权利要求l所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽沿滚动轴承 的轴向方向朝向滚动元件延伸。
3. 如权利要求l所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽的横截面形 状形成为这样的形状，该形状随着沟槽接近滚动元件而朝向外环扩展 得更宽。
4. 如权利要求l所述的滚动轴承装置，其中所述沟槽随着其接近 滚动元件而延伸得更靠近外环。
全文摘要
沟槽形成在包括多个用于保持各滚动元件的兜孔的保持架的一个端面侧上，所述沟槽沿保持架的整个圆周围绕其旋转中心周向延伸，并且具有与所述多个兜孔各自连通的底部，供油单元的喷嘴的远端部分插入到所述沟槽中，因此，当滚动轴承旋转时，抑制了在喷嘴开口附近产生对气流的干扰和负压，使得从喷嘴提供的润滑油以可靠的方式到达滚动元件。
文档编号F16N7/32GK101120179SQ20068000476
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年2月15日
发明者上野弘, 浦野宽幸, 铃木数也 申请人:株式会社捷太格特