JP2017106564A - 潤滑油供給ユニットおよび軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期に安定して動作させることが可能な潤滑油供給ユニットおよび軸受装置を提供する。【解決手段】軸受１１の内部に供給される潤滑油を保持する保持部（潤滑油タンク３０）と、保持部から軸受１１の内部に潤滑油を供給する供給部（駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２およびノズル３７）とを備える。供給部は、保持部から潤滑油を吸引し、基準値以上の吐出圧力を潤滑油に印加可能に設けられているポンプ２９と、ポンプ２９に接続され、軸受１１の内部に延在する供給管路（吐出チューブ３２およびノズル３７）と、基準値以上の吐出圧力が加えられた潤滑油を供給管路において流通させ、基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の供給管路における流通を阻止する調整部（逆止弁８０）を含む。【選択図】図１

Description

この発明は、潤滑油供給ユニットおよび軸受装置に関し、より特定的には軸受に隣接して配置され当該軸受内部に潤滑油を供給する潤滑油供給ユニットおよび軸受装置に関する。

給油ユニットを転がり軸受の内部に組み込んだ転がり軸受装置が従来から知られている。（特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１に開示された軸受装置は、転がり軸受の内部にグリースが封入されている。このグリースの基油と同じ種類の潤滑油が、転がり軸受に隣接する間座内に収容されている。給油ユニットでは、この間座内の潤滑油を毛細管現象により、転がり軸受の内部に補充供給している。

また、特許文献２に開示された軸受装置は、軸受に隣接する間座内に配置された潤滑油タンクとポンプとを含む。この軸受装置では、ポンプを間欠的に動作させることにより、軸受に潤滑油を長期間安定して供給できるとしている。

特開２００５−１８０６２９号公報 特開２０１４−３７８７９号公報

上述した特許文献１に開示された装置では、軸受内部に予めグリースが封入され潤滑が行われるが、同時に間座内に収容されたグリースの基油も軸受内部へ常時供給されるため、潤滑油の供給が過剰になり易い。特許文献１に開示された装置では、間座内の基油（潤滑油）の消費も早いため長期間安定して軸受へ潤滑油を供給することは難しい。

また、上記特許文献２に開示された装置では、上記特許文献１に開示された装置よりも潤滑油の供給を長期間実施できると思われるものの、軸受装置の外部から潤滑油の供給状態を確認することができない。そのため、ポンプなどの動作不良といった要因により潤滑油の供給不良などが発生しても、軸受の動作に異常が発生するまで、そのような潤滑油の供給不良といった問題を把握することは難しい。このため、軸受装置を長期に安定して動作させるため、軸受装置の異常を早期に検出してメンテナンスするといった対応を取ることが難しかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、長期に安定して動作させることが可能な潤滑油供給ユニットおよび軸受装置を提供することである。

本発明に係る潤滑油供給ユニットは、軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、保持部から軸受の内部に潤滑油を供給する供給部とを備える。供給部は、保持部から潤滑油を吸引し、基準値以上の吐出圧力を潤滑油に印加可能に設けられているポンプと、ポンプに接続され、軸受の内部に延在する供給管路と、基準値以上の吐出圧力が加えられた潤滑油を供給管路において流通させ、基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の供給管路における流通を阻止する調整部を含む。

本発明によれば、長期に安定して動作させることが可能な潤滑油供給ユニットおよび軸受装置を提供することができる。

実施の形態１に係る軸受装置の潤滑油供給ユニットの一例を示す断面模式図である。 図１中の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図１中の線分ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面模式図である。 図１に示したポンプの一例を示す断面模式図である。 変形例に係る軸受装置の潤滑油供給ユニットの一例を示し断面模式図である。 図５中の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。 図５中の線分ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面模式図である。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第１の例を示すグラフである。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第２の例を示すグラフである。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第３の例を示すグラフである。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第４の例を示すグラフである。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第５の例を示すグラフである。 潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第６の例を示すグラフである。 実施の形態３において、潤滑油供給ユニットの電源部に含まれる蓄電部の蓄電電圧と時間との関係の第６の例を示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
＜軸受装置の構成＞
図１〜図４を参照して、実施の形態１に係る軸受装置を説明する。本実施形態に係る軸受装置１０は、転がり軸受装置であって、転がり軸受である軸受１１（図２参照）と、潤滑油供給ユニット２０（図２参照）と備える。潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の軸方向の一端部に突き当てられた外輪間座３３と内輪間座３４との間に組み込まれている。

軸受１１は、たとえば回転側の軌道輪である内輪１４と、たとえば固定側の外輪１３と、これらの内輪１４と外輪１３との間に介在された複数の転動体１５と、複数の転動体１５を一定間隔に保持する保持器１６と、当該保持器１６の外周側に配置されたシール部材とを主に備える。軸受１１としては、たとえば、アンギュラ玉軸受、深溝玉軸受、あるいは円筒ころ軸受などを用いることができる。軸受１１には、予め所望のグリースが封入される。上記シール部材は、外輪間座３３などが配置された側と反対側の端部に配置される。

内輪間座３４と外輪間座３３とから間座が構成されており、内輪間座３４は内輪１４の一方の端面に突き当てられる。外輪間座３３は外輪１３の一方の端面に突き当てられる。

潤滑油供給ユニット２０は、図１〜図３に示すように、円環状のハウジング（ハウジング本体２１および蓋体２２）内に配置された、円周方向に発電部２５、充電部を含む電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０、および逆止弁（調整部）８０を主に備える。潤滑油タンク３０は、軸受１１に封入されているグリースの基油と同じ種類の潤滑油を貯留する。発電部２５、電源回路２６、制御回路２７、駆動回路２８、ポンプ２９、潤滑油タンク３０は、ハウジング本体２１内部において、円周方向に並ぶように配置されている。発電部２５は電源回路２６に接続されている。電源回路２６は制御回路２７に接続されている。制御回路２７は駆動回路２８に接続されている。駆動回路２８はマイクロポンプなどのポンプ２９を動作させるための回路である。駆動回路２８に接続されたポンプ２９には、潤滑油タンク３０の袋体に接続された吸込みチューブ３１と、当該ポンプ２９から軸受１１の内部に潤滑油を供給するための吐出チューブ３２とが接続されている。吐出チューブ３２の先端部（ポンプ２９と接続された根元部と反対側の端部）には、図２に示すようにノズル３７が接続されている。ノズル３７の先端部は軸受１１の内部（転動体１５に隣接する位置、たとえば軸受１１の固定側の軌道輪と回転側の軌道輪との間）にまで延びている。なお、ノズル３７のノズル穴の内径寸法は、基油の粘度に起因する表面張力と吐出量との関係により、適宜設定される。駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２、ノズル３７、および逆止弁８０は、供給部を構成している。吐出チューブ３２およびノズル３７は、供給管路を構成している。

ポンプ２９は、逆止弁８０が潤滑油を流通させる基準値（開弁圧力）以上の吐出圧力で潤滑油を吐出可能な限りにおいて、任意の構成を備えていればよい。ポンプ２９は、例えば回転式ポンプであり、例えばトロコイドポンプである。図４は、トロコイドポンプとしてのポンプ２９を示す断面模式図である。ポンプ２９は、回転部としてのインナロータ９０およびアウタロータ９１と、固定部としてのケース（図示しない）とを有する。ケースには、吸入ポート９２および吐出ポート９３が形成されている。ポンプ２９の吸入ポート９２および吐出ポート９３は、吸込みチューブ３１および吐出チューブ３２にそれぞれ接続されている。インナロータ９０およびアウタロータ９１は、第１方向Ｒ１に向かって回転（正転）可能である。

インナロータ９０とアウタロータ９１とは複数箇所で接触し、噛み合わされている。ポンプ２９の内部には、インナロータ９０とアウタロータ９１との各接触部により区分された複数の空間（例えば５つの空間）が形成されている。インナロータ９０が第１方向Ｒ１に回転すると、インナロータ９０との噛合いによってアウタロータ９１が第１方向Ｒ１に回転する。インナロータ９０とアウタロータ９１とが正転することにより、上記複数の空間の体積はそれぞれ変化する。なお、図４に示すように、１つの空間の体積が最も小さくなるとき、当該空間（微小隙間Ｓ）におけるインナロータ９０とアウタロータ９１との間隔は、例えば異物（潤滑油に混入され得る潤滑油以外の物、または所定値以上の粘度の潤滑油）の外径よりも小さくなり得る。ポンプ２９は、駆動回路２８を介して制御回路２７により制御される。

ポンプ２９は、インナロータ９０およびアウタロータ９１とが第１方向Ｒ１に向かって回転（正転）することにより、潤滑油タンク３０から吸引した潤滑油を、吐出チューブ３２、逆止弁８０およびノズル３７を介して軸受１１の内部に吐出可能に設けられている。ポンプ２９は、インナロータ９０およびアウタロータ９１とが第１方向Ｒ１に向かって回転（正転）したときに、逆止弁８０の基準値（開弁圧力）以上の吐出圧力を潤滑油に印加することができる。ポンプ２９の駆動時における吐出圧力は、例えば１ｋＰａ以上２ｋＰａ以下である。

逆止弁８０は、吐出チューブ３２に設けられている。逆止弁８０は、基準値（開弁圧力）以上の吐出圧力が加えられた潤滑油を吐出チューブ３２において軸受１１側に向けて流通させる。一方、逆止弁８０は、当該基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の吐出チューブ３２における流通を阻止する。逆止弁８０は、任意の構成を有していればよいが、例えばダックビル式チェックバルブ（型名ＩＭＣＢ８０５７など）であってもよいし、ダイヤフラム式チェックバルブ（型名ＩＭＣＤ１１６Ｐなど）であってもよい。逆止弁８０の上記基準値は、ポンプ２９の駆動時の吐出圧力以下である。また、逆止弁８０の上記基準値は、ポンプ２９の停止時においてポンプ２９の上記複数の空間から漏出する潤滑油の吐出圧力（例えば１ｋＰａ未満）超えである。逆止弁８０の上記基準値は、例えば２ｋＰａ以下であり、好ましくは１ｋＰａ以上である。

制御回路２７は、後述するように潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の供給状況に関するデータを取得するとともに、当該データを制御回路２７の外部へ出力可能になっている。

潤滑油供給ユニット２０の発電部２５としては、例えばゼーベック効果によって発電を行うものを使用することができる。具体的には、図１に示すように、発電部２５は、外輪間座３３に接続された熱伝導体２３ａと、内輪間座３４と隙間を空けて配置された熱伝導体２３ｂと、熱伝導体２３ａと熱伝導体２３ｂとの間を接続するように配置され、熱伝導体２３ａ、２３ｂと密着固定された熱電素子２４（ペルチェ素子のゼーベック効果を利用した素子）とを有する。

ここで、図１に示すように軸受装置１０として転がり軸受装置を使用する場合、転動体１５（図２参照）との摩擦熱により内輪１４と外輪１３の温度が上昇する。通常、外輪１３は機器のハウジングに組み込まれるため熱伝導により放熱される。そのため、内輪１４と外輪１３との間で温度差が生じる（外輪１３の温度に対して内輪１４の温度の方が高い）。その温度が各熱伝導体２３ａ、２３ｂに伝導される。熱伝導体２３ａ、２３ｂは、それぞれハウジング本体２１の内周面と外周面とを貫通するように配置されている。そのため、外輪間座３３を介して外輪１３と接続された熱伝導体２３ａ（ヒートシンク）と、内輪間座３４側（内輪１４側）に位置する熱伝導体２３ｂとの間に配置された熱電素子２４の両端面には温度差が生じる。このため、熱電素子２４ではゼーベック効果により発電を行うことができる。このような発電部２５を用いることにより、外部から潤滑油供給ユニットに電力を供給する必要がないため、軸受装置１０へ外部から電力を供給するための電線を取り付ける必要がない。そのため、上述のように軸受１１へ潤滑油が供給されたことを確認する手段を有する潤滑油供給ユニット２０を用いることがより効果的である。

ハウジング本体２１の外周面を貫通する熱伝導体２３ａにおいて外輪間座３３の内周面に接する面には、熱導電性を考慮した接着剤を使用することが好ましい。なお、外輪１３側の熱伝導体２３ａの外周面の曲率半径は、外輪間座３３の内周面の曲率半径と同一にすることが好ましい。このようにすれば、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａの外周面とを密着させることができるので、熱伝導体２３ａと外輪間座３３および外輪１３との間で熱を効率的に伝えることができる。一方、内輪側の熱伝導体２３ｂの内周面（内輪間座３４と対向する面）は、内輪間座３４とは接していない。可能であれば、外輪側と内輪側の熱伝導体２３ａ、２３ｂの体積を等しくすることが望ましい。また、内輪側の熱伝導体２３ｂの表面積を大きくすることが望ましい。

なお、外輪間座３３の内周面と熱伝導体２３ａとの間、熱伝導体２３ａと熱電素子２４との間、熱電素子２４と内輪側の熱伝導体２３ｂとの間には、熱伝導率及び密着性を高めるため、放熱グリースなどを塗布することが好ましい。放熱グリースは、一般的にシリコーンが主成分である。また、熱伝導体２３ａ、２３ｂの材料としては、熱伝導率の高い金属を使用することが好ましい。例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などを用いることができるが、コスト面から銅を使用することが好ましい。なお、熱伝導体２３ａ、２３ｂの材料として銅を主成分とする銅合金を用いてもよく、銅を主成分とする焼結合金を用いてもよい。また、熱伝導体２３ａ、２３ｂは、コスト面から、例えば焼結、鍛造、鋳造などの加工方法により成形されているのが好ましい。また、熱電素子２４に接続される熱伝導体は高温側のみに配置され、低温側については間座（外輪間座３３）に熱電素子２４を密着固定してもよい。

発電部２５によって発生した（発電された）電荷は、電源回路２６に蓄電される。具体的には、当該電荷は電源回路２６（蓄電回路とも呼ぶ）に含まれる蓄電池やコンデンサなどの蓄電部に蓄電される。コンデンサとしては、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）を使用することが好ましい。電源回路２６は、制御回路２７を介して駆動回路２８およびポンプ２９に電気的に接続されており、これらに対し電力を供給可能に設けられている。

制御回路２７は、駆動回路２８を介してポンプ２９の動作を制御するための制御部である。制御回路２７は、制御プログラムが保持されるプログラム記憶部および当該プログラム記憶部と接続され当該制御プログラムを実行する演算部（マイコン）とを含む。制御回路２７により、ポンプ２９の正転動作に係る各種パラメータ、例えば軸受１１への潤滑油の供給開始時期、供給タイミング（インターバル）、潤滑油の供給のためのポンプ２９の駆動時間、および潤滑油の供給量など、を予め設定することができる。そして、このように潤滑油の供給状態を適切に保つことにより、軸受装置の潤滑寿命を延ばすことができる。

駆動部としての駆動回路２８は、ポンプ２９のインナロータ９０およびアウタロータ９１を第１方向Ｒ１に回転（正転）させることができる。駆動回路２８は、例えば、任意のセンサ（軸受温度センサ、軸受回転センサ、潤滑油残量センサ、潤滑油温度センサ等）を備えていてもよい。これらのセンサからの信号が駆動回路２８の演算部（マイコン）に入力され、軸受１１の温度及びその回転状況に応じてポンプ２９を自動制御し、潤滑油の供給量を調整してもよい。

潤滑油タンク３０は、柔軟性を有する樹脂製の袋体により構成してもよい。潤滑油タンク３０は、円環状のハウジング本体２１に沿って円弧状に配置されていてもよい。

吸込みチューブ３１は、ポンプ２９に対して取り外し可能に接続されていてもよい。吸込みチューブ３１をポンプ２９に対して取り外し可能にすることで、潤滑油タンク３０内の潤滑油の残量がなくなった場合に、吸込みチューブ３１をポンプ２９から外し、吸込みチューブ３１から袋体内に潤滑油を補充することができる。

また、ポンプ２９に対して潤滑油タンク３０の袋体を取り外し可能にしておくことで、潤滑油を充填した予備の袋体を準備しておき、当該袋体を交換することができる。たとえば、使用中の潤滑油タンク３０内の潤滑油がなくなったときに、使用済みの潤滑油タンク３０の袋体を取り外し、予備の袋体（潤滑油が内部に充填された袋体）に交換することにより、潤滑油供給ユニット２０における潤滑油の補充を短時間で行うことができる。

図２に示すように、ハウジング本体２１は、軸受１１と反対側の面が開放されており、断面形状がコの字形状である。蓋体２２は、ハウジング本体２１の開口部を閉塞し、ハウジング本体２１に対して着脱自在に構成されている。このハウジング本体２１と蓋体２２とは、任意の材料により構成してもよいが、たとえば樹脂材料、より好ましくは熱可塑性樹脂により構成してもよい。上記ハウジングを構成する材料としては、たとえばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。また、ハウジング本体２１と蓋体２２とは同種の材料により構成されてもよいが、異なる材料により構成してもよい。

ハウジングの蓋体２２は、ハウジング本体２１に対し、ネジ３９（図６参照）により固定されてもよい。蓋体２２をハウジング本体２１に固定することにより、ハウジング本体２１と蓋体２２とにより囲まれたハウジング内部を密閉することができる。なお、ネジ３９が固定されているタップ穴３５から当該ネジ３９を外して、蓋体２２を取り除くことができる。このようにすれば、潤滑油供給ユニット２０全体を軸受装置１０から取外すことなく、ハウジング本体２１内に収納されている潤滑油タンク３０に、潤滑油を補充することができる。

ハウジング本体２１の外周面は、外輪間座３３の内周面に固定されていてもよい。当該ハウジング本体２１の外周面と外輪間座３３との間はたとえば接着剤によって接着固定されていてもよい。ハウジング本体２１を接着固定する接着剤は、たとえばエポキシ樹脂等を使用してもよい。なお、ハウジング本体２１（つまり潤滑油供給ユニット２０）は軸受１１の静止輪に固定されていてもよい。なお、ハウジング本体２１と内輪間座３４との間には隙間３６が形成されていてもよい。

＜軸受装置の動作＞
軸受１１および潤滑油供給ユニット２０（図２参照）を含む軸受装置では、制御回路２７によりポンプ２９の動作を制御することにより、潤滑油タンク３０から軸受１１に潤滑油を供給することができる。

＜ポンプ２９の正転駆動のタイミング＞
潤滑油供給ユニット２０から軸受１１の内部への潤滑油の供給タイミングは、ポンプ２９の正転駆動のタイミングとして制御される。ポンプ２９の正転駆動のタイミングは、例えば発電部２５で発生した電力が電源回路２６における蓄電部（たとえばコンデンサ）に蓄電され、当該蓄電部の電圧が一定の電圧に達した時点で行なうことが可能である。さらに、グリースを封入した軸受１１の潤滑寿命を長くし、メンテナンスまでの時間を長くするために、次のようなインターバルにすることが望ましい。以下、図８〜図１３を参照して具体的に説明する。図８〜図１３において、縦軸は蓄電部の電圧を示し、横軸は時間を示す。図８〜図１３は、蓄電部の電圧の時間変化（充電および放電状況）を示している。

例えば、図８を参照して、ポンプ２９を正転駆動するために必要な電圧（図８の電圧Ｖ２）に蓄電部の電圧が達する（あるいは満充電になる）までの充電時間４１が、必要とする潤滑油の供給タイミングよりも早い場合には、蓄電部の電圧が電圧Ｖ２に達した（満充電に達した）時点ｔ１の後も、所定時間の蓄電時間（遅延時間４２）を加えて（つまり時点ｔ１から時点ｔ２までの遅延時間を加えて）、時点ｔ２において蓄電部に蓄積された電力によりポンプ２９を正転駆動する。このようにして、蓄電部の電圧が所定の電圧（たとえば満充電）に達する時間より、潤滑油の供給インターバルを長くするように管理できる。

また、図８に示したように、一度ポンプ２９を正転駆動することで蓄電部の電圧が電圧Ｖ１にまで低下した後、再び充電動作を行なう。この結果、蓄電部の電圧が所定の電圧になる（時点ｔ３）。その後、上述した遅延時間を経過した後（時点ｔ４）、再びポンプ２９を正転駆動する。このようなサイクルをその後も（たとえば時点ｔ４〜時点ｔ６まで）続けることができる。

また、図９に示すように、遅延時間４２（時点ｔ１から時点ｔ２までの時間）を、軸受１１に最初から封入されているグリースの寿命時間を考慮して長く設定することができる。たとえば、軸受１１としてグリース封入型の軸受を用いる場合、稼働当初は軸受１１に封入されたグリースにより十分な潤滑が確保できるため、図９に示すように、軸受１１に封入されたグリースによる潤滑寿命（例えば、２万時間）が経過した後に、初回の潤滑油の供給を開始するようにしてもよい。また、このとき軸受１１の稼働開始時点として、蓄電部の充電電圧が一定の値に達した時点や、熱電素子２４からの出力電圧が一定の値に達した時点など、任意のタイミングを採用してもよい。

この場合、たとえば運転開始から時点ｔ２までの時間がグリースの潤滑寿命時間４３と同等となるように、遅延時間４２を設定することができる。なお、時点ｔ２の決定には、制御回路２７におけるタイマー機能により稼働開始時点からの時間を計測し、当該潤滑寿命時間４３の経過時点を上記時点ｔ２としてもよい。また、２回目以降のサイクルにおける遅延時間（時点ｔ３〜時点ｔ４の間、あるいは時点ｔ５〜時点ｔ６の間の時間）については、軸受１１内のグリースの基油がかなり少なくなっていることも考えられるため、軸受装置の使用状況なども考慮して１回目の遅延時間４２より短く設定することができる。このように、初回の潤滑油の供給を遅延させることにより、軸受１１の寿命が長くなり、メンテナンスまでの時間を長くすることができる。

また、図１０に示すように、蓄電部の満充電までの時間に応じて潤滑油の吐出間隔（ポンプ２９の動作インターバル）を制御してもよい。たとえば、蓄電部での充電と放電とを繰り返し、当該充放電のサイクル数について所定サイクル数ごとにポンプ２９を正転駆動するようにしてもよい。具体的には、図１０の時点ｔ１、時点ｔ２、時点ｔ３については、蓄電部から抵抗器などへ放電のみを行ってポンプ２９は駆動させない。そして、４回目の充放電サイクルにおいて満充電になったとき（蓄電部の電圧が電圧Ｖ２になったとき）である時点ｔ４において、ポンプ２９を正転駆動させる。このように充放電サイクルの所定回数ごとにポンプ２９を正転駆動させるようにして、潤滑油の供給インターバルを長くするように管理できる。

ここで、潤滑油供給ユニット２０の発電部２５は、軸受１１の内輪１４と外輪１３との温度差を利用して発電している。そのため、軸受１１の内輪１４の温度が相対的に高くなるような運転状況では、内輪１４と外輪１３との温度差が大きくなり、その結果として発電部２５での単位時間当りの発電量が多くなる。したがって、電源回路２６の蓄電部への充電時間が短くなる。反対に、軸受１１の内輪１４の温度と外輪１３の温度との差があまり大きくない場合には、発電部２５での単位時間当りの発電量が少なくなる。したがって、電源回路２６の蓄電部への充電時間が長くなる。

上述した図１０を、上記内輪１４と外輪１３との温度差が大きい場合に対応すると考えた場合、図１１は、図１０に示した場合より軸受１１の内輪１４と外輪１３との温度差が相対的に小さく、結果的に充電時間が長くなった場合を示している。図１０と図１１とを比較すると、充電時間４１の長さ（たとえば充電開始から時点ｔ１までの時間）について、図１１に示したグラフのほうが長くなっていることが分かる。つまり、図１０に示すように充放電サイクルをポンプ２９の駆動インターバルの決定に用いると、軸受１１の内輪１４と外輪１３との温度差によって、潤滑油の供給インターバルが変化する。

一般的には、軸受１１の内部の潤滑条件が良好な場合には、軸受１１の内部の温度上昇は相対的に小さくなり、潤滑油の供給間隔が長くても差し支えない。一方、軸受１１の内部の潤滑条件があまり良好でない場合には、軸受１１の内部の温度上昇が相対的に大きくなるため、潤滑油の供給間隔を短くすることが望ましい。

したがって、軸受１１の内輪１４と外輪１３との温度差による発電を利用した場合、軸受１１の負荷に応じて潤滑油の供給インターバルが自動的に変化するので、軸受１１の内部の潤滑条件を常に良好に保つことができる。また、図１０および図１１に示した制御では、ポンプ２９の正転駆動までの間に、充放電が繰り返されることになる。したがって、この充放電の回数でポンプ２９の正転駆動のインターバルを管理してもよい。

たとえば、図１２に示すように、１回ポンプ２９を正転駆動した（時点ｔ１）後、充放電を８回繰り返し、９回目の満充電となったとき（電圧Ｖ２に到達した時点ｔ２）においてポンプ２９を正転駆動する、というサイクルを繰り返すようにポンプ２９の駆動インターバルを管理してもよい。

また、蓄電部への充電において満充電までの時間が短い場合は、軸受１１での外輪１３と内輪１４との温度差が大きい（内輪温度が高い）事が推測される。逆に、上記満充電までの時間が長い場合は、上述した場合に比べ相対的に内輪温度が低い事が推測される。そのため、充電時間が相対的に短い場合は、一般的に軸受１１内部の潤滑状態があまり良好でない傾向にあり、充電時間が長い場合は、一般的に軸受１１内部の潤滑状態が良好であると判断しても良い。このように、満充電までの時間を計測する事により、別途、温度センサなどのデバイスを軸受１１に設ける事なく、軸受１１内部の潤滑状態の変化を間接的に推測する事ができる。このような推測を行うため、たとえば運転試験により、満充電までの時間と軸受１１内部の潤滑状態との関係を求めておいてもよい。この場合、軸受１１の回転速度，負荷の大小，予圧量などにより上記時間と軸受１１内部の潤滑状態との関係は変化する。

また、ポンプ２９を駆動した場合と、抵抗器などを用いて蓄電部から端に放電した場合とではポンプ２９を駆動した場合の方が蓄電部での電圧の低下が大きくなる場合がある。たとえば、図１３に示すように、時点ｔ１や時点ｔ２においてポンプ２９を駆動した場合に蓄電部の電圧は電圧Ｖ１まで低下する一方、端に抵抗器などへ放電した場合には蓄電部の電圧は電圧Ｖ３まで低下する場合を考える。ここで、電圧Ｖ１は電圧Ｖ３より低い。この場合、電圧Ｖ１と電圧Ｖ３との間の電圧Ｖ４を閾値として設定し、当該閾値以下の電圧に蓄電部の電圧が下がったときに、制御回路２７において当該電圧が下がったタイミング（たとえば時点ｔ１または時点ｔ２）と電圧値（電圧Ｖ１）とを記憶してもよい。上記タイミングの情報としては、具体的な日時の情報を用いてもよい。

＜ポンプ２９の正転駆動時間＞
潤滑油供給ユニット２０から軸受１１の内部への潤滑油の供給量は、ポンプ２９の正転駆動時間として制御される。ポンプ２９の正転駆動時間は、上述のように、例えば予め設定された時間に基づいて制御回路２７により制御される。

このように、ポンプ２９の正転駆動に関し、タイミングおよび駆動時間が制御回路２７によって適切に制御されることにより、軸受１１の内部の潤滑条件を常に良好に保つことができる。

ポンプ２９の正転駆動時には、逆止弁８０の上記基準値以上の吐出圧力が印加された潤滑油がポンプ２９から吐出チューブ３２に流入することにより、逆止弁８０が開放されて、潤滑油が吐出チューブ３２を経て軸受１１の内部に供給される。一方、ポンプ２９が正転駆動していない時には、逆止弁８０の上記基準値以上の吐出圧力が印加された潤滑油が吐出チューブ３２に流入しないため、逆止弁８０が閉止される。そのため、ポンプ２９の正転駆動を停止したときに、ポンプ２９の上記複数の空間内および逆止弁８０よりも上流側に位置する吐出チューブ３２内に残留している潤滑油は、上記基準値以上の圧力が印加されていないため、逆止弁８０によって軸受１１の内部に供給されることが抑制されている。また、ポンプ２９の正転駆動が停止したときにノズル３７内および逆止弁８０よりも下流側に位置する吐出チューブ３２内に残留している潤滑油は、逆止弁８０が閉止されていることにより、軸受１１の内部に流出することが抑制されている。

つまり、ポンプ２９が正転動作していない時には、ポンプ２９、吐出チューブ３２、およびノズル３７内に残留している潤滑油が軸受１１の内部に供給されない。そのため、ポンプ２９の正転駆動時間を制御することにより、潤滑油供給ユニット２０から軸受１１の内部への潤滑油の供給量を正確に制御することができる。言い換えると、潤滑油供給ユニット２０によれば、潤滑油タンク３０内の潤滑油の残存量を、ポンプ２９の正転駆動時間から正確に見積もることができる。これにより、潤滑油タンク３０内の潤滑油が空になる前に、潤滑油タンク３０内に潤滑油を補充、または潤滑油が充填された潤滑油タンク３０に交換することができる。その結果、潤滑油供給ユニット２０および軸受装置１０は、長期に安定して動作させることが可能である。

＜変形例＞
図５〜図７を参照して、実施の形態１に係る潤滑油供給ユニットおよび軸受装置の変形例を説明する。図５〜図７に示される潤滑油供給ユニットおよび軸受装置は、図１〜図４に示される潤滑油供給ユニット２０および軸受装置１０（図２参照）と基本的に同様の構成を備えるが、発電部２５、制御回路２７、および駆動回路２８の各構成が異なっている。

発電部２５の熱電素子２４は、内輪間座３４に配置された熱伝導体２３と、外輪間座３３との間を接続するように配置されていてもよい。熱電素子２４は、外輪間座３３の内周面と接触している。熱電素子２４は、リード線８１を介して電源回路２６と接続されている。このようにしても、軸受１１の外輪１３と内輪１４との温度差が生じることにより、外輪間座３３と熱伝導体２３との間に配置された熱電素子２４の両端面には温度差が生じる。その結果、熱電素子２４がゼーベック効果により発電を行うことができる。電源回路２６に加えて、発電部２５により発生された電荷を蓄電可能なコンデンサ８２がさらに設けられていてもよい。コンデンサ８２はポンプ２９に電力を供給可能に設けられている。コンデンサ８２の充放電は、駆動制御回路により制御される。

駆動制御回路２７，２８は、図１に示される制御回路２７と駆動回路２８とが１つの回路として設けられたものである。駆動制御回路２７，２８は、コンデンサ８２の充放電を制御することにより、ポンプ２９の動作を制御することができる。

このようにしても、図５〜図７に示される潤滑油供給ユニットは、基準値以上の吐出圧力が加えられた潤滑油を吐出チューブ３２およびノズル３７（供給管路）において流通させ、基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の吐出チューブ３２およびノズル３７（供給管路）における流通を阻止する逆止弁８０を備えるため、図１〜図４に示される潤滑油供給ユニットと同様の効果を奏することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットについて説明する。実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットは、基本的には実施の形態１に係る潤滑油供給ユニット２０と基本的に同様の構成を備えるが、軸受装置の駆動時においてポンプ２９（図１参照）が反転駆動される点で異なる。

図４に示すように、ポンプ２９のインナロータ９０およびアウタロータ９１は、第１方向Ｒ１とは反対の第２方向Ｒ２に向かって回転（反転）可能である。インナロータ９０が第２方向Ｒ２に回転すると、インナロータ９０との噛合いによってアウタロータ９１が第２方向Ｒ２に回転する。インナロータ９０とアウタロータ９１とが反転することにより、上記複数の空間の体積はそれぞれ変化する。

ポンプ２９の反転動作に係る各種パラメータ、例えば反転駆動のタイミング（正転動作停止後から反転動作開始までのインターバル）および反転駆動時間などは、制御回路２７により予め設定することができる。駆動回路２８は、ポンプ２９のインナロータ９０およびアウタロータ９１を第２方向Ｒ２に回転（反転）させることができる。

ポンプ２９は、インナロータ９０およびアウタロータ９１とが第２方向Ｒ２に向かって回転（反転）することにより、ポンプ２９の内部（インナロータ９０とアウタロータ９１との間に形成される空間）に残留している潤滑油を、吸込みチューブ３１を介して潤滑油タンク３０に排出可能に設けられている。仮に、ポンプ２９の正転動作により、ポンプ２９の内部に異物が吸い込まれた場合には、ポンプ２９の反転動作により異物を吸込みチューブ３１を介して潤滑油タンク３０に排出することができる。なお、ポンプ２９の反転時には、吐出チューブ３２には上記基準値以上の吐出圧力が印加された潤滑油が供給されないため、吐出チューブ３２は逆止弁８０により閉じられる。そのため、潤滑油供給ユニット２０によれば、軸受１１の内部の気体等が吐出チューブ３２を介してポンプ２９の内部に吸い込まれることを抑制できる。

＜ポンプ２９の反転駆動のタイミングおよび反転駆動時間＞
ポンプ２９の反転駆動のタイミングおよび反転駆動時間は、予め任意に設定可能である。例えば、ポンプ２９は、上記正転駆動時間が経過して停止した後、速やかに反転駆動するように設定されていてもよい。つまり、例えば図８または図９に示される時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において、ポンプ２９は正転駆動に引き続いて反転駆動してもよい。また、図１０〜図１３に示される時点ｔ１，ｔ２，ｔ４において、ポンプ２９は正転駆動に引き続いて反転駆動してもよい。

また、ポンプ２９は、反転駆動時間が経過して停止した後、速やかに正転駆動を再開するように設定されていてもよい。例えば図８または図９に示される時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において、ポンプ２９は正転駆動、反転駆動に引き続いて正転駆動してもよい。また、図１０〜図１３に示される時点ｔ１，ｔ２，ｔ４において、ポンプ２９は正転駆動、反転駆動に引き続いて正転駆動してもよい。言い換えると、潤滑油供給ユニット２０は、所定量の潤滑油を軸受１１の内部に供給するための動作が、ポンプ２９の正転駆動と反転駆動とが交互に繰り返される一連のプロセスとして実施可能に設定されていてもよい。

また、ポンプ２９の反転駆動のタイミングは、例えば駆動回路２８からポンプ２９に供給される電流値の増加傾向が確認されたタイミングとしてもよい。当該電流値の増加は、例えばポンプ２９のインナロータ９０とアウタロータ９１との間に形成される上記微小隙間Ｓ（図４参照）に異物が噛み込んだ場合に、発生する。そのため、駆動回路２８からポンプ２９に供給される電流値の増加が確認された後にポンプ２９を反転駆動させることにより、異物の噛み込みを解消することができる。この場合、制御回路２７は、例えば上記電流値を測定可能な測定部と、測定部により測定された電流値の増加傾向を検出可能な判定部とを有している。ポンプ２９は、例えば制御回路２７の判定部により電流値の増加傾向が確認されたときに駆動回路２８を介して反転駆動される。

このように、実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットは、正転動作および反転動作可能なポンプ２９を備えるため、ポンプ２９の反転動作によりポンプ２９の内部に潤滑油に混入された異物をポンプ２９から排出することができる。そのため、実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットによれば、軸受１１に対し長期に渡って潤滑油を安定供給可能であり、高い信頼性を有している。また、実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットは、逆止弁８０を備えているため、実施の形態１に係る潤滑油供給ユニットと同様の効果を奏することができる。

（実施の形態３）
次に、図１４を参照して、実施の形態３に係る軸受装置について説明する。図１４において、縦軸は蓄電部の電圧を示し、横軸は時間を示す。実施の形態３に係る軸受装置は、実施の形態１に係る軸受装置と基本的に同様の構成を備えるが、軸受１１に予め封入されたグリースの潤滑寿命が経過する前に、潤滑油の供給が開始される点で異なる。具体的には、実施の形態１に係る軸受装置では、図９に示されるように、軸受１１に封入されたグリースによる潤滑寿命が経過した後に初回の潤滑油の供給を開始するように制御され得る。これに対し、実施の形態３に係る軸受装置では、図１４に示されるように、軸受１１に封入されたグリースによる潤滑寿命が経過する前に初回の潤滑油の供給を開始するように制御される。

この場合、遅延時間４２は、ポンプ２９が駆動される時点ｔ２がグリースの潤滑寿命時間４３内となるように、設定される。遅延時間４２は、例えばポンプ２９が駆動される時点ｔ２がグリースの潤滑寿命時間４３の直前となるように、設定される。遅延時間４２は、蓄電部の満充電までの時間および軸受１１に封入されたグリースによる潤滑状態を予め確認しておき、その確認試験の結果から設定され得る。

実施の形態３に係る潤滑油供給ユニットは、軸受１１に封入されたグリースによる潤滑寿命が経過した後に初回の潤滑油の供給を開始するように制御されるため、軸受１１の焼き付きをより確実に防止することができる。また、実施の形態１に係る潤滑油供給ユニットは、逆止弁８０を備えているため、実施の形態１に係る潤滑油供給ユニットと同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態１〜３に係る潤滑油供給ユニットおよび軸受装置において、ポンプ２９はトロコイドポンプとして構成されているが、他の回転式ポンプであってもよい。ポンプ２９は、例えば遠心ポンプであってもよい。この場合、回転部としての羽根車（インペラ）と、固定部としてのケース（ハウジング）とを有する。羽根車は、第１方向に向かって回転（正転）可能である。好ましくは、羽根車は、第２方向に向かって回転（反転）可能である。遠心ポンプの内部には、羽根車とケースとの間に、上記微小隙間が形成される。そのため、羽根車が反転可能に設けられている遠心ポンプは、実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットおよび軸受装置に好適である。

上述した説明と一部重複する部分もあるが、本発明の実施形態の特徴的な構成を列挙する。

実施の形態１〜３に係る潤滑油供給ユニット２０は、軸受１１の内部に供給される潤滑油を保持する保持部（潤滑油タンク３０）と、保持部から軸受１１の内部に潤滑油を供給する供給部（駆動回路２８、ポンプ２９、吐出チューブ３２およびノズル３７）とを備える。供給部は、保持部から潤滑油を吸引し、基準値以上の吐出圧力を潤滑油に印加可能に設けられているポンプ２９と、ポンプ２９に接続され、軸受１１の内部に延在する供給管路（吐出チューブ３２およびノズル３７）と、基準値以上の吐出圧力が加えられた潤滑油を供給管路において流通させ、基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の供給管路における流通を阻止する調整部（逆止弁８０）を含む。

このようにすれば、基準値未満の吐出圧力が加えられた潤滑油の供給管路における流通を調整部によって阻止することができる。そのため、例えばポンプ２９の停止時に当該ポンプ２９内に残留した潤滑油が供給管路に漏れ出て軸受の内部に供給されることを防止することができる。つまり、ポンプ２９の駆動時にのみ軸受の内部に潤滑油を供給することができる。その結果、ポンプ２９の駆動時間などから保持部における潤滑油の残存量を正確に見積もることができ、保持部内の潤滑油が無くなる前に保持部に潤滑油を補充等することができる。これにより、潤滑油供給ユニットは長期に安定して動作させることができる。

上記調整部は、供給管路上に設けられている逆止弁８０であるのが好ましい。このようにすれば、調整部を小型化することができる。

実施の形態２に係る潤滑油供給ユニットにおいて、上記ポンプ２９は、第１方向Ｒ１および第１方向Ｒ１と反対の第２方向Ｒ２に向けて回転可能な回転部（インナロータ９０、アウタロータ９１、羽根車）を有し、回転部の第１方向に向かう回転動作により潤滑油を保持部から吸引して供給管路へ吐出可能に設けられている。上記ポンプ２９は、第１方向に向かう回転部の回転動作が停止したときに、第２方向に向かう回転部の回転動作を行ってもよい。このようにすれば、ポンプ２９内に形成される微小隙間Ｓ（図４参照）に潤滑油中に混入した異物が噛み込むことを予防することができる。その結果、潤滑油供給ユニットは、長期に安定して動作可能である。

上記ポンプ２９は、第１方向および第１方向と反対の第２方向に向けて回転可能な回転部を有し、回転部の第１方向に向かう回転動作により潤滑油を保持部から吸引して供給管路へ吐出可能に設けられている。上記ポンプ２９は、回転部を駆動する駆動部をさらに有し、駆動部の電流値が閾値を超えたときに、第２方向に向かう回転部の回転動作を行ってもよい。このようにすれば、ポンプ２９内に形成される微小隙間Ｓ（図４参照）に噛み込んだ異物を、ポンプ２９から排出することができる。その結果、潤滑油供給ユニットは、長期に安定して動作可能である。

実施の形態１および２に係る軸受装置は、上記潤滑油供給ユニットと、潤滑油供給ユニットが接続された軸受１１とを備える。そのため、軸受装置は、潤滑油供給ユニットから長期に安定して潤滑油の供給を受けることができるため、軸受１１の焼き付きを長期に渡って防止することができる。その結果、軸受装置は、長期に安定して動作可能である。

実施の形態３に係る軸受装置は、上記潤滑油供給ユニットと、潤滑油供給ユニットが接続された軸受１１とを備える。軸受１１は、予め封入されたグリースを含む。供給部は、グリースの潤滑寿命が経過する前に、潤滑油を供給可能に設けられている。このようにすれば、軸受装置は、軸受１１の焼き付きを確実に防止することができ、長期に安定して動作可能である。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

本発明は、軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部を備える潤滑油供給ユニットおよび当該潤滑油供給ユニットを備える軸受装置に特に有利に適用される。

１０ 軸受装置、１１ 軸受、１３ 外輪、１４ 内輪、１５ 転動体、１６ 保持器、２０ 潤滑油供給ユニット、２１ ハウジング本体、２２ 蓋体、２３，２３ａ，２３ｂ 熱伝導体、２４ 熱電素子、２５ 発電部、２６ 電源回路、２７ 制御回路、２８ 駆動回路、２９ ポンプ、３０ 潤滑油タンク、３１ チューブ、３２ 吐出チューブ、３３ 外輪間座、３４ 内輪間座、３５ タップ穴、３６ 隙間、３７ ノズル、３９ ネジ、４１ 充電時間、４２ 遅延時間、４３ 潤滑寿命時間、８０ 逆止弁、９１ インナロータ、９２ アウタロータ。

Claims (5)

1. 軸受の内部に供給される潤滑油を保持する保持部と、
   前記保持部から前記軸受の内部に前記潤滑油を供給する供給部とを備え、
   前記供給部は、前記保持部から前記潤滑油を吸引し、基準値以上の吐出圧力を前記潤滑油に印加可能に設けられているポンプと、前記ポンプに接続され、前記軸受の内部に延在する供給管路と、前記基準値以上の吐出圧力が加えられた前記潤滑油を前記供給管路において流通させ、前記基準値未満の吐出圧力が加えられた前記潤滑油の前記供給管路における流通を阻止する調整部を含む、潤滑油供給ユニット。
2. 前記調整部は、前記供給管路上に設けられている逆止弁である、請求項１に記載の潤滑油供給ユニット。
3. 前記ポンプは、第１方向および前記第１方向と反対の第２方向に向けて回転可能な回転部を有し、前記回転部の前記第１方向に向かう回転動作により前記潤滑油を前記保持部から吸引して前記供給管路へ吐出可能に設けられており、
   前記ポンプは、前記第１方向に向かう前記回転部の回転動作が停止したときに、前記第２方向に向かう前記回転部の回転動作を行う、請求項１または請求項２に記載の潤滑油供給ユニット。
4. 前記ポンプは、第１方向および前記第１方向と反対の第２方向に向けて回転可能な回転部を有し、前記回転部の前記第１方向に向かう回転動作により前記潤滑油を前記保持部から吸引して前記供給管路へ吐出可能に設けられており、
   前記ポンプは、前記回転部を駆動する駆動部をさらに有し、前記駆動部の電流値が閾値を超えたときに、前記第２方向に向かう前記回転部の回転動作を行う、請求項１または請求項２に記載の潤滑油供給ユニット。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の潤滑油供給ユニットと、
   前記潤滑油供給ユニットが接続された前記軸受とを備え、
   前記軸受は、予め封入されたグリースを含み、
   前記供給部は、前記グリースの潤滑寿命が経過する前に、前記潤滑油を供給可能に設けられている、軸受装置。

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