CN212899375U - 带密封结构的轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于，提供一种能够始终降低来自设置对象的电磁噪音的带密封结构的轴承。本实用新型的带密封结构的轴承(轴承100)具有在内圈(102)和外圈(104)之间从侧方覆盖滚珠(106)的密封件(110)。其特征在于，密封件(110)由具有导电性的树脂材料形成，在该轴承(100)的轨道面的油膜参数为1.0以上时，经由密封件(110)接通内圈(102)和外圈(104)的电路的阻抗值小于经由滚珠(106)接通内圈(102)和外圈(104)的电路的阻抗值。

Description

带密封结构的轴承

技术领域

本实用新型涉及一种带密封结构的轴承，该带密封结构的轴承具有在内外的轨道圈之间从侧方覆盖滚动体的密封件。

背景技术

近年来，对电动汽车(electric car)、混合动力汽车(hybrid car)等的开发也有所进展，在一辆汽车中搭载的高压零部件的数量一直在增加。当高压零部件的数量增加时，零部件之间的电磁干扰也会变大。当电磁干扰传到车载收音机等电子设备时，可能会产生电磁噪音，电磁噪音可能会对设备的动作造成不良影响。因此，当前期望一种能应对汽车中的电磁噪音的对策。特别是，本申请的发明人们正在对利用设置于汽车中的各处的轴承进行的对电磁噪音的去除进行研究。

在此，作为能够通电的轴承，例如，专利文献1中公开了一种通电式滚动轴承。该通电式滚动轴承主要以防止滚动体的电腐蚀为目的，具有导电性的密封圈10a。密封圈10a为用于防止润滑油泄漏、异物侵入的零部件，通过在密封唇14a的顶端部封入常温熔融盐，能够提高导电性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－264401

实用新型内容

实用新型要解决的问题

本申请的发明人们在研究上述的利用轴承进行的对电磁噪音的去除时，试图实现这样的结构，该结构通过采用导电性的密封件，能够不受状况变化的影响地使电磁噪音消除。例如，经由轴承的电流动容易程度受滚动体与轨道圈的接触面积大小、即滚动体与轨道圈之间的油膜厚度影响。在停车时、低速行驶时等转速较小且负载较大的状况下，油膜较薄，在高速行驶时等转速较大且负载较小的状况下，油膜较厚。因而，为了始终能经由轴承使电磁噪音降低，还需要应对油膜较厚的状况。

本实用新型鉴于上述这样的问题，目的在于提供一种能够始终降低来自设置对象的电磁噪音的带密封结构的轴承。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，本实用新型的带密封结构的轴承的代表性结构具有密封件，该密封件在内外的轨道圈之间从侧方覆盖滚动体，其特征在于，密封件由具有导电性的树脂材料形成，在该带密封结构的轴承的轨道面的油膜参数为1.0以上时，经由密封件接通内外的轨道圈的电路的阻抗值小于经由滚动体接通内外的轨道圈的电路的阻抗值。

油膜参数是表示摩擦面之间的直接接触程度的尺度，值为1.0以上表示油膜具有足够的厚度的状态。上述结构中，在油膜较厚时，即，即使在轨道圈和滚动体未充分接触时，也能够利用密封件来实现接通内外的轨道圈的电路。采用该结构，在行驶中、停车中的任一状况下，都能够始终进行对电磁噪音的降低。而且，采用上述结构，通过优先利用导电性的密封件来构成电路，还能够抑制滚动体发生电腐蚀(电蚀)。

也可以是，上述树脂材料包含丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶和硅橡胶中的至少一者。采用该结构，能够发挥各材料所具有的特性，能够实现具有例如耐热性、耐磨性等与设置对象相应的特性的密封件。

实用新型的效果

采用本实用新型，能够提供一种能够始终降低来自设置对象的电磁噪音的带密封结构的轴承。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的带密封结构的轴承的概况的图。

图2是表示油膜参数与轴承的阻抗值之间的关系的图表。

图3(a)是唇部的放大图。

图3(b)是表示唇部的接触面积与阻抗值之间的关系的图表。

图3(c)是表示唇部的油膜厚度与阻抗值之间的关系的图表。

图4(a)是表示第1变形例的轴承的图。

图4(b)是表示第2变形例的轴承的图。

图4(c)是表示第3变形例的轴承的图。

图5(a)是表示第4变形例的轴承的图。

图5(b)是表示第5变形例的轴承的图。

图5(c)是表示第6变形例的轴承的图。

附图标记说明

100、轴承；102、内圈；104、外圈；106、滚珠；108、保持器；110、密封件；112、内圈的密封槽；114、外圈的密封槽；116、芯构件；118、唇部；120、滚珠的油膜；122、唇部的油膜；S、唇的接触面积；d、唇的油膜厚度；200、第1变形例的轴承；202、内圈；204、内圈的外周面；220、第2变形例的轴承；222、外圈；224、密封件；226、树脂部分；228、芯构件；230、外圈的内周面；240、第3变形例的轴承；242、密封件；244、唇部；260、第4变形例的轴承；262、内圈；264、外圈；268、保持器；272、内圈的密封槽；274、外圈的密封槽；280、第5变形例的轴承；282、内圈；284、内圈的外周面；300、第6变形例的轴承；302、外圈；304、外圈的内周面。

具体实施方式

下面，参照附图，详细地说明本实用新型的优选实施方式。该实施方式所示的尺寸、材料及其他具体数值等仅是用于方便对实用新型的理解的例示，除了特殊说明的情况之外，其并不用于限定本实用新型。另外，本说明书和附图中，针对具有实质上相同的功能、结构的要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明，而且，针对与本实用新型无直接关系的要素将省略图示或说明。

图1是表示本实用新型的实施方式的带密封结构的轴承(下面称为轴承100)的概况的图。该轴承100被具体化为单列深沟球轴承，该轴承100在内圈102和外圈104之间具有作为滚动体的一列滚珠106和保持器108。轴承100在单侧具有接触式的密封件110。密封件110在内外的轨道圈之间从侧方覆盖滚珠106，进行对润滑油泄漏、异物侵入的防止等，并且，密封件110还在内圈102与外圈104之间形成导电电路。

密封件110分别嵌于内圈102的密封槽112和外圈104的密封槽114。密封件110由树脂材料形成，且为了补充耐压性能、强度和导电性，在中心具有芯构件116。在密封件110的靠内圈102侧设有唇部118，通过利用唇部118与密封槽112相接触，进行对异物侵入的防止等。

假设为，该轴承100被用于例如电动汽车的内部机构，实现能够去除来自设置对象的电磁噪音的结构。为此，该轴承100成为能够在内圈102与外圈104之间以某种程度进行通电的结构。特别是，在本实施方式中，成为这样的结构：与经由滚珠106的电路相比，优先形成经由密封件110的电路。

为了达到上述目的，密封件110由具有导电性的树脂材料形成。具体地讲，密封件110为含导电性填充物的丙烯酸橡胶制。采用该结构，不仅能够确保导电性，还能够确保耐热性。由此，密封件110即使在车辆的内部机构等温度容易升高的环境中也能够有效地发挥功能。

经由密封件110的电路的阻抗值以滚珠106(钢球)为参考，设定为与经由滚珠106的情况相比容易通电的值。在此，一般情况下，滚动体与轨道圈之间的通电容易程度受滚动体与轨道圈之间的油膜厚度影响。轴承的油膜在机构停止或低速运行时的高压力下较薄，在高速运行时的低压力以及无负荷状态下较厚。本实施方式中，为了在机构的运转中、停止中的任一状况下都能够去除电磁噪音，在考虑到油膜120的厚度的基础上，设定为：与滚珠106相比，电流向密封件110。

例如，图2是表示油膜参数与轴承的阻抗值之间的关系的图表。横轴的油膜参数是表示摩擦面之间的直接接触程度的尺度(任意单位(-))。纵轴为轴承的阻抗值(Ω)。一般情况下，油膜参数表示轨道面的油膜形成程度，其被用作与滚动轴承的寿命相关的指标。油膜参数(符号Λ)的值通过Λ＝d/(σ₁ ²+σ₂ ²)^1/2来表达。各项为：d：钢球与外圈(或内圈)之间的最小油膜厚度，σ₁：钢球的表面粗糙度，σ₂：外圈(或内圈)的表面粗糙度。

图2中的各黑点表示现有球轴承，它们不具有本实施方式的密封件110。即，纵轴的阻抗值相当于图1中的经由滚珠106接通内圈102和外圈104的电路的阻抗值。根据该图表能够确认，油膜参数越大，轴承的阻抗值越上升。上述内容即表示：轨道面的油膜120越厚，现有轴承就越不易通电。

本实施方式中，为了即使在轨道面的油膜120(参照图1)较厚时也能够通电，以轨道面的油膜参数为1.0时的经由滚珠106的电路的阻抗值(例如图2中为约150Ω)为阈值。并且，将密封件110的阻抗值设定为低于该阈值的值。

采用上述结构，即使在机构高速运行，油膜120较厚时，也能够利用密封件110来实现接通内圈102和外圈104的电路。当然，由于密封件110为接触式，因此，即使在机构停止或低速运行的状况下，也能够在内外的轨道圈之间形成电路。即，采用本实施方式的结构，在机构的运转中、停止中的任一状况下，都能够通过经由密封件110来降低轴承阻抗值，能够始终进行对电磁噪音的降低。而且，采用本实施方式，通过与滚珠106相比优先利用导电性的密封件110来构成电路，还能够抑制滚珠106发生电腐蚀。特别是，由于在高速旋转区域，轨道面的油膜厚度较厚，因此，密封部的阻抗值较小，电流容易通过。

图3(a)～图3(c)是表示密封件110的唇部118的概况的图。下面，参照图3，对密封件110的阻抗值的设定方法进行说明。

图3(a)是唇部118的放大图。在唇部118附近呈这样的状态：在同为导电体的唇部118和内圈102的密封槽112之间存在作为绝缘体的油膜122。该状态能够被视为在导体之间填充有电介质的所谓的电容器。

在此，一般的电容器的阻抗值(Z)通过下面的式1来表达。

Z＝－j1/ωC…(式1)

j＝虚数单位，ω＝2πf(交流的角频率)，C＝电容值(电容容量)

而且，一般情况下，上述式1中的电容器的电容值C被表达为下面的式2。该式2是假设在两块平行的导体之间填充有电介质的电容器而得的。

C＝εS/d…(式2)

ε＝电介质的介电常数，S＝导体的面积，d＝导体的间隔

基于上述式1和式2可知，上述的经由密封件110的电路的阻抗值能够通过图3(a)中的唇部118与密封槽112的接触面积S、以及唇部118与密封槽112之间的油膜厚度d来调节。

下面是对接触面积S和油膜厚度d同经由密封件110的电路的阻抗值之间的关系进行测量所得到的结果。图3(b)是表示唇部118的接触面积S与阻抗值之间的关系的图表。横轴为唇部118与密封槽的接触面积，纵轴为经由密封件110的电路的阻抗值。各实施例1～4分别为唇部118的接触面积S以及油膜厚度d(参照图3(a))不同的轴承。根据图3(b)能够确认，唇部118的接触面积S越大，阻抗值越下降。

图3(c)是表示唇部118的油膜厚度d与阻抗值之间的关系的图表。横轴为唇部118与密封槽112之间的油膜厚度，纵轴为经由密封件110的电路的阻抗值。根据图3(c)能够确认，唇部118的油膜厚度d越厚，阻抗值越上升。

根据上面的内容能够确认，能够通过对唇部118的接触面积S以及油膜厚度d的增减，来调节经由密封件110的电路的阻抗值。通过以上述方式进行调节，能够利用密封件110形成阻抗值为上述阈值(参照图2)以下的电路，能够实现能够始终进行对电磁噪音的降低的带密封结构的轴承100。

该轴承100具有设定为上述阻抗值的导电性丙烯酸橡胶的密封件110，从而，能够有效地设置于电动汽车、混合动力汽车中的特别是差速器和变速箱的轴。采用该轴承100，在行驶中、停止中的任一状况下，都能够始终进行对电磁噪音的降低。而且，丙烯酸橡胶具有耐热性，作为一例，还能够将轴承的可用温度提高至150℃以上。因而，采用该轴承100，即使轴承在温度较高的差速器内或变速箱内，也能够有效地发挥功能。

如上所述，本实施方式中，密封件110的原料采用的是导电性丙烯酸橡胶，但也能够采用其他树脂材料。例如，丁腈橡胶的耐磨性优异，氟橡胶具有较高的耐热性和耐化学性。而且，硅橡胶具有较高的耐热性和耐寒性。在为上述这些树脂材料的情况下，通过利用导电性填充物赋予导电性，也能够发挥各材料所具有的特性，能够实现与设置对象相应的特性的密封件110，以及能够始终进行对电磁噪音的降低的带密封结构的轴承100。

变形例

下面，对上述各结构要素的变形例进行说明。图4(a)～图4(c)和图5(a)～图5(c)这些各附图中，针对与已经说明过的结构要素相同的内容标注相同的附图标记，从而省略说明。而且，在下面的说明中，即使针对与已经说明过的结构要素相同名称的结构要素标注了不同的附图标记，在没有特别明确记载的情况下，视为具有相同的功能。

图4(a)～图4(c)是表示本实用新型的轴承的第1变形例～第3变形例的图。第1～第3变形例的轴承与轴承100同样，是将本实用新型作为深沟球轴承来实施的例子。图4(a)是表示第1变形例的轴承200的图。轴承200为这样的结构：从内圈202中省略了密封槽112(参照图1)，密封件110的靠内圈侧的唇部118与内圈202的平坦的外周面204(内圈的肩部)相接触。即使为该结构的轴承200，也能够与图1中的轴承100同样地，通过对唇部118与内圈202的外周面204的接触面积的增减来调节阻抗值。

图4(b)是表示第2变形例的轴承220的图。轴承220中，从外圈222中也省略了密封槽114(参照图1)。而且，轴承220所具有的密封件224为这样的结构：仅内圈侧被树脂材料所覆盖(树脂部分226)，在外圈侧，芯构件228露出来。而且，密封件224仍然在内圈202和外圈222之间形成电路。

芯构件228沿着外圈222的内周面230向滚珠侧弯折，并与外圈222的内周面230面接触。密封件224呈被压入在内圈202与外圈222之间的状态(过盈配合)，唇部118能够在内圈202的外周面204上滑动。在该轴承220的情况下，也能够通过对唇部118与内圈202的外周面204的接触面积的增减来调节阻抗值。

图4(c)是表示第3变形例的轴承240的图。轴承240所具有的密封件242的唇部244分成两支而在两处与内圈202的外周面204相接触。该结构的密封件242与图4(b)中的密封件224相比较，与内圈202的接触面积(参照图3(a)的接触面积S)有所增加。因而，轴承240中，由密封件242形成的电路的阻抗值有所下降(参照图3(b))，电容易流向密封件242。即，轴承240通过采用密封件242，能够提高电磁噪音的降低效果。

图5(a)～图5(c)是表示本实用新型的轴承的第4变形例～第6变形例的图。第4变形例～第6变形例的轴承不同于轴承100，它们是将本实用新型作为单列圆锥滚子轴承来实施的例子。

图5(a)是表示第4变形例的轴承260的图。轴承260在内圈262与外圈264之间具有沿着圆锥排列的一列滚子266和保持器268。而且，轴承260也在单侧具有接触式的密封件110。密封件110分别嵌于内圈262的密封槽272和外圈264的密封槽274。在该轴承260的情况下，由于密封件110在内圈262和外圈264之间形成电路，因此，也能够降低来自设置对象的电磁噪音。

图5(b)是表示第5变形例的轴承280的图。在轴承280中，与图4(a)中的轴承200同样地为这样的结构：从内圈282中省略了密封槽272(参照图5(a))，密封件110的靠内圈侧的唇部118与内圈282的平坦的外周面284相接触。在该结构的轴承280的情况下，也能够与图1中的轴承100同样地，通过对唇部118与内圈282的外周面284的接触面积的增减来调节阻抗值。

图5(c)是表示第6变形例的轴承300的图。轴承300中，从外圈302中也省略了密封槽274(参照图5(b))。而且，在轴承300中，也与图4(b)中的轴承220同样地压入有密封件224，借助密封件224在内圈282与外圈302之间形成电路。密封件224的芯构件228与外圈302的内周面304面接触，唇部118在内圈282的外周面284滑动。而且，在轴承300的情况下，也能够通过对唇部118与内圈282的外周面284的接触面积的增减来调节阻抗值。

如上所述，本实用新型的带密封结构的轴承能够适当作为深沟球轴承、圆锥滚子轴承等各种轴承来实现。在作为任一种轴承来实现的情况下，通过具有带导电性的密封件，都能够适当地降低来自设置对象的电磁噪音。

上面参照附图对本实用新型的优选实施例进行了说明，但本实用新型当然不限定于这些实施例。能够明确的是，只要是本领域的技术人员，能够在权利要求记载的范围内想到各种变更例或修正例，并应该知晓，这些变更例或修正例当然也都属于本实用新型的技术范围。

产业上的可利用性

本实用新型能够被用作具有在内外的轨道圈之间从侧方覆盖滚动体的密封件的带密封结构的轴承。

Claims (2)

1.一种带密封结构的轴承，其具有密封件，该密封件在内外的轨道圈之间从侧方覆盖滚动体，其特征在于，

所述密封件由具有导电性的树脂材料形成，

在该带密封结构的轴承的轨道面的油膜参数为1.0以上时，经由所述密封件接通所述内外的轨道圈的电路的阻抗值小于经由所述滚动体接通该内外的轨道圈的电路的阻抗值。

2.根据权利要求1所述的带密封结构的轴承，其特征在于，

所述树脂材料是丁腈橡胶、丙烯酸橡胶、氟橡胶和硅橡胶中的一者。

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