JP2004308735A

JP2004308735A - 電食防止軸受

Info

Publication number: JP2004308735A
Application number: JP2003101487A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kanemoto; 崇広金本; Akihiko Tomitani; 明彦冨谷; Tomoatsu Murata; 友厚村田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: JP4286573B2; CN100419291C; CN1536238A

Abstract

【課題】絶縁層の適正な耐衝撃性および耐荷重性を確保しつつ、放熱性を高める
【解決手段】絶縁層５は、外輪２の外径面２ａから両端面２ｂにかけて形成されている。外輪２の外径面２ａの中央部２ａ２が両端部２ａ３に対して寸法δだけ中高になっているため、外径面２ａに形成された絶縁層５は、外径面２ａの中央部２ａ２における肉厚ｔ１が、両端部２ａ３における肉厚ｔ２よりも寸法δだけ小さくなっている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道輪と転動体との接触部に電食が発生することを防止した電食防止軸受に関し、電食が問題とされる箇所、例えば、鉄道車輌用モータやファンモータ等の各種産業用電動モータに組み込まれる転がり軸受に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、転がり軸受における電食は、内輪と外輪との間に電位差が生じ、軸受内部に転動体を介して電流が流れるときに発生し、転動面の電食により、軸受の耐久性は低下する。
【０００３】
上記の電食防止対策として、軸受の外輪や内輪に樹脂やセラミックからなる絶縁層を形成する手段が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１では、吸水特性、耐クリープ特性、耐熱強度、成形性の点から、絶縁層（絶縁被膜）を、ガラス繊維を含有したポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂で形成している。
【０００５】
特許文献２では、絶縁層（絶縁被膜）のエッジ部に金属性付着物が堆積して電食防止効果が損なわれるという不都合を解消するために、絶縁被膜の軌道輪端面を覆う端面被膜を、軌道輪の周面を覆う周面被膜の膜厚よりも厚くしている。
【０００６】
特許文献３では、外力や衝撃力に対する絶縁層（絶縁被膜）の耐クラック性を高めるため、外輪の外径面の面取部に円周溝を設けている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３―２７７８１８号公報
【特許文献２】
実開平３−１２１２２２号公報
【特許文献３】
特開平９―８８９７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
絶縁層を形成する樹脂材料やセラミック材料は、金属材料に比べて熱伝導率が小さいため、絶縁層を形成した電食防止軸受は軸受内部で発生した熱が外部に逃げにくく、絶縁層を形成していない通常の軸受に比べて軌道輪温度が上昇しやすい傾向にある。特に、軸受が高速度や急加速度で運転される場合、軸受内部の発熱量が多くなるので、これを外部に逃がす性質（放熱性）が良いことが求められる。
【０００９】
一方、軸受取扱い時の落下等により絶縁層に衝撃荷重が加わる場合があり、また、軸受をハウジングや軸に装着（嵌合）する際に、絶縁層の装着方向の端部に大きな荷重が加わる場合がある。従って、絶縁層には、適正な耐衝撃性および耐荷重性が求められる。
【００１０】
本発明の課題は、電食防止軸受における絶縁層の適正な耐衝撃性および耐荷重性を確保しつつ、放熱性を高めることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在する転動体と、内輪及び外輪のうち少なくとも一方の軌道輪のはめあい面に形成された絶縁層とを備えた電食防止軸受において、絶縁層は、はめあい面の中央部において、両端部よりも肉厚が小さくなっている構成を提供する。
【００１２】
はめあい面における絶縁層の中央部の肉厚を相対的に小さくすることにより、絶縁層の放熱性を高め、軸受内部の発熱を絶縁層を介して外部に効率良く逃がすことができる。一方、はめあい面における絶縁層の両端部の肉厚を相対的に大きくすることにより、絶縁層の適正な耐衝撃性および耐荷重性を確保することができる。
【００１３】
尚、上記のはめあい面は、外輪については外径面、内輪については内径面である。通常、外輪の外径面はハウジングに嵌合され、内輪の内径面は軸に嵌合される。外輪の外径面とハウジングとのはめあい、内輪の内径面と軸とのはめあいは、すきまばめ、中間ばめ、しまりばめ（圧入）の何れとを問わない。絶縁層は、外輪の外径面および内輪の内径面の少なくとも一方に形成される。外輪に絶縁層を形成する場合、絶縁層を外径面にのみ形成しても良いし、外径面から端面にかけて形成しても良い。同様に、内輪に絶縁層を形成する場合、絶縁層を内径面にのみ形成しても良いし、内径面から端面にかけて形成しても良い。
【００１４】
はめあい面の絶縁層に上記のような肉厚の違いを設ける手段として、はめあい面の中央部を両端部よりも中高にすることができる。このような構成とすることにより、はめあい面の絶縁層に上記のような肉厚の違いを設けつつ、該絶縁層の外径（又は内径）を均一径にすることができる。これにより、ハウジングや軸への装着状態を安定させることができる。
【００１５】
また、はめあい面の中央部と両端部との間にそれぞれ円周溝を設けても良い。この円周溝に絶縁層の一部を埋没させることによって、絶縁層の軸方向の剥離強度を高めることができる。尚、絶縁層を軌道輪の端面にかけて形成する場合、該端面に円周溝を形成しても良い。この円周溝に絶縁層の一部を埋没させることによって、絶縁層の半径方向の剥離強度を高めることができる。
【００１６】
上記構成において、はめあい面の中央部の境界角部に、軸線に対して４５°以下の角度をもった傾斜面、または、曲率をもったアール面で面取を施しても良い。例えば、絶縁層を樹脂材料の射出成形等で成形する場合、成形後の樹脂収縮によって、絶縁層の内部に、はめあい面の中央側に向かう応力が発生し、この応力がはめあい面の中央部の境界角部と接する絶縁層部分に集中しやすい。また、例えば、はめあい面を相手部材（ハウジングや軸）に圧入する際、はめあい面に形成された絶縁層に軸方向の応力（反圧入方向の力）が加わり、その応力がはめあい面の中央部の境界角部と接する絶縁層部分に集中しやすい。はめあい面の中央部の境界角部に上記形状の面取を施すことにより、該境界角部と接する絶縁層部分への応力集中を緩和して、絶縁層の亀裂発生を防止することができる。
【００１７】
本発明において、絶縁層を形成する材料として、樹脂材料、ゴム材料、セラミック材料等を用いることができるが、成形性、コスト性等の点から、樹脂材料を用いることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明を深溝玉軸受に適用した第１の実施形態を示している。この第１の実施形態に係る電食防止軸受は、内輪１と、外輪２と、内輪１と外輪２との間に介在する複数のボール３と、ボール３を保持する保持器４と、外輪２に形成された絶縁層５とを備えている。
【００２０】
外輪２のはめあい面、すなわち外径面２ａは、軸方向中心（外径面２ａの中央）から左右軸方向にそれぞれ略等距離隔てた位置に形成された円周溝２ａ１によって、中央部２ａ２と両端部２ａ３とに区画され、中央部２ａ２は両端部２ａ３に対してδ（半径方向寸法）だけ中高になっている。
【００２１】
また、図１（ｂ）に拡大して示すように、中央部２ａ２と円周溝２ａ１との境界角部に面取２ａ４が施されている。この実施形態において、面取２ａ４は、軸線に対して４５°以下の角度θ、例えばθ＝３０°の傾斜面で施されている。尚、面取２ａ４は曲率をもったアール面で施しても良い。
【００２２】
また、外輪２の両端面２ｂにはそれぞれ円周溝２ｂ１が形成されている。
【００２３】
この実施形態において、絶縁層５は樹脂材料、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分とし、これにガラス繊維を所定割合で配合した樹脂材料で形成されている。この絶縁層５の成形方法は特に限定されないが、射出成形とすることが好ましい。
【００２４】
また、この実施形態において、絶縁層５は、外輪２の外径面２ａから両端面２ｂにかけて形成されている。絶縁層５の、外径面２ａに形成された部分（以下、この部分を「外径層５ａ」という。）と、端面２ｂに形成された部分（以下、この部分を「端面層５ｂ」という。）とは、外径面２ａと端面２ｂとの間の面取部２ｃに形成された部分５ｃを介して連続している。外径層５ａの一部は円周溝２ａ１に埋没し、端面層５ｂの一部は円周溝２ｂ１に埋没している。
【００２５】
外径層５ａの外径は均一径であるが、外径面２ａの中央部２ａ２が両端部２ａ３に対して寸法δだけ中高になっているため、外径層５ａの肉厚は均一ではなく、外径面２ａの中央部２ａ２における肉厚ｔ１が、両端部２ａ３における肉厚ｔ２よりも寸法δだけ小さくなっている（ｔ１＝ｔ２−δ）。外径層５ａの中央部２ａ２における肉厚ｔ１は、耐衝撃性等の点から０．３ｍｍ以上とするのが好ましい。端面層５ｂの肉厚ｔ３は、外径層５ａの両端部２ｂ３における肉厚ｔ２と同じ、あるいは、肉厚ｔ２よりも大きく又は小さくしても良い。好ましくは、肉厚ｔ３は肉厚ｔ２よりも大きくするのが良い。
【００２６】
図２は、本発明を円筒ころ軸受に適用した第２の実施形態を示している。この第２の実施形態に係る電食防止軸受は、内輪１１と、外輪１２と、内輪１１と外輪１２との間に介在する複数の円筒ころ１３と、円筒ころ１３を保持する保持器１４と、外輪１２に形成された絶縁層１５とを備えている。
【００２７】
この第２の実施形態において、外輪１２の外径面１２ａおよび端面１２ｂの形態、絶縁層１５の材質、形態、肉厚は、すべて上述した第１の実施形態に準じるので、対応する部分を、図１で使用した参照数字と同様の参照数字（図１の参照数字の前に１を付加したもの）および参照文字（ｔ１、ｔ２、ｔ３、δ）を用いて示し、重複する説明を省略する。
【００２８】
【実施例】
図２に示す構成の電食防止軸受（円筒ころ軸受：実施例）と、図２に示す構成において、外径面（１２ａ）の中央部（１２ａ２）における外径層（１５ａ）の肉厚（ｔ１）を、両端部（２ａ３）における肉厚（ｔ２）と等しくした電食防止軸受（円筒ころ軸受：比較例）を作製し、以下の条件で急加速試験を行った。
【００２９】
１．試験軸受
（実施例）
形式：２ＴＳ２−７ＭＰ２−ＮＵ３１４ＨＳＬ１ＢＸ２Ｐ６Ｓ２０
絶縁層の材質：三菱ガス化学（株）製ＭＳ−６（ＰＰＳ＋ポリアミド＋ガラス繊維４０重量％）
絶縁層の肉厚：ｔ１＝０．５ｍｍ、ｔ２＝０．８ｍｍ、ｔ３＝１．５ｍｍ
（比較例）
形式：２ＴＳ２−７ＭＰ−ＮＵ３１４ＨＳＬ１ＢＸ２Ｐ６Ｓ２０
絶縁層の材質：ポリプラスチック（株）製フォートロン１１４０Ａ（ＰＰＳ＋ガラス繊維４０重量％）
絶縁層の肉厚：ｔ１＝０．８ｍｍ、ｔ２＝０．８ｍｍ、ｔ３＝１．５ｍｍ
【００３０】
２．試験条件
ラジアル荷重：１．０４ＫＮ
潤滑：グリース潤滑
運転パターン：１８００ｒｐｍ×３０分→６５２０ｒｐｍ×８時間
（１８００ｒｐｍから６５２０ｒｐｍまで１分で立上げ）
【００３１】
３．試験内容
試験軸受を上記の条件下で急加速運転し、運転時の内輪、外輪母材、外輪絶縁層の各温度を測定した。
【００３２】
４．試験結果
運転時における内輪、外輪母材、外輪絶縁層の最高温度は下記の通りであった。

【００３３】
４．試験の評価
急加速運転時の内輪及び外輪絶縁層の最高温度は、比較例に比べ実施例の方が約２０°Ｃ低かった。尚、試験後の外観調査では、実施例、比較例とも特に異常は認められなかった。この試験結果より、実施例は比較例に比べ、内輪と外輪絶縁層との温度差、及び、外輪母材と外輪絶縁層との温度差が小さく、放熱性に優れていることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、絶縁層の適正な耐衝撃性および耐荷重性を確保しつつ、放熱性に優れた電食防止軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電食防止軸受（深溝玉軸受）を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電食防止軸受（円筒ころ軸受）を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１内輪
２、１２外輪
２ａ、１２ａ外径面（はめあい面）
２ａ１、１２ａ１円周溝
２ａ２、１２ａ２中央部
２ａ３、１２ａ３両端部
２ａ４、１２ａ４面取
３ボール（転動体）
１３円筒ころ（転動体）
５、１５絶縁層

Claims

内輪と、外輪と、内輪と外輪との間に介在する転動体と、内輪及び外輪のうち少なくとも一方の軌道輪のはめあい面に形成された絶縁層とを備えた電食防止軸受において、
前記絶縁層は、前記はめあい面の中央部において、両端部よりも肉厚が小さくなっていることを特徴とする電食防止軸受。
前記はめあい面は、その中央部が両端部よりも中高になっていることを特徴とする請求項１記載の電食防止軸受。
前記はめあい面は、その中央部と両端部との間にそれぞれ円周溝を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電食防止軸受。
前記はめあい面の中央部の境界角部に面取が施されており、該面取りは、軸線に対して４５°以下の角度をもった傾斜面、または、曲率をもったアール面で施されていることを特徴とする請求項２又は３記載の電食防止軸受。
前記絶縁層は、前記はめあい面から前記軌道輪の端面にかけて形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の電食防止軸受。
前記絶縁層は樹脂層であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電食防止軸受。