JP2008286331A - 通電軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】広い用途に適用でき、且つより長い寿命を実現できる通電軸受を提供すること。
【解決手段】シール部材５は、合成樹脂部材８を含み外輪３に固定されたシール部材本体７と、合成樹脂部材８によって保持され外輪３および内輪２間の導電経路２４の少なくとも一部を構成する導電性の細線９と、を含む。細線９は、外輪３と導電可能な状態で合成樹脂部材８に当該合成樹脂部材８の成形時にインサートされた埋設部１９と、シール部材本体７から突出することにより弾性的に撓むことが可能とされた突出部２０とを含む。突出部２０は、内輪２に摺動可能な接触部２３を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、通電軸受に関する。

転がり軸受等の軸受には、内輪と外輪との間が電気的に導通されたものがある（例えば、特許文献１参照。）
特開平１１−８２４９２号公報

特許文献１の軸受は、外輪に保持された金属製の太ワイヤの一部が内輪に摺接することにより、内輪と外輪とを電気的に導通している。しかしながら、剛性のある太ワイヤを用いていることにより、太ワイヤの内輪への接触圧が高い。その結果、内輪が高速回転するときには、太ワイヤと内輪とが擦れる音が騒音の原因となる。したがって、高速回転する軸の支持には不適であり、低速回転用の軸受としてしか用いられず、用途が狭い。

また、太ワイヤの内輪への接触圧が高いことから、太ワイヤが摩耗し易い。太ワイヤが所定量以上摩耗すると、通電軸受としての製品寿命がきてしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、広い用途に適用でき、且つ、より長い寿命を実現できる通電軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１および第２の軌道輪（３，２）と、第１および第２の軌道輪間を封止するシール部材（５；５Ａ；５Ｂ）とを備え、上記シール部材は、合成樹脂部材（８；８Ａ；８Ｂ）を含み第１の軌道輪に固定されたシール部材本体（７；７Ａ；７Ｂ）と、合成樹脂部材によって保持され第１および第２の軌道輪間の導電経路（２４；２４Ａ；２４Ｂ）の少なくとも一部を構成する導電性の細線（９；９Ａ；９Ｂ；９Ｃ）とを含み、上記導電性の細線は、第１の軌道輪と導電可能な状態で合成樹脂部材に当該合成樹脂部材の成形時にインサートされた埋設部（１９；１９Ａ；１９Ｂ；１９Ｃ）と、シール部材本体から突出することにより弾性的に撓むことが可能とされた突出部（２０；２０Ｃ）とを含み、突出部は、第２の軌道輪または第２の軌道輪に固定された導電部材（３４）に摺動可能な接触部（２３；２３Ｃ）を有することを特徴とする通電軸受（１）を提供するものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、細線の突出部は、第２の軌道輪または第２の軌道輪に固定された導電部材が相対回転したときでも、弾性的に撓みつつ接触を確実に維持することができる。その結果、細線の接圧を低くでき、細線の摩耗を可及的に抑制できる。細線の長寿命化を通じて通電軸受の長寿命化を達成できる。また、埋設部が合成樹脂部材に堅固に保持されて合成樹脂部材から抜けないようにされている結果、通電軸受のさらなる長寿命化を達成できる。また、細線の接圧を低くできることにより、細線の摺接音を極めて小さくできる。すなわち、高速回転する軸の支持に本発明の通電軸受を適用したときでも、低騒音を達成できることにより、高速回転する軸の支持に好適であり、この通電軸受の適用範囲を広くできる。

また、本発明において、上記合成樹脂部材は、導電性を有する材料を用いて形成され、上記第１の軌道輪および上記埋設部の双方に導電可能に接続されている場合がある（請求項２）。この場合、合成樹脂部材が導電経路の一部を構成することとなり、細線を第１の軌道輪まで延ばす必要がない。
また、本発明において、上記シール部材本体は、第１の軌道輪に導電可能に接触し合成樹脂部材を固定した導電性の芯金（２５）を含み、この芯金に上記埋設部が導電可能に接触する場合がある（請求項３）。この場合、芯金および細線が導電経路を構成することとなる。合成樹脂部材に導電性の材料を用いる必要がないことにより、安価な合成樹脂を用いることが可能となる。また、合成樹脂部材を芯金で補強できる。

また、本発明において、上記細線は、上記埋設部から延設されて第１の軌道輪に導電可能に接触する接触部（３１）を含む場合がある（請求項４）。この場合、細線のみで導電経路を構成できる。合成樹脂部材の形成に導電性の材料を用いる必要がないことにより、安価な合成樹脂を用いることができる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる通電軸受１の概略構成を示す断面図である。図１を参照して、通電軸受１は、例えば、内輪回転型の玉軸受等の転がり軸受であり、内輪２と、外輪３と、内輪２と外輪３との間に介在する玉等の転動体４と、内輪２および外輪３間に区画された内部空間Ｓの両端部に配置されるシール部材５，５と、を備えている。

内輪２および外輪３は、それぞれ、軸受用鋼等の導電性の材料を用いて形成されている。外輪３が第１の軌道輪を構成しており、内輪２が第２の軌道輪を構成している。
転動体４は、内部空間Ｓに収容されており、内輪２の周方向に沿って等間隔に複数配置されている。転動体４間の間隔は、保持器６によって維持されている。各転動体４は、鋼球等を用いて形成されている。各転動体４は、内輪２および外輪３のそれぞれと転がり接触している。

各シール部材５は、内輪２および外輪３間を封止し、且つこれら内輪２および外輪３を互いに電気的に導通するものである。なお、各シール部材５は、互いに対称な形状をなして配置されていることから、以下では、主に一方のシール部材５に関する構成について説明する。
シール部材５は、外輪３に固定されたシール部材本体７と、導電性の細線９とを含んでいる。シール部材本体７は、環状の合成樹脂部材８を含んでいる。合成樹脂部材８は、例えば、カーボンブラック充填樹脂等を用いて形成されており、導電性を有している。

合成樹脂部材８は、環状平板をなす主体部１０と主体部１０の径方向外方に位置する環状の外端１１とを有している。合成樹脂部材８の外端１１の外周面に、環状の被固定部１２が形成されている。被固定部１２は、外輪３の内周肩部１３に形成された環状溝１４に圧入固定されており、外輪３と導電可能に接触している。合成樹脂部材８の主体部１０と外端１１とは、薄肉部１５を介して互いに接続されている。内輪２の軸方向に関して、主体部１０および外端１１は相対的に厚肉に形成され、薄肉部１５は相対的に薄肉に形成されている。

主体部１０の内端が、合成樹脂部材８の内端１６を構成している。合成樹脂部材８の内端１６の内側面１６１に、環状の鍔部１７が突設されている。環状の鍔部１７は、内輪２の外周肩部１８の外周面に近接して配置されている。
図２は、図１の要部の拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、細線９は、合成樹脂部材８の成形時に当該合成樹脂部材８にインサートされることにより、合成樹脂部材８に保持されている。

細線９は、例えば、太さが数μｍ程度の鋼線や銅線等の、可撓性を有する導電性の細線からなり、複数設けられている。本実施の形態において、細線９は、内輪２の周方向に関して１箇所に設けられているが、内輪２の周方向に沿って等間隔に複数箇所設けられていてもよいし、内輪２の周方向の全域に亘って設けられていてもよい。
図２を参照して、細線９は、合成樹脂部材８に埋設固定された埋設部１９と、シール部材本体７（合成樹脂部材８）から突出することにより弾性的に撓むことが可能とされた突出部２０とを含んでいる。

埋設部１９に合成樹脂部材８の内端１６が溶着しており、埋設部１９と内端１６とが導電可能に接触している。上記の構成により、合成樹脂部材８は、外輪３および埋設部１９の双方に導電可能に接続されている。
突出部２０は、合成樹脂部材８の内端１６から内輪２の径方向の内側に向けて突出しており、内輪２が相対回転したときでも、十分に撓むことができる長さ（例えば、２ｍｍ以上）とされている。

内輪２の外周肩部１８に形成された環状溝２１の底面２２に突出部２０の先端が摺動可能且つ導電可能に接触している。これにより、細線９の突出部２０の先端に接触部２３が形成されている。
細線９および合成樹脂部材８によって、内輪２および外輪３間の導電経路２４が形成されている。図４に示すように、内輪２が外輪（シール部材５）に対して回転したとき、細線９の突出部１６は、内輪２の環状溝２１の底面２２との摩擦抵抗によって弾性的に撓みつつ、この底面２２との接触状態を維持する。

以上の次第で、本実施の形態によれば、細線９の突出部２０は、内輪２が相対回転したときでも、弾性的に撓みつつ接触を確実に維持することができる。その結果、細線９の接圧を低くでき、細線９の摩耗を可及的に抑制できる。細線９の長寿命化を通じて通電軸受１の長寿命化を達成できる。
また、埋設部１９が合成樹脂部材８に堅固に保持されて合成樹脂部材８から抜けないようにされている結果、通電軸受１のさらなる長寿命化を達成できる。また、細線９の接圧を低くできることにより、細線９の摺接音を極めて小さくできる。すなわち、高速回転する軸の支持に本発明の通電軸受を適用したときでも、低騒音を達成できることにより、高速回転する軸の支持に好適であり、この通電軸受１の適用範囲を広くできる。

さらに、内輪２と外輪３とをシール部材５によって導電可能にしている結果、転動体４と対応する内輪２および外輪３との間の通電を防止できる。その結果、転動体４と対応する内輪２および外輪３の互いの接触面に電食が生じることを防止でき、さらなる長寿命化を達成できる。
しかも、この電食を防止するために、セラミック等の絶縁性の材料を用いて転動体を形成する必要がない。すなわち、高価な絶縁性の材料を用いる必要がなく、比較的安価な金属製の転動体４を用いることができるので、通電軸受１を安価に構成できる。

また、導電性を有する合成樹脂部材８が導電経路２４の一部を構成することとなり、細線９を外輪３まで延ばす必要がない。
さらに、ゴムを用いることなくシール部材本体７を形成している。これにより、通電軸受１が駆動により高温になっても、ガスが発生することを防止できる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。なお、以下では、上記実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。

例えば、シール部材５に代えて、図５に示すシール部材５Ａを用いてもよい。シール部材５Ａのシール部材本体７Ａは、外輪３に導電可能に接触する導電性の環状の芯金２５と、芯金２５に固定された合成樹脂部材８Ａとを含んでいる。
芯金２５は、鋼板等を用いて形成されており、環状平板をなす主体部２６を含んでいる。芯金２５の外端２７はカール状をなしており、外端２７の外周面に被固定部２８が形成されている。被固定部２８は、外輪３の環状溝１４に圧入固定されており、外輪３と導電可能に接触している。芯金２５の外端２７と主体部２６とは、湾曲に形成された連結部２９を介して互いに連結されている。

合成樹脂部材８Ａは、導電性の部材であってもよいし、絶縁性の部材であってもよい。本実施の形態において、合成樹脂部材８Ａは、ポリエステル等の合成樹脂を用いて形成されている。
芯金２５は、合成樹脂部材８Ａの成形時にこの合成樹脂部材８Ａにインサートされるようになっており、合成樹脂部材８Ａの外端１１Ａ、薄肉部１５Ａおよび主体部１０Ａの一部が、芯金２５の一側面３０に溶着している。細線９Ａの埋設部１９Ａは、芯金２５の一側面３０に導電可能に接触している。上記の構成により、導電経路２４Ａは、細線９Ａと芯金２５とによって構成される。

この場合、芯金２５および細線９Ａが導電経路２４Ａを構成することとなる。合成樹脂部材８Ａに導電性の材料を用いる必要がないことにより、安価な合成樹脂を用いることが可能となる。また、合成樹脂部材８Ａを芯金２５で補強できる。
また、図６に示すシール部材５Ｂを用いてもよい。シール部材５Ｂの細線９Ｂの埋設部１９Ｂは、合成樹脂部材８Ｂを貫通している。具体的には、埋設部１９Ｂは、概ね内輪２の径方向に沿って延びており、合成樹脂部材８Ｂの主体部１０Ｂ、薄肉部１５Ｂおよび外端１１Ｂを貫通している。

埋設部１９Ｂの一端に突出部２０が設けられている。埋設部１９Ｂの他端から第２の接触部３１が延設されている。第２の接触部３１は、外輪３の内周肩部１３の環状溝１４に導電可能に接触するものである。この第２の接触部３１は、埋設部１９Ｂの他端から延設された第２の突出部３２の先端に形成されている。上記の構成により、細線９Ｂによって導電経路２４Ｂが構成されることとなる。

この場合、細線９Ｂのみで導電経路２４Ｂを構成できる。合成樹脂部材８Ｂの形成に導電性の材料（例えば、高価な導電性プラスチック）を用いる必要がないことにより、安価な合成樹脂を用いることができる。
なお、細線９Ｂに代えて、細線９Ｂと同様の細線であって、第２の突出部が廃止された細線を用いてもよい。この細線の埋設部の他端に第２の接触部が設けられ、この第２の接触部は、合成樹脂部材の表面と面一の状態で、外輪３の内周肩部１３に導電可能に接触する。

また、図７に示すように、細線９Ｃの突出部２０Ｃが、内輪２の軸方向と平行な方向を向くようにしてもよい。例えば、細線９Ｃの埋設部１９Ｃの一端が他端に対して直交状に延ばされている。合成樹脂部材８の内端１６の内側面１６１から、細線９Ｃの突出部２０Ｃが突出している。接触部２３Ｃは、内輪２の外周肩部１８の環状溝２１の壁面３３に摺動可能且つ導電可能に接触している。

さらに、図８に示すように、内輪２の外周肩部１８の環状溝２１の底面３２に導電可能に固定された導電部材としてのスリンガ３４を設けてもよい。スリンガ３４は、例えば、断面溝形形状をなす鋼板等を環状に形成してなり、内輪２に直接接触することにより、この内輪２と導電可能とされている。このスリンガ３４の一側面に突出部２０を摺動可能且つ導電可能に接触させることにより、接触部２３が形成される。

また、図５に示す実施の形態において、細線９Ａに代えて図７の細線９Ｃを用いてもよい。さらに、内輪２に図８のスリンガ３４を設けてこのスリンガ３４に細線を接触させてもよい。
また、図６に示す実施の形態において、細線９Ｂに代えて図７の細線９Ｃを用いてもよい。さらに、内輪２に図８のスリンガ３４を設けてこのスリンガ３４に細線を接触させてもよい。

また、図７に示す実施の形態において、内輪２に図８のスリンガ３４を設けてこのスリンガ３４に細線を接触させてもよい。
また、図１に示す実施の形態、図５に示す実施の形態、および図６に示す実施の形態のそれぞれにおいて、外周肩部の環状溝が廃止された内輪を用い、内輪の平坦な外周面に細線を接触させてもよい。

また、各上記実施の形態のそれぞれに代えて、内輪を第１の軌道輪とし、この内輪にシール部材を固定するとともに、外輪を第２の軌道輪とし、この外輪または外輪に固定されたスリンガに細線の突出部を接触させてもよい。この場合、通電軸受を、外輪回転型の軸受として用いることができる。

本発明の一実施の形態にかかる通電軸受の概略構成を示す断面図である。 図１の要部の拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 内輪が回転したときの様子を示す図である。 本発明の別の実施の形態の要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。 本発明のさらに別の実施の形態の要部の断面図である。

符号の説明

１…導電軸受、２…内輪（第２の軌道輪）、３…外輪（第１の軌道輪）、５，５Ａ，５Ｂ…シール部材、７，７Ａ，７Ｂ…シール部材本体、８，８Ａ，８Ｂ…合成樹脂部材、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ…細線、１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ…埋設部、２０，２０Ｃ…突出部、２３，２３Ｃ…接触部、２４，２４Ａ，２４Ｂ…導電経路、２５…芯金、３１…第２の接触部（第１の軌道輪に導電可能に接触する接触部）、３４…スリンガ（導電部材）。

Claims (4)

1. 第１および第２の軌道輪と、
   第１および第２の軌道輪間を封止するシール部材とを備え、
   上記シール部材は、合成樹脂部材を含み第１の軌道輪に固定されたシール部材本体と、合成樹脂部材によって保持され第１および第２の軌道輪間の導電経路の少なくとも一部を構成する導電性の細線とを含み、
   上記導電性の細線は、第１の軌道輪と導電可能な状態で合成樹脂部材に当該合成樹脂部材の成形時にインサートされた埋設部と、シール部材本体から突出することにより弾性的に撓むことが可能とされた突出部とを含み、
   突出部は、第２の軌道輪または第２の軌道輪に固定された導電部材に摺動可能な接触部を有することを特徴とする通電軸受。
2. 請求項１において、上記合成樹脂部材は、導電性を有する材料を用いて形成され、上記第１の軌道輪および上記埋設部の双方に導電可能に接続されている通電軸受。
3. 請求項１において、上記シール部材本体は、第１の軌道輪に導電可能に接触し合成樹脂部材を固定した導電性の芯金を含み、この芯金に上記埋設部が導電可能に接触する通電軸受。
4. 請求項１において、上記細線は、上記埋設部から延設されて第１の軌道輪に導電可能に接触する接触部を含む通電軸受。

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