JP2010001934A - 電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電食防止型絶縁転がり軸受の性能を損なう事なく、セラミック製の絶縁層６を削り取る手間を軽減して、製造コストの低廉化を図る。
【解決手段】電食防止型絶縁転がり軸受用の内輪２として、外周面７を仕上面とし、軸方向両端面９、９とこの外周面７との連続部に凹入部１０、１０を全周に形成したものを使用する。そして、上記絶縁層６の端部をこれら両凹入部１０、１０に位置させる事により、この絶縁層６の端縁が上記外周面７よりも径方向外方に突出しない様にしてこの絶縁層６を形成する。その後、この絶縁層６の端部を削り取る事なく、上記外周面７を基準として、上記内輪２の内周面１２及び上記軸方向両端面９、９を被覆した上記絶縁層６の表面に仕上加工を施す。
【選択図】図１

Description

この発明は、汎用或いは鉄道車両用の電動モータの回転軸、或いは発電機の回転軸の様に、電流が流れる可能性がある回転支持部に組み込む電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法の改良に関する。具体的には、セラミック製の絶縁層を削り取る手間を軽減して、製造コストの低廉化を図るものである。

電動モータや発電機等、各種電気機器等の回転軸を支承する為の転がり軸受の場合、対策を講じないと、転がり軸受自体に、帰路電流、モータ軸電流等の電流が流れてしまう。転がり軸受に電流が流れた場合、電流の通路となる部分の腐食が進む、所謂電食が発生して、転がり軸受の寿命を著しく短縮してしまう。この様な電食の発生を防止する為、転がり軸受を構成する外輪や内輪の表面に絶縁層を形成する事で、転がり軸受に電流が流れない様にする電食防止型絶縁転がり軸受が、例えば特許文献１〜３に記載されている様に、従来から知られている。

図３は、このうちの特許文献３に記載された従来構造の２例を示している。この電食防止型絶縁転がり軸受は、何れも、互いに同心に配置された、それぞれが金属製である外輪１及び内輪２と、この外輪１の内周面に形成した外輪軌道３と内輪２の外周面に形成した内輪軌道４との間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体（例えば玉）５とを備える。そして、上記外輪１と上記内輪２とのうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面（外輪軌道３又は内輪軌道４）を設けた面以外の面、即ち、図３の（Ａ）又は（Ｂ）に示す様に、何れかの周面及び軸方向両端面を、セラミックス製の絶縁層６により被覆している。

この様な電食防止型絶縁転がり軸受の場合、上記外輪１を金属製のハウジングに内嵌支持したり、或いは、上記内輪２を金属製の軸に外嵌支持した状態では、上記絶縁層６が、上記外輪１とハウジングとを、或いは、上記内輪２と軸とを絶縁する。この結果、これらハウジングと軸との間、延ては、上記外輪１とこの内輪２との間に電流が流れなくなり、上記転がり軸受の構成各部材１、２、５に、前述した様な電食が発生しなくなる。

ところで、上述の様な電食防止型絶縁転がり軸受を造る場合に於いて、上記外輪１と上記内輪２とのうちの少なくとも一方で、何れかの周面及び軸方向両端面をセラミック製の絶縁層６により覆った軌道輪を造るには、例えば上記特許文献３に記載されている様に、先ず、セラミックス溶射層を上記軌道輪のうちで軌道面を設けた面以外に形成する。その後、このセラミックス溶射層のうちで、周面と軸方向端面との連続部に存在する折れ曲がり部を覆った部分以外の部分を研磨する事により、表面が平滑で、しかも所定の寸法を有する、上記絶縁層６とする。

この様に、絶縁層６の表面を研磨する作業は、この絶縁層により覆われていない周面である、上記外輪１の内周面、或いは上記内輪２の外周面を基準として行う。この様にして行う研磨作業の際、上記絶縁層６の一部が、上記外輪１の内周面から径方向内方に、或いは上記内輪２の外周面から径方向外方に、それぞれ突出していると、研磨作業の精度を確保できない。一方、上記外輪１や上記内輪２の軸方向両端面を絶縁層６により覆うと、図４に示す様に、この絶縁層６の端縁部が、上記外輪１の内周面や上記内輪２の外周面から径方向に突出する可能性がある。この為に従来は、上記絶縁層６を形成した後、この絶縁層６の端縁部を削り取る事で、図５に示す様に、この絶縁層６の端縁部が、上記外輪１の内周面や上記内輪２の外周面を、上記研磨作業の基準面とする事の妨げとならない様にしている。但し、この様な余分な作業（端縁部の削り取り作業）を行う事は、電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造コスト増大の原因となる為、好ましくない。

尚、特許文献１には、図６に示す様に、絶縁層６ａと共に外輪１ａの内径寄り部分を削り取る製造方法が記載されているが、この様な製造方法でも、電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造コスト増大を防止できない。即ち、上記外輪１、１ａの内周面や上記内輪２の外周面は、外輪軌道３、３ａや内輪軌道４の仕上加工時に所定の性状（内径や外径、表面粗さ）に仕上げる事が一般的である。特許文献１に記載された製造方法の様に、絶縁層６ａと共に外輪１ａの内径寄り部分を削り取る事は、やはり余分な作業が必要になって、電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造コスト増大の原因となる。

更に、特許文献２には、図７に示す様に、絶縁層６の内周縁を、外輪１の軸方向両端面の径方向中間部に位置させた構造が記載されている。この様な構造によれば、上記外輪１の内周面を研磨の為の基準面とする為に、上記絶縁層６の端縁部を削り取る手間は不要になる。但し、この様な構造の場合には、上記外輪１を保持するハウジングと、この外輪１の軸方向両端面の内径寄り部分とが、上記絶縁層６の厚さ（例えば０．２〜０．５mm程度）分のみの微小隙間を介して対向する状態になる。この為、上記ハウジングと軸との間に存在する電位差が大きくなると、このハウジングと上記外輪１の軸方向端面との間で放電が発生し、電食防止効果が損なわれる可能性がある。

特開平５−３１２２１６号公報 特開２００４−１４４１８４号公報 特開２００７−１４７０７２号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、電食防止型絶縁転がり軸受の性能を損なう事なく、セラミック製の絶縁層を削り取る手間を軽減して、製造コストの低廉化を図るべく発明したものである。

本発明の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法は、内外両周面のうちの一方である第一の周面に軌道面を設けた転がり軸受用軌道輪の表面のうち、これら内外両周面のうちの他方である第二の周面及び軸方向両端面を、セラミックス製の絶縁層により被覆した後、この絶縁層の表面に仕上加工を施す。

特に、本発明の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法に於いては、上記転がり軸受用軌道輪として、上記第一の周面を仕上面とすると共に、軸方向両端面とこの第一の周面との連続部に、この第一の周面よりも径方向に関して凹んだ凹入部を全周に形成したものを使用する。そして、上記絶縁層の端部（端縁）をこの凹入部に位置させる事により、この絶縁層の端縁が上記第一の周面よりも径方向に突出しない様にしてこの絶縁層を形成する。その後、この絶縁層の端部を削り取る事なく、上記第一の周面を基準として、上記第二の周面及び上記軸方向両端面を被覆した上記絶縁層の表面に仕上加工を施す。

上述の様な本発明の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、上記凹入部を、上記第一の周面の軸方向中央寄り部分との間に形成された、上記絶縁層の厚さよりも大きな段差を有する、段付形状とする。
或いは、請求項３に記載した様に、上記凹入部を、部分円すい面状の傾斜面とする。そして、上記絶縁層の端縁を、この傾斜面の中間部に存在させる。

上述の様に構成する本発明の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法によれば、絶縁層の端部を削り取らなくても、この絶縁層の端縁が、転がり軸受用軌道輪のうちで、この絶縁層の表面に研磨等の仕上加工を施す際の基準面となる第一の周面から径方向に突出する事がない。この為、上記絶縁層の端部を削り取る作業が不要になって、電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造コストを抑えられる。
しかも、上記絶縁層の端部を、上記第一の周面よりも径方向に関して凹んだ凹入部に位置させている為、上記絶縁層により覆われていない、上記第一の周面部分と、上記転がり軸受用軌道輪を支持した金属製部材（転がり軸受用軌道輪が外輪の場合にはハウジング、同じく内輪の場合には軸）の表面との間隔を十分に確保できる。この為、上記電食防止型絶縁転がり軸受を介して相対回転自在に組み合わされた部材同士の間（ハウジングと軸との間）に大きな電位差が存在しても、上記転がり軸受用軌道輪と上記金属製部材との間で放電が発生しにくくなる。そして、電食防止型絶縁転がり軸受の構成各部材に電食が発生する事を十分に防止できる。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて本発明の特徴は、電食防止型絶縁転がり軸受の性能を損なう事なく、セラミック製の絶縁層６を削り取る手間を軽減して、製造コストの低廉化を図るべく、この絶縁層６を形成する軌道輪（本例の場合には内輪２）のうちで、軌道面（本例の場合いは内輪軌道４）を形成した第一の周面（本例の場合には外周面）の軸方向両端部の形状、並びに、上記絶縁層６の端縁位置を工夫した点にある。電食防止型絶縁転がり軸受の基本的な構成、この絶縁層６の組成及び被覆方法、各部の厚さ等は、前述の特許文献３に記載された、従来から知られている電食防止型絶縁転がり軸受と同様であるから、従来技術と同様の部分に関する説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、内輪２として、外周面７を仕上面としたものを使用する。即ち、軸方向中間部の内輪軌道４に加えて、この内輪軌道４の両側に存在する肩部８、８部分にも、（寸法及び表面粗さに関して）所定の仕上加工を施したものを使用する。又、上記内輪２として、上記外周面７と軸方向両端面９、９との連続部に、この外周面７よりも径方向内方に凹んだ凹入部１０、１０を、ぞれぞれ全周に形成したものを使用する。これら両凹入部１０、１０は、上記外周面７の軸方向両端部に、上記両端面９、９から軸方向中央部に入り込んだ部分に迄形成している。そして、上記外周面７の軸方向中央寄り部分である、上記肩部８、８の外周面との間に、上記絶縁層６の厚さよりも大きな（例えば０．５〜１mm程度の）段差１１を有する、段付形状としている。

上記絶縁層６を形成する場合には、上記外周面７のうちの、上記内輪軌道４及び上記両肩部８、８部分を覆い（マスキングし）、セラミックの溶射層である、上記絶縁層６を形成する。この結果、この絶縁層６の端部（端縁）が上記両凹入部１０、１０に位置した状態で、上記内輪２の内周面１２と軸方向両端面９、９とに、上記絶縁層６が形成される。上記両凹入部１０、１０は、この絶縁層６の厚さ寸法よりも大きく、径方向に凹んでいる（上記段差１１分）為、この絶縁層６の端縁が上記内輪２の外周面７よりも径方向外方に突出する事はない。そこで、この絶縁層６の端部、即ち、上記両凹入部１０、１０に存在する部分を削り取る事なく、上記内輪２の外周面７（うちで上記両肩部８、８の外周面）を基準として、この内輪２の内周面及び上記軸方向両端面９、９を被覆した上記絶縁層６の表面に仕上加工を施す。そして、この絶縁層６の表面を平滑面とすると共に、この絶縁層６の寸法を所定値とする。

上述の様に構成する本例の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法によれば、上記絶縁層６の端部を削り取らなくても、この絶縁層６の端縁が、上記内輪２の外周面７よりも径方向外方に突出する事がない。この為、この絶縁層６の仕上作業に先立って、この絶縁層６の端部を削り取る作業が不要になり、電食防止型絶縁転がり軸受を構成する、上記内輪２の製造コストを抑えられる。

しかも、上記絶縁層６の端部を、上記内輪２の外周面７よりも径方向に関して凹んだ凹入部１０、１０に位置させている為、上記絶縁層６により覆われていない、上記外周面７部分と、上記内輪２を支持した軸（に形成した鍔部乃至はこの軸に外嵌した他の金属製部材）の表面との間隔を十分に確保できる。即ち、上記両凹入部１０、１０は、例えば１〜２mm若しくはそれ以上と、上記絶縁層６の厚さ寸法よりも十分に大きな値に設定でき、上記間隔も、これに合わせて大きくできる。この為、電食防止型絶縁転がり軸受を介して相対回転自在に組み合わされたハウジングと軸との間に大きな電位差が存在しても、上記内輪２と上記軸との間で放電が発生しにくくなる。そして、電食防止型絶縁転がり軸受の構成各部材に電食が発生する事を十分に防止できる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、内輪２の外周面７の軸方向両端縁と軸方向両端面９、９との間に、これら両端面９、９に向かうに従って外径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい凸面状の傾斜面１３、１３を形成し、これら両傾斜面１３、１３を、それぞれ上記内輪２の外周面７よりも径方向に凹んだ凹入部としている。そして、この内輪２の内周面１２と上記軸方向両端面９、９とを覆った絶縁層６の端縁を、上記両傾斜面１３、１３の中間部に存在させている。この為に、この絶縁層６を形成する場合に、これら両傾斜面１３、１３の大径寄り部分を含めて、上記内輪２の外周面７をマスキングする。この様に、これら両傾斜面１３、１３をマスキングする部分の幅寸法を、これら両傾斜面１３、１３の傾斜角度、上記絶縁層６の厚さとの関係で適切に規制して、この絶縁層６の端縁が、上記外周面７のうちで肩部８、８部分よりも径方向外方に突出しない様にする。
この様な本例の製造方法によっても、上記絶縁層６の端部を削り取る作業が不要になり、電食防止型絶縁転がり軸受を構成する、上記内輪２の製造コストを抑えられる。

図示の例では、本発明を、ラジアル玉軸受を構成する内輪に関して実施した場合を示した。但し、本発明は、外輪に関して実施する事もできる。外輪に関して実施する場合には、図示の例とは、径方向に関する内外が逆になる。更には、玉軸受に限らず、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、球面ころ軸受等、他のラジアル転がり軸受に関して実施する事もできる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、内輪の部分断面図（Ａ）と、（Ａ）の左上部拡大図（Ｂ）。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 従来から知られている電食防止型絶縁転がり軸受の２例を示す、それぞれ部分断面図。 絶縁層を形成したままの外輪を示す、部分断面図（Ａ）と、（Ａ）の左下部拡大図（Ｂ）。 絶縁層の端部を削り取った状態での外輪を示す、部分断面図（Ａ）と、（Ａ）の左下部拡大図（Ｂ）。 従来の電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法の１例を示す部分断面図。 従来から知られている電食防止型絶縁転がり軸受の別例を示す部分断面図。

符号の説明

１、１ａ 外輪
２ 内輪
３、３ａ 外輪軌道
４ 内輪軌道
５ 転動体
６、６ａ 絶縁層
７ 外周面
８ 肩部
９ 端面
１０ 凹入部
１１ 段差
１２ 内周面
１３ 傾斜面

Claims (3)

1. 内外両周面のうちの一方である第一の周面に軌道面を設けた転がり軸受用軌道輪の表面のうち、これら内外両周面のうちの他方である第二の周面及び軸方向両端面を、セラミックス製の絶縁層により被覆した後、この絶縁層の表面に仕上加工を施す電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法に於いて、上記転がり軸受用軌道輪として、上記第一の周面を仕上面とすると共に、軸方向両端面とこの第一の周面との連続部に、この第一の周面よりも径方向に関して凹んだ凹入部を全周に形成したものを使用し、上記絶縁層の端部をこの凹入部に位置させる事により、この絶縁層の端縁が上記第一の周面よりも径方向に突出しない様にしてこの絶縁層を形成した後、この絶縁層の端部を削り取る事なく、上記第一の周面を基準として、上記第二の周面及び上記軸方向両端面を被覆した上記絶縁層の表面に仕上加工を施す事を特徴とする電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法。
2. 凹入部が、第一の周面の軸方向中央寄り部分との間に形成された、絶縁層の厚さよりも大きな段差を有する段付形状である、請求項１に記載した電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法。
3. 凹入部が、部分円すい面状の傾斜面であり、絶縁層の端縁をこの傾斜面の中間部に存在させる、請求項１に記載した電食防止型絶縁転がり軸受用軌道輪の製造方法。

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