JP2024056385A - Insulated Rolling Bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、外輪と内輪の一方又は両方が絶縁層を有する絶縁転がり軸受に関する。 This invention relates to an insulated rolling bearing in which one or both of the outer and inner rings have an insulating layer.
電気自動車(EV)、ハイブリッド車(HEV)等に搭載される電動モータの主軸を支持するために深溝玉軸受等の転がり軸受が利用されている。電気自動車等の車載モータは、高効率化のためにインバータ制御の周波数を高くする必要がある。その周波数が高くなると、車載モータの主軸を支持する転がり軸受の内部に電流が流れやすくなり、軸受に電食が発生することがある。 Deep groove ball bearings and other rolling bearings are used to support the main shafts of electric motors installed in electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HEVs), and other vehicles. In-vehicle motors for electric vehicles and other vehicles require high inverter control frequencies to improve efficiency. When the frequency increases, it becomes easier for current to flow inside the rolling bearings that support the main shafts of the in-vehicle motors, which can cause electrolytic corrosion in the bearings.
従来、軌道輪と、これに接触する嵌合相手であるハウジング、軸等の外部部材との間の絶縁を図って転がり軸受の電食を防止するため、軌道輪の表面のうち、外部部材との接触面及びこの近傍を絶縁層で構成した絶縁転がり軸受がある。 Conventionally, there are insulated rolling bearings in which the contact surface of the raceway with the external member and the vicinity thereof are made of an insulating layer to insulate the raceway from the mating housing, shaft, or other external member that comes into contact with the raceway and prevent electrical corrosion of the rolling bearing.
特許文献1においては、金属によって形成された本体輪と、本体輪の金属表面に付着した絶縁層とを有する外輪を備え、その本体輪が、軌道面と、本体輪の幅を規定する両端の側面と、軌道面と径方向に対向しかつ両端の側面間に連続する周面と、側面の前記軌道面に近い側に連続する面取りとを有し、その絶縁層が、本体輪の両端の側面、周面及び面取りを覆っている絶縁転がり軸受が記載されている。 Patent document 1 describes an insulated rolling bearing that includes a main ring made of metal and an outer ring having an insulating layer attached to the metal surface of the main ring, the main ring having a raceway surface, side surfaces at both ends that define the width of the main ring, a peripheral surface that faces the raceway surface in the radial direction and continues between the side surfaces at both ends, and a chamfer that continues on the side of the side closest to the raceway surface, and the insulating layer covers the side surfaces, peripheral surfaces, and chamfers at both ends of the main ring.
また、特許文献1には、本体輪の側面の軌道面側に連続する面取りからさらに軌道面側へ軸方向に開放した環状凹溝を形成し、その環状凹溝をも絶縁層で覆うことにより、面取りまで覆う上述の軌道輪に比して軌道輪の端面における沿面距離を拡大した絶縁転がり軸受も記載されている。その環状凹溝の横断面形状は二つの単一円孤を繋いだ複合円孤状であり、その一つの円孤において側面に滑らかに連続している。その絶縁層は、スプレー等を用いて金属表面にセラミックス等の絶縁材を溶射することにより、本体輪の金属表面に付着させられている。 Patent Document 1 also describes an insulated rolling bearing in which an annular groove is formed that opens axially toward the raceway surface from a chamfer that continues to the raceway surface side of the side of the main ring, and the annular groove is also covered with an insulating layer, thereby increasing the creepage distance at the end face of the raceway ring compared to the above-mentioned raceway ring that covers the chamfer. The cross-sectional shape of the annular groove is a compound arc shape connecting two single arcs, one of which smoothly continues to the side face. The insulating layer is attached to the metal surface of the main ring by spraying an insulating material such as ceramics onto the metal surface using a spray or the like.
しかしながら、前述の環状凹溝のような特殊な溝を本体輪に成形するのは、製造コストがかかることになる。また、本体輪の面取りから軸方向に凹んだ金属表面に絶縁材を溶射するのは、絶縁材が軸受内部にまで侵入し機能的な影響を及ぼすことなく均一に塗布することができるよう、塗布工程において特殊なマスキング治具やスプレー方向にする必要があるため、コストと絶縁層の品質を両立させることが難しい。 However, forming a special groove such as the aforementioned annular groove in the main ring results in high manufacturing costs. In addition, spraying an insulating material onto the metal surface recessed in the axial direction from the chamfer of the main ring requires special masking tools and spray directions in the application process to ensure that the insulating material can be applied evenly without penetrating into the inside of the bearing and affecting its functionality, making it difficult to balance cost with the quality of the insulating layer.
そこで、この発明が解決しようとする課題は、本体輪の金属表面に絶縁層が付着した軌道輪を備える絶縁転がり軸受において、その軌道輪の低コスト性と絶縁性を両立させることにある。 The problem that this invention aims to solve is to achieve both low cost and insulating properties for an insulated rolling bearing having a raceway with an insulating layer attached to the metal surface of the main ring.
上記の課題を解決するため、この発明は、外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪間に介在する複数の転動体とを備え、前記外輪と前記内輪のうちの一方の軌道輪が、金属によって形成された本体輪と、前記本体輪の金属表面に付着した絶縁層とを有し、前記本体輪が、軌道面と、前記本体輪の幅を規定する両端の側面と、前記軌道面と径方向に対向しかつ前記両端の側面間に連続する周面と、前記側面の前記軌道面に近い側に連続する面取りとを有し、前記絶縁層が、前記本体輪の前記周面、前記両端の側面、及び前記面取りを覆っている絶縁転がり軸受において、前記本体輪が、前記軌道面と前記面取りとの間で径方向に開放した周溝と、当該周溝の当該面取りに近い側と当該面取りとを繋ぐ第一の溝肩と、当該周溝の当該軌道面に近い側と当該軌道面とを繋ぐ第二の溝肩とを有し、前記第二の溝肩が、前記第一の溝肩に比して径方向に前記軌道面の方へ高く設けられており、前記周溝の全周に絶縁部材が圧入されており、前記絶縁部材が、前記本体輪の少なくとも前記第一の溝肩を覆う絶縁体を有することを特徴とする絶縁転がり軸受、という構成1を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention provides a bearing comprising an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring, one of the outer ring and the inner ring having a main ring formed of metal and an insulating layer attached to the metal surface of the main ring, the main ring having a raceway surface, side surfaces at both ends defining the width of the main ring, a peripheral surface radially opposed to the raceway surface and continuing between the side surfaces at both ends, and a chamfer continuing to the side of the side surface closer to the raceway surface, the insulating layer covering the peripheral surface of the main ring, the side surfaces at both ends, and the chamfer. In the insulated rolling bearing, the main ring has a circumferential groove that is open in the radial direction between the raceway surface and the chamfer, a first groove shoulder that connects the side of the circumferential groove closer to the chamfer with the chamfer, and a second groove shoulder that connects the side of the circumferential groove closer to the raceway surface with the raceway surface, the second groove shoulder is provided radially higher toward the raceway surface than the first groove shoulder, an insulating member is press-fitted around the entire circumference of the circumferential groove, and the insulating member has an insulator that covers at least the first groove shoulder of the main ring.
上記構成1によると、軌道面と面取りとの間で径方向に開放した周溝と、当該周溝の当該面取りに近い側と当該面取りとを繋ぐ第一の溝肩と、当該周溝の当該軌道面に近い側と当該軌道面とを繋ぐ第二の溝肩とを有し、第二の溝肩が、第一の溝肩に比して径方向に軌道面の方へ高く設けられている形状は、標準的なキャップ軸受で採用される軌道輪の形状に対応する。このため、標準的なキャップ軸受で採用される軌道輪と同一構成の本体輪を採用することが可能になり、本体輪に特殊な周溝を成形するコストが不要でありながら、その周溝を絶縁部材の圧入に使用することも可能である。その絶縁部材の絶縁体によって本体輪の少なくとも第一の溝肩を覆えば、本体輪の面取りから軸方向に凹んだ第一の溝肩等を絶縁層で覆わずとも、沿面距離を確保して高い絶縁性を得ることが可能である。したがって、絶縁層を第一の溝肩等に付着させる工程で特殊なマスキング治具や工法を採用するコストも不要にすることが可能である。このように、上記構成1によれば、本体輪の金属表面に絶縁層が付着した軌道輪の低コスト性と絶縁性を両立させることができる。 According to the above configuration 1, the bearing has a circumferential groove that is open in the radial direction between the raceway surface and the chamfer, a first groove shoulder that connects the side of the circumferential groove closer to the chamfer with the chamfer, and a second groove shoulder that connects the side of the circumferential groove closer to the raceway surface with the raceway surface, and the shape in which the second groove shoulder is provided radially higher toward the raceway surface than the first groove shoulder corresponds to the shape of a raceway ring used in a standard cap bearing. Therefore, it is possible to use a main ring with the same configuration as a raceway ring used in a standard cap bearing, and the cost of forming a special circumferential groove in the main ring is not required, and the circumferential groove can also be used to press-fit an insulating member. If at least the first groove shoulder of the main ring is covered with the insulator of the insulating member, it is possible to ensure a creepage distance and obtain high insulation without covering the first groove shoulder, etc., recessed in the axial direction from the chamfer of the main ring with an insulating layer. Therefore, it is possible to eliminate the cost of using a special masking jig or method in the process of attaching the insulating layer to the first groove shoulder, etc. In this way, according to the above configuration 1, it is possible to achieve both low cost and insulation properties for a raceway ring with an insulating layer attached to the metal surface of the main ring.
上記構成1において、前記絶縁体が、前記第一の溝肩と径方向に重なるように突き出た環状突起部を有し、前記環状突起部と前記第一の溝肩間に径方向の締め代が設けられている、という構成2を採用することができる。この構成2によると、絶縁体の環状突起部が本体輪の第一の溝肩に常に接触している状態を保つことができる。 In the above configuration 1, a configuration 2 can be adopted in which the insulator has an annular protrusion that protrudes so as to overlap the first groove shoulder in the radial direction, and a radial tightening margin is provided between the annular protrusion and the first groove shoulder. With this configuration 2, the annular protrusion of the insulator can be kept in constant contact with the first groove shoulder of the main ring.
上記構成2において、前記絶縁部材を前記一方の軌道輪から取り外した状態のとき、前記環状突起部が、当該環状突起部の先端側に向かって前記径方向の締め代を大きくする方へ傾斜した形状を有する、という構成3を採用することができる。この構成3によると、環状突起部の先端付近を本体輪の第一の溝肩に強く接触させて、環状突起部と絶縁層との間に隙間が空かないようにすることができる。 In the above configuration 2, a configuration 3 can be adopted in which, when the insulating member is removed from the one raceway, the annular protrusion has a shape that is inclined toward the tip side of the annular protrusion in a direction that increases the radial tightening margin. According to this configuration 3, the vicinity of the tip of the annular protrusion can be brought into strong contact with the first groove shoulder of the main ring, so that no gap is created between the annular protrusion and the insulating layer.
上記構成1から3のいずれか1つにおいて、前記絶縁部材が、前記絶縁体によって前記本体輪と隔離された芯金を有する、という構成4を採用することができる。この構成4によると、絶縁部材の保形性を芯金で高めつつ、芯金と本体輪を絶縁体で絶縁することができる。 In any one of the above configurations 1 to 3, a configuration 4 can be adopted in which the insulating member has a core bar that is separated from the main ring by the insulator. According to this configuration 4, the core bar can be used to increase the shape retention of the insulating member, while the core bar and the main ring can be insulated by the insulator.
また、上記構成1から3のいずれか1つにおいて、前記絶縁部材の全部が、前記絶縁体からなる、という構成5を採用することができる。この構成5によると、芯金を省いて比較的安価な絶縁部材にすることができる。 In addition, in any one of the above configurations 1 to 3, a configuration 5 can be adopted in which the entire insulating member is made of the insulator. This configuration 5 can eliminate the core metal and make the insulating member relatively inexpensive.
また、上記構成1から5のいずれか1つにおいて、前記絶縁体が、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム又はポリアミドによって形成されている、という構成6を採用することができる。 In addition, in any one of the above configurations 1 to 5, configuration 6 can be adopted in which the insulator is made of nitrile rubber, acrylic rubber, fluororubber, or polyamide.
また、上記構成1から6のいずれか1つにおいて、前記絶縁部材が、前記絶縁体によって形成されたシールリップ部を有する、という構成7を採用することができる。この構成7によると、絶縁部材にシール機能をもたせてキャップ軸受にすることができると共に、絶縁体を径方向に長く設けて絶縁性を向上させることができる。 In addition, in any one of the above configurations 1 to 6, a configuration 7 can be adopted in which the insulating member has a seal lip portion formed by the insulator. According to this configuration 7, the insulating member can be given a sealing function to make it into a cap bearing, and the insulator can be provided long in the radial direction to improve insulation.
また、上記構成7において、前記シールリップ部が、前記外輪と前記内輪のうちの前記一方の軌道輪とは逆の他方の軌道輪と当該シールリップ部との間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で形成された複数の突起を有する、という構成8を採用することができる。この構成8によると、絶縁部材を接触シールと同様に外輪と内輪間に配置して軸受内部への所定粒径以上の異物侵入を防止しつつ、シールトルクを非接触シールと同程度まで低減することができる。 In addition, in the above configuration 7, a configuration 8 can be adopted in which the seal lip portion has a plurality of protrusions formed in a manner that allows a fluid lubrication state between the seal lip portion and the other raceway opposite to the one of the outer ring and the inner ring. According to this configuration 8, an insulating member is disposed between the outer ring and the inner ring in the same manner as a contact seal to prevent the intrusion of foreign matter of a predetermined particle size or larger into the inside of the bearing, while reducing the seal torque to the same level as a non-contact seal.
上述のように、この発明は、上記構成1の採用により、本体輪の金属表面に絶縁層が付着した軌道輪を備える絶縁転がり軸受において、その軌道輪の低コスト性と絶縁性を両立させることができる。 As described above, by adopting the above configuration 1, the present invention can achieve both low cost and insulation properties for an insulated rolling bearing having a raceway with an insulating layer attached to the metal surface of the main ring.
この発明の一例としての第一実施形態に係る絶縁転がり軸受を添付図面の図1及び図2に基づいて説明する。 As an example of the present invention, an insulating rolling bearing according to a first embodiment will be described with reference to the attached drawings, Figs. 1 and 2.
図1、図2に示すこの絶縁転がり軸受は、外輪10と、内輪20と、外輪10と内輪20間に介在する複数の転動体30と、外輪10と内輪20のうちの一方の軌道輪としての外輪10に取り付けられた絶縁部材40とを備える。なお、転動体30を周方向に等配する保持器の図示は省略している。
The insulating rolling bearing shown in Figures 1 and 2 comprises an
なお、この絶縁転がり軸受は、深溝玉軸受を例示したが、軸受の種類は特に限定されず、アンギュラ玉軸受でもよいし、円筒ころ軸受、球面ころ軸受等のころ軸受でもよいし、スラスト軸受であってもよい。 Note that, although a deep groove ball bearing is exemplified as the insulating rolling bearing, the type of bearing is not particularly limited, and it may be an angular ball bearing, a roller bearing such as a cylindrical roller bearing or a spherical roller bearing, or even a thrust bearing.
ここでは、この絶縁転がり軸受の軸受中心軸(図示省略)を中心とした円周方向のことを「周方向」といい、その回転中心軸に沿った方向のことを「軸方向」といい、その回転中心軸に直角な方向のことを「径方向」という。図1、図2において、外輪10と内輪20は、軸受中心軸と同心に配置している理想的な状態を示す。また、図1、図2は、その軸受中心軸を含む仮想平面で切断した断面を示す。
Here, the circumferential direction centered on the central axis of the insulated rolling bearing (not shown) is referred to as the "circumferential direction", the direction along the central axis of rotation is referred to as the "axial direction", and the direction perpendicular to the central axis of rotation is referred to as the "radial direction". In Figures 1 and 2, the
外輪10と内輪20のうちの一方の軌道輪としての外輪10が、金属によって形成された本体輪11と、本体輪11の金属表面に付着した絶縁層12とを有する。
The
本体輪11の全体は、金属からなり、一般的に、軸受鋼等の鋼材によって形成されている。
The entire
本体輪11は、軌道面13と、両端の側面14と、側面14の軌道面13に近い側に連続する面取り15と、軌道面13と面取り15との間で径方向に開放した周溝16と、当該周溝16の当該面取り15に近い側と当該面取り15とを繋ぐ第一の溝肩17と、当該周溝16の当該軌道面13に近い側と当該軌道面13とを繋ぐ第二の溝肩18と、軌道面13と径方向に対向しかつ両端の側面14間に連続する周面19とを有する繋ぎ目のない環状部材からなる。
The
軌道面13は、転動体30が転がる走路を成す金属表面部であって、転動体30から負荷される荷重支持部分となる。
The
両端の側面14は、本体輪11の幅を規定する面である。本体輪11の幅は本体輪11の軸方向の全長である。すなわち、第一の側面14は、本体輪11の幅の一端に位置する金属表面部であり、第二の側面14は、本体輪11の幅の他端に位置する金属表面部である。両端の側面14は、それぞれ径方向に沿った平坦面状に形成されている。
The
本体輪11の内周のうち、軌道面13と一端の側面14との間の部分は、面取り15、周溝16と、第一の溝肩17と、第二の溝肩18とからなる。
The portion of the inner circumference of the
周面19は、本体輪11の外周全部を構成する金属表面部と、本体輪11の内周全部を構成する金属表面部のうち、軌道面13を含まない方の金属表面部からなる。図示例においては、周面19は、本体輪11の外周全部を構成する金属表面部である。
The
面取り15は、側面14と第一の溝肩17とを繋ぐ角部を落とした面である。
The
第一の溝肩17は、連続する面取り15の縁と同じ直径をもって当該面取り15と周溝16とを軸方向に繋ぐ金属表面部である。図1の断面において、第一の溝肩17は、面取り15の縁から軸方向に沿って延びる直線状部からなる。
The
第二の溝肩18は、連続する軌道面13の縁と同じ直径をもって当該軌道面13と当該周溝16とを軸方向に繋ぐ金属表面部である。図1の断面において、第二の溝肩18は、軌道面13の縁から軸方向に沿って延びる直線状部からなる。
The
第二の溝肩18は、第一の溝肩17に比して径方向に軌道面13の方(図1において径方向内方に対応の下方向)へ高く設けられている。
The
周溝16は、第一の溝肩17に対して径方向に周面19の方へ低くし、かつ第二の溝肩18に対して径方向に周面19の方へ低くし、第一の溝肩17と第二の溝肩18とを繋ぐ全部を径方向に露出させた形状を有する金属表面部である。周溝16は、第一の溝肩17と第二の溝肩18との間に径方向の高低差を設けるため、第二の溝肩18に連続する他の面取り16aと、他の面取り16aから直線状に延びる延長斜面16bとを有する。
The
本体輪11は、図1に示す一定の断面構成をもって周方向全周に連続しており、軸受中心軸を含む任意の仮想平面上において同一に現れる。また、本体輪11の全体は、軸受中心軸に直交しかつ本体輪11の幅の中央を通る仮想平面に関して面対称な形状を有する。
The
本体輪11は、標準的なキャップ軸受で採用される軌道輪(キャップ保持用の周溝をもった軌道輪)と同一構成のものである。標準的なキャップ軸受は、JIS規格において規定された主要寸法及び密封形式のキャップ(シール又はシールド)を有するものである。例えば、円すいころ軸受以外のラジアル軸受の主要寸法は、JIS B 1512-1(対応ISO15)で規定されている。特に、深溝玉軸受の場合、JIS B 1521において詳細が規定されているものである。
The
絶縁層12は、本体輪11のうち、周面19、両端の側面14、及び面取り15を完全に覆っているが、面取り15の第一の溝肩17側の縁までである。絶縁層12は、本体輪11のうち、両端の側面14、周面19及び面取り15を除いた他の部分を実質的に覆っていない。
The insulating
外輪10は、絶縁層12のみにおいて軸受外部の相手部材Hに接触させられる。相手部材Hは、例えば、車載モータ等のハウジング、ハウジング蓋等である。相手部材Hには高電圧が印加される。
The
絶縁部材40は、周溝16に圧入されている。周溝16は、絶縁部材40の被圧入部分を保持すると共に、延長斜面16bにおいて絶縁部材40を軌道面13側へ倒れないように支持する。
The insulating
絶縁部材40は、芯金41と、芯金41に接着された絶縁体42とで構成されている。絶縁部材40は、図1に示す一定の断面構成をもって周方向全周に連続しており、軸受中心軸を含む任意の仮想平面上において同一に現れる。
The insulating
芯金41は、環状の金属板によって形成されている。絶縁体42は、ゴム材によって形成されている。そのゴム材として、例えば、ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムが挙げられる。ゴム材を採用する場合、絶縁体42は、例えば、芯金41に加硫接着することができる。また、絶縁体42は、ゴム材に代えてポリアミド樹脂等の他の樹脂によって形成することも可能である。
The
周溝16に対する絶縁部材40の被圧入部分は、絶縁体42のうち、周溝16との間に径方向の締め代をもった全周部からなる。
The portion of the insulating
芯金41は、絶縁体42によって本体輪11と隔離されている。この隔離は完全になっており、芯金41と本体輪11との間に直通の導電路は存在しない。
The
絶縁部材40は、第二の溝肩18に比して径方向に軌道面13の方(図1において径方向内方に対応の下方向)へ高く設けられている。絶縁部材40の内周に露出する絶縁体42の内径d1は、第二の溝肩18の内径d2よりも小さい。
The insulating
絶縁体42は、第一の溝肩17と径方向に重なるように突き出た環状突起部43を有する。環状突起部43は、周溝16に対する絶縁部材40(絶縁体42)の被圧入部分から当該周溝16に連続する第一の溝肩17の方に向かって片持ち梁状に延びている。絶縁体42の環状突起部43が第一の溝肩17を径方向から覆うことにより、その分、絶縁層12から絶縁部材40に連続して設けられる沿面距離が大きくなっている。
The
図2に示すように、環状突起部43と第一の溝肩17間に径方向の締め代δが設けられている。図2例において、径方向の締め代δは、同図に示すように絶縁部材40を外輪10から取り外した状態のとき、環状突起部43に外接する仮想円筒面の直径である外径D1と、第一の溝肩17に内接する仮想円筒面の直径である内径d3との差の半分である。締め代δに基づく環状突起部43の弾性復元力により、図1に示す環状突起部43が第一の溝肩17に常に接触している状態に保たれる。
As shown in Fig. 2, a radial interference δ is provided between the
図2に示すように、絶縁部材40を外輪10から取り外した状態のとき、環状突起部43は、当該環状突起部43の先端側に向かって径方向の締め代δを大きくする方へ傾斜した形状を有する。環状突起部43の先端は、環状突起部43の中で軸方向に最も第一の溝肩の方へ寄った部位である。環状突起部43の先端は、図1に示すように、絶縁層12の面取り15を覆う部分と径方向に重なる。図2に示すように、第一の溝肩17と環状突起部43間の径方向の締め代が環状突起部43の先端に向かう程に次第に大きくなるので、図1に示す環状突起部43の先端付近が第一の溝肩17に強く接触させられる。これにより、環状突起部43と絶縁層12との間に隙間が空かない状態に保たれる。
As shown in FIG. 2, when the insulating
環状突起部43の前述の傾斜形状は、第一の溝肩17に対する接触性を高めるためのものであるから、環状突起部43の内外の周面のうち、第一の溝肩17に接する方の周面における傾斜形状を意味する。その傾斜形状の傾斜角度αは、図2例の場合、環状突起部43の外周面が軸方向に対して成す角度である。傾斜角度αは、例えば、0°よりも大きく45°よりも小さく設定することができる。
The aforementioned inclined shape of the
また、絶縁体42は、図1に示すように、絶縁部材40の被圧入部分から第一の溝肩17と第二の溝肩18との間を通って第二の溝肩18と軸方向に対向する位置へ延びている。絶縁体42は、図2に示すように、環状突起部43から径方向に軌道面13の方へ延びる端面部44と、絶縁部材40の被圧入部分から径方向に軌道面13の方へ延びる端面部45とを有する。これら端面部44,45は、芯金41を軸方向両側から覆って本体輪11から隔離すると共に、図1の状態において第二の溝肩18と軸方向に対向しかつ第二の溝肩18に比して径方向に軌道面13の方へ高い絶縁体部分を設けるための部位である。絶縁体42が、周溝16の溝底部を径方向から覆い、周溝16の第一の溝肩17と第二の溝肩18の高低差を成す金属表面部(他の面取り16a、延長斜面16b)を軸方向から覆っていることにより、絶縁層12から絶縁部材40に連続して設けられる沿面距離(すなわち電極となる相手部材H及び本体輪11の第二の溝肩18間で絶縁部材40の表面に沿った沿面距離)がさらに大きくなっている。絶縁体42を第二の溝肩18に比して径方向に軌道面13の方(図1において径方向内方に対応の下方向)へ高く設けることにより、その沿面距離をより拡大することができる。
As shown in Fig. 1, the
図1、図2に示すこの絶縁転がり軸受は、上述のように、外輪10と、内輪20と、外輪10と内輪20間に介在する複数の転動体30とを備え、外輪10と内輪20のうちの一方の軌道輪としての外輪10が、金属によって形成された本体輪11と、本体輪11の金属表面に付着した絶縁層12とを有し、本体輪11が、軌道面13と、本体輪11の幅を規定する両端の側面14と、軌道面13と径方向に対向しかつ両端の側面14間に連続する周面19と、側面14の軌道面13に近い側に連続する面取り15とを有し、絶縁層12が、本体輪11の周面19、両端の側面14、及び面取り15を覆っているものである。
As described above, the insulating rolling bearing shown in Figures 1 and 2 comprises an
この絶縁転がり軸受は、特に、本体輪11が、軌道面13と面取り15との間で径方向に開放した周溝16と、当該周溝16の当該面取り15に近い側と当該面取り15とを繋ぐ第一の溝肩17と、当該周溝16の当該軌道面13に近い側と当該軌道面13とを繋ぐ第二の溝肩18とを有し、第二の溝肩18が、第一の溝肩17に比して径方向に軌道面13の方へ高く設けられているものであるので、標準的なキャップ軸受で採用される軌道輪の形状に対応するものである。これにより、標準的なキャップ軸受で採用される軌道輪と同一構成の本体輪11を採用することが可能になり、本体輪11に特殊な周溝16を成形するコストが不要でありながら、その周溝16を絶縁部材40の圧入に使用することも可能である。
In particular, this insulating rolling bearing has a
さらに、この絶縁転がり軸受は、周溝16の全周に絶縁部材40が圧入されており、絶縁部材40が、本体輪11の少なくとも第一の溝肩17を覆う絶縁体42を有することにより、本体輪11の面取り15から軸方向に凹んだ第一の溝肩17等を絶縁層12で覆わずとも、絶縁部材40で沿面距離を確保して高い絶縁性を得ることが可能である。したがって、絶縁層12を第一の溝肩17等に付着させる工程で特殊なマスキング治具や工法を採用するコストも不要にすることが可能である。
Furthermore, in this insulated rolling bearing, an insulating
このように、この絶縁転がり軸受は、本体輪11の金属表面に絶縁層12が付着した軌道輪(外輪10)の低コスト性と絶縁性を両立させることができる。
In this way, this insulating rolling bearing can achieve both low cost and insulating properties in the raceway (outer ring 10) in which an insulating
また、この絶縁転がり軸受は、絶縁体42が、第一の溝肩17と径方向に重なるように突き出た環状突起部43を有し、環状突起部43と第一の溝肩17間に径方向の締め代δが設けられていることにより、絶縁体42の環状突起部43が本体輪11の第一の溝肩17に常に接触している状態を保つことができる。
In addition, this insulated rolling bearing has an
また、この絶縁転がり軸受は、絶縁部材40を一方の軌道輪としての外輪10から取り外した状態のとき、環状突起部43が、当該環状突起部43の先端側に向かって径方向の締め代δを大きくする方へ傾斜した形状を有することにより、環状突起部43の先端付近を本体輪11の第一の溝肩17に強く接触させて、環状突起部43と絶縁層12との間に隙間が空かないようにすることができる。
In addition, when the insulating
また、この絶縁転がり軸受は、絶縁部材40が、絶縁体42によって本体輪11と隔離された芯金41を有することにより、絶縁部材40の保形性を芯金41で高めつつ、芯金41と本体輪11を絶縁体42で絶縁することができる。
In addition, this insulating rolling bearing has an insulating
第一実施形態では、絶縁部材に芯金を含めたが、絶縁部材を一種の材料で形成してもよい。その一例としての第二実施形態を図3に示す。なお、以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。 In the first embodiment, the insulating member includes a core metal, but the insulating member may be formed from a single type of material. As an example, a second embodiment is shown in FIG. 3. The following will only describe the differences from the first embodiment.
図3に示す絶縁部材50は、その全部を絶縁体によって形成したものである。絶縁部材50を形成する材料は、第一実施形態と同様であり、例えば、一種のゴム材によって絶縁部材50の全部が繋ぎ目なく形成される。図3に示すこの絶縁転がり軸受は、絶縁部材50の全部が絶縁体からなることにより、芯金を省いて比較的安価な絶縁部材にすることができる。
The insulating
また、絶縁部材をシール部材と兼用することも可能である。その一例としての第三実施形態を図4に示す。 It is also possible to use the insulating material as a sealing material. An example of this is shown in the third embodiment in Figure 4.
第三実施形態に係る絶縁部材60は、芯金61に接着された絶縁体62がシールリップ部63を有する。シールリップ部63は、内輪70の外周に全周で接触し、内輪70のシール溝71との間にラビリンスを形成する。絶縁体62は、芯金61を軸受外部に露出させないように覆っており、このため、芯金61の軸受外部側を覆う端面部において径方向に延長されている。シールリップ部63は、芯金61よりも径方向に内輪70の方へ突き出ている。このように、図4に示すこの絶縁転がり軸受は、絶縁部材60が絶縁体62によって形成されたシールリップ部63を有することにより、絶縁部材60にシール機能をもたせてキャップ軸受にすることができると共に、絶縁体62を径方向に長く設けて絶縁性を向上させることができる。
In the insulating
絶縁部材をシール部材と兼用する他例としての第四実施形態を図5に示す。 Figure 5 shows a fourth embodiment, which is another example in which the insulating member also serves as the sealing member.
第四実施形態に係る絶縁部材80は、芯金81から内輪70側へ延びる絶縁体82のシールリップ部83の形状を第三実施形態から変更し、内輪70とシールリップ部83を非接触に配置したものである。図5に示すこの絶縁転がり軸受は、絶縁部材80を非接触式シールとしたものなので、接触式シールとした第三実施形態に比してシールトルクを抑えることができる。
The insulating
絶縁部材をシール部材と兼用する更なる他例としての第五実施形態を図6、図7に示す。 Figures 6 and 7 show a fifth embodiment as yet another example in which the insulating member also serves as the sealing member.
第五実施形態に係る絶縁部材100は、内輪90の形状と、芯金101から内輪90の方へ突き出た絶縁体102のシールリップ部103の形状とを第三実施形態から変更したものである。
The insulating
内輪90は、周方向に沿って全周に連続する円筒面状のシール摺動面91を有する。
The
シールリップ部103は、シール摺動面91とシールリップ部103との間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で形成された複数の突起104を有する。周方向に隣り合う突起104間は、軸受内部空間及び外部間に亘って連通する油通路105になる。周方向に沿いかつシール摺動面91に直交する図7の切断面において、突起104の断面は、シール摺動面91に向かって凸の半円状の中実部を成している。このため、突起104の表面と、シール摺動面91との間の隙間は、油通路105側で大、突起104側で小のくさび状に形成されている。外輪10に対して内輪90が相対回転する軸受回転に伴って油通路105内から突起104とシール摺動面91間に引き摺り込まれる潤滑油の油膜によって当該シールリップ部103及びシール摺動面91間を流体潤滑状態にすることができる。このようなシールリップ部は、例えば、特開2017-155929号公報、特開2017-161069号公報、特開2017-219058号公報、特開2021-11896号公報に開示しているので、その詳細説明を省略する。
The
図6、図7に示すこの絶縁転がり軸受は、シールリップ部103が、外輪10と内輪90のうちの一方の軌道輪としての外輪10とは逆の他方の軌道輪としての内輪90と当該シールリップ部103との間を流体潤滑状態にすることが可能な態様で形成された複数の突起104を有することにより、絶縁部材100を接触シールと同様に外輪10と内輪90間に配置して軸受内部への所定粒径以上の異物侵入を防止しつつ、全周接触式シールとした第三実施形態に比してシールトルクを非接触シールと同程度まで抑えることができる。
In the insulating rolling bearing shown in Figures 6 and 7, the
なお、上述の各実施形態では、外輪だけに絶縁層を設けて絶縁部材を取り付けた絶縁転がり軸受を例示したが、内輪でも同様にこの発明を適用することが可能である。図示説明は省略するが、キャプ軸受の内輪と同一構成の本体輪を採用し、本体輪の内周及び両端の側面、面取りを絶縁層で覆い、本体輪の外周の周溝に絶縁部材を取り付ければよいだけのことである。 In the above-mentioned embodiments, an insulating rolling bearing in which an insulating layer is provided only on the outer ring and an insulating member is attached is exemplified, but the invention can also be applied to the inner ring. Although illustrations and explanations are omitted, all that is required is to adopt a main ring having the same configuration as the inner ring of a cap bearing, cover the inner circumference and both end side surfaces and chamfers of the main ring with an insulating layer, and attach an insulating member to the circumferential groove on the outer circumference of the main ring.
また、この発明の技術的範囲には、外輪と内輪の一方の軌道輪だけに絶縁層、絶縁部材をそれぞれ配置した絶縁転がり軸受と、外輪と内輪の両方の軌道輪に絶縁層、絶縁部材をそれぞれ配置した絶縁転がり軸受との両方が含まれる。 The technical scope of this invention also includes both an insulated rolling bearing in which an insulating layer and insulating member are arranged on only one of the raceways, the outer ring and the inner ring, and an insulated rolling bearing in which an insulating layer and insulating member are arranged on both the outer ring and the inner ring.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
10 外輪
11 本体輪
12 絶縁層
13 軌道面
14 側面
15 面取り
16 周溝
17 第一の溝肩
18 第二の溝肩
19 周面
20,70,90 内輪
30 転動体
40,50,60,80,100 絶縁部材
41,61,81,101 芯金
42,62,82,102 絶縁体
43 環状突起部
63,83,103 シールリップ部
104 突起
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記外輪と前記内輪のうちの一方の軌道輪が、金属によって形成された本体輪と、前記本体輪の金属表面に付着した絶縁層とを有し、
前記本体輪が、軌道面と、前記本体輪の幅を規定する両端の側面と、前記軌道面と径方向に対向しかつ前記両端の側面間に連続する周面と、前記側面の前記軌道面に近い側に連続する面取りとを有し、
前記絶縁層が、前記本体輪の前記周面、前記両端の側面、及び前記面取りを覆っている絶縁転がり軸受において、
前記本体輪が、前記軌道面と前記面取りとの間で径方向に開放した周溝と、当該周溝の当該面取りに近い側と当該面取りとを繋ぐ第一の溝肩と、当該周溝の当該軌道面に近い側と当該軌道面とを繋ぐ第二の溝肩とを有し、
前記第二の溝肩が、前記第一の溝肩に比して径方向に前記軌道面の方へ高く設けられており、
前記周溝の全周に絶縁部材が圧入されており、
前記絶縁部材が、前記本体輪の少なくとも前記第一の溝肩を覆う絶縁体を有することを特徴とする絶縁転がり軸受。 The bearing comprises an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements interposed between the outer ring and the inner ring,
One of the outer ring and the inner ring has a main ring formed of a metal and an insulating layer attached to a metal surface of the main ring,
the main ring has a raceway surface, side surfaces at both ends defining a width of the main ring, a circumferential surface radially opposed to the raceway surface and continuing between the side surfaces at both ends, and a chamfer continuing to a side of the side surface close to the raceway surface,
In the insulating rolling bearing, the insulating layer covers the circumferential surface, the side surfaces at both ends, and the chamfer of the main ring,
the main ring has a circumferential groove that is open in the radial direction between the raceway surface and the chamfer, a first groove shoulder that connects the chamfer to a side of the circumferential groove that is closer to the chamfer, and a second groove shoulder that connects the raceway surface to a side of the circumferential groove that is closer to the raceway surface,
The second groove shoulder is provided radially higher toward the raceway surface than the first groove shoulder,
An insulating member is press-fitted around the entire circumference of the circumferential groove,
13. An insulating rolling bearing, comprising: an insulating member having an insulator covering at least the first groove shoulder of the main ring.
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