JP2540843Y2 - 回転電気接点を有するころがり軸受 - Google Patents

回転電気接点を有するころがり軸受

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JP2540843Y2 JP1991079807U JP7980791U JP2540843Y2 JP 2540843 Y2 JP2540843 Y2 JP 2540843Y2 JP 1991079807 U JP1991079807 U JP 1991079807U JP 7980791 U JP7980791 U JP 7980791U JP 2540843 Y2 JP2540843 Y2 JP 2540843Y2
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rolling
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、一方が他方に対して
回転する二つの機械要素の間に電流を流れるようにした
回転電気接点を有するころがり軸受に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】静止せる機械要素と回転せる機械要素と
の間に電流を流そうとするときには、一般に、銅又は銅
合金から成る集電リングをもつ軸受第一要素と一体化さ
れたカーボン体と、これに対し回転自在に接触する軸受
第二要素と一体化されたカーボンブラシとを用いてい
る。回転せる機械要素がころがり軸受によって支えられ
ているときには、回転電気接点は多くの場合ころがり軸
受とは別体でかつ絶縁された組立体となっている。かく
して、例えば、交流発電機の場合、ロータの軸は該軸の
両端近くに配置されたころがり軸受により支えられる。
これらの二つの軸受機構の間で軸の一端近傍に、ロータ
と一体になっている銅製の二つの集電リングが配置され
ている。一つまた複数のカーボン体が、該カーボンが摺
接せる各集電リングに接触するように半径方向に設けら
れている。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】このような従来装置に
は、ころがり軸受で支え、また電流を流せるようにする
ために分離された要素を用いているが故に、いくつかの
問題をかかえている。すなわち、多くの部品を組立てね
ばならないし、それらは組立てられた機械上で分散して
存在する。その結果、装置は軸方向に大きな寸法のもの
となってしまう。
【0004】軸受から軸方向に延出して設けられた回転
電気接点をもつころがり軸受組立体は米国特許第3,2
16,262号にて開示されている。この装置は複雑で
大型、特に軸方向に大きくなっている。
【0005】航空機あるいは自動車等のいくつかの産業
においては、電流の他に電気信号を静止要素と回転要素
との間に伝達する必要が次第に高まってきている。例え
ば、圧力、速度、温度そして他の運転特性の測定におい
て必要となる。そして、これらの電気信号の伝達のため
の手段に与えられる空間は、段々と限られたものとなっ
ている。
【0006】また、電流が軌道輪と転動体によって直接
流されるころがり軸受がフランス国実用新案第2,12
4,728号にて知られている。しかしながら、かかる
装置は、限られた用途にしか有効でなく、電流は短時間
しか流せず、またその電流も低密度電流となっている。
そして、接触点近傍では電弧が生じ、長期使用により軌
道面と転動体に損傷を与える。
【0007】本考案の目的は、かかる従来装置が有して
いた問題を解決し、電流密度が高くとも電流を流せ、全
体をコンパクトとし、少ない部品で構成されるころがり
軸受装置を提供することにある。
【0008】本考案は、ころがり軸受を、ころがり軸受
の機能と回転電気接点の機能とを同時にもつ単体の形と
した電気接点の回転手段と一体化せしめることをも目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】本考案に
おける回転電気接点をもつころがり軸受は、内輪及び外
輪と、該内外輪の間に配される複数の転動体とを有し、
該軸受は一方が他方に対して回転する二つの要素間に電
流が流れることを可能とする手段を備えている。本考案
によると、略環状をなした少なくとも一つの導電カート
リッジが軸受の半径面で該軸受の上記内外軸の間の軸受
半径面、例えば軸受の前面に組込まれる。上記カートリ
ッジは二つの導電アマチュアを有し、一方の導電アマチ
ュアは他方に対して回転可能である。各アマチュアは軸
受内外輪のそれぞれに対応して一体化され、少なくとも
一つの導電要素が少なくとも一つの導電弾性要素によっ
て一方のアマチュアに圧せられ、上記一つの導電弾性要
素が他方のアマチュアと接触している導電要素はカーボ
ンより成るリングあるいはセグメントとして、接触の相
手となるアマチュアに軸方向あるいは半径方向に圧せら
れるようにすることができる。
【0010】導電性ある弾性要素はその接触せるアマチ
ュアに固着されていることが望ましい。該弾性要素は波
形ワッシャとすることも、導電要素を支えるための弾性
を有する歯部を備えたリングとすることもできる。
【0011】導電材料、ステンレス鋼等で作られ導電カ
ートリッジのアマチュアは、例えば、電流の入出力のた
めの端子を備える。この端子は、各アマチュアに切込み
によって形成されるブレード端子とすると有利である。
【0012】アマチュアは、外部部材に対し軸受機構を
電気絶縁する、摩擦シールリングのための支持している
ようにすると有利である。
【0013】本考案の実施態様にあっては、軸受の内外
輪及び転動体は導電材料より作られる。電気絶縁手段は
アマチュアと軸受の内外輪との間に配設され、電流の入
出力は導電カートリッジのアマチュアに設けられている
ブレード端子にてなされる。電気絶縁は互に接触するア
マチュアの表面と軸受の内外輪の表面に絶縁材層を形成
することにより得られる。
【0014】他の実施態様にあっては、軸受の内外輪そ
して/あるいは転動体は非導電性をもつように構成され
る。この目的のために、セラミック等の絶縁材料を素材
として用いたり、あるいは、接触表面にセラミックやゴ
ム等を表層として形成したりできる。すると、導電カー
トリッジは軸受の内外輪に対し直接に接触することがで
きる。
【0015】軸受の内外輪自体を導電性を有し、転動体
を非導電性であるようにするときには、絶縁材層は軸受
外輪の外周面と内輪内周面に形成されるのが好ましい。
導電カートリッジは軸受の内外輪に直接に接触するよう
に組み込まれ、電流の入出力は導電カートリッジのアマ
チュアのブレード端子によってなされる。
【0016】また、他の変形例として転動体が導電性を
有するときには、電流の入出力は軸受の内外輪によって
直接なされる。
【0017】本考案は、以下の実施例によってさらによ
く理解されるが、その実施例に限定されるものではな
い。
【0018】
【実施例】以下、添付図面にもとづき本考案の実施例を
説明する。
【0019】図1は本考案の一実施例を示す回転電気接
点をもつころがり軸受の断面図である。
【0020】図2は図1のころがり軸受の右側面図であ
る。
【0021】図3は図1のころがり軸受に装着された導
電カートリッジの拡大断面図である。
【0022】図4は図3におけるIV−IV断面図である。
【0023】図5は導電カートリッジの変形例を示す断
面図である。
【0024】図6は図5におけるVI−VI断面図である。
【0025】図1ないし図4に示されるように、全体が
符号1で表されている本考案のころがり軸受は、斜方に
接触角をもつ二列の球が配列された通常の軸受である。
該ころがり軸受1は、上記二列の球5,6の転動のため
の軌道3,4が形成された外輪2を有している。ころが
り軸受1は、上記球5,6のための軌道9,10がそれ
ぞれ形成された分割内輪7,8をも有している。この二
つの分割内輪7,8は、該分割内輪の外周に形成された
溝12,13に係合する環状クリップ11によって互に
しっかりと結合保持されている。球5,6は、合成樹脂
から成る保持器14により周方向に一様に分布して保持
されている。
【0026】図1の左部においては、従来の形式のガス
ケット15によって軸受1はシールされている。カート
リッジ形式のこのガスケット15は軸受1のラジアル前
面で、外輪2の内径と分割内輪7の外径との間に組込ま
れている。上記ガスケット15は、上記球5と反対の側
に、筒状部16aとラジアル部16bとをもつ環状カラ
ー16を備え、また、球5に寄った側にも、筒状部17
aとラジアル部17bとをもつ環状カラー17を備えて
る。上記ラジアル部17bには、上記ラジアル部16b
の内面に接触するようになる合成樹脂あるいは可撓ゴム
から成るシールリップ19を有するシールリング18が
取りつけられている。該シールリング18の芯部は螺旋
ばね20によって上記筒状部16aに押さえ込まれて該
筒状部16aに摩擦保持されている。
【0027】ガスケット15自体の構造は従来公知であ
る。該ガスケット15は外輪2と内輪7との間に、図1
において左方から塵埃や異物が進入するのを防止してい
る。また、この構造によって、軸受内に収容されている
グリースが洩出することも防止している。
【0028】図1において右部には、外輪2と分割内輪
8との間で、軸受1のラジアル前面に、全体が符号21
で示される導電カートリッジが設けられている。該導電
カートリッジ21は全体が上記ガスケット15と類似し
た形を成している。特に図3に見られる導電カートリッ
ジ21はアマチュア22と23を有している。以下、本
考案では分割内輪8に組込まれているアマチュアを内側
アマチュア、外輪2に組込まれているアマチュアを外側
アマチュアと称することとする。
【0029】内側アマチュア22は、分割内輪8の円筒
部外周面に接触する筒状部22aと、該筒状部22aに
対して直角をなすカラーとしての形を呈するラジアルカ
ラー22bとを有している。ラジアルカラー22bは分
割内輪8の位置から発して、外側アマチュア23との間
に隙間を形成する程度に、外輪2の内径面近傍位置まで
延びている。外側アマチュア23も、外輪2の内径面に
接触する筒状部23aと、ラジアルカラー23bを有し
ており、該ラジアルカラー23bは外輪2の内径面位置
から該内輪と外側(軸方向)の分割内輪との中間位置に
まで延びている。上記ラジアルカラー23の内径部は、
アマチュア23にモールドされた環状のシールリング2
4を支持している。該シールリング24は、例えば、ゴ
ム、合成樹脂そして類似の材料から作られている。この
シールリング24は半径外方を向く可撓性あるシールリ
ップ25を有し、該シールリップ25は軸方向外側のラ
ジアルカラー22bの面に摩擦接触している。また、上
記シールリング24は、環状の螺旋ばね26の作用のも
とで芯部が筒状部22aに摩擦接触している。
【0030】このように、導電カートリッジ21はガス
ケット15と類似した形をなしていることが判るであろ
う。しかし、本考案におけるころがり軸受の導電カート
リッジ21は、電流を流す手段をも備えている。
【0031】この目的のために、図4に見られる波形の
ワッシャー27が、半径方向にて外側に位置するラジア
ルカラー23bの面に接触するように保持されている。
該ワッシャー27は波の一つの頂部の位置にてスポット
溶接により外側アマチュア23に対して回転できないよ
うにラジアルカラー23bに固着されている。例えばカ
ーボンから成る導電リング29は、波形のワッシャー2
7により軸方向に弾圧せられて半径内側に位置するラジ
アルカラー22bに当接するようになる。上記アマチュ
ア22は、周方向の少なくも一箇所に、内側に屈曲され
たブレード端子部30を有している。また、アマチュア
23も、これと同様に周方向の少なくとも一箇所に、外
側に屈曲されたブレード端子部31を有している。これ
らのブレード端子部30,31は切り出し等によって形
成可能で、該ブレード30,31に電流の入力・出力線
を半田あるいはクランプによって接続できる。
【0032】図3に見られるように、ラジアルカラー2
2bの外周とアマチュア23の筒状部23aとの間には
間隙が形成されている。この状態において、相対回転す
る二つの機械要素に対してころがり軸受1が組み込まれ
ると、例えば二つの分割内輪7,8が回転し、外輪2は
固定される。したがって、内側アマチュア22は、分割
内輪8によって駆動を受けて回転し、外側アマチュア2
3は外輪2と一緒に非回転となる。
【0033】回転電気接点そしてころがり軸受を回転せ
る機械要素に対して電気絶縁する方策は種々ある。
【0034】上述の実施例において、外輪2と分割内輪
7,8における場合と同様に、球5,6も導電材料、例
えば鋼材から作られている。導電カートリッジ21は外
輪2そして分割内輪8に対して電気絶縁されている必要
がある。これは、図示はされていないが、セラミック、
ゴムあるいは同種のものから成る絶縁層をコーティング
によって接触面に形成することによりなされる。これら
のコーティングは、導電カートリッジ21のアマチュア
23,22の筒状部23a,22aとそれぞれ接触する
外輪2の内径面と分割内輪8の筒状面に形成できる。あ
るいは、これに代えて、外輪2そして分割内輪8にそれ
ぞれ接触する筒状部23aと22aの表面にコーティン
グすることもできる。導電カートリッジ21の電流の入
出力はブレード端子30,31での接続によりなされ
る。
【0035】他の実施例としては、ころがり軸受1は非
導電要素を有するようにすることもできる。外輪2そし
て内輪7,8そして/あるいは球5,6は、用途によっ
て例えば、高い熱抵抗が要求される場合、セラミックか
ら作り、セラミックコーティングが施されるようにでき
る。どのような用途においても、セラミックから成りあ
るいはセラミックコーティングされた球と、従来の導電
材料、特に鋼から成る外輪2及び内輪7,8とを組合せ
るのが望ましく、そうすることにより軸受の内外輪の間
の電気絶縁がなされる。
【0036】この場合、導電カートリッジ21を軸受機
構の外輪2そして内輪8に対して絶縁する必要はない。
外輪2の筒状外周面あるいは分割内輪7,8の内径面に
絶縁層を形成すれば十分である。あるいは、必要に応
じ、上記両方の面に形成してもよい。ころがり軸受1が
相対回転せる二つの機械要素の間に組み込まれるとき、
上記コーティング層がころがり軸受1を電気的に絶縁す
る。球5,6が導電性をもっていないとすると、導電カ
ートリッジ21は絶縁層の介在なしに外輪2と分割内輪
8に直接接触するように配設できる。そして、電流の入
出力はブレード端子30,31にてなされる。
【0037】非導電ころがり軸受をもつこの実施例の変
形としては、電流の入出力は外輪2そして分割内輪によ
り直接行うことができる。そして、上記内外輪は、用途
によって、該内外輪に接触する周囲の部材に対し絶縁し
ても、しなくともよい。この場合、ブレード端子30,
31は取り外される。
【0038】図5及び図6に示される実施例は、導電要
素が図3及び図4の実施例と異なる。この点以外は、導
電カートリッジ21はその構成が同じなので、共通部分
に同一符号を付してある。この実施例では、導電弾性要
素は最早波形ワッシャ27ではなく、アマチュア23の
筒状部23aの内径面に挿着されるリング32でよい。
該リング32は半径内方に向く複数の弾性歯部33を有
し、また導電リング34を支持している。導電リング3
4は、例えばカーボンから作られていて、ラジアルカラ
ー22bの面に対して接触するように保持されている。
かかる弾性接触を行うために、弾性歯部33は導電リン
グ34に対して軸方向力を生ずるようにして半径方向に
傾いている。弾性歯部33は導電リングを保持するリム
35を有している。
【0039】図示された変形例において、導電カートリ
ッジ21は図3に見られるようなブレード端子30,3
1を有していない。電流の入出力は外輪2と分割内輪8
とによって直接行われる。回転接点の電気絶縁は、図1
から図4に示された実施例の場合と同様になされる。
【0040】以上の実施例は複列アンギュラコンタクト
玉軸受を基礎としているが、この考案は、単列の玉軸
受、ころ軸受、スラスト軸受とすべての軸受に適用可能
である。さらに、既述の実施例では、ころがり軸受の一
方の側部に導電カートリッジを有し、他方の側部には従
来のシールリングを備えているが、勿論のこと両方の側
部に導電カートリッジを配してもよい。
【0041】導電要素は、図示の例では導電カートリッ
ジの一方のアマチュアに軸方向から嵌め込まれる環状リ
ングを形態をとっているが、複数の導電セグメントとす
ることも可能である。接触力は、軸方向ではなく、アマ
チュアに合った適宜な方法で、さらに半径方向に向いて
いてもよい。
【0042】最後に、導電カートリッジは、軸受の内外
輪の間にあって、添付図面にて示される前面よりも距離
をもった位置における半径面に配設することも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示す回転電気接点をもつこ
ろがり軸受の断面図である。
【図2】図1のころがり軸受の右側面図である。
【図3】図1のころがり軸受に装着された導電カートリ
ッジの拡大断面図である。
【図4】図3におけるIV−IV断面図である。
【図5】導電カートリッジの変形例を示す断面図であ
る。
【図6】図5におけるVI−VI断面図である。
【符号の説明】
2 外輪 5,6 転動体 7,8 内輪 21 導電カートリッジ 22,23 導電アマチュア 24 摩擦シールリング 27,33 導電弾性要素 30,31 ブレード端子 32 リング 33 歯部 34 導電要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ミシェル テスコムベ フランス共和国、 78000 ベルサイユ、 アブニュ ド パリ 86 (56)参考文献 特開 平2−180315(JP,A)

Claims (13)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内輪(7,8) 及び外輪(2) と、該内外輪の
    間に配される複数の転動体(5,6) と、略環状をなし軸受
    の半径面で該軸受の上記内外軸の間に組込まれる少なく
    とも一箇の導電カートリッジ(21)とを有し、一方が他方
    に対して回転する二つの要素間に電流が流れることを可
    能としたものにおいて、上記カートリッジは導電アマチ
    ュア(22,23) を有し、一方の導電アマチュアは他方に対
    して回転可能であり、各アマチュアは軸受内外輪のそれ
    ぞれに対応して一体化され、少なくとも一つの導電要素
    (29,34) が少なくとも一つの導電弾性要素(27,33) によ
    って一方のアマチュア(22)に圧せられ、上記一つの導電
    弾性要素が他方のアマチュア(23)と接触していることを
    特徴とする回転電気接点を有するころがり軸受。
  2. 【請求項2】 導電要素はカーボンより成るリングある
    いはセグメントであることとする請求項1に記載の回転
    電気接点を有するころがり軸受。
  3. 【請求項3】 導電性ある弾性要素はその接触せるアマ
    チュアに固着されていることとする請求項1または請求
    項2に記載の回転電気接点を有するころがり軸受。
  4. 【請求項4】 弾性要素は波形ワッシャ(27)であること
    とする請求項1ないし請求項3のうちの一つに記載の回
    転接点を有するころがり軸受。
  5. 【請求項5】 弾性要素は導電要素(34)を支えるための
    弾性を有する歯部(33)を備えたリング(32)であることと
    する請求項1ないし請求項4のうちの一つに記載の回転
    接点を有するころがり軸受。
  6. 【請求項6】 アマチュアは、外部に対してころがり機
    構を電気絶縁している摩擦シールリング(24)の支持部と
    なっていることとする請求項1ないし請求項5のうちの
    一つに記載の回転接点を有するころがり軸受。
  7. 【請求項7】 各アマチュアは電流の入力あるいは出力
    のための少なくとも一つの接続手段を有していることと
    する請求項1ないし請求項6のうちの一つに記載の回転
    接点を有するころがり軸受。
  8. 【請求項8】 各アマチュアは切り込みにより形成せら
    れリード線を接続可能とする少なくとも一つのブレード
    端子(30,31) を備えていることとする請求項1ないし請
    求項7のうちの一つに記載の回転接点を有するころがり
    軸受。
  9. 【請求項9】 軸受の内外輪と転動体は導電材料より作
    られており、電気絶縁手段が導電カートリッジ(21)のア
    マチュア(22,23) と軸受の外輪(2) 及び内輪(8) との間
    に介在し、電流の入出力がブレード接点(30,31) にてな
    されるようになっていることとする請求項7に記載の回
    転接点を有するころがり軸受。
  10. 【請求項10】 互に接触するアマチュアと内外輪との
    表面に電気絶縁層が形成されていることとする請求項7
    に記載の回転接点を有するころがり軸受。
  11. 【請求項11】 内外輪そして/または転動体は非導電
    性をもつように形成され、導電カートリッジ(21)は軸受
    の内外輪と直接に接触していることとする請求項1ない
    し請求項8のうちの一つに記載の回転接点を有するころ
    がり軸受。
  12. 【請求項12】 転動体が非導電性をもつように形成さ
    れ、内外輪自体は導電性をもって形成されると共に外輪
    (2) の外周面及び内輪(8) の内周面が電気絶縁層が施さ
    れており、導電カートリッジ(21)が上記内外輪に直接に
    接触するように配設され、電流の入出力がブレード端子
    (30,31) にてなされることとする請求項1ないし請求項
    8のうちの一つに記載の回転接点を有するころがり軸
    受。
  13. 【請求項13】 転動体が非導電性をもつように形成さ
    れ、内外輪自体は導電性をもって形成され、導電カート
    リッジ(21)が上記内外輪に直接に接触するよう配設さ
    れ、電流の入出力が軸受の内外輪にてなされることとす
    る請求項1ないし請求項8のうちの一つに記載の回転接
    点を有するころがり軸受。
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