JP7469586B2 - 非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受 - Google Patents

Description

本発明は、電磁ノイズ対策に有効な非接触シール付き軸受に関する。

近年、ＥＶ車（electric car）やＨＶ車（hybrid car）等の開発の進展もあり、一台の自動車に搭載される高電圧部品の数が増加しつつある。高電圧部品の数が増えると、部品同士の電磁気的干渉も大きくなる。電磁気的干渉は、車載ラジオなどの電子機器に伝搬すると、電磁ノイズとして機器の動作に悪影響を及ぼしかねない。そのため、現在、自動車における電磁ノイズ対策が要望されている。なかでも、本願発明者らによって、自動車の各所に設置される軸受を利用した電磁ノイズの除去が検討されている。

ここで通電可能な軸受として、例えば特許文献１には導電性接触シールを備えた軸受が開示されている。この通電式転がり軸受は、主に転動体の電食防止を目的として、導電性接触ゴムシール５を備えている。導電性接触ゴムシール５は、カーボンブラックと導電性繊維を混入して成形されている。

特開２００２－０８９５７９号公報

しかしながら従来の導電性接触シールを備えた軸受においては、抵抗値の低減が不十分であるため、電磁ノイズの抑制効果が薄いという問題がある。導電性接触シールにおいて抵抗値を低減させるためには、接触面積を大きくしたり接触圧力を高めたりすることが考えられるが、そのようにするとフリクションの増大を招いてしまう。また導電性接触シールでは摩耗により接触性が失われ、インピーダンスが増加するという問題がある。特に高速回転する軸受においては、摩耗の影響が顕著に表れるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、非接触シールを備えながらも電磁ノイズ対策に有効な軸受を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受の代表的な構成は、非接触シールを備えた非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受において、非接触シールは導電性を有していて、非接触シールの自由端にはフランジが形成されていて、当該軸受の内輪または外輪のうちフランジと対向する肩部は、フランジと平行に形成されていることを特徴とする。

電磁ノイズは高周波の交流である。直流電流の場合は導通させた上に電気抵抗（レジスタンス）を低くする必要がある。これに対し、交流である電磁ノイズの場合は導通していなくても（非接触であっても）インピーダンスを低減できれば通すことができる。そこで上記構成では、肩部およびフランジをコンデンサとして機能させる。これにより、交流時のコンデンサの周波数特性を利用してインピーダンスを低減することができ、インバータ等に起因する電磁ノイズを好適に抑制することが可能となる。

上記フランジは、肩部と対向する面に、導電性のゴムが被覆されているとよい。かかる構成によれば、フランジと肩部との接触による金属粉の発生を好適に防ぐことができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受の他の構成は、外輪に固定されて内輪に接触しない外輪側シールと、内輪に固定されて外輪に接触しない内輪側シールとを備え、外輪側シールおよび内輪側シールは導電性を有していて、外輪側シールと内輪側シールとは非接触であって、かつ平行に形成されているとよい。かかる構成であっても、上述した電磁ノイズ対策軸受と同様の効果を得ることが可能である。

上記外輪側シールおよび内輪側シールの対向する面にはそれぞれ１つまたは複数の円筒状のリブが立設されていて、外輪側シールのリブと内輪側シールのリブは接触しないよう交互に配置されているとよい。このような構成によれば、インピーダンスを更に低減することができ、上述した効果をより高めることが可能となる。

上記外輪側シールおよび内輪側シールの対向する面のうち少なくとも一方に導電性のゴムが被覆されているとよい。かかる構成によれば、外輪側シールおよび内輪側シールとの接触を好適に防ぐことができる。

本発明によれば、非接触シールを備えながらも電磁ノイズ対策に有効な軸受を提供することが可能となる。

第１実施形態にかかる非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受を説明する図である。 第２実施形態の軸受を説明する図である。 第３実施形態の軸受を説明する図である。 本実施例の軸受の他の例を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示または説明を省略する。

図１は、第１実施形態にかかる非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受（以下、軸受１００）を説明する図である。当該軸受１００は、内輪１０２と外輪１０４との間に転動体として一列の玉１０６および保持器１０８を備えた、単列の深溝玉軸受である。軸受１００は、導電性を有する非接触シール１１０を備えている。

非接触シール１１０は、内外の軌道輪の間にて玉１０６を側方から覆っていて、潤滑油の漏洩や異物の侵入防止などを行いつつ、内輪１０２と外輪１０４との間で導電回路も形成している。非接触シール１１０は具体的には、ステンレス鋼などの金属板で形成されていて、導電性を有している。非接触シール１１０は外輪１０４の肩部に圧入されていて、金属嵌合となっており、非接触シール１１０と外輪１０４は電気的に導通している。

図１に示すように、非接触シール１１０の自由端にはフランジ１１６が形成されている。フランジ１１６は、非接触シール１１０の自由端から玉１０６に向かって延びる芯金１１２と、芯金１１２の肩部１０２ａと対向する面に被覆された導電性のゴム１１４とによって構成されている。そして、フランジ１１６は、内輪１０２の肩部１０２ａと平行に形成されている。

なお、非接触シール１１０が内輪に固定されている場合には、外輪１０４の肩部とフランジ１１６を平行にすればよい。すなわち、軸受１００の内輪１０２または外輪１０４のうち、フランジ１１６と対向する肩部１０２ａを、フランジ１１６と平行に形成する。

これにより、肩部１０２ａおよびフランジ１１６がコンデンサとして機能するため、交流時のコンデンサの周波数特性を利用してインピーダンスを低減することができフランジ１１６る。したがって、非接触であるにもかかわらず、インバータ等に起因する高周波の電磁ノイズを通し、電磁ノイズを好適に抑制することが可能となる。

またフランジ１１６は、芯金１１２のうち肩部１０２ａと対向する面が、導電性のゴム１１４によって被覆されている。これにより、フランジ１１６と肩部１０２ａが接触したときに、摩耗により金属粉が発生することを防ぐことができる。

図２は、第２実施形態の軸受２００を説明する図である。図２に示すように、軸受２００は、外輪側シール２０２および内輪側シール２０４を備える。外輪側シール２０２および内輪側シール２０４は、共にステンレス鋼などの金属板であって、導電性を有している。外輪側シール２０２は、外輪１０４に固定されて内輪１０２に接触せず、内輪側シール２０４は、内輪１０２に固定されて外輪１０４に接触しない。そして、外輪側シール２０２と内輪側シール２０４とは非接触であって、かつ平行に形成されている。

かかる構成によれば、図１に示した構成よりも、外輪側シールおよび内輪側シールとの対向する面積を増やすことができる。したがって、インピーダンスをさらに低減させられるため、電磁ノイズをより抑制することが可能となる。また図１に示した構成と比較すれば、軸受のサイズアップを招くことがない。また外輪側シール２０２および内輪側シール２０４のいずれか一方（図２では２０２を例示）を導電性のゴム１１４によって被覆することにより、外輪側シール２０２と内輪側シール２０４が接触したときの金属粉の発生を好適に防ぐことが可能となる。

図３は、第３実施形態の軸受３００を説明する図である。図３に示すように、軸受３００は、外輪側シール３０２および内輪側シール３０４の対向する面にそれぞれ複数の円筒状のリブ３０２ａ・３０４ａが立設されている。そして、外輪側シール３０２のリブ３０２ａと内輪側シールのリブ３０４ａは接触しないよう交互に配置される。これにより、図１に示す軸受１００および図２に示す軸受２００よりも更に多い対向面積を確保することができ、上述した効果を更に高めることが可能となる。

また図３に示すように、外輪側シール３０２および内輪側シール３０４の対向する面のうち少なくとも一方（図３では、外輪側シール３０２を例示）は、導電性のゴム１１４が被覆されている。これにより、外輪側シール３０２のリブ３０２ａと内輪側シール３０４のリブ３０４ａが接触したときの金属粉の発生を好適に防ぐことができ、軸受３００の劣化を防止することが可能となる。外輪側シール３０２のリブ３０２ａと内輪側シール３０４のリブ３０４ａは、導電性のゴムだけで形成してもよい。

なお、第３実施形態では、外輪側シール３０２および内輪側シール３０４が複数のリブ３０２ａ・３０４ａを備える構成を例示したが、これに限定するものではなく、１つ以上のリブを有すれば上記と同様の効果を得ることが可能である。また第３実施形態では、外輪側シール３０２のリブ３０２ａをゴム１１４によって被覆する構成を例示したが、これにおいても限定されず、内輪側シール３０４のリブ３０４ａをゴム１１４によって被覆する構成としてもよい。

図４は、本実施例の軸受の他の例を説明する図である。図１に示す軸受１００では、ゴム１１４のうち、肩部１０２ａと対向する面に凸部１１４ａが形成されていたのに対し、図４（ａ）に示す軸受４００ａは、ゴム４０２のうち、肩部１０２ａと対向する面が平坦である。このような構成によっても、上述した軸受１００と同様の効果を得ることができる。

図１に示す軸受１００および図４（ａ）に示す軸受４００ａは、芯金１１２が肩部１０２ａに対して平行であったのに対し、図４（ｂ）に示す軸受４００ｂでは、フランジ４０４の芯金４０６は、肩部１０２ａに平行ではなく、肩部１０２ａから離れる方向に傾斜している。そして、フランジ４０４の芯金４０６のうち肩部１０２ａと対向する面を被覆するゴム４０８は、肩部１０２ａと平行になっている。このような構成によっても、フランジ４０４と肩部１０２ａが平行となるため、上述した軸受１００と同様の効果を得ることが可能である。

図１に示す軸受１００のフランジ１１６が導電性のゴム１１４を有していたのに対し、図４（ｃ）に示す軸受４００ｃは、導電性のゴム１１４を有さず、非接触シールの自由端から玉１０６に向かって延びるフランジ４１０を有する。このとき、肩部１０２ａとフランジ４１０とが平行であることにより、上述した軸受１００と同様に、高周波の電磁ノイズを通し、電磁ノイズを好適に抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、電磁ノイズ対策に有効な非接触シール付き軸受として利用することができる。

１００…軸受、１０２…内輪、１０２ａ…肩部、１０４…外輪、１０６…玉、１０８…保持器、１１０…非接触シール、１１２…フランジ、１１４…ゴム、１１６…フランジ、２００…軸受、２０２…外輪側シール、２０４…内輪側シール、３００…軸受、３０２…外輪側シール、３０２ａ…リブ、３０４…内輪側シール、３０４ａ…リブ、４００ａ・４００ｂ・４００ｃ…軸受、４０２…ゴム、４０４…フランジ、４０６…芯金、４０８…ゴム

Claims (1)

1. 非接触シールを備えた非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受において、
   前記非接触シールは導電性を有していて、
   前記非接触シールの自由端にはフランジが形成されていて、
   当該軸受の内輪または外輪のうち前記フランジと対向する肩部は、該フランジと平行に形成されていて、
   前記フランジは、芯金と、該芯金の前記肩部と対向する面に被覆された導電性のゴムとからなり、
   前記導電性のゴムには、前記肩部と対向する複数の凸部が形成されていて、
   前記導電性のゴムと前記内輪または外輪の肩部が非接触に配置されていることを特徴とする非接触シール付き電磁ノイズ対策軸受。

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