JPH0397512A - 電気絶縁軸受用外輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気絶縁軸受用外輪の製造方法に関する。

（従来の技術） 軸受として、外輪と内輪との間に転動体が介装されたも
のは一般に知られている。回転電機においては、磁気不
平衡、静電気の蓄積、外部電源の回転軸への直接印加、
整流器電源の使用にょる軸誘電などの原因により、回転
軸の両端間、又は回転軸と各軸受間、又は回転軸の各軸
受嵌合部に大なり小なり軸電圧が発生し、この軸電圧の
発生が著しくなると、各軸受部を通って軸電流が流れ、
これによって軸受の摩耗、回転軸の損傷、潤滑油の黒化
などを招き、場合によっては軸受を損傷又は焼損するこ
とがある。

これに対して、先行技術として、軸受にセラミック表面
仕上げを施し、その内側のセラミックの気孔内に粘弾性
を有する合成樹脂を含浸させ、セラミックの割れ易さを
改良するとともに、このセラミック層にて絶縁をすると
いう技術（実開昭６０−１６１７２１号公報参照）、溶
射法により無機化合物の絶縁被膜を形成するという技術
（特開昭５９−１０３０２３号公報参照）、ベーキング
法またはコーティング法により絶縁被膜を形成するとい
う技術（特開昭５５−１０１１１号公報参照）、溶射法
によって形戊したセラミック被膜により絶縁を行なうと
いう技術（実開昭５９−１７３４６７号公報参照）はあ
る。

又、車軸軸受部に関しては、外輪の外周面と側面とを覆
う絶縁性高分子部材を介装するという技術（実開昭５４
−１０５４０８号公報参照）、並びに上記外輪と鞍との
間に、高分子弾性材料による膜状部材の両面に薄肉の金
属板を接着して成る電気絶縁部材を介装するという技術
（実開昭５８−３３８２０号公報参照）は知られている
。

すなわち、車輌主電動機の回転軸受が電気的に絶縁遮蔽
されていない場合、金属製の軸受を介して主電動機枠か
ら電機子軸との間にて軸電流が流れ、軸受を損傷又は焼
損しやすくなるものであり、そのため、上記先行技術は
軸電流を遮蔽して主電動機軸受部の損傷を防止しようと
するものである。

（発明が解決しようとする課題） 車輌主電動機の軸受は、一般には主電動機鏡蓋（軸受取
付部）に組み付けられるものであり、この鏡蓋への組付
作業を必要とする。軸受には高い寸法精度が要求される
が、一般に絶縁部材を施した軸受は、軸受そのものの寸
法精度が得られず、その組み付けにより組付寸法精度が
低くなる。

寸法精度が悪くなる欠点を改良したのが、セラミック加
工を施した軸受であるが、セラミック自身の脆さは拭い
きれず、また、組み付けて後でなければ、主電動機鏡蓋
と軸受との間の絶縁性を評価することができない。

高分子絶縁材料のみを用いる技術の場合、この高分子部
材自体の寸法精度を高めることができないため、寸法精
度を高める点では不利になる。さらに、軸負荷時の歪み
量を小さくする観点から薄肉にされるが、そのため、取
付時ないしは取外し時に高分子部材あるいはセラミック
材は損傷を招き易い。

そこで、本発明は、上述の寸法精度の要求及び組付性の
要求を満足し且つ絶縁性評価を容易な輔受用外輪、つま
り、金属製外輪本体の外周面に高分子弾性材料による絶
縁性薄膜を介して薄肉の金属板を一体に設けてなる外輪
の製造方法を提供するものである。この場合、その製造
においては、外輪本体の外周面と薄肉金属板との間に形
成した微小間隙に液状の高分子弾性材料を流し込む必要
があるが、高分子弾性材料自体に粘性があることから上
記微小間隙への流し込みは一般に難しく、また、エアを
巻き込んで気泡を生じ易いという問題がある。

すなわち、本発明の課題は、上述の軸受用外輪を高分子
弾性材料に粘性が多少あっても製造できるようにするこ
と、且つ気泡を生ずることなく製造できるようにするこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、このような課題に対して、外輪本体と薄肉の
金属板とを所定の隙間を存して型に支持し、この型を回
転させながら液状の高分子弾性材料を型の中央部に注ぐ
ことにより、遠心力を利用して高分子弾性材料を外輪本
体と薄肉金属板との隙間に上昇流入させ、その状態で高
分子弾性材料を硬化せしめるようにするものである。

すなわち、その具体的な手段は、 内輪との間に転動体が介装されて軸受を構成する外輪の
製造方法であって、 回転型の底に、転動体が転動する軌道を有する金属製の
外輪本体を、底の中央部より周縁部に通ずる隙間を設け
且つ外輪本体の軸心がこの回転型の底面と直交するよう
に支持する一方、上記回転型の周壁に薄肉の金属板を上
記外輪本体の外周面との間に間隙を設けて支持し、 上記回転型を外輪本体の軸心まわりに回転させながら、
この型の底の中央部に液状の電気絶縁性の高分子弾性材
料を注ぎ、この高分子弾性材料を型の回転による遠心力
により上記隙間から底の周縁部を経て外輪本体と薄肉の
金属板との間に上昇流入させ、この流入状態で高分子弾
性材料を硬化させることにより、外輪本体と薄肉の金属
板とが高分子弾性材料による絶縁性薄膜を介して一体に
なった外輪を得ることを特徴とする電気絶縁軸受用外輪
の製造方法である。

（作用） 上記製造方法においては、液状の高分子弾性材料は、型
の回転によって生ずる遠心力によって型の周壁に沿って
広がりながら、型の底より外輪本体と薄肉金属板との間
隙に上昇流入するため、この流入過程でのエアの巻き込
み、従って気泡は生じない。また、上記外輪本体と薄肉
金属板との間隙への高分子弾性材料の流入は、遠心力に
よって強制的に行われるため、この高分子弾性材料の粘
性の大小の影響はあまり受ｌナず、比較的速やかに行わ
れることになる。

そして、得られる外輪は、上記高分子弾性材料による絶
縁性薄膜を介して外輪本体と薄肉金属板とを一体にして
なるものであるため、軸受のハウジング側と電気的に絶
縁するための絶縁性を有するものになる。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、外輪本体と薄肉金属板とを支
持する型を回転させながら液状の高分子弾性材料を型の
中央部に注ぎ、遠心力を利用して高分子弾性材料を外輪
本体と薄肉金属板との間隙に上昇流入させた状態で硬化
させるようにしたから、外輪本体と薄肉金属板とが絶縁
性薄膜を介して一体になった軸受用外輪を、高分子弾性
材料の粘性の大小に拘らず、また気泡を生ずることなく
円滑に且つ短時間で製造することができるようになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明方法により製造した外輪を用いた電気
絶縁軸受１が示されている。この軸受１は、主電動機鏡
Ｍ（以下、ハウジング２という）に固定される外輪３と
、電機子軸４が嵌められる内輪５との間に複数の転動体
（玉あるいはコロ）６を介装したものである。

外輪３は、第２図に拡大して示すように、外輪本体１１
と、この外輪本体１１の外周部を覆うポリウレタン系高
分子弾性材料による絶縁性薄膜１２と、この絶縁性薄膜
１２の外面に設けられた薄肉金属板１３とを一体にして
構成されている。

すなわち、外輪本体１１は、金属製、従って導電性を有
するものであり、その内周部に転動体６の軌道１１ａを
有する。絶縁性薄膜１２は、外輪本体１１と上記ハウジ
ング２とを電気的に絶縁するためのものであって、高分
子弾性材料によって形成されており、外輪本体１１の外
周面１ｌｂから側面１１Ｃにわたる部分に設けられてい
る。薄肉金属板１３は、外輪本体１１に直接触れないよ
う、絶縁性薄膜１２の全周縁部に外部への露出部を残し
て、絶縁性薄膜１２における外輪本体１１の外周面に対
応する部位に固着されている。

上記外輪３の外径が１７０ｗ程度である場合の絶縁性薄
Ｍ１２の厚さ及び物性、並びに薄肉金属板１３の厚さの
好ましい値は次の通りである。

なお、上記絶縁性薄膜１２及び薄肉金属板１３の厚さは
、その重ね合わせ部分の値である。

一方、内輪５はその外周部に転動体６の軌道５ａを有し
、また、各転動体６は保持器７に保持されている。そし
て、この内輪５と転動体６と保持器７とは、いずれも金
属製であり、従って導電性を有する。

次に、上記外輪３の製造方法を説明する。

この製造方法は、第３図に示す装置を用いるものである
。すなわち、同図において、１５は外輪本体１１が軸心
を垂直にして支持される水平な底面１６と、この底面１
６の周縁から立ち上げられ薄肉金属板用部材１３Ａが板
面を垂直にして装着支持される周壁１７とを有する凹状
の回転型、ｌ８は中央に開口を有し周縁部が上記回転型
１５の周Ｈ１１７の上端にねじ止めされる上蓋である。

そして、上記回転型１５の中心部より下方へ突出した軸
部１９と回転駆動モータ２１の出力軸とに伝動ベルト２
２が懸回されている。

上記回転型１５の底面１６には、それぞれ外輪本体１１
をその側面と内周面との角部において下から支持する３
つの支持部材２３が所定間隔を存して設けられ、相隣る
支持部材２３．２３の間に、底面１６の中央部から外輪
本体１１と底而１６との間を通って周壁１７に通ずる隙
間２４を形或するようになっている。回転型１５の周壁
１７には、上記薄肉金属板用部材１３Ａを外輪本体１１
の外周面との間に間隙を存して支持すべく下部が薄肉金
属板１３の板厚よりも狭い巾で内周側に突出した支持段
部２５が形成されている。また、回転型１５は、外輪本
体１１の側面に対応する位置にエジェクタ用のボルト２
６を備えている。

外輪３の製作は以下のステップにより行なう。

■　外輪本体１１の絶縁性薄膜１２が固着される外周面
１ｌｂ及び側面１１ｃに、サンドプラスト処理を施して
接着剤を塗布し、室温で乾燥後、５０℃×１２０分の予
熱処理を行なう。接着剤としては、例えば、ロード・フ
ァー・イースト社製ケムロック＃２１８を用いることが
できる。

■　回転型１５は１２５℃に予熱しておき、これに上記
外輪本体１１及び薄肉金属板用部材１３Ａを第３図に示
す如く組み込む。

■　上ｉ！１８を回転型１５に固定する。

■　上記回転型１５を上記回転駆動モータ２１により外
輪本体１１の軸心まわりに１１５Ｏｒｐｍで回転させる
。

■　上記回転型１５の底面１６の中央部に上記上！！１
８の開口より液状の高分子弾性材料を注ぐ。

■　上記高分子弾性材料を注入してから１０分後に回転
型１５の回転を停止し、この回転型の温度を１２５℃に
した状態で１時間保持することにより、上記高分子弾性
材料の加硫（型内加硫）を行なう。

■　上蓋１８を取外し、エジェクタ用ボルト２６を突出
せしめて、外輪本体１１と薄肉金属板用部材１３Ａとが
一体になった成形品を離型し、１１０℃×２４時間の後
加硫を行なう。

■　以上の如くして（必要に応じて薄肉金属板用部材１
３Ａの外面に研磨加工による仕上げ処理を施して）得ら
れた外輪３と内輪５との間に転動体６を組み付けて軸受
１を得る。

上記液状の高分子弾性材料は、ポリエステルボリオール
の１００ｆｆｌｆｆｉ部と、ｌ，５−ナフテレンジイソ
シアネートの３０ｆｆｉｆｆｉ部とを減圧反応槽内で撹
拌重合させた後、これに１．４−プタンジオールを混合
撹拌して得ることができる。

また、上記高分子弾性材料は、ボリテトラメチレンエチ
レングリコール（三井東圧社製Ｌ　−１６７）１００重
量部と、４．４゜メチレンビス（２−クロレアニリン）
（キュアミンＭＴ）　５１１ｉ’ｆｆｉ部とにより構成
してもよい。この場合、ＤＯＰ　（ジオクチルフタレー
ト）を混入してもよいが、このＤＯＰは必ずしも要する
ものではない。

上記製造方法においては、回転型１５の底面１６の中央
部に注がれた液状の高分子弾性材料は、回転型１５の回
転によって生ずる遠心力によって外輪本体１１と底面１
６との隙間２４を通って回転型１５の周！！１７に移動
し、さらにこの周壁１７に沿って広がりながら、底而１
６より外輪本体１１と薄肉金属板用部材１３Ａとの間隙
に上昇流入することになる。このため、この流入過程で
の液状高分子弾性材料へのエアの巻き込み、従って気泡
は生じない。

また、上記外輪本体１１と薄肉金属板用部材１３Ａとの
間隙への高分子弾性材料の流入は、遠心力によって強制
的に行われるため、この高分子弾性材料の粘性の大小の
影響はあまり受けず、比較的速やかに行われることにな
る故にホットライフの短い材料の使用も可能になる。ま
た、上記間隙に上昇流入した高分子弾性材料は上蓋１８
によって外部に洩れ出ることが防止される。

しかして、得られた上記軸受１は、外輪３の絶縁性薄膜
１２がポリウレタンで構成され、外輪３がこの絶縁性薄
膜１２によってハウジング２と電気的に絶縁するための
絶縁性を有する。よって、この外輪３を製作した段階で
、外輪本体１１と薄肉金属板１３との間の電気抵抗を測
定することによって、その絶縁性を評価することができ
る。この場合、上記絶縁性薄膜１２と薄肉金属板１３の
重ね合わせ部の各々の厚さは０．５關、１．０＋ｕであ
り、電気抵抗は１００ＭΩ以上であった。

そうして、上記軸受１はハウジング２及び電機子軸４に
組み付けられる。この組付状態において、軸受１は上述
の如く絶縁性薄膜１２にＩＯＯＭΩ以上の電気抵抗があ
るため、ハウジング２がら電機子軸４への放電はなく、
軸受１の異常摩耗は生じない。この場合、薄肉金属板１
３は絶縁性薄膜ｌ２の周縁部よりも内側に設けられ、外
輪本体１１と接触しないから、電気絶縁性に悪影響を及
ぼすことはなく、しかも、絶縁性薄膜１２が外輪本体１
１の外周面１ｌｂだけでなく側面１１ｃをも覆っている
から、電気絶縁性を確実に得ることができるものである
。

そして、上記軸受ｌの組付において、上述の如く外輪３
が絶縁性を有するため、この軸受１とハウジング２との
間には電気的絶縁のための余分な介装物を設ける必要が
ない。よって、軸受１の組付が容易である。また、軸受
部の寸法精度（軸受１をハウジング２に組み付けた状態
でのハウジング２と電機子軸４との間の位置精度）は、
基本的には軸受１の外径、つまりは外輪３の外径で決ま
ることになり、外輪３を製作した段階でその寸法を調整
することにより、軸受部の寸法精度を高くすることがで
きる。つまり、余分な介装物がある場合、それだけ上記
寸法精度が落ちてくるが、上記軸受１の場合には介装物
が不要であるから、上記寸法精度を高くすることができ
るものである。

この場合、絶縁性薄膜１２はそれ自体の厚さが薄いため
使用時の負荷による歪量が小さく、上記寸法精度への影
響は無視することができる。すなわち、絶縁性薄膜１２
の最も薄い部分の厚さを０，１ｍｍ以上とするのは所望
の電気絶縁性を得るためであり、また、この厚さを２，
０關以下とするのは上記使用時の負荷による歪量を考慮
したためである。

また、絶縁性薄ｓ１２をショア硬さで８０Ａ以上とする
のは、０．１關の厚さでも使用時の負荷に耐え得るよう
にするとともに、この負荷による上記歪量を小さくする
ためである。また、ショア硬さ６０Ｄ以下とするのは、
この絶縁性薄Ｈ１２による軸受部の振動の減衰効果を得
るためであり、これよりも硬いと、減衰効果が得られな
いだけでなく、絶縁性薄膜１２は靭性が低くなり、薄肉
であるが故に使用時の荷重で破損し易くなる。

さらに、上記絶縁性薄膜１２と薄肉金属板１３とはその
厚さが薄いため、外輪３の外径も従来のものと大差がな
いものになり、ハウジング２側の改造も要求されない。

さらに、上記薄肉金属板１３は、軸受１を組み立てる際
や、軸受１をハウジング２に組み付ける際に、絶縁性薄
膜１２に外傷を生じないようこれを保護するとともに、
軸受１をハウジング２に組み付けた状態での使用時に絶
縁性薄８１２が大きな負荷によって破壊することを防止
するものであり、上記絶縁性薄膜１２よりも厚くするこ
とが好ましい。

第４図は、上記外輪３の製造装置の他の例を示すもので
ある。

この装置の場合、回転型３０は軸部を備えておらず、別
の軸部３１を備えた回転台３２にチャック手段３３にて
結合されるようになっている。また、第４図に示すよう
に、回転型３０に支持した外輪本体１１の内周部に環状
の内嵌体３４を嵌めると、回転型３０の中央部に注いだ
高分子弾性材料による外輪本体１１の内周部の汚損を防
止することができる。さらに、この内嵌体３４の場合、
その内周面に上部を内側へ突出せしめて下向きの段部３
４ａを形威しているから、高分子弾性材料がこの内嵌体
３４の内周部に付着して上昇することを防止することが
できる。３５はＭ型用のエジエクタビンである。

第５図及び第６図は外輪の他の例を示すものである。

すなわち、第５図に示す外輪４１は、絶縁性薄膜４３の
巾を薄肉金属板４４の巾と同じにして、外輪本体４２の
側面全体を外部に露出せしめたものである。一方、第５
図に示す外輪４５は、絶縁性薄膜４７を薄肉金属板４８
の両側から露出させて外輪本体４６の側面を覆うように
し、且つ絶縁性薄膜４７における外輪本体４６の外周面
を覆う部分の厚さと、外輪本体４６の側面を覆う部分の
厚さとが同一にしたものである。

なお、上記実施例では絶縁性薄膜及び薄肉金属板を外輪
本体の全周にわたって設けたが、この外輪本体のハウジ
ングに取り付けられる部位にのみ設けてもよい。

また、上記実施例は鉄道車輌の主電動機の回転軸受に関
するものであるが、本発明が他の機械器具（例えば、電
機溶接機器など）の軸受の外輪の製作にも適用できるこ
とはもちろん、さらに展開して車輌の車台軸受用の外輪
にまで適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は軸受の断面図、
第２図は外輪の断面図、第３図は外輪の製造装置を示す
断面図、第４図は同製造装置の池の例を示す断面図、第
５図及び第６図は外輪の他の例を示す断面図である。 １・・・・・・軸受 ３．４１．４５・・・・・・外輪 ５・・・・・・内輪 ６・・・・・・転動体 １１，４２．４６・・・・・・外輪本体１１ａ・・・・
・・軌道 １ｌｂ・・・・・・外周面 １１Ｃ・・・・・・側面 １２，４３．４７・・・・・・絶縁性薄膜１３．４４．
４８・・・・・・薄肉金属板１５・・・・・・回転型 １６・・・・・・底面 １７・・・・・・周壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内輪との間に転動体が介装されて軸受を構成する
   外輪の製造方法であって、 回転型の底に、転動体が転動する軌道を有する金属製の
   外輪本体を、底の中央部より周縁部に通ずる隙間を設け
   且つ外輪本体の軸心がこの回転型の底面と直交するよう
   に支持する一方、上記回転型の周壁に薄肉の金属板を上
   記外輪本体の外周面との間に間隙を設けて支持し、 上記回転型を外輪本体の軸心まわりに回転させながら、
   この型の底の中央部に液状の電気絶縁性の高分子弾性材
   料を注ぎ、この高分子弾性材料を型の回転による遠心力
   により上記隙間から底の周縁部を経て外輪本体と薄肉の
   金属板との間に上昇流入させ、この流入状態で高分子弾
   性材料を硬化させることにより、外輪本体と薄肉の金属
   板とが高分子弾性材料による絶縁性薄膜を介して一体に
   なった外輪を得ることを特徴とする電気絶縁軸受用外輪
   の製造方法。