JPH07238939A

JPH07238939A - 電食防止転がり軸受とその製造装置

Info

Publication number: JPH07238939A
Application number: JP2823894A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Takagi; 敏己高城; Shigeaki Abe; 重昭阿部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】電気絶縁性、耐衝撃性を確保しつつ、転がり
軸受からの熱の放散を良好にし、耐久性を向上させる。【構成】外輪２の外周面６及び両端面７、７を被覆す
る絶縁皮膜を、ガラス繊維を含有したポリアミド４６に
より造る。絶縁皮膜形成用の移動側金型１２Ａは、第一
部分２２と第二部分２４とから成る。このうちの第一部
分２２は、放射方向に変位自在な複数の金型素子２３、
２３から成る。絶縁皮膜を射出成形した後は、これら各
金型素子２３、２３は外方に変位させてからエジェクト
ピン２０、２０を突出させ、離型作業を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両用電動機等の
回転支持部分に組み込まれる電食防止転がり軸受と、こ
の電食防止転がり軸受を造る為の製造装置との改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両用電動機（主として車輪駆動
用）の回転支持部分に組み込まれる転がり軸受には、何
らの対策も施さないと電流が流れる。そして、電流が流
れた場合には構成各部材同士の接触部でこれら各部材の
金属表面が溶出する、所謂電食が発生する。この様な電
食が発生すると、軌道輪に形成した軌道面や転動体の転
動面に細かな凹凸が形成される等、転がり軸受の性能が
著しく劣化して、この転がり軸受の耐久性を損なう。こ
の為従来から、転がり軸受を構成する軌道輪の周面に絶
縁皮膜を形成し、この軌道輪とこの軌道輪を嵌合させる
相手部材との間に電流が流れる事を防止している。

【０００３】図８には、この様な目的で造られた電食防
止転がり軸受の構造の２例を示している。先ず、図８
（Ａ）に示した第１例の構造に就いて説明する。この電
食防止転がり軸受は、一般の転がり軸受と同様に、内周
面に外輪軌道１を有する外輪２と、外周面に内輪軌道３
を有する内輪４と、上記外輪軌道１と内輪軌道３との間
に転動自在に設けられた複数個の転動体５、５とを有す
る。更に電食防止転がり軸受では、上記外輪２の外周面
６と軸方向両端面７、７とのほぼ全面に、絶縁皮膜８を
被覆している。尚、上記各面６、７にはそれぞれ凹溝
９、９を形成し、上記絶縁皮膜８を構成する絶縁材の一
部を各凹溝９、９に進入固化させて、この絶縁皮膜８と
上記外輪２との結合強度を確保している。

【０００４】次に、図８（Ｂ）に示した第２例の構造に
就いて説明する。上述の第１例の構造が、転動体５、５
がころであるころ軸受を電食防止構造としているのに対
して、この第２例の場合には、転動体５ａ、５ａが玉で
ある玉軸受を電食防止構造としている。又、絶縁皮膜８
ａ、８ａにより、外輪２ａの外周面６ａ及び軸方向両端
面７ａ、７ａだけでなく、内輪４ａの内周面及び軸方向
両端面も被覆している。更に、これら絶縁皮膜８ａ、８
ａが、外輪２ａの内周面両端部及び内輪４ａの外周面両
端部も被覆している。又、転動体５ａ、５ａが玉である
事に合わせて外輪軌道１ａ及び内輪軌道３ａも、断面円
弧形としている。その他の構成は上述した第１例と同様
である為、同等部分には対応する符号にａを加えた符号
を付して、重複する説明を省略する。

【０００５】上述の様に構成される電食防止転がり軸受
により、例えば鉄道車両用電動機の回転軸を支持する場
合には、前記外輪２、２ａを電動機ケースの一部に内嵌
固定すると共に、前記内輪４、４ａを上記回転軸に外嵌
固定する。電動機の運転時には、前記転動体５、５ａの
転動に基づいて上記内輪４、４ａが、上記回転軸と共に
回転する。鉄道車両用電動機の場合には、上記電動機ケ
ースと回転軸との間に電位差を生じる。この為、一般的
な転がり軸受を使用した場合には、上記転動体５、５ａ
を通じて電流が流れ、前述した様な電食が発生する。こ
れに対して、図８に示した様な電食防止転がり軸受を使
用すれば、絶縁皮膜８、８ａの存在に基づいて上記電流
が流れなくなり、構成各部材同士の当接部に電食が発生
する事を防止できる。

【０００６】上述の様な電食防止転がり軸受の絶縁皮膜
８、８ａを造る為の絶縁材料としては、従来から各種の
ものが知られている。例えば、特開平３−２７７８１８
号公報には上記絶縁材料として、ポリアミド６６（ＰＡ
６６）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリブチレンテレフ
タレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）、ガラス繊維を含有したポリフェニレンサルファ
イド樹脂（ＰＰＳ）が記載されている。更に、特願平５
−７９４４７号には、上記絶縁材料に加えて、ガラス繊
維を含有する芳香族ポリアミド樹脂が記載されている。

【０００７】又、何れの絶縁材料を使用する場合でも、
外輪２、２ａの外周面６、６ａ及び端面７、７ａを覆う
絶縁皮膜８、８ａを造る作業は、図９に示す様な製造装
置により行なっている。この図９に示した製造装置は、
図８（Ａ）に示した構造を造る為のもので、固定側金型
１０とコアピン１１と移動側金型１２とを有する。この
うちのコアピン１１は、図９の左右方向に平行移動し
て、上記固定側金型１０に対し遠近動する。そして、こ
の固定側金型１０への近接時にその先端面１１ａを、こ
の固定側金型１０の側面１０ａに密接させる。又、上記
コアピン１１の先端部１１ｂは、上記外輪２を外嵌支持
自在な外径寸法を有する円柱状に形成している。

【０００８】一方、上記移動側金型１２は、上記コアピ
ン１１の周囲に設けられて、このコアピン１１と共に上
記固定側金型１０に対し遠近動自在である。即ち、これ
ら移動側金型１２とコアピン１１とは、一体的に結合さ
れている。この移動側金型１２の一部で上記コアピン１
１の先端部１１ｂの周囲部分には、円環状の凹部１３を
形成している。この凹部１３の内径寸法は、上記先端部
１１ｂに外嵌支持される外輪２の外径寸法よりも僅かに
大きい。従って、この外輪２の外周面６と上記凹部１３
の内周面との間には円筒状空間１４が形成される。

【０００９】又、上記外輪２の片方（図９の左方）の端
面７と上記凹部１３の奥面１３ａとの間には円輪状空間
１５ａを、上記外輪２の他方（図９の右方）の端面７と
上記固定側金型１０の側面１０ａに形成した円環状の凹
部１６との間には円輪状空間１５ｂを、それぞれ形成し
ている。これら両円輪状空間１５ａ、１５ｂの外周縁部
と上記円筒状空間１４の軸方向両端とが互いに連続し
て、絶縁皮膜８を射出成形する為のキャビティ１７を構
成している。

【００１０】又、上記固定側金型１０の側面１０ａで、
上記円輪状空間１５ｂに対向する、上記コアピン１１を
中心とする単一円周上位置には、複数のゲート１８、１
８を、円周方向等間隔に形成している。そして、上記固
定側金型１０の内部には通路１９を設け、この通路１９
に送り込む溶融樹脂を、上記各ゲート１８、１８を介し
て上記キャビティ１７内に送り込み自在としている。

【００１１】更に、上記移動側金型１２の内側には複数
本のエジェクトピン２０、２０を、この移動側金型１２
の移動方向（図９の左右方向）に亙る出入り自在に設け
ている。このエジェクトピン２０、２０は、上記キャビ
ティ１７内に溶融樹脂を送り込む際には上記移動側金型
１２内に引っ込んで、その先端面を前記奥面１３ａと同
一平面上に位置させる。そして、上記キャビティ１７内
に注入した樹脂が固化した後に上記各エジェクトピン２
０、２０は、その先端部を上記奥面１３ａから突出させ
て、上記キャビティ１７内で射出成形された絶縁皮膜８
を、上記外輪２と共に移動側金型１２に形成した凹部１
３の内側から押し出す。

【００１２】上述の様に構成される製造装置により、図
８（Ａ）に示す様な絶縁皮膜８を、外輪２の外周面６と
端面７、７とを覆う状態で形成する作業は、次の様にし
て行なう。先ず、図９、１０に示す様に、固定側金型１
０の側面１０ａとコアピン１１の先端面１１ａ及び移動
側金型１２の側面１２ａとを突き合わせる。この状態
で、図１１に示す様に上記通路１９に溶融樹脂を圧入
し、この溶融樹脂を、上記複数のゲート１８、１８を通
じて上記キャビティ１７内に送り込む。

【００１３】この様にしてキャビティ１７内に送り込ま
れた溶融樹脂は、このキャビティ１７内を軸方向及び円
周方向に流れてこのキャビティ１７内に充満し、短時間
経過後に冷却固化する。そこで、冷却固化後に、先ず上
記移動側金型１２を固定側金型１０から退避させ（図９
の左方に移動させ）、この固定側金型１０の側面１０ａ
とコアピン１１の先端面１１ａ及び移動側金型１２の側
面１２ａとを離隔させる。次いで、それまで引っ込んで
いた上記エジェクトピン２０、２０を突出させ、成形直
後の絶縁皮膜８を、外輪２ごと上記凹部１３から押し出
す。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の様な
従来から知られた絶縁材料は、電気絶縁性だけでなく熱
絶縁性も高い（熱伝導率が悪い）為、これらの材料によ
り電食防止転がり軸受の絶縁皮膜８、８ａを造ると、次
に述べる様な問題を生じる。

【００１５】即ち、電食防止転がり軸受を組み込む鉄道
車両用電動機は、運転時に電機子部分等からの発熱によ
って温度上昇し、この熱が電動機の回転軸等を通じて電
食防止転がり軸受の構成各部材に伝わる。この様に構成
各部材に伝わった熱が、電動機ケース等に迅速に伝われ
ば、特に問題を生じないが、上記絶縁皮膜８、８ａの存
在に基づき、この熱の伝達は必ずしも効率良く行なわれ
ない。この結果、上記電動機の運転時に電食防止転がり
軸受の温度が相当に上昇し、この電食防止転がり軸受の
耐久性を損なう原因となる。

【００１６】この様な問題を解決する為に、上記絶縁皮
膜８、８ａを構成する絶縁材料中に、熱伝導性の高い充
填材を混入する事も考えられる。ところが、現時点に於
いては、熱伝導性が高くしかも十分な電気絶縁性を有
し、且つ、上記絶縁皮膜８、８ａを構成するのに適当な
材料が知られていない。従って、この様な方法は現実的
ではない。

【００１７】この為本発明者は、上記各絶縁皮膜８、８
ａの厚さ寸法を小さく（薄く）する事で、これら絶縁皮
膜８、８ａを通じての熱伝達効率を向上させる事を考え
た。即ち、絶縁皮膜８、８ａを通じて流れる熱の伝達量
は、各絶縁皮膜８、８ａの厚さ寸法に反比例する為、こ
の厚さ寸法を小さくする事で十分な熱伝達量を確保すれ
ば、電食防止転がり軸受の温度上昇を抑えられる。例え
ば、従来から使用されていた一般的な電食防止転がり軸
受の場合には、絶縁皮膜８、８ａの厚さ寸法が０．８〜
１．０mm程度であったが、この厚さ寸法を０．６mm以
下、好ましくは０．５mm以下、更に好ましくは０．４mm
程度にまで小さくすれば、十分な熱伝達量を確保できる
と考えられる。

【００１８】ところが、単に絶縁皮膜８、８ａの厚さ寸
法を小さくしただけでは、十分な性能（耐久性、信頼性
を含む）を有する電食防止転がり軸受を得る事ができな
い。この様に、厚さ寸法を小さくする事で性能が不足す
る原因としては、次のの２通りの原因が考えられ
る。

【００１９】絶縁皮膜８、８ａを構成する絶縁材料
として従来から知られていたものを使用したのでは、厚
さ寸法を小さくする事で十分な性能を得られなくなる。従来の成形装置を使用したのでは、絶縁皮膜８、８
ａの厚さ寸法を小さくする事に伴って、成形直後の絶縁
皮膜８、８ａが破損し易くなる。

【００２０】先ず、上記に就いて説明する。前述の従
来から知られた各種絶縁材料のうち、例えばＰＰＳや芳
香族ポリアミド樹脂は、衝撃強度が弱く、電動機組立作
業時等、電食防止転がり軸受の取り扱い中や、組立後電
動機使用中に破損する可能性があり、厚さ寸法をあまり
小さくした場合には、十分な信頼性を確保できない。
又、ＰＡ６６は耐熱性が不足し、鉄道車両用電動機の使
用温度（一般に１００〜１２０℃程度）に長期間曝らさ
れた場合には劣化する為、耐久性が不十分となる。

【００２１】次に、上記に就いて説明する。図９に示
す様な製造装置により絶縁皮膜８、８ａを造る場合、キ
ャビティ１７内に溶融樹脂を、複数のゲート１８、１８
から高速で送り込む。隣り合うゲート１８、１８からキ
ャビティ１７内に送り込まれた溶融樹脂は、これらゲー
ト１８、１８の中間位置で互いに合流し、合流部にウェ
ルドと呼ばれる合わせ目を形成する。この様なウェルド
には、上記溶融樹脂の送り込み前にキャビティ１７内に
存在した空気や、溶融樹脂から発生したガスが集中し易
い。そして、これら空気やガスは、キャビティ１７内に
送り込まれる溶融樹脂の流れにより断熱圧縮されて温度
上昇し、高温になる。この結果、上記ウェルド部分に存
在する樹脂が高温により劣化する、所謂焼けを起こし、
このウェルド部分の強度が低下する。

【００２２】この様にして生じるウェルド部分の強度低
下は、電食防止転がり軸受の取り扱い時又は使用時に、
外部から加えられた衝撃や樹脂中の残留応力等に起因し
て、当該部分に亀裂が発生する原因となる。この様にし
て亀裂が生じると、亀裂部分に摩耗金属粉等が進入する
等により、電気絶縁性が損なわれ、電食を生じる原因と
なる。

【００２３】この様な絶縁皮膜８、８ａの破損の原因と
なる残留応力とウェルド部分の強度との関係に就いて、
本発明者が行なった実験に就いて説明する。溶融樹脂の
射出成形に基づいて絶縁皮膜８の内部に生じる残留応力
は、この絶縁皮膜８の外周面の接線方向に亙る応力と軸
方向に亙る応力とに大別されるが、このうちの接線方向
の応力が、上記ウェルド部分の破損に結び付く。又、こ
の様な残留応力は、（射出成形後の樹脂収縮率）×（樹脂の引っ張り弾性
率）で概算できる。

【００２４】そこで、上記絶縁皮膜８を形成するのに従
来から一般的に使用されていた２種類の樹脂に就いて、
その残留応力を計算により求めたところ、次の様な値を
得た。尚、残留応力は、射出圧力等、成形時の条件によ
り多少変動するので、次の値はあくまでも概算値であ
る。芳香族系ポリアミド樹脂である、三井石油化学株式会社
製の『アーレン』（商品名）にガラス繊維を４０重量％
加えたものでは、４０〜６０MPa ＰＰＳである、ポリプラスチック株式会社製の『フォー
トロン』（商品名）にガラス繊維を４０重量％加えたも
のでは、４０〜７０MPa これら２種類の材料により絶縁皮膜８を形成した場合、
ウェルド部分には上述の様な大きさの残留応力が、この
ウェルド部分を破壊する（引き離す）方向の力として加
わる。

【００２５】そこで、実際にこれら２種類の材料により
上記絶縁皮膜８を造った場合に、ウェルド部分の引っ張
り強度が上記残留応力に十分対抗できるか否かを知る
為、次の様な実験を行なった。即ち、上記２種類の材料
により、ＪＩＳ１号引っ張り試験用ダンベル片を、射出
成形により造って試験片とし、この試験片を引っ張り試
験に供した。各試験片はその中央部に、図９に示した装
置により造られる絶縁皮膜８の場合と同様のウェルド部
を有する。引っ張り試験には、株式会社島津製作所製の
オートグラフ AG50KNDを使用し、引っ張り速度５mm/min
で各試験片を引っ張った。この結果、上記『アーレン』
で造られた試験片のウェルド部分の引っ張り強度は７１
MPa 、『フォートロン』で造られたものの引っ張り強度
は７７MPaであった。

【００２６】この様にして求めた、実際のウェルド部分
の引っ張り強度と、残留応力に基づいてこのウェルド部
分に加わると考えられる応力の概算値とを比較すると、
引っ張り強度が応力を上回ってはいるが、その差が小さ
い事が解る。従って、外部から上記ウェルド部分を破壊
する方向に少しの力が加わった場合でも、このウェルド
部分が破損する可能性が高い。特に、上記絶縁皮膜８を
薄くする事で、上記ウェルド部分の絶対強度が低下した
場合には、この傾向が顕著になる。従って、絶縁皮膜８
を薄くし、しかも十分な耐久性、信頼性を確保する為に
は、上記ウェルド部分の強度を向上させる事が重要にな
る。

【００２７】又、ウェルド部分に集中した空気やガス
は、ボイドと呼ばれる気泡となってこのウェルドの内部
に残り易い。このボイドは、その内部に油分、水分、グ
リース等の異物が進入し易い。従って、上記ボイドが、
絶縁皮膜８の内周面から外周面まで連続した状態で形成
されていると、このボイド内に進入した導電性の異物に
よって電気絶縁性が損なわれ、やはり電食を生じる原因
となる。

【００２８】更に、図９に示す様な従来装置により外輪
２の外周面を覆う状態で絶縁皮膜８を形成する場合、次
の様な理由で、十分に薄くしかも大きな強度を有する絶
縁皮膜８を形成する事ができない。即ち、上記絶縁皮膜
８を形成する場合に上記外輪２は、図１０に示す様にコ
アピン１１の先端部１１ｂの周囲に、緩く外嵌する。こ
の状態で上記外輪２の内周縁と上記先端部１１ｂの外周
面との間には、数μｍ〜数十μｍ程度の隙間２１が存在
する。

【００２９】一方、上記絶縁皮膜８の強度を高める為に
は、前記キャビティ１７内に溶融樹脂を送り込む際の射
出圧力を高くする事が効果がある。ところが、キャビテ
ィ１７内に送り込む樹脂の圧力が高くなると、射出に伴
って上記外輪２の外周面６に、直径方向内方に向いた強
い力が加わり、この外輪２の直径が弾性的に縮まる。こ
の様にして縮まった外輪２の直径は、樹脂の送り込み停
止に伴って弾性的に広がり、成形直後の絶縁皮膜８の外
周面を、移動側金型１２の凹部１３の内周面に向け強く
押圧する。

【００３０】この結果、成形直後の絶縁皮膜８の外周面
と凹部１３の内周面との間に大きな摩擦力が作用する。
この状態でエジェクタピン２０を突出させ、上記絶縁皮
膜８を設けた外輪２を上記凹部１３から押し出そうとす
ると、上記絶縁皮膜８の一部でエジェクタピン２０によ
り押される部分に過大な圧縮応力が加わる。又、上記絶
縁皮膜８の一部で上記凹部１３の内周面と外輪２の外周
面６との間部分に過大な剪断応力が加わる。この結果、
成形直後の絶縁皮膜８が破損する可能性が高くなる等、
円滑な離型作業を行なえなくなる。

【００３１】この様に離型作業の妨げとなる上記摩擦力
の大きさは、上記キャビティ１７内に送り込む溶融樹脂
の圧力にほぼ比例する。この為、図９に示す様な従来の
製造装置を使用する限り、上記圧力を十分に高くでき
ず、射出圧力を高める事による絶縁皮膜８の強度向上を
図る事ができない。この様な現象は、図８（Ｂ）に示し
た構造で、内輪４ａの内周面に絶縁皮膜８ａを形成する
場合にも、（内外周方向に逆になるが）同様に現われ
る。

【００３２】本発明の電食防止転がり軸受とその製造装
置は、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明の電食防止転がり
軸受とその製造装置のうち、請求項１〜２に記載した電
食防止転がり軸受は、前述の従来から知られた電食防止
転がり軸受と同様に、内周面に外輪軌道を有する外輪
と、外周面に内輪軌道を有する内輪と、上記外輪軌道と
内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体
と、上記外輪の外周面と上記内輪の内周面との少なくと
も一方の周面をその全面に亙って被覆した絶縁皮膜とを
備える。特に、本発明の電食防止転がり軸受に於いて
は、上記絶縁皮膜が、ガラス繊維を含有するポリアミド
４６により０．６mm以下の厚さ寸法に、又は、ＰＰＳ若
しくは芳香族ポリアミド樹脂により０．５〜０．６mmの
厚さ寸法に造られている。

【００３４】又、請求項３に記載した電食防止転がり軸
受の製造装置は、軌道面を形成した第一の周面と軌道面
を形成していない第二の周面とを有する軌道輪に、上記
第二の周面を覆う状態で絶縁皮膜を形成するものであ
る。この様な本発明の電食防止転がり軸受の製造装置
は、固定側金型と、この固定側金型に対し遠近動自在
で、その先端部に軌道輪を、上記第一の周面側で嵌合支
持自在とし、上記固定側金型への近接時にその先端面を
この固定側金型の側面に突き合わせ自在な保持部材と、
この保持部材と同心に設けられて、この保持部材と共に
上記固定側金型に対し遠近動自在な移動側金型と、この
移動側金型の一部周面と上記保持部材の先端部に支持さ
れた軌道輪の第二の周面との間の円筒状空間を含んで形
成されるキャビティと、上記固定側金型の側面でこのキ
ャビティに対向する部分の円周方向等間隔位置に形成さ
れた複数のゲートと、上記固定側金型の内部に設けら
れ、上記各ゲートを介して上記キャビティ内に溶融樹脂
を送り込む通路と、上記移動側金型の内側に、この移動
側金型の移動方向に亙る出入り自在に設けられ、突出時
に上記キャビティ内で射出成形された絶縁皮膜を上記軌
道輪と共に移動側金型の内側から押し出すエジェクトピ
ンとを備えている。

【００３５】上記移動側金型は、上記第二の周面に対向
する部分に位置する第一部分と、この第二の周面に対向
する部分から軸方向に外れた部分に位置する第二部分と
から成る。そして、上記第一部分は、上記ゲートの数と
同数で、それぞれが上記軌道輪の直径方向に変位自在な
複数の金型素子から成り、この複数の金型素子が合わさ
って上記第二の周面と対向する円筒面を構成する。又、
隣り合う金型素子の円周方向端面同士の合わせ面は、隣
り合うゲートの円周方向中間位置に存在し、上記エジェ
クトピンは上記第二部分の内側に設けられている。

【００３６】

【作用】上述の様に構成される本発明の電食防止転がり
軸受とその製造装置によれば、十分な電気絶縁性を確保
し、しかも絶縁皮膜を薄くして熱を外部に逃がす性能の
優れた電食防止転がり軸受を得られる。即ち、ガラス繊
維を含有するポリアミド４６は強度が大きく、薄くして
も十分な耐久性と電気絶縁性とを確保できる。従って、
絶縁皮膜を薄くして転がり軸受内に熱が蓄積される事を
防止できて、電食防止転がり軸受の耐久性向上を図れ
る。

【００３７】そして、絶縁皮膜を薄く形成する事によ
り、吸水性を有し寸法変化が大きいポリアミド樹脂を使
用できて、電食防止転がり軸受として十分に実用的な性
能を得られる。即ち、ポリアミド４６（ナイロン４６）
を含む脂肪族ポリアミド樹脂は、吸水により寸法変化を
起こす。この為従来は、ハウジングに対して外輪を高精
度で内嵌したり、回転軸に対して内輪を高精度で外嵌し
たりする必要のある電食防止転がり軸受の絶縁皮膜の材
料としては不向きであるとされていた。しかしながら、
本発明の電食防止転がり軸受の場合には、絶縁皮膜の厚
さ寸法の絶対値が小さい為、吸水により上記絶縁皮膜の
厚さ寸法が変化した（大きくなった）場合でも、その変
化量は実用上問題ない程度に小さなものとなる。又、Ｐ
ＰＳや芳香族ポリアミド樹脂により絶縁皮膜を形成する
場合でも、厚さ寸法を０．５〜０．６mm程度に規制すれ
ば、実用に耐える放熱性と耐久性とを得られる。

【００３８】更に、本発明の電食防止転がり軸受の製造
装置によれば、キャビティ内に送り込む溶融樹脂の圧力
を高くしても、成形後の絶縁皮膜を含む軌道輪の取り出
しを、成形直後の絶縁皮膜に無理な応力を加える事なく
行なえる。又、ウェルド部分にボイドが形成されにくく
なって、このウェルド部分の強度並びに電気絶縁性の向
上を図れる。

【００３９】

【実施例】図１〜４は、本発明の電食防止転がり軸受の
製造装置の第一実施例を示している。この製造装置は、
前述の図９に示した従来から知られた製造装置と同様
に、固定側金型１０と、保持部材であるコアピン１１
と、移動側金型１２Ａとを有する。このうちのコアピン
１１は、図１の左右方向に平行移動して、上記固定側金
型１０に対し遠近動する。そして、この固定側金型１０
への近接時にその先端面１１ａを、この固定側金型１０
の側面１０ａに密接させる。又、上記コアピン１１の先
端部１１ｂは、軌道輪である外輪２を、その内周面（第
一の周面）部分で外嵌支持自在な外径寸法を有する、円
柱状に形成している。

【００４０】一方、上記移動側金型１２Ａは、上記コア
ピン１１の周囲に設けられて、このコアピン１１と共に
上記固定側金型１０に対し遠近動自在である。即ち、こ
れら移動側金型１２Ａとコアピン１１とは、一体的に結
合されている。この移動側金型１２Ａの一部で上記コア
ピン１１の先端部１１ｂの周囲部分には、円環状の凹部
１３Ａを形成している。この凹部１３Ａの内径寸法は、
上記先端部１１ｂに外嵌支持される外輪２の外径寸法よ
りも僅かに（例えば直径で０．８mm程度）大きい。従っ
て、この外輪２の外周面６（第二の周面）と上記凹部１
３Ａの内周面との間には円筒状空間１４Ａが形成され
る。

【００４１】又、上記外輪２の片方（図１の左方）の端
面７と上記凹部１３Ａの奥面１３ａとの間には円輪状空
間１５ａを、上記外輪２の他方（図１の右方）の端面７
と上記固定側金型１０の側面１０ａに形成した円環状の
凹部１６との間には円輪状空間１５ｂを、それぞれ形成
している。これら両円輪状空間１５ａ、１５ｂの外周縁
部と上記円筒状空間１４の軸方向両端とが互いに連続し
て、絶縁皮膜８を射出成形する為のキャビティ１７Ａを
構成している。

【００４２】又、上記固定側金型１０の側面１０ａで、
上記キャビティ１７Ａを構成する円輪状空間１５ｂに対
向する、上記コアピン１１を中心とする単一円周上位置
には、複数のゲート１８、１８を、円周方向等間隔に形
成している。そして、上記固定側金型１０の内部には通
路１９を設け、この通路１９に送り込む溶融樹脂を、上
記各ゲート１８、１８を介して上記キャビティ１７Ａ内
に送り込み自在としている。

【００４３】又、上記移動側金型１２Ａの内側には複数
本のエジェクトピン２０、２０を、この移動側金型１２
Ａの移動方向（図１の左右方向）に亙る出入り自在に設
けている。このエジェクトピン２０、２０は、上記キャ
ビティ１７Ａ内に溶融樹脂を送り込む際には上記移動側
金型１２Ａ内に引っ込んで、その先端面を前記奥面１３
ａと同一平面上に位置させる。そして、上記キャビティ
１７Ａ内に注入した樹脂が固化した後に上記各エジェク
トピン２０、２０は、その先端部を上記奥面１３ａから
突出させて、上記キャビティ１７Ａ内で射出成形された
絶縁皮膜を、上記外輪２と共に移動側金型１２Ａに形成
した凹部１３Ａの内側から押し出す。

【００４４】更に、本発明の電食防止転がり軸受の製造
装置に於いては、上記移動側金型１２Ａは、上記外輪２
の周囲に位置する第一部分２２と、この外輪２の周囲か
ら外れた部分に位置する第二部分２４とから成る。又、
上記第一部分２２は、複数の金型素子２３、２３を組み
合わせて成る。これら各金型素子２３、２３の数は、上
記ゲート１８、１８の数と同数（第一実施例の場合には
４個）としている。又、これら各金型素子２３、２３
は、それぞれが上記外輪２の直径方向に変位自在であ
る。

【００４５】そして、これら複数の金型素子２３、２３
が上記直径方向の内側に変位した場合に、隣り合う金型
素子２３、２３の円周方向端面同士が合わさって、上記
外輪２の外周面６を囲む円筒面２５を構成する。又、隣
り合う金型素子２３、２３の円周方向端面同士の合わせ
面２６、２６は、隣り合うゲート１８、１８の中央位置
に存在する。更に、上記複数のエジェクトピン２０、２
０は、上記第二部分２４の内側に設けられている。

【００４６】上述の様に構成される本発明の電食防止転
がり軸受の製造装置によれば、キャビティ１７Ａ内に送
り込む溶融樹脂の圧力を高くしても、成形後の絶縁皮膜
８を含む外輪２の取り出しを、成形直後の絶縁皮膜８に
無理な応力を加える事なく行なえる。又、ウェルド部分
にボイドが形成されにくくなって、このウェルド部分の
強度並びに電気絶縁性の向上を図れる。

【００４７】即ち、上記絶縁皮膜８を射出成形する際に
は、上記複数の金型素子２３、２３を直径方向内方に変
位させる事により、隣り合う金型素子２３、２３の円周
方向端面同士を突き合わせる。そして、図３に示す様
に、上記内輪２の外周面６を囲む円筒面２５を形成す
る。そして、この状態で、これら外周面６と円筒面２５
とで囲まれるキャビティ１７Ａ内に、前記複数のゲート
１８、１８から溶融樹脂を、十分に高圧で送り込む。
尚、各ゲート１８、１８からキャビティ１７Ａ内への溶
融樹脂の送り込みは、各ゲート１８、１８ごとに同じ条
件（同量、同圧）で行なう。

【００４８】この様に複数のゲート１８、１８からキャ
ビティ１７Ａ内に送り込まれた溶融樹脂は、このキャビ
ティ１７Ａ内を軸方向に流れると同時に円周方向に流れ
て、このキャビティ１７Ａ内に充満する。隣り合うゲー
ト１８、１８からキャビティ１７Ａ内に送り込まれた溶
融樹脂は、隣り合うゲート１８、１８の丁度中間位置で
合流し、ウェルドを形成する。この様にウェルドを形成
する部分には、丁度円周方向に隣り合う金型素子２３、
２３の合わせ面２６、２６が存在する。

【００４９】この合わせ面２６、２６を構成する、上記
各金型２３、２３の円周方向端面は、これら端面同士を
密接させるべく、平滑面に仕上げられている。しかしな
がら、上記合わせ面２６、２６部分には、加工精度上不
可避な、微細な隙間が存在する。この様な隙間には、溶
融樹脂は殆ど入り込まないが、この溶融樹脂に押された
気体は入り込む。従って、上記隣り合うゲート１８、１
８から送り込まれた溶融樹脂に押されて、上記キャビテ
ィ１７Ａの一部（ウェルド部分）に集中した空気やガス
は、これら隙間を通じて排出される。

【００５０】従って、これら空気やガスがウェルド部分
にボイドを造る事がなくなり、ボイドの存在によりウェ
ルド部分の強度や電気絶縁性が低下する事を防止でき
る。又、上記空気やガスが断熱圧縮される事がなくなる
為、上記ウェルド部分で焼けが生じる事もなくなり、や
はりこのウェルド部分の強度向上を図れる。

【００５１】上述の様にして、キャビティ１７Ａ内に溶
融樹脂を送り込む事で、外輪２の外周面６及び両端面
７、７を覆う絶縁皮膜８を成形した後、この絶縁皮膜８
を外輪２と共に取り出す際には、先ず、図４に示す様
に、第一部分２２を構成する複数の金型素子２３を直径
方向外方に変位させる。この結果、これら複数の金型素
子２３の内周面と、形成されたばかりの絶縁皮膜８の外
周面とが離隔する。この状態で、前記複数のエジェクト
ピン２０を前記凹部１３Ａの奥面１３ａから突き出せ
ば、上記絶縁皮膜８の外周面と上記各金型素子２３の内
周面とを摺接させる事なく、移動側金型１２Ａの内部か
ら絶縁皮膜８を形成した外輪２を取り出せる。従って、
絶縁皮膜８の強度を向上させるべく、上記キャビティ１
７Ａ内に送り込む溶融樹脂の圧力を高くしても、取り出
し作業時に上記絶縁皮膜８に無理な応力が作用しない。

【００５２】次に、図５は本発明の製造装置の第二実施
例を示している。本実施例の場合には、円筒状空間１４
Ａの外周面と円輪状空間１５ａの外側面とを滑らかに連
続させる為の湾曲部２７を、第一部分２２を構成する各
金型素子２３、２３の内周面に形成している。その他の
構成及び作用は、上述した第一実施例と同様である為、
同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００５３】次に、図６〜７は本発明の製造装置の第三
〜第四実施例を示している。前述した第一実施例が移動
側金型１２Ａの第一部分２２を、４個の金型素子２３、
２３により構成していた。これに対し、これら各実施例
の場合には、３個の金型素子２３ａ、２３ａ（図６に示
した第三実施例）、或は６個の金型素子２３ｂ、２３ｂ
（図７に示した第四実施例）により構成している。その
他の構成及び作用は、前述した第一実施例と同様であ
る。

【００５４】次に、絶縁皮膜８を構成する材料として、
ガラス繊維を含むポリアミド４６を使用する事による効
果を確認する為、本発明者が行なった実験に就いて説明
する。実験は、図８（Ａ）に示す様な電食防止転がり軸
受の外輪２に、同図に示す様な絶縁皮膜８を形成して、
本発明の実施例となる試験片を３種類、本発明からは外
れる比較例としての試験片を４種類、合計７種類の試験
片を作成する事で行なった。そして、これら各試験片の
絶縁皮膜８の寸法安定性、電気絶縁性能、耐クリープ
性、耐衝撃性を測定した。尚、使用した外輪２の外径寸
法×幅寸法は１６０×３７mmである。又、絶縁皮膜８の
形成作業には、図１〜４（厚さが０．４mmの絶縁皮膜８
の製造時）又は図９（同じく１．０mmの絶縁皮膜の製造
時）に示す様な製造装置を使用した。

【００５５】絶縁皮膜８を形成する為の絶縁材料として
は、ガラス繊維を含有するポリアミド４６の他、ＰＰ
Ｓ、芳香族ポリアミド樹脂を使用した。ポリアミド４６
は帝人株式会社製の『テイジンナイロン４６』（商品
名）を、ＰＰＳはポリプラスチック株式会社製の『フォ
ートロン』（商品名）を、芳香族ポリアミド樹脂として
は三井石油化学株式会社製の『アーレン』（商品名）
を、それぞれ使用した。又、ガラス繊維としては何れ
も、繊維径が１０〜１５μｍで、長さが０．２〜１．０
mmのものを使用した。

【００５６】尚、上記した４種類の試験項目は、次の点
で、電食防止転がり軸受にとって重要である。先ず、寸
法安定性は、絶縁皮膜８を設けた外輪２をハウジングに
対し、精度良く内嵌固定する為に重要である。この様な
寸法安定性の試験は、試験片を水中に浸漬して２０時間
放置し、浸漬前後の寸法変化量を、上記絶縁皮膜８の厚
さ寸法として測定した。変化量（増加量）が８μｍ以下
であれば合格（次表の）とし、８μｍを越えた場合には
不合格（同じく×）とした。

【００５７】次に、電気絶縁性能は、転がり軸受の構成
各部材の電食を防止する為に重要である。この様な絶縁
性能の試験は、上記寸法安定性の試験後、表面に付着し
た水を拭き取った後、上記絶縁皮膜８の外周面に金属製
の環体を装着し、この環体と外輪２との間の電気抵抗値
を測定する事で行なった。抵抗値が２０００ＭΩ以上の
場合に合格とし、２０００ＭΩ未満の場合には不合格と
した。

【００５８】又、耐クリープ性は、ハウジングに内嵌固
定した外輪２が、長時間経過後にもこのハウジングの内
側でがたつかない様にする為に重要である。即ち、電食
防止転がり軸受は使用時に比較的高温に曝らされる場合
が多い。高温に曝らされると、上記絶縁皮膜８を構成す
る樹脂材料が、ハウジング内周面から加えられる押圧力
により側方に逃げ（クリープし）、上記絶縁皮膜８の厚
さ寸法が減少する傾向になる。この様にして発生する厚
さ寸法の減少量が多くなると、ハウジングの内側で外輪
２ががたつく様になり、電食防止転がり軸受を組み込ん
だ回転支持部で異音や振動が発生する、ハウジングに対
し外輪２が回転して、上記絶縁皮膜８の外周面が摩耗し
てよりがたつきが大きくなる、等の不具合が生じる。

【００５９】そこで、前記各試験片を締め代３０μｍで
鋼製のハウジングに圧入し、１００℃の雰囲気中に１０
０時間放置して、放置前後の寸法変化を、上記絶縁皮膜
８の厚さ寸法として測定した。変化量（減少量）が８μ
ｍ以下であれば合格とし、８μｍを越えた場合には不合
格とした。

【００６０】更に、耐衝撃性は、絶縁皮膜８の破損防止
を図る為に重要である。この耐衝撃性を測定すべく、前
記各試験片を１００mmの高さから鋼製定盤の上に落下さ
せ、上記絶縁皮膜８に亀裂が発生するか否かを観察する
事で行なった。亀裂が発生しなかったものを合格、発生
したものを不合格とした。上述の様にして行なった実験
の結果を次表に示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】この表の記載から明らかな通り、本発明の
電食防止転がり軸受の場合には、寸法安定性、絶縁性
能、耐クリープ性、耐衝撃性の何れの点でも実用上十分
な性能を発揮できる。尚、ガラス繊維は耐クリープ性を
向上させる為に含有させるが、含有量が１０重量％未満
の場合には効果が不十分となる。又、６０重量％を越え
て含有させた場合には、溶融樹脂の流動性が悪化し、こ
の溶融樹脂を前記キャビティ１７Ａ内にまんべんなく行
き渡らせる事が難しくなる。従って、ポリアミド４６中
へのガラス繊維の含有量は、１０〜６０重量％、更に好
ましくは２０〜４０重量％とする。

【００６３】尚、図示の実施例は、外輪２の外周面６及
び両端面７、７を覆う絶縁皮膜８を形成する為の製造装
置に就いて示したが、本発明は、図８（Ｂ）に示す様
な、内輪４ａの内周面及び両端面を覆う絶縁皮膜８ａを
造る為の製造装置にも適用できる。但しこの場合には、
内輪４ａの内周面と対向する円筒面を構成する為の金型
素子を、絶縁皮膜８ａを射出成形した後、直径方向内方
に退避させる必要がある。そこで、隣り合う金型素子の
円周方向端縁同士の干渉を防止すべく、これら隣り合う
金型素子の円周方向両端面同士の間にスペーサを設け
る。このスペーサは、軸方向に変位する事で、上記両端
面同士の間に出入りする。

【００６４】射出成形時上は、各スペーサが上記両端面
同士の間に入り込んで、上記各金型素子と共に、上記内
輪４ａの内周面と対向する円筒面を形成する。絶縁皮膜
８ａを射出成形した後は、各スペーサを軸方向に移動さ
せ上記両端面同士の間から抜き出した後、上記各金型素
子を直径方向内方に変位させる。更に、本発明の製造装
置は、特にガラス繊維を含有したポリアミド４６により
０．６mm以下の絶縁皮膜を形成する場合に限定されず、
ＰＰＳ、芳香族ポリアミド樹脂を０．５〜０．６mm程度
の厚さ寸法にしたり、更には他の材料により、より厚い
絶縁皮膜を形成する場合にも利用できる事は明らかであ
る。

【００６５】

【発明の効果】本発明の電食防止転がり軸受とその製造
装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、十分
な電気絶縁性を確保し、しかも絶縁皮膜を薄くして熱を
外部に逃がす性能の優れた電食防止転がり軸受を得られ
る。又、薄いにも拘らず、優れた耐衝撃性を有する絶縁
皮膜を得られる。従って、電食防止転がり軸受を組み込
んだ回転支持部分の信頼性、耐久性を向上させる事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電食防止転がり軸受の製造装置の第一
実施例を示す要部断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】絶縁皮膜を射出成形する状態を示す、図１のＢ
部に相当する図。

【図４】射出成形後に絶縁皮膜及び外輪を取り出す状態
を示す、図３と同様の図。

【図５】本発明の電食防止転がり軸受の製造装置の第二
実施例を示す要部断面図。

【図６】同第三実施例を示す、図２と同様の図。

【図７】同第四実施例を示す、図２と同様の図。

【図８】従来から知られた電食防止転がり軸受の２例を
示す断面図。

【図９】従来の電食防止転がり軸受の製造装置を示す要
部断面図。

【図１０】絶縁皮膜を射出成形前の状態で示す、図９の
Ｃ部に相当する図。

【図１１】絶縁皮膜を射出成形している状態で示す、図
１０と同様の図。

【符号の説明】

１、１ａ外輪軌道２、２ａ外輪３、３ａ内輪軌道４、４ａ内輪５、５ａ転動体６、６ａ外周面７、７ａ端面８、８ａ絶縁皮膜９、９ａ凹溝１０固定側金型１０ａ側面１１コアピン１１ａ先端面１１ｂ先端部１２、１２Ａ移動側金型１２ａ側面１３、１３Ａ凹部１３ａ奥面１４、１４Ａ円筒状空間１５ａ、１５ｂ円輪状空間１６凹部１７、１７Ａキャビティ１８ゲート１９通路２０エジェクトピン２１隙間２２第一部分２３、２３ａ、２３ｂ金型素子２４第二部分２５円筒面２６合わせ面２７湾曲部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道
との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記
外輪の外周面と上記内輪の内周面との少なくとも一方の
周面をその全面に亙って被覆した絶縁皮膜とを備える電
食防止転がり軸受に於いて、上記絶縁皮膜が、ガラス繊
維を含有するポリアミド４６により０．６mm以下の厚さ
寸法に造られている電食防止転がり軸受。
【請求項２】内周面に外輪軌道を有する外輪と、外周
面に内輪軌道を有する内輪と、上記外輪軌道と内輪軌道
との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記
外輪の外周面と上記内輪の内周面との少なくとも一方の
周面をその全面に亙って被覆した絶縁皮膜とを備える電
食防止転がり軸受に於いて、上記絶縁皮膜が、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂若しくは芳香族ポリアミド樹脂
により０．５〜０．６mmの厚さ寸法に造られている電食
防止転がり軸受。
【請求項３】軌道面を形成した第一の周面と軌道面を
形成していない第二の周面とを有する軌道輪に、上記第
二の周面を覆う状態で絶縁皮膜を形成する、電食防止転
がり軸受の製造装置であって、固定側金型と、この固定側金型に対し遠近動自在で、そ
の先端部に軌道輪を、上記第一の周面側で嵌合支持自在
とし、上記固定側金型への近接時にその先端面をこの固
定側金型の側面に突き合わせ自在な保持部材と、この保
持部材と同心に設けられて、この保持部材と共に上記固
定側金型に対し遠近動自在な移動側金型と、この移動側
金型の一部周面と上記保持部材の先端部に支持された軌
道輪の第二の周面との間の円筒状空間を含んで形成され
るキャビティと、上記固定側金型の側面でこのキャビテ
ィに対向する部分の円周方向等間隔位置に形成された複
数のゲートと、上記固定側金型の内部に設けられ、上記
各ゲートを介して上記キャビティ内に溶融樹脂を送り込
む通路と、上記移動側金型の内側に、この移動側金型の
移動方向に亙る出入り自在に設けられ、突出時に上記キ
ャビティ内で射出成形された絶縁皮膜を上記軌道輪と共
に移動側金型の内側から押し出すエジェクトピンとを備
え、上記移動側金型は、上記第二の周面に対向する部分に位
置する第一部分と、この第二の周面に対向する部分から
軸方向に外れた部分に位置する第二部分とから成り、上記第一部分は、上記ゲートの数と同数で、それぞれが
上記軌道輪の直径方向に変位自在な複数の金型素子から
成り、この複数の金型素子が合わさって上記第二の周面
と対向する円筒面を構成するものであり、隣り合う金型素子の円周方向端面同士の合わせ面は、隣
り合うゲートの円周方向中間位置に存在し、上記エジェクトピンは上記第二部分の内側に設けられて
いる電食防止転がり軸受の製造装置。