JPH10246238A - 転がり軸受およびその取付構造 - Google Patents

転がり軸受およびその取付構造

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JPH10246238A
JPH10246238A JP9051253A JP5125397A JPH10246238A JP H10246238 A JPH10246238 A JP H10246238A JP 9051253 A JP9051253 A JP 9051253A JP 5125397 A JP5125397 A JP 5125397A JP H10246238 A JPH10246238 A JP H10246238A
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Japan
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insulating coating
outer ring
rolling bearing
bearing
axle box
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JP9051253A
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Kenji Okada
健治 岡田
Takashi Anzai
隆 安西
Tsutomu Mizutani
力 水谷
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電食防止とクリープ防止とが共に行え、かつ
軸箱と軸端の軸方向移動を許す自由側軸受としても使用
可能とする。また安価に製作できるものとする。 【解決手段】 外輪２の外径面および幅面を覆うゴムま
たは樹脂製の絶縁被覆８を設ける。絶縁被覆８は、外輪
２と別体に成形し、後で外輪２に拡径状態に被せる。こ
の絶縁被覆８に２本の外側突部９を設ける。この外側突
部９と対応して外輪２に円周溝１１を設け、これに嵌ま
る内側突部１０を絶縁被覆８に設ける。軸箱１５への装
着に際しては、一対の外側突部９の間における絶縁被覆
８の外径面部分に油１４を塗布し、軸箱１５に圧入す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータモー
タやインバータモータの近くに設置される軸受など、電
食が問題となる箇所に使用される軸受に好適な転がり軸
受に関し、特に、電食と同時に外輪クリープも問題とな
り易い箇所に使用される転がり軸受であって、軸の熱膨
張等による軸方向移動を許す自由側の軸受に好適な転が
り軸受およびその取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、モータ用軸受は、密封形の深溝玉
軸受が通常使用されている。しかし、最近、インバータ
制御モータが増えて来ており、この増加に伴い、転動体
と内輪間または外輪間での電食不具合が増加してきてい
る。また、この種のモータにおいて、外輪クリープ現象
を伴い、軸箱内径面の摩耗の問題を生じている場合もあ
る。前記の電食の対策としては、樹脂またはゴム製の絶
縁被覆を外輪に設けたものが種々提案され、実用化され
ている。クリープ防止を図った軸受としては、図５に示
すように、外輪５１の外径面の２箇所に円周溝を形成し
てＯリング５２を装着し、この間に油５３を塗布して軸
箱５４へ組み込むものが提案されている。組込状態で
は、一対のＯリング５２と外輪外径面と軸箱内径面の間
に前記油５３が保持されることにより、クリープ力が減
じられ、またＯリング５２の摩擦係数によってクリープ
が防止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の外輪に
設けられる絶縁被覆は、インサート成形等で外輪と一体
に成形されるものであるため、軸受の製造工程が煩雑と
なり、生産ラインも通常の軸受と大きく変える必要があ
り、コスト高になるという問題点がある。また、図５の
クリープ防止軸受は電食の防止機能を持たず、また前記
の樹脂被覆を設けた軸受はクリープの防止機能を持たな
い。このように、電食防止およびクリープ防止の単独の
機能を有する軸受はあるが、両機能を共に備える適当な
軸受がない。しかも、図５のクリープ防止軸受は、機器
への軸受取付時の組立工数が多く、Ｏリング５２の装着
忘れの恐れがある。
【０００４】なお、電食防止とクリープ防止の両機能を
備える軸受として、本出願人は、図６に示すように、外
輪６１の外径面および幅面に絶縁被覆６２を設け、この
絶縁被覆６２の外径面に、この絶縁被覆よりも線膨張係
数の大きな樹脂からなるリング状の膨張補正層６３を突
出状態に設けたものを提案した（特願平６−２３１７０
号）。しかし、この場合のクリープ防止は、軸箱がアル
ミ等のように線膨張係数が軸受外輪６１に比べて大きい
材質である場合に、温度上昇に伴って外輪６１と軸箱と
の嵌合が緩んでクリープが発生することの防止を目的と
したものであり、特に高温時に、前記膨張補正層６３の
大きな線膨張係数によってクリープ防止を行うものであ
る。そのため、一般のクリープ防止機能は十分とは言え
ない。また、膨張補正層６３は、クリープ防止の確実の
ために外径面を平坦面として軸箱に密接させるように構
成しているが、これにより外輪６１と軸箱との軸方向移
動も阻止される。このため、軸の熱膨張等による軸方向
移動を許す自由側の軸受としては図６の軸受の使用は適
切でない。
【０００５】この発明は、上記課題を解消するものであ
り、電食防止機能を有しながら、簡単な製造方法で安価
に製造できる転がり軸受を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、電食防止とクリープ防止とが共
に図れ、かつ軸箱と軸間の軸方向移動を許す自由側軸受
としての使用にも効果的な転がり軸受およびその取付構
造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の転がり軸受は、両端に内鍔を有する円筒状に成形され
た電気絶縁性の弾性体からなる絶縁被覆を設け、この絶
縁被覆は、自然状態で内径が外輪の外径よりも小さいも
のとし、前記絶縁被覆を弾性に抗する拡径状態で外輪の
外径面および幅面にわたって被せたものである。前記絶
縁被覆となる弾性体には、例えばゴムや合成樹脂が用い
られる。この構成によると、絶縁被覆で外輪の外径面お
よび幅面が覆われるため、軸箱と軸との間の電位差によ
る転動体と内輪や外輪との間の電食が防止される。絶縁
被覆は、外輪と別体に成形しておいて外輪に被せるもの
であるため、この軸受の絶縁被覆を除いたものは、通常
の製作ラインで完成品まで流すことができ、被覆未装着
の軸受完成品に別体の絶縁被覆を被せることで絶縁被覆
付きの軸受とできる。そのため、生産ラインの変更や追
加を最小限として、簡単な生産方法で安価に絶縁軸受を
生産できる。絶縁被覆は弾性体とし、これを拡径させて
外輪に被せるため、運搬，保管時や，軸箱への装着時等
に不測に絶縁被覆が外れることが防止され、軸箱への装
着性も良い。
【０００７】前記構成において、外輪の外径面および幅
面に円周溝を設け、これら円周溝に嵌合する環状の内側
突部および幅面内側突部を前記絶縁被覆に設けることが
好ましい。この円周溝と各内側突部との嵌合により、絶
縁被覆を外輪に被せるときの位置決めが行え、絶縁被覆
の外輪への被せ作業が容易になると共に、被せられた絶
縁被覆が外れ難くなる。
【０００８】これらの構成において、前記絶縁被覆の内
鍔の内径は、前記絶縁被覆が外輪に被せられた状態で、
この外輪の内径面における側縁部の内径よりも小さくし
ても良い。絶縁被覆の内鍔の内径が、外輪の内径面にお
ける側縁部の内径と同じか、それよりも大きい場合、使
用条件等によっては、スパークを発生する恐れがある。
例えば、軸箱が外輪の幅面にも前記絶縁被覆を介して接
するものであって、軸箱と外輪間に印加される電圧が高
い場合、外輪の露出面における軸箱に最も近い部分とな
る内径面の側縁部で、軸箱との間にスパークを発生する
ことがある。このようなスパークの発生を、絶縁被覆の
内鍔の内径を小さくし、外輪と軸箱との間の空間距離あ
るいは沿面距離を長くすることで、防止できる。
【０００９】これらの構成の転がり軸受は、さらに、前
記絶縁被覆の外輪外径面を覆う部分の軸方向複数箇所に
円周方向に延びる外側突部を設け、前記絶縁被覆の外側
突部間の部分に油を塗布して使用されるものとしても良
い。この構成の場合、前記の電食防止作用と共にクリー
プ防止作用が得られる。すなわち、絶縁被覆に塗布され
た油が、絶縁被覆の外側突部と絶縁被覆外径面と軸箱内
径面の間に保持されることにより、クリープ力となる摩
擦力が減じられ、かつ外側突部の摩擦によってクリープ
が防止される。このように封入状態の油でクリープ防止
効果を高めるものであるため、外輪の軸箱に対する軸方
向移動の抵抗は少なく、自由側軸受としても使用でき
る。さらに、絶縁被覆は軸受製造過程で外輪に設けられ
るため、軸受の機器への装着時には油を塗布するだけで
良く、組立工数が削減され、部品の装着忘れの問題も解
消される。
【００１０】さらに、これらの構成の軸受において、絶
縁被覆の外側突部と対応する円周溝を外輪の外径面に設
け、この円周溝に嵌合する内側突部を前記絶縁被覆に設
けても良い。これにより、外側突部は内側突部が加わっ
た厚みとなって、弾性変形が生じ易く、軸箱への組み込
みが行い易くなる。また、これらの構成において、絶縁
被覆の外側突部の横断面形状を中高形状、すなわち中央
部が最も突出する形状とすることが好ましい。このよう
に中高形状とすると、外側突部の締め代分の変形部分の
逃げ場が得られ、軸箱への取付けが一層容易になると共
に、外輪の軸方向移動の抵抗が小さくなり、前記のよう
に自由側軸受としての使用に効果的である。この発明の
転がり軸受の取付構造は、前記いずれかの構成の転がり
軸受を軸箱に取付ける取付構造であって、前記絶縁被覆
の前記外側突部間の部分に油を塗布し、前記外輪を前記
軸箱の内径面に圧入状態に嵌合させたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図１ないし
図４と共に説明する。この転がり軸受１は、シール付き
の深溝玉軸受に応用したものであり、内輪１と外輪２の
間に、保持器３に保持されたボールからなる転動体４が
介在させてある。外輪２の内径面にはシール取付溝５を
形成し、この取付溝５にシール６を圧入状態に取付けて
ある。シール６は、シールド板からなる非接触のもので
あり、内輪１の外径面に形成したシール用溝７に先端を
近接させ、ラビリンスシールを形成している。なお、シ
ール６は、芯金付きのゴム等の弾性体からなる接触形の
ものであっても良い。
【００１２】外輪２には、外径面および両側の幅面にわ
たって絶縁被覆８を設け、この絶縁被覆８の外輪外径面
を覆う部分の軸方向複数箇所（図示の例では両端近傍の
２箇所）に円周方向に延びる外側突部９を設けてある。
また、この外側突部９と対応する円周溝１１を外輪２の
外径面に設け、この円周溝１１に嵌合する内側突部１０
を絶縁被覆８に設けてある。外側突部９および内側突部
１０は絶縁被覆８と一体のものである。外輪２の両側の
幅面には円周溝１２を設け、この幅面の円周溝１２に嵌
合する幅面内側突部１３を、絶縁被覆８に一体に設けて
ある。前記円周溝１１，１２は、矩形状の断面形状であ
っても、また開口部よりも底側が若干広がる断面形状、
例えばあり溝状の断面形状としても良い。
【００１３】絶縁被覆８は、外輪２と別体に成形され、
後に外輪２に被せられるものであって、合成ゴムまたは
樹脂等の電気絶縁性の弾性体からなり、両端に内鍔８ａ
を有する円筒状に成形される。絶縁被覆８は、自然状態
で内径が外輪２の外径よりも小さいものとし、弾性に抗
する拡径状態で外輪２の外径面および幅面にわたって被
せる。絶縁被覆８を外輪２に被せたときの径方向の拡張
率は、自然状態における径の５〜２５％とすることが好
ましい（すなわち、自然状態における内径の１０５〜１
２５％の範囲内の内径となるようにすることが好まし
い）。この拡張率が５％よりも小さい場合は、絶縁被覆
８の外輪２への緊迫力が確保できない。また、拡張率が
２５％を超えると、絶縁被覆８の外輪２への装着が困難
となり、また拡径力により裂けが発生する場合がある。
【００１４】絶縁被覆８の外側突部９は、横断面形状を
中高形状、すなわち幅方向の中央部が突出する形状とす
ることが望ましい。例えば、外側突部９は、図１のよう
な半円状、または図２（Ｂ）に示すような三角形状、ま
たは図２（Ｃ）のような台形状とすることが好ましい。
また、図１の実施形態において設けた外輪２の幅面の円
周溝１２およびこれに嵌合する絶縁被覆８の幅面内側突
部１３は、図２（Ａ）〜（Ｃ）の例に示すように省略し
てもよい。また、図３（Ａ）に示すように、絶縁被覆８
の内鍔８ａの内径Ａは、絶縁被覆８が外輪２に被せられ
た状態で、この外輪２の内径面における側縁部の内径Ｂ
（図示の例では、外輪２の内径面における取付溝５と幅
面との間の円筒面部分の内径）よりも小さくすることが
好ましい。
【００１５】この転がり軸受１を軸箱１５に取り付ける
際しては、図１（Ｃ）に示すように、絶縁被覆８の外径
面における外側突部９の間の部分にグリース等の油１４
を塗布しておき、軸箱１５の内径面に圧入する。軸箱１
５は鉄系の材質のものなどである。
【００１６】この構成の転がり軸受１によると、絶縁被
覆８で覆われるため、軸箱１５と内輪１に嵌合する軸
（図示せず）との間の電位差による転動体４と内輪１や
外輪２との間の電食が防止される。また、絶縁被覆８に
塗布された油１４が、絶縁被覆８の一対の外側突部９と
絶縁被覆外径面と軸箱１５の内径面の間に保持されるこ
とにより、クリープ力となる摩擦力が減じられ、かつ外
側突部９の摩擦によってクリープが防止される。このよ
うに封入状態の油１４でクリープ防止効果を高めるもの
であるため、外輪２の軸箱１５に対する軸方向移動の抵
抗が小さく、自由側軸受（例えば、図４のモータにおけ
る後ろ側の軸受Ｂ等）としても使用できる。
【００１７】絶縁被覆８は、外輪２と別体に成形してお
いて外輪２に被せるものであるため、この軸受の絶縁被
覆８を除いたものは、通常の製作ラインで完成品まで流
すことができ、被覆未装着の軸受完成品に別体の絶縁被
覆８を被せることで、絶縁被覆付きの軸受とできる。そ
のため、生産ラインの変更や追加を最小限として、簡単
な生産方法で安価に絶縁軸受を生産できる。絶縁被覆８
は弾性体とし、これを拡径させて外輪２に被せるため、
運搬，保管時や，軸箱への装着時等に不測に絶縁被覆が
外れることが防止され、軸箱への装着性も良い。絶縁被
覆８は、前記のように外輪２と別体に成形するが、工場
出荷時までには外輪２に被せておく。これにより、軸受
１の機器への装着時には油を塗布するだけで良く、組立
工数が削減されると共に、従来のクリープ防止軸受にお
けるＯリングの場合のような装着忘れや、取扱時のＯリ
ングの外れのような問題も無くなる。このように、安価
で取扱性の良い絶縁，クリープ防止軸受とすることがで
きる。また、図３（Ａ）のように、絶縁被覆８の内鍔８
ａの内径Ａを、絶縁被覆８が外輪２に被せられた状態
で、この外輪２の内径面における側縁部の内径Ｂよりも
小さくしたため、外輪内径面と軸箱間のスパークの発生
が防止される。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、絶
縁被覆８の内鍔８ａの内径は、外輪２の内径面における
側縁部の内径と同じとしても良いが、その場合、例え
ば、軸箱１５が外輪２の幅面にも絶縁被覆８の内鍔８ａ
を介して接するものであって、軸箱１５と外輪２間に印
加される電圧が高い場合、外輪２の露出面における軸箱
に最も近い部分となる内径面の側縁部Ｃで、軸箱１５と
の間にスパークを発生する恐れがある。このようなスパ
ークの発生を、絶縁被覆８の内鍔８ａの内径を小さく
し、外輪２と軸箱１５との間の空間距離あるいは沿面距
離を長くすることで、防止できる。
【００１８】図４は、この転がり軸受１を使用したモー
タの一例を示す。このモータ２０では、モータ軸２１の
両端を支える軸受Ａ，Ｂのうち、出力端側の軸受Ａを軸
箱となるモータケーシング２２に固定状態に取付ける固
定側軸受とし、他方の軸受Ｂを、モータケーシング２２
に対してモータ軸２１の熱膨張等による軸方向移動を許
す自由側軸受とする。この自由側軸受Ｂに、図１の構成
の転がり軸受１が使用される。モータ軸２１には、モー
タ内部に電機子２３を取付け、出力端にプーリ等の出力
伝達用部品２４を取付け、後端にモータ冷却用のファン
２５が取付けてある。モータケーシング２２には界磁２
６が取付けられる。
【００１９】なお、前記各実施形態では、この軸受の軸
箱１５への取付時に油１４を介在させるようにしたが、
クリープ防止が不要な使用箇所では、油１４を介在させ
ずに軸箱１５の内径面に絶縁被覆８を圧入状態に嵌合さ
せるようにしても良い。これによっても、電気絶縁効果
は前記と同様に得られる。このように油１４を介在させ
ずに軸箱１５に装着する場合は、絶縁被覆８は前記各実
施形態における外側突部９を省き、図２（Ｄ）に示すよ
うに絶縁被覆８の外径面を平坦な円筒面としても良い。
この場合、軸受を軸箱１５に挿入するときに、外側突部
が抵抗となることがなくなり、軸箱１５への装着性が向
上する。さらに、前記各実施形態では、絶縁被覆８は外
輪２と別体に成形したが、これら各実施形態において、
絶縁被覆８は、インサート成形等により外輪２に一体に
モールドしたものであっても良い。この構成の場合、生
産ラインは前記実施形態の場合よりも複雑となるが、絶
縁被覆８の外輪２への装着性は確実となる。
【００２０】
【発明の効果】この発明の請求項１記載の転がり軸受
は、両端に内鍔を有する円筒状に成形された電気絶縁性
の弾性体からなる絶縁被覆を設け、この絶縁被覆は弾性
に抗して外輪の外径面および幅面にわたって被せるもの
としたため、絶縁被覆を除いた軸受部分は、通常の製作
ラインで完成品まで流すことができ、これに別に成形し
ておいた絶縁被覆を被せるだけで良く、電食防止機能を
有してながら、簡単な製造方法で安価に製造することが
できる。外輪に円周溝を設け、これに嵌合する内側突部
を絶縁被覆に設けた場合は、絶縁被覆を外輪に被せると
きの位置決めが行え、絶縁被覆の外輪への被せ作業が容
易になると共に、被せられた絶縁被覆が外れ難くなる。
これらの構成において、絶縁被覆の内鍔の内径を、外輪
の内径面における側縁部の内径よりも小さくした場合
は、使用条件等により、外輪の内径面における側縁で軸
箱との間にスパークを発生することが防止される。さら
に、これらの構成において、外輪の絶縁被覆に複数の外
側突部を設け、その間に油を塗布するようにした場合
は、電食防止とクリープ防止とが共に行え、また軸箱に
対する軸方向移動が比較的容易であり、自由側軸受とし
ても使用することができる。また、外側突部と対応する
円周溝を外輪に設け、この円周溝に嵌合する内側突部を
絶縁被覆に設けた場合は、外側突部に弾性を持たせ易
く、軸箱への組み込みが容易になる。外側突部の横断面
形状を中高形状とした場合は、軸箱への組み込みが一層
容易になり、かつ軸受の軸方向移動も許し易くなる。こ
の発明の転がり軸受の取付構造は、外輪の絶縁被覆に複
数の外側突部を設けた軸受を用い、前記突部の間に油を
塗布して軸箱に圧入したため、電食防止とクリープ防止
とが共に行え、また軸箱に対する軸方向移動を比較的容
易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる転がり
軸受の部分断面図、（Ｂ）はその絶縁被覆の部分断面
図、（Ｃ）は同転がり軸受の軸箱への取付状態の部分断
面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、各々同軸受の外輪の各種変
形例を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は絶縁被覆の外輪への装着部分の変形例
を示す部分拡大断面図、（Ｂ）はその対比例の作用説明
図である。
【図４】同転がり軸受を使用したモータの破断側面図で
ある。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】他の従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…内輪 ２…外輪 ４…転動体 ６…シール ８…絶縁被覆 ８ａ…内鍔 ９…外側突部 １０…内側突部 １１，１２…円周溝 １３…幅面内側突部 １４…油 １５…軸箱

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 両端に内鍔を有する円筒状に成形された
    電気絶縁性の弾性体からなる絶縁被覆を設け、この絶縁
    被覆は、自然状態で内径が外輪の外径よりも小さいもの
    とし、前記絶縁被覆を弾性に抗する拡径状態で外輪の外
    径面および幅面にわたって被せた転がり軸受。
  2. 【請求項２】 前記外輪の外径面および幅面に円周溝を
    設け、これら円周溝に嵌合する環状の内側突部および幅
    面内側突部を前記絶縁被覆に設けた請求項１記載の転が
    り軸受。
  3. 【請求項３】 前記絶縁被覆の前記内鍔の内径を、前記
    絶縁被覆が外輪に被せられた状態で、この外輪の内径面
    における側縁部の内径よりも小さくした請求項１または
    請求項２記載の転がり軸受。
  4. 【請求項４】 前記絶縁被覆の外輪外径面を覆う部分の
    軸方向複数箇所に円周方向に延びる外側突部を設け、前
    記絶縁被覆の外側突部間の部分に油を塗布して使用され
    る請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の転がり軸
    受。
  5. 【請求項５】 前記外側突部と対応する円周溝を外輪の
    外径面に設け、この円周溝に嵌合する内側突部を前記絶
    縁被覆に設けた請求項４記載の転がり軸受。
  6. 【請求項６】 前記外側突部の横断面形状を中高形状と
    した請求項４または請求項５に記載の転がり軸受。
  7. 【請求項７】 請求項４ないし請求項６のいずれかに記
    載の転がり軸受を軸箱に取付ける取付構造であって、前
    記絶縁被覆の前記外側突部の間の部分に油を塗布し、前
    記外輪を前記軸箱の内径面に圧入した転がり軸受の取付
    構造。
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