WO2007043249A1

WO2007043249A1 - 転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造

Info

Publication number: WO2007043249A1
Application number: PCT/JP2006/317101
Authority: WO
Inventors: Hideji Ito; Naoaki Tsuji
Original assignee: Ntn Corporation
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-04-19
Also published as: DE112006002478T5; US20090116776A1

Abstract

　円筒ころ軸受３１は、内輪３２と、内輪３２と軸方向幅が同一であって、外径面および両端面に絶縁層が形成されている外輪３３と、内輪３２および外輪３３の間に配置された転動体としての円筒ころ３４と、円筒ころ３４の間隔を保持する保持器３５と、軸受両端部を密封する密封部材としての密封シール３６とを備える。密封シール３６は、内輪３２および外輪３３の両端面からコの字型の断面形状で突出する形状で、樹脂材料を射出成型して形成する。

Description

明細書

転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造

技術分野

[0001] この発明は、転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造に関するものである。

背景技術

[0002] 鉄道車両の主電動機に使用される転がり軸受は、外部からの異物の混入を防止するとともに、メンテナンスの周期を延ばし、長期間にわたって潤滑性を維持する必要がある。特に、昨今は、長年の使用による劣化検査等の目的から、車両走行距離で所定の距離毎に行われていた検査周期が、走行車両数の増加、鉄道車両に関する技術レベルの向上により、さらに延長されることになり、ますます転がり軸受の寿命が問題となる。したがって、グリースの封入されたシールが備えられたシール付きの転力^軸受が使用される。

[0003] ここで、このような用途に使用される転がり軸受の構成の一例について簡単に説明すると、シール付き転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体としての円筒ころと、円筒ころを保持する保持器と、円筒ころの軸方向の両側に位置し、グリースを封入した一対のシールとを備える。

[0004] 上記したような鉄道車両用の主電動機に転がり軸受を使用する場合、転がり軸受の内部には電気が通るため、転がり軸受の各構成部材に対し、絶縁処理を施す必要がある。絶縁処理は、たとえば、外輪の表面にセラミックス等を溶射し、絶縁性被膜をその表面に形成したり、絶縁性を有する部材で覆ったりすることにより行う。

[0005] ここで、転がり軸受の構成部材であるシールにつ!、ても絶縁性が要求され、シールの絶縁性能、具体的には絶縁抵抗値が低いと、電食により、転がり軸受が破損するおそれがある。

[0006] 例えば、図 15に示すような円筒ころ軸受 101は、内輪 102と、外輪 103と、内輪 10 2および外輪 103の間に配置された転動体としての円筒ころ 104と、円筒ころ 104の間隔を保持する保持器 105と、グリースを封入する密封シール 106とを備える。 [0007] また、鉄道車両主電動機に使用される円筒ころ軸受 101は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪 103の外径面および両端面に絶縁被膜が形成されている。絶縁被膜は、セラミックス等を溶射することにより形成する。

[0008] さらに、鉄道車両主電動機は屋外で使用されるため、軸受周辺構造でグリースボケットを形成するオープンタイプの軸受では、塵埃の混入によるグリースの劣化が懸念される。そこで、円筒ころ軸受 101は、塵埃の混入によるグリースの劣化を防止し、メンテナンス周期を延伸するために密封式軸受とされる。

[0009] 上記構成の円筒ころ軸受 101の場合、軸受内部の空間が小さいので、鉄道車両主電動機用軸受に必要な軸受寿命を確保するのに十分な量のグリースを封入することができな!/、と!/、う問題がある。

[0010] しかし、上記の問題を解決する手段として、内部空間容積に対するグリースの充填比率を引き上げることが考えられる力この場合、軸受回転時、特に始動時においてグリースの攪拌抵抗が増大し、軸受の急激な温度上昇を招く恐れがあり、適切ではない。

[0011] そこで、密封式軸受において、軸受内部に十分な量のグリースを確保することができる円筒ころ軸受力例えば、特開 2003— 13971号公報ゃ特開 2004— 346972 号公報に記載されている。

[0012] ここで、特開 2003— 13971号公報に記載されている円筒ころ軸受 111は、図 16 に示すように、軸方向幅が長い内輪 112と、外輪 113と、内輪 112および外輪 113の間に配置された円筒ころ 114と、円筒ころ 114の間隔を保持する保持器 115と、ダリースを軸受内部に封入する断面形状力字型の密封シール 116とを備える。密封シール 116は、芯金 116aを絶縁性榭脂 116bで覆っている。また、外輪 113の外径面および両端面に絶縁被膜が形成されて、る。

[0013] また、特開 2004— 346972号公報に記載されている円筒ころ軸受 121は、図 17に示すように、内輪 122と、外輪 123と、内輪 122および外輪 123の間に配置された円筒ころ 124と、円筒ころ 124の間隔を保持する保持器 125と、内輪 122および外輪 1 23の両端面力もコの字型に突出する密封シール 126とを備え、外輪 123の外径面および両端面は絶縁材料 127で覆われて、る。 [0014] 上記の各公報に記載された円筒ころ軸受 111, 121は、軸受端面力も突出した密封シール 116, 126がグリースポケットとして機能するので、軸受内部に封入可能なグリース量が増加する。

[0015] しかし、上記構成の円筒ころ軸受において、軸受回転時の温度上昇によってダリースの粘度が低下すると、グリースポケット内のグリースが軸受下部に偏るという問題がある。このグリースが軸受内部に大量に流入すると、攪拌抵抗が増大し、急激な温度上昇を招く恐れがある。

[0016] そこで、図 17に示す円筒ころ軸受 121は、グリースポケット内のグリースを均等に保持するために、密封シール 126の内壁面力も突出する堰 128により、グリースポケットを複数の分割領域に区切っている。これにより、グリースが軸受下部に偏るのを防止することができる。

[0017] 特開 2003— 13971号公報に記載されている円筒ころ軸受 111は、密封シール 11 6に金属製の芯金 116aを使用している。絶縁性榭脂 116bで覆われているため、通常の使用状態では問題とはならないが、高い電圧が負荷された場合には、通電して円筒ころ軸受 111が破損する恐れがある。また、特開 2004— 346972号公報に記載されて!、る円筒ころ軸受 121は、密封シール 126の材料には言及されて!、な!/、。

[0018] また、図 17に示す円筒ころ軸受 121に使用されている密封シール 126は、複数の独立した分割領域を有するので、各分割領域毎にグリースの注入口 129を設けてグリースを封入する必要があり、グリース封入に要する作業工数が大幅に増大すると共に、密封シール 126の構造が複雑になるという問題がある。

[0019] 一方、図 18に示すような玉軸受 131は、内輪 132と、外輪 133と、内輪 132および外輪 133の間に配置された転動体としての玉 134と、玉 134の間隔を保持する保持器 135と、内輪 132および外輪 133の間に配置される密封シール 136とを備える。

[0020] 鉄道車両主電動機に使用される玉軸受 131は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪 133の外径面および両端面に絶縁被膜 133aが形成された絶縁軸受である。絶縁被膜 133aは、セラミックス等の絶縁物質を溶射すること等により形成する。

[0021] また、鉄道車両主電動機は屋外で使用されるため、軸受周辺構造でグリースポケットを形成するオープンタイプの軸受では、塵埃の混入によるグリースの劣化が懸念される。そこで、塵埃の混入によるグリースの劣化を防止し、メンテナンス周期を延伸するために密封式軸受とするのが好ま、。

[0022] しかし、上記構成の玉軸受 131の場合、軸受内部空間容積が小さいので、鉄道車両主電動機用軸受に必要な軸受寿命を確保するのに適切な量のグリースを封入することができな、と!/、う問題がある。

[0023] 上記の問題を解決する手段として、内部空間容積に対するグリースの充填比率を引き上げることが考えられる力この場合、軸受回転時、特に始動時においてダリースの攪拌抵抗が増大し、軸受の急激な温度上昇を招く恐れがあり、適切ではない。

[0024] さらに、図 18に示す玉軸受 131をノヽウジング 137に固定する場合、図 19に示すように所定の肩高さ hが必要となる。したがって、玉軸受 131が小型の場合、ハウジング

137の下端と外輪 133とが、外輪 133の絶縁被膜 133aの厚み分だけ離れて近接することとなる。

[0025] このとき、外輪 133とハウジング 137との沿面距離は、絶縁被膜 133aの下端において絶縁被膜 133aの厚み δとなり、非常に小さい。また、外輪 3とハウジング 137とは金属等の導体であるので、ハウジング 137と外輪 133との間に一定以上の電位差が生じると、絶縁被膜 133aの下端に沿って沿面放電を生じ、玉軸受 131が電食により破損する恐れがある。なお、本明細書中で「沿面放電」とは、絶縁被膜を挟んだ両側に一定以上の電位差が生じた場合に、絶縁被膜表面に沿って放電する現象を指すものとする。

発明の開示

[0026] そこで、この発明の目的は、絶縁性能に優れた転がり軸受を提供することである。さらに、グリースポケットを有する密封シールの構造およびグリースの封入作業を簡素化した転がり軸受を提供することを目的とする。

[0027] また、この発明の目的は、電食により破損するおそれのない転がり軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造を提供することである。

[0028] この発明に係る転がり軸受は、内輪と外輪とを含む軌道輪と、内輪および外輪の間に配置された複数の転動体と、軸受両端部を密封する密封部材とを備える。そして、内輪の内径面および端面、または外輪の外径面および端面には絶縁被膜が設けられ、密封部材は榭脂材料で形成され、内輪および外輪の両端面力ゝらコの字型の断面形状で突出する。

[0029] 上記構成の転がり軸受は、コの字型の密封部材がグリースポケットとして機能するので、軸受内部に十分な量のグリースを封入することができる。さらに、絶縁被膜を設けると共に絶縁性の高い榭脂を密封部材の材料として使用することにより、軸受全体としての絶縁性能が向上する。

[0030] 好ましくは、密封部材は、内壁面力も突出する堰によって円周方向に区切られた複数の分割領域を有する。これにより、各分割領域に封入したグリースが他の分割領域に流出するのを防止できるので、グリースの粘度が低下した場合でもグリースが軸受下部に偏るのを防止することができる。

[0031] 好ましくは、密封部材は、隣接する分割領域間に連通する連続領域を有する。このように、隣接する分割領域を結ぶ連続領域を設けることにより、容易に、全分割領域にグリースを充填することができる。その結果、密封部材の構造およびグリース封入作業を簡素化することができる。

[0032] さらに好ましくは、連続領域は密封部材の開口端側に位置する。これにより、過剰に充填されたグリースを除去するのが容易となるので、適正な量のグリースを封入することがでさる。

[0033] また、密封部材の体積抵抗率は、 2 X 10^1(> Ω · cm以上である。絶縁軸受として使用される転がり軸受においては、密封部材に対しても絶縁性能が要求され、絶縁抵抗値は 100Μ Ω (メガオーム）以上必要である。ここで、密封部材の体積抵抗率を、 2 X 10¹⁰ Ω 'cm以上とすることにより、絶縁抵抗値は 100Μ Ω以上となり、絶縁性能を確保することができ、電食による転がり軸受の破損を防ぐことができる。

[0034] より好ましくは、密封部材の材質は、ポリアセタール榭脂、ポリブチレンテレフタレート榭脂、ポリフエ-レンサルファイド榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリアミド榭脂、フッ素榭脂、ポリエチレン榭脂、 ABS (ACRYLONITRILE BUTADIENE STYREN E：アクリロニトリル 'ブタジエン 'スチレン)榭脂からなる群から選択される 1以上の化合物を含む。

[0035] このような群力選択される 1以上の化合物を含む密封部材は、体積抵抗率が 2 X 10¹⁰ Ω 'cm以上であり、絶縁性能が優れているため、転がり軸受に備えられる密封部材の材質として使用しても、電食を引き起こすおそれはなぐ転がり軸受を破損させるおそれはない。

[0036] また、軌道輪は密封部材に対面する角部に面取り部を有し、面取り部は絶縁被膜で覆われていることを特徴とする。上記構成の転がり軸受は、軌道輪端面での沿面距離が面取り部の軸方向長さ分だけ増加するので、軸受の絶縁性能が向上する。このとき、面取り部の軸方向長さを lmm以上とすることにより、鉄道車両主電動機の回転軸を支持する軸受として使用することが可能となる。

[0037] 好ましくは、軌道輪の角部上に位置する絶縁被膜の軸方向長さで定義される沿面距離は lmm以上である。これにより、鉄道車両主電動機等の周辺構造と軸受との間に大きな電位差の生じる環境で使用しても、電食による破損を回避可能な転がり軸受を得ることができる。

[0038] 好ましくは、密封部材は軌道輪に当接する端部に凸部を有し、軌道輪は凸部を受け入れる凹部を有する。これにより、密封部材を軌道輪に確実に固定することができる。また、密封部材を容易に取り付けることができる。

[0039] この発明の他の局面においては、上記した転がり軸受と、鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸は転がり軸受に支持される。このように構成することにより、たとえば、電食により破損するおそれの少ない鉄道車両用主電動機の主軸支持構造を提供することができる。

[0040] この発明は、絶縁被膜を設けると共に絶縁性の高い榭脂を密封部材の材料として使用することにより、軸受の絶縁性能を向上することができる。さらに、コの字型のダリースポケットを有する密封部材に分割領域と連続領域とを設けることにより、密封部材の構造およびグリース充填作業を簡素化した転がり軸受を得ることができる。

[0041] また、この発明によれば、密封部材の体積抵抗率を、 2 Χ 10¹⁰ Ω · cm以上とすることにより、絶縁抵抗値を 100Μ Ω以上とすることができるため、絶縁性能を確保し、転力 Sり軸受の破損を防ぐことができる。

[0042] また、この発明は、軌道輪の密封部材に対面する角部に面取り部を設けることにより、電食を回避するために必要な沿面距離を確保することができるので、絶縁性能に優れた転がり軸受を得ることができる。

[0043] また、このような転がり軸受と、鉄道車両用の主電動機に使用される主軸とを備える鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、たとえば、電食により破損するおそれは少ない。

図面の簡単な説明

[0044] [図 1]この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受を示す図である。

[図 2]図 1の密封シールの正面図である。

[図 3]図 1の密封シールの拡大断面図である。

[図 4]図 1の円筒ころ軸受に用いる密封シールの他の実施形態であって、内輪側の壁面と外輪側の壁面とが同一寸法である例を示す図である。

[図 5]図 1の円筒ころ軸受に用いる密封シールの他の実施形態であって、外輪側の壁面が内輪側の壁面より長い例を示す図である。

[図 6]図 1の円筒ころ軸受に用いる密封シールの他の実施形態であって、連続領域を径方向外側に設けた例を示す図である。

[図 7]図 1の円筒ころ軸受に用いる密封シールの他の実施形態であって、連続領域を径方向内側に設けた例を示す図である。

[図 8]この発明の他の実施形態に係る転がり軸受を示す断面図である。

[図 9]転がり軸受に備えられる密封部材の外形を示す図である。

[図 10]図 9に示す密封部材の断面図である。

[図 11]円筒形状の試験片を示す概略図である。

[図 12]この発明の要部を示す図であって、図 13の Q部の拡大図である。

[図 13]この発明の他の実施形態に係る玉軸受を示す図である。

[図 14]図 13の Q部の仕上げ加工前の状態を示す図である。

[図 15]従来の標準的なころ軸受を示す図である。

[図 16]内輪の軸方向幅を外輪と比較して広くして、軸受内部空間を大きくしたころ軸受の一例を示す図である。

[図 17]密封シールを内輪および外輪の端面力も突出させて、軸受内部空間を大きくしたころ軸受の他の例を示す図である。 [図 18]従来の標準的な玉軸受を示す図である。

[図 19]図 18における P部の拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

[0045] 図 1を参照して、この発明の一実施形態に係る円筒ころ軸受 31を説明する。

[0046] 円筒ころ軸受 31は、内輪 32と、内輪 32と軸方向幅が同一であって、外径面および両端面に絶縁層が形成されている外輪 33と、内輪 32および外輪 33の間に配置された転動体としての円筒ころ 34と、円筒ころ 34の間隔を保持する保持器 35と、軸受両端部を密封する密封部材としての密封シール 36とを備える。なお、図 1において、外輪 33の外径面および両端面に形成された絶縁層は、図示して、な、。

[0047] 円筒ころ軸受 31は、外輪 33の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪 32の内側には、鉄道車両用主電動機の主軸（図示せず）が配置され、主軸を支持している。

[0048] 絶縁層は、セラミックス等の絶縁物質を溶射することにより形成する。また、軸受内部空間には、グリースが充填されている。グリースとしては、例えば、リチウム系ダリースゃゥレア系グリースが使用される。

[0049] 密封シール 36は、内輪 32および外輪 33の両端面力もコの字型の断面形状で突出する形状で、グリースポケットとしても機能する。また、内壁面力も突出する堰 37を有し、図 2に示すように、堰 37によって円周方向に区切られた複数の分割領域 36aと、図 3に示すように、密封シール 36の開口端側に、隣接する分割領域 36aの間に連通する連続領域 36bとを有する。なお、このような密封シール 36は、榭脂材料を射出成型して形成する。

[0050] 上記構成のように、外輪 33の外径面および両端面に絶縁層を形成すると共に、密封シール 36に絶縁性の高い榭脂材料を使用することにより、円筒ころ軸受 31全体としての絶縁性能を向上することができる。

[0051] また、グリースポケットを複数の分割領域 36aに区切ることによって、軸受回転時にグリースの粘度が低下した場合でも、各分割領域 36aに封入したグリースが他の分割領域 36aに流出するのを防止できるので、均等にグリースを保持することができる。

[0052] 上記の密封シール 36にグリースを充填する場合、まず密封シール 36の開口端をシール等で密封し、グリースを注入する。密封シール 36内に注入されたグリースは、まず 1つの分割領域 36aを満たした後、連続領域 36bを経由して左右に隣接する分割領域 36aに移動する。全ての分割領域 36aがグリースで満たされたら、開口端のシールを外して連続領域 36bの余分なグリースを除去する。

[0053] このように、隣接する分割領域 36aの間に連通する連続領域 36bを設けることにより、容易に、全ての分割領域 36aにグリースを充填することができる。これにより、密封シール 36の構造およびグリースの充填作業を簡素化することができる。さらに、連続領域 36bを密封シール 36の開口端側に設けることにより、過剰に充填されたグリースを容易に除去することができるので、適正な量のグリースを封入することができる。

[0054] なお、図 2に示す堰 37は、密封シール 36の円周上に均等に設けた例を示したが、これに限ることなぐグリースの偏りを効果的に防止できる位置に重点的に配置してよぐまた、任意の数の堰 37を設けることができる。

[0055] また、図 3に示す密封シール 36は、密封性能を高めるために内輪 32側に位置する壁面を外輪 33側に位置する壁面より長くした例を示したが、これに限ることなぐ例えば図 4に示すように両壁面を同じ長さとしてもよ!、し、図 5に示すように外輪側の壁面を内輪側の壁面より長くしてもよい。なお、図 4および図 5の参照番号 46, 56は密封シールを、参照番号 46b, 56bは連続領域を、参照番号 47, 57は堰をそれぞれ示している。

[0056] さらに、図 3に示す密封シール 36は、連続領域 36bを開口端側に設けた例を示した力これに限ることなぐ例えば図 6に示すように径方向外側に設けてもよいし、図 7 に示すように径方向内側に設けてもよい。さらには、上記の例を組み合わせて、複数箇所に設けることとしてもよい。なお、図 6および図 7の参照番号 66, 76は密封シールを、参照番号 66b, 76bは連続領域を、参照番号 67, 77は堰をそれぞれ示している。

[0057] 上記構成の円筒ころ軸受 31には、内輪 32と外輪 33とに標準品を使用することができる。これにより、製品のコストアップを抑制することが可能となる。さらに、密封式軸受とすることにより、周辺部材によるラビリンス構造を簡素化することができるので、モータの小型化および軽量ィ匕が可能になる。 [0058] なお、上記の各実施形態においては、外輪の外径面および両端面に絶縁層を有する円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなぐ内輪の内径面および両端面に絶縁層を形成することとしてもよい。内輪内径面は、外輪外径面と比較して溶射面積が小さいので、絶縁被膜を内輪内径面に溶射することによって、溶射コストを削減することが可能となる。また、絶縁層が密封シールと軌道輪との接合部に干渉しなので、密封シールの固定方法を簡素なものとすることができる。

[0059] さらに、上記の実施形態においては、円筒ころ軸受 31の例を示した力これに限ることなく、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、 4点接触玉軸受、アンギュラ玉軸受等、転動体力ころであるか玉であるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することができる。

[0060] 図 8は、この発明の他の実施形態に係る転がり軸受としての絶縁軸受 11を示す断面図である。図 9は、絶縁軸受 11に備えられる密封部材としてのシール 16aの外形を示す図である。図 10は、図 9に示すシール 16aの断面図である。図 8、図 9および図 1 0を参照して、絶縁軸受 11は、外輪 12と、内輪 13と、外輪 12と内輪 13との間に配置される円筒ころ 14と、円筒ころ 14を保持する保持器 15と、円筒ころ 14の軸方向の両側に配置される一対のシール 16a、 16bとを備える。

[0061] 絶縁軸受 11は、外輪 12の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪 13の内側には、鉄道車両用主電動機の主軸（図示せず）が配置され、主軸を支持している。なお、絶縁軸受 11内には電気が流れるため、電食防止の観点から、外輪 12等には、絶縁処理が施されている。

[0062] シール 16a、 16bは、環状であって、一方の断面がコの字状である。ここで、断面コの字状とは、正確に断面がコの字形状のもののみを指すのではなぐ断面が U字状や V字状等、絶縁軸受 11への取り付け時において、軸方向に深さを有する形状であればよい。シール 16a、 16bには、コの字状に開口された外径側に、係合部 18a、 18 bが設けられている。係合部 18a、 18bと、外輪 12の内径側に設けられた凹部 19a、 1 9bと係合させることにより、絶縁軸受 11に取り付けられる。

[0063] このように、軸方向に深さを有するシール 16a、 16bを備えることにより、多量のダリース 17を、シール 16a、 16b内の分割領域としてのグリースポケット 16c内に封入することができる。シール 16a、 16bは同様の構成であるため、以下、シール 16bについては、その説明を省略する。

[0064] シール 16aは、複数の堰部 16dを円周上等配に有し、各堰部 16d間には、グリース 17が保持されるグリースポケット 16cが設けられる。このように、シール 16a内に複数のグリースポケット 16cを設けることにより、各グリースポケット 16c内にグリース 17を充填することができるため、多量のグリース 17を封入することができる。なお、堰部 16d は、シール 16a内において、完全に各グリースポケット 16c間を仕切る訳ではなぐ仕切られた各ダリースポケット 16cの間には、連続した連続領域としての空間部 16eが設けられている。したがって、グリースポケット 16c間において空気およびグリース 17 の流出入が可能であり、グリース 17の封入に際しては、この空間部 16eを利用することがでさる。

[0065] 上記した絶縁軸受 11は、鉄道車両用の主電動機に使用されるため、構成部材であるシール 16aに対しても、高い絶縁性能、具体的には、シール 16aの絶縁抵抗値力 100Μ Ω以上であることが要求される。そうすると、実使用状況に即した円筒形状を有する下記の試験片において、体積抵抗率が以下の値以上であればよい。

[0066] ここで、シール 16aに求められる体積抵抗率は、以下のように計算される。図 11は、実使用状況に即した円筒形状を有する試験片 20を表す図である。また、数 1は、絶縁抵抗値と体積抵抗値との関係を示す絶縁性能の理論式である。なお、図 11および数 1中、絶縁抵抗値は R、体積抵抗率は p、幅寸法は B、内径寸法は D、厚み寸法は tで表す。図 11および数 1を参照して、内径 φ 102mm X幅 lOmm X厚み 1. 5 mmの円筒形状の試験片 20に対し、実使用上、必要最低限の絶縁抵抗値は、 100 Μ Ω (メガオーム)である。したがって、これを絶縁抵抗値と体積抵抗値との関係を示す絶縁性能の理論式である数 1に代入して体積抵抗率を算出する。

[0067] [数 1]

R = 丄 m ^{+ 2 f} )

2 π Β D

[0068] このようにして算出された体積抵抗率は、約 2 X 10^1(> Ω ' cmである。したがって、体積抵抗率を 2 X 10^1(> Ω 'cm以上とすることにより、実使用上必要な絶縁性能を確保することができるため、電食による絶縁軸受 11の破損を招くことはない。

[0069] このような絶縁性能が要求されるシール 16aの材質としては、ポリアセタール榭脂、ポリブチレンテレフタレート榭脂、ポリフエ-レンサルファイド榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリアミド榭脂、フッ素榭脂、ポリエチレン榭脂、 ABS (ACRYLONITRILE BUT ADIENE STYRENE：アクリロニトリル ·ブタジエン 'スチレン）榭脂からなる群から選択される 1以上の化合物を含むようにしてもよい。これらの化合物は、絶縁性能が高ぐ上記した体積抵抗率を確保することができるため、シール 16aの材質としては、好適である。さらには、シール 16aの材質は、上記した群のうち、ポリアミド榭脂であることが、もっとも好適である。

[0070] また、このような転がり軸受と鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸が上記した転がり軸受に支持される鉄道車両用主電動機の主軸支持構造についても、電食により破損する恐れはないため、長期間の使用にも耐えうる。

[0071] なお、上記の実施の形態においては、絶縁軸受 11は、軸方向に深さをもつダリースポケット 16cを有する一対のシール 16a、 16bを備えることにした力これに限らず、一対のシール 16a、 16bは、軸方向に深さをもつグリースポケット 16cを有しなくともよい。この場合、長期間の潤滑性を維持することは困難であり、外部からの定期的なグリースの供給等が必要となるが、絶縁性能が優れているため、転がり軸受の電食による破損を防ぐことができる。

[0072] また、絶縁軸受 11は、シール 16a、またはシール 16bのいずれかのみを備える構成であってもよい。さらに、シール 16a、 16bのグリースポケット 16cは、複数の堰部 1

6dによって仕切られていたが、これに限らず、堰部 16dを設けず、シール 16a、 16b に一つのグリースポケット 16cを有することにしてもよい。

[0073] なお、絶縁軸受 11に備えられる転動体として、上記の実施の形態においては円筒ころを使用したが、針状ころや棒状ころ等、他の転動体を用いてもよい。

[0074] 次に、図 12〜14を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係る玉軸受 21を説明する。

[0075] 玉軸受 21は、図 13に示すように、軌道輪としての内輪 22および絶縁被膜 23aを有する外輪 23と、内輪 22および外輪 23の間に配置された転動体としての玉 24と、玉 2 4の間隔を保持する保持器 25と、内輪 22および外輪 23の軸方向両端部力もコの字型の断面形状で突出する榭脂製密封部材としての密封シール 26とを備える絶縁軸受である。

[0076] 玉軸受 21は、外輪 23の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪 22の内側には、鉄道車両用主電動機の主軸（図示せず）が配置され、主軸を支持している。

[0077] 外輪 23は、図 12に示すように、密封シール 26に対面する角部に面取り部 23cを有する。また、外径面、両端面、および面取り部 23cを覆うように絶縁被膜 23aを形成する。絶縁被膜 23aは、セラミックス等の絶縁物質を溶射すること等により形成する。

[0078] 上記構成の玉軸受 21において、外輪 23の角部上での沿面距離は、絶縁被膜 23a の厚みを δ 、面取り部 23cの軸方向幅を wとすると、 δ +wで表される。また、この沿面距離は lmm以上に設定する。これにより、鉄道車両主電動機等の周辺部材と軸受との間に大きな電位差の生じる環境で使用した場合でも、電食による軸受の損傷を回避可能な玉軸受 21を得ることができる。

[0079] なお、本明細書中で「沿面距離」とは、 2つの導体間に挟まれた絶縁部材の表面に沿った最小距離を指すものとし、図 12に示す外輪 23の角部上においては、絶縁被膜 23aの軸方向長さで定義される。

[0080] 密封シール 26は、略コの字型の突出部の内部にグリースポケットを有し、軸受内部に適切な量のグリースを封入することができる。また、絶縁性能の高い榭脂材料で形成されているので、導電性の高い金属を含む密封シールと比較して、軸受の絶縁性能を低下させる恐れが少なヽ。

[0081] なお、本明細書中「略コの字型」とは、図 13に示す密封シール 26のようなコの字型に留まらず、壁面に凹凸が形成されたものや円弧形状等、一部分が他の部分から突出するあらゆる形状を含むものとする。

[0082] また、密封シール 26は、外輪 23に当接する端部に凸部 26aを有し、外輪 23は、その内径面に凸部 26aを受け入れる凹部 23bを有する。密封シール 26の組込み時には、この凸部 26aと凹部 23bとを嵌合させて固定するので、止め具等を用いて固定するものと比較して、簡単に、また確実に密封シール 26を取り付けることが可能となる。

[0083] なお、上記構成の外輪 23に絶縁物質を溶射すると、図 14に示すように、面取り部 2 3cに形成される絶縁被膜 23aは他の部分と比較して厚くなる（斜線部)。この部分は、そのまま残してもよいし、厚さが均等となるように機械加工等により除去してもよい。

[0084] また、上記構成の玉軸受 21には、内輪 22に標準品を使用することができる。これにより、製品のコストアップを抑制することが可能となる。さらに、密封式軸受とすることにより、周辺部材によるラビリンス構造を簡素化することができるので、モータの小型化および軽量ィ匕が可能になる。

[0085] 上記の実施形態においては、面取り部 23cを図 12に示すように c面取りとした例を示したが、これに限ることなぐ R面取りや段差を設ける等、外輪 23の密封シール 26 に対面する角部が端面から軸方向に後退して、ればよ！/、。

[0086] また、上記の実施形態においては、外輪の外径面および両端面に絶縁被膜を有する玉軸受の例を示したが、これに限ることなぐ内輪の内径面および両端面に絶縁被膜を形成することとしてもよい。内輪内径面は、外輪外径面と比較して溶射面積が小さいので、絶縁物質を内輪内径面に溶射することによって、溶射コストを削減することが可能となる。

[0087] また、上記の実施形態においては、密封シール 26が外輪 23に固定された内輪回転型の軸受の例を示した力これに限ることなぐこの発明は、密封シールを内輪に固定した外輪回転型の軸受にも適用することができる。

[0088] また、上記の実施形態においては、密封シール 26が内輪 22および外輪 23の端面力も突出した形状の例を示したが、これに限ることなぐこの発明は、内輪 22および外輪 23の端面力突出しない標準シールを有する転がり軸受にも適用することができる。

[0089] さらに、上記の実施形態においては、玉軸受 21の例を示した力これに限ることなぐ円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、 4点接触玉軸受、アンギユラ玉軸受等の転がり軸受、およびその他のあらゆる絶縁軸受に適用可能である。

[0090] 以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明した力この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形をカ卩えることが可能である。

産業上の利用可能性

この発明は、鉄道車両主電動機等に使用される転がり軸受に有利に利用される。

Claims

請求の範囲

[1] 内輪と外輪とを含む軌道輪と、

前記内輪および前記外輪の間に配置された複数の転動体と、

軸受両端部を密封する密封部材とを備え、

前記内輪の内径面および端面、または前記外輪の外径面および端面には、絶縁層が設けられ、

前記密封部材は、榭脂材料で形成され、前記内輪および前記外輪の両端面からコの字型の断面形状で突出する、転がり軸受。

[2] 前記密封部材は、内壁面力突出する堰によって円周方向に区切られた複数の分割領域を有する、請求項 1に記載の転がり軸受。

[3] 前記密封部材は、隣接する前記分割領域間に連通する連続領域を有する、請求項 2に記載の転がり軸受。

[4] 前記連続領域は、前記密封部材の開口端側に位置する、請求項 3に記載の転がり軸受。

[5] 前記密封部材の体積抵抗率は、 2 Χ 10¹⁰ Ω 'cm以上である、請求項 1に記載の転がり軸受。

[6] 前記密封部材の材質は、ポリアセタール榭脂、ポリブチレンテレフタレート榭脂、ポリフエ二レンサルファイド榭脂、ポリプロピレン榭脂、ポリアミド榭脂、フッ素榭脂、ポリエチレン榭脂、 ABS榭脂からなる群力選択される 1以上の化合物を含む、請求項 1 に記載の転がり軸受。

[7] 前記軌道輪は、前記密封部材に対面する角部に面取り部を有し、

前記面取り部は、前記絶縁層で覆われていることを特徴とする、請求項 1に記載の転がり軸受。

[8] 前記軌道輪の角部上に位置する絶縁層の軸方向長さで定義される沿面距離は、 1 mm以上である、請求項 7に記載の転がり軸受。

[9] 前記密封部材は、前記軌道輪に当接する端部に凸部を有し、

前記軌道輪は、前記凸部を受け入れる凹部を有する、請求項 1に記載の転がり軸受。

[10] 外輪と、

内輪と、

前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体と、

前記転動体を保持する保持器と、

榭脂製の密封部材とを備える転がり軸受であって、

前記密封部材の体積抵抗率は、 2 Χ 10¹⁰ Ω ' cm以上である、転がり軸受。

[11] 絶縁層を有する軌道輪と、

前記軌道輪に保持された榭脂製密封部材とを備えた転がり軸受において、前記軌道輪は、前記密封部材に対面する角部に面取り部を有し、

前記面取り部は、前記絶縁層で覆われていることを特徴とする、転がり軸受。

[12] 請求項 1に記載された転がり軸受と、

鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、

前記主軸は前記転がり軸受に支持される、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造。

[13] 請求項 10に記載された転がり軸受と、

鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、

[14] 請求項 11に記載された転がり軸受と、

鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、