JP2013199954A - Insulation rolling bearing for electrolytic corrosion prevention - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、汎用或いは鉄道車両用の電動モータの回転軸、発電機或いはCTスキャナ等の医療用機器の回転軸の様に、電流が流れる可能性がある回転支持部に組み込む電食防止用絶縁転がり軸受の改良に関する。 This invention is an electric corrosion prevention insulation incorporated in a rotation support portion where current may flow, such as a rotation shaft of an electric motor for a general purpose or railway vehicle, a rotation shaft of a medical device such as a generator or a CT scanner. It relates to the improvement of rolling bearings.
電動モータや発電機等、各種電気機器等の回転軸を支承する為の転がり軸受の場合、対策を講じないと、転がり軸受自体に、帰路電流、モータ軸電流等の電流が流れてしまう。転がり軸受に電流が流れた場合、電流の通路となる部分の腐食が進む、所謂電食が発生して、転がり軸受の寿命を著しく短縮してしまう。この様な電食の発生を防止する為、転がり軸受を構成する軌道輪の表面に絶縁層を形成する事で、転がり軸受に電流が流れない様にする電食防止用絶縁転がり軸受が、従来から各種知られている。 In the case of a rolling bearing for supporting rotating shafts of various electric devices such as an electric motor and a generator, currents such as a return current and a motor shaft current flow in the rolling bearing itself unless measures are taken. When an electric current flows through the rolling bearing, so-called electric corrosion occurs, ie, corrosion of a portion serving as a current path progresses, and the life of the rolling bearing is significantly shortened. In order to prevent the occurrence of such electrolytic corrosion, an insulating rolling bearing for preventing electrolytic corrosion that prevents current from flowing through the rolling bearing by forming an insulating layer on the surface of the bearing ring constituting the rolling bearing has been conventionally used. Various known from.
図3は、この様な電食防止用絶縁転がり軸受の従来構造の第1例を示している。転がり軸受は、内輪1の外周面に形成した内輪軌道2と外輪3の内周面に形成した外輪軌道4との間に複数の転動体5を配置する事で、前記内輪1と前記外輪3との相対的回転を自在としている。これら各転動体5は、環状の保持器6により、円周方向等間隔に配置した状態で、転動自在に保持している。尚、図示の例の場合、前記転がり軸受は、深溝玉軸受である。即ち、前記内輪、外輪両軌道2、4の断面形状を円弧形とすると共に、前記各転動体5を玉としている。
FIG. 3 shows a first example of the conventional structure of such an electric corrosion preventing insulated rolling bearing. In the rolling bearing, a plurality of
又、絶縁軌道輪である前記外輪3は、外周面の軸方向に離隔した2箇所位置と軸方向両端面とに係止凹溝7a、7bを、それぞれ全周に亙って形成している。そして、嵌合側周面である前記外輪3の外周面と、この外輪3の軸方向両端面とを、合成樹脂製の絶縁層8により被覆している。この絶縁層8は、軸方向一端面から他端面まで、切れ目なく連続している。この様な絶縁層8は、前記外輪3を射出成形用の金型内にセットした状態で、これら外輪3の外面と金型の内面との間に画成されるキャビティ内に、高絶縁性の合成樹脂を射出成形する事により形成する。この合成樹脂の一部は、前記各係止凹溝7a、7b内に進入して固化するので、前記絶縁層8と前記外輪3とが、合成樹脂の粘着力による接着だけでなく、機械的にも強固に結合固定される。
Further, the outer ring 3 which is an insulating raceway ring is formed with locking
この様な構成を有する電食防止用絶縁転がり軸受の場合、前記外輪3を金属製のハウジングに内嵌支持した状態では、前記絶縁層8が、これら外輪3とハウジングとを絶縁する。この結果、これら外輪3とハウジングとの間に電流が流れなくなり、前記転がり軸受の構成各部材1、3、5に、上述した様な電食が発生しなくなる。尚、前記絶縁層8を形成する軌道輪を、図示の様な外輪3に代えて、内輪1とする構造も、従来から各種知られている。
In the case of the insulated rolling bearing for preventing electric corrosion having such a configuration, the insulating layer 8 insulates the outer ring 3 from the housing when the outer ring 3 is fitted and supported in a metal housing. As a result, current does not flow between the outer ring 3 and the housing, and the above-described electrolytic corrosion does not occur in the
又、電食防止とクリープ防止とを図れる電食防止用絶縁転がり軸受として、特許文献1には、図4に示す様なものが記載されている。この図4に示した従来構造の第2例の場合には、外輪3aの表面を合成樹脂製の絶縁層8aにより覆うと共に、この絶縁層8aの外周面に1対の凹溝9、9を形成している。そして、これら両凹溝9、9内に1対の膨張補正層10、10の内径側部分を係合させている。これら両膨張補正層10、10は、それぞれ前記絶縁層8aよりも線膨張係数の大きい材料により造られている。尚、図示の例の場合、転がり軸受は、円筒ころ軸受である。即ち、内輪1aの外周面に形成した内輪軌道2aと、前記外輪3aの内周面に形成した外輪軌道4aとを、それぞれ円筒面状とすると共に、各転動体5aを円筒ころとしている。又、これに伴い、保持器6aの形状も、上述した従来構造の第1例の場合と異ならせている。
Further,
この様な構成を有する従来構造の第2例の場合には、前記絶縁層8aにより電食防止を図れる。これと共に、前記両膨張補正層10、10が、前記両凹溝9、9の底面と、前記外輪3aを内嵌したハウジング等の相手部材の内周面との間で弾性的に押し潰される事で、この外輪3aのクリープ防止を図れる。又、温度上昇時には、前記絶縁層8a及び前記両膨張補正層10、10が膨張する(特に、線膨張係数が比較的大きい、これら両膨張補正層10、10がより多い割合で膨張する)事により、前記絶縁層8a及び前記両膨張補正層10、10の外周面と前記相手部材の内周面との当接部の面圧が高まる。この為、より十分なクリープ防止効果を得られる。
In the case of the second example of the conventional structure having such a configuration, it is possible to prevent electrolytic corrosion by the
ところが、上述した従来構造の第2例の場合には、前記絶縁層8aの厚さが、前記両凹溝9、9を形成した部分で、他の部分に比べて薄くなっている。この為、前記絶縁層8aによる絶縁性能が、前記両凹溝9、9を形成した部分で、他の部分に比べて弱くなると言う問題がある。又、前記絶縁層8aのうちで、前記両凹溝9、9の底面の幅方向両端部に存在する角隅部に応力が集中し易い。この為、前記絶縁層8aの強度を確保するのが難しくなる可能性がある。更に、破損し易い前記絶縁層8aの大部分(前記膨張補正層10、10の設置箇所から外れた部分)が剥き出しになっている。この為、取り扱いの不注意による落下や、組み込み時のハンマリング作業(前記外輪3aの軸方向側面を叩いて、この外輪3aをハウジング等の相手部材の内周面に圧入する作業)や、使用時にこの相手部材を介して作用する衝撃荷重等により、前記絶縁層8aが破損する可能性がある。そして、この絶縁層8aが破損した場合には、この絶縁層8aによる絶縁性能が低下すると言った不都合が生じる。
However, in the case of the second example having the conventional structure described above, the thickness of the
尚、本発明に関連する他の先行技術文献として、特許文献2がある。この特許文献2に記載された発明は、絶縁軌道輪の表面を被覆する層構造が、絶縁層を含む二層構造になっている点で、次述する本発明と共通する。但し、前記特許文献2に記載された発明の場合には、一方の層が、前記絶縁軌道輪の表面を被覆する金属層であり、他方の層である前記絶縁層が、この金属層の表面を被覆するセラミックスの溶射層である点で、本発明と異なる。前記特許文献2に記載された発明が、この様な構成を採用している理由は、前記絶縁軌道輪を構成する金属が、前記セラミックスに馴染みにくい金属である為、より馴染み易い金属により造られた前記金属層を介在させる事で、前記セラミックスの溶射層の密着性を高める為である。
In addition, there exists
本発明の電食防止用絶縁転がり軸受は、上述の様な事情に鑑み、絶縁軌道輪のクリープ防止を図れると共に、絶縁層の破損防止を図れる構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the insulated rolling bearing for preventing electric corrosion of the present invention was invented to realize a structure capable of preventing creep of the insulating race and preventing damage to the insulating layer.
本発明の電食防止用絶縁転がり軸受は、互いに同心に配置された、それぞれが金属製である1対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された1対の軌道同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備える。そして、前記両軌道輪のうちの少なくとも一方である絶縁軌道輪の表面のうちで軌道を形成した面以外の面を、合成樹脂製の絶縁層により被覆している。
特に、本発明の電食防止用絶縁転がり軸受に於いては、前記絶縁層の全体をゴム層により被覆している。
The insulated rolling bearing for preventing electric corrosion of the present invention includes a pair of raceways arranged concentrically and made of metal, respectively, and a pair of raceways formed on opposite surfaces of both raceways. And a plurality of rolling elements each made of metal and provided so as to be freely rollable. And the surface other than the surface which formed the track | orbit among the surfaces of the insulated track ring which is at least one of the both said track rings is coat | covered with the insulating layer made from a synthetic resin.
In particular, in the insulating rolling bearing for preventing electric corrosion of the present invention, the entire insulating layer is covered with a rubber layer.
この様な本発明を実施する場合には、例えば請求項2に記載した発明の様に、前記1対の軌道輪を、内周面に外輪軌道を有する外輪、及び、外周面に内輪軌道を有する内輪とする。そして、前記絶縁軌道輪を、前記外輪と前記内輪とのうちの少なくとも一方とする。又、前記絶縁層により、前記絶縁軌道輪の表面のうちで、軌道を形成していない周面であって使用時に相手部材に嵌合させる嵌合側周面及び軸方向両端面を被覆する。
When implementing the present invention as described above, for example, as in the invention described in
又、この様な請求項2に記載した発明の構成を採用する場合には、例えば請求項3に記載した発明の構成を採用する事ができる。この請求項3に記載した発明の構成を採用する場合には、前記絶縁軌道輪の軸方向両端面のうちの少なくとも一方の軸方向端面のうちで、径方向に関して軌道を形成した周面側の端部に、軸方向に突出する凸部を全周に亙り形成する。そして、この凸部の軸方向先端面を前記絶縁層よりも軸方向外側に突出した位置に存在させて、この絶縁層により被覆されていない面とする。
Further, when adopting the configuration of the invention described in
上述の様に構成する本発明の電食防止用絶縁転がり軸受の場合、絶縁軌道輪を相手部材の周面に締り嵌めで嵌合させた状態では、合成樹脂製の絶縁層よりも摩擦係数の大きいゴム層の周面が、前記相手部材の周面に当接すると共に、このゴム層が、この相手部材の周面と前記絶縁層の周面との間で弾性的に強く押し潰される。この結果、前記ゴム層の周面と前記相手部材の周面との当接部に於ける摩擦抵抗力が十分に確保される事で、前記絶縁軌道輪のクリープ防止を図れる。又、温度上昇時には、前記絶縁層と前記ゴム層とが膨張する(特に、線膨張係数が比較的大きいゴム層がより多い割合で膨張する)事により、このゴム層の周面と前記相手部材の周面との当接部の面圧が高まる為、より十分なクリープ防止効果を得られる。又、本発明の場合には、前記絶縁層の全体を前記ゴム層により被覆している為、このゴム層が緩衝材として機能する事により、前記絶縁層を、外部から作用する衝撃に対して保護できる。従って、取り扱いの不注意による落下や、組み込み時のハンマリング作業や、使用時に前記相手部材を介して作用する衝撃荷重等により、前記絶縁層が破損する事を防止できる。又、本発明の場合には、前記絶縁層の表面に凹溝を形成する必要がない為、この凹溝部分でこの絶縁層の強度や絶縁性能が低下する事を防止できる。更に、本発明の場合、前記ゴム層を構成するゴムも、絶縁性を有する物質である為、前記絶縁層の厚さを従来構造の場合に比べて多少小さくしても、全体としての絶縁性能を十分に確保できる。 In the case of the insulating rolling bearing for preventing electric corrosion of the present invention configured as described above, the friction coefficient is higher than that of the synthetic resin insulating layer in a state where the insulating race is fitted to the peripheral surface of the mating member by an interference fit. The peripheral surface of the large rubber layer comes into contact with the peripheral surface of the mating member, and the rubber layer is elastically and strongly crushed between the peripheral surface of the mating member and the peripheral surface of the insulating layer. As a result, the frictional resistance at the contact portion between the peripheral surface of the rubber layer and the peripheral surface of the mating member is sufficiently ensured, so that the insulation raceway can be prevented from creeping. Further, when the temperature rises, the insulating layer and the rubber layer expand (particularly, a rubber layer having a relatively large linear expansion coefficient expands at a higher rate), so that the peripheral surface of the rubber layer and the mating member Since the surface pressure of the abutting portion with the peripheral surface increases, a more sufficient creep preventing effect can be obtained. In the case of the present invention, since the entire insulating layer is covered with the rubber layer, the rubber layer functions as a cushioning material, so that the insulating layer is subjected to an external impact. Can protect. Therefore, it is possible to prevent the insulating layer from being damaged due to a drop due to careless handling, a hammering operation at the time of assembly, an impact load acting through the counterpart member at the time of use, or the like. In the case of the present invention, since it is not necessary to form a groove on the surface of the insulating layer, it is possible to prevent the strength and insulation performance of the insulating layer from being lowered at the groove portion. Furthermore, in the case of the present invention, since the rubber constituting the rubber layer is also an insulating material, even if the thickness of the insulating layer is slightly smaller than that of the conventional structure, the overall insulation performance Can be secured sufficiently.
又、請求項3に記載した発明の場合には、絶縁軌道輪を相手部材の周面に圧入する際に行うハンマリング作業を、この絶縁軌道輪に設けた凸部の軸方向先端面を叩く事により行える。この凸部の軸方向先端面には絶縁層が被覆されていない為、前記ハンマリング作業の際に、この絶縁層が破損する事を防止できる。 Further, in the case of the invention described in claim 3, hammering work performed when press-fitting the insulating track ring into the peripheral surface of the mating member is performed by hitting the axial end surface of the convex portion provided on the insulating track ring. You can do it. Since the insulating layer is not coated on the tip end surface in the axial direction of the convex portion, the insulating layer can be prevented from being damaged during the hammering operation.
[実施の形態の第1例]
図1は、請求項1〜2に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、絶縁層8bの外側にゴム層11を追加した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図3に示した従来構造の第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
FIG. 1 shows a first example of an embodiment of the present invention corresponding to
本例の場合、前記絶縁層8bの表面には、前述した従来構造の第1例の様な凹溝は形成しておらず、この絶縁層8bの全体を、前記ゴム層11により被覆している。即ち、この絶縁層8bのうち、外輪3の外周面を被覆した部分の外周面と、この外輪3の軸方向両側面を被覆した部分の外側面とを、それぞれ前記ゴム層11により被覆している。このゴム層11は、軸方向一端面から他端面まで、切れ目なく連続している。この様なゴム層11は、例えば、前記絶縁層8bを形成した外輪3を射出成形用の金型内にセットした状態で、これら絶縁層8bの外面と金型の内面との間に画成されるキャビティ内に、材料となるゴムを射出成形する事により形成する。或いは、前記ゴム層11を単体で造った後、このゴム層11を前記絶縁層8bの表面に接着剤により接着する事もできる。
In the case of this example, the surface of the insulating layer 8b is not formed with a groove as in the first example of the conventional structure described above, and the entire insulating layer 8b is covered with the
又、本例の場合、前記ゴム層11を構成するゴムも、絶縁性を有する物質である為、全体として必要となる絶縁性能を確保できる範囲で、前記絶縁層8bの厚さを、前述した従来構造の第1例の場合よりも小さくしている。尚、本例の構造を含み、本発明を実施する場合、前記絶縁層8bを構成する合成樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂の他、従来から電食防止用絶縁転がり軸受の絶縁層材料として使用されている、各種の合成樹脂を採用できる。又、本発明の対象となる転がり軸受の使用温度の上限が120℃程度である事を考慮すると、前記ゴム層11を構成するゴムとしては、例えば、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム等を採用できる。
In the case of this example, since the rubber constituting the
上述の様に構成する本例の電食防止用絶縁転がり軸受の場合、前記外輪3をハウジング等の相手部材の内周面に締り嵌めで嵌合させた状態では、合成樹脂製の前記絶縁層8bよりも摩擦係数の大きい前記ゴム層11の外周面が、前記相手部材の内周面に当接すると共に、このゴム層11が、この相手部材の内周面と前記絶縁層8bの外周面との間で弾性的に強く押し潰される。この結果、前記ゴム層11の外周面と前記相手部材の内周面との当接部に於ける摩擦抵抗力が十分に確保される事で、前記外輪3のクリープ防止を図れる。又、温度上昇時には、前記絶縁層8bと前記ゴム層11とが膨張する(特に、線膨張係数が比較的大きいゴム層11がより多い割合で膨張する)事により、このゴム層11の外周面と前記相手部材の内周面との当接部の面圧が高まる為、より十分なクリープ防止効果を得られる。
In the case of the electric rolling prevention insulating rolling bearing of the present example configured as described above, the insulating layer made of synthetic resin in a state where the outer ring 3 is fitted to the inner peripheral surface of a mating member such as a housing by an interference fit. The outer peripheral surface of the
又、本例の場合には、前記絶縁層8bの全体を前記ゴム層11により被覆している為、このゴム層11が緩衝材として機能する事により、前記絶縁層8bを、外部から作用する衝撃に対して保護できる。従って、取り扱いの不注意による落下や、組み込み時のハンマリング作業や、使用時に前記相手部材を介して作用する衝撃荷重等により、前記絶縁層8bが破損する事を防止できる。又、本例の場合には、前記絶縁層8bの表面に凹溝を形成していない為、この凹溝部分でこの絶縁層8bの強度や絶縁性能が低下する事を防止できる。更に、本例の場合には、前記ゴム層11の絶縁性能を考慮して、前記絶縁層8bの厚さを、前述した従来構造の第1例の場合よりも小さくしている。この為、前記絶縁層8bと前記ゴム層11とを合わせた厚さが、徒に大きくなる事はない。従って、前記相手部材に対する前記外輪3の支持剛性が不足する事を防止できる。
In the case of this example, since the entire insulating layer 8b is covered with the
[実施の形態の第2例]
図2は、請求項1〜3に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合、外輪3bの軸方向両端面の径方向内端部に、それぞれ軸方向に突出する凸部12、12を、全周に亙り形成している。そして、これら両凸部12、12の軸方向先端面を絶縁層8cよりも軸方向外側に突出させて、それぞれゴム層11のみにより被覆している。この様に構成する本例の電食防止用絶縁転がり軸受の場合には、前記外輪3bをハウジング等の相手部材の内周面に圧入する際に行うハンマリング作業を、前記両凸部12、12のうちの何れか一方の軸方向先端面を叩く事により行える。これら両凸部12、12の軸方向先端面には前記絶縁層8cが被覆されていない為、前記ハンマリング作業の際に、この絶縁層8cが破損する(凸部12に対応する部分以外の部分にまで、亀裂等の損傷が伝播する)事を防止できる。又、前記両凸部12、12の軸方向先端面は、前記ゴム層11により被覆されている為、前記ハンマリング作業の際に前記外輪3bに加わる衝撃を緩和して、この外輪3bが変形する事を防止できる。尚、前記両凸部12、12を形成した、前記外輪3bの軸方向両端面の径方向内端部には、ハウジング等の金属製の部材を近接させない為、前記両凸部12、12の存在が絶縁不良に結び付く事はない。
その他の部分の構造及び作用は、上述した第1例の場合と同様である為、重複する図示並びに説明は省略する。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 2 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to
Since the structure and operation of other parts are the same as in the case of the first example described above, overlapping illustrations and descriptions are omitted.
本発明は、図示の様な単列深溝型のラジアル玉軸受に限らず、アンギュラ型、複列等、他の型式のラジアル玉軸受や、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受或いはスラストころ軸受等、他の型式の転がり軸受で実施する事もできる。スラスト転がり軸受で実施する場合に絶縁層は、絶縁軌道輪の内外両周面と軸方向片面とに形成する。
又、本発明を実施する場合、絶縁層とゴム層との厚さは、それぞれ必要となる性能(絶縁性能、クリープ防止性能、緩衝性能)を確保できる範囲で、使用目的に応じた調整が可能である。
The present invention is not limited to the single row deep groove type radial ball bearing as shown in the figure, but other types of radial ball bearings such as angular type and double row, tapered roller bearings, cylindrical roller bearings, self-aligning roller bearings, Other types of rolling bearings such as thrust ball bearings or thrust roller bearings can also be used. When the thrust rolling bearing is used, the insulating layer is formed on both the inner and outer peripheral surfaces of the insulating raceway and one axial surface.
Also, when carrying out the present invention, the thickness of the insulating layer and the rubber layer can be adjusted according to the purpose of use within the range that can ensure the required performance (insulation performance, creep prevention performance, buffer performance). It is.
1、1a 内輪
2、2a 内輪軌道
3、3a、3b 外輪
4、4a 外輪軌道
5、5a 転動体
6、6a 保持器
7a、7b 係止凹溝
8、8a〜8c 絶縁層
9 凹溝
10 膨張補正層
11 ゴム層
12 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記絶縁軌道輪が、前記外輪と前記内輪とのうちの少なくとも一方であり、
前記絶縁層が、前記絶縁軌道輪の表面のうちで、軌道を形成していない周面であって使用時に相手部材に嵌合させる嵌合側周面及び軸方向両端面を被覆している、
請求項1に記載した電食防止用転がり軸受。 The pair of track rings are an outer ring having an outer ring raceway on an inner peripheral surface and an inner ring having an inner ring raceway on an outer peripheral surface;
The insulated raceway is at least one of the outer ring and the inner ring;
The insulating layer is a peripheral surface that does not form a track among the surfaces of the insulating raceway ring and covers a fitting side peripheral surface and both axial end surfaces that are fitted to a mating member during use.
The rolling bearing for preventing electrolytic corrosion according to claim 1.
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