(57)【要約】【課題】軸受サイズの大型化を招くことなく、外輪の幅面を覆う絶縁被膜の膜厚測定を行えるようにする。【解決手段】外輪５の端部の内周面に、シールケース８１と嵌合するシール嵌合面５ｂを設け、外輪５のシール嵌合面５ｂと軌道面５ａとの間に、シールケース８１の端面８１ａ２と軸方向で当接可能のシール規制面５ｃを設ける。シール規制面５ｃを研削面とし、このシール規制面５ｃを、膜厚を測定する際の基準面として用いる。【選択図】図２
2020090973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軌道面を有する内輪と、軌道面を内周に有し、さらに幅面を有する外輪と、前記外輪の幅面に形成された絶縁被膜と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介在する転動体と、前記外輪に取り付けられ、シール装置を構成するシール部材とを備え、
前記外輪の端部の内周面に、前記シール部材の外周面と嵌合するシール嵌合面が形成され、
前記外輪のシール嵌合面と前記外輪の軌道面との間に、前記シール部材の端面と軸方向で当接可能のシール規制面を設けた電食防止転がり軸受において、
前記シール規制面が研削面であることを特徴とする電食防止転がり軸受。
【請求項２】
外周に軌道面を有する内輪と、軌道面を内周に有し、さらに幅面を有する外輪と、前記外輪の幅面に形成された絶縁被膜と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介在する転動体と、前記外輪に取り付けられ、シール装置を構成するシール部材とを備え、
前記外輪の端部の内周面に、前記シール部材の外周面と嵌合するシール嵌合面が形成され、
前記外輪のシール嵌合面と前記外輪の軌道面との間に、前記シール部材の端面と軸方向で当接可能のシール規制面を設けた電食防止転がり軸受において、
前記シール規制面が焼入れ鋼切削で形成された面であることを特徴とする電食防止転がり軸受。
【請求項３】
外周に軌道面を有する内輪と、軌道面を内周に有し、さらに幅面を有する外輪と、前記外輪の幅面に形成された絶縁被膜と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介在する転動体と、前記外輪に取り付けられ、シール装置を構成するシール部材とを備え、
前記外輪の端部の内周面に、前記シール部材の外周面と嵌合するシール嵌合面が形成され、
前記外輪のシール嵌合面と前記外輪の軌道面との間に、前記シール部材の外周面に設けたビードと係合して、前記シール部材の軸方向の抜け止めを行うビード溝と、前記シール部材の端面と軸方向で当接可能のシール規制面とを設けた電食防止転がり軸受において、
前記シール規制面の表面粗さを、前記ビード溝の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする電食防止転がり軸受。
【請求項４】
前記外輪が複列の軌道面を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の電食防止転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電食防止転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受を組み込んだ装置の構造上、転がり軸受を介した通電が問題とされる用途には、電食防止軸受が使用される。電食防止転がり軸受の用途の一例として、鉄道車両用（例えば駆動装置用、車軸用等）の転がり軸受を挙げることができる。
【０００３】
この電食防止軸受では、外輪の外周面から両幅面の至る全域にセラミックス等を溶射することで絶縁被膜が形成される。現状の溶射技術では、溶射後に形成される絶縁被膜の膜厚のばらつきが大きいため、絶縁被膜の表面を研削して最終仕上げ寸法に仕上げる必要がある。その一方で、研削時の削り代が大きすぎると膜厚不足となり、必要な絶縁性を確保できない。そのため、絶縁被膜の形成後には、その膜厚管理が必要とされる。
【０００４】
絶縁被膜の膜厚を測定する方法として、下記特許文献１に記載のものが知られている。これは、図５に示すように、外輪１００の幅面１０１の内周縁部に環状の段部１０３を設け、この段部の内面１０４を膜厚測定の基準面とするものである。具体的には、先ず、絶縁層の形成前に、基準面１０４と反基準面側の幅面１０２との間の幅寸法Ａを測定する。次いで、絶縁層１０５を形成し、その後、基準面１０４と反基準面側の幅面１０２を覆う絶縁層の表面との間の幅寸法Ｂを測定し、反基準面側の幅面１０２に形成した絶縁層１０５の取り代を決定する。次に、基準面１０４をバッキングプレートに当てながら反基準面側の幅面１０２を覆う絶縁被膜１０５を機械加工し、その後、目標寸法である幅仕上げ寸法と、外輪１００の絶縁層を含む全幅寸法Ｃとから、もう一方の絶縁層の取り代を決定する。その後、幅面１０２を覆う加工済みの絶縁層１０５の表面を基準とし、幅仕上げ寸法の許容範囲内に入るように、逆側幅面を加工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の膜厚管理法では、外輪１００の幅面１０１の内周縁部に、基準面１０４を形成するための環状の段部１０３を設ける必要がある。しかしながら、外輪の幅面１０１の径方向寸法が短い場合には、基準面を設けることができず、膜厚測定を行うことが困難となる。
【０００７】
他の膜厚測定法として、電磁波を照射して膜厚を測定する膜厚計を使用することも考えられるが、外輪の幅面の径方向寸法が短い場合には、膜厚計のプローブが幅面からはみ出でしまい、同様に、膜厚測定が困難となる。
【０００８】
そこで、本発明は、軸受サイズを大型化することなく、膜厚測定のための基準面を確保できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明は、外周に軌道面を有する内輪と、軌道面を内周に有し、さらに幅面を有する外輪と、前記外輪の幅面に形成された絶縁被膜と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介在する転動体と、前記外輪に取り付けられ、シール装置を構成するシール部材とを備え、前記外輪の端部の内周面に、前記シール部材の外周面と嵌合するシール嵌合面が形成され、前記外輪のシール嵌合面と前記外輪の軌道面との間に、前記シール部材の端面と軸方向で当接可能のシール規制面を設けた電食防止転がり軸受において、前記シール規制面が研削面であることを特徴とするものである。
【００１０】
この電食防止転がり軸受では、シール規制面が高い表面精度を有する研削面で形成されるため、シール規制面を膜厚測定時の基準面として利用することができる。このシール規制面は、シール部材を外輪に取り付ける際の取り付け部付近に存在する既設面であり、このシール規制面を基準面として用いる際には、新たに基準面を設ける必要がない。そのため、外輪の幅面の半径方向寸法が小さい場合にも、精度良く膜厚を測定することが可能となる。
【００１１】
シール規制面が焼入れ鋼切削で形成された面であっても、当該面が高い表面精度を有するため、シール規制面を膜厚測定時の基準面として用いることができる。従って、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
また、本発明は、外周に軌道面を有する内輪と、軌道面を内周に有し、さらに幅面を有する外輪と、前記外輪の幅面に形成された絶縁被膜と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面の間に介在する転動体と、前記外輪に取り付けられ、シール装置を構成するシール部材とを備え、前記外輪の端部の内周面に、前記シール部材の外周面と嵌合するシール嵌合面が形成され、前記外輪のシール嵌合面と前記外輪の軌道面との間に、前記シール部材の外周面に設けたビードと係合して、前記シール部材の軸方向の抜け止めを行うビード溝と、前記シール部材の端面と軸方向で当接可能のシール規制面とを設けた電食防止転がり軸受において、前記シール規制面の表面粗さを、前記ビード溝の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によっても、シール規制面が高い表面精度を有するため、シール規制面を膜厚測定時の基準面として用いることができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
以上に述べた外輪には、複列の軌道面を形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸受サイズの大型化を招くことなく、絶縁被膜の膜厚測定を行うことができる。従って、信頼度の高い絶縁性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】鉄道車両車軸用軸受として用いた電食防止転がり軸受を示す断面図である。
【図２】図１の右側のシール部材の取り付け部周辺を拡大して示す断図である。
【図３】本実施形態に係る膜厚の測定工程を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る膜厚の測定工程を示す断面図である。
【図５】従来の膜厚測定工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電食防止転がり軸受の実施形態を、図１〜４に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明にかかる電食防止転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。この実施形態の電食防止転がり軸受１は、いわゆる密封形複列転がり軸受であり、例えば鉄道車両の車軸の支持に用いられる。
【００１９】
この電食防止転がり軸受は、外周面に軌道面４ａを有する内輪４と、内周面に軌道面５ａを有する外輪５と、内輪４の軌道面４ａと外輪５の軌道面５ａとの間に介在させた転動体６と、転動体６を円周方向等間隔に保持する保持器７と、内輪４と外輪５の間の環状空間（軸受内部空間）を軸方向両側で密封するシール装置８とを主要な要素として構成される。本実施形態では、転動体６として円すいころを使用した、密封形複列円すいころ軸受を例示している。
【００２０】
内輪４として、軸方向に離間した一対が使用される。各内輪４の外周面に軌道面４ａが形成されている。外輪５は、内周面に複列（２列）の軌道面５ａが形成されたいわゆる複列外輪である。各列の内輪４の軌道面４ａと外輪５の軌道面５ａとの間にそれぞれ複数の転動体６が配置され、これにより、列毎に複数の転動体６を備えた二列のころ列が軸方向に離間して形成される。内輪４は車軸２の外周に圧入固定され、外輪５は図示しないハウジングの内周に嵌合固定される。
【００２１】
シール装置８は、外輪５に取り付けられる、シール部材としてのシールケース８１と、シールケース８１の内周に取付けたオイルシール８２とで構成される。オイルシール８２は、弾性材料からなるシールリップ８２ａを有する。転がり軸受を間に挟んで車軸２の外周に嵌合した油切り９および後蓋１０の外周面に、各オイルシール８２のシールリップ８２ａを接触させることにより、接触式シールが構成され、そのため、軸受内部空間に封入されたグリースの漏洩や軸受内部空間への異物（塵埃、雨水等）の侵入を防止することが可能となる。
【００２２】
図２に、図１の右側のシール装置８の取り付け部付近の構造を拡大して示す。
図２に示すように、シールケース８１は、その外径側の先端に円筒状の嵌合部８１ａを備えている。嵌合部８１ａの先端の外周面には、外径方向に突出するビード８１ａ１が環状に設けられている。外輪５の両端部の内周面には、円筒面状のシール嵌合面５ｂが形成される。このシール嵌合面５ｂは、外輪５の軌道面５ａの外端（軌道面５ａのうち外輪端部側の端部）の内径寸法よりも大径に形成されている。外輪５の軌道面５ａとシール嵌合面５ｂとの間には、溝底面をシール嵌合面５ｂよりも大径にしたビード溝５ｃと、シールケース８１の嵌合部８１ａの先端面８１ａ２と軸方向で当接可能となるように半径方向に延びたシール規制面５ｄとが形成される。シール規制面５ｄは、例えばビード溝５ｃの軸方向両側の壁面のうち、軌道面５ａ側の壁面を内径側に延ばすことで形成される。シール規制面５ｄの内径端部は、外輪５の軌道面５ａの外端と交わっている。
【００２３】
シール装置８は、外輪５のシール嵌合面５ｂにシールケース８１の嵌合部８１ａを圧入することで外輪５に取り付けられる。圧入に伴い、ビード部８１ａ１とシール嵌合面５ｂの干渉によりシールケース８１の嵌合部８１ａが縮径方向に弾性変形する。ビード部８１ａ１がビード溝５ｃと対向すると同時に嵌合部８１ａが拡径方向に弾性的に復帰し、ビード部８１ａがビード溝５ｃに収容される。ビード部８１ａ１とビード溝５ｃとの軸方向の係合によりシールケース８１の抜け止めがなされ、嵌合部８１ａの先端面８１ａ２がシール規制面５ｄと当接することにより、シールケース８１の押し込み方向への移動が規制される。これにより、シールケース８１、延いてはシール装置８の軸方向の位置決めがなされる。
【００２４】
外輪５の製作工程では、外輪５のシール嵌合面５ｂ、ビード溝５ｃ、およびシール規制面５ｄが切削により形成される。この切削後に熱処理を行い、その後、外輪５のシール嵌合面５ｂおよびシール規制面５ｄが研削により仕上げられる。これにより外輪５のシール嵌合面５ｂおよびシール規制面５ｄが、表面に研削痕の残る研削面となる。また、ビード溝５ｃの表面は、熱処理後に後加工を行っていない未加工面となる（ビード溝５ｃの表面には切削痕が残っている）。研削面の表面精度は切削面（切削で仕上げられた面）の表面精度よりも良好であるため、シール嵌合面５ｂおよびシール規制面５ｄの表面粗さは、ビード溝５ｃの表面粗さよりも小さくなる。ここでの表面粗さの大小は、例えば、JIS B0031で定義される算術平均粗さＲａで評価することができる。
【００２５】
この他、外輪５の少なくともシール規制面５ｄを焼入れ鋼切削により形成し、当該切削だけでシール規制面５ｄの加工を終了してもよい（切削後の研削は行わない）。焼入れ鋼切削は、鋼材の焼入れ後に切削を行う工程であり、機械部品の一般的な製造工程（切削→熱処理→研削）で得られる研削面に匹敵する高い表面精度が得られる。なお、シール規制面５ｄだけでなく、シール嵌合面５ｂ、さらにはビード溝５ｃも焼入れ鋼切削で形成しても構わない。
【００２６】
このようにシール規制面５ｄを研削面あるいは焼入れ鋼切削で形成された面とすることで、後で述べる膜厚測定工程において、シール規制面５ｄを測定基準面として用いることが可能となる。既存の密封形複列転がり軸受において、シール規制面５ｄは、シール装置８の軸方向の位置決めを行う面にすぎず、特に精度が必要とされる面ではない。そのため、既存品のシール規制面５ｄは、精度の低い切削面のままで放置されるのが通例である。本実施形態は、このシール規制面５ｄを、研削あるいは焼入れ鋼切削等により高精度に加工した点で、既存の密封形複列転がり軸受と異なる。
【００２７】
なお、シール規制面５ｄは、その表面粗さ（例えば算術平均粗さＲａ）が１．６μｍ以下となるように仕上げるのが好ましい。
【００２８】
外輪５の外周面５ｅ、軸方向両側の幅面５ｆ、および、幅面５ｆの内径側に位置する内径チャンファ５ｇ（幅面５ｆとシール嵌合面５ｂの間のチャンファ）は、何れも連続した絶縁被膜３で覆われる。この絶縁被膜３は、セラミックス等を溶射する公知の手法により形成される。外輪５の内周側に設けられた軌道面５ａ、シール嵌合面５ｂ、ビード溝５ｃの表面、およびシール規制面５ｄには絶縁被膜３は形成されておらず、母材となる鋼材が露出している。
【００２９】
以上に述べた絶縁被膜３を有する密封形複列転がり軸受の製造工程では、外輪５のシール規制面５ｄを測定基準として、両幅面５ｆを覆う絶縁被膜３の膜厚の測定が行われる。膜厚測定は、図３に示すように、外輪５を、その軸方向を垂直方向に向け、かつ測定する幅面５ｆを上に向けた姿勢で載置することにより行われる。具体的には、絶縁被膜３の形成前に、シール規制面５ｄにブロックゲージ等の測定治具１１を配置する。次に、適宜の保治具で保持した測定器、例えばダイヤルゲージ１２等の比較測定器の測定子を測定治具１１の上面に押し当てて零点を合せた後、外輪５の幅面５ｆに測定子を押し当て、測定値と測定治具１１の長さとから、シール規制面５ｄと外輪５の幅面５ｆとの間の距離Ａを求める。その後、外輪５の外周面５ｅ、幅面５ｆ、および内径チャンファ５ｇを覆う絶縁被膜３を形成する。
【００３０】
絶縁被膜３の形成後、図４に示すように、上記と同じ測定治具１１をシール規制面５ｄに配置し、同様の手順で、基準面５ｄから幅面５ｆを覆う絶縁被膜３の表面までの距離Ｂをダイヤルゲージ１２で測定する。Ｂ−Ａを算出することで、絶縁被膜３の膜厚が求めることができる。
【００３１】
軸方向反対側（図１の図面左側）の外輪５の幅面５ｆについても、軸方向反対側のシール規制面５ｄを測定基準とし、上記と同様の手順で、当該幅面５ｆを覆う絶縁被膜３の膜厚を測定する。
【００３２】
その後、測定した膜厚値に応じて、幅仕上げ寸法の許容範囲内に入るように、両幅面５ｆを覆う絶縁被膜３の表面をそれぞれ研削することにより、外輪５が完成する。その後、外輪５に内輪４、転動体６、および保持器７を組み付け、さらに外輪５のシール嵌合面５ｂに、シール装置８を圧入固定することで、図１に示す密封形複列円すいころ軸受が完成する。
【００３３】
本実施形態では、外輪５のうち、シール装置８を構成するシール部材（シールケース８１）の取り付け部付近に存在する既設のシール規制面５ｄを膜厚測定用の基準面として活用しているため、新たに基準面を設ける必要がない。そのため、特許文献１に記載の膜厚管理法のように、外輪５の幅面５ｆの半径方向寸法を大きくする必要はなく、外輪５の端部の半径方向の肉厚を薄くすることができる（例えば７ｍｍ以下の肉厚にすることも可能となる）。従って、複列転がり軸受の小型化を達成しつつ、絶縁被膜３の膜厚管理を精度よく行うことが可能となり、信頼度の高い絶縁性を得ることができる。
【００３４】
以上の説明では、複列転がり軸受として複列円すいころ軸受を例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、例えば転動体として円筒ころを用いた複列円筒転がり軸受に適用することもできる。
【００３５】
また、本実施形態に係る電食防止転がり軸受を使用した軸受として、鉄道車両の車軸を支持する車軸軸受を例示したが、この電食防止転がり軸受の適用対象はこれに限定されず、転がり軸受を介した通電を避けるべき機器・装置における軸の支持に使用される転がり軸受に広く適用することができる。シール装置８の構成も任意であり、図１に例示した以外の構成のシール装置を用いることができる。例えば芯金の先端にシールリップを形成し、この芯金を外輪５に取り付けたシール装置８を使用することもできる。この場合、芯金がシール部材として用いられる。
【符号の説明】
【００３６】
１        電食防止転がり軸受
２        車軸
３        絶縁被膜
４        内輪
４ａ      軌道面
５        外輪
５ａ      軌道面
５ｂ      シール嵌合面
５ｃ      ビード溝
５ｄ      シール規制面
５ｅ      外周面
５ｆ      幅面
５ｇ      内径チャンファ
６        転動体（円すいころ）
７        保持器
８        シール装置
１１      測定治具（ブロックゲージ）
１２      測定器（ダイヤルゲージ）
８１      シール部材（シールケース）
８１ａ１  ビード
８１ａ２  シール部材の端面（先端面）
８２      オイルシール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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