(57)【要約】【課題】内輪と外輪との間の両端部を塞ぐ環状の密封板を備える転がり軸受において、内輪と外輪との間の通電性を確保し、回転トルクの増大を抑える。【解決手段】密封板１１が円環状の摺動部材１４を両側から円環状の金属板製の環状部材１３によって挟んだものであり、摺動部材１４は導電性繊維と低摩擦性繊維とを互いに織り込んだ織物組織が平織の織物である。この密封板１１が外輪２のシール溝７に固定されると、摺動部材１４の内周部がシール面８に沿う形状に変形して、シール面８に接触する。摺動部材１４は低摩擦性繊維を含むので、シール面８に対する摩擦抵抗が小さくなり、運転時において、回転トルクの増大を抑えることができる。一方、摺動部材１４は導電性繊維も含むので、摺動部材１４がシール面８に接触することで、内輪１と外輪２との間に導電性が確保される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪との間の両端部を塞ぐ環状の密封板を備え、前記密封板が前記内輪または外輪の端部に固定される転がり軸受において、
前記密封板は前記外輪の内周部または内輪の外周部に摺接する摺動部材を備え、その摺動部材が前記内輪と外輪の間で通電可能となる導電性と、前記外輪の内周部または内輪の外周部に対する低摩擦性とを有する材料から形成されたことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記摺動部材が導電性繊維と低摩擦性繊維とを含む繊維製品であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記繊維製品が導電性繊維と低摩擦性繊維とを互いに織り込んだ織物であることを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記織物の織物組織が平織であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記織物の織物組織が綾織であることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記導電性繊維が炭素繊維とされたことを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記低摩擦性繊維がフッ素樹脂繊維とされたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項８】
前記織物は前記低摩擦性繊維の織糸が前記導電性繊維の織糸よりも多く織り込まれていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記密封板が金属板製の環状のホルダを備え、このホルダに前記摺動部材が保持され、前記ホルダが前記内輪または外輪の端部に固定されたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の転がり軸受。
【請求項１０】
前記ホルダが、前記摺動部材を両側から挟む２枚の金属板製の環状部材からなり、前記内輪の外周面または外輪の内周面の端部にシール溝が形成され、そのシール溝内に配置された前記環状ホルダが、弾性を有する止め輪により固定されたことを特徴とする請求項９に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内輪と外輪との間の両端部を塞ぐ密封板を備え、その内輪と外輪との間の軸受空間内に潤滑剤が封入された転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種機械装置のモータの回転軸支持部に転がり軸受が組み込まれ、転がり軸受は、内輪と外輪との間の両端部を塞ぐ密封板を備え、その内輪と外輪との間の軸受空間内に潤滑剤が封入されている。
【０００３】
この種の転がり軸受が組み込まれたモータは、例えば、家電機器用ファンモータ、クリーンルーム用ファンモータ、給湯器用モータのように、回転軸の回転数を制御可能なインバータ制御回路を備えたものが一般的である。
【０００４】
このようなモータではインバータ回路から高周波の電流が発生し、この電流が軸受内の内輪、転動体、外輪の間を通過して流れ、軌道表面（軌道面）に電食を発生させるという問題があった。
【０００５】
このため、内輪と外輪との間で通電し、これらの軌道面に発生する電食を防止する転がり軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この転がり軸受は、図３に示すように、内輪２１と外輪２２との間に介在した複数の玉２３が保持器２４により保持された深溝玉軸受が採用される。
【０００６】
外輪２２の内周部の一端には、金属板からなるリング状の取付部材２５が固定され、この取付部材２５に対向し、内輪２１の外周部の一端に金属板からなるリング状の接触部材２６が固定されている。取付部材２５と接触部材２６との間には、その取り付け部材２５に固定され接触部材２６に摺接する複数の板ばねからなる導電性部材２７が設けられる。
【０００７】
接触部材２６は回転軸２８が挿通する内輪２１とともに回転し、板ばねとされる導電性部材２７がその弾性力により接触部材２６に押し当てられている。このため、導電性部材２７の接触部材２６に対する摺接部が摩耗しても、弾性力が継続して作用し、常に導電性部材２７が接触部材２６に接触（摺接）した状態を保つことができる。
【０００８】
また、内輪２１と外輪２２との間の一端側の端面は、取付部材２５の外周部と接触部材２６の外周部とで形成された仕切りにより塞がれ、他端側はシール部材２９により塞がれており、内輪２１と外輪２２との間の軸受空間内の潤滑剤が外部に漏出することを防止している。
【特許文献１】特開２００４−８４７３０号公報
【０００９】
この特許文献１に記載の転がり軸受は、モータのインバータ回路で電流が発生したとき、または内輪２１と外輪２２との間に電位差が生じたとき、内輪２１と外輪２２との間に取付部材２５と導電性部材２７と接触部材２６とで電気抵抗の小さいバイパス回路が形成されるため、このバイパス回路を電流が流れる。
【００１０】
その結果、内輪２１および外輪２２の軌道面と玉２３との間に電流が流れることが防止され、内輪２１および外輪２２の軌道面の電食の発生を抑えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の転がり軸受では、取付部材２５に固定された導電性部材２７は板ばねとされ、その弾性力で内輪２１の外周面に固定された接触部材２６に押し付けているので、その押付圧によって運転時の回転トルクが増大するという問題があった。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、内輪と外輪との間の通電性を確保し、回転トルクの増大を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明は、内輪と外輪との間の両端部を塞ぐ環状の密封板を備え、前記密封板が前記内輪または外輪の端部に固定される転がり軸受において、前記密封板は前記外輪の内周部または内輪の外周部に摺接する摺動部材を備え、その摺動部材が前記内輪と外輪の間で通電可能となる導電性と、前記外輪の内周部または内輪の外周部に対する低摩擦性とを有する材料から形成された構成を採用することができる。
【００１４】
このようにすると、摺動部材は内輪と外輪との間で通電可能となる導電性を有しているので、モータのインバータ回路から発生する電流が、摺動部材を介して内輪と外輪との間に流れ、内輪と外輪との間の導電性が確保される。これにより、内輪および外輪の軌道面での電食の発生を抑えることができる。
【００１５】
また、摺動部材は外輪の内周部または内輪の外周部に対する低摩擦性を有するため、摺動部材による外輪の内周部または内輪の外周部に対する摩擦抵抗が小さくなり、運転時の回転トルクの増大を抑えることができる。
ここで、低摩擦性を有する材料とは、内輪、外輪の材料、例えば、軸受鋼に対する動摩擦係数が、一般的にシールのリップとして適用されるニトリルゴムの動摩擦係数よりも小さい材料をいう。
【００１６】
摺動部材として形成される前記導電性と低摩擦性を有する材料は、種々考えられるが、例えば、導電性繊維と低摩擦性繊維を含む繊維製品が挙げられ、前記摺動部材が導電性繊維と低摩擦性繊維とを含む繊維製品である構成とすることができる。
【００１７】
摺動部材が繊維製品であると、繊維製品のうち内輪の外周部または外輪の内周部（摺接部）に接する部分が摺接部に沿う形状に変形し接触する。この接触により、摺動部材は、従来の転がり軸受のように導電性部材が接触部材を押し付けることがなく、摺接圧を小さくすることができ、繊維製品は低摩擦性繊維を含むので、摺動部材の摺接部に対する摩擦抵抗が小さくなる。このように、摺動部材は、摺動部に対する摺接圧および摩擦抵抗が小さくなるため、運転時において、回転トルクの増大を抑えることができる。
【００１８】
さらに、繊維製品は導電性繊維も含むので、密封板が内輪または外輪の端部に固定され、摺動部材が摺動部に接触することで、摺動部材によって内輪と外輪との間に導電性が確保される。
【００１９】
摺動部材とした繊維製品が導電性繊維と低摩擦性繊維とを互いに織り込んだ織物とする構成を採用することができる。
摺動部材が織物であるので、経糸（たていと）と緯糸（よこいと）との重なる点（交錯点）を摺動方向、すなわち、周方向に規則的に配列させることが可能となり、点状の多数の交錯点が摺動部に接触し、各交錯点が摺動部に対する摺動箇所となる。このため、各交錯点によって摺動部材と摺動部との摩擦抵抗が分散され、摺動部に対する低摩擦性をさらに向上させることができる。
【００２０】
また、各交錯点に摺動部材と摺動部との摩擦抵抗が分散されるので、導電性繊維の摩耗を抑制することが可能となる。
【００２１】
この織物の織物組織が平織である構成とすると、導電性繊維と低摩擦性繊維とのいずれか一方を経糸、他方を緯糸として織物を製作した場合、経糸と緯糸とを交互に浮き沈みさせて織るため、織物の両面における導電性繊維と低摩擦性繊維との被覆率が同じとなり、どちらの面を摺動部に摺接させてもよく、摺動部材として使用する際、裏表を間違えることがなく好ましい。
ここで、被覆率とは織物を平面上で見た際の織物面積に対する、導電性繊維または低摩擦繊維が表面に表れている割合のことである。
【００２２】
また、織物の織物組織が綾織である構成とすると、織物の両面における低摩擦性繊維の被覆率は、平織とほぼ同じの５０％であるが、平織よりも、経糸と緯糸との交錯点の間隔が大きくなり、柔軟性が向上するので、運転時の摺動部に対する追随性が向上する。
【００２３】
導電性繊維としては、例えば、炭素繊維、金属繊維（黄銅、アルミニウム合金、銅、銀、ニッケル、鉄鋼、ステンレス鋼等からなる繊維）、金属被覆合成繊維（合成繊維の表面に金属被膜を形成した繊維）等を採用することができる。特に、耐薬品性に優れ、熱伝導率が高いため、摩擦熱を放熱し易く、比重が軽いため取り扱いやすい炭素繊維を用いるのが好ましい。
【００２４】
また、低摩擦性繊維は、フッ素樹脂繊維とすることができ、そのフッ素樹脂としては、例えば、フルオロポリマー（好ましくは延伸ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、混合物、およびコポリマーが挙げられる。
【００２５】
前記織物の前記低摩擦性繊維が前記導電性繊維よりも多く織り込まれると、摺動部材としての織物は、摺動部に摺接する交錯点のうち低摩擦性繊維が表面に現れる割合が増えるので、低摩擦性が向上するとともに、導電性繊維の摩耗を抑制することができる。
【００２６】
また、前記密封板が金属板製の環状のホルダを備え、このホルダに前記摺動部材が保持され、前記ホルダが前記内輪または外輪の端部に固定された構成を採用すると、摺動部材は環状ホルダにより支えられるので、その姿勢が安定する。このため、外輪の内周部または内輪の外周部の全周にわたって確実に摺接させることが可能となり、密封板の摺動部材によるシール性が確保される。
【００２７】
さらに、前記ホルダが、前記摺動部材を両側から挟む２枚の環状金属板からなり、前記内輪の外周面または外輪の内周面の端部にシール溝が形成され、そのシール溝内に配置された前記ホルダが、弾性を有する止め輪により固定された構成を採用することができる。
【００２８】
このようにすると、止め輪によりホルダがシール溝内に固定されるので、止め輪の着脱によって、ホルダを備えた密封板の着脱が容易となるとともに、摺動部材の交換も用意にとなる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明は、以上のように、導電性および低摩擦性を有する摺動部材が内輪の外周面または外輪の内周面に摺接するので、電食の発生が防止され、運転時における回転トルクの増大を抑制することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施形態に係る転がり軸受を添付図面に基づいて説明する。
この転がり軸受は、図１に示すように、外周面に軌道３を有する内輪１と、内周面に軌道４を有する外輪２と、内輪１の軌道３と外輪２の軌道４の間に介在された複数の玉５と、この複数の玉５を周方向に間隔をおいて保持する保持器６と、内輪１および外輪２の軸方向両端面に装着され、内外輪１、２の間を塞ぐ環状の密封板１１とから構成される。
【００３１】
外輪２の軌道４の両側方に周方向のシール溝７が形成され、この各シール溝７に対向する内輪１の軌道３の両側方にシール面８が形成される。このシール溝７に密封板１１の外周部が弾性を有する止め輪１２により固定されている。
【００３２】
図２に示すように、内輪１のシール面８は、軌道３の肩部外周面の軸方向外端から軸方向外向きに径方向内向きとなるテーパ面に形成されている。また、外輪２のシール溝７は、外輪２の内周面の両端部に形成された周溝９と、周溝９の軸方向内側に形成された段部１０とを備えている。この段部１０は軌道４の肩部内周面よりも大径の内周面を有している。
【００３３】
このシール溝７に固定される密封板１１は、図２に示すように、２枚の金属板製の環状部材１３と、円環状の摺動部材１４とを備え、この摺動部材１４が両側から環状部材１３、１３によって挟まれたものであり、２枚の環状部材１３、１３により、摺動部材１４を保持する環状のホルダが形成される。
【００３４】
各環状部材１３は、外径が外輪２の段部１０の内周面の内径と同径に形成されている。また、環状部材１３の内周縁と外周縁と間の径方向の長さが、外輪２の段部１０の内径面と内輪１の軌道３の肩部外周面との間隔よりも小さく、かつ外輪２の軌道４の肩部内周面と内輪１の軌道３の肩部外周面との間隔よりも大きく形成されている。この環状部材１３により内輪１と外輪２との間の両端部をほとんど覆うことができる。
【００３５】
摺動部材１４は、導電性繊維と低摩擦性繊維とのいずれか一方を経糸（たていと）、他方を緯糸（よこいと）として織り込んだ織物組織が平織の織物であり、その外径が外輪２の段部１０の内周面の内径と同径に形成されている。また、摺動部材１４の内周縁と外周縁との間の径方向の長さが、外輪２の段部１０の内径面と内輪１の軌道３の肩部外周面との間隔よりも大きく形成されている。
【００３６】
この密封板１１の摺動部材１４は、その両側から２枚の環状部材１３（環状のホルダ）で挟まれ保持された状態で、シール溝７の段部１０の内周側に配置され、弾性を有するゴム材料から形成された止め輪１２を周溝９に圧入することにより固定される。この固定により、摺動部材１４の内周部が内輪１のシール面８に摺接する（図１参照）。
【００３７】
このように、止め輪１２の圧入により密封板１１の環状のホルダがシール溝７内に固定されるので、止め輪１２の着脱により、環状のホルダを備えた密封板１１の着脱が容易になるとともに、摺動部材１４の交換も容易となる。
【００３８】
この摺動部材１４は織物であるので、摺動部材１４のうち内輪１のシール面８に摺接する内周部が、そのシール面８に沿う形状に変形し接触（摺接）する。このため、従来の転がり軸受のように導電性部材が接触部材を押し付けることがなく、摺動部材１４のシール面８に対する摺接圧を小さくすることができる。
【００３９】
また、摺動部材１４である織物には低摩擦繊維が織り込まれており、織物組織が平織であるため、経糸と緯糸との重なる点（交錯点）を摺動方向、すなわち、周方向に規則的に配列させることが可能となり、点状の多数の交錯点が摺動部に接触し、各交錯点をシール面８に対する摺動部分となる。その結果、摺動部材１４とシール面８との摩擦抵抗が各交錯点に分散され、交錯点の摩耗を抑えることができる。
【００４０】
交錯点のうち低摩擦性繊維がシール面８側に現れている交錯点では、シール面８に対して低摩擦性繊維が摺動するため、摺動部材１４はシール面８に対して低摩擦性を有するものとなり、そのシール面８との摩擦抵抗が小さくなる。このように、摺動部材１４のシール面８に対する摺接圧および摩擦抵抗が小さくなるので、運転時において、回転トルクの増大を抑えることができる。
【００４１】
さらに、摺動部材１４である織物には、導電性繊維が織り込まれているため、摺動部材１４は、これを挟む環状部材１３（ホルダ）を介して外輪２に対して電気的に接続され、内周部が内輪１のシール面８に摺接しているため、内輪１に対して電気的に接続される。このため、摺動部材１４により内輪１と外輪２との間で通電可能となる。
【００４２】
この摺動部材１４を備えた密封板１１がシール溝７に固定されることで、内輪１と外輪２との間にバイパス回路が形成される。したがって、内輪１と外輪２との間に電位差が発生した場合、あるいは、この転がり軸受を適用するモータのインバータ回路において電流が発生した場合など、バイパス回路に電流が流れる。その結果、内輪２１および外輪２２の軌道面と玉２３との間に電流が流れることが防止され、内輪２１および外輪２２の軌道面の電食の発生を抑えることができる。
【００４３】
また、摺動部材１４である織物の織物組織が平織であるので、経糸と緯糸とを交互に浮き沈みさせて織るため、織物の両面における導電性繊維と低摩擦性繊維との被覆率が同じとなり、どちらの面をシール面８に摺接させてもよく、摺動部材１４として使用する際、裏表を間違えることがなく好ましい。
ここで、被覆率とは、織物を平面上で見た際の織物面積に対する、導電性繊維または低摩擦繊維が表面に表れている割合のことである。
【００４４】
摺動部材１４である織物の織物組織は平織であるが、織物組織を綾織とすることもできる。この場合、織物の両面における低摩擦性繊維の被覆率は、平織とほぼ同じの５０％であるが、平織の場合よりも、経糸と緯糸との交錯点の間隔が大きくなり、柔軟性が向上するので、運転時の摺動部に対する追随性が向上する。
【００４５】
摺動部材１４である織物を構成する導電性繊維としては、例えば、炭素繊維、金属繊維（黄銅、アルミニウム合金、銅、銀、ニッケル、鉄鋼、ステンレス鋼等からなる繊維）、金属被覆合成繊維（合成繊維の表面に金属被膜を形成した繊維）等を採用することができる。特に、耐薬品性に優れ、熱伝導率が高くて摩擦熱を放熱し易く、比重が軽いため取り扱いやすい炭素繊維を用いるのが好ましい。
【００４６】
この炭素繊維の単繊維の繊度、フィラメント数および総繊度は、摺動部材１４に要求される導電性に基づいて設定されるが、例えば、単繊維の繊度は０．５から２．５ｄＴＥＸ、フィラメント数は、１０００から２４０００本、総繊度は０．５から７．５ｄＴＥＸが好ましい。
【００４７】
炭素繊維の単繊維の繊度が小さくてフィラメント数が少なく、総繊度の小さい糸を用いる方が表面平滑な織物となるため好ましいが、細繊度の炭素繊維は高価であるとともに、織物にする場合の生産性も低いことから高価な織物になってしまう場合がある。
【００４８】
一方、単繊維の繊度が大きくてフィラメント数が多く、総繊度の大きい糸を用いて織物 にすると生産性は良いものの織物表面の平滑性が低下するとともに織物の経糸と緯糸の交錯によって生じる空隙部が大きくなり、繊維が存在しないことになり、織物の低摩擦性および導電性に影響を及ぼすおそれがある。
【００４９】
この摺動部材１４である織物を構成する低摩擦性繊維としては、外輪２の素材、例えば軸受鋼に対する動摩擦係数が、一般的にシールのリップとして適用されるニトリルゴムの動摩擦係数よりも小さい低摩擦性を有する繊維であればよく、例えば、フッ素樹脂繊維とすることができる。
【００５０】
フッ素樹脂としては、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（好ましくは延伸ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレンなどのフルオロポリマー、およびこれらを構成する単量体やエチレン、プロピレンによるコポリマー、並びにそれらの混合物、それらとポリエチレンやポリプロピレンとの混合物が挙げられる。
【００５１】
このフッ素樹脂繊維の平均厚みとしては、摺動部材１４の所要の導電性を確保できる範囲において、導電性繊維（炭素繊維）の平均厚みよりも大きければよく、この場合、織物として織り込んだフッ素樹脂繊維を織物表面に出すことができるため、織物である摺動部材１４の摺動特性が向上する。
【００５２】
また、摺動部材１４は、上述のように導電性および低摩擦性を有する素材から形成されたものを採用することが可能であり、導電性繊維と低摩擦性繊維とを含む繊維製品、例えば導電性繊維と低摩擦性繊維とからなる編物や不織布、あるいは導電性繊維と低摩擦性繊維の交錯点を樹脂で固着した不織布などを適用してもよい。
【００５３】
この場合、摺動部材１４が織物である場合と同様に、摺動部材１４の内周部が内輪１のシール面８に沿って変形し接触する。このため、従来の転がり軸受のように導電性部材が接触部材を押し付けることがなく、摺動部材１４のシール面８に対する摺接圧を小さくすることができる。
【００５４】
この実施形態に係る転がり軸受は、密封板１１を外輪２のシール溝７に固定し、密封板１１の摺動部材１４を内輪２のシール面８に摺接させる構造であるが、シール溝７を内輪１の外周面の端部に固定し、密封板１１の摺動部材１４を外輪２の内周面に摺接させる構造を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の実施形態に係る転がり軸受を示す縦断面図
【図２】同上の転がり軸受の密封板の分解断面図
【図３】従来の転がり軸受を示す縦断面図
【符号の説明】
【００５６】
１  内輪
２  外輪
３、４  軌道
５  玉
６  保持器
７  シール溝
８  シール面
９  周溝
１０  段部
１１  密封板
１２  止め輪
１３  環状部材
１４  摺動部材
２１  内輪
２２  外輪
２３  玉
２４  保持器
２５  取付部材
２６  接触部材
２７  導電性部材
２８  回転軸
２９  シール部材
【図１】
2010106971.tif 000003
【図２】
2010106971.tif 000004
【図３】
2010106971.tif 000005