(57)【要約】【課題】軸受の用途を問わず、電磁波(電磁ノイズ)を軸受外部に発生させること無く、軸受に溜まった電荷を効率良く放電させることが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２、外輪４)と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封する密封板８とを備えており、密封板は、その基端が一方の軌道輪に装着され、且つ、その先端が他方の軌道輪に向けて延出している。この場合、密封板は、軌道輪間に電位差が生じた際に、軌道輪間を通電させると共に、軸受内で発生した電磁波を吸収する通電吸収材料で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封する密封板とを備え、密封板は、その基端が一方の軌道輪に装着され、且つ、その先端が他方の軌道輪に向けて延出している転がり軸受であって、
密封板は、軌道輪間に電位差が生じた際に、軌道輪間を通電させると共に、軸受内で発生した電磁波を吸収する通電吸収材料で構成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
密封板は、通電吸収材料が混入されたゴム材で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して接触状態に位置決めされた接触シール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】
通電吸収材料は、少なくとも磁性を有する素材で構成されてい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】
密封板は、通電吸収材料が混入されたゴム材で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされた非接触シール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５】
通電吸収材料は、導電性を有する素材又は磁性を有する素材で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の転がり軸受。
【請求項６】
密封板は、圧延磁石又は金属製鋼板で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされたシールド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７】
密封板の基端が装着された一方の軌道輪は、所定の電圧に保たれたグランドに設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項８】
他方の軌道輪には、軸受内部側に向けて形成された凹部が設けられており、密封板の先端は、当該凹部内に向けて入り込んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ノイズを軸受外部に発生させること無く、軸受に溜まった電荷を放電させる転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転がり軸受の潤滑は、弾性流体潤滑理論(Elasto-Hydrodynamic Lubricaton、ＥＨＬ理論)で説明されている。ＥＨＬ理論では、軸受回転中に転動体と軌道輪の軌道面との間に入り込んだ潤滑剤(例えば、グリース、油)の油膜圧力が大きくなると、硬い軸受鋼の表面が弾性変形して窪みを作って潤滑剤を保持し易くなり、これにより、油膜面積が広がって面圧を下げることで、転動体と軌道輪(軌道面)との間を良好な潤滑状態(流体潤滑状態)に維持する。
【０００３】
なお、転動体の表面や軌道輪の軌道面は非常に滑らかに仕上げられているが、ミクロ的にみると細かい凹凸が形成されている。このため、軸受回転中に転動体と軌道輪(軌道面)との間のＥＨＬ油膜が、転動体表面や軌道面の細かい凹凸の高さの合計よりも薄くなった場合、金属(軸受鋼)同士が接触してしまう。そして、このときの接触圧の大きさによっては、転動体表面や軌道面が早期に摩耗したり、或いは焼付きが生じ、その結果、長期に亘って軸受を安定して使用することが困難になってしまう場合がある。
【０００４】
ところで、転動体と軌道輪(軌道面)との間に介在するＥＨＬ油膜は、転動体の荷重により強く圧縮された状態にあり、極めて電気抵抗の高い絶縁物となっている。このため、良好に潤滑された状態で回転している転がり軸受の軌道輪間は、一種の絶縁体として構成される。この場合、双方の軌道輪間に電位差が生じても、ＥＨＬ油膜の絶縁を破壊する程度の高電圧に上がるまでは、軌道輪間に電気が流れることは無く、コンデンサと同様に、軌道輪間に電荷が溜まってしまう。そして、電荷が溜まって高電圧になって絶縁破壊が起きた場合には、火花放電となり、軸受周辺に向けて電磁波(電磁ノイズ)が発生する。最近では、軸受周辺の電子機器の電子制御化が進んでいるため、転がり軸受から電磁ノイズが発生することは好ましくない。
【０００５】
そこで、特許文献１には、内外輪間に通電用の螺旋バネを設けることで、軸受に溜まった電荷を螺旋バネから放電可能とする技術が提案されている。また、特許文献２には、内外輪間に導電性のシールリングを設けることで、軸受に溜まった電荷をシールリングから放電可能とする技術が提案されている。更に、特許文献３には、軸受で相対回転可能に配置された軸とハウジングとの間の密閉空間に導電グリースを封入することで、軸受に溜まった電荷を導電グリースから放電可能とする技術が提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１,２の技術では、螺旋バネ及びシールリングの内外輪に対する接触面積が大きくなると、軸受回転時の摩擦抵抗が増加してしまうため、その用途が比較的低速回転用の軸受に限定されてしまう場合がある。また、特許文献３の技術では、軸受回転時の摩擦抵抗が増加することは無いが、その用途がグリースを封入できない軸受には適用することができない。そこで、軸受の用途を問わず、電磁波(電磁ノイズ)を軸受外部に発生させること無く、軸受に溜まった電荷を効率良く放電させる技術の開発が要望されているが、現在そのような技術は知られていない。
【特許文献１】実開平２−１１０７１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１２４３号公報
【特許文献３】特開平７−１２７６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受の用途を問わず、電磁波(電磁ノイズ)を軸受外部に発生させること無く、軸受に溜まった電荷を効率良く放電させることが可能な転がり軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体と、軌道輪間で区画された軸受内部を軸受外部から密封する密封板とを備え、密封板は、その基端が一方の軌道輪に装着され、且つ、その先端が他方の軌道輪に向けて延出している転がり軸受であって、密封板は、軌道輪間に電位差が生じた際に、軌道輪間を通電させると共に、軸受内で発生した電磁波を吸収する通電吸収材料で構成されている。
【０００９】
本発明において、密封板は、通電吸収材料が混入されたゴム材で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して接触状態に位置決めされた接触シールである。この場合、通電吸収材料は、磁性を有する素材で構成されている。また、密封板は、通電吸収材料が混入されたゴム材で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされた非接触シールである。この場合、通電吸収材料は、導電性を有する素材又は磁性を有する素材で構成されている。更に、密封板は、圧延磁石又は金属製鋼板で構成されており、その先端が他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされたシールドである。
【００１０】
このような発明において、密封板の基端が装着された一方の軌道輪は、所定の電圧に保たれたグランドに設定されている。また、他方の軌道輪には、軸受内部側に向けて形成された凹部が設けられており、密封板の先端は、当該凹部内に向けて入り込んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の転がり軸受によれば、軸受の用途を問わず、電磁波(電磁ノイズ)を軸受外部に発生させること無く、軸受に溜まった電荷を効率良く放電させることができるため、軸受周辺の電子機器に対する電磁的影響を与えることは無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態に係る転がり軸受について添付図面を参照して説明する。
図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の転がり軸受は、相対回転可能に対向配置された軌道輪(内輪２、外輪４)と、内外輪2,4間に転動自在に組み込まれた複数の転動体６と、内外輪2,4間で区画された軸受内部を軸受外部から密封する密封板８とを備えている。なお、当該転がり軸受は、転動体６を中心に左右対称の構成を成しているため、図面において、その一方側の構成のみを示し、他方側は省略している。
【００１３】
この場合、転がり軸受としては、例えば転動体６として玉を適用した玉軸受や、ころを適用したころ軸受などを想定することができるが、ここでは一例として、玉軸受について説明する。なお、同図には、複数の転動体(玉)６を１つずつ回転可能に保持する保持器１０が示されているが、当該保持器１０については、軸受の形状や大きさなどに応じて任意の種類(例えば、冠形保持器、波形保持器など)の保持器が適用されるため、ここでは特に限定しない。また、例えば総転動体軸受のように保持器の無い軸受構成もある。
【００１４】
このような転がり軸受において、密封板８は、その基端が一方の軌道輪に装着され、且つ、その先端が他方の軌道輪に向けて延出しており、軌道輪間に電位差が生じた際に、軌道輪間を通電させると共に、軸受内で発生した電磁波を吸収する通電吸収材料で構成されている。図１(ａ)〜(ｃ)の構成では、密封板８は、その基端８ｅが外輪４に装着され、且つ、その先端８ｆが内輪２に向けて延出している。
【００１５】
図１(ａ)に示された密封板８は、心金８ａ入りのゴム材８ｂで構成されており、その先端８ｆが内輪２に形成された環状のシール溝２ｇに対して接触状態に位置決めされた接触シールである。この場合、通電吸収材料(図示しない)は、ゴム材８ｂに混入されており、磁性を有する素材で構成されている。ここで、磁性を有する素材としては、ゴム材８ｂとの相性が良く且つ安価な例えばフェライトを適用すれば良い。なお、ゴム材８ｂに混入する通電吸収材料(フェライト)の混入量(割合)は、例えばゴム材８ｂの大きさや形状、軸受に発生する電磁波の大きさなどに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１６】
かかる構成によれば、内外輪2,4間に高い電位差が生じて絶縁破壊が起きた際に、火花放電に起因した電磁波(電磁ノイズ)が発生した場合でも、密封板８(ゴム材８ｂ)に混入された通電吸収材料(フェライト)によって電磁波(電磁ノイズ)を吸収することができる。これにより、電磁波(電磁ノイズ)が軸受外部に発生するのを防止することができるため、軸受周辺の電子機器が電磁波(電磁ノイズ)に晒されて磁気的影響を受けることは無い。
【００１７】
この場合、通電吸収材料としてフェライトと共に、例えばカーボンブラックも併せてゴム材８ｂに混入し、当該密封板８の基端８ｅが装着された外輪４を所定の電圧に保たれたグランドに設定する。これにより、軸受に溜まった電荷を効率良く放電(アース)させることができるため、更に効果的に電磁波(電磁ノイズ)が軸受外部に発生するのを防止することができる。なお、カーボンブラックの混入量は、例えばゴム材８ｂの大きさや形状、内外輪2,4間の通電量などに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００１８】
また、図１(ａ)の構成によれば、低速回転用から高速回転用に亘る各種の軸受や潤滑剤の有無などの幅広い用途に対応した転がり軸受を実現することが可能となる。更に、既存の軸受の構成をそのまま利用することができるため、低コストで用途に応じた転がり軸受を実現することが可能となる。
【００１９】
なお、図１(ａ)の構成に代えて、例えば図１(ｄ)に示すように、密封板(接触シール)８の基端８ｅを内輪２に装着し、且つ、その先端８ｆを外輪４に形成された環状のシール溝４ｇに対して接触状態に位置決めした軸受構成としても上記同様の効果を実現することができる。ここで、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された内輪２を所定の電圧に保たれたグランドに設定すれば良い。
【００２０】
次に、図１(ｂ)に示された密封板８は、心金８ａ入りのゴム材８ｂで構成されており、その先端８ｆが内輪２に形成された環状のシール溝２ｇに対して非接触状態に位置決めされた非接触シールである。かかる密封板(非接触シール)８は、高速回転で使用する軸受や潤滑剤が必要な軸受などに有効であるが、先端８ｆとシール溝２ｇとの間のラビリンス構造を十分強固(例えば、狭く、長く、曲げる)に設定することが好ましい。この場合、通電吸収材料(図示しない)は、ゴム材８ｂに混入されており、導電性を有する素材又は磁性を有する素材で構成することができる。
【００２１】
ここで、磁性を有する素材としては、フェライトを適用すれば良い。また、導電性を有する素材としては、例えばカーボンブラックを適用すれば良い。この場合、密封板８の基端８ｅが装着された外輪４を所定の電圧に保たれたグランドに設定する。なお、ゴム材８ｂに混入する通電吸収材料(フェライト、カーボンブラック)の混入量(割合)は、例えばゴム材８ｂの大きさや形状、内外輪2,4間の通電量や発生する電磁波の大きさなどに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２２】
かかる構成によれば、内外輪2,4間に高い電位差が生じて絶縁破壊が起きた際に、火花放電に起因した電磁波(電磁ノイズ)が発生した場合でも、密封板８(ゴム材８ｂ)に混入された通電吸収材料(フェライト)によって電磁波(電磁ノイズ)を吸収することができると共に、通電吸収材料(カーボンブラック)によって軸受に溜まった電荷を効率良く放電(アース)させることができるため、電磁波(電磁ノイズ)が軸受外部に発生するのを効果的に防止することができる。ここで、密封板８の先端８ｆとシール溝２ｇとの間にはラビリンスが構成されているが、当該ラビリンスは極めて狭いため、放電現象に支障をきたすことは無い。また、低速回転用から高速回転用に亘る各種の軸受や潤滑剤の有無などの幅広い用途に対応した転がり軸受を低コストで実現することが可能となる。
【００２３】
なお、図１(ｂ)の構成に代えて、例えば図１(ｅ)に示すように、密封板(非接触シール)８の基端８ｅを内輪２に装着し、且つ、その先端８ｆを外輪４に形成された環状のシール溝４ｇに対して非接触状態に位置決めした軸受構成としても上記同様の効果を実現することができる。ここで、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された内輪２を所定の電圧に保たれたグランドに設定すれば良い。
【００２４】
そして、図１(ｃ)に示された密封板８は、圧延磁石又は金属製鋼板で構成されており、その先端８ｆが内輪２に形成された環状のシール溝２ｇに対して非接触状態に位置決めされたシールドである。かかる密封板(シールド)８は、高速回転で使用する軸受や潤滑剤が必要な軸受などに有効であるが、先端８ｆとシール溝２ｇとの間のラビリンス構造を十分強固(例えば、狭く、長く、曲げる)に設定することが好ましい。この場合、圧延磁石としては、例えば半硬質磁石(Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ)を適用すれば良い。一方、金属製鋼板としては、例えば高炭素クロム鋼を適用すれば良い。また、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された外輪４を所定の電圧に保たれたグランドに設定する。
【００２５】
かかる構成によれば、内外輪2,4間に高い電位差が生じて絶縁破壊が起きた際に、火花放電に起因した電磁波(電磁ノイズ)が発生した場合でも、圧延磁石又は金属製鋼板の密封板８自体によって電磁波(電磁ノイズ)を吸収することができると共に、軸受に溜まった電荷を効率良く放電(アース)させることができるため、電磁波(電磁ノイズ)が軸受外部に発生するのを効果的に防止することができる。ここで、密封板８の先端８ｆとシール溝２ｇとの間にはラビリンスが構成されているが、当該ラビリンスは極めて狭いため、放電現象に支障をきたすことは無い。また、低速回転用から高速回転用に亘る各種の軸受や潤滑剤の有無などの幅広い用途に対応した転がり軸受を低コストで実現することが可能となる。
【００２６】
なお、図１(ｃ)の構成に代えて、例えば図１(ｆ)に示すように、密封板(シールド)８の基端８ｅを内輪２に装着し、且つ、その先端８ｆを外輪４に形成された環状のシール溝４ｇに対して非接触状態に位置決めした軸受構成としても上記同様の効果を実現することができる。ここで、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された内輪２を所定の電圧に保たれたグランドに設定すれば良い。
【００２７】
また、図１(ａ)〜(ｃ)の構成に代えて、本発明の変形例として図２(ａ)〜(ｃ)に示すように、内輪２のシール溝２ｇに軸受内部側に向けて環状の凹部２ｈを形成し、密封板８の先端８ｆを凹部２ｈ内に向けて入り込ませるように構成しても良い。この場合、凹部２ｈの奥行きや幅、向きについては、軸受(内外輪2,4)の大きさや形状、密封板８の先端８ｆの長さや幅などに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００２８】
ここで、図２(ａ)に示された密封板８は、その先端８ｆが凹部２ｈの内面に対して接触状態に位置決めされた接触シールであり、先端８ｆの形状以外の他の構成は、上述した図１(ａ)の密封板８と同様であるため、その説明は省略する。また、図２(ｂ)に示された密封板８は、その先端８ｆが凹部２ｈの内面に対して非接触状態に位置決めされた非接触シールであり、先端８ｆの形状以外の他の構成は、上述した図１(ｂ)の密封板８と同様であるため、その説明は省略する。更に、図２(ｃ)に示された密封板８は、その先端８ｆが凹部２ｈの内面に対して非接触状態に位置決めされたシールドであり、先端８ｆの形状以外の他の構成は、上述した図１(ｃ)の密封板８と同様であるため、その説明は省略する。なお、これら各変形例において、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された外輪４を所定の電圧に保たれたグランドに設定すれば良い。
【００２９】
以上、本変形例によれば、密封板８の先端８ｆを内輪２の凹部２ｈ内に向けて入り込ませたことにより、軸受内部の密封性を更に高めることができる。具体的に説明すると、軸受外部から異物(例えば、水、塵埃など)が軸受内部に向けて入り込もうとすると、その際の圧力により、密封板８は軸受内部に向けて押圧されることになるが、これにより、当該密封板８の先端８ｆは、更に凹部２ｈ内に入り込む。
【００３０】
このとき、図２(ａ)の密封板(接触シール)８では、その先端８ｆと凹部２ｈの内面とが更に強く接触することで密封性を向上させることができる。また、図２(ｂ)の密封板(非接触シール)８及び図２(ｃ)の密封板(シールド)８では、その先端８ｆが凹部２ｈ内に更に入り込むことで、より強固なラビリンス構造が構築され、これにより密封性を向上させることができる。なお、その他の効果については、上述した実施の形態(図１(ａ)〜(ｃ))と同様であるため、その説明は省略する。
【００３１】
また、本変形例では、図２(ａ)〜(ｃ)の構成に代えて、例えば図２(ｄ)〜(ｆ)に示すように、密封板(シールド)８の基端８ｅを内輪２に装着し、且つ、その先端８ｆを外輪４に形成された環状のシール溝４ｇに向けて延出させると共に、シール溝４ｇに軸受内部側に向けて環状の凹部４ｈを形成し、密封板８の先端８ｆを凹部４ｈ内に向けて入り込ませるように構成しても良い。この場合、凹部４ｈの奥行きや幅、向きについては、軸受(内外輪2,4)の大きさや形状、密封板８の先端８ｆの長さや幅などに応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
【００３２】
なお、図２(ｄ)〜(ｆ)に示された密封板８は、それぞれ、図２(ａ)〜(ｃ)に示された密封板８の向きを天地逆転させて配置されており、互いの構成は同様であるため、その説明は省略する。この場合、軸受のアースを取る場合には、密封板８の基端８ｅが装着された内輪２を所定の電圧に保たれたグランドに設定すれば良い。また、本変形例(図２(ｄ)〜(ｆ))の効果についても、上述した変形例(図２(ａ)〜(ｃ))と同様であるため、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る転がり軸受の構成を一部断面して示す図であり、(ａ)は、外輪に装着された接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｂ)は、外輪に装着された非接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｃ)は、外輪に装着されたシールドを有する軸受の部分断面図、(ｄ)は、内輪に装着された接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｅ)は、内輪に装着された非接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｆ)は、内輪に装着されたシールドを有する軸受の部分断面図。
【図２】本発明の変形例に係る転がり軸受の構成を一部断面して示す図であり、(ａ)は、外輪に装着された接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｂ)は、外輪に装着された非接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｃ)は、外輪に装着されたシールドを有する軸受の部分断面図、(ｄ)は、内輪に装着された接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｅ)は、内輪に装着された非接触シールを有する軸受の部分断面図、(ｆ)は、内輪に装着されたシールドを有する軸受の部分断面図。
【符号の説明】
【００３４】
２  内輪
４  外輪
６  転動体
８  密封板
【図１】
2008101696.tif 000003
【図２】
2008101696.tif 000004