(57)【要約】【課題】  絶縁性能に優れた密封式軸受であって、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。【解決手段】  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。【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、
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、樹脂材料で形成され、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。
【請求項２】
前記密封部材は、内壁面から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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受、特に、軌道輪に絶縁層を有する鉄道車両主電動機用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両主電動機に用いられる軸受は、円筒ころ軸受や深溝玉軸受が用いられている。例えば、図８に示すような円筒ころ軸受１は、内輪２と、外輪３と、内輪２および外輪３の間に配置された転動体としての円筒ころ４と、円筒ころ４の間隔を保持する保持器５と、グリースを封入する密封シール６とを備える。
【０００３】
また、鉄道車両主電動機に使用される円筒ころ軸受１は、電食による軸受の損傷を防止するために、外輪３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。
【０００４】
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、円筒ころ軸受１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。
【０００５】
上記構成の円筒ころ軸受１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いという問題がある。
【０００６】
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が、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。
【０００７】
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が、例えば、特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）や特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００８】
特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）に記載されている円筒ころ軸受１１は、図９に示すように、軸方向幅が長い内輪１２と、外輪１３と、内輪１２および外輪１３の間に配置された円筒ころ１４と、円筒ころ１４の間隔を保持する保持器１５と、グリースを軸受内部に封入する断面形状がＬ字型の密封シール１６とを備える。密封シール１６は、芯金１６ａを絶縁性樹脂１６ｂで覆っている。また、外輪１３の外径面および両端面に絶縁被膜が形成されている。
【０００９】
また、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献）に記載されている円筒ころ軸受２１は、図１０に示すように、内輪２２と、外輪２３と、内輪２２および外輪２３の間に配置された円筒ころ２４と、円筒ころ２４の間隔を保持する保持器２５と、内輪２２および外輪２３の両端面からコの字型に突出する密封シール２６とを備え、外輪２３の外径面および両端面は絶縁材料２７で覆われている。
【００１０】
上記の各公報に記載された円筒ころ軸受１１，２１は、軸受端面から突出した密封シール１６，２６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。
【００１１】
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グ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。
【００１２】
そこで、図１０に示す円筒ころ軸受２１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２６の内壁面から突出する堰２８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。
【特許文献１】特開２００３−１３９７１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）に記載されている円筒ころ軸受１１は、密封シール１６に金属製の芯金１６ａを使用している。絶縁性樹脂１６ｂ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１１が破損する恐れがある。また、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献２）に記載されている円筒ころ軸受２１は、密封シール２６の材料には言及されていない。
【００１４】
また、図１０に示す円筒ころ軸受２１に使用されている密封シール２６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２９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２６の構造が複雑になるという問題がある。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、絶縁性能に優れた密封式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。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係る転がり軸受は、内輪と、外輪と、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、密封部材は樹脂材料で形成され、内輪および外輪の両端面からコの字型の断面形状で突出する。
【００１７】
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樹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。
【００１８】
好ましくは、密封部材は、内壁面から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。
【００１９】
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、１つのグリース注入口から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。
【００２０】
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きる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明は、絶縁被膜を設けると共に絶縁性の高い樹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、コの字型のグ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、リチウム系グリースやウレア系グリースが使用される。
【００２５】
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、グリースポケットとしても機能する。また、内壁面から突出する堰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、密封シール３６の壁面の少なくとも１箇所にグリース注入口（図示せず）とを有する。なお、このような密封シール３６は、樹脂材料を射出成型して形成する。
【００２６】
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に絶縁性の高い樹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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、グリース注入口から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。
【００２９】
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、１箇所のグリース注入口から全ての分割領域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。
【００３０】
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、これに限ることなく、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く、また、任意の数の堰３７を設けることができる。
【００３１】
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、これに限ることなく、例えば図４に示すように両壁面を同じ長さとしてもよいし、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。
【００３２】
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が、これに限ることなく、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。
【００３３】
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化が可能になる。
【００３４】
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、これに限ることなく、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。
【００３５】
さらに、上記の実施形態においては、円筒ころ軸受３１の例を示したが、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、転動体が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。
【００３６】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、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加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】従来の標準的なころ軸受を示す図である。
【図９】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１０】密封シールを内輪および外輪の端面から突出させて、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。
【符号の説明】
【００３９】
１，２１，３１  円筒ころ軸受、２，１２，２２，３２  内輪、３，１３，２３，３３  外輪、４，１４，２４，３４  円筒ころ、５，１５，２５，３５  保持器、６，１６，２６，３６，４６，５６，６６，７６  密封シール、１６ａ  芯金、１６ｂ  絶縁性樹脂、２７  絶縁材料、２８，３７，４７，５７，６７，７７  堰、２９  グリース注入口、３６ａ  分割領域、３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ，６６ｂ，７６ｂ  連続領域。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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