(57)【要約】【課題】電食により破損するおそれのない絶縁軸受を提供する。【解決手段】絶縁軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体と、転動体を保持する保持器と、一対の樹脂製のシールとを備える。ここで、シールの絶縁抵抗値は１００ＭΩ以上必要であるため、シールの実使用状況に即した円筒形状を有する試験片２４において、内径φ１０２ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み１．５ｍｍとした場合、シールの体積抵抗率は、２×１０１０Ω・ｃｍ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体と、前記転動体を保持する保持器と、樹脂製のシールとを備える絶縁軸受であって、
前記シールの体積抵抗率は、２×１０１０Ω・ｃｍ以上である、絶縁軸受。
【請求項２】
前記シールには、その内部にグリースを封入するグリースポケットが含まれる、請求項１に記載の絶縁軸受。
【請求項３】
前記シールの材質は、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１以上の化合物を含む、請求項１または２に記載の絶縁軸受。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された絶縁軸受と、
鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、
前記主軸は前記絶縁軸受に支持される、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絶縁軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の主電動機に使用される転がり軸受は、外部からの異物の混入を防止するとともに、メンテナンスの周期を延ばし、長期間にわたって潤滑性を維持する必要がある。特に、昨今は、長年の使用による劣化検査等の目的から、車両走行距離で４５万ｋｍ毎に行われていた検査周期が、走行車両数の増加、鉄道車両に関する技術レベルの向上により、６０万ｋｍ毎まで延長されることになり、ますます転がり軸受の寿命が問題となる。したがって、グリースの封入されたシールが備えられたシール付きの転がり軸受が使用される。
【０００３】
ここで、このような用途に使用される転がり軸受の構成の一例について簡単に説明すると、シール付き転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体としての円筒ころと、円筒ころを保持する保持器と、円筒ころの軸方向の両側に位置し、グリースを封入した一対のシールとを備える。
【０００４】
なお、上記した構成と同様の構成を有する転がり軸受が、特開２００３−１３９７１号公報（特許文献１）、特開２００４−３４６９７２号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３９７１号公報（段落番号００１４〜００２０、図１）
【特許文献２】特開２００４−３４６９７２号公報（段落番号００１９〜００３３、図２〜図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような鉄道車両用の主電動機に転がり軸受を使用する場合、転がり軸受の内部には電気が通るため、転がり軸受の各構成部材に対し、絶縁処理を施す必要がある。絶縁処理は、たとえば、外輪の表面に絶縁性樹脂を溶射し、絶縁性被膜をその表面に形成したり、絶縁性を有する部材で覆ったりすることにより行う。
【０００６】
ここで、転がり軸受の構成部材であるシールについても絶縁性が要求され、シールの絶縁性能、具体的には絶縁抵抗値が低いと、電食により、転がり軸受が破損するおそれがある。
【０００７】
この発明は、電食により破損するおそれのない絶縁軸受および鉄道車両用主電動機の主軸支持構造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】
【０００８】
この発明に係る絶縁軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置される転動体と、転動体を保持する保持器と、樹脂製のシールとを備える絶縁軸受である。ここで、シールの体積抵抗率は、２×１０１０Ω・ｃｍ以上である。
【０００９】
絶縁軸受においては、シールに対しても絶縁性能が要求され、絶縁抵抗値は１００ＭΩ（メガオーム）以上必要である。ここで、樹脂製のシールの体積抵抗率を、２×１０１０Ω・ｃｍ以上とすることにより、絶縁抵抗値は１００ＭΩ以上となり、絶縁性能を確保することができ、電食による転がり軸受の破損を防ぐことができる。
【００１０】
好ましくは、シールには、その内部にグリースを封入するグリースポケットが含まれる。こうすることにより、シールに含まれるグリースポケットに多量のグリースを封入することができ、長期間の潤滑性を維持することができる。
【００１１】
より好ましくは、シールの材質は、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ（ＡＣＲＹＬＯＮＩＴＲＩＬＥ  ＢＵＴＡＤＩＥＮＥ  ＳＴＹＲＥＮＥ：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂からなる群から選択される１以上の化合物を含む。
【００１２】
このような群から選択される１以上の化合物を含むシールは、体積抵抗率が２×１０１０Ω・ｃｍ以上であり、絶縁性能が優れているため、転がり軸受に備えられるシールの材質として使用しても、電食を引き起こすおそれはなく、転がり軸受を破損させるおそれはない。
【００１３】
この発明の他の局面においては、上記したいずれかに記載された絶縁軸受と、鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸は絶縁軸受に支持される。このように構成することにより、電食により破損するおそれの少ない鉄道車両用主電動機の主軸支持構造を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、シールの体積抵抗率を、２×１０１０Ω・ｃｍ以上とすることにより、絶縁抵抗値を１００ＭΩ以上とすることができるため、絶縁性能を確保し、転がり軸受の破損を防ぐことができる。
【００１５】
また、このような転がり軸受と、鉄道車両用の主電動機に使用される主軸とを備える鉄道車両用主電動機の主軸支持構造は、電食により破損するおそれは少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る絶縁軸受１１を示す断面図である。図３は、絶縁軸受１１に備えられるシール１６ａの外形を示す図である。図４は、図３に示すシール１６ａの断面図である。図２、図３および図４を参照して、絶縁軸受１１は、外輪１２と、内輪１３と、外輪１２と内輪１３との間に配置される円筒ころ１４と、円筒ころ１４を保持する保持器１５と、円筒ころ１４の軸方向の両側に配置される一対のシール１６ａ、１６ｂとを備える。
【００１７】
絶縁軸受１１は、外輪１２の外側部分をハウジング（図示せず）に取り付けられ、固定される。また、内輪１３の内側には、鉄道車両用主電動機の主軸（図示せず）が配置され、主軸を支持している。なお、絶縁軸受１１内には電気が流れるため、電食防止の観点から、外輪１２等には、絶縁処理が施されている。
【００１８】
シール１６ａ、１６ｂは、環状であって、一方の断面がコの字状である。ここで、断面コの字状とは、正確に断面がコの字形状のもののみを指すのではなく、断面がＵ字状やＶ字状等、絶縁軸受１１への取り付け時において、軸方向に深さを有する形状であればよい。シール１６ａ、１６ｂには、コの字状に開口された外径側に、係合部１８ａ、１８ｂが設けられている。係合部１８ａ、１８ｂと、外輪１２の内径側に設けられた凹部１９ａ、１９ｂと係合させることにより、絶縁軸受１１に取り付けられる。
【００１９】
このように、軸方向に深さを有するシール１６ａ、１６ｂを備えることにより、多量のグリース１７を、シール１６ａ、１６ｂ内のグリースポケット２２内に封入することができる。シール１６ａ、１６ｂは同様の構成であるため、以下、シール１６ｂについては、その説明を省略する。
【００２０】
シール１６ａは、複数の堰部２１を円周上等配に有し、各堰部２１間には、グリース１７が保持されるグリースポケット２２が設けられる。このように、シール１６ａ内に複数のグリースポケット２２を設けることにより、各グリースポケット２２内にグリース１７を充填することができるため、多量のグリース１７を封入することができる。なお、堰部２１は、シール１６ａ内において、完全に各グリースポケット２２間を仕切る訳ではなく、仕切られた各グリースポケット２２の間には、連続した空間部２３が設けられている。したがって、グリースポケット２２間において空気およびグリース１７の流出入が可能であり、グリース１７の封入に際しては、この空間部２３を利用することができる。
【００２１】
上記した絶縁軸受１１は、鉄道車両用の主電動機に使用されるため、構成部材であるシール１６ａに対しても、高い絶縁性能、具体的には、シール１６ａの絶縁抵抗値が、１００ＭΩ以上であることが要求される。そうすると、実使用状況に即した円筒形状を有する下記の試験片において、体積抵抗率が以下の値以上であればよい。
【００２２】
ここで、シール１６ａに求められる体積抵抗率は、以下のように計算される。図１は、実使用状況に即した円筒形状を有する試験片２４を表す図である。また、数１は、絶縁抵抗値と体積抵抗値との関係を示す絶縁性能の理論式である。なお、図１および数１中、絶縁抵抗値はＲ、体積抵抗率はρ、幅寸法はＢ、内径寸法はＤ、厚み寸法はｔで表す。図１および数１を参照して、内径φ１０２ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み１．５ｍｍの円筒形状の試験片２４に対し、実使用上、必要最低限の絶縁抵抗値は、１００ＭΩ（メガオーム）である。したがって、これを絶縁抵抗値と体積抵抗値との関係を示す絶縁性能の理論式である数１に代入して体積抵抗率を算出する。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
このようにして算出された体積抵抗率は、約２×１０１０Ω・ｃｍである。したがって、体積抵抗率を２×１０１０Ω・ｃｍ以上とすることにより、実使用上必要な絶縁性能を確保することができるため、電食による絶縁軸受１１の破損を招くことはない。
【００２５】
このような絶縁性能が要求されるシール１６ａの材質としては、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ（ＡＣＲＹＬＯＮＩＴＲＩＬＥ  ＢＵＴＡＤＩＥＮＥ  ＳＴＹＲＥＮＥ：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂からなる群から選択される１以上の化合物を含むようにしてもよい。これらの化合物は、絶縁性能が高く、上記した体積抵抗率を確保することができるため、シール１６ａの材質としては、好適である。さらには、シール１６ａの材質は、上記した群のうち、ポリアミド樹脂であることが、もっとも好適である。
【００２６】
また、このような転がり軸受と鉄道車両用主電動機の主軸とを備え、主軸が上記した転がり軸受に支持される鉄道車両用主電動機の主軸支持構造についても、電飾により破損するおそれはないため、長期間の使用にも耐えうる。
【００２７】
なお、上記の実施の形態においては、絶縁軸受１１は、軸方向に深さをもつグリースポケット２２を有する一対のシール１６ａ、１６ｂを備えることにしたが、これに限らず、一対のシール１６ａ、１６ｂは、軸方向に深さをもつグリースポケット２２を有しなくともよい。この場合、長期間の潤滑性を維持することは困難であり、外部からの定期的なグリースの供給等が必要となるが、絶縁性能が優れているため、転がり軸受の電食による破損を防ぐことができる。
【００２８】
また、絶縁軸受１１は、シール１６ａ、またはシール１６ｂのいずれかのみを備える構成であってもよい。さらに、シール１６ａ、１６ｂのグリースポケット２２は、複数の堰部２１によって仕切られていたが、これに限らず、堰部２１を設けず、シール１６ａ、１６ｂに一つのグリースポケット２２を有することにしてもよい。
【００２９】
なお、絶縁軸受１１に備えられる転動体として、上記の実施の形態においては円筒ころを使用したが、針状ころや棒状ころ等、他の転動体を用いてもよい。
【００３０】
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】
【００３１】
この発明に係る転がり軸受は、絶縁性能が高く、電食による破損がないため、鉄道車両用主電動機の主軸支持構造等、転がり軸受の内部に電気が流れる状況で使用される場合に、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】円筒形状の試験片を示す概略図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る絶縁軸受を示す断面図である。
【図３】絶縁軸受に備えられるシールの外形を示す図である。
【図４】図３に示すシールの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  絶縁軸受、１２  外輪、１３  内輪、１４  円筒ころ、１５  保持器、１６ａ，１６ｂ  シール、１７  グリース、１８ａ，１８ｂ  係合部、１９ａ，１９ｂ  凹部、２１  堰部、２２  グリースポケット、２３  空間部、２４  試験片。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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