(57)【要約】【課題】絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができ、しかも、クリープ防止も図れる構造を実現する。【解決手段】外輪の３の外周面８に全周に亙って１対の凹溝１１、１１を設けると共に、所定のセラミックス製の絶縁層７ａを形成する。そして、これら１対の凹溝１１、１１に、ゴムの如きエラストマー等の弾性を有する材料により造られた弾性リング１２、１２を装着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体とを備え、上記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面を、セラミックス製の絶縁層により被覆した
電食防止用絶縁転がり軸受に於いて、
この絶縁層を構成するセラミックスがアルミナを９９重量％以上含有するものであり、この絶縁層は、上記軌道面を設けた面以外に形成したセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成したものであり、このセラミックス溶射層の厚さは、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を除いて０．４mm以下であり、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層の厚さは０．２５mm以上であり、
上記軌道輪の周面に全周に亙って凹溝を設けると共に、この凹溝に弾性リングを、この軌道輪の周面に形成した絶縁層の表面から径方向に突出する状態で装着した
事を特徴とする電食防止用絶縁転がり軸受。
【請求項２】
軸方向に離隔した状態で設けられた１対の凹溝にそれぞれ弾性リングを装着し、更に、絶縁層の表面で、これら両弾性リング同士の間部分に潤滑剤を塗布した、
請求項１に記載した電食防止用絶縁転がり軸受。
【請求項３】
絶縁層を、酸化チタンを０．０１〜０．２重量％含有するアルミナの溶射層とした、
請求項１〜２のうちの何れか１項に記載した電食防止用絶縁転がり軸受。
【請求項４】
絶縁層であるセラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度と、このセラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率の向上とを目的として、粒径が１０〜５０μｍで、平均粒径が１５〜２５μｍであるアルミナを使用した、
請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した電食防止用絶縁転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、汎用或いは鉄道車両用の電動モータの回転軸、発電機或いはＣＴスキャナ等の医療用機器の回転軸の様に、電流が流れる可能性がある回転支持部に組み込む電食防止用絶縁転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータや発電機等、各種電気機器等の回転軸を支承する為の転がり軸受の場合、対策を講じないと、転がり軸受自体に、帰路電流、モータ軸電流等の電流が流れてしまう。転がり軸受に電流が流れた場合、電流の通路となる部分の腐食が進む、所謂電食が発生して、転がり軸受の寿命を著しく短縮してしまう。この様な電食の発生を防止する為、転がり軸受を構成する外輪や内輪の表面に絶縁層を形成する事で、転がり軸受に電流が流れない様にする電食防止用絶縁転がり軸受が、例えば特許文献１に記載されている様に、従来から知られている。
【０００３】
上記特許文献１に記載される等により従来から知られている電食防止用絶縁転がり軸受は、転がり軸受を構成する軌道輪のうちで、相手部材の嵌合支持する部分に、セラミックス、合成樹脂等の絶縁層を形成して成るもので、例えば図３に示す様に構成されている。転がり軸受は、内輪１の外周面に形成した内輪軌道２と外輪３の内周面に形成した外輪軌道４との間に複数の転動体５を設ける事で、上記内輪１と外輪３との相対的回転を自在としている。これら各転動体５は、環状の保持器６により、円周方向等間隔に配置した状態で、転動自在に保持している。そして、上記外輪３の外周面及び軸方向両端面に、セラミックス溶射層である絶縁層７を形成している。この様な電食防止用絶縁転がり軸受の場合、上記外輪３を金属製のハウジングに内嵌支持した状態では、上記絶縁層７が、これら外輪３とハウジングとを絶縁する。この結果、これら外輪３とハウジングとの間に電流が流れなくなり、上記転がり軸受の構成各部材１、３、５に、上述した様な電食が発生しなくなる。尚、絶縁層７を形成する軌道輪を、図示の様な外輪３に代えて、内輪１とする構造も、上記特許文献１に記載されている。
【０００４】
又、特許文献２には、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる、電食防止用絶縁転がり軸受に関する発明が記載されている。この特許文献２に記載された発明の場合には、絶縁層７を構成するセラミックスを、アルミナ（Al2Ｏ3）を９９重量％以上含有するものとしている。又、これと共に、上記絶縁層７を、両軌道２、４を設けた面以外に形成したセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成したものとしている。更に、このセラミックス溶射層の厚さを、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を除いて０．４mm以下とし、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層の厚さを、０．２５mm以上としている。この様な構成を採用すれば、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる。
【０００５】
又、特許文献３には、電食防止とクリープ防止とを図れる電食防止用絶縁転がり軸受に関する発明が記載されている。この特許文献３に記載された発明の場合には、外周面に凹溝を形成した外輪の表面を、樹脂、合成ゴム等の絶縁被膜により覆うと共に、上記凹溝に弾性リングを装着している。この様な構成を採用すれば、絶縁被膜により電食防止を図れると共に、上記凹溝に装着した上記弾性リングにより、上記外輪のクリープ防止を図れる。但し、この特許文献３に記載された発明の場合には、樹脂、合成ゴム等により絶縁被膜を構成している為、この絶縁被膜の構成によっては、絶縁性能の確保や耐久性の確保、低コスト化を十分に図れない可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／０４９７２７号パンフレット
【特許文献２】特開２００７−１４７０７２号公報
【特許文献３】特開平１０−１５９８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の電食防止用絶縁転がり軸受は、上述の様な事情に鑑みて、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができ、しかも、クリープ防止も図れる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電食防止用絶縁転がり軸受は、前述した従来から知られている電食防止用絶縁転がり軸受と同様に、互いに同心に配置された、それぞれが金属製である１対の軌道輪（例えば内輪及び外輪）と、これら両軌道輪の互いに対向する面に形成された１対の軌道面（例えば内輪軌道及び外輪軌道）同士の間に転動自在に設けられた、それぞれが金属製である複数個の転動体（例えば玉）とを備える。
そして、上記両軌道輪のうちの少なくとも一方の軌道輪の表面のうちで軌道面を設けた面以外の面、即ち、ラジアル転がり軸受の場合には、何れかの周面及び軸方向両端面を、スラスト転がり軸受の場合には何れかの軸方向片面及び内外両周面を、セラミックス製の絶縁層により被覆している。
【０００９】
特に、本発明の電食防止用絶縁転がり軸受に於いては、上記絶縁層を構成するセラミックスを、アルミナ（Al2Ｏ3）を９９重量％以上含有するものとしている。
又、上記絶縁層を、上記両軌道を設けた面以外に形成したセラミックス溶射層の表面を研磨する事により形成したものとしている。
又、このセラミックス溶射層の厚さを、隣り合う面同士の間の折れ曲がり連続部を除いて０．４mm以下とし、このセラミックス溶射層を研磨して得られた上記絶縁層の厚さを、０．２５mm以上としている。
更には、上記軌道輪の周面（例えば外輪の外周面又は内輪の内周面）に全周に亙って凹溝を設けると共に、この凹溝に弾性リング（ゴムの如きエラストマー等の弾性を有する材料により造られた円環状の部材で、例えばＯリング）を、この軌道輪の周面に形成した絶縁層の表面から径方向に突出する状態で装着している。尚、この様に弾性リングが絶縁層の表面から径方向に突出するのは、少なくとも電食防止用絶縁転がり軸受を回転支持部に組み込む前の状態を言う（組み込まれた状態で弾性リングは圧縮され、絶縁層の表面とほぼ同じ高さになる）。
【００１０】
又、上述の様な本発明の電食防止用絶縁転がり軸受を実施する場合により好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記凹溝を１対、軸方向に離隔した状態で設け、これら両凹溝にそれぞれ弾性リングを装着する。更に、上記絶縁層の表面で、これら両弾性リング同士の間部分に潤滑剤を塗布する。尚、この潤滑剤の塗布は、電食防止用絶縁転がり軸受を回転支持部に組み込む以前に行う。
又、好ましくは、請求項３に記載した発明の様に、上記絶縁層を、酸化チタン（TiＯ2）を０．０１〜０．２重量％含有するアルミナの溶射層（酸化チタン以外の残部はアルミナ）とする。
又、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、上記絶縁層であるセラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度と、このセラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率の向上とを目的として、粒径が１０〜５０μｍで、平均粒径が１５〜２５μｍであるアルミナを使用する。
【発明の効果】
【００１１】
上述の様に構成する本発明の電食防止用絶縁転がり軸受によれば、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができ、しかも、クリープ防止も図れる。
即ち、絶縁層を、上述したセラミックス製の所定のものとしている為、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる。尚、この点に関しては、前述した特許文献２に詳しく記載されている。
しかも、本発明の場合には、軌道輪に設けた凹溝に弾性リングを装着している為、この弾性リングによりクリープ防止も図れる。
【００１２】
又、請求項２に記載した発明の様に、軸方向に離隔して設けた１対の凹溝にそれぞれ装着した弾性リング同士の間部分に潤滑剤を塗布すれば、軌道輪がクリープした場合でも、この潤滑剤により摩擦に伴う損傷（摩耗）を低減できる（互いに擦れ合う面同士に加わる摩擦力を低減できる）。
又、請求項３に記載した発明の様に、絶縁層を、酸化チタンを０．０１〜０．２重量％含有するアルミナの溶射層とすれば、酸化チタンを含まないホワイトアルミナの場合に比べ、良好な外観の確保を図れる。即ち、酸化チタンを０．０１重量％以上含有させる事により、封孔処理に使用する合成樹脂として、適切な色彩のものを使用する事で、表面に、製品の外観を悪くする程の色むらを生じる事を防止できる。尚、上記酸化チタンを、０．２重量％を越えて含有させると、必要とする絶縁性能を確保する為に要する、上記セラミックス溶射層の厚さが大きくなる。そこで、上記酸化チタンの含有量は、０．０１〜０．２重量％の範囲に規制する。
【００１３】
尚、セラミックス溶射層中に於ける、上記酸化チタンの含有量を、０．２重量％以下に抑える事により、溶射層形成時の材料（アルミナ粒）の歩留が多少は悪化する。但し、請求項４に記載した発明の様に、粒径が１０〜５０μｍで、平均粒径が１５〜２５μｍであるアルミナを使用すれば、上記セラミックス溶射層を構成するアルミナの付着効率を向上させる事と合わせて、上記セラミックス溶射層の厚さ寸法に関する精度を向上させ、コスト上昇を抑えられる。即ち、付着効率の向上による材料費の節約と、寸法精度の向上による仕上加工の容易化（仕上加工時間の短縮化）とにより、電食防止用絶縁転がり軸受の製造コストの低廉化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、３、４に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、単列深溝型のラジアル玉軸受を構成する外輪３の外周面８に、全周に亙って１対の凹溝１１、１１を、互いに軸方向に離隔した状態で設けている。そして、この様な凹溝１１、１１を設けた上記外輪３の外周面８及び軸方向両端面９、９に、絶縁層７ａを形成している。この絶縁層７ａは、アルミナを９９重量％以上含むセラミックスの溶滴を上記外周面８及び軸方向両端面９、９に噴射して成る、セラミックス溶射層である。尚、上記絶縁層７ａは、酸化チタンを０．０１〜０．２重量％含有するアルミナの溶射層とする。この様なセラミックス溶射層である、上記絶縁層７ａは、上記外周面８及び軸方向両端面９、９の他、この外周面８の軸方向両端縁とこれら軸方向両端面９、９の外周縁とを連続させる、断面四分の一円弧状の折れ曲がり連続部１０、１０の表面も覆っている（勿論、凹溝１１、１１の内面も覆っている）。そして、これら各面を覆っている、上記絶縁層７ａの厚さ寸法のうち、上記外周面８及び軸方向両端面９、９の表面を覆っている部分の厚さ寸法に関しては、０．４mm以下に抑えている（凹溝１１、１１の内面を覆っている部分に関しては、厚さ寸法を０．４mm以下に抑えなくても良い）。そして、これら各部分（凹溝１１、１１の内面は除く）の厚さ寸法を０．４mm以下に抑える事により、上記両折れ曲がり連続部１０、１０の表面を覆っている部分の厚さ寸法を、０．４８mm以下に抑えている。
【００１５】
又、上記絶縁層７ａのうち、上記外周面８及び軸方向両端面９、９の表面を覆っている部分を研磨する（凹溝１１、１１の内面は必要に応じて研磨する）事により、これら各部分を平滑面とし、これら各面８、９と上記外輪３を内嵌固定するハウジングの内面とが密に当接する様にしている。この様な研磨に伴って、上記各面８、９を覆っている上記絶縁層７ａの表面部分が、研磨取代分だけ除去されて、この絶縁層７ａの厚さ寸法が、セラミックス溶射層を形成した状態よりも薄くなっている。但し、上記研磨取代を除去した後の厚さに関しても、０．２５mm以上確保している。これに対して、上記絶縁層７ａのうちで上記両折れ曲がり連続部１０、１０の表面を覆っている部分（並びに凹溝１１、１１の表面を覆っている部分）に関しては、研磨する事なく、そのままの（セラミックスの溶滴を噴射したままの）状態とする。
【００１６】
又、本例の場合には、上記各凹溝１１、１１に、ゴムの如きエラストマー等の弾性を有する材料により造られた円環状の部材、例えばＯリングである弾性リング１２、１２を、それぞれ装着している。これら両弾性リング１２、１２は、上記各凹溝１１、１１に装着した状態で、これら凹溝１１、１１の底部と反対側部分が、上記絶縁層７ａ（の表面）から径方向外方に突出する。そして、この様な弾性リング１２、１２を装着した外輪３を、例えば回転支持部を構成するハウジングに組み込んだ状態で、これら両弾性リング１２、１２は圧縮され、上記絶縁層７ａの表面とほぼ同じ高さになる。
【００１７】
上述の様に構成する、本例の電食防止用絶縁転がり軸受の場合には、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができ、しかも、クリープ防止並びに加工作業の容易化も図れる。
即ち、上記絶縁層７ａを、上述したセラミックス製の所定のものとしている為、絶縁性能の確保と、耐久性の確保と、低コスト化とを高次元で並立させる事ができる。尚、この点に関しては、前述した特許文献２に詳しく記載されている。
しかも、本例の場合には、上記外輪３に設けた１対の凹溝１１、１１に装着した上記弾性リング１２、１２により、クリープ防止も図れる。
【００１８】
［実施の形態の第２例］
図２は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、外輪３の外周面８に形成した絶縁層７ａの表面で、１対の凹溝１１、１１にそれぞれ装着した弾性リング１２、１２同士の間部分に、グリース又は潤滑油等の潤滑剤１３を（全周に亙って）塗布している。尚、この潤滑剤１３の塗布は、本例の電食防止用絶縁転がり軸受を回転支持部（例えば回転支持部を構成するハウジング）に組み込む以前に行う。尚、上記各弾性リング１２、１２（の外周面）には、上記潤滑剤１３が付着しない様にし、これら各弾性リング１２、１２とハウジングの内周面との摩擦に基づいて、クリープを防止できる様にする。
この様な本例の場合は、ハウジングに外輪３を組み込んだ状態で、この外輪３がハウジングに対しクリープした場合（例えば弾性リング１２、１２のクリープ阻止力を超える様な力が外輪３に加わった場合）でも、これら外輪３の外周面８に形成した絶縁層７ａの表面とハウジングの内周面との間に存在する潤滑剤１３の存在に基づき、これら互いに擦れ合う両面同士に加わる摩擦力を低減できる｛摩擦に伴う損傷（摩耗）を低減できる｝。
その他の構成及び作用は、上述した第１例と同様であるから、重複する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、図示の様な単列深溝型のラジアル玉軸受に限らず、アンギュラ型、複列等、他の型式のラジアル玉軸受や、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、スラスト玉軸受或いはスラストころ軸受等、他の型式の転がり軸受で実施する事もできる。スラスト転がり軸受で実施する場合に絶縁層は、内外両周面と軸方向片面とに形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す半部断面図。
【図２】同第２例を示す半部断面図。
【図３】従来構造の１例を示す半部断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１    内輪
２    内輪軌道
３    外輪
４    外輪軌道
５    転動体
６    保持器
７、７ａ  絶縁層
８    外周面
９    軸方向端面
１０    折れ曲がり連続部
１１    凹溝
１２    弾性リング
１３    潤滑剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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