(57)【要約】【課題】電食防止機能を備えた転がり軸受において、短絡経路を容易に組み込めるようにすることである。【解決手段】内輪１１と外輪１２の外径面１１ａと内径面１２ａにそれぞれ内輪通電面１７と外輪通電面１８が設けられ、各通電面１７、１８に微小突起が形成される。内輪１１と外輪１２の間に介在される複数の玉の間に通電用の円筒ころ２３が介在され、これらが共通の保持器１６に保持される。その円筒ころ２３が前記通電面１７、１８と金属接触することにより短絡経路が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道輪を構成する内輪(１１)と外輪(１２)、前記内輪(１１)と外輪(１２)の間に介在された所要数の転動体、これらの転動体を保持する保持器(１６)からなる転がり軸受において、
前記転動体の中に少なくとも1個の通電用転動体が前記保持器(１６)に保持された状態で介在され、前記内輪(１１)の外径面(１１ａ)に内輪通電面(１７)、外輪(１２)の内径面(１２ａ)に外輪通電面(１８)がそれぞれ設けられ、前記通電用転動体が該内輪通電面(１７)と外輪通電面(１８)に金属接触したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記の金属接触が、前記各通電面(１７、１８)の全周に存在する多数の微小突起と前記通電用転動体との接触により行われ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】
前記各通電面(１７、１８)の微小突起が、当該通電面(１７、１８)に対する仕上げ加工を施すことなく残された粗面に含まれる無数の凹凸(１９)によって形成された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】
前記各通電面(１７、１８)の微小突起が、当該通電面(１７、１８)の全周に渡り形成された分散状の微小突起(２０)により形成されたことを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記各通電面(１７、１８)の微小突起が、全周に渡り形成された所要数の微小突条(２２)により形成されたことを特徴とする請求項２に記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記各通電面(１７、１８)の微小突起が、それぞれ、当該通電面に対する仕上げ加工を施すことなく残された粗面に含まれる無数の凹凸(１９)によって形成されたもの、全周に渡り形成された分散状の微小突起(２０)により形成されたもの、又は全周に渡り連続した所要数の微小突条(２２)によって形成されたもののいずれか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７】
前記各通電面(１７、１８)に形成される微小突起の高さが、前記通電用転動体と前記各通電面(１７、１８)との間に生じる潤滑剤の油膜(２１)の厚さと同程度かこれより高く形成されたことを特徴とする請求項1から６のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項８】
前記通電用転動体が前記保持器(１６)に設けられた屈曲部(２９)との接触によって前記内輪通電面(１７)に押し当てられたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項９】
前記の転動体が玉(１５)により、前記通電用転動体が円筒ころ(２３)によりそれぞれ形成されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１０】
前記内輪(１１)の軌道(１３)の両側に前記内輪通電面(１７)、前記外輪(１２)の軌道(１４)の両側に前記外輪通電面(１８)がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の転がり軸受。
【請求項１１】
前記内輪(１１)及び外輪(１２)の軌道(１３、１４)に沿ってそれぞれの両側に所要深さの周溝(３１、３２)が設けられ、各周溝(３１、３２)の溝底に前記の各通電面(１７、１８)が形成されたことを特徴とする請求項１０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、電食防止構造を備えた転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機などの電気機器に用いられる転がり軸受は、接地が不完全な場合や、高周波電流を使用した場合に、電気機器の電流が転がり軸受の軌道輪及び転動体を通って流れることがある。このとき、軌道輪の軌道面と転動体の間の潤滑油膜の不完全な部分において発生するスパークにより軌道面が局部的に溶解される現象、いわゆる電食が生じ、軸受寿命を縮める要因となる。
【０００３】
前記の電食を防止するために、軌道輪を構成する外輪の外径面にセラミックの溶射皮膜を形成することが知られている（特許文献１）。また、通電ブラシを内外輪間に付設することにより内外輪間を電気的に短絡することも知られている（特許文献２）。さらに、内外輪間に導電性グリースを封入することにより、軸受に流入した電流をそのグリースを通じて流すようにしたものも知られている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３３８７６号公報（「発明を実施するための最良の形態」の段落００１２）
【特許文献２】実用新案登録第２５４６４７２号公報（「実施例」の段落０００７）
【特許文献３】特開２００７−１００００６号公報（「発明を実施するための最良の形態」の段落００３２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の特許文献１に開示されたように、外輪の外径面にセラミックの溶射皮膜を設ける方法によると、その外輪をハウジングに組み込む際に溶射皮膜を破壊させることがある。また、この方法をグリース潤滑の軸受に適用した場合は、軸受の回転によって発生する熱の放散が溶射皮膜によって妨げられるため、ハウジングを通じて放熱することができず、軸受の焼き付きの要因となる。
【０００６】
さらに、上記の方法はセラミックを溶射する加工コストや材料費が高くつくこと、溶射皮膜にクラックが発生した場合の対策として溶射皮膜の空孔に合成樹脂を含浸させて封孔処理を施す必要があることなどの問題もある。
【０００７】
特許文献２に開示されたように、通電ブラシを用いて短絡する方法は、通電ブラシの滑り接触に起因してＰＶ値が高くなることが懸念され、軸受の高速回転に支障を来たす問題のほか、ブラシの摺接音が発生する問題もある。
【０００８】
特許文献３のように、導電性グリースを封入する方法は、グリースにカーボンブラックなどの導電物質が混入されるため、高速回転に不向きであり、また回転音が高くなるなどの問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、以上のような従来技術の問題を解消し、組立てが容易であり、安定した電食防止効果のある転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、この発明においては、軌道輪を構成する内輪１１と外輪１２、前記内輪１１と外輪１２の間に介在された所要数の転動体、これらの転動体を保持する保持器１６からなる転がり軸受において、前記転動体の中に少なくとも1個の通電用転動体が前記保持器１６に保持された状態で介在され、前記内輪１１の外径面１１ａに内輪通電面１７、外輪１２の内径面１２ａに外輪通電面１８がそれぞれ設けられ、前記通電用転動体が該内輪通電面１７と外輪通電面１８に金属接触した構成を採用した。
【００１１】
前記構成の転がり軸受においては、通電用転動体が内輪通電面１７と外輪通電面１８に金属接触することにより、通電用転動体とを通じた電気的な短絡経路が内輪１１と外輪１２の間に形成される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は以上の構成であるので、以下の効果を奏することができる。
ａ）通電転動体を通じた短絡経路が形成されることにより、負荷を受ける転動体に電流が流れることがなく、そのため軌道面における電食が防止される。
【００１３】
ｂ）通電用転動体は、負荷を受ける転動体と同じ保持器１６によって保持されるので、通電用転動体を軸受に容易に組み込むことができる。
【００１４】
ｃ）通電面１７、１８に、仕上げ加工を施すことなく残された粗面に含まれる凹凸１９によって微小突起を形成することにより、特別な加工を施すことなく、通電面１７、１８に多数の微小突起を形成することができる。
【００１５】
ｄ）通電面１７、１８に加工を施しその全周に分散状の微小突起又は複数の微小突条２２を形成することにより、通電面１７、１８の全周に渡り通電用転動体との安定した接触が得られる。
【００１６】
ｅ）負荷を受ける転動体を玉１５により、通電用転動体を円筒ころ２３によりそれぞれ構成することにより、これらを共通に保持する保持器１６の構造が簡単となり、内外輪１１、１２間への装着が容易となる。また、円筒ころ２３により、内外輪の通電面１７、１８との接触面積を十分に確保できるので、安定した電食防止効果を得ることができる。
【００１７】
ｆ）内外輪１１、１２の軌道１３、１４の両側に沿って所要深さの周溝３１、３２が設けられ、その周溝３１、３２の溝底に通電面１７、１８が形成された構成を採ると、円筒ころ２３の公転半径が玉１５の公転半径に近づくので、両者の周速差が小さくなり、保持器１６に与える振動が抑制される。
【００１８】
ｇ）円筒ころ２３を前記保持器１６の屈曲部２９との接触によって内輪通電面１７に押し当てた構成をとることにより、遠心力によって円筒ころ２３が内輪通電面１７から浮き上がることが防止され、通電を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明に係る転がり軸受の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
実施例１の転がり軸受は、図１から図７に示したように、内外に対向した軌道輪を構成する内輪１１と外輪１２、内輪１１の軌道１３と外輪１２の軌道１４の間に介在された所要数の玉１５、前記玉１５の間に介在された通電用の円筒ころ２３、これらの玉１５及び円筒ころ２３を保持する保持器１６によって構成される。
【００２１】
前記内輪１１の軌道１３の両側に存在する内輪外径面１１ａのうち軌道１３に接した所要幅の部分が内輪通電面１７となっている。同様に、外輪１２の軌道１４の両側に存在する外輪内径面１２ａのうち軌道１４に接した所要幅の部分が、外輪通電面１８となっている。これらの内外の各通電面１７、１８は径方向に相互に対向した位置に形成される。
【００２２】
転がり軸受の製造工程において、内外輪１１、１２の各軌道１３、１４は超仕上げ加工が施される。しかし、その両側の外径面１１ａ、内径面１２ａは、このような仕上げ加工が施されることなく、旋削加工の後に熱処理を施したまま残された粗面、又は粗研削されたまま残された粗面であり、その粗面に含まれる凹凸１９（図５（ａ)参照）によって無数の微小突起が全周に渡り形成される。
【００２３】
前記の各通電面１７、１８に積極的に加工を施し、全周に渡り分散状の微小突起２０を形成する場合もある（図５（ｂ）参照）。
【００２４】
前記の玉１５は、図１に示したように、全部で６個使用され、その２個置きの玉１５の間に１個ずつ、全部で３個の円筒ころ２３の組み合わせからなる。図示の場合、全体のバランスを考慮して３個の円筒ころ２３を均等に分散状態に配置しているが、電食防止の観点からは少なくとも１個あればよい。
【００２５】
玉１５は内外の軌道１３、１４の間に介在され、通常の転がり軸受の場合と同様に負荷を受けて動転する作用を行う。円筒ころ２３は通常の円筒ころ軸受の転動体として用いられている金属製のものが使用されるが、ここでは専ら通電転動体として用いられる。円筒ころ２３は、その軸線が軸方向となる向きに配置される。
【００２６】
前記保持器１６は、図４及び図６に示したように、前記の玉１５及び円筒ころ２３に対応した玉保持部２５ところ保持部２６が設けられ、それぞれ玉１５、円筒ころ２３がこれらの部分に保持される。
【００２７】
前記の玉保持部２５に収納保持された玉１５は、内外輪１１、１２の軌道１３、１４の間に介在される（図３参照）。ころ保持部２６に保持された円筒ころ２３は、軌道１３、１４を跨ぎ越し、その両端部がそれぞれ内外の通電面１７、１８の間で挟まれ、両方の通電面１７、１８に接触した状態に配置される（図２参照）。円筒ころ２３の両端部は、微視的には通電面１７、１８に形成された前記の凹凸１９（図５（ａ）参照）によって形成された微小突起又は加工によって形成された微小突起２０（図５（ｂ）参照）に金属接触する。その接触により、内外輪１１、１２の間に円筒ころ２３を経由した電気的な短絡経路が形成される。
【００２８】
前記の円筒ころ２３は、軸受の回転時の遠心力の作用を受けて、内輪通電面１７から浮き上がる傾向がある。このため、一部の円筒ころ２３については、図７に示したように、ころ保持部２６に屈曲部２９を設け（同図の一点鎖線参照）、その屈曲部２９を円筒ころ２３の肩部分に接触させることにより内向きの荷重（図７の矢印Ａ参照）をかけ、その円筒ころ２３を内輪通電面１７に押し当てることが望ましい。
【００２９】
この場合、円筒ころ２３が内輪通電面１７側に押圧されると、該円筒ころ２３は反対側の外輪通電面１８から離れ、この部分での通電が遮断される場合がある。しかし、当該円筒ころ２３が接触した保持器１６、屈曲部２９が設けられていない他のころ保持部２６に保持された円筒ころ２３、その円筒ころ２３が接触する外輪通電面１８を経た短絡経路が形成されるので問題はない。
【００３０】
なお、内外輪１１、１２の対向面の両端部に従来通りのシール部材２７、２８が装着され、その内側にグリースが封入される。
【００３１】
実施例１の転がり軸受は以上のように構成される。次にその作用について説明する。通常の使用状態において、負荷は玉１５によって支持される。円筒ころ２３は実質的に負荷を支持することはない。使用時の回転によって生じる発熱によりグリースが溶融され、玉１５と軌道１３、１４の間に油膜が形成される。また内外輪の通電面１７、１８にも油膜が生じるが、各通電面１７、１８に存在する前記の凹凸１９による微小突起、又は加工された微小突起２０がその油膜を破って円筒ころ２３の外径面と金属接触する。
【００３２】
このような状態において、電流が内輪１１側又は外輪１２側から流入した場合、玉１５と軌道１３、１４間にはグリースの油膜が存在するため電気抵抗値は高い。油膜が不完全であって抵抗値が低下した場合においても、１ＭΩ程度の高抵抗があることが知られている。
【００３３】
玉１５と軌道１３、１４の間の前記の抵抗に比べ、円筒ころ２３を通じた短絡経路は、円筒ころ２３が油膜を破った通電面１７、１８の微小突起に金属接触する構造であるので、遥かに低抵抗である。このため、電流は通電面１７、１８と円筒ころ２３を経た短絡経路を通じて流れる。その結果、玉１５と軌道１３、１４の間にスパークが発生せず、電食が防止される。
なお、玉１５が小サイズの場合は、円筒ころ２３に代えて針状ころを用いることができる。
【実施例２】
【００３４】
図８から図１０に示した実施例２の転がり軸受は、基本的には前記の実施例１と同様の構成であるが、通電面１７、１８の構成においてのみ相違する。即ち、この場合は通電面１７、１８に加工を施し、全周に渡り複数の微小突条２２を平行に形成したものを示している。この微小突条２２の高さは、通電面１７、１８に存在するグリースによる油膜２１（図９の一点鎖線参照）と同程度か若干高い程度である。このような微小突条２２も、「請求項２」にいう「微小突起」に含まれる。
【００３５】
軸受の停止状態においては、グリースが微小突条２２の間に形成された溝に溜まる。回転時の発熱によってグリースが溶融され油膜２１を形成した場合は、微小突条２２の先端が油膜２１と同等か油膜２１より高く突き出し、油膜２１を破って露出した状態となる。微小突条２２の先端の幅は、円筒ころ２３と接触した際の接触圧で排除されその先端面に油膜が残らない程度に狭く形成される。
【００３６】
上記の微小突条２２は、全周に渡り連続したもの、部分的に途切れたもののいずれでもよく、また前記微小突条２２を軸方向に寸断した形状の多数の独立した微小突起を全周に渡り列状に形成したものであってもよい。
その他の構成及び作用は実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する
【００３７】
上述のように、各通電面１７、１８に微小突起を形成して円筒ころ２３と金属接触させる態様としては、通電面１７、１８に対する仕上げ加工を施すことなく残された粗面に含まれる無数の凹凸１９によって形成されたもの（図５（ａ）参照）、全周に渡り形成された分散状の微小突起２０により形成されたもの（図５（ｂ）参照）、又は全周に渡り連続した所要数の微小突条２２によって形成されたもの（図１０参照）等がある。内外の通電面１７、１８において同じ態様の組み合わせ、又は異なった態様の組み合わせをとることができる。
【実施例３】
【００３８】
図１１に示した実施例３の転がり軸受は、基本的には前記の実施例１と同様の構成であるが、通電面１７、１８の構成においてのみ相違する。即ち、この実施例３の場合は、内輪１１の軌道１３及び外輪１２の軌道１４の両側の内輪外径面１１ａと外輪内径面１２ａに所要深さの周溝３１、３２が設けられ、その周溝３１、３２の溝底に内外輪の通電面１７、１８が形成される。
【００３９】
通電用の円筒ころ２３の径は、周溝３１、３２の深さ分だけ実施例１の場合より大径となり、その両端部がそれぞれ通電面１７、１８に接触する。通電面１７、１８には微小突起（図５（ａ）（ｂ）、図１０参照）が形成される。
【００４０】
このような構成をとると、円筒ころ２３の径が相対的に大きくなるので、その公転の外径の大きさが玉１５の公転の外径に近づく。これにより両者の公転の周速差が小さくなる。
【００４１】
玉１５と円筒ころ２３の公転の周速差が大きい場合は、保持器１６に振動が発生し、保持器１６の耐久性を低下させることがある。しかし、この実施例３のような構成をとると周速差が小さくなるので、保持器１６の振動が抑制され耐久性を上げることができる。
【００４２】
その他の構成及び作用は実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１の断面図
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線の断面図
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線の断面図
【図４】図１のＸ３−Ｘ３線の断面図
【図５】（a）（ｂ）実施例１の場合の通電面部分の諸例を示す一部拡大図
【図６】実施例１の保持器部分の一部斜視図
【図７】図４のＸ４−Ｘ４線の断面図
【図８】実施例２の一部省略断面図
【図９】同上の一部省略拡大断面図
【図１０】実施例２の場合の通電面部分を示す一部拡大図
【図１１】実施例３の一部省略断面図
【符号の説明】
【００４４】
１１  内輪
１１ａ  内輪外径面
１２  外輪
１２ａ  外輪内径面
１３  軌道
１４  軌道
１５  玉
１６  保持器
１７  通電面
１８  通電面
１９  凹凸
２０  微小突起
２１  油膜
２２  微小突条
２３  円筒ころ
２５  玉保持部
２６  ころ保持部
２７  シール部材
２８  シール部材
２９  屈曲部
３１  周溝
３２  周溝
【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】
2009270673.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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