JPH065090B2 - ころがり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気絶縁や防振の目的で、外輪または内輪の
少なくとも一方の軌道輪の表面にゴム，合成樹脂等の被
覆層を形成したころがり軸受とその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電動機，発電機，車両用駆動装置，車両用軸受
装置など、軸受まわりに電気機器が存在する機器に使用
されている玉軸受，円筒ころ軸受，ニードル軸受，円す
い軸受，球面軸受などのころがり軸受にあっては、外輪
内輪からなる軌道輪間の転動体を介して軌道輪に電気が
流れることがある。転動体と軌道輪との接触は点接触ま
たは線接触であり、ここに電流が流れると転動体と軌道
輪との間で放電して局部的に溶融し、軸受の損耗や潤滑
油の黒化を生じて軸受寿命に達する前に使用不能となる
おそれがある。

これを防止するため、従来から種々の対策がとられてい
る。例えば、特開昭５５−１０１１１号公報には、ころ
がり軸受の軌道輪の周面に下地用の被膜処理を施した
後、プラスチック被覆を施して絶縁する技術が提示され
ている（第１従来例）。また、特開昭５９−１０３０２
３号公報には、溶射法により無機化合物の絶縁被膜を形
成する技術が提示されている（第２従来例）。更に、実
開昭６０−１６１７２１号公報，実開昭６１−２４５４
号公報には、軌道輪の外表面に絶縁被膜としての合成樹
脂等の有機化合物を含浸させたセラミック被膜を形成す
る技術がそれぞれ提示されている（第３従来例）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記各種の対策のうち、例えば第１従来例
のように軌道輪の周面にゴムやプラスチックの絶縁被覆
を露出した状態で形成したものは、軸受使用時に加わる
熱や水，灯油，潤滑油その他の薬品等の単独または相乗
作用により絶縁被覆の材質劣化を生じて、荷重負荷，は
めあいなどの軸受の重要機能に支障をきたすという問題
点があった。

更に、ゴムやプラスチック被覆は金属材料に比べて高精
度の加工が困難である。そのため、軸受において特に高
い精度が要求されている軌道論のはめあい面での寸法精
度が鋼製標準軸受と比べて劣り、製品の組付精度が低下
するという問題点があった。

これに対して、プラスチック層の代わりに無機化合物の
絶縁被膜やセラミック被膜を軌道輪の外表面に形成する
ようにした上記第２，第３の従来例では、材質劣化や寸
法精度が悪くなる欠点は少ないが、被膜自体が脆いから
相手部材への軸受取付け時ないし取外し時に損傷や剥離
が生じ易いという問題点があった。

また前記従来例にあっては、絶縁被膜が軌道輪（外輪）
の外周面との端面のみに形成されていたため、軸受の組
付け時における外輪の端面とこれと対向する相手部材
（ハウジング）との間の沿面距離が前記被膜の厚さ分し
かなく、従って使用中に前記外輪の内周縁部に軸受内の
金属摩耗粉を含んだグリースの付着により、前記対向面
間での十分な絶縁が得られにくいなどの問題もあった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、 軸受の重要機能が損なわれることがなく、製品の組付精
度が低下するおそれもなく、また相手部材への軸受取付
け時ないし取外し時に損傷や剥離を生じることもなく、
しかも高い信頼度の電気絶縁機能と防振機能を有するこ
ろがり軸受とその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のころがり軸受は、内
外の軌道輪のうち少なくとも一方の軌道輪の反軌道面側
の周面と端面とに非金属性の被覆層を有するころがり軸
受において、前記少なくとも一方の軌道輪の端面と軌道
面側の周面とが交わる端縁を切り欠いて周溝が形成さ
れ、前記被覆層は、ゴム，合成樹脂等の弾性材からな
り、軌道輪の反軌道面側の周面と端面の全部を覆うと共
に前記周溝内に回り込んで形成され、且つはめあい面に
は前記被覆層を介して薄肉金属環体が一体的に結合され
ており、しかも前記被覆層と薄肉金属環体とが段差なく
なめらかにつながっていることを特徴とする。

前記被覆層は電気絶縁被覆層として形成することができ
る。また、防振被覆層として形成することもできる。更
に電気絶縁被覆層兼防振被覆層として形成することもで
きる。

本発明のころがり軸受の製造方法は、金型に、端面と軌
道面側の周面とが交わる端縁を切り欠いて形成した周溝
を有する一方の軌道輪を配置して、該軌道輪の周溝と端
面と反軌道面側の周面とを囲むキャビティを形成すると
共に、前記反軌道面側の周面に所望のすきまを介して対
向する金属環体を金型に浅く嵌入せしめて配置し、次い
で、前記キャビティ内にゴム，合成樹脂等の弾性材から
なる成形材料を封入して固化せしめ、その後被成形体を
金型から取り出してから金属環体の突出面を含む不用突
出箇所を削除することを特徴とする。

〔作用〕

軸受軌道輪の周面を覆うゴム，合成樹脂等の電気絶縁性
弾性材からなる被覆層のうち、重要機能を果たすはめあ
い面部分は薄肉金属環体で包み保護されており、露出し
ていない。したがって、熱，水，灯油や潤滑油などによ
る材質劣化が有効に抑制され、軸受の重要機能が損なわ
れずに長期にわたって維持される。

また、特に高精度の加工が必要とされる相手部材とのは
めあい面において、高精度加工の困難なゴム，合成樹脂
等ではなく薄肉金属環体の外表面を有することにより、
鋼製標準軸受と同等の寸法精度とすることができる。

また、薄肉金属環体と上記被覆層との境界は面一の一体
構造とされ、且つ、はめあい面から肩口を経て軸受端面
の末端部分に至るまでの表面全部を滑らかに連続し凹凸
のない構成したことにより、軸受を相手部材に組み込む
際や取り外す際に引っ掛かり、損傷を受けることも防止
できる。

また、被覆層で軌道輪本体の反軌道面側の周面と端面の
全部を覆い、更に端面の周縁に設けた周溝内に回りこま
せた構成としたことにより、被覆層の剥離を完全に防止
することができる。

更に、相手部材と対面する箇所に金属製の軌道輪本体が
露出する部分はないから、通電の可能性を大幅に低減さ
せることができ、絶縁性能に対する信頼性が高い。

加えて、軌道輪端面の全面を弾性材で被覆した構成とし
たことにより、ラジアル方向のみでなくアキシャル方向
の振動に対しても大きな防振機能を付与することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を外輪に施した実施例を図とともに説明す
る。

第１図，第２図は、本発明のころがり軸受の一実施例を
示し、電動機用の玉軸受１（以下、単に軸受という）に
適用したものである。軌道輪である外輪２と内輪３との
間に保持器４で保持された転動体としての玉５が転動自
在に介装されていて、外輪２は相手部材のハウジング６
に嵌合され、内輪３は軸７に嵌合される。この軸受１
は、外輪本体８の反軌道面側の周面となる外周面９と、
これに続く端面１０とが、非金属性の被覆層１１で覆わ
れている。

第２図によりさらに詳説すると、外輪本体８には、端面
１０と、軌道溝１３ａを有する軌道面側の周面となる内
周面１３とが交わる周端縁を切り欠いて、周溝１４が形
成されている。この周溝１４は、この実施例の外輪外径
１７０mm程度の場合で奥行き２mm程である。前記非金属
性の被覆層１１は、外輪本体８の外周面９と端面１０の
全部を覆うと共に前記周溝１４内に回り込んで形成され
ている。この被覆層１１はゴム，合成樹脂材などの弾性
材料からなり、この実施例のものはポリウレタンであ
る。その厚みは、電気絶縁機能を確保するためには少な
くとも０．１mmを必要とする。絶縁機能の他に防振機能
をも必要とする場合には、最も厚い箇所では１mm以上と
するのが望ましい。もっとも２．０mmを越えると、軸受
にかかる負荷により被覆層１１の歪が過大となるから好
ましくない。

更に、外輪本体８の反軌道面側の周面である外周面９を
覆う部分の被覆層１１の外周面には、外輪本体８の幅よ
り幾らか狭い幅で厚さ１mm程の薄肉金属環体１５が一体
的に結合されている。この薄肉金属環体１５は必ずしも
エンドレスの環でなく、巻形状の有端リングのものでも
よい。薄肉金属環体１５と外輪本体８の外周面９との間
に介在する被覆層１１の厚みは、勿論、電気絶縁機能を
確保するべく０．１mm以上とされ、この実施例では０．
５mmである。

かくして、薄肉金属環体１５は、外輪本体８の外周面９
を覆う被覆層１１内に面一に埋め込まれた状態とされ、
ゴム，合成樹脂材の被覆層１１との境界には段差がな
い。被覆層１１はその境界から湾曲肩口を経て軸受端面
１０の末端に至るまで凹凸なしに滑らかに連続してい
る。

このように構成される軸受１の外輪２の製造方法を、第
３図ないし第５図に基づいて次に述べる。

予め、外輪本体８に周溝１４を切削加工で形成してお
く。また薄肉金属環体１５も別途に制作しておく。上記
の周溝１４を備えた外輪本体８と薄肉金属環体１５は、
サンドブラストした後、脱脂し、必要箇所に接着剤を塗
布して金型にセットする。

金型は、第３図に示すような上型２０、下型２１、径方
向に２分割可能な割型の外型２２、この割型を分離しな
いように保持する外型押さえ２３を備えており、外型２
２の内周の外輪本体８の外周面９に対向する面には、薄
肉金属環体１５を装着する浅い周溝２４を有している。

外輪本体８は、上型２０と下型２１により周溝１４の末
端部を上下方向に挟持して装着される。薄肉金属環体１
５は、外型２２の周溝２４に装着される。この時点での
薄肉金属環体１５は、周溝２４への装着しろの分厚く形
成されている。

なお、薄肉金属環体１５をエンドレスの環でなく、巻形
状の有端リングとすることもある。

外輪本体８を装着した下型２１に、薄肉金属環体１５が
装着された外型２２を被せる。これにより、外輪本体８
の外周面９と、端面１０と、端末の周溝１４とを囲むキ
ャビティＣを形成する。そのキャビティＣのうち、外周
面９と薄肉金属環体１５とで挟まれた部分は、その他の
部分よりすきまが狭くなる。

次いで、前記キャビティＣ内にゲートＧから合成樹脂等
の弾性材からなる成形材料と硬化剤との混合物を注入
し、所定温度で所定時間（例えば９５℃×３０分）加硫
し固化せしめる。固化後、金型を開いて、第５図に示す
形状の被成形体を取り出し、必要に応じてさらに後加硫
処理を行う。

その後、被成形体の片側の端面に突出している不用のゲ
ート部分ｇを切削除去する。更に薄肉金属環体１５の外
周面が外型２２の周溝２４への装着しろｈ分だけ突出し
ているのを、不用部分として面一になるまで旋削及び研
磨にて除去して仕上げ、形状・寸法を整える。

このようにして外表面が非金属性の被覆層１１で覆われ
ている外輪２が得られる。この外輪２と内輪３との間に
保持器４と転動体５を組み込めば軸受１が得られる。

軸受１の外周面を覆う被覆層１１のうち、はめあい面と
して重要機能を果たす表面部分は薄肉金属環体１５で保
護されて露出しないから、熱，水，灯油や潤滑油などに
よる材質劣化を有効に抑制することができる。

更に、特に高精度の加工が必要とされる外輪２のはめあ
い面において、高精度加工の困難なゴム，合成樹脂等で
はなく薄肉金属環体１５の外表面を有することにより、
鋼製標準軸受と同等の寸法精度とすることができる。

また、その薄肉金属環体１５と外輪本体８との間に介在
せしめた被覆層１１の電気抵抗は、外輪２単体で測定可
能であり（例えばこの実施例のものは１００ＭΩ以
上）、これにより絶縁性を容易に評価することができ
る。

また、薄肉金属環体１５とゴム，合成樹脂等の弾性材の
層との境界は面一とされ、且つ、外周面の肩から軸受端
面に至る部分まで滑らかに連続した、凹凸のない一体構
造としたことにより、軸受を相手部材に組み込む際や取
り外す際に引っ掛かり、損傷を受けることも防止でき
る。

また、被覆層１１で外輪本体８の外周面９と端面１０の
全部を覆い、更に端面の周縁に設けた周溝１４内に回り
こませたことにより、被覆層１１の剥離を完全に防止す
ることができる。更に、相手部材のハウジングと対面す
る箇所に金属製の外輪本体８が露出する部分はないか
ら、通電の可能性を大幅に低減させることができる。

ちなみに、端面の周溝１４内に被覆層１１を回りこませ
て形成しない場合には、被覆層１１で端面全体を完全に
覆うことは製法上不可能であり、端面途中までしか形成
できないから、端面には幾らかの金属露出部が残される
ことになる。このような端面露出部分を有すると、相手
部材に組付けたときの相手部材と露出端面間のすきま距
離は０．５mm程度のため、相手部材と外輪２との間で高
電位差が生じると、すきま内の空気や金属摩耗粉の混入
したグリース等を介して相手部材と通電する可能性があ
る。

更にまた、端面の全面を弾性材の被覆層１１で覆うこと
により、ラジアル方向のみでなくアキシャル方向の防振
機能をも大きくすることができる利点がある。

上記実施例では、絶縁と防振の両機能を考慮して被覆層
１１を電気絶縁層兼防振層とし軸受について述べたが、
いずれか一方の機能を特に重視し強調した軸受を必要と
する場合は、被覆層１１を構成するゴム，合成樹脂等の
材料の種類，層の厚み，硬度等を調整することにより、
被覆層１１を電気絶縁被覆層または防振被覆層のいずれ
かとして形成することもできる。

なお、上記実施例は被覆層１１と薄肉金属環体１５とを
外輪２側にのみ形成したが、内輪３側に設けてもよい。
その場合は内輪内径面がはめあい面となる。更に、外輪
と内輪との双方に設けることも可能であり、その場合は
より大きな絶縁機能及び防振機能が得られる。

また、玉軸受のみを対象とするものではなく、ころ軸受
に対しても適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のころがり軸受は、少なく
とも一方の軌道輪の端面と軌道面側の周面とが交わる端
縁を切り欠いて周溝を形成すると共に、ゴム，合成樹脂
等の弾性材からなる被覆層で軌道輪の反軌道面側の周面
と端面の全部を覆い、被覆層の端末は前記周溝内に回り
込んで形成した。そして、前記反軌道面側の周面には前
記被覆層を介して薄肉金属環体が一体的に結合されてお
り、しかも前記被覆層と薄肉金属環体とが段差なくなめ
らかにつながった構成とした。そのため、荷重負荷，は
めあいなどの軸受の重要機能に支障をきたすことがな
く、製品の組付精度が低下するおそれもなく、また相手
部材への軸受取付け時ないし取外し時に損傷や剥離を生
じることもなく、また前記被膜層が端面側の周溝内に回
り込んで形成されていることにより、その回り込んだ距
離分だけ軌道輪の端面と相手部材との沿面距離が大きく
なる結果、前記軌道輪の周溝側の周縁部金属摩耗粉を含
んだグリースが付着しても、その支障を受けることもな
く、従って、高い信頼性の下に所要の電気絶縁機能と防
振機能を備えたころがり軸受を提供できるという効果が
得られる。

また、本発明のころがり軸受の製造方法は、軌道輪の端
面の末端に周溝を設けた軌道輪を金型内に配置して、そ
の軌道輪の周溝と端面と反軌道面側の周面とを囲むキャ
ビティを形成すると共に、前記反軌道面側の周面にすき
まを介して対向する金属環体を金型に浅く嵌入せしめて
配置し、そのキャビティ内にゴム，合成樹脂等の弾性材
からなる成形材料を封入して固化せしめ、その後被成形
体を金型から取り出してから金属環体の突出面を含む不
用突出箇所を削除するものとした。そのため、上記本発
明のころがり軸受が容易に量産できるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のころがり軸受の一実施例の縦断面図、
第２図は第１図の要部拡大図、第３図は本発明のころが
り軸受の製造工程における金型組付け状態を示す断面
図、第４図は成形材料を注入した金型断面図、第５図は
金型から取り出した直後の成形品の要部拡大断面図であ
る。 図中、１はころがり軸受、２は外輪、３は内輪、８は外
輪本体、９は外周面、１０は端面、１１は被覆層、１４
は周溝、１５は薄肉金属環体。

フロントページの続き (72)発明者 渡邉 朝紀 東京都国分寺市光町２丁目８番38 財団法 人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 木下 紘治 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内 (72)発明者 布施 芳哉 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内外の軌道輪のうち少なくとも一方の軌道
   輪の反軌道面側の周面と端面とに非金属性の被覆層を有
   するころがり軸受において、 前記少なくとも一方の軌道輪の端面と軌道面側の周面と
   が交わる端縁を切り欠いて周溝が形成され、 前記被覆層は、ゴム，合成樹脂等の弾性材からなり、軌
   道輪の前記反軌道面側の周面と端面の全部を覆うと共に
   前記周溝内に回り込んで形成され、 且つ前記反軌道面側の周面には前記被覆層を介して薄肉
   金属環体が一体的に結合されており、しかも前記被覆層
   と薄肉金属環体とが段差なくなめらかにつながっている
   ことを特徴とするころがり軸受。
2. 【請求項２】前記被覆層が電気絶縁被覆層である請求項
   (1)記載のころがり軸受。
3. 【請求項３】前記被覆層が防振被覆層である請求項(1)
   記載のころがり軸受。
4. 【請求項４】金型に、端面と軌道面側の周面とが交わる
   端縁を切り欠いて形成した周溝を有する一方の軌道輪を
   配置して、該軌道輪の周溝と端面と反軌道面側の周面と
   を囲むキャビティを形成すると共に、前記反軌道面側の
   周面に所望のすきまを介して対向する金属環体を金型に
   浅く嵌入せしめて配置し、 次いで、前記キャビティ内にゴム，合成樹脂等の弾性材
   からなる成形材料を封入して固化せしめ、 その後被成形体を金型から取り出してから金属環体の突
   出面を含む不用突出箇所を削除することを特徴とする請
   求項(1)記載のころがり軸受の製造方法。