特開 2023-74929 転がり軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023074929

(43)【公開日】2023-05-30

(54)【発明の名称】転がり軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 19/06 20060101AFI20230523BHJP

   F16C 19/18 20060101ALI20230523BHJP

   F16C 33/78 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

F16C19/06

F16C19/18

F16C33/78 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021188130

(22)【出願日】2021-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】弁理士法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】早田 史明

【テーマコード（参考）】

3J216

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J216AA02

3J216AA12

3J216AB02

3J216BA19

3J216CA01

3J216CA02

3J216CA04

3J216CA05

3J216CB03

3J216CB07

3J216CB12

3J216CB13

3J216CC03

3J216CC14

3J216CC16

3J216CC24

3J216CC33

3J216CC45

3J216EA03

3J701AA02

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA80

3J701EA03

3J701EA63

3J701EA72

3J701FA11

3J701FA60

3J701GA01

(57)【要約】

【課題】回転速度が上昇した場合にも、外方部材と内方部材とを十分に導通させることができる、転がり軸受装置の構造を実現する。
【解決手段】深溝型玉軸受１を、外輪２と、内輪３と、複数の玉４と、磁場発生装置６とを備えるものとする。磁場発生装置６により、外輪２の内周面と内輪３の外周面との間に存在する環状空間１１に、玉４の自転軸の方向の磁場を発生させる。特に磁場発生装置６は、環状空間１１の全周にわたり磁場を発生させるものとする。磁場発生装置６が発生する磁場を横切るように玉４を公転させることで、玉４に接触角の方向の起電力を発生させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に外輪軌道を備えた、導電性を有する外方部材と、
外周面に内輪軌道を備えた、導電性を有する内方部材と、
前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に配置された、導電性を有する複数の転動体と、
前記外方部材の内周面と前記内方部材の外周面との間に存在する環状空間に、前記転動体の自転軸の方向に一致した方向の磁場を発生させる、磁場発生装置と、を備え、
前記磁場発生装置は、前記環状空間の全周に磁場を発生させるものであり、
前記磁場を横切るように前記転動体を公転させることで、前記転動体に接触角の方向の起電力を発生させる、
転がり軸受装置。

【請求項2】

前記磁場発生装置は、前記転動体を自転軸の方向に関して両側から挟むようにＮ極とＳ極とを配置した、それぞれが円環状の１対の磁石素子から構成されており、
前記磁場発生装置が発生させる磁場は、前記環状空間の円周方向において大きさが変化しない、
請求項１に記載した転がり軸受装置。

【請求項3】

前記外方部材と前記内方部材との一方は、使用時に回転しない静止輪であり、
前記外方部材と前記内方部材との他方は、使用時に車輪とともに回転する回転輪である、
請求項１～２のうちのいずれか１項に記載した転がり軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の車体には、走行時に生じる空気との摩擦などに起因して、静電気が帯電する。そして、車体にある程度電荷が溜まると、絶縁破壊を起こし、放電現象（スパーク）が発生することが知られている。このようなスパークが発生すると、ラジオノイズを生じさせるほか、車載コンピュータに損傷を与える可能性がある。

【0003】

車体に静電気が帯電する要因の一つとして、車輪を回転自在に支持するために用いられるハブユニット軸受と呼ばれる転がり軸受装置のうち、転動体と軌道輪との間に、自動車の走行時に、絶縁性の高い不導体のＥＨＬ油膜が形成されることが挙げられる。

【0004】

自動車の停止時には、転がり軸受装置を構成する転動体と軌道輪とは、ＥＨＬ油膜を介さずに直接金属接触して互いに導通するため、車体に帯電した静電気を、転がり軸受装置を介してタイヤへと流し、地面に放電することができるが、自動車の走行時には、転動体と軌道輪との間にＥＨＬ油膜が形成されるため、帯電した静電気を車体からタイヤへと流すことができなくなる。つまり、ＥＨＬ油膜が、車体とタイヤとの間を絶縁してしまう。この結果、走行時に、車体に静電気が帯電しやすくなる。

【0005】

転動体と軌道輪との間からＥＨＬ油膜を除去すれば、車体の帯電を抑制することが可能になるが、ＥＨＬ油膜は、転がり軸受装置の低トルク化と長寿命化とに寄与するものであるため、車体の帯電抑制のためにＥＨＬ油膜を除去するという対策を採用することはできない。

【0006】

このような事情に鑑みて、たとえば特開２０１５－１０２２００号公報（特許文献１）には、転がり軸受装置を構成する１対の軌道輪である外方部材と内方部材とを、シールリングを構成する導電性ゴム及び導電性グリースにより導通させる技術が記載されている。特開２０１５－１０２２００号公報に記載された従来構造の転がり軸受装置によれば、導電性ゴム及び導電性グリースにより、外方部材と内方部材とを導通させられるため、ＥＨＬ油膜を除去することなく、車体の帯電を抑制することが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５－１０２２００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ただし、特開２０１５－１０２２００号公報に記載された従来構造の転がり軸受装置は、以下のような理由で、車体に帯電した静電気を放電するのに改善の余地がある。

【0009】

すなわち、シールリングを構成する導電性ゴムは、温度上昇時や機械的な力が負荷された際に、ゴムポリマーのブラウン運動が激しくなり、導体成分やイオン成分の結合力が弱まるため、導電性が低下しやすくなる。また、導電性グリースは、攪拌によって、導体成分の結合が切れやすくなり、導電性が低下しやすくなる。このため、特開２０１５－１０２２００号公報に記載された従来構造の転がり軸受装置は、温度上昇や攪拌を生じる回転時（運転時）に導電性が低下する傾向になり、回転速度が速くなるほど導電性は低下しやすくなる。

【0010】

一方、車体には、走行速度が速くなるほど静電気が帯電しやすくなる。したがって、特開２０１５－１０２２００号公報に記載された従来構造の転がり軸受装置により、走行時に、車体に帯電した静電気を十分に放電することは難しくなる。また、導電性グリースに含まれる導体成分として、カーボンブラックを使用した場合には、凝集が発生しやすくなるため、転がり軸受装置の回転抵抗が大きくなる、あるいはゴリ感（カーボンブラックの凝集物を軌道面と転動体との間に噛み込むことによる転がり抵抗の急激な変化）が出る可能性もある。

【0011】

上述したように、転がり軸受装置が、車体とタイヤ間のような２つの部材間を絶縁し、２つの部材のうちの一方から他方へ静電気を逃がすことを妨げてしまう問題は、車輪支持用の転がり軸受装置（ハブユニット軸受）に特有の問題ではなく、各種機械装置の回転支持部に組み込まれる転がり軸受装置においても、同様に生じ得る問題である。

【0012】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、回転速度が上昇した場合にも、外方部材と内方部材とを十分に導通させることができる、転がり軸受装置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】

【0013】

本発明の一態様にかかる転がり軸受装置は、外方部材と、内方部材と、複数の転動体と、磁場発生装置とを備える。
前記外方部材は、導電性を有し、内周面に外輪軌道を備える。
前記内方部材は、導電性を有し、外周面に内輪軌道を備える。
前記転動体は、導電性を有し、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に配置される。
前記磁場発生装置は、前記外方部材の内周面と前記内方部材の外周面との間に存在する環状空間に、前記転動体の自転軸の方向に一致した方向の磁場を発生させる。
なお、自転軸の方向に一致した方向には、自転軸の方向に対して概略一致した方向、すなわち、自転軸の方向に対してわずかに（１０°程度）傾斜した方向も含む。
本発明の一態様にかかる転がり軸受装置では、前記磁場発生装置は、前記環状空間の全周に磁場を発生させるものとし、前記磁場を横切るように前記転動体を公転させることで、前記転動体に接触角の方向の起電力を発生させる。
なお、前記磁場発生装置が発生する磁場の方向は、環状空間の全周において同じ方向である。また、前記接触角の方向とは、公転軸と自転軸とを含む仮想平面内において、前記自転軸の方向に対して直交する方向であり、前記転動体に作用する荷重の作用線の方向を意味する。

【0014】

本発明の一態様にかかる転がり軸受装置では、前記磁場発生装置を、前記転動体を自転軸の方向に関して両側から挟むようにＮ極とＳ極とを配置した、それぞれが円環状の１対の磁石素子から構成することができる。また、前記磁場発生装置が発生させる磁場を、前記環状空間の円周方向において大きさが変化しないものとすることができる。

【0015】

本発明の一態様にかかる転がり軸受装置では、前記外方部材と前記内方部材との一方を、使用時に回転しない静止輪とし、前記外方部材と前記内方部材との他方を、使用時に車輪とともに回転する回転輪とすることができる。この場合には、転がり軸受装置は、ハブユニット軸受となる。

【0016】

本発明の一態様にかかる転がり軸受装置では、前記環状空間に、導電性を有しない潤滑剤を封入することができる。
あるいは、本発明の一態様にかかる転がり軸受装置では、前記環状空間に、導電性を有する潤滑剤を封入することもできる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、回転速度が上昇した場合にも、外方部材と内方部材とを十分に導通させることができる、転がり軸受装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施の形態の第１例にかかる深溝型玉軸受を軸方向から見た状態を示す、模式図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面模式図である。

【図3】図３は、実施の形態の第１例の変形例を示す、図２に相当する図である。

【図4】図４は、実施の形態の第２例にかかるハブユニット軸受を示す、半部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１及び図２を用いて説明する。本例では、転がり軸受装置の例として、深溝型玉軸受１を用いて説明する。なお、深溝型玉軸受１に関して、軸方向外側とは、図２の左右方向に関する両側をいい、軸方向内側とは、図２の左右方向に関する中央側をいう。

【0020】

深溝型玉軸受１は、外方部材である外輪２と、内方部材である内輪３と、それぞれが転動体である複数の玉４と、１対のシールド板５ａ、５ｂと、磁場発生装置６とを備える。

【0021】

外輪２は、中炭素鋼、高炭素クロム軸受鋼などの導電性を有する金属製で、全体が円環状に構成されている。外輪２は、内周面の軸方向中間部に、深溝型（断面円弧状）の外輪軌道７を有する。また、外輪２は、内周面の軸方向両外側部に、係止凹溝８ａ、８ｂを有している。係止凹溝８ａ、８ｂには、シールド板５ａ、５ｂの径方向外側の端部が係止される。外輪２は、図示しないハウジングに対して内嵌固定され、使用時にも回転しない。

【0022】

内輪３は、中炭素鋼、高炭素クロム軸受鋼などの導電性を有する金属製で、全体が円環状に構成されている。内輪３は、外輪２の径方向内側に、外輪２と同軸に配置されている。内輪３は、外周面の軸方向中間部に、深溝型（断面円弧状）の内輪軌道９を有する。また、内輪３は、外周面の軸方向両外側部に、断面Ｕ字形状又は断面Ｊ字形状などのシール凹溝１０ａ、１０ｂを有している。内輪３は、図示しない回転軸に対して外嵌固定され、使用時に回転する。

【0023】

外輪２の内周面と内輪３の外周面との間には、円環形状を有する環状空間１１が備えられている。環状空間１１には、外輪軌道７及び内輪軌道９と玉４の転動面との間にＥＨＬ油膜を形成することを目的として、図示しない潤滑剤（グリース）が封入されている。本例で使用する潤滑剤は、導電性を有しない通常の潤滑剤であるが、本発明を実施する場合には、導電性を有する潤滑剤を使用することもできる。

【0024】

玉４は、高炭素クロム軸受鋼などの導電性を有する硬質金属製で、外輪軌道７と内輪軌道９との間に転動自在に配置されている。つまり、玉４は、環状空間１１に配置されている。玉４は、環状空間１１の内側に、円周方向に関して等間隔に配置されている。玉４は、内輪３が回転軸とともに回転した際に、深溝型玉軸受１の中心軸と平行に配置された、図２の左右方向を向いた自転軸Ｒを中心に自転する。また、深溝型玉軸受１の玉４の接触角の大きさは０度であるため、玉４の接触角の方向（＝玉４の荷重の作用線の方向）は、深溝型玉軸受１の径方向（図１の放射方向、図２の上下方向）を向いている。なお、本発明を実施する場合に、玉を転動自在に保持するために、たとえば合成樹脂などの非磁性材製の保持器をさらに備えることもできる。

【0025】

シールド板５ａ、５ｂは、密封部材であり、環状空間１１に異物が侵入するのを抑制する。シールド板５ａ、５ｂは、非磁性のステンレス鋼板などの耐食性を有する金属板製で、全体が円環状に構成されている。シールド板５ａ、５ｂは、玉４を軸方向両側から挟むようにして、環状空間１１の軸方向両外側の開口部に配置されている。シールド板５ａ、５ｂのそれぞれは、径方向外側の端部を係止凹溝８ａ、８ｂに対して係止することで、外輪２に固定されている。シールド板５ａ、５ｂの径方向内側の端部は、シール凹溝１０ａ、１０ｂの内面に対し近接対向しており、内輪３には接触していない。このため、シールド板５ａ、５ｂは、非接触形の密封装置を構成している。なお、密封部材として、特開２０１５－１０２２００号公報に記載されたような、シールリップを有する弾性材を芯金に対して加硫接着した構造を備えた接触シールを使用することもできる。この場合には、弾性材は、非導電性ゴム製とし、芯金は、非磁性のステンレス鋼板製とする。シールド板５ａ、５ｂ又は接触シールを構成する芯金を、非磁性のステンレス鋼製とすることで、外輪２又は内輪３を介した磁気漏洩を防止することができる。

【0026】

磁場発生装置６は、外輪２に固定された１対のシールド板５ａ、５ｂに支持されており、玉４を自転軸Ｒの方向に関して両側から挟むようにＮ極とＳ極とを配置した構成を有している。このために本例では、磁場発生装置６を、それぞれが永久磁石製で円環状の１対の磁石素子１３ａ、１３ｂから構成している。なお、本発明を実施する場合には、永久磁石製の磁石素子に代えて、シールド板（又は接触シールを構成する芯金）に加硫成形した磁性ゴムを着磁したものを磁石素子として用いることもできる。

【0027】

磁石素子１３ａ、１３ｂのそれぞれは、円環板状に構成されており、一方側の半部にＮ極を有し、かつ、他方側の半部にＳ極を有している。磁石素子１３ａ、１３ｂのそれぞれの磁束密度の大きさは、全周にわたり一定である。磁石素子１３ａ、１３ｂをシールド板５ａ、５ｂに支持した状態で、磁石素子１３ａ、１３ｂの径方向幅寸法は、玉４の直径よりも小さい。

【0028】

磁場発生装置６を構成する一方の磁石素子１３ａは、Ｎ極を玉４側に向け、かつ、Ｓ極をシールド板５ａ側に向けた状態で、シールド板５ａの軸方向内側面の全周にわたり支持固定されている。これに対し、磁場発生装置６を構成する他方の磁石素子１３ｂは、Ｓ極を玉４側に向け、かつ、Ｎ極をシールド板５ｂ側に向けた状態で、シールド板５ｂの軸方向内側面の全周にわたり支持固定されている。このため、磁石素子１３ａのＮ極と磁石素子１３ｂのＳ極とは、環状空間１１の全周にわたり、軸方向に対向配置されている。また、磁石素子１３ａのＮ極側の側面と磁石素子１３ｂのＳ極側の側面との間には、玉４の直径よりも少しだけ大きい間隔が空けられている。なお、シールド板５ａ、５ｂに対する磁石素子１３ａ、１３ｂの取付手段は特に問わないが、たとえば接着剤を利用して取り付けることができる。

【0029】

磁場発生装置６は、環状空間１１に、磁石素子１３ａのＮ極側の側面から出て磁石素子１３ｂのＳ極側の側面に入る、図２に矢印αで示したような、玉４の自転軸Ｒの方向に一致した方向の磁場を発生させる。なお、磁場発生部１２が発生する磁場の方向が、玉４の自転軸Ｒの方向に一致する場合には、自転軸Ｒの方向に完全に一致する場合だけでなく、略一致する（１０°程度ずれた）場合も含む。

【0030】

本例では、それぞれが円環状の１対の磁石素子１３ａ、１３ｂを、環状空間１１を軸方向両側から挟むように配置している。このため、本例の磁場発生装置６は、環状空間１１の円周方向のいずれの位置においても、玉４の自転軸Ｒの方向に一致した方向の磁場を発生させる。つまり、磁場発生装置６は、玉４の自転軸Ｒの方向に一致した方向の磁場を、環状空間１１の全周に発生させる。本例では、磁石素子１３ａ、１３ｂのそれぞれの磁束密度の大きさを全周にわたり一定としているため、本例の磁場発生装置６が発生する磁場は、環状空間１１の円周方向において大きさが変化しない。別の言い方をすれば、磁場発生装置６は、環状空間１１の円周方向において一様な磁場を発生させる。

【0031】

深溝型玉軸受１の運転時（内輪３の回転時）には、玉４は、図２の左右方向を向いた自転軸Ｒを中心に自転しつつ、深溝型玉軸受１の中心軸を中心に環状空間１１を公転する。そして、玉４が環状空間１１を公転する際に、玉４は磁場発生装置６が発生させる磁場を円周方向に横切る。玉４は、導電性を有する金属材料製であるため、磁場を横切る際に、フレミング右手の法則により、玉４には接触角の方向（図２の上下方向）の起電力が発生する。

【0032】

具体的には、磁場の方向が図２の矢印α方向であり、かつ、玉４が図２の表面側から裏面側に向けて公転している（図１の矢印Ｘ方向に公転している）場合には、玉４には径方向内側（図２の下側）を向いた起電力が発生する。このため、外輪２側が正に帯電している場合、又は、内輪３側が負に帯電している場合に、効率良く除電を行うことができる。これに対し、磁場の方向が図２の矢印α方向であり、かつ、玉４が図２の裏面側から表面側に向けて公転している（図１の矢印Ｙ方向に公転している）場合には、玉４には径方向外側（図２の上側）を向いた起電力が発生する。このため、外輪２側が負に帯電している場合、又は、内輪３側が正に帯電している場合に、効率良く除電を行うことができる。なお、除電方向が合わない場合には、深溝型玉軸受１の左右を入れ替えて組み付けることで、除電方向を合わせることができる。

【0033】

特に本例の深溝型玉軸受１は、それぞれが円環状の１対の磁石素子１３ａ、１３ｂを、環状空間１１を軸方向両側から挟むように配置しており、環状空間１１の全周に磁場を発生させている（さらに本例では円周方向における磁場を一様としている）ため、玉４に発生する起電力は直流起電力となる。このため、玉４には、公転時に、直流電流が流れようとすることになる。

【0034】

しかも、深溝型玉軸受１の回転速度（内輪３の回転速度）が上昇するほど、玉４の公転速度が上昇し、誘導電圧が上昇する。つまり、本例では、深溝型玉軸受１の回転速度に応じた大きさの誘導電圧を発生させることができる。このため、外輪２と内輪３との導通効果は、深溝型玉軸受１の回転速度が上昇するほど高くなる。したがって、本例の深溝型玉軸受１によれば、回転速度が上昇した場合にも、外輪２と内輪３とを十分に導通させることができる。この結果、本例の深溝型玉軸受１は、玉４に発生する直流起電力を利用して、玉４の公転方向に応じて、外輪２が内嵌されたハウジングと内輪３が外嵌された回転軸とのうちの一方（帯電し、電圧の絶対値が高い方）から他方へ、静電気を逃がす（除去）ことができる。

【0035】

なお、深溝型玉軸受１は、図示しないハウジングと回転軸との間に組み込んだ後、内部隙間が残った状態で使用されるため、全周の５０％未満（３０％～５０％）の範囲が荷重を支承する負荷圏となり、残りの範囲は荷重を支承しない非負荷圏となる。ここで、非負荷圏に存在する玉４と外輪軌道７又は内輪軌道９との間には隙間が存在する。このため、非負荷圏においては、外輪２と内輪３とを導通させることはできないが、本例では、負荷圏に存在する外輪軌道７及び内輪軌道９と玉４の転動面との間に形成されたＥＨＬ油膜の絶縁破壊を利用して、外輪２及び内輪３と玉４とを通電させることができる。なお、ＥＨＬ油膜の絶縁破壊により放電現象が発生するが、本例の深溝型玉軸受１では、外輪２と内輪３との間の電位差を意図的に大きくし、帯電量が大きくならないうちに連続的に放電を発生させられるため、放電現象が発生した際のエネルギを小さくすることができる。このため、外輪軌道７及び内輪軌道９や玉４の転動面に電食を発生させずに済み、深溝型玉軸受１の軸受寿命の低下を防止できる。

【0036】

また、本例では、負荷圏に存在する外輪軌道７及び内輪軌道９と玉４の転動面との間に、ＥＨＬ油膜が形成される通常の（導電性のない）潤滑剤を使用することができる。このため、深溝型玉軸受１の低トルク化と長寿命化とを犠牲にすることなく、外輪２と内輪３とを導通させることができる。

【0037】

また、本例では、導電性を有するグリースを使用しなくて済むため、導体成分としてカーボンブラックを使用した場合のように、深溝型玉軸受１の回転抵抗が大きくなる、あるいはゴリ感が出ることもない。

【0038】

なお、本発明を実施する場合には、導電性を有しない潤滑剤に代えて、導電性を有する潤滑剤（グリース）を使用することもできる。この場合には、導電性を有する潤滑剤の移動によって導体成分に誘電されるため、導電効果をさらに高めることもできる。

【0039】

［実施の形態の第１例の変形例］
実施の形態の第１例の変形例について、図３を用いて説明する。

【0040】

本例の深溝型玉軸受１は、外輪２ａ及び内輪３ａのそれぞれを非磁性ステンレス鋼製とするとともに、磁場発生装置６ａの構造を、実施の形態の第１例の構造から変更している。

【0041】

すなわち、本例の磁場発生装置６ａは、一方のシールド板５ａ（５ｂ）に支持された１つの磁石素子１３ｃのみから構成している。なお、本例の場合にも、シールド板５ａ、５ｂに代えて、特開２０１５－１０２２００号公報に記載されたような、接触シールを使用することもできる。

【0042】

磁石素子１３ｃは、円環板状に構成されており、一方側の半部にＮ極を有し、かつ、他方側の半部にＳ極を有している。磁石素子１３ｃは、Ｎ極（又はＳ極）を玉４側に向け、かつ、Ｓ極（又はＮ極）をシールド板５ａ（５ｂ）側に向けた状態で、シールド板５ａ（５ｂ）の軸方向内側面に支持固定されている。磁石素子１３ｃの磁束密度の大きさは、全周にわたり一定である。

【0043】

磁場発生装置６ａは、環状空間１１に、磁石素子１３ｃのＮ極側の端面から出て磁石素子１３ｃのＳ極側の端面に入る（戻る）、玉４の自転軸の方向に一致した方向の磁場を発生させる。なお、磁場発生装置６ａが発生する磁場の大きさ（磁界の強さ）は、実施の形態の第１例にかかる磁場発生装置６が発生する磁場の大きさよりも小さくなる。

【0044】

本例の磁場発生装置６ａの場合にも、環状空間１１の円周方向のいずれの位置においても、玉４の自転軸の方向と一致する方向の磁場を発生させる。つまり、磁場発生装置６ａは、環状空間１１の全周に磁場を発生させる。また、本例では、磁石素子１３ｃの磁束密度の大きさを全周にわたり一定としているため、磁場発生装置６ａは、環状空間１１の円周方向において一様な磁場を発生させる。

【0045】

以上のような本例の場合にも、実施の形態の第１例の構造に比べて導通効果は低くなるが、玉４に直流起電力を発生させて、外輪２ａと内輪３ａとを導通させることができる。また、磁場発生装置６ａを１つの磁石素子１３ｃのみから構成するため、深溝型玉軸受１の軽量化とコスト低減を図れる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

【0046】

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図４を用いて説明する。本例では、転がり軸受装置の例として、自動車の車輪を回転自在に支持するためのハブユニット軸受１４を用いて説明する。

【0047】

ハブユニット軸受１４は、内輪回転型で、かつ、従動輪用のいわゆる第３世代のハブユニット軸受である。ハブユニット軸受１４は、外方部材である外輪１５と、内方部材であるハブ１６と、複数の転動体１７ａ、１７ｂと、シールリング１８と、キャップ１９と、１対の磁場発生装置２０ａ、２０ｂとを備える。
なお、ハブユニット軸受１４に関して、軸方向外側は、車両に組み付けた状態で車両の幅方向外側となる図４の左側であり、軸方向内側は、車両に組み付けた状態で車両の幅方向中央側となる図４の右側である。

【0048】

外輪１５は、中炭素鋼などの導電性を有する金属製で、略円筒形状を有している。外輪１５は、内周面に、複列の外輪軌道２１ａ、２１ｂを有しており、外周面の軸方向中間部に、径方向外側に向けて突出した静止フランジ２２を有している。静止フランジ２２は、円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する支持孔２３を有する。外輪１５は、支持孔２３へ挿通したボルトにより、車体を構成する懸架装置に対し支持固定され、車輪が回転する際にも回転しない。

【0049】

ハブ１６は、外輪１５の径方向内側に外輪１５と同軸に配置されており、中炭素鋼などの導電性を有する金属製のハブ輪２４と、高炭素クロム鋼などの導電性を有する金属製の内輪２５とを組み合わせてなる。ハブ１６は、外周面のうち、複列の外輪軌道２１ａ、２１ｂと対向する部分に、複列の内輪軌道２６ａ、２６ｂを有している。

【0050】

ハブ輪２４は、内輪２５を外嵌保持する軸部材であり、軸部２７と、回転フランジ２８と、パイロット部２９とを有している。本例では、ハブユニット軸受１４を、従動輪用としているため、ハブ輪２４は、中実状に構成されている。ただし、本発明を、駆動輪用のハブユニット軸受に適用する場合には、ハブ輪として、径方向中央部に、軸方向に貫通するスプライン孔を有するものを使用することができる。スプライン孔には、等速ジョイントを構成する駆動軸がスプライン係合される。

【0051】

軸部２７は、ハブ輪２４の軸方向内側部から軸方向中間部にわたる範囲に備えられている。軸部２７は、軸方向内側部に、軸方向外側に隣接する部分よりも外径が小さい、内輪２５が外嵌される小径部３０を有しており、軸方向中間部の外周面に、外側列の内輪軌道２６ａを有している。軸部２７は、軸方向内側の端部に、内輪２５の軸方向内側の端面を押え付けるかしめ部３１を有する。本発明を実施する場合には、軸部の軸方向内側の端部の外周面に雄ねじ部を形成し、該雄ねじ部にナット螺合することにより、ハブ輪に対して内輪を固定しても良い。

【0052】

回転フランジ２８は、ハブ輪２４のうち、外輪１５の軸方向外側の端部よりも軸方向外側に位置する部分に備えられており、略円輪形状を有している。回転フランジ２８は、径方向中間部の円周方向複数箇所に、軸方向に貫通する取付孔３２を有する。取付孔３２のそれぞれには、スタッド３３が圧入されている。スタッド３３の先端部には、図示しないナットが螺合される。これにより、車輪を構成するホイール及び制動用回転体を、回転フランジ２８の軸方向外側に固定する。本発明を実施する場合には、回転フランジに雌ねじ孔を形成し、該雌ねじ孔にハブボルトを直接螺合することにより、ホイール及び制動用回転体を、回転フランジの軸方向外側に固定しても良い。

【0053】

パイロット部２９は、ホイール及び制動用回転体をがたつきのない隙間嵌めで外嵌するためのもので、ハブ輪２４の軸方向外側の端部に備えられており、略円筒形状を有している。

【0054】

内輪２５は、円環形状を有しており、外周面の軸方向中間部に軸方向内側列の内輪軌道２６ｂを有している。内輪２５は、軸部２７に備えられた小径部３０に締り嵌めで外嵌されている。

【0055】

外輪１５の内周面とハブ１６の外周面との間には、円環形状を有する環状空間１１ａが備えられている。本例の場合にも、環状空間１１ａには、外輪軌道２１ａ、２１ｂ及び内輪軌道２６ａ、２６ｂと転動体１７ａ、１７ｂの転動面との間にＥＨＬ油膜を形成することを目的として、図示しない導電性を有しない潤滑剤（グリース）が封入されている。

【0056】

転動体１７ａ、１７ｂは、高炭素クロム軸受鋼などの導電性を有する硬質金属製である。軸方向外側に配置された外側列の複数個の転動体１７ａは、外輪軌道２１ａと内輪軌道２６ａとの間に、円周方向に等間隔に配置されており、合成樹脂などの非磁性材製の保持器３４ａにより転動自在に保持されている。これに対し、軸方向内側に配置された内側列の複数個の転動体１７ｂは、外輪軌道２１ｂと内輪軌道２６ｂとの間に、円周方向に等間隔に配置されており、合成樹脂などの非磁性材製の保持器３４ｂにより転動自在に保持されている。これにより、ハブ１６は、外輪１５の径方向内側に回転自在に支持される。

【0057】

本例では、転動体１７ａ、１７ｂとして玉を使用しているが、玉に代えて円すいころを使用することもできる。また、本例では、軸方向外側列の転動体１７ａのピッチ円直径と、軸方向内側列の転動体１７ｂのピッチ円直径とを互いに同じとしているが、軸方向外側列の転動体のピッチ円直径と、軸方向内側列の転動体のピッチ円直径とを、互いに異ならせることもできる。

【0058】

シールリング１８は、環状空間１１ａの軸方向外側の開口部を塞ぐ。シールリング１８は、芯金３５とシール材３６とを備える。

【0059】

芯金３５は、非磁性ステンレス鋼板を曲げ成形することにより、全体を円環状に構成されている。芯金３５は、外輪１５の軸方向外側の端部に内嵌固定されている。

【0060】

シール材３６は、ゴムのごときエラストマーなどの弾性材により構成され、芯金３５に加硫接着により支持固定されている。シール材３６は、少なくとも１本（図示の例では３本）のシールリップ３７を有する。シールリップ３７のそれぞれの先端部は、軸部２７の外周面又は／及び回転フランジ２８の軸方向内側面に全周にわたって摺接している。

【0061】

キャップ１９は、外輪１５の軸方向内側の端部に内嵌され、外輪１５の軸方向内側の開口部を塞ぐ。キャップ１９は、非磁性ステンレス鋼板又は樹脂からなり、全体を有底円筒状に構成されている。すなわち、キャップ１９は、外輪１５の軸方向内側の端部に内嵌される円筒状の嵌合筒部３８と、嵌合筒部３８の軸方向内側の端部から径方向内側に向けて折れ曲がり、かつ、嵌合筒部３８の軸方向内側の開口部を塞ぐ底板部３９とを備える。

【0062】

磁場発生装置２０ａは、環状空間１１ａのうち、軸方向外側列の転動体１７ａが配置された軸方向外側の空間に、転動体１７ａの自転軸Ｒ_Оの方向に一致した方向の磁場を発生させる。これに対し、磁場発生装置２０ｂは、環状空間１１ａのうち、軸方向内側列の転動体１７ｂが配置された軸方向内側の空間に、転動体１７ｂの自転軸Ｒ_ｉの方向に一致した方向の磁場を発生させる。

【0063】

磁場発生装置２０ａは、転動体１７ａを自転軸Ｒ_Оの方向に関して両側から挟むようにＮ極とＳ極とを配置した構成を有している。このために本例では、磁場発生装置２０ａを、それぞれが永久磁石製の１対の磁石素子４１、４２から構成している。

【0064】

磁場発生装置２０ｂは、転動体１７ｂを自転軸Ｒ_ｉの方向に関して両側から挟むようにＮ極とＳ極とを配置した構成を有している。このために本例では、磁場発生装置２０ｂを、それぞれが永久磁石製の１対の磁石素子４２、４３から構成している。

【0065】

このように本例では、１つの磁石素子４２を、磁場発生装置２０ａと磁場発生装置２０ｂとの２つの磁場発生装置で兼用している。別の言い方をすれば、磁石素子４２を、磁場発生装置２０ａを構成する用途だけでなく、磁場発生装置２０ｂを構成する用途でも使用している。

【0066】

磁石素子４１、４２、４３のそれぞれは、円環板状に構成されており、一方側の半部にＮ極を有し、かつ、他方側の半部にＳ極を有している。磁石素子４１、４２、４３のそれぞれの磁束密度の大きさは、全周にわたり一定である。図示の例では、軸方向外側に配置された磁石素子４１の大きさを、軸方向中間部に配置された磁石素子４２及び軸方向内側に配置された磁石素子４３の大きさよりも小さくしているが、本発明を実施する場合には、磁石素子４１、４２、４３の大きさは、適宜変更することができる。また、磁場の大きさは小さくなるが、磁石素子４２については、非磁着の強磁性体で代替することもできる。

【0067】

磁場発生装置２０ａを構成する磁石素子４１は、Ｓ極を転動体１７ａ側に向け、かつ、Ｎ極をシールリング１８側に向けた状態で、シールリング１８を構成する芯金３５の軸方向内側面に支持固定されている。

【0068】

なお、本発明を実施する場合には、磁場発生装置２０ａを構成する磁石素子４１を、永久磁石製の磁石素子に代えて、シールリングを構成するシール材とは別に、磁性ゴムを加硫成形接着し、該磁性ゴムを全周にわたり着磁することで、当該着磁部分を磁石素子として用いることもできる。

【0069】

磁場発生装置２０ａ及び磁場発生装置２０ｂを構成する磁石素子４２は、Ｎ極を軸方向外側列の転動体１７ａ側に向け、かつ、Ｓ極を軸方向内側列の転動体１７ｂ側に向けた状態で、外輪１５の内周面の軸方向中間部に、ホルダ４４を利用して支持されている。ホルダ４４は、たとえば合成樹脂などの非磁性材料製で、外輪１５の内周面の軸方向中間部に支持固定されている。

【0070】

磁場発生装置２０ｂを構成する磁石素子４３は、Ｎ極を転動体１７ｂ側に向け、かつ、Ｓ極をキャップ１９側に向けた状態で、キャップ１９を構成する底板部３９の軸方向外側面に支持固定されている。なお、シールリング１８に対する磁石素子４１の取付手段、ホルダ４４に対する磁石素子４２の取付手段、キャップ１９に対する磁石素子４３の取付手段は特に問わないが、たとえば接着剤を利用して取り付けることができる。

【0071】

本例では、磁石素子４１、４２、４３の取付方向（Ｎ極及びＳ極の向き）を、車体に組み込んだ状態でのハブユニット軸受１４の回転方向に応じて規制する。具体的には、ハブユニット軸受１４を車体に組み込んだ状態で、自動車の前進走行時に転動体１７ａ、１７ｂが、図４の裏面側から表面側に向けて公転する場合には、上述した説明の向きに取り付ける。これに対し、ハブユニット軸受１４を車体に組み込んだ状態で、自動車の前進走行時に転動体１７ａ、１７ｂが、図４の表面側から裏面側に向けて公転する場合には、上述した説明とは反対向きに取り付ける。すなわち、磁石素子４１を、Ｎ極を転動体１７ａ側に向け、かつ、Ｓ極をシールリング１８側に向けた状態で取り付ける。磁石素子４２を、Ｓ極を軸方向外側列の転動体１７ａ側に向け、かつ、Ｎ極を軸方向内側列の転動体１７ｂ側に向けた状態で取り付ける。また、磁石素子４３を、Ｓ極を転動体１７ｂ側に向け、かつ、Ｎ極をキャップ１９側に向けた状態で取り付ける。なお、右車輪を回転自在に支持するためのハブユニット軸受１４と、左車輪を回転自在に支持するためのハブユニット１４とでは、車両の前進走行時（又は後進走行時）における回転方向が逆になるため、右車輪用のハブユニット軸受１４と左車輪用のハブユニット軸受１４とでは、磁場発生装置２０ａ、２０ｂが発生する磁場の方向を逆向きとする。

【0072】

磁場発生装置２０ａは、環状空間１１ａの軸方向外側の空間内に、磁石素子４２のＮ極側の側面から出て磁石素子４１のＳ極側の側面に入る、転動体１７ａの自転軸Ｒ_Оの方向に一致した方向の磁場を発生させる。これに対し、磁場発生装置２０ｂは、環状空間１１ａの軸方向内側の空間内に、磁石素子４３のＮ極側の側面から出て磁石素子４２のＳ極側の側面に入る、転動体１７ｂの自転軸Ｒ_ｉの方向に一致した方向の磁場を発生させる。

【0073】

本例では、それぞれが円環状の１対の磁石素子４１、４２を、転動体１７ａが配置された環状空間１１ａの軸方向外側部を軸方向両側から挟むように配置している。このため、磁場発生装置２０ａは、環状空間１１ａの円周方向のいずれの位置においても、転動体１７ａの自転軸Ｒ_Оの方向に一致した方向の磁場を発生させる。つまり、磁場発生装置２０ａは、転動体１７ａの自転軸Ｒ_Оの方向に一致した方向の磁場を、環状空間１１ａの全周に発生させる。また、本例では、１対の磁石素子４１、４２のそれぞれの磁束密度の大きさを円周方向にわたり一定としているため、磁場発生装置２０ａが環状空間１１ａの軸方向外側部に発生させる磁場の大きさは、円周方向において大きさが変化しない。別の言い方をすれば、磁場発生装置２０ａは、環状空間１１ａの円周方向において一様な磁場を発生させる。

【0074】

また、本例では、それぞれが円環状の１対の磁石素子４２、４３を、転動体１７ｂが配置された環状空間１１ａの軸方向内側部を軸方向両側から挟むように配置している。このため、磁場発生装置２０ｂは、環状空間１１ａの円周方向のいずれの位置においても、転動体１７ｂの自転軸Ｒ_ｉの方向に一致した方向の磁場を発生させる。つまり、磁場発生装置２０ｂは、転動体１７ｂの自転軸Ｒ_ｉの方向に一致した方向の磁場を、環状空間１１ａの全周に発生させる。また、本例では、１対の磁石素子４２、４３のそれぞれの磁束密度の大きさを円周方向にわたり一定としているため、磁場発生装置２０ｂが環状空間１１ａの軸方向内側部に発生させる磁場の大きさは、円周方向において大きさが変化しない。別の言い方をすれば、磁場発生装置２０ｂは、環状空間１１ａの円周方向において一様な磁場を発生させる。

【0075】

ハブユニット軸受１４の運転時には、転動体１７ａ、１７ｂのそれぞれは、自転軸Ｒ_О、Ｒ_ｉを中心に自転しつつ、ハブユニット軸受１４の中心軸Оを中心に環状空間１１ａを公転する。そして、軸方向外側列の転動体１７ａが環状空間１１ａを公転する際に、転動体１７ａは、磁場発生装置２０ａが発生させる磁場を円周方向に横切るため、フレミング右手の法則により、転動体１７ａには接触角の方向（自転軸Ｒ_Оに直交する方向）の起電力が発生する。また、軸方向内側列の転動体１７ｂが環状空間１１ａを公転する際に、転動体１７ｂは、磁場発生装置２０ｂが発生させる磁場を円周方向に横切るため、フレミング右手の法則により、転動体１７ｂにも接触角の方向（自転軸Ｒ_ｉに直交する方向）の起電力が発生する。なお、車体は、通常プラス（正）に帯電するため、車両の前進走行時（又は後進走行時）に、転動体１７ａ、１７ｂに径方向内側を向いた起電力が発生するように、磁場発生装置２０ａ、２０ｂが発生する磁場の方向と、車両の前進走行時における転動体１７ａ、１７ｂの公転方向とを規制している。

【0076】

本例のハブユニット軸受１４においては、環状空間１１ａに円周方向に一様な磁場を発生させるため、転動体１７ａ、１７ｂに発生する起電力は直流起電力となる。このため、転動体１７ａ、１７ｂのそれぞれには、公転時に、直流電流が流れようとすることになる。この結果、外輪軌道２１ａ、２１ｂ及び内輪軌道２６ａ、２６ｂと転動体１７ａ、１７ｂの転動面との間に形成されたＥＨＬ油膜の絶縁破壊を利用して、外輪１５及びハブ１６と転動体１７ａ、１７ｂとを通電させることができる。

【0077】

しかも、ハブユニット軸受１４の回転速度（ハブ１６の回転速度）が上昇するほど、転動体１７ａ、１７ｂの公転速度が上昇し、誘導電圧が上昇する。このため、外輪１５とハブ１６との導通効果は、ハブユニット軸受１４の回転速度が上昇するほど高くなる。したがって、本例のハブユニット軸受１４によれば、回転速度が上昇した場合にも、外輪１５とハブ１６とを十分に導通させることができる。この結果、ハブユニット軸受１４は、車体が帯電しやすい高速走行時に、外輪１５とハブ１６との導通効果を高めることができる。

【0078】

本例では、自動車の前進走行時に、転動体１７ａ、１７ｂが、図４の裏面側から表面側に向けて公転するため、転動体１７ａ、１７ｂには径方向内側を向いた起電力が発生する。したがって、ハブユニット軸受１４は、転動体１７ａ、１７ｂに発生する直流電流を利用して、車体に帯電した静電気を、ハブユニット軸受１４を通じて、タイヤ側に効率良く逃がす（除去する）ことができる。
その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

【0079】

なお、図示は省略するが、実施の形態の第２例の変形例として、軸方向外側に配置された磁場発生装置２０ａを構成する磁石素子４１を省略して、磁場発生装置２０ａを、磁石素子４２のみから構成することもできる。または、軸方向外側に配置された磁場発生装置２０ａを構成する磁石素子４２を省略して、磁場発生装置２０ａを、磁石素子４１のみから構成し、かつ、磁場発生装置２０ｂを磁石素子４３のみから構成することもできる。

【0080】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、実施の形態の各例の構造は、矛盾を生じない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。

【0081】

本発明を実施する場合に、磁場発生装置を構成する磁石素子は、永久磁石製とすることもできるし、磁性ゴムを着磁して構成することもできる。また、環状空間の全周に磁場を形成できれば、磁石素子の形状及び大きさについても、実施の形態の各例の構造に限定されず、適宜変更することができる。また、本発明を実施する場合に、磁場発生装置が発生する磁場の大きさを、環状空間の円周方向において変化させることもできる。さらに、本発明の転がり軸受装置は、深溝型玉軸受、ハブユニット軸受に限定されず、単列、複列を問わず、玉軸受、円筒ころ軸受、ニードル軸受、円すいころ軸受、球面ころころ軸受など、各種の軸受に適用することができる。また、本発明の転がり軸受装置は、内輪回転型に限らず、外輪回転型の構造にも適用できる。

【符号の説明】

【0082】

１ 深溝型玉軸受
２、２ａ 外輪
３、３ａ 内輪
４ 玉
５ａ、５ｂ シールド板
６、６ａ 磁場発生装置
７ 外輪軌道
８ａ、８ｂ 係止凹溝
９ 内輪軌道
１０ａ、１０ｂ シール凹溝
１１、１１ａ 環状空間
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 磁石素子
１４ ハブユニット軸受
１５ 外輪
１６ ハブ
１７ａ、１７ｂ 転動体
１８ シールリング
１９ キャップ
２０ａ、２０ｂ 磁場発生装置
２１ａ、２１ｂ 外輪軌道
２２ 静止フランジ
２３ 支持孔
２４ ハブ輪
２５ 内輪
２６ａ、２６ｂ 内輪軌道
２７ 軸部
２８ 回転フランジ
２９ パイロット部
３０ 小径部
３１ かしめ部
３２ 取付孔
３３ スタッド
３４ａ、３４ｂ 保持器
３５ 芯金
３６ シール材
３７ シールリップ
３８ 嵌合筒部
３９ 底板部
４１ 磁石素子
４２ 磁石素子
４３ 磁石素子
４４ ホルダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】