特開 2025-21505 電食防止通電カバーおよび転がり軸受

(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】P2025021505

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】電食防止通電カバーおよび転がり軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20250206BHJP

   F16C 19/06 20060101ALI20250206BHJP

   F16C 35/077 20060101ALI20250206BHJP

   H02K 5/16 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/06

F16C35/077

H02K5/16 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023125235

(22)【出願日】2023-08-01

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100187827

【弁理士】

【氏名又は名称】赤塚 雅則

(72)【発明者】

【氏名】田中 唯久

(72)【発明者】

【氏名】金本 崇広

【テーマコード（参考）】

3J117

3J217

3J701

5H605

【Ｆターム（参考）】

3J117AA10

3J117CA06

3J217JC07

3J701AA02

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA52

3J701AA62

3J701BA80

3J701DA05

3J701EA02

3J701EA31

3J701EA41

3J701EA47

3J701EA49

3J701EA72

3J701EA73

3J701EA76

3J701EA77

3J701EA78

3J701FA11

3J701FA31

3J701FA38

3J701FA44

3J701FA60

3J701GA24

5H605AA12

5H605BB05

5H605CC04

5H605EB10

5H605EB18

5H605GG09

(57)【要約】

【課題】電食を防止してその長寿命化を図ることができる電食防止通電カバーおよび転がり軸受を提供する。
【解決手段】転がり軸受２の第一の軌道輪３に嵌合する円筒部を有し、導電性を有する軸受嵌合部９と、軸受嵌合部９から径方向に延設されて転がり軸受２の第二の軌道輪４に接触する、導電性を有する通電部１０と、を有する電食防止通電カバー１、および、この電食防止通電カバー１を用いた転がり軸受２を構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

転がり軸受（２）の第一の軌道輪（３）に嵌合する円筒部を有し、導電性を有する軸受嵌合部（９）と、
前記軸受嵌合部（９）から径方向に延設されて前記転がり軸受（２）の第二の軌道輪（４）に接触する、導電性を有する通電部（１０）と、
を有する電食防止通電カバー。

【請求項2】

前記通電部（１０）が、前記第二の軌道輪（４）に向かうばね弾性を有している請求項１に記載の電食防止通電カバー。

【請求項3】

前記円筒部の内外面のうち少なくとも一方の面に絶縁部（１２）が設けられている請求項１または２に記載の電食防止通電カバー。

【請求項4】

前記絶縁部（１２）が、樹脂、ゴム、または、セラミックスからなる絶縁コーティング層からなる請求項３に記載の電食防止通電カバー。

【請求項5】

前記軸受嵌合部（９）および前記通電部（１０）が鋼からなる請求項１または２に記載の電食防止通電カバー。

【請求項6】

前記通電部（１０）の前記第二の軌道輪（４）との接触部（１３）に、導電性および耐摩耗性を高めるための処理が施されている請求項１または２に記載の電食防止通電カバー。

【請求項7】

前記通電部（１０）の導電性および耐摩耗性が、金属皮膜、炭化水素もしくは炭素を主成分とする皮膜、炭素繊維、または、導電性樹脂によって付与されている請求項６に記載の電食防止通電カバー。

【請求項8】

複数の前記通電部（１０）を有する請求項１または２に記載の電食防止通電カバー。

【請求項9】

第一の軌道輪（３）と、
前記第一の軌道輪（３）と同軸に設けられた第二の軌道輪（４）と、
前記両軌道輪（３、４）の間に配置される転動体（５）と、
請求項１または２に記載の電食防止通電カバー（１）と、
を有する転がり軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ軸体などの回転軸体を支持する転がり軸受に用いられる電食防止通電カバー、および、この電食防止通電カバーを採用した転がり軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ軸体などの回転軸体を支持する軸受として、転がり軸受、特に玉軸受が一般的に用いられている。近年、モータを効率的に運転するため、インバータ制御が一般的に採用されている。特に車載用モータの場合は、車両への搭載性の点から小型化が図られており、その小型化されたモータをより効率的に使用するため、より細かな制御が行われている。

【0003】

このモータ軸体には、軸電流や軸電圧が生じることが分かっている。この電流が軸受内部を通過すると、金属からなる軌道輪や転動体に電食が生じることがある。そこで、例えば下記特許文献１においては、従来から一般的に用いられている導電性ブラシに加え、軸受構成部材（軌道輪、転動体）を絶縁材料（セラミックスなど）で構成し、電流が軸受内部を通過しないようにしている。また、下記特許文献２においては、逆にカーボンなどの導電性材料をシールゴム部材やグリース中に分散させて軸受内部の通電性を向上することで電食を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２２２８４１号公報

【特許文献2】特開２０１７－６７１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示す構成は、セラミックスなどの高価な絶縁材料を用いる必要があり、材料コストの点で問題がある。また、特許文献２に示す構成は、シールゴム部材やグリース中の導電性材料の分散のばらつきや劣化により、通電性能のばらつきや耐久性の不安定性などの問題が生じうる。また、従来型のモータブラシは、ユニット内部に組み込むための設置スペースが必要であるなど、改善の余地がある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、電食を防止してその長寿命化を図ることができる電食防止通電カバーおよび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】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明では、
転がり軸受の第一の軌道輪に嵌合する円筒部を有し、導電性を有する軸受嵌合部と、
前記軸受嵌合部から径方向に延設されて前記転がり軸受の第二の軌道輪に接触する、導電性を有する通電部と、
を有する電食防止通電カバーを構成した。

【0008】

このようにすると、ハウジングと回転軸との間に生じた電流が通電部によってバイパスされるため、軌道輪および転動体に電食が生じるのを防止することができ、転がり軸受の長寿命化を図ることができる。

【0009】

前記構成においては、
前記通電部が、前記第二の軌道輪に向かうばね弾性を有している構成とするのが好ましい。

【0010】

このようにすると、軸受内部のアキシアル隙間に変位が生じた場合でも、ばね弾性によって第二の軌道輪に対する通電部の接触状態が確保される。このため、電食防止効果を安定的に発揮させることができる。

【0011】

前記のすべての構成においては、
前記円筒部の内外面のうち少なくとも一方の面に絶縁部が設けられている構成とするのが好ましい。

【0012】

このようにすると、第一の軌道輪に電流が通過するのを絶縁部によって阻止することができるため、転がり軸受の構成部材の電食をより確実に防止することができる。その一方で、絶縁部の絶縁破壊が生じたとしても、通電部による電流のバイパス作用によって、電流が転動体を通過するのを防止することができるため、電食防止作用を維持することができる。

【0013】

前記絶縁部が設けられた構成においては、
前記絶縁部が、樹脂、ゴム、または、セラミックスからなる絶縁コーティング層からなる構成とするのが好ましい。

【0014】

このようにすると、円筒部の表面に絶縁信頼性の高い絶縁部を形成することができる。

【0015】

前記のすべての構成においては、
前記軸受嵌合部および前記通電部が鋼からなる構成とすることができる。

【0016】

このようにすると、比較的低コストでハウジングから回転軸に至る通電回路を構成することができる。

【0017】

前記のすべての構成においては、
前記通電部の前記第二の軌道輪との接触部に、導電性および耐摩耗性を高めるための処理が施されている構成とするのが好ましい。

【0018】

このようにすると、通電部と第二の軌道輪との接触抵抗が低減することによる軸受内部の一層の電食低減効果や、通電部と第二の軌道輪との間の摺動に伴う摩耗を防止することによる長寿命化効果が期待できる。

【0019】

前記のすべての構成においては、
前記通電部の導電性および耐摩耗性が、金属皮膜、炭化水素もしくは炭素を主成分とする皮膜、炭素繊維、または、導電性樹脂によって付与されている構成とするのが好ましい。

【0020】

このようにすると、通電部の良好な通電性や耐摩耗性を確保することができる。

【0021】

前記のすべての構成においては、
複数の前記通電部を有する構成とするのが好ましい。

【0022】

このようにすると、通電部が接触する第二の軌道輪の回転バランスの均整を取ることができるとともに、アキシアル隙間に偏りが生じた場合でも、通電部と第二の軌道輪の接触状態を確実に保つことができる。また、一部の通電部に摺動による負荷が集中しにくいため長期耐久性を向上することもできる。

【0023】

また、本発明においては、
第一の軌道輪と、
前記第一の軌道輪と同軸に設けられた第二の軌道輪と、
前記両軌道輪の間に配置される転動体と、
上記の各構成に記載の電食防止通電カバーと、
を有する転がり軸受を構成した。

【0024】

このようにすると、電食防止通電カバーの作用によって、転がり軸受の電食を防止して、この転がり軸受の長寿命化を図ることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明の電食防止通電カバーは、導電性を有する通電部を設けることによって、転がり軸受の両軌道輪の間に配置された転動体とは別の経路で、ハウジングと回転軸との間で通電可能としたので、軌道輪および転動体に電食が生じるのを防止することができ、転がり軸受の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係る電食防止通電カバーを設けた転がり軸受の一実施形態を示す断面図

【図2】図１の要部を示す断面図

【図3】図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図

【図4】図１に示す電食防止通電カバーの一部を切り欠いた斜視図

【図5】図１に示す転がり軸受の変形例の要部の断面図

【図6】図５に示す電食防止通電カバーの一部を切り欠いた斜視図

【発明を実施するための形態】

【0027】

本発明に係る電食防止通電カバー１を設けた転がり軸受２の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図３に示すように、この転がり軸受２は、第一の軌道輪３（以下、外輪と称し第一の軌道輪３と同じ符号を付する。）、外輪３と同軸に設けられた転がり軸受２の第二の軌道輪４（以下、内輪と称し第二の軌道輪４と同じ符号を付する。）、内外輪３、４の間に配置される転動体５（以下、玉と称し転動体５と同じ符号を付する。）、および、電食防止通電カバー１を主要な構成要素とする玉軸受である。

【0028】

この転がり軸受２は、例えば、ｅアクスルなどの回転軸体６（以下、モータ軸体と称し回転軸体６と同じ符号を付する。）を支持する支持軸受として用いられる。以下においては、転がり軸受２の回転軸に沿う方向を軸方向、前記回転軸に対して垂直な方向を径方向、前記回転軸周りに一周する円周に沿う方向を周方向と称する。

【0029】

外輪３の内周面および内輪４の外周面には軌道溝がそれぞれ形成されており、両軌道溝の間に、保持器７によって周方向所定間隔に保持された玉５が配置されている。内外輪３、４および玉５は、いずれも鋼で構成されている。内外輪３、４の間に形成される軸受空間は、この内外輪３、４の軸方向両端に設けられたシール部材８によって密封されている。この軸受空間内には潤滑剤が保持されており、内外輪３、４の軌道溝と玉５の間には潤滑剤の皮膜が形成されている。

【0030】

電食防止通電カバー１は、図４に示すように、軸受嵌合部９および通電部１０を主要な構成要素とする。軸受嵌合部９および通電部１０は、鋼で一体的に構成された導電性を有する部材である。

【0031】

軸受嵌合部９は、転がり軸受２の外輪３の外周面に嵌合する円筒部を有する、回転軸を含む面で切断した断面が略Ｌ字形の部材である。この軸受嵌合部９は、鋼で構成されたハウジング１１の内側に嵌め込まれる。軸受嵌合部９の内面には絶縁部１２が設けられており、ハウジング１１（軸受嵌合部９）と外輪３との間の絶縁が図られている。この絶縁部１２は、樹脂をコーティングすることによって形成した絶縁コーティング層である。この絶縁部１２の厚みやその素材は、モータ軸体６に作用する軸電流や軸電圧の大きさなどを考慮して適宜決定することができ、例えばその素材として、樹脂材の他に、ゴムやセラミックスなどを採用することもできる。

【0032】

通電部１０は、軸受嵌合部９の軸方向一端側から径方向内向きに延設された舌片状の部材であって、内輪４の軸方向端部に接触している。通電部１０の先端は、内輪４から軸方向に離れる方向に屈曲しており、これにより摺動抵抗の減少と発熱の抑制を図っている。通電部１０を内輪４の軸方向端部に接触させることにより、内外輪３、４の間に配置された玉５とは別の経路で、転がり軸受２が設けられるハウジング１１と転がり軸受２によって支持されるモータ軸体６との間で通電可能とするバイパス回路が形成される。

【0033】

通電部１０は、軸受嵌合部９の周方向に等角度間隔で８か所形成されている。この通電部１０は少なくとも１か所に形成されていればよく、内輪４との摺動摩耗に伴う長期耐久性などを考慮して適宜増減することができる。また、通電部１０の周方向位置は、等角度間隔に限定されず適宜変更できる可能性がある。

【0034】

通電部１０は、軸受嵌合部９から径方向内向きに延設されて内輪４の軸方向端部に向かうばね弾性を有する板ばねを構成している。通電部１０の内輪４の軸方向端部に臨む面には接触部１３が形成されている。このばね弾性によって、通電部１０から接触部１３を介して内輪４の軸方向端部に向かう一定の押圧力が作用している。

【0035】

接触部１３には、導電性または耐摩耗性を高めるための処理が施されている。この実施形態ではダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと略称する。）の皮膜を通電部１０の表面に形成することによって、導電性と耐摩耗性を兼ね備えた接触部１３が形成されている。ＤＬＣの成膜条件の調整によって炭素原子間の結合状態を変えることにより、接触部１３の導電性と耐摩耗性のバランスを適宜調整することができる。

【0036】

この構成においては、ハウジング１１から外輪３、玉５、および、内輪４を通ってモータ軸体６に至る電気抵抗値よりも、ハウジング１１から電食防止通電カバー１および内輪４を通ってモータ軸体６に至る電気抵抗値の方が小さくなるよう、電食防止通電カバー１や接触部１３の形状が決定されるとともに素材が選択されている。

【0037】

なお、この実施形態では接触部１３にＤＬＣの層を形成したが、その代わりに、金属皮膜（金・銀などのめっき層）、炭化水素もしくは炭素を主成分とする皮膜、炭素繊維、導電性樹脂などによって、接触部１３に導電性と耐摩耗性を付与することもできる。

【0038】

この電食防止通電カバー１の機能について説明する。モータ軸体６に軸電流や軸電圧が生じると、転がり軸受２が設けられるハウジング１１とモータ軸体６の間で電流が生じる。この電流は、ハウジング１１から電食防止通電カバー１の軸受嵌合部９および通電部１０を通り、内輪４を経由してモータ軸体６に至る。電食防止通電カバー１の軸受嵌合部９の内面には絶縁部１２が形成されているため、ハウジング１１と外輪３は絶縁された状態となっており、外輪３と玉５の間、および、玉５と内輪４の間で電流が生じることはない。このため、内外輪３、４と玉５に電食が発生するのを確実に防止することができる。

【0039】

上記の転がり軸受２の変形例の要部を図５に示す。この変形例に係る転がり軸受２は、軸受自体の構成は上記のものと共通するが、電食防止通電カバー１の構成が相違している。この変形例に係る電食防止通電カバー１は、図６に示すように、軸受嵌合部９の外面に絶縁部１２が設けられており、ハウジング１１と軸受嵌合部９との間の絶縁が図られている。

【0040】

この変形例に係る転がり軸受２においては、モータ軸体６に軸電流や軸電圧が生じた場合でも、軸受嵌合部９（絶縁部１２）の絶縁作用によって、ハウジング１１とモータ軸体６との間の電流は生じないため、外輪３と玉５の間、および、玉５と内輪４の間で電流が生じることもない。このため、内外輪３、４と玉５に電食が発生するのを確実に防止することができる。

【0041】

また、絶縁部１２に万が一絶縁破壊が生じた場合でも、ハウジング１１と軸受嵌合部９との間で生じた電流が、この軸受嵌合部９から通電部１０を通って内輪４側に至るようになっているため、上記と同様に、外輪３と玉５の間、および、玉５と内輪４の間で電流が生じることはなく、内外輪３、４と玉５に電食が発生するのを確実に防止することができる。

【0042】

なお、上記の実施形態においては、軸受嵌合部９の内外面のいずれか一方のみに絶縁部１２を形成した構成としたが、この内外面の両方に絶縁部１２を形成した構成とすることもできる可能性がある。また、上記の実施形態においては、鋼で構成された電食防止通電カバー１に絶縁部１２を形成する構成としたが、樹脂材やゴム材などの非導電性素材ベースとし、その表面に導電性コーティングを形成したり、非導電性素材に導電性部材をインサート成形したりすることによって、電食防止通電カバー１を構成することもできる。

【0043】

また、上記の実施形態においては、軸受嵌合部９を外輪３の外周面に嵌合させ、通電部１０を内輪４の軸方向端部に接触させる構成としたが、これとは逆に、軸受嵌合部９を内輪４の内周面に嵌合させ、通電部１０を外輪３の軸方向端部に接触させる構成とできる可能性がある。

【0044】

上記の電食防止通電カバー１は、軸受嵌合部９から径方向内向きに延設された通電部１０を内輪４の軸方向端部に接触させる構成としたので、ハウジング１１と回転軸体６との間に生じた電流が通電部１０によってバイパスされる。このため、内外輪３、４および玉５に電食が生じるのを防止することができ、転がり軸受２の長寿命化を図ることができる。

【0045】

また、上記の電食防止通電カバー１は、通電部１０が内輪４の軸方向端面に向かうばね弾性を有する構成としたので、軸受内部のアキシアル隙間に変位が生じた場合でも、ばね弾性によって内輪４に対する通電部１０の接触状態が確保される。このため、電食防止効果を安定的に発揮させることができる。

【0046】

また、上記の電食防止通電カバー１は、軸受嵌合部９の円筒部の内外面の少なくとも一方に絶縁部１２を形成したので、外輪３に電流が通過するのを絶縁部１２によって阻止することができる。このため、転がり軸受２の構成部材の電食をより確実に防止することができる。その一方で、絶縁部１２の絶縁破壊が生じたとしても、通電部１０による電流のバイパス作用によって、電流が玉５を通過するのを防止することができ、電食防止作用を維持することができる。

【0047】

また、上記の電食防止通電カバー１は、通電部１０の内輪４との接触部１３に、導電性および耐摩耗性を高めるための処理を施したので、通電部１０と内輪４との接触抵抗が低減することによる軸受内部の一層の電食低減効果や、通電部１０と内輪４との間の摺動に伴う摩耗を防止することによる長寿命化効果が期待できる。

【0048】

また、上記の電食防止通電カバー１は、複数の通電部１０を有するので、通電部１０が接触する内輪４の回転バランスの均整を取ることができるとともに、アキシアル隙間に偏りが生じた場合でも、通電部１０と内輪４の接触状態を確実に保つことができる。また、一部の通電部１０に摺動による負荷が集中しにくいため長期耐久性を向上することもできる。

【0049】

また、上記の転がり軸受２は、上記において説明した電食防止通電カバー１を採用したので、その作用によって転がり軸受２の電食を防止して、この転がり軸受２の長寿命化を図ることができる。

【0050】

また、上記の転がり軸受２は、従来の転がり軸受にその軸方向から電食防止通電カバー１を取り付けるだけなので、余分な設置スペースをほとんど必要とせず、モータユニット全体の軽量化およびコンパクト化を実現することができる。

【0051】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0052】

１ 電食防止通電カバー
２ 転がり軸受
３ 第一の軌道輪（外輪）
４ 第二の軌道輪（内輪）
５ 転動体（玉）
９ 軸受嵌合部
１０ 通電部
１２ 絶縁部
１３ 接触部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】