防电蚀轴承 【技术领域】
本发明涉及一种防止在轨道轮和转动体的接触部产生电蚀的防电蚀轴承，可适用于电蚀被作为问题的地方，例如铁道车辆用马达和风扇马达等各种产业用电动马达中所装入的转动轴承。
背景技术
通常，转动轴承的电蚀是在内轮和外轮之间生成电位差，并在轴承内部通过转动体流过电流时产生，且因转动面的电蚀而会使轴承的耐久性下降。
作为上述的电蚀防止措施，已知有一种在轴承的外轮和内轮上形成由树脂和陶瓷构成的绝缘层的方法(例如参照专利文献1～3)。
在专利文献1中，从吸水特性、耐蠕变特性、耐热强度、成形性方面出发，由含有玻璃纤维的聚亚苯基硫化物(PPS)树脂形成绝缘层(绝缘薄膜)。
在专利文献2中，为了解决在绝缘层(绝缘薄膜)的边缘部堆积金属性附着物而损害防电蚀效果的问题，使覆盖绝缘薄膜的轨道轮端面的端面薄膜的膜厚大于覆盖轨道轮地表面的表面薄膜的膜厚。
在专利文献3中，为了增强绝缘层(绝缘薄膜)对外力和冲击力的抗裂纹性，在外轮外径面的倒棱部设置圆周沟。
[专利文献1]
日本专利早期公开的特开平3-277818号公报。
[专利文献2]
日本专利早期公开的实开平3-121222号公报。
[专利文献3]
日本专利早期公开的特开平9-88972号公报。
形成绝缘层的树脂材料和陶瓷材料与金属材料相比，热传导率低，所以形成了绝缘层的防电蚀轴承具有在轴承内部产生的热量难以向外部释放，与不形成绝缘层的通常的轴承相比，轨道轮的温度有容易上升的倾向。特别是在轴承以高速度和急加速度进行运转的情况下，轴承内部的发热量变大，所以要求向外部释放热量的性质(散热性)优良。
另一方面，有时会因轴承使用时的落下等而对绝缘层加以冲击负荷，而且当将轴承在罩壳和轴上进行安装(嵌合)时，有时在绝缘层的安装方向的末端会加以较大的负荷。因此，要求绝缘层具有适当的耐冲击性及耐负荷性。
【发明内容】
本发明的课题就是确保防电蚀轴承的绝缘层的适当的耐冲击性及耐负荷性，且提高散热性。
为了解决上述课题，本发明提供一种包括内轮、外轮、介于内轮和外轮之间的转动体、在内轮及外轮中的至少一个轨道轮的配合面上所形成的绝缘层的防电蚀轴承，其中的绝缘层采用配合面中央部的膜厚较两端部变小的构成。
借由使配合面的绝缘层在中央部的膜厚相对变小，可提高绝缘层的散热性，并使轴承内部的发热通过绝缘层效率良好地向外部释放。另一方面，借由使配合面的绝缘层在两端部的膜厚相对变大，可确保绝缘层的适当的耐冲击性及耐负载性。
另外，上述的配合面是在外轮为外径面、在内轮为内径面。通常，外轮的外径面是在罩壳嵌合，内轮的内径面是在轴嵌合。外轮的外径面和罩壳的配合，内轮的内径面和轴的配合，可采用间隙配合、中间配合、过盈配合(压入)的任一种。绝缘层形成于外轮的外径面及内轮的内径面中的至少一处。当在外轮上形成绝缘层时，可将绝缘层只在外径面上形成，也可从外径面到端面都形成。同样，当在内轮上形成绝缘层时，可将绝缘层只在内径面上形成，也可从内径面到端面都形成。
作为一种在配合面的绝缘层上设置如上所述的膜厚差异的方法，可使配合面的中央部较两端部隆起。借由采用这种构成，可在配合面的绝缘层上形成上述这种膜厚的差异，且使该绝缘层的外径(或内径)为均匀直径。借此，可使罩壳和轴的安装状态保持稳定。
而且，也可在配合面的中央部和两端部分别设置圆周沟。借由使该圆周沟埋没绝缘层的一部分，可提高绝缘层在轴方向上的剥离强度。另外，当一直将绝缘层形成到轨道轮的端面时，也可在该端面上形成圆周沟。借由使该圆周沟埋没绝缘层的一部分，可提高绝缘层在半径方向上的剥离强度。
在上述构成中，也可在配合面的中央部的临界角部，以对轴线形成小于45°的角度的倾斜面或带有曲率的R面而设置倒棱。例如，当将绝缘层由树脂材料的注入成型等进行成形时，通过成形后的树脂收缩，在绝缘层的内部会产生向配合面中央侧的应力，且该应力容易集中在与配合面中央部的临界角部相接的绝缘层部分上。而且，例如当在配合面上压入配对构件(罩壳和轴)时，会对配合面上所形成的绝缘层加以轴方向上的重压(反压入方向的力)，且该重压容易集中在与配合面中央部的临界角部相接的绝缘层部分上。借由在配合面中央部的临界角部施以上述形状的倒棱，可缓和向与该临界角部相接的绝缘层部分的重压集中，防止在绝缘层上产生龟裂。
在本发明中，作为形成绝缘层的材料，可使用树脂材料、橡胶材料、陶瓷材料等，但是从成形性、成本性等方面考虑，以使用树脂材料为佳。
【附图说明】
图1所示为关于本发明的第1实施形态的防电蚀轴承(深沟滚珠轴承)的剖面图。
图2所示为关于本发明的第2实施形态的防电蚀轴承(圆柱滚子轴承)的剖面图。
符号说明
1：内轮； 2：外轮；
2a：外径面(配合面)； 2a1：圆周沟；
2a2：中央部 2a3：两端部；
2a4：倒棱 2b：两端面；
2b1：圆周沟； 3：滚珠(转动体)；
4：保持器 5：绝缘层；
5a：外径层 5b：端面层；
11：内轮； 12：外轮；
12a：外径面(配合面)； 12a1：圆周沟；
12a2：中央部； 12a3：两端部；
12a4：倒棱； 13：圆柱滚子(转动体)；
14：保持器； 15：绝缘层；
t1、t2：膜厚
【具体实施方式】
下面，对本发明的实施形态进行说明。
图1所示为将本发明适用于深沟滚珠轴承的第1实施形态。关于该第1实施形态的防电蚀轴承包括内轮1、外轮2、介于内轮1和外轮2之间的若干个滚珠3、保持滚珠3的保持器4、在外轮2上所形成的绝缘层5。
外轮2的配合面，即外径面2a利用在从轴方向中心(外径面2a的中央)向左右轴方向分别间隔大致相等距离的位置形成的圆周沟2a1，被区划为中央部2a2和两端部2a3，且中央部2a2对两端部2a3只隆起δ(半径方向尺寸)。
而且，如图1(b)所扩大表示的，在中央部2a2和圆周沟2a1的临界角部设置有倒棱2a4。在该实施形态中，倒棱2a4以对轴线形成小于45°的角度θ，例如θ＝30°的倾斜面被设置。另外，也可以带有曲率的R面设置倒棱2a4。
在外轮2的两端面2b上分别形成有圆周沟2b1。
在该实施形态下，绝缘层5可由以树脂材料，例如聚亚苯基硫化物(PPS)为主要成分，并以在其中将玻璃纤维以一定比例进行调配的树脂材料形成。该绝缘层5的成形方法并不特别限定，但以注入成形为佳。
而且，在该实施形态中，绝缘层5从外轮2的外径面2a一直形成到两端面2b。绝缘层5的，形成于外径面2a上的部分(以下将该部分称作[外径层5a])和形成于端面2b上的部分(以下将该部分称作[端面层5b])，通过在外径面2a和端面2b间的倒棱部2c上形成的部分进行连接。外径层5a的一部分埋没在圆周沟2a1中，端面层5b的一部分埋没在圆周沟2b1中。
外径层5a的外径为均匀径，但因为外径面2a的中央部2a2对两端部2a3只隆起尺寸δ，所以外径层5a的膜厚并不均匀，外径面2a在中央部2a2的膜厚t1较在两端部2a3的膜厚t2只小尺寸δ(t1＝t2-δ)。外径层5a在中央部2a2的膜厚t1是从耐冲击性等的观点出发，以0.3mm以上为较佳。端面层5b的膜厚t3，与外径层5a在两端部2b3的膜厚t2相同，或者也可大于或小于膜厚t2。最好膜厚t3大于膜厚t2。
图2所示为将本发明适用于圆柱滚子轴承的第2实施形态。关于该第2实施形态的防电蚀轴承包括内轮11、外轮12、介于内轮11和外轮12之间的若干个圆柱滚子13、保持圆柱滚子13的保持器14、在外轮12上所形成的绝缘层15。
在该第2实施形态中，外轮12的外径面12a及端面12b的形态、绝缘层15的材质、形态、膜厚全都依照上述第1实施形态，所以将对应的部分使用与图1所使用的参照数字相同的参照数字(在图1的参照数字前面加1)及参照文字(t1、t2、t3、δ)进行表示，并省略重复的说明。
[实施例]
制作如图2所示构成的防电蚀轴承(圆柱滚子轴承：实施例)，和在图2所示的构成中，使外径面12a在中央部12a2的外径层15a的膜厚等于在两端部2a3的膜厚t2的防电蚀轴承(圆柱滚子轴承：比较例)，并由以下的条件进行急加速度试验。
1.试验轴承
(实施例)
形式：2TS2-7MP2-NU314HSL1BX2P6S20
绝缘层的材质：三菱气体化学(株)制MS-6(PPS+聚酰胺+玻璃纤维40重量％)
绝缘层的膜厚：t1＝0.5mm、t2＝0.8mm、t3＝1.5mm
(比较例)
形式：2TS2-7MP-NU314HSL1BX2P6S20
绝缘层的材质：Polyplastics(株)制FORTLON1140A(PPS+玻璃纤维40重量％)
绝缘层的膜厚：t1＝0.8mm、t2＝0.8mm、t3＝1.5mm
2.试验条件
径向负荷：1.04KN
润滑：润滑脂润滑
运转图形：1800rpm×30分→6520rpm×8小时
(从1800rpm到6520rpm以分为单位上升)
3.试验内容
将试验轴承在上述条件下进行急加速运转，并测定运转时的内轮、外轮母材、外轮绝缘层的各个温度。
4.试验结果
运转时的内轮、外轮母材、外轮绝缘层的最高温度如下。
内轮：实施例123.7℃
比较例141.9℃
外轮母材：实施例71.4℃
比较例73.2℃
外轮绝缘层：实施例104.1℃
比较例127.7℃
内轮和外轮绝缘层的温度差：实施例52.3℃
比较例68.7℃
外轮母材和外轮绝缘层的温度差：实施例32.7℃
比较例54.5℃
5.试验的评价
急加速运转时的内轮及外轮绝缘层的最高温度，与比较例相比，实施例的情况约低20℃。另外，在试验后的外观调查中，实施例、比较例都没有发现有异常。由该试验结果可知，实施例与比较例相比，内轮和外轮绝缘层的温度差以及外轮母材和外轮绝缘层的温度差小，且散热性优良。
如以上所说明的，如利用本发明，能够提供一种确保绝缘层适当的耐冲击性及耐负荷性，且散热性优良的防电蚀轴承。