JP2002039334A

JP2002039334A - 転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP2002039334A
Application number: JP2000219962A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Takemura; 浩道武村; Yasuo Murakami; 保夫村上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-06
Also published as: US6572270B2; EP1174628A1; DE60109367T2; EP1174628B1; DE60109367D1; US20020028033A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ベルトとプーリの摩擦による静電気を抑制し、
転動体と軌道輪との電位差を１Ｖ以下とすることによ
り、グリース中の水分の電気分解による水素の発生を抑
制防止し、もって転がり軸受の剥離を防止して長寿命化
を図る。【解決手段】ベルト３が摺接するプーリ２の外径面２Ｅ
及び回転軸４に被嵌する内径面２Ｉを含めて、プーリ２
の外表面に電着塗装を施し、１０〜４０μｍの絶縁塗装
膜９を形成する。これにより、１０時間運転後の電気抵
抗値が１ＭΩ以上となり、プーリ２とベルト３の摩擦に
よる静電気を−１ｋＶ以下とし、もって転動体と軌道輪
との電位差を１Ｖ以下とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトを摺接支持
するプーリと、このプーリを回転可能に支持する転がり
軸受とを備えた転がり軸受ユニットに関し、特に外径面
にベルト動力伝達面が形成された金属製プーリを用いた
ものに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車のエンジン周りにおいて
は、オルタネータや電磁クラッチ、コンプレッサー等の
補器類に受動プーリを取付け、クランクシャフトの回転
を駆動プーリとベルトによって各補器類に伝達してい
る。一般に受動プーリとしては、Ｓ４５Ｃや冷間圧延鋼
板、ＳＰＣＣ等のように、強度・加工性の高い鉄製のプ
ーリが用いられている。また、近年、軽量化を目的とし
て、ガラス繊維強化フェノール樹脂等のような樹脂製プ
ーリも用いられている。また、Ｖリブドプーリ、即ちプ
ーリの外径面にＶ溝が形成されたプーリが主流であり、
金属を素材とするプーリの場合には、通常、防錆用或い
は耐摩耗用の塗装が施されている。

【０００３】このようなＶリブドプーリに対し、特開平
３−１８９３４０号公報には、プーリの回転体取付部表
面に硬質のメッキ塗装を施すと共にプーリのＶ溝部表面
に軟質の電着塗装を施すことにより、ベルトとプーリと
の摩擦で塗装が剥げ落ちることに起因するフレッチング
の発生やベルトの泣き音を防止することが開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
鉄製プーリを前述のようなエンジン周りに用いた場合、
高速回転するクランクシャフトで駆動されるベルトとプ
ーリとの摩擦により、約十ｋＶの静電気が発生し、一部
は大気放電するが、例えば特開平４−１６０２２５号公
報に記載されるように、この静電気の一部がプーリと接
する転がり軸受にに放電し、グリース中の水分の電気分
解反応を促進して水素イオンが発生し、この水素イオン
が軌道面に吸着し、水素原子となって軸受軌道面内部に
浸入し、早期剥離を生じる原因となる場合が考えられ
る。

【０００５】また、全樹脂製プーリを使用した場合、軽
量化を図れるといった利点はあるものの、樹脂自体は、
通常は、電気の絶縁体であるために、ベルトとの摺接に
よって帯電し易く、ベルト摺接面に砂塵等の異物が付着
侵入し易くなり、研磨（アブレッシブ）作用によってベ
ルト摺接面が早期内に異常摩耗を起こしたり、過剰な昇
温に伴って異常変形を生じたりし、その結果、ベルト伝
動に不具合をもたらしたり、プーリ自体の寿命が短期に
尽きたりするという問題がある。

【０００６】また、特開平３−１８９４５０号公報に
は、少なくともプーリの回転体取付部表面に、ハードク
ロムメッキなどのメッキを施し、プーリＶ溝部、つまり
プーリのベルト摺接部表面に電着塗装を施したものが開
示されているが、このプーリでは、発生した静電気の一
部がメッキ部を通って軸受内に流れることが考えられ、
その結果、転動体と軌道面の間で放電が発生し、内輪と
外輪との間の電位差が１Ｖより高くなると、前述と同様
に、水素が発生する可能性がある。

【０００７】本発明は前記諸問題を解決すべく開発され
たものであり、プーリとベルトとの摩擦で発生する静電
気量を抑制し、且つプーリから軸受までの間に強固な絶
縁層を設けることによって、転がり軸受に発生する電位
差を１Ｖ以下とし、水素イオンの発生を抑制して寿命を
向上させることが可能な転がり軸受ユニットを提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる諸問題を解決する
ために、本発明に係る転がり軸受ユニットは、外径面で
ベルトを摺接支持する金属製のプーリと、このプーリを
回転可能に支持する転がり軸受とを備えた転がり軸受ユ
ニットにおいて、少なくとも前記プーリの外径面又は内
径面の何れか一方又は双方に、１０〜４０μｍ厚の絶縁
性樹脂を電着塗装し、且つ前記プーリのベルト摺接面か
ら転がり軸受の内径面又は外径面までの電気抵抗値を１
ＭΩ以上としたことを特徴とするものである。

【０００９】本発明でいう電着塗装とは、所謂カチオン
電着塗装であり、水溶性塗料中に浸漬した被塗物を陰極
とし、塗料を陽極として直流電圧を印加し、被塗物に塗
膜を形成させる塗装方法である。この塗装方法に寄れ
ば、処理仕様を制御することにより、塗料は被塗物の狭
い空隙にまで浸透し、全面に１０〜４０μｍの均一な塗
膜が形成され、塗料溶液から引き上げられたときには、
水に不溶で且つ含水率の低い塗膜が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本実施形態の転がり軸受ユニットの
断面図である。この転がり軸受ユニットに使用される転
がり軸受１は、ＪＩＳ呼び番号６３０１の玉軸受（内径
１２ｍｍ、外径３７ｍｍ、幅１２ｍｍ）であり、外輪
５、内輪６、転動体７、保持器８から構成される。この
実施形態では、転がり軸受１の内輪６の内径に挿通され
た回転軸４に対して外輪５が回転する。

【００１１】前記転がり軸受１の外輪５には、鉄製プー
リ２が被嵌されている。このプーリ２の外径面２Ｅに
は、ベルト３を支持するためのＶ溝が複数形成されてお
り、これらのＶ溝をベルトのＶ溝に嵌合させてベルト３
を支持する。そして、このプーリ２のうち、少なくとも
前記ベルト３を摺接支持する外径面２Ｅ又は前記転がり
軸受１に被嵌される内径面２Ｉの何れか一方又は双方を
含んで、外表面全域に、１０〜４０μｍの電着塗装が施
され、絶縁塗装膜９が形成されている。そして、この電
着塗装による絶縁塗装膜９の種類や厚さを種々に変更し
て、本実施形態の実施例１〜４及び比較例１〜５を作成
した。なお、比較例には、絶縁塗装膜を形成しないもの
や、プーリ外表面に硬質クロムメッキ処理や亜鉛メッキ
処理を施したものもある。また、全てのプーリの材質は
Ｓ４５Ｃである。

【００１２】これらの転がり軸受ユニットを用い、特開
平９−１７７９１０号公報に記載される試験装置によっ
て寿命試験を行った。試験は、回転数を所定時間（例え
ば９秒）毎に５０００ｒｐｍと１０００ｒｐｍとに切り
換えるベンチ加減速試験に従った。ベルトは市販の４山
リブドベルト（バンドー社製）を用いた。また、試験軸
受の荷重条件は、Ｐ（負荷荷重）／Ｃ（動定格荷重）＝
０．１０とし、封入グリースにはＥグリースを用いた。
また、このときの軸受の計算寿命は２２００時間であ
り、従って試験打ち切り時間を４０００時間に設定し
た。試験数は、各々ｎ＝１０行った。

【００１３】また、これと平行して、静電気（帯電圧）
を測定した。具体的には、試験装置の試験プーリの回転
方向に対して、ベルトの出口側に静電気測定器（シムコ
製ＦＭＸ−００２；イオンバランス測定）を設置し、回
転変動中のプーリとベルトの摩擦による静電気の最大値
を求めた。更に、各試験において、１００時間試験停止
後のプーリの外径面と軸受外輪との間の電気抵抗をテス
ターで求め、最大抵抗値を測定した。なお、抵抗値が小
さい場合はプーリと軸受外輪とが導電状態にあり、抵抗
値が大きい場合はプーリと軸受外輪とが絶縁状態にある
ことを意味する。

【００１４】試験結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】この表１から明らかなように、実施例１〜
３の電着塗装を施したプーリの転がり軸受ユニットで
は、４０００時間（図ではｈｒ）に至っても内輪に剥離
を生じなかった。この際、プーリとベルトとの摩擦によ
る静電気（帯電圧）は−０．５ｋＶ以下となっており、
更に１００時間試験後のプーリ外径面から軸受外輪まで
の電気抵抗値が１０ＭΩ以上となっていたため、静電気
発生による軸受軌道輪と転動体との電位差が０．５Ｖ以
下に抑制され、グリース中の水分の電気分解による水素
の発生が防止されたものであると考えられる。

【００１７】また、実施例４に関しては、１０個中３個
に内輪剥離を生じたが、Ｌ１０寿命は、比較例１の２９
５時間の約１０倍の３５００時間と長寿命となった。こ
れは、プーリの絶縁塗装膜厚さが１０μｍと、他の実施
例に比較して薄いため、静電気（帯電圧）が−１．０ｋ
Ｖとなり、電気抵抗値が１ＭΩであったため、軌道輪と
転動体との電位差が１Ｖとなり、グリース中の水分の電
気分解が起こり、水素が発生したためであると考えられ
る。

【００１８】他方、比較例１は、プーリ表面に塗装がな
く、静電気（帯電圧）も−３．８ｋＶ発生し、１０個中
１０個剥離を生じ、Ｌ１０寿命は、計算寿命の１／９相
当の２９５時間に終わった。また、比較例２は、静電気
（帯電圧）が０．９ｋＶと低いものの、プーリ外径面か
ら軸受外輪までの電気抵抗値が１０Ωであり、軌道輪と
転動体との電位差が２Ｖとなり、１０個中１０個剥離を
生じ、Ｌ１０寿命は１０３５時間と、計算寿命以下にな
った。また、比較例３は、プーリの絶縁塗装膜厚さが５
０μｍと厚いため、プーリ内径面と軸受外輪との間でク
リープを引き起こし、１０個中１０個クリープを生じ、
Ｌ１０寿命はわずか５７時間であった。

【００１９】また、比較例４、５は、プーリ表面の硬質
クロムメッキ処理、亜鉛メッキ処理を行ったため、静電
気（帯電圧）はそれぞれ−２．３ｋＶ、−５．５ｋＶと
高く、且つプーリ外径面から軸受外輪までの電気抵抗値
も７Ω、９Ωと小さいため、軌道輪と転動体との電位差
が共に３Ｖとなり、１０個中１０個剥離を生じ、Ｌ１０
寿命は、それぞれ、３１５時間、１１５時間と、計算寿
命以下の短寿命となった。

【００２０】なお、この実施形態では、プーリと軸受の
組立を圧入で行ったが、軸受外輪が内嵌されるプーリの
内径面の絶縁塗装膜が摩耗したり剥がれたりし易いの
で、プーリ自体を加熱し、膨張させてから軸受を組込む
ようにすれば、絶縁塗装膜の摩耗や剥離を回避できるの
で、更に高寿命な転がり軸受ユニットを提供することが
できる。

【００２１】以上、この実施形態では、Ｖ溝プーリを用
い、その長寿命を確認したが、平プーリ（溝のないも
の）のようなベルト動力伝達面を有するプーリについて
も同様の効果がある。また、図２は、転がり軸受１の外
輪５をハウジング１０で固定し、共通する回転軸４を転
がり軸受１の内輪６及びプーリ２の内径面２Ｉに挿通し
て、転がり軸受１の内輪５が回転するようにしたもので
あり、結果的にプーリ２と転がり軸受１とが軸線方向に
並んで接触している。このような場合、前述したように
プーリ２の外径面２Ｅ、つまりベルト摺接面から軸受外
輪５までの電気抵抗値を高くするために、転がり軸受１
に接触しているプーリ２の軸線方向端面２Ｔにも電着塗
装を施して絶縁塗装膜９を形成しておくのが望ましい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の転がり軸
受ユニットによれば、転がり軸受と組み合わせて用いら
れるプーリの外径面又は内径面に１０〜４０μｍ厚の絶
縁性樹脂を電着塗装し、且つプーリのベルト摺接面から
転がり軸受の内径面又は外径面までの電気抵抗値を１Ｍ
Ω以上としたことにより、プーリのベルト摺接面の静電
気を１ｋＶ以下とし、軌道輪と転動体との電位差を１Ｖ
以下として、グリース中の水分の電気分解による水素の
発生を抑制防止し、転がり軸受の早期剥離を防止して長
寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の転がり軸受ユニットの一実施形態を示
す縦断面図である。

【図２】本発明の転がり軸受ユニットの異なる例を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１は転がり軸受２はプーリ２Ｅは外径面２Ｉは内径面３はベルト４は回転軸５は外輪（外径面）６は内輪（内径面）７は転動体８は保持器９は絶縁塗装膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外径面でベルトを摺接支持する金属製の
プーリと、このプーリを回転可能に支持する転がり軸受
とを備えた転がり軸受ユニットにおいて、少なくとも前
記プーリの外径面又は内径面の何れか一方又は双方に、
１０〜４０μｍ厚の絶縁性樹脂を電着塗装し、且つ前記
プーリのベルト摺接面から転がり軸受の内径面又は外径
面までの電気抵抗値を１ＭΩ以上としたことを特徴とす
る転がり軸受ユニット。