(57)【要約】      （修正有）【課題】高温や高真空等の環境下で用いる転がり軸受に固体潤滑材料からなるスペーサを各転動体間に配置するスペーサ型固体潤滑軸受において、回転中の衝撃で損傷して軸受に異常振動が発生したり、スペーサが脱落することを防止する。【解決手段】内輪２と、外輪１と、転動体３と、選択された材料からなる固体潤滑剤を含有するスペーサ４と、少なくとも１個の前記スペーサ４及び１個の転動体３を単位として収納するポケットを有する保持器５とを備えた固体潤滑転がり軸受とすることにより、脱落や破損のおそれがなく、振動が少なくて滑らかで安全な回転が得られる固体潤滑転がり軸受を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサと少なくとも１個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは円筒状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有する形状であることを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【請求項２】
内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、前記転動体とスペーサを収納するポケットを有する保持器とを備えた固体潤滑転がり軸受において、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは円筒状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有する形状であることを特徴とする固体潤滑転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリース潤滑が使用できない高温や真空または真空高温等の環境下に使用する自己潤滑型の固体潤滑転がり軸受の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な軸受潤滑方式であるグリース潤滑が使用できない高温や高真空または真空高温等の環境下で用いる転がり軸受に対しては、従来から固体潤滑方式の軸受潤滑が行われている。この従来の固体潤滑転がり軸受にあっては、当初、王冠型保持器を固体潤滑材料で作成して潤滑剤供給源とすることが考えられた。しかし、固体潤滑材料は非常に脆くて、軸受組立時にき裂を生じたり割れたりすることがあった。そこで、保持器を分離して各転動体間に配置するスペーサ型固体潤滑軸受が考えられた。このスペーサ型固体潤滑軸受におけるスペーサの組立方法としては、種々の方法が提案されており、例えば特開平７−１５１１５２号，特開平９−１４４７６０号等には、軸受の一部に設けた挿入切欠きからスペーサを挿入する方法が開示されている。また、特開平８−４７７３号には、ころ軸受において内外輪間から円筒形状のスペーサを円周方向へ垂直向きに挿入すると共に、内外輪間をシールドにより封鎖する方法が開示されている。
【０００３】
また、実公平７−２１９２７号では、少なくとも２個の転動体を収納しうるポケットとなる凹部が形成され、各ポケットに収容される転動体間にグラファイト製のスペーサが介挿されることを特徴とする転がり軸受保持器が開示されている。また、その他にも関連する特許文献として、特開平８−００４７７３号、実公平０７−０２１９２７号、実開昭６３−０３５８１７号、特開昭５５−０９９３３２号、特開平０１−２６１５１６号、特開平０２−１４６３１４号、実開平０３−００３６９９号、実開平０５−０３２８３１号、実公昭３６−０１９８０６号、特開平０２−０２１０２７号、実開平０４−０８２４３２号、特開平０８−２３２９６１号等があげられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１５１１５２号公報
【特許文献２】特開平０９−１４４７６０号公報
【特許文献３】特開平８−００４７７３号公報
【特許文献４】実公平０７−０２１９２７号公報
【特許文献５】実開昭６３−０３５８１７号公報
【特許文献６】特開昭５５−０９９３３２号公報
【特許文献７】特開平０１−２６１５１６号公報
【特許文献８】特開平０２−１４６３１４号公報
【特許文献９】実開平０３−００３６９９号公報
【特許文献１０】実開平０５−０３２８３１号公報
【特許文献１１】実公昭３６−０１９８０６号公報
【特許文献１２】特開平０２−０２１０２７号公報
【特許文献１３】実開平０４−０８２４３２号公報
【特許文献１４】特開平０８−２３２９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スペーサ型固体潤滑軸受において、スペーサ組み込みのため、上記公報に開示されているように、軸受の一部にスペーサ挿入用の切欠きを設けたものでは、その加工費が増大するのみでなく、挿入したスペーサが切欠き部に引っ掛かって回転を阻害し、そのために異常振動が発生することがあった。特に、軸受に対して軸方向荷重が生じる場合、転走面が切欠き部に近づくために異常振動が発生しやすく、場合によってはスペーサが脱落するという問題点があった。
【０００６】
また、転動体同士の間に全て固体潤滑スペーサを介挿した場合、一軸受あたりに必要なスペーサの数が多くなり、コスト高となるだけではなく、回転中にスペーサに生じる円周方向の衝撃力が大きくなり、スペーサ損傷の原因となるという問題点があった。
【０００７】
特に、特殊な保持器を用いた場合でも、転動体間に介挿するスペーサとしてグラファイトを主成分とした材料を用いた場合には、スペーサの摩耗が速く、保持器内での円周方向すきまの増加が顕著となるため、十分な寿命延長効果が得られないという問題点があった。また、スペーサに高荷重が負荷されるような用途では、スペーサが破壊される場合があり、信頼性にも問題があった。さらに、グラファイトは真空中で潤滑性能が劣化するため、真空用途で用いる場合、軸受寿命が制限される。
【０００８】
そこで本発明は、スペーサが引っ掛かって回転を阻害することがなく、またスペーサが脱落するおそれもなく、振動が少なくて、滑らかで且つ安全な回転が得られる高信頼性，低コストの固体潤滑転がり軸受を提供することを目的とする。
本発明は、かかる目的を達成することを可能とする固体潤滑転がり軸受に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の固体潤滑転がり軸受は、内輪と、外輪と、転動体と、固体潤滑剤を含有する材料からなるスペーサと、少なくとも１個の前記スペーサ及び１個の転動体を単位として収納するポケットを有する保持器とを備え保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、前記スペーサは円筒状の基部の少なくとも片方の端部に基部の直径よりも小さい直径の略円筒状部を有する形状であることを特徴とする。
【００１０】
このように構成したことにより、本発明の固体潤滑転がり軸受はスペーサを組み込むための切欠きを必要としない。そのため、従来の切欠き部分の加工費が抑制できて低コストであり、且つ挿入したスペーサが切欠き部に引っ掛かって回転を阻害することがないから異常振動が発生しない。また、挿入したスペーサはすくなくとも片側、好ましくは両側から転動体で拘束されるから、振動等により内外輪の軌道溝から外れて脱落するおそれもない。しかも、潤滑機能に関しては、全ての転動体が少なくとも一箇所で固体潤滑剤を含有するスペーサと接触しており、その固体潤滑剤が転動体の接触面に乗り移って付着（移着）するから、当該固体潤滑剤により十分な潤滑性能が得られる。
【００１１】
また、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記保持器を、前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器とすることで、転動体の個数に対しスペーサの個数を半減できるからコストが低減できると共に、転動体二個とスペーサ一個で一単位として保持器ポケットに収納するため、転動体とスペーサとを同個数組み合わせた従来のものに比べ軸受回転中にスペーサに生じる円周方向の衝撃力が小さくなり、スペーサ損傷が抑制される。
【００１２】
また、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサが円筒状の基部と少なくともその片側端部に設けられた基部直径よりも小さい直径を有する円筒状部からなっている。この基部直径よりも小さい直径を有する円筒状部は、いわゆるランド部とも言われる。このランド部があることにより、スペーサの周方向全長が比較的長いものであっても、スペーサの破壊や割れの発生を抑制しつつ軸受に組み込むことができる。ここで、前記スペーサは両側にランド部を有していてもよいし、片側は平面もしくは凸面、凹面であってもよい。また、前期スペーサの角部には、割れや欠け防止のための面取りが施されていても良い。
【００１３】
なお、好ましくは、前記保持器は前記スペーサを挟み２個の転動体を単位として収納する保持器であり、保持器のポケットが前記転がり軸受の鉛直方向（転がり軸受の回転軸に垂直な方向）及び円周方向双方に転動体とスペーサを保持する曲率を有し、少なくとも前記転動体表面には前記スペーサと同様の固体潤滑膜が成膜されていることを特徴とする。このような構成にしたことにより、まず潤滑転動体同士の間に全て固体潤滑剤スペーサを介挿する従来の転がり軸受に比べ、スペーサの数が少なく出来、コストを低減できること、更に転がり軸受の回転中、スペーサに生じる円周方向の衝撃力を小さく出来、スペーサの損傷の危険性を軽減できること。また１個のスペーサと２個の転動体を収容するポケット有する構造において、転がり軸受の鉛直方向及び円周方向の双方に転動体とスペーサを曲面で抱えることが出来、転がり軸受の回転中、保持器位置を固定し（転がり軸受の鉛直方向及び円周方向の位置を一定にして）、スペーサと転動体の中心軸をほぼ一定に保って回転できるため、スペーサが摩耗してもトルク変動や振動を長期にわたって抑制できることができる。そして更に、転がり軸受の回転初期には、固体潤滑剤からなるスペーサから、転動体への固体潤滑剤の移着が不十分である場合も、即効的且つ十分な潤滑性能が得られ転がり軸受を長寿命とすることが出来る。
【００１４】
また、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記保持器のポケットの円周方向すきまの大きさを、０．０１ｍｍ〜転動体径の２０％の範囲内にすることにより、軸受の回転トルク、起動トルク及び保持器の振動を効果的に抑制することができる。
【００１５】
また、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサの直径は、転動体の直径の０．５０〜０．９５倍とすることにより、回転トルクを抑制して偏摩耗を防止するとともに、振動レベルを低く維持できる。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記保持器のポケットの転動体との接触面の曲率半径を、転動体半径の１．０１〜１．１０倍に設定することにより、保持器と転動体との間のすきまを適正にして保持器の振動を防止する。
【００１７】
なお、本発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、前記スペーサの材料を二硫化モリブデン、二硫化タングステン又は窒化ホウ素のいずれか、もしくは二硫化モリブデン及び二硫化タングステンを潤滑剤の主成分とし、これら潤滑剤成分を鉄、銅、ニッケル、タングステン、スズ、コバルト、クロム（Ｆｅ,Ｃｕ,Ｎｉ,Ｗ,Ｓｎ,Ｃｏ,Ｃｒ）から選択される金属又はこれらの酸化物，窒化物，ホウ化物と焼結して得られる自己潤滑性焼結複合材料とすることにより、過剰な磨耗粉の発生やスペーサの割れを防止することができる。
【００１８】
特に、二硫化モリブデン（ＭＯＳ２）および二硫化タングステン（ＷＳ２）を主成分とする潤滑剤成分を８０％以下、残部を鉄系合金とした自己潤滑柱焼結複合材料は、黒鉛を主成分とするものに比べて強度も強く、磨耗量も適当であり、かつ大気中でも真空中でも使用可能で、本発明の軸受に好適である。ただし、温度３５０℃以上で本発明軸受を使用する場合は、窒化ホウ素を主成分とする潤滑剤とニッケル合金を複合させた自己潤滑性焼結複合材料の方がスペーサ材料として好適である。
【００１９】
本発明の固体潤滑転がり軸受は、例えば高温、低速で使用されるキルンカーの車軸用支掛軸受として好適に使用することができる。この場合は、本発明の固体潤滑転がり軸受は内輪が回転輪として使用される。また、フイルム延伸装置のテンタークリップ用の軸受等にも好適に使用できる。この場合は外輪が回転輪として使用される。
【００２０】
さらに、転がり軸受の、いわゆる剛性が求められる用途にあっては、予圧を付与しての使用も可能である。
【００２１】
また、本発明の固体潤滑転がり軸受は、１個の軸受において３個以上の転動体を有すれば良く、内輪内径と外輪外径の寸法差の少ない、いわゆる薄肉軸受においては、薄肉の保持器を用い、転動体、スペーサは小型化して軸受内に多数配置することも出来る。
【００２２】
なお、本発明の固体潤滑転がり軸受においては、軸受の形式は任意であり、円筒ころ軸受、アンギュラ玉軸受等にも適用できる。軸受の組合せも任意であり、必要に応じて円筒ころ軸受等と深溝玉軸受等を組み合わせて使用することもできる。更に、本発明の固体潤滑ころ軸受においては、必要に応じて、密封用のシールやシールド板を取り付けることもできる。また、内外輪の幅等は使用条件に応じて適宜選定できる。転動体のＰＣＤ等についても同様である。また、あらかじめ、軌道面のほか、転動体や保持器に固体潤滑剤の皮膜を形成しておいても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】は、本発明の固体潤滑転がり軸受の一部を切り欠いて表した斜視図である。
【図２】は、図１に示す軸受の保持器の正面図である。
【図３】は、図１の保持器の部分拡大図である。
【図４】は、図２のIV矢視で示す保持器片面側の側面図である。
【図５】は、（ａ）は、従来のスペーサの斜視図である。（ｂ）は、本発明のスペーサの斜視図である。
【図６】は、スペーサの装着手順を説明する図である。
【図７】は、スペーサの寸法決定方法を示す流れ図である。
【図８】は、スペーサの寸法算出式を求めるための幾何図である。
【図９】は、スペーサの円周方向のポケットすきま寸法算出式を求めるための幾何図である。
【図１０】は、スペーサの面取り寸法算出のための幾何図である。
【図１１】は、比較例の構造説明図である。
【図１２】は、比較例の構造説明図である。
【図１３】は、比較例の構造説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１外輪、２内輪、３転動体、４スペーサ、５保持器
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明の固体潤滑転がり軸受の実施形態である固体潤滑深溝玉軸受を示すもので、図１はその一部を切り欠いて表した斜視図、図２は当該軸受の保持器の正面図、図３はその保持器の部分拡大図、図４は図２のIV矢視で示す保持器の片面側の側面図、図５はスペーサの斜視図である。この玉軸受は、外輪１と内輪２との間に、８個の転動体（この場合は玉）３が円周方向に所定の間隔をおいて配設されている。その玉３は二個が一組とされて、その間に介在する１個のスペーサ４と共に保持器５のポケット５１内に収納されて一単位を構成している。
【００２６】
スペーサ４は、図５に示すように円筒形で、その両端面４１,４１間の幅（又は高さ）ｈよりも直径ｄｓの方が大きく（ｈ＜ｄｓ）、且つその直径ｄｓは後述するように軸受内外輪１，２の軌道面の形状に合わせて設計してあり、また端面４１の角部を面取りしてある。この面取り４２は、スペーサ４の挿入作業を容易にするものであり、その面取り寸法ｘは後述の数式を用いて算出する。なお、図示の場合は面取利４２がチャンファー角面取りとしているが、Ｒ面取りでも良い。また、端面４１の角部の全周を面取りしてあるが、これに限らず、両端面４１,４１の角部の一部を少なくともスペーサ４の一方の対角線上において面取りしてもよい。しかし、一部のみ面取りしたものは、軸受への挿入時に面取り方向を内外輪面と一致させる必要があるので挿入作業が面倒になるし、角部が残っているとその部分が破損し易いので、できるだけ全周面取りとするのが好ましい。また、スペーサ作成時の工程削減のため、面取りを施さない場合はスペーサの対角線長さを後述する条件に設定することによりスペーサの挿入作業を容易化できる。しかしながら、この場合もスペーサ角部は、微小破壊を防止するため糸面取り程度に処理されることが望ましい。
【００２７】
本スペーサ４は固体潤滑機能を有する材料からなるものであって、具体的には、天然又は人造の黒鉛材料，窒化ホウ素，二硫化モリブデン，二硫化タングステン等の固体潤滑材料を、ガラス繊維，耐熱性樹脂繊維，炭素繊維等の強化フィラーと混合して、有機質もしくは無機質のバインダーで固めて焼成したり、あるいは上記固体潤滑材料と鉄，ニッケル，コバルト等の耐熱性合金とを複合焼結したものが考えられる。
【００２８】
本発明の固体潤滑転がり軸受の構造では、過剰な摩耗粉や塊状の小片が外・内輪１，２，転動体３，保持器５の間にかみ込まれると軸受振動値が増加し、場合によっては回転不能となる。また、回転中の転動体の衝突による衝撃や圧縮によってスペーサが割れた場合には、軸受がロックして急停止するため、軸受の取り付けられた装置にも悪影響を及ぼす場合がある。特に、回転精度を要求される用途の場合、内部すきまは限界まで縮小せざるを得ず、過剰な塊状磨耗粉に対して特に敏感となる。また、高温，高荷重条件に使用される軸受に関しても、スペーサ４への負荷が大きくなるため、スペーサ４が割れる可能性は高くなる。これらの問題の対策としては、スペーサ４の強度を増加することが考えられるが、黒鉛を主成分とする固体潤滑剤は概して脆く摩耗しやすい（圧縮強度１０ＭＰａ程度）ため好適ではない。
【００２９】
これに対して、二硫化モリブデンおよび二硫化タングステンを主成分とする潤滑剤成分を８０％以下、残部を鉄系合金とした自己潤滑性焼結複合材料は、強度も強く（圧縮強度１４０ＭＰａ程度）、摩耗量も適当である。また、大気中でも真空中でも問題なく使用することができるため、本発明軸受に適している。しかしながら、二硫化モリブデンは３５０℃付近から酸化して潤滑特性が劣化するため、これを超える温度で本発明軸受を使用する場合は、窒化ホウ素を主成分とする潤滑剤とニッケル合金を複合させた自己潤滑性焼結複合材料が有効に利用できる。
【００３０】
上記潤滑剤について、潤滑剤成分が８０％を超えると金属マトリックスによる強化が不充分となり、材料強度が劣化、摩耗量が多くなる。このため、潤滑剤成分量は８０％以下、特に４０〜６０％程度が望ましい。
【００３１】
保持器５は、図示の場合、プレス型保持器で、２個の玉と１個のスペーサ４とを１単位として挟んで収納する円弧状のポケット５１を、円周等分に四箇所有する２枚の円環状のプレス成形金属板５１１，５１１を対向させて組み合わせ、四箇所のポケット５１間の連結部５２をリベット６で加締めて一体に締結されている。もっとも、その締結手段はリベット６に限らず、小径軸受の保持器で一般的に用いられる押し返し型の締結にしても良い。円環状の成形金属板５１１，５１１の４箇所の各ポケット５１部分には、それぞれ、ポケット両端に玉３の球面に合わせて曲面を形成してある２箇所の玉収納部５１２，５１２を有すると共に、その中間にスペーサ４の円筒面に合わせて曲面を形成してあるスペーサ収納部５１３が形成されている。
【００３２】
本発明の固体潤滑転がり軸受の保持器にあっては、このように例えば１個のスペーサと２個の転動体を収容するポケットを有する形状とされているが、鉛直方向，円周方向に一定の曲率半径をもつ曲面で転動体とスペーサを保持する構造とすることが望ましい。こうして、転動体とスペーサを曲面で抱えることにより、回転中の保持器位置を固定し、スペーサと転動体の中心軸をほぼ一定に保つことが出来るため、安定した回転を長期にわたって維持できる。
【００３３】
このとき、保持器の曲率は、鉛直方向，円周方向ともに転動体径の１．０１〜１．１０倍とすることが好ましい。曲率を転動体の１．０１倍以下とすると保持器・転動体間からの潤滑剤の排出効率が悪くなり、適正な潤滑状態が維持できない。
また、曲率が大きすぎるとスペーサと転動体の中心軸がずれるばかりでなく、保持器が外・内輪端面に接触することがある。この場合でも、軸受の回転は維持されるが、トルク変動や振動の起因となるため好ましくない。適正な曲率半径を容易に実施するためには、プレス型保持器を用いることが望ましい。また、保持器強度を要求される用途には、窒化処理等の表面処理を施すか、研削加工により得られる保持器を使用する。
【００３４】
また、基本設計仕様において奇数個の転動体を有する軸受を本発明で説明する固体潤滑構造とする場合、保持器ポケットのうち１つを転動体１個とスペーサ１個を収納するものや、又は転動体３個とスペーサ２個を交互に収納する構成とすることが考えられるが、これらの場合、円周方向で保持器形状が不均一となるため、軸受の回転安定性を損なう場合がある。
【００３５】
そこで、軸の耐荷重性能が満たされる場合に限り、転動体数を減少させて奇数個を偶数個とすることにより、全てのポケットを転動体２個とスペーサ１個を格納する形状とした。この場合、転動体を円周上に均一に配置すると、転動体間の距離が大きくなり、スペーサを挿入した場合の円周方向すきまが大きくなるため、転動体間角度を小さくして適正な円周方向すきまに調整する必要がある。
【００３６】
ここで、初期の円周方向すきまは、０．０１ｍｍ〜転動体径の２０％の範囲で決定されることが望ましい。円周方向すきまがマイナスとなる場合には、スペーサが転動体を保持器へ押し付け拘束するため、軸受が回転不能となる。また、初期の円周方向すきまがプラスであっても０．０１ｍｍ未満のときには、スペーサを挟んだ２つの転動体が保持器ポケットと干渉し初期トルクが大きくなる他、スペーサの発生する磨耗粉のかみ込みによって保持器ポケット内で転動体とスペーサが突っ張り、軸受がロックする原因となる。逆にすきまが転動体径の２０％を超えると、転動体とスペーサの衝突による回転振動を助長するほか、スペーサが容易に転倒して軸受の回転を阻害する場合がある。したがって、後述のようにトータルすきまδの大きさをδ＝０．０１ｍｍ〜転動体径の２０％に選択する。
【００３７】
このように構成した本軸受の組立手順は次の通りである。
なお、外輪１と内輪２との間には、８個の玉３が既に組み込まれているものとする。
（１）玉３を、軸受の円周上の一箇所に集める。
（２）玉３を集めることにより生じた内外輪間の空白のスペーサＳに、スペーサ４を１個挿入する。そのとき先ず、図６（ａ）に示すように、スペーサ４の両端面４１が外輪１の案内面である外輪内径面１１と内輪２の案内面である内輪外径面２１とにそれぞれ対面するようにして挿入する。次いで図６（ｂ）に示すように、当該スペーサ４を外輪１の溝面１２及び内輪２の溝面２２に沿わせて回転させて、スペーサ４の両端面４１を軸受の円周方向に向かせる。
（３）一箇所に集めてある玉列の任意の一端側から二個の玉３を反対端の方へ移動させて、その一個の玉３を挿入したスペーサ４の一方の端面４１に当接させる。スペーサ４の他方の端面４１は反対側にある玉３に当接する。かくして、一個のスペーサ４が二個の玉３に当接して挟まれることになる。
（４）上記（２）（３）の工程を、スペーサ４に接触していない玉３がなくなるまで（図示のものでは４回）繰り返す。
（５）二個の玉３とこれに挟まれた一個のスペーサ４とからなる単位グループ（４グループ）を軸受円周方向に等配となるように整列させる。
（６）保持器５の二枚の円環状のプレス成形金属板５１１，５１１（図２参照）を、軸受の両側から内外輪間のすき間に挿入して、各ポケット５１に上記各単位グループを収納させる。
（７）上記二枚の成形金属板５１１，５１１の突き合わせ部分である保持器５の連結部５２を、リベット６で加締めて一体に締結する。
【００３８】
以下に、従来例におけるスペーサ４の寸法の決定方法を、図７の流れ図に基づいて説明する。
【００３９】
当該スペーサ４は、従来の如く内外輪の一部にスペーサ挿入用の切欠きを設けずに挿入でき、しかも挿入後の脱落がないものとするため、その各部の寸法を内外輪の寸法に関連づけて以下のように決定する。
【００４０】
ステップ１：円筒形スペーサ４の直径ｄｓの決定
スペーサ４の直径ｄｓは、基本的には転動体３の直径ｄｗより小さければよい。しかし、極端に小径にすると軌道面から脱落し易くなるから、転動体３の直径ｄｗの９０％程度を基準とする。
すなわち、スペーサの基準直径ｄｓ=０．９０ｄｗ程度とするのが望ましいが、転動体径の０．９５〜０．５倍の範囲で調整できる。スペーサ径が転動体径の０．９５倍を超えると、組立てが困難となるばかりでなく、回転中にスペーサ角部が外・内輪転送面と干渉し微小破壊による塊状磨耗粉を発生しやすくなる。発生した摩耗粉は、回転中に転動体と外・内輪間に噛み込み、トルク変動，振動増加の原因となる。また、逆に０．５倍未満では、転動体が赤道部分でスペーサを挟み込めなくなり、スペーサの偏摩耗や転動体のスペーサ乗り上げ等の問題により、軸受の回転不良の原因となる。
したがって、スペーサ径ｄｓ=（０．９５〜０．５）×ｄｗとした。
【００４１】
ステップ２：円筒形スペーサ４の高さ（又は幅）ｈの決定：
いま、ｄｗ;転動体３の直径
Ｄｇ：外輪案内面１１の直径（外輪内径）
ｄｇ：内輪案内面２１の直径（内輪外径）
ｄｓ：スペーサ４の直径
ｈ：スペーサ高さ（又は幅）
Ｄｒ：外輪溝１２の直径
ｄｒ：内輪溝２２の直径
ｘ：スペーサの対角線上の面取り寸法
とする。
【００４２】
スペーサ４の高さｈは、外輪１と内輪２との間のすき間Ｓを通過することが条件である。図８〔図６（ａ）の状態〕から
Δｈ＋ｈ＝（Ｄｇ/２）-（ｄｇ/２） ……（１）
また、
Δｈ＝（Ｄｇ/２）-（Ｄｇ/２）ｃｏｓ（θ/２） ……（２）
また、
【数１】
2014020526.tif 000003
スペーサ４の高さｈは、外輪内径Dg及び内輪外径ｄｇから、この（４）式で求める。
【００４３】
ステップ3:保持器ポケット内の円周方向すきまの確認
もう一つの拘束条件として、２個の転動体に挟まれて保持器ポケット部へ格納された時の円周方向のすきま量を適当とする必要がある。この保持器ポケット内でのすきま量δは、回転中にスペーサの摩耗によって変化するが、初期状態では図９〔図６（ｂ）の状態〕に示すように
【数２】
2014020526.tif 000004
の和δ=δ１+δ２で得られる。
【００４４】
但し、
δ1：転動体とスペーサ間の円周方向すきま量
δ2：転動体と保持器面の円周方向すきま量
ｄｗ：転動体直径
ｄｐ：軸受のピッチ円直径
θ：転動体間角度
α：保持器ポケットの転動体との接触面の曲率半径／転動体半径
h ：スペーサの高さ
である。
転動体間角度θは、スペーサを挟みこむ両転動体が成す角度であり、全周３６０゜にＺ（偶数）個の転動体が均等に配置される場合には
θ=３６０/Ｚ
で得られる。Ｚが奇数の場合は、１つだけθが異なる。
【００４５】
また、αは保持器ポケット部における円周方向の曲率半径を転動体半径で割った値で、１．０１〜１．１０程度に設定される（詳しくは後述）。従って、δ２は保持器形状によって決まる正の値である。ここでは、スペーサ高さの影響するδ１が負の値とならないようにスペーサ高さを調整する必要がある。δ１＜０の場合、スペーサが転動体を保持器へ押し付けて拘束するため軸受が回転不能となる場合があるためである。
【００４６】
結果的には保持器内の円周方向のトータルすきま量δ＝δ１＋δ２が０でなければよいが、実際はδ１とδ２とを分けて設計する。δ１はスペーサの高さｈに依存し決定されるので、δ１の適正値（＞０となる）はｈを決めることになる。
【００４７】
δ１の値が正にならなけらば、ステップ２に戻り（４）式で新たなｈを決めて、再びステップ３に進み（５）式でδ１を求めその正負を確認するという作業を繰り返す。０＜δ１が確認されたら、次のステップへ進む。
【００４８】
なお、円周方向すきまの調整は、保持器のポケットサイズを調整することでも可能であるが、転動体の円周上配置を不均等にすることになるので、微小な円周方向すきまの調整はスペーサ高さで行なうことが望ましい。
【００４９】
ステップ4：円筒形スペーサ４の面取り４２の寸法ｘの決定：
スペーサの面取りは主としてスペーサ挿入作業の容易化を目的としたものであるから、厳密に上記スペーサ径、長さの条件を満たしていれば、必ずしも必要ではない。しかしながら、スペーサの角部は転動体との接触によって微小破壊を生じやすく、塊状の摩耗粉を発生する場合がある。これら塊状の磨耗粉が大量に軸受内部へかみ込まれると回転不良の原因となるから、角部は糸面取り程度に処理されていることが望ましい。
【００５０】
スペーサ４の面取り寸法ｘは、外輪溝面１２と内輪溝面２２との間のスペース内でスペーサ４が回転できることが条件である。
図１０から、スペーサ４はその対角線Ｌ１の長さ（ｈ２+ｄｓ２）１/２が最も長く、その線上で面取り42を行っているのであるから、回転し得る面取り寸法を片側でｘとすると
２ｘ=（ｈ２+ｄｓ２）１/２-（Ｄｒ-ｄｒ）/２
∴ ｘ＝（ｈ２+ｄｓ２）１/２/２-（Ｄｒ-ｄｒ）/４ …（６）
スペーサ４の面取り寸法ｘは、外輪溝面１２の直径Ｄｒ，内輪溝面２２の直径ｄｒ，スペーサ４の高さｈ及び直径ｄｓから、（６）式で求める。こうして求めた面取り寸法ｘは計算上の下限値であり、これよりもやや大きめに設定すると、スペーサ４の挿入作業が容易となり且つスペーサ４の作成も容易となる。
【００５１】
計算例として、呼び番号６２０４の単列深溝玉軸受に適用する場合、
玉直径ｄｗ：７．９３８ｍｍ
外輪内径Ｄｇ：３８．６．ｍｍ
内輪外径ｄｇ：２８．５ｍｍ
外輪溝径Ｄｒ：４１．４ｍｍ
内輪溝径ｄｒ：２５．６ｍｍ
として、
円筒形スペーサ４の直径ｄｓ=０．９×７．９３８ｍｍ≒７．１ｍｍ
円筒形スペーサ４の高さｈは（４）式を用いて求めると、
【数３】
2014020526.tif 000005
【００５２】
また、面取り寸法ｘ（片側の曲率半径）は（６）式を用いて求めると、
ｘ=（ｈ２+ｄｓ２）１/２/２-（Ｄｒ-ｄｒ）/４
＝（４．７２+７．１２）１/２/２-（４１．４-２５．６）/４
＝０．３（ｍｍ）
となる。
【００５３】
ステップ5：面取りを施さない場合の、回転条件の確認
面取りを施さない場合には、外輪溝面と内輪溝面との間のスペース内におけるスペーサの回転が可能か否か確認する。図１０から明らかなように、スペーサ４の対角線長さＬ１が玉３の直径ｄｗより小さければ（Ｌ＜ｄｗ）、外輪．内輪間の溝スペースで回転できる。
【００５４】
そこで、スペーサ４の回転を容易にするため、スペーサの対角線長さＬ１を転動体径ｄｗの１．１〜０．７倍程度となるように、スペーサ寸法を調整するのが好ましい。すなわち、スペーサの対角線長さＬ１はＬ１=（ｄｓ２+ｈ２）１/２により求められるから、
１．１＞Ｌ１/ｄｗ＞０．７
が成立することを確認する。１．１は経験的に許容できる上限値でありＬ１がｄｗの１．１倍を超えると、スペーサの回転が困難となり組立て不可能となる。また、０．７倍未満では、回転中のスペーサ脱落が容易となり軸受の安定回転を阻害する場合がある。
回転条件の確認結果が上記の範囲外であれば、ステップ１に戻る。
【００５５】
以上のように構成した従来例の固体潤滑転がり軸受は、スペーサ４を組み込むための切欠き（挿入口）を必要としないから、次のような種々の作用効果が得られる。
（１）切欠き（挿入口）部分の加工費が抑制できる。
（２）軸方向荷重の有無にかかわらず、挿入したスペーサが切欠き部に引っ掛かって回転を阻害することがないから、異常振動の発生が防止できる。
（３）挿入したスペーサはその端面を両側から転動体で挟まれて拘束されているから、振動等により内外輪の軌道溝から外れて脱落するおそれがない。
（４）転動体の個数に対しスペーサの個数を半減できるからコストが低減できると共に、転動体二個とスペーサ一個で一単位として保持器ポケットに収納するため、転動体とスペーサとを同個数組み合わせた従来のものに比べ軸受回転中にスペーサに生じる円周方向の衝撃力が小さくなり、スペーサ損傷が抑制される。しかも、潤滑機能に関しては、全ての転動体が少なくとも一箇所で固定潤滑剤を含有するスペーサと接触しており、その固体潤滑剤が転動体の接触面に乗り移って付着（移着）するから、当該固体潤滑剤により十分な潤滑性能が得られる。
【００５６】
更に、本願発明の固体潤滑転がり軸受にあっては、図５（ｂ）に示すとおり、スペーサにランド部を設けているため、従来例のように単なる面取りだけの場合に比べて、装填が容易であり、装填時の割れや欠けの恐れも、より一層少ないものとなる。更に、スペーサの全長を長くすることが可能であり、長寿命化にもつながるものである。
【００５７】
なお、本願発明の固体潤滑転がり軸受は、固体潤滑剤を含んだスペーサを転動体間に挟み、固体潤滑剤の転動体への移着により固体潤滑を行う転がり軸受であるが、回転初期には固体潤滑剤の移着が不十分であるから、転動体又は保持器（全面），軸受軌道輪の摺動面（例えば内外輪の外径面）或いは軌道面に、スペーサと同様の固体潤滑膜を成膜することにより、初期潤滑効果を達成できる。
【００５８】
また、実施形態では単列深溝玉軸受について説明したが、本発明はその他の玉軸受に対しても適用できる。さらには、玉軸受に限らず円筒，円すい，球面の各ころ軸受に対しても自在に適用可能である。
【００５９】
また、実施形態ではプレス型保持器を用いた場合を説明したが、これに限らず、その他例えば冠型，もみ抜き型，打ち抜き型等でも使用可能である。
【００６０】
また、実施形態では転動体の個数が偶数個（例えば８個）のものについて、１個のスペーサと２個の転動体を収納するポケットを備えた保持器を説明したが、奇数個の転動体の場合には、保持器ポケットのうちの一つを転動体１個とスペーサ１個を収納するものとするか、又は転動体３個とスペーサ２個を交互に収納するものとする。すなわち、総括すれば、本発明の固体潤滑転がり軸受は、少なくとも１個の転動体と１個のスペーサを収納する部分を有する保持器を有するものであり、転動体が合計で３個以上あれば良い。
【図１】
2014020526.tif 000006
【図２】
2014020526.tif 000007
【図３】
2014020526.tif 000008
【図４】
2014020526.tif 000009
【図５】
2014020526.tif 000010
【図６】
2014020526.tif 000011
【図７】
2014020526.tif 000012
【図８】
2014020526.tif 000013
【図９】
2014020526.tif 000014
【図１０】
2014020526.tif 000015
【図１１】
2014020526.tif 000016
【図１２】
2014020526.tif 000017
【図１３】
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