(57)【要約】【課題】エネルギー損失を低減しつつ、構成部品の材料選択の幅を広げて水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応可能な軸受を提供する。【解決手段】軸受１は、外輪摺動面１０Ａが形成された外輪１０と、内輪摺動面２０Ａが形成され、内輪摺動面２０Ａが外輪摺動面１０Ａに対向するように配置された内輪２０と、外輪摺動面１０Ａおよび内輪摺動面２０Ａに周方向に沿って接触し、外輪１０および内輪２０に対して相対的に周方向に回転可能に配置されたリング部材３０とを備えている。そして、リング部材３０は、外輪１０および内輪２０とは異なる材料からなっている。【選択図】図２
2014077522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪摺動面が形成された外輪と、
内輪摺動面が形成され、前記内輪摺動面が前記外輪摺動面に対向するように配置された内輪と、
前記外輪摺動面および前記内輪摺動面に周方向に沿って接触し、前記外輪および前記内輪に対して相対的に周方向に回転可能に配置されたリング部材とを備え、
少なくとも前記外輪摺動面に接触する前記リング部材の外輪側摺動面を含む領域は、前記外輪摺動面を構成する材料とは異なる第１摺動材料からなっており、
少なくとも前記内輪摺動面に接触する前記リング部材の内輪側摺動面を含む領域は、前記内輪摺動面を構成する材料とは異なる第２摺動材料からなっている、軸受。
【請求項２】
前記第１摺動材料は、前記外輪側摺動面を含む領域が前記外輪摺動面と同種材料である場合に比べて前記外輪と前記リング部材との摺動抵抗が小さくなる材料であり、
前記第２摺動材料は、前記内輪側摺動面を含む領域が前記内輪摺動面と同種材料である場合に比べて前記内輪と前記リング部材との摺動抵抗が小さくなる材料である、請求項１に記載の軸受。
【請求項３】
前記外輪、前記内輪および前記リング部材のうち少なくともいずれか１つは、焼入硬化されていない鋼からなっている、請求項１または２に記載の軸受。
【請求項４】
前記外輪摺動面、前記内輪摺動面、前記外輪側摺動面および前記内輪側摺動面のうち少なくともいずれか１つは、研削加工されていない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項５】
前記リング部材は、前記外輪および前記内輪の少なくともいずれか一方と周面および端面の両方において接触している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項６】
前記外輪側摺動面および前記内輪側摺動面の少なくともいずれか一方は、周方向に分離して複数形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項７】
前記リング部材には、前記リング部材を周方向に分断する分断部が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項８】
前記分断部は、内周側から外周側に向けて軸受使用時における荷重の移動方向に傾いている、請求項７に記載の軸受。
【請求項９】
前記分断部において対向する前記リング部材の領域は互いに接合されている、請求項７または８に記載の軸受。
【請求項１０】
前記外輪摺動面、前記内輪摺動面、前記外輪側摺動面および前記内輪側摺動面のうち少なくともいずれか１つには、溝が形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸受に関し、より特定的には、外輪と内輪との間に外輪および内輪に対して周方向に回転可能なリング部材を配置した軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転軸などを支持する軸受としては、転がり軸受およびすべり軸受が代表的である。一般に、すべり軸受は、一対の摺動部材が相対的に摺動面にて滑ることにより、回転軸などを支持する。また、摺動面に低摩擦材料を配置することにより、摺動抵抗を低減し、摩擦によるエネルギーの損失を低減するすべり軸受が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、一般に転がり軸受は、軌道部材、転動体および保持器を備えている。そして、転動体と軌道部材との接触面圧は、数ＧＰａ程度にもなる。そのため、転動体および軌道部材の表層部の塑性変形を抑制して回転トルクを低減する観点から、転動体や軌道部材を構成する材料には、高い材料強度（特に硬度）が要求される。これに対応するため、転動体や軌道部材を構成する材料としては、高い炭素濃度を有する鋼が採用され、当該鋼が熱処理により硬化された状態（たとえば焼入硬化された状態）で使用される。その結果、当該熱処理に多くのエネルギーが必要となる。また、転がり軸受においては、その動作時に軌道部材と転動体との間に潤滑油膜を形成する必要がある。そのため、軌道部材および転動体の接触面（転動面）の面粗さは、極めて低いレベルに低減される必要がある。その結果、転動面に対しては、研削加工などの高い精度の仕上げ加工を実施する必要がある。このように、熱処理に多くのエネルギーが必要であること、および転動面の面粗さを低減する必要があることが、転がり軸受の製造コスト上昇の原因となっている。
【０００４】
また、転がり軸受においては、軌道部材と転動体との接触に起因して水素が発生し、その一部が軌道部材および転動体を構成する鋼中に侵入することで、早期の剥離（水素脆性剥離）が発生する場合がある（たとえば、非特許文献１参照）。上述のように、軌道部材および転動体を構成するには高い材料強度が必要とされるところ、鋼の場合、強度が高くなるに従って、水素脆性に対する感受性が高くなるため（たとえば、非特許文献２参照）、転がり軸受における水素脆性剥離は問題となりやすい。
【０００５】
さらに、耐食性が要求される転がり軸受においては、軌道部材や転動体を構成する材料として、たとえば高い炭素含有量を有し、焼入硬化処理によって高い硬度を付与することが可能な耐食鋼であるＪＩＳ規格ＳＵＳ４４０Ｃが用いられる。このＳＵＳ４４０Ｃは多くの炭化物を含み、Ｃｒを含有する大型の共晶炭化物をも含む。これら炭化物は、素地との間に局部電池を形成し易い。また、大きな共晶炭化物は、素地中のＣｒを局所的に欠乏させる。そのため、ＳＵＳ４４０Ｃは、ステンレス鋼としては耐食性が高いとはいえない。このように、高い硬度を達成可能な耐食鋼は、十分な耐食性を備えているとはいえず、転がり軸受に高い耐食性を付与することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４７４９３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔａｍａｄａ  ａｎｄ  Ｈ．Ｔａｎａｋａ，“Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ  ｏｆ  ｂｒｉｔｔｌｅ  ｆｌａｋｉｎｇ  ｏｎ  ｂｅａｒｉｎｇｓ  ｕｓｅｄ  ｆｏｒ  ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ ａｕｘｉｌｉａｒｙ  ｄｅｖｉｃｅｓ”、Ｗｅａｒ，Ｖｏｌ．１９９、１９９６  ｐ２４５−２５２
【非特許文献２】南雲道彦著、「水素脆性の基礎−水素の振るまいと脆化機構−、内田老鶴圃、２００８年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、すべり軸受においては、摺動抵抗を低減し、摩擦によるエネルギー損失を低減するための方策が提案されているものの、近年の省エネルギー化の要求を考慮すると、エネルギー損失の低減は十分であるとはいえない。一方、転がり軸受を採用することで、エネルギー損失を低減できるものの、転がり軸受では、軌道部材および転動体に高い硬度を付与する必要があることに起因して、それらを構成する材料の選択の幅が狭い。そして、選択可能な材料では水素脆性剥離や耐食性の不足などの問題があるばかりでなく、高い熱処理コストや仕上げ加工コストも問題となっている。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、エネルギー損失を低減しつつ、水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応可能な軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従った軸受は、外輪摺動面が形成された外輪と、内輪摺動面が形成され、内輪摺動面が外輪摺動面に対向するように配置された内輪と、外輪摺動面および内輪摺動面に周方向に沿って接触し、外輪および内輪に対して相対的に周方向に回転可能に配置されたリング部材とを備えている。そして、少なくとも外輪摺動面に接触するリング部材の外輪側摺動面を含む領域は、外輪摺動面を構成する材料とは異なる第１摺動材料からなっている。また、少なくとも内輪摺動面に接触するリング部材の内輪側摺動面を含む領域は、内輪摺動面を構成する材料とは異なる第２摺動材料からなっている。
【００１１】
本発明の軸受においては、内輪と外輪との間に周方向に回転可能なリング部材が配置されている。そのため、内輪と外輪とが直接接触するすべり軸受に比べて回転トルクが抑制され、エネルギー損失を低減することができる。さらに、外輪側摺動面を含む領域が外輪摺動面を構成する材料とは異なる第１摺動材料からなり、かつ内輪側摺動面を含む領域が内輪摺動面を構成する材料とは異なる第２摺動材料からなることにより、外輪および内輪とリング部材との摺動抵抗が低減されている。ここで、第１摺動材料と第２摺動材料とは異なる材料であってもよいが、同一の材料であってもよい。また、外輪側摺動面および内輪側摺動面を含むリング部材全体が同一の材料からなっており、当該材料が外輪摺動面および内輪摺動面を構成する材料と異なるものであってもよい。さらに、リング部材は、内輪および外輪と転がり接触するものではないため、本発明の軸受を構成する内輪、外輪およびリング部材には、転がり軸受の場合のように極めて高いレベルの材料強度や表面仕上げ精度は必ずしも必要なものではない。そのため、加工コストを低減したい場合には表面粗さを粗くすることができ、また熱処理コストを低減したい場合には焼入硬化処理を省略することができる。また、本発明の軸受を構成する内輪、外輪およびリング部材には、転がり軸受の場合のように極めて高いレベルの材料強度が必ずしも必要ないため、内輪、外輪およびリング部材の材料選択の幅が広くなる。その結果、水素脆性剥離を抑制したい場合、水素脆性に対する感受性が低い材料を採用することができ、高い耐食性を必要とする場合には、高耐食性材料を採用することができる。
【００１２】
このように、本発明の軸受によれば、エネルギー損失を低減しつつ、構成部品の材料選択の幅を広げ、水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応可能な軸受を提供することができる。
【００１３】
上記軸受においては、第１摺動材料は、外輪側摺動面を含む領域が外輪摺動面と同種材料である場合に比べて外輪とリング部材との摺動抵抗が小さくなる材料であり、第２摺動材料は、内輪側摺動面を含む領域が内輪摺動面と同種材料である場合に比べて内輪とリング部材との摺動抵抗が小さくなる材料であってもよい。これにより、回転トルクを抑制し、エネルギー損失を一層低減することができる。
【００１４】
上記軸受においては、外輪、内輪およびリング部材のうち少なくともいずれか１つは、焼入硬化されていない鋼からなっていてもよい。このようにすることにより、熱処理コストを低減することができる。ここで、焼入硬化されていない鋼とは、当該鋼がマルテンサイト組織を有していない鋼を意味し、具体的には、たとえばパーライト組織を有する鋼を意味する。
【００１５】
上記軸受においては、外輪摺動面、内輪摺動面、外輪側摺動面および内輪側摺動面のうち少なくともいずれか１つは、研削加工されていなくてもよい。このようにすることにより、加工コストを低減することができる。
【００１６】
上記軸受においては、リング部材は、外輪および内輪の少なくともいずれか一方と周面および端面の両方において接触していてもよい。このようにすることにより、本発明の軸受を、ラジアル方向およびアキシャル方向の両方の荷重を支持することが可能なものとすることができる。
【００１７】
上記軸受においては、外輪側摺動面および内輪側摺動面の少なくともいずれか一方は、周方向に分離して複数形成されていてもよい。このようにすることにより、軸受の回転トルクを一層抑制することができる。
【００１８】
上記軸受においては、リング部材には、リング部材を周方向に分断する分断部が形成されていてもよい。このようにすることにより、板状や棒状の形状を有する素材を使用して、リング部材を容易に作製することができる。
【００１９】
上記軸受において好ましくは、上記分断部は、内周側から外周側に向けて軸受使用時における荷重の移動方向に傾いている。このようにすることにより、分断部における損傷の発生を抑制することができる。
【００２０】
上記軸受においては、上記分断部において対向するリング部材の領域は互いに接合されていてもよい。これにより、分断部における損傷の発生を一層確実に抑制することができる。なお、接合の方法は特に限定されるものではないが、たとえば接合の方法として溶接を採用することができる。
【００２１】
上記軸受においては、外輪摺動面、内輪摺動面、外輪側摺動面および内輪側摺動面のうち少なくともいずれか１つには、溝が形成されていてもよい。
【００２２】
これにより、動圧効果を付与したり、潤滑剤の流れを良くしたりすることができる。上記溝としては、たとえば周方向溝、軸方向溝、ヘリングボーン溝、レイリーステップ溝などが挙げられる。周方向溝を複数本独立に形成したり、あるいはスパイラル状につなげて形成したりすることにより、潤滑剤の流れを補助することができる。また、軸方向溝を複数本形成することにより、動圧効果が付与することができる。また、複数本の軸方向溝を周方向に連結することにより、潤滑剤の流れを補助することもできる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明の軸受によれば、エネルギー損失を低減しつつ、構成部品の材料選択の幅を広げ、水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応可能な軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】軸受の構造の一例を示す概略図である。
【図２】軸受の構造の一例を示す概略断面図である。
【図３】軸受の構造の第１の変形例を示す概略断面図である。
【図４】軸受の構造の第２の変形例を示す概略断面図である。
【図５】軸受の構造の第３の変形例を示す概略断面図である。
【図６】リング部材の構造の一例を示す概略端面図である。
【図７】リング部材の構造の第１の変形例を示す概略端面図である。
【図８】リング部材の構造の第２の変形例を示す概略端面図である。
【図９】リング部材の構造の第３の変形例を示す概略端面図である。
【図１０】リング部材の構造の第４の変形例を示す概略端面図である。
【図１１】リング部材の構造の第５の変形例を示す概略端面図である。
【図１２】摩擦係数の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２６】
図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態における軸受１は、外輪１０と、外輪１０の内周側に配置され、外輪１０よりも直径の小さい内輪２０と、外輪１０と内輪２０との間に外輪１０および内輪２０に接触して配置されるリング部材３０とを備えている。図２に示すように、外輪１０の内周側には、外輪摺動面１０Ａが形成されている。一方、内輪２０の外周側には内輪摺動面２０Ａが形成されている。そして、外輪摺動面１０Ａと内輪摺動面２０Ａとが互いに対向するように、外輪１０と内輪２０とは配置されている。リング部材３０は、外輪摺動面１０Ａおよび内輪摺動面２０Ａに周方向の全周にわたって接触し、かつ外輪１０および内輪２０に対して相対的に周方向に回転可能に配置されている。
【００２７】
そして、外輪１０および内輪２０と、リング部材３０とは、異なった材料からなっている。具体的には、たとえば外輪１０および内輪２０は鋼からなっており、リング部材３０は外輪１０および内輪２０を構成する鋼との摺動抵抗が鋼よりも小さい材料、たとえば金属材料である銅系合金などの溶製材、あるいは銅−鉄系の焼結合金などからなっている。なお、焼結合金を材料として採用する場合、強度不足となることを回避するため、同組成の溶製材の密度に対し７０％以上の密度を有する焼結材を採用することが好ましい。
【００２８】
図２を参照して、リング部材３０は、径方向に沿った断面が長方形形状を有しており、当該断面において一方の長辺に対応する外輪側摺動面３０Ａにて外輪摺動面１０Ａと接触し、他方の長辺に対応する内輪側摺動面３０Ｂにて内輪摺動面２０Ａと接触している。以上のような構造を有することにより、外輪１０と内輪２０とは周方向に相対的に回転することができる。また、内輪２０の両端面側には、径方向に突出するつば部２１が形成されている。そして、リング部材３０は、径方向における断面において短辺に対応する端面側摺動面３０Ｃにて、内輪２０のつば部２１に接触している。つまり、リング部材３０は、内輪２０と内周面である内周側摺動面３０Ｂと、２つの端面側摺動面３０Ｃとにおいて接触している。このような構造を有することにより、軸受１は、ラジアル方向およびアキシャル方向の両方の荷重を支持することができる。
【００２９】
本実施の形態における軸受１では、外輪１０と内輪２０との間に、外輪１０および内輪２０との摺動抵抗が小さい材料からなり、周方向に回転可能なリング部材３０が配置されている。そのため、内輪と外輪とが直接接触するすべり軸受に比べて回転トルクが抑制され、エネルギー損失を低減することができる。また、リング部材３０は、内輪２０および外輪１０と転がり接触するものではないため、内輪２０、外輪１０およびリング部材３０には、転がり軸受の場合のように極めて高いレベルの材料強度や表面仕上げ精度が要求されない。
【００３０】
具体的には、軌道部材と転動体とが転がり接触する転がり軸受の場合、軌道部材と転動体との接触はヘルツ接触となる。そして、ヘルツ接触における最大接触面圧Ｐｍａｘと表層に作用するミーゼスの相当応力σｅｑの間にはσｅｑ＝０．６１Ｐｍａｘの関係がある。たとえば、転がり軸受でＰｍａｘ＝２．５ＧＰａの場合、σｅｑ＝１．５３ＧＰａとなる。このとき、軌道部材や転動体の降伏強度σＹが１．５３ＧＰａ以下であれば、軌道部材や転動体の表層部で塑性変形が発生する。そうすると、転がり軸受の回転トルクが大幅に上昇するだけでなく、軌道部材や転動体の疲労も進行し易くなる。そのため、軌道部材や転動体を構成する材料は、１．５３ＧＰａを超える降伏強度σＹを有している必要がある。その結果、材料選択の幅が小さく、通常、焼入硬化された鋼が使用される。
【００３１】
これに対し、上記軸受１に同様の荷重が負荷された場合、Ｐｍａｘ＝２５０ＭＰａ程度となり、σｅｑ＝１５３ＭＰａとなる。ほとんどの金属材料の降伏強度σＹは１００ＭＰａ以上であることを考慮すると、外輪１０、内輪２０およびリング部材３０に金属材料を採用した場合、これらの表層部で塑性変形を発生させないことは比較的容易である。たとえば、中炭素鋼であるＪＩＳ規格Ｓ５３Ｃは、非調質状態であってもσＹは３００ＭＰａ程度である。また、高力黄銅のσＹは、４５０ＭＰａ程度である。σＹが４５０ＭＰａの場合、σｅｑが４５０ＭＰａ未満であれば高力黄銅からなる軸受部品に塑性変形が発生しない。そのため、σｅｑ＝４５０ＭＰａに対応するＰｍａｘ＝７３８ＭＰａ以下の条件であれば上記軸受１を使用することができるところ、上記軸受１では、高々Ｐｍａｘ＝５００ＭＰａであると見積もられる。また、銅合金やアルミ合金の中には、σＹが１００ＭＰａ以下のものもある。その場合、ショットピーニングなどで表層のσＹを向上させることができる。また、材料全体のσＹをＥＣＡＰ法（Ｅｑｕａｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）などにより向上させることができる。このようにすることにより、σＹが小さい銅合金やアルミ合金を軸受１の構成部品、たとえばリング部材３０を構成する材料として採用することができる。このように、軸受１を構成する内輪２０、外輪１０およびリング部材３０には、転がり軸受の構成部品のように極めて高いレベルの材料強度が要求されないため、内輪２０、外輪１０およびリング部材３０の材料選択の幅が広くなる。その結果、水素脆性剥離を抑制したい場合、水素脆性に対する感受性が低い材料を採用することができ、高い耐食性を必要とする場合には、高耐食性材料を採用することができる。
【００３２】
具体的には、たとえば軸受１を構成する内輪２０、外輪１０およびリング部材３０を構成する材料として、水素脆性を示さない軟鋼を用いることができる。この場合、焼入硬化処理などの熱処理も不要になるという利点もある。また、ステンレス鋼は耐食性が高いほど強度は得にくくなるが、軸受１においては高強度な材料が必要とされないため、耐食性が高いステンレス鋼の採用が可能となる。たとえばスーパーステンレス級のものを用いれば、水はもちろんのこと、海水が介在する環境でも軸受１を使用することができる。鋼以外で高耐食性を有し、かつ鋼に対する摺動抵抗が小さい材料としては、たとえば、ニッケル基合金が挙げられる。転がり軸受においては、高温環境にて使用される場合、軸受部品を構成する材料は高温でも高強度を保つ材料に限定される。しかし、上記軸受１では、その構成部品に高強度な材料が必要とされないため、一般鋼が使用でき、材料コストの削減が達成できる。
【００３３】
また、上記軸受１においては、転がり軸受の場合とは異なり、外輪摺動面１０Ａ、内輪摺動面２０Ａ、外輪側摺動面３０Ａ、内輪側摺動面３０Ｂおよび端面側摺動面３０Ｃなど、他の部品と接触する領域の表面粗さを極めて低いレベルに抑制する必要がないため、研削加工などの超仕上げ加工を省略し、加工工程を簡素化することができる。また、転がり軸受のように保持器が必要ないため、上記軸受１によれば、部品点数を減少させることもできる。さらに、転がり軸受では、構成部品の強度の観点から薄肉化が困難となる荷重の大きい環境で使用される場合でも、上記軸受１では、構成部品の薄肉化が容易となる。また、リング部材３０の形状は変更可能であるため、これに接触する外輪摺動面１０Ａや内輪摺動面２０Ａの形状の自由度は大きく、加工の容易な形状を選択することで、加工コストを削減することもできる。
【００３４】
このように、たとえば外輪１０および内輪２０の材料に焼入硬化されていない鋼を採用し、かつリング部材３０の材料に鋼に対する摺動抵抗が小さい鋼以外の材料を採用することができる。また、外輪摺動面１０Ａ、内輪摺動面２０Ａ、外輪側摺動面３０Ａ、内輪側摺動面３０Ｂおよび端面側摺動面３０Ｃは、いずれも研削加工されていないものとすることができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態における軸受１は、すべり軸受に比べてエネルギー損失を低減し、かつ転がり軸受に比べて構成部品の材料選択の幅を広げ、水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応可能な軸受となっている。
【００３６】
次に、上記実施の形態における軸受１の変形例について説明する。以下の変形例における軸受１は、基本的には上記実施の形態における軸受１と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、以下の変形例における軸受１は、リング部材３０の構造において上記実施の形態の場合とは異なっている。
【００３７】
図３を参照して、第１の変形例における軸受１のリング部材３０は、表面を含む領域に摺動層３１を有している。この摺動層３１は、外輪１０および内輪２０を構成する材料とは異なった材料からなっている。たとえば、外輪１０および内輪２０を構成する材料が鋼である場合、摺動層３１は、外輪１０および内輪２０を構成する鋼との摺動抵抗が鋼よりも小さい材料、たとえば金属材料である銅系合金や、樹脂材料からなっている。この場合、リング部材３０の摺動層３１以外の領域は、必ずしも外輪１０および内輪２０と異なった材料である必要はなく、鋼からなっていてもよい。摺動層３１は、たとえば溶射により形成することができる。なお、ここでは摺動層３１が同一材料からなる単層である場合について説明したが、たとえば外輪側摺動面１０Ａを含む領域と内輪側摺動面２０Ａを含む領域とで、異なる材料が採用されていてもよい。すなわち、外輪側摺動面３０Ａを含む領域が第１摺動材料からなり、内輪側摺動面３０Ｂを含む領域が第１摺動材料とは異なる第２摺動材料からなっていてもよい。
【００３８】
次に、第２の変形例について説明する。図４を参照して、第２の変形例における軸受１のリング部材３０は、樹脂からなっている。リング部材３０を構成する樹脂としては、軸受１の使用環境等に合わせて種々の材料を採用することができる。たとえば、軸受１が比較的高温の環境で使用される場合、リング部材３０を構成する材料としては、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）などの耐熱性に優れた樹脂材料を採用することができる。なお、リング部材３０を構成する材料として、金属材料と樹脂材料とを複合した材料を採用することもできる。
【００３９】
次に、第３の変形例について説明する。図５を参照して、第３の変形例における軸受１のリング部材３０は、外周側に形成された外周溝３２と、内周側に形成された内周溝３３とを有している。外周溝３２および内周溝３３は、いずれも周方向に延在する周方向溝である。これにより、潤滑剤の流れを補助することができる。なお、ここではリング部材３０に周方向溝が形成される場合について説明したが、溝の形状はこれに限られず、軸方向溝、ヘリングボーン溝、レイリーステップ溝などであってもよい。周方向溝を複数本独立に形成し、あるいは複数本の周方向溝をスパイラル状に接続することにより、潤滑剤の流れを補助する効果が得られる。一方、軸方向溝を複数本形成することにより、動圧効果を付与することができる。そして、複数の軸方向溝を周方向に連結すれば、潤滑剤の流れを補助する効果も期待できる。また、ここではリング部材に溝が形成される場合について説明したが、外輪１０の外輪摺動面１０Ａおよび内輪２０の内輪摺動面２０Ａの少なくともいずれか一方に溝が形成される構造を採用してもよい。
【００４０】
次に、リング部材３０の形状のバリエーションについて、図６〜図１１を参照して説明する。リング部材３０は、図６に示すように、継ぎ目のない円環状の形状を有していてもよい。このようなリング部材３０は、たとえば素材としてパイプ状の材料を準備し、これを軸方向に垂直に切断することにより製造してもよいし、円盤状の材料を熱間鍛造等により成形して製造してもよい。
【００４１】
また、リング部材３０は、図７〜図１０に示すように、分断部３４を有するものであってもよい。このようなリング部材３０は、棒状の材料を準備し、その両端面が互いに対向するように当該棒状の材料を円形に変形させて製造することができる。具体的には、たとえば銅合金やアルミ合金などのσＹをＥＣＡＰ法により上昇させて、リング部材３０の材料として使用する場合、角材や棒材の状態の銅合金やアルミ合金などをＥＣＡＰ法によって処理し、これを円形に変形させてリング部材３０を製造することができる。分断部３４は、図７および図９のように接合されていなくてもよいが、強度向上の観点から図８および図１０のように溶接などの方法により接合されていてもよい。また、分断部３４は図７および図８のように径方向に延在していてもよいが、分断部３４における破損の発生を抑制する観点から、図９および図１０に示すように、分断部３４は、内周側から外周側に向けて軸受使用時における荷重の移動方向（矢印α）に傾いていることが好ましい。
【００４２】
さらに、図１１を参照して、リング部材３０の外輪側摺動面３０Ａおよび内輪側摺動面３０Ｂの少なくともいずれか一方は、周方向に分離して複数形成されていてもよい。具体的には、図１１に示すように、リング部材３０は、周方向に分離して配置され、外輪１０および内輪２０に接触する接触部３５と、隣り合う接触部３５を接続する接続部３６とを備えていてもよい。このようにすることにより、軸受１の回転トルクを一層低減することができる。
【００４３】
なお、上記軸受１の潤滑剤としては、油、グリース、固体潤滑剤などを採用することができる。グリース潤滑の場合、グリースを漏洩させないためのシールが必要になる。リング部材３０が焼結合金などの多孔質体の場合、油を含浸させてもよい。リング部材３０の外輪側摺動面３０Ａや内輪側摺動面３０Ｂを構成する材料と外輪１０および内輪２０を構成する材料との摺動抵抗が極めて低い場合や、外輪側摺動面３０Ａや内輪側摺動面３０Ｂに自己潤滑性を有する物質を付着させた場合、軸受１を真空下や高温環境などにおいて無潤滑で用いることもできる。また、油やグリースを軸受１に補給して十分な潤滑性を維持することも有効である。そのために、外輪１０および内輪２０の少なくともいずれか一方に、少なくとも１つの給油孔あるいは給脂孔を設けてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態においては、本発明の軸受の一例として円筒ころ軸受の代替品として使用可能な円筒ころ軸受タイプの軸受について説明したが、本発明の軸受の構造はこれに限られない。たとえば、本発明の軸受は、ラジアル玉軸受タイプ、スラスト玉軸受タイプ、アンギュラ玉軸受タイプ、円すいころ軸受タイプ、自動調心ころ軸受タイプ、ラジアル針状ころ軸受タイプ、スラスト針状ころ軸受タイプなどの構造を有するものであってもよい。このように、本発明の軸受は、既存の転がり軸受の内外輪の設計を変更することなく、転動体をリング部材に置き換えた構造とすることもできる。
【実施例１】
【００４５】
転がり軸受を本発明の軸受に置き換えた場合の発熱について、外輪および内輪の材料として高炭素クロム軸受鋼であるＪＩＳ規格ＳＵＪ２、リング部材の材料として高力黄銅であるＪＩＳ規格ＣＡＣ３０１を採用した場合を例として、検討する実験を行った。
【００４６】
まず、ＣＡＣ３０１（硬さ１４３ＨＶ）からなる平板を準備した。また、比較のため、Ｓ３５Ｃ（硬さ３０８ＨＶ）からなる平板も準備した。いずれの平板も、摺動面の粗さＲａは０．３μｍとした。そして、準備した平板の摺動面を、標準的な焼入焼戻処理が実施されたＳＵＪ２からなる回転円板（直径４０ｍｍ、幅４ｍｍ、外周面の粗さＲａ０．０２μｍ、硬さ７５２ＨＶ）の外周面を押し付ける試験を行い、摩擦係数の経時変化を測定した。円板の回転方向は、平板の研削目に平行になるように調整した。回転円板には、潤滑油ＶＧ２をパッド給油により給油した。押し付け荷重は３９．２Ｎ、円板の回転数は１８００ｍｉｎ−１（周速３．７６ｍ／ｓ）、摺動時間は６００ｓｅｃとした。試験結果を図１２に示す。
【００４７】
図１２に示すように、鉄鋼材料同士が接触することとなるＳ３５Ｃに比べて、ＣＡＣ３０１の摩擦係数が明らかに低かった。５００〜６００ｓｅｃの摩擦係数の平均値は、ＣＡＣ３０１が０．００１６であったのに対し、Ｓ３５Ｃは０．０２４であり、ＣＡＣ３０１はＳ３５Ｃの約０．０７倍であった。
【００４８】
次に、転がり軸受と本発明の軸受の発熱について検討する。転がり軸受の最大接触面圧Ｐｍａｘを２．５ＧＰａとすると、平均接触圧力ＰｍｅａｎはＰｍａｘの２／３であり、Ｐｍｅａｎ＝１６６７ＭＰａとなる。転動体の個数は１０個とする。転がり摩擦抵抗は０．０１とする。そうすると、転がり軸受における接触圧力、転動体個数および転がり摩擦抵抗の積は１６７となる。
【００４９】
一方、本発明の軸受における発熱は、摩擦係数、接触圧力、接触面積および摺動速度の積に依存すると考えられる。ＳＵＪ２が内外輪の材料であり、ＣＡＣ３０１がリング部材の材料であると想定する。また、軸受の構造は、上記実施の形態において図１および図２に基づいて説明したものとする。本発明の軸受ではＰｍａｘ＝２００ＭＰａとすると、Ｐｍｅａｎ＝１３３ＭＰａとなる。摩擦係数としては、上記実験で得られた０．００１６を採用する。そうすると、転がり軸受において１６７であった上記数値に対応する本発明の軸受における数値は、接触箇所が１箇所であるため、０．２１３となり、転がり軸受の１／７８４である。すなわち、本発明の軸受では、転がり軸受に対して数百倍の接触面積を有する場合であっても、発熱は同程度になる。このように、発熱の観点からも、本発明の軸受は、転がり軸受の代替品として実用に耐えるものと考えられる。
【００５０】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の軸受は、エネルギー損失を低減しつつ、水素脆性剥離、耐食性の不足、高い熱処理コスト、高い加工コストなどの問題に対応することが求められる軸受に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００５２】
１  軸受、１０  外輪、１０Ａ  外輪摺動面、２０  内輪、２０Ａ  内輪摺動面、２１  つば部、３０  リング部材、３０Ａ  外輪側摺動面、３０Ｂ  内輪側摺動面、３０Ｃ  端面側摺動面、３１  摺動層、３２  外周溝、３３  内周溝、３４  分断部、３５  接触部、３６  接続部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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