(57)【要約】【課題】  高温及び／又は腐食性環境下で使用することができる軸受を提供する。【解決手段】  外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、セラミックからなり、上記外輪は、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、上記第１部材と上記第２部材との接合部は、上記外輪の軌道溝に位置することを特徴とする軸受。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体は、セラミックからなり、
前記外輪は、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材との接合部は、前記外輪の軌道溝に位置することを特徴とする軸受。
【請求項２】
外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体は、セラミックからなり、
前記内輪は、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材との接合部は、前記内輪の軌道溝に位置することを特徴とする軸受。
【請求項３】
前記内輪、前記外輪及び前記転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなる請求項１又は２に記載の軸受。
【請求項４】
前記第１部材と前記第２部材とは、接合層を介して接合されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項５】
前記接合層は、炭素又は炭化ケイ素からなる請求項４に記載の軸受。
【請求項６】
前記接合部は、前記第１部材及び前記第２部材の一方が凸で他方が凹のインロー構造を有している請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項７】
前記第１部材と前記第２部材とは、前記外輪又は前記内輪を前記軸方向から挟む把持具によって接合されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項８】
外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、
前記内輪、前記外輪及び前記転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなることを特徴とする軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温で使用可能な軸受として、特許文献１には、ステンレス製の内外輪の軌道溝にセラミック製のボールである複数の転動体が嵌め合わされた耐熱深溝玉軸受が開示されている。特許文献１に記載の軸受では、上記転動体の配列が該転動体を保持器で保持しない総玉構造であると共に、該転動体が配列された周方向にて該転動体１つないし２つ分の隙間を設け、該転動体と該軌道溝の間に所定のクリアランスを設け、高温雰囲気において該転動体の動きが上記内外輪によって拘束されないようにしたことを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３３４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の軸受では、転動体が保持器で保持されていないことに加えて、転動体が配列された周方向にて該転動体１つないし２つ分の隙間を設けられているため、転動体が周方向に移動する虞がある。そのため、内輪の外周面の全周に沿って同軸状に取付溝を設け、該取付溝に環状の内輪プレートを嵌め合わせている。しかし、取付溝及び内輪プレートが設けられる分、軸受の構造が複雑となっている。
【０００５】
また、特許文献１に記載の軸受では、内外輪が金属のステンレス製であるため、高温での使用や腐食性環境下での使用に制限があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、高温及び／又は腐食性環境下で使用することができる軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の軸受は、第１の態様において、外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、セラミックからなり、上記外輪は、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、上記第１部材と上記第２部材との接合部は、上記外輪の軌道溝に位置することを特徴とする。
【０００８】
本発明の軸受は、第２の態様において、外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、セラミックからなり、上記内輪は、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、上記第１部材と上記第２部材との接合部は、上記内輪の軌道溝に位置することを特徴とする。
【０００９】
以下、本発明の第１の態様及び第２の態様を特に区別しない場合、単に「本発明の軸受」という。
【００１０】
本発明の軸受においては、軸受を構成する内輪、外輪及び転動体がセラミックからなる、言い換えると、軸受がセラミックのみからなる。そのため、高温及び／又は腐食性環境下で軸受を使用することができる。
【００１１】
さらに、第１の態様では外輪、第２の態様では内輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材との接合部が軌道溝に位置することを特徴としている。そのため、転動体を所定の位置に配置した後に第１部材と第２部材とを接合することによって、転動体を保持するための保持器を使用しなくても、転動体が敷き詰められた軸受を容易に作製することができる。また、特許文献１に記載の軸受と異なり、内輪プレート等を設けなくても転動体の位置を固定することができる。このように、本発明においては、軸受の構造を単純なものとすることができる。
【００１２】
なお、破損しやすいセラミック製の保持器を使用しないことにより、破損しにくい軸受とすることができる。
【００１３】
本発明の軸受において、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなることが好ましい。これらのセラミックは、耐熱性及び耐食性に優れているため、高温及び／又は腐食性環境下で軸受を使用することができる。
【００１４】
本発明の軸受において、上記第１部材と上記第２部材とは、接合層を介して接合されていることが好ましい。上記接合層は、炭素又は炭化ケイ素からなることが好ましい。
上記接合層は、例えば、第１部材と第２部材との間に樹脂を塗布した後、焼成することにより形成される。樹脂としてコプナ樹脂を用いた場合には、焼成後に炭素からなる接合層が得られ、また、樹脂としてポリカルボシランを用いた場合には、焼成後に炭化ケイ素からなる接合層が得られる。
【００１５】
本発明の軸受において、上記接合部は、上記第１部材及び上記第２部材の一方が凸で他方が凹のインロー構造（ｓｐｉｇｏｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有していることが好ましい。この場合、第１部材と第２部材とを互いに嵌め合わすことができるため、強固に接合することができる。
【００１６】
本発明の軸受において、上記第１部材と上記第２部材とは、上記外輪又は上記内輪を上記軸方向から挟む把持具によって接合されていることが好ましい。第１部材と第２部材とを把持具によって機械的に挟むことによって、強固に接合することができる。
【００１７】
本発明の軸受は、第３の態様において、外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第３の態様では、第１の態様及び第２の態様と同様、軸受がセラミックのみからなる。特に、第３の態様では、内輪、外輪及び転動体が、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなる。これらのセラミックは、耐熱性及び耐食性に優れているため、高温及び／又は腐食性環境下で軸受を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示す軸受のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、外輪の第１部材と第２部材との接合部の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、外輪の第１部材と第２部材との接合部の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、把持具によって把持された外輪の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す断面図である。
【００２０】
（発明の詳細な説明）
以下、本発明の軸受について説明する。
本発明の軸受は、外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる。本発明の軸受は、転動体を保持するための保持器を備えていないため、転動体が保持器によって保持されていない総玉構造を有している。破損しやすいセラミック製の保持器を使用しないことにより、破損しにくい軸受とすることができる。
【００２１】
本発明の軸受において、内輪、外輪及び転動体は、セラミックからなる。軸受がセラミックのみからなるため、高温及び／又は腐食性環境下で軸受を使用することができる。内輪、外輪及び転動体は、同一のセラミックから構成されていることが好ましいが、異なるセラミックの組み合わせから構成されていてもよい。
【００２２】
内輪、外輪及び転動体を構成するセラミックとしては特に限定されず、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒化物セラミック、アルミナ、シリカ、ジルコニア等の酸化物セラミック、炭化ケイ素、炭化チタン等の炭化物セラミック、黒鉛、ガラス状カーボン等のカーボン等を挙げることができる。これらのセラミックは、耐熱性及び耐食性に優れている。中でも、内輪、外輪及び転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなることが好ましい。上述したように、内輪、外輪及び転動体は、同一のセラミックから構成されていてもよいし、異なるセラミックの組み合わせから構成されていてもよい。
【００２３】
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能である。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。
【００２４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態では、外輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材との接合部が外輪の軌道溝に位置することを特徴とする。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す平面図である。図３は、図２に示す軸受のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２６】
図１、図２及び図３に示す軸受１は、外周に軌道溝１５を有する内輪１０と、内周に軌道溝２５を有する外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に配置された複数の転動体３０とを備えている。軸受１において、転動体３０はボールであり、互いに密着するように、周方向（図２中、両矢印Ａで示す方向）に敷き詰められている。転動体３０はボールに限定されず、ピン又はローラ等であってもよい。
【００２７】
外輪２０は、第１部材２１と第２部材２２とを備えている。図３に示すように、第１部材２１と第２部材２２とは、軸方向（図３中、両矢印Ｂで示す方向）に向き合うように接合されており、第１部材２１と第２部材２２との接合部２３は、外輪２０の軌道溝２５に位置している。
【００２８】
外輪の第１部材及び第２部材の構成は、軸方向に向き合うように接合され、接合部が外輪の軌道溝に位置する限り、特に限定されない。図１、図２及び図３に示す軸受１においては、第１部材２１及び第２部材２２がそれぞれ単一の部材から構成されているが、分割された複数の部材から構成されていてもよい。
【００２９】
外輪の第１部材と第２部材とは、どのような方法で接合されていてもよい。例えば、外輪の第１部材と第２部材とは、接合層を介して接合されていることが好ましい。上記接合層は、炭素又は炭化ケイ素からなることが好ましい。
上記接合層は、例えば、第１部材と第２部材との間に樹脂を塗布した後、焼成することにより形成される。樹脂としてコプナ樹脂を用いた場合には、焼成後に炭素からなる接合層が得られ、また、樹脂としてポリカルボシランを用いた場合には、焼成後に炭化ケイ素からなる接合層が得られる。
【００３０】
図４は、外輪の第１部材と第２部材との接合部の一例を模式的に示す断面図である。
図４では、外輪２０の第１部材２１と第２部材２２とは、接合層２４を介して接合されている。
【００３１】
接合部は、外輪の第１部材及び第２部材の一方が凸で他方が凹のインロー構造を有していることが好ましい。この場合、第１部材と第２部材とを互いに嵌め合わすことができるため、強固に接合することができる。なお、接合部は、インロー構造を有していなくてもよい。
【００３２】
図４に示す接合部２３は、インロー構造を有しており、具体的には、第１部材２１及び第２部材２２の凹凸が垂直の段差形状となっている。
【００３３】
図５は、外輪の第１部材と第２部材との接合部の他の一例を模式的に示す断面図である。
図５に示す接合部２３ａは、インロー構造を有しており、具体的には、第１部材２１及び第２部材２２の凹凸がテーパー形状となっている。
【００３４】
また、外輪の第１部材と第２部材とは、外輪を軸方向から挟む把持具によって接合されていることが好ましい。第１部材と第２部材とを把持具によって機械的に挟むことによって、強固に接合することができる。
【００３５】
把持具は、外輪の第１部材及び第２部材を軸方向から挟んで把持し得る構造を有していればよく、具体的な構成は特に限定されない。把持具として、例えば、クランプ等を用いることができる。
【００３６】
図６は、把持具によって把持された外輪の一例を模式的に示す断面図である。
図６では、外輪２０の第１部材２１と第２部材２２とは、把持具４０によって軸方向から挟まれている。
【００３７】
外輪の第１部材と第２部材との接合は、図６に示すように、接合層を介した接合と把持具による接合とを組み合わせることがより好ましい。この場合、第１部材と第２部材とを強固に接合することができる。
【００３８】
本発明の第１実施形態に係る軸受は、好ましくは、以下のように製造される。
【００３９】
まず、セラミック製の内輪、外輪及び転動体を作製する。外輪の第１部材及び第２部材は、それぞれ個別に作製する。
セラミック製の内輪、外輪及び転動体は、例えば、黒鉛等のセラミック材料を含む原料粉末を所定の形状に成形し、焼成した後、切削あるいは研磨加工することにより得られる。
【００４０】
次に、内輪と外輪とを同軸状に配置し、転動体を所定の位置に配置した後、外輪の第１部材と第２部材とを接合する。
例えば、第１部材と第２部材との間に樹脂を塗布し、その後、焼成することにより、接合層を介して外輪の第１部材と第２部材とを接合することができる。
【００４１】
必要に応じて、外輪の第１部材と第２部材とを把持具によって軸方向から把持する。以上により、軸受が製造される。
【００４２】
本発明の第１実施形態においては、転動体を所定の位置に配置した後に外輪の第１部材と第２部材とを接合することによって、転動体を保持するための保持器を使用しなくても、転動体が敷き詰められた軸受を容易に作製することができる。また、特許文献１に記載の軸受と異なり、内輪プレート等を設けなくても転動体の位置を固定することができる。このように、本発明の第１実施形態においては、軸受の構造を単純なものとすることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、内輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材との接合部が内輪の軌道溝に位置することを特徴とする。
【００４４】
図７は、本発明の第２実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す断面図である。
図７に示す軸受２は、外周に軌道溝１５を有する内輪１０と、内周に軌道溝２５を有する外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に配置された複数の転動体３０とを備えている。
【００４５】
内輪１０は、第１部材１１と第２部材１２とを備えている。図７に示すように、第１部材１１と第２部材１２とは、軸方向に向き合うように接合されており、第１部材１１と第２部材１２との接合部１３は、内輪１０の軌道溝１５に位置している。
【００４６】
内輪の第１部材及び第２部材の構成は、本発明の第１実施形態で説明した外輪の第１部材及び第２部材の構成と同様である。したがって、本発明の第１実施形態で説明した「外輪の第１部材及び第２部材」を「内輪の第１部材及び第２部材」に読み替えればよい。また、転動体の構成は、本発明の第１実施形態と同じである。
【００４７】
内輪の第１部材と第２部材とは、どのような方法で接合されていてもよい。例えば、内輪の第１部材と第２部材とは、接合層を介して接合されていることが好ましい。上記接合層は、炭素又は炭化ケイ素からなることが好ましい。
【００４８】
接合部は、内輪の第１部材及び第２部材の一方が凸で他方が凹のインロー構造を有していることが好ましい。なお、接合部は、インロー構造を有していなくてもよい。
【００４９】
また、内輪の第１部材と第２部材とは、内輪を軸方向から挟む把持具によって接合されていることが好ましい。
【００５０】
内輪の第１部材と第２部材との接合は、接合層を介した接合と把持具による接合とを組み合わせることがより好ましい。
【００５１】
本発明の第２実施形態においては、転動体を所定の位置に配置した後に内輪の第１部材と第２部材とを接合することによって、転動体を保持するための保持器を使用しなくても、転動体が敷き詰められた軸受を容易に作製することができる。また、特許文献１に記載の軸受と異なり、内輪プレート等を設けなくても転動体の位置を固定することができる。このように、本発明の第２実施形態においては、軸受の構造を単純なものとすることができる。
【００５２】
［その他の実施形態］
本発明の軸受は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、外輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、外輪の第１部材と第２部材との接合部が外輪の軌道溝に位置するとともに、内輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、内輪の第１部材と第２部材との接合部が内輪の軌道溝に位置してもよい。
【００５３】
図８は、本発明の他の実施形態に係る軸受の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す軸受３は、外周に軌道溝１５を有する内輪１０と、内周に軌道溝２５を有する外輪２０と、内輪１０と外輪２０との間に配置された複数の転動体３０とを備えている。
【００５４】
外輪２０は、第１部材２１と第２部材２２とを備えている。図８に示すように、第１部材２１と第２部材２２とは、軸方向に向き合うように接合されており、第１部材２１と第２部材２２との接合部２３は、外輪２０の軌道溝２５に位置している。
【００５５】
内輪１０は、第１部材１１と第２部材１２とを備えている。図８に示すように、第１部材１１と第２部材１２とは、軸方向に向き合うように接合されており、第１部材１１と第２部材１２との接合部１３は、内輪１０の軌道溝１５に位置している。
【００５６】
図８に示す軸受３は、図３に示す軸受１及び図７に示す軸受２を組み合わせた構成を有している。したがって、外輪の第１部材及び第２部材の構成、並びに、内輪の第１部材及び第２部材の構成は、本発明の第１実施形態及び第２実施形態で説明したとおりである。また、転動体の構成は、本発明の第１実施形態と同じである。
【００５７】
また、上記実施形態では、外輪及び内輪の少なくとも一方が第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材とが接合されていたが、以下の特徴を有する軸受もまた、本発明の１つである。
外周に軌道溝を有する内輪と、内周に軌道溝を有する外輪と、上記内輪と上記外輪との間に配置された複数の転動体とからなる軸受であって、上記内輪、上記外輪及び上記転動体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ及び黒鉛からなる群より選択される少なくとも１種のセラミックからなることを特徴とする軸受。
【００５８】
上記軸受において、内輪、外輪及び転動体は、同一のセラミックから構成されていてもよいし、異なるセラミックの組み合わせから構成されていてもよい。
【００５９】
上記軸受においては、外輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材との接合部が外輪の軌道溝に位置するか、又は、内輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、第１部材と第２部材との接合部が内輪の軌道溝に位置することが好ましい。また、外輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、外輪の第１部材と第２部材との接合部が外輪の軌道溝に位置するとともに、内輪が、軸方向に向き合うように接合された第１部材と第２部材とを備え、内輪の第１部材と第２部材との接合部が内輪の軌道溝に位置してもよい。
【００６０】
その他、軸受の構成、製造方法等に関し、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２，３    軸受
１０          内輪
１１          内輪の第１部材
１２          内輪の第２部材
１３          内輪の第１部材と第２部材との接合部
１５          内輪の軌道溝
２０          外輪
２１          外輪の第１部材
２２          外輪の第２部材
２３，２３ａ  外輪の第１部材と第２部材との接合部
２４          接合層
２５          外輪の軌道溝
３０          転動体
４０          把持具
Ａ            周方向
Ｂ            軸方向
【図１】
2018179023.tif 000003
【図２】
2018179023.tif 000004
【図３】
2018179023.tif 000005
【図４】
2018179023.tif 000006
【図５】
2018179023.tif 000007
【図６】
2018179023.tif 000008
【図７】
2018179023.tif 000009
【図８】
2018179023.tif 000010