(57)【要約】【課題】回転数を増加した場合でも、セラミック製のころや玉の損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ったころ軸受及び玉軸受を提供する。【解決手段】ころ軸受１は、内周面に外輪軌道面２ａが形成される外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａが形成される内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａの間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころ４と、隣り合う第１ころ４間に配置され、第１ころ４より径が小さく、且つ、第１ころ４より硬さの低い複数の第２ころ５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころと、
隣り合う前記第１ころ間に配置され、前記第１ころより径が小さく、且つ、前記第１ころより硬さの低い複数の第２ころと、
を備えることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１の玉と、
隣り合う前記第１の玉間に配置され、前記第１の玉より径が小さく、且つ、前記第１の玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数の第２の玉と、
を備えることを特徴とする玉軸受。
【請求項３】
内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
前記外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の玉と、
隣り合う前記玉間に配置され、前記玉の球面に倣った円周方向両側面を有する、前記玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数のスペーサと、
を備えることを特徴とする玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受及び玉軸受に関し、特に、高温または腐食性雰囲気等の特殊環境、例えば焼結炉、連鋳装置、圧延機、半導体装置、Ｘ線管球等で使用されるころ軸受及び玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来、ころ軸受には、図４に示すような、外輪１１と内輪１２の両軌道面間で、保持器１３を用いて複数のころ１４を円周方向で所定間隔に保つようにしたものと、図５に示すような、複数のころ１４を保持器を用いないで配置する総ころ軸受とがある（例えば、特許文献１参照）。  
【０００３】
また、高温や腐食環境下等の特殊環境下において寿命等の特性を満足できるよう、一般の軸受鋼材の代わりに、転動体をセラミックにした軸受や内外輪まで含めセラミックにした玉軸受が使用されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−０４９５２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５１２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、総ころ軸受は、一般に荷重条件が厳しく、且つ回転数が低い場合に使用されている。総ころ軸受の場合には、負荷圏の各ころが同じ回転方向の駆動力を受けるため、隣り合うころ同士の接触位置で滑りが生じる。このため、ころに摩耗やかじりが生じやすく、ころの損傷の要因となる。特に、総ころ軸受にセラミック製のころが適用された場合、かじり等による傷は割れの原因になり、著しい寿命の低下を生じやすい。従って、回転数が大きくなると滑りが大きくなり損傷が生じやすいため、回転数を十分に増加することができなかった。
【０００５】
また、上述したように、高温や腐食環境下等の特殊環境下ではセラミック製の転動体や内外輪が使用されるが、保持器にはこのような特殊環境下に適当な材質が存在しない場合があった。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転数を増加した場合でも、セラミック製のころや玉の損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ったころ軸受及び玉軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
外輪軌道面と内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころと、
隣り合う第１ころ間に配置され、第１ころより径が小さく、且つ、第１ころより硬さの低い複数の第２ころと、
を備えることを特徴とするころ軸受。
（２）  内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
外輪軌道面と内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１の玉と、
隣り合う第１の玉間に配置され、第１の玉より径が小さく、且つ、第１の玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数の第２の玉と、  を備えることを特徴とする玉軸受。
（３）  内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、
外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、
外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の玉と、  隣り合う玉間に配置され、玉の球面に倣った円周方向両側面を有する、玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数のスペーサと、
を備えることを特徴とする玉軸受。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のころ軸受によれば、内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころと、隣り合う第１ころ間に配置され、第１ころより径が小さく、且つ、第１ころより硬さの低い複数の第２ころと、を備える。これにより、セラミック製の第１ころ間に入る第２ころは、第１ころより径が小さいので、軌道輪より回転の駆動力が伝わらず、軸受の回転により、主に隣り合う第１ころから力を受けて回転するため、回転数を増加した場合でも、第１ころとの滑りは極小さく抑えられる。また、第２ころは第１ころよりも硬さが小さいため、セラミック製の第１ころの摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の玉軸受によれば、内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、外輪軌道面と内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１の玉と、隣り合う第１の玉間に配置され、第１の玉より径が小さく、且つ、第１の玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数の第２の玉と、を備える。これにより、セラミック製の第１の玉間に入る第２の玉は、第１の玉より径が小さいので、軌道輪より回転の駆動力が伝わらず、軸受の回転により、主に隣り合う第１の玉から力を受けて回転するため、回転数を増加した場合でも、第１の玉との滑りは極小さく抑えられる。また、第２の玉は第１の玉よりも硬さが小さいため、セラミック製の第１の玉の摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【００１０】
さらに、本発明の玉軸受によれば、内周面に外輪軌道面が形成される外輪と、外周面に内輪軌道面が形成される内輪と、外輪軌道面と前記内輪軌道面の間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の玉と、隣り合う玉間に配置され、玉の球面に倣った円周方向両側面を有する、前記玉より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数のスペーサと、を備える。これにより、玉間に入るスペーサにより、玉同士の接触がなく、回転数を増加した場合にも、玉の損傷を抑制できる。また、スペーサは玉よりも硬さが小さいため、セラミック製の玉の摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るころ軸受を図１に基づいて詳細に説明する。図１に示すころ軸受１は、内周面に外輪軌道面２ａが形成され、鍔２ｂを有する外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａが形成される内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａの間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころ（円筒ころ）４と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間で、且つ、隣り合う第１ころ４間に配置される複数の第２ころ５と、を備え、内輪回転で使用される。
【００１２】
第２ころ５は、隣り合う第１ころ４同士の滑りをなくすため、第１ころ４間に第１ころ４より径を小さくして配置されており、内輪３の内輪軌道面３ａから離れて位置される。このため、第２ころ５は、内輪３が回転しても内輪３から回転力を受けず、主に第１ころ４により駆動されて回転する。このため、第１ころ４及び第２ころ５はそれぞれ逆方向に回転し、滑りは極力抑えられる。
なお、第２ころ５は、第１ころ４及び第２ころ５ががたつきなく両軌道面２ａ，３ａ間に配置されるように、外輪軌道面２ａと隣り合う第１ころ４の転動面と接触する。
【００１３】
第１ころ４の材質としては、窒化珪素セラミック、炭化珪素セラミック、硼化物系セラミック、ジルコニア等のセラミック製のものが用いられ、第２ころ５は、第１ころ４より硬さの低い材質で、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材や、固体潤滑剤を含むセラミック又はテフロン（登録商標）等の樹脂や、黒鉛或は黒鉛を含む複合材、或はタンタル等の材料が適している。このように、第２ころ５に第１ころ４より硬さの低い材質を用いることで、セラミック製の第１ころ４の摩耗やかじり等の損傷を低減できる。
なお、外輪２及び内輪３の材質は、セラミック材料であってもよいし、一般の軸受鋼材であってもよい。
【００１４】
なお、ころ軸受１の定格荷重を増加するためには、第２ころ５の径を小さくして、第１ころの数を増加することが望ましい。
【００１５】
従って、本実施形態のころ軸受１は、内周面に外輪軌道面２ａが形成される外輪２と、外周面に内輪軌道面３ａが形成される内輪３と、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａの間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１ころ４と、隣り合う第１ころ４間に配置され、第１ころ４より径が小さく、且つ、第１ころ４より硬さの低い、ＷＳ２とＭｏＳ２の少なくとも一方を含む固体潤滑焼結材と、固体潤滑剤を含むセラミック又は樹脂と、黒鉛と、タンタルとのいずれかの材料からなる複数の第２ころ５と、を備える。これにより、セラミック製の第１ころ４間に入る第２ころ５は、第１ころ４より径が小さいので、内輪３より回転の駆動力が伝わらず、ころ軸受１の回転により、主に隣り合う第１ころ４から力を受けて回転するため、回転数を増加した場合でも、第１ころ４との滑りは極小さく抑えられる。また、第２ころ５は第１ころ４よりも硬さが小さいため、セラミック製の第１ころ４の摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。  
【００１６】
なお、本実施形態では、第１ころ４と第２ころ５の軸方向長さは略同一としているが、第２ころ５は第１ころ４より短く形成されてもよい。
本実施形態では、内輪回転のころ軸受について説明したが、勿論外輪回転のころ軸受にも適用可能であり、この場合、第２ころ５は、外輪の外輪軌道面から離れて配置される。
【００１７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る玉軸受を図２に基づいて詳細に説明する。図２に示す玉軸受２０は、内周面に外輪軌道面２２ａが形成され、鍔２２ｂを有する外輪２２と、外周面に内輪軌道面２３ａが形成される内輪２３と、外輪軌道面２２ａと内輪軌道面２３ａの間に転動自在に配設されるセラミック製の複数の第１の玉２４と、外輪軌道面２２ａと内輪軌道面２３ａとの間で、且つ、隣り合う第１の玉２４間に配置される複数の第２の玉２５と、を備え、内輪回転で使用される。
【００１８】
第２の玉２５は、隣り合う第１の玉２４同士の滑りをなくすため、第１の玉２４間に第１の玉２４より径を小さくして配置されており、内輪２３の内輪軌道面２３ａから離れて位置される。また、第１の玉２４は、第1実施形態の第１ころ４に適用されるセラミック材料が適用され、第２の玉２５も、第１実施形態の第２ころ５に適用される、第１の玉２４より硬さの低い材質のものが適用される。
【００１９】
従って、本実施形態の玉軸受２０によれば、第１実施形態のころ軸受１と同様、セラミック製の第１の玉２４間に入る第２の玉２５は、第１の玉２４より径が小さいので、内輪２３より回転の駆動力が伝わらず、玉軸受２０の回転により、主に隣り合う第１の玉２４から力を受けて回転するため、回転数を増加した場合でも、第１の玉２４との滑りは極小さく抑えられる。また、第２の玉２５は第１の玉２４よりも硬さが小さいため、セラミック製の第１の玉２４の摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。
【００２０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る玉軸受を図３に基づいて詳細に説明する。なお、第２実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。
【００２１】
本実施形態の玉軸受２１では、隣り合うセラミック製の玉２４間に、第２の玉２５の代わりに、複数のスペーサ２６が配置されている。このスペーサ２６は、玉２４の球面に倣った円周方向両側面２６ａを有し、上記第１実施形態の第２ころ５に適用される、玉２４より硬さの低い材質が用いられる。
【００２２】
これにより、玉２４間に入るスペーサ２６により、玉２４同士の接触がなく、回転数を増加した場合にも、玉２４の損傷を抑制できる。また、スペーサ２６は玉２４よりも硬さが小さいため、セラミック製の玉２４の摩耗や損傷が抑えられ、軸受の長寿命化を図ることができる。
その他の構成及び作用については、第２実施形態のものと同様である。
【００２３】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態であるころ軸受であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は（ａ）のＩ´−Ｉ´断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態である玉軸受であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のII−II断面図、（ｃ）は（ａ）のII´−II´断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態である玉軸受の側面図である。
【図４】従来のころ軸受の側面図である。
【図５】従来の他のころ軸受の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１                ころ軸受
２，２２          外輪
２ａ，２２ａ      外輪軌道面
３，２３          内輪
３ａ，２３ａ      内輪軌道面
４                第１ころ
５                第２ころ
２０，２１        玉軸受
２４              第１の玉
２５              第２の玉
２６              スペーサ
【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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