(57)【要約】【課題】減圧雰囲気、高速回転、高温、フッ素系潤滑油潤滑条件という厳しい条件で用いられる真空ポンプ等の転がり軸受の長寿命化を図る。【解決手段】保持器の転動体ポケットのうち、ウェルドラインのあるポケットの開口部寸法を転動体径の９３％以上とし、他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法を転動体径の８０〜９３％とすると共に、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料で保持器を構成するか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通穴を設けることにより、保持器の脱落を確実に防止しつつ、各ポケットへの転動体の組込時、ウェルドラインのあるポケットの底部にクラック、割れ等が生じるのを防止し、保持器摩耗粉がでにくく、潤滑剤が劣化せず、軌道面に圧痕が生じにくく、潤滑性能を向上する。【選択図】      図１０
2004239443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、高機能樹脂材料によって環状に形成され、且つ前記転動体を開口部から収容して転動可能に保持するポケットが周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、且つウェルドラインのあるポケットの開口部寸法が、転動体径の９３％以上の値であり、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法が夫々、転動体径の８０％以上９３％以下であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料から構成されるか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けて構成されるかの何れか一方又は双方であることを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、高機能樹脂材料によって環状に形成され、且つ前記転動体を開口部から収容して転動可能に保持するポケットが周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、且つウェルドラインのあるポケットの開口部寸法が、転動体径の９３％以上の値であり、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法が夫々、転動体径の８０％以上９３％以下であり、当該保持器は、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料から構成されるか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けて構成されるかの何れか一方又は双方であることを特徴とする転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置や真空ポンプ装置等のように減圧雰囲気で使用されたり、事務機器の定着部のヒートロール用等のように高温環境で使用されたりし、フッ素含有重合体を含有する潤滑油やグリース、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空度を作ったり、或いはそれを維持したりするための真空ポンプには種々のものがあるが、その中でも比較的到達真空度の低いものとしてドライスクリューポンプがある。これは、吸入口及び吐出口を備えたポンプ本体と、このポンプ本体内に配置され、左ネジ及び右ネジが夫々切られた一対のロータと、転がり軸受によって前記ポンプ本体に回転自在に保持されたロータシャフトとを具備し、前記一対のロータが互いに非接触な状態で同期して回転することにより、吸入口に接続された容器内の気体をポンプ本体内部に吸入し、吐出口からそれを吐出して容器内を真空状態にするものである。
【０００３】
前記二つのロータシャフトは転がり軸受によって回転自在に支持されるが、この転がり軸受には、通常の軸受鋼（ＳＵＪ２）が使用されることが多い。転がり軸受は、内外輪及び転動体に高い接触応力が繰り返し作用するため、内外輪及び転動体を硬く形成して、転がり疲れ寿命を長くする必要がある。従って、転がり軸受の内外輪及び転動体を前記軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成した後、焼入、焼戻しが行われる。
【０００４】
また、真空ポンプ装置などのように減圧（真空を含む）雰囲気で使用される軸受の潤滑剤としては、減圧雰囲気の汚染を防ぐため、固体潤滑剤が用いられる場合があるが、軸受の寿命や信頼性を向上させるため、潤滑油等の流体潤滑剤の使用が増加している。その代表的なものに、耐食性が高く、蒸発しにくいフッ素系潤滑油が用いられている。特に、高速回転で、場合によっては高温環境で使用される高真空ポンプでは、より信頼性の高いフッ素系潤滑油を潤滑に使用することが多くなっている。従来、このような真空を含む減圧雰囲気で使用される転がり軸受では、潤滑剤をフッ素系潤滑油に変更するだけで、軸受自体の精度などは通常仕様（例えば精度ではＪＩＳ  Ｂ  １５１４程度）のままである。
【０００５】
一方、事務機器の定着部のヒートロールなどの２００℃を超える高温環境下でも、耐熱性に優れ、蒸発量が少なく、化学的に安定なフッ素系潤滑油やフッ素系グリースが用いられている。このようなフッ素系潤滑油やフッ素系グリースには、例えばパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）油や、このＰＦＰＥ油を基油としたフッ素系グリースなど、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースが挙げられる。通常の使用環境下では、このようなフッ素含有重合体を含有する潤滑油やグリースによる潤滑には何ら問題はなかった。
【０００６】
しかしながら、近年、複写機（ＰＰＣ）、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）、ファックス（ＦＡＸ）或いはこれらの複合機に代表される事務機器では、コンパクト化、省エネルギー化、リサイクル化、高速化等の傾向が高まりつつあり、そのためにより小さいサイズ、より過酷な条件（高速、高荷重）でのトルク寿命が長いことが要求されるようになってきている。また、前記真空ポンプの分野においても、大容量化やコンパクト化のために、より高温、高速下で長時間作動する転がり軸受が要求されている。更に、半導体や液晶パネル製造分野においても、基板の大型化や搬送の高速化に伴い、使用される転がり軸受に対して高荷重、高速下での長期間作動が要求されている。
【０００７】
これらとは個別に、外輪軌道と内輪軌道との間で、転動体を等配に保持する保持器の一般的な材料としては、ＳＰＣＣ材やＨＢS Ｃ１材、ＰＡ６６樹脂材等が使用されている。前記真空ポンプの支持軸受等のように耐食性を要求される転がり軸受には、延性に乏しいが、耐食性のある高機能樹脂材料によって環状に形成された転がり軸受用保持器が用いられている。この転がり軸受用保持器には、転動体を開口部から収容して転動可能に保持するポケットが周方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。
【０００８】
図２３を参照すると、従来、各ポケット３０の開口部寸法Ｆは夫々、転動体径Ｇの８５〜９３％の値に設定されている。従って、各転動体３１は夫々、各ポケット３０の爪部３２を周方向に押し広げるようにして、開口部３３から各ポケット３０に組み込まれる。これにより、各ポケット３０への転動体３１の組み込み易さと、各ポケット３０に組み込まれた転動体３１の抜け落ち難さを両立させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、高速回転で、場合によっては高温環境で使用される真空ポンプ用の転がり軸受では、潤滑油温の上昇により潤滑油膜が低下するとか、潤滑油がポンプ部を汚染するのを防止するため、油浴中の潤滑ができず、ギヤなどによる跳ねかけ式の潤滑方式となるため、潤滑油の供給が不十分になり易いといった、潤滑条件の不十分さが懸念される。更に、フッ素系潤滑油は通常の鉱油系潤滑油に比べて、比重が高く、所謂ぬれ性が極端に低下するため、潤滑油膜の形成が困難な傾向にあり、より一層潤滑条件が厳しくなっている。また、大気を排気し始めているとき、前記ドライスクリューポンプのロータを支えている軸受に短時間であるが過大なアキシャル荷重が負荷され、軸受にアキシャル荷重変動が生じる。このような厳しい潤滑条件が重なり、潤滑が不十分になると、軸受軌道面にピーリング摩耗やピーリング剥離が生じる恐れがある。
【００１０】
また、フッ素系潤滑油の油浴潤滑が採用される場合、装置の構造上、油面高さが十分ではなく（ハウジング内径面下側より軸受のピッチ円径の油面高さ）潤滑状態がよくないことがある。即ち、図１９乃至図２２に示す組合せアンギュラ玉軸受や複列アンギュラ玉軸受などは、油面付近の潤滑状態はよいが、油面の反対側の部分は軸受の回転により潤滑することになり、潤滑状態がよくなく、保持器、転動輪、及び転動体の摩耗が促進され、保持器破損、転動体の変色、ひいては軸受破損に至ることがある。なお、図中の符号１００は外輪、２００は内輪、３００は転動体、４００は保持器を示す。
【００１１】
また、フッ素系潤滑油は、鉄と反応してフッ化鉄を生成し、これが触媒となってフッ素系潤滑油が分解される。前述のように潤滑が不十分となり、転動体と軌道輪の軌道面とが直接接触すると、その接触点で局部的に非常な高温となり、これによりフッ素系潤滑油（ＰＦＰＥ油等）が分解し、転動体や軌道輪や保持器の表面が腐食され、短寿命となることもある。こうした問題に対処すべく、工作機械や真空ポンプ装置等の高速用途においては、金属との耐凝着性や耐焼付き性に優れ、且つ軽量であるという利点から、転動体に窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）が使用されている。しかし、油膜切れ等により局部的高温になった場合には、ＰＦＰＥ油が窒化珪素の主成分であるＳｉと反応し、その結果、Ｓｉ2 Ｆ6 ガスが発生して脆くなり、異常摩耗が発生するという別の問題が生じる。
【００１２】
これらの問題は、フッ素含有重合対を含有する潤滑油やグリースによる潤滑条件下以外にも、例えばフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受にも全く同様に発生する可能性がある。
また、これらとは個別に、前記従来の転がり軸受用保持器において、例えばポリアミド樹脂よりも変形性が小さい樹脂材料、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高機能樹脂を材料として用いた場合、開口部３３からポケット３０に転動体３１を組み込む際（図２３参照）、ポケット３０の爪部３２を押し開くように作用する力によって、保持器全体に曲げモーメントが作用し、ポケット３０底部の肉厚の小さい（強度の小さい）部位、具体的にはウェルドライン３４のあるポケット３０底部に、クラック、割れ等を生じる可能性がでてくるという問題がある。特に、アキシャルドローにおいて、奇数個のポケット底部にウェルドラインを生じた場合、クラック発生の起点となり易い。
【００１３】
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、フッ素系潤滑油による厳しい潤滑条件下でも長寿命な転がり軸受を提供すると共に、保持器のポケットに転動体を組み込む際、ウェルドラインのあるポケットにクラックや割れ等が発生しない転がり軸受を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願発明者等は、フッ素系潤滑油で潤滑された転がり軸受に発生するピーリング摩耗やピーリング剥離の形態について調査を重ねた結果、以下の特徴をつかんだ。
ａ．内輪若しくは外輪にピーリングが発生した転がり軸受の転動体は必ず摩耗している。
ｂ．ピーリングが発生した内・外輪や転動体の軌道面には摩耗粉などの異物を噛み込んだ跡や、異物によるアブレッシブな摩耗形態が見られる。
ｃ．内輪や外輪にピーリングが発生していなくても、転動体が傷ついたり、摩耗したりしている場合が見られる。
ｄ．転動体が傷ついたり摩耗したりしている軸受は、鋼製保持器のポケット部に異常な摩耗が発生している。
【００１５】
以上の結果から、ピーリング発生は、まず転動体から始まっていることが容易に推測される。そして、そのメカニズムを推定すると、
１．フッ素系潤滑油で潤滑され、更に高回転で使用される真空ポンプ用軸受は潤滑条件が非常に厳しい。つまり、フッ素系潤滑油はぬれ性が悪いため、隙間に潤滑油が行き届きづらく、更に高回転での温度上昇なども加味されると、特に保持器回りの潤滑能力が低下してしまう。そのため、転動体と保持器とが強く接触する場合がある。
２．保持器の潤滑が不十分だと、転動体との接触で保持器のポケット部が摩耗したり、転動体自身も傷が付いて表面の粗さが悪くなったりする。
３．厳しい潤滑条件下で粗さが悪くなった転動体は、内輪・外輪に金属接触して内輪・外輪にピーリングが発生する。また、保持器の摩耗粉により転動体や内輪・外輪のピーリングが促進される。
【００１６】
また、本発明者等はフッ素系潤滑油による潤滑条件下での粗さの影響を調査した結果、（ア）内輪及び外輪の粗さが悪くなると転動体が摩耗し、（イ）内輪及び外輪の粗さと転動体の粗さとの比が大きくなると転動体が摩耗するという現象が現れる。
これは、フッ素系潤滑油による厳しい潤滑条件下で粗さが悪くなると、金属接触を起こして、新たな粗さの悪化や、接触摩耗を起こし、ピーリング摩耗が発生し易くなるためである。
【００１７】
また、摩耗した転動体をよく観察すると、微小な異物（数μｍレベル）による引っ掻き傷が無数に存在することが確認された。これは、金属接触や接触摩耗で発生した微細な摩耗粉によるアブレッシブな摩耗によるものと考えられるが、内輪及び外輪の粗さが悪くなると摩耗粉が多くなり、転動体の摩耗が大きくなる傾向を示した。
ここで、高温・高速環境で使用される真空ポンプ用軸受は、温度により軸受が経時寸法変化を起こさないように寸法安定化処理を施す。寸法安定化処理とは、予め軸受が使用される温度より高い温度で軸受を熱処理することであり、一般的には焼戻工程で行われる処理である。但し、その処理温度によっては、軸受材料の焼戻しが進むため、焼戻しによる軟化現象が起こってしまう。つまり、通常の焼戻しに対して寸法安定化処理を行った場合は軸受の硬さが低下する傾向にある。
【００１８】
更に、硬さの低下により軸受材料は延びや靱性が向上し、材料に粘りがでるため、軸受の研削工程に対して、仕上がりにくくなり、軸受軌道面の粗さが悪くなる傾向にある。
従って、このような高温仕様の軸受はフッ素系潤滑油による厳しい潤滑条件下で粗さの悪化により摩耗が発生し易いという傾向が確認された。
前述のように、内輪、外輪の粗さが悪化すると、フッ素系潤滑油による潤滑条件下で転動体が摩耗する現象が確認されている。内輪、外輪の粗さと寿命の関係を図２に示す。内輪、外輪の粗さが０．０５μｍＲａを超えると寿命が著しく低下する。また、０．０４μｍＲａ以下になると安定した寿命が得られるため、望ましくは０．０４μｍＲａ以下とする。また、粗さの向上は、寿命の面からは良好であるが、加工工程の能力や加工時間などを考慮すると、通常の軸受の製造工程では０．０１μｍＲａ未満にすることはかなり困難であり、加工コストが極端に増大するため、内輪、外輪の粗さは０．０１μｍＲａ以上が望ましい。
【００１９】
内輪、外輪の粗さが悪くなると金属接触や接触摩耗を起こし易くなるが、このような接触摩耗では相手側の粗さも関係してくることが知られている（特開平６−５０３４４号公報参照）。フッ素系潤滑油による潤滑条件下においても同様の現象が現れ、転動体の粗さがよすぎると、内輪、外輪の粗さが０．０５μｍＲａ以下でも転動体に摩耗が発生する。
【００２０】
転動体の表面粗さに対する内輪又は外輪の表面粗さの比（以下、単に粗さ比とも記す）と寿命の関係を図３に示す。粗さ比が６を超えると寿命が著しく低下する。また、同じく粗さ比が５以下になると安定した寿命が得られるので、望ましくは粗さ比は５以下とする。また、粗さ比の減少は寿命の面からは良好であるが、転動体が特に玉の場合は、元々内輪、外輪に比べて粗さが良好であり、粗さ比を小さくするためには、内外輪の粗さを極端によくする必要が生じるが、前述のように、通常の軸受の製造工程では大幅な粗さ向上は望めず、逆に玉の粗さを悪化することで粗さ比を小さくすると、今度は軸受の音響レベルが低下するため、加工コストと音響レベルとを考慮すると粗さ比は３以上が望ましい。
【００２１】
また、Ｃｒを多く含む合金鋼は、表面に緻密で安定な酸化膜（不働態）を形成すると共に、硬くて粒成長の遅い（粒径が小さい）Ｍ7 Ｃ3 型又はＭ23Ｃ6 型の炭化物を生成する。この酸化膜及び炭化物が少なくとも転動体の表面に存在することにより、潤滑膜が薄くなって転動体の転動面と軌道輪の軌道面との直接接触が生じた場合でも、凝着摩耗の発生を防止することができる。また、転動体と軌道輪との接触点が局部的に著しく高温になった場合でも、転動体及び軌道輪の表面にフッ素系潤滑剤やフッ化物ガスによる腐食が生じることを抑制できる。
【００２２】
このような作用が得られるようにするためには、使用する合金鋼のＣｒ含有率を７重量％以上にする必要がある。但し、使用する合金鋼のＣｒ含有率が２７重量％を超えると、素材の段階で巨大なＣｒ炭化物が形成されて、その周りに応力集中が生じるため好ましくない。また、Ｃｒは高価な元素であるため、大量に含有させるとコストが高くなる。
そして、少なくとも転動体を形成する合金鋼のＣｒ含有率の好ましい範囲は、７重量％以上２５重量％以下であり、より好ましい範囲は７重量％以上２２重量％以下であり、更に好ましい範囲は１０重量％以上２２重量％以下である。更に、少なくとも転動体を形成する合金鋼は、Ｃｒ含有率が７重量％以上２７重量％以下であり、Ｓｉ含有率が０．１０重量％以上１．５重量％以下であることが好ましい。
【００２３】
Ｓｉは、製鋼時の脱酸素剤として０．１０重量％以上含有させる必要がある。Ｓｉは、また、転がり疲れ寿命を向上させるために有効な元素であるが、高温環境下でフッ素含有重合体やフッ化物と反応して、フッ化珪素（Ｓｉ2 Ｆ6 ）ガスを生成する元素でもある。このガスは、転動体と軌道輪との接触点が局部的に著しく高温になった場合等に、潤滑剤に含まれるフッ素含有重合体又は雰囲気ガス中のフッ化物と、転動体や軌道輪を形成する合金鋼中のＳｉとが反応したことにより生じる。そのため、このガスの生成に伴い、転動体の転動面や軌道輪の軌道面が脆くなって、転動体の転動面と軌道輪の軌道面との間に摩耗が生じる。フッ化珪素ガスの発生を防止して、このような摩耗が生じないようにするためには、使用する合金鋼中の珪素含有率を１．５重量％以下とすることが好ましく、１．０重量％以下にすることがより好ましく、０．８重量％以下にすることが更に好ましい。
【００２４】
また、少なくとも転動体を形成する合金鋼は、Ｃｒ含有率が７重量％２７重量％以下であり、Ｓｉ含有率が０．１０重量％以上１．５重量％以下であり、Ｎ含有率が０．０５重量％以上０．２０重量％未満であることが望ましい。
Ｎが合金鋼に含まれていると、焼入れによって生じるマルテンサイトが強化されて、耐孔食性が向上する。従って、Ｎを含む合金鋼を使用することによって、転動体と軌道輪との接触点が局部的に著しく高温になった場合に、転動体及び軌道輪の表面にフッ素系潤滑剤やフッ化物ガスによる腐食が生じることを抑制できる。また、Ｎが合金鋼に含まれていると、巨大なＣｒ炭化物の形成が抑制されるため、応力集中に起因する早期剥離が防止される。
【００２５】
このような作用が得られるようにするためには、使用する合金鋼のＮ含有率を０．０５重量％以上にする必要がある。但し、合金鋼中に０．２０重量％以上のＮを含有させるためには、製鋼を高圧Ｎ雰囲気で行う必要があり、生産設備やメンテナンスにかかる費用の分だけコスト高となる。大気圧中での製鋼によって０．２０重量％以上のＮを含有させようとすると、凝固過程で気泡が生じてインゴットに多量の気孔が含まれたり、焼入れ時に多量の残留オーステナイトが生じて、焼入硬さが低下したりする恐れがある。このようなことを避けるために、使用する合金鋼のＮ含有率は０．２０重量％未満であることが好ましい。より好ましいＮの含有率は０．０５重量％以上０．１９重量％以下であり、更に好ましいＮの含有率は０．０８重量％以上０．１９重量％以下である。
【００２６】
また、少なくとも転動体を形成する合金鋼には、前述したＣｒ、Ｓｉ、Ｎ以外に、Ｍｎを１．５重量％以下の含有率で含有することが好ましい。Ｍｎは製鋼時に脱酸素剤として作用する。また、これ以外にも、焼入性を良好にするＭｏや、耐摩耗性を向上するＶ等を含有することが好ましい。
また、内輪、外輪、及び転動体の少なくとも一つは、軌道面又は転動面の硬さがＨｖ４５０以上となっていることが好ましい。これにより、ある程度の荷重が負荷された状態でも、軌道輪の軌道面と転動体の転動面との接触点に、組成変形による永久歪み（窪み）が生じることが防止される。その結果、ある程度の荷重が負荷された場合でも転がり疲れ寿命が極端に低下することはない。
【００２７】
なお、少なくとも転動体が、Ｃｒの含有率７重量％以上２７重量％以下の合金鋼で形成されたものであればよく、内輪及び外輪等については、従来より一般的に使用されている材料で形成することができる。この材料としては、ＳＵＪ２やＮＳＪ２等の軸受鋼、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、サイアロン（Ｓｉａｌｏｎ）、部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等のセラミックスが挙げられる。
【００２８】
また、転動体の表面又は転動体自体に、化学的に非常に安定な酸化物系のセラミックスであるジルコニアを主成分とするセラミック材料、或いはアルミナを主成分とするセラミック材料を使用することにより、局部的に高温になった場合でも、ＰＦＰＥ油と反応することが非常に少ない。その結果、より摩耗を低減し、長寿命化することができる。
また、特に真空環境で使用するにあたり、転動体表面を緻密な窒化物層でＨｖ９００以上と内輪、外輪より硬くすることにより、ピーリングを防止して摩耗を軽減でき、高速回転で長期間作動させることができる。また、表面に窒化層を有することにより、フッ素系潤滑油の分解を抑制して潤滑性を向上させることができる。また、窒化層は鋼表面より反応性が低いため、表面の腐食摩耗を低減することができる。
【００２９】
更に、内輪、外輪と転動体との組合せが、鋼と窒化層との組合せになるため、鋼と鋼との組合せに比べて摩耗が生じにくくなる（異種材料の組合せ効果）。なお、転動体の表面粗さが０．００５μｍＲａを超えると、転動体の粗さが悪すぎてざらつき摩耗を発生し易くなるため、転動体の表面粗さは０．００５μｍＲａ以下とする。
また、内輪、外輪、転動体のうち、少なくとも転動体が異なること以外は、一般的な転がり軸受と同様にして構成してよい。従って、転動体以外に用いられる材料には、一般に使用される軸受鋼（ＳＵＪ２、浸炭鋼等）、マルテンサイト系ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ、０．４５Ｃー１３Ｃｒー０．１３Ｎマルテンサイト系ステンレス鋼等）、析出硬化系ステンレス（ＳＵＳ６３０等）、チタン合金などを挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３０】
また、前述した異物の噛み込み痕や摩耗形態を更に詳しく観察すると、同じ傷跡が繰り返し残留している様子が見られた。この結果から、前述のようなピーリング破損が発生する原因として異物混入が考えられる。即ち、異物が内輪及び外輪の軌道面上に固定されて、転動体に繰り返し傷を付けていくうちに、該転動体の転動面の粗さが増し、やがて内輪及び外輪の軌道面に前記ピーリング破損が発生するというメカニズムが推定される。
【００３１】
そこで、フッ素系潤滑油で潤滑された転がり軸受を回転させ、前記ピーリング破損が発生する以前の比較的良好な状態において、転がり軸受の軌道面を観察した。その結果、このような疲労初期状態においても、内輪、外輪、及び転動体に前記と同様の傷跡が繰り返し付けられている様子が確認された。そして、この固定された異物の状態や成分を調査したところ、非金属成分であるアルミナ等のセラミックス成分であった。
【００３２】
更にフッ素系潤滑油で潤滑された未使用の転がり軸受に関しても、その軌道面を観察したところ、僅かではあるが、セラミック成分や金属系の異物の存在が確認され、転がり軸受の完成時において、既に軌道面に異物が付着している可能性があることが分かった。そして、このような異物は、転がり軸受の軌道面を研削加工により仕上げる際に使用する加工砥石を形成している砥粒が、前記軌道面に残留したものと考えられた。
【００３３】
これらのことから、フッ素系潤滑油で潤滑された転がり軸受は、研削加工工程において転がり軸受の軌道面に残留した僅かな砥粒が、前記ピーリング破損を引き起こし、転がり軸受の寿命を大きく低下させている可能性があることが分かった。
一方、上記の未使用の転がり軸受の軌道面に付着していた異物と比べて、前記ピーリング破損が発生する以前の比較的良好な状態の転がり軸受の軌道面に付着していた異物は、発見される頻度や存在する量に大きなばらつきがあった。このことから、前記ピーリング破損が発生する原因は、研削加工工程において転がり軸受の軌道面に残留した僅かな砥粒等の異物だけではないことが容易に推測された。
【００３４】
そこで、本発明者等は、異物の侵入経路を更に調査した結果、転がり軸受に充填するフッ素系潤滑油にセラミック成分や金属系の異物が存在することを確認した。これは、フッ素系潤滑油が通常の潤滑油に比べて比較的高価であるため、少量（０．５〜２リットル程度）を樹脂製等の容器に小分けしてから使用する場合が多いので、この容器に存在する異物によりフッ素系潤滑油が汚染される可能性があることが推測された。
【００３５】
そして、本発明者等は、上記のような内輪及び外輪の軌道面に付着した異物を取り除くためには、内輪及び外輪の軌道面にバレル処理等の表面加工処理を施すことが有効であり、更にフッ素系潤滑油中に含まれる異物を取り除くためには、フッ素系潤滑油を濾過することが有効であることを見出した。
また、軌道面上に３μｍを超える平均直径を有する異物が存在しないようにする方法としては、前記軌道面に表面加工処理を施す方法が挙げられる。この処理により、前記軌道面上に存在する前記異物を除去することができる。表面加工処理としては、例えばバレル処理やクロス処理等が挙げられる。
【００３６】
また、転がり軸受の空隙部内に充填する前に、フッ素系潤滑油を濾過する方法が挙げられる。濾過により、フッ素系潤滑油中の異物が除去されるから、当該フッ素系潤滑油から軌道面上に異物が供給されない。
なお、前記表面加工処理及びフッ素系潤滑油の濾過は、その一方を行ってもよいが、その両方を行うことにより、より高い効果が得られ、より長寿命の転がり軸受が得られる。
【００３７】
また、真空ポンプで使用される転がり軸受は、通常、軸受鋼（ＳＵＪ２）が用いられ、焼入れされている。焼入後の軸受鋼の硬さは、Ｈｖ７５０〜８００である。
真空ポンプの転がり軸受は、高温、高速条件で使用される傾向にある。また、半導体製造装置などで使用される真空ポンプでは、腐食性ガスを排気することもあり、転がり軸受の潤滑には、反応性の低いフッ素系潤滑油が使用される。前述のようにフッ素系潤滑油は潤滑性が余りよくなく、潤滑不良によって軸受転走面に摩耗が生じることがある。この摩耗を防止するためには、軸受転走面を更に硬くすることによって、摩耗を軽減することができる。
【００３８】
また、前述のようにフッ素系潤滑油と鉄が反応してフッ化鉄を生成し、それが更に触媒となってフッ素系潤滑油を分解することになる。これに対して、転がり軸受の鉄表面を他の材料で被膜をすることによって、フッ素系潤滑油の分解を抑制防止し、その分だけ潤滑性を向上することが可能となる。特に、セラミックス系の被膜がフッ素系潤滑油の分解抑制に効果がある。
【００３９】
また、本願発明者等は、前記ピーリング発生までの推定メカニズムを証明するため、プラスチック製の保持器を用いて、フッ素系潤滑油による潤滑条件下で寿命試験を行ったところ、当該プラスチック製の保持器は転動体との接触で当該転動体を傷つけることがなく、また摩耗粉も硬さが低いために内輪・外輪、転動体を傷つけることがなく、長寿命となった。これらから、本願発明者等は、フッ素系潤滑油による潤滑条件下では、保持器の材質と転動体との組合せがピーリング破損に起因する軸受寿命に大きく影響することを見出した。
【００４０】
而して、本発明のうち請求項１に係る転がり軸受は、外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体を備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、高機能樹脂材料によって環状に形成され、且つ前記転動体を開口部から収容して転動可能に保持するポケットが周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、且つウェルドラインのあるポケットの開口部寸法が、転動体径の９３％以上の値であり、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法が夫々、転動体径の８０％以上９３％以下であることを特徴とするものである。
【００４１】
また、本発明のうち請求項２に係る転がり軸受は、外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料から構成されるか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けて構成されるかの何れか一方又は双方であることを特徴とするものである。
【００４２】
また、本発明のうち請求項３に係る転がり軸受は、外輪軌道を有する外輪と、内輪軌道を有する内輪と、前記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に配置された転動体とを備え、前記外輪軌道と内輪軌道との間で、前記転動体の公転方向に当該転動体を等配する保持器を有し、フッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受において、前記保持器は、高機能樹脂材料によって環状に形成され、且つ前記転動体を開口部から収容して転動可能に保持するポケットが周方向に所定の間隔をあけて複数設けられ、且つウェルドラインのあるポケットの開口部寸法が、転動体径の９３％以上の値であり、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法が夫々、転動体径の８０％以上９３％以下であり、当該保持器は、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料から構成されるか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けて構成されるかの何れか一方又は双方であることを特徴とするものである。
なお、前記高機能樹脂材料としては、耐食性に優れた高機能エンジニアリングプラスチック、具体的にはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等が好適に用いられる。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る転がり軸受によれば、高機能樹脂材料で環状に形成された保持器の転動体ポケットのうち、ウェルドラインのあるポケットの開口部寸法を、転動体径の９３％以上の値とし、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法を夫々、転動体径の８０％以上９３％以下の値としたことにより、転がり軸受からの保持器の脱落を確実に防止しつつ、各ポケットへの転動体の組み込みに際して、ウェルドラインのあるポケットの底部にクラック、割れ等を生じることを確実に防止することができる。
【００４４】
また、本発明のうち請求項２に係る転がり軸受によれば、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料で保持器を構成するか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けるように構成することとしたため、保持器摩耗粉がでにくく、潤滑剤が劣化せず、軌道面に圧痕が生じにくくなると共に、潤滑性能を向上することができるので、フッ素系潤滑条件下での長寿命化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明のうち請求項３に係る転がり軸受によれば、高機能樹脂材料で環状に形成された保持器の転動体ポケットのうち、ウェルドラインのあるポケットの開口部寸法を、転動体径の９３％以上の値とし、且つ他の少なくとも２以上のポケットの開口部寸法を夫々、転動体径の８０％以上９３％以下の値とすると共に、ＰＴＦＥ樹脂材料又はＰＰＳ樹脂材料で保持器を構成するか、若しくはポケットの内・外径側に面取を形成すると共にポケット底部に貫通孔を設けるように構成することとしたため、転がり軸受からの保持器の脱落を確実に防止しつつ、各ポケットへの転動体の組み込みに際して、ウェルドラインのあるポケットの底部にクラック、割れ等を生じることを確実に防止することができ、併せて保持器摩耗粉がでにくく、潤滑剤が劣化せず、軌道面に圧痕が生じにくくなると共に、潤滑性能を向上することができるので、フッ素系潤滑条件下で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】
【００４６】
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の断面図である。この転がり軸受は深溝玉軸受であり、複数の転動体（ボール）５と、それよりも内方に位置する内輪３と、それよりも外方に位置する外輪１とからなり、転動体５は内輪３と外輪１との間に保持されながら、転がり案内される。このとき、内輪３及び外輪１には、転動体５を案内するための転動溝が設けられており、転動体５は、前記転動溝において保持器６によって等配に保持されている。
【００４７】
本発明の第一の実施形態は、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系潤滑油で潤滑される転がり軸受を前提としている。そして、この実施形態である実施例及び比較例として、下記表１に示すように、実施例としてプラスチック製、比較例として金属製の保持器を用意した。実施例であるプラスチック製の保持器として、熱可塑性プラスチックであるポリアミドのナイロン６６及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を、比較例である金属製の保持器として、保持器用鋼板である低炭素鋼板のＳＰＣＣ及び調質鋼であるＳ５０ＣＭを用い、同一形状の保持器を製作した。
【００４８】
【表１】
2004239443.tif 000003
【００４９】
一方、内輪・外輪及び転動体はＪＩＳ軸受鋼ＳＵＪ２を用い、８３０℃〜８５０℃で焼入れし、その後、内輪・外輪のみに寸法安定化処理として２３０℃〜２６０℃で焼戻しを施し、転動体には１６０℃〜２００℃の通常仕様の焼戻しを施し、それらを研削仕上げし、これに前記各種の保持器を組合わせて、最終的にＪＩＳ  Ｂ  １５１８に定める値の深溝玉軸受６２０６を作製した。なお、軌道面の粗さについては、研削方法を変更したり、繰り返し仕上げ研削を行ったりして、後述のように種々異なる粗さの試験軸受を作製した。
【００５０】
次に、試験条件について説明する。試験機は、日本精工株式会社製玉軸受寿命試験機を用い、クリーン潤滑下における基本定格寿命（１０6 回転）Ｌ10を測定した。潤滑油は、発明が目的とするフッ素系潤滑油Ｊ１００（ＮＯＫクリユバ製パーフルオロポリエーテル油）と、比較例として一般的なスピンドル油ＲＯ＃６８（パラフィン系鉱油）とを用いた。また、本実施形態は減圧雰囲気で用いられる転がり軸受を目的としているが、特にフッ素系潤滑油は、真空下でも、大気圧下でもあまり変化しないので、ここでは便宜的に大気圧下で試験を行う。また、潤滑条件を厳しくするために、潤滑油の温度が上昇して油膜が低下することを想定し、試験温度は８０℃〜１２０℃の間で評価を行った。
（寿命試験条件）
試験機名：玉軸受寿命試験機
試験荷重：Ｐ／Ｃ＝０．４５
軸受回転数：３０００ｒｐｍ
試験温度：８０〜１２０℃
潤滑油：フッ素系潤滑油Ｊ１００
パラフィン系鉱油ＲＯ＃６８
【００５１】
試験方法は以下の通りである。各供試体軸受を１０個ずつ用意し、前記試験条件で寿命試験を行う。寿命の判定は、試験機上の供試体軸受の振動値が初期振動値の２倍となった時点で試験を中断し、軌道面での剥離の有無や、転動体や保持器のポケット部の摩耗を確認した。また、最長試験時間を５００時間に設定し、それ以後は打ち切りとした。そして、ワイブル分布関数により、１０個の供試体軸受のうち、短寿命側から１０％の軸受に剥離や摩耗が発生するまでの総回転時間を求め、これを寿命とした。下記表２に、パラフィン系鉱油ＲＯ＃６８で潤滑した比較例ａ〜ｎ、フッ素系潤滑油Ｊ１００で潤滑した比較例Ａ〜Ｈ及び実施例Ｉ〜Ｐの寿命時間を示す。なお、寿命時間が５００時間を超えたものは、打ち切りと記す。
【００５２】
【表２】
2004239443.tif 000004
【００５３】
この表２から明らかなように、パラフィン系鉱油潤滑による比較例ａ〜ｎでは、当該パラフィン系鉱油のぬれ性がよいため、金属製保持器でもピーリングが発生しにくい。但し、試験温度が高く、油膜が低下する条件下では、材質が最も硬いＳ５５０ＣＭ製保持器（比較例ｆ）で、何点かのピーリングによる剥離が発生し、Ｌ10寿命は３５０時間程度となった。このことから、パラフィン系鉱油潤滑下では、保持器の材質の違いが軸受寿命に対して大きな影響をあえないことが分かる。
【００５４】
これに対して、フッ素系潤滑油潤滑による比較例Ａ〜Ｈでは、試験温度が高いほど、早期ピーリングにより寿命が低下している。これらの試験後の軸受は、例えば市場での不具合品と同様に転動体が激しく傷つき、短寿命のものほど摩耗していた。また、内輪・外輪にはピーリングが発生している。これは前述のようにフッ素系潤滑油のぬれ性がよくないために、保持器のポケット部と転動体との間で潤滑不足が生じ、保持器の硬さが硬いものほど、或いは潤滑油膜が低いほど（＝温度が高いほど）、摩耗やピーリングが早期に起こり、軸受寿命を短くしたという推定を証明している。また、硬さが低いＳＰＣＣ製保持器では、金属接触による酸化摩耗粉が観察され、この酸化摩耗粉は保持器よりも硬さが高いので、それが内輪・外輪に圧痕を付けたり、内輪・外輪と転動体とでアブレッシブな摩耗を発生させたと考えられる。
【００５５】
一方、プラスチック製保持器を用いた実施例Ｉ〜Ｐは、フッ素系潤滑油潤滑下でも長寿命を示した。これは、鋼製転動体とプラスチック製保持器との間で摩耗が発生しにくい上に、発生しても摩耗粉が軟らかいので、圧痕等の二次的な不具合が生じにくいためであると考えられる。また、実施例Ｌでは、ナイロン６６製保持器で剥離が発生しているが、試験温度が１２０℃と高温のため、潤滑油膜が低下したのに加え、ナイロン６６の使用限界に近く、保持器の変形により、転動体の回転異常が発生したためと考えられる。従って、特に使用条件が高温である場合には、ＰＰＳ製保持器が好ましい。
【００５６】
次に、前記と同様の試験方法で、内輪、外輪の夫々の表面粗さ及び転動体との粗さ比を種々に変更し、組み合わせて、寿命試験を行った。表面粗さ及び転動体との粗さ比を表３に示す。表中の内輪又は外輪の転動体に対する粗さ比は、内輪又は外輪のうち、粗さの低いもの、つまり数値の大きいものを採用する。フッ素系潤滑油Ｊ１００を潤滑剤に使用した実施例１〜１０は、何れも内輪、外輪の表面粗さ及び転動体との粗さ比が前記諸条件を満足している。同じく、フッ素系潤滑油Ｊ１００を潤滑剤に使用した比較例１１〜１６のうち、比較例１３は内輪の表面粗さが、比較例１４は外輪の表面粗さが前記諸条件を満足しておらず、比較例１１，１２，１５，１６は、何れも転動体との粗さ比が前記６以下という条件を満足していない。なお、参考用の比較例１７，１８はパラフィン系鉱油ＲＯ＃６８を潤滑剤に使用し、うち比較例１７は内輪の表面粗さが、比較例１８は転動体との粗さ比が夫々前記諸条件を満足していない。また、実施例９，１０、及び比較例１５，１６は、試験温度を変更した。
【００５７】
【表３】
2004239443.tif 000005
【００５８】
表３から明らかなように、内輪及び外輪の表面粗さ並びにそれらの転動体に対する粗さ比が前記諸条件を満足する実施例１〜１０は、ぬれ性の悪いフッ素系潤滑油による厳しい潤滑条件でも、何れも４００時間を超える長寿命を達成している。これは、内輪及び外輪の表面粗さ並びにそれらの転動体に対する粗さ比が、接触摩耗に影響することを証明している。これに対して、内輪又は外輪の表面粗さが０．０５μｍＲａを超える比較例１３，１４や、転動体との粗さ比が６を超える比較例１１，１２は明らかに寿命が短く、更に試験温度を上昇した比較例１５，１６は更に短寿命となった。但し、内・外輪の表面粗さが０．０５μｍＲａを超える比較例１７でも、転動体との粗さ比が６を超える比較例１８でも、鉱油による潤滑条件下では長寿命であることから、前記諸問題がフッ素系潤滑油特有のものであることが確認された。
【００５９】
次に、本発明の転がり軸受の第二の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様に、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系潤滑油で潤滑される転がり軸受を前提としている。そして、この実施形態である実施例及び比較例として、ＪＩＳ  Ｂ  １５１８に定める値の深溝玉軸受６２０６（前記第一の実施形態の図１参照）に対して、下記表４に示すような被膜処理を施した。このうち、本発明の実施例１０１〜１０７は、通常の軸受鋼ＳＵＪ２焼入れ後の硬さ（Ｈｖ７５０〜８００）より硬い被膜を、少なくとも転動体に、好ましくは全部品に被膜している。これに対して、比較例１０１、１０２は全部品にニッケル、Ｎｉ−Ｐの被膜を被覆しているが、それらの硬さが柔らかい。また、比較例１０３は、被膜の硬さは十分硬いが、転動体を除く内・外輪にのみ被覆している。
【００６０】
【表４】
2004239443.tif 000006
【００６１】
軸受摩耗試験の条件は以下の通り。
転がり軸受：６２０６（軸受鋼ＳＵＪ２  Ｈｖ７６０）
面圧      ：１８０ｋｇｆ／ｍｍ2 
温度      ：１５０℃
回転速度  ：３６００ｒｐｍ
潤滑油    ：フッ素油（フォンブリンオイル  Ｙ２５（アウジモント製))
試験時間  ：１００時間
被膜厚さ  ：２〜５μｍ
【００６２】
前記比較例１０１〜１０３の転動体摩耗率を１としたときの、実施例１０１〜１０７の転動体摩耗率の比と、被膜の硬さとの関係を図４に示す。同図から明らかなように、被膜の硬さが硬いほど、転動体摩耗量が減少する。また、実施例１０１〜１０６では、特にセラミックス系の硬質被膜が、フッ素系潤滑油との反応性が低いため、より一層摩耗が少ない。また、転動体にのみ被膜を被覆した実施例１０７は、実施例１０１〜１０６の全部品に被膜を被覆したものよりも転動体摩耗量が多いが、それでも比較例１０１〜１０３に比べると遙かに少ない。また、比較例１０１，１０２は、被膜硬さが母材より柔らかいので、被膜が初期に摩耗してしまう傾向にある。また、内・外輪にのみ被膜を被覆した比較例１０３では、転動体の摩耗を防止することはできない。
このように、少なくとも転動体、好ましくは全部品に、母材の硬さより硬い被膜を被覆した本実施形態では、転動体の摩耗を減少することができ、フッ素系潤滑油による厳しい潤滑条件下でも長寿命を達成することができる。
【００６３】
次に、本発明の転がり軸受の第三の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様に、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下、或いはフッ化物からなるガスを含む雰囲気下で使用される転がり軸受を前提としている。まず、内輪、外輪、転動体を形成する合金鋼として、下記表５に示す組成のものを用意した。なお、表５の数値の単位は全て重量％である。
【００６４】
【表５】
2004239443.tif 000007
【００６５】
これらの合金鋼を使用して、単列深溝玉軸受（呼び番号６２０６：外径６２ｍｍ、内径３０ｍｍ、幅１６ｍｍ、前記第一の実施形態の図１参照）の内輪、外輪、転動体を形成し、下記の表６の組合せで転がり軸受を組み立てた。なお、各サンプルは、使用した合金鋼以外の点については全て同じとなるようにして作製した。即ち、各サンプルの内輪、外輪、転動体には、所定の表面硬度（ビッカース硬さで４５０以上）となる条件で焼入れ、焼戻しが施してある。
【００６６】
組み立てた各転がり軸受について、日本精工株式会社製の軸受回転試験機を用いて下記の条件により回転試験を行い、振動値を基準として軸受寿命を評価した。即ち、軸受に生じるラジアル振動を回転試験中に常時測定し、この振動値が初期値の３倍以上となった時点で試験を中止し、それまでにかかった時間を寿命とした。
（回転試験条件）
雰囲気温度：１５０℃
雰囲気圧力：真空（１×１０-4Torr）
アキシャル荷重：１０００Ｎ
ラジアル荷重：５００Ｎ
回転速度：３００ｒｐｍ
潤滑剤：アウジモンド社製「フォンブリンＭ１５」
（パーフルオロポリエーテル油）
また、各試験用軸受の寿命を比較するために、従来例に相当する比較例４０１の寿命を「１」としたときの相対値を算出した。これらの結果も下記表６に併せて示す。
【００６７】
【表６】
2004239443.tif 000008
【００６８】
この結果から分かるように、少なくとも転動体を形成する合金鋼が前記推奨範囲を満たす実施例４０１〜４２０の軸受は、転動体も内外輪もＳＵＪ２からなる比較例４０１の軸受と比較して、パーフルオロポリエーテル油を潤滑剤に用いて、高温且つ高速回転下で使用した場合の軸受寿命が長くなっている。
また、内外輪はＳＵＪ２からなり、転動体を形成する合金鋼が前記推奨範囲内で異なる実施例４０１〜４０９において、Ｎの含有量が０．０５重量％以上０．２重量％未満の範囲にある実施例４０４〜４０７は、Ｎの含有量がこの範囲から外れる実施例４０１〜４０３及び実施例４０８，４０９よりも軸受寿命が長くなっている。
また、実施例４１０〜４２０のように、転動体だけでなく、内輪及び外輪についても、本発明の範囲を満たす合金鋼で形成されている場合には、より一層軸受寿命を長くすることができる。
【００６９】
なお、この実施形態では、パーフルオロポリエーテル油を潤滑剤に用いた場合の高温且つ高速回転下での軸受寿命について述べているが、パーフルオロポリエーテル油以外のフッ素含有重合体を含有する潤滑油又はグリースによる潤滑下の場合も、フッ化物からなるガスを含む雰囲気下の場合も、少なくとも転動体を形成する合金鋼を前記推奨範囲を満たすものとすることにより、軸受寿命を長くすることができる。
【００７０】
次に、本発明の転がり軸受の第四の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様、真空ポンプ装置を始め、事務機器の定着部のヒートロール部、半導体製造用の真空機器などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系重合体を含有する潤滑剤による潤滑条件下で使用される転がり軸受を前提としている。
【００７１】
まず、フッ素系潤滑剤、高温、高速、高真空の条件の下で行った耐久寿命試験について説明する。
試験体転がり軸受：
型番６２０６、内径３０ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１６ｍｍ
（形状については前記第一の実施形態の図１参照）
夫々の内輪、外輪、転動体の材料の組合せを変えたものを用意した。実施例の転がり軸受の転動体材料は、実施例５０２がアルミナ、その他の実施例は部分安定化ジルコニアとした。一方、比較例５０１の転動体はＳＵＪ２、比較例５０２の転動体は窒化珪素とした。
【００７２】
試験方法：
試験体軸受を日本精工株式会社製の軸受回転試験機に装着して以下の試験条件の下で回転試験を行い、振動値を基準として寿命を評価した。ここでは、振動値が初期値の３倍に上昇した時点を試験体軸受の寿命とした。なお、各実施例及び比較例における転がり軸受の寿命は、比較例５０１を１としたときの相対値で表す。
【００７３】
試験条件：
温度：１２０℃
雰囲気：真空（１．３３×１０-2Ｐａ）
回転速度：５０００ｒｐｍ
アキシャル荷重：１０００Ｎ
ラジアル荷重：５００Ｎ
潤滑剤：アウジモンド社製「フォンブリンＭ１５」（ＰＦＰＥ油）
試験結果を表７に示す。
【００７４】
【表７】
2004239443.tif 000009
【００７５】
表７の結果から、本発明の実施例の転がり軸受（実施例５０１〜５０７）は全て，ＰＦＰＥ油潤滑、高温、高速の条件下において、比較例に比べ、非常に長い寿命を示すことが明らかである。
次に、フッ素系潤滑下に行った真空ポンプ用転がり軸受の摩耗試験について説明する。
試験体転がり軸受：
型番６２０６（内輪、外輪材料；軸受鋼ＳＵＪ２、硬さＨｖ７６０）
比較例５０３（ＳＵＪ２）以外の、転動体の材料には、Ｃ：０．４５重量％、Ｃｒ：１３．０４重量％、Ｎ：０．１３重量％の１３Ｃｒマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた。
【００７６】
これを冷間加工（ヘッダ）し、バリ取り或いは切削加工して素球を作製した。この素球を１０６０℃で焼入れ後、−８０℃でサブゼロ処理し、１６０℃で焼戻しをしたものを所定の精度まで仕上げ加工した。次いで、Ｎｖ窒化プロセス（大同ほくさん株式会社の商品名）を採用して窒化処理し、これに仕上げラップを行って、ＳＵＪ２製鋼球と同じ表面粗さに調整した。（表８，表９参照）。
【００７７】
ここで、Ｎｖ窒化プロセスについて説明すると、この処理は、窒化処理の前処理として、ＮＦ3 （三フッ化窒素）等のフッ素ガスを用いて２００〜４００℃程度でフッ化処理を行うプロセスと、ＮＨ3 ガスによる窒化処理を行うプロセスとからなっている。フッ化処理によって、窒化反応を阻害するＣｒ酸化層が除去され、表面層に極薄いフッ化層が形成された表面が極めて活性化し、その後の窒化処理により安定的に均一な窒化層の形成を可能とするもので、硬さが大きくて耐摩耗性に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼に好適に適用できる。
【００７８】
この窒化プロセスにより、窒化層としての鋼球径比１．４％Ｄａ厚さの化合物層を形成し、表面硬さは窒化後の鋼球表面からの取代量（これが多いと硬さは低くなる）で調整した。こうして、夫々の試験体軸受の転動体の表面に窒化層を形成して、表面硬さ及び粗さを種々に変えたものを用意した。
なお、内輪、外輪にも、転動体と同様の窒化層を施すことにより、軸受寿命を更に向上させることができる。但し、内輪、外輪は転動体より窒化層を施しにくいので、この試験では内外輪には窒化処理を施さずに、ただ表面粗さのみ上記実施例５０３の転動体の窒化層表面粗さ（０．００３μｍ）と概ね同様の表面粗さにした６２０６番転がり軸受を用い、その摩耗量を寿命として捉えた。
【００７９】
試験方法：
実施例、比較例の各試料軸受を試験体とし、自社製の軸受回転試験機に装着してフッ素油潤滑下に１００時間回転させた。その後、試料軸受を分解して転動体の摩耗量を夫々測定した。なお、各実施例及び比較例における転動体の摩耗量比は、比較例５０３（未処理軸受）の摩耗量を１とした相対量で表した。
摩耗試験の条件：
転がり軸受：６２０６（軸受鋼：全ＳＵＪ２、Ｈｖ７６０）
面圧：１７６４ＭＰａ
温度：１５０℃
回転速度：３６００ｒｐｍ
潤滑油：アウジモント社製「フォンブリンオイルＹ２５」（フッ素油）
試験時間：１００時間
試験結果を表８、表９に示す。
【００８０】
【表８】
2004239443.tif 000010
【００８１】
【表９】
2004239443.tif 000011
【００８２】
表８、表９の結果から、本摩耗試験の実施例の転がり軸受（実施例５０１〜５０４）は全て、フッ素油潤滑、高温、高速の条件下において、比較例に比べ、摩耗量が非常に少ないことが明らかである。
これらのうち、共通の転動体粗さ０．００３μｍＲａを有する実施例５０１、実施例５０３、実施例５０４及び比較例５０１、比較例５０３について、転動体硬さと摩耗量比との関係を整理して図５に示す。この図から、転動体粗さが一定（０．００３μｍ）の条件なら、転動体硬さがＨｖ９００以上の場合に格段に優れた耐摩耗性を示し、長寿命となることが分かる。
【００８３】
次に、共通の転動体硬さＨｖ１０５０を有する実施例５０２、実施例５０３と比較例５０２とについて、転動体表面粗さと摩耗量比との関係を整理して図６に示す。この図６から、転動体硬さが一定（Ｈｖ１０５０）の条件では、転動体表面粗さが０．００５μｍＲａ以下の場合に格段に優れた耐摩耗性を示し、長寿命となることが分かる。
【００８４】
よって、転がり軸受の少なくとも転動体表面に緻密な窒化層を有し、且つその窒化層は硬さＨｖ９００以上の化合物層からなり、その粗さが０．００５μｍＲａ以下とすることにより、フッ素油潤滑、高温、高速の条件下や真空環境下で優れた寿命を付与することができるといえる。
なお、本実施形態における酸化物系セラミックス若しくは緻密な窒化物層は、転動体表面のみに限定する必要はなく、例えば転動体自体を酸化物系セラミックス製としてもよい。
【００８５】
次に、本発明の転がり軸受の第五の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様に、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系潤滑油で潤滑される転がり軸受を前提としている。そして、この実施形態では、前記各実施形態で用いた深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受に代えて、スラスト玉軸受を使用している。
【００８６】
図７は、本実施形態のスラスト玉軸受１０１の構造を示す断面図である。
スラスト玉軸受１０１（日本精工株式会社製、呼び番号５１３０５）は、外輪１０２と、内輪１０３と、両輪１０２，１０３の間に転動自在に配設された複数の玉（転動体）１０４と、複数の玉１０４を両輪１０２，１０３の間に保持する保持器１０５と、両輪１０２，１０３の間に形成され、玉１０４が内設された空隙部内に充填されたフッ素系潤滑油１０６と、を備えている。
【００８７】
そして、両輪１０２，１０３には玉１０４を案内するための転動溝が備えられていて、その軌道面１０２ａ，１０３ａには、表面加工処理が施してある。なお、この表面加工処理としては、バレル処理、クロス処理等が好ましく採用される。
また、フッ素系潤滑油１０６は、スラスト玉軸受１０１の前記空隙部内に充填される前に、１０μｍのフィルターにより濾過してあるものを使用した。なお、該フィルターには、フッ素系潤滑油１０６中に含まれる異物を除去することが可能なものを使用する必要がある。
【００８８】
このようなスラスト玉軸受１０１の軌道面１０２ａ，１０３ａには、３μｍ以上の平均直径を有する砥粒等の異物は確認されなかった。
なお、外輪１０２、外輪１０３、及び玉１０４にはＪＩＳ軸受鋼ＳＵＪ２材を使用し、８３０〜８５０℃で焼入を行った。その後、外輪１０２及び内輪１０３には、寸法安定化処理として２３０〜２６０℃で焼戻しを行い、玉１０４には、１６０〜２００℃の通常仕様の焼戻しを行った。更にその後、通常の研削処理により、ＪＩＳ  Ｂ  １５１８で定める値のスラスト玉軸受を作製した。
【００８９】
このようなスラスト玉軸受１０１と同様の軸受において、種々の条件で表面加工処理を施したものを用意して、その寿命試験を行った。
表面加工処理としては、バレル処理及びクロス処理を行った。
バレル処理に用いられる砥粒は、軸受の加工時に用いられるアルミナ系砥粒に限定した。そして、種々の大きさの砥粒を用いて処理を施し、試験用の軸受を作製した。使用したアルミナ系砥粒（チップ）は、何れも溶融アルミナを主成分としているチップで、アランダム＃１００（強研削石の場合）、アランダム＃１５０（中研削石の場合）、アルミナ＃１５００〜２０００（光沢石の場合）、アルミナ＃４０００〜６０００（超光沢石の場合）の４種類である（何れも日本ダイヤ工業株式会社製）。
【００９０】
軸受の製造においては、加工工程によって使用される砥粒の大きさが異なるため、どの工程の砥粒によるものかを見極める目的で、バレル処理には上記のように４種類のチップを使用した。なお、処理時間は何れも６０分とし、砥粒の大きさによる寿命への影響のみが確認できるようにした。
クロス処理とは、比較的丈夫な剛性繊維製の布（以下、クロスと称する）を木製等の棒に巻き付けた状態で、完成した軸受の軌道面を研磨する処理である。クロス処理に関しては、クロスとしてクリーンルーム用ワイピングクロス（商品名：ザヴィーナミニマックス、カネボウ合繊株式会社製）を使用して、処理時間を０、３０、６０、１２０、１８０秒の５条件として、試験用の軸受を作製した。なお、クロスの押付け荷重は一定とした。
【００９１】
このようにして作製した試験用のスラスト玉軸受を、日本精工株式会社製スラスト型軸受寿命試験機を用いて、試験荷重：Ｐ／Ｃ＝０．４５、軸受回転数：５０００ｒｐｍの条件にて、クリーン潤滑下における基本定格寿命（１０6 回転）Ｌ10を測定した。潤滑油には、市販のフッ素系潤滑油を用いた。なお、フッ素潤滑油は真空下でも大気圧下でも殆ど変化しないので、本寿命試験は大気圧下で行った。また、潤滑油の温度が上昇して油膜の形成が不十分となることを想定して、潤滑条件の厳しい１００〜１２０℃の試験温度で評価を行った。
【００９２】
また、フッ素系潤滑油は濾過していないものと、１０μｍのフィルターで濾過したものとの２種類を用いて、試験を行った。なお、フッ素系潤滑油は、必要使用量を（ユーザー側で）他の容器に取り出して使用することがあるので、この詰め替え時に異物が混入することが考えられる。よって、１０μｍのフィルターで濾過すれば、フッ素系潤滑油の成分を損なうことなく、大きな異物を除去できる。なお、フィルターの性質上（ブリッジ効果）、１０μｍ以下の異物でも除去可能であると考えられるので、１０μｍのフィルターを使用した。
表１０及び表１１に試験結果を示す。そして、図８には、濾過していないフッ素系潤滑油を使用した場合の、異物の最大径と軸受の寿命との相関を示し、図９には、濾過したフッ素系潤滑油を使用した場合の、異物の最大径と軸受の寿命との相関を示す。
【００９３】
【表１０】
2004239443.tif 000012
【００９４】
【表１１】
2004239443.tif 000013
【００９５】
軌道面に残留している異物は、該軌道面を電子顕微鏡（日本電子株式会社製）で観察することにより、その個数と大きさを測定した。なお、表中の最大径の欄には、観察された異物の中で最大の平均直径（長径と短径との平均値）の値を記載している。
また、フッ素系潤滑油を充填したスラスト玉軸受の寿命を、寿命時間とワイブルスロープとにより評価した。なお、夫々の実施例及び比較例において、Ａは濾過していないフッ素系潤滑油を充填した軸受の試験結果を、Ｂは濾過したフッ素系潤滑油を充填した軸受の試験結果を示している。また、表１１及び表１２の軸受寿命において、「＞２５０」と表記してあるものは、試験した軸受全数が計算寿命（２５０時間）を超えてもピーリング破損や摩耗が一切発生せず、試験を打ち切ったことを示している。
【００９６】
表１１及び表１２に記載の通り、クロス処理を行う時間が長くなるに従って、残留する異物の数が少なくなっていることから、クロス処理により異物が取り除かれていることが推測される。そして、クロス処理により軸受が長寿命化され、ワイブルスロープの値も良好になっている。
また、バレル処理を行うと、砥粒自体が軌道面に付着するため、逆に残留異物の数は増加する。しかし、超光沢石を用いた場合（実施例２０４Ａ〜２０８Ａ）は砥粒が小さく、付着してもその最大径は３μｍ以下であるため、軸受は長寿命である。大径である他の砥粒を用いてバレル処理を行った場合（比較例２０３Ａ〜２１３Ａ）は、異物の最大径は３μｍ超過となるので、クロス処理を併せて施しても軸受の寿命が十分ではない。
【００９７】
よって、内輪及び外輪の軌道面上に３μｍを超える平均直径を有する砥粒等の異物が残留していないことで、該軸受は長寿命となる。更に安定して長寿命を得るためには、２μｍを超える平均直径を有する異物が残留していないことが望ましい。
一方、フッ素系潤滑油の濾過の有無について着目すると、濾過を行った方の軸受が明らかに長寿命となっている。更に、ワイブルスロープの値が大きくなっていることから、安定した寿命を有する軸受が製造されている（品質が安定している）ことが分かる（実施例２０１Ａ，Ｂ〜２０８Ａ，Ｂ）。但し、大きな異物が残留している場合は、その大きな異物によって寿命が支配されてしまう傾向がある。従って、最大径が比較的小さい比較例２０２Ａ，Ｂにおいて若干の効果が見られたものの、それ以外（比較例２０１Ａ，Ｂ、２０３Ａ，Ｂ〜２１３Ａ，Ｂ）では異物の大きさが支配的であり、このため濾過による大きな効果はなかった。つまり、濾過を行った場合にも、内輪及び外輪の軌道面上に３μｍを超える平均直径を有する砥粒等の異物が残留していないことで、該軸受は長寿命となる。
【００９８】
以上のように、内輪及び外輪の軌道面上に残留している砥粒等の異物をバレル処理、クロス処理で取り除くことにより、ピーリング摩耗やピーリング剥離が抑制されて、軸受が長寿命となる。更に、濾過したフッ素系潤滑油を使用することで、より長寿命となる効果がある。
なお、本実施形態は、本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転がり軸受としてスラスト玉軸受を例示して説明したが、本発明の転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、スラストころ軸受等の他のタイプのスラスト形の転がり軸受や、ラジアル形の転がり軸受である。ラジアル形の転がり軸受の例としては、円筒ころ軸受、自動調心ころ軸受、円錐ころ軸受等のころ軸受や、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受等の玉軸受が挙げられる。
【００９９】
次に、本発明の転がり軸受の第六の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様に、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系潤滑油で潤滑される転がり軸受を前提としている。そして、この実施形態では、前記各実施形態で用いた深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受に代えて、玉を保持する保持器が高機能樹脂材料によって環状に形成されている。
【０１００】
図１０は、本発明の転がり軸受に採用された保持器の一実施形態を示す斜視図であり、図１１は、図１０の転がり軸受用保持器のウェルドラインのあるポケットを示す要部側面図、図１２は、図１０の転がり軸受用保持器の他のポケットを示す要部側面図である。また、図１３は、転がり軸受用保持器の引張強度の試験方法を説明するための平面図である。
【０１０１】
図１０〜図１２を参照すると、転がり軸受用保持器２０は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高機能樹脂材料に、グラスファイバー等の強化材を重量比５〜１５％程度含有させると共に、アニール処理を施さず、環状に形成される。
転がり軸受用保持器２０には、ポケット２１，２２が、周方向に所定の間隔をあけて複数（図１０では７個）、図１０中、上方に開口して設けられる。各ポケット２１，２２は夫々、転がり軸受（図示しない）の転動体１９を、開口部２３から収容して転動可能に保持する。
【０１０２】
各ポケット２１，２２には夫々、一対の爪部２４が設けられており、各転動体１９は夫々、各ポケット２１，２２の爪部２４を周方向に押し広げるようにして、開口部２３から各ポケット２１，２２に組み込まれる。
高機能樹脂材料の射出成形によって、ゲート２５から注入された溶融樹脂の合流位置にウェルドライン２６を生じるが、このウェルドライン２６のあるポケット２１の開口部寸法（爪部間寸法）Ａ（図１１）は、転動体径Ｃの９３％より大きい値（例えば９３〜１１０％）に設定される。また、他の各ポケット２２の開口部寸法Ｂ（図１２）は夫々、転動体径Ｃの８０〜９３％の値に設定される。従って、ウェルドライン２６のあるポケット２１の爪部２４による締め代Ｄ（図１１）は、他の各ポケット２２の爪部２４による締め代Ｅ（図１２）よりも小さい。
【０１０３】
以下、本実施形態の作用を説明する。転がり軸受用保持器２０においては、ウェルドライン２６のあるポケット２１の爪部２４による締め代Ｄが、他の各ポケット２２の爪部２４による締め代Ｅよりも小さいので、各ポケット２１，２２に転動体１９を組み込む際、ウェルドライン２６のあるポケット２１の爪部２４が転動体１９によって円周方向に押し広げられる際に受ける力は、他の各ポケット２２の爪部２４に比較して小さくて済む。
【０１０４】
従って、ウェルドライン２６のあるポケット２１では、爪部２４に無理な力を作用させることなく、転動体１９が円滑に組み込まれ、ウェルドライン２６部分（ポケット２１底部）にクラック、割れ等を生じることはない。また、他の各ポケット２２では夫々、各ポケット２２への転動体１９の組み込み易さと、各ポケット２２に組み込まれた転動体１９の抜け落ち難さが両立される。
なお、ウェルドライン２６のあるポケット２１の開口部寸法（爪部間寸法）Ａを１００％以上に設定すると、爪部２４による締め代Ｄがなくなるため、転動体１０を更に円滑に組み込むことが可能である。
【０１０５】
次に、本実施形態の転がり軸受用保持器２０を、諸条件を変えながら、以下の方法を以て引張試験を行った。
即ち図１３を参照すると、転がり軸受用保持器のゲート２５が図１３中で右側になるように、ウェルドライン２６が図１３中で左側になるように、転がり軸受用保持器を位置させた状態で、当該保持器の内径部分に、一対のコマ部材２７を配置する。各コマ部材２７は夫々、半円状に形成されており、保持器内径よりも若干小さい径を有する。そして、各コマ部材２７を夫々、反対方向（図１３中の上下方向）に転がり軸受用保持器が破断するまで引張り、破断時の荷重を測定した。
諸条件及び結果を表１２に示す。ここで、個数とは、保持器の個数をいう。なお、破断は全てウェルドライン２６部分から発生した。また、表１３中、破断荷重の値は全て平均値である。
【０１０６】
【表１２】
2004239443.tif 000014
【０１０７】
表１２から理解されるように、グラスファイバー等の強化材の含有重量比を、２０％としたものは、１０％のものと比較して破断荷重が小さい。また、アニール処理を施したものは、施さないものと比較して破断荷重が小さい。
また、本実施形態の転がり軸受用保持器２０の諸条件を変えたものを、実際に転がり軸受に組み込み、組み込んだ保持器に割れが発生するか否かを調べた。
諸条件及び結果を表１３に示す。なお、割れは全てウェルドライン２６部分から発生した。
【０１０８】
【表１３】
2004239443.tif 000015
【０１０９】
表１３から理解されるように、グラスファイバー等の強化材の含有重量比を、２０％にすると、アニール処理の有無に係わらず、ウェルドライン２６のあるポケットに、割れが発生している。
以上のように、本実施形態によれば、ウェルドライン２６のあるポケット２１の開口部寸法Ａが、転動体径Ｃの９３％より大きい値（例えば９３〜１１０％）に設定され、且つ他の各ポケット２２の開口部寸法Ｂが夫々、転動体径Ｃの８０〜９３％の値に設定される。従って、転がり軸受からの転がり軸受用保持器２０の脱落を確実に防止しつつ、各ポケット２１，２２への転動体１９の組み込みに際して、ウェルドライン２６のあるポケット２１の底部にクラック、割れ等を生じることを確実に防止することができる。
【０１１０】
また、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高機能樹脂材料に、暗しファイバー等の強化材を重量比５〜１５％程度含有させると共に、アニール処理を施さない構成とした。従って、優れた耐食性と共に十分なウェルドライン２６部分の強度を確保することができ、ウェルドライン２６のあるポケット２１の底部にクラック、割れ等を生じることを、より確実に防止することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態の転がり軸受用保持器２０は、転動体を有する転がり軸受であれば適用可能であり、例えば円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受等に適用される。
次に、本発明の転がり軸受の第七の実施形態について説明する。この実施形態も、前記第一の実施形態と同様に、真空ポンプ装置などのように、真空を含む減圧、且つフッ素系潤滑油で潤滑される転がり軸受を前提としている。そして、この実施形態では、前記各実施形態で用いた単列深溝玉軸受に代えて、複列アンギュラ玉軸受を使用している。
【０１１２】
図１４〜図１８において、１は外輪、３は内輪、５は転動体（玉）、６は保持器、１２は軸受ケース、１３は軸受カバー、１４は油（フッ素系オイル）、１５はタイミングギヤを示す。即ち、本発明において限定されるものはないが、本実施形態では、真空度を保持する関係でフッ素系オイルの油浴潤滑が採用される。
また、本発明において、外輪１・内輪３及び転動体５にあっては、特に図示形態に限定されるものではなく、任意に周知形態に変更可能であり、保持器６の材質或いは保持器６の形状の何れか一方若しくは双方を限定した。
【０１１３】
［保持器材料の改良］
本実施形態の転がり軸受は、外輪１と内輪３との間に転動体５を有し、その転動体５を回転自在に保持する保持器６の材質に，ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）樹脂材又はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材を使用する。
保持器６は、合成樹脂材により形成された円環状の主部７の円周方向複数箇所に、転動体５を転動自在に保持するポケット８を設けてなる周知の冠型保持器であり、上述の通り材質を限定した以外は周知の構造が適用可能である。なお、本実施形態では、上述の通りの冠型保持器形状であるが、他形状の樹脂製保持器でも対応できる。
本実施形態のように保持器６の材質を限定することにより、鋼製保持器に比べ、自己潤滑性があり、また摩擦係数が小さいため、保持器摩耗粉が出難い。また、たとえ摩耗粉が出たとしても、潤滑剤を劣化させることもなく、更に軌道面にも圧痕を生じさせることがなく、軸受寿命を延長することが可能となる。
【０１１４】
［保持器形状の改良］
保持器６は、次のような形状とすることによっても軸受寿命の延長が図れる。ポケット８の底部分９に所望大きさの孔１０（貫通孔）をあけ、その孔１０より潤滑剤を浸入させ、保持器６と転動体５との潤滑性能をよくすることにより軸受寿命を延長することができる。孔１０の大きさ（孔径）・形状或いは孔数（一個のポケットに対して一個若しくは複数個）などは特に限定されず、本発明の範囲内で任意に設計変更可能である。
【０１１５】
更に、保持器ポケット８面の内・外径側に面取１１を設け、潤滑剤の浸入をたやすくすることにより、保持器６と転動体５との潤滑性能をよくしてある。また、面取１１の傾斜角度は特に限定されず、本発明の範囲内で任意に選択される。
なお、保持器６の形状は、上述の通り、貫通孔１０、面取１１を設けた以外は周知の構造が適用可能で限定されるものではない。
【０１１６】
［保持器材質と形状の改良］
また、保持器６の材質を、上述の通りＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）樹脂材又はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂材とすると共に、保持器６の形状を、上述の通りポケット底部分９に貫通孔１０を設けると共に、ポケット８面の内・外径側に面取１１を設けるものとすることも本発明の範囲内である。
【０１１７】
本発明において特に限定される構成ではないが、転動体５に玉を用いる場合において、以下の仕様を盛り込むことにより、更に軸受寿命を延長することも可能となる。
一般的に内・外輪軌道面２，４の溝半径寸法は、玉径の５０．５〜６０％を採用しているが、ＰＶ値（Ｐ：接触面圧、Ｖ：滑り速度）の関係で、内輪５２〜５４％、外輪５３〜５６％を採用することが望ましい。
【０１１８】
溝半径寸法は、小さい方が接触面圧の関係で軸受寿命は長くなることが知られているが、小さすぎると軌道面との接触楕円が大きくなり滑り易く、滑り摩耗により軸受寿命が短くなることがある。そのため、接触面圧大により軸受寿命を短くしたとしても、滑り速度を小さくすることにより、相対的に軸受寿命が延長する結果となる。
更に、ゴミ入り潤滑条件下でも長寿命を有する浸炭窒化処理軸受材料又は窒化処理軸受材料を採用することにより、軸受寿命を延長することが可能となる。
【０１１９】
なお、本実施形態は、真空ポンプに使用される複列アンギュラ玉軸受についてのみ説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、組合せアンギュラ玉軸受など周知の転がり軸受一般に適用可能である。また、真空ポンプ以外に使用される転がり軸受であってもよい。
また、この実施形態に、前記第六実施形態、即ちウェルドラインのあるポケットの開口部寸法を、転動体径の９３％以上の値に設定し、且つ他の各ポケットの開口部寸法を夫々、転動体径の８０〜９３％の値に設定すれば、転がり軸受からの転がり軸受用保持器の脱落を確実に防止しつつ、各ポケットへの転動体の組み込みに際して、ウェルドラインのあるポケットの底部にクラック、割れ等を生じることを確実に防止することができるという効果が相乗される。
【０１２０】
なお、前記各実施形態は、互いに従属しない本発明の夫々に対応したものについて説明しているが、夫々の発明、つまり各実施形態を組み合わせることによって、より一層、軸受特性を向上させうることは、前記の説明から極めて自明である。
即ち、本発明は、
(1)．真空ポンプ装置などのように減圧雰囲気下で使用される転がり軸受であること。
(2)．事務機器の定着部のヒートロールなどを支持する転がり軸受であること。が前提となっている。(1)においては、耐食性及び蒸発しにくいこと、及び(2)においては、高温環境下で使用されるため、耐熱性、蒸発量が少ないこと、化学的に安定であることから、双方ともにフッ素系潤滑剤が使用される。
【０１２１】
ところが、フッ素系潤滑剤は、鉱油系潤滑剤に比して蒸発しにくく、化学的により安定である利点があるものの、比重が高く、ぬれ性が悪いので、潤滑が不十分（油膜形成が不十分）であり、また隙間が狭い（例えば保持器のポケットと転動体との間）ところに潤滑油が行き届きにくく、このため軸受軌道輪の軌道面や転動体の転動面に、ピーリング摩耗やピーリング剥離などのピーリング損傷が生じ易く、寿命低下となる問題があった。しかも、このピーリング損傷は、転動体の転動面や保持器（鋼製）のポケット部に選択的に生じ易いことを見出した。このため、本発明は、これらの対策のため、以下の実施形態からなり、特に前記(1)、(2)の使用環境下で長寿命な転がり軸受を提供するに至った。
【０１２２】
１．内輪、外輪の軌道面の表面粗さが０．０５μｍＲａ以下を条件に、転動体の表面粗さが良すぎても転動体摩耗が多いことに着目し、この両者の粗さ比を６以下として、長寿命の転がり軸受としたこと。
２．選択的にピーリング損傷を受ける転動体の転動面を緻密な酸化膜で覆い、硬くて微細な炭化物を分散させることで凝着摩耗を防止し、局所的高温部（局部接触）での高温により、フッ素系潤滑剤の分解によるフッ素ガスの腐食を防ぐため、少なくとも転動体に不働態膜と炭化物形成元素であるＣｒを７〜２７重量％添加した素材を用い、結果として長寿命の転がり軸受としたこと。
【０１２３】
３．同じく転動体の転動面の表面硬さを、内外輪軌道面の表面硬さより硬くすること（Ｎｉ−Ｐ、Ｃｒ、ＴｉＮ等の被膜形成によるものを含む）により転動体の摩耗を減少、結果として長寿命の転がり軸受としたこと。
４．同じく転動体の転動表面に窒化物層を備え、表面粗さが０．００５μｍＲａ以下で、硬さＨｖ９００以上とし、或いは化学的に安定な酸化物系セラミックスで構成することにより、結果的に長寿命な転がり軸受としたこと。
５．フッ素系潤滑剤は鉱油系潤滑剤に比べ、比重が高く、ぬれ性が悪いため、砥粒などの異物の存在の影響をより受け易く、バレル処理、クロス処理、或いは潤滑剤濾過等により、残存異物の平均直径を３μｍ以下に抑えることにより、ピーリング損傷の原因を除去し、結果的に長寿命の転がり軸受としたこと。
【０１２４】
６．真空ポンプの支持軸受の用途での耐食性（フッ素系潤滑剤などの影響による）を向上するため、ピーリング損傷を受け易い保持器をＰＰＳやＰＥＥＫ、ＰＢＴ等の樹脂製とする。これらの製造方法として、射出成形が用いられるが、ウェルドラインによってクラックが生じ易いので、この部分の開口部を、他のポケット部分の開口部より広くし、他のポケットの開口部を、転動体脱落防止のために狭くする。保持器の射出成形後の無理抜き時及び転がり軸受の組立時のクラックを防止し、真空ポンプ用途の転がり軸受の低コスト化及び保持器のウエルド部の損傷を防止することにより、保持器を長寿命化して、結果的に長寿命の転がり軸受としたこと。
【０１２５】
７．フッ素系潤滑剤を使用する保持器では、耐食、高温使用可能なＰＴＦＥ、ＰＰＳ等の材料が用いられる。フッ素系潤滑剤はぬれ性が悪く、保持器と転動体との隙間に潤滑剤が回りにくいことを改善するため、ポケット底に貫通孔を設けること、或いはポケット面の内外径面に面取を施し、保持器のピーリング損傷を防止することにより、結果的に長寿命の転がり軸受としたこと。
【０１２６】
以上、１〜７の本発明の互いに従属しない実施形態は、前記課題を解決するための手段の欄と重複するが、これら各々は、フッ素系潤滑剤を使用せざるを得ない用途での特有の問題を解決する手段として開示したものであり、これら単独若しくは複数組み合わせることにより、本発明の目的と効果とを相乗的に奏し、特にピーリング損傷を防止し、長寿命の転がり軸受を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】内・外輪の表面粗さと寿命との関係を示す説明図である。
【図３】内・外輪の転動体に対する粗さ比と寿命との関係を示す説明図である。
【図４】被膜の硬さと転動体摩耗率との関係を示す説明図である。
【図５】転動体の硬さと摩耗量比との関係を示す説明図である。
【図６】転動体の表面粗さと摩耗量比との関係を示す説明図である。
【図７】本発明の転がり軸受の一実施形態を示すスラスト玉軸受の断面図である。
【図８】濾過していないフッ素系潤滑油を使用したときの異物の最大径と軸受の寿命との関係を示す説明図である。
【図９】濾過したフッ素系潤滑油を使用したときの異物の最大径と軸受の寿命との関係を示す説明図である。
【図１０】本発明の転がり軸受に採用された保持器の一実施形態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の転がり軸受用保持器のウェルドラインのあるポケットを示す要部側面図である。
【図１２】図１０の転がり軸受用保持器の他のポケットを示す要部側面図である。
【図１３】転がり軸受用保持器の引張強度の試験方法の説明図である。
【図１４】本発明の転がり軸受の一実施形態を示す縦断面図である。
【図１５】図１４の転がり軸受の保持器の断面図である。
【図１６】図１４の転がり軸受の保持器の一部を示す平面図である。
【図１７】保持器の一部を示す断面図である。
【図１８】真空ポンプの概略構成図である。
【図１９】従来の組合せアンギュラ玉軸受の縦断面図である。
【図２０】図２０のアンギュラ玉軸受の保持器の断面図である。
【図２１】従来の複列アンギュラ玉軸受の縦断面図である。
【図２２】図２１のアンギュラ玉軸受の保持器の断面図である。
【図２３】従来の転がり軸受用保持器のウェルドラインのあるポケットを示す要部側面図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１は外輪
２は軌道面
３は内輪
４は軌道面
５は転動体
６は保持器
８はポケット
９は底部分
１０は貫通孔
１１は面取
２０は転がり軸受用保持器
２１はウェルドラインのあるポケット
２２は他のポケット
２３は開口部
２４は爪部
２５はゲート
２６はウェルドライン
Ａはウェルドラインのあるポケットの開口部寸法
Ｂは他のポケットの開口部寸法
Ｃは転動体径
Ｄはウェルドラインのあるポケットの爪部による締め代
Ｅは他のポケットの爪部による締め代
１０１はスラスト玉軸受
１０２は外輪
１０３は内輪
１０４は玉
１０６はフッ素系潤滑油
１０２ａは軌道面
１０３ａは軌道面
【図１】
2004239443.tif 000016
【図２】
2004239443.tif 000017
【図３】
2004239443.tif 000018
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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