(57)【要約】【課題】軽量化を図り高速運転が可能になると共に耐磨耗性に優れ、高寿命特性を発揮し得る中空ころ転動体、その安価な製造方法およびこの低価格の転動体を用いたころ軸受および直動システムを提供する。【解決手段】内部軸方向に中空部６が形成されているセラミックス焼結体から成る中空ころ転動体１であり、中空ころ転動体１全体に占める前記中空部６の占める体積割合が８〜５０％であり、転動部の肉厚２Ｔが前記中空ころ転動体の直径Ｄに対して１０％以上であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部軸方向に中空部が形成されているセラミックス焼結体から成る中空ころ転動体であり、この中空ころ転動体全体に占める前記中空部の占める体積割合が８〜５０％であり、転動部の肉厚が前記中空ころ転動体の直径に対して１０％以上であることを特徴とする中空ころ転動体。
【請求項２】
前記中空部が中空ころ転動体の内部軸方向に貫通していることを特徴とする請求項１記載の中空ころ転動体。
【請求項３】
前記中空ころ転動体の外径が中空部の内径の１．５倍以上であることを特徴とする請求項２記載の中空ころ転動体。
【請求項４】
前記中空ころ転動体の中心軸と前記中空部の中心軸とのずれ長さが前記中空ころ転動体の外径寸法の５％以内であることを特徴とする請求項２記載の中空ころ転動体。
【請求項５】
前記セラミックス焼結体が、窒化けい素，サイアロン，炭化けい素，ジルコニア，アルミナおよびアルジルのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の中空ころ転動体。
【請求項６】
回転中心に対して同心状に配置された内輪と外輪との間の環状空間に保持器を介して複数の転動体を配設して構成されたコロ軸受において、上記転動体が請求項１ないし５のいずれかに記載の中空ころ転動体であることを特徴とするころ軸受。
【請求項７】
直線状の軌道と可動体との間に複数の転動体を介装してなり、上記軌道に沿って可動体を往復動させる直動システムにおいて、上記転動体が請求項１ないし５のいずれかに記載の中空ころ転動体であることを特徴とする直動システム。
【請求項８】
成形型の中心軸方向に固形有機物を配置する一方、この固形有機物の周囲にセラミックス粉末を充填した後に、軸方向に加圧力を付加して成形体を形成する工程と、得られた成形体を大気圧以上の圧力で加圧しながら加熱し前記固形有機物を揮散させて脱脂する工程と、得られた脱脂体を常圧焼結する工程とを具備することを特徴とする中空ころ転動体の製造方法。
【請求項９】
前記成形体を常圧焼結した後に、さらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施することを特徴とする請求項８記載の中空ころ転動体の製造方法。
【請求項１０】
前記セラミックス粉末として、窒化けい素、サイアロン、炭化けい素、ジルコニア、アルミナおよびアルジルのいずれかを使用することを特徴とする請求項８記載の中空ころ転動体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空ころ転動体、その製造方法およびこの転動体を用いたころ軸受に係り、特に軽量化を図り高速運転が可能になると共に耐磨耗性に優れ、高寿命特性を発揮し得る中空ころ転動体、その安価な製造方法およびこの転動体を用いたころ軸受および直動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
機器の回転軸を保持する機構として軸受が一般に使用されている。軸受は、回転中心に対して同心状に配置された外輪と内輪との間に形成される環状の空間に、複数の転動体を保持器により等間隔に保持して構成される。また直線状の軌道と可動体との間に複数の転動体を介装し、この軌道に沿って可動体を往復動させる直動システムも可動テーブル機構等に多用されている。
【０００３】
軸受には、例えば球状の転動体を用いた玉軸受や、円柱状の転動体を用いたころ軸受があるが、同程度の荷重を軸受に受ける場合、玉軸受は点接触で荷重を受ける構造のため２組以上の軸受を必要とする。一般に高信頼性が要求される用途の軸受（ベアリング）や直動システムのように荷重による負荷が大きい高荷重用の軸受には、転動体として球ではなく、線接触で荷重を受けるころ転動体が用いられる。特に、工作機械その他加工機の回転軸用の軸受は、耐荷重性が重視されるため、転動体が点接触で荷重を受ける玉軸受よりも線接触で荷重を受けるころ軸受の方が有利である。
【０００４】
近年、工作機械も加工精度および加工能率の向上が要求され、ころ軸受も高速回転化が必要とされる傾向にある。ころ軸受の高速回転を実現するために、軽量性、耐摩耗性および摺動性に優れたセラミックス製のころ転動体を使用したころ軸受が実用化されている。例えば、ジェットエンジンのギアボックス用の軸受として、転動体（ボールやころ）を窒化けい素などのセラミックス焼結体で形成した軸受が一部で実用化されている。
【０００５】
上記の窒化けい素を主成分とするセラミックス製ころ転動体は、従来の軸受鋼などの耐熱特殊鋼製ころよりも耐久性に優れ、また比重が軸受鋼の１／２〜１／３程度であるため、機器使用時における遠心力が軽減されるので高速化が可能であり、また特殊鋼の約２倍の摂氏５００℃までの高熱に耐えることが確認されている。高温回転機器や工作機械の軸受として採用されつつある。
【０００６】
近年、ころ軸受には、使用される工作機械の加工精度・加工能率のさらなる向上が技術的課題として要求されており、軸受のより高速回転化が必要とされつつある。この高速回転を実現するためには、従来の軸受鋼を素材とするころ転動体よりも比重がその１／２〜１／３程度のセラミックス製転動体の方が遠心力が軽減され有利であり、市場でも採用されている
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ころ転動体は球状転動体と比較すると体積が大きいため、原料価格が高いセラミックス焼結体を用いると製造コストが急騰し高価格になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記課題に対処するためになされたものであり、特に軽量化を図り高速運転が可能になると共に耐磨耗性に優れ、高寿命特性を発揮し得る中空ころ転動体、その安価な製造方法およびこの低価格の転動体を用いたころ軸受および直動システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成するために、種々の構造を有するセラミックス製ころ転動体を調製し、その各構造がころ転動体の摩耗特性、転動特性、構造強度、原料使用量等に及ぼす影響を比較検討した。その結果、ころ転動体の軸方向に添って所定の中空部を有するセラミックス製ころ転動体を作成したところ、中実のころ転動体と同等の摩耗特性、転動特性が得られると共に、使用原料を大幅に削減することができ、より低価格なセラミックス製ころ転動体およびころ軸受を提供することが可能になるという知見を得た。
【００１０】
また、ころ転動体内に形成する中空部の体積（容積）割合、ころ転動体の転動部の肉厚、中空部の内径と転動体の外径との比等を適正に規定することにより、構造強度を大きく損なうことなく、中実の転動体と同等の摩耗特性、転動特性が得られるという知見も得られた。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明に係る中空ころ転動体は、内部軸方向に中空部が形成されているセラミックス焼結体から成る中空ころ転動体であり、この中空ころ転動体全体に占める前記中空部の占める体積割合が８〜５０％であり、転動部の肉厚が前記中空ころ転動体の直径に対して１０％以上であることを特徴とする。
【００１２】
上記ころ転動体の内部軸方向に中空部が形成されているため、同一寸法を有する中実のころ転動体と比較して、重量が軽減され、より高速回転が可能になる上に、ころ転動体を製造するために必要な高価なセラミックス原料を削減でき、ころ転動体を安価に提供できる。
【００１３】
なお、図１に示すように、上記中空部がころ転動体の内部で閉空間を形成するように、転動体の両端面をセラミックス材料で閉止した構造を採用した場合には、中空ころ転動体の外形は従来の中実のころ転動体と同一になるため、軸受を組み立てる際に使用するころ転動体の取扱い治具や装着治具として、従来の治具をそのまま転用することができる。また、上記転動体の両端面を閉止した構造を有する中空ころ転動体によれば、軸受の潤滑材として充填したグリース等が中空ころ転動体の内部に進入することがなく、従来の潤滑方式をそのまま採用できる。
【００１４】
また、上記中空ころ転動体において、前記中空ころ転動体全体に占める前記中空部の占める体積割合は８〜５０％であることを特徴とする。中空ころ転動体全体に占めるこの中空部の体積割合が８％未満である場合には、構造強度の低下は少ないが、セラミックス原料の削減効果が不十分となる。一方、上記中空部の体積割合が５０％を超える場合には、構造強度の低下が顕著になり、ころ軸受の耐久性（寿命）が低下してしまう。したがって、上記中空部の占める体積割合は８〜５０％の範囲に規定されるが、２０〜４０％の範囲がより好ましい。
【００１５】
さらに、上記中空ころ転動体において、中空ころ転動体の転動部の肉厚が前記中空ころ転動体の直径に対して１０％以上であることを特徴とする。この転動部の肉厚が転動体の直径に対して１０％未満である場合には、転動体の構造強度が不十分であり、ころ軸受の耐荷重性及び耐久性が低下する。
【００１６】
また、上記中空ころ転動体において、前記中空部が中空ころ転動体の内部軸方向に貫通するように構成しても良い。この場合、成形段階において，中心軸方向に中空部に相当する心材を設けた円筒状の成形金型を使用したり、心材を突出させた上パンチを使用したりすることにより、上記中空部を形成することができる。
【００１７】
さらに、上記中空部が軸方向に貫通した中空ころ転動体において、中空ころ転動体の外径が中空部の内径の１．５倍以上であることが好ましい。この中空ころ転動体の外径が中空部の内径の１．５倍未満である場合には、転動体の構造強度が不十分となり、ころ軸受の耐荷重性及び耐久性が低下する。
【００１８】
また、上記中空部が軸方向に貫通した中空ころ転動体において、この中空ころ転動体の中心軸と前記中空部の中心軸とのずれ長さ（偏移量）が前記中空ころ転動体の外径寸法の５％以内であることが好ましい。上記ずれ長さ（偏移量）が中空ころ転動体の外径寸法の５％を超えると、ころ軸受の転動体として高速回転した場合に、振動が生じ易くなる。
【００１９】
また、上記中空ころ転動体を構成するセラミックス焼結体としては、良好な耐磨耗性、軽量性、摺動特性、構造強度等を有する限り、特に限定されるものではないが、窒化けい素（Ｓｉ３Ｏ４），サイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ），炭化けい素（ＳｉＣ），ジルコニア（ＺｒＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）およびアルジル（Ａｌ２Ｏ３−ＺｒＯ２）のいずれかのセラミックス焼結体であることが好ましい。特に高強度性および高靭性を有する窒化けい素（Ｓｉ３Ｏ４）焼結体が好ましい。
【００２０】
本発明に係るころ軸受は、回転中心に対して同心状に配置された内輪と外輪との間の環状空間に保持器を介して複数の転動体を配設して構成されたころ軸受において、用いる転動体が上記のように構成された中空ころ転動体であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る直動システムは、直線状の軌道と可動体との間に複数の転動体を介装してなり、上記軌道に沿って可動体を往復動させる直動システムにおいて、用いる転動体が上記のように構成された中空ころ転動体であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、中空部が軸方向に貫通せず、軸方向の両端部が閉止されている中空ころ転動体の製造方法は、成形型の中心軸方向に固形有機物を配置する一方、この固形有機物の周囲にセラミックス粉末を充填した後に、軸方向に加圧力を付加して成形体を形成する工程と、得られた成形体を大気圧以上の圧力で加圧しながら加熱し前記固形有機物を揮散させて脱脂する工程と、得られた脱脂体を常圧焼結する工程とを具備することを特徴とする。
【００２３】
上記成形体形成工程において、成形型の中心軸方向に配置する固形有機物は、中空部を形成するために用いられるものである。上記固形有機物としては、ＭＣナイロンなどのエンジニアリングプラスチックや固形ワックス等が好適に使用できる。
【００２４】
セラミックス粉末には、焼結助剤としての希土類酸化物（Ｙ２Ｏ３など）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、さらに必要に応じてマグネシア（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などが１〜１０質量％とバインダとが添加配合され原料混合体として使用される。そして、上記固形有機物の周囲にセラミックス粉末を含む原料混合体を充填した後に、軸方向に１００〜２５０ＭＰａの加圧力を付加して原料混合体を圧密化して成形体が形成される。
【００２５】
次の脱脂工程では、得られた成形体を大気圧以上の圧力、具体的には０．２ＭＰａ以上に加圧した不活性ガス雰囲気や窒素ガス雰囲気中で加熱することにより、前記固形有機物およびバインダが揮散除去されて脱脂されると共に、成形体の内部軸方向に延びる中空部が形成される。
【００２６】
なお上記脱脂雰囲気ガス圧力が０．２ＭＰａ未満であると、加熱された固形有機物が急激に成形体から抜けるため、成形体に割れが発生しやすい。一方、脱脂雰囲気ガス圧力を０．２ＭＰａ以上に高めておけば、固形有機物は緩速度で徐々に成形体から抜けるため、割れを生じる恐れは少ない。
【００２７】
上記のように脱脂された成形体（脱脂体）を、窒素ガスなどの非酸化性雰囲気中で１７００〜１８００℃の温度範囲で１〜５時間、常圧焼結することにより、緻密化したころ転動体が得られる。
【００２８】
また、中空ころ転動体の製造方法において、前記成形体を常圧焼結した後に、さらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施することにより、より緻密であり耐磨耗性および構造強度が優れた中空ころ転動体が得られる。
【００２９】
上記構成に係る中空ころ転動体およびその製造方法によれば、ころ転動体の軸方向に添って所定の中空部が形成されているため、同一寸法を有する中実のころ転動体と比較して、重量が軽減され、より高速回転が可能になる上に、ころ転動体を製造するために必要な高価なセラミックス原料の使用量を大幅に削減することができ、より低価格なセラミックス製ころ転動体およびころ軸受を提供することが可能になる。
【００３０】
一方、ころ転動体内に形成する中空部の体積（容積）割合、ころ転動体の転動部の肉厚、中空部の内径と転動体の外径との比等が適正に規定されているため、構造強度を大きく損なうことなく、中実の転動体と同等の摩耗特性、転動特性が得られ、軽量化したころ転動体の使用により軸受の高速回転化も可能になる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
（実施例１〜３および比較例１〜４）
酸素量が０．９質量％であり、α型窒化けい素を９７質量％含む平均粒径０．５５μｍの窒化けい素粉末に、焼結助剤としての酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粉末を５質量％と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末を４質量％と、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を３質量％と、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を１．５質量％と、バインダーとを添加し、ボールミルで湿式混合した後に、スプレードライヤーにて乾燥噴霧し、圧粉成形用粉末を作製した。
【００３３】
内径１００ｍｍの成形型の中心軸方向に直径が異なる固形有機物としてのＭＣナイロンを配設した状態で、その周囲に上記圧粉成形用粉末を充填し、軸方向に１００〜２５０ＭＰａの加圧力で加圧成形し、各実施例用の成形体をそれぞれ調製した。次に作製した各成形体について、０．２ＭＰａに加圧した窒素ガス雰囲気中で４００〜５５０℃に加熱して脱脂することにより、上記固形有機物およびバインダーを除去した後、１７００〜１８００℃の温度条件及び窒素ガス雰囲気条件下で常圧焼結を実施し、ころ焼結体をそれぞれ調製した。さらに、得られた各ころ焼結体を、窒素ガス雰囲気中で１００〜１５０ＭＰａに加圧した状態で１７００〜１８００℃の温度に加熱する熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施すことにより各実施例１〜３および比較例１〜３に係る中空ころ転動体を作製した。
【００３４】
各実施例および比較例に係る中空ころ転動体１は、図１に示すように、窒化けい素セラミックス焼結体から成り、外周に転動面２を有し、内部軸方向に中空部６が形成されている。
【００３５】
一方、比較例４として、固形有機物としてのＭＣナイロンを成形型に配設しない点以外は実施例と同一条件で成形、脱脂、焼結処理、ＨＩＰ処理を実施することにより、中空部が形成されていない中実の従来型のころ転動体を作製した。
【００３６】
こうして調製した各実施例および比較例に係るころ転動体について、ころ転動面（摺動面）２の肉厚の割合および中空部の体積割合を測定すると共に、ころ転動体の圧砕強度を測定評価し、さらに各ころ転動体を軸受に組み込んで磨耗試験を実施した。
【００３７】
具体的に圧砕強度の評価方法としては、一組（２個）のころ転動体焼結体をその摺動面同士が接触するように配置した状態で上下方向から押圧力を作用せしめ、ころ転動体が破壊したときの最大荷重を圧砕強度として測定し評価する方法を採用した。
【００３８】
また、磨耗試験方法としては、得られたころ転動体の転動面の表面粗さが算術平均粗さＲａで０．１μｍ以下となるように研削加工した後に、図３および図４に示すようなころ軸受１０に組み込み、荷重が３ＧＰａで回転数が５０００ｒｐｍの負荷条件で連続回転試験を実施し、ころ転動体の転動面に剥離が生じるに至るまでの回転時間を測定することにより、磨耗特性の評価を行った。なお、上記磨耗評価は荷重が３ＧＰａと通常使用しない過大な負荷を与える加速試験のため、連続回転時間は最大４００時間に設定した。
【００３９】
図３および図４に示すように各実施例および比較例に係るころ軸受１０は、回転中心に対して同心状に配置された内輪４と外輪３との間の環状空間に保持器５を介して複数の転動体１を配設して構成されたころ軸受１０において、上記転動体１が、上記のように調製された中空ころ転動体１である用に構成されている。
【００４０】
上記圧砕強度および磨耗特性の測定評価結果を下記表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
上記表１に示す結果から明らかなように、中空ころ転動体の転動部の肉厚が直径に対して１０％以上である実施例１〜３および比較例１〜２に係る中空ころ転動体によれば、圧砕強度および磨耗特性が、従来の中実のころ転動体である比較例４の転動体とほぼ同等であり、優れた構造強度および耐久性（耐磨耗性）が得られることが判明した。特に、転動体全体に占める中空部６の占める体積割合が８〜７２％の範囲である実施例１〜３および比較例２に係る中空ころ転動体において、上記構造強度および耐久性（耐磨耗性）と共に、良好な原料削減効果が得られることが確認できた。
【００４３】
一方、転動部の肉厚が直径に対して５％である比較例３に係る中空ころ転動体によれば、中空部容積が大きく原料コストの低減効果は顕著であるが、圧砕強度が低く、磨耗特性も低下した。
【００４４】
（実施例４〜６および比較例５〜９）
次に、実施例１〜３で使用した窒化けい素粉末に代えて、表２に示すようにサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）粉末またはジルコニア（ＺｒＯ２）粉末を用いた点以外は実施例１〜３と同様な条件で成形型の中心軸方向に直径が異なる固形有機物としてのＭＣナイロンを配設した状態で、その周囲に上記圧粉成形用粉末を充填し、軸方向に１００〜２５０ＭＰａの加圧力で加圧成形し、各実施例用の成形体をそれぞれ調製した。次に作製した各成形体について、０．２ＭＰａに加圧した窒素ガス雰囲気中で４００〜５５０℃に加熱して脱脂することにより、上記固形有機物およびバインダーを除去した後、サイアロンの場合には１７００〜１８００℃の温度条件及び窒素ガス雰囲気条件下で常圧焼結を実施する一方、ジルコニアの場合には１５００〜１７００℃の温度条件および大気中で常圧焼結を実施して、ころ焼結体をそれぞれ調製した。さらに、得られた各ころ焼結体がサイアロンである場合には、窒素ガス雰囲気中で１００〜１５０ＭＰａに加圧した状態で１７００〜１８００℃の温度に加熱する熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施する一方、ジルコニアである場合には、窒素ガス雰囲気中で１５００〜１７００℃の温度条件でＨＩＰ処理を実施することにより各実施例および比較例に係る中空ころ転動体を作製した。
【００４５】
こうして調製した各実施例および比較例に係るころ転動体について、実施例１〜３と同様にして、ころ転動面（摺動面）２の肉厚の割合および中空部の体積割合を測定すると共に、ころ転動体の圧砕強度を測定評価し、さらに各ころ転動体を軸受に組み込んで磨耗試験を実施した。
【００４６】
上記圧砕強度および磨耗特性の測定評価結果を下記表２に示す。
【００４７】
【表２】
2004308755.tif 000004
【００４８】
上記表２に示す結果から明らかなように、中空ころ転動体の転動部の肉厚が直径に対して１０％以上である実施例４〜６および比較例５，７，８に係る中空ころ転動体によれば、圧砕強度を大きく損なうことなく、優れた耐久性（耐磨耗性）が得られることが判明した。特に、転動体全体に占める中空部６の占める体積割合が２２〜７２％の範囲である実施例４，５，６に係る中空ころ転動体において、上記構造強度および耐久性（耐磨耗性）と共に、良好な原料削減効果が得られることが確認できた。
【００４９】
また、表１に示す窒化けい素焼結体製ころ転動体の特性と、表２に示す結果との比較でも明らかなように、ころ転動体の材質をサイアロン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）やジルコニア（ＺｒＯ２）に代えた場合においても、ころ転動体の直径に対する転動面の肉厚の割合が１０％以上である限り、圧砕強度および磨耗特性の傾向は変化せず、窒化けい素の場合と同様の結果が得られることが判明した。
【００５０】
次に、中空部が中空ころ転動体の内部軸方向に貫通している中空ころ転動体の実施例について説明する。
【００５１】
（実施例７〜１０および比較例１０）
実施例１で使用した窒化けい素粉末に焼結助剤として、酸化イットリウムを５質量％と、酸化アルミニウムを４質量％と、窒化アルミニウムを３質量％と、酸化チタンを１．５質量％と、バインダーとを添加し、ボールミルで湿式混合し、スプレードライヤーにて乾燥噴霧し、圧粉成形用粉末を作製した。
【００５２】
次に、プレス成形型の中心軸方向に直径が異なる心材を配設した状態で、その周囲に上記圧粉成形用粉末を充填し、軸方向に１００〜２５０ＭＰａの加圧力でプレス加圧成形し、各実施例用の成形体をそれぞれ調製した。次に作製した各成形体について、窒素ガス雰囲気中で４００〜５５０℃に加熱して脱脂することにより、上記バインダーを除去した後、１７００〜１８００℃の温度条件及び窒素ガス雰囲気条件下で常圧焼結を実施し、中空ころ焼結体をそれぞれ調製した。さらに、得られた各ころ焼結体を、窒素ガス雰囲気中で１００〜１５０ＭＰａに加圧した状態で１７００〜１８００℃の温度に加熱する熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施すことにより、外径が９ｍｍであり、内径が３〜７ｍｍであり、長さが１０ｍｍである各実施例７〜１０に係る中空ころ転動体を作製した。
【００５３】
各実施例７〜１０に係る中空ころ転動体１ａは、図２に示すように、窒化けい素セラミックス焼結体から成り、外周に転動面２を有し、内部軸方向に貫通した中空部６ａが形成されている。
【００５４】
一方、比較例１０として、成形型の中心軸方向に前記心材を配設しない点以外は実施例７〜１０と同一条件で成形、脱脂、焼結処理、ＨＩＰ処理を実施することにより、中空部が形成されていない中実の従来型のころ転動体を作製した。
【００５５】
こうして調製した各実施例および比較例１０に係るころ転動体について、ころ転動体１ａの中空部の径に対する外径の比を測定すると共に、実施例１〜３と同様にして、各ころ転動体の圧砕強度を測定評価し、さらに各ころ転動体を軸受に組み込んで磨耗試験を実施した。
【００５６】
上記ころ転動体１ａの外形／内径比、圧砕強度および磨耗特性の測定評価結果を下記表３に示す。
【００５７】
【表３】
2004308755.tif 000005
【００５８】
上記表３に示す結果から明らかなように、中空ころ転動体の外径が中空部の内径の１．５倍以上である実施例７〜９に係る中空ころ転動体によれば、中空部を形成していない従来の中実のころ転動体（比較例１０）と比較して、圧砕強度を大きく損なうことなく、同等の優れた耐磨耗性が得られることが判明した。しかしながら、ころ転動体１ａの外形／内径比を１．３とした実施例１０に係る中空ころ転動体においては、圧砕強度が低下し構造強度が劣化すると共に、磨耗特性も低下することが確認できた。
【００５９】
次に、中空部が中空ころ転動体の内部軸方向に貫通している中空ころ転動体において、中空部の中心軸と転動体の中心軸とのずれ（偏移量）の影響について、以下の実施例を参照して説明する。
【００６０】
（実施例１１〜１４）
実施例７において、プレス成形型の中心軸と心材の中心軸とが偏位するように上記心材を配設した状態で、実施例７で調製した圧粉成形用粉末を心材の周囲に充填した点以外は、実施例７と同一条件で成形、脱脂、焼結処理、ＨＩＰ処理を実施することにより、転動体の中心軸と中空部の中心軸との同軸度が表４に示すように異なる実施例１１〜１４に係る中空ころ転動体をそれぞれ作製した。各実施例１１〜１４に係る中空ころ転動体の外径は９ｍｍとし、内径は６ｍｍとし、長さは１０ｍｍに統一した。
【００６１】
こうして調製した各実施例に係るころ転動体について、ころ転動体１ａの外形Ｄに対する転動体の中心軸と中空部６ａの中心軸との偏位量の割合を測定すると共に、実施例１〜３と同様にして、各ころ転動体を軸受に組み込んで磨耗試験を実施した。
【００６２】
上記ころ転動体１ａおよび中空部６ａの中心軸の偏位割合および磨耗特性の測定評価結果を表４に示す。
【００６３】
【表４】
2004308755.tif 000006
【００６４】
上記表４に示す結果から明らかなように、中空ころ転動体１ａの中心軸と中空部６ａの中心軸とのずれ長さが前記中空ころ転動体１ａの外径寸法Ｄの５％以内である実施例１１〜１３に係る中空ころ転動体によれば、偏位量が大きい実施例１４の中空ころ転動体と比較して、優れた耐磨耗性が得られることが判明した。
【００６５】
以上の実施例では図３および図４に示すように、回転軸を支持するころ軸受およびその転動体に本発明を適用した例を示しているが、本発明に係るころ転動体は回転軸支持用のころ軸受の転動体に限らず、図５に示すような直動システム２０の転動体６ｂとしても使用できる。すなわち、直線状の軌道２１と可動体２２との間に複数の転動体１ｂを保持器５ａとともに介装してなり、上記軌道２１に沿って可動体２２を往復動させる直動システム２０において、上記転動体１ｂとして前記のような中空ころ転動体を使用した場合においても、軽量化による高速移動が可能であり、材料費を軽減した直動システムが得られる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る中空ころ転動体およびその製造方法によれば、ころ転動体の軸方向に添って所定の中空部が形成されているため、同一寸法を有する中実のころ転動体と比較して、重量が軽減され、より高速回転が可能になる上に、ころ転動体を製造するために必要な高価なセラミックス原料の使用量を大幅に削減することができ、より低価格なセラミックス製ころ転動体およびころ軸受を提供することが可能になる。
【００６７】
一方、ころ転動体内に形成する中空部の体積（容積）割合、ころ転動体の転動部の肉厚、中空部の内径と転動体の外径との比等が適正に規定されているため、構造強度を大きく損なうことなく、中実の転動体と同等の摩耗特性、転動特性が得られ、軽量化したころ転動体の使用により軸受の高速回転化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空ころ転動体の一実施例の構造を示す部分破断正面図。
【図２】本発明に係る中空ころ転動体の他の実施例の構造を示す部分破断正面図。
【図３】本発明に係るころ軸受の一実施例の構造を示す正面図。
【図４】図３に示すころ軸受の断面図。
【図５】本発明に係る中空ころ転動体を使用した直動システムの構造例を示す断面図。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  ころ転動体
２  転動面（摺動面）
３  外輪
４  内輪
５、５ａ  保持器
６、６ａ  中空部
１０  ころ軸受
２０  直動システム
２１  軌道
２２  可動体
【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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