(57)【要約】本発明の課題は、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転に加えて、軸受寿命の向上を実現する。本発明のおいては、４点接触玉軸受（１１）において、玉（１７）の直径をｄ、両軌道面（１３ａ，１５ａ）間に配置された複数個の玉（１７）のピッチ円直径をＤｐ、ピッチ円直径Ｄｐ上での隣接する玉（１７）間距離をＬｌ、外内輪（１３，１５）において玉（１７）に外接する軌道面（１３ａ，１５ａ）としての溝の曲率半径をｒ、各軌道面（１３ａ，１５ａ）と玉（１７）との接触角をα、とするとき、これらｄ、Ｄｐ、Ｌｌ、ｒ、αが所定の関係に規制されることで、アキシャル隙間ＳＡが負となる予圧付与下でも、摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができる。
2004055399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉の直径をｄ、前記両軌道面間に配置された複数個の玉のピッチ円直径をＤｐ、前記ピッチ円上での隣接する玉と玉との中心距離をＬｌ、前記外方部材及び内方部材において前記玉に外接する軌道面としての溝の曲率半径をｒ、前記外方部材及び内方部材の各軌道面と前記玉との接触角をα、とするとき、これらｄ，Ｄｐ，Ｌｌ，ｒ，αをそれぞれ以下の各式を満足するように設定し、
０．０１１≦ｄ／Ｄｐ≦０．０１７、
１．５≦Ｌｌ／ｄ≦２．１、
０．５４≦ｒ／ｄ≦０．５９、
１５°≦α≦２５°、
且つ、前記玉を介して接触する外方部材と内方部材との間のアキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍを満足するように設定したことを特徴とする４点接触玉軸受。
【請求項２】
内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触宝軸受において、
前記玉が高炭素クロム鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが７４０〜９４０の範囲となる浸炭窒化層が形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受。
【請求項３】
内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉がマルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが１２００〜１５００の範囲となる窒化層が形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受。
【請求項４】
内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉は、表面のビッカース硬さＨｖが１３００〜２７００の範囲となるエンジニアセラミックスで形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は４点接触玉軸受に関し、特に、予圧付与下の運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転に加えて、軸受寿命の向上を実現することができる超薄肉形の４点接触玉軸受の改良に関する。
【背景技術】  図１３は、医療機器の一種であるＣＴスキャナ装置の一例を示したものである。
このＣＴスキャナ装置１は、Ｘ線管球２の発生するＸ線を、図示せぬウェッジフィルター及びスリットで所定の強度に規制した上で被写体３に照射し、被写体３を透過したＸ線を検出器５で受けて、この検出器５の出力を受けるコンピュータ（図示略）でＸ線透過画像を形成する。
Ｘ線管球２や検出器５を装備した円筒状枠６は、転がり軸受７を介して、本体枠８に回転可能にされており、円筒状枠６を回転駆動することによって、被写体３の検査断面をあらゆる角度からチェックした断層画像を得ることができる。
前記転がり軸受７は、一般に内径が７００ｍｍ以上の大径に形成されるので、直径に対して断面が著しく小さい、所謂超薄肉形転がり軸受となる。
ＣＴスキャナ装置１に使用される前記転がり軸受７に作用する荷重は、ラジアル荷重、アキシャル荷重及びモーメント荷重の合成荷重となるが、これらの合成荷重は比較的に軽荷重となる。
そのため、耐荷重が大きなころ軸受は必要ない。そこで、前記転がり軸受７には、従来より、図１４に示すような背面組合わせのアンギュラ玉軸受８ａ，８ｂや、内外輪間の玉がそれぞれの軌道面に対して２点接触する４点接触玉軸受を使用したＣＴスキャナ装置１が普及している。
この様な背面組合わせのアンギュラ玉軸受８ａ，８ｂと４点接触玉軸受は、何れも両方向のアキシャル荷重を受けることができる点で、共通している。しかし、背面組合わせのアンギュラ玉軸受８ａ，８ｂは、２つの軸受を組み合わせるため、単一の軸受で済む４点接触玉軸受と比較すると、幅寸法ｗ１が大きくなり、コンパクト化や軽量化、更には低コスト化の点で不利になる。
そこで、最近では、転がり軸受７として４点接触玉軸受を使用したＣＴスキャナ装置が増えている。
ところで、最近のＣＴスキャナ装置では、医療時間を短縮して患者の負担軽減を図ることから、高速化のニーズが高くなっており、転がり軸受７として使用する４点接触玉軸受にも、高速回転性能が要求されるようになってきた。
しかし、４点接触玉軸受は、これまでアキシャル方向の内部隙間を正の値に設定することが一般的で、高速回転（ｄｍＮ≧１００００、ここでｄｍは玉ＰＣＤ、Ｎは回転数）での使用環境では、僅かな軸受内部隙間が騒音や不快な振動の発生要因となって、患者に精神的な負担を与えたり、或いは、振動が測定精度の誤差を招く虞があった。
そこで、４点接触玉軸受において、アキシャル方向の内部隙間を負の値（即ち、予圧付与した状態）に設定することで、内部隙間に起因した騒音や不快振動の発生を抑制して、低騒音且つ低振動の高速運転の実現を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、玉と保持器との間の衝突音や衝撃を緩和することで、軸受の高速運転時の低騒音・低振動を実現する技術として、分割型保持器が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】  特開２００２−８１４４２号公報
【特許文献２】  特開２０００−０６５０６７号公報
ところが、上記特許文献１に記載の４点接触玉軸受のように、単にアキシャル方向の内部隙間を負にするというだけでは、実用上、重大な問題が発生する可能性が高い。
それは、４点接触玉軸受では、玉が外輪軌道面及び内輪軌道面のそれぞれに対して２点接触となっており、予圧付与状態で高速回転した時に、玉と軌道面との間の点接触部で過大な滑りが発生し、摩擦トルクの増大を招き、それに伴う発熱や摩耗によって、軸受寿命を大きく損なう可能性がある。
この問題は、上記特許文献２の分割型保持器を使用しても改善することはできない。
従って、４点接触玉軸受においては、予圧を付与した状態で高速回転させた時に、玉と軌道面との間の点接触部での滑りを必要最小限に抑えて、摩擦トルクの増大を防止し、摩擦トルクに比例する発熱や摩耗を低減させて、軸受寿命を増大させることが、今後の重要課題とされていた。
そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転に加えて、軸受寿命の向上を実現することができる４点接触玉軸受を提供することである。
【発明の開示】
１）本発明の目的は、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉の直径をｄ、前記両軌道面間に配置された複数個の玉のピッチ円直径をＤｐ、前記ピッチ円上で隣接する玉と玉との中心距離（玉間距離）をＬｌ、前記外方部材及び内方部材において前記玉に外接する軌道面としての溝の曲率半径をｒ、前記外方部材及び内方部材の各軌道面と前記玉との接触角をα、とするとき、これらｄ，Ｄｐ，Ｌｌ，ｒ，αをそれぞれ以下の各式を満足するように設定し、
０．０１１≦ｄ／Ｄｐ≦０．０１７、
１．５≦Ｌｌ／ｄ≦２．１、
０．５４≦ｒ／ｄ≦０．５９、
１５°≦α≦２５°、
且つ、前記玉を介して接触する外方部材と内方部材との間のアキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍを満足するように設定したことを特徴とする４点接触玉軸受により達成される。
尚、４点接触玉軸受において、玉と各軌道面間との間に発生する接触面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であるＰＶ値は、各軌道面や玉の摩耗度合いや、回転時に発生する騒音の大きさに大きく関与し、ＰＶ値を下げることで、低騒音・低摩耗を実現することができる。
軸受の高速回転時に玉に作用する慣性力を小さく抑えて、摩擦トルクやそれに伴う発熱や摩耗を下げるためには、玉の直径ｄはできる限り小さくすることが望ましいが、小さ過ぎると接触面圧Ｐの上昇によって上記ＰＶ値の増大を招き、寿命低下の要因となる。
そこで、上記構成の４点接触玉軸受によれば、
（１）０．０１１≦ｄ／Ｄｐ≦０．０１７の範囲に玉の直径ｄを設定することで、玉の直径が過小になることを回避して、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（２）玉相互間の保持器柱部強度を確保するためには、保持器柱部に一定以上の断面積を確保することが必要であり、その為には隣接する玉間距離Ｌｌを大きくすることが望ましいが、玉間距離Ｌｌが過大になると、個々の玉が分担する荷重が増えて、上記ＰＶ値の増大を招く。
そこで、上記のように、１．５≦Ｌｌ／ｄ≦２．１の範囲に玉間距離Ｌｌを設定することで、玉間距離Ｌｌが過大になることを防止でき、保持器柱部強度を確保する一方で、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（３）玉に外接する軌道面としての溝の曲率半径ｒは、通常の玉軸受では、例えば０．５＜ｒ／ｄ＜０．５４の設定となるが、このような標準値よりも大きく設定することで、加工上のばらつきや温度変化等による隙間の変動が軸受機能に及ぼす影響を小さくすることができる。また、玉が接触する溝の曲率半径ｒを上記の標準よりも大きく設定することで、玉と軌道面の接触楕円を小さくして、差動すべりを抑え、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。しかし、曲率半径ｒが過大に設定されると、予圧付与時に玉と軌道面との接触位置にずれが生じ易くなり、安定動作が困難になる。
そこで、上記のように、０．５４≦ｒ／ｄ≦０．５９の範囲に、溝の曲率半径ｒを設定することで、溝の曲率半径ｒが過大になることを防止でき、加工性を確保しつつ、玉と軌道面の接触楕円を小さく抑えて、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（４）各軌道面と前記玉との接触角αは、過小又は過大であると、玉と軌道面間におけるスピン滑りやジャイロ滑りが増大し、摩擦トルクやＰＶ値の増大を招く。
そこで、上記のように、１５°≦α≦２５°の範囲に規制することで、玉と軌道面間におけるスピン滑りとジャイロ滑りの双方を低減させ、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（５）アキシャル隙間ＳＡも過度の負にすると、組立性が極端に悪化したり、回転時の摩擦トルクの増大を招き、軸受寿命の低下の重大要因となるが、上述の（１）〜（４）の作用・効果の相乗環境下で、上記のようにアキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍの範囲に設定すると、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現する適度の予圧状態となって、発熱や摩耗による軸受寿命の低減も防止できる。
従って、上記構成の４点接触玉軸受では、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現できると同時に、発熱や摩耗の低減によって軸受寿命の向上を実現することができる。
２）本発明の上記目的は、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉が高炭素クロム鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが７４０〜９４０の範囲となる浸炭窒化層が形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受により達成される。
３）本発明の上記目的は、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉がマルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが１２００〜１５００の範囲となる窒化層が形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受により達成される。
４）本発明の上記目的は、内周に軌道面を有する外方部材と、外周に軌道面を有する内方部材と、これら外方部材及び内方部材の軌道面間に単列に転動自在に配設された複数個の玉と、これら複数個の玉を円周方向で等配する保持器とを備え、前記玉が外方部材及び内方部材の両軌道面に対してそれぞれ二点接触する４点接触玉軸受において、
前記玉は、表面のビッカース硬さＨｖが１３００〜２７００の範囲となるエンジニアセラミックスで形成されたことを特徴とする４点接触玉軸受により達成される。
以上の２）乃至４）に記載の４点接触玉軸受は、いずれも、玉の表面のビッカース硬さＨｖを標準よりも高く規制したものである。
このようにすると、玉の縦弾性係数が高くなり、玉と軌道面との間の接触面圧による玉の変形を抑えて、玉と軌道面との間の接触楕円を小さくすることができ、これによって、玉と各軌道面との間に発生する差動滑りを最小限に抑えることができる。
また、玉の表面の硬度を標準より高くしたこと自体で、滑り動作に対する耐摩耗性が向上する。この耐摩耗性の向上と、上記差動滑りの最小限化によって、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現できると同時に、発熱や摩耗の低減によって軸受寿命の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の第１実施形態に係る４点接触玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
図２は図１に示した４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との高速回転時の音響レベル試験の比較測定図である。
図３は図１に示した４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との高速回転時の振動値試験の比較測定図である。
図４は図１に示した４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との高速回転時の温度上昇試験の比較測定図である。
図５は図１に示した４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との高速回転時の摩擦トルク試験の比較測定図である。
図６は図１に示した４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との高速回転時の寿命試験の比較測定図である。
図７は本発明の第２実施形態に係る４点接触玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
図８は本発明の第３実施形態に係る４点接触玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
図９は図８に示したシールド板の正面図である。
図１０は本発明の第４実施形態に係る４点接触玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
図１１は本発明の第５実施形態に係る４点接触玉軸受の構成を示す部分縦断面図である。
図１２は本発明の第６実施形態に係る４点接触玉軸受と、アキシャル隙間が異なる従来の２種類の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受との性能評価レーダー図である。
図１３は転がり軸受を使用したＣＴスキャナ装置の要部断面図である。
図１４はＣＴスキャナ装置に使用される背面組合せのアンギュラ玉軸受の縦断面図である。
なお、図中の符号、１１は４点接触玉軸受、１３は外輪（外方部材）、１５は内輪（内方部材）、１７は玉、１９は保持器である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る４点接触玉軸受を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る４点接触玉軸受の縦断面図を示したものである。
本第１実施形態の４点接触玉軸受１１は、図１に示したように、内周に軌道面１３ａを有する外方部材としての外輪１３と、外周に軌道面１５ａを有する内方部材としての内輪１５と、外内輪１３，１５の軌道面１３ａ，１５ａ間に単列に転動自在に配設された複数個の玉１７と、これら複数個の玉１７を円周方向で等配する保持器１９とを備えた構成であり、玉１７が外内輪１３，１５の両軌道面１３ａ，１５ａに対してそれぞれ二点接触している。
尚、図１において、傾斜した一点鎖線２１，２２と各軌道面１３ａ，１５ａとの交点が、玉１７と各軌道面１３ａ，１５ａとの接触点である。
又、前記玉１７の材質は、高炭素クロム鋼であり、この点は従来のものと同様である。
更に、玉１７や各軌道面１３ａ，１５ａは、摩耗等を抑えるために、表面の硬化処理を施しておくことが望ましい。その際の硬化処理法としては、高温油中での焼き入れ及び焼き戻し法、回転移動コイル式高周波焼き入れ法、全周コイル式全体同時高周波焼き入れ法（例えば、特開２００２−１７４２５１号公報参照）等のいずれを用いても良い。
前記４点接触玉軸受１１は、図１３に示したようなＣＴスキャナ装置１の円筒状枠６を回転自在に支持する転がり軸受として利用されるものであり、内径ＤＩが７００ｍｍ以上の大径に形成されるので、直径に対して断面が著しく小さい、所謂超薄肉形転がり軸受となる。
そして、上記４点接触玉軸受１１において、前記玉１７の直径をｄ、前記両軌道面１３ａ，１５ａ間に配置された複数個の玉１７のピッチ円直径をＤｐ、前記ピッチ円上で隣接する玉１７と玉１７との中心距離（玉間距離）をＬｌ、前記外内輪１３，１５において前記玉１７に外接する軌道面１３ａ，１５ａとしての溝の曲率半径をｒ、前記外内輪１３，１５の各軌道面１３ａ，１５ａと前記玉１７との接触角（即ち、前記した一点鎖線２１，２２の傾斜角）をα、とするとき、本実施形態ではこれらｄ，Ｄｐ，Ｌｌ，ｒ，αをそれぞれ以下の各式▲１▼〜▲４▼を満足するように設定している。
０．０１１≦ｄ／Ｄｐ≦０．０１７  …▲１▼
１．５≦Ｌｌ／ｄ≦２．１          …▲２▼
０．５４≦ｒ／ｄ≦０．５９        …▲３▼
１５°≦α≦２５°                …▲４▼
更に、前記玉１７を介して接触する外輪１３と内輪１５との間のアキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍを満足するように設定している。
尚、上記４点接触玉軸受１１において、玉１７と各軌道面１３ａ，１５ａ間との間に発生する接触面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であるＰＶ値は、各軌道面１３ａ，１５ａや玉１７の摩耗度合いや、回転時に発生する騒音の大きさに大きく関与し、このＰＶ値を下げることで、低騒音・低摩耗を実現することができる。
一般に、軸受の高速回転時に玉１７に作用する慣性力を小さく抑えて、摩擦トルクやそれに伴う発熱や摩耗を下げるためには、玉１７の直径ｄはできる限り小さくすることが望ましい。しかし、小さ過ぎると接触面圧Ｐの上昇によって上記ＰＶ値の増大を招き、寿命低下の要因となる。
そこで、本実施形態の４点接触玉軸受１１によれば、
（１）上記▲１▼式で示す範囲に玉１７の直径ｄを設定することで、玉１７の直径が過小になることを回避して、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（２）玉１７相互間の保持器柱部強度を確保するためには、保持器１９の柱部に一定以上の断面積を確保することが必要で、その為には隣接する玉間距離Ｌｌを大きくすることが望ましいが、玉間距離Ｌｌが過大になると、個々の玉１７が分担する荷重が増えて、上記ＰＶ値の増大を招く。
そこで、本実施形態では、上記▲２▼式に示す範囲に、玉間距離Ｌｌを設定することで、玉間距離Ｌｌが過大になることを防止でき、保持器柱部強度を確保する一方で、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（３）玉１７に外接する軌道面１３ａ，１５ａとしての溝の曲率半径ｒは、通常の玉軸受では、例えば、０．５＜ｒ／ｄ＜０．５４の設定となるが、このような標準値よりも大きく設定することで、加工上のばらつきや温度変化等による隙間の変動が軸受機能に及ぼす影響を小さくすることができる。また、玉１７が接触する溝の曲率半径ｒを上記の標準よりも大きく設定することで、玉１７と軌道面１３ａ，１５ａの接触楕円を小さくして、差動すべりを抑え、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。しかし、曲率半径ｒが過大に設定されると、予圧付与時に玉と軌道面との接触位置にずれが生じ易くなり、安定動作が困難になる。
そこで、本実施形態では、上記▲３▼式に示す範囲に、溝の曲率半径ｒを設定することで、溝の曲率半径ｒが過大になることを防止でき、加工性を確保しつつ、玉１７と軌道面１３ａ，１５ａの接触楕円を小さく抑えて、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（４）各軌道面１３ａ，１５ａと前記玉１７との接触角αは、過小又は過大であると、玉１７と軌道面１３ａ，１５ａ間におけるスピン滑りやジャイロ滑りが増大し、摩擦トルクやＰＶ値の増大を招く。
そこで、本実施形態では、上記▲４▼式に示す範囲に規制することで、玉１７と軌道面１３ａ，１５ａ間におけるスピン滑りとジャイロ滑りの双方を低減させ、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（５）アキシャル隙間ＳＡも過度の負にすると、組立性が極端に悪化したり、回転時の摩擦トルクの増大を招き、軸受寿命の低下の重大要因となるが、上述の（１）〜（４）の作用・効果の相乗環境下で、上記のようにアキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍの範囲に設定すると、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現する適度の予圧状態となって、発熱や摩耗による軸受寿命の低減も防止できる。
即ち、本実施形態の４点接触玉軸受１１では、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現できると同時に、発熱や摩耗の低減によって軸受寿命の向上を実現することができる。
従って、前記４点接触玉軸受１１をＣＴスキャナ装置に使用した場合に、回転支持部の高速化のニーズに応えると同時に、高速回転時における騒音や振動を抑えて、患者への精神的な負担を軽減することができ、また、振動による測定精度の低下を防止することができる。
次に、上述した本実施形態の作用・効果を確認するため、本実施形態の４点接触玉軸受１１と、従来の４点接触玉軸受及び背面組合せのアンギュラ玉軸受について、高速回転時に発生する騒音（音響レベル）試験、振動値試験、温度上昇試験、摩擦トルク試験及び軸受の寿命試験等の各特性評価テストを下記試験条件で行った。なお、従来の４点接触玉軸受は、アキシャル隙間をプラスに設定したものである。
その測定結果を図２乃至図６に示す。
（試験条件）
ラジアル荷重＝１００００（Ｎ）
アキシャル荷重＝６０００（Ｎ）
モーメント荷重＝２０００（Ｎ・ｍ）
回転速度×玉ピッチ円径＝１６００００（ｍｉｎ−１・ｍｍ）
図２乃至図５に示したように、本実施形態の４点接触玉軸受１１は、騒音試験、振動値試験、温度上昇試験、摩擦トルク試験等の何れの特性においても、従来の４点接触玉軸受よりも優れた性能を示し、背面組合わせのアンギュラ玉軸受と同等以上の特性を持つことが判る。
また、図６に示すように、本実施形態の４点接触玉軸受１１の寿命は、従来の予圧付与無しの４点接触玉軸受や、背面組み合わせのアンギュラ玉軸受と同等になり、予圧の付与が寿命低下に影響していないことが判る。
図７は、本発明の第２実施形態に係る４点接触玉軸受を示したものである。
本第２実施形態の４点接触玉軸受２５は、図７に示したように、上記第１実施形態の４点接触玉軸受１１に、ＣＴスキャナ装置への組み込みの際に使用する軸箱２７を事前組み付けしたものである。
前記軸箱２７は、外輪１３を保持する外輪側軸箱３１と、内輪１５を保持する内輪側軸箱３２とから構成されている。外輪側軸箱３１及び内輪側軸箱３２は、何れも軸方向に分離可能な本体３１ａ，３２ａと、蓋体３１ｂ，３２ｂと、これらを締結するネジ部材３３，３４とから構成されている。
前記外輪側軸箱３１を構成している本体３１ａと蓋体３１ｂの内周端部には、半径方向内方に向かって張り出すシールド部３１ｃ，３１ｃが一体装備されている。
これらシールド部３１ｃ，３１ｃは、４点接触玉軸受１１の両端の開口部を覆って、４点接触玉軸受１１内に充填されたグリースの漏れ防止や、外部から４点接触玉軸受１１内への異物の進入防止を行う。
また、外輪側軸箱３１及び内輪側軸箱３２には、ＣＴスキャナ装置に取り付ける際の取付穴が装備されている。
このように、軸箱２７を事前に４点接触玉軸受１１に組み付けたユニット構造の４点接触玉軸受２５は、ＣＴスキャナ装置へ組み込む際の組立性を向上させることができる。
図８は、本発明の第３実施形態に係る４点接触玉軸受を示したものである。
本第３実施形態の４点接触玉軸受３６は、上記第１実施形態の４点接触玉軸受１１における外輪１３の代わりに外方部材３８を使用し、また、内輪１５の代わりに内方部材３９を装備したものである。
前記外方部材３８は、上記第２実施形態における外輪１３と外輪側軸箱３１とを一体形成したような構成である。また、前記内方部材３９は、上記第２実施形態における内輪１５と内輪側軸箱３２とを一体形成したような構成である。
従って、外方部材３８や内方部材３９には、ＣＴスキャナ装置に締結するための取り付け用のねじ部４１，４２が形成されている。
また、外方部材３８の内周両端部には、内部に充填されるグリースの漏れ防止や外部からの異物の進入を防止するためのリング状のシールド板４４が装着されている。
このように、軸受の内外輪となる部位を軸箱と一体の構成とすることで、ＣＴスキャナ装置に使用する４点接触玉軸受及び軸箱の部品構成を低減させることができ、ＣＴスキャナ装置への組み付け性の向上や、部品削減によるコスト低減を図ることが可能になる。
また、前記シールド板４４は、図９に示すように、ばね鋼をリング状にプレス成形した円周上の一箇所に、半径方向に対して所定の傾斜角を付けて、縮径変形させるための隙間ｓ１を形成しておくことで、取付け作業時の縮径の容易性を確保すると同時に、隙間の開放による封止性能の低下を抑止することができる。
図１０は、本発明の第４実施形態に係る４点接触玉軸受を示したものである。
本第４実施形態の４点接触玉軸受４６は、図８に示した第３実施形態の４点接触玉軸受３６における外方部材３８を、軸方向に分割可能な二つのリング状部材５１，５２で構成したものであり、それ以外の構成は第３実施形態の４点接触玉軸受３６と略同様である。
図１１は、本発明の第５実施形態に係る４点接触玉軸受を示したものである。
本第５実施形態の４点接触玉軸受５５は、図８に示した第３実施形態の４点接触玉軸受３６における内方部材３９を、軸方向に分割可能な二つのリング状部材５６，５７で構成したものであり、それ以外の構成は第３実施形態の４点接触玉軸受３６と略同様である。
上述した第１乃至第３実施形態では、内輪や外輪は分割できない。従って、玉１７の組み込みは深溝玉軸受と同様に、外輪を弾性変形させることで行うため、外輪材料の弾性限界で組み込む玉１７の数量が制限される。
一方、図１０及び図１１に示した上記第４及び第５実施形態の４点接触玉軸受４６，５５では、内輪又は外輪の少なくとも一方が２分割されているため、内外輪間に組み込む玉１７の数量は、強度確保の点で必要となる保持器１９の柱部の寸法によって制限されるのみであり、外輪として機能する外方部材や内輪として機能する内方部材の弾性限界には関係しない。
従って、第１乃至第３実施形態の４点接触玉軸受と比較すると、上記第４及び第５実施形態の４点接触玉軸受４６，５５は、より多数の玉１７を組み込むことが可能になり、一つ当たりの玉１７に作用する荷重の軽減、或いは許容荷重の増大を図って、耐久性や寿命の改善を図ることができる。
尚、上述の第１乃至第５実施形態の４点接触玉軸受では、上記▲１▼〜▲４▼式で示した範囲に各寸法を設定し、且つ、アキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍの範囲を満足するように設定することで、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現すると共に、予圧付与下での高速運転時における発熱や摩耗の抑制を実現した。
これに対し、次に示す第６乃至第８実施形態の４点接触玉軸受によっても、同様の作用・効果を上げることができる。
第６実施形態となる４点接触玉軸受は、玉が高炭素クロム鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが７４０〜９４０の範囲となる浸炭窒化層が形成された構成とするものである。
また、第７実施形態となる４点接触玉軸受は、玉がマルテンサイト系ステンレス鋼で形成され、且つ、その表面にはビッカース硬さＨｖが１２００〜１５００の範囲となる窒化層が形成された構成とするものである。
更に、第８実施形態となる４点接触玉軸受は、表面のビッカース硬さＨｖが１３００〜２７００の範囲となるエンジニアセラミックスで玉を形成した構成とするものである。
これら第６乃至第８実施形態の４点接触玉軸受は、いずれも、玉の表面のビッカース硬さＨｖを標準よりも高く規制したものである。
このようにすると、玉の縦弾性係数が高くなり、玉と軌道面との間の接触面圧による玉の変形を抑えて、玉と軌道面との間の接触楕円を小さくすることができ、これによって、玉と各軌道面との間に発生する差動滑りを最小限に抑えることができる。
また、玉の表面の硬度を標準より高くしたこと自体で、滑り動作に対する耐摩耗性が向上する。この玉の耐摩耗性の向上と、上記差動滑りの最小限化によって、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現できると同時に、発熱や摩耗の低減によって軸受寿命の向上を実現することができる。
図１２は、これら第６乃至第８実施形態に準じて玉の表面のビッカース硬さＨｖを高めて、その上で軸受内のアキシャル隙間ＳＡを負に設定した本発明の４点接触玉軸受と、従来の４点接触玉軸受と、背面組合せのアンギュラ玉軸受とについて、軸受としての諸特性を比較したものである。
なお、従来の４点接触玉軸受としては、アキシャル隙間ＳＡを負に設定したものと、アキシャル隙間ＳＡを正に設定したものとの２種類について測定した。
その結果、本発明の４点接触玉軸受は、背面組合せのアンギュラ玉軸受と比較すると、省スペース性や低コストの点で優れ、また、従来の４点接触玉軸受と比較すると、低騒音性や寿命の点で優れた結果を示し、上述の作用・効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、
（１）０．０１１≦ｄ／Ｄｐ≦０．０１７の範囲に玉の直径ｄを設定することで、玉の直径が過小になることを回避して、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（２）１．５≦Ｌｌ／ｄ≦２．１の範囲に玉間距離Ｌｌを設定することで、玉間距離Ｌｌが過大になることを防止でき、保持器柱部強度を確保する一方で、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（３）０．５４≦ｒ／ｄ≦０．５９の範囲に溝の曲率半径ｒを設定することで、溝の曲率半径ｒが過大になることを防止でき、加工性を確保しつつ、玉と軌道面の接触楕円を小さく抑えて、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（４）１５°≦α≦２５°の範囲に各軌道面と前記玉との接触角αを規制することで、玉と軌道面間におけるスピン滑りとジャイロ滑りの双方を低減させ、発熱や摩耗を招く摩擦トルクを抑えつつ、ＰＶ値の低減を図ることが可能になる。
（５）上述の（１）〜（４）の作用・効果の相乗環境下で、アキシャル隙間ＳＡを−０．０５０ｍｍ≦ＳＡ≦０ｍｍの範囲に設定すると、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現する適度の予圧状態となって、発熱や摩耗による軸受寿命の低減も防止できる。
又、本発明の上述の２）乃至４）に記載の４点接触玉軸受によれば、玉の表面のビッカース硬さＨｖが標準よりも高く規制されるので、玉の縦弾性係数が高くなり、玉と軌道面との間の接触面圧による玉の変形を抑えて、玉と軌道面との間の接触楕円を小さくすることができ、これによって、玉と各軌道面との間に発生する差動滑りを最小限に抑えることができる。
また、玉の表面の硬度を標準より高くしたこと自体で、滑り動作に対する耐摩耗性が向上する。この耐摩耗性の向上と、上記差動滑りの最小限化によって、予圧付与下での運転において摩擦トルクの増大を抑制して発熱や摩耗を抑えることができ、高速回転時の低騒音・低振動運転を実現できると同時に、発熱や摩耗の低減によって軸受寿命の向上を実現することができる。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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