(57)【要約】【課題】潤滑剤を保持する機能を有しながらも、保持器の機械的強度を向上させた転がり軸受を提供すること。【解決手段】転がり軸受１は、外輪２と、内輪３と、外輪２と内輪３との間に介在する複数のボール４と、ボール４を保持する保持器５とを備える。保持器５の表面に、潤滑剤を含浸させた多孔質金属めっき膜１２を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記外輪と内輪との間に介在する複数の転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備え、軸受内部に潤滑剤が封入された転がり軸受において、
前記保持器の表面に、潤滑剤を含浸させた多孔質金属めっき膜が形成されていることを特徴とする転がり軸受。
【請求項２】
前記多孔質金属めっき膜がＮｉ系めっきで形成されている請求項１記載の転がり軸受。
【請求項３】
前記保持器の表面の全領域に多孔質金属めっき膜を形成した請求項１又は２に記載の転がり軸受。
【請求項４】
前記保持器の母材の材質が樹脂である請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項５】
前記保持器の母材の材質が溶製金属である請求項１〜３の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項６】
前記潤滑剤としてグリースを使用し、グリースの基油と同種の潤滑油を前記多孔質金属めっき膜に含浸させた請求項１〜５の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項７】
前記保持器が、複数のセグメントを連結することによって構成されている請求項１〜６の何れか１項に記載の転がり軸受。
【請求項８】
ＣＴスキャナ装置のガントリの支持に使用される請求項７に記載の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受における軸受内部の潤滑の良否は、軸受性能を大きく左右する。例えば流動性が不十分なグリースを使用した場合、転動体と転がり接触する軌道輪の軌道面で摩耗が進行し、転動体と軌道輪の衝突周波数に同期した異音を生じる場合がある。この種の異音が例えばＣＴスキャナ装置のガントリ支持用の軸受で生じると、騒音の要因となって患者に心理的負担を与え、臓器萎縮等の問題を生じることとなる。従って、上記接触部に常時潤沢な潤滑剤を供給し、この種の異音の発生を防止することが望まれる。
【０００３】
転がり軸受における潤滑性能を改善するため、保持器に潤滑剤を保有させ、この保持器から潤滑剤を軸受内部に補給する構成が従来から種々提案されている。例えば、特許文献１（特開２００９−２５０３１６号公報）では、保持器を多孔質の含油焼結金属で形成したものが開示され、特許文献２（特開２００７−１７７８４２号公報）には、金属材料や耐熱性樹脂材料からなる保持器の表面に含油多孔質樹脂被膜を形成する発想が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５０３１６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された保持器は、焼結金属で形成されているため、金属の溶製材で形成された保持器よりも機械的強度が劣る。従って、この保持器を使用した転がり軸受が、例えば高速回転、荷重変動、振動が多い等の保持器に負担がかかる条件で使用される場合には、保持器の耐久性に不安が生じる。
【０００６】
また、特許文献２に開示された保持器では、樹脂材料がグリース等の潤滑剤と常時接触する。この場合、膨潤等による保持器の変形や劣化を防止するために潤滑剤と樹脂材料との相性に留意する必要があり、かつ軸受の実用域においても温度や許容ＰＶ値の制約を受けるため、軸受の設計自由度が低下する。また、被膜の摩耗や剥離等も生じやすい。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、潤滑剤を保持する機能を有しながらも、保持器の機械的強度を向上させた転がり軸受を提供すること、さらには設計自由度を向上させることができ、かつ高い耐久性を有する転がり軸受を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、本発明の転がり軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪と内輪との間に介在する複数の転動体と、前記転動体を保持する保持器とを備え、軸受内部に潤滑剤が封入された転がり軸受において、前記保持器の表面に、潤滑剤を含浸させた多孔質金属めっき膜が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本構成であれば、保持器の表面に多孔質金属めっき膜が形成されているので、このめっき膜の内部に形成された連通気孔に、潤滑剤が毛細管力によって引き込まれ保持される。保持器の温度が上昇すると、このめっき膜に保持された潤滑剤が保持器表面に滲み出し、軸受内部に逐次供給されて潤滑に寄与する。かかる構成では、保持器の母材として、鋼材料等の金属（溶製材）や、樹脂を使用することができる。従って、保持器を焼結金属で形成した場合と比較して、保持器の機械的強度を向上させることができる。保持器を金属で形成した場合はもちろん、樹脂で形成した場合も、多孔質金属めっき膜が樹脂と潤滑剤との接触を防止するので、潤滑剤と樹脂材料との相性を考慮する必要がなく、軸受設計の自由度が増す。また、保持器を樹脂材料で形成した場合でも軸受の実用域において温度や許容ＰＶ値の制約を受け難くなるので、軸受設計の自由度が増す。また、金属めっき被膜であるから、樹脂被膜と比べて耐摩耗性が向上し、剥離も生じにくい。
【００１０】
多孔質金属めっき膜をＮｉ系めっきで形成することにより、母材となる金属、樹脂等に対してめっき膜の付着性が良好となる。また、めっき膜が外輪、内輪、転動体と同等の硬度となり、これにより、耐焼付き性、耐摩耗性が良好となる。
【００１１】
多孔質金属めっき膜は、基本的に保持器の表面の全領域（内周面、外周面、ポケット内面、軸方向両端面）に形成される。これにより、母材となる金属、樹脂等に対して、潤滑剤が接触することが防止される。
【００１２】
潤滑剤としてグリースを使用する場合、グリースの基油と同種の潤滑油を多孔質金属めっき膜に含浸させるのが望ましい。
【００１３】
上記何れかの構成において、前記保持器が、複数のセグメントが連結されることによって構成されていてもよい。
【００１４】
この構成であれば、転がり軸受の保持器が大型のものであっても、各セグメントは小さくすることができるので、各セグメントに多孔質金属めっき膜を形成するための処理設備を小規模なものにすることができる。特に問題がなければ、セグメント同士を相互に連結してリング状とした状態で多孔質金属めっき膜を形成してもよい。
【００１５】
上記何れかの構成の転がり軸受をＣＴスキャナ装置、特にＣＴスキャナ装置のガントリの支持に使用することにより、転がり軸受で生じる異音を抑制することができ、患者が受ける心理的不安の軽減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、保持器から軸受内部に逐次潤滑剤を補給することができ、長期間安定した潤滑性能を得ることができる。また、保持器の機械的強度を向上させることができ、軸受の高負荷容量化、軸受用途の拡大等を図ることができる。さらには軸受設計の自由度が高く、かつ高い耐久性を備えた転がり軸受を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る転がり軸受を組み込んだ医療用のＣＴスキャナ装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る転がり軸受の軸方向断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る転がり軸受の保持器を構成するセグメントを示す図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図である。
【図４】本発明の転がり軸受に係る他の例の軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。
【００１９】
図１に、本発明の実施形態に係る転がり軸受を組み込んだ医療用のＣＴスキャナ装置の一例を示す。ＣＴスキャナ装置とは、Ｘ線などを照射して病理症状を診断解析する装置である。
【００２０】
ＣＴスキャナ装置は、開口部２００Ａが設けられた検査部２００と、人体等の被検査体３００が載せられ、検査部２００の開口部２００Ａ内を移動可能な寝台部２５０とを備えている。検査部２００には、Ｘ線照射装置２１１と検出部２１２とが直径方向で対向配置されたリング状の回転体２０１（ガントリ）が設けられている。回転体２０１は、軸受１を介して、固定部２１５の内周に回転自在に支持されている。
【００２１】
このＣＴスキャナ装置は、Ｘ線照射装置２１１からＸ線を照射した状態で、回転体２０１を寝台部２５０の周囲で回転させて、被検査体３００を透過したＸ線を検出部２１２で検出することにより、被検査体３００の断面画像が得られるようになっている。
【００２２】
前記ＣＴスキャナ装置においては、検査部２００の開口部２００Ａを、被検査体３００が通過できる程度の寸法（概ね直径１ｍ程度）に形成し、且つ、ＣＴスキャナ装置自体の小型化を実現するために、軸受１を配置する回転支持部２１３のスペースを小さくする必要がある。そのため、軸受１には、ＰＣＤに対するボール直径が著しく小さい、いわゆる超薄肉型の転がり軸受が使用される。
【００２３】
図２に例示する超薄肉型の転がり軸受１は、複列アンギュラ玉軸受で、外輪２と、内輪３と、転動体としての複数のボール４と、保持器５を主要な構成とする。外輪２は、内周面に２つの軌道面２ａが形成されている。内輪３は外輪２の内側に配され、外周面に２つの軌道面３ａが形成されている。ボール４は、外輪２の軌道面２ａと、内輪３の軌道面３ａとの間に介在し、複列となっている。保持器５は、ボール４を円周方向等間隔に保持する。
【００２４】
外輪２と内輪３の間の空間は、その軸方向両側に配置したシール部材６で密封される。シール部材６で密封された空間が軸受内部空間を構成する。図２では外輪２の内周面にシール部材６を装着した場合を例示しているが、内輪３の外周面にシール部材６を装着することもできる。シール部材６で密封された軸受内部空間には、潤滑剤として例えばグリースが充填されている。
【００２５】
内輪３は、軸方向隙間Ｇを介して隣り合う第１内輪構成部材７と第２内輪構成部材８を備え、両内輪構成部材７，８の外周にそれぞれ軌道面３ａが形成されている。第１内輪構成部材７は、軸方向一方側の端部に小径部７ａを有し、この小径部７ａの外周に第２内輪構成部材８が適度の締め代をもって嵌合されている。この嵌合状態では、第２内輪構成部材８の軸方向一方側の端部が第１内輪構成部材７の端面よりも軸方向へ突出している。
【００２６】
この複列アンギュラ玉軸受では、軸受内部に予圧を付与するため、リング状の押え部材９が使用される。押え部材９のうち、両内輪構成部材７，８の側の端面は、軸方向の段差を有する段付き面状をなし、軸方向位置の異なる小径端面９ａおよび大径端面９ｂが形成されている。小径端面９ａが第１内輪構成部材７の端面と対向し、大径端面９ｂの全体が第２内輪構成部材８の端面と対向している。押え部材９はボルト１０を用いて第１内輪構成部材７に固定されている。
【００２７】
ボルト１０の締め付けにより、押え部材９を介して第２内輪構成部材８を軸方向隙間Ｇが縮小する方向に押圧することで、軸受内部に予圧が付与される。押え部材９の小径端面９ａが第１内輪構成部材７の端面と当接し、かつ大径端面９ｂが第２内輪構成部材８の端面と当接したところで、第２内輪部材の軸方向位置決めがなされ、軸受内部に規定量の予圧が付与される。
【００２８】
保持器５は、図３に示す帯状のセグメント１１を複数連結してリング状に構成される。セグメント１１は、その長手方向の両端部に、頭部および首部からなる凸部１１ａと、凸部形状に対応する凹部１１ｂとを有する。凸部１１ａと凹部１１ｂを互いに嵌合させ、セグメント１１同士を連結することにより、リング状の保持器５が形成される。
【００２９】
各セグメント１１は、ボール４を保持する２種類のポケット１１ｃ，１１ｄを複数有し、２種類のポケット１１ｃ，１１ｄは円周方向に沿って交互に配設されている。一方のポケット１１ｃはボール４の抜け止めのための幅狭部１１ｅを有する。この一方のポケット１１ｃの周辺には、ボール４を組み込む際に幅狭部１１ｅを弾性的に押し広げられるように、スリット１１ｆを設けるのが望ましい。
【００３０】
本実施形態では、保持器５の表面の全領域（内周面、外周面、ポケット内面、軸方向両端面、スリット１１ｆを有する場合はスリット内面）に多孔質金属めっき膜１２が形成されている。この多孔質金属めっき膜１２は、本実施形態では、例えばＮｉを主成分とするＮｉ系めっきで形成する。めっき処理は、電解めっきおよび無電解めっきの何れでも行うことができ、前者の例では、例えばＮｉを９９．５％含有し、残余をＯ2およびＨ2としためっき膜１２、後者の例では、例えばＮｉを８７〜９８％、Ｐを２〜１３％含有するめっき膜１２が得られる。
【００３１】
めっき膜１２として、Ｎｉ単体（Ｎｉ含有率が９９％以上）で形成されたものの他、ＮｉとＰを主成分とするメッキ膜、ＮｉとＺｎを主成分とするめっき膜、ＮｉとＣｒを主成分とするめっき膜等も使用することもできる。何れの場合もめっき膜１２におけるＮｉの含有率は８５％以上とする。
【００３２】
めっき膜１２の気孔率（気孔が占める空間の体積/全体積）は、油の保持効果を確保するため、１０％以上とする。また、多孔質金属めっき膜１２の厚さは、例えば２〜２０μｍとする。２μｍより薄いと潤滑油の保持量が不十分となり、２０μｍを超えると、めっき処理のコストが極端に高騰する。
【００３３】
保持器５の母材は、金属（溶製材）および樹脂の何れでも形成することができる。金属で形成する場合、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）やステンレス鋼（ＳＵＳ等）の鋼材料から製造することができる。樹脂で形成する場合、耐熱性や耐摩耗性に富む樹脂材料、例えばＰＡ６６、ＰＡ４６等のポリアミド樹脂で形成することもできる。
【００３４】
この多孔質金属膜めっき膜１２は、例えば無電解めっきによって形成することができる。この無電解めっきは、例えば次に列挙する工程を順に経ることによって行なわれる。すなわち、脱脂工程、水洗工程、酸浸漬工程、水洗工程、電解脱脂工程、水洗工程、酸活性工程、水洗工程、無電解Ｎｉめっき工程、水洗工程、乾燥工程である。
【００３５】
ＣＴスキャナ装置のガントリ用軸受のような大径保持器の場合、めっき処理を個々のセグメント１１に分解した状態で行えば（この場合、凸部１１ａと凹部１１ｂの嵌合面にもめっき処理が行われることとなる）、小規模のめっき処理施設でもめっき処理が可能となり、低コスト化を図ることができる。もちろん、この点が問題とならないのであれば、セグメント１１同士を結合してリング状にした状態でめっき処理を行ってもよい。この場合、セグメント１１同士の嵌合面にめっき膜は形成されない。
【００３６】
以上の手順で保持器５の表面に多孔質金属めっき膜１２を形成した後、多孔質金属めっき膜１２に、グリースの基油と同種の潤滑油が真空含浸等の手法で含浸される。これにより、多孔質金属めっき膜１２の連通気孔に毛細管力によって潤滑油が保有される。
【００３７】
軸受１の運転により保持器５の温度が上昇すると、めっき膜１２の内部気孔に保持された潤滑油が保持器５の表面に滲み出し、軸受内部の転がり接触や滑り接触を生じる部位に補給される。そのため、潤滑不良による弊害、例えば異音の発生を防止することができる。従って、ＣＴスキャナ装置用軸受（特にガントリ支持用軸受）に適用した場合は、ＣＴスキャナ装置を静粛化して患者の負担軽減を図ることができる。その一方で、保持器５を強度面で優れた金属材料や樹脂材料で形成することができるので、高速回転、振動が多い、荷重変動がある等の保持器に大きな負荷のかかる条件下での使用にも適合するものとなる。また、たとえ保持器５を樹脂で形成しても、母材がめっき膜１２で被覆されているため、樹脂と潤滑剤の接触を回避することができる。そのため、樹脂材料と潤滑剤の相性が問題となることはなく、膨潤による保持器５の変形や劣化（強度低下）を回避することができる。また、樹脂製保持器で問題となる使用温度やＰＶ値の制約も生じない。そのため、保持器５の材料選定が容易なものとなり、軸受の設計自由度が増す。
【００３８】
また、多孔質金属めっき膜１２がＮｉ系めっきで形成されているので、保持器５の母材である樹脂に対してめっき膜１２の付着性が良好となる。また、めっき膜１２が外輪２、内輪３、ボール４と同等の硬度となる。そのため、めっき膜１２の摩耗や剥離を長期間防止することができ、軸受寿命が増す。以上の作用効果を得るため、多孔質金属めっき膜１２におけるＮｉの含有率は８５％以上、望ましくは９０％以上、さらに望ましくは９９％以上とする。
【００３９】
上記実施形態では、本発明を複列アンギュラ玉軸受の保持器に適用していたが、これに限定されるものではなく、他の軸受形式の保持器に適用した場合も同様の効果が得られる。例えば、図４に例示するように、外輪２２の軌道面２２ａと内輪２３の軌道面２３ａの間に転動体として複数の球面ころ２４を介在させることで軸受に調心機能を持たせた自動調心ころ軸受２１においても、保持器２５の表面に同様の多孔質金属めっき膜１２を形成することにより、同様の作用効果が得られる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内であれば、様々な変形が可能である。例えば、以上の説明では、保持器５の表面の全領域に多孔質金属めっき膜１２を形成する場合を例示しているが、めっき膜１２は保持器表面の必要箇所にのみ部分的に形成しても構わない。また、保持器５は必ずしもセグメント構造とする必要はなく、当初から一体のリング状に形成された保持器５であってもよい。さらに、軸受の用途もＣＴスキャナ装置用に限定されず、産業機器あるいは自動車用の軸受として広く一般に使用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１    転がり軸受
２    外輪
３    内輪
４    ボール（転動体）
５    保持器
１１  セグメント
１２  多孔質金属めっき膜
２１  転がり軸受
２２  外輪
２３  内輪
２４  球面ころ（転動体）
２５  保持器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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