(57)【要約】【課題】本発明は、ハイブリッド転がり軸受、即ち、外輪と内輪が金属特に鋼から成り、転動体が主にセラミックスから成っている転がり軸受に関する。【解決手段】セラミックス材料にカーボンナノチューブおよび／又はカーボンナノファイバが埋設されている。これにより、転動体が導電性を有し、転がり軸受における潤滑膜測定が可能とされる。また、増大された熱伝導率により、内輪（１６）の熱が外輪（１８）に導かれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ金属から成る外輪（１８）と内輪（１６）およびセラミックスを含む材料から成る少なくとも１つの転動体（２０）を有する転がり軸受（１４）であって、
転動体（２０）のセラミックス材料に、カーボンナノチューブないしカーボンナノファイバが埋設されていることを特徴とする転がり軸受（１４）。
【請求項２】
転動体（２０）が窒化シリコンを含む材料から成っていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受（１４）。
【請求項３】
転動体（２０）がカーボンナノチューブないしカーボンナノファイバを埋設されたセラミックス材料から成ることを特徴とする転がり軸受（１４）の転動体（２０）。
【請求項４】
セラミックス材料が窒化シリコンであることを特徴とする請求項３に記載の転動体（２０）。
【請求項５】
静止部品（１２）と可動部品（１０）を備えた装置であって、
可動部品（１０）が請求項１又は２に記載の少なくとも１個の転がり軸受（１４）を介して静止部品（１２）に対して支持されていることを特徴とする静止部品（１２）と可動部品（１０）を備えた装置。
【請求項６】
転がり軸受（１４）の内輪（１６）が外輪（１８）に対してバイアスを与えられていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
転がり軸受（１４）における潤滑材の潤滑膜の厚さに関係する信号を測定するための手段を備えていることを特徴とする請求項５又は６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の転がり軸受に関する。また本発明はその転がり軸受に組込まれる転動体並びにその転がり軸受が利用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
その転がり軸受はここではいわゆるハイブリッド転がり軸受である。この場合、その転がり軸受の外輪と内輪は金属特に鋼から成り、他方で転動体は、セラミックスを含む材料から成っている。従来において、その転動体は全体がセラミックス例えば窒化シリコンから成っている。
【０００３】
かかるハイブリッド転がり軸受は、特に内外両輪における一方の輪が他方の輪に対して高速で回転される用途に適用される。セラミックス材料は特に、それが潤滑材不足時に転動体の良好な転がり特性を生じさせ、これにより、転動体が僅かな摩耗しか受けないという利点を有している。特に内輪が外輪に対してバイアス（予圧）を与えられ、転動体が内外両輪の案内溝に沿って高速回転するとき、転動体は特に大きな遠心力を受ける。これは、上述の転がり軸受が工作機械および可動部品が静止部品に対して高速で動かされる他の機械に利用される場合に当てはまる。セラミックス転動体は他の転がり軸受で利用される鋼球の比重の３分の１でしかないので、その転動体は鋼球が受けるほど大きな遠心力を受けない。
【０００４】
しかしハイブリッド転がり軸受は欠点もある。セラミックス体は絶縁体として導電率も熱伝導率も悪い導体である。
【０００５】
全部品が鋼から成っている転がり軸受の場合、潤滑膜厚は電気的方式で求められる。必要な潤滑材によって形成された潤滑膜は電気容量に対する絶縁層となり、これは同時にキャパシタンスと並行して形成された抵抗要素として作用する。そのキャパシタンスの測定によって潤滑膜厚が推論できる。このために、電流、典型的には交流電流が外輪、この外輪と転動体との間の潤滑膜、転動体、この転動体と内輪との間の潤滑膜および内輪を介して送られ、低下電圧が測定される。潤滑膜厚は、転がり軸受における案内軌道および構成要素の摩耗に影響を与える潤滑品質についての情報を提供し、即ち、転がり軸受がどのように負荷されているかについての情報を提供する。これによって、転がり軸受全体の状態が推論できる。不十分な潤滑膜厚の場合、転がり軸受の運転は中断され、場合によっては潤滑材が補給される。軸受がひどく摩耗された状態にできるだけならないようにするために、通常、潤滑膜厚の測定は連続して行われる。
【０００６】
窒化シリコン・転がり軸受は非導電性であるために、従来において、ハイブリッド転がり軸受、即ち、請求項１の前文に記載の転がり軸受において潤滑膜厚の測定はできない。
【０００７】
【非特許文献１】「カーボンナノチューブ（Kohlenstoffnanorohren）」、ヴィキペデア（Wikipedia）、２００８年２月１９日発行版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、ハイブリッド転がり軸受においても潤滑膜厚の測定を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、セラミックス材料にカーボンナノチューブおよび／又はカーボンナノファイバが埋設されているような転動体が利用されることによって解決される。これはセラミックス材料の「ドーピング」とも解釈できる。カーボンナノチューブは非特許文献１に記載のとおり炭素から成る微視的に微小チューブ状形状物（分子ナノチューブ）であり、これはＣＮＴ（carbon nanotubes）とも呼ばれる。カーボンナノチューブは導電性を有し、セラミックス材料におけるかかるカーボンナノチューブの利用においてそのセラミックス材料から導電性が失われる。
【発明の効果】
【００１０】
十分な量のカーボンナノチューブ又はカーボンナノファイバを用意した場合、転動体は銅の導電率の少なくとも２０００分の１にでき、また少なくとも１０００分の１にも容易にできる。それどころか、銅の導電率の少なくとも１００分の１にできる。上述した大きさの導電率は、転がり軸受において潤滑膜厚の測定を実施するために十分である。
【００１１】
好適な利用は、当該転がり軸受に対して特に有利な特性を有する窒化シリコンから成る転動体にある。
【００１２】
本発明に基づいて、カーボンナノチューブおよび／又はカーボンナノファイバが埋設されているセラミックス材料から成る転がり軸受の転動体も提供される。そのセラミックス材料はここでもまた好適に窒化シリコンである。
【００１３】
本発明は、静止部品と可動部品を備えた装置にも関し、その場合、可動部品が本発明に基づく様式の少なくとも１個の転がり軸受を介して静止部品に対して支持されている。
【００１４】
この場合、特に有利な利用は例えば、装置が転がり軸受の内輪が外輪に対してバイアスを与えられている工作機械やスピンドル機械であるときにある。この場合、ばねが可動部品に当接支持され、内輪を転動体を介して外輪に押し付ける。
【００１５】
潤滑膜の厚さを測定することが本発明の目標であるので、本発明に基づく装置は、好適には、転がり軸受における潤滑材の潤滑膜の厚さに関係する信号を測定するための手段を備えている。
【００１６】
その測定手段は、典型的には電源と電圧測定器を有している。その転がり軸受は電流が供給され、そこで低下する電圧が測定される。好適には、潤滑膜厚の測定は装置の運転中に連続して行われる。この場合、交番周波数の交流電流が利用され、その際に生ずる電圧が固有的に測定されることによって、その測定を安定化することが知られている。
【００１７】
以下図を参照して本発明の有利な実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が採用されている２個の転がり軸受の配置構造図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
可動部品１０が静止ハウジング１２に対して動かされ、この場合、可動部品１０はハウジング１２に対して複数の転がり軸受１４を介して支持されている。それらの転がり軸受１４はそれぞれ外輪１８と内輪１６を有し、その内外両輪１６、１８間に転動体、ここでは球２０が配置されている。ここでは１個の転がり軸受１４は寄せかけられ、即ち、静止部品１２に当接支持され外輪１８に圧力を与えるばね２２が配置されている。その外輪１８はその圧力を転動体２０を介して内輪１６に伝える。
【００２０】
典型的には工作機械および可動部品１０が極めて高速で回転される他の装置に組込まれる転がり軸受１４の様式の転がり軸受の場合、外輪１８と内輪１６は鋼で作られ、転動体２０はセラミックス材料で作られている。ここでは、そのセラミックス材料に転動体２０が導電性を有するようにさせるカーボンナノチューブおよび／又はカーボンナノファイバが埋設されている。
【００２１】
これによって、転動体２０と内輪１６との間ないし転動体２０と外輪１８との間における図１に示されていない潤滑膜の厚さを測定することができ、場合によって潤滑材を補給することあるいは装置の運転を終了させることができる。
【００２２】
転動体２０の導電性はそれに伴って熱伝導性も高める。高速回転転がり軸受において、特に内輪１６が強く加熱される。従来通常のハイブリッド転がり軸受の場合、外輪１８に対して４０°に及ぶ温度差が生じ、この温度差は装置の運転を害し、このために、場合によっては最大回転数が低く制限されるか、内輪１６ないし可動部品１０の冷却が行われねばならない。ここでは転動体２０の良好な熱伝導性によって熱が十分に放出されるので、そのような経費のかかる冷却は不要である。
【００２３】
これによって、転がり軸受の利用分野が広げられ、高速回転される装置のような厳しい利用分野においても、転がり軸受の寿命は高められる。
【符号の説明】
【００２４】
１０    可動部品
１２    静止部品
１４    転がり軸受
１６    内輪
１８    外輪
２０    転動体
【図１】
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