CN100410553C

CN100410553C - 球轴承

Info

Publication number: CN100410553C
Application number: CNB02108338XA
Authority: CN
Inventors: 杉森庸一郎; 武藤泰之; 中道治; 小川隆司; 寺田康久; 石和田博
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: CN1379191A; US6682223B2; US20030077015A1; JP2002357226A

Abstract

一种可降低护圈声、实现低振动化、降低微振磨损损伤，实现低扭矩化及改善声响耐久性的球轴承。包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，所述润滑脂是在混合分子结构中具有极性基的润滑油和无极性润滑油而成的基础油中配合了含有纤维长度至少为3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂的润滑脂组成物；所述护圈的空穴内周面由球面部和曲面部构成，其中球面部由曲率半径稍大于所述滚珠的曲率半径的球状凹面构成，曲面部具有大于球面部的曲率半径且自球面部的端缘向各空穴的开口侧端缘光滑连接。

Description

球轴承

技术领域

本发明涉及一般产业用的各种电机用球轴承，尤其涉及谋求降低护圈声、降低振动、改善微振磨损(磨耗)、实现低扭矩化及改善声响耐久性的球轴承。

背景技术

作为一般产业用可举出例如空调装置(以下称“空气调节器”)用驱动用电机装置。该空气调节器近年来随着高性能化及多功能化的发展开发了下述技术，即利用例如变频控制，通过高速运转而急冷使室内温度短时间内下降，然后，以低速运转使房间温度维持一定。为此，在低速运转时就要求可抑制空气的排气声和电机的旋转声等的低噪音运转。但是，由于低速运转时装置内部的冷却效率降低，故组装在电机中的滚动轴承的温度有时会上升到100～120℃前后，润滑进行的油膜厚度的确保也变得困难，封装在轴承中的润滑脂容易劣化。随着劣化的发展就会产生噪声。

在空气调节器所用的室外机中，冬季等低温环境下运行起动时，轴承初期声响(护圈声)有时会成为问题。另外，空气调节器所用的电机装置有时要在组装了滚动轴承的状态下用卡车自电机厂家向最终用户进行长距离运输。这种运输中卡车会感应道路上的微小凹凸，形成反复施加的冲击载荷，而传到滚动轴承上。这样，滚动轴承的滚动体和轨道面就会反复进行微小接触，在轨道面上产生微振磨损损伤，引起噪声。

另一方面，在考虑上述高性能化、多功能化的同时也要考虑环境限制，为了抑制电机的发热，正在促进小型化和低输出化。因此，在用于这些用途的滚动轴承中，扭矩特性作为重要的功能而倍受重视。滚动轴承的动摩擦扭矩由于滚动接触面的微小滑动引起的摩擦、轴承内的滑动接触部的滑动摩擦、润滑脂的粘性阻力而产生。其中，润滑脂的粘性阻力受基础油的动粘度及润滑脂的稠度的影响，这是公知的。因此，由于基础油的动粘度取决于流体润滑膜形成时油的剪切阻力，故该动粘度的降低在降低滚动轴承的动摩擦扭矩上将成为重要的解决对策。润滑脂的稠度涉及轴承旋转时轴承内部接受剪切时的沟道效应，故降低该稠度也是有效的。

但是，当降低基础油的动粘度时，如上所述，在空气调节器的电机中，有时利用变频控制而以较低速运行，故难于确保油膜厚度。另外，通常动粘度低的油耐热性低声响耐久性会产生问题。而降低润滑脂的稠度会导致增稠剂配合量的增加，故润滑脂中基础油的量相对减少，润滑脂的机械剪切阻力提高，其结果基础油向轴承润滑面的供给量减少，不能长期稳定地维持润滑性。

这样，基础油动粘度及润滑脂稠度的降低是有限的，在上述用途的滚动轴承中，40℃的基础油动粘度是10～500mm²/s、润滑脂的稠度是NLGINo.2～3级、或者增稠剂配合量相对于润滑脂总量为5～20质量％范围的润滑脂是恰当的。特别是在要求低噪音特性即要求声响耐久性的电机中，通常以酯油为基础油、使用以脂肪酸锂盐为增稠剂配合在所述基础油中的润滑脂。这是由于酯油比矿物油耐热性高，其分子结构中有极性基，该极性基具有提高向金属表面的吸附性、改善磨耗特性并提高声响耐久性的作用。并且，在要求降低微振磨损损伤(磨耗)的情况下，使用油膜形成性高的较高粘度的基础油是有效的。

另外，作为用于上述用途的滚动轴承公知的有例如如图1所示的球轴承。该球轴承将外周面具有内圈轨道1的内圈2和内周面具有外圈轨道3的外圈4同心配置，在内圈轨道1和外圈轨道3之间滚动自如地设有多个滚珠5、5。在图示的例子的情况下，内圈轨道1和外圈轨道3都是深槽型。另外，滚珠5、5滚动自如地被保持在设于护圈6的空穴7、7内。

护圈6是被称作波形压力护圈的护圈，是分别通过对金属板材进行冲压成形制造的波形圆环状的一对元件8、8组装而成的。该两元件8、8在各自的圆周方向的多个部位形成用于构成各空穴7、7的大致半圆筒状的凹部9、9。然后，使该一对元件8、8相互在上述各凹部9、9之外的部分对接，用多个铆钉10将这些部分结合固定，形成圆环状且圆周方向多个部位具有空穴7、7的护圈6。各凹部9、9的内面中间部形成具有比各滚珠5、5外面的曲率半径稍大的曲率半径的断面呈圆弧状的球状凹面。为此，当使一对元件8、8对接时，上述凹部9、9组合构成空穴7、7。

上述球轴承使用时，随着滚珠5、5的滚动，内圈2和外圈4的相对旋转自如。此时，滚珠5、5自转同时在内圈2的周围公转。护圈6以与各滚珠5、5的公转速度相同的速度在内圈2的周围旋转。

在内圈2的外周面和外圈4的内周面之间的部分充填或连续供给润滑脂及其他润滑油等润滑剂，使上述相对旋转顺畅地进行。使球轴承不产生振动或噪音，同时防止烧结等故障。另外，在空气调节器用球轴承中，有时利用密封板或遮护板等密封部件封闭内圈2的外周面和外圈4的内周面之间的空间的两端开口，防止自该空间泄漏润滑剂或灰尘等异物进入该空间内。但是，图1表示没有这种密封部件的球轴承。

内圈轨道及外圈轨道的断面形状的曲率半径根据载荷及旋转速度等有种种设计，但是，通常内圈轨道的曲率半径和外圈轨道的曲率半径均设定为滚珠直径的52％。这是由于按JIS标准的“滚动轴承的动额定载荷及额定寿命的计算方法说明”(JIS B 1518-1992)的说明表2，在轨道槽的半径及减少系数中，在单列深槽球轴承的动额定载荷的计算中，断面形状的曲率半径取R52％。另外，在本申请人的轴承说明书中，也用滚动体直径的52％作为内圈轨道及外圈轨道的各断面形状的曲率半径计算动额定载荷及静额定载荷。这样，内圈轨道及外圈轨道的各断面形状的曲率半径采用滚动体直径的52％是通常的。

但是，在上述球轴承的情况下，有时即使充填或供给必要量的润滑剂，护圈6也会诱发振动，使球轴承产生称作护圈声的噪音及振动。这种护圈6的振动是由于护圈6相对于滚珠5、5的活动量大而引起的，是由于各滚珠5、5和护圈6之间的滑动摩擦产生的。于是，目前是通过减小空穴7、7的内面和滚珠5、5的滚动面之间的间隙，减小护圈6相对于滚珠5、5的活动量来抑制护圈声的发生。

但是，仅仅减小护圈6相对于滚珠5、5的活动量，在润滑剂的供给不充足等运转条件不好的情况下，有时还会因护圈6的空穴7、7的内周面形状而产生护圈声。也就是说，在图1所示的现有的护圈6中，空穴7、7的内周面可在大致整个宽度上与滚珠5、5的滚动面滑接，故作用在这些内周面和滚动面之间的摩擦力变大。下面参照附图20及图21更详细地说明这一点。

首先，在图1所示的现有结构的情况下，空穴7、7的内周面如图20及图21的斜格子所示，形成球面部15、15，该球面部15、15作为保持导向面起作用，凹部9、9的大部分贯穿其整个宽度，具有稍大于滚珠5、5(图1、图23)的滚动面的曲率半径的曲率半径。这样，当空穴7、7的内周面形成贯穿其整个宽度起保持导向面的作用的球面部15时，这些各空穴7、7的内周面和各滚珠5、5的滚动面的摩擦面积变大，护圈6和滚珠5、5的滑动接触部分产生的摩擦滑动变大，从而诱发振动和噪音。另外，在各空穴7、7贯穿其整个宽度构成单一球面的球面部15、15时，在这些各空穴的球面部15、15的中心O₁₅(图23)和保持于各空穴7、7内的滚珠5、5的中心O₅(图23、图24)错开的情况下，附着在滚珠5、5滚动面的润滑剂被刮取，上述振动和噪音会更显著。对此，以图1所示的波形压力护圈为例，参照图22～图24详细说明。

如图22所示，现有护圈6是构成各空穴7、7的球面部15的曲率半径R₁₅稍大于滚珠5的曲率半径R₅(R₁₅＞R₅)的单一球面。这些各空穴7、7的深度D₇是护圈6宽度方向的各空穴7、7的内部尺寸的1/2，如图23所夸张地显示的，稍小于球面部15的曲率半径R₁₅。

在组装了这种护圈的球轴承中，运转时各滚珠5的滚动面和设于护圈6的各空穴7的内周面接触，各滚珠5自转并以与该护圈6相同的速度公转。但是，各滚珠5因内圈轨道1及外圈轨道3(图1)的形状误差或滚珠5自身的相互差异及球轴承的倾斜(内圈2和外圈4的中心轴的错位)等，不会是所有滚珠5的公转速度完全一致，每个滚珠5会产生微小的快慢差异。其结果在各滚珠5和护圈6之间，会产生滚珠5将护圈6向公转方向推压的情况和相反由护圈6推压滚珠5的情况。无论哪种情况，滚珠5的滚动面都会和构成空穴7内周面的球面部15接触。也就是说，各球面部15的曲率半径R₁₅大于各滚珠5的曲率半径R₅，故如图23所示，护圈6会因这些曲率半径R₁₅、R₅的差异，以其间隙量向半径方向变位。然后，在该状态下，各滚珠5的滚动面和构成各空穴7的球面部15滑接。也就是说，在该状态下，如图23及图24所示，构成各空穴7的球面部15和滚珠5的滚动面在护圈6的宽度方向(图23的上下方向、图24的左右方向)的两侧，在自空穴7的圆周方向中央部向圆周方向端部错开的两点P₁、P₂滑接。

根据因上述曲率半径R₁₅、R₅的差异引起的间隙，在护圈6的空穴7的中心O₇如图24所示比滚珠5的中心O₅靠近内径侧的情况下，滚珠5的滚动面中靠近护圈6的外径的部分和构成空穴7的内周面的球面部15的靠近护圈6外径的部分滑接。因此，为润滑球轴承而供给的附着在各滚珠5的滚动面上的润滑脂或油等润滑剂由球面部15的端缘部刮取，该润滑剂不进入各空穴7内而被排出空穴7之外。在护圈6的圆周方向相反侧，会产生滚珠5的滚动面中靠近护圈6的内径的部分和构成空穴7的内周面的球面部15的靠近护圈6的内径的部分滑接的现象，仍会产生润滑剂摄取不良。

产生这种润滑剂摄取不良的结果会使各滚珠5的滚动面和构成护圈6的空穴7的内周面的球面部15的滑接部的摩擦系数增加。其结果会产生：组装了护圈6的球轴承的摩擦扭矩变动或增加以及运转时产生摩擦声或在一定情况下该摩擦声明显等问题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而开发的，其目的在于，提供一种球轴承，其尤其可以降低护圈声、实现低振动化，降低微振磨损(磨耗)，可实现低扭矩化及改善声响耐久性。

为了实现上述目的，本发明提供以下第一～第四球轴承。

(1)第一球轴承包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，

所述润滑脂是在混合分子结构中具有极性基的润滑油和无极性润滑油而成的基础油中，配合了包含30质量％以上纤维长度至少为3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂的润滑脂组成物；

同时，所述护圈的空穴内周面由球面部和曲面部构成，其中，所述球面部由稍大于所述滚珠的曲率半径的曲率半径的球状凹面构成，所述曲面部具有大于所述球面部的曲率半径且自所述球面部的端缘向所述各空穴的开口侧端缘光滑连接；

所述内圈轨道及所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的51.0％～60.0％。

(2)第二球轴承包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，

所述润滑脂是在基础油中配合了包含30质量％以下纤维长度至少为3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂的润滑脂组成物；

所述内圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的51.5％～56.0％，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的52.5％～58.0％，

(3)第三球轴承是在所述第一球轴承中，所述护圈使用下述冠型护圈，其整体形成圆环状，在圆周方向的多个部位形成用空穴面收容保持滚珠的空穴，且在各空穴的轴向的一侧设有开口宽度小于所述滚珠直径的开口部，同时，轴向的所述滚珠的滚动面和所述空穴面之间的轴向间隙δ与所述滚珠的直径Da满足δ/Da＝-0.01～0.02的关系。

(4)第四球轴承是在所述第二球轴承中，所述护圈使用下述冠型护圈，其整体形成圆环状，在圆周方向的多个部位形成用空穴面收容保持滚珠的空穴，且在各空穴的轴向的一侧设有开口宽度小于所述滚珠直径的开口部，同时，轴向的所述滚珠的滚动面和所述空穴面之间的轴向间隙δ与所述滚珠的直径Da满足δ/Da＝-0.01～0.02的关系。

本发明的第一球轴承和第二球轴承均具有上述结构的护圈，该护圈各空穴的内周面和滚珠的滚动面仅在球面部相摩擦，在曲面部不相摩擦。另外，在曲面部和滚珠的滚动面之间具有大于球面部和滚珠的滚动面之间的间隙的间隙。因此，不仅使各空穴的内周面和滚珠的滚动面的摩擦面积减少，而且可顺畅、有效地向球面部和滚动面之间的间隙部分摄取润滑剂(润滑脂)。利用这些作用，可降低作用于护圈和滚珠的滑动接触部分的摩擦，降低该滑动接触部分产生的摩擦振动，降低振动和噪音。

在第一球轴承中，在使内圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的51.5％～56.0％，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的52.5％～58.0％的情况下，在所述第二球轴承中，在使内圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的51.5％～56.0％，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的52.5％～58.0％的情况下，均使滚珠的滚动面和内、外圈轨道面的接触部存在的弹性变形量减少。也就是说，赫兹接触椭圆变小，可减轻差动滑动，降低轴承扭矩。对于运输时反复施加的冲击载荷，可降低内外圈轨道面上产生的微振磨损损伤(磨耗)，可改善声响耐久性。在内外圈轨道的断面形状的曲率半径超过上述各上限时，接触椭圆部分的最大赫兹接触压力过大，使内外圈轨道的滚动疲劳寿命降低，不利于声响及剥离寿命。通过使外圈轨道的断面形状的曲率半径大于内圈轨道的断面形状的曲率半径，可减小滚珠的滚动面和内圈轨道及外圈轨道的接触面压之差。

另外，在第一球轴承中，通过采用上述特定的润滑脂组成物，可降低轴承扭矩。也就是说，由于润滑脂组成物的增稠剂包含30质量％以上的纤维长3μm以上的长纤维状物，故该长纤维状物在轴承旋转时的剪切具有取向性，从而降低了轴承扭矩。尤其是，在第一球轴承中，该轴承扭矩降低效果通过与基础油的无极性润滑油组合而进一步加强。另外，由于在基础油中配合了分子结构中具有极性基的润滑油(以下称含极性基润滑油)，故该含极性基润滑油与现有的具有极性基的基础油(例如酯油)同样作用，优先吸附在轴承旋转部的接触面上形成吸附膜，改善表面摩擦特性，降低轴承扭矩。并且，该含极性基润滑油呈现与金属皂的胶束结构相互作用，尤其是减弱长纤维状物相互间的结合力，降低轴承旋转时润滑脂的剪切阻力，进一步降低轴承扭矩。由此，即使内圈轨道和外圈轨道的断面形状的曲率半径与滚珠的直径的比小于52％，只要这些值在51％以上，就可得到优于现有规格的动扭矩特性。

另外，第一球轴承和第二球轴承在外圈和内圈相对旋转时均可降低作用于外圈轨道及内圈轨道和滚珠的轨道面之间的摩擦，可抑制滚动轴承内部的发热。其结果，可抑制封装于内部的润滑脂组成物的劣化，提高球轴承的声响耐久性。

另外，第三球轴承是在所述第一球轴承组装具有特定空穴形状的所谓冠型护圈的护圈的结构，第四球轴承是在所述第二球轴承组装具有特定空穴形状的所谓冠型护圈的护圈的结构。因此，第三球轴承可得到与第一球轴承同等的效果，第四球轴承可得到与第二球轴承同等的效果。

附图说明

图1是本发明球轴承一例的局部剖断立体图；

图2是组装在本发明的球轴承的护圈的一例的剖面图；

图3是图2的D-D剖面图；

图4是组装在本发明的球轴承上的护圈的另一例的剖面图；

图5是表示组装在本发明的第三及第四球轴承上的冠型护圈的立体图；

图6是用于说明图5所示的冠型护圈的空穴形状的局部放大图；

图7是滚珠收容在图6所示的冠型护圈中的状态的局部放大图；

图8是用于说明图5所示的冠型护圈的空穴形状的另一例的局部放大图；

图9(A)是实施例1得到的润滑脂组成物的电子显微镜照片，图9(B)是比较例5得到的润滑脂组成物的电子显微镜照片；

图10是实施例中为进行轴承扭矩试验使用的测定装置的结构示意图；

图11是实施例得到的含极性基润滑油的配比与轴承扭矩的关系曲线；

图12是实施例得到的基础油动粘度与轴承扭矩的关系曲线；

图13是实施例得到的增稠剂的长纤维状物的配比与轴承扭矩的关系曲线；

图14是实施例得到的内圈轨道的断面形状的曲率半径与扭矩比率的关系曲线；

图15是实施例中为进行微振磨损试验使用的测定装置的结构示意图；

图16是实施例中为进行轴承声响耐久试验使用的测定装置的结构示意图；

图17是实施例得到的护圈的空穴内周面的形状差异引起的轴承扭矩随时间变化的曲线图；

图18是实施例得到的第一球轴承及第三球轴承的内圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的比率和外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的比率的关系的曲线图；

图19是实施例得到的第二球轴承及第四球轴承的内圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的比率和外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的比率的关系的曲线图；

图20是现有护圈一例的局部放大分解立体图；

图21是图20的E-E剖面图；

图22是相当于图21上半部分的图；

图23是图22的G-G剖面图；

图24是图23的H-H剖面图，是表示护圈相对于滚珠向内径侧变位后的状态的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的球轴承。

第一球轴承

本发明的第一球轴承在球轴承的结构上除后述的护圈形状及内圈轨道和外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的关系以外没有限制，例如可采用图1所示的结构。如上所述，该球轴承将外周面具有内圈轨道1的内圈2和内周面具有外圈轨道3的外圈4同心配置，在内圈轨道1和外圈轨道3之间滚动自如地设有多个滚动体即滚珠5、5。内圈轨道1和外圈轨道3都是深槽型。滚珠5、5滚动自如地被保持在设于护圈6的空穴7、7内。护圈6是被称作波形压力护圈的护圈，是通过对金属板材进行冲压成形制造的波形圆环状的一对元件8、8组装而成的。两元件8、8在各自的圆周方向的多个部位形成用于构成各空穴7、7的大致半圆筒状的凹部9、9。然后，使该一对元件8、8相互在上述各凹部9、9之外的部分对接，用多个铆钉10将这些部分结合固定，形成圆环状且圆周方向多个部位具有空穴7、7的护圈6。

在本发明中，所述护圈6的内面形状具有球面部和曲面部，其中，所述球面部由曲率半径稍大于滚珠5的曲率半径的球状凹面构成，所述曲面部具有大于球面部的曲率半径且自所述球面部的端缘向空穴7的开口侧端缘光滑连接；

也就是说，图2是沿宽度方向表示护圈6的剖面图，而各空穴7的内周面由中央部分的球面部15和自其两端缘连续延伸设置的曲面部18形成。球面部15贯穿各空穴7的内周面的大致全长而形成，是具有稍大于滚珠5的滚动面的曲率半径R₅的曲率半径R₁₅的球状凹面。曲面部18自球面部15的宽度方向两端缘连续直到各空穴7的开口端缘部，具有大于球面部15的曲率半径R₁₈(R₁₈＞R₁₅＞R₅)。曲面部18、18的内端缘与球面部15的宽度方向端缘光滑连接。也就是说，球面部15的两端缘的切线方向和曲面部18、18的内端缘的切线方向相互一致。另外，球面部15及曲面部18、18的圆弧长度L₁₅、L₁₈是设计而定的，但是最好限制在例如下述范围内。

L₁₅＝R₁₅·θ₁₅＝2R₅×(5～15％)

L₁₈＝R₁₈·θ₁₈＝2R₅×(5～15％)

从护圈6的径向看上述各空穴7的形状如图3所夸张显示的，形成比圆形稍扁的橄榄球形状。也就是说，与所述图23所示的现有结构同样，各空穴7的深度D₇小于球面部15的曲率半径R₁₅。特别是在本发明的情况下，D₇与曲率半径R₁₅之差(R₁₅-D₇)大于所述现有结构的情况。因此，在本例的情况下，如图3所示，构成各空穴7的球面部15和滚珠5的滚动面滑接的点P₁位于自空穴7的宽度方向中央部向宽度方向端部较大错位的位置。也就是说，接点角度α(连结滚珠5的中心与点P₁的直线和表示护圈6的圆周方向的线的交叉角度)大于所述图23所示的现有结构的情况。另外，该接点角度α定为大于组装护圈6的球轴承的接触角(例如10～20°)的值(最大90°)。因此，在各滚珠5的滚动面和空穴7的内周面之间如图3所示具有较大的间隙19。

在上述结构的护圈6中，各空穴7的内周面和滚珠5的滚动面在球面部15相摩擦，在曲面部18、18不互相摩擦。因此，可减少各空穴7的内周面和滚珠5的滚动面的摩擦面积，降低护圈6和滚珠5的滑动接触部分产生的摩擦振动，减少振动和噪音。在以夹着球面部15的状态形成的一对曲面部18、18和滚珠5的滚动面之间，如图2所示，具有楔形间隙17a、17a。因此，在球轴承运转时，附着在滚珠5的滚动面上的润滑剂顺畅地自楔形间隙17a、17a进入位于球面部15和滚动面之间的间隙部分。而且，曲面部18、18贯穿各空穴7的内径侧、外径侧、两开口部全长而设置，楔形间隙17a、17a也贯穿该两开口部全长而设置，故可有效地使润滑剂进入位于球面部15和该滚珠5的滚动面之间的间隙部分。这样，可进一步降低作用于护圈6和滚珠5的滑动接触部分的摩擦，降低该滑动接触部分产生的摩擦振动，减少振动和噪音。

而且，如图3所示，在滚珠5的溜放面和空穴7的内周面之间设有较大的间隙19。附着在滚珠5的滚动面中尤其是溜放面上的润滑剂通过该间隙19，几乎不会被刮掉地送入该溜放面和内圈轨道1及外圈轨道3(图1)的接触部。因此，可将足够量的润滑剂送入该接触部，使球轴承的润滑性良好，提高该球轴承的耐久性。

如图4所示，护圈6也可使为构成空穴7的内周面的设于球面部15两侧的一对曲面部18、18的断面形状成直线状。即，使这些各曲面部18、18呈圆锥状凹面，使断面形状的曲率半径无限大(∞)。其他结构和作用与上述例子同样。

使内圈轨道1及外圈轨道3的断面形状的曲率半径为滚珠5的外径(即直径)的51.0％以上60.0％以下。通过这样的尺寸规定，可利用包含长纤维状物的增稠剂、以含极性基润滑油与无极性润滑油为基础油包含的润滑脂的扭矩降低效果、和内圈轨道1及外圈轨道3与滚珠5的滚动面的接触部存在的弹性变形量减少并且赫兹接触椭圆变小而减轻差动摩擦的效果的相乘效果降低轴承扭矩。另外，对运输时反复施加的冲击载荷也可降低内圈轨道1及外圈轨道3上产生的微振磨损损伤(磨耗)，可改善声响耐久性。与此相对，尤其是若使内圈轨道1及外圈轨道3的断面形状的曲率半径大于滚珠5直径的60.0％，则接触椭圆部分的最大赫兹接触压力过大，使内圈轨道1及***轨道3的滚动疲劳寿命降低，对声响和剥离寿命不利。

内圈轨道1及外圈轨道3的断面形状的曲率半径的理想范围是滚珠5直径的51.5％以上58.0％以下，同样，理想的是，内圈轨道1的断面形状的曲率半径是滚珠5直径的50.5％以上56.0％以下，外圈轨道3的断面形状的曲率半径是滚珠5直径的53.0％以上58.0％以下。并且，理想的是，通过使外圈轨道3的断面形状的曲率半径大于内圈轨道1的断面形状的曲率半径，使滚珠5的滚动面和内圈轨道的接触面压减小，同时使其与滚珠5的滚动面和外圈轨道3的接触面压之差减小。

尤其理想的是，使内圈轨道1的断面形状的曲率半径是滚珠5直径的51.0％以上56％以下，外圈轨道3的断面形状的曲率半径是滚珠5直径的52.5％以上58.0％以下，可进一步降低轴承扭矩、降低微振磨损损伤(磨耗)和改善声响耐久性。这种情况下，理想的是使外圈轨道3的断面形状的曲率半径大于内圈轨道1的断面形状的曲率半径。

向上述球轴承充填后述的润滑脂组成物使内圈2和外圈4的相对旋转圆滑地进行，从而不产生振动和噪音。为此，在外圈4的两端部内周面上安装圆环状密封板及遮护板等密封板(未图示)，防止润滑脂的泄漏及自外部侵入异物。理想的是，在内圈2、外圈4、滚珠5和护圈6的表面上为金属制部件的防锈及寿命延长等预先薄薄地涂敷润滑油。

构成填充于如上结构的球轴承的润滑脂组成物的基础油是含极性基润滑油和无极性润滑油的混合油。作为含极性基润滑油最好是具有酯结构的润滑油或具有醚结构的润滑油。

具有酯结构的润滑油虽无特别限制但理想地可举出：由二羟基和支链醇反应得到的二酯油、碳酸酯油、芳香系三羟基酸和支链醇反应得到的芳香族酯油、一羟基酸和多元醇反应得到的多元醇酯油等。它们既可单独使用也可以并用。下面举出各种优选的具体例子。

作为二酯油、可以举出己二酸二辛酯(DOA)、己二酸二异丁酯(DIBA)、己二酸二丁酯(DBA)、癸二酸二丁酯(DBS)、癸二醇二辛酯(DOS)、乙酰蓖麻酸甲酯(MAR-N)等。

作为芳香族酯油，可以举出偏苯三酸三辛酯(TOTM)、偏苯三酸三癸酯(TDTM)、均苯四酸四辛酯(TOPM)等。

作为多元醇酯油，可以举出下面给出的多元醇和一羟基酸通过适当反应制得的油。与多元醇反应的一羟基酸，既可单独使用，也可多种并用。而且，也可使用多元醇和二羟基酸、一羟基酸的混合酸的低聚酯，即复合物酯。作为多元醇，可以举出三羟甲基丙烷(TMP)、季戊四醇(PE)、双季戊四醇酯(DPE)、新戊二醇(NPG)、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇(MPPD)等。作为一羟基酸，主要使用C₄～C₁₆的一羟基酸，具体地可以举出丁酸、戊酸、己酸、辛酸、庚酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、酸(ミステリン酸)、软脂酸、牛脂脂肪酸、硬脂酸(スレアリン酸)、辛烯酸、十六碳烯酸、岩芹酸、油酸、反油酸、萝蘑类酯酸、冬绿油酸、山梨酸、豆油酸、亚麻酸、桧酸和蓖麻油酸等。

作为碳酸酯油，可以举出直链或支链烷基的C₆～C₃₀酯油。

另外，作为有醚结构的润滑油，例如，可以举出(二)烷基二苯基醚油、(二)烷基二苯基醚油、聚亚烷基乙二醇油等。

上述各种含极性基润滑油，既可单独使用，也可多种并用。另外，从扭矩特性及声响耐久性考虑，其中的多元醇酯油、芳香族酯油是优选的。

另一方面，作为非极性润滑油，可以使用矿物油、合机烃油或它们的混合物。作为矿物油，可以举出烯烃系矿物油、萘系矿物油等。另外，作为合成烃油的例子，可以举出聚-α-烯烃油等。其中，从声响耐久性考虑，合成烃油是优选的。

上述含极性基润滑油和无极性润滑油，理想的是含极性基润滑油以占基础油总量的5～70质量％特别是10～70质量％的比例配合。在含极性基润滑油的配合量不足5质量％时，声响耐久性及扭矩降低得不到充分的效果。本发明的球轴承所用的润滑脂组成物是预先在无极性润滑油中合成、溶解含长纤维状物的金属皂增稠剂，然后制作凝胶体，并将该凝胶体和含极性基润滑油混合而调制的。因此，当含极性基润滑油的配合量超过70质量时，无极性润滑油的量过少会对长纤维状的金属皂增稠剂的合成产生恶劣影响。

由含极性基润滑油和无极性润滑油配合构成的基础油的动粘度可以和现有同样，是10mm²/s(40℃)～500mm²/s(40℃)的范围，但是，为了顺利地进行上述制造方法，作为含极性基润滑油最好含有2000mm²/s(40℃)～100000mm²/s(40℃)的高粘度含极性基润滑油。作为增稠剂可通过含有长纤维状物降低扭矩，故为了提高微振磨损特性，最好使基础油的动粘度较高，最好为25mm²/s(40℃)～500mm²/s(40℃)，更理想的是50mm²/s(40℃)～500mm²/s(40℃)。

理想的是将40℃的动粘度为10mm²/s～150mm²/s的低粘度含极性基润滑油、40℃的动粘度为150mm²/s～2000mm²/s的中粘度含极性基润滑油和40℃的动粘度为2000mm²/s～100000mm²/s的高粘度含极性基润滑油适当组合使用。尤其理想的是将低粘度含极性基润滑油、中粘度含极性基润滑油和高粘度含极性基润滑油三种混合使用，此时，最好使高粘度含极性基润滑油的含量为基础油总量的5质量％～30质量％。低粘度含极性基润滑油、最好是自多元醇酯油、二酯油及醚油中选择的至少一种。

另外，构成润滑脂组成物的增稠剂，是含有纤维长度至少3μm的长纤维状物的金属皂系增稠剂。作为金属皂，1元及/或2元的有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸，和金属氢氧化物合成得到的有机脂肪酸金属盐或有机羟基脂肪酸金属盐是优选的。对金属皂合成所用的有机脂肪酸未作特别限定，可以举出十二烷酸(C₁₂)、十四烷酸(C₁₄)、软脂酸(C₁₆)、十七烷酸(C₁₇)、硬脂酸(C₁₈)、二十烷酸(C₂₀)、二十二烷酸(C₂₂)、二十四烷酸(C₂₄)以及牛脂脂肪酸等。另外，作为有机羟基脂肪酸，可以举出9-羟基硬脂酸、10-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、9，10-二羟基硬脂酸、蓖麻油酸、蓖麻反油酸等。另外，作为金属氢氧化物，可以举出铝、钡、钙、锂、钠等的氢氧化物。

对上述有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸和金属氢氧化物的组合未作特别限定，然而，硬脂酸、牛脂脂肪酸或羟基硬脂酸(特别是12-羟基硬脂酸)和氢氧化锂的组合，从轴承性能优良这一点考虑是优选的。另外，根据需要，也可以多种并用。

为了得到含有长纤维状物金属皂系增稠剂的润滑脂组成物，只需把上述有机脂肪酸或有机羟基脂肪酸与金属氢氧化物在作为基础油的非极性润滑油中反应，将生成物和含极性基润滑油混合即可。对其生成条件未作特别限定，但作为一例可举出下列生成方法。

首先，把羟基硬脂酸溶解在合成烃油(非极性润滑油)中，与氢氧化锂反应，制造锂皂。将其加温至210℃以上，使锂皂溶解在含极性基润滑油中。然后，在200℃保持约60分钟，其后，以1℃/分的速度缓慢冷却至140℃。然后，在达到140℃以下的时刻，添加已加热至140℃的追加基础油(合成烃油+含极性基润滑油)，用三段轧式磨碎机，制成含有目的长纤维状锂皂的润滑脂。

另外，增稠剂量可以与现有的润滑脂组成物同样，占润滑脂总量的5～20质量％，适当选择有机脂肪酸或羟基脂肪酸和金属氢氧化物的配比。

润滑脂组成物中含有长纤维状的金属皂增稠剂，其比例最好占增稠剂总量的30质量％以上，若小于此比例，轴承扭矩的降低就得不到充分的效果。另外，若长纤维状的金属皂增稠剂的纤维长度过长，则旋转时浸入球轴承的接触面时的振动变大，尤其会对初始声响特性产生恶劣影响，故纤维长度的上限是10μm。另外，纤维直径无特别限制，但不足1μm。长纤维状的金属皂增稠剂的纤维长度及纤维直径可通过适当选择上述反应条件来控制。

另外，在上述合成的润滑脂组成物中，为了测定长纤维状的金属皂增稠剂的纤维长度，可将润滑脂组成物分散、稀释到正己烷中，使其附着在张有胶棉膜的铜制筛上，用透过型电子显微镜以6000～20000倍的倍率观察进行测定。图9(A)表示显微镜照片之一例(实施例1的润滑脂组成物)，可知生成有纤维长3μm以上的长纤维状物。

另外，在润滑脂组成物中，除上述基础油及增稠剂以外，添加羧酸或羧酸盐是优选的。通过添加羧酸或羧酸盐，形成吸附膜，改善表面摩擦特性，更有效的降低轴承扭矩。而且，声响耐久性得到改善。另外，作为羧酸，例如，可以举出油酸、萘酸、琥珀酸等。作为琥珀酸化合物，链烯基琥珀酸是优选的，作为琥珀酸衍生物，例如，可以举出烷基琥珀酸酯、烷基琥珀酸醚、链类基琥珀酸酯、链烯基琥珀酸醚等。另外，其添加量作为整体采用润滑脂组成物总量的10％质量以下是适当的。

另外，往润滑脂组成物中，在不损伤其优选的特性的情况下，可以添加下述1种或2种以上组合起来添加抗氧剂、防锈剂、金属钝化剂、油性剂、耐特压添加剂、磨耗防止剂、粘度指数提高剂等。上述添加剂均可添加任何公知的添加剂。例如，作为抗氧剂，可以使用胺类、酚类、硫黄类、连二硫酸锌等。作为防锈剂，可以使用石油磺酸盐、二壬基萘磺酸盐、山梨糖醇酯等。作为金属钝化剂，可以使用苯并***及锌酸钠等。作为油性剂，可以使用脂肪酸、植物油等。作为粘度指数提高剂，可以使用聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚苯乙烯等。这些添加剂，既可以添加1种，也可以2种以上加以组合添加，其添加量作为整体最好在润滑脂组成物总量的20％质量以下。

润滑脂组成物的混合稠度最好是250～330。

(第二球轴承)

本发明的第二球轴承结构上具有和上述第一球轴承同样的护圈6，同时内圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠5的直径的51.5％～56.0％，外圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠5的直径的52.5％～58.0％。相对于滚珠5的直径内圈轨道的断面形状的曲率半径更理想的范围是51.5％～54.0％，外圈轨道的断面形状的曲率半径更理想的范围是52.5％～56.0％。

在如上结构的第二球轴承中充填用于润滑的润滑脂。该润滑脂无特别限定，可使用各种公知的润滑脂。也可使用与充填于第一球轴承中的润滑脂同样的含包括纤维长度3μm以上的长纤维状物的金属皂增稠剂的润滑脂组成物，但是，这种情况下，长纤维状物的含量要小于30质量％。在该润滑脂组成物中，基础油也无特别限定，可将矿物油和各种合成油作为基础油使用。只是，考虑到扭矩和耐微振磨损性等，使用40℃的动粘度为25～150mm²/s最好是50～100mm²/s的基础油。

也可向充填在该第二球轴承中的润滑脂组成物中添加与充填在该第一球轴承中的润滑脂组成物同样的添加剂，混合稠度最好与充填在该第一球轴承中的润滑脂组成物同样为250～330。

(第三球轴承)

第三球轴承是在所述第一球轴承中组装图5～图8所示的具有特定的空穴形状的冠型护圈50而构成的。该冠型护圈50如图5立体图所示，整体形成圆环状，在其基部54的圆周方向的多个部位形成用爪部56和空穴面52保持滚珠(未图示)的空穴58，且在各空穴58的轴向的一侧设有开口直径小于滚珠直径的开口部。图6放大显示空穴部分，如图6所示，轴向的所述滚珠B的滚动面和空穴面52之间的轴向间隙δ与滚珠B的直径Da设定为满足δ/Da＝-0.01～0.02的关系。

当δ/Da的值超过0.02时，在使冠型护圈50相对滚珠B沿轴向移动时，轴向间隙δ过大，滚珠B以很大的力与开口部内侧的第一空穴面60和空穴58的底部的第二空穴面62冲突，有可能使噪音等级上升。而当δ/Da的值小于-0.01时，滚珠B的滚动面和空穴面52之间的轴向间隙δ过小，有可能使动扭矩激增。

与此相对，当δ/Da的值设定在-0.01～0.02的范围内时，用开口部内侧的第一空穴面60和底部的第二空穴面62限制冠型护圈50的轴向移动，使滚珠B和空穴面52的冲突力减小，而且，可充分得到润滑剂贮留部，故可抑制动扭矩和噪音等级的上升。另外，当由设于开口部内侧的一对第一空穴面60和设于第一空穴面60之间的第二空穴面62构成空穴面52，使第一空穴面60的曲率半径Ra的中心O₁相对于大致与滚珠B的旋转中心一致的第二空穴面62的曲率半径R的中心O₀沿轴向偏置h1时，在滚珠B与开口部内壁接触时，如图7所示，在滚珠B和第一空穴面60之间的内周方向形成较大的润滑剂贮留部66，可抑制动扭矩和噪音等级的上升，同时容易使润滑剂流入、保持在空穴内。

具体地说，当使第一空穴面60的曲率半径Ra设定为大于第二空穴面62的曲率半径R的值，使第一空穴面60的曲率半径Ra的曲率中心O₁相对于开口部自第二空穴面62的曲率半径R的曲率中心O₀沿轴向向相反侧偏置h1，使第一空穴面60的拐点高度和第二空穴面62的拐点高度一致时，圆周方向形成较大的润滑剂贮留部66。

如图8所示，当使第一空穴面60的曲率半径Ra设定为小于第二空穴面62的曲率半径R，使第一空穴面60的曲率半径Ra的曲率中心O₂相对于第二空穴面62的曲率半径R的曲率中心O₀沿圆周方向偏置h2，使第一空穴面60的拐点高度和第二空穴面62的拐点高度一致时，可自由设定开口部侧的空穴面对滚珠B的包入方式。

另外，虽未图示，但是也可以采用如下结构：使第一至穴面60的曲率半径Ra设定为与第二空穴面62的曲率半径R相同，使第一空穴面60的曲率半径Ra的曲率中心相对于开口部自第二空穴面62的曲率半径R的曲率中心沿轴向向相反侧偏置，使第一空穴面60的拐点高度和第二空穴面62的拐点高度一致。

另外，上述空穴形状的设计最好对尽可能多的空穴58进行，但是在轴承单体具有内部间隙且至少负载有轴向载荷的状态下使用时，轴承的接触面最少在三点接触才稳定，故只要将至少三个空穴设计为上述那样的空穴形状就可以。

在具有上述冠型护圈50的球轴承中，充填与第一球轴承同样的润滑脂组成物，完成本发明的第三球轴承。该第三球轴承与第一球轴承同样，可降低护圈声，实现低振动化，降低微振磨损损伤(磨耗)，实现低扭矩化，改善声响耐久性。

第四球轴承

第四球轴承是在所述第二球轴承中装入所述第三轴承所示的冠型护圈50而构成的。该第四球轴承与第二球轴承同样，可降低护圈声，实现低振动化，降低微振磨损损伤(磨耗)，实现低扭矩化，改善声响耐久性。

如上所述构成的第一～第四球轴承在轴承单体具有内部间隙时可得到非常优异的低扭矩及声响特性和耐微振磨损性。在球轴承中，滚珠和内圈轨道及外圈轨道接触的各个接触椭圆的半径差引起的差动摩擦、和负载轴向载荷而存在接触角的状态下产生的自旋摩擦也会影响扭矩及声响特性。该自旋摩擦引起的扭矩增加在轴承单体具有内部间隙的球轴承承受轴向的预压和来自外部的轴向载荷、而在旋转时在具有接触角的状态下旋转时必然产生。也就是说，本发明对轴承单体具有内部间隙并至少负载轴向载荷在接触角为0°以外的情况下使用的球轴承特别有效。

实施例

根据实施例和比较例进一步说明本发明。另外，本发明不限于下述实施例。

(实施例1～11，比较例1～5)

表1、表2及表3示出了实施例1～11、比较例1～5的润滑脂组成及性状。另外，设锂皂和基础油的总量为950g，向其添加50g添加剂(碳素酸、防氧化剂、防锈剂、金属钝化剂等)构成总量为1000g的润滑脂组成物。同表中还示出了基础油40℃的动粘度及混合稠度。调制方法是：将羟基硬脂酸溶解在各无极性润滑油中，使其与氢氧化锂反应生成锂皂，将其加温到210℃以上，溶解在各含极性基润滑油中后，在200℃下保持约60分钟，然后以1℃/分的速度冷却到140℃，然后在下降到140℃以下的时刻，将加热到140℃的追加基础油(合成碳化氢油+含极性基润滑油)，用三段式轧式磨碎机加工得到润滑脂组成物。

然后，将实施例1及比较例5的润滑脂组成物分散、稀释到正己烷中，使其附着在张有胶棉膜的铜制筛上，用透过型电子显微镜以600倍的倍率观察。图9(A)表示实施例1的润滑脂组成物的显微镜照片，图9(B)表示比较例5的润滑脂组成物的显微镜照片，可知实施例1的润滑脂组成物中含有纤维长3μm以上的锂皂。

将各润滑脂组成物应用于试验，进行(1)轴承动扭矩试验，(2)轴承护圈声测定，(3)微振磨损试验及(4)轴承声响耐久试验。另外，在实施例1～11中，使用图2所示的具有球面部和曲面部的波形压力护圈，在比较例1～5中，使用了图20所示的现有波形压力护圈。

在试验轴承中，内圈轨道及外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的比例(以下称“槽R”)如下。

实施例1：内圈轨道的槽R＝51.75％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例2：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝52.5％

实施例3：内圈轨道的槽R＝52.5％，外圈轨道的槽R＝54.5％

实施例4：内圈轨道的槽R＝53.0％，外圈轨道的槽R＝55.0％

实施例5：内圈轨道的槽R＝56.0％，外圈轨道的槽R＝58.0％

实施例6：内圈轨道的槽R＝51.0％，外圈轨道的槽R＝51.0％

实施例7：内圈轨道的槽R＝59.0％，外圈轨道的槽R＝59.75％

实施例8～11(均相同)：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝53.0％

比较例1～5(均相同)：内圈轨道的槽R＝52.0％，外圈轨道的槽R＝52.0％

(1)轴承动扭矩试验

用图10所示的测定装置30测定了轴承动扭矩。在该测定装置30中，试验轴承31以两个为一组利用预压用防松垫圈安装在与气动轴(エア-スピンドル)32连结的轴33上。试验轴承31和驱动轴32均水平放置，通过绳35吊起载荷变换机36，载荷变换机36的输出由X-Y记录器记录。

试验中，作为试验轴承31使用具有上述各波形压力护圈的内径外径

宽度11mm的带非接触橡胶密封的球轴承，将实施例1～11、比较例1～5的各润滑脂组成物封装到其中0.7g，采用轴向载荷39.2N、1400min^-1使内圈旋转测定了动扭矩。测定结果作为动扭矩显示于所述表1～表3中。另外，在表1～表3中，×表示在设定封装了现有空气调节器所用的润滑脂组成物的球轴承的动扭矩为100％(基准值)时，试验轴承31的动扭矩为80％以上的情况，△表示为基准值的60％以上80％以下的情况，○表示基准值的40％以上60％以下的情况，◎表示基准值的40％以下的情况。轴承动扭矩试验以○即基准值的60％以下为合格。由表1～表3可知，在实施例1～11中可得到良好的扭矩特性。

另外，使用现有的内圈轨道的槽R＝52.0％、外圈轨道的槽R＝52.0％的轴承，通过轴承动扭矩测定验证了润滑脂组成物中的含极性基润滑油的配比、基础油动粘度及增稠剂中长纤维状物的配比。

(1-1含极性基润滑油的配比的验证)

按照实施例2改变多元醇酯的配比调制润滑脂组成物，进行了上述轴承动扭矩的测定。测定是在旋转开始5分钟后进行的。结果示于图11，由图11可知，通过配合5质量％以上尤其是10质量％以上的多元醇酯可得到极良好的扭矩特性。

(1-2基础油动粘度的验证)

按照实施例2及比较例4改变基础油动粘度调制润滑脂组成物，进行了上述轴承动扭矩的测定。测定是在旋转开始5分钟后进行的。结果示于图12，由图12可知，在使用实施例2的润滑脂组成物的试验轴承中，在设定的基础油动粘度的整个范围(25～200mm²/s、40℃)内均一样动粘度低，可得到极良好的扭矩特性。尤其是在动粘度为50mm²/s、(40℃)下，实施例2和比较例4的差异显著。

(1-3增稠剂中长纤维状物的配比的验证)

按照实施例2改变锂皂的长纤维状物的配比调制润滑脂组成物，进行了上述轴承动扭矩的测定。测定是在旋转开始5分钟后进行的。结果示于图13，由图13可知，只要长纤维状物的配比大于30质量％，就可将轴承扭矩抑制得很低。

(1-4内圈轨道的断面形状的曲率半径的有效性的验证)

将实施例2的润滑脂组成物封装入外圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的53.0％不变而将内圈轨道的断面形状的曲率半径进行不同调节的试验轴承，进行了上述轴承动扭矩测定。测定是在旋转开始5分钟后进行的。结果示于图14，由图14可知，只要内圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的51.0％以上就可将轴承动扭矩抑制得很低。尤其理想的可以说是，使扭矩比率为40％以下的51.5％以上58.0％以下。

另外，在内圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的50.5％时，扭矩比率比○的基准值即60％小一些。这是由于，此时外圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的53.0％，利用内圈轨道的断面形状的曲率半径和外圈轨道的断面形状的曲率半径的组合使动扭矩抑制得较小。也就是说，即使内圈轨道的断面形状的曲率半径和外圈轨道的断面形状的曲率半径在滚珠直径的51.0％以上60％以下的范围外，在内圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的50.5％以上，且外圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的53.0％以上的情况下，也可得到低扭矩特性。轴承扭矩影响内圈和滚珠及外圈和滚珠的接触面积以及接触时的滑动。通常，内圈轨道的断面形状的曲率半径和外圈轨道的断面形状的曲率半径越小，与滚珠的接触面积越大，扭矩越大，根据本发明，通过限定内圈轨道的断面形状的曲率半径和外圈轨道的断面形状的曲率半径，结果可减小扭矩。

(2)轴承护圈声测定

试验中，作为试验轴承31使用具有上述各波形压力护圈的内径

外径

宽度11mm的带非接触橡胶密封的球轴承，将实施例1～11、比较例1～5的各润滑脂组成物封装到其中0.7g，采用轴向载荷39.2N、1800min^-1使内圈旋转，用频率分析器测定了0℃及+20℃下的护圈声。测定结果作为护圈声显示于表1～表3中。另外，在表1～表3中，○表示未发生护圈声，△表示稍有护圈声，×表示护圈声大。由表1～表3可知，在实施例1～11中未发生护圈声。

(3)微振磨损试验

用图15所示的测定装置40进行了微振磨损试验。在该测定装置40中，试验轴承41通过外圈罩42及轴43安装。使用励振器44并以反复频率50Hz将变动载荷作用于试验轴承41。试验中，作为试验轴承41使用具有铁护圈的内径

外径

宽度11mm、内部间隙11～25μm的带非接触橡胶密封的球轴承，将实施例1～11、比较例1～5的各润滑脂组成物封装到其中0.7g，使轴向载荷在20～1500N变动，重复5×10⁵次，进行了微振磨损试验。按下述的评价基准对试验后的试验轴承41进行了轴承的声响特性分析。

轴承的声响特性用波动仪(アンデロンメ-タ)进行，比较封装了各润滑脂组成物后随即的轴承波动值(アンデロン值)和进行5×10⁵次微振磨损试验后的轴承波动值，以波动值的上升值为基准进行声响特性的判定。当分解微振磨损试验后的试验轴承并观察轴承轨道面的磨耗损伤状态时，磨痕深且可清楚地观察的轴承声响特性的降低(波动上升值大)大，而磨痕几乎不能辨认的轴承无声响特性的降低(无波动上升值)，由此确认了轴承轨道面的磨耗损伤状态和声响特性具有相关性。

判定结果作为微振磨损(声响特性)显示于表1～表3中。另外，在表1～表3中，×表示在设定封装了现有空气调节器所用的润滑脂组成物的球轴承的声响特性(波动上升值)为100％(基准值)时，试验轴承41的声响特性为75％以上的情况，△表示为基准值的50％以上75％以下的情况，○表示基准值的25％以上50％以下的情况，◎表示基准值的25％以下的情况。微振磨损试验以○即基准值的50％以下为合格。由表1～表3可知，封装了实施例1～11的润滑脂组成物的轴承微振磨损特性优良。

(4)轴承声响耐久试验

使用图16所示的电机实机耐久试验机进行了轴承声响耐久试验。该电机实机耐久试验机是利用线圈22由DC电源23的动力使放入罩20内的两个一对试验轴承21旋转的试验机。作为试验轴承21使用具有上述各波形压力护圈的内径

外径宽度11mm的带非接触橡胶密封的球轴承。将实施例1～11、比较例1～5的各润滑脂组成物封装到其中0.7g。试验轴承21对每种润滑脂组成物各准备八个，安装(轴向载荷约39.2N)在上述电机实机耐久试验机上。然后，将电机实机耐久试验机放到调节到120℃的恒温槽中，以300min^-1及5600min^-1使内圈旋转了1000小时。在1000小时后将试验轴承21取出，利用下述评价基准分析了轴承的声响特性。

轴承的声响特性用波动仪进行，比较封装了各润滑脂组成物后随即的轴承波动值和内圈旋转1000小时后的轴承波动值进行声响特性的判定。判定结果作为声响特性显示于表1～表3中。另外，在表1～表3中，○表示无声响特性降低，△表示稍有声响特性降低，×表示有声响特性降低。由表1～表3可知，虽在实施例7中稍有声响特性降低，但各实施例均可得到可满足条件的声响特性。

(实施例12、比较例6～7、参考例1)

为了验证本发明的波形压力护圈的优越性，在实施例12及参考例1中使用图2所示的具有球面部及曲面部的波形压力护圈，在比较例6及比较例7中使用图20所示的现有波形压力护圈，应用表4所示的润滑脂组成物进行了与上述同样的(1)轴承动扭矩试验、(2)轴承护圈声测定及(3)轴承声响耐久试验。另外，关于(3)轴承声响耐久试验，旋转3000小时，在旋转1000小时后和旋转3000小时后进行了声响测定。(2)轴承护圈声测定及(3)轴承声响耐久试验的结果一并记录在表4中。关于(1)轴承动扭矩试验的结果，图17表示了相对于旋转时间的扭矩变化。

由表4及图17可知，即使使用同一润滑脂组成物，组装了本发明的具有球面部及曲面部的波形压力护圈的球轴承，也可改善轴承扭矩、护圈声及声响寿命。尤其是，在填充了将含有长纤维状物的金属皂配合于混合油中的润滑脂组成物的实施例12中，得到了最佳的结果。

另外，表4及图17是使用了波形压力护圈的第一球轴承及第二球轴承的结果，但使用冠型护圈的第三球轴承及第四球轴承也可得到同样的结果。

(实施例13～28、比较例8～12)

以实施例1～11及比较例1～5的顺序，按表5～表8所示的配比调制了润滑脂组成物。另外，所用的聚α-烯烃油动粘度为33mm²/s(40℃)、聚α-烯烃油B的动粘度为60mm²/s(40℃)、聚α-烯烃油C的动粘度为100mm²/s(40℃)、矿物油的动粘度为130mm²/s(40℃)、二酯油的动粘度为12mm²/s(40℃)、多元醇酯油A的动粘度为760mm²/s(100℃)、多元醇酯油B的动粘度为33mm²/s(40℃)、多元醇酯油C的动粘度为200mm²/s(40℃)、烷基二苯醚油A的动粘度为100mm²/s(40℃)、烷基二苯醚油B的动粘度为67mm²/s(40℃)。另外，基础油(含极性基润滑油和非极性润滑油的混合物)动粘度(40℃)及混合稠度到在同一表中。

使用各润滑脂组成物进行了上述的(1)轴承动扭矩试验、(2)轴承护圈声测定、(3)微振磨损试验及(4)轴承声响耐久试验。将各个结果以同样的判定基准示于表5～表8。另外，使用的试验轴承的内圈轨道的槽R及外圈轨道的槽R如下：

实施例13：内圈轨道的槽R＝51.75％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例14：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝52.5％

实施例15：内圈轨道的槽R＝52.5％，外圈轨道的槽R＝54.5％

实施例16：内圈轨道的槽R＝53.0％，外圈轨道的槽R＝55.0％

实施例17：内圈轨道的槽R＝56.0％，外圈轨道的槽R＝58.0％

实施例18：内圈轨道的槽R＝50.5％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例19：内圈轨道的槽R＝59.0％，外圈轨道的槽R＝59.75％

实施例20～23(均相同)：内圈轨道的槽R＝51.0％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例24～28(均相同)：内圈轨道的槽R＝51.75％，外圈轨道的槽R＝53.0％

比较例8～12(均相同)：内圈轨道的槽R＝52.0％，外圈轨道的槽R＝52.0％

如表5～表8所示，各实施例均得到了比比较例优异的结果。

在实施例13～实施例28中，若选择动扭矩为◎且声响特性为○的，求内圈轨道的断面形状的曲率半径及外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的下限值及上限值，则内圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的51.0％以上56.0％以下，外圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的52.5％以上58.0％以下。另外，在内圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的50.5％以上56.0％以下，外圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的53.0％以上58.0％以下时，得到了同等的结果。

根据上述实施例及比较例，本发明理想的内圈轨道的断面形状的曲率半径及外圈轨道的断面形状的曲率半径和滚珠直径的尺寸关系汇总显示于图18中。图中，区域①表示本发明的范围，区域②表示更理想的范围，区域③表示再理想的范围，区域④表示最理想的范围，低扭矩、声响特性、耐微振磨损性以区域①＜区域②＜区域③＜区域④的顺序变得良好。另外，直线Y是连结内圈轨道的断面形状的曲率半径和外圈轨道的断面形状的曲率半径相同的点的直线，在该直线Y的上侧即外圈轨道的断面形状的曲率半径大于内圈轨道的断面形状的曲率半径的范围内，内圈与滚珠及外圈与滚珠的接触面积及面压之差变小，扭矩降低及声响特性更好。

(实施例29～52、比较例13～16)

以实施例1～11及比较例1～5的顺序，按表9～表13所示的配比调制了润滑脂组成物。另外，所用的聚α-烯烃油动粘度为33mm²/s(40℃)、聚α-烯烃油B的动粘度为60mm²/s(40℃)、聚α-烯烃油C的动粘度为100mm²/s(40℃)、矿物油的动粘度为130mm²/s(40℃)、二酯油的动粘度为12mm²/s(40℃)、多元醇酯油A的动粘度为760mm²/s(100℃)、多元醇酯油B的动粘度为33mm²/s(40℃)、多元醇酯油C的动粘度为200mm²/s(40℃)、烷基二苯醚油A的动粘度为100mm²/s(40℃)、烷基二苯醚油B的动粘度为67mm²/s(40℃)。另外，基础油(含极性基润滑油和非极性润滑油的混合物)动粘度(40℃)及混合稠度到在同一表中。

使用各润滑脂组成物进行了上述的(1)轴承动扭矩试验、(2)轴承护圈声测定、(3)微振磨损试验及(4)轴承声响耐久试验。将各个结果以同样的判定基准示于表9～表13。另外，使用的试验轴承的内圈轨道的槽R及外圈轨道的槽R如下：

实施例29：内圈轨道的槽R＝51.75％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例30：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝52.5％

实施例31：内圈轨道的槽R＝52.5％，外圈轨道的槽R＝54.5％

实施例32：内圈轨道的槽R＝53.0％，外圈轨道的槽R＝55.0％

实施例33：内圈轨道的槽R＝56.0％，外圈轨道的槽R＝58.0％

比较例13：内圈轨道的槽R＝51.0％，外圈轨道的槽R＝53.0％

比较例14：内圈轨道的槽R＝59.0％，外圈轨道的槽R＝59.75％

实施例34～37(均相同)：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例38：内圈轨道的槽R＝51.75％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例39：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝52.5％

实施例40：内圈轨道的槽R＝52.5％，外圈轨道的槽R＝54.5％

实施例41：内圈轨道的槽R＝53.0％，外圈轨道的槽R＝55.0％

实施例42：内圈轨道的槽R＝56.0％，外圈轨道的槽R＝58.0％

比较例15：内圈轨道的槽R＝51.0％，外圈轨道的槽R＝53.0％

比较例16：内圈轨道的槽R＝59.0％，外圈轨道的槽R＝59.75％

实施例43～51(均相同)：内圈轨道的槽R＝51.5％，外圈轨道的槽R＝53.0％

实施例52：内圈轨道的槽R＝52.5％，外圈轨道的槽R＝53.0％

如表9～表13所示，各实施例均得到了比比较例优异的结果。

在实施例29～实施例52中，在基础油的动粘度为25mm²/s(40℃)～150mm²/s(40℃)的范围内求内圈轨道的断面形状的曲率半径及外圈轨道的断面形状的曲率半径相对于滚珠直径的下限值及上限值时，在内圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的51.0％以上56.0％以下，外圈轨道的断面形状的曲率半径是滚珠直径的52.5％以上58.0％以下时得到了优异的结果。这样的曲率半径的比率范围仿照图18示于图19中。另外，在实施例52中，尽管基础油动粘度很低为25mm²/s(40℃)，但微振磨损特性(声响特性)良好，这是由于将槽R设定得较大，使内圈轨道的断面形状的曲率半径为滚珠直径的52.5％的缘故。

如上所述，根据本发明，可提供一种可降低护圈声、实现低振动化、降低微振磨损损伤(磨耗)，实现低扭矩化及改善声响耐久性的球轴承。

Claims

1. 一种球轴承，包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，其特征在于，

2. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，所述护圈的曲面部的曲率半径为无限大。

3. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有5～70质量％的具有极性基的润滑油。

4. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，所述金属皂是有机脂肪酸金属盐或有机羟基脂肪酸金属盐。

5. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，所述润滑脂的混合稠度是250～330。

6. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径大于所述内圈轨道的断面形状的曲率半径。

7. 如权利要求1所述的球轴承，其特征在于，轴承单体具有内部间隙且至少负载轴向载荷而在接触角为0°以外使用。

8. 如权利要求7所述的球轴承，其特征在于，构成空穴的球面部和滚珠的滚动面滑接的接点角度大于轴承的接触角。

9. 一种球轴承，包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，其特征在于，

所述润滑脂是在混合分子结构中具有极性基的润滑油和无极性润滑油构成的基础油中，配合了包含30质量％以上纤维长度至少为3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂的润滑脂组成物；

同时，所述护圈的空穴内周面由球面部和曲面部构成，其中，所述球面部由曲率半径稍大于所述滚珠的曲率半径的球状凹面构成，所述曲面部具有大于所述球面部的曲率半径且自所述球面部的端缘向所述各空穴的开口侧端缘光滑连接；

所述内圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的50.5％以上、56.0％以下，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的53.0％以上、58.0％以下。

10. 如权利要求9所述的球轴承，其特征在于，所述护圈的曲面部的曲率半径为无限大。

11. 如权利要求9所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有5～70质量％的具有极性基的润滑油。

12. 如权利要求1或9所述的球轴承，其特征在于，所述基础油40℃的动粘度为10mm²/s～500mm²/s。

13. 如权利要求12所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有40℃的动粘度为2000mm²/s～100000mm²/s的含极性基润滑油。

14. 如权利要求13所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有40℃的动粘度为10mm²/s～150mm²/s的低粘度含极性基润滑油。

15. 如权利要求13所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有40℃的动粘度为150mm²/s～2000mm²/s的中粘度含极性基润滑油。

16. 如权利要求13所述的球轴承，其特征在于，所述基础油含有基础油整体的5～30质量％的40℃的动粘度为2000mm²/s～100000mm²/s的含极性基润滑油。

17. 如权利要求14所述的球轴承，其特征在于，所述低粘度含极性基润滑油为多元醇酯油、合成双脂润滑油及醚油的至少一种。

18. 一种球轴承，包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，其特征在于，

所述润滑脂是在基础油中配合包含30质量％以下纤维长度至少为3μm的长纤维状物的金属皂类增稠剂的润滑脂组成物；

所述内圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的51.5％～56.0％，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径是所述滚珠直径的52.5％～58.0％。

19. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，所述护圈的曲面部的曲率半径为无限大。

20. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，所述基础油40℃的动粘度为25mm²/s～150mm²/s。

21. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，所述金属皂是有机脂肪酸金属盐或有机羟基脂肪酸金属盐。

22. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，所述润滑脂的混合稠度是250～330。

23. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，所述外圈轨道的断面形状的曲率半径大于所述内圈轨道的断面形状的曲率半径。

24. 如权利要求18所述的球轴承，其特征在于，轴承单体具有内部间隙且至少负载轴向载荷而在接触角为0°以外使用。

25. 如权利要求24所述的球轴承，其特征在于，构成空穴的球面部和滚珠的滚动面滑接的接点角度大于轴承的接触角。

26. 一种球轴承，包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，其特征在于，

所述护圈是轴承用护圈，其整体形成圆环状，在圆周方向的多个部位形成用空穴面收容保持滚珠的空穴，且在各空穴的轴向的一侧设有开口宽度小于所述滚珠直径的开口部，所述轴向的所述滚珠的滚动面和所述空穴面之间的轴向间隙δ与所述滚珠的直径Da的关系设定为δ/Da＝-0.01～0.02的范围，

27. 如权利要求26所述的球轴承，其特征在于，所述空穴面由设于所述开口部内侧的一对第一空穴面和设于这些第一空穴面之间的第二空穴面构成，所述第一空穴面的曲率半径的中心相对于与所述滚珠的旋转中心大致一致的所述第二空穴面的曲率半径的中心，沿所述轴向或圆周方向偏置。

28. 如权利要求26所述的球轴承，其特征在于，轴承单体具有内部间隙且在至少负载轴向载荷的状态下使用，所述空穴中三个以上设定为：所述轴向的所述滚珠的滚动面和所述空穴面之间的轴向间隙δ与所述滚珠的直径Da的关系设定为δ/Da＝-0.01～0.02的范围。

29. 一种球轴承，包括内周面具有外圈轨道的外圈、外周面具有内圈轨道的内圈、滚动自如地设在外圈轨道和内圈轨道之间的多个滚珠和保持多个滚珠并使其滚动自如的护圈，在外圈轨道和内圈轨道之间的空间内封装有润滑脂，其特征在于，

30. 如权利要求29所述的球轴承，其特征在于，所述空穴面由设于所述开口部内侧的一对第一空穴面和设于这些第一空穴面之间的第二空穴面构成，所述第一空穴面的曲率半径的中心相对于与所述滚珠的旋转中心大致一致的所述第二空穴面的曲率半径的中心，沿所述轴向或圆周方向偏置。

31. 如权利要求29所述的球轴承，其特征在于，轴承单体具有内部间隙且在至少负载轴向载荷的状态下使用，所述空穴中三个以上设定为：所述轴向的所述滚珠的滚动面和所述空穴面之间的轴向间隙δ与所述滚珠的直径Da的关系设定为δ/Da＝-0.01～0.02的范围。