滚动轴承 【技术领域】
本发明涉及一种可以接收径向负载、双向轴向负载和力矩负载的滚动轴承，所述滚动轴承适用于工业机器、机器人、医学设备、食品设备、半导体/液晶制造设备、直接驱动电动机，以及光学和光电设备。
本发明也涉及一种无需使用减速器而驱动直接与电动机相连的负载的直接驱动电动机。
背景技术
作为可以单独地接收径向负荷、双轴向负荷和力矩负荷的轴承，交叉滚子轴承，四点接触滚珠轴承和三点接触滚珠轴承是公知的。
由于滚动元件是滚子，在两点与轴承环线接触，因此交叉滚子轴承具有大力矩刚度的优点。
由于滚动元件是球状物，并且在四点或三点与轴承环点接触，因此四点接触滚珠轴承或三点接触滚珠轴承具有低扭矩、平稳操作的优点。
图35显示一种普通的直接驱动电动机的示例。在这种类型的直接驱动电动机中，支撑转动和负荷的轴承使用图36所示的交叉滚子轴承。该轴承包括配备有转子17并被脉冲星环(pulsar ring)19固定的外座圈200，还包括配备有定子18并被位置传感器20固定的内座圈201。通过激励线圈21，转子17和脉冲星环19被转动，从而使位置传感器20检测脉冲星环19的不规律性，并利用控制器控制转速和位置。
由于(1)高负荷能力、(2)高刚度、(3)简单电机结构的要求，因此将交叉滚子轴承作为直接驱动电动机的轴承。
即交叉滚子轴承具有如图35所示的圆柱形滚柱的滚动体300，滚动体300被设置成彼此垂直并承受预负荷，以实现高负荷能力和高刚度。
然而，虽然交叉滚子轴承具有力矩刚度大的优点，但是在滚动体和轴承环之间具有相对速度，导致滚柱很容易偏斜，从而很容易出现扭矩不稳定现象的缺点。
还有，与同尺寸的交叉滚子轴承相比，由于滚动体是球状物，所以四点接触滚珠轴承或三点接触滚珠轴承具有更低扭矩地优点，但是缺点是力矩刚度小。当径向负载比轴向负载大时，或施加纯径向负载时，球的自旋很大，由于每个球在四点或三点与轴承环接触，因此无法获得小自旋的耐磨损性能。
此外，即使微小地改善了耐磨损性能，轴承间隙总是被正设定，从而降低了轴承的力矩刚度。
为了解决上述问题，日本专利文献JP-A-2001-50264公开了一种新型和有效的滚动轴承。
这种滚动轴承包括被结合在作为一对轴承环的外座圈30和内座圈40之间的多个滚动体60。每个轴承环30、40具有由滚道表面31、41组成的滚道槽50，其半径比滚动体60的半径大，至少一个轴承环30(40)包括两个滚道表面，滚动体60具有滚动接触表面的外径61，所述滚动接触表面在轴向具有曲率，并在圆周上交替地交叉设置，如图37所示，在一点或两点，每个滚动体60的外径61总是与彼此相对的一个轴承环30(40)的滚道表面31(41)以及另一个轴承环40的滚道表面41(31)接触。特定形式的滚动体60是具有一组平面部位(相对表面)62、62的上和下切球(球的上部和下部被切除，形成相对的表面，在下文叙述中，所述切球含义不变)，如图37和38所示，外径61是滚动接触面。
在日本专利文献JP-A-2001-50264中，为了稳定上述形式的滚动体60的姿态，使用用于保持和导向所述滚动体60的保持器70(参考图37和38)，该保持器70带有穴80的至少两个轴向相对的表面(轴向导向面)81、81。但是，为了在保持器70的穴80内容纳滚动体60，当实际组装轴承时，外座圈30和内座圈40中至少一个必须被分开。因此，在组装时需要控制被分开的外座圈30、30的径向偏移。在图中，附图标记90代表紧固螺栓。同样，也存在着使用轴承环分开结构不易实现轴承低成本的显著问题。
同样，在专利文献DE4334195中介绍了使用上述滚动体60的滚动轴承。然而，在专利文献DE4334195中，内座圈和外座圈整体形成，对于内座圈和外座圈的滚道槽来说，没有为了使滚动体在由外座圈和内座圈所组成的槽空间内进行转动提供特殊的结构。因此，特别是在施加预载时，难以在该槽空间内使滚动体转动，从而最终难以进行组装。
在普通的直接驱动电动机中，由于使用普通的交叉滚子轴承，转速具有上限。也就是对于这种轴承结构，交替设置的滚动体300是圆柱滚子，滚动体300的滚动接触表面301和轴承环201、200的滚道槽500是线性接触，从而轴承扭矩很大并且产生大量的热量，因此在使用中有转速限制。
【发明内容】
鉴于上述现有技术的问题提出本发明。本发明的第一目的是提供一种滚动轴承，在滚动体和滚道槽之间的自旋滑动被遏制，并且滚动阻力减少以使转矩下降，因此即使轴承环是整体类型的，也能容易地装配滚动体。
本发明的另一目的是提供一种滚动轴承，即使在整体类型的轴承环和保持器被组装起来的状态下，也能容易地装配滚动体。
同样的，本发明的第二目的是提供一种具有更高速度同时不损坏普通直接驱动电动机性能的直接驱动电动机。
实现本发明第一目的的技术措施是一种滚动轴承，其特征在于多个滚动体被组装在一对轴承环之间，每个轴承环具有包括滚道表面的滚道槽，所述滚道表面的半径比所述滚动体的半径大，至少一个轴承环包括两个滚道表面，所述滚动体具有在轴向带有曲率的滚动接触面的外径，滚动体被交叉设置，从而使滚动体转动中心轴线在轴承环的周向上交替地倾斜，每个滚动体的外周面总是在一点或总共在两点与一个轴承环的滚道表面以及另一个轴承环的滚道表面接触，所述两个轴承环的滚道表面彼此相对，一对轴承环是整体形成的，并且有希望深度的槽被设置在用于一个或两个轴承环的滚道槽的一部分中。
而且，所述滚动轴承还包括用于在一对轴承环之间保持多个滚动体的保持器，在用于保持所述滚动体的穴内，所述保持器仅具有一个轴向穴面，与所述轴向穴面相对的面是敞开的，其中，对应于在所述轴承环的周向上彼此交叉配合的滚动体的倾斜方向，所述轴向穴面在沿轴向上的彼此相对侧倾斜设置。每个滚动体具有至少一个平面部位，该平面部位与所述保持器的轴向穴面接触。
所述滚动轴承还包括用于在一对轴承环之间保持多个滚动体的保持器，并且在用于保持滚动体的穴内，所述保持器仅具有一个轴向穴面，其中，对应于在轴承环的周向上彼此交叉配合的所述滚动体的倾斜方向，所述轴向穴面在沿轴向上的彼此相对侧倾斜设置。每个滚动体可以是具有一组相对面的上切球和下切球，滚动体转动中心轴线与所述相对面垂直。
而且，所述滚动体是具有一切面的单侧切球，其中所述滚动体的转动中心轴线与所述切面垂直。
利用那些技术手段，在内外座圈和保持器被组装起来的状态下，可以插入滚动体。即使当轴承环是整体类型时，每个被插入的滚动体通过设置在滚道槽上的小槽可在形成在轴承环之间的槽空间内转动。同样地，保持器穴的一侧在轴向上是敞开的，在内外座圈以及保持器被组装后，滚动体可以被一个接一个地装配。利用这种保持器结构，与普通的两个面相比，滚动体的轴向导向面被减少为一个面，从而，用于保持滚动体的力减少。因而，保持器和滚动体之间端面上所产生的摩擦被极大地减少(减少大约一半)，扭矩被减少。
为了实现第二个目的，本发明的技术手段是一种具有下述结构的直接驱动电动机，定子被设置在转子的内侧和外侧中的至少一个或者两者上，设置轴承支撑所述转动和负载，其中通过直接与负载相连，无需使用减速器，所述电动机可以被驱动，其特征在于，所述轴承是具有上述结构的滚动轴承。
此外，直接驱动电动机具有下述结构，定子被设置在转子的内侧和外侧中的至少一个或者两者上，设置轴承支撑所述转动和负载，其中无需使用减速器，通过直接与负载相连，所述电动机就可以驱动负载，其特征在于，所述轴承具有被组装在一对轴承环之间的多个滚动体，所述每个轴承环具有包括滚道表面的滚道槽，所述滚道表面的半径比所述滚动体的半径大，至少一个轴承环包括两个滚道表面，其中每个滚动体具有在轴向带有曲率的滚动接触面的外径，滚动体被交叉设置，从而使滚动体转动中心轴线在轴承的周向上交替地相互倾斜，每个滚动体的外周面总是在一点或总共在两点与一个轴承环的滚道表面以及另一个轴承环的滚道表面点接触，所述两个轴承环的滚道表面彼此相对。
此时，每个滚动体是一个具有一组相对表面的上切球和下切球，其中，所述滚动体的旋转中心轴线与每个相对面垂直。此外，多个滚动体是具有一切面的单侧切球，所述滚动体的旋转中心轴线与所述切面垂直。
【附图说明】
图1是示出根据本发明第一实施例的滚动轴承的示意性、有局部省略的剖视图；
图2是示意性有局部省略的平面视图，其示出将滚动体配合到本发明滚动轴承中的保持器里的方向；
图3是示出将滚动体组装到本发明滚动轴承里的一个实施例的透视图；
图4是示出将滚动体组装到本发明滚动轴承里的另一个实施例的透视图；
图5是示出将滚动体组装到本发明滚动轴承里的另一个实施例的透视图；
图6是有局部剖切的示意性剖面图，其示出装配有本发明滚动轴承的直接驱动电动机的一个实施例；
图7是一个图表，其示出该实施例的轴承和普通轴承的轴承转矩和其变动的实验结果；
图8是示出根据本发明第二实施例的滚动轴承的剖面图；
图9是示出滚动体一个实施例的透视图；
图10是一个图表，其示出单式轴承上动态扭矩的测量数据；
图11是有局部剖切的剖面图，其示出根据本发明第三实施例的滚动轴承；
图12是有局部剖切的剖面图，其示出根据本发明第四实施例的滚动轴承；
图13是有局部剖切的剖面图，其示出根据本发明第五实施例的滚动轴承；
图14是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第六实施例的滚动轴承；
图15是示出分离件一个实施例的放大透视图；
图16是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第七实施例的滚动轴承；
图17是示出滚动体另一个实施例的放大透视图；
图18是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第八实施例的滚动轴承；
图19是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第九七实施例的滚动轴承；
图20是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十实施例的滚动轴承；
图21是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十一实施例的滚动轴承；
图22是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十二实施例的滚动轴承；
图23是示出保持器另一个实施例的放大透视图；
图24是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十三实施例的滚动轴承；
图25是示出滚动体另一个实施例的放大透视图；
图26是有局部省略的平面视图，其示出保持器的另一个实施例；
图27是沿图26中线I-I所作的保持器的剖面图；
图28是示出保持器另一个实施例的剖面图；
图29是有局部省略的平面视图，其示出保持器的另一个实施例；
图30是沿图29中线II-II所作的保持器的剖面图；
图31是在第十三实施例中所使用的分离件的放大透视图；
图32是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十四实施例的滚动轴承；
图33是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十五实施例的滚动轴承；
图34是有局部剖切的纵向剖面图，其示出根据本发明第十六实施例的滚动轴承；
图35是有局部剖切的剖面图，其示出普通的直接驱动电动机；
图36是示出交叉滚子轴承的纵向剖面图；
图37是有局部省略的示意性剖面图，其示出一种普通的滚动轴承；
图38是有局部省略的示意性平面图，其示出将滚动体组装到普通滚动轴承中的保持器内的方向。
在图中，附图标记A表示滚动轴承，附图标记1表示外座圈，附图标记2表示内座圈，附图标记3表示滚道槽，附图标记4表示槽(用于转动)，附图标记5表示滚动体，附图标记5a表示外径，附图标记5b表示平面部分，附图标记5f表示连接部分，附图标记6表示保持器，附图标记7表示穴，附图标记7b表示轴向穴面，附图标记B表示滚动轴承，附图标记101表示外座圈，附图标记102表示内座圈，附图标记103表示滚道槽，附图标记105表示滚动体，附图标记105a表示外径，附图标记105b表示相对面，附图标记105c表示转动中心轴线，附图标记17表示转子，附图标记18表示定子，附图标记19表示脉冲星环，附图标记20表示位置传感器，附图标记21表示线圈。
【具体实施方式】
下文结合附图介绍本发明的第一实施例。该实施例仅用于说明本发明，并不限制本发明，在本发明的范围内，可以进行各种改进。
如图1所示，滚动轴承A具有多个滚动体5、5…，通过保持器6，所述滚动体5被组装在形成于被整体模制成的轴承环1(轴承外座圈)内径上和被整体模制成的轴承环2(轴承内座圈)外径上的滚道槽3内。在图1中，附图标记8表示密封槽。在该实施例中，图中省略了密封板(密封遮板)，但是如果需要，可以适合地提供密封板。诸如轴承尺寸、接触角度、滚动体直径和材料的要素是不受限制的。
根据该实施例，由于作为轴承环的外座圈1和内座圈2被整体模制成，包括相关元件的轴承环的制造成本、组装管理和组装成本被极大地降低。
滚道槽3包括有比滚动体5的半径大的半径的滚道表面1a.1b、2a.2b。
在本发明的范围内，滚道表面可以被适合地选择，只要至少一个轴承环的滚道槽由两个滚道表面构成就行。
每个滚道表面1a、1b、2a、2b的形状可以是任意的，例如横截面是弧形或V字形，只要其适合于滚动体5的滚动就行。也可以是曲线的或线性的，并没有特别的限制。在该实施例中，滚道表面的形状是由两个圆弧形成的所谓的哥特式拱形(Gothic arch)，所述两个圆弧的圆心交叉设置。
在内座圈2的滚道槽3的一部分上切出比滚道槽3还小的槽4。
在该实施例中，该较小槽(例如槽半径大约是0.8毫米)具有半圆形横截面和所希望的深度，并且在由内座圈2的滚道表面2a、2b组成的滚道槽3的中心周向连续。槽4的主要用作在装配滚动体5时的转动的槽。也就是随后所述的滚动体5的滚动接触表面5a和平面部分5b之间的连接部分(交界处)5f在装入时被插入槽4内以使滚动体5在滚道槽3的空间内可以转动。润滑剂可以被注入所述槽4内，由于在保持滚道表面上的润滑剂(油、油脂等)的润滑剂保持功能的作用，因此可以获得稳定的轴承寿命。
槽4的形状、径向深度和轴向宽度优选为最小尺寸，以便尽可能地增大滚道表面。然而，如果滚动体5的滚动接触表面5a和平面部分5b之间的连接部分5f被部分地插入到槽4内，这种情况也在本发明的范围内，并不特定局限于示例实施例，在本发明的范围内，可以进行各种改进。例如，可以制造大约45度的倒角。
从内部看，滚动体5被周向设置，在周向方向上可以间断地设置具有所希望长度的槽4，这种情况也在本发明的范围内。
通过取消边缘，滚道表面2a、2b之间的连接部分2c可以被形成为R形。
在该实施例中，如上所述，槽4仅被设置在内座圈2的滚道槽3内，但是槽4也可以被设置在外座圈1的滚道槽3内，或设置在外座圈1和内座圈2中。
滚动体5具有外径5a，滚动接触面在轴向上具有曲率，并具有比每个滚道表面1a、1b、2a、2b半径还小的半径的任意形状。滚动体5被交替交叉设置成邻近滚动体5，每个滚动体5的外径5a总是在两点与一个轴承环1的滚道表面1a、1b以及另一个轴承环2的滚道表面2a、2b接触。
在该实施例中，滚动体5是具有一组平面部分(相背表面)5b、5b的上切球和下切球(带有这种结构，其中球的上下部分被切去，形成平面部分5b、5b，在下文中相同)，例如如图3放大显示。滚动体5、5…进行组装，从而使垂直于平面部分5b、5b的转动轴线5c可以彼此交叉，并且每个滚动体5的外径5a总是在两点与一个轴承环1的滚道表面1a、1b以及另一个轴承环2的滚道表面2a、2b接触。在图中，附图标记5f表示滚动体5的滚动接触面5a和平面部分5b之间的连接部分(交界处)。
滚动体5的上切割和下切割的宽度没有特别的限制，上下切割宽度的比值可以相等或不相等，在本发明的范围内可以任意设置。也就是虽然在本实施例中，平面部分5b、5b是对称的，滚动体5的平面部分5b、5b可以是对称或不对称的，这些情况也在本发明的范围内。
如图4所示，在具有不对称平面部分5b、5d的滚动体(上和下切球)5上，在大端的平面部分5d面对轴承的内座圈2，从而使滚动体5的转动更稳定并且可以实现低扭矩。
滚动体5的整体形状，是否具有相对表面5b、5b，外径5a轴向上的曲率大小并不局限于上述的说明，可以在本发明范围内任意改变。也就是，例如可以提供两个非平行表面(平面部分)，代替平面部分5b、5b，转动中心轴线垂直于这两个表面(未示出)。
滚动体可以是单侧切球，也就是如图5所示，球的一侧被切除，从而提供一个平面部分(切面)5e。
平面部位5b(5d，5e)是任意形状，可以被有选择地改变从而实现形状优化或尺寸。
滚动体5、5…用下述方式组合，即垂直于相邻滚动体5、5的平面部位5b.5b、5b.5b的转动中心轴线5c、5c可以彼此交叉。交叉状态可以垂直或不垂直。
滚动体5被交叉设置的方式并不受特定限制，其中滚动体5可以不被周向交替设置，只要相同数量的滚动体被设置在两侧就行。也就是，滚动体5可以每隔一个交叉或每隔两个交叉，或每隔两个、一个、一个和两个，只要相同数量的滚动体被设置在两侧就行，上述这些方案均在本发明的范围内。
每个滚动体5、5的运动在保持器6内被引导(参考图2)。
保持器6被形成为一环形，其中，用于保持和引导滚动体5的多个穴(保持部位)7周向设置，每个穴7具有两个周向相对设置的穴面(周向导向面)7a、7a，在轴向上仅有一个穴面7b(用于轴向稳定滚动体的姿态的轴向导向面)，相对面是敞开的(敞开面)。在轴向上，轴向穴面7b在彼此相对侧被倾斜设置，对应于彼此交叉组合的滚动体5的倾斜方向。周向穴面7a的形状不受特定限制，可以是任意形状。
轴向穴面7b被形成为从外径6a到内径6b倾斜，以便在滚动体5的外座圈相对侧上引导平面部分5b(面对图1的左上方)。因此，穴7中内径的开口7d比外径的开口7c大。
穴面7b的倾角可以是任意的，根据设置在滚道槽3空间内的滚动体5的角度而确定。
在该实施例中，对应于滚动体5的数量，在圆周上等间距设置且在周向相邻的穴7的轴向穴面7b在周向上被交替交叉设置，相邻滚动体5、5被交替组合，从而，如上所述，垂直于平面部位5b.5b、5b.5b的转动中心轴线5c、5c可以彼此交叉设置。
在该实施例中，对应于滚动体5的数量，穴7在圆周上等间距地、交替地交叉设置。然而，穴7的布置并不受特殊的限制，穴7可以每隔两个，或每隔两个、一个、一个和两个地交叉设置，只要两侧的穴7的数量相同就可以，所有这些情况均在本发明的范围内。因而采用上述方式，保持器周向配备有穴，其中滚动体5被设置在所述穴内。
保持器6的导向方法并不受限制，可以是内座圈导向、外座圈导向或滚动体导向。在本实施例中，保持器6的结构是整体的，但不局限于此，可以由几个元件构成保持器。
在该实施例中，当保持器6与外座圈1和内座圈2被组装在一起后，滚动体5从保持器6的开口侧相继插入轴承滚道槽3的空间内。
在本实施例中，滚动轴承是预载产品，但是也可能是间隙产品。
预载被施加在滚动体和滚道表面之间的状态并不受特殊限制，但是预载可以在制造阶段施加或在制造阶段不施加，这些均在本发明的范围内。
轴承环1、2以及轴承的滚动体5的材料通常是滚珠轴承钢，但是可以从不锈钢或陶瓷中选择，以改善在使用环境下的耐蚀性或耐热性。
可以从机加工保持器、压制保持器和树脂保持器中选择保持器6，并且所述保持器可以由本发明范围内的诸如黄铜或铁的金属、或者诸如聚酰胺66(尼龙66)或聚苯硫醚(PPS)的合成树脂制造。
在该实施例中，滚动体5的外径5a与彼此相对的外座圈1的滚道表面1b以及内座圈2的滚道表面2a点接触(接触点是11、11)，相邻滚动元件5与外座圈1的滚道表面1a以及内座圈2的滚道表面2b点接触(接触点是12、12)。滚动体5、5以接触角交替地交叉分布，因此一个轴承可以接收径向负载、双向轴向负载和力矩负载。
此外如图6所示，本实施例的滚动轴承A被组装到直接驱动电动机中，从而可以提供比普通电动机更优异的电动机。
图6示意性示出直接驱动电动机的实施例。在图6中，附图标记17表示转子、18表示定子、21表示线圈。滚动轴承A被组装在定子17和转子18之间。通过激励线圈21，转动转子17和脉冲星环19，从而使位置传感器20检测到脉冲星环19的凹部和凸部，转动速度和位置可由控制器(未示出)所控制。在该实施例中，使用电动机的外侧转动的外转子类型，但是，毫无疑问，可以使用电动机的内侧转动的内转子类型。
轴承外座圈1被装配在转子17上并被脉冲星环19固定。另一方面，轴承内环2被装配在缠绕有线圈21的定子18上，并与位置传感器20固定在一起。
与普通直接驱动电动机相比，除滚动轴承A之外，本实施例的直接驱动电动机具有相同的公知构造，但是并不受限于所示示例，在本发明范围内，也可以改变成其它公知构造。
采用这种方式，保持在直接驱动电动机内的滚动轴承A的构造可以是由上述实施例中的滚动轴承所构成，从而使轴承扭矩被降低，以低于普通的交叉滚子轴承，并且可以遏制发热。通过在轴承上施加预载，可以获得刚度。因而，在不损坏普通直接驱动电动机功能的前提下，可以实现高速。
第一实施例的滚动轴承A(图1的实施例产品)和普通滚动轴承(图37所示的普通产品)的轴承扭矩和扭矩变化的试验结果示出在图7中。
测试轴承：外径90×内径60×宽度13
滚动体数量28(每行14个)
滚动体直径6.35
平面部分之间宽度4毫米
轴向间隙-15μm的预载产品
接触角30度
根据试验结果，已经发现，本实施例的轴承A比普通轴承的扭矩小(图37和38)。而且还发现，轴承扭矩的变化非常小。
由于此次测试轴承是预载产品，滚动体被完全插入槽内，因此外座圈受热而膨胀并且带有间隙组装。
已经确认，无需加热外座圈，利用滚动体的内和外座圈之间的相对移动，滚动体可以被直接推进槽内。在插入时，小心不要损伤滚动接触面。
下文结合附图详细介绍本发明直接驱动电动机的另一个实施例。这个实施例仅是本发明的一个实施例，并不限制本发明。
除了轴承元件之外，与图6所示直接驱动电动机相比，该实施例的直接驱动电动机具有相同的公知构造。在下文中，本发明特征部分的轴承构造将会通过结合第二至第十六实施例进行说明。除了轴承元件之外，直接驱动电动机的结构并不局限于所示示例，可以被适合地改变到本发明范围内的其它公知结构。
第二实施例
如图8所示，通过将多个滚动体105、105…组装到形成在轴承环(轴承外座圈)101的内径和轴承环(轴承内座圈)102的外径之间的滚道槽103内，从而构成第二实施例的滚动轴承A。轴承外座圈101被装配在转子17上并被脉冲星环19固定。轴承内环102被装配在缠绕有线圈21的定子18上，并与位置传感器20固定在一起。
滚动轴承A形成有具有希望形状的滚道槽103，所述滚道槽103由形成在一个轴承环(外座圈)101的内径和另一个轴承环(内座圈)102的外径之间的滚道表面所组成。在该实施例中，轴承环(外座圈)101在宽度方向中心被轴向分成两个，轴承环(内座圈)102是整体的。
在本发明的范围内，至少一个或两个轴承环101、102可以在宽度方向被中心轴向分成两个，或者没有轴承环102、102可以被分开。同样地，在两分类型中，利用螺栓和铆钉将轴承环组装在一起。
滚道槽103包括半径比滚动体105的半径还大的滚道表面101a.101b、102a.102b。在本发明范围内，仅需要至少一个轴承环的滚道槽由两个滚道表面所组成。
滚道表面101a.101b、102a.102b的形状并不受具体限制，例如，横截面可以是弧形或V字形，或曲线或直线，只要适于滚动体105的滚动就行。在该实施例中，例如可以使用哥特式的弧形。
滚动体105具有作为滚动接触面的外径105a，在轴向上具有曲率，并且可以具有任意形状，其半径比滚道表面101a.101b、102a.102的半径小。滚动体105与相邻的滚动体105交替交叉设置，每个滚动体105的外径105a总是在两点与一个轴承环101的滚道表面101a、101b以及另一个轴承环102的滚道表面102a、102b接触。
在该实施例中，滚动体105是具有一组相对表面105b、105b的上切球和下切球(带有这种结构，其中球的上下部分被切去，形成相对的平面部分105b、105b，在下文中相同)，例如，如图9所示。滚动体105、105被组装，从而使垂直于相对表面105b、105b的转动轴线105c可以彼此交叉。每个滚动体5的外径105a总是在两点与一个轴承环101的滚道表面101a、101b以及另一个轴承环102的滚道表面102a、102b接触。
滚动体105的上和下切割宽度没有特别的限制，上下切割宽度的比值可以一致或不一致，在本发明的范围内可以任意设置。也就是虽然在本实施例中，相对表面105b、105b是对称的，相对表面105b、105b可以是对称或不对称的，这些情况均在本发明的范围内。
滚动体105的整体形状，是否具有相对表面105b、105b，外径105a在轴向上的曲率大小并不局限于上述特定的结构，它们可以在本发明范围内任意改变。也就是，例如可以提供两个非平行表面，代替相对表面105b、105b，转动中心轴线105c垂直于这两个面。滚动体105可以是单侧切球，也就是球的一侧被切除，从而提供一个平面部分(切面)。
滚动体105、105…采用下述方式组合，即垂直于相邻滚动体105、105的相对表面105b.105b、105b.105b的转动中心轴线105c、105c可以交替交叉。交叉状态可以垂直或不垂直。
滚动体105交叉设置的方式并不受到特定的限制，只要相同数量的滚动体被设置在两侧就行。也就是，滚动体105可以每隔一个交叉或每隔两个交叉，或每隔两个、一个、一个和两个，只要相同数量的滚动体被设置在两侧就行，上述这些方案均在本发明的范围内。
每个滚动体105、105的运动在保持器106内被引导。
保持器106不受特殊限制，只要具有用于保持和引导滚动体105的保持部位107的形状就行，在本发明范围内，可以进行各种变化。
保持器106的导向方法并不受特别限制，但是，可以是内座圈导向、外座圈导向或滚动体导向。保持器的结构并不受特定限制，可以是整体类型，或由几个部分组成。
例如，保持器106具有在周向被交替形成并交替组装的保持部位107、107…，从而使相邻滚动体105、105的垂直于相对表面105b.105b、105b.105b的转动轴线105c、105c彼此交叉。
预载被施加在滚动体和滚道表面之间的状态并不受特殊限制，也就是预载可以在制造阶段被施加或在制造阶段不施加，这些均在本发明范围内。
轴承环101、102以及轴承的滚动体105的材料通常是滚珠轴承钢，但是可以从不锈钢或陶瓷中选择，以便改善在使用环境中的耐蚀性或耐热性。
可以从机加工保持器、压制保持器和树脂保持器中选择保持器6，并且所述保持器可以由本发明范围内的诸如黄铜或铁的金属、或者诸如聚酰胺66(尼龙66)或聚苯硫醚(PPS)的合成树脂制造。
在第二实施例中，滚动体105的外径105a与彼此相对的外座圈101的滚道表面101a以及内座圈102的滚道表面102b点接触(接触点是111、111)，相邻滚动元件105与外座圈101的滚道表面101b以及内座圈102的滚道表面102a点接触(接触点是112、112)。滚动体105、105以某一接触角交替地交叉分布，从而使轴承可以接收径向负载、双向轴向负载和力矩负载。
图10是图表，其示出在单功轴承上动态扭矩的测量数据。在图10中，菱形涂黑部分表示交叉滚子轴承(通用产品)，带有网状的矩形部分表示本发明中所使用的滚动轴承。
测试轴承：内径120×外径170×宽度25
负载状态：力矩负载162N·m
从图中数据可以清楚地看出，利用符合本发明的滚动轴承的结构，轴承扭矩比通用交叉滚子轴承的扭矩小。
因而，滚动体和轴承环之间的接触状态是点接触，从而使接触宽度更小，扭矩更小，遏制发热，因此应用转动速度范围更宽。而且通过在轴承上施加预载，获得刚度。因而在不损坏通用直接驱动电动机功能的前提下，确保高速。
第三实施例
图11示出第三实施例。在该实施例中，外座圈101被整体形成，并且内座圈102被分成两个，利用螺栓或铆钉104将两个分开的内座圈102、102固定在一起。从而，无需调整预载或间隙。其它结构和动作与第二实施例相同。
第四实施例
图12示出第四实施例的滚动轴承。在该实施例中，外座圈101被整体形成，内座圈102被分成两个，从而替代第二实施例中内座圈102被整体形成，外座圈101被分成两个的方案。其它结构和动作与第二实施例相同。
第五实施例
图13示出第五实施例的滚动轴承。在该实施例中，第二实施例中被分开的外座圈101、101由螺栓或铆钉104固定在一起，因此无需对预载或间隙进行调整。其它结构和动作与第二实施例相同。
第六实施例
图14示出第六实施例的滚动轴承。在该实施例中，外座图101和内座圈102均整体形成，在外座圈101上设置滚动体容纳孔。图15中以大比例示出的分离件(垫圈)108替代第二实施例中的保持器106，从而对滚动体105、105进行导向。
这种结构确保进一步的轴承小型化。
其它结构和动作与第二实施例相同。
分离件108的直径比滚动体105的直径小，其中凹圆槽109、109被交叉地形成在相对表面110、110上，用于保持相邻的滚动体105、105，如上所述，从而使垂直于相对表面105b.105b、105b.105b的转动中心轴线105c、105c彼此交叉。
该圆槽9的曲率几乎等于或大于滚动体105的外径105a。
第七实施例
图16示出第七实施例的滚动轴承。在该实施例中，代替第四实施例中具有对称相对表面105b、105b的滚动体105，使用图17所示的具有不对称相对表面105b、105b的滚动体105(上切球和下切球)，在大端的相对表面105d指向轴承的内座圈102，从而稳定滚动体105的转动，实现更低扭矩。
其它结构和动作与第四实施例相同。
第八实施例
图18示出第八实施例的滚动轴承。在该实施例中，第七实施例的分开的内座圈102、102由螺栓或铆钉104固定，从而无需对预载或间隙进行调整。其它结构和动作与第七实施例相同。
第九实施例
图19示出第九实施例的滚动轴承。在该实施例中，替代第七实施例中的整体外座圈101、101以及两个分开的内座圈102、102，设置两个分开的外座圈101、101和整体的内座圈102，其它结构和动作与第七实施例相同。
第十实施例
图20示出第十实施例的滚动轴承。在该实施例中，第九实施例的两个分开的外座圈101、101由螺栓或铆钉104固定，从而无需对预载或间隙进行调整。其它结构和动作与第七实施例相同。
第十一实施例
图21示出第十一实施例的滚动轴承。在该实施例中，替代第二实施例中的保持器106，设置如图15所示的分离件(垫圈)108，对滚动体105、105进行导向，从而使轴承被制造得更紧凑。其它结构和动作与第二实施例相同。
第十二实施例
图22和23示出第十二实施例的滚动轴承。在该实施例中，替代第二实施例的保持器106，使用图23所示的机加工保持器(环形保持器)106，每个滚动体105的姿态由保持器106保持。
保持器106具有用于组装交替相邻贯通滚动体105、105的保持部位(穴)113，从而使垂直于相对表面105b.105b、105b.105b的转动轴线105c、105c可以彼此交叉，其中，对应于滚动体105..的数量，保持部位113..可以被等间距交替和交叉设置在环形环的圆周上。
每个保持器113的两个侧面113a、113b在轴向上彼此平行，与轴承的转动轴线既不垂直也不平行，并且以和滚动体105的接触角相等的一定角度制成(倾斜)。
每个保持器113的侧面113a、113b之间距离稍大于滚动体105的宽度。
如果保持器113的形状具有倾斜和平行侧面113a、113b，同时侧面113a、113b之间的距离稍大于滚动体105的宽度，穴的整体形状不受特定的限制，而是可以在本发明范围内进行各种改变。
在该实施例中，对应于滚动体105的数量，但不特定局限于此，穴113以等间距交替交叉地设置在圆周上。穴113可以每隔两个，或每隔两个、一个、一个和两个，只要设置在两侧上的穴数量相同就行，这些情况均在本发明的范围内。
在不同因素影响下，旋转过程中的滚动体可能导致自旋或偏斜。增加轴承的转动阻力，或者滚动体不能平稳地转动，除非可良好地控制滚动体的姿态。
因而，保持器106的穴113具有平行、以等于滚动体105接触角的角度倾斜的侧面113a、113b，由于自旋或偏斜而引起的滚动体105的姿态变化被穴的侧面113a、113b所遏制，保持轴承姿态，并且在该实施例中实现轴承的更低扭矩。
其它结构和动作与第二至第五实施例、第七至第十实施例相同。
第十三实施例
图24示出第十三实施例的滚动轴承。
在该实施例中，外座圈101被分成两个，具有两个滚道表面101a、101b，内座圈102被整体形成并且具有一个滚道表面102a，如图25所示，滚动体是一个单侧切球。在该实施例中，如上所述，使用由两个半径比滚动体105的半径还大的滚道表面101a、101b组成的哥特式拱形。图中，附图标记14表示密封板(密封遮板)。
滚动体105具有滚动接触面的外径105a，在轴向上具有曲率半径，以及具有单侧切球形状，其半径比轴承环101、102上的滚道表面101a(101b)、102a的半径小。
滚动体105与相邻滚动体105交替地交叉设置，每个滚动体105的外径105a总是在两点与一个轴承环101的滚道表面101a(101b)以及另一个轴承环102的滚道表面102a接触。
滚动体105，105，..被组装，从而使垂直于切面105e的转动轴线105c可以彼此交叉，每个滚动体105的外径105a总是在两点与一个轴承环101的滚道表面101a(101b)以及另一个轴承环102的滚道表面102a接触。
滚动体105的切面105e的切割宽度不受限制，切面105e的形状也不限于平面，在本发明范围内，其可以任意选择。通常，对于具有相同尺寸的滚动体，与滚柱相比，滚珠具有较低成本和更高精度。
虽然当滚动体的形状越接近于完整的球时，成本越低，可该实施例的滚动体105是一个单侧切球，与上下切球的滚动体相比，具有较小的工作部位和较低的制造成本。
保持器106具有在周向交替形成且交替组合的保持部位107、107..，如图26所示，从而使相邻滚动体105，105的与切面105e，105e垂直的转动中心轴线105c、105c彼此交叉。在平面视图上看，保持部分107由具有比滚动体直径稍大直径的圆面107a以及与圆面107a端部相连的平面(倾斜面)107c形成拱顶，其中外径106a的一个侧面107b以及内径106b的一个侧面107b通过平面107c从外径106a至内径106b相通，内径106b的开口宽度w2比外径106a的开口宽度w1大(图26和27)。
在周向上邻近的保持器107上的圆面107a的中心被设置在同一个圆的圆周上，外径106a的一侧107b在平面图中以宽度方向偏移到位。也就是每个保持器107在周向上邻近的穴107具有左右交替设置的倾斜面107c(参考图26)。
因而，如果使用根据该实施例的保持器106，设置在每个保持器107上的滚动体105被保持，从而使得切面105e、105e指向外径106a，也就是，指向外座圈101，从而使得相邻滚动体105、105的转动中心轴线105c、105c彼此交叉。
如图28所示，也可以采用下述结构，倾斜形成而支撑在外径106a上的一侧防倾肘板107d被设置在平面107c的延伸线上。防倾肘板107d并不局限于所示形状，如果滚动体105的转动不受影响，就在本发明的范围内。
也可以采用图29和30所示的保持器106。
在所示实施例中，从平面视图上看，保持器107是矩形的，其中在周向上延伸的外径106a的一个侧面107e以及位于下方的内径106b的一个侧面107e通过平面107c从外径106a到内径106b连通，内径106b的开口宽度w2比外径106a的开口宽度w1大。
在平面视图上，周向设置的保持器107在宽度上交替设置。也就是在周向上邻近的保持器107具有交替设置在左右用于每个保持器107的平面107c(如图29)。与图26所示的保持器106相比，该实施例的保持器106占据更大的滑油携带空间。
其它结构和动作与图26所示的保持器相同。
具有图31所示凹面115的分离件(垫圈)108也可以在本发明的范围内。
分离件108的直径比滚动体105的直径小，具有与相对面116、116交叉形成的凹面115、115，以保持滚动体105、105，从而使与切面105e、105e垂直的转动中心轴线105c、105c可以如上所述那样彼此交叉。也就是通过使滚动体的切面105e与凹面115的台阶部分115a相对，所述凹面保持滚动体。该实施例所示的分离件的形状仅是一个示例，并不是特定的限制，其在设计上可以任意变更。
因而在第十三实施例中，当施加诸如径向负载、双向轴向负载或力矩负载的任意负载时，滚动体105的外径105a与彼此相对的外座圈101的滚道表面101b和内座圈102的滚道表面102a点接触(接触点由附图标记111、111所指示)。相邻滚动体105与外座圈101的滚道表面101a和内座圈102的滚道表面102a点接触(接触点由附图标记112、112所指示)。
由于滚动体105、105以接触角彼此交叉，一个轴承可以接受径向负载、双向轴向负载和力矩负载。
由于滚动体105、105与外内座圈101、102之间的接触形式与典型滚珠轴承的相同，与交叉滚子轴承相比，滚动体具有更低的滚动阻力和更低的扭矩。
第十四实施例
图32示出第十四实施例的滚动轴承。
在该实施例中，外座圈101被整体形成，具有一个滚道表面101a，内座圈102被分成两个，具有两个滚道表面102a、102b。滚动体105在圆周上交替地交叉分布，从而切面105e指向内座圈102。
因而，当施加诸如径向负载、双向轴向负载或力矩负载的任意负载时，相邻滚动体105中的一个滚动体与彼此相对的外座圈的滚道表面101a和内座圈102的滚道表面102a点接触，而相邻滚动体105中的另一个滚动体与外座圈的滚道表面101a和内座圈的滚道表面102b点接触。
其它结构和动作与第十三实施例相同。
在该实施例中，保持器106的保持部位107的形状与用在第十三实施例中的相反(见图32)。
也就是采用下述形式的保持器106，也就是外径106a的开口宽度w1比内径106b的开口宽度w2大，平面107c指向外径106a。
虽然在该实施例中，外座圈101没有被分成两个，但是在该实施例中，外座圈101可以被分成两个，或内座圈102可以不被分成两个。
第十五实施例
图33示出第十五实施例的滚动轴承。
在该实施例中，外座圈101被分成两个，内座圈102整体形成，每个外座圈和内座圈具有两个滚道表面101a.101b、102a.102b。在圆周上，滚动体105被交替地交叉设置，从而切面105e指向外座圈101。
因而，当施加轴向负载或力矩负载时，相邻滚动体105中的一个滚动体与彼此相对的外座圈的滚道表面101a和内座圈的滚道表面102b点接触，同时相邻滚动体105中的另一个滚动体与外座圈的滚道表面101b和内座圈的滚道表面102a点接触。当施加径向负载时，滚动体在某些情况的负载条件下以总共三个点与轴承环接触。
除了内座圈102具有两个滚道表面102a、102b之外，其它结构和动作与第十三实施例相同。虽然在该实施例中，内座圈102没有被分成两个，但是在该实施例中，内座圈102可以被分成两个，或外座圈101可以不被分成两个。
第十六实施例
图34示出第十六实施例的滚动轴承。
在该实施例中，外座圈101被整体形成，内座圈102被分成两个，每个外座圈和内座圈具有两个滚道表面101a.101b、102a.102b。在圆周上，滚动体105被交替地交叉设置，从而切面105e指向内座圈102。
因而，当施加轴向负载或力矩负载时，相邻滚动体105中的一个滚动体与彼此相对的外座圈的滚道表面101a和内座圈的滚道表面102b点接触，而相邻滚动体105中的另一个滚动体与彼此相对的外座圈的滚道表面101b和内座圈的滚道表面102a点接触。当施加径向负载时，滚动体在某些情况的负载条件下以总共三个点与轴承环接触。
除了外座圈101具有两个滚道表面101a、101b之外，其它结构和动作与第十四实施例相同。虽然在该实施例中，外座圈101没有被分成两个，但是在该实施例中，外座圈101可以被分成两个，或者内座圈102可以不被分成两个。
虽然上文已对本发明作了十分详细的描述，可是对本领域技术人员来说很明显的是，在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种改变和修改。
本发明申请基于提交于2002年1月11日的日本专利申请(JP-A-2002-005034)以及提交于2002年12月9日的日本专利申请(JP-A-2002-357237)，上述日本专利的内容结合在此作为参考。
工业实用性
本发明具有上述结构并显示出下述效果。
(1)由于滚动体被组合，不象现有技术那样将一对轴承环中的至少一个环分隔开来，所以制造成本、组装管理和组装成本被极大地降低。
(2)由于轴承环没有被分隔开来，不需要诸如螺栓和铆钉对分开的构造进行紧固，从而减少零件数量。因而，所需的制造成本、制造操作和管理减少了。
(3)由于在不损坏轴承环工作精度的前提下整体地生产轴承，所以可以保持轴承的高精度。
(4)利用构成本发明的保持器，当一对轴承环和保持器被组装之后，通过每个穴上的开口侧，滚动体可以轻易地从轴向被组装。
(5)由于设置在轴承环上的槽在组装滚动体时具有使滚动体转动的功能以及保持诸如油和油脂的功能，所以可以获得所希望的轴承的稳定寿命。
本发明提出设置在直接驱动电动机上的轴承结构，其中，多个滚动体被组装在一对轴承环之间，每个轴承环具有由滚道表面组成的滚道槽，所述滚道表面的半径比滚动体的半径大，至少一个轴承环由两个滚道表面组成，滚动体具有在轴向带有曲率的滚动接触面的外径，滚动体被交叉设置，从而使滚动体转动中心轴线在圆周上交替地交叉设置，每个滚动体的外径在一点或两点与一个轴承环的滚道表面和另一个轴承环的滚道表面接触，轴承承受预载，因此，轴承的扭矩被减少，比现有交叉滚子轴承的小，并且遏制发热。通过在轴承上施加预载，可以增加刚度。因而在不损坏普通直接驱动电动机功能的前提下，可以高速运转。