(57)【要約】【課題】大荷重が負荷されるような条件下で使用された場合にも転動疲労寿命が長寿命であるとともに優れた音響性能を有する転がり軸受を提供する。【解決手段】円筒ころ軸受１０の転動体３は、炭素の含有量が０．８質量％以上１．２質量％以下である高炭素鋼で構成されており、その硬さは、表面から芯部まで全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下である。また、内輪１及び外輪２は、炭素の含有量が０．１４質量％以上０．４５質量％以下である肌焼き鋼で構成されている。そして、その軌道面１ａ，２ａを含む表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理により硬化されてなる硬化層を備えており、この硬化層の硬さはＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下であるとともに、この硬化層の内側の芯部の硬さはＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下である。【選択図】図１
2013024317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道面を有する内輪と、前記内輪の軌道面に対向する軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、以下の４つの条件を満足することを特徴とする転がり軸受。
条件Ａ：前記転動体は、炭素の含有量が０．８質量％以上１．２質量％以下である高炭素鋼で構成されている。
条件Ｂ：前記転動体の硬さは全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下である。    条件Ｃ：前記内輪及び前記外輪は、炭素の含有量が０．１４質量％以上０．４５質量％以下である肌焼き鋼で構成されている。
条件Ｄ：前記内輪及び前記外輪は、その前記軌道面を含む表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理により硬化されてなる硬化層を備えており、この硬化層の硬さはＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下であるとともに、この硬化層の内側の芯部の硬さはＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下である。
【請求項２】
前記転動体の転動面の残留オーステナイト量が２体積％以上１２体積％以下であり、前記内輪及び前記外輪の前記軌道面の残留オーステナイト量が１５体積％以上５０体積％以下であることを特徴とする請求項１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】
従来、転がり軸受のうち大荷重が負荷される大形のころ軸受は、内輪，外輪，及び転動体の全てに浸炭処理を施したものが多かった。浸炭処理を施す理由としては、異物混入時の転動疲労寿命を長寿命化することや、炭素の含有量の低い肌焼き鋼を用いることで表面近傍の硬さを高くし且つ芯部の硬さを低くして転動疲労寿命と耐割れ性とを両立することなどがある。
【０００３】
しかしながら、肌焼き鋼に浸炭処理を施した場合には、芯部の硬さが低いことは耐割れ性に有利である一方で、転がり要素の永久変形に対する強度の低さがデメリットとなる。特に、大荷重が作用した場合には、転がり軸受を構成する転がり要素が潰されて永久変形を生じ歪な形状となるため、軌道面や転動面に「うねり」が生じる場合がある。「うねり」が生じると、転がり軸受の円滑な回転が妨げられるため、転動疲労寿命の短寿命化や音響性能の低下に繋がる。
【０００４】
比較的小形の転がり軸受の場合は、例えば特許文献１に開示されているように、浸炭処理を施して表面硬さを向上させることによって異物混入時の圧痕の形成を抑制して、転動疲労寿命の長寿命化とともに音響性能の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、大荷重が負荷された場合の転動疲労寿命の短寿命化や音響性能の低下は、軌道面や転動面が「うねり」を有することが原因であって圧痕が原因ではないので、特許文献１に開示の技術では、「うねり」を原因とする転動疲労寿命の短寿命化や音響性能の低下を十分に抑制することは困難であった。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、大荷重が負荷されるような条件下で使用された場合にも転動疲労寿命が長寿命であるとともに優れた音響性能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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の態様は次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係る転がり軸受は、軌道面を有する内輪と、前記内輪の軌道面に対向する軌道面を有する外輪と、前記内輪の軌道面と前記外輪の軌道面との間に転動自在に配された複数の転動体と、を備え、以下の４つの条件を満足することを特徴とする。
【０００８】
条件Ａ：前記転動体は、炭素の含有量が０．８質量％以上１．２質量％以下である高炭素鋼で構成されている。
条件Ｂ：前記転動体の硬さは全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下である。    条件Ｃ：前記内輪及び前記外輪は、炭素の含有量が０．１４質量％以上０．４５質量％以下である肌焼き鋼で構成されている。
条件Ｄ：前記内輪及び前記外輪は、その前記軌道面を含む表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理により硬化されてなる硬化層を備えており、この硬化層の硬さはＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下であるとともに、この硬化層の内側の芯部の硬さはＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下である。
【０００９】
このような転がり軸受においては、前記転動体の転動面の残留オーステナイト量が２体積％以上１２体積％以下であり、前記内輪及び前記外輪の前記軌道面の残留オーステナイト量が１５体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。
ここで、前記各数値の臨界的意義について説明する。
【００１０】
〔転動体を構成する高炭素鋼の炭素の含有量について〕
炭素（Ｃ）は、マトリックスに固溶してマルテンサイトを強化する元素であり、焼入れ，焼戻し後の硬さや強度の確保と、転動疲労寿命の向上のために必要な元素である。硬さのみを得ればいいのであれば、炭素の含有量は０．８質量％未満でもよいが、炭素の含有量が０．８質量％未満であると、一般に転動疲労寿命を向上させる効果が得られにくい。一方、炭素の含有量が１．２質量％を超えると、鋳造時に巨大炭化物が生成しやすく、加工性が低下したり、巨大炭化物が起点となって早期剥離が生じたりするおそれがある。
【００１１】
〔転動体の硬さについて〕
一般に、鉄鋼材料は硬さが高いほど降伏強度も高いので、硬さが高いほど大荷重による永久変形を防ぐことができる。また、転がり軸受としての性能に着目すると、転動体の硬さが高いほど内部起点型剥離寿命は長寿命である。転動体の硬さがＨｖ７００未満であると、転動面に「うねり」が生じやすくなって音響性能が低下するおそれがある。一方、Ｈｖ９２０超過であると、靱性が不十分となり、転動体が割れやすくなる（耐割れ性が低下する）おそれがある。
【００１２】
そして、転動体の表面から芯部まで全体にわたって硬さがＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下であることによって、転がり軸受に大荷重が負荷された場合の転動体の永久変形を抑制することができる。その結果、本発明の転がり軸受は、大荷重（例えば９８００Ｎ以上の荷重）が負荷されるような条件下で使用された場合にも、転動疲労寿命及び音響性能が優れており、且つ、転動体は十分な耐割れ性を有している。
【００１３】
〔内輪及び外輪を構成する肌焼き鋼の炭素の含有量について〕
内輪及び外輪は高い靱性を必要とするため、芯部の硬さが適度に低いことが要求される。後述するように浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、表面の炭素量を上昇させて十分な硬さを得る必要があるので、炭素の含有量を過度に下げることはできない。炭素の含有量が０．１４質量％未満であると、十分な表面硬さを得るための浸炭処理又は浸炭窒化処理の処理時間が長時間となるため、転がり軸受の製造コストが増大するおそれがある。一方、０．４５質量％超過であると、焼入れによって芯部の硬さが高くなりすぎて、靱性が不十分となり割れやすくなるおそれがある。
【００１４】
〔内輪及び外輪の硬さについて〕
内輪及び外輪を前記のような肌焼き鋼で構成し、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、表面の硬さは高く、芯部の硬さは低くすることができる。これにより、軌道面近傍の転動疲労寿命と芯部の耐割れ性との両立が可能となる。転動体の場合と同様の観点から表面の硬さが規定されるが、内輪及び外輪の場合は浸炭処理又は浸炭窒化処理により硬化されるので、転動体よりもＨｖ５７〜７０程度低い硬さにおいて最大の効果が得られる。よって、浸炭処理又は浸炭窒化処理により形成された硬化層の硬さは、Ｈｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下である必要がある。
【００１５】
一方、芯部の硬さは、内輪及び外輪を構成する肌焼き鋼の炭素の含有量によって異なり、０．１４質量％程度の肌焼き鋼を用いた場合は芯部の硬さがＨｖ３００程度となるように、０．４５質量％程度の肌焼き鋼を用いた場合は芯部の硬さがＨｖ５５０程度となるように、熱処理を施す必要がある。これにより、内輪及び外輪の耐割れ性が優れたものとなる。例えば、芯部の硬さがＨｖ５５０以下の場合には、Ｈｖ７００以上の一般的な転がり軸受と比べて、靱性は２〜４倍程度であり、耐割れ性が優れている。
【００１６】
〔転動体の転動面の残留オーステナイト量について〕
柔らかい残留オーステナイトが多いと、局所的に降伏強度が低くなるため、転がり軸受の稼働中に転動体の転動面に「うねり」が生じやすくなる。また、転がり軸受の稼働中に残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態が生じるが、残留オーステナイトが多いほど変態による径変化が大きくなり、問題が生じる。そのため、転動体の転動面の残留オーステナイト量は１２体積％以下とすることが好ましい。一方、転動体の転動面の残留オーステナイト量が２体積％未満であると、転動体自身の寿命が短くなるおそれがある。
【００１７】
〔内輪及び外輪の軌道面の残留オーステナイト量について〕
内輪及び外輪の軌道面近傍の残留オーステナイト量は、潤滑剤に異物が混入するような環境下（以降は異物混入潤滑環境下と記す）で転がり軸受が使用される際の転動疲労寿命に特に影響を与えることが知られている。一般に、残留オーステナイト量が多いほど、異物混入潤滑環境下における転動疲労寿命は長くなり、１５体積％以上で特にその効果が奏される。ただし、残留オーステナイト量が多すぎると、転がり軸受の寸法安定性に悪影響が出るおそれがあるので、内輪及び外輪の軌道面の残留オーステナイト量は５０体積％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の転がり軸受は、大荷重が負荷されるような条件下で使用された場合にも転動疲労寿命が長寿命であるとともに優れた音響性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る転がり軸受の一実施形態である円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【図２】永久変形試験の試験方法を説明する概念図である。
【図３】荷重負荷前後の円筒ころの形状を説明する概念図である。
【図４】寿命試験の結果を示すグラフである。
【図５】円筒ころの曲率半径を測定する方法を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転がり軸受の一実施形態である円筒ころ軸受の構造を示す部分縦断面図である。
図１の円筒ころ軸受１０は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、内輪１の軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の転動体３と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動体３を保持する保持器４と、両軌道面１ａ，２ａと転動体３の転動面３ａとの潤滑を行う潤滑油，グリース等の潤滑剤（図示せず）と、を備えている。なお、保持器４は備えていなくてもよい。また、ゴムシール等の密封装置を備えていても差し支えない。
このような円筒ころ軸受１０は、以下の４つの条件を満たしている。
【００２１】
条件Ａ：転動体３は、炭素の含有量が０．８質量％以上１．２質量％以下である高炭素鋼（例えば、軸受鋼又はそれに相当する組成を有する鉄鋼）で構成されている。
条件Ｂ：転動体３の硬さは、表面から芯部まで全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下である。
条件Ｃ：内輪１及び外輪２は、炭素の含有量が０．１４質量％以上０．４５質量％以下である肌焼き鋼で構成されている。
条件Ｄ：内輪１及び外輪２は、その軌道面１ａ，２ａを含む表面に、浸炭処理又は浸炭窒化処理により硬化されてなる硬化層を備えており、この硬化層の硬さはＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下であるとともに、この硬化層の内側の芯部の硬さはＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下である。
【００２２】
材料の降伏強度を超える大荷重が転がり軸受に負荷された場合は、転がり要素（内輪，外輪，及び転動体）に永久変形が生じ、転がり軸受の機能が低下するおそれがある。この現象は、炭素の含有量が少ない鉄鋼材料を用いたために転がり要素の芯部の硬さが低い転がり軸受に顕著である。
本実施形態の円筒ころ軸受１０は、高炭素鋼で構成され且つ適切な熱処理（例えば、ずぶ焼入れ及び焼戻し）が施されることにより、転動体３の硬さが、表面から芯部まで全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下とされているので（すなわち降伏強度が高いので）、大荷重（例えば９８００Ｎ以上の荷重）が負荷されるような条件下で使用された場合でも転動体３に永久変形が生じにくく、転動体３の転動面３ａに「うねり」が生じにくい。
【００２３】
転動体３の転動面３ａに「うねり」が生じると、接触面圧の高い領域が転動面３ａに発生するが、「うねり」の発生が抑制されて接触面圧の高い領域が少ないため、本実施形態の円筒ころ軸受１０の転動疲労寿命は長寿命である。また、転動面３ａの「うねり」の発生が抑制されて、円筒ころ軸受１０は円滑に回転するため、本実施形態の円筒ころ軸受１０は優れた音響性能を有している。さらに、転動体３は適度な靱性も有しているので、従来の転がり軸受と同等の十分な耐割れ性を有している。
【００２４】
ただし、全ての転がり要素の硬さを高くすると、割れが発生する可能性が高くなるという問題が生じる。特に、内輪１や外輪２に割れが発生すると、円筒ころ軸受１０のみならず円筒ころ軸受１０が組み込まれた装置全体に悪影響が出るおそれがあるので、内輪１や外輪２に割れが発生することは避けるべきである。
そこで、内輪１及び外輪２については肌焼き鋼で構成し、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、その軌道面１ａ，２ａの硬さをＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下とし、硬化層の内側の芯部の硬さをＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下としている。芯部の硬さが適度に低いので、内輪１及び外輪２は耐割れ性が優れている。一方、軌道面１ａ，２ａの硬さが高いので、転動疲労寿命が優れている。
【００２５】
転動体３の転動面３ａに永久変形が発生した場合、永久変形のない転動体３と比較して、部分的に曲率の大きい箇所と小さい箇所とが転動面３ａに形成される。曲率の小さい箇所は、接触面圧が低くなる一方、曲率の大きい箇所は接触面圧が高くなり、その結果、転動疲労寿命が短寿命となる。このような永久変形の悪影響の度合いは、軌道輪よりも転動体の方が大きく、軌道輪よりも転動体の永久変形を抑制した方が転動疲労寿命の長寿命化に対して寄与度が大きい。また、転がり軸受の音響性能の観点から見た場合は、「うねり」が生じた場合の音響性能の悪化は、軌道輪よりも転動体の方が支配的である。
【００２６】
これらのことから、転動体３については、大荷重が負荷された場合でも永久変形が生じにくいことを重要視し、内輪１及び外輪２については、大荷重が負荷された場合でも割れが生じにくいことを重要視した。すなわち、転動体３は高炭素鋼で構成して、硬さを表面から芯部まで全体にわたってＨｖ７００以上Ｈｖ９２０以下とし、内輪１及び外輪２は肌焼き鋼で構成し、浸炭処理又は浸炭窒化処理を施すことによって、その軌道面１ａ，２ａの硬さをＨｖ６５０以上Ｈｖ８５０以下とし、硬化層の内側の芯部の硬さをＨｖ３００以上Ｈｖ５５０以下とした。
【００２７】
このような構成により、本実施形態の円筒ころ軸受１０は、大荷重が負荷されるような条件下で使用された場合でも、従来の転がり軸受と同等の十分な耐割れ性を有していることに加えて、転動疲労寿命が長寿命であるとともに優れた音響性能を有する。よって、このような構成の本実施形態の円筒ころ軸受１０は、大荷重（例えば９８００Ｎ以上の荷重）が負荷される大形軸受（例えば軸受外径が１８０ｍｍ以上の軸受）に好適である。
【００２８】
なお、転動体３の転動面３ａの残留オーステナイト量は、２体積％以上１２体積％以下とすることが好ましい。柔らかい残留オーステナイトが１２体積％を超えると、転動面３ａに「うねり」が生じやすくなる。また、残留オーステナイトからマルテンサイトへの変態による径変化が大きくなり、問題が生じる。一方、転動体３の転動面３ａの残留オーステナイト量が２体積％未満であると、転動体自身の寿命が短くなるおそれがある。
【００２９】
また、内輪１及び外輪２の軌道面１ａ，２ａの残留オーステナイト量は、１５体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。残留オーステナイト量が１５体積％以上であれば、異物混入潤滑環境下における転動疲労寿命は長くなる。そして、５０体積％以下であれば、寸法安定性が優れている。
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、転がり軸受の例として円筒ころ軸受をあげて説明したが、本発明は円筒ころ軸受以外の様々な種類の転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深溝玉軸受，アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
【実施例】
【００３０】
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
〔転動体の永久変形試験〕
呼び番号Ｎ２３２６Ａ１ＭＹの円筒ころ軸受に使用される円筒ころ（直径４０ｍｍ、長さ６５ｍｍ）に大荷重を負荷し、円筒ころに生じた永久変形の大きさを評価した。
実施例の円筒ころは、炭素の含有量が０．８質量％の軸受鋼（ＳＵＪ２）で構成されており、焼入れ（ずぶ焼入れ）、焼戻しが施されたものである。実施例の円筒ころの転動面及び芯部の硬さはＨｖ７４０であり、転動面の残留オーステナイト量は１０体積％である。
【００３１】
比較例の円筒ころ（従来品）は、炭素の含有量が０．２質量％の低炭素鋼で構成されており、浸炭処理及び焼入れ、焼戻しが施されたものである。比較例の円筒ころの転動面の硬さはＨｖ７２０、芯部の硬さはＨｖ４５０であり、転動面の残留オーステナイト量は２２体積％である。
次に、永久変形試験の試験方法について説明する。円筒ころをインストロン試験機に装着し、図２に示すようにして、荷重を負荷した。この荷重の大きさは、呼び番号Ｎ２３２６Ａ１ＭＹの円筒ころ軸受に静定格荷重相当の荷重を負荷したときに円筒ころに作用する最大荷重とした。
【００３２】
そして、荷重負荷前後の円筒ころの直径をマイクロメーターで測定し、直径の変化率を算出した。この直径の変化率とは、荷重負荷前後の直径の差を荷重負荷前の直径で除した数値である。また、荷重負荷後の円筒ころは、図３において破線で示すように断面略楕円形をなしている場合があるが、そのような場合は最小径を円筒ころの直径とした。実施例、比較例いずれも、５個の円筒ころについて試験を行って、５個の平均値を直径の変化率とした。結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2013024317.tif 000003
【００３４】
表１から分かるように、実施例の円筒ころの永久変形の大きさは、比較例の円筒ころの５０％程度であり、永久変形が生じにくいことが示された。
【００３５】
〔音響性能試験〕
呼び番号Ｎ２３２６Ａ１ＭＹの円筒ころ軸受を用いて音響性能試験を行った。音響性能試験の試験方法について説明する。前述の永久変形試験に使用したものと同様の円筒ころ（荷重を負荷する前のもの）と、内輪及び外輪とを組み立てて、円筒ころ軸受を作製した。なお、この内輪及び外輪は、炭素の含有量が０．２質量％の低炭素鋼で構成されている。そして、浸炭処理及び焼入れ、焼戻しが施されて、表面硬さがＨｖ７２０、芯部の硬さがＨｖ４５０、表面の残留オーステナイト量が２２体積％とされている。
【００３６】
次に、予圧を加えた状態で円筒ころ軸受を回転させ（回転速度は１８００ｍｉｎ-1）、回転時に発生するラジアル方向の振動を、振動測定機（アンデロンメータ）のコンバータで検出した。なお、前記振動は、低，中，高の３つの周波数帯域に分けて測定した。
前記振動の測定が終了したら、円筒ころ軸受から円筒ころを取り出して、前述の永久変形試験と同様にして円筒ころに荷重を負荷した。そして、荷重の負荷により変形した円筒ころを再び元の円筒ころ軸受に組み込んで、前述と同様にして振動を測定し、荷重の負荷前後での振動の差（以降は「振動差」と記す）を求めた。実施例、比較例いずれも、５個の円筒ころ軸受について試験を行って、５個の平均値を振動差の測定値とした。結果を表２，３に示す。
【００３７】
【表２】
2013024317.tif 000004
【００３８】
【表３】
2013024317.tif 000005
【００３９】
表２，３から分かるように、実施例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受は、比較例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受と比べて、全周波数帯域で振動差が小さかった。すなわち、実施例と比較例との振動差の比（［実施例の振動差］／［比較例の振動差］）から分かるように、３つの周波数帯域で平均して振動差が３７％減少しており、実施例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受が、良好な音響性能を有していることが示された。
【００４０】
〔寿命試験〕
呼び番号Ｎ２３２６Ａ１ＭＹの円筒ころ軸受を用いて寿命試験を行った。寿命試験の試験方法について説明する。前述の音響性能試験に使用したものと同様の円筒ころ軸受（荷重を負荷して永久変形させた円筒ころを組み込んだもの）を、ラジアル荷重を加えた状態で回転させ、寿命を測定した。試験条件は以下の通りである。
【００４１】
試験荷重：Ｆｒ３６８ｋＮ（Ｐ／Ｃｒ＝０．４）
回転速度：５００ｍｉｎ-1
潤滑条件：クリーン潤滑環境下（ＩＳＯ粘度グレードがＩＳＯ  ＶＧ６８である潤                滑油を使用）
実施例、比較例いずれも、１０個の円筒ころ軸受について試験を行って、Ｌ10寿命を求めた。結果を図４のグラフに示す。なお、図４のグラフにおけるＬ10寿命の数値は、比較例のＬ10寿命を１とした場合の相対値で示してある。
図４のグラフから分かるように、実施例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受は、比較例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受と比べて、約１０％長寿命であった。
【００４２】
〔寿命の理論計算〕
前述の永久変形試験と同様にして荷重を負荷し永久変形させた円筒ころの曲率半径を、図５に示すようにして求めた。すなわち、円筒ころの外周面を周方向に２４等分し、各円弧の曲率半径を測定して、これらの中で最小値をその円筒ころの曲率半径とした。そして、Ｈｅｒｔｚの接触理論から、円筒ころと内輪との最大接触面圧Ｐmax を算出した。
ここで、Ｈｅｒｔｚの接触理論によれば、最大接触面圧Ｐmax と荷重Ｑとの間には、下記式のような関係がある。
【００４３】
【数１】
2013024317.tif 000006
【００４４】
また、ころ軸受の場合は、荷重Ｑと寿命Ｌとの間に下記式のような関係があることが知られている。
【００４５】
【数２】
2013024317.tif 000007
【００４６】
したがって、ころ軸受の寿命Ｌと最大接触面圧Ｐmax との関係は、下記式のようになる。
【００４７】
【数３】
2013024317.tif 000008
【００４８】
すなわち、ある転がり軸受を最大接触面圧Ｐmax1で稼働させた場合の寿命Ｌ1 と、Ｐmax1とは異なる最大接触面圧Ｐmax2で稼働させた場合の寿命Ｌ2 との比（Ｌ1 ／Ｌ2 ）は、下記式のようになる。
【００４９】
【数４】
2013024317.tif 000009
【００５０】
実施例及び比較例の円筒ころについて、前述のようにして曲率半径を求めた。ただし、実施例、比較例いずれも、５個の円筒ころについて曲率半径を求め、５個の平均値を測定値とした。そして、得られた測定値を２倍したものを、円筒ころの直径とした。その結果、実施例の円筒ころの直径は３９．９８５ｍｍで、比較例の円筒ころの直径は３９．３１３ｍｍであった。次に、各曲率半径からそれぞれの最大接触面圧Ｐmax を求めた。その結果、実施例の円筒ころの最大接触面圧Ｐmax1は３．６５７ＧＰａで、比較例の円筒ころの最大接触面圧Ｐmax2は３．６８２ＧＰａであった。
【００５１】
そして、前述の式を用いて、両最大接触面圧Ｐmax から理論寿命比を算出したところ、１．０７であった。つまり、実施例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受は、比較例の円筒ころを組み込んだ円筒ころ軸受と比べて、約７％長寿命であるという計算結果が得られた。この理論計算結果は、前述の寿命試験の結果が妥当であったことを示していると言える。
【符号の説明】
【００５２】
１      内輪
１ａ    軌道面
２      外輪
２ａ    軌道面
３      転動体
３ａ    転動面
１０      円筒ころ軸受
【図１】
2013024317.tif 000010
【図２】
2013024317.tif 000011
【図３】
2013024317.tif 000012
【図４】
2013024317.tif 000013
【図５】
2013024317.tif 000014