JP2005091212A - 転がり軸受用試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 円筒ころ軸受３の寿命試験を、転がり接触部にエッジロードを作用させずに行なえる様にして、信頼性の高い耐久性評価を行なえる様にする。
【解決手段】 回転軸２の両端部を、それぞれがサポート軸受である１対の自動調心ころ軸受５、５により回転自在に支承する。上記回転軸２の中間部周囲に配置した可動ハウジング４の内周面とこの回転軸２の中間部外周面との間に、供試軸受である、上記円筒ころ軸受３を設ける。それぞれ１対ずつ設けた第一調整ねじ１１ａ、１１ｂと第二調整ねじとにより、上記可動ハウジング４の中心軸と上記回転軸２の中心軸とを一致させられる様にする。この構成により、加圧装置６により上記円筒ころ軸受３に付与するラジアル荷重を正確に把握し、しかも上記エッジロードの発生を防止して、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、中型乃至大型の電動機、各種工作機械、各種産業機械等の回転支持部に組み込む転がり軸受の耐久性評価を行なう為の、転がり軸受用試験装置の改良に関する。特に、転がり接触部にエッジロードが加わり易い円筒ころ軸受や円すいころ軸受等のころ軸受の耐久性評価を、安定した条件下で行なう事により、信頼性の高い円筒ころ軸受の設計を容易に行なえる様にするものである。

転がり軸受の寿命は、当該転がり軸受を構成する軌道輪や転動体の材質、形状、大きさ、荷重等、各種因子が複雑に絡み合って変化する。従って、用途に応じた適切な耐久性を有する転がり軸受を得る為には、上記各種因子が当該転がり軸受の寿命に及ぼす影響を知る為の実験を行なう必要がある。この為従来から、特許文献１〜３等に記載されている様に、各種構造の転がり軸受用試験装置が知られている。但し、これら特許文献１〜３に記載された転がり軸受用試験装置は、寿命試験に供する転がり軸受である供試軸受が単列玉軸受である場合を主に考えたもので、外輪の中心軸と内輪の中心軸とを、必ずしも厳密に一致させた状態で試験を行なう事を考慮していない。この為、供試軸受がころ軸受であった場合、転動体（円筒ころ又は円すいころ）の転動面と軌道面（内輪軌道及び外輪軌道）との転がり接触部にエッジロードが加わり易い。そして、エッジロードが加わった場合には、供試軸受の寿命を正確に測定できなくなる。

この為、図４に示す様な転がり軸受用試験装置が、ころ軸受の耐久性評価を行なう為に従来から使用されている。この転がり軸受用試験装置は、固定ハウジング１の内側に回転軸２の両端部近傍を、それぞれが供試軸受である１対の円筒ころ軸受３、３により、回転自在に支持している。又、上記回転軸２のうちでこれら両円筒ころ軸受３、３の間に位置する中間部の周囲に可動ハウジング４を、上記回転軸２と同心に配置している。この可動ハウジング４は上記固定ハウジング１の内部に、径方向の変位を可能に、回転方向の変位を阻止した状態で設けられている。そして、上記可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の中間部の外周面との間に、サポート軸受である自動調心ころ軸受５を設けている。又、上記固定ハウジング１に設置した、油圧シリンダ等の加圧装置６の押圧ロッド７の先端面を上記可動ハウジング４の外周面に、鋼球８を介して突き当てて、この可動ハウジング４に所望値のラジアル荷重を付与自在としている。更に、上記回転軸２を、無端ベルト（図示省略）を掛け渡されたプーリ９及びカップリング１０を介して、所望の回転速度で回転駆動自在としている。

上記各円筒ころ軸受３、３の耐久性試験を行なう場合には、上記加圧装置６の押圧ロッド７により上記可動ハウジング４の外周面を押圧し、上記自動調心ころ軸受５を介して上記回転軸２に所望のラジアル荷重を付与した状態で、この回転軸２を所望の回転速度で回転駆動する。この結果、上記各円筒ころ軸受３、３が、所望のラジアル荷重を付加されつつ所望の回転速度で回転駆動されて、これら各円筒ころ軸受３、３の耐久評価の為の寿命試験を行なえる。

上述の様な従来から使用されていた、円筒ころ軸受用の試験装置の場合、次の(1)(2)の点で改良が望まれている。
(1) １対の円筒ころ軸受３、３に対し、必ずしも均等なラジアル荷重を付与する事ができない。
(2) これら各円筒ころ軸受３、３の内輪の中心軸と外輪の中心軸とが不一致になり易く、不一致になった場合には、円筒ころの転動面と内輪軌道及び外輪軌道との転がり接触部にエッジロードが加わる。

このうちの(1) は、上記回転軸２の軸方向に関する、自動調心ころ軸受５の位置が、上記１対の円筒ころ軸受３、３の中央からずれたり、上記加圧装置６から上記可動ハウジング４に伝えられるラジアル荷重の方向に、上記回転軸２の軸方向に関する分力が生じたりする事で発生する。何れにしても、上記各円筒ころ軸受３、３に付与されるラジアル荷重に差が生じ、しかもその差の程度が不明であると、これら各円筒ころ軸受３、３の耐久性評価を正確に行なえなくなる。

又、上記(2) は、上記加圧装置６から上記可動ハウジング４に伝えられるラジアル荷重に基づいて、上記回転軸２が撓む事で生じる。即ち、このラジアル荷重に基づいてこの回転軸２は、上記加圧装置６側が凹となる方向に、僅かとは言え湾曲する。そして、この湾曲に伴って、上記各円筒ころ軸受３、３を構成する内輪と外輪とのうち、上記回転軸２に外嵌固定した内輪の中心軸と、前記固定ハウジング１に内嵌固定した外輪の中心軸とが不一致になる（ミスアライメントが存在する状態になる）。この結果、上記内輪及び外輪と共に上記各円筒ころ３、３を構成する円筒ころの転動面と、この内輪の外周面に形成した内輪軌道及び上記外輪の内周面に形成した外輪軌道との転がり接触部にエッジロードが加わる。この様なエッジロードが加わると、この転がり接触部の転がり疲れ寿命が著しく短くなる。上記各円筒ころ３、３の耐久性評価は、一般的には、上記内輪と外輪との間にミスアライメントが存在せず、転がり接触部にエッジロードが加わらない状態で行なう必要がある。又、敢えてミスアライメントが存在する状態で試験を行なうにしても、その程度を正確に把握して試験を行なう必要があるのに対して、上記回転軸２の撓みに基づくミスアライメントの程度を正確に把握する事は難しい。従って、何れにしても、上記(2) の状態は好ましくない。

この様な事情に鑑みて本発明者は先に、図５に示す様な転がり軸受用試験装置を考えた。この改良型の転がり軸受用試験装置の場合、前述の図４に示した従来装置に対して、供試軸受とサポート軸受との位置を入れ換えている。即ち、上記改良型の転がり軸受用試験装置の場合には、回転軸２の両端部近傍を固定ハウジング１に対し、それぞれがサポート軸受である、１対の自動調心ころ軸受５、５により、回転自在に支持している。又、可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の中間部外周面との間に、供試軸受である円筒ころ軸受３を設けている。その他の部分の構成は、上記従来装置と同様である。

上述の様に構成する改良型の転がり軸受用試験装置の場合、供試軸受である円筒ころ軸受３が１個のみである為、この円筒ころ軸受３に加わるラジアル荷重を正確に把握できる。従って、上記従来装置の場合に生じた、前記(1) の様な不都合は生じない。又、この円筒ころ軸受３を、それぞれがサポート軸受である上記１対の自動調心ころ軸受５、５の軸方向中央位置に配置し、加圧装置６の押圧ロッド７及び鋼球８から上記円筒ころ軸受３に加えるラジアル荷重の作用点をこの円筒ころ軸受３の軸方向中央位置に配置する事で、この円筒ころ軸受３を構成する内輪の中心軸と外輪の中心軸とが不一致になる事を防止できる。従って、上記ラジアル荷重の作用点を正確に規制さえすれば、上記従来装置の場合に生じた、前記(2) の様な不都合は生じない。

但し、上記改良型の転がり軸受用試験装置の場合でも、上記ラジアル荷重の作用点を、正確に上記円筒ころ軸受３の軸方向中央位置に配置する事は難しい。この為、可動ハウジング４が傾斜する傾向になり易く、ミスアライメントのない状態でこの円筒ころ軸受３の耐久性評価を行なう場合に、その評価基準となる寿命測定を正確に行なえない可能性がある。又、敢えてミスアライメントが存在する状態での上記円筒ころ軸受３の耐久性評価を行なう場合に、所望通りのミスアライメントを付与できない為、この状態での耐久性評価基準となる寿命測定に関しても、正確には行なえない。

特開平８−１６６０１７号公報 特開平９−８９７２４号公報 特開平１０−１５３５２７号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、供試軸受に付与するラジアル荷重を正確に把握できて、しかもこの供試軸受のミスアライメントの有無並びにその程度を所望通りに規制できる転がり軸受用試験装置を実現すべく発明したものである。

本発明の転がり軸受用試験装置は、回転軸と、この回転軸の一部で軸方向に離隔した２個所位置を固定ハウジングに対し回転自在に支持する１対のサポート軸受と、上記回転軸を回転駆動する為の回転駆動手段と、この回転軸のうちでこれら両サポート軸受の間に位置する中間部の周囲にこの回転軸と同心に配置され、その内周面とこの回転軸の中間部の外周面との間に供試軸受を組み付け自在とした可動ハウジングと、この可動ハウジングにラジアル荷重を付与する為の荷重付与手段と、この可動ハウジングの中心軸の方向を調節する為の中心軸位置調節手段とを備える。

上述の様に構成する構成する本発明の転がり軸受用試験装置の場合、前述した改良型の転がり軸受用試験装置の場合と同様、可動ハウジングの内周面と回転軸の外周面との間に配置した１個の供試軸受に、荷重付与手段によりラジアル荷重を付与するので、この供試軸受に付与されたラジアル荷重の大きさを正確に把握できる。
更に、本発明の転がり軸受用試験装置の場合には、中心軸位置調節手段により、供試軸受のミスアライメントの有無並びにその程度を所望通りに規制できる。
この為、本発明の転がり軸受用試験装置によれば、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等の各種転がり軸受の耐久性評価基準となる寿命測定を、使用状態に則した状態で正確に行なえる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に係る転がり軸受用試験装置の様に、各サポート軸受を自動調心ころ軸受とする。
この様に構成する事で、荷重付与手段によるラジアル荷重付与に基づく回転軸の撓みに拘らず、上記各サポート軸受内の転がり接触部にエッジロードが加わらない様にできる。この結果、これら各サポート軸受の回転抵抗の低減と、これら各サポート軸受の耐久性確保とを図れる。
又、中心軸位置調節手段を、それそれ１対ずつの第一押圧部材と第二押圧部材とから構成する。
このうちの１対の第一押圧部材は、可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向両側から挟む、円周方向に関して互いに整合する位置に設け、この可動ハウジングに向け変位する事で、この可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向に押圧する。
又、上記１対の第二押圧部材は、この可動ハウジングの円周方向に関して上記両第一押圧部材から１８０度とは異なる角度（例えば９０度）ずれた互いに整合する位置に設け、この可動ハウジングに向け変位する事で、この可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向に押圧する。
この様に構成する事で、上記可動ハウジングの中心軸の方向の調節作業を容易且つ確実に行なえる。

又、好ましくは、上述した様な請求項２に係る発明を実施する場合に、請求項３に係る転がり軸受用試験装置の様に、それそれ１対ずつの第一距離センサと第二距離センサとを設ける。
このうちの第一距離センサは、上記可動ハウジングの一部で供試軸受を軸方向両側から挟む、円周方向に関して互いに整合する位置に設けられ、当該部分での上記可動ハウジングと回転軸との径方向距離を測定する。
又、上記１対の第二距離センサは、上記可動ハウジングの円周方向に関して上記両第一距離センサから１８０度とは異なる角度（例えば９０度）ずれた互いに整合する位置に、上記供試軸受を軸方向両側から挟む状態で設けられ、当該部分での上記可動ハウジングと回転軸との径方向距離を測定する。
この様に構成する事で、上記可動ハウジングの中心軸と上記回転軸の中心軸とが一致しているか否か、一致していない（ミスアライメントが存在する）場合にはその程度を、正確且つ容易に把握できる。

更に好ましくは、前述した様な請求項２に係る発明或は上述した請求項３に係る発明を実施する場合に、請求項４に係る転がり軸受用試験装置の様に、第一、第二両押圧部材に加えて１対の第三押圧部材を、可動ハウジングの円周方向に関して互いに整合する位置に設ける。そして、第一〜第三各押圧部材を、この可動ハウジングの円周方向に関して互いに等間隔に配置する。
この様に構成すれば、上記可動ハウジングの中心軸の方向を確実に調整できて、しかも調整した方向を確実に安定させる事ができる。

図１〜２は、本発明の実施例を示している。本実施例の場合には、前述した改良型の転がり軸受用試験装置と同様に、回転軸２の両端部近傍を固定ハウジング１に対し、それぞれがサポート軸受である、１対の自動調心ころ軸受５、５により、回転自在に支持している。又、可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の中間部外周面との間に、供試軸受である円筒ころ軸受３を設けている。上記可動ハウジング４は上記固定ハウジング１の内部に、径方向の変位を可能に、回転方向の変位を阻止した状態で設けられている。又、上記固定ハウジング１に設置した、油圧シリンダ等の加圧装置６の押圧ロッド７の先端面を上記可動ハウジング４の外周面に、鋼球８を介して突き当てて、この可動ハウジング４に所望値のラジアル荷重を付与する為のラジアル荷重付与手段を構成している。更に、上記回転軸２を、無端ベルト（図示省略）を掛け渡されたプーリ９及びカップリング１０を介して、所望の回転速度で回転駆動する為の回転駆動手段を構成している。

更に、本実施例の場合には、上記固定ハウジング１と上記可動ハウジング４との間に、この可動ハウジング４の中心軸の方向を調節する為の中心軸位置調節手段を設けている。この中心軸位置調節手段は、それそれが第一押圧部材である１対の第一調整ねじ１１ａ、１１ｂと、それぞれが第二押圧部材である１対の第二調整ねじ１２とから成る。尚、この第二調整ねじ１２に関しては、図２に一方の第二調整ねじ１２のみを記載している。

このうちの１対の第一調整ねじ１１ａ、１１ｂは、上記可動ハウジング４の外径寄り部分を軸方向両側から挟む、円周方向に関して互いに整合する位置、図示の例では、上記回転軸２の中心軸を含む仮想鉛直面の一部でこの回転軸２よりも上方位置に、上記固定側ハウジング１の一部にこの回転軸２と平行に設けたねじ孔に螺合した状態で、互いに同心に設けている。そして、このねじ孔との螺合に基づき、上記可動ハウジング４に向け軸方向に変位する事で、この可動ハウジング４の外径寄り部分に固定した、円輪状の受板１３ａ、１３ｂの外側面に突き当たり、この可動ハウジング４の外径寄り部分の上端部分を、軸方向に押圧する様に構成している。

又、上記１対の第二調整ねじ１２は、図２に示す様に、上記可動ハウジング４の円周方向に関して上記両第一調整ねじ１１ａ、１１ｂから９０度ずれた互いに整合する位置、図示の例では、上記回転軸２の中心軸を含む仮想水平面の一部でこの回転軸２よりも側方位置に、上記固定側ハウジング１の一部にこの回転軸２と平行に設けたねじ孔に螺合した状態で、互いに同心に設けている。そして、このねじ孔との螺合に基づき、上記可動ハウジング４に向け軸方向に変位する事で、この可動ハウジングの外径寄り部分に固定した、円輪状の受板１３ａ、１３ｂの外側面に突き当たり、この可動ハウジング４の外径寄り部分の水平端部分を、軸方向に押圧する様に構成している。

更に、上記可動ハウジング４と上記回転軸２との間に、それそれ１対ずつの第一距離センサ１４ａ、１４ｂと第二距離センサ１５とを設けている。尚、この第二距離センサ１５に関しては、図２に一方の第二距離センサ１５のみを記載している。これら各距離センサ１４ａ、１４ｂ、１５を設ける為に本実施例の場合には、上記可動ハウジング４の軸方向両端部内径寄り部分に、それぞれが円環状であるセンサホルダ１６ａ、１６ｂを結合固定している。それぞれが静電容量型等の非接触式の距離センサである、上記第一距離センサ１４ａ、１４ｂ及び第二距離センサ１５は、上記各センサホルダ１６ａ、１６ｂに支持固定している。この状態でこれら各センサ１４ａ、１４ｂ、１５の検出面は、上記回転軸２に締り嵌め等により径方向の位置決めを図った状態で外嵌固定した内輪間座１７ａ、１７ｂの外周面に対向している。

上記各センサ１４ａ、１４ｂ、１５のうちの第一距離センサ１４ａ、１４ｂは、上記可動ハウジング４の一部で供試軸受である前記円筒ころ軸受３を軸方向両側から挟む、円周方向に関して互いに整合する位置、図示の例では、上記回転軸２の中心軸を含む仮想鉛直面の一部でこの回転軸２よりも下方位置に設けられ、当該部分でのこの回転軸２と上記可動ハウジング４との径方向距離を測定する。これに対して上記１対の第二距離センサ１５は、上記可動ハウジング４の円周方向に関して上記両第一距離センサ１４ａ、１４ｂから９０度ずれた互いに整合する位置、図示の例では、上記回転軸２の中心軸を含む仮想水平面の一部でこの回転軸２よりも側方位置に設けられ、当該部分でのこの回転軸２と上記可動ハウジング４との径方向距離を測定する。

上述の様に構成する、本実施例の転がり軸受用試験装置により、供試軸受である前記円筒ころ軸受３の耐久性試験を行なう場合には、前記加圧装置６の押圧ロッド７により上記可動ハウジング４の外周面を押圧し、この可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の外周面との間に設けた上記円筒ころ軸受３に所望のラジアル荷重を付与した状態で、この回転軸２を所望の回転速度で回転駆動する。この結果、上記円筒ころ軸受３が、所望のラジアル荷重を付加されつつ所望の回転速度で回転駆動されて、この円筒ころ軸受３の耐久評価の為の寿命試験を行なえる。

特に、本実施例の転がり軸受用試験装置の場合、上記可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の外周面との間に配置した１個の円筒ころ軸受３に、荷重付与手段を構成する加圧装置６により、押圧ロッド７及び鋼球８を介してラジアル荷重を付与するので、上記円筒ころ軸受３に付与されたラジアル荷重の大きさを正確に把握できる。

更に、本実施例の転がり軸受用試験装置の場合には、中心軸位置調節手段により、上記円筒ころ軸受３のミスアライメントの有無並びにその程度を所望通りに規制できる。即ち、ミスアライメントが存在しない場合には、前記１対の第一距離センサ１４ａ、１４ｂが検出する、上記可動ハウジング４の軸方向両端部のうちで円周方向一部に於ける、この可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の外周面との距離が互いに等しくなる。これと同時に、前記１対の第二距離センサ１５が検出する、上記円周方向一部から９０度ずれた位置での、上記可動ハウジング４の内周面と上記回転軸２の外周面との距離が互いに等しくなる。そこで、これら両周面同士の距離に関して、上記１対の第一距離センサ１４ａ、１４ｂ同士の検出値、及び、上記１対の第二距離センサ１５同士の検出値を同じにして、上記円筒ころ軸受３の耐久性試験を行なえば、この円筒ころ軸受３の耐久性評価を正確に行なえる。尚、この耐久性試験を行なう際には、前記第一調整ねじ１１ａ、１１ｂ及び前記第二調整ねじ１２の先端面を、何れも前記各受板１３ａ、１３ｂの外側面に突き当てて、上記可動ハウジング４が不用意に揺動しない様にしておく。

逆に、ミスアライメントが存在する場合には、これら可動ハウジング４の内周面と回転軸２の外周面との距離が、この可動ハウジング４の軸方向両端部で異なる。上記ミスアライメントの大きさ及びその方向は、上記各距離センサ１４ａ、１４ｂ、１５の測定値に基づいて容易に分かるので、この測定値に応じて上記第一調整ねじ１１ａ、１１ｂ及び上記第二調整ねじ１２を軸方向に変位させて、上記ミスアライメントを解消する。そして、上述の様なミスアライメントの存在しない状態で、上記各調整ねじ１１ａ、１１ｂ、１２の先端面を上記各受板１３ａ、１３ｂの外側面に突き当てたまま、上記耐久性評価の為の実験を行なう。

尚、敢えてミスアライメントが存在する状態で実験を行なう場合には、上記各距離センサ１４ａ、１４ｂ、１５の測定値が、所望のミスアライメントの方向及び大きさに応じた値になる様に、上記第一調整ねじ１１ａ、１１ｂ及び上記第二調整ねじ１２を軸方向に変位させて、上記所望のミスアライメントを実現する。この為本実施例の転がり軸受用試験装置によれば、上記円筒ころ軸受３の耐久性評価基準となる寿命測定を、使用状態に則した状態で正確に行なえる。

尚、上記可動ハウジング４の中心軸の方向を、より容易且つ確実に調節し、しかも調節後のままの状態に確実に保持する為には、上記第一調整ねじ１１ａ、１１ｂ及び上記第二調整ねじ１２に加えて１対の第三調整ねじを、上記可動ハウジング４の円周方向に関して互いに整合する位置に互いに同心に設ける事が好ましい。この場合には、第一、第二、第三各調整ねじ１１ａ、１１ｂ、１２を、上記可動ハウジング４の円周方向に関して等間隔（１２０度毎）に設ける。この様に、第一、第二、第三各調整ねじを設ければ、上記可動ハウジング４の姿勢（中心軸の方向）の調節を、容易且つ確実に行なえる。但し、第一、第二、第三各調整ねじを、上記可動ハウジング４の円周方向に関して、半円周側に偏らせて設けなければ、必ずしも等間隔に配置しなくても良い。更に、上記可動ハウジング４の中心軸の方向を調節した状態で、上記総て（合計６本）の調整ねじ１１ａ、１１ｂ、１２の先端を上記可動ハウジング４の軸方向両側面外径寄り部分に突き当てておけば、この可動ハウジング４の姿勢（中心軸の方向）を、調節後のままに保持できる。更には、それぞれ上記可動ハウジング４の円周方向に関して互いに整合する位置に１対ずつの第一〜第四各調整ねじを、互いに同心に、円周方向に関して等間隔に、合計８本設ければ、上記可動ハウジング４の姿勢の調節作業を、より容易に行なえる。何れの場合でも、距離センサに関しては、図示の様に、それぞれ１対ずつの第一距離センサ１４ａ、１４ｂと第二距離センサ１５とを設ければ足りる。

次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。この実験は、各構造の転がり軸受用試験装置により円筒ころ軸受の耐久評価試験の為の寿命試験を、各試験装置に就いて複数回ずつ行ない、各転がり軸受用試験装置による試験結果のばらつき及び計算寿命との相違に就いて検証した。上記寿命試験の条件は、次の通りである。
試験装置 ： 図１、４、５に記載した転がり軸受用試験装置
供試軸受 ： 呼び番号ＮＵ３０８の円筒ころ軸受（外径＝９０mm、内径＝４０mm、幅＝２３mm）
試験荷重 ： Ｐ／Ｃ（負荷荷重／定格荷重）＝０．３≒１７ｋＮ
回転速度 ： ３０００min^-1
試験温度 ： ５０℃
潤滑油 ： ＶＧ６８タービン油
計算寿命 ： ３１０時間
この様な条件で、各試験装置で円筒ころ軸受の転がり疲れ寿命の測定を行なった。その結果を、次の表１に示す。

尚、各供試軸受の転がり疲れ寿命の判定では、当該供試軸受の振動値が初期振動値の２倍となった時点を、当該供試軸受の寿命とした。そして、その時点で試験を打ち切り、内輪外周面の内輪軌道及び外輪内周面の外輪軌道の剥離の有無を、目視により確認した。最長試験時間は、ＪＩＳに定められた転がり疲れ寿命に関する計算式から求められる、回転速度３０００min^-1 での計算寿命３１０時間の凡そ５倍である、１５００時間（Ｈｒ）とした。１５００時間経過時点で振動値が初期振動値の２倍に達しなかった供試軸受に関しては、以後の試験は打ち切りとした。そして、ワイブル分布関数により、１０個の供試軸受のうち短寿命側から１０％の軸受に剥離が発生するまでの総回転時間を求め、これを寿命とした。

尚、上記各供試軸受を構成する内輪、外輪、各円筒ころは、総て高炭素クロム軸受鋼２種（ＳＵＪ２）により造り、それぞれに就いて通常の加工及び熱処理を施して、表面硬さをそれぞれＨＲＣ５８〜６４、残留オ−ステナイト量を０〜２０％、表面粗さは、内輪軌道及び外輪軌道に関しては０．０１〜０．０４μｍＲａ、転動体の転動面に関しては０．０５〜０．１０μｍＲａとした。又、円筒ころ軸受の内輪軌道に関してはエッジロードを緩和する為一般的には、直線部と曲率部とを有する複合円弧クラウン形状（パーシャルクラウニング形状）か、曲線状のフルクラウニング形状とするが、上記各供試軸受として使用した円筒ころ軸受３としては、内輪軌道にパーシャルクラウニングを施したものを使用した。又、潤滑油としては、日石三菱社製でＶＧ６８相当のタービン油を使用した。

又、図１に示した本発明の実施例に関する転がり軸受用試験装置の場合には、供試軸受である円筒ころ軸受３を回転軸２の外周面と可動ハウジング４の内周面との間に組み付けてラジアル荷重を付与した後、前記各距離センサ１４ａ、１４ｂ、１５の測定値を観察しつつ前記各調整ねじ１１ａ、１１ｂ、１２による上記可動ハウジング４の中心軸位置調節を行なった。そして、この可動ハウジング４の中心軸と上記回転軸２（のうちで上記円筒ころ軸受３の内輪を外嵌固定した部分）の中心軸とを一致させた。図４に示した従来構造、並びに、図５に示した改良型の転がり軸受用試験装置に関しては、ラジアル荷重付与後は、特に中心軸を一致させる為の調節は行なわなかった。この様な条件で行なった実験の結果を、前記表１と図３とに示した。

尚、この図３は、横軸に試験時間を、縦軸に供試軸受の累積破損率（％）を、それぞれ対数で表して、試験装置の構造の違いが寿命試験の結果に及ぼす影響の関係を示したものである。又、上記図２中の記号のうち、「●」は、図１に示した本発明の実施例である試験装置による寿命試験の結果を、「□」は、図４の従来構造による寿命試験の結果を、「△」は、図５に示した改良型の試験装置による寿命試験の結果を、それぞれ表している。又、図２中の記号「★」は、ＪＩＳに規定された計算式により算出した計算寿命の値を示している。

この様な、表１及び図３にその結果を表した実験の結果から、次の事が分かる。先ず、従来構造の試験装置は、供試軸受の内輪軌道或は外輪軌道が早期に剥離し、試験結果が、計算寿命に比べて、Ｌ₁₀寿命で約１／１０倍と非常に短くなった。又、各供試軸受の総てが、内輪軌道の剥離により寿命に達し、しかも隔離の発生位置が、軸受幅の中央部ではなく、端面側に寄っていた。この事から、エッジロードの発生に起因して上記内輪軌道が剥離した事が推定される。但し、寿命のばらつきそのものは、問題ない程度に狭い範囲に収まった。

次に、図５に示した改良型の試験装置で行なった実験では、供試軸受の大部分が、１５００時間経過する以前に、軌道面の剥離により寿命に達した。そして、この寿命が、計算寿命に比べて、Ｌ₁₀寿命で約１／６倍と非常に短かった。又、大部分が、１５００時間経過以前に軌道面の剥離により寿命に達したが、剥離の発生位置は軸受幅の中央部ではなく、端面側に寄っていた。この事から、上記従来構造と同様に、エッジロードの発生に起因して軌道面が剥離した事が推定される。しかも、寿命のばらつきが、長寿命品と短寿命品との間で、寿命差が約２５倍となり、ワイブルスロープも緩い事から、耐久性評価に関して十分な信頼性を得られない事が分かる。

これに対して、図１に示した本発明の実施例の試験装置で行なった実験では、供試軸受の総てが長寿命であった。即ち、計算寿命である３１０時間の、約４〜５倍に相当する打ち切り時間に近い、若しくはこの打ち切り時間を越える寿命を示した。そして、ワイブルスロープも非常に高い値を示し、耐久性評価に関して高い信頼性を得られる事が分かった。又、途中で寿命に達した供試軸受に関しても、剥離は内輪軌道或は外輪軌道の中央部で発生し、エッジロードによる早期剥離でない事が確認された。更に、打ち切り時間に到達した供試軸受を、試験打ち切り後に分解し観察した結果でも、内輪軌道及び外輪移動や転動体の転勤面に均等な走行跡が見られた。この事からも、エッジロードの発生が抑制され、長寿命になった事が判る。

以上の説明は、本発明の転がり軸受用試験装置を、円筒ころ軸受の耐久性評価に利用する場合に就いて行なった。但し、本発明の転がり軸受用試験装置は、内輪の中心軸と外輪の中心軸とが不一致の場合に転がり接触部にエッジロードが加わる転がり軸受の耐久性評価に好適に利用できるものであって、円筒ころ軸受以外にも、例えば円すいころ軸受の耐久性評価にも利用できる。更に、特にエッジロードに就いて考慮する必要のない、ころ軸受以外の転がり軸受の耐久性評価に使用する事は自由である。即ち、ころ軸受以外の転がり軸受の場合、前述の特許文献１〜３に記載される等により従来から知られている転がり軸受用試験装置でも、十分に信頼性の高い耐久性評価を行なえるが、この様な転がり軸受の耐久性評価に本発明の転がり軸受用試験装置の利用を妨げる理由は存在しない。

本発明の実施例を示す断面図。 第一、第二各調整ねじと第一、第二各距離センサとの配置状態を示す為の、一部を省略した、図１のＡ−Ａ断面図。 本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示すグラフ。 従来構造の１例を示す断面図。 この従来構造を改良した構造を示す断面図。

符号の説明

１ 固定ハウジング
２ 回転軸
３ 円筒ころ軸受
４ 可動ハウジング
５ 自動調心ころ軸受
６ 加圧装置
７ 押圧ロッド
８ 鋼球
９ プーリ
１０ カップリング
１１ａ、１１ｂ 第一調整ねじ
１２ 第二調整ねじ
１３ａ、１３ｂ 受板
１４ａ、１４ｂ 第一距離センサ
１５ 第二距離センサ
１６ａ、１６ｂ センサホルダ
１７ａ、１７ｂ 内輪間座

Claims (4)

1. 回転軸と、この回転軸の一部で軸方向に離隔した２個所位置を固定ハウジングに対し回転自在に支持する１対のサポート軸受と、上記回転軸を回転駆動する為の回転駆動手段と、この回転軸のうちでこれら両サポート軸受の間に位置する中間部の周囲にこの回転軸と同心に配置され、その内周面とこの回転軸の中間部の外周面との間に供試軸受を組み付け自在とした可動ハウジングと、この可動ハウジングにラジアル荷重を付与する為の荷重付与手段と、この可動ハウジングの中心軸の方向を調節する為の中心軸位置調節手段とを備えた転がり軸受用試験装置。
2. 各サポート軸受が自動調心ころ軸受であり、中心軸位置調節手段が、可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向両側から挟む、この可動ハウジングの円周方向に関して互いに整合する位置に設けられ、この可動ハウジングに向け変位する事でこの可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向に押圧する、１対の第一押圧部材と、この可動ハウジングの円周方向に関してこれら両第一押圧部材から１８０度とは異なる角度ずれた互いに整合する位置に設けられ、この可動ハウジングに向け変位する事でこの可動ハウジングの外径寄り部分を軸方向に押圧する、１対の第二押圧部材とを備えたものである、請求項１に記載した転がり軸受用試験装置。
3. 可動ハウジングの一部で供試軸受を軸方向両側から挟む、この可動ハウジングの円周方向に関して互いに整合する位置に設けられ、当該部分でのこの可動ハウジングと回転軸との径方向距離を測定する１対の第一距離センサと、この可動ハウジングの円周方向に関してこれら両第一距離センサから１８０度とは異なる角度ずれた互いに整合する位置に、上記供試軸受を軸方向両側から挟む状態で設けられ、当該部分での上記可動ハウジングと回転軸との径方向距離を測定する１対の第二距離センサとを備えた、請求項２に記載した転がり軸受用試験装置。
4. 第一、第二両押圧部材に加えて１対の第三押圧部材を、可動ハウジングの円周方向に関して互いに整合する位置に設け、第一〜第三各押圧部材を、この可動ハウジングの円周方向に関して互いに等間隔に配置した、請求項２〜３の何れかに記載した転がり軸受用試験装置。

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