JPH11236920A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部から潤滑剤に水分が混入しても、寿命低下
の少ない転がり軸受を提供する。 【解決手段】転動体１の頭部１ａと面取り部１ｂとの継
ぎ目１ｃの曲率半径ｒ_cが０．２ｍｍ以上であること。
転動体の頭部１ａの中心線平均粗さσ₁ と軌道輪２の主
たるつば面Ｔａの中心線平均粗さσ₂ の合成粗さ（σ₁ ²
＋σ₂ ²）^1/2 が０．３μｍＲａ以下であること。転動体
の頭部１ａと転がり面１ｄの間の面取り部１ｂの転動体
径方向の寸法ｙ_c が軌道輪の主たるつば面Ｔａの逃げ溝
Ｔｎ側境界線の軌道面からの高さｙ_k 以上であること。
軌道輪の主たるつば面Ｔａと面取り部Ｔｂとの継ぎ目Ｔ
ｃの曲率半径ｒ_k が０．２ｍｍ以上であること。その他
２，３の項目の一つ以上を満たすことにより、水混入潤
滑下での軸受寿命が大幅に延びることを見出した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外輪，内輪，転動
体（及び保持器）を備えた転がり軸受に係り、特に、潤
滑剤に水分が混入する環境下でも長寿命で使用できる転
がり軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】転がり軸受においては、一般に、潤滑剤
中に水分が混入するとその耐久性が大きく低下すること
が知られている。例えば、潤滑剤中に６％の水分が混入
した場合は、水分混入がない場合に比べ、軸受の転がり
疲れ寿命が数分の１から２０分の１程度に低下すること
が報告されている（古村恭三郎、城田伸一、平川清：
「表面起点及び内部起点の転がり疲れについて」、 Ｎ
ＳＫ ＢｅａｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，ＮＯ．６３６，
ｐｐ．１‐１０，１９７７：以下「文献１」という）。

【０００３】水分の潤滑剤への混入は転がり軸受の寿命
特性（耐久性）に多大な影響を及ぼすことが上記文献１
からも明らかであり、従来より水分の潤滑剤への混入を
防止する技術が、前記転がり軸受の用途に応じて種々検
討され、開発されている。

【０００４】潤滑剤に水分が浸入することを想定して使
用される転がり軸受としては、例えば鉄鋼材料の圧延機
のワークロール用軸受がある。該ワークロール用軸受
は、従前においては軸受を内蔵したチョック（軸受箱）
に接触ゴムシールを装着し、多量の圧延水がチョック内
に浸入するのを防止することにより軸受内部に封入され
ている潤滑剤に水分が混入するのを防いでいた。しか
し、接触ゴムシールの劣化や損傷が生じた場合はチョッ
ク内に水が浸入し、その結果軸受内部の潤滑剤にも水分
が混入し得る。このため最近では、軸受内部にも接触ゴ
ムシールを装着することにより、潤滑剤に水分が混入す
るのを回避しようとした技術が提案されている（Ｋ．Ｙ
ＡＭＡＭＯＴＯ，Ｍ．ＹＡＭＡＺＡＫ１，Ｍ．ＡＫＩＹ
ＡＭＡ，Ｋ．ＦＵＲＵＭＵＲＡ：「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉ
ｎｇ ｏｆ Ｓｅａｌｅｄ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ｆｏｒ
Ｗｏｒｋ ＲＯｌｌ Ｎｅｃｋｓ ｉｎ Ｒｏｌｌｉ
ｎｇＭｉｌｌｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔ
ｈｅ ＪＳＬＥ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｒｉ
ｂｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｐ．６０９‐
６１４，Ｊｕｌｙ８‐１０，１９８５，Ｔｏｋｙｏ，Ｊ
ａｐａｎ；以下「第１の従来技術」という）。

【０００５】この第１の従来技術によれば、軸受外部の
チョックに装着された接触ゴムシールと軸受内部に装着
された接触ゴムシールとを併用することにより、チョッ
クに装着されたゴム接触シールのみで水分浸入を防いで
いた場合に比べ、潤滑剤中の水分濃度を４０％から１０
％未満に減少することができ、また潤滑剤の消費量も１
／２００に低減することができ、さらには毎年数回あっ
た軸受の破損事故も皆無になったことが報告されてい
る。

【０００６】また、上述したワークロール用軸受におい
て、潤滑剤への水分混入を防止する他の従来技術とし
て、圧縮空気をキャリアガスとして潤滑剤をチョックに
供給する技術も提案されている（ＮＳＫ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｎｏ．６５４，ｐｐ．５４−
５６，１９９２；以下「第２の従来技術」という）。

【０００７】この第２の従来技術においては、圧縮空気
を利用してチョック内の空気圧力を高く設定することに
より、潤滑剤への水分混入を抑制することが可能とな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第１の
従来技術は、上述の如く潤滑剤中の水分濃度を４０％か
ら１０％未満に減少させることが可能であり、また、潤
滑剤の消費量を低減させることができ、その後のワーク
ロール用軸受の使用実績を調査した結果、焼き付き事故
は激減していることが判明したが、剥離発生までの使用
時間、すなわち軸受寿命Ｌは余り向上していないことが
判った。これは、前記焼き付き事故の減少は軸受に内蔵
された接触ゴムシールにより潤滑剤の外部への流出が減
少したためであり、前記軸受寿命Ｌが向上していないの
は、潤滑剤への水分の混入により軸受の転がり疲れ強さ
が大幅に低下するためと考えられる。

【０００９】すなわち、１００ｐｐｍ程度の徴量の水分
が潤滑剤中に混入した場合であっても、軸受材料の転が
り疲れ強さは３２〜４８％も低下することが報告されて
おり（Ｐ． Ｓｃｈａｔｚｂｅｒｇ，Ｉ．Ｍ．Ｆｅｌｓ
ｅｎ：「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ
ｏｘｙｇｅｎ ｄｕｒｉｎｇ ｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｎ
ｔａｃｔ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｗｅａｒ，１２，
ｐｐ．３３１‐３４２，１９６８：以下「文献２」とい
う）、軸受外のチョックに装着された接触ゴムシールと
軸受に内蔵された接触ゴムシールとを併用した場合、潤
滑剤中の水分濃度が１０％未満程度になるまでは抑制す
ることができるものの、潤滑剤への水分混入を完全には
防止することができず、文献２も指摘しているように軸
受材料の転がり疲れ強さが低下するのを避けることがで
きない。つまり、第１の従来技術では、潤滑剤への水分
を完全には防止できないため、軸受材料の転がり疲れ強
さが低下し、所望の耐久性を有する軸受寿命Ｌを得るこ
とができないという問題点がある。

【００１０】また、第２の従来技術は、チョック内の空
気圧を高くすることにより水分の浸入を防止しているた
め、第１の従来技術のように接触ゴムシールの防水能力
には依存しないものの、潤滑剤中の水分濃度を１００ｐ
ｐｍ以下にするような略完壁に近い水分浸入防止を図る
のが困難であるという問題点がある。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、外部から潤滑剤に水分が混入し
ても、寿命低下の少ない転がり軸受を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る転がり軸受は、潤滑剤に水分が混入
する環境下で使用される外輪，内輪，転動体を少なくと
も有する転がり軸受において、 （１）転動体の頭部と面取り部との継ぎ目の曲率半径ｒ
_c が０．２ｍｍ以上であること。 （２）転動体の頭部の中心線平均粗さσ₁ と軌道輪の主
たるつば面の中心線平均粗さσ₂ の合成粗さ（σ₁ ²＋σ
₂ ²）^1/2 が０．３μｍＲａ以下であること。 （３）転動体の頭部と転がり面の間の面取り部の転動体
径方向の寸法ｙ_c が軌道輪の主たるつば面の逃げ溝側境
界線の軌道面からの高さｙ_k 以上であること。 （４）軌道輪の主たるつば面と面取り部との継ぎ目の曲
率半径ｒ_k が０．２ｍｍ以上であること。 （５）転動体の転がり面と摺接する保持器面の中心線平
均粗さσ₃ と転動体の転がり面の中心線平均粗さσ₄ と
の合成粗さ（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 が１μｍＲａ以下である
こと。 （６）軌道輪を構成する材料（鋼）のイオウ，酸素およ
びチタンの重量濃度の総和が１００ｐｐｍ以下であるこ
と。 の項目の一つ以上を満たしていることを特徴とする。

【００１３】上記の項目の内容を、図面に則して説明す
ると、ころ軸受の場合は、 （１）図１に示すように、転動体１が円すいころ( １
Ａ）と円筒ころ（１Ｂ）とを問わず、ころ頭部１ａと面
取り部１ｂとの継ぎ目１ｃの曲率半径ｒ_c が０．２ｍｍ
以上であると長寿命になる。

【００１４】（２）図１，図２に示すように、転動体１
の頭部１ａの中心線平均粗さσ₁ と、つばＴを有する軌
道輪２，３（円すいころ軸受の内輪２，円筒ころ軸受の
外輪３又は内輪２）の主たるつば面Ｔａの中心線平均粗
さσ₂ との合成粗さ（σ₁ ²＋σ₂ ²）^1/2 が０．３μｍＲ
ａ以下であると長寿命になる。

【００１５】（３）図１〜図３に示すように、転動体１
の頭部１ａと転がり面１ｄの間の面取り部１ｂの転動体
径方向の寸法ｙ_c が、軌道輪２，３の主たるつば面Ｔａ
の逃げ溝Ｔｎ側の境界線の軌道面２ａ，３ａからの高さ
ｙ_k 以上であると長寿命になる。

【００１６】（４）図２，図３に示すように、軌道輪
２，３の主たるつば面Ｔａと面取り部Ｔｂとの継ぎ目の
曲率半径ｒ_k が０．２ｍｍ以上であると長寿命になる。
また、ころ軸受及び玉軸受を含めた転がり軸受において
は、 （５）図４に示すように、転動体１の転がり面１ｄと摺
接する保持器４の摺接面４ａの中心線平均粗さσ₃ と、
転動体１の転がり面１ｄの中心線平均粗さσ₄との合成
粗さ（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 を１μｍＲａ以下とすると長寿
命になる。

【００１７】（６）軌道輪３の材料（鋼）中の非金属介
在物形成元素であるイオウ，酸素，チタンの重量濃度の
総和を１００ｐｐｍ以下にすると長寿命になる。そし
て、本発明の転がり軸受は、以上の６項目の一つ以上を
満たしているものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本願発明者らは、潤滑剤中に水分
を含んだ潤滑条件下で駆動しても優れた軸受寿命Ｌを有
する転がり軸受を得るべく鋭意研究を重ねた結果、転動
体と軌道輪の転がり接触部における滑りを減少させるこ
とが最も効果的であるという知見を得た。

【００１９】稼働中の転がり軸受にあっては、その転が
り接触部における滑りは、転動体の回転を停止させよう
とする制動力が小さいほど少なくなる。その制動力とし
て大きいものは、ころの頭部とつばの摺接部との摩擦力
及びころや玉の転がり面と保持器の摺接部との摩擦力で
ある。それら摺接部における摩擦力は、潤滑状態が良い
とき、すなわち油膜が十分に形成されているときは非常
に小さく、制動力として無視できる。しかしながら、潤
滑剤に水が入るなどして油膜が十分には形成されないと
きは、上記摺接部における摩擦力は、転動体の回転に対
する制動力として無視できないものとなり、転がり接触
部における滑りを発生させるようになる。

【００２０】一方、転がり接触部における滑りは、潤滑
剤中に水分がほとんど含まれない場合には摩耗が支配的
であり剥離は発生させない。さらに、油膜形成が不十分
な場合は、焼付きに至る場合もある。しかし、潤滑剤中
に水分が１００ｐｐｍ以上含まれるようになると転がり
接触部の鋼が水素ぜい化し、破損形態が磨耗ではなく
て、表面の非金属介在物を起点としての剥離となってく
る。なぜなら、転がり接触部の滑りがその近傍の転がり
面に引張応力を与え、水素ぜい化したその引張応力場の
中の切欠き、すなわち非金属介在物を起点としてクラッ
クを発生させるからである。このメカニズムを図５に模
式的に示す。

【００２１】いま、転動体１に滑りが発生すると、軌道
輪３の転がり接触部近傍の転がり面の滑り方向と反対の
部位に引張応力Ｆ_s が作用する。この引張応力Ｆ_s が繰
り返し作用することにより、軌道面の非金属介在物Ｗと
素地の間の密着性が低下し、やがて非金属介在物Ｗと素
地との間のすき間Ｃに水が毛細管現象により入り込む。
すると、すき間Ｃにおいて次のような腐食反応が進行す
る。

【００２２】Ｆｅ＋２ＯＨ^- →Ｆｅ（ＯＨ）₂ ＋２ｅ^- ２Ｈ₂ Ｏ＋２ｅ^- →２ＯＨ^- ＋２Ｈ（鋼中に侵入） こうして発生した水素原子Ｈが鋼中に侵入して鋼をぜい
化させる。鋼がぜい化すると、繰り返しの引張応力によ
りすき間Ｃの中の一部からクラックＥが発生し、やがて
剥離に至る。外輪，内輪，転動体のうち自転速度が最も
速い転動体は、遠心力により上記すき間Ｃ内に水を滞留
させにくいので、剥離を発生することはほとんどなく、
多くの場合、剥離部位は軌道輪すなわち外輪と内輪であ
る。軌道輪のうちでは、固定側軌道輪の剥離の方が多
い。

【００２３】このようなメカニズムに対して軸受寿命Ｌ
を延長するためには、転動体に作用する制動力（摩擦
力）を小さくすること、あるいは軌道輪の非金属介在物
を減らすことのいずれかあるいは両方を実施することが
効果的である。例えば、ころの頭部（１ａ）と軌道輪の
主たるつば面（Ｔａ）との摩擦力を低減するには、両者
の摺接する摺接部の面にエッジをできるだけ含まないよ
うにすること、及び摺接部の面粗さを良くすることが有
効である。

【００２４】ところで、図６に示すように、ころの頭部
１ａと主たるつば面Ｔａとの接触は、新品の状態におい
ては主たるつば面Ｔａ上で点接触する場合が多い。これ
は、ころの頭部１ａは一見平面のように見えるが、実際
には大きな曲率半径Ｒを持つ曲面に加工されているため
である。しかし、潤滑剤中に水分が混入する条件下でこ
ろ軸受を使用すると、ころの頭部１ａと主たるつば面Ｔ
ａは摩耗して面接触となる。そのような状態になっても
上記摩擦力を上昇しないようにするには、接触部内に主
たるつば面Ｔａと逃げ溝Ｔｎとの境界（すなわちエッ
ジ）を含めないようにすることが有効である。そのため
には、ころの頭部１ａと転がり面１ｄとの間の面取り部
１ｂにおけるころ径方向の寸法ｙ_c （図１参照）を、軌
道輪の主たるつば面Ｔａの逃げ溝Ｔｎ側境界線の軌道面
２ａからの高さｙ_k （図２，図３参照）以上にしておく
ことが必要である。

【００２５】また、軌道輪の主たるつば面Ｔａと面取り
部Ｔｂとの継ぎ目Ｔｃは、ころの頭部１ａが摩耗すると
接触部内に入る場合がある。その場合でもエッジ効果す
なわち応力集中を減ずるために、前記継ぎ目Ｔｃを丸く
しておくことが必要である。本願発明者らは、実験によ
り、その曲率半径ｒ_k （図２，図３参照）が０．２ｍｍ
以上であれば寿命延長効果が飽和することを見出した。

【００２６】潤滑剤中に水分が混入すると、上述の如く
ころの頭部１ａと軌道輪の主たるつば面Ｔａとに摩耗が
発生するが、これはころの頭部１ａと主たるつば面Ｔａ
との摩擦力が高いことを意味している。このように摩擦
力が大になると、ころの転がり方向に対する直進性が低
下し（ころの姿勢が不安定になる）、ころは僅かながら
もジグザグ運動すなわちスキューを起こすようになる。
スキューが起こると、ころの頭部１ａと主たるつば面Ｔ
ａとの接触部はころの頭部１ａと面取り部１ｂの継ぎ目
１ｃを含むようになり、その部分での摩擦力を低減する
ためには、その継ぎ目１ｃを十分に丸くしておく必要が
ある。本願発明者らは、実験により、その曲率半径ｒ_c
（図１参照）が０．２ｍｍ以上であれば寿命延長効果が
飽和することを見出した。

【００２７】また、ころ頭部１ａの表面粗さと軌道輪の
主たるつば面Ｔａの表面粗さとが小さいほど、ころ頭部
１ａと主たるつば面Ｔａ間の摩擦力は小さくなるが、本
願発明者らは実験により、ころ頭部１ａの中心線平均粗
さσ₁ と軌道輪の主たるつば面Ｔａの中心線平均粗さσ
₂ との合成粗さ（σ₁ ²＋σ₂ ²）^1/2 が０．３μｍＲａ以
下であれば寿命延長効果が飽和することを見出した。

【００２８】また、転動体と保持器との間の摩擦力を低
減するには、転動体の転がり面と、これに摺接する保持
器面との表面粗さ（中心線平均粗さで各々σ₃ ，σ₄ ）
を良くすることが有効である。本願発明者らは実験によ
り、それらの合成粗さ（σ ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 を１μｍＲａ
以下にすると寿命延長効果が飽和することを見出した。

【００２９】さらに、前述の如く軌道面上の切欠きとな
る非金属介在物の低減は、寿命延長に有効である。本願
発明者らは、非金属介在物を形成する元素Ｓ，Ｏ，Ｔｉ
の濃度の総和と軸受寿命Ｌとの関係を実験的に調査し
て、その総和を１００ｐｐｍ以下にすると寿命延長効果
が飽和することを見出した。

【００３０】（実施例） （Ａ）試験に供した軸受：外輪，内輪，転動体の素材と
して高炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）を使用し、保持器の素
材として低炭素鋼（ＳＰＣＣ）を使用して、下記の基本
仕様の円すいころ軸受を作成し、水混入潤滑下での寿命
試験に供した。

【００３１】軸受の基本仕様 呼 び 番 号 ：ＨＲ３２０１７ＸＪ 外輪の外径Ｄ ：１３０ｍｍ 内輪の内径ｄ ：８５ ｍｍ 組 立 幅ｔ ：２９ ｍｍ 基本動定格荷重Ｃ：１４３０００Ｎ 外輪，内輪，ころの熱処理は焼入れ，焼戻しで、外輪，
内輪の硬さはＨＲＣ６２．１、残留オーステナイト量は
１０ｖｏｌ％、ころの硬さはＨＲＣ６２．８、残留オー
ステナイト量は１２ｖｏｌ％である。外輪，内輪の軌道
面の表面粗さは０．１０μｍＲａである。

【００３２】以上の基本仕様をもとに、軸受細部の寸法
や表面粗さを種々変更した軸受を作り、水混入潤滑下で
の寿命試験を行い、寿命値を比較した。各仕様の軸受の
呼び番号はＨＲ３２０１７ＸＪ−Ｎｏ．（Ｎｏ．は整数
で１〜５０）で、それぞれの仕様を表１及び表２に示し
た。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表中、ＨＲ３２０１７ＸＪ−１，−２，−
７，−８，−１３，−１４，−１９，−２４，−２５，
−３１，−３２，−３３が比較例の軸受、他は本発明の
実施例の軸受である。

【００３６】なお、表中の軸受のｙ_k の値は１．０ｍｍ
であり、また試験前の新品時のころ頭部１と主たるつば
面Ｔａとの接触点（図６参照）の軌道面からの高さは
１．８ｍｍであり、主たるつば面Ｔａの略中央に位置す
る。 （Ｂ）耐久寿命試験：試験装置 図７は使用した耐久試験装置の要部断面図で、外輪１２
をハウジング１４に組み込むと共に、内輪１３を回転軸
１５に嵌合し、１時間当たり１０ｃｃの水を図９に示す
ように軸受内部に注入する一方、アキシャル荷重Ｆａ及
びラジアル荷重Ｆｒを軸受に負荷し、回転軸１５を回転
させながら耐久寿命試験を行った。なお、外輪１２とハ
ウジング１４とはすきまばめにより組み込まれ、ハウジ
ング１４の内径は外輪１２の外径Ｄに比べて１０〜１５
μｍだけ大きく形成されている。また、内輪１３と回転
軸１５とはすきまばめにより嵌合され、内輪１３の内径
ｄは回転軸１５の軸径に比べて８〜１５μｍだけ大きく
形成されている。

【００３７】耐久寿命試験の試験条件 ラジアル荷重Ｆｒ ：７１５００Ｎ アキシャル荷重Ｆａ ：１５６８０Ｎ 回転軸の回転数ｎ ：２５００ｒｐｍ 潤滑種 ：グリース（表３参照） グリース量 ：６０ｇ 軸受内部に注入する水分量：１０ｃｃ／ｈｒ 表３は、本耐久寿命試験に使用された潤滑剤としてのグ
リースの仕様を示したものである。すなわち、４０℃で
の動粘度１９７ｍｍ² ／ｓｅｃの鉱油を基油に使用し、
リチウムセッケンを増ちょう剤として１２％添加してグ
リースを作製した。

【００３８】

【表３】

【００３９】なお、グリースのｐＨ値は、次の方法で測
定した。すなわち、トルエンと２−プロパノールと水と
が体積比でトルエン：２−プロパノール：水＝５００：
４９５：５に調整された溶剤を作製し、２５℃において
前記グリース０．１ｇを前記溶剤５０ｍｇに溶かし、Ｐ
Ｈメータで水素イオン指数ｐＨを測定し、該水素イオン
指数ｐＨが７．０の特性グリースを得た。

【００４０】耐久寿命試験は、実施例及び比較例の各軸
受を各１０個宛作製して行い、最初に剥離した軸受の運
転時間を軸受寿命Ｌとし、軸受の定格寿命Ｌ₁₀と比較し
て軸受の耐久寿命を評価した。なお、本試験における剥
離部位は、全て固定側軌道輪である外輪であった。

【００４１】軸受の定格寿命Ｌ₁₀とは、同一サイズの同
一ロットの軸受を同一条件で回転させたとき、その全数
のうちの９０％の個数の軸受が転がり疲れによる剥離を
起こさないで回転させることができる総回転数に相当す
る計算時間をいい、円錐ころ軸受の場合、基本動定格荷
重Ｃ（Ｎ）、ラジアル荷重Ｆｒ（Ｎ）、回転軸１５の回
転数ｎ（ｒｐｍ）から数式（１）で示されることが知ら
れている。

【００４２】 Ｌ₁₀＝（Ｃ／Ｆｒ）^10/3×１０⁶ ／（６０ｎ）…… （１） 素材鋼や加工に関する現代技術を利用して作製した軸受
は、転動体の転動面及び軌道輪の軌道面間に十分な油膜
が形成されているときは、定格寿命Ｌ₁₀以下の運転時間
で剥離することは皆無であると考えられている。本実施
例の場合、基本動定格荷重Ｃ＝１４３０００Ｎ，ラジア
ル荷重Ｆｒ＝７１５００Ｎ，回転軸の回転数ｎ＝２５０
０ｒｐｍであるから、数式（１）より軸受の定格寿命Ｌ
₁₀は６７時間である。因みに、表１の円すいころ軸受Ｈ
Ｒ３２０１７ＸＪ−１を１０個、前記試験条件のうちの
注水の条件のみを外して寿命試験を行ったところ、軸受
寿命Ｌは６７０５時間であり、定格寿命Ｌ₁₀の約１００
倍であった。

【００４３】寿命試験結果 以下、寿命試験結果について考察する。図８に、ｒ
_c （転動体の頭部と面取り部との継ぎ目の曲率半径）と
軸受寿命Ｌとの関係を、軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ−１〜
６の寿命試験結果を用いて示す。ｒ _c が０．２ｍｍ以上
になると、軸受寿命Ｌはｒ_c が０．１５ｍｍ以下のとき
の約２倍となる。

【００４４】図９に、転動体の頭部及び軌道輪の主たる
つば面のそれぞれの中心線平均粗さσ₁ 及びσ₂ の合成
粗さ（σ₁ ²＋σ₂ ²）^1/2 と軸受寿命Ｌとの関係を、軸受
ＨＲ３２０１７ＸＪ−１及びＨＲ３２０１７ＸＪ−７〜
１２の寿命試験結果を用いて示す。（σ₁ ²＋σ₂ ²）^1/2
が０．３μｍＲａ以下になると、軸受寿命Ｌは（σ₁ ²＋
σ₂ ²）^1/2 が０．３５μｍＲａ以上のときの約２倍とな
る。

【００４５】図１０に、転動体の頭部と転がり面の間の
面取り部の転動体径方向の寸法ｙ_cと軌道輪の主たるつ
ば面の逃げ溝側の境界線の軌道面からの高さｙ_k との差
ｙ_c−ｙ_k と軸受寿命Ｌとの関係を、軸受ＨＲ３２０１
７ＸＪ−１及びＨＲ３２０１７ＸＪ−１３〜１８の寿命
試験結果を用いて示す。ｙ_c −ｙ_k が０ｍｍ以上になる
と、軸受寿命Ｌはｙ_c −ｙ_k が−０．１ｍｍ以下のとき
の約２倍となる。

【００４６】図１１に、軌道輪の主たるつば面とその外
側の面取り部との継ぎ目の曲率半径ｒ_k と軸受寿命Ｌと
の関係を、軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ−１及びＨＲ３２０
１７ＸＪ−１９〜２３の寿命試験結果を用いて示す。ｒ
_k が０．２ｍｍ以上になると、軸受寿命Ｌはｒ_k が０．
１５ｍｍ以下のときの約２倍となる。

【００４７】図１２に、転動体の転がり面と摺接する保
持器面及び転動体の転がり面のそれぞれの中心線平均粗
さσ₃ 及びσ₄ の合成粗さ（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 と軸受寿
命Ｌとの関係を、軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ−１及びＨＲ
３２０１７ＸＪ−２４〜３０の寿命試験結果を用いて示
す。（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 が１．０μｍＲａ以下になる
と、軸受寿命Ｌは（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 が１．５μｍＲａ
以上のときの約２倍となる。

【００４８】図１３に、外輪材料中のイオウ，酸素およ
びチタンの重量濃度の総和（Ｓ＋Ｏ＋Ｔｉ）ｐｐｍと軸
受寿命Ｌとの関係を、軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ−１及び
ＨＲ３２０１７ＸＪ−３１〜３８の寿命試験結果を用い
て示す。（Ｓ＋Ｏ＋Ｔｉ）濃度が１００ｐｐｍ以下にな
ると、軸受寿命Ｌは（Ｓ＋Ｏ＋Ｔｉ）濃度が１０９ｐｐ
ｍ以上のときの約２倍となる。

【００４９】以上のように、軸受寿命Ｌに影響を与える
各因子を本発明の範囲内とすることで、軸受寿命Ｌは各
因子が本発明の範囲外のときの約２倍となることがわか
る。ここまでは、１つの因子と軸受寿命Ｌとの関係を示
したが、２つ以上の因子が本発明の範囲内に入った場合
の軸受寿命Ｌについて、軸受ＨＲ３２０１７ＸＪ−１及
びＨＲ３２０１７ＸＪ−３９〜５０を用いておこなった
寿命試験の結果を用いて表４及び図１４に示す。

【００５０】

【表４】

【００５１】表４及び図１４の結果から、複数の因子を
組み合わせることにより、軸受寿命Ｌはさらに延長する
ことがわかる。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る転
がり軸受によれば、軸受の寿命に影響する因子をひとつ
ずつチェックしてその寿命延長作用を実験的に追求した
結果、潤滑剤に軸受外部から水分が混入しても軸受寿命
の低下の少ない転がり軸受を提供できて、実用上の高い
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ころの頭部と面取り部との継ぎ目の曲率半径ｒ
_c を説明する図で、（ａ）は円すいころ、（ｂ）は円筒
ころ、（ｃ）は１ｂ部の拡大図である。

【図２】ころ軸受の細部の寸法関係を説明する図で、
（ａ）は円すいころ軸受の内輪の半断面図、（ｂ）はそ
のｂ部の拡大図である。

【図３】ころ軸受の細部の寸法関係を説明する図で、
（ａ）は円筒ころ軸受の内輪の半断面図、（ｂ）はその
ｂ部の拡大図、（ｃ）は外輪の半断面図である。

【図４】転動体の転がり面とこれに摺接する保持器面と
の接触部の説明図である。

【図５】水混入潤滑下での剥離メカニズムを説明するた
めの説明図で、（ａ）は転動体と軌道輪との接触部分の
断面図、（ｂ）はそのｂ部拡大図である。

【図６】ころの頭部と軌道輪の主たるつば面とが点接触
することを説明する模式図である。

【図７】転がり軸受の耐久試験装置の要部断面図であ
る。

【図８】継ぎ目の曲率半径ｒ_c と軸受寿命Ｌとの関係示
す特性図である。

【図９】ころ頭部の中心線平均粗さσ₁ と、軌道輪の主
たるつば面の中心線平均粗さσ ₂ との合成粗さ（σ₁ ²＋
σ₂ ²）^1/2 と軸受寿命Ｌとの関係を示す特性図である。

【図１０】ｙ_c −ｙ_k と軸受寿命Ｌとの関係を示す特性
図である。

【図１１】ｒ_k と軸受寿命Ｌとの関係を示す特性図であ
る。

【図１２】転動体の転がり面と摺接する保持器面の中心
線平均粗さσ₃ と転動体の転がり面の中心線平均粗さσ
₄ との合成粗さ（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 と軸受寿命Ｌとの関
係を示す特性図である。

【図１３】軌道輪材料（鋼）のＳ，Ｏ，Ｔｉの濃度和と
軸受寿命Ｌとの関係を示す特性図である。

【図１４】複数の因子の組み合わせと軸受寿命Ｌとの関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 転動体 １ａ 転動体の頭部 ２，３ 軌道輪 ４ 保持器 １ｂ 面取り部 １ｃ 継ぎ目 １ｄ 転がり面 Ｔ 軌道輪のつば Ｔａ 主たるつば面 Ｔｂ 面取り部 Ｔｎ 逃げ溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑剤に水分が混入する環境下で使用さ
   れる外輪，内輪，転動体を少なくとも有する転がり軸受
   において、 （１）転動体の頭部と面取り部との継ぎ目の曲率半径ｒ
   _c が０．２ｍｍ以上であること。 （２）転動体の頭部の中心線平均粗さσ₁ と軌道輪の主
   たるつば面の中心線平均粗さσ₂ の合成粗さ（σ₁ ²＋σ
   ₂ ²）^1/2 が０．３μｍＲａ以下であること。 （３）転動体の頭部と転がり面の間の面取り部の転動体
   径方向の寸法ｙ_c が軌道輪の主たるつば面の逃げ溝側境
   界線の軌道面からの高さｙ_k 以上であること。 （４）軌道輪の主たるつば面と面取り部との継ぎ目の曲
   率半径ｒ_k が０．２ｍｍ以上であること。 （５）転動体の転がり面と摺接する保持器面の中心線平
   均粗さσ₃ と転動体の転がり面の中心線平均粗さσ₄ と
   の合成粗さ（σ₃ ²＋σ₄ ²）^1/2 が１μｍＲａ以下である
   こと。 （６）軌道輪を構成する材料（鋼）のイオウ，酸素およ
   びチタンの重量濃度の総和が１００ｐｐｍ以下であるこ
   と。 の項目の一つ以上を満たしていることを特徴とする転が
   り軸受。