WO2014163193A1

WO2014163193A1 - ラジアル転がり軸受用試験装置

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Publication number: WO2014163193A1
Application number: PCT/JP2014/060003
Authority: WO
Inventors: 育男田口; 吉田　雅人
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2015-10-05
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Abstract

　ラジアル転がり軸受用試験装置は、ラジアル転がり軸受の内輪が外嵌される回転軸と、回転軸を回転駆動する回転駆動部と、ラジアル転がり軸受の一部を浸漬させる潤滑油を貯留するように構成された潤滑油溜りと、ラジアル転がり軸受にラジアル荷重を付与するように構成された荷重付与部と、を備える。潤滑油溜りの底面は、回転軸の中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面を有する。回転軸を支持するハウジングは、全体が一体に形成されていてもよい。

Description

ラジアル転がり軸受用試験装置

　本発明は、自動車、各種工作機械、各種産業機械等の回転支持部に組み込むラジアル転がり軸受の耐久性評価を行う為のラジアル転がり軸受用試験装置に関する。

　転がり軸受の寿命は、転がり軸受の軌道輪や転動体の材質、形状、大きさ、潤滑状態、荷重等の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、各種因子が転がり軸受の寿命に及ぼす影響を知る為の試験を行う必要がある。図７は、従来例におけるラジアル転がり軸受用試験装置を示している（例えば、特許文献１参照）。ラジアル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の先端部（図７の左端部）と基端寄り部分とを、それぞれが供試軸受である、一対のラジアル転がり軸受３、３により回転自在に支持している。ラジアル転がり軸受３、３の間に位置する回転軸２の中間部の周囲に可動ハウジング４を、回転軸２と同心に配置している。可動ハウジング４は固定ハウジング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、可動ハウジング４の内周面と回転軸２の中間部の外周面との間に、サポート軸受５を設けている。そして、サポート軸受５及びラジアル転がり軸受３、３の下半部を、固定ハウジング１の内側に設けられた潤滑油溜り６に貯留された潤滑油中に浸漬している。潤滑油中には、必要に応じて、金属粉末、セラミック粉末等の異物７、７を混入する。油圧シリンダ等の加圧装置により、可動ハウジング４に、鉛直方向（図７の上下方向）に向いた所望値のラジアル荷重Ｆを付与自在としている。

　ラジアル転がり軸受３、３の寿命試験を行う場合には、加圧装置により可動ハウジング４を押圧して、可動ハウジング４、サポート軸受５及び回転軸２を介しラジアル転がり軸受３、３を鉛直方向に押圧すると共に、回転軸２を回転駆動する。この結果、所望のラジアル荷重Ｆを付加されつつ、所望の回転速度で回転された状態で、ラジアル転がり軸受３、３の耐久性評価の為の寿命試験が行える。上述の様なラジアル転がり軸受用試験装置により、ラジアル転がり軸受３、３の寿命試験を行う場合、潤滑油溜り６内での潤滑油の循環性を確保し、潤滑油の油温等の性状を潤滑油溜り６内全体で均一にする事が重要である。

　ところで、上述の様なラジアル転がり軸受用試験装置の場合、信頼性の高い評価を行う為には、固定ハウジング１の剛性を十分に高くする事が重要である。即ち、固定ハウジング１の剛性が十分でない場合、ラジアル荷重Ｆを支承する固定ハウジング１の部分が変形（弾性変形）する可能性がある。これにより、ラジアル荷重Ｆを供試軸受であるラジアル転がり軸受３、３に正常に付与できず、試験結果のばらつきが大きくなる可能性がある。

　図８は、第２従来例におけるラジアル転がり軸受用試験装置を示している。固定ハウジング１ａは、上方が開口した矩形箱状で、平板状の底板部８に、互いに平行な一対の側板部９、９と、側板部９、９の端部同士を連結した一対の端板部とを、それぞれ溶接等により支持固定して造る。固定ハウジング１ａを備えたラジアル転がり軸受用試験装置により、ラジアル転がり軸受３ａの寿命試験を行う際には、ラジアル転がり軸受３ａの玉１０、１０の回転（公転）に伴って、固定ハウジング１ａの内側に設けられた潤滑油溜り６ａ内の潤滑油に、各玉１０、１０の回転方向と同じ方向の流れが惹起される。この第２従来例の場合、底板部８の上面と側板部９、９の内側面の境界の近くの隅部（図８に鎖点αで囲んだ部分）で、潤滑油の滞留が起こり易い。この結果、潤滑油溜り６ａ内で、潤滑油の性状が不均一になる可能性がある。特に、潤滑油中に異物７、７を混入した場合、異物７、７が隅部に滞留し、供試軸受であるラジアル転がり軸受３ａの負荷圏に適切に送り込む事ができなくなって、信頼性の高い試験を行えない可能性がある。

日本国特開２００７－００３１９６号公報

　本発明は、信頼性が高い試験を行えるラジアル転がり軸受用試験装置を提供することを目的とする。

　本発明のラジアル転がり軸受用試験装置は、ラジアル転がり軸受の耐久性評価（寿命試験）を行う為に使用される。寿命試験の対象となるラジアル転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数の転動体とを備える。外輪は、外輪軌道が形成された内周面を有する。内輪は、内輪軌道が形成された外周面を有する。転動体は、外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられている。

　本発明の第一の態様によれば、ラジアル転がり軸受用試験装置は、回転軸と、潤滑油溜りと、回転駆動部と、荷重付与部とを備える。回転軸には、供試軸受であるラジアル転がり軸受の内輪が外嵌される。回転駆動部は、回転軸を回転駆動するように構成されている。潤滑油溜りは、ラジアル転がり軸受の一部を浸漬する潤滑油を貯留するように構成されている。荷重付与部は、ラジアル転がり軸受にラジアル荷重を付与するように構成されている。

　潤滑油溜りの底面は、回転軸の中心軸（ラジアル転がり軸受の中心軸）と同心の部分円筒状の凹曲面を有する。潤滑油溜りの底面の曲率半径は、ラジアル転がり軸受の外径の０．６倍以上、２倍以下であることが好ましく、ラジアル転がり軸受の外径以下であることがより好ましい。回転軸を回転駆動する以前の状態で、潤滑油の油面（上面）を、回転軸の中心軸上に位置させてもよい。

　ラジアル転がり軸受用試験装置は、潤滑油の油温を所望の温度に保持するように構成されたヒータと、ラジアル転がり軸受が内嵌される支持スリーブと、を更に備えてもよい。ヒータは、潤滑油溜りの底面支持スリーブの外周面との間に設けられる。ヒータは、ヒータの下面と潤滑油溜りの底面との間、及びヒータの上面と支持スリーブの外周面との間に隙間を介在させた状態で設ける。ヒータは、潤滑油溜りの底面に沿って湾曲させてもよい。

　潤滑油中に、金属粉末、セラミック粉末等の異物を混入してもよい。荷重付与部は、水平方向にラジアル荷重を付与する。

　本発明の一態様によれば、ラジアル転がり軸受用試験装置は、ハウジングと、回転軸と、回転駆動部と、荷重付与部とを備える。回転軸は、前記ハウジングの内側に回転自在に支持され、前記ラジアル転がり軸受の内輪が外嵌される。回転駆動部は、回転軸を回転駆動するように構成されている。荷重付与部は、ラジアル転がり軸受にラジアル荷重を付与するように構成されている。

　ハウジングは、複数の部材を連結（固定）して構成するのではなく、全体が一体に形成されている。ハウジングは、例えば、炭素鋼製である。このハウジングは、炭素鋼製である素材に鍛造加工を施し、更に必要に応じて切削加工を施す事により造る。

　ハウジングの内側に、ラジアル転がり軸受の一部を浸漬する潤滑油を貯留するように構成された潤滑油溜りを設けてもよい。荷重付与部は、水平方向にラジアル荷重を付与してもよい。潤滑油溜りの底面は、回転軸の中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面を有してもよい。潤滑油溜りの底面の曲率半径は、ラジアル転がり軸受の外径の０．６倍以上、２倍以下であることが好ましく、ラジアル転がり軸受の外径以下であることがより好ましい。潤滑油中に、金属粉末、セラミック粉末等の異物を混入してもよい。

　上述の試験装置によれば、潤滑油を貯留する潤滑油溜りの底面が、回転軸の中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面を有するため、潤滑油が潤滑油溜り内で滞留する事を防止できる。この為、潤滑油を循環させる事ができる。従って、潤滑油の性状を潤滑油溜り内全体で均一にできる。これにより、ラジアル転がり軸受の寿命に関して、信頼性の高い評価を行う事が可能になる。

　上述の試験装置によれば、ハウジング全体が一体に形成されている為、ハウジングの剛性を十分に高くできて、ラジアル荷重を供試軸受であるラジアル転がり軸受に正常に付与できる。この結果、試験結果のばらつきを抑え、ラジアル転がり軸受の寿命に関して、信頼性の高い評価を行う事が可能になる。

本発明の実施形態におけるラジアル転がり軸受用試験装置の断面図。図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図を含む模式図。固定ハウジングの平面図。固定ハウジングの側面図。ラジアル荷重を鉛直方向に付与する事の問題点を説明する為の断面図。ラジアル荷重を鉛直方向に付与する事の問題点を説明する為の別の断面図。回転軸の回転方向の規制による効果を説明する為の断面図。回転軸の回転方向の規制による効果を説明する為の別の断面図。固定ハウジングを一体に形成する事による効果を説明する為の比較例を示す図。第１従来例におけるラジアル転がり軸受用試験装置の断面図。図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面に相当する、第２従来例におけるラジアル転がり軸受用試験装置の断面図。

　図１～３Ｂは、本発明の実施形態におけるラジアル転がり軸受用試験装置を示している。図１に示すように、回転軸２ａの先端部と基端寄り部分とを固定ハウジング１ｂに対し、それぞれが供試軸受である、一対のラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃにより回転自在に支持している。即ち、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの内輪１１、１１を、回転軸２ａの先端部と基端寄り部分とに外嵌している。内輪１１、１１の内側面は、回転軸２ａの中間部に設けた段差部１２、１２に、ワッシャ１３、１３を介して突き当てている。ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの外輪１４、１４を、回転軸２ａの軸方向に離隔する状態で鉛直方向に立設された固定ハウジング１ｂの一対の軸方向側壁部１５、１５に支持している。軸方向側壁部１５、１５に設けた円孔１６、１６の内側に略円筒状の支持スリーブ１７ａ、１７ｂを取り付けている。そして、各外輪１４、１４を、支持スリーブ１７ａ、１７ｂの先端部の内周面に設けた円筒面状の支持部１８ａ、１８ｂに内嵌している。ラジアル転がり軸受３ｂの外輪１４の外側面を、支持スリーブ１７ａの支持部１８ａの奥端部に設けた段差面に突き当てている。これにより、ラジアル転がり軸受３ｂを、ワッシャ１３の外側面と支持スリーブ１７ａの支持部１８ａの段差面との間で軸方向に強く挟持している。これに対し、他方のラジアル転がり軸受３ｃの外輪１４の外側面は、他方の支持スリーブ１７ｂの内側に軸方向変位を可能に挿入（嵌入）したピストン部１９の先端面に突き当てている。これにより、ラジアル転がり軸受３ｃを、ワッシャ１３の外側面とピストン部１９の先端面との間で軸方向に強く挟持している。本例の場合、ピストン部１９の基端面を、図示しない油圧シリンダ等の加圧装置により押圧する事で、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに所望値のアキシアル荷重Ｆａを付与できる様にしている。

　回転軸２ａの中間部の周囲に回転軸２ａと同心に、略円筒状の可動ハウジング４ａを配置している。そして、可動ハウジング４ａの内周面と回転軸２ａの中間部の外周面との間に、一対のサポート軸受５ａ、５ａを設けている。可動ハウジング４ａは、固定ハウジング１ｂの内部に、径方向の変位を可能に、且つ、回転方向の変位を阻止した状態で設けられている。本例の場合、可動ハウジング４ａに、水平方向に所望値のラジアル荷重Ｆｒを付与できる様にしている。即ち、固定ハウジング１ｂの軸方向側壁部１５、１５の端部同士を連続させた一対の幅方向側壁部２０ａ、２０ｂのうち、幅方向側壁部２０ａに水平方向に貫通する状態で設けた通孔２１に、略円柱状の押圧治具２２の先端部を挿通し、押圧治具２２の基端面（図２の右端面）に、固定ハウジング１ｂ（幅方向側壁部２０ａ）の外側に設置した、油圧シリンダ等の加圧装置の押圧ロッド２３の先端面（図２の左端面）を、鋼球２４及び押圧板２５を介して突き当てて、ラジアル荷重付与部を構成している。押圧板２５の外側面に振動センサ２６を設け、振動センサ２６により押圧板２５の振動を検出する事で、各部材２ａ、５ａ、４ａ、２２を介しラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの振動を検出自在としている。

　回転軸２ａを、直接若しくは無端ベルトを掛け渡されたプーリ及びカップリングを介して、電動モータ等の駆動源の出力軸に接続し、回転軸２ａを所望の回転速度で回転駆動する為の回転駆動部を構成している。

　本例の場合、固定ハウジング１ｂは、図３Ａに示す様に、上方が開口した略矩形箱状で、炭素鋼製の素材に鍛造加工及び切削加工を施して造る事により、全体を一体に形成している。固定ハウジング１ｂの内側には、潤滑油溜り６ｂが設けられており、潤滑油溜り６ｂの底面は、回転軸２ａと同心の部分円筒状の凹曲面としている。潤滑油溜り６ｂの底面の曲率半径ｒは、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの外径Ｄの０．６倍以上、２倍以下（０．６Ｄ≦ｒ≦２Ｄ）、好ましくは、外径Ｄ以下としている。潤滑油中常に浸漬される潤滑油溜り６ｂの底部には、ヒータ２７を設けている。具体的には、潤滑油溜り６ｂの底面と可動ハウジング４ａ及び支持スリーブ１７ａ、１７ｂの外周面との間に、板状のヒータ２７を設けている。ヒータ２７の下面と潤滑油溜り６ｂの底面との間、並びに、ヒータ２７の上面と可動ハウジング４ａ及び支持スリーブ１７ａ、１７ｂの外周面との間に隙間を介在させている。ヒータ２７は、潤滑油溜り６ｂの底面に沿って湾曲している。即ち、ヒータ２７の上下面を、回転軸２ａの中心軸と同心の部分円筒状の曲面としている。潤滑油溜り６ｂには、所望の比率で金属粉末やセラミック粉末等の異物７、７を混入した潤滑油を貯留している。この為、実験開始から実験終了までの間中、潤滑油中の異物７、７の混入率が変化しない。そして、回転軸２ａ、延いてはラジアル転がり軸受３ａ、３ｂ及びサポート軸受５ａ、５ａの回転に伴って、潤滑油が撹拌され、異物７、７が潤滑油中で均一に分散する。潤滑油溜り６ｂ内に、潤滑油溜り６ｂ内の潤滑油の流れを適正にする為の整流手段を設けてもよい。

　上述のラジアル転がり軸受用試験装置により、供試軸受であるラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの耐久性試験（寿命試験）を行う場合には、回転軸２ａによる撹拌効果及び負荷圏の潤滑性を考慮して、潤滑油溜り６ｂ内に潤滑油を、回転軸２ａを回転駆動する以前の状態で、回転軸２ａの下端部から上端部の範囲内に規制する事が好ましい。即ち、潤滑油の油面（上面）を、回転軸２ａの下端部よりも下方に設定すると、回転軸２ａによる撹拌効果が得られなくなり、回転軸２ａの上端部よりも上方に設定すると、負荷圏の大部分が潤滑油中に浸漬してしまい、異物の影響が表れ難くなって、試験時間が長くなる。そこで、本例の場合には、潤滑油の油面が回転軸２ａの中心軸上に位置する様に貯留している。そして、回転軸２ａを回転駆動する以前の状態で、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの下半部のみを潤滑油中に浸漬している。これにより、寿命試験中に、回転軸２ａの外周面の少なくとも下端部が潤滑油中に浸漬し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃが径方向に関して少なくとも下端から１／３の部分が潤滑油中に浸漬した状態となる様にしている。そして、ヒータ２７により潤滑油の油温を所望の温度（例えば１００℃）に保持する。本例の場合、潤滑油の油面を、回転軸２ａを回転駆動する以前の状態で、回転軸２ａの中心軸上に位置させている為、寿命試験中にも、回転軸２ａやラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃを所定の温度の範囲内に保持し易い。ピストン部１９の基端面を押圧する事で回転軸２ａを軸方向に押圧し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに所望のアキシアル荷重Ｆａを付加する。更に、押圧ロッド２３により可動ハウジング４ａの外周面を押圧する事で回転軸２ａを水平方向に押圧し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに所望のラジアル荷重Ｆｒを付加する。この状態で、回転軸２ａを、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの玉１０、１０の回転（公転）方向が、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの円周方向に関してラジアル荷重Ｆｒの作用方向前方に位置する負荷圏（図２に太線で示す部分）を、下方から上方に向け通過する方向（図２の時計方向）に、所望の回転速度で回転駆動する。この結果、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃが、所望のラジアル荷重Ｆｒ及びアキシアル荷重Ｆａを付加されつつ所望の回転速度で回転駆動される。この状態で、振動センサ２６が検出するラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの振動値（振幅）が、試験開始時の初期振動値の１．５倍以上、３倍未満（例えば２倍）に設定された閾値を超えた時点をラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの寿命とし、試験を終了する。閾値が初期振動値の１．５倍未満の場合、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃ以外の破損に基づく振動により試験が終了する可能性がある。閾値が３倍以上である場合は、破損が大幅に進行してしまい、破損の起点となった部位を特定できなくなる可能性がある。ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃを交換する際には、支持スリーブ１７ａ、１７ｂを軸方向外方に変位させた状態で、回転軸２ａの軸方向両側からラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの交換を行う。

　上述のラジアル転がり軸受用試験装置によれば、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの寿命試験に於いて、潤滑油が潤滑油溜り６ｂ内で滞留するのを防止し、潤滑油の性状を潤滑油溜り６ｂ内全体で均一にできる。即ち、本例の場合には、潤滑油溜り６ｂの底面を、回転軸２ａの中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面としている為、潤滑油溜り６ｂ内で潤滑油や潤滑油中に混入した大小様々な大きさの異物７、７が滞留（堆積）する事を防止できる。即ち、前述の図６に示した比較例に係る構造の場合、固定ハウジング１ｃの内側に設けた潤滑油溜り６ａのうちで、底板部８ａの上面と側板部９ａ、９ａの内側面の境界の近くの隅部（図６に鎖線αで囲んだ部分）に、潤滑油や潤滑油中に混入した異物７、７が滞留し易くなる。これに対し、本例の場合、潤滑油溜り６ｂの底面を部分円筒状の凹曲面とする事で、潤滑油や異物７、７の滞留を防止している。潤滑油溜り６ｂ内を洗浄する際に、異物７、７が隅部に付着し残留するのを防止できる。更に、本例の場合、潤滑油溜り６ｂの底面と、可動ハウジング４ａ及び支持スリーブ１７ａ、１７ｂの外周面との間にヒータ２７を、各面とヒータ２７の上下面との間にそれぞれ隙間を介在させた状態で設けている。この為、流路の絞りに基づき、ヒータ２７の上下両側で潤滑油の流速を速くでき、潤滑油や異物７、７がより滞留し難くできる。潤滑油との熱交換を効率良く行える。特に、本例の場合、潤滑油溜り６ａの底面の曲率半径ｒを、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの外径Ｄの０．６倍以上、２倍以下としている（０．６Ｄ≦ｒ≦２Ｄ）為、必要とする潤滑油の油量を増大させる事なく、潤滑油の循環性を良好にできる。更に、曲率半径ｒを、外径Ｄ以下（ｒ≦Ｄ）とすれば、潤滑油の油量をより低減できる。即ち、曲率半径ｒを、外径Ｄの２倍よりも大きくした場合（ｒ＞２Ｄ）、必要とする潤滑油の油量が増大する。一方、曲率半径ｒを、外径Ｄの０．６倍未満とした場合（ｒ＜０．６Ｄ）、ヒータ２７の上下両側の隙間が狭くなり過ぎて、潤滑油の循環性が低下する。ヒータ２７の上下両側に隙間を設ける事で、ヒータ２７の上下面と潤滑油との接触面積を広くでき、潤滑油の油温調節を効率良く行う事ができる。潤滑油溜り６ｂの底面を凹曲面として、潤滑油溜り６ｂの表面を滑らかに連続させている為、潤滑油溜り６ｂの表面が均一に熱を吸収又は放散できて、油温のばらつきを防止できる。具体的には、潤滑油溜り６ａ内に貯留した潤滑油の油温を、所望の温度±３℃の範囲内に調節可能になる。

　本例の場合、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの下半部のみを潤滑油中に浸漬し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに対し水平方向にラジアル荷重Ｆｒを付与している。更に、回転軸２ａの回転方向を規制し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの玉１０、１０が、負荷圏を下方から上方に向け通過する方向に回転（公転）する様にしている。この為、ラジアル荷重Ｆｒの作用方向前方に位置する負荷圏の潤滑状態を適正な状態にする事ができ、負荷圏で潤滑油が不足乃至枯渇する傾向になって、試験結果のばらつきが大きくなったり、潤滑状態が過剰になって、試験時間が増大するのを防止できる。更に、各玉１０、１０の公転方向を規制している為、潤滑油溜り６ｂ内に貯留した潤滑油中に混入した異物７、７を、負荷圏に適切に送り込む事ができ、この面からも試験結果を安定させられる（ばらつきを抑えられる）。

　上述の点に就いて、図２に加え図４Ａ～５Ｂを用いて説明する。図４Ａと図４Ｂは、前述した従来例と同様に、供試軸受であるラジアル転がり軸受３ｄに対し、ラジアル荷重を鉛直方向に付与する構造を示している。先ず、ラジアル転がり軸受３ｄの内輪１１を、回転軸２ａを介し鉛直方向下向きに押圧した場合、図４Ａに示す様に、ラジアル転がり軸受３ｄの下端部（太線で示した部分）が負荷圏となる。即ち、下端部にラジアル荷重Ｆが付与される。ラジアル転がり軸受３ｄは、下半部を潤滑油中に浸漬している為、負荷圏の潤滑状態が過剰となり（良好になり過ぎて）、試験時間が増大する。一方、サポート軸受５（図７参照）は上端部が負荷圏となり、負荷圏の潤滑油が不足乃至枯渇する傾向となる。この結果、サポート軸受５の寿命が短くなり、サポート軸受５を頻繁に交換する必要がある。サポート軸受５の寿命がラジアル転がり軸受３ｄの寿命よりも短くなって、ラジアル転がり軸受３ｄの寿命試験を正常に行えなくなる可能性がある。これに対し、ラジアル転がり軸受３ｄの内輪１１を、回転軸２ａを介し鉛直方向上向きに押圧した場合、図４Ｂに示す様に、ラジアル転がり軸受３ｄの上端部（太線で示した部分）が負荷圏となる。即ち、上端部にラジアル荷重Ｆが付加される。負荷圏となる上端部では潤滑油が不足乃至枯渇する傾向となる為、寿命試験を行った場合に、何らかの原因でラジアル転がり軸受３ｄの上端部に潤滑油の飛沫がかかるか、かからないかによって、試験結果が大きくばらつく可能性がある。この様なばらつきは、潤滑油中に異物７、７を混入した場合に顕著となる。

　これに対し、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに対し水平方向にラジアル荷重Ｆｒを付与すると共に、各玉１０、１０の公転方向を、負荷圏を下方から上方に向け通過する方向とした場合、図５Ａに示す様に、潤滑油中に、潤滑油溜り６ｂの底部から負荷圏に向く流れを惹起できる。この結果、負荷圏のうちで、潤滑油中に浸漬していない部分にも、潤滑油の一部を跳ねかける事ができる為、潤滑油を程良く行き渡らせる事ができて、安定した試験を行う事が可能になる。潤滑油中に混入した異物７、７を負荷圏に適切に送り込む事ができる。一方、各玉１０、１０の公転方向を、負荷圏を上方から下方に向け通過する方向とした場合、図５Ｂに示す様に、潤滑油中に、ラジアル転がり軸受３ｂ（３ｃ）の円周方向に関して負荷圏と反対側に向く流れが惹起される。この為、負荷圏のうちで、潤滑油中に浸漬していない部分では潤滑油が不足する。従って、潤滑油が不足した部分（範囲）は、僅かな飛沫の影響で潤滑状態が変化し、試験結果がばらつく要因となる。負荷圏に適切な量の異物７、７を送り込めなくなる（異物７、７は潤滑油の流れにより非負荷圏側に集まってしまう）。回転軸２ａを回転駆動する以前の状態で、潤滑油の油面が回転軸２ａの中心軸上に位置する様にしている為、可動ハウジング４ａの外周面と押圧治具２２の先端面との当接部を潤滑して、これら面の間でフレッチングが発生するのを防止できる。更に、回転軸２ａの外周面の少なくとも下端部を、潤滑油中に浸漬させられる為、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃ及び回転軸２ａ等の固定ハウジング１ｂの内側に配置された部材の温度変化を抑制できる。

　更に、本例の場合、固定ハウジング１ｂを、全体を一体に形成している為、ラジアル荷重Ｆｒ及びアキシアル荷重Ｆａに対する剛性を高くできる。この点に就いて、図２に加え、比較例に係る構造を示した図６を用いて説明する。固定ハウジング１ｃは、前述した第２従来例の場合と同様に、上方が開口した矩形箱状で、平板状の底板部８ａに、互いに平行な一対の側板部９ａ、９ａと、側板部９ａ、９ａの端部同士を連結した一対の端板部とを、それぞれ溶接等により支持固定する事で造られている。即ち、固定ハウジング１ｂは、５枚の板材を連結する事により造られている。この為、回転軸２ａに付与する水平方向のラジアル荷重Ｆｒを大きくした場合に、ラジアル荷重Ｆｒの作用方向前側に位置し、ラジアル荷重Ｆｒを支承する固定ハウジング１ｃの側板部９ａ（図６の左側）が、ラジアル荷重Ｆｒの作用方向に向け倒れる方向に変形する可能性がある。この結果、ラジアル荷重Ｆｒをラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに正常に付与できなくなって、試験結果のばらつきが大きくなる可能性がある。これに対し、本例の場合、固定ハウジング１ｂは全体を一体に形成し、ラジアル荷重Ｆｒに対する剛性を高くしている為、ラジアル荷重Ｆｒをラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃに正常に付与して、試験結果のばらつきを防止できる。更に、固定ハウジング１ｂは全体を一体に形成すると共に、潤滑油溜り６ｂの底面を凹曲面として、幅方向側壁部１７ａ、１７ｂの板厚を上端よりも下端側で大きくしている為、ラジアル荷重Ｆｒに対する剛性を更に高くできる。潤滑油溜り６ｂの内面に、複数の板材を組み合わせる事で形成される継ぎ目がない為、伝熱性を良好にできる。更に、潤滑油溜り６ｂ内を洗浄する際に、異物７、７が継ぎ目に付着し（引っ掛かり）残留しない。この面からも、潤滑油の性状を均一に保って、試験結果のばらつきを抑えられる。

　更に、本例の場合、振動センサ２６を、先端面を可動ハウジング４ａに当接した押圧治具２２の基端面と、押圧ロッド２３により押圧された鋼球２４との間に設けた押圧板２５に設置している。即ち、振動センサ２６を、ラジアル荷重Ｆｒの作用方向に関して直列に設けた押圧板２５の振動を検知する様に設けている為、ラジアル転がり軸受３ｂ、３ｃの振動の検出精度が向上する。また、押圧治具２２の基端面と押圧板２５とを面接触させている。この面からも振動の検出精度の向上を図れる。振動センサ２６は、固定ハウジング１ｂの外側に設けている為、振動センサ２６に潤滑油の飛沫がかかったり、ヒータ２７の発生する熱によって高温になるのを防止できる。

　次に、本発明の実施形態の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。実験は、耐久評価試験の為の寿命試験を、試験装置及び回転軸の回転方向が異なる例を対象に、それぞれ１０回ずつ行い、試験結果のばらつきに就いて検証した。実施例及び比較例１に就いては上記実施形態に係る試験装置を使用し、比較例２に就いては図６に示される試験装置を使用した。寿命試験の条件は、次の通りである。回転軸の回転方向は、実施例及び比較例２に就いては、供試軸受の転動体が負荷圏を下方から上方に向け通過する方向とし、比較例１に就いては、転動体が負荷圏を上方から下方に向け通過する方向とした。
　　供試軸受　：　呼び番号６２０８（外径＝８０mm、内径＝４０mm、幅＝１８mm）
　　試験荷重　：　７３００Ｎ｛Ｐ／Ｃ（負荷荷重／定格荷重）＝０．２５｝
　　回転速度　：　４５００ｍｉｎ^－１
　　試験温度　：　１００℃
　　潤滑油　　：　トランスミッション油
　　異物　　　：　鉄系金属粉末を所定量混入

　この様な条件の下、振動センサの検出する供試軸受の振動値が初期振動値の２倍となった時点を、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、内輪軌道及び外輪軌道、並びに、各転動体の転動面の剥離の有無を、目視により確認した。最長試験時間は、５００時間（Ｈｒ）とし、５００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。寿命試験の結果を、表１に示す。

　表１から分かる様に、実施例では、比較例１～２と比較して、試験結果のばらつきが抑えられている。即ち、比較例１の場合、負荷圏のうちで潤滑油に浸漬されていない部分に潤滑油が不足すると共に、異物を供試軸受に十分供給できない為、寿命の最大値と最小値との差が５倍以上となり、ワイブルスロープの値も１．８と低い。更に、各供試軸受毎に、内輪、外輪及び玉の何れも破損しており、破損部位にもばらつきが生じた。比較例２の場合、水平方向に付加されるラジアル荷重に対する固定ハウジングの剛性が不足し、固定ハウジングの側板部に弾性変形が生じる為、供試軸受にラジアル荷重を正常に付与できない。比較例２の場合、供試軸受にラジアル荷重を正常に付与できず、異物を供試軸受に十分に供給できない為、４割の供試軸受で打ち切り時間を超えた。これに対し、実施例の場合には、寿命の最大値と最小値との差が１．６倍と小さく、ワイブルスロープの値も６．３と高くなっている。破損部位は、内輪或いは内外輪となっている。

　本発明は、２０１３年４月５日出願の日本特許出願２０１３－０７９７８９号および２０１３年４月５日出願の日本特許出願２０１３－０７９７９０号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。

　　１、１ａ～１ｃ　固定ハウジング
　　２、２ａ　回転軸
　　３、３ａ～３ｄ　ラジアル転がり軸受
　　６、６ａ、６ｂ　潤滑油溜り
　　７　　異物
　１０　　玉
　１１　　内輪
　１４　　外輪
　１７ａ、１７ｂ　支持スリーブ
　２２　　押圧治具
　２３　　押圧ロッド
　２４　　鋼球
　２５　　押圧板
　２７　　ヒータ

Claims

　外輪軌道が形成された内周面を有する外輪と、内輪軌道が形成された外周面を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体とを備えたラジアル転がり軸受の軸受寿命の試験を行う為のラジアル転がり軸受用試験装置であって、
　前記ラジアル転がり軸受の内輪が外嵌される回転軸と、
　前記回転軸を回転駆動する回転駆動部と、
　前記ラジアル転がり軸受の一部を浸漬させる潤滑油を貯留するように構成された潤滑油溜りと、
　前記ラジアル転がり軸受にラジアル荷重を付与するように構成された荷重付与部と、を備え、
　前記潤滑油溜りの底面は、前記回転軸の中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面を有する、ラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油溜りの底面の曲率半径が、前記ラジアル転がり軸受の外径の０．６倍以上、２倍以下である、請求項１に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記回転軸を回転駆動する以前の状態で、前記潤滑油の油面を、前記回転軸の中心軸上に位置させている、請求項１又は２に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油の油温を所望の温度に保持するように構成されたヒータと、
　前記ラジアル転がり軸受が内嵌される支持スリーブと、を更に備え、
　前記ヒータは、前記潤滑油溜りの底面と前記支持スリーブの外周面との間に設けられ、前記ヒータの下面と前記潤滑油溜りの底面との間、及び前記ヒータの上面と前記支持スリーブの外周面との間に隙間を介在させている、請求項１～３の何れか１項に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記ヒータが、前記潤滑油溜りの底面に沿って湾曲している、請求項４に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油中に異物を混入している、請求項１～５の何れか１項に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記荷重付与部が、水平方向にラジアル荷重を付与する、請求項１～６の何れか１項に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　外輪軌道が形成された内周面を有する外輪と、内輪軌道が形成された外周面を有する内輪と、前記外輪軌道と前記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体とを備えたラジアル転がり軸受の軸受寿命の試験を行う為のラジアル転がり軸受用試験装置であって、
　ハウジングと、
　前記ハウジングの内側に回転自在に支持され、前記ラジアル転がり軸受の内輪が外嵌される回転軸と、
　前記回転軸を回転駆動するように構成された回転駆動部と、
　ラジアル転がり軸受にラジアル荷重を付与するように構成された荷重付与部と、を備え、
　前記ハウジングは、全体が一体に形成されている、ラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記ハウジングが炭素鋼製である、請求項８に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記ハウジングの内側に、前記ラジアル転がり軸受の一部を浸漬する潤滑油を貯留するように構成された潤滑油溜りが設けられ、前記荷重付与部が、水平方向にラジアル荷重を付与する、請求項８又は９に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油溜りの底面が、前記回転軸の中心軸と同心の部分円筒状の凹曲面を有する、請求項１０に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油溜りの底面の曲率半径が、前記ラジアル転がり軸受の外径の０．６倍以上、２倍以下である、請求項１１に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。
　前記潤滑油中に異物を混入している、請求項１０～１２の何れか１項に記載したラジアル転がり軸受用試験装置。