特開 2024-38991 ころ軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038991

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】ころ軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/48 20060101AFI20240313BHJP

   F16C 19/18 20060101ALI20240313BHJP

   F16C 23/08 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

F16C33/48

F16C19/18

F16C23/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129139

(22)【出願日】2023-08-08

(31)【優先権主張番号】P 2022143023

(32)【優先日】2022-09-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】村井 隆司

(72)【発明者】

【氏名】中野 聡希

(72)【発明者】

【氏名】山田 渓太

(72)【発明者】

【氏名】河田 真一

(72)【発明者】

【氏名】高野 晋

【テーマコード（参考）】

3J012

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J012AB20

3J012BB03

3J012EB02

3J012FB11

3J701AA15

3J701AA25

3J701AA32

3J701AA43

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA26

3J701BA44

3J701BA49

3J701DA14

3J701FA31

3J701XB03

3J701XB19

3J701XB23

3J701XB26

(57)【要約】

【課題】長寿命化を図ることが可能なころ軸受を提供すること。
【解決手段】ころ軸受は、内輪および外輪と、複数のころと、中心軸の軸方向に延びる柱部が周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の柱部のうち周方向に隣接する２つの柱部の間にころが保持される保持器と、を備える。中心軸の軸方向から見て、周方向に隣接する第１柱部と第２柱部とのピッチ円に沿った距離からころの最大径を引いた距離をポケット隙間とした場合、ポケット隙間をころの最大径で割ったポケット隙間比は、０．００５以上０．０１未満である。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数のころと、前記中心軸の軸方向に延びる柱部が前記周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の前記柱部のうち前記周方向に隣接する２つの柱部の間のポケットに前記複数のころのそれぞれが保持される保持器と、を備え、
前記中心軸を中心として前記ころの軸心を通る円をピッチ円とした場合、
前記中心軸の前記軸方向から見て、
前記周方向に隣接する前記２つの柱部を第１柱部および第２柱部とし、前記第１柱部と前記第２柱部との間のポケットに配置されるころを第１ころとし、
前記第１柱部と前記第２柱部との前記ピッチ円に沿った距離から前記第１ころの最大径を引いた距離をポケット隙間とした場合、
当該ポケット隙間を前記第１ころの最大径で割ったポケット隙間比は、０．００５以上０．０１未満である、
ころ軸受。

【請求項2】

前記ポケット隙間比は、０．００５７３以上０．００９９以下である、
請求項１に記載のころ軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ころ軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

ころ軸受は、転がり軸受の一種である。ころ軸受は、中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、内輪と外輪との間に配置されるころと、ころを保持するポケットが設けられた保持器と、を備える（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ころの最大直径Ｄｗと、ポケットの内面ところとの最小すきまＣとを所定範囲の値にして、ころ軸受の回転音を低減させる技術が開示されている。具体的には、ころの最大直径Ｄｗと最小すきまＣとの関係は、０．０１×Ｄｗ≦Ｃ≦０．０２×Ｄｗである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１６９０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、ころ軸受を用いる機械装置において、当該機械装置の寿命を長くしたいという産業界の要望が高まっているため、ころ軸受の長寿命化も望まれている。

【0005】

本発明は、長寿命化を図ることが可能なころ軸受を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るころ軸受は、中心軸の軸回りの周方向に延びる内輪および外輪と、前記内輪と前記外輪との間に配置される複数のころと、前記中心軸の軸方向に延びる柱部が前記周方向に沿って複数設けられ、且つ、複数の前記柱部のうち前記周方向に隣接する２つの柱部の間のポケットに前記複数のころのそれぞれが保持される保持器と、を備え、前記中心軸を中心として前記ころの軸心を通る円をピッチ円とした場合、前記中心軸の前記軸方向から見て、前記周方向に隣接する前記２つの柱部を第１柱部および第２柱部とし、前記第１柱部と前記第２柱部との間のポケットに配置されるころを第１ころとし、前記第１柱部と前記第２柱部との前記ピッチ円に沿った距離から前記第１ころの最大径を引いた距離をポケット隙間とした場合、当該ポケット隙間を前記第１ころの最大径で割ったポケット隙間比は、０．００５以上０．０１未満である。

【0007】

ころ軸受においては、内輪と外輪とが相対回転する際に、保持器のポケット内のころが回転する。従って、内輪、外輪または保持器と、ころとの間に摩擦や滑りが生じる。この摩擦や滑りによって、例えば、内輪または外輪に剥離等の損傷が生じたり、内輪または外輪の温度が高温になったりして、ころ軸受の寿命が低下する場合がある。

【0008】

ポケット隙間比が０．００５未満の場合は、例えば内輪を外輪に対して相対回転させる場合に、保持器ポケット内のころと保持器とに一部の金属接触に伴う異常発熱が生じ、その結果、内輪や外輪の温度が高くなり過ぎて使用できなくなる。一方、ポケット隙間比が０．０１以上になると、例えば内輪を外輪に対して相対回転させる場合に、ポケット内のころが大きなスキュー等を起こし易くなる為、ころと内輪、ころと外輪との接触部の滑りが増加し、その結果、特に幾何的に面圧の高い内輪に剥離が生じやすくなってころ軸受の寿命が低下する。以上より、ポケット隙間比を０．００５以上０．０１未満に設定することにより、ころ軸受の長寿命化を図ることが可能となる。

【0009】

ＮＳＫテクニカルジャーナル（ＮＯ．６８２（２００７））記載のように、ポケット隙間比を小さくすることによってころ軸受の寿命が延びる理由を簡単に説明する。ポケット隙間比を小さくすると、上述のようにころ挙動（スキュー等）を抑制するとともに、ころとポケット内面とがより近づくため、ころとポケット内面とがより強く接触して、自転するころとポケット内面との摩擦力が一時的に大きくなり、ころの自転数が減少する。その結果、ころと内輪との回転速度（周速）の差が小さくなり、内輪に対するころの滑りが小さくなる。従って、ポケット隙間比を小さくすることにより、内輪に剥離が生じる時間である実寿命時間が長くなるものと考えられる。

【0010】

望ましい態様では、前記ポケット隙間比は、０．００５７３以上０．００９９以下である。これにより、ころ軸受のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ころ軸受の長寿命化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、自動調心ころ軸受の断面の模式図である。

【図2】図２は、実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面の模式図である。

【図3】図３は、実施形態に係る保持器の一部を外周側から見た模式図である。

【図4】図４は、実施形態に係る球面ころの平面図である。

【図5】図５は、軸方向から見た保持器および球面ころの断面を示す模式図である。

【図6】図６は、保持器と球面ころとの隙間の関係を示す断面模式図である。

【図7】図７は、実施例において、保持器の種類ごとのポケット隙間比および軸受の寿命比を示すグラフである。

【図8】図８は、軸受回転試験用に組み込んだ保持器の軸方向から見た保持器および球面ころの断面を示す模式図である。

【図9】図９は、軸受の回転数と外輪温度との関係を示すグラフである。

【図10】図１０は、ポケット隙間比と軸受の寿命比との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、同一構造の部位には同一符号を付けて、説明を省略する。

【0014】

［実施形態］
（自動調心ころ軸の構成）
まず、ころ軸受の一種である自動調心ころ軸の構成を説明する。図１は、自動調心ころ軸受を模式的に示す一部断面の斜視図である。図２は、実施形態に係る自動調心ころ軸受の断面の模式図である。図３は、実施形態に係る保持器の一部を外周側から見た模式図である。Ｘ１側は内輪１および外輪２の軸方向の一方側であり、Ｘ２側は軸方向の他方側である。図４は、実施形態に係る球面ころの平面図である。

【0015】

図１および図２に示すように、自動調心ころ軸受１００は、内輪１と、外輪２と、球面ころ（第１ころ）３２と、保持器４と、を備える。内輪１および外輪２は、中心軸ＡＸ１０の軸回りの周方向に延びる円環状の形状を有する。自動調心ころ軸受１００においては、内輪１および外輪２の軸方向の中心線ＣＬを挟んで、複数の球面ころ３２が２列に配置される。即ち、周方向に沿って並ぶ球面ころ３２の列が、中心線ＣＬを挟んで内輪１および外輪２のＸ１側（軸方向の一方側）とＸ２側（他方側）とにそれぞれ形成される。

【0016】

図２に示すように、中心軸ＡＸ１０を含む断面において、これら２列の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、中心軸ＡＸ１０に対して傾斜している。具体的には、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ１側に行くに従って中心軸ＡＸ１０に近づくように傾斜する。換言すると、Ｘ１側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ１側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。

【0017】

図２に示すように、Ｘ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ２側に行くに従って中心軸ＡＸ１０に近づくように傾斜する。換言すると、Ｘ２側の球面ころ３２の軸心ＡＸ２０は、Ｘ２側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。

【0018】

図２に示すように、内輪１は、外周面１１と内周面１２とを有し、外周面１１には、球面ころ３２の軌道面１３、１４が設けられる。軌道面１３は、Ｘ１側の球面ころ３２の軌道面である。軌道面１３は、Ｘ１側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。軌道面１４は、Ｘ２側の球面ころ３２の軌道面である。軌道面１４は、Ｘ２側に行くに従って径方向内側に向かうように傾斜する。

【0019】

外輪２は、外周面２２と内周面２１とを有し、内周面２１がころ３の軌道面２３となる。ここで、中心軸ＡＸ１０と中心線ＣＬとの交点を中心Ｏ２とすると、内周面２１は中心Ｏ２を中心とする円弧である。このように、自動調心ころ軸受１００においては、外輪２の軌道面２３の曲率中心である中心Ｏ２が自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０と一致しているために調心性を有する。

【0020】

図３に示すように、保持器４は、リム部（中央円環部、以下、リム部と称する）４３と、柱部４０とを備える。リム部４３は、保持器４の中心線ＣＬに沿って環状に延びる。即ち、リム部４３は、内輪１および外輪２の軸方向の中央に位置する。柱部４０は、リム部４３からＸ１側またはＸ２側に向けて延びる。柱部４０は、リム部４３と略直交する。柱部４０は、周方向に沿って等間隔に配置される。換言すると、環状のリム部４３は、周方向に延び且つ複数の柱部４０と連結する。

【0021】

ここで、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３との間、および、周方向に隣接する一対の柱部４０とリム部４３との間に、ポケット４６が設けられる。また、中心軸ＡＸ１０の軸方向から見た場合に、Ｘ１側で周方向に隣接する２つの柱部４０の間に、Ｘ２側の柱部４０が配置される。また、自動調心ころ軸受１００に適用するころ３は、例えば図４に示す球面ころ３２である。球面ころ３２の外周面３２ａは、球面形状を有し、軸方向の端部の径よりも軸方向の中央部の径が大きい。球面ころ３２は、軸心ＡＸ２０の軸方向の中央部において最大径Ｄ１００を有する。ポケット４６に球面ころ３２が配置される。なお、図４に示すように、球面ころ３２における軸心ＡＸ２０の軸方向の端面３２ｂは、軸心ＡＸ２０に直交する第２平面２３０に沿った平面を有する。例えば、軸方向の端面３２ｂの全面が第２平面２３０に沿った平面であってもよい。

【0022】

また、リム部４３は、軸方向の側面４３０を有する。側面４３０は、側面４３１、４３２を含む。側面４３０は、ポケット４６に面する。側面４３１は、リム部４３を径方向から見て、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する。側面４３２は、リム部４３を径方向から見て、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する。側面４３１、４３２は、Ｘ１側またはＸ２側（即ち、軸方向）に突出する突出部４３３を有する。突出部４３３は、突出部４３４、４３５を含む。突出部４３４は、側面４３１からＸ１側に突出する。突出部４３５は、側面４３２からＸ２側に突出する。また、突出部４３３は、軸方向の端面４３３ａを有する。

【0023】

ここで、中心軸ＡＸ１０に直交する平面を第１平面２００とする。第１平面２００は、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する第１平面２１０と、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する第１平面２２０と、を含む。軸方向の端面４３３ａは、第１平面２００を有する。即ち、中心線ＣＬよりもＸ１側に位置する突出部４３４の軸方向の端面４３３ａは、第１平面２１０を有し、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂ（図４参照）と当接可能である。また、中心線ＣＬよりもＸ２側に位置する突出部４３５の軸方向の端面４３３ａは、第１平面２２０を有し、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂ（図４参照）と当接可能である。さらに具体的には、突出部４３４における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２１０であり、突出部４３５における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２２０である。

【0024】

（保持器および球面ころの概要）
図５は、軸方向から見た保持器および球面ころの断面を示す模式図である。図５において、中心軸ＡＸ１０（図１参照）を中心として球面ころ３２の軸心ＡＸ２０を通る円をピッチ円Ｃ１とする。図５では、ピッチ円Ｃ１の円周を直線状の一点鎖線で描いている。

【0025】

図５に示すように、保持器４は、例えば保持器４Ａおよび保持器４Ｂが適用可能である図１は、４Ｂが適用された例を記載している。保持器４Ａは、２つの柱部４０である第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａを有する。保持器４Ｂは、２つの柱部４０である第１柱部４１Ｂおよび第２柱部４２Ｂを有する。中心軸ＡＸ１０の軸方向から見た場合に、周方向に隣接する２つの柱部４０の間に球面ころ３２が配置される。

【0026】

軸方向から見て、保持器４Ａの第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａは、ピッチ円Ｃ１の円周上に配置される。保持器４Ｂの第１柱部４１Ｂおよび第２柱部４２Ｂは、第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａよりも自動調心ころ軸受１００の径方向内側に配置される。即ち、保持器４Ａの第１柱部４１Ａおよび第２柱部４２Ａにおける径方向中央部と、自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０との距離は、ＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ、転動体ピッチ円径）である。保持器４Ｂの第１柱部４１Ｂおよび第２柱部４２Ｂにおける径方向中央部と、自動調心ころ軸受１００の中心軸ＡＸ１０との距離は、ＰＣＤよりも小さい。

【0027】

ここで、保持器４Ａにおける第１柱部４１Ａの側面４１Ａａの径方向中央と第２柱部４２Ａの側面４２Ａａの径方向中央との、ピッチ円Ｃ１の円周に沿った距離の中央を中心Ｏ１とする。中心Ｏ１を中心として、側面４１Ａａおよび側面４２Ａａを通る仮想円Ｃ２を破線で示す。保持器４Ａの側面４１Ａａおよび側面４２Ａａと、保持器４Ｂの側面４１Ｂａおよび側面４２Ｂａとは、仮想円Ｃ２の円周に沿った円弧状である。

【0028】

（保持器におけるポケットの隙間）
図６は、保持器と球面ころとの隙間（図を見やすくするため、図５に比べて隙間を誇張して大きく記載している）を示す模式図である。球面ころ３２の軸心ＡＸ２０が中心Ｏ１に一致している場合において、保持器４Ａ、４Ｂのポケット４６における隙間を算出する。球面ころ３２の軸心ＡＸ２０が中心Ｏ１に一致している場合とは、保持器４Ａにおける第１柱部４１Ａの側面４１Ａａと球面ころ３２の外周面３２ａとのピッチ円Ｃ１の円周に沿った第１隙間と、第２柱部４２Ａの側面４２Ａａと球面ころ３２の外周面３２ａとのピッチ円Ｃ１の円周に沿った第２隙間と、が同一である場合を意味する。第１隙間と第２隙間とを合わせた隙間をポケット隙間と称する。なお、保持器４Ｂについても同様に、第１隙間と第２隙間とが同一であり、第１隙間と第２隙間とを合わせた隙間をポケット隙間と称する。図６では、ポケット隙間のうち、第２隙間を算出するため、ポケット隙間は、第２隙間の２倍となる。換言すると、第１柱部４１Ａと第２柱部４２Ａとのピッチ円Ｃ１に沿った距離から球面ころ（第１ころ）３２の最大径Ｄ１００を引いた距離がポケット隙間である。以下、詳細に説明する。

【0029】

まず、保持器４Ａと球面ころ３２との第２隙間を算出する。図６に示すように、第２柱部４２Ａの側面４２Ａａの径方向中央の点を点Ｐ１とする。球面ころ３２の軸心ＡＸ２０と点Ｐ１とを結ぶ直線と、球面ころ３２の外周面３２ａとの交点を点Ｐ２とする。点Ｐ１と点Ｐ２との距離は、距離Ｌ１０である。即ち、保持器４Ａと球面ころ３２との第２隙間は、距離Ｌ１０である。従って、保持器４Ａのポケット隙間は、２×Ｌ１０である。

【0030】

次に、保持器４Ｂと球面ころ３２との第２隙間を算出する。保持器４Ｂは、ピッチ円Ｃ１よりも径方向の内側に位置するため、以下に示す近似式を適用して第２隙間を算出する。

【0031】

図６に示すように、保持器４Ｂの第２柱部４２Ｂの側面４２Ｂａにおける径方向内側の端を点Ｐ３とする。軸心ＡＸ２０と点Ｐ３とを結ぶ直線と、球面ころ３２の外周面３２ａとの交点を点Ｐ４とする。軸心ＡＸ２０と点Ｐ３とを結ぶ直線と、軸心ＡＸ２０と点Ｐ１とを結ぶ直線との交差角を角度θとする。

【0032】

ここで、点Ｐ４を通り且つ軸心ＡＸ２０と点Ｐ１とを結ぶ直線に平行な直線と、点Ｐ３を通り且つ点Ｐ４と点Ｐ３とを結ぶ直線に直角な直線とは、点Ｐ５で交差する。すると、点Ｐ３、点Ｐ４および点Ｐ５で直角三角形が形成される。即ち、点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ辺ｐと、点Ｐ４と点Ｐ５とを結ぶ辺ｑと、点Ｐ３と点Ｐ５とを結ぶ辺ｒとで直角三角形が形成される。辺ｑが斜辺であり、辺ｐおよび辺ｒが直角を挟む２辺である。なお、点Ｐ３と点Ｐ５とを結ぶ直線は、仮想円Ｃ２の点Ｐ３における接線でもある。従って、保持器４Ｂと球面ころ３２との第２隙間は、点Ｐ４と点Ｐ５との距離である距離Ｌ２０（辺ｑの長さ）と同一である。よって、保持器４Ｂのポケット隙間は、２×Ｌ２０と近似することができる。

【0033】

次に、保持器４Ａと球面ころ３２とのポケット隙間と、保持器４Ｂと球面ころ３２とのポケット隙間との大小関係について説明する。

【0034】

保持器４Ａで説明した距離Ｌ１０は、保持器４Ｂで説明したように、点Ｐ３と点Ｐ４との距離（辺ｐの長さ）と同一である。ここで、（辺ｑの長さ）＝（辺ｐの長さ）／ｃｏｓθである。０度＜θ＜９０度であり０＜ｃｏｓθ＜１となるため、１＜１／ｃｏｓθである。よって、（辺ｐの長さ）＜（辺ｑの長さ）＝（辺ｐの長さ）／ｃｏｓθとなる。以上より、距離Ｌ１０＜距離Ｌ２０となるため、保持器４Ａのポケット隙間よりも、保持器４Ｂのポケット隙間の方が長い。

【0035】

［実施例］
次に、実施例を通して、本発明をさらに具体的に説明する。

【0036】

［実施例１］
実施例１においては、自動調心ころ軸受Ａ、Ｂ、Ｃ（以下、単に、軸受Ａ、Ｂ、Ｃと称する）の寿命比を検証した。寿命比とは、各軸受の動定格荷重によるそれぞれの基本定格寿命に対する実寿命時間の比である。実寿命時間とは、軸受のうち内輪、外輪、ころのいずれかに剥離が発生した時間である。なお、本実施例では全て内輪に剥離が発生した。

【0037】

軸受Ａ、軸受Ｂおよび軸受Ｃは、ポケット隙間をころの最大径で割ったポケット隙間比のみが相違し、その他の条件を同一にした。具体的には、軸受Ａ、軸受Ｂおよび軸受Ｃは、型番２２２１１の軸受（外径が１００ｍｍ、内径が５５ｍｍ、幅が２５ｍｍ）を基本軸受とし、各軸受Ａ、Ｂ、Ｃの外輪、内輪およびころの粗さおよび材料熱処理も全て同一とした。粗さ条件を下記に示す。また、ころと内輪との抱き率（ころの転動面の曲率半径／内輪の軌道面の曲率半径）およびころと外輪との抱き率（ころの転動面の曲率半径／外輪の軌道面の曲率半径）は、軸受Ａ、軸受Ｂおよび軸受Ｃの全てで同等に設定した。軸受Ａ、Ｃの保持器は、図５および図６で説明した保持器４Ａを適用し、軸受Ｂの保持器は、図５および図６で説明した保持器４Ｂを適用した。以下、具体的に説明する。

【0038】

（粗さ条件）
・外輪の粗さ：０．３ｕｍＲａ
・内輪の粗さ：０．０７ｕｍＲａ
・球面ころの粗さ：０．０５ｕｍＲａ

【0039】

試験条件は、以下のとおりである。
・試験ラジアル荷重：４５２００Ｎ
・試験アキシアル荷重：０Ｎ
・内輪回転数：１５００ｍｉｎ^－１（外輪固定）
・潤滑方式：ＪＸ日鉱日石ＦＢＫオイルＲＯ６８、強制供給循環

【0040】

各軸受の動定格荷重（Ｃｒ）、基本定格寿命（Ｈ）、ポケット隙間比は、以下のとおりである。軸受Ａ、Ｃは保持器４Ａを用いているため、軸受Ａ、Ｃにおけるポケット隙間は、２×Ｌ１０（図６参照）として算出した。軸受Ｂは保持器４Ｂを用いているため、軸受Ｂにおけるポケット隙間は、２×Ｌ２０（図６参照）として算出した。

【0041】

（軸受Ａ）
動定格荷重（Ｃｒ）：１０４００ｋｇｆ
基本定格寿命（Ｈ）：１７６時間
ポケット隙間比：０．０１３５（１．３５％）

【0042】

（軸受Ｂ）
動定格荷重（Ｃｒ）：１２１５０ｋｇｆ
基本定格寿命（Ｈ）：２７８時間
ポケット隙間比：０．００８６６（０．８７％）

【0043】

（軸受Ｃ）
動定格荷重（Ｃｒ）：１１６８０ｋｇｆ
基本定格寿命（Ｈ）：２４５時間
ポケット隙間比：０．００８０５（０．８０５％）

【0044】

（試験結果）
軸受Ａ、Ｂ、Ｃの内輪を寿命まで回転させ、各軸受における寿命比とポケット隙間比を調べた結果を図７に示す。図７は、実施例において、保持器の種類ごとのポケット隙間比および軸受の寿命比を示すグラフである。図８は、軸受回転試験用に組み込んだ保持器の軸方向から見た各保持器および球面ころの断面を示す模式図である。

【0045】

図７に示すように、軸受Ａ（ポケット隙間比：１．３５％）の寿命比は０．２３、軸受Ｂ（ポケット隙間比：０．８７％）の寿命比は１．５８、軸受Ｃ（ポケット隙間比：０．８０５％）の寿命比は２．３であった。

【0046】

軸受Ａのようにポケット隙間比が大きいと寿命比は著しく低下し、逆に、軸受Ｃのようにポケット隙間比が小さいと寿命比は大幅に増加することが判明した。また、ポケット隙間比が、軸受Ａと軸受Ｃとの中間のポケット隙間比である軸受Ｂのポケット隙間比では、軸受Ａと軸受Ｃとの中間の寿命比を示した。以上より、ポケット隙間比を小さくすれば寿命が延びることが分かった。

【0047】

このように、長寿命効果が得られるのは、ポケット隙間比を小さくすることで、ころと保持器のポケット内面（ころ案内面）とが接触して摩擦力が生じ、ころの自転数が低下することにより、ころと内輪との滑りが小さくなる為、内輪の表面疲労が抑制されることが一つの要因と考えられる。以下、簡単に説明する。

【0048】

ころは自転しているため、ころと外輪およびころと内輪とが接触して摩擦力が生じる。また、ころと保持器のポケット内面（ころ案内面）とが接触することによっても摩擦力が生じる。特に、負荷圏（負荷圏出入り口を含む）においては、非負荷圏よりも当該摩擦力がより大きくなる。ここで、ポケット隙間比を小さくすると、ころとポケット内面とがより近づくため、ころとポケット内面とがより強く接触して、自転するころとポケット内面との摩擦力が一時的に大きくなり、ころの自転数が減少する。その結果、ころと内輪との回転速度（周速）の差が小さくなり、内輪に対するころとの滑りが小さくなる。以上より、ポケット隙間比を小さくすることにより、内輪に剥離が生じる時間である実寿命時間が長くなり、寿命比も延びるものと考えられる。

【0049】

［実施例２］
実施例１では、ポケット隙間比を小さくすることにより寿命比が高くなることを検証することができた。実施例２では、ポケット隙間比の最小値を検証した。具体的には、自動調心ころ軸受ａ、ｂ、ｃ（以下、単に、軸受ａ、ｂ、ｃと称する）のうち、軸受ｃを軸受ａ、ｂと比較しつつ、軸受ｃのポケット隙間比の適正を検証した。以下、詳細に説明する。

【0050】

軸受ａは、実施例１の軸受Ａと同等の設計である。具体的には、軸受ａは、型番２４１２８の軸受に、図５および図６で説明した保持器４Ａを適用した。軸受ｃは、実施例１の軸受Ｃと同等の設計である。具体的には、軸受ｃは、型番２４１２８の軸受に、図５および図６で説明した保持器４Ａを適用した。軸受ｂは、軸受Ｂと同等の設計であり、型番２４１２８の軸受に、図８に示す保持器４Ｂ´（二体型軌道輪案内プレス保持器）を組みつけた軸受（市販品）である。

【0051】

（各軸受の詳細仕様）
（軸受ａ）
動定格荷重（Ｃｒ）：８３５ＫＮ
基本静定格ラジアル荷重（Ｃ０ｒ）：１１６０ＫＮ
ポケット隙間比：０．０１６３（１．６３％）

【0052】

（軸受ｂ）
動定格荷重（Ｃｒ）：７９６ＫＮ
基本静定格ラジアル荷重（Ｃ０ｒ）：１１６０ＫＮ

【0053】

（軸受ｃ）
動定格荷重（Ｃｒ）：９４５ＫＮ
基本静定格ラジアル荷重（Ｃ０ｒ）：１３３０ＫＮ
ポケット隙間比：０．００５７３（０．５７３３％）

【0054】

試験条件は、以下のとおりである。
・試験ラジアル荷重：７５７００Ｎ
・試験アキシアル荷重：０Ｎ
・内輪回転数：１３００、１９５０、２６００ｍｉｎ^－１、３２５０ｍｉｎ^－１（軸受ｃのみ）
・潤滑方式：ＪＸ日鉱日石ＦＢＫオイルＶＧ６８、強制供給循環

【0055】

（試験結果）
軸受ａ、ｂ、ｃの内輪を各回転数で回転させ、各回転数に対する外輪の温度を測定した。前述したように、軸受ｃにおけるポケット隙間比は、０．００５７３（０．５７３３％）である。よって、以下においては、軸受ｃの温度に問題がないかどうかを中心に、図９を参照しつつ説明する。図９は、軸受の回転数と外輪温度との関係を示すグラフである。図１０は、ポケット隙間比と軸受の寿命比との関係を示すグラフである。

【0056】

図９に示すように、回転数が１３００、１９５０、および、２６００ｍｉｎ^－１において、軸受ｃは軸受ａと同等の温度上昇を示し、軸受ｃは軸受ｂよりも温度上昇が低く抑制されることが分かった。また、回転数が３２５０ｍｉｎ^－１において、軸受ｃの温度は１１５．１度である。この１１５．１度は、回転数が２６００ｍｉｎ^－１における軸受ｂの温度１１０．３度と同等である。更に正確には、軸受ｃの温度が１１０度になる回転数は３１００ｍｉｎ^－１である。３１００－２６００＝５００であるため、軸受ｃは軸受ｂよりも５００ｍｉｎ^－１の余裕回転数を有する。

【0057】

以上の軸受ｃの温度上昇の結果より、軸受におけるポケット隙間比の下限値は、０．００５（０．５％）、好ましくは０．００５７３（０．５７３３％）であることが裏付けられた。

【0058】

これらの結果を図１０のグラフにまとめて記載した。図１０において、点Ａは、軸受Ａにおけるポケット隙間比と軸受の寿命比を示す。点Ｂは、軸受Ｂにおけるポケット隙間比と軸受の寿命比を示す。点Ｃは、軸受Ｃにおけるポケット隙間比と軸受の寿命比を示す。ポケット隙間比の０．５および０．５７３は、前述した軸受ｃの温度上昇の検証に基づく。

【0059】

点Ａと点Ｂと点Ｃとを近似曲線（破線）で繋げると、ポケット隙間比が大きくなるに従って、寿命比が低下することが分かる。この近似曲線によれば、寿命比が１になるポケット隙間比は、０．９９である。

【0060】

以上をまとめると、軸受におけるポケット隙間比の下限値は、０．００５（０．５％）、好ましくは０．００５７３（０．５７３３％）である。ポケット隙間比の上限値は、０．０１未満（１％未満）であり、好ましくは０．００９９（０．９９％）である。

【0061】

以上説明したように、本実施形態に係る自動調心ころ軸受（ころ軸受）１００は、内輪１および外輪２と、複数の球面ころ３２（ころ３）と、複数の柱部４０のうち周方向に隣接する２つの柱部４０の間に球面ころ（第１ころ）３２が保持される保持器４と、を備える。第１柱部４１Ａと第２柱部４２Ａとのピッチ円Ｃ１に沿った距離から球面ころ（第１ころ）３２の最大径Ｄ１００を引いた距離をポケット隙間とした場合、ポケット隙間を球面ころ３２の最大径Ｄ１００で割ったポケット隙間比は、０．００５以上０．０１未満である。

【0062】

自動調心ころ軸受１００においては、内輪１と外輪２とが相対回転する際に、保持器４内の球面ころ３２が回転する。従って、内輪１、外輪２または保持器４と、球面ころ３２との間に摩擦や滑りが生じる。この摩擦や滑りによって、例えば、内輪１または外輪２に剥離等による転がり寿命低下が生じたり、内輪１または外輪２の温度が高温になったりして、焼き付き等の損傷による自動調心ころ軸受１００の寿命が低下する場合がある。

【0063】

一方で、ポケット隙間比が０．００５未満の場合は、ころとポケット内面での摩擦（一部金属接触も発生し始める）が増大し、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、ころの異常発熱を伴い、結果的に内輪１や外輪２の温度が高くなり過ぎて使用できなくなる事が予想される。この場合、図９に示す軸受ｃや軸受ａの温度上昇勾配が大きくなり、軸受ｂ以上の温度勾配を示し、例えば１９５０ｍｉｎ^－１でも１１０℃を超えるようなことも想定される。更に、隙間比が小さい場合には、最悪回転開始とともに短時間で焼き付きに至る。一方、ポケット隙間比が０．０１以上になると、例えば内輪１を外輪２に対して相対回転させる場合に、内輪１に剥離が生じやすくなって自動調心ころ軸受１００の寿命が低下する。以上より、ポケット隙間比は、０．００５以上０．０１未満に設定することにより、自動調心ころ軸受１００の長寿命化を図ることが可能となる。また、ポケット隙間比を０．００５７３以上０．００９９以下に設定することにより、自動調心ころ軸受１００のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。

【0064】

なお、ポケット隙間比を小さくすることによって自動調心ころ軸受１００の寿命が延びる理由を簡単に説明する。ポケット隙間比を小さくすると、球面ころ３２とポケット内面とがより近づくため、球面ころ３２とポケット内面とがより強く接触して、自転する球面ころ３２とポケット内面との摩擦力が一時的に大きくなり、球面ころ３２の自転数が減少する。その結果、球面ころ３２と内輪１との回転速度（周速）の差が小さくなり、内輪１に対するころとの滑りが小さくなる。従って、ポケット隙間比を小さくすることにより、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間が長くなるものと考えられる。

【0065】

また、本実施形態によれば、保持器４は、複数の柱部４０と、周方向に延びて複数の柱部４０と連結する環状のリム部４３と、を備え、リム部４３は、リム部４３における軸方向の側面４３０から軸方向に突出する突出部４３３を有し、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａは、中心軸ＡＸ１０に直交する第１平面２００を有し、球面ころ（第１ころ）３２は、軸方向の端面３２ｂを有し、軸方向の端面３２ｂは、第１平面２００に沿って延びる第２平面２３０を有し、リム部４３の突出部４３３における軸方向の端面４３３ａは、球面ころ（第１ころ）３２における軸方向の端面３２ｂと当接可能である。

【0066】

球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂと突出部４３３における軸方向の端面４３３ａとが当接すると、自転する球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力が一時的に大きくなり、球面ころ３２の自転数が減少する。従って、球面ころ３２と軸受の内輪１との回転速度（周速）の差が小さくなり、内輪１に対する球面ころ３２との滑りが小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間が長くなる。

【0067】

ここで、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂは、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａに沿っているため、球面ころ３２の軸方向の端面３２ｂと突出部４３３における軸方向の端面４３３ａとが当接する場合は、面接触になる。従って、例えば、リム部の突出部に突起を設けて、突起が球面ころ３２の軸方向の端面と接触する態様と比較すると、本実施形態の方が球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力がより大きくなる。このため、本実施形態の方が、球面ころ３２と軸受の内輪１との回転速度（周速）の差がより小さくなり、内輪１に対する球面ころ３２との滑りが小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間がより長くなる。

【0068】

また、突出部４３３における軸方向の端面４３３ａの全面は、第１平面２００である。これによれば、球面ころ３２とリム部４３の突出部４３３との摩擦力がさらに大きくなるため、内輪１に対する球面ころ３２との滑りがより小さくなる結果、内輪１に剥離が生じる時間である実寿命時間がさらに長くなる。

【符号の説明】

【0069】

１ 内輪
２ 外輪
３ ころ
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｂ´ 保持器
１１ 外周面
１２ 内周面
１３、１４ 軌道面
２１ 内周面
２２ 外周面
２３ 軌道面
３２ 球面ころ（第１ころ）
３２ａ 外周面
３２ｂ 端面
４０ 柱部
４１Ａ、４１Ｂ 第１柱部
４１Ａａ、４１Ｂａ 側面
４２Ａ、４２Ｂ 第２柱部
４２Ａａ、４２Ｂａ 側面
４３ リム部（中央円環部）
４６ ポケット
１００ 自動調心ころ軸受（ころ軸受）
２００、２１０、２２０ 第１平面
２３０ 第２平面
４３０、４３１、４３２ 側面
４３３、４３４、４３５ 突出部
４３３ａ 端面
ＡＸ１０ 中心軸
ＡＸ２０ 軸心
Ｃ１ ピッチ円
Ｃ２ 仮想円
ＣＬ 中心線
Ｄ１００ 最大径
Ｌ１０ 距離
Ｌ２０ 距離
Ｏ１、Ｏ２ 中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】