JP2011106898A - 軸受試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】市場における軸受の白色はく離現象を短時間で的確に再現させるとともに、軸受の転動面や転動体に対して任意に白色はく離再現を可能とする軸受試験機を提供する。
【解決手段】内輪、外輪および転動体で構成された試験軸受１と、試験軸受の内輪に貫入固定された回転軸３と、回転軸の一端に取り付けられたプーリ１１と、試験軸受を挟んでプーリと逆方向にあって、回転軸が貫入固定された支持軸受２と、試験軸受の外輪を固定するとともに絶縁体を介して基台に支持されているハウジング５と、回転駆動手段と、回転駆動手段の回転力をプーリに伝達する無端ベルト１２とを備えた軸受試験装置において、外部電源として静電気発生装置１０を備え、回転軸の端部の回転中心に凸状部３ａが設けられ、静電気発生装置の一対の端子の一方を試験軸受の外輪１ｇに接続し、他方を凸状部に摺接させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり軸受を構成する転動面及び転動体の耐久寿命を試験する軸受試験装置に関する。

オルタネータ、テンションプーリ、アイドラプーリ、タイミングベルトプーリ、電磁クラッチ、コンプレッサ、ウォータポンプ等の自動車用補機に使用される軸受、クランクシャフト、カムシャフト等のエンジンに組み込まれる軸を支持する軸受、各種モータや工作機械の回転軸を支持する軸受等の転がり軸受の耐久寿命を左右する要素として回転伝達経路から軸受に帯電する静電気による白色はく離問題が挙げられている。この白色はく離による軸受耐久寿命を試験する軸受試験装置としては、試験軸受の内輪を取り付ける回転軸と、試験軸受の外輪を固定するハウジングとを有し、回転軸を回転駆動する回転駆動手段と、試験軸受に荷重を負荷する荷重負荷手段とを設けたものが多く使用されている。これらの軸受試験装置は、耐久寿命試験の他軸受の設計、開発、品質保証、トラブルの原因究明等に用いられている。
この様な試験装置の代表的な先行技術としては例えば特許文献１が挙げられる。

特開２００６−３１７２７３号公報

特許文献1においては、図２に示すように試験軸受１００の内輪１００ｎを取り付ける回転軸２００と、試験軸受１００の外輪１００ｇを固定するハウジング３００ａと、ダミー軸受４００とダミー軸受４００を保持するハウジング３００ｂとを有し、回転軸２００を回転駆動する不図示の回転駆動手段と、回転軸と一体的に固着されたプーリ６００を介して試験軸受に荷重を負荷するとともに、回転駆動手段の回転力をプーリ６００に伝達する不図示の無端ベルトとを設けている。

この試験装置によれば、ハウジング３００ａとハウジング３００ｂとにそれぞれ直流外部電源５００の電極の一端を接続し電圧を印加して試験軸受１００を通電経路とすることで試験軸受１００の白色はく離を再現させて耐久寿命を計っている。

しかしながら、市場での白色はく離現象の多くが静電気によるものであるのに対して、上記公知技術においては直流電源を用いて試験軸受１００の白色はく離を再現させているため、電流値が極めて大きくなる。そのため、試験軸受１００が電食し市場のはく離実態とは異なったはく離現象を起こす怖れがあった。更に、試験軸受５００の電食により、振動発生源となることで、試験機全体の振動が大きくなり試験軸受１００のはく離検出が困難となっていた。また、試験軸受１００のグリース劣化が促進され、試験軸受１００が焼き付きを起こす怖れがあった。

さらには、特許文献１においては試験軸受１００の外輪１００ｇ及び内輪１００ｎにおいて転動体１００ｔが転動する転動面のはく離再現は出来るが、転動体１００ｔ自体の白色はく離の再現は困難でありはく離現象の全容解明には限界があった。

本発明は上述の実情に鑑み、試験軸受に静電気を通電することによって、試験軸受の電食等による想定外の振動発生や特異なはく離現象を抑制し、市場における軸受の白色はく離現象を短時間で的確に再現させるとともに、軸受の転動面や転動体に対して任意に白色はく離再現を可能とする軸受試験機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の軸受試験装置は、内輪、外輪および転動体で構成された試験軸受と、前記試験軸受の内輪に貫入固定された回転軸と、回転軸の一端に取り付けられたプーリと、前記試験軸受を挟んで前記プーリと逆方向にあって、前記回転軸が貫入固定された支持軸受と、前記試験軸受の外輪を固定するとともに絶縁体を介して基台に支持されているハウジングと、回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転力を前記プーリに伝達する無端ベルトとを備えた軸受試験装置において、
外部電源として静電気発生装置を備え、前記回転軸の端部の回転中心に凸状部が設けられ、前記静電気発生装置の一対の端子の一方を試験軸受の外輪に接続し、他方を前記凸状部に摺接されていることを特徴とする。

請求項２記載の軸受試験装置は前記転動体が複数設けられており、前記転動体の少なくとも一以上は絶縁体によって構成されていることを特徴とする。

本試験装置を採用することにより、直流電流による試験軸受の電食による異常振動や特異なはく離現象を回避でき、静電気による試験軸受の白色はく離を精度良く再現させることが可能となる。また試験軸受の転動面や転動体に対して任意の部位に白色はく離の再現が可能となる。

本発明の試験装置の概略図である。 従来の試験装置の概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本軸受試験装置の一実施形態の概略図である。試験軸受１，支持軸受２が軸方向に間隔をおいて配置されている。そして、試験軸受１の回転輪である内輪１ｎが試験軸受１、支持軸受２共通の支持体としての軸３に一体回転可能に嵌着されている。試験軸受１の外輪１ｇはサブアルミハウジング４に嵌め込み、固定保持されている。そのサブアルミハウジング４は、アルミ製のハウジング５の端面に複数本の固定ピン６を打ち込むことで回り止めされている。

また、サブアルミハウジング４には振動センサー１３が取付けられており試験軸受１の振動をモニターしており、振動センサー１３が取付けられていない外周面の一部に孔が設けられている。該孔よりサブアルミハウジング４に組込まれた試験軸受１の外輪外周面が露出している。

さらに、前記軸３には、試験軸受１の外方に若干の間隔をおいて鉄製プーリ１１が設けられており、無端状のV溝ベルト１２を介して不図示の駆動源の回転力が伝達されるようになっている。

絶縁体８が設けられた試験装置の基台７にはハウジング５が固定されている。また、試験軸受１を帯電させる電源は外部電源として静電気発生装置１０が用いられる。そして、この試験装置のサブアルミハウジング４を介した試験軸受１の外輪１ｇ外周面に、前記孔より静電気発生装置１０のマイナス極を、軸３の端部に静電気発生装置１０のプラス極を接続して試験軸受１をマイナスに帯電させている。試験軸受１の電圧が高まり一定値に達すると絶縁破壊が起こり「外部電源マイナス極→試験軸受１→軸３→外部電源プラス極」の経路で電流が流れるようになっている。

（静電気発生装置）
静電気発生装置には、機械式静電気発生装置（例えば、株式会社島津理化製のVG−２５０等）が用いられる。なお、静電気量はバルクの金属では測定が不可能であるという特性があるため、試験軸受の外輪に帯電している静電気量の絶対値を測定することは困難である。しかしながら、運転状態で静電気発生装置のマイナス極周辺の静電気量を、別途静電気測定装置（例えばＳＩＭＣＯ製、ＦＭＸ−００３等）で測定したところ、測定限界の−２００００Vを示した。よって、試験軸受には相当量の静電気が帯電しているものと推測される。

（軸端の接触子）
軸端面中心に曲面状の突起３ａを設けて外部電源の電極端部のカーボンプレート１０ａを接触させることで試験軸受１から流れてきた電流を軸３から抜く回路とした。突起３ａとカーボンプレート１０ａにより、いわゆるスリップリングを構成している。前記突起３ａが軸３の中心でカーボンプレート１０ａと点で接触しているため、周速が限りなくゼロに近く前記突起３ａの摩耗が起きず評価精度が良好となる。
本発明では突起３ａを軸３に設けてあるがカーボンプレート１０ａ側に設けても良い。

（絶縁体材料よりなる転動体を備えた試験軸受）
試験軸受１の複数設けられた転動体１ａ全てを鋼球として本発明装置にて白色はく離試験すると転動面の白色はく離を再現させることができる。また試験軸受１の複数設けられた転動体１ａのうち一個を鋼球、残りの転動体１ａを絶縁性のあるセラミック等を用いる構成にすると、電流が試験軸受１の鋼球よりなる転動体に集約される。そのため、転動体に白色はく離を再現させることができる。本実施の形態では転動体１ａの白色はく離再現には鋼球にする転動体数を１としたが、適宜電圧等の諸条件で鋼球の数を増やしても良い。

（白色はく離試験）
接触シール付き深溝玉軸受（内径φ１７ｍｍ、外径φ４７ｍｍ、幅１４ｍｍ）をラジアル荷重１３００N、内輪回転速度１０５００ｍｉｎ^−１、雰囲気温度：室温の条件下で、表１に示すグリースを２．３ｇ封入して試験を実施した。試験は軸受の初期振動値の３倍に達した時点で試験を停止し白色はく離を確認することで寿命とした。試験結果は表２に示す。

（試験結果）
本発明の試験装置によれば、試験軸受が電食等で想定外の振動を発生する事無く、軌道輪の白色はく離及び、転動体の白色はく離を精度良く再現することが出来るようになった。また比較例と比べ大幅に試験時間の短縮を図ることが可能となった。

１ 試験軸受
２ 支持軸受
３ 軸
４ サブアルミハウジング
５ ハウジング
１０ 静電気発生装置
１１ プーリ
１２ Ｖ溝ベルト

Claims (2)

1. 内輪、外輪および転動体で構成された試験軸受と、前記試験軸受の内輪に貫入固定された回転軸と、回転軸の一端に取り付けられたプーリと、前記試験軸受を挟んで前記プーリと逆方向にあって、前記回転軸が貫入固定された支持軸受と、前記試験軸受の外輪を固定するとともに絶縁体を介して基台に支持されているハウジングと、回転駆動手段と、前記回転駆動手段の回転力を前記プーリに伝達する無端ベルトとを備えた軸受試験装置において、
   外部電源として静電気発生装置を備え、前記回転軸の端部の回転中心に凸状部が設けられ、前記静電気発生装置の一対の端子の一方を試験軸受の外輪に接続し、他方を前記凸状部に摺接されていることを特徴とする軸受試験装置。
2. 前記転動体は複数設けられており、前記転動体の少なくとも一以上は絶縁体によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の軸受試験装置。

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