JP2022074471A - 軸受の試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リッジマークの発生しやすい状況下において軸受の耐電食性を試験することが可能な軸受の試験方法を提供する。【解決手段】軸受の試験方法は、軸受を外側部材と内側シャフトとの間に配置する軸受配置工程と、軸受配置工程後、軸受への潤滑油の導入、軸受へのラジアル荷重の付与、及び軸受への電流の印加を行いながら、内側シャフトを外側部材に対して回転させて転動体を転動させる試験工程とを有する。試験工程中における最小油膜厚さを、複数の転動体の表面と軌道面との合成表面粗さで除した値を油膜係数とする。試験工程においては、軌道面と複数の転動体との間の単位接触面積当たりの電流値である電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ２］以上とするとともに、潤滑油の温度、内側シャフトの回転速度、及び軸受に付与するラジアル荷重を設定して油膜係数を２以上とする。【選択図】図６

Description

本発明は、軸受の試験方法に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、軸受においては、軌道輪の軌道面にリッジマークと呼ばれる縞状の凹凸が電食に起因して発生することがあった。軌道面にリッジマークが発生すると、転動体が軌道面を安定して転動することができず、騒音、振動等の発生の原因となる。そのため、軌道面へのリッジマークの発生を防止するよう工夫した軸受の開発が進められている。

特開２０１０－２０９９６６号公報

しかしながら、従来においては、軌道面にリッジマークが発生しやすい状況を人為的に作りだすことは困難であったため、リッジマークを生じ難くすべく工夫した軸受の効果を検証することは困難であった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、リッジマークの発生しやすい状況下において軸受の耐電食性を試験することが可能な軸受の試験方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成するため、軌道輪と前記軌道輪の軌道面を転動する複数の転動体とを備える軸受の耐電食性を試験する軸受の試験方法であって、前記軸受を、回転軸線を中心として相対回転可能な外側部材と内側部材との間に配置する軸受配置工程と、前記軸受配置工程後、前記軸受への潤滑油の導入、前記軸受へのラジアル荷重の付与、及び前記軸受への電流の印加を行いながら、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記転動体を転動させる試験工程と、を有し、前記試験工程中において前記軌道面と前記複数の転動体との間に導入される潤滑油の最小油膜厚さを、前記複数の転動体の表面と前記軌道面との合成表面粗さで除した値を油膜係数としたとき、前記試験工程においては、前記軌道面と前記複数の転動体との間の単位接触面積当たりの電流値である電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ^２］以上とするとともに、前記潤滑油の温度、前記外側部材と前記内側部材との間の相対回転速度、及び前記軸受に付与するラジアル荷重を設定して前記油膜係数を２以上とする、軸受の試験方法を提供する。

本発明によれば、リッジマークの発生しやすい状況下において軸受の耐電食性を試験することが可能な軸受の試験方法を提供することが可能となる。

図１は、実施の形態における、試料軸受の断面図である。 図２は、実施の形態における、試料軸受が配された試験装置の全体構成を模式的に示す図である。 図３は、実施の形態における、境界潤滑状態にある軌道面と転動体との境界部の模式的な拡大断面図である。 図４は、実施の形態における、混合潤滑状態にある軌道面と転動体との境界部の模式的な拡大断面図である。 図５は、実施の形態における、流体潤滑状態にある軌道面と転動体との境界部の模式的な拡大断面図である。 図６は、実験例における、各試料軸受の油膜係数Λ及び電流密度と、電食発生の有無とを表した図である。 図７は、実験例における、Λ≒１の試料軸受１０Ａの試験後における外輪軌道面の状態を示す写真である。 図８は、実験例における、Λ≒２の試料軸受１０Ｂの試験後における外輪軌道面の状態を示す写真である。 図９は、実験例における、Λ≒３の試料軸受１０Ｃの試験後における外輪軌道面の状態を示す写真である。 図１０は、実験例における、試料軸受１０Ａの試験後の外輪軌道面の断面図を模式的に示す図である。 図１１は、実験例における、試料軸受１０Ｂの試験後の外輪軌道面の断面図を模式的に示す図である。 図１２は、実験例における、試料軸受１０Ｃの試験後の外輪軌道面の断面図を模式的に示す図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図１２を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（試料軸受１０）
まず、図１を用いて、試料軸受１０の構成につき説明する。図１は、試料軸受１０の断面図である。試料軸受１０は、後述の試験方法による耐電食性の試験の対象となる軸受である。

本形態の試料軸受１０は、ラジアル玉軸受であり、具体的には径方向及び軸方向の双方の負荷を受けることができる深溝玉軸受である。なお、試料軸受１０は、これに限定されず、電食に起因したリッジマークが生じ得る軸受であれば他の種類の軸受を採用することも可能である。試料軸受１０は、軌道輪１００としての外輪１０１及び内輪１０２と複数の転動体１０３と保持器１０４とを備える。外輪１０１は、円環状を呈しており、内周面に複数の転動体１０３を転動させる断面円弧状の外輪軌道面１０１ａが全周に形成されている。内輪１０２は、円環状を呈しており、外輪１０１の内側に配されている。内輪１０２の外周面には、外輪軌道面１０１ａと径方向に対向するとともに断面円弧状となる内輪軌道面１０２ａが全周に形成されている。転動体１０３は、球状の玉である。複数の転動体１０３は、外輪軌道面１０１ａと内輪軌道面１０２ａとの間の環状の転動空間において、周方向に等間隔に配置されている。複数の転動体１０３の周方向の間隔は、保持器１０４によって維持されている。なお、後述の図２においては、保持器１０４の図示を省略している。試料軸受１０としては、例えば電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等における電気モータ周辺に配されるような、周囲の磁束に起因した電食が発生し得る軸受を採用し得る。

（試験装置１）
次に、試料軸受１０の耐電食性を試験する試験装置１について説明する。図２は、試料軸受１０が配された試験装置１の全体構成を模式的に示す図である。

試験装置１は、外輪軌道面１０１ａ又は内輪軌道面１０２ａにリッジマークＲを伴う電食が発生しやすい状況を作るための装置である。当該試験装置１を用いることにより、試料軸受１０における、リッジマークＲを生じさせやすい電食に対する耐性を試験することが可能となる。なお、リッジマークＲとは、後述の図８及び図９に示すごとく、軌道面１００ａに、凹部Ｒ１と凸部Ｒ２とが周方向に交互に形成されるような縞状の凹凸である。なお、外輪軌道面１０１ａ及び内輪軌道面１０２ａを特に区別しない場合は、単に「軌道面１００ａ」という。

試験装置１は、筐体２、外側部材３、内側部材４、回転駆動機構５、ラジアル荷重付与機構６、潤滑油供給機構７、及び振動値測定装置８を備える。筐体２は、内側部材４の一部、外側部材３、及び試料軸受１０等を内側に収容する。外側部材３は、内周面に試料軸受１０を嵌入する。内側部材４は、外周面に試料軸受１０を嵌合するシャフトであり、外側部材３に対して回転可能に構成されている。以後、内側部材４を内側シャフト４といい、内側シャフト４の回転軸線が延在する方向を軸方向Ｘという。また、軸方向Ｘに直交する方向であって、試験装置１の使用状態において鉛直方向となる方向を上下方向Ｙという。図２においては、紙面上下方向が、試験装置１の使用状態における鉛直方向であり、紙面上側が鉛直方向上側、紙面下側が鉛直方向下側である。回転駆動機構５は、内側シャフト４を回転させる。ラジアル荷重付与機構６は、試料軸受１０に対して径方向の荷重を付与する。潤滑油供給機構７は、試料軸受１０の潤滑のための潤滑液を筐体２内に供給する。振動値測定装置８は、筐体２の振動値を検出する。

筐体２は、軸方向Ｘの両端部に開口を有する筒壁２１と、筒壁２１における後述の回転コネクタ１２が配される側の開口を閉塞する第１蓋部２２と、筒壁２１における回転駆動機構５が配される側の開口を閉塞する第２蓋部２３とを備える。

外側部材３は、筒壁２１における第１蓋部２２側の端部に、絶縁体１１を介して内嵌されている。絶縁体１１は、外側部材３と筐体２との間の導通を防止している。外側部材３は、環状に形成されており、その内周面が円筒状に形成されている。また、外側部材３は、導電性を有する。外側部材３の内周面に、試料軸受１０の外輪１０１が嵌入される。

内側シャフト４は、外側部材３の内側に挿入されている。内側シャフト４は、筐体２の内側に収容された被収容部４０と、第１蓋部２２から後述の回転コネクタ１２側に突出した第１突出部４１と、第２蓋部２３から回転駆動機構５側に突出した第２突出部４２とを備える。被収容部４０は、外側部材３の内側に挿入されており、被収容部４０における第１突出部４１側の端部の外周面が外側部材３と径方向に対向している。内側シャフト４の被収容部４０と外側部材３との対向領域に試料軸受１０が配される。被収容部４０における試料軸受１０が配される側と反対側の端部は、絶縁軸受１３及び保持壁１４を介して筐体２に保持されている。絶縁軸受１３は、内輪１３１と外輪１３２との間の電気的絶縁性が確保されたラジアル軸受であり、本形態において絶縁軸受１３は転動体１３３がセラミックボールによって構成されている。保持壁１４は、環状を呈しており、筐体２の筒壁２１における軸方向Ｘの第２蓋部２３側の端部に内嵌されている。

第１突出部４１は、第１蓋部２２に設けられた第１貫通穴２２１から筐体２外に突出しており、第２突出部４２は、第２蓋部２３に設けられた第２貫通穴２３１から筐体２外に突出している。第１蓋部２２と内側シャフト４との間、及び、第２蓋部２３と内側シャフト４との間のそれぞれは、閉塞部材１５１によって塞がれている。閉塞部材１５は、弾性変形可能に構成されており、これにより、後述するように、ラジアル荷重付与機構６からのラジアル荷重が内側シャフト４に付与されたときに内側シャフト４が径方向に変位できるようになっている。

第１突出部４１には、回転コネクタ１２が電気的に接続されている。回転コネクタ１２は、第１突出部４１に対して回転可能、かつ、筐体２に対して回転不能となるよう設けられている。回転コネクタ１２は、回転体としての内側シャフト４との導通を図るための部材であり、例えばスリップリングを採用することができる。第２突出部４２は、回転駆動機構５に接続されている。

回転駆動機構５は、内側シャフト４に回転力を付与し、外側部材３に対して内側シャフト４を回転させることによって外側部材３と内側シャフト４とを相対回転させる。回転駆動機構５は、モータ５１と、モータ５１の出力軸５１１に固定された駆動プーリ５２と、駆動プーリ５２の回転に連動して回転する従動プーリ５３と、駆動プーリ５２と従動プーリ５３とにかけ渡され、モータ５１の出力軸５１１とともに回転する駆動プーリ５２の回転力を従属プーリに伝達するベルト５４と、一端が従動プーリ５３に固定され、他端が内側シャフト４と継手５６により連結される連結回転軸５５と、を備える。駆動プーリ５２と従動プーリ５３との直径比を適宜調整することにより、駆動プーリ５２から従動プーリ５３へ回転力を伝達する際の減速比を調整することができる。継手５６は、内側シャフト４と連結回転軸５５とを互いに回転力を伝達可能に連結している。継手５６は、絶縁体を含み、内側シャフト４と連結回転軸５５とを互いに導電不能に連結している。これによって、内側シャフト４に入力される後述の電気が回転駆動機構５へ伝達することを防止している。

ラジアル荷重付与機構６は、内側シャフト４の被収容部４０の軸方向Ｘ中央部を軸支しており、当該中央部にラジアル荷重、すなわち径方向の荷重を付与する。ラジアル荷重付与機構６は、内側シャフト４へ付与する荷重を発生させる荷重生成部６１と、内側シャフト４の被収容部４０の軸方向Ｘ中央部に外嵌された絶縁軸受６２と、内周面に絶縁軸受６２が嵌入されるとともに荷重生成部６１において発生した力を受ける荷重受け部６３と、を備える。本形態において、荷重生成部６１は、油圧アクチュエータである。なお、荷重生成部６１としては、例えば、空気圧等の油圧以外の動力源を用いたアクチュエータ、又はコイルバネ等の弾性部材を用いることができる。絶縁軸受６２は、内側シャフト４を軸支する絶縁軸受１３と同様の構成を有する軸受である。荷重受け部６３は、円筒状を呈しており、その内側に絶縁軸受６２を介して内側シャフト４を軸支している。

潤滑油供給機構７は、筐体２内に潤滑油を供給する。潤滑油供給機構７は、図示しないポンプと、筐体２内に導入する潤滑油を循環させる循環経路７１とを備える。循環経路７１における筐体２内への吐出口７１１は、試料軸受１０近傍に形成されている。潤滑油供給機構７は、吐出口７１１から所望の温度の潤滑油を筐体内に供給することができるよう構成されている。筐体２内に導入された潤滑油は、筐体２内における試料軸受１０の第１蓋部２２側の領域に一部が溜まり、他の一部が試料軸受１０の複数の転動体１０３の間等を通って筒壁２１の下端部に設けられた排出穴部２１１から排出され、図示しないポンプに戻される。図２においては、潤滑油供給機構７において筐体２内に導入される潤滑油の循環経路７１を模式的に一点鎖線にて示している。

振動値測定装置８は、筒壁２１の上面に固定されており、試験時における筐体２の振動値を測定する。振動値測定装置８は、測定した振動値に応じた電気信号を制御部１９へ送信する。これにより、後述の制御部１９は、試験装置１の振動値を取得する。

また、試験装置１は、電源部１６、測定部１７、固定抵抗１８、及び制御部１９を有する。電源部１６は、例えば、正弦波交流電力を生成するファンクションジェネレータ、及びファンクションジェネレータの出力電流を増幅させるバイポーラ電源を備えるものとすることができる。電源部１６の一方の電極は、回転コネクタ１２を介して内側シャフト４に電気的に接続されており、他方の電極は、固定抵抗１８を介して外側部材３に電気的に接続されている。電源部１６は、内側シャフト４、試料軸受１０、及び外側部材３を含む電流経路に高周波交流電圧を印加する。

測定部１７は、試料軸受１０に印加される電圧を測定するチャンネル１（ＣＨ１）と、固定抵抗１８に印加される電圧を測定するチャンネル２（ＣＨ２）とを有する。チャンネル２において測定される、固定抵抗１８に印加される電圧値は、試料軸受１０を通過する電流値を算出するために用いられる。固定抵抗１８は、抵抗値が例えば５Ωの抵抗である。

制御部１９は、モータ５１、荷重生成部６１、及び電源部１６を制御する。制御部１９は、ＣＰＵ（演算処理装置）及びＣＰＵ動作時の演算領域となるＲＡＭを有する制御部１９と、ＲＯＭを含む記憶部とを有している。制御部１９は、ＣＰＵが記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより、各機能を実現することができるよう構成されている。

制御部１９は、内側シャフト４の回転速度が所望の速度となるようモータ５１を制御している。また、制御部１９は、内側シャフト４に付与されるラジアル荷重が所望の荷重となるよう荷重生成部６１を制御している。さらに、制御部１９は、測定部１７から試料軸受１０に印加される電圧値及び試料軸受１０を通る電流値を取得する。そして、制御部１９は、測定部１７から取得した電圧値及び電流値に基づいて、試料軸受１０に流す電流値が所望の値となるよう電源部１６の出力を制御する。具体的には、制御部１９は、軌道面１００ａと複数の転動体１０３との間の電流密度が５００ｍＡ／ｍｍ^２以上となるよう、電源部１６を制御している。電流密度とは、ヘルツの接触理論において確立している概念であり、軌道面１００ａと複数の転動体１０３との間の単位接触面積当たりの電流値を意味し、以下、単に「電流密度」ということもある。本形態において、電流密度は、外輪軌道面１０１ａと複数の転動体１０３との接触部の電流密度である第１の電流密度と、内輪軌道面１０２ａと複数の転動体１０３との接触部の電流密度である第２の電流密度とがある。第１の電流密度は、試料軸受１０に流れる電流値を外輪軌道面１０１ａと各転動体１０３との接触楕円面積の総和で除したものである。第２の電流密度は、試料軸受１０に流れる電流値を内輪軌道面１０２ａと各転動体１０３との接触楕円面積の総和で除したものである。そして、制御部１９は、第１の電流密度及び第２の電流密度のいずれもが５００ｍＡ／ｍｍ^２以上となるよう電源部１６の出力を制御する。なお、図７において、１つの転動体１０と軌道面１００ａとの楕円状の接触箇所の外形の一例を二点鎖線にて囲っている。また、後述するように流体潤滑状態においては軌道面１００ａと転動体１０３とは接触しないが、ヘルツの接触理論においては潤滑油を考慮しない状態において軸受における軌道面１００ａと各転動体１０３との接触楕円面積の総和が算出されるため、軌道面１００ａと各転動体１０３との接触面積の総和は０にはならない。外輪軌道面１０１ａと各転動体１０３との接触楕円面積の総和、及び、内輪軌道面１０２ａと各転動体１０３との接触楕円面積の総和のそれぞれは、試料軸受１０の形状と荷重条件とに基づいて決まる。

また、制御部１９は、潤滑油の種類に応じた潤滑油の温度、回転駆動機構５によって回転駆動される外側部材３と内側シャフト４との間の相対回転速度、及び荷重付与機構によって試料軸受１０に付与されるラジアル荷重を制御することにより、油膜係数Λを２以上にする。油膜係数Λは、試料軸受１０の軌道輪１００と複数の転動体１０３との間に導入される潤滑油の最小油膜厚さをｈ_ｍｉｎ、複数の転動体１０３の表面と軌道面１００ａとの合成表面粗さをσとしたとき、Λ＝ｈ_ｍｉｎ／σ、にて表されるものである。油膜係数は、油膜パラメータと呼称されることもある。

本形態において、油膜係数Λを決定する最小油膜厚さｈ_ｍｉｎは、弾性流体潤滑（ＥＨＬ：ＥｌａｓｔｏＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）理論を用いて算出することができる。弾性流体潤滑理論によると、最小油膜厚さｈ_ｍｉｎは、潤滑油の種類及び潤滑油の温度に基づいて決まる潤滑油の動粘度と、内側シャフト４の回転速度と、軌道輪１００と複数の転動体１０３との間の面圧に依存する。それゆえ、最小油膜厚さｈ_ｍｉｎは、潤滑油の温度、外側部材３と内側シャフト４との間の相対回転速度、及び試料軸受１０に付与されるラジアル荷重に依存する。それゆえ、制御部１９は、前述のごとく潤滑油の温度、回転駆動機構５によって回転駆動される外側部材３と内側シャフト４との間の相対回転速度、及び荷重付与機構によって試料軸受１０に付与されるラジアル荷重を制御することによって、油膜係数Λを２以上とすることができる。

また、油膜係数Λを決定する合成表面粗さσは、複数の転動体１０３の表面の二乗平均平方根粗さ（Ｒ_ｑ）及び軌道面１００ａの二乗平均平方根粗さ（Ｒ_ｑ）の二乗和の平方根である。すなわち、複数の転動体１０３の表面の二乗平均平方根粗さをσ_１、軌道面１００ａの二乗平均平方根粗さをσ_２としたとき、σ＝（σ_１ ^２＋σ_２ ^２）^１／２、が満たされる。

油膜係数Λが１以下となるとき、軌道面１００ａと転動体１０３との間の潤滑状態が境界潤滑状態となり、油膜係数Λが３以上となるとき、軌道面１００ａと転動体１０３との間の潤滑状態が流体潤滑状態となる。図３に境界潤滑状態にある軌道面１００ａと転動体１０３との境界部の模式的な拡大断面図、図４に混合潤滑状態にある軌道面１００ａと転動体１０３との境界部の模式的な拡大断面図、図５に流体潤滑状態にある軌道面１００ａと転動体１０３との境界部の模式的な拡大断面図を示している。なお、図３乃至図４において、軌道面１００ａと転動体１０３との接触部を破線で囲っている。

図３に示すごとく、例えば油膜係数Λが１となる境界潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３とが部分的に接触している。そのため、境界潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３との接触部において互いに通電するため、軌道面１００ａと転動体１０３との間に電食の原因となるスパークが発生し難いものと考えられる。なお、弾性流体潤滑理論を用いた最小油膜厚さｈ_ｍｉｎの算出は、図３乃至図５に示すものとは異なり、接触部の互いの表面に凹凸がないと想定して算出される。そのため、軌道面１００ａと転動体１０３とが部分的に接触している場合であっても、弾性流体潤滑理論を用いて算出される最小油膜厚さｈ_ｍｉｎは０とはならない。

図４に示すごとく、例えば油膜係数Λが２となる混合潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３とが部分的に接触しているものの、境界潤滑状態と比べて軌道面１００ａと転動体１０３との接触部分が少なくなる。そのため、混合潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３との接触部において互いに通電するものの、その量が少なく、軌道面１００ａと転動体１０３との間に導入された潤滑油の油膜ＯＦを通るスパークＳが発生すると考えられる。

図５に示すごとく、例えば油膜係数Λが３となる流体潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３とは直接接触せず、これらの間に油膜ＯＦが形成される。そのため、流体潤滑状態においては、軌道面１００ａと転動体１０３との間が直接的に導通せず、軌道面１００ａと転動体１０３との間に油膜ＯＦを介したスパークＳが発生しやすいと考えられる。そして、油膜係数Λが大きくなるほど油膜が厚くなり、軌道輪１００と転動体１０３との間に油膜を介したスパークＳが発生しやすくなるものと考えられる。

（試験方法）
次に、試験装置１を用いて試料軸受１０の耐電食性を試験する方法の一例について説明する。
本試験方法においては、まず、試料軸受１０を外側部材３と内側シャフト４との間に配置する軸受配置工程を行う。軸受配置工程は、例えば、試料軸受１０内に内側シャフト４を圧入し、これを筐体２の筒壁２１内に挿入し、そして、筒壁２１の試料軸受１０に近い側の開口から絶縁体１１及び外側部材３を、試料軸受１０と筒壁２１との間に嵌入させることにより行う。

軸受配置工程の後、試験工程を行う。試験工程は、試料軸受１０への潤滑油の導入、試料軸受１０へのラジアル荷重の付与、及び試料軸受１０への電流の印加を行いながら、外側部材３に対して内側シャフト４を相対回転させて転動体１０３を転動させる工程である。

試験工程においては、潤滑油供給機構７によって、吐出口７１１から潤滑油を筐体２内に供給し、試験中の筐体２内に導入された潤滑油の温度が常に所望の設定温度となるようにする。また、試験工程においては、ラジアル荷重付与機構６を用いて内側シャフト４を上側に向かって引っ張り、内側シャフト４を介して軸受にラジアル荷重を付与する。そして、試験工程においては、回転駆動機構５を用いて内側シャフト４のみを外側部材３に対して回転させることにより外側部材３と内側シャフト４との相対回転を生じさせる。さらに、試験工程においては、電源部１６を用いて内側シャフト４、試料軸受１０、及び外側部材３を通る回路に高周波交流電圧を印加し、当該回路を構成する試料軸受１０に交流電流を流す。

ここで、試験工程においては、電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ^２］以上とするとともに、試験装置１の筐体２内に導入される潤滑油の温度［℃］、回転駆動機構５によって回転駆動される内側シャフト４の回転速度［ｒ／ｍｉｎ］、ラジアル荷重付与機構６によって試料軸受１０に付与されるラジアル荷重［Ｎ］を設定して油膜係数Λを２以上とする。試験工程は、振動値測定装置８によって測定される筐体２の振動値が試験開始時における振動値の２倍以上の所定振動値を超えるまで、又は試験時間が所定時間を超えるまで行う。筐体２の振動値が試験開始時における筐体２の振動値の２倍以上の所定振動値を超えた場合、試料軸受１０に電食が生じたものと判断して試験を終了し、試験時間が所定時間を超えた場合、表面を観察することによって電食発生の有無を確認する。試験工程中において試料軸受１０の電食の進行度合いを直接的に観察することは困難であるが、振動値が試験開始時における振動値の２倍以上の所定振動値を超えたことを確認することにより、電食が進行したことを間接的に把握できる。以上説明した試験方法によって、外輪軌道面１０１ａ又は内輪軌道面１０２ａに、リッジマークＲを伴う電食が発生しやすい状況を作ることができる。なお、電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ^２］以上、油膜係数Λを２以上とすることによってリッジマークＲを伴う電食が発生しやすい状況を作ることができる理由については、次の実験例にて述べる。

（実験例）
次に、本試験装置１を用いて、油膜係数及び電流密度を種々変更して試験を行ったときの、リッジマークＲを伴う電食発生の有無を評価した実験例につき説明する。

本例においては、試料軸受１０として、電食対策が特になされていない一般的な軸受を用いた。具体的には、本実験例においては、内輪１０２の内径が３３ｍｍ、外輪１０１の外径が７０ｍｍ、幅が１４ｍｍ、基本動定格荷重Ｃが１９．５［ｋＮ］、基本静定格荷重Ｃｏが１１．９［ｋＮ］となる試料軸受１０を複数用意した。

そして、前述の試験装置１を用い、油膜係数Λ及び電流密度を種々変更しつつ、試料軸受１０の外輪軌道面１０１ａ及び内輪軌道面１０２ａに電食が生じたか否かを試験した。試験方法は、前述の（試験方法）の欄において述べた方法と同様である。ただし、前述の（試験方法）の欄において述べた方法においては、試験工程において、電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ^２］以上、油膜係数Λを２以上としたが、本実験例においては電流密度が５００［ｍＡ／ｍｍ^２］未満となる場合や、油膜係数Λが２未満となる場合についても試験を行った。なお、本実験例においては、外輪軌道面１０１ａと複数の転動体１０３との間に流れる電流の電流密度、及び内輪軌道面１０２ａと複数の転動体１０３との間に流れる電流の電流密度のそれぞれは、概ね一致した。また、本実験例においては、試験工程を、振動値測定装置８によって測定される筐体２の振動値が試験開始時における振動値の３倍以上の振動値を超えるまで、又は試験時間が２６３時間を超えるまで行った。本実験例においては、筐体２の振動値が試験開始時における筐体２の振動値の３倍の振動値を超えた場合、試料軸受１０に電食が生じたものと判断して試験を終了し、試験時間が２６３時間を超えた場合、表面を観察することによって電食発生の有無を確認した。

本実験例において、潤滑油の種類は、トヨタ自動車株式会社製のＡＴＦ－ＷＳとした。また、試験工程中の筐体２内に導入する潤滑油の温度は８０℃とし、筐体２内に導入する油量は５００［ｍｌ／ｍｉｎ］と共通させた。また、本実験例において、各試料軸受１０にアキシャル荷重（すなわち軸方向Ｘの荷重）は付与せず、ラジアル荷重のみを付与した。そして、内側シャフト４の間の回転速度、試料軸受１０に付与するラジアル荷重を調整することによって油膜係数Λを種々変更して試験を行った。

実験結果を図６乃至図１２に示す。図６は、各試料軸受１０の油膜係数Λ及び電流密度と、電食発生の有無とを表した図である。図６において、黒塗りプロットは、外輪軌道面１０１ａ又は内輪軌道面１０２ａに電食が生じた試料軸受１０の試験結果を示し、白抜きプロットは、外輪軌道面１０１ａ及び内輪軌道面１０２ａの双方に電食が生じなかった試料軸受１０の試験結果を示す。図７は、図６の試料軸受１０Ａ（Λ≒１）の試験後の外輪軌道面１０１ａの状態を示す写真である。図８は、図６の試料軸受１０Ｂ（Λ≒２）の試験後の外輪軌道面１０１ａの状態を示す写真である。図９は、図６の試料軸受１０Ｃ（Λ≒３）の試験後の外輪軌道面１０１ａの状態を示す写真である。図１０は、図６の試料軸受１０Ａの試験後の外輪軌道面１０１ａの断面図を模式的に示す図である。図１１は、図６の試料軸受１０Ｂの試験後の外輪軌道面１０１ａの断面図を模式的に示す図である。図１２は、図６の試料軸受１０Ｃの試験後の外輪軌道面１０１ａの断面図を模式的に示す図である。

図６、図８、図９、図１１、図１２に示すごとく、油膜係数Λが２以上、かつ電流密度が５００ｍＡ／ｍｍ^２以上の試料軸受１０は、すべて、リッジマークＲを伴う電食が生じていることが分かる。それゆえ、試験工程において、油膜係数Λを２以上、かつ電流密度を５００ｍＡ／ｍｍ^２以上とすることによって、リッジマークＲを伴う電食が生じやすい状況を作ることができる。

なお、本実験例では、図７に示すごとく、試料軸受１０Ａには、リッジマークを伴わない電食が生じ、それ以外の黒塗プロットの試料軸受１０については、図８及び図９に示すごとくリッジマークＲを伴う電食が生じた。また、電食が発生した試料軸受１０は、試験後、外輪軌道面１０１ａの上部に大きな電食が生じ、外輪軌道面１０１ａの上部以外、及び内輪軌道面１０２ａには電食はほぼ見られなかった。本実験例においてはラジアル荷重付与機構６によって内側シャフト４を上側に引っ張り、外輪軌道面１０１ａにおける上部が最も負荷が集中する箇所である。さらに、本実験例においては、外輪１０１を静止輪、内輪１０２を回転輪としたことから、外輪軌道面１０１ａの上端部には試験中恒常的に負荷がかかる一方、内輪軌道面１０２ａに関しては、回転により負荷がかかる部位が変動する。それゆえ、本形態においては、外輪軌道面１０１ａの上端部のみに、大きく電食が見られたものと考えらえる。

また、図８と図９との比較により、油膜係数Λは、その値が大きいほどリッジマークＲが鮮明に表れたことが分かる。すなわち、油膜係数Λは、その値が大きいほどリッジマークＲを伴う電食が生じやすく、例えば油膜係数Λは、３以上とすることが好ましく、３．５以上とすることが一層好ましい。また、油膜係数Λは、６以下とすることが好ましい。現状、軸受潤滑用として使用されている潤滑油を本試験用の潤滑油として採用した場合、油膜係数Λが６を超すことは現実的に想定し難い。特に、電気自動車、ハイブリッド自動車等における電気モータ周辺に配される軸受において、油膜係数Λが６を超えることは想定し難い。また、電流密度は、２５００ｍＡ／ｍｍ^２以下とすることが好ましい。電気自動車、ハイブリッド自動車等における電気モータ周辺に配される軸受においては、２５００ｍＡ／ｍｍ^２以下の電流密度の電流が流れるものと想定されるためである。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、本形態において、試料軸受１０は、軌道輪１００として外輪１０１と内輪１０２とを備える例を示したが、外輪１０１又は内輪１０２がないものであってもよい。また、前記実施の形態における試験方法では、内側シャフト４のみを回転させたが、これとは反対に、外側部材３を内側シャフト４に対して回転させてもよい。

１０…試料軸受
１００…軌道輪
１００ａ…軌道面
１０３…転動体
３…外側部材
４…内側シャフト（内側部材）

Claims (3)

1. 軌道輪と前記軌道輪の軌道面を転動する複数の転動体とを備える軸受の耐電食性を試験する軸受の試験方法であって、
   前記軸受を、回転軸線を中心として相対回転可能な外側部材と内側部材との間に配置する軸受配置工程と、
   前記軸受配置工程後、前記軸受への潤滑油の導入、前記軸受へのラジアル荷重の付与、及び前記軸受への電流の印加を行いながら、前記外側部材と前記内側部材とを相対回転させて前記転動体を転動させる試験工程と、を有し、
   前記試験工程中において前記軌道面と前記複数の転動体との間に導入される潤滑油の最小油膜厚さを、前記複数の転動体の表面と前記軌道面との合成表面粗さで除した値を油膜係数としたとき、
   前記試験工程においては、前記軌道面と前記複数の転動体との間の単位接触面積当たりの電流値である電流密度を５００［ｍＡ／ｍｍ^２］以上とするとともに、前記潤滑油の温度、前記外側部材と前記内側部材との間の相対回転速度、及び前記軸受に付与するラジアル荷重を設定して前記油膜係数を２以上とする、
   軸受の試験方法。
2. 前記試験工程においては、前記油膜係数が６以下となるよう、前記潤滑油の温度、前記外側部材と前記内側部材との間の相対回転速度、及び前記軸受に付与するラジアル荷重を設定する、
   請求項１に記載の軸受の試験方法。
3. 前記外側部材又は前記内側部材の振動値が、試験開始時における振動値の２倍以上の所定振動値を超える振動値となったとき、前記試験工程を終了する、
   請求項１又は２に記載の軸受の試験方法。

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