(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外輪および転動体が導電体で形成された同じ定格の２個の試験軸受の内輪がそれぞれ取り付けられるように、同軸上に配設され、導電体で形成されて互いに絶縁された一対の固定軸と、前記２個の試験軸受の外輪に差し渡して外嵌される導電体で形成された従動プーリと、この従動プーリと回転駆動される駆動プーリとの間に無端ベルトを張り渡して従動プーリを回転させるベルト駆動機構と、前記一対の固定軸間に電圧を負荷する電源とを備え、前記無端ベルトと従動プーリを介して、前記各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、前記一対の固定軸間に電圧を負荷して、前記導電体で形成された従動プーリを介して前記各試験軸受に通電するようにした軸受試験装置。
【請求項２】
前記２個の試験軸受に負荷される１個当たりの荷重の動等価荷重をＰ、これらの試験軸受の１個当たりの基本動定格荷重をＣとしたときに、その比Ｐ／Ｃを０．０５以上とするように、前記従動プーリに張り渡した無端ベルトの張力を設定した請求項１に記載の軸受試験装置。
【請求項３】
前記ベルト駆動機構を、前記各試験軸受に加減速を繰り返す回転サイクルを付与できるものとした請求項１または２に記載の軸受試験装置。
【請求項４】
内外輪および転動体が導電体で形成された同じ定格の２個の試験軸受の内輪を、同軸上に配設され、導電体で形成されて互いに絶縁された一対の固定軸にそれぞれ取り付け、これらの試験軸受の外輪に差し渡して、導電体で形成された従動プーリを外嵌し、この従動プーリと回転駆動される駆動プーリに無端ベルトを張り渡したベルト駆動機構で、前記無端ベルトと従動プーリを介して、前記各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、前記一対の固定軸間に電圧を負荷して、前記導電体で形成された従動プーリを介して前記各試験軸受に通電するようにした軸受試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受の耐久寿命を試験する軸受試験装置および軸受試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の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（例えば、特許文献１参照）。これらの軸受試験装置は、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。
【０００３】
一方、自動車用補機であるオルタネータ等を支持する転がり軸受では、上述したような軸受試験装置で十分な耐久寿命が保証されたものであっても、早期に固定輪側の軌道面に脆性剥離が発生するものがあることが知られている。この脆性剥離の発生は、軸受に封入するグリースの種類によっても左右されることが知られている。
【０００４】
この脆性剥離の原因については種々の検討がなされているが、加減速を繰り返すサイクルで軸受試験後の軸受を水素分析した結果、固定輪で水素量が増加し、回転輪と転動体ではこのような水素量の増加が認められなかったことから、固定輪を形成する鋼の水素脆化によるものと推定されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、転動体とのすべりによって軌道面に発生する新生面を触媒として、軸受に封入されたグリースが分解し、この分解で発生する水素が軌道面の鋼中に浸入して、水素脆化を引き起こすものと考えられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１２８４３０号公報（第２図）
【非特許文献１】玉田、田中「外輪回転による脆性剥離の再現実験」（社）日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集、１９９４年１０月、ｐ．７４９−７５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたような従来の軸受試験装置では、評価される軸受の高性能化に伴い上述したような脆性剥離を短時間で再現できず、この水素脆化に起因すると考えられる脆性剥離による軸受寿命の低下を簡単に評価できない問題がある。このため、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回転部材を支持する軸受、各種モータや工作機械の回転軸を支持する軸受等、このような脆性剥離が発生する恐れがある用途に使用される転がり軸受に対して、その設計、開発、品質保証等に有効に活用できる簡単な軸受試験装置が望まれている。
【０００７】
本発明者の一人は、このような要望に対して、内外輪および転動体が導電体で形成された試験軸受の内輪を回転軸に取り付け、試験軸受の外輪をハウジングに固定して、試験軸受に荷重を負荷しながら内輪を回転させて、試験軸受の内輪と外輪との間に転動体を介して電流を流す軸受試験装置を先に提案している（特願２００５−１４００２５）。しかしながら、この軸受試験装置は内輪を回転させるので、プーリ等の回転部材を支持するもののように、外輪が回転する用途に使用され、固定輪となる内輪に上述した脆性剥離が生じる転がり軸受には、そのまま適用できない問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、内輪が固定輪とされる転がり軸受の脆性剥離による軸受寿命の低下を的確で簡単に再現、評価できる軸受試験装置と軸受試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の軸受試験装置は、内外輪および転動体が導電体で形成された同じ定格の２個の試験軸受の内輪がそれぞれ取り付けられるように、同軸上に配設され、導電体で形成されて互いに絶縁された一対の固定軸と、前記２個の試験軸受の外輪に差し渡して外嵌される導電体で形成された従動プーリと、この従動プーリと回転駆動される駆動プーリとの間に無端ベルトを張り渡して従動プーリを回転させるベルト駆動機構と、前記一対の固定軸間に電圧を負荷する電源とを備え、前記無端ベルトと従動プーリを介して、前記各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、前記一対の固定軸間に電圧を負荷して、前記導電体で形成された従動プーリを介して前記各試験軸受に通電する構成を採用した。
【００１０】
すなわち、２個の試験軸受の内輪を絶縁された一対の同軸上の固定軸に取り付け、これらの試験軸受の外輪に従動プーリを差し渡して外嵌して、従動プーリに張り渡したベルト駆動機構の無端ベルトで、各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、各固定軸と従動プーリを導電体で形成して、一対の固定軸間に電圧を負荷する電源によって、従動プーリを介して各試験軸受に通電することにより、内輪が固定輪とされる転がり軸受の脆性剥離による軸受寿命の低下を的確で簡単に再現、評価できるようにした。
【００１１】
前記２個の試験軸受に負荷される１個当たりの荷重の動等価荷重をＰ、これらの試験軸受の１個当たりの基本動定格荷重をＣとしたときに、その比Ｐ／Ｃを０．０５以上とするように、前記従動プーリに張り渡した無端ベルトの張力を設定するとよい。なお、上述した脆性剥離が発生する恐れがある用途での転がり軸受の通常の使用条件下でのＰ／Ｃは０．２以下である。
【００１２】
前記ベルト駆動機構を、前記各試験軸受に加減速を繰り返す回転サイクルを付与できるものとすることにより、軸受の試験条件を実機での使用状態に近いものとすることができる。
【００１３】
また、本発明の軸受試験方法は、内外輪および転動体が導電体で形成された同じ定格の２個の試験軸受の内輪を、同軸上に配設され、導電体で形成されて互いに絶縁された一対の固定軸にそれぞれ取り付け、これらの試験軸受の外輪に差し渡して、導電体で形成された従動プーリを外嵌し、この従動プーリと回転駆動される駆動プーリに無端ベルトを張り渡したベルト駆動機構で、前記無端ベルトと従動プーリを介して、前記各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、前記一対の固定軸間に電圧を負荷して、前記導電体で形成された従動プーリを介して前記各試験軸受に通電する方法を採用することにより、内輪が固定輪とされる転がり軸受の脆性剥離による軸受寿命の低下を的確で簡単に再現、評価できるようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の軸受試験装置は、２個の試験軸受の内輪を絶縁された一対の同軸上の固定軸に取り付け、これらの試験軸受の外輪に従動プーリを差し渡して外嵌して、従動プーリに張り渡したベルト駆動機構の無端ベルトで、各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、各固定軸と従動プーリを導電体で形成して、一対の固定軸間に電圧を負荷する電源によって、従動プーリを介して各試験軸受に通電するようにしたので、内輪が固定輪とされる転がり軸受の脆性剥離による軸受寿命の低下を的確で簡単に再現、評価することができ、脆性剥離が発生する恐れがある用途に使用される転がり軸受の設計、開発、品質保証等に有効に活用することができる。
【００１５】
前記ベルト駆動機構を、各試験軸受に加減速を繰り返す回転サイクルを付与できるものとすることにより、軸受の試験条件を実機での使用状態に近いものとすることができる。
【００１６】
また、本発明の軸受試験方法は、内外輪および転動体が導電体で形成された同じ定格の２個の試験軸受の内輪を、同軸上に配設され、導電体で形成されて互いに絶縁された一対の固定軸にそれぞれ取り付け、これらの試験軸受の外輪に差し渡して、導電体で形成された従動プーリを外嵌し、この従動プーリと回転駆動される駆動プーリに無端ベルトを張り渡したベルト駆動機構で、無端ベルトと従動プーリを介して、各試験軸受に荷重を負荷しながらその外輪を回転させ、一対の固定軸間に電圧を負荷して、導電体で形成された従動プーリを介して各試験軸受に通電する方法を採用したので、内輪が固定輪とされる転がり軸受の脆性剥離による軸受寿命の低下を的確で簡単に再現、評価することができ、脆性剥離が発生する恐れがある用途に使用される転がり軸受の設計、開発、品質保証等に有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この軸受試験装置は、図１に示すように、基台１に絶縁体２で絶縁され、導電体で形成された一対のフレーム３ａ、３ｂに、同じく導電体で形成された固定軸４ａ、４ｂが同軸上に対向させて取り付けられ、これらの各固定軸４ａ、４ｂに同じ定格の玉軸受である２個の試験軸受５の内輪５ａがそれぞれ取り付けられて、これらの試験軸受５の外輪５ｂに差し渡して、導電体で形成された従動プーリ６が外嵌されている。
【００１８】
前記従動プーリ６には、モータ７で回転駆動される駆動プーリ８との間で無端ベルト９が張り渡され、このベルト駆動機構によって、各試験軸受５の外輪５ｂが無端ベルト９と従動プーリ６を介して回転を伝達され、無端ベルト９の張力によって、各試験軸受５に荷重が負荷される。各試験軸受５の内輪５ａ、外輪５ｂおよび転動体としてのボール５ｃは、いずれも導電体で形成され、軸受内部にはグリースが封入されている。
【００１９】
前記一対のフレーム３ａ、３ｂには、それぞれ電源（図示省略）のプラスとマイナスに接続される接点端子１０ａ、１０ｂが取り付けられており、これらの接点端子１０ａ、１０ｂを電源に接続することにより、フレーム３ａの固定軸４ａから一方の試験軸受５の内輪５ａ、ボール５ｃ、外輪５ｂ、従動プーリ６、他方の試験軸受５の外輪５ｂ、ボール５ｃ、内輪５ａを順に介して、フレーム３ｂの固定軸４ｂへ電流が流れるようになっている。したがって、試験軸受５に封入されたグリースから電気分解によって強制的に水素を発生させ、前述した水素脆化に起因すると考えられる脆性剥離を再現することができる。
【実施例】
【００２０】
実施例として、上述した軸受試験装置を用いて、前記接点端子１０ａ、１０ｂ間に通電し、前記ベルト駆動機構によって、図２に示すような加減速を繰り返す回転サイクルで、各試験軸受の外輪を回転させる軸受寿命試験を行った。比較例として、接点端子１０ａ、１０ｂ間に通電せずに、同様の回転サイクルで各試験軸受の外輪を回転させる試験も行った。実施例と比較例の各試験軸受の軸受寿命は、モータ７の駆動トルクの変化で判定した。試験条件は以下の通りである。
・  試験軸受：呼び番号６２０３の深溝玉軸受（外径４０ｍｍ、内径１７ｍｍ、幅１２ｍｍ）
・  グリース：ウレア系グリース（基油：合成炭化水素油）
・  負荷荷重：１５０ｋｇｆ（試験軸受１個当たりのラジアル荷重：Ｐ／Ｃ＝０．１５）
・  通電条件：端子間電圧１〜５Ｖ、電流０．５Ａ（実施例のみ）
・  試験時間：３００時間で打ち切り
【００２１】
上記軸受寿命試験の結果、比較例では両方の試験軸受の軸受寿命が試験時間の３００時間を超えたのに対して、実施例ではいずれの試験軸受も軸受寿命が約３３時間であった。また、これらの実施例の試験軸受を試験後に分解して目視観察した結果、いずれも内輪の軌道面に脆性剥離が発生していることが確認された。以上の試験結果より、本発明に係る軸受試験装置および軸受試験方法は、水素脆化に起因すると考えられる脆性剥離を再現でき、この脆性剥離による軸受寿命の低下を的確に評価できることが分かった。
【００２２】
上述した実施形態では、試験軸受を深溝玉軸受とし、試験軸受にラジアル荷重を負荷したが、本発明に係る軸受試験装置および軸受試験方法は、ころ軸受等の他の転がり軸受を試験軸受とすることもでき、これらの試験軸受にはスラスト荷重も負荷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】軸受試験装置の実施形態を示す縦断面図
【図２】図１の軸受試験装置を用いた軸受寿命試験における回転軸の回転サイクルを示すグラフ
【符号の説明】
【００２４】
１  基台
２  絶縁体
３ａ、３ｂ  フレーム
４ａ、４ｂ  固定軸
５  試験軸受
５ａ  内輪
５ｂ  外輪
５ｃ  ボール
６  従動プーリ
７  モータ
８  駆動プーリ
９  無端ベルト
１０ａ、１０ｂ  接点端子
【図１】
0004739949.tif 000002
【図２】
0004739949.tif 000003