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特開2024-71231転動装置における水素発生量予測方法、これに用いられる水素発生試験装置、及び、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法
(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】P2024071231
(43)【公開日】2024-05-24
(54)【発明の名称】転動装置における水素発生量予測方法、これに用いられる水素発生試験装置、及び、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法
(51)【国際特許分類】
G01N 17/00 20060101AFI20240517BHJP
G01N 3/56 20060101ALI20240517BHJP
G01M 13/04 20190101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
G01N17/00
G01N3/56 M
G01M13/04
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022182065
(22)【出願日】2022-11-14
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトの掲載日 令和４年５月１２日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ．ｊｐ／ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ＿ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／２２ｔｏｋｙｏ／ｐｏｒｔａｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ．ｊｐ／ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ＿ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／２２ｔｏｋｙｏ／ｐｏｒｔａｌ／ｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔｓ／ｄｏｗｎｌｏａｄ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ．ｈｔｍｌ
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ウェブサイトの掲載日 令和４年５月２５日 ウェブサイトのアドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｕｓ０６ｗｅｂ．ｚｏｏｍ．ｕｓ／ｊ／８２２６３８９０２４１？ｐｗｄ＝ｃＷｈｗＳ２ＦＴＭｍＲｋＭＴＦｓＴ１ＮＹｃＵ４ｗＭＨｄＳＺｚ０９ ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ．ｊｐ／ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ＿ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ／２２ｔｏｋｙｏ／ｐｏｒｔａｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
(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】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100129296
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 博昭
(72)【発明者】
【氏名】江波 翔
(72)【発明者】
【氏名】山田 紘樹
(72)【発明者】
【氏名】小俣 弘樹
【テーマコード（参考）】
2G024
2G050
【Ｆターム（参考）】
2G024AC07
2G024BA19
2G024BA21
2G024CA16
2G024CA17
2G024CA18
2G024DA02
2G024DA09
2G024DA15
2G024DA16
2G050AA01
2G050BA04
2G050BA12
2G050EA01
2G050EA04
2G050EB01
2G050EB03
2G050EC01
(57)【要約】
【課題】転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる、転動装置における水素発生量予測方法、および、これを用いた転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法を提供すること。
【解決手段】２つの摺動部材を、２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出し、潤滑剤からの水素発生量を測定し、新生面の露出面積と水素発生量との相関関係を求める工程を含み、新生面の露出面積が、２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
【選択図】図１
【解決手段】２つの摺動部材を、２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出し、潤滑剤からの水素発生量を測定し、新生面の露出面積と水素発生量との相関関係を求める工程を含み、新生面の露出面積が、２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出し、前記潤滑剤からの水素発生量を測定し、前記新生面の露出面積と前記水素発生量との相関関係を求める工程を含み、
前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
【請求項2】
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出する第１工程と、
前記新生面の露出面積と、下記式（１）とに基づいて、すべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する第２工程とを含み、
前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
前記新生面の露出面積と、下記式（１）とに基づいて、すべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する第２工程とを含み、
前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
【請求項3】
下記式（２）に基づいて、熱による水素発生量ΔＨ２を算出する工程をさらに含む、請求項２に記載の転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
【請求項4】
前記金属接触割合がインピーダンス法によって算出される、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法。
【請求項5】
密閉容器内で２つの摺動部材を互いに摺動させながら、少なくとも前記２つの摺動部材の間に介在される潤滑剤からの水素発生量を測定することが可能な水素発生試験装置であって、
前記２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置を備え、
前記２つの摺動部材は、前記２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能であり、
前記インピーダンスが前記２つの摺動部材の金属接触割合を算出するのに用いられ、
前記金属接触割合及び前記すべり速度は、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出するのに用いられる、水素発生試験装置。
前記２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置を備え、
前記２つの摺動部材は、前記２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能であり、
前記インピーダンスが前記２つの摺動部材の金属接触割合を算出するのに用いられ、
前記金属接触割合及び前記すべり速度は、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出するのに用いられる、水素発生試験装置。
【請求項6】
転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法であって、
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記潤滑剤からの水素発生量を測定する水素発生量測定工程と、
前記水素発生量に基づいて前記摺動部材に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値を決定する閾値決定工程と、
前記潤滑剤を用いる前記転動装置における水素発生量を予測する水素発生量予測工程と、
前記水素発生量の閾値と前記水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、前記転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する評価工程とを含み、
前記水素発生量予測工程が、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法によって行われる、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法。
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記潤滑剤からの水素発生量を測定する水素発生量測定工程と、
前記水素発生量に基づいて前記摺動部材に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値を決定する閾値決定工程と、
前記潤滑剤を用いる前記転動装置における水素発生量を予測する水素発生量予測工程と、
前記水素発生量の閾値と前記水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、前記転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する評価工程とを含み、
前記水素発生量予測工程が、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法によって行われる、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、転動装置における水素発生量予測方法、これに用いられる水素発生試験装置、及び、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
白色組織剥離は、軸受などの転動装置の金属部材に侵入した水素に起因した転動装置の剥離形態の一つであり、計算寿命よりも早く剥離が生じることから問題になっている。水素の起源は、転動装置を潤滑するために使用されている潤滑剤であると考えられている。転動装置の使用中に潤滑剤が分解し水素が発生するとされている。使用条件と潤滑剤からの水素発生量を定量評価できれば、その使用条件での白色組織剥離の可能性を予測できるようになると考えられる。しかし、水素は拡散しやすいことから、転動装置において水素発生量を測定することは困難である。このため、どのような使用条件であればどれくらいの水素が潤滑剤から発生するかについては明らかになっていない。
【0003】
そこで、軸受などの転動装置（実機）に代えて、要素試験機を用いた水素発生量の評価が行われている。例えば下記特許文献１には、軸受などの転動装置を構成する部品に侵入する拡散性水素を評価することができる評価装置が開示されている。この評価装置は、円板状の試験片に、回転する円板状の摺動部材を押し付けて摺動させる試験機を用い、純すべり条件下で、試験片に侵入し、真空引きにより拡散性水素検出室内に放出される拡散性水素を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１３－２３４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１に記載の評価装置は、純すべり条件でしか水素発生量を評価できず、実機である転動装置において行われる接触条件、すなわち、純転がり条件及び転がりすべり条件を実現できていないおそれがある。このため、この評価装置では、試験条件から、実機での水素発生量を予測することができない。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる転動装置における水素発生量予測方法、これに用いられる水素発生試験装置、及び、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法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】
【0007】
本発明者らは、上記課題を解決するため研究を重ねた。具体的には、本発明者らは、２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、試験条件を変えて潤滑剤からの水素発生量を測定した。その結果、試験条件として、２つの摺動部材の金属接触割合のみを増加させると、金属接触割合の増加に伴い、潤滑剤からの水素発生量が増加する傾向が見られることを本発明者らは見出した。ここで、金属接触割合とは、２つの摺動部材の見かけの接触面の面積に対する真実接触面の面積の割合である。ここで、見かけの接触面は、２つの摺動部材の表面が巨視的に接触している部分を表す。また、実在する摺動部材の表面には表面凹凸が存在する。そのため、実際に２面（２つの摺動部材の表面同士）の接触は、２面の表面凹凸部の突起（凸部）同士が担っている。見かけの接触面の内、表面凹凸部の突起同士が直接接触している部分を真実接触面と表す。また、試験条件として、２つの摺動部材のすべり速度のみを増加させると、すべり速度の増加に伴い、潤滑剤からの水素発生量が増加する傾向が見られることを本発明者らは見出した。ここで、すべり速度は、２つの摺動部材の周速の差である。また、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することも可能である。例えば、２つの摺動部材の周速が等しい時はすべり速度は０であり、転動装置における条件は純転がり条件となる。２つの摺動部材とも回転している状態で周速が異なるときは、転動装置における条件は転がりすべり条件となる。以上の結果を受けて、本発明者らは、さらに鋭意研究を重ねたところ、潤滑剤からの水素発生量と、２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出されるパラメータである新生面の露出面積との間に良い相関が得られることを見出した。そして、本発明者らは、以下の発明により、上記課題を解決し得ることを見出した。なお、新生面とは、２つの摺動部材同士が接触している状態で滑る場合に摺動部材において酸化膜が除去されることで露出される金属の表面のことをいい、新生面の露出面積とは、その新生面の面積をいう。
【0008】
すなわち、本発明の一側面は、２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出し、前記潤滑剤からの水素発生量を測定し、前記新生面の露出面積と前記水素発生量との相関関係を求める工程を含み、前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法を提供する。
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、潤滑剤からの水素発生量は、転動装置における水素発生量を反映することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、上記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測することができる。
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、潤滑剤からの水素発生量は、転動装置における水素発生量を反映することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、上記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測することができる。
【0009】
また、本発明の別の側面は、２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出する第１工程と、前記新生面の露出面積と、下記式（１）とに基づいて、すべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する第２工程とを含み、前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法を提供する。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、すべりによる水素発生量ΔＨ１は、転動装置における水素発生量を実現することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、新生面の露出面積と上記式（１）から、転動装置における水素発生量を予測することができる。なお、式（１）におけるＥａ及びＢの値が求められた後は、新生面の露出面積、潤滑剤の温度及び上記式（１）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１を算出できるため、転動装置における水素発生量を容易に予測することができる。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、すべりによる水素発生量ΔＨ１は、転動装置における水素発生量を実現することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、新生面の露出面積と上記式（１）から、転動装置における水素発生量を予測することができる。なお、式（１）におけるＥａ及びＢの値が求められた後は、新生面の露出面積、潤滑剤の温度及び上記式（１）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１を算出できるため、転動装置における水素発生量を容易に予測することができる。
【0010】
上記転動装置における水素発生量予測方法が、下記式（２）に基づいて、熱による前記潤滑剤からの水素発生量ΔＨ２を算出する工程をさらに含んでもよい。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
上記水素発生量予測方法によれば、転動装置における水素発生量が、新生面の露出面積と上記式（１）及び（２）から予測することができる。このため、予測される水素発生量の精度がより向上する。これは、以下の理由によるものである。
すなわち、潤滑剤の温度が上昇すると、水素発生量は、熱による潤滑剤からの水素発生量も含むこととなる。特に、潤滑剤の温度が高いほど、水素発生量に占める熱による潤滑剤からの水素発生量の割合は高くなる。そのため、水素発生量を予測する際に、すべりによる水素発生量ΔＨ１のみならず、熱による水素発生量ΔＨ２も考慮されれば、それによって算出される水素発生量は、より実際の水素発生量に近づくものと考えられる。そのため、予測される水素発生量の精度がより向上すると考えられる。なお、式（１）及び（２）におけるＥａ、Ｅｂ、Ｂ及びＣの値が求められた後は、新生面の露出面積、潤滑剤の温度、式（１）及び（２）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１及び水素発生量ΔＨ２を算出できるため、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を容易に予測することができる。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
上記水素発生量予測方法によれば、転動装置における水素発生量が、新生面の露出面積と上記式（１）及び（２）から予測することができる。このため、予測される水素発生量の精度がより向上する。これは、以下の理由によるものである。
すなわち、潤滑剤の温度が上昇すると、水素発生量は、熱による潤滑剤からの水素発生量も含むこととなる。特に、潤滑剤の温度が高いほど、水素発生量に占める熱による潤滑剤からの水素発生量の割合は高くなる。そのため、水素発生量を予測する際に、すべりによる水素発生量ΔＨ１のみならず、熱による水素発生量ΔＨ２も考慮されれば、それによって算出される水素発生量は、より実際の水素発生量に近づくものと考えられる。そのため、予測される水素発生量の精度がより向上すると考えられる。なお、式（１）及び（２）におけるＥａ、Ｅｂ、Ｂ及びＣの値が求められた後は、新生面の露出面積、潤滑剤の温度、式（１）及び（２）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１及び水素発生量ΔＨ２を算出できるため、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を容易に予測することができる。
【0011】
上記水素発生量予測方法において、金属接触割合はインピーダンス法によって算出されてよい。
本発明のさらに別の側面は、密閉容器内で２つの摺動部材を互いに摺動させながら、少なくとも前記２つの摺動部材の間に介在される潤滑剤からの水素発生量を測定することが可能な水素発生試験装置であって、前記２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置を備え、前記２つの摺動部材は、前記２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能であり、前記インピーダンスが前記２つの摺動部材の金属接触割合を算出するのに用いられ、前記金属接触割合及び前記すべり速度は、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出するのに用いられる、水素発生試験装置を提供する。
この水素発生試験装置によれば、密閉容器内で２つの摺動部材を互いに摺動させながら、少なくとも２つの摺動部材の間に介在される潤滑剤からの水素発生量を測定することが可能である。一方、インピーダンス測定装置により、２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定することができる。このため、このインピーダンスを用いて、２つの摺動部材の間の金属接触割合を求め、すべり速度及び金属接触割合を用いて２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積算出することができる。
また、２つの摺動部材は、２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能である。このため、上記水素発生試験装置によれば、新生面の露出面積と水素発生量との相関関係を求めることができる。ここで、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、潤滑剤からの水素発生量は、転動装置における水素発生量を反映することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、上記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測することができる。
本発明のさらに別の側面は、密閉容器内で２つの摺動部材を互いに摺動させながら、少なくとも前記２つの摺動部材の間に介在される潤滑剤からの水素発生量を測定することが可能な水素発生試験装置であって、前記２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置を備え、前記２つの摺動部材は、前記２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能であり、前記インピーダンスが前記２つの摺動部材の金属接触割合を算出するのに用いられ、前記金属接触割合及び前記すべり速度は、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出するのに用いられる、水素発生試験装置を提供する。
この水素発生試験装置によれば、密閉容器内で２つの摺動部材を互いに摺動させながら、少なくとも２つの摺動部材の間に介在される潤滑剤からの水素発生量を測定することが可能である。一方、インピーダンス測定装置により、２つの摺動部材の間のインピーダンスを測定することができる。このため、このインピーダンスを用いて、２つの摺動部材の間の金属接触割合を求め、すべり速度及び金属接触割合を用いて２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積算出することができる。
また、２つの摺動部材は、２つの摺動部材の間のすべり速度を変更させることが可能である。このため、上記水素発生試験装置によれば、新生面の露出面積と水素発生量との相関関係を求めることができる。ここで、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、潤滑剤からの水素発生量は、転動装置における水素発生量を反映することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、転動装置における新生面の露出面積であれば、上記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測することができる。
【0012】
本発明のさらに別の側面は、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法であって、２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記潤滑剤からの水素発生量を測定する水素発生量測定工程と、前記水素発生量に基づいて前記摺動部材に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値を決定する閾値決定工程と、前記潤滑剤を用いる前記転動装置における水素発生量を予測する水素発生量予測工程と、前記水素発生量の閾値と前記水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、前記転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する評価工程とを含み、前記水素発生量予測工程が、上述した転動装置における水素発生量予測方法によって行われる、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法を提供する。
この転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法によれば、水素発生量予測工程が、上記転動装置における水素発生量予測方法によって行われ、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる。このため、水素発生量の閾値と水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、転動装置の白色組織剥離の可能性を評価することができる。
この転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法によれば、水素発生量予測工程が、上記転動装置における水素発生量予測方法によって行われ、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる。このため、水素発生量の閾値と水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、転動装置の白色組織剥離の可能性を評価することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる転動装置における水素発生量予測方法、これに用いられる水素発生試験装置、及び、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を正面方向から示す概略部分断面図である。
【図2】本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を上面方向から示す概略部分断面図である。
【図5】すべり速度とすべりによる水素発生量との関係を示すグラフである。
【図6】すべり速度と金属接触割合との関係を示すグラフである。
【図7】新生面積露出面積とすべりによる水素発生量との関係を示すグラフである。
【図8】潤滑剤の温度と新生面露出面積当たりの水素発生量との関係を示すグラフである。
【図9】潤滑剤の温度と熱による水素発生量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】
【0015】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0016】
＜水素発生試験装置＞
図１は、本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を正面方向から示す概略部分断面図であり、図２は、本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を上面方向から示す概略部分断面図である。
図１は、本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を正面方向から示す概略部分断面図であり、図２は、本発明の一側面に係る転動装置における水素発生量予測方法に用いられる水素発生試験装置の一例を上面方向から示す概略部分断面図である。
【0017】
図１及び図２に示されるように、水素発生試験装置１は、二円筒試験機構９と、密閉容器２とを有している。二円筒試験機構９は、円筒状で金属製の摺動部材２０と円筒状の金属製の摺動部材２１とを有している。摺動部材２０、２１を構成する金属は、転がり軸受や滑り軸受などの転動装置に用いられる材料と同等でよく、このような金属としては、例えば鋼が用いられる。一方の摺動部材２０は、中心軸周りに回転可能な軸１０ａの一端に固定され、他方の摺動部材２１は、中心軸周りに回転可能な軸１０ｂの一端に固定されている。そして、摺動部材２０及び摺動部材２１は、密閉容器２の内部に収容されている。
【0018】
軸１０ａはオイルシール１５ａを介して密閉容器２に支持され、軸１０ａの他端はモータ１３ａのモータ軸１２ａにカップリング１１ａを介して接続されている。また、軸１０ａのオイルシール１５ａに支持される部位とモータ軸１２ａに接続する部位の中間部位は中間支持用軸受１４ａの内輪によって支持されている。中間支持用軸受１４ａの外輪は図示されないブロックによって支持されている。同様に、軸１０ｂはオイルシール１５ｂを介して密閉容器２に支持され、軸１０ｂの他端はモータ１３ｂのモータ軸１２ｂにカップリング１１ｂを介して接続されている。また、軸１０ｂのオイルシール１５ｂに支持される部位とモータ軸１２ｂに接続する部位の中間部位は中間支持用軸受１４ｂの内輪によって支持されている。中間支持用軸受１４ｂの外輪は図示されないブロックによって支持されている。
【0019】
軸１０ａは、軸間距離変更装置としてのリニアガイド（図示せず）上に固定されて、水平方向（図２のＸ方向）に並進運動によって移動できる。水平方向へ移動する軸１０ａに荷重を負荷することで、軸１０ａと軸１０ｂの二軸間の距離が変更可能であり、軸１０ａに固定された摺動部材２０の周面２２と、軸１０ｂに固定された摺動部材２１の周面２３とを接触させることができる。本実施形態では、軸１０ａがリニアガイド（図示せず）上に固定されて水平方向に並進運動できるが、軸１０ａではなく、軸１０ｂが軸間距離変更装置としてのリニアガイド（図示せず）上に固定されて水平方向に並進運動によって移動できる態様でも構わず、軸１０ａまたは軸１０ｂのうち、少なくともどちらか一方が水平方向に並進運動によって移動できればよい。
【0020】
水素発生試験装置１は、水平方向へ移動する軸１０ａに荷重を負荷し、他方を固定することで、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３とが接触する接触面２４に面圧をかけることができる。オイルシール１５ａ、１５ｂは、軸１０ａ、１０ｂが水平方向に移動した場合でも、その移動を吸収できるように変形することができるオイルシールである。従って、軸１０ａまたは軸１０ｂのうち、少なくともどちらか一方が水平方向に並進運動によって移動した場合であっても、密閉容器２内の密閉性を保つことが可能である。
【0021】
軸１０ａは、接続されたモータ１３ａによって軸中心に回転可能であり、軸１０ｂも、接続されたモータ１３ｂによって軸中心に回転可能である。モータ１３ａ、１３ｂは回転速度が可変できるモータであるため、モータ１３ａの回転速度を変更することによって摺動部材２０の周面２２の周速を変更することができ、モータ１３ｂの回転速度を変更することによって摺動部材２１の周面２３の周速を変更することができる。すなわち、摺動部材２０及び摺動部材２１は、モータ１３ａ、１３ｂにより、摺動部材２０及び摺動部材２１の間のすべり速度（摺動部材２０の周面２２の周速と、摺動部材２１の周面２３の周速との差）を変更することが可能となっている。従って、摺動部材２０の周面２２の周速と摺動部材２１の周面２３の周速とを同じにすれば、摺動部材２０と摺動部材２１とは、すべりの生じない純転がり状態で接触することができ、摺動部材２０の周面２２の周速と摺動部材２１の周面２３の周速とが異なる速度となれば、摺動部材２０と摺動部材２１とは転がりすべり接触状態で接触することができ、摺動部材２０または摺動部材２１のどちらか一方の回転を止めて、他方を回転させれば、摺動部材２０と摺動部材２１とは純すべり接触状態で接触することができる。
【0022】
摺動部材２０と摺動部材２１との接触面２４を潤滑するための潤滑剤として、潤滑油８が密閉容器２の内部に収容されており、潤滑油８は、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３が接触する接触面２４が潤滑油８に十分に浸るまでの高さであって、上部には空間（ヘッドスペース）２５が確保されるような量だけ収容されている。従って、密閉容器２の内部においては、接触面２４を含めた下部側には潤滑油８が満たされ、上部側は潤滑油がないヘッドスペース２５が確保されており、ヘッドスペース２５には空気が収容されている。なお、密閉容器２には空気が収容されているが、密閉容器２内の気体の種類は空気に限られず、空気以外の気体であってもよい。
【0023】
密閉容器２の内部には、潤滑油８を加熱するためのヒータ３が下部側に配置され、接触面２４付近の潤滑油８の温度を検知する温度検知装置５が配置されている。ヒータ３及び温度検知装置５により、潤滑油８の温度が調整される。また、ヘッドスペース２５には、ヘッドスペース２５に溜まった水素を含む気体を吸引するためのガスポート６とヘッドスペース２５の圧力を検知する圧力計４が配置されている。ガスポート６はチューブを介して、水素発生量測定装置であるガスクロマトグラフ７に接続されている。密閉容器２の内部を真空にして評価をしたい場合は、水素発生量測定装置として四重極形質量分析計を用いればよいし、水素発生量測定装置として四重極形質量分析計を用いて評価したい場合は、密閉容器２の内部を真空にすればよい。また、温度検知装置５としては、例えば熱電対が用いられる。
【0024】
水素発生試験装置１は、軸１０ａ、１０ｂの中間支持用軸受１４ａ、１４ｂとカップリング１１ａ、１１ｂを絶縁仕様にし、軸１０ａ、１０ｂを接続し、下記式（３）で表される摺動部材２０と摺動部材２１との間の金属接触割合αを算出するためにインピーダンス測定装置１６をさらに備えてもよい。インピーダンス測定装置１６としては、例えばＬＣＲメータなどを用いることができる。
α＝Ａｒ／Ａａ・・・（３）
上記式（３）中、Ａｒは、２つの摺動部材２０，２１同士の真実接触面の面積（ｍ２）を表し、Ａａは、見かけの接触面２４の面積（ｍ２）を表す。
なお、中間支持用軸受１４ａ、１４ｂとカップリング１１ａ、１１ｂは、必ずしも絶縁仕様である必要ない。
α＝Ａｒ／Ａａ・・・（３）
上記式（３）中、Ａｒは、２つの摺動部材２０，２１同士の真実接触面の面積（ｍ２）を表し、Ａａは、見かけの接触面２４の面積（ｍ２）を表す。
なお、中間支持用軸受１４ａ、１４ｂとカップリング１１ａ、１１ｂは、必ずしも絶縁仕様である必要ない。
【0025】
水素発生試験装置１は、摺動部材２０と摺動部材２１は円筒状であって、摺動部材２０及び摺動部材２１をそれぞれ固定して中心軸周りに変速回転可能な軸１０ａ、１０ｂを備え、軸１０ａ、１０ｂの軸間距離が変更可能であり、軸間距離の変更により摺動部材２０及び摺動部材２１が摺動可能に接触する二円筒試験機構９を用いている。このため、摺動部材２０と摺動部材２１の接触面２４の面圧、摺動部材２０の回転による周速と摺動部材２１の回転による周速、潤滑油８の温度を変更することにより、見かけの接触面２４の面積及び金属接触割合を変更することが可能である。
【0026】
また、水素発生試験装置１では、摺動部材２０及び摺動部材２１は互いに中心軸周りに変速回転可能であり、摺動部材２０の回転による周速と摺動部材２１の回転による周速を任意に制御できる。従って、純すべり条件だけではなく、転動装置と同じ転がりすべり接触条件や、純転がり条件を再現して評価を行うことができる。
【0027】
さらに、水素発生試験装置１が、軸１０ａ、１０ｂを接続するインピーダンス測定装置１６を備える場合には、摺動部材２０及び摺動部材２１の金属接触割合αを算出することが可能となる。
【0028】
また、水素発生試験装置１では、密閉容器２を用いて摺動部材２０及び摺動部材２１を収容し、密閉容器２のヘッドスペース２５内部は空気が収容されている。従って、試験雰囲気が真空に限定されてしまうことなく、大気環境下で試験を行うことができる。
【0029】
＜転動装置における水素発生量予測方法＞
（第１実施形態）
次に、本発明の転動装置における水素発生量予測方法の第１実施形態について説明する。
（第１実施形態）
次に、本発明の転動装置における水素発生量予測方法の第１実施形態について説明する。
【0030】
まず、水素発生試験装置１を用いて、２つの摺動部材２０，２１を、２つの摺動部材２０，２１の間に潤滑油８を介在させて接触面２４で互いに摺動させながら、２つの摺動部材２０，２１の摺動開始からｔ（ｓ）経過後に、２つの摺動部材２０，２１の直接接触による新生面の露出面積を算出し、潤滑油８からの水素発生量を測定する。
このとき、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３とが接触する接触面２４における面圧（ＧＰａ）、すべり速度Ｖ（ｍ／ｓ）、潤滑油８の温度Ｔ（Ｋ）、潤滑油８の引込み速度ｖ（ｍ／ｓ）は、一定に保持する。
ここで、すべり速度Ｖとは、２つの摺動部材２０，２１同士の間のすべり速度であり、摺動部材２０の周面２２における周速と摺動部材２１の周面２３における周速との差である。引込み速度ｖとは、摺動部材２０の周面２２における周速と摺動部材２１の周面２３における周速との平均である。例えば、摺動部材２０の周面２２における周速が１．５ｍ／ｓであり、摺動部材２１の周面２３における周速が０．５ｍ／ｓの場合は、すべり速度Ｖは、（１．５－０．５）＝１ｍ／ｓであり、引込み速度は、（１．５＋０．５）／２＝１ｍ／ｓである。
このとき、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３とが接触する接触面２４における面圧（ＧＰａ）、すべり速度Ｖ（ｍ／ｓ）、潤滑油８の温度Ｔ（Ｋ）、潤滑油８の引込み速度ｖ（ｍ／ｓ）は、一定に保持する。
ここで、すべり速度Ｖとは、２つの摺動部材２０，２１同士の間のすべり速度であり、摺動部材２０の周面２２における周速と摺動部材２１の周面２３における周速との差である。引込み速度ｖとは、摺動部材２０の周面２２における周速と摺動部材２１の周面２３における周速との平均である。例えば、摺動部材２０の周面２２における周速が１．５ｍ／ｓであり、摺動部材２１の周面２３における周速が０．５ｍ／ｓの場合は、すべり速度Ｖは、（１．５－０．５）＝１ｍ／ｓであり、引込み速度は、（１．５＋０．５）／２＝１ｍ／ｓである。
【0031】
このとき、新生面の露出面積Ｓ（ｍ２）は、２つの摺動部材２０，２１同士の金属接触割合α及びすべり速度Ｖを用いて算出される。具体的には、新生面の露出面積Ｓは、下記式（Ｘ）に基づいて算出される。
新生面の露出面積Ｓ＝Ｄ×Ｖ×ｔ・・・（Ｘ）
上記式（Ｘ）中、Ｄは、２つの摺動部材２０，２１の間の見かけの接触面２４における真実接触面の幅（ｍ）を表し、Ｖはすべり速度（ｍ／ｓ）を表し、ｔは接触時間（ｓ）を表し、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３とが接触する時間である。ここで、図３に示すように、見かけの接触面２４においては通常、複数の真実接触面２６が存在するが、ここでは、図４に示すように、複数の真実接触面２６の合計面積と等しい面積を有する１つの円形の真実接触面２７を考え、この真実接触面２７の直径Ｄ（ｍ）を真実接触面の幅とする。Ｄは具体的には下記式（Ｙ）で表される。
Ｄ＝２×（α×Ａａ／π）１／２・・・・・（Ｙ）
上記式（Ｙ）中、Ａａは、見かけの接触面２４の面積（ｍ２）を表し、αは、下記式（３）で表される金属接触割合を表す。
α＝Ａｒ／Ａａ・・・（３）
上記式（３）中、Ａｒは、真実接触面２７の面積（ｍ２）を表す。
ここで、見かけの接触面２４の面積Ａａは、例えばヘルツの接触理論より求められる。
金属接触割合αは、例えばインピーダンス法によって算出される。インピーダンス法では、水素発生試験装置１のインピーダンス測定装置１６によって、摺動部材２０と摺動部材２１との間に交流電圧を印加し、摺動部材２０，潤滑油８及び摺動部材２１によって形成される電気回路におけるインピーダンスＺ及び位相角θを測定して出力し、インピーダンスＺ及び位相角θに基づいて金属接触割合αが算出される。
新生面の露出面積Ｓ＝Ｄ×Ｖ×ｔ・・・（Ｘ）
上記式（Ｘ）中、Ｄは、２つの摺動部材２０，２１の間の見かけの接触面２４における真実接触面の幅（ｍ）を表し、Ｖはすべり速度（ｍ／ｓ）を表し、ｔは接触時間（ｓ）を表し、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３とが接触する時間である。ここで、図３に示すように、見かけの接触面２４においては通常、複数の真実接触面２６が存在するが、ここでは、図４に示すように、複数の真実接触面２６の合計面積と等しい面積を有する１つの円形の真実接触面２７を考え、この真実接触面２７の直径Ｄ（ｍ）を真実接触面の幅とする。Ｄは具体的には下記式（Ｙ）で表される。
Ｄ＝２×（α×Ａａ／π）１／２・・・・・（Ｙ）
上記式（Ｙ）中、Ａａは、見かけの接触面２４の面積（ｍ２）を表し、αは、下記式（３）で表される金属接触割合を表す。
α＝Ａｒ／Ａａ・・・（３）
上記式（３）中、Ａｒは、真実接触面２７の面積（ｍ２）を表す。
ここで、見かけの接触面２４の面積Ａａは、例えばヘルツの接触理論より求められる。
金属接触割合αは、例えばインピーダンス法によって算出される。インピーダンス法では、水素発生試験装置１のインピーダンス測定装置１６によって、摺動部材２０と摺動部材２１との間に交流電圧を印加し、摺動部材２０，潤滑油８及び摺動部材２１によって形成される電気回路におけるインピーダンスＺ及び位相角θを測定して出力し、インピーダンスＺ及び位相角θに基づいて金属接触割合αが算出される。
【0032】
一方、潤滑油８からの水素発生量は、密閉容器２内のヘッドスペース２５から、ガスポート６及びチューブを介してガスクロマトグラフ７に、水素を含む気体を回収し、ガスクロマトグラフ７で分析を行うことにより測定する。水素発生量は、気体中の水素濃度（ｐｐｍ）で表される。
このとき、水素発生量Ｈは、水素発生量が安定するまで同一条件で繰り返し測定し、安定した水素発生量を測定値として用いることが好ましい。潤滑油８中には、溶存する水分が存在し、この水分が分解して水素を発生させる可能性があるが、水素発生量を同一条件で繰り返し測定した後は、溶存水分による水素発生量を低下させることができる。そのため、予測される水素発生量の予測精度がより向上する。
このとき、水素発生量Ｈは、水素発生量が安定するまで同一条件で繰り返し測定し、安定した水素発生量を測定値として用いることが好ましい。潤滑油８中には、溶存する水分が存在し、この水分が分解して水素を発生させる可能性があるが、水素発生量を同一条件で繰り返し測定した後は、溶存水分による水素発生量を低下させることができる。そのため、予測される水素発生量の予測精度がより向上する。
【0033】
次に、２つの摺動部材２０，２１同士の金属接触割合α、すべり速度Ｖ及び接触時間ｔを変更することによって新生面の露出面積Ｓを変更し、水素発生試験装置１で水素を発生させる。以降、この操作を繰り返す。
【0034】
以上のようにして、新生面の露出面積Ｓと水素発生量Ｈとの相関関係を求める。但し、この相関関係を求める間は、例えば潤滑油８の温度Ｔ（Ｋ）及び潤滑油８の引込み速度ｖは一定に保持する。なお、上記相関関係を求める場合、接触時間ｔは必ずしも変更しなくてよく、一定であってもよい。
【0035】
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積Ｓは、すべり速度Ｖを用いて算出され、すべり速度Ｖは、２つの摺動部材２０，２１の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、潤滑油８からの水素発生量は、転動装置における潤滑油からの水素発生量を反映することが可能である。したがって、新生面の露出面積Ｓが、潤滑油を用いる転動装置における新生面の露出面積であれば、上記相関関係から、転動装置における潤滑油からの水素発生量を予測することができる。
【0036】
ここで、潤滑油を用いる転動装置における新生面の露出面積Ｓ１は、水素発生試験装置１における新生面の露出面積Ｓと同様にして求めることができる。具体的には、新生面の露出面積Ｓ１は、下記式（Ｘ１）で表される。
新生面の露出面積Ｓ１＝Ｄ１×Ｖ１×ｔ１・・・（Ｘ１）
上記式（Ｘ１）中、Ｄ１は、転動装置における摺動部材同士の真実接触面の幅（ｍ）を表し、Ｖ１はすべり速度（ｍ／ｓ）を表し、ｔ１は接触時間（ｓ）を表す。ここで、真実接触面は、通常は接触面において複数存在するが、ここでは、複数の真実接触面の合計面積と等しい面積を有する１つの円形の新生面を考え、この真実接触面の直径Ｄ１（ｍ）を新生面の幅とする。Ｄ１は具体的には下記式（Ｙ１）で表される。
Ｄ１＝２×（α１×Ａａ１／π）１／２・・・（Ｙ１）
上記式（Ｙ１）中、Ａａ１は、見かけの接触面の面積（ｍ２）を表し、α１は、下記式（３Ａ）で表される金属接触割合を表す。
α＝Ａｒ１／Ａａ１・・・（３Ａ）
上記式（３Ａ）中、Ａｒ１は、真実接触面の面積（ｍ２）を表す。
ここで、見かけの接触面の面積Ａａ１は、水素発生試験装置１の２つの摺動部材２０、２１の見かけの接触面２４の面積と同様にして求めることができる。なお、Ａａ１は、見かけの接触面の面積を表すが、転動装置は、転動体を複数有しており、各転動体が内輪及び外輪と接触しているため、接触面の面積は、転動体の数と、転動体が内輪及び外輪と接触する面の数に基づいて算出される。
金属接触割合α１は、例えばインピーダンス法によって算出される。インピーダンス法では、転動装置が、内輪と、外輪と、内輪及び外輪の間で内輪の外周及び外輪の内周に摺動可能に設けられる複数の転動体とを備える場合、内輪及び外輪に電気的に接続されるインピーダンス測定装置によって、内輪及び外輪の間に交流電圧を印加し、内輪、複数の転動体及び外輪によって形成される電気回路におけるインピーダンスＺ及び位相角θを測定して出力し、インピーダンスＺ及び位相角θに基づいて金属接触割合αが算出される。
新生面の露出面積Ｓ１＝Ｄ１×Ｖ１×ｔ１・・・（Ｘ１）
上記式（Ｘ１）中、Ｄ１は、転動装置における摺動部材同士の真実接触面の幅（ｍ）を表し、Ｖ１はすべり速度（ｍ／ｓ）を表し、ｔ１は接触時間（ｓ）を表す。ここで、真実接触面は、通常は接触面において複数存在するが、ここでは、複数の真実接触面の合計面積と等しい面積を有する１つの円形の新生面を考え、この真実接触面の直径Ｄ１（ｍ）を新生面の幅とする。Ｄ１は具体的には下記式（Ｙ１）で表される。
Ｄ１＝２×（α１×Ａａ１／π）１／２・・・（Ｙ１）
上記式（Ｙ１）中、Ａａ１は、見かけの接触面の面積（ｍ２）を表し、α１は、下記式（３Ａ）で表される金属接触割合を表す。
α＝Ａｒ１／Ａａ１・・・（３Ａ）
上記式（３Ａ）中、Ａｒ１は、真実接触面の面積（ｍ２）を表す。
ここで、見かけの接触面の面積Ａａ１は、水素発生試験装置１の２つの摺動部材２０、２１の見かけの接触面２４の面積と同様にして求めることができる。なお、Ａａ１は、見かけの接触面の面積を表すが、転動装置は、転動体を複数有しており、各転動体が内輪及び外輪と接触しているため、接触面の面積は、転動体の数と、転動体が内輪及び外輪と接触する面の数に基づいて算出される。
金属接触割合α１は、例えばインピーダンス法によって算出される。インピーダンス法では、転動装置が、内輪と、外輪と、内輪及び外輪の間で内輪の外周及び外輪の内周に摺動可能に設けられる複数の転動体とを備える場合、内輪及び外輪に電気的に接続されるインピーダンス測定装置によって、内輪及び外輪の間に交流電圧を印加し、内輪、複数の転動体及び外輪によって形成される電気回路におけるインピーダンスＺ及び位相角θを測定して出力し、インピーダンスＺ及び位相角θに基づいて金属接触割合αが算出される。
【0037】
（第２実施形態）
次に、本発明の転動装置における水素発生量予測方法の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、水素発生試験装置１を用いて、２つの摺動部材２０，２１を、２つの摺動部材２０、２１の間に潤滑剤を介在させて接触面２４で互いに摺動させながら、２つの摺動部材２０，２１の摺動開始からｔ（ｓ）経過後に、２つの摺動部材２０，２１の直接接触による新生面の露出面積を算出する（第１工程）。
新生面の露出面積は、２つの摺動部材２０，２１の金属接触割合α及びすべり速度Ｖを用いて算出される。具体的には、新生面の露出面積Ｓは、上記第１実施形態と同様にして測定することができる。
次に、新生面の露出面積Ｓと、下記式（１）とに基づいて、見かけの接触面２４からのすべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する（第２工程）。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
上記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、新生面との反応における潤滑油８の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、潤滑油８の温度（Ｋ）を表す。
なお、上記式（１）は、新生面の露出面積当たりの水素発生量がアレニウスの法則に従うとの推測の下、本発明者らが実験を行い、見出したものである。
次に、本発明の転動装置における水素発生量予測方法の第２実施形態について説明する。
本実施形態では、水素発生試験装置１を用いて、２つの摺動部材２０，２１を、２つの摺動部材２０、２１の間に潤滑剤を介在させて接触面２４で互いに摺動させながら、２つの摺動部材２０，２１の摺動開始からｔ（ｓ）経過後に、２つの摺動部材２０，２１の直接接触による新生面の露出面積を算出する（第１工程）。
新生面の露出面積は、２つの摺動部材２０，２１の金属接触割合α及びすべり速度Ｖを用いて算出される。具体的には、新生面の露出面積Ｓは、上記第１実施形態と同様にして測定することができる。
次に、新生面の露出面積Ｓと、下記式（１）とに基づいて、見かけの接触面２４からのすべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する（第２工程）。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
上記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、新生面との反応における潤滑油８の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、潤滑油８の温度（Ｋ）を表す。
なお、上記式（１）は、新生面の露出面積当たりの水素発生量がアレニウスの法則に従うとの推測の下、本発明者らが実験を行い、見出したものである。
【0038】
上記水素発生量予測方法によれば、新生面の露出面積は、すべり速度を用いて算出され、すべり速度は、２つの摺動部材２０，２１の間で、転動装置における純転がり条件又は転がりすべり条件を実現することが可能である。このため、すべりによる水素発生量ΔＨ１は、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を実現することが可能である。したがって、新生面の露出面積が、潤滑剤を用いる転動装置における新生面の露出面積であれば、新生面の露出面積と上記式（１）から、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる。なお、式（１）におけるＥａ及びＢの値が求められた後は、水素発生試験装置１を使用せず、新生面の露出面積、潤滑油８の温度及び上記式（１）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１を算出できるため、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を容易に予測することができる。
【0039】
本実施形態の水素発生量予測方法は、下記式（２）に基づいて、熱による潤滑剤からの水素発生量ΔＨ２を算出する工程をさらに含み、水素発生量ΔＨ１及び水素発生量ΔＨ２に基づいて、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測してもよい。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
上記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における潤滑油８の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、潤滑油８の温度（Ｋ）を表す。
なお、上記式（２）は、熱による潤滑油８からの水素発生量ΔＨ２がアレニウスの法則に従うとの推測の下、本発明者らが、実験を行い、見出したものである。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
上記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における潤滑油８の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、潤滑油８の温度（Ｋ）を表す。
なお、上記式（２）は、熱による潤滑油８からの水素発生量ΔＨ２がアレニウスの法則に従うとの推測の下、本発明者らが、実験を行い、見出したものである。
【0040】
上記水素発生量予測方法によれば、転動装置における潤滑油８からの水素発生量が、新生面の露出面積と上記式（１）及び（２）から予測することができる。このため、予測される水素発生量の精度がより向上する。これは、以下の理由によるものである。
すなわち、潤滑油８の温度が上昇すると、水素発生量は、熱による潤滑油８からの水素発生量も含むこととなる。特に、潤滑油８の温度が高いほど、水素発生量に占める熱による潤滑油８からの水素発生量の割合は高くなる。そのため、水素発生量を予測する際に、すべりによる水素発生量ΔＨ１のみならず、熱による水素発生量ΔＨ２も考慮されれば、それによって算出される水素発生量は、より実際の水素発生量に近づくものと考えられる。そのため、予測される水素発生量の精度がより向上すると考えられる。
なお、式（１）及び（２）におけるＥａ、Ｅｂ、Ｂ及びＣの値が求められた後は、水素発生試験装置１を使用せず、新生面の露出面積、潤滑油８の温度、式（１）及び（２）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１及び水素発生量ΔＨ２を算出できるため、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を容易に予測することができる。
すなわち、潤滑油８の温度が上昇すると、水素発生量は、熱による潤滑油８からの水素発生量も含むこととなる。特に、潤滑油８の温度が高いほど、水素発生量に占める熱による潤滑油８からの水素発生量の割合は高くなる。そのため、水素発生量を予測する際に、すべりによる水素発生量ΔＨ１のみならず、熱による水素発生量ΔＨ２も考慮されれば、それによって算出される水素発生量は、より実際の水素発生量に近づくものと考えられる。そのため、予測される水素発生量の精度がより向上すると考えられる。
なお、式（１）及び（２）におけるＥａ、Ｅｂ、Ｂ及びＣの値が求められた後は、水素発生試験装置１を使用せず、新生面の露出面積、潤滑油８の温度、式（１）及び（２）から、机上の計算だけで、水素発生量ΔＨ１及び水素発生量ΔＨ２を算出できるため、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を容易に予測することができる。
【0041】
＜転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法＞
次に、本実施形態の転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法について説明する。
次に、本実施形態の転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法について説明する。
【0042】
まず、水素発生試験装置１を用いて、２つの摺動部材２０，２１を、２つの摺動部材２０，２１の間に潤滑油８を介在させて接触面２４で互いに摺動させながら、潤滑油８からの水素発生量を測定する（水素発生量測定工程）。
このとき、水素発生量の測定は、転動装置における水素発生量予測方法の第１実施形態における水素発生量の測定と同様に行えばよい。
一方、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成されるかどうかを観察する。
このとき、水素発生量の測定は、転動装置における水素発生量予測方法の第１実施形態における水素発生量の測定と同様に行えばよい。
一方、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成されるかどうかを観察する。
【0043】
次に、試験条件を変更して、水素発生量を測定し、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成されるかどうかを観察する。以降、この操作を繰り返す。
そして、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成された場合、そのときの水素発生量を、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値として決定する（閾値決定工程）。
そして、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成された場合、そのときの水素発生量を、２つの摺動部材２０，２１に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値として決定する（閾値決定工程）。
【0044】
次に、潤滑油８を用いる転動装置における水素発生量を予測する（水素発生量予測工程）。
このとき、水素発生量予測工程は、上述した第１実施形態又は第２実施形態の転動装置における水素発生量予測方法によって行う。
このとき、水素発生量予測工程は、上述した第１実施形態又は第２実施形態の転動装置における水素発生量予測方法によって行う。
【0045】
次に、水素発生量の閾値と水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する（評価工程）。
【0046】
この転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法によれば、水素発生量予測工程が、上述した第１実施形態又は第２実施形態の転動装置における水素発生量予測方法によって行われ、転動装置における潤滑剤からの水素発生量を予測することができる。このため、水素発生量の閾値と水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、転動装置の白色組織剥離の可能性を評価することができる。
【0047】
以下、上記第１実施形態及び第２実施形態に関して行われた実験の結果を示す。
＜実験例１：すべり速度と水素発生量の関係評価＞
（水素発生試験装置１Ａ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を７０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面２２，２３の表面粗さＲａを０．０２μｍとした水素発生試験装置１Ａを用意した。
（水素発生試験装置１Ｂ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を７０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｂを用意した。
（水素発生試験装置１Ｃ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を９０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｃを用意した。
（水素発生試験装置１Ｄ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を８０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｄを用意した。
＜実験例１：すべり速度と水素発生量の関係評価＞
（水素発生試験装置１Ａ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を７０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面２２，２３の表面粗さＲａを０．０２μｍとした水素発生試験装置１Ａを用意した。
（水素発生試験装置１Ｂ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を７０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｂを用意した。
（水素発生試験装置１Ｃ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を９０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｃを用意した。
（水素発生試験装置１Ｄ）
水素発生試験装置１において、潤滑油８としてＶＧ３２の油を用い、潤滑油８の温度を８０℃、円筒状の鋼製の摺動部材２０，２１（外径：６ｃｍ、厚さ：１．６ｃｍ）の周面の表面粗さＲａを０．０７μｍとした水素発生試験装置１Ｄを用意した。
【0048】
そして、水素発生試験装置１Ａについては、すべり速度を１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、水素発生試験装置１Ｂについては、すべり速度を０ｍ／ｓ、０．６３ｍ／ｓ、１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、水素発生試験装置１Ｃについては、すべり速度を０ｍ／ｓ、０．６３ｍ／ｓ、１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、プロットした。結果を図５に示す。
【0049】
また、水素発生試験装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃについては、すべり速度を０ｍ／ｓ、０．６３ｍ／ｓ、１．２６ｍ／ｓとしたときの金属接触割合αを求め、プロットした。結果を図６に示す。このとき、金属接触割合αはインピーダンス法により求めた。具体的には、水素発生試験装置１のインピーダンス測定装置１６によって、摺動部材２０と摺動部材２１との間に０．２Ｖの交流電圧（周波数：１００ｋＨｚ）を印加し、摺動部材２０，潤滑油８及び摺動部材２１によって形成される電気回路におけるインピーダンスＺ及び位相角θを測定して出力し、インピーダンスＺ及び位相角θに基づいて金属接触割合αを算出した。
【0050】
さらに、水素発生試験装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて、水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定したすべり速度条件での金属接触割合αと、見かけの接触面の面積Ａａとから、式（Ｙ）に基づきＤを算出した。このとき、みかけの接触面は楕円とし、見かけの接触面の面積Ａａはヘルツの接触理論より下記式から求めた。
Ａａ＝π×ａ×ｂ・・・（４）
ここで、a、bはそれぞれ接触面の楕円の長軸半径（ｍ）および短軸半径（ｍ）であり、下記より求めた。
ａ＝μ（３×Ｑ×（θ１＋θ２）／（２×Σρ））１／３・・・（５）
ｂ＝ν（３×Ｑ×（θ１＋θ２）／（２×Σρ））１／３・・・（６）
θ１＝（１－λ１２）／ε１・・・（７）
θ２＝（１－λ２２）／ε２・・・（８）
Σρ＝１／ＲＸ＋１／ＲＹ・・・（９）
１／ＲＸ＝１／ｒ１Ｘ＋１／ｒ２Ｘ・・・（１０）
１／ＲＹ＝１／ｒ１Ｙ＋１／ｒ２Ｙ・・・（１１）
μ＝（２×κ２×Ｅ／π）１／３・・・（１２）
ν＝（２×Ｅ／（π×κ））１／３・・・（１３）
κ＝１．０３３９×ｋ０．６３６・・・（１４）
Ｅ＝１．０００３＋０．５９６８／ｋ・・・（１５）
ｋ＝ＲＸ／ＲＹ・・・（１６）
上記式で、Ｑは摺動部材２０および摺動部材２１同士間の荷重（Ｎ）、λ１、λ２はそれぞれ摺動部材２０および摺動部材２１のポアソン比であり、ε１、ε２はそれぞれ摺動部材２０および摺動部材２１のヤング率（Ｎ／ｍ２）である。また、ｒ１Ｘは摺動部材２０の外径を直径するときの半径（ｍ）、ｒ１Ｙは摺動部材２０の端面（周面２２）の曲率半径（ｍ）、ｒ２Ｘは摺動部材２１の外径を直径するときの半径（ｍ）、ｒ２Ｙは摺動部材２１の端面（周面２３）の曲率半径（ｍ）である。
そして、このＤ、Ｖ及び接触時間ｔと上記式（Ｘ）とから、新生面の露出面積Ｓを求めた。このとき、接触時間ｔは２０時間とした。そして、新生面の露出面積に対するすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）をプロットした。結果を図７に示す。
なお、図５～図７において、水素発生試験装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃの結果はそれぞれ、「△」、「◇」、「□」とした。また、水素発生試験装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおける面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。
図７に示す結果より、新生面の露出面積Ｓと、すべりによる水素発生量ΔＨ１とは、潤滑油の温度が７０℃及び９０℃のいずれの場合でも、良い相関が見られていることが分かった。
Ａａ＝π×ａ×ｂ・・・（４）
ここで、a、bはそれぞれ接触面の楕円の長軸半径（ｍ）および短軸半径（ｍ）であり、下記より求めた。
ａ＝μ（３×Ｑ×（θ１＋θ２）／（２×Σρ））１／３・・・（５）
ｂ＝ν（３×Ｑ×（θ１＋θ２）／（２×Σρ））１／３・・・（６）
θ１＝（１－λ１２）／ε１・・・（７）
θ２＝（１－λ２２）／ε２・・・（８）
Σρ＝１／ＲＸ＋１／ＲＹ・・・（９）
１／ＲＸ＝１／ｒ１Ｘ＋１／ｒ２Ｘ・・・（１０）
１／ＲＹ＝１／ｒ１Ｙ＋１／ｒ２Ｙ・・・（１１）
μ＝（２×κ２×Ｅ／π）１／３・・・（１２）
ν＝（２×Ｅ／（π×κ））１／３・・・（１３）
κ＝１．０３３９×ｋ０．６３６・・・（１４）
Ｅ＝１．０００３＋０．５９６８／ｋ・・・（１５）
ｋ＝ＲＸ／ＲＹ・・・（１６）
上記式で、Ｑは摺動部材２０および摺動部材２１同士間の荷重（Ｎ）、λ１、λ２はそれぞれ摺動部材２０および摺動部材２１のポアソン比であり、ε１、ε２はそれぞれ摺動部材２０および摺動部材２１のヤング率（Ｎ／ｍ２）である。また、ｒ１Ｘは摺動部材２０の外径を直径するときの半径（ｍ）、ｒ１Ｙは摺動部材２０の端面（周面２２）の曲率半径（ｍ）、ｒ２Ｘは摺動部材２１の外径を直径するときの半径（ｍ）、ｒ２Ｙは摺動部材２１の端面（周面２３）の曲率半径（ｍ）である。
そして、このＤ、Ｖ及び接触時間ｔと上記式（Ｘ）とから、新生面の露出面積Ｓを求めた。このとき、接触時間ｔは２０時間とした。そして、新生面の露出面積に対するすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）をプロットした。結果を図７に示す。
なお、図５～図７において、水素発生試験装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃの結果はそれぞれ、「△」、「◇」、「□」とした。また、水素発生試験装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおける面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。
図７に示す結果より、新生面の露出面積Ｓと、すべりによる水素発生量ΔＨ１とは、潤滑油の温度が７０℃及び９０℃のいずれの場合でも、良い相関が見られていることが分かった。
【0051】
＜実験例２：潤滑油の温度と新生面の露出面積当たりの水素発生量の関係評価＞
図７に示す結果より、新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
また、温度の影響を詳しく調べるため、潤滑油８の温度を８０℃とした水素発生試験装置１Ｄを用いた追加の試験を実施した。この追加の試験においては、すべり速度を１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、金属接触割合αを求めた。面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。そして、水素発生試験装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを用いた試験の場合と同様に新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
また、潤滑油８の温度を７０℃および９０℃とした水素発生試験装置１Ｂおよび１Ｃを用いた追加の試験を実施した。この追加の試験においては、すべり速度を１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、金属接触割合αを求めた。面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。そして、同様に新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
そして、１０３／Ｔに対して新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）をプロットした。結果を図８に示す。なお、縦軸は対数表示とした。
図８に示す結果より、温度の逆数と新生面の露出面積当たりの水素発生量の対数との関係には良好な相関があり、すべりによる水素発生はアレニウスの法則に従うことが示唆される。
図７に示す結果より、新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
また、温度の影響を詳しく調べるため、潤滑油８の温度を８０℃とした水素発生試験装置１Ｄを用いた追加の試験を実施した。この追加の試験においては、すべり速度を１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、金属接触割合αを求めた。面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。そして、水素発生試験装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを用いた試験の場合と同様に新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
また、潤滑油８の温度を７０℃および９０℃とした水素発生試験装置１Ｂおよび１Ｃを用いた追加の試験を実施した。この追加の試験においては、すべり速度を１．２６ｍ／ｓとしたときのすべりによる水素発生量ΔＨ１（ｐｐｍ）を測定し、金属接触割合αを求めた。面圧は２．３ＧＰａ、引込み速度は１．６ｍ／ｓ、接触時間（試験時間）は２０時間とした。そして、同様に新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）を求めた。
そして、１０３／Ｔに対して新生面の露出面積当たりの水素発生量（ΔＨ１／Ｓ）をプロットした。結果を図８に示す。なお、縦軸は対数表示とした。
図８に示す結果より、温度の逆数と新生面の露出面積当たりの水素発生量の対数との関係には良好な相関があり、すべりによる水素発生はアレニウスの法則に従うことが示唆される。
【0052】
＜実験例３：潤滑油の温度と熱による水素発生量の関係評価＞
水素発生試験装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、すべり速度を０ｍ／ｓとしたときの水素発生量を、熱による水素発生量（ΔＨ２）として測定し、プロットした。結果を図９に示す。なお、縦軸は対数表示とした。
図９に示す結果より、温度の逆数と熱による水素発生量の対数との関係には良好な相関があり、熱による水素発生はアレニウスの法則に従うことが示唆される。
水素発生試験装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、すべり速度を０ｍ／ｓとしたときの水素発生量を、熱による水素発生量（ΔＨ２）として測定し、プロットした。結果を図９に示す。なお、縦軸は対数表示とした。
図９に示す結果より、温度の逆数と熱による水素発生量の対数との関係には良好な相関があり、熱による水素発生はアレニウスの法則に従うことが示唆される。
【0053】
尚、上記実験例１～３では、潤滑油としてＶＧ３２のみの結果が示されているが、ＶＧ３２とは異なる油種が使用された場合であっても、各種因子（すべり速度、新生面露出面積）と水素発生量との間、潤滑油の温度の逆数と新生面露出面積当たりの水素発生量との間、及び、潤滑油の温度の逆数と熱による水素発生量との間で、良好な相関関係が得られると考えられる。これは、油種によらず、新生面露出面積や温度は水素発生の因子になると考えられるためである。
また、本実施形態における水素発生試験装置１では、潤滑剤として潤滑油８を使用したが、潤滑油ではなく、グリースや固体潤滑剤を使用しても構わない。グリースや固体潤滑剤を使用する場合は、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３が接触する接触面２４をグリースや固体潤滑剤で浸すために、例えば、グリースガンなどを用いて接触面２４にグリースや固体潤滑剤を供給すればよい。
また、本実施形態における水素発生試験装置１では、潤滑剤として潤滑油８を使用したが、潤滑油ではなく、グリースや固体潤滑剤を使用しても構わない。グリースや固体潤滑剤を使用する場合は、摺動部材２０の周面２２と摺動部材２１の周面２３が接触する接触面２４をグリースや固体潤滑剤で浸すために、例えば、グリースガンなどを用いて接触面２４にグリースや固体潤滑剤を供給すればよい。
【符号の説明】
【0054】
１…水素発生試験装置、２…密閉容器、３…ヒータ、４…圧力計、５…温度検知手段、６…ガスポート、７…ガスクロマトグラフ、８…潤滑油、９…二円筒試験機構、１０ａ，１０ｂ…軸、１１ａ，１１ｂ…カップリング、１２ａ，１２ｂ…モータ軸、１３ａ，１３ｂ…モータ、１４ａ，１４ｂ…中間支持用軸受、１５ａ，１５ｂ…オイルシール、１６…インピーダンス測定装置、２０，２１…摺動部材、２２，２３…周面、２４…見かけの接触面、２５…ヘッドスペース、２６、２７…真実接触面。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2024-03-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出し、前記潤滑剤からの水素発生量を測定する操作を、試験条件を変更しつつ繰り返すことにより、前記新生面の露出面積と前記水素発生量との相関関係を求める第４工程と、
実機である転動装置における新生面の露出面積を求めて、この新生面の露出面積に基づき、前記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測する第５工程とを含み、
前記第４工程における前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
実機である転動装置における新生面の露出面積を求めて、この新生面の露出面積に基づき、前記相関関係から、転動装置における水素発生量を予測する第５工程とを含み、
前記第４工程における前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
【請求項2】
試験条件において、２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記２つの摺動部材の直接接触による新生面の露出面積を算出する第１工程と、
前記新生面の露出面積と、下記式（１）とに基づいて、すべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する第２工程と、
実機である転動装置における新生面の露出面積を求めて、この新生面の露出面積に基づいて、前記式（１）から、転動装置におけるすべりによる水素発生量を予測する第３工程とを含み、
前記第１工程における前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
前記新生面の露出面積と、下記式（１）とに基づいて、すべりによる水素発生量ΔＨ１を算出する第２工程と、
実機である転動装置における新生面の露出面積を求めて、この新生面の露出面積に基づいて、前記式（１）から、転動装置におけるすべりによる水素発生量を予測する第３工程とを含み、
前記第１工程における前記新生面の露出面積が、前記２つの摺動部材の金属接触割合及びすべり速度を用いて算出される、転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ１／Ｓ＝Ｂ×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）・・・（１）
（前記式（１）中、Ｂは定数を表し、Ｓは、前記新生面の露出面積（ｍ２）を表し、Ｅａは、前記新生面との反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
【請求項3】
下記式（２）に基づいて、熱による水素発生量ΔＨ２を算出する工程をさらに含む、請求項２に記載の転動装置における水素発生量予測方法。
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
ΔＨ２＝Ｃ×ｅｘｐ（－Ｅｂ／ＲＴ）・・・・・・（２）
（前記式（２）中、Ｃは定数を表し、Ｅｂは、熱による反応における前記潤滑剤の活性化エネルギ－（Ｊ／ｍｏｌ）を表し、Ｒは、気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を表し、Ｔは、前記潤滑剤の温度（Ｋ）を表す。）
【請求項4】
前記金属接触割合がインピーダンス法によって算出される、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法。
【請求項5】
転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法であって、
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記潤滑剤からの水素発生量を測定し、前記２つの摺動部材に白色組織剥離が形成されるかどうかを観察する操作を、試験条件を変更しつつ繰り返すことにより、前記摺動部材に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値を決定する閾値決定工程と、
前記潤滑剤を用いる前記転動装置における水素発生量を予測する水素発生量予測工程と、
前記水素発生量の閾値と前記水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、前記転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する評価工程とを含み、
前記水素発生量予測工程が、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法によって行われる、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法。
２つの摺動部材を、前記２つの摺動部材の間に潤滑剤を介在させて接触面で互いに摺動させながら、前記潤滑剤からの水素発生量を測定し、前記２つの摺動部材に白色組織剥離が形成されるかどうかを観察する操作を、試験条件を変更しつつ繰り返すことにより、前記摺動部材に白色組織剥離が形成される場合の水素発生量の閾値を決定する閾値決定工程と、
前記潤滑剤を用いる前記転動装置における水素発生量を予測する水素発生量予測工程と、
前記水素発生量の閾値と前記水素発生量予測工程で予測された水素発生量とを比較することにより、前記転動装置の白色組織剥離の可能性を評価する評価工程とを含み、
前記水素発生量予測工程が、請求項１又は２に記載の転動装置における水素発生量予測方法によって行われる、転動装置における白色組織剥離の可能性評価方法。