特許 7668087 転がり軸受の水素脆性剥離評価試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-16

(45)【発行日】2025-04-24

(54)【発明の名称】転がり軸受の水素脆性剥離評価試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/04 20190101AFI20250417BHJP

【ＦＩ】

G01M13/04

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019183094

(22)【出願日】2019-10-03

(65)【公開番号】P2021060222

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-09-15

【審判番号】

【審判請求日】2024-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 克明

(72)【発明者】

【氏名】山口 徹

【合議体】

【審判長】南 宏輔

【審判官】瓦井 秀憲

【審判官】▲高▼見 重雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８１１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６４８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８０９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】木野 伸郎 、尾谷 敬造, 転動疲労寿命に及ぼす水素の影響とその対策, 材料とプロセス：日本鉄鋼協会講演論文集, 日本, 2002年, Vol.15, pp.1016-1019

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01M 13/04

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軌道面を含む回転輪である第１軌道輪と、前記第１軌道面に対向している第２軌道面を含む静止輪である第２軌道輪と、前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に配置されている転動体とを有する転がり軸受を準備する工程と、
前記第１軌道面と前記第２軌道面との間に前記転動体を介して荷重が加えられた状態において、前記第１軌道輪に中心軸周りの回転を加える工程とを備え、
前記第１軌道輪、前記第２軌道輪及び前記転動体は、鋼により形成されており、
前記第１軌道面及び前記第２軌道面は、前記回転の間、全面にわたって常に潤滑油に浸漬されており、
前記潤滑油は、水を実質的に含有せず、
前記回転が行われている間、前記潤滑油の温度は、１００℃以上であり、
前記回転に伴い、前記第１軌道面及び前記第２軌道面の少なくともいずれかに金属新生面が形成されるとともに、前記潤滑油が周囲からの酸素を遮断して前記金属新生面上に酸化膜が形成されることを抑止し、トロイボケミケル反応により生じた水素を前記鋼中に侵入させて水素脆性を生じさせる、水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項2】

前記転がり軸受は、ラジアル玉軸受であり、
前記中心軸は、水平方向に沿っており、
前記荷重は、前記中心軸に直交する方向に沿って加えられている、請求項１に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項3】

前記荷重は、鉛直下方から鉛直上方に向かって加えられている、請求項２に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項4】

前記転がり軸受は、スラスト玉軸受であり、
前記中心軸は、鉛直方向に沿っており、
前記荷重は、鉛直方向に沿って加えられている、請求項１に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項5】

前記潤滑油中における水の含有量は、１００質量ｐｐｍ以上２００質量ｐｐｍ以下である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項6】

前記潤滑油は、ＣＶＴフルードである、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【請求項7】

前記鋼中における水素濃度は、０．０２質量ｐｐｍ以下である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の水素脆性剥離評価試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、転がり軸受の水素脆性剥離評価試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１（濱田 洋志ほか１名，「軸受鋼の引張・圧縮疲労及び転がり疲労に及ぼす水素の影響」，ＮＴＮ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ．７４，第５０頁，２００６年）には、軸受鋼の水素脆性剥離評価試験方法が記載されている。非特許文献１に記載の試験方法では、軸受鋼により形成された２つの円筒試験片を用いて転がりすべり試験が行われる。円筒試験片には、転がりすべり試験に先立って、水素チャージが行われている。そのため、非特許文献１に記載の試験方法によると、軸受鋼の水素脆性剥離の評価を行うことができる。

【0003】

非特許文献２（ＭＩＫＡ ＫＯＨＡＲＡほか２名、「Ｓｔｕｄｙ оｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ оｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ」，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｎｏ．４９，第５３頁，２００６年）には、ボールオンディスク型の摺動試験方法が記載されている。非特許文献１に記載の試験方法では、真空中において、回転する円盤に油膜を介して鋼球が押し付けられることにより、鋼球の表面に新生面が形成される。その結果、トライボケミカル反応により水素が発生し、その水素を検知することにより、鋼球の水素脆性が評価される。

【0004】

しかしながら、非特許文献１及び非特許文献２に記載の試験方法は、試験片に対して水素チャージを予め行う、真空環境下で試験を行うという特殊な条件が必要であるため、転がり軸受の実使用環境下における水素脆性剥離を再現することはできない。

【0005】

特許文献１（特開２０１２－１８１１６７号公報）には、転がり軸受の転がりすべり疲労寿命試験方法が記載されている。特許文献１に記載の試験方法では、第１に、スラスト玉軸受を模した模擬体が準備される。模擬体は、内輪と、外輪と、内輪軌道面と外輪軌道面との間に配置されている転動体である玉とを有している。特許文献１に記載の試験方法では、第２に、内輪軌道面と外輪軌道面との間に荷重が加えられた状態において、内輪が中心軸周りに回転される。この際、内輪軌道面及び外輪軌道面は、潤滑油に浸漬されている。特許文献１に記載の試験方法では、以上の工程により、転がり軸受の水素脆性剥離の評価が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－１８１１６７号公報

【非特許文献】

【0007】

【文献】濱田 洋志ほか１名，「軸受鋼の引張・圧縮疲労及び転がり疲労に及ぼす水素の影響」，ＮＴＮ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｎｏ．７４，第５０頁，２００６年

【文献】ＭＩＫＡ ＫＯＨＡＲＡほか２名、「Ｓｔｕｄｙ оｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ оｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ」，Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｎｏ．４９，第５３頁，２００６年

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の試験方法は、試験片に対して予め水素チャージを行う、真空環境下において試験を行うといった条件は必要ではない。しかしながら、特許文献１に記載の試験方法では、潤滑油中に水が注入されており、潤滑油中の水の蒸発を抑制する必要があるため、潤滑油の温度を上昇させにくい。その結果、特許文献１に記載の試験方法では、潤滑油の温度を上昇させることにより軌道面と転動体との間の油膜を薄くすることが困難であり、軌道面と転動体との金属接触を生じさせにくい。

【0009】

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、軌道面と転動体との金属接触を生じさせやすくすることにより水素脆性剥離を再現しやすい水素脆性剥離評価試験方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様に係る水素脆性剥離評価試験方法は、第１軌道面を含む回転輪である第１軌道輪と、第１軌道面に対向している第２軌道面を含む静止輪である第２軌道輪と、第１軌道面と第２軌道面との間に配置されている転動体とを有する転がり軸受を準備する工程と、第１軌道面と第２軌道面との間に転動体を介して荷重が加えられた状態において、第１軌道輪に中心軸周りの回転を加える工程とを備える。第１軌道輪、第２軌道輪及び転動体は、鋼により形成されている。第１軌道面及び第２軌道面は、回転の間、全面にわたって常に潤滑油に浸漬されている。潤滑油は、水を実質的に含有しない。

【0011】

上記の水素脆性剥離試験方法において、転がり軸受はラジアル玉軸受であってもよい。中心軸は、水平方向に沿っていてもよい。荷重は、中心軸に直交する方向に沿って加えられていてもよい。上記の水素脆性剥離試験方法において、荷重は、鉛直下方から鉛直上方に向かって加えられていてもよい。

【0012】

上記の水素脆性剥離試験方法において、転がり軸受はスラスト玉軸受であってもよい。中心軸は、鉛直方向に沿っていてもよい。荷重は、鉛直方向に沿って加えられていてもよい。

【0013】

上記の水素脆性剥離試験方法において、潤滑油中における水の含有量は、２００質量ｐｐｍ以下であってもよい。上記の水素脆性剥離試験方法において、潤滑油は、ＣＶＴフルードであってもよい。上記の水素脆性剥離試験方法において、鋼中における水素濃度は、０．０２質量ｐｐｍ以下であってもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明の一態様に係る水素脆性剥離試験方法によると、軌道面と転動体との金属接触を生じさせやすくすることにより水素脆性剥離を再現しやすくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の工程図である。

【図2】転がり軸受１０の中心軸Ａ１に沿った断面図である。

【図3】試験装置２０の模式的な断面図である。

【図4】転がり軸受３０の中心軸Ａ３に沿う断面図である。

【図5】試験装置４０の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0017】

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法を説明する。

【0018】

図１は、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の工程図である。図１に示されるように、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法は、準備工程Ｓ１と、転がりすべり試験工程Ｓ２とを有している。

【0019】

準備工程Ｓ１においては、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法に供される転がり軸受１０が準備される。図２は、転がり軸受１０の中心軸Ａ１に沿った断面図である。図２に示されるように、転がり軸受１０は、ラジアル玉軸受である。より具体的には、転がり軸受１０は、深溝玉軸受である。転がり軸受１０は、内輪１１と、外輪１２と、転動体１３と、保持器１４とを有している。

【0020】

内輪１１は、環状（リング状）形状を有している。内輪１１は、転がり軸受１０の回転輪である。内輪１１は、中心軸Ａ１を有している。内輪１１は、上面１１ａと、底面１１ｂと、内周面１１ｃと、外周面１１ｄとを有している。

【0021】

上面１１ａ及び底面１１ｂは、中心軸Ａ１に沿う方向における内輪１１の端面を構成している。底面１１ｂは、中心軸Ａ１に沿う方向における上面１１ａの反対面である。内周面１１ｃは、内輪１１の周方向に沿って延在している。外周面１１ｄは、内輪１１の周方向に沿って延在している。外周面１１ｄは、内輪１１の径方向における内周面１１ｃの反対面である。

【0022】

外周面１１ｄは、軌道面１１ｄａを有している。軌道面１１ｄａは、外周面１１ｄのうち、転動体１３に接触する部分である。軌道面１１ｄａにおいて、外周面１１ｄは、内周面１１ｃ側に窪んでいる。中心軸Ａ１に沿う断面視において、軌道面１１ｄａは、部分円弧形状を有している。

【0023】

外輪１２は、環状（リング状）形状を有している。外輪１２は、転がり軸受１０の静止輪である。外輪１２は、上面１２ａと、底面１２ｂと、内周面１２ｃと、外周面１２ｄとを有している。

【0024】

上面１２ａ及び底面１２ｂは、中心軸Ａ１に沿う方向における外輪１２の端面を構成している。底面１２ｂは、中心軸Ａ１に沿う方向における上面１２ａの反対面である。内周面１２ｃは、外輪１２の周方向に沿って延在している。外周面１２ｄは、外輪１２の周方向に沿って延在している。外周面１２ｄは、外輪１２の径方向における内周面１２ｃの反対面である。

【0025】

内周面１２ｃは、軌道面１２ｃａを有している。軌道面１２ｃａは、内周面１２ｃのうち、転動体１３に接触する部分である。軌道面１２ｃａにおいて、内周面１２ｃは、外周面１２ｄ側に窪んでいる。中心軸Ａ１に沿う断面視において、軌道面１２ｃａは、部分円弧形状を有している。

【0026】

内輪１１及び外輪１２は、外周面１１ｄ及び内周面１２ｃ（軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａ）が互いに対向するように配置されている。

【0027】

転動体１３は、球形状を有している。転動体１３は、軌道面１１ｄａと軌道面１２ｃａとの間に配置されている。転動体１３の数は、例えば複数である。保持器１４は、外周面１１ｄと内周面１２ｃとの間に配置されている。保持器１４は、転がり軸受１０の周方向における転動体１３の間隔を一定範囲に保つように、転動体１３を保持している。

【0028】

内輪１１、外輪１２及び転動体１３は、鋼により形成されている。内輪１１、外輪１２及び転動体１３は、例えば軸受鋼により形成されている。内輪１１、外輪１２及び転動体１３に用いられる鋼種は、例えば、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｇ ４８０５：２００８）に規定された高炭素クロム軸受鋼であるＳＵＪ２、ＳＵＪ３等である。なお、内輪１１を構成している鋼、外輪１２を構成している鋼及び転動体１３を構成している鋼は、同一の鋼種でなくてもよい。なお、上記の鋼中における水素濃度は、例えば、０．０２質量ｐｐｍ以下である。すなわち、上記の鋼に対しては、水素チャージが行われていない。なお、上記の鋼中の水素濃度には、下限はない。

【0029】

転がりすべり試験工程Ｓ２は、試験装置２０を用いて行われる。図３は、試験装置２０の模式的な断面図である。図３に示されるように、試験装置２０は、ハウジング２１と、回転軸２２と、駆動部２３（図示せず）と、サポート軸受２４及びサポート軸受２５と、荷重受け部材２６と、押圧棹２７とを有している。なお、図３中の上下方向は鉛直方向に対応しており、図３中の左右方向は水平方向に対応している。

【0030】

ハウジング２１は、その内部に潤滑油が貯留されるように構成されている。回転軸２２は、中心軸Ａ２を有している。回転軸２２は、中心軸Ａ２に沿う方向において、第１端２２ａと、第２端２２ｂ（図示せず）とを有している。第２端２２ｂは、中心軸Ａ２に沿う方向における第１端２２ａの反対側の端である。回転軸２２は、中心軸Ａ２が水平方向に沿うように配置されている。

【0031】

回転軸２２は、第１端２２ａ側が、ハウジング２１の内部に配置されている。転がり軸受１０は、ハウジング２１の内部に配置されていることにより、中心軸Ａ２周りに回転自在に回転軸２２の第１端２２ａ側を軸支している。より具体的には、内輪１１は回転軸２２に取り付けられており、外輪１２はハウジング２１に取り付けられている。なお、内輪１１の中心軸Ａ１は、回転軸２２の中心軸Ａ２に一致している。

【0032】

回転軸２２は、第２端２２ｂ側において駆動部２３に接続されている。駆動部２３は、例えばモータである。駆動部２３は、回転軸２２を中心軸Ａ２周りに回転させるように構成されている。

【0033】

サポート軸受２４は、例えば深溝玉軸受である。なお、サポート軸受２４は、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の対象となる軸受ではない。サポート軸受２４は、ハウジング２１の内部に配置されている。サポート軸受２４の内輪は回転軸２２に取り付けられており、サポート軸受２４の外輪はハウジング２１に取り付けられている。サポート軸受２４は、第１端２２ａから離れた位置において、中心軸Ａ２周りに回転可能に回転軸２２を軸支している。

【0034】

サポート軸受２５は、例えば深溝玉軸受である。なお、サポート軸受２５は、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験の対象となる軸受ではない。サポート軸受２５は、ハウジング２１の内部に配置されている。サポート軸受２５の内輪は回転軸２２に取り付けられており、サポート軸受２５の外輪は荷重受け部材２６に取り付けられている。サポート軸受２５は、転がり軸受１０とサポート軸受２４との間において、中心軸Ａ２周りに回転可能に回転軸２２を軸支している。

【0035】

押圧棹２７の一方端側は、ハウジング２１の内部に配置されている。押圧棹２７は、ハウジング２１の底壁側からハウジング２１の内部に挿入されている。押圧棹２７は、一方端において、荷重受け部材２６に取り付けられている。押圧棹２７は、鉛直方向に沿って延在している。押圧棹２７は、例えば、鉛直下方から鉛直上方に向かって、ロードセル等により移動される。これにより、軌道面１１ｄａと軌道面１２ｃａとの間に転動体１３を介して中心軸Ａ２（中心軸Ａ１）に直交する方向に沿った（より具体的には、鉛直下方から鉛直上方に向かう方向に沿った）荷重が加えられる。

【0036】

転がりすべり試験工程Ｓ２は、上記の荷重が加えられた状態で、回転軸２２を中心軸Ａ２周りに回転させることにより（内輪１１を中心軸Ａ１周りに回転させることにより）行われる。図３中において、ハウジング２１内に供給されている潤滑油の液位ＬＬが点線により示されている。なお、ハウジング２１に供給されている潤滑油の液面は、中心軸Ａ２に沿っている。

【0037】

上記の回転軸２２の回転が行われている間、軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａは、全面にわたって潤滑油により浸漬されている。このことを別の観点からいえば、上記の回転軸２２の回転が行われている間、潤滑油の液位ＬＬは、軌道面１２ｃａよりも常に鉛直上方にある。

【0038】

潤滑油は、実質的に水（Ｈ_２Ｏ）を含有していない。より具体的には、潤滑油中における水の含有量は、例えば２００質量ｐｐｍ以下である。潤滑油中における水の含有量は、１００質量ｐｐｍ以下であってもよい。なお、潤滑油中における水の含有量に、下限はない。上記の回転軸２２の回転が行われている間、潤滑油の温度は、１００℃以上潤滑油の引火点未満の温度になっていることが好ましい。潤滑油の温度が１００℃以上潤滑油の引火点未満の温度になっている場合、上記の回転軸２２の回転が行われている間は、潤滑油中の水が蒸発してしまい、潤滑油中に水は含まれなくなる。潤滑油には、例えば、ＣＶＴフルードが用いられる。但し、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験に用いられる潤滑油は、これに限られるものではない。

【0039】

以下に、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の効果を説明する。

【0040】

軌道面における水素脆性剥離は、次のようなメカニズムによって生じると考えられている。第１に、軌道面と転動体との金属接触により軌道面に形成されている酸化膜が剥離して新生面が形成される。第２に、新生面は化学的に不安定であるため、新生面を化学的に安定化させるために、トライボケミカル反応により生じた水素が新生面に取り込まれる。第３に、水素が鋼に取り込まれると、鋼の格子間の結合力が低下することになり、軌道面の早期剥離の原因となる。

【0041】

軌道面に形成されている酸化膜が転動体との金属接触により剥離して新生面が形成されたとしても、周囲に酸素が存在している場合、新生面が酸素を取り込んで酸化膜が再び形成されるため、新生面への水素の取り込みが生じず、水素脆性剥離は生じにくい。

【0042】

第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法においては、回転軸２２の回転（内輪１１の回転）が行われている際に、軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａが全面にわたって潤滑油により浸漬されているため（液位ＬＬが軌道面１２ｃａよりも鉛直上方にあるため）、形成された新生面の周囲の酸素が希薄であり、新生面に再び酸化膜が形成されにくく、新生面にトライボケミカル反応により生じた水素が取り込まれやすい。そのため、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法によると、水素脆性剥離を再現することが可能になる。

【0043】

潤滑油に水が含まれている場合、水の蒸発を抑制するために、潤滑油の温度を上昇させることが困難である。すなわち、潤滑油に水が含まれている場合、潤滑油の温度を上げて油膜パラメータを高める（軌道面と転動体との間に形成される油膜を薄くする）ことは困難である。その結果、この場合には、軌道面と転動体との金属接触により軌道面に形成されている酸化膜を剥離させて軌道面に新生面を形成させにくい。

【0044】

他方で、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法においては、潤滑油に実質的に水が含まれていないため、潤滑油の温度を上げて油膜パラメータを高める（軌道面と転動体との間に形成される油膜を薄くする）ことに支障はない。そのため、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法によると、軌道面１１ｄａ（軌道面１２ｃａ）と転動体１３との金属接触を生じさせやすくすることにより水素脆性剥離を再現しやすい。

【0045】

なお、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法において、軌道面１１ｄａと軌道面１２ｃａとの間の荷重が鉛直下方から鉛直上方に向かって加えられている場合、試験装置２０の構造上、試験装置２０をコンパクトに構成しやすい。

【0046】

＜実験例＞
第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法により水素脆性剥離が再現できていることを確認するために以下の試験を行った。この試験においては、第１実験例と、第２実験例とが実施された。第１実験例においては、潤滑油の液位ＬＬが回転軸２２に達する程度（軸心油浴）とされた。第２実験例においては、潤滑油の液位ＬＬが軌道面１２ｃａよりも鉛直上方にあるように（すなわち、軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａが全面にわたって潤滑油で浸漬されるように）された。

【0047】

その他の条件は、第１実験例と第２実験例とで同一とされた。より具体的には、第１実験例及び第２実験例において、回転軸２２に加えられる荷重は軌道面１２ｃａにおける面圧が２８４４ＭＰａとなるように（外輪１２の変形量が１００μｍとなるように）され、油膜厚さは０．０９μｍとされた。

【0048】

第１実験例においては、軌道面１２ｃａに水素脆性剥離が生じることがなく、潤滑油が焼き付くまで回転軸２２（内輪１１）の回転が継続された。他方で、第２実験例においては、軌道面１２ｃａに水素脆性剥離が生じており、第１実験例の２７パーセント程度の回転数で回転軸２２（内輪１１）の回転が停止された。このように、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法によると、潤滑油の液位ＬＬが軌道面１２ｃａよりも鉛直上方にあるとともに、かつ潤滑油が水を実質的に含まないことにより、水素脆性剥離を再現しうることが、実験的にも明らかにされた。

【0049】

（第１実施形態に係る水素脆性剥離試験の変形例）
上記の例においては、回転軸２２（内輪１１）の回転中に常に潤滑油の液位ＬＬが軌道面１２ｃａよりも鉛直上方にある（すなわち、軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａが全面にわたって潤滑油で浸漬される）こととされたが、回転軸２２（内輪１１）の回転中に常に潤滑油の液位ＬＬが軌道面１２ｃａよりも鉛直上方になくても、軌道面１１ｄａ及び軌道面１２ｃａが潤滑油に浸漬されていない時間が十分に短ければ、水素脆性剥離を再現しうる。

【0050】

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法を説明する。ここでは、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0051】

第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法は、準備工程Ｓ１と、転がりすべり試験工程Ｓ２とを有している。この点に関して、第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法は、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法と共通している。しかしながら、第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法は、準備工程Ｓ１において準備される転がり軸受の構成及び転がりすべり試験工程Ｓ２において用いられる試験装置の構成に関して、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法と異なっている。

【0052】

第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の準備工程Ｓ１においては、転がり軸受３０が準備される。図４は、転がり軸受３０の中心軸Ａ３に沿う断面図である。図４に示されるように、転がり軸受３０は、スラスト玉軸受である。より具体的には、転がり軸受３０は、単式スラスト玉軸受である。転がり軸受３０は、内輪３１（軸軌道盤）と、外輪３２（ハウジング軌道盤）と、転動体３３と、保持器３４とを有している。

【0053】

内輪３１は、環状（リング状）形状を有している。内輪３１は、中心軸Ａ３を有している。内輪３１は、第１面３１ａと、第２面３１ｂとを有している。第１面３１ａ及び第２面３１ｂは、中心軸Ａ３に沿う方向における端面を構成している。第２面３１ｂは、第１面３１ａの反対面である。第１面３１ａは、軌道面３１ａａを有している。軌道面３１ａａは、転動体３３が接触する第１面３１ａの部分である。第１面３１ａは、軌道面３１ａａにおいて、第２面３１ｂ側に窪んでいる。軌道面３１ａａは、中心軸Ａ３に沿う断面視において、部分円弧形状を有している。

【0054】

外輪３２は、環状（リング状）形状を有している。外輪３２は、中心軸Ａ３を有している。外輪３２は、第１面３２ａと、第２面３２ｂとを有している。第１面３２ａ及び第２面３２ｂは、中心軸Ａ３に沿う方向における端面を構成している。第２面３２ｂは、第１面３２ａの反対面である。第１面３２ａは、軌道面３２ａａを有している。軌道面３２ａａは、転動体３３が接触する第１面３２ａの部分である。第１面３２ａは、軌道面３２ａａにおいて、第２面３２ｂ側に窪んでいる。軌道面３２ａａは、中心軸Ａ３に沿う断面視において、部分円弧形状を有している。

【0055】

内輪３１及び外輪３２は、第１面３１ａ及び第１面３２ａ（軌道面３１ａａ及び軌道面３２ａａ）が互いに対向するように配置されている。

【0056】

転動体３３は、球形状を有している。転動体３３は、軌道面３１ａａと軌道面３２ａａとの間に配置されている。転動体３３の数は、例えば複数である。保持器３４は、第１面３１ａと第１面３２ａとの間に配置されている。保持器３４は、転がり軸受３０の周方向における転動体３３の間隔を一定範囲に保つように、転動体３３を保持している。

【0057】

内輪３１、外輪３２及び転動体３３は、例えばＳＵＪ２等の軸受鋼により形成されている。上記の鋼中における水素濃度は、０．０２質量ｐｐｍ以下である。すなわち、上記の鋼に対しては、水素チャージが行われていない。

【0058】

第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の転がりすべり試験工程Ｓ２においては、試験装置４０が用いられる。図５は、試験装置４０の模式的な断面図である。図５に示されるように、試験装置４０は、ハウジング４１と、回転軸４２と、駆動部４３（図示せず）と、サポート軸受４４とを有している。なお、図５中の上下方向は鉛直方向に対応しており、図５中の左右方向は水平方向に対応している。

【0059】

ハウジング４１は、その内部に潤滑油が貯留されるように構成されている。回転軸４２は、中心軸Ａ４を有している。回転軸４２は、中心軸Ａ４に沿う方向において、第１端４２ａと、第２端４２ｂ（図示せず）とを有している。第２端４２ｂは、中心軸Ａ２に沿う方向における第１端４２ａの反対側の端である。回転軸４２は、中心軸Ａ４が鉛直方向に沿うように配置されている。

【0060】

回転軸４２は、第１端４２ａ側が、ハウジング４１の内部に配置されている。転がり軸受３０は、ハウジング４１の内部に配置されていることにより、中心軸Ａ４周りに回転自在に回転軸４２の第１端４２ａ側を軸支している。より具体的には、内輪３１は回転軸４２に取り付けられており、外輪３２はハウジング４１に取り付けられており、内輪３１は外輪３２よりも鉛直上方に配置されている。なお、内輪３１の中心軸Ａ３は、回転軸４２の中心軸Ａ４に一致している。

【0061】

回転軸４２は、第２端４２ｂ側において駆動部４３に接続されている。駆動部４３は、例えばモータ及びロードセルにより構成されている。駆動部４３は、回転軸４２を中心軸Ａ４周りに回転させるとともに、軌道面３１ａａと軌道面３２ａａとの間に転動体３３を介して荷重を加えるように構成されている。荷重の方向は、中心軸Ａ４（中心軸Ａ３）に沿っている（より具体的には、鉛直上方から鉛直下方に向かう方向に沿っている）。

【0062】

サポート軸受４４は、例えば深溝玉軸受である。なお、サポート軸受４４は、第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法の対象となる軸受ではない。サポート軸受４４は、ハウジング４１の外部に配置されている。サポート軸受４４は、第１端４２ａから離れた位置において、中心軸Ａ４周りに回転可能に回転軸４２を軸支している。

【0063】

転がりすべり試験工程Ｓ２は、上記の荷重が加えられた状態で、回転軸４２を中心軸Ａ４周りに回転させることにより（内輪３１を中心軸Ａ３周りに回転させることにより）行われる。図５中において、ハウジング４１内に供給されている潤滑油の液位ＬＬが点線により示されている。なお、ハウジング４１に供給されている潤滑油の液面は、中心軸Ａ４と直交している。

【0064】

上記の回転軸４２の回転が行われている間、軌道面３１ａａ及び軌道面３２ａａは、全面にわたって潤滑油により浸漬されている。このことを別の観点からいえば、上記の回転軸４２の回転が行われている間、潤滑油の液位ＬＬは、軌道面３１ａａよりも常に鉛直上方にある。そのため、第２実施形態に係る水素脆性剥離試験方法によっても、第１実施形態に係る水素脆性剥離試験方法と同様に、軌道面３１ａａ（軌道面３２ａａ）と転動体３３との金属接触を生じさせやすくすることにより水素脆性剥離を再現しやすい。

【0065】

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0066】

上記の実施形態は、転がり軸受の水素脆性剥離試験方法に特に有利に適用される。

【符号の説明】

【0067】

Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 転がりすべり試験工程、１０ 転がり軸受、１１ 内輪、１１ａ 上面、１１ｂ 底面、１１ｃ 内周面、１１ｄ 外周面、１１ｄａ 軌道面、１２ 外輪、１２ａ 上面、１２ｂ 底面、１２ｃ 内周面、１２ｃａ 軌道面、１２ｄ 外周面、１３ 転動体、１４ 保持器、２０ 試験装置、２１ ハウジング、２２ 回転軸、２２ａ 第１端、２２ｂ 第２端、２３ 駆動部、２４ サポート軸受、２５ サポート軸受、２６ 荷重受け部材、２７ 押圧棹、３０ 軸受、３１ 内輪、３１ａ 第１面、３１ａａ 軌道面、３１ｂ 第２面、３２ 外輪、３２ａ 第１面、３２ａａ 軌道面、３２ｂ 第２面、３３ 転動体、３４ 保持器、４０ 試験装置、４１ ハウジング、４２ 回転軸、４２ａ 第１端、４２ｂ 第２端、４３ 駆動部、４４ サポート軸受、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 中心軸、ＬＬ 液位。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】