(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動疲労の評価対象となる評価対象試験片を相手試験片の当接面に当接させた状態で、  前記評価対象試験片を転動させることにより材料の転動疲労特性を評価する転動疲労試験方法であって、
前記評価対象試験片は、軸状の基軸部と、前記基軸部の先端に形成された評価対象部から成り、前記評価対象部には回転軸対称の凸曲面が形成されており、
前記評価対象試験片の前記回転軸と、前記相手試験片の当接面とがなす角度が０°より大きく９０°より小さくなるようにして、
前記評価対象試験片の凸曲面を前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、前記相手試験片を駆動させ、前記評価対象試験片を前記回転軸周りに従動回転させることを特徴とする転動疲労試験方法。
【請求項２】
前記評価対象部には、凸曲面を含む半球面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の転動疲労試験方法。
【請求項３】
前記相手試験片の当接面と前記評価対象試験片の回転軸との交点を第一の交点、前記相手試験片の当接面と前記相手試験片の回転軸との交点を第二の交点、前記評価対象試験片の凸曲面と前記相手試験片の当接面が接触する部位を当接部としたとき、
前記当接部から見て、前記第一の交点と第二の交点が、同方向側に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の転動疲労試験方法。
【請求項４】
前記評価対象部の半球面の外周形状が、前記基軸部の前記回転軸に直交する断面形状の範囲内に収まることを特徴とする請求項２記載の転動疲労試験方法。
【請求項５】
前記基軸部が円柱状であり、前記評価対象部の半球面の外周形状と、前記基軸部の前記回転軸に直交する断面形状が同一形状且つ同じ大きさであることを特徴とする請求項４記載の転動疲労試験方法。
【請求項６】
前記相手試験片が一方向に回転運動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の転動疲労試験方法。
【請求項７】
前記評価対象試験片の回転軸と、前記相手試験片の当接面とがなす角度が０°より大きく６５°以下になるようにして、
前記評価対象試験片の凸曲面を前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、前記評価対象試験片を前記回転軸周りに回転させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の転動疲労試験方法。
【請求項８】
前記評価対象試験片を、前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、回転軸周りに回転させたときに、前記凸曲面上を移動する当接部位が描く軌道の真円度が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の転動疲労試験方法。
【請求項９】
一つの前記相手試験片に対し、複数の前記評価対象試験片を当接させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の転動疲労試験方法。
【請求項１０】
転がり軸受に用いられる鋼球材料の転動疲労特性を評価するためのものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の転動疲労試験方法。
【請求項１１】
前記相手試験片が円錐形状であり、
前記評価対象試験片の凸曲面を、前記相手試験片の円錐面に当接させると共に、前記評価対象試験片の回転軸と前記相手試験片の中心軸が平行になるようにして、前記評価対象試験片と前記相手試験片を配置させることを特徴とする請求項１記載の転動疲労試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、鉄道車両、航空機などの交通手段や、各種産業機械など、機械分野で幅広く採用されている転がり軸受に用いられる鋼球材料等の転動疲労特性を、再現させて評価する転動疲労試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受に用いられる鋼球材料等の転動疲労特性を実体の軸受を作製して評価することは、玉軸受では球体を、ころ軸受ではころを、非常に高精度で加工することが要求されるため、簡易な加工で試験片が作製できる簡便な評価方法が望まれている。従来から転がり軸受に用いられる鋼球材料等の転動疲労を、再現、評価する方法として、非特許文献１記載のスラスト転動疲労試験やラジアル式転動疲労試験が知られている。非特許文献１にはスラスト転動疲労試験は、図４−ｃにスラスト形寿命試験として記載されており、試験材を円板状に加工し、相手方の転動体として鋼球を用い、その鋼球を転がすことで試験材の転動疲労を再現、評価する方法である。一方、ラジアル式転動疲労試験は、非特許文献１の２．３に円筒形転動疲れ寿命試験機として、また、２．４に大型円筒状転動疲れ寿命試験機として記載されており、試験材を円筒状に加工し、相手方の転動体として鋼球を用い、その鋼球を試験材に押し当てた状態で試験材を回転させることで、試験材の転動疲労を再現、評価する方法である。
【０００３】
しかしながら、スラスト転動疲労試験、ラジアル式転動疲労試験ともに、相手方の転動体として鋼球を用いる方法であって、実際の玉軸受やころ軸受におけるレース（内輪や外輪）に相当する部材としたときの寿命を再現、評価するものであり、軸受鋼を玉やころとして用いたときの寿命を再現、評価するものではない。
【０００４】
一方、非特許文献２には、玉軸受に使用される鋼球の転がり疲労寿命評価を行う試験方法として曽田式転動疲労試験機を用いた試験方法が記載されている。しかしながら、材料の正確な寿命評価を行うために試験材を鋼球に加工する必要があり、非常に高い精度での加工が要求され、少しでも加工精度が劣ると正確な寿命を把握することができないという問題を兼ね備えていた。
【０００５】
また、軸受用鋼球の転動疲労評価方法として、特許文献１記載の技術が提案されている。この転動疲労評価方法は、回転する上下の板面で、同心円状に等間隔に配置した鋼球を挟持しつつ加圧して、鋼球を自由に転動させる方法であるが、この評価方法でも材料を鋼球に加工する必要があり、非特許文献２記載の試験方法と同様の問題を兼ね備えた評価方法であるといえる。
【０００６】
また、特許文献２によっても軸受用球の寿命の評価方法が提案されている。この評価方法は、玉軸受の内輪と外輪との間に介装される球の表面上の観察対象部を起点とする回転に伴う劣化進展を観察することにより、球の寿命を評価する方法である。この方法は、球の表面に中心に向かう穴を設け、自転軸を一定として玉を回転させることによって、常に同じ場所を通るようにすることで短時間で転動疲労を評価できる方法であるが、この提案でも、材料を鋼球に加工する必要があり、やはり、非特許文献２記載の試験方法と同様の問題を兼ね備えた評価方法であるといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１８４１６９号公報
【特許文献２】特許第３３１９４８９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】伊藤重男、「軸受用鋼の転動疲労試験方法」、電気製鋼、大同特殊鋼技報、２００９年１０月３０日、第８０巻、第２号、ｐ．１９２−１９７
【非特許文献２】大崎浩志、外４名、「ＳｉおよびＭｏを添加した新軸受鋼製球の転がり疲労特性」、トライボロジスト、社団法人トライボロジー学会、２００６年、第５１巻、第９号、ｐ．３４−４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、疲労特性を評価する材料を高い加工精度が要求される球やころに加工する必要がなく、簡易な加工で作製した試験材を用いて簡便な方法で転動疲労特性を評価することができる転動疲労試験方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、転動疲労の評価対象となる評価対象試験片を相手試験片の当接面に当接させた状態で、前記評価対象試験片を転動させることにより材料の転動疲労特性を評価する転動疲労試験方法であって、前記評価対象試験片は、軸状の基軸部と、前記基軸部の先端に形成された評価対象部から成り、前記評価対象部には回転軸対称の凸曲面が形成されており、前記評価対象試験片の前記回転軸と、前記相手試験片の当接面とがなす角度が０°より大きく９０°より小さくなるようにして、前記評価対象試験片の凸曲面を前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、前記相手試験片を駆動させ、前記評価対象試験片を前記回転軸周りに従動回転させることを特徴とする転動疲労試験方法である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記評価対象部には、凸曲面を含む半球面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の転動疲労試験方法である。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記相手試験片の当接面と前記評価対象試験片の回転軸との交点を第一の交点、前記相手試験片の当接面と前記相手試験片の回転軸との交点を第二の交点、前記評価対象試験片の凸曲面と前記相手試験片の当接面が接触する部位を当接部としたとき、前記当接部から見て、前記第一の交点と第二の交点が、同方向側に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の転動疲労試験方法である。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記評価対象部の半球面の外周形状が、前記基軸部の前記回転軸に直交する断面形状の範囲内に収まることを特徴とする請求項２または３記載の転動疲労試験方法である。
【００１４】
請求項５記載の発明は、前記基軸部が円柱状であり、前記評価対象部の半球面の外周形状と、前記基軸部の前記回転軸に直交する断面形状が同一形状且つ同じ大きさであることを特徴とする請求項４記載の転動疲労試験方法である。
【００１７】
請求項６記載の発明は、前記相手試験片が一方向に回転運動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の転動疲労試験方法である。
【００１８】
請求項７記載の発明は、前記評価対象試験片の回転軸と、前記相手試験片の当接面とがなす角度が０°より大きく６５°以下になるようにして、前記評価対象試験片の凸曲面を前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、前記評価対象試験片を前記回転軸周りに回転させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の転動疲労試験方法である。
【００１９】
請求項８記載の発明は、前記評価対象試験片を、前記相手試験片の当接面に当接させた状態で、回転軸周りに回転させたときに、前記凸曲面上を移動する当接部位が描く軌道の真円度が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の転動疲労試験方法である。
【００２０】
請求項９記載の発明は、一つの前記相手試験片に対し、複数の前記評価対象試験片を当接させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の転動疲労試験方法である。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、転がり軸受に用いられる鋼球材料の転動疲労特性を評価するためのものであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の転動疲労試験方法である。
【００２２】
請求項１１記載の発明は、前記相手試験片が円錐形状であり、前記評価対象試験片の凸曲面を、前記相手試験片の円錐面に当接させると共に、前記評価対象試験片の回転軸と前記相手試験片の中心軸が平行になるようにして、前記評価対象試験片と前記相手試験片を配置させることを特徴とする請求項１記載の転動疲労試験方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片の基軸部先端に形成された評価対象部の凸曲面を、相手試験片の当接面に当接させた状態で、評価対象試験片を回転軸周りに回すことで、転動疲労試験を実施することができるので、疲労特性を評価する材料を高い加工精度が要求される球やころに加工する必要がなく、簡易な加工で作製した試験材を用いて簡便な方法で転動疲労特性を評価することができる。
また、鋼球を用いる転がり軸受では鋼球と当接する部品が駆動され、鋼球は摩擦力により従動するので、鋼球を用いる転がり軸受と同じ形で転動疲労試験を行うことができ、転動疲労特性を現実に近い状態で精度良く評価することができる。
【００２４】
本発明の請求項２記載の転動疲労試験方法によると、評価対象部の形状が評価対象の球により近い形状となり、転がり軸受に用いられる鋼球材料等を模擬した転動疲労特性の評価を、より現実に近い状態で精度良く行うことができる。
【００２５】
本発明の請求項３記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片と相手試験片の当接部から見て、評価対象試験片の回転軸が通る第一の交点と、相手試験片の回転軸が通る第二の交点が、同方向側に配置されることになるため、試験中に環状の軌道を描く当接部ですべりが発生しにくく、高い荷重をかけるなどの過酷な環境での評価においても、異常摩耗の発生を抑制でき、精度良く転動疲労特性を評価することができる。
【００２６】
本発明の請求項４記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片の評価対象部は、基軸部の先端を削り出すことで作製でき、評価対象試験片の作製が一層容易となる。
【００２７】
本発明の請求項５記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片の評価対象部は、基軸部の先端を球面加工するだけで作製でき、評価対象試験片の作製がより一層容易となる。
【００３０】
相手試験片は必ずしも一方向に回転運動する必要はなく、双方向に回転する回動運動や往復運動などであっても良いが、本発明の請求項６記載の転動疲労試験方法によると、相手試験片が一方向に回転運動することで、評価対象試験片および相手試験片の双方が無限運動することとなり、高速度での試験が可能となる。つまり、回動運動や往復運動では方向転換する時に評価対象試験片などに対して特異な負荷が加わることとなるが、一方向に回転運動する場合は負荷が一定するため、転がり軸受に用いられる鋼球材料等を模擬した転動疲労特性の評価を精度良く行うことができる。
【００３１】
本発明の請求項７記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片の回転軸と相手試験片の当接面がなす角度を０°超６５°以下とすることで、試験中の凝着摩耗などの異常摩耗の発生を抑制することができる。
【００３２】
本発明の請求項８記載の転動疲労試験方法によると、軌道の真円度を２０μｍ以下とすることで、試験中の凝着摩耗などの異常摩耗の発生を抑制することができる。
【００３３】
本発明の請求項９記載の転動疲労試験方法によると、複数回の試験を一度に行うことができる。
【００３４】
本発明の請求項１０記載の転動疲労試験方法によると、転がり軸受に用いられる鋼球材料の転動疲労特性の評価を簡便な試験方法で行うことができる。
【００３５】
本発明の請求項１１記載の転動疲労試験方法によると、評価対象試験片の回転軸と相手試験片の中心軸が平行になるので、評価対象試験片および相手試験片を簡易な構成で支持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている別の実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示す正面図である。
【図４】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示す正面図である。
【図５】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示す正面図である。
【図６】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示す正面図である。
【図７】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示す正面図である。
【図８】評価対象試験片を相手試験片の当接面に当接させた状態で回転軸周りに回転させたときに当接部が描く軌道を示し、（ａ）は評価対象試験片を相手試験片の当接面に当接させた状態で回転軸周りに回転させたときの正面図、（ｂ）は評価対象試験片の評価対象部を含む要部拡大斜視図、（ｃ）は軌道の真円度を示す評価対象試験片の平面図である。
【図９】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示し、（ａ）は当接部と、第一の交点および第二の交点の配置を示す正面図、（ｂ）は評価対象試験片と相手試験片の表面に形成される当接部の軌道を示す要部拡大斜視図である。
【図１０】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示し、（ａ）は当接部と、第一の交点および第二の交点の配置を示す正面図、（ｂ）は評価対象試験片と相手試験片の表面に形成される当接部の軌道を示す要部拡大斜視図である。
【図１１】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示し、（ａ）は当接部と、第一の交点および第二の交点の配置を示す正面図、（ｂ）は評価対象試験片と相手試験片の表面に形成される当接部の軌道を示す要部拡大正面図である。
【図１２】本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている更に別の実施形態を示し、（ａ）は当接部と、第一の交点および第二の交点の配置を示す正面図、（ｂ）は評価対象試験片と相手試験片の表面に形成される当接部の軌道を示す要部拡大正面図である。
【図１３】実施例で用いた先端を半球状に加工した評価対象試験片を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図１４】実施例で用いた円板形状の相手試験片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１５】実施例で用いた転動疲労試験装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００３８】
本発明の転動疲労試験方法は、例えば、図１〜７に示すように、転動疲労の評価対象となる評価対象試験片Ａを相手試験片Ｂの当接面ｂに当接させた状態で、評価対象試験片Ａを転動させることにより材料の転動疲労特性を評価する試験方法、特に、転がり軸受に用いられる鋼球材料の転動疲労特性を評価する試験方法である。
【００３９】
評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２の表面には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されている。尚、基軸部１は円柱状であることが好ましいが角柱状であっても構わない。この評価対象試験片Ａの凸曲面３を、相手試験片Ｂの当接面ｂに当接させた状態で、評価対象試験片Ａをその回転軸ａ周りに回転させることで、材料の転動疲労特性を評価することが、本発明の一つの特徴点である。
【００４０】
従来からの試験方法では鋼球を作製して評価対象試験材としている。自由に回転する鋼球を評価対象試験材とする場合は、真球度が十分に高くなるように加工する必要があり、旋盤など一般的な工作機械では加工が非常に難しいという問題点があった。しかしながら、軸状の基軸部１と評価対象部２から成る回転軸ａを中心に回転する評価対象試験片Ａの場合は、相手試験片Ｂの当接面ｂに当接する凸曲面３の真球度のみを管理しておけば良く、旋盤などの一般的な工作機械でも十分に加工することが可能である。
【００４１】
また、本発明では、評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが、０°より大きく９０°より小さくなるようにして、評価対象試験片Ａをその回転軸ａ周りに回転させることが、もう一つの特徴点である。
【００４２】
評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが０°の場合、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが点接触することが不可能になり、また、評価対象試験片Ａの形状にもよるが、評価対象試験片Ａの基軸部１が相手試験片Ｂの当接面ｂと線接触或いは面接触することとなり、転動疲労試験自体ができなくなる。一方、評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが９０°の場合、評価対象試験片Ａが相手試験片Ｂの当接面ｂに当接する箇所は評価対象部２の回転軸ａ上となり、試験中に常時同じ個所が相手試験片Ｂの当接面ｂに当接することとなり、この場合も転動疲労試験自体ができなくなる。
【００４３】
尚、評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが、０°より大きく６５°以下になるようにして、評価対象試験片Ａをその回転軸ａ周りに回転させることがより好ましい。
【００４４】
評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが６５°以下の場合が好ましいとした理由は、角度θが６５°を超えると、図８に示すように、評価対象試験片Ａを、相手試験片Ｂの当接面ｂに当接させた状態で、回転軸ａ周りに回転させたときに、凸曲面３上を移動する当接部位が描く軌道の最小半径と最大半径の差が大きくなり、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂの間ですべりの発生が大きくなって、試験中の凝着摩耗などの異常摩耗が発生する可能性が高くなるからである。
【００４５】
特に、凸曲面３上を移動する当接部位が描く軌道Ｘの真円度を、図８（ｃ）に示すように、２０μｍ以下とすれば、試験中の凝着摩耗などの異常摩耗の発生を確実に抑制することができる。尚、真円度については、ＪＩＳ  Ｂ  ０６２１に「円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさをいう。」と規定されており、更に、「真円度は、円形形体を２つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心円の間隔が最小となる場合の、２つの半径の差で表す。」とも示されている。
【００４６】
尚、評価対象試験片Ａの凸曲面３を、相手試験片Ｂの当接面ｂに当接させた状態で、評価対象試験片Ａをその回転軸ａ周りに回転させると説明したが、駆動するのは、評価対象試験片Ａ、相手試験片Ｂの一方とし、他方は従動させることが好ましい。このように一方を駆動させ、他方を従動させることで、転動疲労試験を効率性良く実施することができる。特に、相手試験片Ｂを駆動させ、評価対象試験片Ａを従動回転させることで、鋼球を用いる軸受を模した転動疲労試験をより実物に近い状態で実施することができる。
【００４７】
また、相手試験片Ｂは、必ずしも一方向に回転運動する必要はなく、双方向に回転を繰り返す回動運動(この場合、評価対象試験片Ａも回動運動)や往復運動などであっても良いが、基本的には、図５および図６に示すように、一方向に回転運動することとする。このように、相手試験片Ｂが一方向に回転運動することで、評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂの双方が無限運動することとなり、高速度での試験が可能となる。つまり、回動運動や往復運動では方向転換する時に評価対象試験片Ａなどに対して特異な負荷が加わることとなるが、一方向に回転運動する場合は負荷が一定するため、転がり軸受に用いられる鋼球材料等を模擬した転動疲労特性の評価を精度良く行うことができる。
【００４８】
次に、本発明の種々の実施形態について説明する。図１は本発明の転動疲労試験方法により転動疲労試験を行っている一実施形態を示す。この実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の環状の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３で囲まれた部位は平面状となっている。一方の相手試験片Ｂは円板状である。
【００４９】
図２に示す実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３を含む半球面４が形成されている。この実施形態では、半球面４の外周形状の方が、基軸部１の回転軸ａに直交する断面形状よりも大きい。一方の相手試験片Ｂは円板状である。
【００５０】
図３に示す実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３を含む半球面４が形成されている。この実施形態では、半球面４の外周形状の方が、基軸部１の回転軸ａに直交する断面形状よりも小さく、半球面４の外周形状は、基軸部１の回転軸ａに直交する断面形状の範囲内に収まる。一方の相手試験片Ｂは円板状である。
【００５１】
図４に示す実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３を含む半球面４が形成されている。この実施形態では、半球面４の外周形状と、基軸部１の回転軸ａに直交する断面形状は、同一形状且つ同じ大きさである。尚、図１〜図３に示す実施形態では、基軸部１は円柱状、角柱状の何れであっても構わないが、図４に示すこの実施形態では、必ず円柱状である必要がある。一方の相手試験片Ｂは円板状である。
【００５２】
図５に示す実施形態は、基本的には図４に示す実施形態と同一であるが、相手試験片Ｂが一方向に回転運動することを示している。
【００５３】
図６に示す実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３を含む半球面４が形成されていて、図４に示す実施形態と同一構成である。一方の相手試験片Ｂは円柱状であり、当接面ｂと平行な中心軸を回転軸ｃとして回転する。
【００５４】
図７に示す実施形態では、評価対象試験片Ａは、軸状の基軸部１と、その基軸部１の先端に形成された評価対象部２から成り、また、評価対象部２には回転軸ａ対称の凸曲面３が形成されており、この凸曲面３を含む半球面４が形成されていて、図４に示す実施形態と同一構成である。一方の相手試験片Ｂは円錐形状であり、評価対象試験片Ａの凸曲面３を、相手試験片の当接面（円錐面）ｂに当接させると共に、評価対象試験片Ａの回転軸ａと相手試験片Ｂの中心軸ｄが平行になるようにして、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが配置されている。
【００５５】
また、特に図示をして説明しないが、図１〜７に示す各実施形態において、一つの相手試験片Ｂに対し、複数の評価対象試験片Ａを当接させて試験を行っても良い。
【００５６】
次に、評価対象試験片Ａの凸曲面３と相手試験片Ｂの当接面ｂが接触する部位（当接部ｅ）と、相手試験片Ｂの当接面ｂと評価対象試験片Ａの回転軸ａとの交点（第一の交点１１）、相手試験片Ｂの当接面ｂと相手試験片Ｂの回転軸ｃとの交点（第二の交点１２）の配置について説明する。
【００５７】
図９は、当接部ｅから見て、第一の交点１１と第二の交点１２を、同方向側に配置して転動疲労試験を行う実施形態を示し、図１０は、当接部ｅから見て、第一の交点１１と第二の交点１２を、異なる方向側に配置して転動疲労試験を行う実施形態を示す。尚、図９および図１０に示す実施形態においては、相手試験片Ｂを平板状とした。
【００５８】
評価対象試験片Ａの基軸部先端に形成された評価対象部２の凸曲面３を、相手試験片Ｂの当接面ｂに当接した状態で、転動疲労試験は実施されるが、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂの当接部ｅは、実際には点ではなく微小な領域を有する。転動疲労試験実施時には、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂは、夫々の回転軸ａ，ｃを中心に回ることになるが、当接部ｅは、評価対象試験片Ａの凸曲面３の表面上と、相手試験片Ｂの当接部ｅの表面上を移動して環状の軌道Ｘを描く。ここで、当接部ｅは微小な領域を有するため、軌道Ｘも僅かな幅を有することになる。
【００５９】
当接部ｅは、環状の軌道Ｘ上を移動することになるが、軌道Ｘの内周側と外周側では僅かではあるが周速度に差が生じる。具体的には、回転軸ａ，ｃから近い内周側の方が、回転軸ａ，ｃから遠い外周側より回転半径が僅かに小さくなるので、周速度はやや遅くなる。この僅かな周速度の差は、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂの双方で発生する。
【００６０】
図９に示す実施形態のように、周速度が僅かに速い軌道Ｘの外周側同士、周速度が僅かに遅い軌道Ｘの内周側同士が夫々当接して、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが回転する場合は、試験中に環状の軌道Ｘを描く当接部ｅですべりが発生することは殆どなく、高い荷重をかけるなどの過酷な環境での評価においても、異常摩耗の発生を抑制でき、精度良く摩耗状況を評価することができるので、全く問題はないが、図１０に示す実施形態のように、周速度が僅かに速い軌道Ｘの外周側と周速度が僅かに遅い軌道Ｘの内周側が夫々当接して、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが回転する場合は、当接部ｅですべりが発生しやすくなり、その結果、異常摩耗が発生して、精度の良い評価ができなくなる可能性がある。
【００６１】
図１１および図１２に示す実施形態は、相手試験片Ｂが円錐形状であるが、この場合も同様であり、図１１に示す実施形態のように、周速度が僅かに速い軌道Ｘの外周側同士、周速度が僅かに遅い軌道Ｘの内周側同士が夫々当接して、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが回転する場合は、試験中に環状の軌道Ｘを描く当接部ｅですべりが発生することは殆どなく、高い荷重をかけるなどの過酷な環境での評価においても、異常摩耗の発生を抑制でき、精度良く摩耗状況を評価することができるので、全く問題はないが、図１２に示す実施形態のように、周速度が僅かに速い軌道Ｘの外周側と周速度が僅かに遅い軌道Ｘの内周側が夫々当接して、評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂが回転する場合は、当接部ｅですべりが発生しやすくなり、異常摩耗が発生することで、精度の良い評価ができなくなる可能性がある。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６３】
（実施例１）
本実施例では、軸受に用いられる軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）を用いて、評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂを作製した。尚、ここで用いたＳＵＪ２の素材はφ１２．５ｍｍの線材である。評価対象試験片Ａとしては、先端（評価対象部２）を半球状に加工した試験片（図４に示す形状）と、先端（評価対象部２）を面取り加工した試験片（図１に示す形状）を作製し、相手試験片Ｂとしては、円板形状の試験片（図１に示す形状）、円柱形状の試験片（図６に示す形状）、並びに円錐形状の試験片（図７に示す形状）を作製した。
【００６４】
図１３に先端を半球状に加工した評価対象試験片Ａを、図１４に円板形状の相手試験片Ｂの詳細形状を夫々例示する。尚、評価対象試験片Ａについては、先端（評価対象部２）をＮＣ旋盤で加工するが、本実施例では評価対象試験片Ａの凸曲面３上を移動する相手試験片Ｂとの当接部ｅが描く軌道Ｘの真円度の影響を調べるため、切削精度を様々に調整した。
【００６５】
本実施例では、これら評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂを用いて、図１５に示すように、潤滑オイル中に評価対象試験片Ａを、評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが様々な角度になるようにして回転自在な状態で、固定されたホルダー５にセットし、モータ６で回転する相手試験片Ｂを、評価対象試験片Ａの評価対象部２に押し当てる形で転動疲労試験を実施した。尚、転動疲労試験の条件として、評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂに対し、当接部ｅの最大面圧が５．３ＧＰａになるように荷重をセットした。
【００６６】
尚、相手試験片Ｂが円板形状の試験片の場合（Ｎｏ．１〜６）は図５に示す状態となるようにして、相手試験片Ｂが円柱形状の試験片の場合（Ｎｏ．７．９．１０）は図６に示す状態となるようにして、相手試験片Ｂが円錐形状の試験片の場合（Ｎｏ．８）は図７に示す状態となるようにして、転動疲労試験装置内に評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂを夫々配置した。
【００６７】
本実施例では、評価対象試験片Ａの凸曲面３上を移動する相手試験片Ｂとの当接部ｅが描く軌道Ｘの真円度（以下、表の記載を含め、単に真円度と表記する。）と、評価対象試験片Ａの回転軸ａと相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θ（以下、表の記載を含め、角度θと表記する。）が、転動疲労に与える影響を主に調べた。
【００６８】
転動疲労試験により試験中の凝着摩耗などの異常摩耗が全く発生しなかったものを◎、異常摩耗は発生したものの転動疲労特性の評価には影響を与えない程度であったものを○で示し、夫々合格、転動疲労特性の評価ができない程度の大きな異常摩耗が発生したものを×で不合格とした。試験結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
0005839584.tif 000002
【００７０】
Ｎｏ．５とＮｏ．１０は、角度θが０°より大きく６５°以下という範囲を外れたため、また、Ｎｏ．６は、真円度が２０μｍ以下という範囲を外れたため、異常摩耗の発生が認められた。但し、これらは異常摩耗の発生は僅かであり、転動疲労特性の評価には影響を与えない程度で、評価は○であった。
【００７１】
一方、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．９は、本発明の要件に加えて、角度θが０°より大きく６５°以下という要件、真円度が２０μｍ以下という要件も併せて満たすため、異常摩耗の発生は全く認められないという結果を得ることができ、評価は◎であった。
【００７２】
（実施例２）
本実施例も実施例１と同様に、軸受に用いられる軸受鋼（ＪＩＳ規格ＳＵＪ２）を用いて、評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂを作製した。尚、ここで用いたＳＵＪ２の素材はφ１２．５ｍｍの線材である。評価対象試験片Ａとしては、先端（評価対象部２）を半球状に加工した試験片（図４に示す形状）を作製し、相手試験片Ｂとしては、円板形状の試験片（図１に示す形状）と、円錐形状の試験片（図７に示す形状）を作製した。
【００７３】
実施例１と同様に、図１３に先端を半球状に加工した評価対象試験片Ａを、図１４に円板形状の相手試験片Ｂの詳細形状を夫々例示する。この評価対象試験片Ａと、円板形状或いは円錐形状の相手試験片Ｂを用いて、図１５に示すように、潤滑オイル中に評価対象試験片Ａを、評価対象試験片Ａの回転軸ａと、相手試験片Ｂの当接面ｂとがなす角度θが表２に示すようになるようにして回転自在な状態で、固定されたホルダー５にセットし、モータ６で回転する相手試験片Ｂを、評価対象試験片Ａの評価対象部２に押し当てる形で転動疲労試験を実施した。尚、転動疲労試験の条件は、実施例１よりも負荷が高くなるようにした。具体的には、評価対象試験片Ａおよび相手試験片Ｂに対し、当接部ｅの最大面圧が５．８ＧＰａになるように荷重をセットした。
【００７４】
転動疲労試験時の転動疲労試験装置内での評価対象試験片Ａと相手試験片Ｂの配置は、Ｎｏ．１１が図１０に示す状態、Ｎｏ．１２が図９に示す状態、Ｎｏ．１３が図１１に示す状態、Ｎｏ．１４が図１２に示す状態である。
【００７５】
本実施例では、評価対象試験片Ａの凸曲面３と相手試験片Ｂの当接面ｂが接触する部位（当接部ｅ）と、相手試験片Ｂの当接面ｂと評価対象試験片Ａの回転軸ａとの交点（第一の交点１１）、相手試験片Ｂの当接面ｂと相手試験片Ｂの回転軸ｃとの交点（第二の交点１２）の配置が、転動疲労に与える影響を主に調べた。
【００７６】
転動疲労試験により試験中の凝着摩耗などの異常摩耗が全く発生しなかったものを◎、異常摩耗は発生したものの転動疲労特性の評価には影響を与えない程度であったものを○で示し、夫々合格、転動疲労特性の評価ができない程度の大きな異常摩耗が発生したものを×で不合格とした。試験結果を表２に示す。尚、角度θにΔを付したものは、当接部ｅから見て、第一の交点１１と第二の交点１２を異なる方向側に配置しているため、回転軸ａが逆方向に傾いていることを示す。
【００７７】
【表２】
0005839584.tif 000003
【００７８】
Ｎｏ１１とＮｏ．１３は、当接部ｅから見て、第一の交点１１と第二の交点１２が異なる方向側に配置されており、回転軸ａが逆方向に傾いているため、異常摩耗の発生が認められた。但し、これらは異常摩耗の発生は僅かであり、転動疲労特性の評価には影響を与えない程度で、評価は○であった。
【００７９】
一方、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４は、本発明の要件に加えて、当接部から見て、前記第一の交点と第二の交点が同方向側に配置されるという要件も併せて満たすため、異常摩耗の発生は全く認められないという結果を得ることができ、評価は◎であった。
【符号の説明】
【００８０】
Ａ…評価対象試験片
Ｂ…相手試験片
１…基軸部
２…評価対象部
３…凸曲面
４…半球面
５…ホルダー
６…モータ
１１…第一の交点
１２…第二の交点
ａ…回転軸
ｂ…当接面
ｃ…回転軸
ｄ…中心軸
ｅ…当接部
Ｘ…軌道
【図１】
0005839584.tif 000004
【図２】
0005839584.tif 000005
【図３】
0005839584.tif 000006
【図４】
0005839584.tif 000007
【図５】
0005839584.tif 000008
【図６】
0005839584.tif 000009
【図７】
0005839584.tif 000010
【図８】
0005839584.tif 000011
【図９】
0005839584.tif 000012
【図１０】
0005839584.tif 000013
【図１１】
0005839584.tif 000014
【図１２】
0005839584.tif 000015
【図１３】
0005839584.tif 000016
【図１４】
0005839584.tif 000017
【図１５】
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