(57)【要約】【課題】疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高精度で実施することが可能な、転動部品の性能評価方法を提供する。【解決手段】転動部品の性能評価方法は、転動部品の疲労度を推定するステップと、転動部品の性能を評価するステップとを備える。転動部品の性能を評価するステップでは、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する評価データである疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。疲労度を推定するステップは、測定データを取得するステップ（Ｓ１０）と、疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）とを含む。測定データを取得するステップ（Ｓ１０）では、転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得する。疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）では、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、測定データから転動部品の疲労度を推定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、前記転動部品における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の疲労度を推定するステップと、
前記複数の状態における前記負荷回数と、前記負荷回数に対応する前記疲労度との関係に基づき、前記転動部品の性能を評価するステップとを備え、
前記疲労度を推定するステップは、
前記転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、前記転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得するステップと、
前記Ｘ線分析値と前記転動部品の前記疲労度との関係に基づいて、前記測定データから前記転動部品の前記疲労度を推定するステップと、を含む、転動部品の性能評価方法。
【請求項２】
繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、前記転動部品における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の余寿命を推定するステップと、
前記複数の状態における前記負荷回数と前記余寿命との関係に基づき、前記転動部品の性能を評価するステップとを備え、
前記余寿命を推定するステップは、
前記転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、前記転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得するステップと、
前記転動部品の前記疲労部を測定して表面形状の測定データを取得するステップと、
前記Ｘ線分析値の前記測定データに基づき前記転動部品の前記疲労部における残留応力のデータを導出するステップと、
前記残留応力の前記データおよび前記表面形状の前記測定データに基づき、前記疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップと、
前記繰り返し応力の前記データから前記転動部品の寿命を推定するステップと、
前記Ｘ線分析値と前記転動部品の疲労度との関係に基づいて、前記Ｘ線分析値の前記測定データから前記転動部品の疲労度を推定するステップと、
前記転動部品の前記寿命と前記疲労度とに基づき前記転動部品の余寿命を推定するステップと、を含む、転動部品の性能評価方法。
【請求項３】
前記繰り返し応力のデータを推定するステップにおいては、前記繰り返し応力のデータを推定するために用いるデータが前記転動部品の油膜パラメータを含む、請求項２に記載の転動部品の製造方法。
【請求項４】
前記Ｘ線分析値と前記転動部品の疲労度との関係は、繰り返し負荷が加えられている複数の転動部品試料にして実施される関係導出ステップにより得られる、複数の前記Ｘ線分析値と複数の前記疲労度との関係であり、
前記関係導出ステップは、
前記転動部品試料の疲労部にＸ線を照射することで、前記転動部品試料に関する前記Ｘ線分析値の第１測定データを取得するステップと、前記第１測定データに基づき前記転動部品試料の前記疲労部における残留応力のデータを導出するステップと、前記転動部品試料の前記疲労部を測定して表面形状の第２測定データを取得するステップと、前記残留応力の前記データおよび前記第２測定データに基づき、前記疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップとを、前記転動部品試料における前記繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態において、前記転動部品試料が破損するまでそれぞれ実施することにより、前記転動部品試料が破損した繰り返し負荷の負荷回数である寿命データと前記繰り返し応力のデータとを得るステップと、
前記寿命データと、前記繰り返し応力のデータとから前記転動部品試料のＳＮ線図を推定するステップと、
前記ＳＮ線図を用いて、前記転動部品試料における前記複数の状態ごとの疲労度を求めるステップと、を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【請求項５】
前記Ｘ線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した環状の回折Ｘ線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【請求項６】
前記Ｘ線分析値は、前記転動部品の前記疲労部における６成分の残留応力のデータを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【請求項７】
前記Ｘ線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した回折Ｘ線のピークの半価幅のデータを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【請求項８】
前記Ｘ線分析値は、前記転動部品の前記疲労部における残留オーステナイト量のデータを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【請求項９】
前記Ｘ線分析値は、前記転動部品の前記疲労部にて回折した環状の回折Ｘ線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、前記転動部品の前記疲労部における６成分の残留応力のデータ、前記転動部品の前記疲労部にて回折した回折Ｘ線のピークの半価幅のデータ、および前記転動部品の前記疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される少なくとも２つのデータの組合せを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の転動部品の性能評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転動部品の性能評価方法に関し、より特定的には、使用中の転動部品の疲労度および余寿命を推定することで転動部品の性能を評価する、転動部品の性能評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受（以下、軸受とも呼ぶ）の寿命は，荷重や潤滑条件等の運転条件と、軸受を構成する転動部品の硬度・組織・残留応力等の材料特性とに依存することが知られている。そのため、軸受の寿命は、軸受の運転条件および材料特性から計算できる寿命計算式を使って推定されている。この計算式は、軸受をある条件で使用する際にどのくらいの期間使用できるか、あるいは、要求される使用期間で軸受が破損しないためにどのような条件で軸受を使用すればよいかを見積もるために使用されている。
【０００３】
一般に、軸受は、その寿命計算式に基づいて設定した使用条件で使用される。したがって、想定した条件で軸受が使用されている場合は、寿命が問題になることはないはずである。しかしながら、市場では軸受の寿命がしばしば問題となる。これは、実際の軸受では使用環境等の外乱によって軸受の寿命が想定外に短くなる場合が発生するためと考えられる。そのため、軸受では、実際の軸受の疲労度を何らかの分析結果に基づいて推定し、疲労度から軸受の破損のリスクを管理したいというニーズがある。また、疲労度から今後の疲労の進行を仮定して余寿命を推定し、余寿命から軸受の交換時期を定量的に予測したいというニーズもある。さらに、転動部品の疲労度と余寿命推定は、転動疲労試験中の転動部品に対して適用すれば、転動部品が寿命を迎えるまで、すなわちはく離が発生するまで試験せずとも、疲労度の進行の早さから転動部品の疲労特性を評価できる。この結果、転動部品の開発のスピードアップにも貢献できる。
【０００４】
たとえば、特開２０１４−１６７４２１号公報では、軸受の接触圧力と表面粗さの突起形状とから求められる塑性指数から、ピーリング、フレーキング、摩耗、およびスミアリングなどの損傷形態を予測する方法が記載されている。さらに、接触圧力、塑性指数、すべり率等の条件から表面起点型損傷の一種であるピーリングの寿命を予測する方法が記載されている。
【０００５】
ピーリングに対する余寿命の推定方法は、対馬全之  他著、「Ｘ線応力測定の軸受破損解析への応用」、ベアリングエンジニアＮｏ．４９（１９８４）、ｐｐ．２５−３４、に示されている。この論文では、Ｘ線で測定した残留応力と半価幅の変化量からピーリングが発生するときの疲労度を推定し、当該疲労度から余寿命を推定している。
【０００６】
特開２０１４−１３１８８号公報では、軸受部品の転動部にＸ線を照射したときに発生する環状の回折Ｘ線から求められる各種Ｘ線分析値（たとえば応力、残留オーステナイト量、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度分布、中心角に対する半価幅など）と転動部品の各種使用条件（負荷回数、荷重、潤滑条件等）とをデータベース化し、当該データベースに基づいて軸受の使用条件を推定し、その使用条件から軸受の寿命を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１６７４２１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３１８８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】対馬全之  他著、「Ｘ線応力測定の軸受破損解析への応用」、ベアリングエンジニアＮｏ．４９（１９８４）、ｐｐ．２５−３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特開２０１４−１６７４２１号公報に開示された方法は、接触圧力、表面粗さの接触の過酷度を示す塑性指数、すべり率等の使用条件がわかれば、表面起点型損傷の形態と寿命を予測することができる。しかし、軸受の使用条件とその軸受がどの程度疲労を受けているか、すなわち軸受の疲労度について予測する手段が示されておらず、余寿命推定も難しい。
【００１０】
上述した論文「Ｘ線応力測定の軸受破損解析への応用」に開示された方法は、圧縮残留応力の増加量と半価幅の減少量との積を疲労度と対応するパラメータであると仮定し、そのパラメータと特定の試験条件で得られた転動部品の寿命との関係から転動部品の余寿命を推定している。圧縮残留応力の増加量と半価幅の減少量との積を疲労度と対応するパラメータであるとした仮定の根拠は、当該パラメータと特定の試験条件で得られた転動部品の寿命に対応関係が見られたことにある。しかし、当該関係は理論的に得られたものではなく、特定の実験条件における疲労度とＸ線分析値との対応関係である。したがって、試験条件によって当該関係は大きく変わり得るため、疲労度と余寿命の推定精度に問題がある。
【００１１】
特開２０１４−１３１８８号公報に開示された方法は、従来装置よりも転動疲労に関する情報が豊富に得られるＸ線回折環分析装置を用いて、各種Ｘ線分析結果と各種転動条件（使用面圧、潤滑条件、すべり条件など）とのデータベースを構築し、そのデータベースから軸受の使用条件を推定し、余寿命を推定する方法である。この方法では、推定した使用条件から特開２０１４−１６７４２１号公報の方法等で寿命を推定できれば、現在までの使用時間が既知という条件の下、疲労度が明らかになる。さらに、その後の使用条件を現在までの使用条件と同等と仮定すれば、軸受部品の余寿命が推定できる。しかし、この方法も、その後の使用条件に仮定が入るため、余寿命推定の誤差は大きいと考えられる。さらに、この方法では、複雑な転動部品の使用条件（たとえば負荷回数、荷重、潤滑条件、すべり等）をＸ線分析値から統計的に推定する。そのため、膨大な実験に基づくデータベースがなければ、使用条件の推定精度が低くなり、結果として余寿命の推定精度が悪化する。
【００１２】
ここで、発明者は上述した転動部品の疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を行うことを検討しているが、上述のように従来の方法では疲労度や余寿命の推定精度が低く、こられの疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高い精度で実施することは難しかった。
【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、精度の高い疲労度および余寿命の推定を行うことにより、当該疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高精度で実施することが可能な、転動部品の性能評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本開示に係る転動部品の性能評価方法は、転動部品の疲労度を推定するステップと、転動部品の性能を評価するステップとを備える。疲労度を推定するステップでは、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ前記転動部品の疲労度を推定する。転動部品の性能を評価するステップでは、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。疲労度を推定するステップは、測定データを取得するステップと、疲労度を推定するステップとを含む。測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得する。疲労度を推定するステップでは、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、測定データから転動部品の疲労度を推定する。
【００１５】
本開示に係る転動部品の性能評価方法は、余寿命を推定するステップと、転動部品の性能を評価するステップとを備える。余寿命を推定するステップでは、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップでは、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップは、Ｘ線分析値の測定データを取得するステップと、表面形状の測定データを取得するステップと、残留応力のデータを導出するステップと、繰り返し応力のデータを推定するステップと、寿命を推定するステップと、疲労度を推定するステップと、余寿命を推定するステップとを含む。Ｘ線分析値の測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得する。表面形状の測定データを取得するステップでは、転動部品の疲労部を測定して表面形状の測定データを取得する。残留応力のデータを導出するステップでは、Ｘ線分析値の測定データに基づき転動部品の疲労部における残留応力のデータを導出する。繰り返し応力のデータを推定するステップでは、残留応力のデータおよび表面形状の測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定する。寿命を推定するステップでは、繰り返し応力のデータから転動部品の寿命を推定する。疲労度を推定するステップでは、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、Ｘ線分析値の測定データから転動部品の疲労度を推定する。余寿命を推定するステップでは、転動部品の寿命と疲労度とに基づき転動部品の余寿命を推定する。
【発明の効果】
【００１６】
上記によれば、疲労度または余寿命を利用して転動部品の性能評価を高精度で実施することが可能な、転動部品の性能評価方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の変形例を説明するためのフローチャートである。
【図３】本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのグラフである。
【図４】転動部品の余寿命を求めるプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図５】Ｘ線分析値と転動部品の疲労度とをの関係を示すデータベースを作成するプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図６】Ｘ線分析値の測定装置の構成例を示す模式図である。
【図７】転動部品の転動面の微小凹凸を説明するための模式図である。
【図８】ＳＮ線図と疲労度との関係を説明するためのグラフである。
【図９】相当応力の履歴と余寿命との関係を模式的に示すグラフである。
【図１０】負荷回数と回折強度のばらつきとの関係を示すグラフである。
【図１１】二円筒試験機の構成を示す概略図である。
【図１２】実施例における残留応力（相当応力）の変化を示すグラフである。
【図１３】実施例における二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１９】
＜転動部品の性能評価方法概要＞
図１は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのフローチャートである。図２は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の変形例を説明するためのフローチャートである。図３は、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法を説明するためのグラフである。以下、本実施形態に係る転動部品の性能評価方法の概要を説明する。
【００２０】
図１に示すように、本開示に係る転動部品の性能評価方法は、転動部品の疲労度を推定するステップ（Ｓ１）と、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）とを備える。疲労度を推定するステップ（Ｓ１）では、たとえば転動疲労試験のように繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の疲労度を推定する。たとえば、一定の負荷回数ごとに、疲労度を推定するステップ（Ｓ１）を実施する。なお、疲労度を推定するステップ（Ｓ１）の詳細は後述する。転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）では、図３に示すように、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する評価データである疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。図３において、横軸は使用期間、すなわち負荷回数を示し、縦軸は評価データの値を示す。ここでは評価データとして疲労度の値を示す。図３に示すように、転動部品について負荷回数と疲労度との関係を示すデータをプロットすると、通常の使用状態である転動部品については第１のグループ１０で示すようなデータ群となる。一方、第１のグループ１０を外れたデータ１１を示す転動部品については、第１のグループ１０に含まれる転動部品より疲労が早く進行していることがわかる。また、第１のグループ１０を外れたデータ１２を示す転動部品については、第１のグループ１０に含まれる転動部品より疲労の進み方が遅く、長寿命となる条件で使用されていることがわかる。
【００２１】
また、図２に示す転動部品の性能評価方法は、余寿命を推定するステップ（Ｓ３）と、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）とを備える。余寿命を推定するステップ（Ｓ３）では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップ（Ｓ２）では、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップ（Ｓ３）の詳細は後述する。性能を評価するステップ（Ｓ２）では、図１に示した性能評価方法と同様に、横軸に負荷回数をとり、縦軸に余寿命をとったグラフに上記ステップ（Ｓ３）で推定した余寿命のデータをプロットすることで、負荷回数に対する転動部品の余寿命の変化から転動部品の性能を評価することができる。
【００２２】
＜余寿命の推定方法＞
余寿命について：
軸受の余寿命は、現時点で軸受がどのくらい疲労しているか（疲労度）と、その後の使用条件とによって決まる。疲労度と余寿命は混同されやすいが、その違いは線形累積損傷則（以下、マイナー則）を表す以下の式を見ると理解しやすい。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
上記式（１）は、ある応力振幅での寿命をＬ１、Ｌ２・・・Ｌｉ・・・Ｌｎとしたときに、それぞれの応力振幅でＮ１、Ｎ２、・・・Ｎｉ・・・Ｎｎ回の負荷を受けた際、それぞれの寿命に対する負荷の比の線形和が１に達した時に寿命を迎えるとする経験式である。この式では、左辺の破線四角内が「ある使用条件でどの程度の時間使用されたか」を表す疲労度である。また、上記式（１）の左辺における最後の項のＮｎが「その後どのくらいの時間使用できるか」を表す余寿命になる。この式（１）から明らかなように、余寿命は疲労度（すなわち式（１）中の破線四角内）と、その後の使用条件によって決まる寿命Ｌｎが既知でなければ推定できない。したがって、疲労度推定では、式（１）の破線四角内の疲労度を正確に推定する分析方法を考案することが課題である。また、余寿命推定では、正確な疲労度推定に加えて、使用条件からこの先の寿命を予測する方法を考案することが課題になる。
【００２５】
余寿命の具体的な推定方法：
図４は、転動部品の余寿命を求めるプロセスを説明するためのフローチャートである。図４に示すように、転動部品の余寿命の推定方法では、まず転動部品の表面形状測定ステップ（Ｓ２０）を実施する。次に当該ステップ（Ｓ２０）により得られたデータと、転動部品の運転条件のデータ、具体的には回転数、使用温度、荷重、潤滑油条件などとから油膜パラメータを推定するステップ（Ｓ２１）を実施する。油膜パラメータが３以下になると、転動部品の転動面の表面における微小凹凸の凸部先端と、当該転動面に接触する回転部材の表面における微小凹凸の凸部先端とが直接接触する可能性がある。この場合、転動部品の表面における微小凹凸での応力集中（以下、ミクロ応力）が発生する。表面起点型の損傷はこのミクロ応力に起因している。本実施形態に係る性能評価方法では、表面起点型の損傷（たとえば剥離）に着目して性能評価を行っている。そのため、上記ステップ（Ｓ２１）において油膜パラメータが３以下になっていることを確認することで、本実施形態に係る性能評価方法が適用できることを確認できる。そして、使用中の軸受等の転動部品が表面起点型剥離を起こすかどうかは、表面形状の状態によって決まる。そのため、本実施の形態に係る性能評価方法における余寿命の推定プロセスでは、転動面の応力状態の計算ステップ（Ｓ２２）を実施する。
【００２６】
以下、ステップ（Ｓ２２）において応力状態を計算する具体的な方法の一例を示す。
まず、Ioannidesらの論文（E.Ioannides, G.Bergling, A. Gabelli , "An Analytical Formulation for the Life of Rolling Bearings", ACTA POLYTECHNICA SCANDINAVICA, MECHANICAL ENGINEERING SERIES No.137）で示される、二乗平均平方根傾斜がミクロ応力に比例するという以下の式（２）で示される関係を仮定する。
【００２７】
【数２】
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【００２８】
研削で作られる粗さには方向性があり、研削面には研削方向に沿って図７のように長細い突起が存在している。ここで、図７は転動部品の転動面の微小凹凸を説明するための模式図である。図７において、矢印３１で示す方向が研削方向である。微小凹凸の凸部３０は、当該矢印３１に示す研削方向に沿って延びるように形成される。ここで、物体の断面形状が一様であり、十分な長さがあれば、その両端部を除けば平面ひずみ状態であるとみなせる。したがって、微小凹凸の接触部では平面ひずみ応力状態を仮定でき、表面のミクロな接触部下の内部応力は下記の式（３）〜式（６）で計算可能である。なお、摩擦係数μは境界潤滑条件でのおよその値、たとえば０．１などの適切な値を代入すればよい。なお、以下の式においてｘｙｚ座標は、たとえば以下のように規定してもよい。すなわち、転動部品として二円筒試験における試験片を考える場合、ｚ軸を当該試験片の外周面から径方向に延びる軸とし、ｘ軸を当該試験片の回転方向に沿うとともに外周面から接線方向に延びる軸とし、ｙ軸を当該試験片の外周面から回転軸に沿う方向に延びる軸とする。また、転動部品として転がり軸受の内輪を考える場合、ｚ軸を当該内輪の外周面（転走面）から径方向に延びる軸とし、ｘ軸を当該内輪の回転方向に沿うとともに外周面から接線方向に延びる軸とし、ｙ軸を当該内輪の外周面から回転軸に沿う方向に延びる軸とする。
【００２９】
【数３】
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【００３０】
【数４】
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【００３１】
【数５】
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【００３２】
【数６】
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【００３３】
また、相当応力は次式で計算できる。
【００３４】
【数７】
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【００３５】
以上より、二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑを測定すれば、式（２）〜式（７）を用いることでミクロな接触部直下の３軸応力が式（２）の未知の定数ａを残して計算できる。
【００３６】
一方、転動部品の軌道面に高い応力が発生する場合、当該軌道面には繰返しの塑性変形によって高い残留応力が徐々に生成する。このため、転動部品の転動時には残留応力が上述したミクロ応力に重畳することになる。したがって、表面起点型はく離による寿命を決定する表層の繰返し応力は、凹凸によるミクロ応力と残留応力の両方を考慮して予測する必要がある。そのため、図４に示した余寿命の推定プロセスでは、転動部品の表面（転動面）に対するＸ線回折環分析の結果から残留応力を計算し、ステップ（Ｓ２２）で求めたミクロ応力を重ね合わせて、接触部直下の相当応力（繰り返し応力）を計算する。具体的には、転動部品のＸ線回折環分析ステップ（Ｓ１０）を実施した後、転動面の残留応力を計算するステップ（Ｓ１２）を実施して残留応力を求めた後、転動面の残留応力を考慮した繰り返し応力の計算ステップ（Ｓ３０）を実施する。
【００３７】
ステップ（Ｓ１０）では、たとえば図６に示すような測定装置を用いてＸ線回折環の測定を実施する。図６は、Ｘ線分析値の測定装置の構成例を示す模式図である。図６に示すように、測定装置は、転動部品などの測定対象物９０に対してＸ線を照射する照射部２１と、測定対象物９０において回折した環状のＸ線を検出する検出器２２と、検出器２２に接続され、検出器２２において検出された環状のＸ線の検出データに基づいて所定のＸ線分析値を演算したり当該検出データを保存する制御演算部２３と、制御演算部２３に接続され、制御演算部２３における演算結果や上記検出データを表示する表示部２４とを備えている。
【００３８】
照射部２１は、測定対象物９０に対向させることが可能なように設置されたＸ線管球を含んでいる。検出器２２は、照射部２１から照射したＸ線を通過させる中心部に形成された孔と測定対象物９０に対向させることが可能な平面状の検出部２２Ａを含んでいる。検出器２２の検出部２２ＡにＸ線ＣＣＤを採用してもよい。制御演算部２３は、予め記憶部（図示しない）に記憶されたデータベースと、検出器２２において検出された環状のＸ線の検出データとに基づき、測定対象物９０のＸ線分析値を演算してもよい。演算されたＸ線分析値や検出データは表示部２４に表示される。
【００３９】
図６に示した測定装置を用いたＸ線回折環分析ステップ（Ｓ１０）では、まず、測定対象物９０を準備し、この測定対象物９０の疲労部にＸ線を照射するステップ（Ｓ１０１）が実施される。このステップ（Ｓ１０１）では、転動部品である測定対象物９０を所定の位置にセットし、照射部２１からＸ線を測定対象物９０に対して照射する。このとき、図６に示すように、Ｘ線は、測定対象物９０に対して所定の入射角で入射するように、矢印αに沿って照射される。
【００４０】
次に、Ｘ線回折環が検出されるステップ（Ｓ１０２）が実施される。このステップ（Ｓ１０２）では、図６に示すように、矢印αに沿って測定対象物９０に入射したＸ線が、円錐面βを構成するように回折し、検出部２２Ａに到達する。そして、たとえばＸ線ＣＣＤである検出部２２Ａにおいては、それぞれの画素が出力するＸ線の強度に相当する強度の信号により、環状の回折Ｘ線（Ｘ線回折環）が検出される。上述した環状の回折Ｘ線の測定データからＸ線分析値が求められる。Ｘ線分析値は、転動部品である測定対象物９０の疲労部にて回折した環状の回折Ｘ線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、転動部品である測定対象物９０の疲労部における６成分の残留応力のデータ、測定対象物９０の疲労部にて回折した回折Ｘ線のピークの半価幅のデータ、および測定対象物９０の疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される１のデータであってもよく、上記群から選択される少なくとも２つのデータの組合せであってもよい。なお、上述した６成分の残留応力のデータとは、たとえばｘ軸方向に沿う方向の垂直応力σｘ、ｙ軸方向に沿う方向の垂直応力σｙ、ｚ軸方向に沿う方向の垂直応力σｚ、ｘｙ平面内に生じるせん断応力τｘｙ、ｘｚ平面内に生じるせん断応力τｘｚ、ｙｚ平面内に生じるせん断応力τｙｚなどである。
【００４１】
上記ステップ（Ｓ１０）の後、疲労度とＸ線分析値の関係から疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）を実施し、疲労度Ｄが特定される（ステップ（Ｓ１３））。疲労度とＸ線分析値の関係は、転動部品のＸ線分析と表面形状測定とのデータに基づき特定される。当該関係の求め方の一例については後述する。求めた疲労度Ｄは後述するように余寿命の推定に用いられる。
【００４２】
また、上記ステップ（Ｓ１０）の後、ステップ（Ｓ１０）により得られたデータに基づき転動面の残留応力を計算するステップ（Ｓ１２）を実施する。求めた残留応力の値はステップ（Ｓ３０）で繰り返し応力の計算に用いられる。
【００４３】
ここで繰り返し応力の計算には三軸残留応力の値が必要となる。この三軸残留応力を計算する方法としては、三軸残留応力が測定できるＸ線応力測定法を適用する。このようなＸ線応力測定法としては任意の方法を用いることができるが、たとえば、Dolleらの論文（”The Influence of Stress States, Stress Gradients and Elastic Anisotropy on the Evaluation of （Residual） Stresses by X-rays”, J. Appl. Crysr.、12 （1979） 489-501）、 佐々木敏彦ら、”エリアディテクタ方式のX線三軸応力測定法の改良に関する研究” 、日本機械学会論文集Ａ編、75、750、（2009）219-227、などに開示された方法を適用できる。この結果、残留応力測定と表面粗さの測定との結果から、接触部直下の垂直応力、せん断応力及び相当応力が求められるので、これらの応力Ｓと寿命Ｌとの関係（繰返し応力Ｓと寿命Ｌとの関係）が既知であれば、当該関係に基づき寿命を求めるステップ（Ｓ４０）を実施し、寿命Ｌを求めることができる（ステップ（Ｓ５０））。また、上述のように疲労度とＸ線分析値との関係から疲労度Ｄを求めることができれば、マイナー則を用いて以下の関係から余寿命ＮＲを求めることができる（ステップ（Ｓ６０））。
【００４４】
【数８】
2019207157.tif 000010
【００４５】
以下、応力Ｓと寿命Ｌとの関係を示すＳＮ線図と、Ｘ線分析値と疲労度との関係とを実験結果から求める方法の一例を説明する。
【００４６】
応力Ｓと寿命Ｌとの関係を示すＳＮ線図の決定方法：
以下では、応力Ｓの１つとして相当応力に着目し、相当応力と寿命の関係を求める手順を説明する。図８は、ＳＮ線図と疲労度との関係を説明するためのグラフである。図９は相当応力の履歴と余寿命との関係を模式的に示すグラフである。図８および図９の横軸は寿命に対応する負荷回数を示し、縦軸は相当応力を示す。図８のＳＮ線図（以下、ＳＮ曲線とも呼ぶ）において、相当応力Ｓ１が作用する転がり条件の場合の寿命をＬ１とすれば、相当応力Ｓ１でＮ１回の繰返し疲労が与えられたときの疲労度はＮ１／Ｌ１で表される。転動試験における転がり接触では、使用にともなって表面粗さが低下し、突起接触部の応力集中も軽減されると同時に、圧縮の残留応力が生成される。そのため、相当応力Ｓは、負荷回数の増加に伴い低下していき、疲労度は式（１）からも明らかなように負荷回数の増加に伴い蓄積していく。転動試験の結果から、図８の破線で示す相当応力の変化を実験的に得るためには、転動試験を行っている転動部品の表面粗さの測定とＸ線回折環の測定とを負荷回数ごとに行うことになる。このため、実際の計算で得られる応力Ｓの変化は図９のＳ１、Ｓ２、Ｓ３などと示されるように階段状となる。
【００４７】
次に、図８および図９に示す材料固有のＳＮ曲線の式は、例えば次の式（９）を用いる。
【００４８】
【数９】
2019207157.tif 000011
【００４９】
ここで、Ｎは負荷回数を示し、Ｓは接触面に作用する相当応力を示し、Ｓｆは繰返し応力による加工硬化後の材料の降伏応力を示し、Ａ、Ｂは定数を示す。なお、降伏応力Ｓｆは材料定数であり、転動部品の材質に応じて特定できる。
【００５０】
転動部品に対する転動試験を実施して、当該転動部品の転動面（疲労面）について表面粗さの測定とＸ線回折環の測定とを所定の負荷回数ごとに行い、図８の実線の疲労度を計算しながら、はく離が発生するまで試験を継続する。この転動試験を複数回実施すれば、図８中に転動部品の寿命データが複数プロットできる。このプロットと式（９）のＳＮ曲線の式とをフィッティングするように、式（２）と式（９）との未知数を求める。このようにして、実験結果に基づいたＳＮ線図が得られる。なお、式（２）と式（９）中の未知数はａ、Ａ、Ｂ、Ｓと合計４つなので、４水準以上の実験結果からＳＮ線図を決定できるが、より正確なＳＮ線図を作成するためにはできるだけ多くの水準で実験するのが望ましい。
【００５１】
寿命と負荷回数との関係について：
図９のような履歴で相当応力が転動面に作用した場合を考える。図９中の円で囲まれた１、２、３で示される時点での接触面相当応力をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とし、これらの相当応力が繰返し負荷されたときのピーリング寿命をＬ１、Ｌ２、Ｌ３とする。実験の際に、相当応力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を計算するためには、その都度粗さ測定をする必要がある。
【００５２】
まず、相当応力Ｓ１の条件でＮ１回、相当応力Ｓ２の条件でＮ２回の転動疲労を受けたと仮定する。さらに、負荷回数（Ｎ１＋Ｎ２）回以降は接触面相当応力Ｓ３を受け続け、Ｎ３回の負荷後にピーリングが発生すると仮定する。このとき、負荷回数（Ｎ１＋Ｎ２）回時点での余寿命はＮ３となり、寿命と負荷回数の関係はマイナー則に基づいて次式で表せる。
【００５３】
【数１０】
2019207157.tif 000012
【００５４】
式（１０）を整理すると、（Ｎ１＋Ｎ２）回の負荷を受けており、（Ｎ１＋Ｎ２）回時点での表面粗さと残留応力のまま疲労が進行すると仮定した場合の余寿命Ｎ３は次の式（１１）により表される。
【００５５】
【数１１】
2019207157.tif 000013
【００５６】
また、式（１１）を一般化すると下記の式（１２）となる。
【００５７】
【数１２】
2019207157.tif 000014
【００５８】
Ｘ線分析値と疲労度との関係について：
上述したＳＮ線図の決定方法において実施した転動試験では、疲労度が所定の負荷回数ごとに求まり、その都度、Ｘ線分析も行っている。そのため、疲労度とＸ線分析結果であるＸ線分析値との関係を示すデータベースも作成できる。当該データベースの作成方法について図５を参照しながら説明する。なお、Ｘ線分析値としては、応力、残留オーステナイト量、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつき、中心角に対する半価幅、回折強度の平均値、最小値と最大値との差、積分幅（ある位置での半価幅と回折強度の積）などが挙げられる。
【００５９】
＜疲労度とＸ線分析値とのデータベースの構築方法＞
図５は、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係を示すデータベースを作成するプロセスを説明するためのフローチャートである。図５に示すように、疲労度とＸ線分析値との関係を示すデータベースを作成するプロセスでは、転動疲労試験を実施するステップ（Ｓ１１０）を実施する。当該転動疲労試験において、一定の負荷回数が経過した時点で、Ｘ線分析ステップ（Ｓ１２０）および転動部品の表面形状測定ステップ（Ｓ１３０）を実施する。ステップ（Ｓ１２０）では、上述したＳＮ線図を求めるプロセスと同様にＸ線回折環の測定を行う。また、ステップ（Ｓ１３０）においても、上述したＳＮ線図を求めるプロセスと同様に転動部品の転動面について表面粗さの測定を行う。
【００６０】
次に、Ｘ線分析ステップ（Ｓ１２０）の結果に基づき転動部品の転動面における残留応力を求めるステップ（Ｓ１２１）を実施する。このステップ（Ｓ１２１）では、図４のステップ（Ｓ１２）と同様の手法を用いて残留応力を算出する。
【００６１】
また、ステップ（Ｓ２０）により得られたデータと、転動部品の運転条件データである回転数、使用温度、荷重、潤滑油条件などとから油膜パラメータを推定するステップ（Ｓ１３１）、転動面の応力状態の計算ステップ（Ｓ１３２）、軌道面の残留応力を考慮した繰り返し応力の計算ステップ（Ｓ１４０）は、それぞれ図４に示したステップ（Ｓ２１）、ステップ（Ｓ２２）、ステップ（Ｓ３０）と同様のプロセスを実施する。ステップ（Ｓ１４０）を実施した時点で、転動部品に剥離が発生していない場合、再度ステップ（Ｓ１１０）に戻り、再度一定回数の負荷を転動部品に加えた後、上述した各ステップを実施する。そして、ステップ（Ｓ１４０）を実施した時点で転動部品にはく離が発生している場合には、寿命データ（はく離時間）の取得および転動疲労試験を中止するステップ（Ｓ１５）に進む。そして、上述したステップ（Ｓ１１０）〜ステップ（Ｓ１５０）を４回以上繰り返すことで寿命データを４個以上取得する。その後、転動面の繰返し応力Ｓと寿命データＮとが整合するように、ＳＮ線図の未知数を決定するステップ（Ｓ１６０）を実施する。このステップ（Ｓ１６０）では、ＳＮ線図を求めるプロセスにおいて式（２）と式（９）の未知数を求めたプロセスと同様のプロセスを適用できる。
【００６２】
その後、ＳＮ線図から各転動試験の負荷回数ごとの疲労度を、マイナー側を使って計算するステップ（Ｓ１７０）を実施する。この結果、複数の負荷回数ごとに疲労度とＸ線分析値のデータを取得することができるため、これらのデータを用いて疲労度とＸ線分析値との関係を示すデータベースを構築するステップ（Ｓ１８０）を実施する。このようにして、上記データベースを得ることができる。そして、このデータベースは図４のステップ（Ｓ１１）においてＸ線分析値に基づき疲労度を推定するために用いることができる。
【００６３】
ここで、図１に示した性能評価方法におけるステップ（Ｓ１）では、図４に示したステップ（Ｓ１０）、ステップ（Ｓ１１）、ステップ（Ｓ１３）を実施し、Ｘ線分析値であるＸ線回折環分析結果から疲労度を推定できる。この場合、図５に示すように疲労度を推定するために用いられるデータベースは転動疲労試験において測定されたＸ線分析および表面形状測定の結果に基づき作成されているため、高い精度で疲労度を推定できる。また、図２に示した性能評価方法では、図４に示したプロセスを用いて余寿命を推定できる。図４に示したプロセスからも分かるように、余寿命の推定に転動部品の転動疲労試験でのＸ線分析および表面形状測定の結果を利用しているため、高い精度で余寿命を推定できる。
【００６４】
上述した性能評価方法では、転動部品の性能を評価できる。転動部品の性能とは、たとえば転動部品の転動面に施された表面処理部（たとえばショットピーニング等の塑性加工部、黒染などの化成処理部、皮膜形成部）の性能が挙げられる。また、転動部品の性能として、転動部品の潤滑状態の良否を評価してもよい。具体的には、転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の粘度や寿命などが評価対象として考えられる。たとえば、同じ転動部品に適用される２種類の潤滑剤について、同じ負荷回数における余寿命に差がある場合、当該余寿命が相対的に長い潤滑剤の方が潤滑性能という観点からは優れていると考えられる。
【００６５】
＜作用効果＞
本開示に係る転動部品の性能評価方法は、図１に示すように転動部品の疲労度を推定するステップ（Ｓ１）と、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）とを備える。疲労度を推定するステップ（Ｓ１）では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の疲労度を推定する。転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）では、図３に示すように、複数の状態における負荷回数と、負荷回数に対応する評価データである疲労度との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。疲労度を推定するステップ（Ｓ１）は、測定データを取得するステップ（Ｓ１０）と、疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）とを含む。測定データを取得するステップ（Ｓ１０）では、転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得する。疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）では、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、測定データから転動部品の疲労度を推定する。Ｘ線分析値の測定データと疲労度との関係は、上述のように転動部品の表面形状の測定結果とＸ線回折の分析結果とを用いて決定されていてもよい。また、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）では、複数の転動部品について繰り返し負荷の回数と疲労度との関係データを対比し、標準的な性能を示す基準データ群（図３の第１のグループ１０）を特定した上で、対象とする転動部品の疲労度のデータにおける当該基準データ群からのかい離の程度により転動部品の性能を評価してもよい。
【００６６】
このようにすれば、Ｘ線分析値の測定データと疲労度との関係を用いて、たとえば使用中の転動部品の疲労度を高い精度で推定できる。したがって、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）において、繰り返し負荷の負荷回数に応じた疲労度の推移を高い精度で推定できるため、疲労度の当該推移に基づき転動部品の性能、あるいは転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の性能を正確に評価することができる。
【００６７】
上記転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）では、負荷回数と疲労度との関係が、負荷回数の変化量に対する疲労度の変化量の比率を含む。この場合、負荷回数の増加に伴う疲労度の変化率を性能評価に用いることができる。
【００６８】
本開示に係る転動部品の性能評価方法は、図２に示すように余寿命を推定するステップ（Ｓ３）と、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）とを備える。余寿命を推定するステップ（Ｓ３）では、繰り返し負荷が加えられている転動部品に対して、転動部品における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態に関して、それぞれ転動部品の余寿命を推定する。性能を評価するステップ（Ｓ２）では、複数の状態における負荷回数と余寿命との関係に基づき、転動部品の性能を評価する。余寿命を推定するステップ（Ｓ３）は、図４に示すように、Ｘ線分析値の測定データを取得するステップ（Ｓ１０）と、表面形状の測定データを取得するステップ（Ｓ２０）と、残留応力のデータを導出するステップ（Ｓ１２）と、繰り返し応力のデータを推定するステップ（Ｓ３０）と、寿命を推定するステップ（Ｓ４０）と、疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）と、余寿命を推定するステップ（Ｓ６０）とを含む。Ｘ線分析値の測定データを取得するステップ（Ｓ１０）では、転動部品の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品に関するＸ線分析値の測定データを取得する。表面形状の測定データを取得するステップ（Ｓ２０）では、転動部品の疲労部を測定して表面形状の測定データを取得する。残留応力のデータを導出するステップ（Ｓ１２）では、Ｘ線分析値の測定データに基づき転動部品の疲労部における残留応力のデータを導出する。繰り返し応力のデータを推定するステップ（Ｓ３０）では、残留応力のデータおよび表面形状の測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定する。寿命を推定するステップ（Ｓ４０）では、繰り返し応力のデータから転動部品の寿命を推定する。疲労度を推定するステップ（Ｓ１１）では、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係に基づいて、Ｘ線分析値の測定データから転動部品の疲労度を推定する。余寿命を推定するステップ（Ｓ６０）では、転動部品の寿命と疲労度とに基づき転動部品の余寿命を推定する。転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）では、複数の転動部品について繰り返し負荷の回数と余寿命との関係データを対比し、標準的な性能を示す基準データ群を特定した上で、対象とする転動部品の余寿命のデータにおける当該基準データ群からのかい離の程度により転動部品の性能を評価してもよい。
【００６９】
このようにすれば、Ｘ線分析値の測定データと疲労度との関係を、上述のように転動部品の表面形状の測定結果とＸ線回折の分析結果とを用いて決定し、さらに転動部品の寿命の推定にも転動部品の表面形状の測定結果とＸ線回折の分析結果とを用いているため、たとえば使用中の転動部品の余寿命を高い精度で推定できる。したがって、転動部品の性能を評価するステップ（Ｓ２）において、繰り返し負荷の負荷回数に応じた余寿命の推移を高い精度で推定できるため、余寿命の当該推移に基づき転動部品の性能、あるいは転動部品の動作時に用いられる潤滑剤の性能を正確に評価することができる。
【００７０】
上記転動部品の性能評価方法では、図３および図４に示すように、繰り返し応力のデータを推定するステップ（Ｓ３０）において、繰り返し応力のデータを推定するために用いるデータが転動部品の油膜パラメータを含む。
【００７１】
この場合、油膜パラメータを推定することにより本実施形態に係る転動部品の性能評価方法で着目している表面起点型剥離が発生し得る状態かどうかを確認することができる。したがって、本実施形態に係る性能評価方法が有効かどうかを予め確認できる。
【００７２】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値と転動部品の疲労度との関係は、図５に示すように、繰り返し負荷が加えられている複数の転動部品試料にして実施される関係導出ステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１８０）により得られる、複数のＸ線分析値と複数の疲労度との関係である。関係導出ステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１８０）は、寿命データと繰り返し応力のデータとを得るステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）と、ＳＮ線図を推定するステップ（Ｓ１６０）と、疲労度を求めるステップ（Ｓ１７０）とを含む。寿命データと繰り返し応力のデータとを得るステップ（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）では、転動部品試料の疲労部にＸ線を照射することで、転動部品試料に関するＸ線分析値の第１測定データを取得するステップ（Ｓ１２０）と、第１測定データに基づき転動部品試料の疲労部における残留応力のデータを導出するステップ（Ｓ１２１）と、転動部品試料の疲労部を測定して表面形状の第２測定データを取得するステップ（Ｓ１３０）と、残留応力のデータおよび第２測定データに基づき、疲労部に作用する繰り返し応力のデータを推定するステップ（Ｓ１４０）とを、転動部品試料における繰り返し負荷の負荷回数が互いに異なる複数の状態において、転動部品試料が破損するまでそれぞれ実施することにより、転動部品試料が破損した繰り返し負荷の負荷回数である寿命データと繰り返し応力のデータとを得る。ＳＮ線図を推定するステップ（Ｓ１６０）では、寿命データと、繰り返し応力のデータとから転動部品試料のＳＮ線図を推定する。疲労度を求めるステップ（Ｓ１７０）では、ＳＮ線図を用いて、転動部品試料における複数の状態ごとの疲労度を求める。
【００７３】
この場合、疲労度とＸ線分析値との関係の高精度なデータベースを作成できるため、当該データベースを用いた疲労度の推定を正確に行うことができる。
【００７４】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した環状の回折Ｘ線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータを含む。この場合、環状の回折Ｘ線（Ｘ線回折環）には、従来のＸ線回折法により一度に得られる情報より多くの情報が含まれているため、一度の測定で得られる情報により転動部品の疲労度または余寿命を精度よく推定することができる。
【００７５】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値は、転動部品の疲労部における６成分の残留応力のデータを含む。
【００７６】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した回折Ｘ線のピークの半価幅のデータを含む。
【００７７】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値は、転動部品の疲労部における残留オーステナイト量のデータを含む。
【００７８】
上述した各データと転動部品の使用条件には強い相間があるため、上述したデータを用いて転動部品の疲労度または余寿命を高い精度で推定できる。
【００７９】
上記転動部品の性能評価方法において、Ｘ線分析値は、転動部品の疲労部にて回折した環状の回折Ｘ線の中心角と回折強度とのばらつきを示すデータ、転動部品の疲労部における６成分の残留応力のデータ、転動部品の疲労部にて回折した回折Ｘ線のピークの半価幅のデータ、および転動部品の疲労部における残留オーステナイト量のデータからなる群から選択される少なくとも２つのデータの組合せを含む。この場合、複数のデータを組み合わせて疲労度または余寿命を推定するため、当該疲労度または余寿命をより高精度に推定できる。
【００８０】
（実施例）
二円筒試験機を用いた転動疲労試験を実施し、試験片としての転動部品について疲労度推定を行った例を以下に説明する。
【００８１】
＜試験装置＞
図１１は、二円筒試験機の構成を示す概略図である。図１１に示した二円筒試験機２は、駆動側回転軸Ｄ１と、従動側回転軸Ｆ１とを有している。駆動側回転軸Ｄ１は、図１１の左右方向に延びる部材であり、図１１における左側の末端部にモータＭが接続されている。このモータＭにより駆動側回転軸Ｄ１は、図１１の左右方向に延びる中心軸Ｃ１に対して回転可能となっている。図１１における駆動側回転軸Ｄ１の右側の先端部には駆動側試験片Ｄ２が取り付けられている。駆動側試験片Ｄ２は、駆動側回転軸Ｄ１の回転に伴い中心軸Ｃ１の周りに回転可能となるように、駆動側回転軸Ｄ１の右側の先端部に固定された。
【００８２】
一方、従動側回転軸Ｆ１は、図１１の左右方向に延びる部材であり、図１１の左右方向に延びる中心軸Ｃ２に対して回転可能となっている。図１１において従動側回転軸Ｆ１は、駆動側回転軸Ｄ１とは逆に、左側が先端部に、右側が末端部になっている。図１１における従動側回転軸Ｆ１の左側の先端部には従動側試験片Ｆ２が取り付けられている。
【００８３】
駆動側回転軸Ｄ１の中心軸Ｃ１と従動側回転軸Ｆ１の中心軸Ｃ２とは一致しておらず、両者は図１１の上下方向に間隔を有している。このため駆動側回転軸Ｄ１の先端部に固定された駆動側試験片Ｄ２と、従動側回転軸Ｆ１の先端部に固定された従動側試験片Ｆ２とは、それぞれの外径面同士が、これらの回転していない状態において外径面接触部ＤＦにて互いに接触するように配置されている。なお互いに接触するように配置される駆動側試験片Ｄ２および従動側試験片Ｆ２は、これらの下に敷いている、給油用フェルトパッド３と接触している。
【００８４】
＜試験片＞
駆動側試験片Ｄ１および従動側試験片Ｆ２はＪＩＳ規格ＳＵＪ２製であり、外径４０ｍｍ、幅１２ｍｍの円筒形状である。各試験片の表面仕上げは超仕上げ（表面粗さＲａ０．０１μｍ程度）および研削仕上げ（表面粗さＲａ０．５μｍ程度）の二種類を用意した。各試験片の軸方向曲率半径は、表面仕上げが超仕上げの試験片で∞（ストレート）、表面仕上げが研削仕上げの試験片で６０ｍｍ（曲面）となっている。
【００８５】
＜試験方法＞
試験開始前に各試験片の表面粗さと残留応力とを測定し、試験を開始する。試験条件を表１に示す。
【００８６】
【表１】
2019207157.tif 000015
【００８７】
表１において、Ｐｍａｘとは試験片における最大接触圧力（単位：ＧＰａ）である。試験は試験Ａと試験Ｂという２種類の条件で実施した。
【００８８】
次に、残留応力測定条件を表２に示す。
【００８９】
【表２】
2019207157.tif 000016
【００９０】
残留応力の測定は、パルステック工業製のＸ線残留応力測定装置μ-Ｘ３６０で実施した。転動疲労試験中は一定時間経過ごとに試験を中断し、その都度、各試験片の表面粗さと残留応力とを測定した。残留応力（相当応力）の変化と二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑを図１２および図１３に示す。図１２および図１３の横軸は負荷回数を示す。図１２の縦軸は相当応力（単位：ＭＰａ）を示す。図１３の縦軸は二乗平均平方根傾斜Ｒｄｑを示す。
【００９１】
ここで、残留応力（相当応力）はピーリングの増加にともなって減少する（すなわち、はく離の発生により応力解放が起こる）ことがわかっている。図１２に示した条件Ａの試験では、負荷回数３×１０５回でピーリング発生による応力解放が起こった。また、図１２に示した条件Ｂの試験では負荷回数３×１０５回で応力解放が起こった。すなわち、これらの試験ではピーリング寿命がそれぞれ３×１０５回、３×１０５回となる。
【００９２】
上記の試験結果から、式（２）と式（９）中の定数を以下のように決定した。
まず、式（２）の未知数ａを決定する。ここで、線接触において、最大接触圧力Ｐmaxは次式で計算できる。
【００９３】
【数１３】
2019207157.tif 000017
【００９４】
式（２）におけるＰＬｍａｘは図７に示した粗さ突起（例えば転動体）と相手側（例えば軌道輪）との間に生じる局所的な最大接触圧力である。なお、この場合相手方は平面とみなす。上記式（１３）において、下記のような仮定を置くことでＰＬｍａｘを計算できる。
＜仮定＞
１）  粗さ突起先端の曲率半径は０．０２ｍｍ（＝Ｒ１）とする。
２）  相手方（物体２）の曲率半径は∞（＝Ｒ２）とする。（すなわち、平面との接触を想定する。）
３）  粗さ突起１個あたりに生じる力を２．４１Ｎ（＝Ｆ）とする。
４）  粗さ突起の転がり方向の長さ（＝ｌ）はマクロな接触だ円の短軸半径とほぼ等しい。（上述した二円筒試験の場合、約１ｍｍ。）
なお、上述した仮定のうち１）、３）については実測値に基づく。
【００９５】
以上の仮定および鋼の物性値を用いると、ＰＬｍａｘ＝３２８１ＭＰａとなる。また、実測した損傷発生直前のＲｄｑ（粗面側試験片３個の平均値）は０．１８７５であった。これらを式（２）に代入すると、ａ＝１．７５×１０４となる。
【００９６】
その後、図５に示したプロセスを実施して複数の寿命データ（損傷が発生したときの負荷回数）とそのときの応力Ｓeqを取得することで、ＳＮ曲線を構成するプロットが得られる。当該プロットを式（９）にフィッティングすることにより、未知の定数Ａ、Ｂを求める。この結果、Ａ＝４．３３６となり、Ｂ＝−２．３８１×１０−３となった。これらの定数は表計算ソフトの収束計算機能を用いて決定した。なお、今回の計算では、ＪＩＳ規格ＳＵＪ２の加工硬化後の降伏応力Ｓｆを２０００ＭＰａとした。
【００９７】
以上でＳＮ曲線が決定された。その後、式（１１）に基づいて条件Ａの疲労度と余寿命とを計算した。表３に条件Ａの負荷回数、疲労度、余寿命の関係を示す。
【００９８】
【表３】
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【００９９】
一方、上記により求めた疲労度Ｄと、環状の回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきＩとの関係を調査したところ、次の関係で近似できることが分かった。
【０１００】
【数１４】
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【０１０１】
なお、上記式（１４）における回折強度のばらつきＩは以下の式（１５）により表される。
【０１０２】
【数１５】
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【０１０３】
ここで、式（１４）のように疲労度Ｄと回折強度のばらつきＩとの関係が近似できると考えたのは、以下の理由による。すなわち、負荷回数に対する回折強度のばらつきＩが図１０のように変化することがこれまでの実験でわかっている。ここで、図１０は負荷回数と回折強度のばらつきとの関係を示すグラフである。図１０の横軸は負荷回数を示し、縦軸は回折強度のばらつきＩを示す。疲労度Ｄは負荷回数と寿命とから得られる値であるため、回折強度と疲労度Ｄの関係も図１０のようになることが予想できる。したがって、疲労度Ｄと回折強度のばらつきＩとの関係について累乗根関数を仮定してパラメータスタディをしたところ、上記式（１４）に示す関係式で近似できることが判明したものである。
【０１０４】
ここで、上述した条件Ａと条件Ｂにおける疲労度Ｄと回折Ｘ線の中心角に対する回折強度のばらつきＩの関係を式（１４）にフィッティングさせることによって、式（１４）の定数ｂ、ｃ、ｄをそれぞれｂ＝１０．０７、ｃ＝０．８６４、ｄ＝０．８１２と決定した。
【０１０５】
以上の結果を用いれば、Ｘ線回折環の測定結果から疲労度Ｄを求めることができる。そして、表面粗さと残留応力の測定データから式（８）の寿命Ｌを求めることができる。この結果、余寿命ＮＲを推定することができる。なお、Ｘ線回折環を測定できないＸ線応力測定装置（例えば一次元ＰＳＰＣ、シンチレーションカウンタ等でＸ線を検出する装置）でも、試料を回転させて複数方向から回折Ｘ線の測定を行えば、３軸の残留応力が測定できるため寿命Ｌを求めることができる。また、Ｘ線回折環を測定できないＸ線応力測定装置で得られる分析値と疲労度Ｄの関係が分かっていれば、Ｘ線回折環を測定できないＸ線応力測定装置を用いても本実施形態に係る余寿命推定は可能である。
【０１０６】
以上のように、本実施形態に係る性能評価方法では、使用中の転動部品の疲労度と余寿命の負荷回数に対する変化（トレンド）を、転動部品の表面形状の測定結果とＸ線分析結果から求める。そして、このトレンドから転動部品や潤滑剤の性能を評価できる。
【０１０７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１０８】
２  二円筒試験機、３  給油用フェルトパッド、１０  第１のグループ、１１，１２  データ、２１  照射部、２２  検出器、２２Ａ  検出部、２３  制御演算部、２４  表示部、３０  凸部、３１  矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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