JP2009236822A - 歯車の圧縮残留応力評価方法および歯車設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価し、所望品質の歯車を設計する。
【解決手段】圧縮残留応力分布曲線ＣＬの各閉区間Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３における積分値Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に各閉区間Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３毎に決定された重みＷ_１，Ｗ_２，Ｗ_３（Ｗ_１＞Ｗ_２＞Ｗ_３）を乗じた値を総和して全閉区間Ｄ_１〜Ｄ_３の総和値とし、該総和値を歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータＰａとして算定する。そして、複数の歯車に関する前記評価パラメータＰａを基にして得られた圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求歯元曲げ疲労強度に対する必要圧縮残留応力の平均値を算定し、算定された必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車のショットピーニング条件等から歯車設計上のショットピーニング条件等を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理後にショットピーニングされた歯車の疲労強度に対する圧縮残留応力を評価する歯車の圧縮残留応力評価方法および該圧縮残留応力評価方法を用いた歯車設計方法に関するものである。

従来、歯車の歯元部における曲げ疲労強度を向上するために、ショットピーニングを行い、歯元部に圧縮残留応力を付加することが行われている（例えば、特許文献１，２参照。）。また、特許文献３には、浸炭焼入れした鉄鋼部品にショットピーニング処理を施し、該鉄鋼部品の深さ方向の圧縮残留応力に基づく圧縮残留応力分布曲線で囲まれる面積から最適なピーニング強度を求める技術が開示されている。

特開平６−１４５７８５号公報 特開２００２−１６６３６６号公報 特開２００６−１１０６３４号公報

ところで、歯車の歯元部が疲労によって折損に至るまでには、歯元部の最表面に初期亀裂が発生する第１段階と、亀裂が深さ方向に伝播する第２段階と、亀裂が急速に進展する第３段階とがある。圧縮残留応力は、初期亀裂の発生を抑制する効果（開口に対する抵抗力として作用する）や、初期亀裂発生後の亀裂進展を防止する効果を有している。歯元曲げ疲労のメカニズムを考えた場合、まず初めに歯元部最表面において初期亀裂が発生するため、歯元部最表面の圧縮残留応力が最も重要となる（亀裂の発生がなければ、亀裂の進展もない）。つまり、初期亀裂の封じ込めに着眼した場合、あくまで歯元部表面近傍の圧縮残留応力が歯元曲げ疲労強度に対して支配的であり、内部に進むほど、相対的に圧縮残留応力の効果は低減していくと考えられる。

ところが、特許文献３に係る技術では、圧縮残留応力の効果が表面から内部まで同等であるとの前提に立って単に圧縮残留応力分布の面積を求め、求めた面積を疲労強度に対する圧縮残留応力の評価パラメータとしている。この評価パラメータは疲労強度と圧縮残留応力との関係を正確に反映していないものであるため、疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価することができないという問題点がある。そして、該評価パラメータを用いて歯車の設計を行った場合には、所望品質の歯車を得ることができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、歯車の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価することのできる歯車の圧縮残留応力評価方法を提供するとともに、該圧縮残留応力評価方法を用いて所望品質の歯車を得ることのできる歯車設計方法を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明による歯車の圧縮残留応力評価方法は、
熱処理後にショットピーニングされた歯車の圧縮残留応力を評価する歯車の圧縮残留応力評価方法において、
歯車の歯元部表面から深さ方向における圧縮残留応力の測定値に基づいて圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、
前記歯元部表面から所定深さまでを評価対象深度として該評価対象深度を複数の閉区間に分割し、各閉区間における圧縮残留応力に対して付す重みが前記歯元部表面に近い閉区間の方が大きな値となるように各閉区間での重み付けを決定する工程と、
前記圧縮残留応力分布曲線の各閉区間における積分値に各閉区間毎に決定された前記重みを乗じた値を総和して全閉区間の総和値とし、該総和値を歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータとして算定する工程と
を含むことを特徴とするものである。

次に、第２発明による歯車設計方法は、
第１発明に係る歯車の圧縮残留応力評価方法を用いた歯車設計方法であって、
熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについて前記評価パラメータを算定し、算定された各評価パラメータを前記評価対象深度で除して各歯車についての圧縮残留応力の平均値を求める工程と、
前記複数の歯車のそれぞれについて歯元曲げ疲労強度を求める工程と、
前記圧縮残留応力の平均値と前記歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度に対応する圧縮残留応力の平均値を必要圧縮残留応力の平均値として算定する工程と、
前記複数の歯車の中から、前記必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車を選定し、選定された歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせを決定する工程と
を含むことを特徴とするものである。

第１発明の歯車の圧縮残留応力評価方法においては、歯車の歯元部表面から深さ方向における圧縮残留応力の測定値に基づいて圧縮残留応力分布曲線が求められる。また、歯元部表面から所定深さまでを評価対象深度として該評価対象深度が複数の閉区間に分割され、各閉区間における圧縮残留応力に対して付す重みが歯元部表面に近い閉区間の方が大きな値となるように各閉区間での重み付けが決定される。そして、圧縮残留応力分布曲線の各閉区間における積分値に各閉区間毎に決定された重みを乗じた値を総和することにより、歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータが求められる。こうして求められた評価パラメータは、歯元部表面近傍の圧縮残留応力が歯元曲げ疲労強度に対して支配的で内部に進むほど相対的に圧縮残留応力の効果が低減していくという歯元曲げ疲労強度と圧縮残留応力効果との関係を正確に反映したものである。したがって、歯車の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価することができる。

第２発明の歯車設計方法においては、歯車の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価した第１発明の評価パラメータを基にして熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについての圧縮残留応力の平均値が求められるとともに、複数の歯車のそれぞれについて歯元曲げ疲労強度が求められる。また、圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度に対応する圧縮残留応力の平均値が必要圧縮残留応力の平均値として算定される。そして、複数の歯車の中から、必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車が選定され、選定された歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが決定される。これにより、所望品質の歯車を得ることができる。

次に、本発明による歯車の圧縮残留応力評価方法および歯車設計方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明に用いる図面において、残留応力は、圧縮方向に−（マイナス）で表わす。

図１には、熱処理後にショットピーニングされた歯車の深さ方向における圧縮残留応力分布の一例を表わす図が示されている。また、図２には、Ｘ線による圧縮残留応力測定法の説明図が示され、図３には、疲労亀裂進展のメカニズムの説明図が示されている。

図１に示される圧縮残留応力分布曲線ＣＬは、熱処理後にショットピーニングされた歯車１における歯元部１ａの表面を電解研磨にて除去しながら例えばＸ線残留応力測定装置を用いて図２に示されるようにＸ線を１０°間隔で５方向から照射（並傾法）して圧縮残留応力を測定する工程を複数回繰り返したのち、これらの測定値をプロットすることにより求められる。

歯車１の歯元部１ａが図３（ａ）に示される疲労亀裂Ｋによって折損に至るまでには、同図（ｂ）に示されるように歯元部１ａの最表面に初期亀裂Ｋ′が発生する第１段階と、同図（ｃ）に示されるように亀裂が深さ方向に伝播する第２段階と、同図（ｄ）に示されるように亀裂が急速に進展する第３段階とがある。圧縮残留応力は、初期亀裂Ｋ′の発生を抑制する効果（開口に対する抵抗力として作用する）や、初期亀裂Ｋ′の発生後の亀裂進展を防止する効果を有している。歯元曲げ疲労のメカニズムを考えた場合、まず初めに歯元部１ａの最表面において初期亀裂Ｋ′が発生するため、歯元部１ａの最表面の圧縮残留応力が最も重要となる（亀裂の発生がなければ、亀裂の進展もない）。つまり、初期亀裂Ｋ′の封じ込めに着眼した場合、あくまで歯元部１ａの表面近傍の圧縮残留応力が歯元曲げ疲労強度に対して支配的であり、内部に進むほど、相対的に圧縮残留応力の効果は低減していくと考えられる。

そこで、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される疲労亀裂進展のメカニズムに基づいて、図１に示されるように、歯元部１ａの表面から所定深さまでを評価対象深度Ｄとして該評価対象深度Ｄを第１閉区間Ｄ_１、第２閉区間Ｄ_２および第３閉区間Ｄ_３の三つの閉区間に分割する。さらに、歯元曲げ疲労強度に最も影響を及ぼす第１閉区間Ｄ_１の圧縮残留応力に対しては最大の重みＷ_１を付し、歯元曲げ疲労強度への影響が第１閉区間Ｄ_１の圧縮残留応力よりも低い第２閉区間Ｄ_２の圧縮残留応力に対しては第１閉区間Ｄ_１での重みＷ_１よりも小さい重みＷ_２を付し、歯元曲げ疲労強度への影響が第２閉区間Ｄ_２の圧縮残留応力よりも低い第３閉区間Ｄ_３の圧縮残留応力に対しては第２閉区間Ｄ_２での重みＷ_２よりも小さい重みＷ_３を付すことにより、歯元曲げ疲労強度に対する圧縮残留応力の効果の観点から妥当な重み付けを行うことができる。

図１に示される圧縮残留応力分布曲線ＣＬにおいて、第１閉区間Ｄ_１における積分値がＳ_１、第２閉区間Ｄ_２における積分値がＳ_２、第３閉区間Ｄ_３における積分値がＳ_３であるとすると、歯車１の圧縮残留応力を評価する評価パラメータＰａは、次式（１）より求められる。

Ｐａ＝Ｓ_１×Ｗ_１＋Ｓ_２×Ｗ_２＋Ｓ_３×Ｗ_３ ・・・（１）

すなわち、圧縮残留応力分布曲線ＣＬの各閉区間Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３における積分値Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に各閉区間Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３毎に決定された重みＷ_１，Ｗ_２，Ｗ_３を乗じた値を総和して全閉区間Ｄ_１〜Ｄ_３の総和値とし、該総和値を評価パラメータＰａとして算定する。
なお、積分値Ｓ_１〜Ｓ_３は、図中の各閉区間の面積を求めても良いし、各閉区間を複数の区間に分割し、区分求積によって求めても良い。
こうして求められた評価パラメータＰａは、歯元部１ａの表面近傍の圧縮残留応力が歯元曲げ疲労強度に対して支配的で内部に進むほど相対的に圧縮残留応力の効果が低減していくという歯元曲げ疲労強度と圧縮残留応力との関係を正確に反映したものである。
したがって、この評価パラメータＰａを基にして歯車１の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価することができる。

次に、評価パラメータＰａを利用した歯車設計方法について以下に説明する。図４には、圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係の一例を表わす図が示されている。

評価パラメータＰａを利用した歯車設計方法においては、熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについて前述した手法により評価パラメータＰａを算定し、算定された各評価パラメータＰａを評価対象深度Ｄ（図１参照）で除して各歯車についての圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅを求める。また、複数の歯車のそれぞれについて例えば歯元曲げ疲労試験を実施して各歯車の歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒを求める。こうして求められた圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅと歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒとが図４中記号ＳＬで示される直線で近似することができるとき、この直線ＳＬに基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒ：Ａに対応する圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅ：−ａを必要圧縮残留応力の平均値として算定する。そして、複数の歯車の中から、絶対値の比較で、必要圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅ：−ａより大きい圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅを有する歯車を選定し、選定された１または複数の歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせを決定する。この歯車設計方法によれば、所望の強度をもった、所望品質の歯車を得ることができる。

次に、本発明による歯車の圧縮残留応力評価方法および歯車設計方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に述べる実施例に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる図面において、残留応力は、圧縮方向に−（マイナス）で表わす。

（実施例１）
表１に示されるように、熱処理条件やショットピーニング条件、ギヤモジュールなどが異なるＮｏ．１〜Ｎｏ．１２の各種供試ギヤを準備した。

各種供試ギヤに対して、Ｘ線残留応力測定装置を用いて図２に示されるような並傾法により圧縮残留応力を測定する工程を５回繰り返したのち、これらの測定値をプロットして各種供試ギヤのそれぞれについて図６（ａ）に示されるような残留応力分布曲線ＣＬを求めた。亀裂が概ね６０μｍ以上に成長すると、その後は一気に最終破断まで至ることから、実施例１においては、評価対象深度Ｄを最表面から６０μｍまでとした。また、図３（ｂ）〜（ｄ）に示される疲労亀裂進展のメカニズムに基づいて、図６（ａ）に示されるように、歯元部最表面０μｍから深さ６０μｍまでを、第１閉区間：０〜１０μｍ、第２閉区間：１０〜３０μｍ、第３閉区間：３０〜６０μｍの三つの閉区間に分割した。さらに、第１閉区間：０〜１０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．７を付し、第２閉区間：１０〜３０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．２を付し、第３閉区間：３０〜６０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．１を付した。そして、前記式（１）より評価パラメータＰａを求め、求めた評価パラメータＰａを次式（２）に示されるように評価対象深度Ｄ（＝６０μｍ）で除することにより圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅを算出した。

σ_ａｖｅ＝Ｐａ／Ｄ ・・・（２）

各種供試ギヤを対して図５に示される歯元曲げ疲労試験を行い、各種供試ギヤのそれぞれについて歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒを求めた。
以下に歯元曲げ疲労試験の試験方法を示す。
〔試験方法〕
（１）図５に示されるように、汎用サーボパルサーを用い、上下２ヶの治具で供試ギヤの２歯を挟み込み、繰り返し荷重を作用させて片側の歯を折損させる。
（２）試験荷重：供試ギヤの歯元に歪みゲージを貼って所望の応力が発生するような荷重を負荷する。
ここで、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒは、供試ギヤに対して図５に示される歯元曲げ疲労試験を実施した際において、歯元部にある応力を発生させる荷重を例えば４×１０^６回繰り返し作用させた場合においても歯が折損しなかったときのその応力値であると定義する。

横軸に評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅをとり、縦軸に歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒをとって、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２の各種供試ギヤのそれぞれについてプロットすると、図６（ｂ）に示されるような関係図が得られた。図６（ｂ）に示されるように、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒと、評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅとの関係は、図中記号ＳＬ_１の直線で示されるように、ほぼ直線近似することができ、両者は強い相関関係を有している。この図６（ｂ）に示される直線ＳＬ_１に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒに対して歯元曲げ疲労強度を満足するために必要となる圧縮残留応力（「必要圧縮残留応力」という）の平均値σ_ａｖｅを容易に求めることができる。こうして求められた必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅ（絶対値比較）を有する供試ギヤを各種供試ギヤの中から選び、選ばれた供試ギヤの熱処理条件やショットピーニング条件から歯車設計上所望品質のギヤを得るための熱処理条件やショットピーニング条件を決定することができる。

例えば、要求された歯元曲げ疲労強度が「Ａ」である場合、直線ＳＬ_１に基づいて、その要求歯元曲げ疲労強度：Ａに対応する圧縮残留応力の平均値が「−ａ」であることを求めることができ、これが必要圧縮残留応力の平均値となる。この必要圧縮残留応力の平均値：−ａより大きい圧縮残留応力の平均値（絶対値比較）を有する供試ギヤはＮｏ．１からＮｏ．６の供試ギヤである。これらＮｏ．１からＮｏ．６の供試ギヤのうち、例えば圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅの絶対値が最も小さいＮｏ．６の供試ギヤの熱処理条件やショットピーニング条件に基づいて歯車設計上の熱処理条件やショットピーニング条件を決定することにより、所望品質の歯車を得ることができる。

（実施例２）
実施例２においては、図７（ａ）に示されるように、評価対象深度Ｄを最表面から７０μｍまでとし、歯元部最表面０μｍから深さ７０μｍまでを、第１閉区間：０〜２０μｍ、第２閉区間：２０〜４０μｍ、第３閉区間：４０〜７０μｍの三つの閉区間に分割した。以下、実施例１と同様にして図７（ｂ）に示されるような圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅと歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒとの関係図を得た。図７（ｂ）に示されるように、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒと、評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅとの関係は、図中記号ＳＬ_２の直線で示されるように、ほぼ直線近似することができ、両者は強い相関関係を有している。実施例２によっても基本的に実施例１と同様の効果を得ることができる。

（実施例３）
実施例３においては、図８（ａ）に示されるように、評価対象深度Ｄを最表面から７０μｍまでとし、歯元部最表面０μｍから深さ７０μｍまでを、第１閉区間：０〜４０μｍ、第２閉区間：４０〜６０μｍ、第３閉区間：６０〜７０μｍの三つの閉区間に分割した。以下、実施例１と同様にして図８（ｂ）に示されるような圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅと歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒとの関係図を得た。図８（ｂ）に示されるように、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒと、評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅとの関係は、図中記号ＳＬ_３の直線で示されるように、ほぼ直線近似することができ、両者は強い相関関係を有している。実施例３によっても基本的に実施例１と同様の効果を得ることができる。

（比較例１）
比較例１においては、図９（ａ）に示されるように、実施例１と同様に歯元部最表面０μｍから深さ６０μｍまでを、第１閉区間：０〜１０μｍ、第２閉区間：１０〜３０μｍ、第３閉区間：３０〜６０μｍの三つの閉区間に分割した。そして、各閉区間における圧縮残留応力に対しては重み０．３３を一律に付した。以下、実施例１と同様にして図９（ｂ）に示されるような圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅと歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒとの関係図を得た。図９（ｂ）に示されるように、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒと、評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅとの関係は、直線的な関係とならず、相関が見られない。したがって、要求された歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒに対して必要となる圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅを求めることができず、所望品質のギヤを得るための熱処理条件やショットピーニング条件を決定することができない。

（比較例２）
比較例２においては、図１０（ａ）に示されるように、実施例１と同様に歯元部最表面０μｍから深さ６０μｍまでを、第１閉区間：０〜１０μｍ、第２閉区間：１０〜３０μｍ、第３閉区間：３０〜６０μｍの三つの閉区間に分割した。そして、第１閉区間：０〜１０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．１を付し、第２閉区間：１０〜３０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．２を付し、第３閉区間：３０〜６０μｍの圧縮残留応力に対しては重み０．７を付し、実施例１とは真逆の重み付けを行った。以下、実施例１と同様にして図１０（ｂ）に示されるような圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅと歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒとの関係図を得た。図１０（ｂ）に示されるように、歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒと、評価パラメータＰａに基づく圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅとの関係は、直線的な関係とならず、相関が見られない。したがって、要求された歯元曲げ疲労強度σ_ｓｔｒに対して必要となる圧縮残留応力の平均値σ_ａｖｅを求めることができず、所望品質のギヤを得るための熱処理条件やショットピーニング条件を決定することができない。

以上、本発明の歯車の圧縮残留応力評価方法および歯車設計方法について、一実施形態および複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例等に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

熱処理後にショットピーニングされた歯車の深さ方向における圧縮残留応力分布の一例を表わす図 Ｘ線による圧縮残留応力測定法の説明図 疲労亀裂進展のメカニズムの説明図 圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係の一例を表わす図 歯車の歯元曲げ疲労試験の概略説明図 実施例１における各閉区間での重み付けの説明図（ａ）および圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係を表わす図（ｂ） 実施例２における各閉区間での重み付けの説明図（ａ）および圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係を表わす図（ｂ） 実施例３における各閉区間での重み付けの説明図（ａ）および圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係を表わす図（ｂ） 比較例１における各閉区間での重み付けの説明図（ａ）および圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係を表わす図（ｂ） 比較例２における各閉区間での重み付けの説明図（ａ）および圧縮残留応力の平均値と歯元曲げ疲労強度との関係を表わす図（ｂ）

符号の説明

１ 歯車
１ａ 歯元部
ＣＬ 圧縮残留応力分布曲線
Ｄ 評価対象深度
Ｄ_１ 第１閉区間
Ｄ_２ 第２閉区間
Ｄ_３ 第３閉区間
Ｗ_１ 重み（第１閉区間）
Ｗ_２ 重み（第２閉区間）
Ｗ_３ 重み（第３閉区間）
Ｓ_１ 積分値（第１閉区間）
Ｓ_２ 積分値（第２閉区間）
Ｓ_３ 積分値（第３閉区間）
σ_ａｖｅ 圧縮残留応力の平均値
σ_ｓｔｒ 歯元曲げ疲労強度

Claims (2)

1. 熱処理後にショットピーニングされた歯車の圧縮残留応力を評価する歯車の圧縮残留応力評価方法において、
   歯車の歯元部表面から深さ方向における圧縮残留応力の測定値に基づいて圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、
   前記歯元部表面から所定深さまでを評価対象深度として該評価対象深度を複数の閉区間に分割し、各閉区間における圧縮残留応力に対して付す重みが前記歯元部表面に近い閉区間の方が大きな値となるように各閉区間での重み付けを決定する工程と、
   前記圧縮残留応力分布曲線の各閉区間における積分値に各閉区間毎に決定された前記重みを乗じた値を総和して全閉区間の総和値とし、該総和値を歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータとして算定する工程と
   を含むことを特徴とする歯車の圧縮残留応力評価方法。
2. 請求項１に記載の歯車の圧縮残留応力評価方法を用いた歯車設計方法であって、
   熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについて前記評価パラメータを算定し、算定された各評価パラメータを前記評価対象深度で除して各歯車についての圧縮残留応力の平均値を求める工程と、
   前記複数の歯車のそれぞれについて歯元曲げ疲労強度を求める工程と、
   前記圧縮残留応力の平均値と前記歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度に対応する圧縮残留応力の平均値を必要圧縮残留応力の平均値として算定する工程と、
   前記複数の歯車の中から、前記必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車を選定し、選定された歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせを決定する工程と
   を含むことを特徴とする歯車設計方法。

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