JPH02173549A - 自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験における疲労クラツク検出方法 - Google Patents

自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験における疲労クラツク検出方法

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JPH02173549A
JPH02173549A JP32836688A JP32836688A JPH02173549A JP H02173549 A JPH02173549 A JP H02173549A JP 32836688 A JP32836688 A JP 32836688A JP 32836688 A JP32836688 A JP 32836688A JP H02173549 A JPH02173549 A JP H02173549A
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JP
Japan
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wheel
reflected light
crack
test
rotary bending
Prior art date
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Application number
JP32836688A
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English (en)
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Atsuyuki Yamamoto
山本 厚之
Masatoshi Shinozaki
正利 篠崎
Hideo Abe
阿部 英夫
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0023Bending
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0026Combination of several types of applied forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0026Combination of several types of applied forces
    • G01N2203/0028Rotation and bending
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0069Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073Fatigue

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は自動車用ホイールの耐久強度試験方法に関す
るものである。
【従来の技術】
自動車用ホイールの耐久性としては、安全走行上重要で
あるため、JIS−D4103に規定され、回転曲げ耐
久性、半径方向負荷耐久性及び対衝撃性の3つの性能が
要求されている。 このうち、回転曲げ耐久試験(以下耐久試験という)は
、一定速度で回転するホイールのハブ取付面に一定の曲
げモーメントを与えるもの、及び、静止するホイールの
ハブ取付面に一定の速度で回転する一定の曲げモーメン
トを与えるものがあり、いずれもホイールのリム又はデ
ィスクにクラックが発生するまでの総回転数をもって耐
久強度としている。 前者はホイールの回転軸を水平にし、その回転軸上にあ
る負荷アームの先端に、回転軸と直交する方向の負荷を
与えるものであって、水平な負荷アームが垂直方向にの
み変動しているため、差動トランス等を用いることによ
って、該変位を容易に測定できる。従って、クラック発
生時の微少な変位増加が検出できる。
【発明が解決しようとする課M】
これに対して、後者の耐久試験では、水平に固定された
ホイールに垂直の負荷アームを取付けて、その先端に回
転曲げモーメントを与えているので、該負荷アームがす
りこぎ運動をして、クラック発生時の動きの変化は、負
荷アーム先端の円運動が、クラックを含む半径方向に伸
びた楕円運動に変わるに過ぎないので、クラック発生個
所が予測できない状況でこの微少な変化を検出すること
は非常に困難である。 従って、従来は、クラック発生の有無を、負荷モーメン
トの一定回転数(走行距ya)毎に、試験を中断させ、
カラーチエツクなどの方法によって目視でのみ検知して
いた。 このため、従来は、耐久試験に多大な時間を要するのみ
ならず、得られる耐久強度の精度が著しく悪いという問
題点がある。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、試験を一定回転数毎に中断させなりすることなく
、且つ、高い精度で耐久強度を検出することができるよ
うにした自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験における
疲労クラック検出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】
本発明者は、ホイール固定式の回転曲げ耐久試験機(以
下モーメント試験機という)を用いた試験中のホイール
各部の変位を測定して以下の知見を得た。 即ち、ホイールを固定しているとはいうものの、試験中
、常にホイール各部は、直径1〜3■の微少円運動をし
ている。これは、曲げモーメントを付加するための負荷
アームの先端の運動と相似である。 又、疲労クラックが発生していることをカラーチエツク
により確認したホイールに、更に回転曲げモーメントを
付加すると、このホイール各部の微少円運動は、クラッ
クを含む半径方向に伸びた楕円運動となる。 以上の知見から、ホイール微少部の運動の変化を捕らえ
れば、その運動が円運動から楕円運動になったときにク
ラック発生を検出することが可能であることが判明した
。 この発明は、ホイールディスクの表面に微少な標識を付
け、該標識を含む領域に細束光線を照射すると共に、こ
の領域からの、前記細束光線の反射光を連続的に観測し
、該反射光の強度変化がらクラック発生を検出すること
を特徴とする自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験にお
ける疲労クラック検出方法により上記目的を達成するも
のである。
【作用】
この発明によれば、僅かなりラックが発生しても、クラ
ック発生個所における細束光線の反射光が変化するため
、クラックの発生を容易に、且つ、正確に検出すること
ができる。
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、ホイール10におけるホイールデスク1
2の表面に微少な標識14を付け、該標識14を含む照
射領域15に細束光線発生装置16から、1〜10++
nnφのビームスポットを照射すると共に、該ホイール
ディスク12表面からのビームスポットの反射光を連続
的に検出する反射光検出装置18を設け、ホイールディ
スク12に、負荷アーム20により回転曲げモーメント
を与えつつ、反射光検出装置18によって受光された反
射光の強度を連続的に観測し、該反射光の強度変化から
クラック発生を検出するようにしたものである。 前記細束光線発生装置16は、レーザビームなどの光線
を、ビームスポット径調節可能に、ホイールディスク1
2を照射できるものであり、又、反射光検出装置18は
、フォトダイオードなどの光電変換素子を備え、入射し
た反射光の強度変化を電気信号の変化としてメータ22
に出力するものである。 前記標識14は、例えば第2図に示されるような細長い
三角形状であり、背景色と明度が異なる色付けがなされ
、ホイールディスク12に直接描かれるか、予め作成さ
れたものをホイールディスク12に貼り付けることによ
り取付ける。 いずれにしても、@識14は、回転曲げモーメントを付
加する際に生じるホイールディスク12の円運動中に、
細束光線による照射領域15を全て覆ったり、あるいは
その領域から全てはみ出してしまうことがないように適
当な大きさにしなければならない。 又、照射領域15もそのような位置関係にならないよう
に設定する必要がある。 前記標識14の、細束光線照射領域に対する面積比は、
10〜80%程度が良い。 標識14の取付は個所即ち前記細束光線発生装置16に
よる照射個所は、例えば第3図に示されるホイールディ
スク12のハツト部12A及び/又は風穴12Bの、半
径方向外側又は内側に隣接した個所、あるいは平面部1
2C等とするが、ホイールの各部は同じ円運動をしてい
るのでどこでも同じであり標識を貼り付は易い、あるい
は細束光線を照射し易い領域とする。 第2図の符号10Aはホイール10におけるリムを示す
。 ホイールディスク12表面にクラックが発生すると、反
射光の強度低下あるいは増加が発生するので、反射光検
出装置18による出力が一定値以上増減し、これをメー
タ22の指針から読取ることによってクラックの発生が
検出される。 即ち、ホイールディスク12に、負荷アーム20により
回転曲げモーメントを与えると、該ホイールデイクス1
2は微少な円運動をするが、前述の如く、クラックが発
生すると、前記円運動は、クラックを含む半径方向に伸
びた楕円運動となる。 このなめ、第2図に示されるような標識14は、円形状
の照射領域15に対して該標識14の長手方向又はこれ
と直交する方向に楕円運動を行うことになる。 円形の照射領域15に対して標識14が楕円運動を行う
と、照射領域15中の標識14が占める面積が円運動の
場合と比較して、標識14の長手方向に長袖を有する楕
円運動の場合は反射光強度が増大し、又はこれと直交す
る方向に長袖を有する楕円運動の場合は、反射光強度か
低下する。 この反射光の強度変化を試験開始時の反射光強度に対し
て±5%程度となったときにクラック発生として読取る
ようにすればよい。 反射光検出装置18の性能にもよるが、クラックの長さ
3鮒程度の場合は、1〜10mmφのビームスポット怪
の照射によって検出できる。 なお上記実施例は、反射光検出装置18の出力をメータ
22に表示することによって、反射光の強度変化を該メ
ータ22から読み取るようにしたものであるが、本発明
はこれに限定されるものではない。 例えば、第3図に示される第2実施例のように、反射光
検出装置20の出力を予め設定した基準値vrer−及
びV ref十と、比較器24A、24Bにおいて比較
し、反射光の強度変化が一定値以上(例えば±5%)と
なったときに、負荷運動の停止信号を停止信号発生器2
6から負荷アーム20を駆動するモータ28に出力する
ようにしてもよい。 このようにすれば、自動的に試験を停止して、そのとき
のホイール14の回転数又は総走行距離から、耐久強度
を容易に、且つ、正確に測定することができる。又、以
後のクラック発生を阻止できる。 本発明者が、リム幅5インチ、リム径13インチのホイ
ールについて、回転曲げモーメント15Qkgf−nで
負荷を与えモーメント耐久試験を行った結果は、第1表
に示されるようになった。 第1表に示される従来方法は、本発明方法との比較のた
めに行ったものであり、負荷アーム20の5000回転
毎に試験を中断し、カラーチエツクによりクラックの有
無を目視により確認したものである。 ここで本発明方法は、ホイールディスク12におけるハ
ツト部12A付近の平坦な部分に、第4図に示される3
種類の標識14A、14B、14Cを貼り付け、試験し
たものでありクラック発生の判断基準は、耐久試験開始
直後の反射強度を基準にし、その値から±5%、反射光
強度が変化した時点で試験を停止し、そのときのクラッ
ク長さ各試験で使用されたホイールは同一であり、従来
方法によれば、30000〜35000回転の間でクラ
ックが発生したことが分かるが、その間の正確なりラッ
ク発生回転数及び最初のクラック発生個所は分からない
。 従って、35000回転で試験を中断した段階では、ク
ラック発生個所は風穴12B近傍で1個所、ハツト部1
2Aで2個所の計3個所となり、しかも、クラック長さ
の総和は23 manとなっている。 これに対して、本発明方法によれば、いずれも3255
0〜32800回転の範囲で最初のクラックが発生した
ことが分かり、しかもクラック長さがわずか5 umと
短い段階でクラックの発生を検出できたことが分かる。 第3図に示される標m14A〜14Cのいずれについて
も、ホイールディスク12における、代表的なりラック
発生個所であるハツト部12A、風穴部12B、平面部
12Cのいずれにクラックが発生してもこれを検出する
ことができた。 なお上記実施例において、標識14は第4図に示される
ように3種類のものであるが、本発明はこれに限定され
るものでなく、細束光線による照射領域を1〜10mm
φ程度として、且つ標識はその照射面積の10〜80%
を占めるものであって、円形の照射領域に対して、円運
動をするときは該[iが占める面積の変化がほとんどな
く、楕円運動のとき、照射領域の面積に対して±5%程
度変化するものであればよい。 【発明の効果] 本発明は上記のように構成したので、試験を途中でたび
たび停止させなりすることなく、高い精度でクラック発
生を検出することができるという優れた効果を有する。 又、従来は複数個所にクラックが発生した場合、いずれ
が先に発生したか不明であったが、本発明によれば、微
小クラックの発生時にこれを検出できるので、最初のク
ラック発生個所を正確に検出でき、従ってホイールのデ
ザイン或いはホイール用材料の材質設計などに大きな自
由度を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る自動車用ホイールの半径方向負荷
耐久試験における疲労クラック検出方法を実施するため
の装置を示す詣轟図、第2図は本発明方法実施の際に使
用する標識を示す平面図、第3図は本発明の第2実施例
を示すブロック図、第4図は本発明者が実験に用いfS
標識の例を示す平面図である。 0・・・ホイール、 2・・・ホイールディスク、 4・・・標識、 6・・・細束光線発生装置、 8・・・反射光検出装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ホイールディスクの表面に微少な標識を付け、該
    標識を含む領域に細束光線を照射すると共に、この領域
    からの、前記細束光線の反射光を連続的に観測し、該反
    射光の強度変化からクラック発生を検出することを特徴
    とする自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験における疲
    労クラック検出方法。
JP32836688A 1988-12-26 1988-12-26 自動車用ホイールの回転曲げ耐久試験における疲労クラツク検出方法 Pending JPH02173549A (ja)

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JP (1) JPH02173549A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999013314A1 (en) * 1997-09-09 1999-03-18 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for testing bonded tubular joints
JP2010101761A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd ホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法
JP2010101764A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd ホイール剛性測定装置及びホイール剛性の測定方法
CN112630052A (zh) * 2021-01-07 2021-04-09 钟英武 一种新能源汽车用刹车片耐弯曲度测试设备

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