JPH0241903A - 車軸とその製造方法 - Google Patents
車軸とその製造方法Info
- Publication number
- JPH0241903A JPH0241903A JP19229688A JP19229688A JPH0241903A JP H0241903 A JPH0241903 A JP H0241903A JP 19229688 A JP19229688 A JP 19229688A JP 19229688 A JP19229688 A JP 19229688A JP H0241903 A JPH0241903 A JP H0241903A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axle
- section
- cast iron
- wheel axle
- cross
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/30—Constructional features of rigid axles
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は車輌、特に四輪自動車用の車軸とその製造方法
に関する。
に関する。
ｂ、 従来の技術
従来、自動車の重要部品である車軸ａは、第７図に示す
ように鍛造鋼で成形したあと、焼入れ、焼戻し処理を施
して高強靭性を与えている。そして車軸ａの断面形状は
１字型に設計され、軽量化にも充分な配慮がなされてい
る。なお、ｂは車輪内部のブレーキドラムを示す、また
、前記車軸を鍛造によって中空管状とした先行技術（特
開昭５５１１９５０３号）がある。
ように鍛造鋼で成形したあと、焼入れ、焼戻し処理を施
して高強靭性を与えている。そして車軸ａの断面形状は
１字型に設計され、軽量化にも充分な配慮がなされてい
る。なお、ｂは車輪内部のブレーキドラムを示す、また
、前記車軸を鍛造によって中空管状とした先行技術（特
開昭５５１１９５０３号）がある。
Ｃ０発明が解決しようとする課題
近年、自動車の軽量化やコストダウンが強く要求されて
きているが、この自動車の車軸は、過去の長い自動車の
歴史とともに改良が重ねられてきており、現在の形状や
製作方法では、これ以上の改善を望むことができないま
でになっている。特に苛酷な条件で使用されるトラック
類の車軸においては、さらに車軸のねじり剛性をあげる
ことが要求されているが、現状のＩ聖断面からなる車軸
では、重量の増加なしにその実現は困難であり、これは
軽量化の要求に逆行することになる。
きているが、この自動車の車軸は、過去の長い自動車の
歴史とともに改良が重ねられてきており、現在の形状や
製作方法では、これ以上の改善を望むことができないま
でになっている。特に苛酷な条件で使用されるトラック
類の車軸においては、さらに車軸のねじり剛性をあげる
ことが要求されているが、現状のＩ聖断面からなる車軸
では、重量の増加なしにその実現は困難であり、これは
軽量化の要求に逆行することになる。
一方、車軸の新規開発に際しては、車輪周辺の部材取り
付は条件や位置、角度などを頻繁に変更し、他の部品と
の干渉を避けたり性能を向上させるため車軸の形状を変
更することが求められるが、鍛造製品では大形で高価な
金型の修正から始めなければならず、簡単に設計変更す
ることは難しい。
付は条件や位置、角度などを頻繁に変更し、他の部品と
の干渉を避けたり性能を向上させるため車軸の形状を変
更することが求められるが、鍛造製品では大形で高価な
金型の修正から始めなければならず、簡単に設計変更す
ることは難しい。
すなわち、鍛造製品である車軸ではこれ以上の軽量化を
はかりながら剛性を高めることは非常に困難であり、か
つ頻発する設計変更に追随することは難しかった。
はかりながら剛性を高めることは非常に困難であり、か
つ頻発する設計変更に追随することは難しかった。
そこで、設計に自由度があり、設計変更にも対応しやす
い鋳造によって車軸を製作することが検討されたが、現
在までは従来品と類似する形状のままで、しかも最強度
クラスの鋳造材料（たとえばＦＣＤ−８０： Ｊ Ｉｓ
）を用いても強度、剛性において現行の鍛造製品に及ば
ず、実用に供することは困難であった。
い鋳造によって車軸を製作することが検討されたが、現
在までは従来品と類似する形状のままで、しかも最強度
クラスの鋳造材料（たとえばＦＣＤ−８０： Ｊ Ｉｓ
）を用いても強度、剛性において現行の鍛造製品に及ば
ず、実用に供することは困難であった。
ｄ、 課題を解決するための手段
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、特別の形状
と製造方法とを併用することによって前記課題を解決し
た車輌用車軸とその製造方法を提供しようとするもので
ある。
と製造方法とを併用することによって前記課題を解決し
た車輌用車軸とその製造方法を提供しようとするもので
ある。
すなわち、本発明は車輌用の車軸において、該車軸の横
断面が中空に形成され、球状黒鉛鋳鉄組織をもつことを
特徴とする車軸とすることによって前記課題を解決した
。
断面が中空に形成され、球状黒鉛鋳鉄組織をもつことを
特徴とする車軸とすることによって前記課題を解決した
。
さらにまた、本発明は車輌用の車軸を球状黒鉛鋳鉄によ
って横断面が中空となるように鋳造し、これを８３０〜
９５０℃で３０分〜３時間で保持したあと、２００〜４
００℃で３０分〜３時間保持することを特徴とする車軸
の製造方法とすることによって前記課題を解決した。
って横断面が中空となるように鋳造し、これを８３０〜
９５０℃で３０分〜３時間で保持したあと、２００〜４
００℃で３０分〜３時間保持することを特徴とする車軸
の製造方法とすることによって前記課題を解決した。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第１図〜第６図において、１は本発明に係る車軸を示し
、この車軸ｌは鋳造によって全体を中空函状に形成しで
ある。
、この車軸ｌは鋳造によって全体を中空函状に形成しで
ある。
２は車軸１の両端に設けたキングピン用の軸部で、咳軸
部２の上下両端にフランジ部２ａを設け、さらにキング
ピン挿入用の貫通穴３を鋳抜きによって設け、加工々数
の省略をはかっている。
部２の上下両端にフランジ部２ａを設け、さらにキング
ピン挿入用の貫通穴３を鋳抜きによって設け、加工々数
の省略をはかっている。
リーフスプリング３０を介して車体フレーム３１へ車軸
１を取り付ける部分、すなわち取付部５はこの実施例で
は断面を特にＴ字状とし、上面の平面部５ａはやや巾広
く形成して、複数の取付穴５ｂを設けである。これは取
付部を画状とした場合に取付用のＵボルト３２を長くし
ないと取り付けることができないので、Ｕボルトの互換
性を重視する場合には、このように断面をＴ字状とし、
従来のＵボルトが使えるようにしである。したがってＵ
ボルト３２の互換性を考慮する必要がない場合には取付
部は面状としてもよい。また、前記軸部２と取付部５と
の間の曲状部８も所定の肉厚をもつ壁面でかこまれた面
状としである。
１を取り付ける部分、すなわち取付部５はこの実施例で
は断面を特にＴ字状とし、上面の平面部５ａはやや巾広
く形成して、複数の取付穴５ｂを設けである。これは取
付部を画状とした場合に取付用のＵボルト３２を長くし
ないと取り付けることができないので、Ｕボルトの互換
性を重視する場合には、このように断面をＴ字状とし、
従来のＵボルトが使えるようにしである。したがってＵ
ボルト３２の互換性を考慮する必要がない場合には取付
部は面状としてもよい。また、前記軸部２と取付部５と
の間の曲状部８も所定の肉厚をもつ壁面でかこまれた面
状としである。
取付部５は左右に一対設けられており、この取付部５の
間の中間部ＩＯも、はぼ均一形状の面状に形成しである
。すなわち、特別の場合に採用する一対のＴ字状の取付
部５の部分を除き、車軸１は原則として全体を面状のト
ンネル構造としである。
間の中間部ＩＯも、はぼ均一形状の面状に形成しである
。すなわち、特別の場合に採用する一対のＴ字状の取付
部５の部分を除き、車軸１は原則として全体を面状のト
ンネル構造としである。
なお、トンネルを形成する中空部分は鋳造の際、中子を
用いるが、必要に応じて中子を切断して隔壁１２を適当
個処に形成して強度を補うこともできる。また、この隔
壁１２には貫通穴１２ａなどを設けて軽量化や鋳物砂の
排出の便に供することもできる。
用いるが、必要に応じて中子を切断して隔壁１２を適当
個処に形成して強度を補うこともできる。また、この隔
壁１２には貫通穴１２ａなどを設けて軽量化や鋳物砂の
排出の便に供することもできる。
本発明では前記構造の車軸１を鋳造するに当り薄肉鋳造
が可能な下記成分の球状黒鉛鋳鉄を用いる。
が可能な下記成分の球状黒鉛鋳鉄を用いる。
前記成分において、ＣおよびＳｉの前記範囲は、球状に
黒鉛を晶出させ、溶湯の流動性を良くし良好な鋳物をつ
くるために必要で、これらの範囲を外れると黒鉛の浮上
やセメンタイトが晶出し良好な鋳物が鋳造できない。
黒鉛を晶出させ、溶湯の流動性を良くし良好な鋳物をつ
くるために必要で、これらの範囲を外れると黒鉛の浮上
やセメンタイトが晶出し良好な鋳物が鋳造できない。
またＭｎは溶解材料に含まれているものであるが、０．
８％を越えるとセメンタイトの晶出を促進したり、粒界
に偏析してオーステンパー熱処理時に不均一組織を作り
好ましくない。
８％を越えるとセメンタイトの晶出を促進したり、粒界
に偏析してオーステンパー熱処理時に不均一組織を作り
好ましくない。
Ｐは結晶粒界に偏析して鋳物を脆化するので０．１５％
以下とする。
以下とする。
Ｓは大部分がＭｇと化合して非金属介在物を作り、鋳物
を脆弱化するので０．０３％までを限度とする。
を脆弱化するので０．０３％までを限度とする。
Ｍｇは黒鉛の球状化を促進するが、０．０２％未満では
充分ではなく、一方、０．０８％を越えると非金属介在
物が増えたり、内鉄化するなど材質が劣化する。
充分ではなく、一方、０．０８％を越えると非金属介在
物が増えたり、内鉄化するなど材質が劣化する。
前記材料を用い、生砂型に鋳込み脱型して、パリ取りな
どの粗加工を施した車軸をつくり、これを８３０〜９５
０°Ｃ１好ましくは８７５〜９２０°Ｃで３０分〜３時
間保持して＆Ｉ１ｍをオーステナイト化したあと、２０
０〜４００°Ｃ好ましくは３５０〜４００°Ｃの塩浴中
に浸漬して焼入れし、これを３０分〜３時間保持した後
、取り出して室温まで放置し、組織をベーナイト化した
。すなわち、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄組織とした。
どの粗加工を施した車軸をつくり、これを８３０〜９５
０°Ｃ１好ましくは８７５〜９２０°Ｃで３０分〜３時
間保持して＆Ｉ１ｍをオーステナイト化したあと、２０
０〜４００°Ｃ好ましくは３５０〜４００°Ｃの塩浴中
に浸漬して焼入れし、これを３０分〜３時間保持した後
、取り出して室温まで放置し、組織をベーナイト化した
。すなわち、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄組織とした。
前記熱処理においては車軸を８３０℃以下で保持すると
オーステナイト化に長時間を要し、また９５０°Ｃ以上
に保持するとオーステナイト結晶粒が粗大となって強度
が低下する。この加熱保持時間は製品の肉厚、形状、お
よび保持温度によって異なるが、対象とする車軸の場合
では肉薄部分では３０分、肉厚の部分では３時間の保持
で充分である。
オーステナイト化に長時間を要し、また９５０°Ｃ以上
に保持するとオーステナイト結晶粒が粗大となって強度
が低下する。この加熱保持時間は製品の肉厚、形状、お
よび保持温度によって異なるが、対象とする車軸の場合
では肉薄部分では３０分、肉厚の部分では３時間の保持
で充分である。
また、前記塩浴温度を２００℃以下とした場合、車軸は
硬く、かつ脆くなり、４００°Ｃ以上では所望の組織か
えられず、硬さ、強度、靭性がともに急激に低下する。
硬く、かつ脆くなり、４００°Ｃ以上では所望の組織か
えられず、硬さ、強度、靭性がともに急激に低下する。
また、保持時間は車軸の肉厚や化学成分、保持温度によ
って調整するが少なくとも３０分以上を必要とする。
って調整するが少なくとも３０分以上を必要とする。
なお、製品の肉厚が約２５ｍを越える場合には、焼入れ
による急冷効果が充分にえられないので、１．５％台ま
でのＣｕ、 ０．５％までのＨＯを添加することによっ
て組繊を完全なオーステンバ球状黒鉛鋳鉄組織とするこ
とができる。
による急冷効果が充分にえられないので、１．５％台ま
でのＣｕ、 ０．５％までのＨＯを添加することによっ
て組繊を完全なオーステンバ球状黒鉛鋳鉄組織とするこ
とができる。
また、本発明の車軸では、高強度、高靭性について更に
高い数値が要求される部位についてはショットピーニン
グを施すことができる。球状黒鉛鋳鉄はこのショットピ
ーニングを施すことによって疲労強度の向上効果が著し
く、本発明の車軸に適用することは効果がある。
高い数値が要求される部位についてはショットピーニン
グを施すことができる。球状黒鉛鋳鉄はこのショットピ
ーニングを施すことによって疲労強度の向上効果が著し
く、本発明の車軸に適用することは効果がある。
なお、このショットピーニングを施す場合は通常の方法
でよいが、たとえば平均粒径０．８ｍの鋼粒を４５ｍ／
秒の速さ、１００ｋｇ／分の割合で５分間投射する。ア
ルメンゲージの変形量は０．４閣程度を狙う。また、投
射部位は、車軸の性質上、全体に施すことが好ましいが
車種によっては耐疲労性を特に要求する部位にのみ施工
するだけでもよい。
でよいが、たとえば平均粒径０．８ｍの鋼粒を４５ｍ／
秒の速さ、１００ｋｇ／分の割合で５分間投射する。ア
ルメンゲージの変形量は０．４閣程度を狙う。また、投
射部位は、車軸の性質上、全体に施すことが好ましいが
車種によっては耐疲労性を特に要求する部位にのみ施工
するだけでもよい。
次に具体例をあげ、さらにこれと従来の車軸を比較検討
した結果を示す、まず、前記球状黒鉛鋳鉄の溶湯を用い
、第１図および第２図に示す断面画形の車軸を生砂型で
鋳造した。中子は有機自硬性構造のものを用いた。鋳造
した車軸は粗加工を施したあと、９００°Ｃで１時間加
熱後、これを３７５°Ｃの塩浴中に浸漬して焼入れ、こ
れを１時間保持した。以後、これを室温まで冷却した。
した結果を示す、まず、前記球状黒鉛鋳鉄の溶湯を用い
、第１図および第２図に示す断面画形の車軸を生砂型で
鋳造した。中子は有機自硬性構造のものを用いた。鋳造
した車軸は粗加工を施したあと、９００°Ｃで１時間加
熱後、これを３７５°Ｃの塩浴中に浸漬して焼入れ、こ
れを１時間保持した。以後、これを室温まで冷却した。
次にこの車軸全体に前記条件のもとにショットピーニン
グを施した。
グを施した。
前記方法によって製作された車軸と従来の鍛造による車
軸とを比較した結果を第１表に示す。
軸とを比較した結果を第１表に示す。
第 １ 表
第１表によれば本発明による車軸は従来の車軸に比較し
て重量において約１５％減、剛性において２倍以上とい
う結果かえられた。
て重量において約１５％減、剛性において２倍以上とい
う結果かえられた。
また、前記本発明に係る鋳造製品から切り出した試験片
について、その成分とともに機械的性質を他の相当品と
比較した結果を第２表に示す。
について、その成分とともに機械的性質を他の相当品と
比較した結果を第２表に示す。
第２表によれば本発明に係る車軸においては、ＦＣＤ材
（ＦＣＤ−７０）に比較して、上記のすべての機械的性
質において優れていることが判る。
（ＦＣＤ−７０）に比較して、上記のすべての機械的性
質において優れていることが判る。
一方、従来の鍛鋼品に比較して伸び、衝撃値などの数値
はやや低いが、第１表に示す如く製品としての剛性は本
発明に係る製品の方が圧倒的に大きく、重量やコストも
含めてその優位性は明らかである。
はやや低いが、第１表に示す如く製品としての剛性は本
発明に係る製品の方が圧倒的に大きく、重量やコストも
含めてその優位性は明らかである。
以上要するに本発明においては、薄肉鋳造が可能な球状
黒鉛鋳鉄を用いて画状断面からなる前記のような車軸を
鋳造し、これを前記のように熱処理することによって少
なくとも引張強度９５ ｋｇ ／ ａｍ ”以上、耐力
６５ｋｇ／■を以上、伸び１０％以上であり、硬度（ブ
リネル）２７７〜３４１の機械的性質を備えた高強靭、
高剛性の車軸かえられる。
黒鉛鋳鉄を用いて画状断面からなる前記のような車軸を
鋳造し、これを前記のように熱処理することによって少
なくとも引張強度９５ ｋｇ ／ ａｍ ”以上、耐力
６５ｋｇ／■を以上、伸び１０％以上であり、硬度（ブ
リネル）２７７〜３４１の機械的性質を備えた高強靭、
高剛性の車軸かえられる。
ｅ、 発明の効果
以上のように本発明においては、その横断面を中空に鋳
造し、その組織を球状黒鉛鋳鉄組織としたことによって
、車軸としての機能を損うことな（、軽量化、剛性の向
上を大幅に達成することができた。
造し、その組織を球状黒鉛鋳鉄組織としたことによって
、車軸としての機能を損うことな（、軽量化、剛性の向
上を大幅に達成することができた。
また、車体フレームへ取付ける部分をＴ字型の断面とす
ることによって、従来のＵボルトが使え、互換性かえら
れる。
ることによって、従来のＵボルトが使え、互換性かえら
れる。
さらに、球状黒鉛鋳鉄によって車軸の横断面を中空函状
に鋳造し、本発明の前記処理を施したので、設計の自由
度が大きい球状黒鉛鋳鉄品のメリットを最大限に活用で
き、製品の設計変更、仕様変更などによる多様化に容易
に対応できる前記機能を備えた車軸が生産できる。
に鋳造し、本発明の前記処理を施したので、設計の自由
度が大きい球状黒鉛鋳鉄品のメリットを最大限に活用で
き、製品の設計変更、仕様変更などによる多様化に容易
に対応できる前記機能を備えた車軸が生産できる。
第１図は本発明に係る車軸の一部を省略して示す平面図
、第２図は第１図の側面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第５図はＴ字状
断面をもつ取付部の裏側からの斜視図、第６図は本発明
の車軸を車体フレームへ取付けた状態を示す斜視説明図
、第７図は従来の車軸の使用状態を示す説明図である。 １・・・車軸、 ２・・・軸部。 第１ 図 第２図 第３図 第４図 第５図
、第２図は第１図の側面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断
面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第５図はＴ字状
断面をもつ取付部の裏側からの斜視図、第６図は本発明
の車軸を車体フレームへ取付けた状態を示す斜視説明図
、第７図は従来の車軸の使用状態を示す説明図である。 １・・・車軸、 ２・・・軸部。 第１ 図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）車輌用の車軸において、該車軸の横断面が中空に形
成され、球状黒鉛鋳鉄組織をもつことを特徴とする車軸
。 ２）車輌用の車軸において、車体フレームへ取付ける部
分をＴ字型としたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の車軸。 ３）車輌用の車軸を球状黒鉛鋳鉄によって横断面が中空
となるように鋳造し、これを８３０〜９５０℃で３０分
〜３時間で保持したあと、２００〜４００℃で３０分〜
３時間保持することを特徴とする車軸の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229688A JPH0241903A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 車軸とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19229688A JPH0241903A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 車軸とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241903A true JPH0241903A (ja) | 1990-02-13 |
Family
ID=16288916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19229688A Pending JPH0241903A (ja) | 1988-08-01 | 1988-08-01 | 車軸とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0241903A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7568286B2 (en) | 2001-08-22 | 2009-08-04 | Meritor Heavy Vehicle Technology, Llc | Method of forming a tubular axle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491718A (ja) * | 1972-04-28 | 1974-01-09 | ||
| JPS6338524A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-19 | Hitachi Metals Ltd | 産業機械用車輪の製造法 |
-
1988
- 1988-08-01 JP JP19229688A patent/JPH0241903A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491718A (ja) * | 1972-04-28 | 1974-01-09 | ||
| JPS6338524A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-19 | Hitachi Metals Ltd | 産業機械用車輪の製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7568286B2 (en) | 2001-08-22 | 2009-08-04 | Meritor Heavy Vehicle Technology, Llc | Method of forming a tubular axle |
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