JPH05320825A - 駆動軸用中実軸 - Google Patents
駆動軸用中実軸Info
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- JPH05320825A JPH05320825A JP4126102A JP12610292A JPH05320825A JP H05320825 A JPH05320825 A JP H05320825A JP 4126102 A JP4126102 A JP 4126102A JP 12610292 A JP12610292 A JP 12610292A JP H05320825 A JPH05320825 A JP H05320825A
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Abstract
力が所定の値以上となるように捩り強度を向上させ、か
つ加工精度がよく、セレーション軸も応力集中がなく、
小型化し得る高性能のものとする。 【構成】 セレーション軸部3を有する中実軸1を、
C:0.38〜0.45重量%、Si:0.35重量%
以下、Mn:0.8〜1.5重量%、B=0.0005
〜0.0035重量%、Ti:0.01〜0.05重量
%およびAl:0.01〜0.06重量%を含有し、
N:0.01重量%以下であって、残部が実質上Feか
らなる合金組成物から成形すると共に、その表面に、高
周波焼入れによる表面硬さがHR C55以上で焼入硬化
層を層厚/軸半径の比が0.45以上となるよう形成す
る。
Description
中実軸に関し、さらに詳しくは、等速ジョイントを用い
た自動車等の駆動軸用中実軸に関する。
たトルクは、トランスミッション、デファレンシャルか
ら等速ジョイントを介して中実軸に伝達され、さらに等
速ジョイントを介してハブ、タイヤに伝達される。この
ような駆動軸系に介在する中実軸1は、たとえば図1に
示すように、その両端が等速ジョイント2嵌合用のセレ
ーション軸部3であり、この部分に前記のトルクが負荷
される。
に所要の捩れ強度が必要であり、かつセレーション軸部
には、応力集中を招かないようにピッチ等を精密に加工
する必要がある。
用鋼AISI1541またはS40C等の中炭素鋼を成
形材料として、焼なましを行なって機械加工性を高めて
転造、切削等の加工を行なった後、最終工程にて高周波
焼入れを行ない、その表面を硬化して所要の捩れ強度を
確保していた。
C等の従来の中炭素鋼から成形され、高周波焼入れされ
た駆動軸用中実軸は、焼割れ感受性に問題があり、前記
焼入れによる硬化層を充分な層厚で形成できないため、
捩り強度が最大せん断応力(τmax)にて1.27G
Pa(130kgf/mm2 )に止まり、このような中実軸
では部品や装置の小型化、軽量化の要求に対応できない
という問題点がある。
捩り強度を最大せん断応力(τmax)にて少なくとも
1.47GPa(150kgf/mm2 )以上とする必要が
あるが、このような捩り強度は、従来構造の中実軸では
得られなかった。
決し、駆動軸用中実軸を、最大せん断応力が所定の値以
上となるように捩り強度を向上させ、かつ加工精度がよ
く、セレーション軸部も応力集中のないものとして、充
分に小型化し得る高性能の中実軸とすることを課題とし
ている。
め、この発明においては、中実軸にセレーション軸部を
有する駆動軸用中実軸において、この中実軸を、C:
0.38〜0.45重量%、Si:0.35重量%以
下、Mn:0.8〜1.5重量%、B:0.0005〜
0.0035重量%、Ti:0.01〜0.05重量%
およびAl:0.01〜0.06重量%を含有し、N:
0.01重量%以下であって、残部が実質上Feからな
る合金組成物から成形すると共に、その表面に、高周波
焼入れによる表面硬さがHR C55以上で焼入硬化層
を、層厚/軸半径の比が0.45以上となるよう形成し
た構成を採用したのである。
素(C)の含有量は、0.38〜0.45重量%(以
下、単に%と略記する)である。なぜなら、0.38%
未満の少量では、中実軸の捩り強度、耐衝撃性が充分で
なく、0.45%を越える多量では、被削性が著しく低
下すると共に、転造性も低下し、焼割れ感受性は増大し
て不都合となるからである。
含有量は、0.35%以下である。このものは、鋼材の
生産性を高める脱酸剤として若干量必要であるが、0.
35%を越えて多量に存在する場合には、冷間転造性が
低下する。
8〜1.5%である。なぜなら、このものは、所定範囲
内の含有量にて高周波焼入れ性を高め、硫化マンガン化
合物となって被削性を向上させる。しかし、0.8%未
満の少量では、焼入れ性の改善効果が充分に得られず、
1.5%を越える多量では、冷間鍛造性を阻害するの
で、好ましくない。
005〜0.0035%である。Bは、上記所定範囲内
の含有量にて焼入れ性、粒界強化および耐衝撃性を改善
するが、0.0005%未満ではそのような改善効果が
充分にない。一方、0.0035%を越えると、添加量
に見合った焼入れ性の向上効果が発揮されないばかり
か、冷間加工時にFe2 Bを析出して、いわゆる冷間割
れの原因となるからである。
(Al)の前記含有量は、それぞれ0.01〜0.05
%、0.01〜0.06%である。これらは共に材料中
のNおよびOを固定する作用がある。たとえば、固溶し
たNがあると、窒化ホウ素化合物を形成してBの焼入れ
性向上効果が阻害されるが、TiやAlがあれば、Ti
N、AlNの生成が優先して、Bの効果が効率よく発揮
される。このためには、どちらも0.01%以上の存在
が必要であり、一方、多量に添加しても意味がなくなる
から、清浄度を害しないようにとの配慮によって、Ti
は0.05%、Alは0.06%を限界量とした。
%以下である。なぜなら、0.01%を越える多量で
は、窒化ホウ素(BN)が形成されるので、焼入れ性に
有効に作用するフリーボロンが減少して好ましくないか
らである。
性を更に改善する為、S、Pb、Te、Ca等の元素を
含有させてもよく、また、焼入れ性を改善する為、加工
性を著しく低下させない範囲でCr:0.5%以下、M
o:0.2%以下でそれぞれ、または両者併用して添加
してもよい。また、Nb:0.1%以下を添加すれば耐
衝撃性および焼割れ感受性が改善される。
は、高周波焼入れにより、表面硬さがHR C(ロックウ
ェルC硬さ)55以上で焼入硬化層を、層厚/軸半径の
比が0.45以上となるよう形成する。なぜなら、この
比が0.45未満の場合には、中実軸の捩り強度が充分
に改善されず、最大せん断応力(τmax)の値も1.
47GPa(150kgf/mm2 )未満となって、所期の
目的である中実軸の小型化を達成できないからである。
なお、前記焼入硬化層は、JISGO559の測定法に
従い、表面からビッカース硬さHV 392(HR C40
相当)までの距離とした。
変態温度が従来材料より高い合金組成物であると共に、
ホウ素元素(B)が所定範囲の組成割合からなり、細粒
組織(フェライト結晶粒度番号6以上)を形成して、焼
割れ感受性は低下したものとなる。高周波焼入れによっ
て、所定の表面硬さでかつ所定の深さまで形成された焼
入硬化層は、中実軸の捩れ強度を充分に高めるので、最
大せん断応力が1.47GPa(150kgf/mm2 )以
上に高まる。
説明する。
5重量%、Si:0.35重量%以下、Mn:0.8〜
1.5重量%、B:0.0005〜0.0035重量
%、Ti:0.01〜0.05重量%およびAl:0.
01〜0.06重量%を含有し、N:0.01重量%以
下であって、残部が実質上Feからなる合金組成物を、
加熱温度1100℃以下、仕上げ温度950℃以下で、
減面率70%以上の低温圧延を施して、図1に示す87
ACおよび109AC(等速ジョイントのサイズ別名
称)の中実軸1の素材を成形した。主な諸元を表1に示
す。
ション軸部3の他、端部に止め輪4装着用の周溝5およ
び、中程にブーツ6嵌合用の周溝7を形成した。
件にて高周波焼入れを行ない、表2に示す表面硬さ(H
R C)および焼入硬化層の層厚/軸半径の比(γ)とし
た。 (高周波焼入れ条件) 周波数 :8KHz 出力 :250KW 移動速度:5.7〜9.3mm/sec
よる最大せん断応力(τmax)を調べ、この結果を表
2に示した。また、τmaxと焼入硬化層の層厚/軸半
径の比γの関係を図2中に、前記表2の表面硬さ毎に一
致した符号をプロットして示した。
当材(C:0.37〜0.43%、Si:0.15〜
0.35%、Mn:0.60〜0.90%、P:0.0
30以下、S:0.035以下)を用いる以外は、実施
例と全く同様にして製造した中実軸(87AC、109
AC)について、焼入硬化層の層厚/軸半径の比γと、
最大せん断応力を調べ、この結果を図2中に×印にてプ
ロットした。
に、比較例1〜7のγは0.45未満で捩り強度は、い
ずれも1.47GPaを下回ったが、実施例1〜21
(HR C55以上)のγは0.45以上で充分な焼入れ
深さであり、しかも1.47GPaを越える最大せん断
応力を有して、中実軸の小型化に充分な捩り強度であっ
た。
く同様にして、実施例22;◆印(軸径φD28.1m
m、表面硬さHR C55以上、γ=0.55)、実施例
23;△印(軸径φD22.2mm、表面硬さHR C55
以上、γ=0.64)、実施例24;●印(軸径φD2
8.1mm、表面硬さHR C55以上、γ=0.75)の
中実軸を各4本ずつ得た。得られた中実軸について、実
施例別にトルクを負荷して両振り捩り疲労強度を調べ、
この結果を図3に示した。なお、前記した比較例6;×
印(軸径φD28.1mm、γ=0.33)についても同
様に両振り捩り疲労強度を調べ、この結果を図3中に併
記した。
算した最大せん断応力τmaxをY軸に、破断までの繰
り返し回数N(常用対数)をX軸に採り、破断面部軸半
径に対する焼入深さの比γをパラメーターとして示し
た。なお、図3中の直線は、試験結果より求めた回帰直
線である。
両振り捩り強度は、焼入深さ比γに比例して増加する
が、実施例23(△印、γ=0.64)と実施例24
(●印、γ=0.75)の強度は同レベルであり、静捩
り強度と、同様にγ=0.65近辺より飽和する傾向に
あった。また、τmaXで1.27GPa(130kgf
/mm2 )の静捩り保証強度を有する比較例6(×印、γ
=0.33)と前記の実施例22〜24の捩り疲労強度
を比較すると、後者が顕著に向上していた。
ーション軸部に焼割れの発生はなく、量産加工機での加
工性評価結果も、素材切断については比較例と同等、そ
れ以外のセンタリング、外径旋削、セレーション転造、
止め輪溝加工性は、比較例よりいずれも良好であった。
特に、比較例1〜7では、セレーションのピッチ誤差が
平均x=0.06であったが、実施例1〜24のものは
平均x=0.03と半分以下に改善されており、セレー
ションの各歯に作用する応力も均一となることが判明し
た。
組成物から、高周波焼入れにより所定の表面硬さで、か
つ焼入硬化層を所定の層厚にて形成した駆動軸用中実軸
としたので、最大せん断応力が1.47GPa(150
kgf/mm2 )となって、捩り強度が向上し、かつ、セレ
ーション軸も精密なピッチで応力集中のないものとな
り、充分に小型化し得る高性能の中実軸となる利点があ
る。
硬度の関係を示すグラフ
Claims (1)
- 【請求項1】 中実軸にセレーション軸部を有する駆動
軸用中実軸において、 この中実軸を、C:0.38〜0.45重量%、Si:
0.35重量%以下、Mn:0.8〜1.5重量%、
B:0.0005〜0.0035重量%、Ti:0.0
1〜0.05重量%およびAl:0.01〜0.06重
量%を含有し、N:0.01重量%以下であって、残部
が実質上Feからなる合金組成物から成形すると共に、
その表面に、高周波焼入れによる表面硬さがHR C55
以上で焼入硬化層を、層厚/軸半径の比が0.45以上
となるよう形成したことを特徴とする駆動軸用中実軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12610292A JP3539981B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 駆動軸用中実軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12610292A JP3539981B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 駆動軸用中実軸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05320825A true JPH05320825A (ja) | 1993-12-07 |
| JP3539981B2 JP3539981B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=14926668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12610292A Expired - Lifetime JP3539981B2 (ja) | 1992-05-19 | 1992-05-19 | 駆動軸用中実軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3539981B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4862419A (en) * | 1983-11-10 | 1989-08-29 | Advanced Micro Devices, Inc. | High speed pointer based first-in-first-out memory |
| FR2788821A1 (fr) | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Arbre de transmission de puissance et joint homocinetique |
| FR2789402A1 (fr) * | 1999-02-10 | 2000-08-11 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | Arbre de transmission de puissance |
| EP1647608A1 (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-19 | Nippon Steel Corporation | Steel material for high strength constant velocity joint intermediate shaft and high strength constant velocity joint intermediate shaft |
| JP2011225142A (ja) * | 2010-04-21 | 2011-11-10 | Ntn Corp | 車輪用軸受装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-05-19 JP JP12610292A patent/JP3539981B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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