JP4115062B2 - 耐フレッティング多片リム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフロードホイール、たとえば建設用車両等の大型、超大型ホイールに用いられる、耐フレッティング性を改良した、多片リムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は一般（従来の）の多片リムの構造を示しており、１はリムベースである。通常、リムベース１は軸方向一側のガターバンド１ａと軸方向他側のバックフランジ１ｂおよび中央に位置するセンターバンド１ｃ等からなり、これらを溶接接合することによって一体化した構成となっている。
多片リムは、ロックリング溝６およびＯリング溝７を有するガターバンド１ａと、ロックリング溝に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリング２と、ロックリング２によって軸方向力を受けられるビードシートバンド３と、ビードシートバンドの外周側に嵌められ軸方向力をビードシートバンド３によって受けられるサイドリング４と、バックフランジ１ｂの外周側に嵌められ軸方向力をバックフランジ１ｂによって受けられるもう一つのサイドリング４と、Ｏリング溝７に配設されたＯリング５、によって構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多片リムが実際に建設車両に装着され駆動された場合、各構成部材間の接触面に一定の面圧と相対すべりが繰り返して生じる結果、接触面が荒れて損傷する現象が起きる。この現象は、通常、サイドリング４のビードシートバンド３との接触面、サイドリング４のバックフランジ１ｂとの接触面、およびロックリング２とガターバンド１のロックリング溝６との接触面、で発生する。一般的にこれをフレッティングと呼んでいる。フレッティングが起きると、図５（１）に示すように、そこから微亀裂ｄが発生し、図５（２）に示すように、さらには大きな亀裂ｅに発展し、部材の破壊へ進むことが多い。
とくに、ガターバンド１ａに設けられているロックリング溝６の軸方向外方のＲ部６ｃと側壁部６ｂの部位は、ロックリング２のＡ方向の繰り返し荷重により、ロックリング溝６が外方に変形することと相まって、ロックリング２との接触面部が荒れ、フレッティングによる微亀裂ｄが最も発生しやすい。
また、サイドリング４のビードシートシートバンド３との接触部、もう一つのサイドリング４のバックフランジとの接触部にもフレッティングによる微亀裂ｄが発生し、ガターバンド１ａ、およびサイドリング４を破壊することがあり、その解決が求められていた。
これらの不具合に対応するための、最も容易な方法は、ガターバンド１ａおよびサイドリング４の肉厚を厚く形成する方法であるが、この方法では、必然的に多片リムの重量を重くしてしまい、燃費の向上や、積載荷重に影響を与えるため、それ以外の対応策が開発が強く望まれていた。
本発明の目的は、多片リムの荷重受面、たとえばロックリング溝、サイドリングの荷重受面の耐磨耗性、疲労強度を高め、フレッティングを防止または抑制できる耐フレッテング多片リムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） ロックリング溝およびＯリング溝を有しリムベースの軸方向一側を構成するガターバンドと、
前記ロックリング溝に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリングと、
前記ガターバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ロックリングにより受けられるビードシートバンドと、
前記ビードシートバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ビードシートバンドにより受けられるサイドリングと、
リムベースの軸方向他側を構成するバックフランジと、
軸方向力を前記バックフランジによって受けられるもう一つのサイドリングと、
前記Ｏリング溝に配設され前記ガターバンドと前記ビードシートバンドとの間をシールするＯリングと、
からなる多片リムにおいて、
多片リムの材料がＯリングを除き炭素が０．１３重量％以下の低炭素鋼であり、
少なくとも前記ロックリング溝の表層部（Ａ）に、前記表層部（Ａ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ａ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が形成されており、該硬化層の形成は該硬化層より内部の、低炭素鋼による靱性に悪影響を与えていないことを特徴とする耐フレッティング多片リム。
（２） ロックリング溝およびＯリング溝を有しリムベースの軸方向一側を構成するガターバンドと、
前記ロックリング溝に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリングと、
前記ガターバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ロックリングにより受けられるビードシートバンドと、
前記ビードシートバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ビードシートバンドにより受けられるサイドリングと、
リムベースの軸方向他側を構成するバックフランジと、
軸方向力を前記バックフランジによって受けられるもう一つのサイドリングと、
前記Ｏリング溝に配設され前記ガターバンドと前記ビードシートバンドとの間をシールするＯリングと、
からなる多片リムにおいて、
多片リムの材料がＯリングを除き炭素が０．１３重量％以下の低炭素鋼であり、
前記サイドリングの前記ビードシートバンドとの接触部の表層部（Ｂ）、およびもう一つのサイドリングの前記バックフランジとの接触部の表層部（Ｃ）に、前記表層部（Ｂ、Ｃ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ｂ、Ｃ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が、形成されており、該硬化層の形成は該硬化層より内部の、低炭素鋼による靱性に悪影響を与えていないことを特徴とする耐フレッティング多片リム。
（３） 前記Ｏリング溝の表層部（Ｄ）に、前記表層部（Ｄ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ｄ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が形成されていることを特徴とする（１）記載の耐フレッティング多片リム。
【０００５】
上記（１）の多片リムでは、ロックリング溝内の、ロックリングの底部端部が繰り返し接触し荷重が集中するロックリング溝の表層部に、高周波焼入れによるマルテンサイト組織を有する硬化層を形成したので、耐フレッティング性が高められ、微亀裂の発生が防止され、ガターバンドの板厚を厚くしなくともガターバンドの損傷が防止され多片リムの耐久性を向上させることができる。
上記（２）の多片リムでは、サイドリングの損傷が防止され、多片リムの耐久性を向上させることができる。
上記（３）の多片リムでは、上記（１）に加えＯリング溝の損傷が防止され、多片リムの耐久性を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の実施例を示している。図１〜図３において、図４、図５に示した従来構成と同じ部分には、図４、図５と同じ符号を付してある。
図１、図２、図３に示すように、本発明実施例の多片リムは、ロックリング溝６およびＯリング溝７を有しリムベース１の軸方向一側を構成するガターバンド１ａと、ロックリング溝６に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリング２と、ガターバンド１ａの外周側に嵌められ軸方向力をロックリング２により受けられるビードシートバンド３と、ビードシートバンド３の外周側に嵌められ周方向力をビードシートバンド３により受けられるサイドリング４と、リムベース１の軸方向他側を構成するバックフランジ１ｂと、軸方向力をバックフランジ１ｂによって受けられるもう一つのサイドリング４と、Ｏリング溝７に配設されガターバンド１ａとビードシートバンド３との間をシールするＯリング５とを、有する。多片リムのサイズによっても差はあるが、通常、ガターバンド１ａとバックフランジ１ｂ間は、少なくとも一つ以上のセンターバンド１ｃを介して溶接接合されている。但し、一体で形成されてもよい。
ガターバンド１ａ、ビードシートバンド３、サイドリング４、Ｏリング５は、それぞれ、周方向に連続しているが、ロックリング２は周方向に１ヶ所切れ目を有し、リング両端部は周方向に互いに離れて対向している。ここまでは、図４、図５に示した従来構造と同じである。
【０００７】
図１では、これらの従来構造の中で、繰り返し荷重と相対すべりを多く受けフレッティングを生じやすいロックリング溝６の表層部６ｆと、サイドリング４のビードシートバンド３との接触部４ａ、サイドリング４のバックフランジ１ｂとの接触部４ｆに、図３に示すように、高周波焼入れによりマルテンサイト組織を有する硬化層ｋが形成されている。
なお、高周波焼入れによるマルテンサイト組織を有する硬化層ｋは、多片リムの種類によって、ロックリング溝６だけに形成してもよいし、または、サイドリング４のバックフランジ１ｂおよびビードシートバンド３との接触部にそれぞれ形成してもよいし、または、ロックリング溝６とサイドリング４のバックフランジ１ｂおよびビードシートバンド３との接触部のすべてに形成してもよい。
また、まれに亀裂が発生するＯリング溝７の表層部７ａに、ロックリング溝６に硬化層ｋを形成する際一緒に熱処理を行うこと可能であるが、これは経済性の観点から選択される。
【０００８】
つぎに、高周波焼入れによる熱処理方法について説明する。
本発明によって高周波焼入れされる対象は、ロックリング溝６およびＯリング溝７を有するガターバンド１ａ、サイドリング４であるが、それぞれが単品の状態で熱処理され、後に多片リムとして組み付けられる。
熱処理方法は、熱処理される対象部の形状に合わせて高周波を発生させるコイル形状を決定し、そのコイルの高周波によって、局部的に対象部の表層温度をマルテンサイト組織が得られる焼入れ温度まで昇温させ、その後ジャケット等を用いて水等を噴射させ、急冷して焼入れ処理を行う。
【０００９】
つぎに、本発明実施例の耐フレッティング多片リムの熱処理に高周波熱処理を用いる優位性について説明する。
（１）高周波コイルを工夫することによって、必要な局部加熱が可能である。
（２）表層部のみ加熱できるため、部品の歪みを小さく抑えることができる。
（３）加熱を短時間でできる。
（４）表面の硬化層をマルテンサイト組織にでき、圧縮残留応力が生じるので、多片リムの疲労強度が向上する。
（５）多片リムには低炭素綱（Ｃ：０．１３重量％以下）の材料を使用するが、高周波焼入れによって、Ｈｖ３００程度以上の硬度が得られ耐磨耗性が向上する。
以上のようなことから、多片リムのように必要な部分の表面は硬く、内部は靱性を必要とする製品の熱処理には最適であることが、実施例によっても確認された。
【００１０】
本実施例の効果を確認した結果、実車試験によれば、必要な部位に高周波焼入れにより、マルテンサイト組織を有する硬化層を形成することによって、硬化層を得られるのと、圧縮残留応力を発生させることができるので、従来の熱処理しない多片リムに比較して、２倍以上の耐フレッティング対応強度の向上があることが確認された。また、この硬化層ｋの形成は表層部のみなので内部の靱性に対する悪影響も発生することが無かった。
また、フレッティングによる微亀裂の発生を防止でき、これが起点となる疲労亀裂への進展を防止することができる。更には、ロックリング溝、Ｏリング溝等の腐蝕疲労に対しても効果が得られ有効であることも確認された。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１の多片リムでは、ロックリング溝内の、ロックリングの底部端部が繰り返し接触し荷重が集中するロックリング溝の表層部に、高周波焼入れによるマルテンサイト組織を有する硬化層を形成したので、耐フレッティング性が高められ、微亀裂の発生が防止され、また、腐蝕疲労に対しても効果があり、ガターバンドの板厚を厚くしなくともガターバンドの損傷が防止され多片リムの耐久性を向上させることができる。
請求項２の多片リムでは、サイドリングの損傷が防止され、多片リムの耐久性を向上させることができる。
請求項３の多片リムでは、請求項１に加えＯリング溝の損傷が防止され、また、腐蝕疲労に対しても効果があり、多片リムの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係る多片リムのガターバンド側の部分断面図である。
【図２】 本発明の実施例に係る多片リムのバックフランジ側の部分断面図である。
【図３】 本発明の実施例に係る多片リムのロックリング溝の高周波熱焼入れによる硬化層の形成状態を示す断面図である。
【図４】 従来の多片リムおよび本発明の全体構成を示す断面図である。
【図５】 従来の多片リムのロックリング溝近傍の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ ガターバンド
１ｂ バックフランジ
１ｃ センターバンド
２ ロックリング
３ ビードシートバンド
４ サイドリング
４ａ サイドリングのビードシートバンドとの接触部
４ｆ サイドリングのバックフランジとの接触部
５ Ｏリング
６ ロックリング溝
７ Ｏリング溝
ｋ 硬化層

Claims (3)

1. ロックリング溝およびＯリング溝を有しリムベースの軸方向一側を構成するガターバンドと、
   前記ロックリング溝に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリングと、
   前記ガターバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ロックリングにより受けられるビードシートバンドと、
   前記ビードシートバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ビードシートバンドにより受けられるサイドリングと、
   リムベースの軸方向他側を構成するバックフランジと、
   軸方向力を前記バックフランジによって受けられるもう一つのサイドリングと、
   前記Ｏリング溝に配設され前記ガターバンドと前記ビードシートバンドとの間をシールするＯリングと、
   からなる多片リムにおいて、
   多片リムの材料がＯリングを除き炭素が０．１３重量％以下の低炭素鋼であり、
   少なくとも前記ロックリング溝の表層部（Ａ）に、前記表層部（Ａ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ａ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が形成されており、該硬化層の形成は該硬化層より内部の、低炭素鋼による靱性に悪影響を与えていないことを特徴とする耐フレッティング多片リム。
2. ロックリング溝およびＯリング溝を有しリムベースの軸方向一側を構成するガターバンドと、
   前記ロックリング溝に装着され周方向に１ヶ所切れ目を有するロックリングと、
   前記ガターバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ロックリングにより受けられるビードシートバンドと、
   前記ビードシートバンドの外周側に嵌められ軸方向力を前記ビードシートバンドにより受けられるサイドリングと、
   リムベースの軸方向他側を構成するバックフランジと、
   軸方向力を前記バックフランジによって受けられるもう一つのサイドリングと、
   前記Ｏリング溝に配設され前記ガターバンドと前記ビードシートバンドとの間をシールするＯリングと、
   からなる多片リムにおいて、
   多片リムの材料がＯリングを除き炭素が０．１３重量％以下の低炭素鋼であり、
   前記サイドリングの前記ビードシートバンドとの接触部の表層部（Ｂ）、およびもう一つのサイドリングの前記バックフランジとの接触部の表層部（Ｃ）に、前記表層部（Ｂ、Ｃ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ｂ、Ｃ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が、形成されており、該硬化層の形成は該硬化層より内部の、低炭素鋼による靱性に悪影響を与えていないことを特徴とする耐フレッティング多片リム。
3. 前記Ｏリング溝の表層部（Ｄ）に、前記表層部（Ｄ）の低炭素鋼の高周波焼入れにより、前記表層部（Ｄ）の低炭素鋼が含有している炭素のみによって硬化した、マルテンサイト組織を有するＨｖ３００以上の、かつ圧縮残留応力が発生している硬化層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐フレッティング多片リム。

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