JP4115062B2 - 耐フレッティング多片リム - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。 - 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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