JPH05231417A - 車軸ハウジング用管及び管製造方法 - Google Patents

車軸ハウジング用管及び管製造方法

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JPH05231417A
JPH05231417A JP4274806A JP27480692A JPH05231417A JP H05231417 A JPH05231417 A JP H05231417A JP 4274806 A JP4274806 A JP 4274806A JP 27480692 A JP27480692 A JP 27480692A JP H05231417 A JPH05231417 A JP H05231417A
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hollow body
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iron alloy
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Mark C Barnholt
マーク、シー、バーンホゥルト
John Oswald
ジァン、アズウォールド
Ronald I Rhoads
ラナルド、アイ、ロゥズ
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Dana Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不必要な材料費用と材料重量とを低減し、し
かも所期の機能的要求を満足できる車軸ハウジング用管
を提供することにある。 【構成】 車軸ハウジングは、鋳造により形成した管１
０を備えている。この管１０を、ブレーキ・フランジ１
４、ばね受け座１３、緩衝パッド１２及び車軸軸受取付
け用の外端部１５をすべて一体に形成するように、鋳造
する。この管１０の壁厚はその周辺のまわりで一様でな
い。この管の上下の部分１０ａ，１０ｂの壁厚は、その
側部部分１０ｃ，１０ｄの壁厚よりいくぶん厚い。この
管の上下の部分の壁厚を、使用中に通常受ける水平方向
の荷重より大体において大きい上下方向の荷重に適応す
るように、寸法を定める。この管を鉄合金で鋳造し、オ
ーステンパ熱処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に車両車軸アセン
ブリ、ことにこのような車軸アセンブリ用のハウジング
の改良された構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】車軸アセンブリは多くの車両に一般的に
使われるよく知られた構造のものである。このような車
軸アセンブリは、車両のエンジンからその車輪に回転動
力を伝える若干の回転部品を備えている。これ等の回転
部品は通常回転しない保護ハウジング内に囲んである。
この保護ハウジングは、１対の外方に延びる管（車両の
差動装置から車輪に延びる車軸を包囲する）を持つ中央
の支持体〔ｃｅｎｔｒａｌ ｃａｒｒｉｅｒ〕（差動機
構を内部に回転可能に支える）を備えている。従来各管
は、車軸ハウジングを形成するように支持体に溶接、ボ
ルト締め又はその他の方法で固定した中空の円筒形鋼管
の区分から形成してある。
【０００３】これ等の車軸ハウジング用管には種種の目
的で１個又は複数個の付加的部品を備えることが多い。
たとえば一般に管のまわりにはその外端部の近くに車輪
用ブレーキの部品の取付面として機能するように円周方
向に延びるフランジを設けることが望ましい。又管に
は、車両のフレームを車軸ハウジングに弾性的に連結す
る複数の板ばね又は類似の手段を固着するように一般に
受け座を設ける。最後に管には、車軸ハウジングに対す
る車両のフレームの振動を減衰させる緩衝装置又は類似
手段を固定するようにブラケットを溶接したパッドを設
けることが知られている。従来ブレーキ・フランジ、ば
ね受け座及び緩衝パッドはすべて、各管に溶接、ボルト
締め又はその他の方法で固定した個別の部品から形成し
てある。
【０００４】なお近年では、溶融金属を適当な形状の型
内に注入することにより車軸ハウジングを一体に形成す
るのが望ましいことが分っている。すなわち車軸ハウジ
ングの支持体及び管を、所定の形状に鋳造した材料の単
一体から形成することが知られている。さらに又鋳造に
より管に一体に車軸ハウジングの付加的な部品（すなわ
ちブレーキ・フランジ、ばね受け座及び緩衝装置パッ
ド）を鋳造するのが望ましいことが分っている。公知の
車軸ハウジング鋳造体はノーデュラー黒鉛鉄材料（ｎｏ
ｄｕｌａｒ ｇｒａｐｈｉｔｅ ｉｒｏｎ ｍａｔｅｒｉ
ａｌ）で形成されている。
【０００５】しかし公知の車軸ハウジング鋳物（ｃａｓ
ｔｉｎｇｓ）は管の構造に関する従来の考え方に追従し
たものである。とくに従来の車軸ハウジングの支持体に
連結した中空円筒形の鋼管の区分と同様な一様な壁厚を
持つこのような公知の鋳物から成る管が形成されてい
る。しかし車軸ハウジング管の若干の部分は作動中に比
較的大きい応力を受けるが、車軸ハウジング管の他の部
分は比較的小さい応力だけしか受けない。一様な壁厚の
管を使う従来の車軸ハウジングでは、管の厚さはその任
意の点で加わる最大応力に適応するように選定した。従
ってこの管の残りの部分はその所期の用途には過度の設
計になった。すなわちこの管の残りの部分を形成するの
に使う材料の量は、損傷を防ぐのに必要な量よりはるか
に多かった。 すなわち公知の車軸ハウジング鋳物は、
これ等が所期の機能を達成するのに必要である以上の材
料から成っているので有効でない。公知の車軸ハウジン
グ鋳物に付加的な材料を含むことにより不必要な材料費
と材料重量の増大とが生ずる。車軸ハウジング及びその
他の車両部品の構造では費用及び重量が主として考慮さ
れるから、不必要な費用又は重量を加えないで所期の機
能的要求に会う改良された車軸ハウジング鋳物を設ける
ことが望ましい。
【０００７】
【発明の概要】本発明は、車軸アセンブリ用のハウジン
グの改良された構造及びその製造方法に係わる。このハ
ウジングは、鋳造により形成した管を備えている。ブレ
ーキ・フランジ、ばね受け座、緩衝パッド及び車輪軸受
取付け用外端部をすべて一体に形成した鋳物である。こ
の管は一般に形状が中空で円筒形であるが、一般に形状
が円形の外周面と一般に形状が卵形の内周面とを持つよ
うに形成してある。すなわち管の壁厚は、その周辺のま
わりで一様でない。この管の上下の部分の壁厚は、その
各側部部分の壁厚よりいくぶん厚い。管の上下部分の壁
厚は、使用中に通常受ける水平方向の荷重より一般に大
きい上下方向の誘起荷重に適応する寸法にしてある。こ
の管は、鉄合金から鋳造され、オーステンパ熱処理を受
ける。
【０００８】本発明の種種の目的及び利点は、添付図面
についての好適な実施例の以下の詳細な説明から当業者
には明らかである。
【０００９】
【実施例】図１ないし６には本発明による車両車軸アセ
ンブリ用のハウジングの一部として使うようにした改良
された管１０を例示してある。この車軸アセンブリの他
の部品は普通のもので本発明の一部ではない。管１０
は、車軸ハウジングの支持体〔ｃａｒｒｉｅｒ〕（図示
してない）に固定するようにした内端部１１を設けてあ
る。さらに管１０には、緩衝パッド１２、ばね受け座１
３及びブレーキ・フランジ１４を設けてある。これ等の
機能はすべて当業界にはよく知られている。最後に管１
０には、管１０で車輪を回転可能に支える軸受（図示し
てない）を取付けるようにした外端部１５を設けてあ
る。詳しく後述するように管１０は、前記した全部品１
１ないし１５を、管１０に固定した個別の部品で形成す
るのとは異なって一体に形成されるように鋳造すること
によって形成する。
【００１０】図２ないし５に明らかなように管１０は形
状が大体において中空の円筒形である。しかし管１０の
外周面は形状が大体において円形であるが、その内周面
は形状が大体において卵形である。従って管１０の壁厚
は、その周辺のまわりで一様でない。管１０の上部部分
１０ａと、管１０の下部部分１０ｂとの各壁厚は、管１
０の前側部部分１０ｃと、管１０の後側部部分１０ｄと
の各壁厚よりいくぶん大きい。
【００１１】正常な用途では管１０に上下方向及び水平
方向の荷重が加わる。上下方向荷重は主として車両の重
量によって生ずる。すなわちこのような上下方向荷重
は、ばね受け座１３（このばね受け座により車両のフレ
ームが管１０に連結されている）と、外端部１５〔この
外端部により管１０が車輪軸受に連結されている〕とに
加わる。水平方向荷重は主として、車両の加速及び減速
により生ずる。すなわちこのような水平方向荷重は管１
０の全長にわたって加わる。シミュレートした作動条件
のもとでの管１０の構造解析によれば、管１０に加わる
上下方向荷重は一般に、この管に加わる水平方向荷重よ
り大きさが大きいことが明らかである。
【００１２】管１０に加わる上下方向荷重はその全長に
わたり曲げモーメントを生ずる。この曲げモーメントは
主として上下方向面すなわち管１０の上部部分１０ａか
ら下部部分１０ｂに延びる平面内に生ずる。従って管１
０内には、この曲げモーメントの大きさに関連する大き
さを持つ応力が生ずる。管１０の曲げモーメントは主と
して上下方向面内に生ずるから、これ等の荷重は管１０
内で主として上下方向に向く。
【００１３】しかし主曲げモーメントは上下方向面内に
生ずるから、管１０の前後の側部部分１０ｃ，１０ｄ
は、上下部部分１０ａ，１０ｂに加わる荷重より大きさ
がはるかに小さい荷重を受ける。すなわちこのような側
部部分１０ｃ，１０ｄの壁厚は、上下部部分１０ｃ，１
０ｄの厚さより薄くなるように寸法を定めてある。
【００１４】従って管１０の構造により使用材料を一層
有効に使用できる。すなわち管１０全体はその使用材料
の単位重量当たりの強度が従来の公知の管に比べて高
い。その理由は管１０の側部部分１０ｃ，１０ｄ（一層
低い荷重が加わる）では上下部部分１０ａ，１０ｂ（一
層高い荷重が加わる）におけるよりも一層少ない材料を
設けてあるからである。このことは、管の壁厚がその周
辺にわたり一様である従来の公知の管（共に前もって形
成した中空円筒管及び鋳造管で、作られる）とは異なっ
ている。
【００１５】図示の実施例では管１０の外周面は形状が
大体において円形である。このようにして管１０を従来
の公知の管構造を車両に連結するのに使うメーテイング
・ハードウエア〔ｍａｔｉｎｇ ｈａｒｄｗａｒｅ〕
（図示してない）に適応させることができる。しかし本
発明は、管の外周面の形状を円形にする必要がないよう
にしてある。同様に管１０の内周面は形状を大体におい
て卵形にする必要はない。しかし内周面に沿い上下の各
部分１０ａ，１０ｂと各側部部分１０ｃ，１０ｄの間に
大きい半径の転移部を設けて大体において卵形の形状を
生成するのが望ましいことが分っている。大きい半径の
転移部によりこのような区域における応力の集中が減
る。
【００１６】図６に明らかなように管１０の内端部１１
は拡大した外径及び縮小した内径を持つように形成して
ある。前記したように管１０の内端部１１は車軸ハウジ
ングの支持体に固定するようにしてある。内端部１１の
外周面に付加的材料を設け引続いて研削作業を行えるよ
うにしてある。このような研削は、内端部１１の外径
を、支持体に形成した対応する寸法の穴内に精密にはま
る寸法が得られるように行う。内端部１１の内周面に付
加的材料を設け、支持体に対する管１０の連結によりこ
の内端部に加わる荷重及び応力に適応するようにしてあ
る。
【００１７】図７には管１０を成形する方法に含まれる
段階の流れ図を例示してある。初めにダクタイル鋳鉄材
料の合金を選定する。この選定する材料は鉄合金中に所
定量の銅又は所定量の銅及びニッケルを含むのがよい。
特定の鉄合金の組成はとくに、後述のように管１０に望
ましい仕上がり硬さに依存する。所望の鉄合金材料を選
定すると、このような材料は、その融点以上に加熱さ
れ、管１０に対し所望の形状を持つ鋳造型内に注入され
る。次いで加熱した鉄合金材料は型内で固化するまで冷
却しこの型から取出す。
【００１８】得られる管１０は比較的軟らかい容易に機
械加工できる鋳鉄合金である。この鋳造段階に次いで管
１０を、所望に応じ機械加工することができる。このよ
うな機械加工は、当業界にはよく知られ任意普通の機械
加工装置で行うことができる。たとえば管１０の内端部
１１の外周面を、前記したようにして研削し、支持体へ
の管１０の連結が容易になるようにしてある。又管１０
の全長にわたり種種の場所で穴を形成し、車両の他の部
品への管１０の連結が容易になるようにしてある。後述
の理由でこの場合管１０の外端部１５の外面には機械加
工を行わないのがよい。
【００１９】機械加工に次いで管１０を、鋳物を所望の
硬さに焼入れするように熱処理を行う。とくに管１０を
焼入れするにはオーステンパ熱処理（ａｕｓｔｅｍｐｅ
ｒｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行う。オー
ステンパ熱処理では、管１０は初めに、鉄合金の特定の
組成に依存する値を持つ臨界温度以上の温度に加熱す
る。管１０はこのような温度に、とくに管１０の所望の
最終硬さに依存する所定の時限にわたって保持する。次
いで管１０を、塩浴中で約４００°Ｆないし５００°Ｆ
の比較的高い温度に急冷することにより急速に冷却す
る。管１０はこの温度に、同様に管１０の所望の最終硬
さに依存する所定の時限にわたって保持する。
【００２０】管１０をこのようにして冷却することによ
り、オーステンパしたダクタイル鋳鉄ミクロ組織（ｍｉ
ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が得られる。このようなミ
クロ組織は、管１０が硬く又延性を持つので望ましい。
管１０の硬さにより、車両重量及び正常操作によりこの
管に加わる静荷重に耐えることができる。このことはと
くに道路車両に管１０を使用するのに適合できる。この
場合比較的長期にわたる耐久性が重要な要因である。管
１０の延性によって、衝撃によりたとえば道路の穴上の
走行により管に加わる短い動的荷重に耐えることができ
る。オーステンパ熱処理の性質により管１０にはほとん
どひずみを生じない。すなわちオーステンパ熱処理後に
必要とする管１０の機械加工は、車輪軸受を取付けよう
とする管１０の外端部１５だけである。
【００２１】例示した本発明は、前記したように車両車
軸アセンブリ用のハウジングの一部として使うようにし
たものである。このようなハウジングでは２本のこのよ
うな管１０を中央の支持体に連結する。本発明は各管を
図示のように各別の部品として形成するだけでなく又管
を中央の支持体にそして相互に一体に鋳造し一体の車軸
ハウジングを形成するようにしてある。図８には本発明
の変型を例示してある。この変型では管１０の内端部１
１は、車軸ハウジングの支持体２０と一体に成形してあ
る。複合の管及び支持体アセンブリを形成する際の段階
は前記したのと実質的に同じである。又管１０の形状は
例示した大体において円筒形の形状から変えてもよいの
は明らかである。たとえば管は大体において正方形又は
長方形の横断面形状を持つように形成してもよい。
【００２２】以上本発明をその原理及び作動方式を好適
な実施例について述べたが、なお本発明はその精神を逸
脱しないで種種の変化変型を行うことができるのはもち
ろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって車軸ハウジング用の管の粗鋳物
（ｒｏｕｇｈ ｃａｓｔｉｎｇ）の平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う管の断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う管の断面図である。
【図４】図１の４−４線に沿う管の断面図である。
【図５】図１の５−５線に沿う管の断面図である。
【図６】図１の６−６線に沿う管の断面図である。
【図７】図１ないし６に示した管を形成する製造段階を
示す流れ図である。
【図８】管を車軸ハウジングの支持体に一体に成形した
本発明の変型を示す図６と同様な縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 管 １０ａ，１０ｂ 第２の部分 １０ｃ，１０ｄ 第１の部分
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 37/00 Ｆ 7217−4Ｋ (72)発明者 ジァン、アズウォールド アメリカ合衆国インディアナ州46807、フ ォート・ウエイン、サウス・ウエイン・ス トリート 5505番 (72)発明者 ラナルド、アイ、ロゥズ アメリカ合衆国インディアナ州46845、フ ォート・ウエイン、オゥク・フォール・コ ート 10818番

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （イ）中空の本体と、 （ロ）この中空の本体に形成され、第１の壁厚を持つ第
    １の部分と、 （ハ）前記中空の本体に形成され、前記第１の壁厚より
    厚い第２の壁厚を持つ第２の部分と、 を包含する車軸ハウジング用管。
  2. 【請求項２】 前記中空の本体に形成され、前記第１の
    壁厚に等しい第３の壁厚を持つ第３の部分と、前記中空
    の本体に形成され、前記第２の壁厚に等しい第４の壁厚
    を持つ第４の部分とをさらに備えた、請求項１の車軸ハ
    ウジング用管。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第３の部分を、前記中空の
    本体の互いに対向する側に位置させ、前記第２及び第４
    の部分を、前記中空の本体の互いに対向する側に位置さ
    せた、請求項２の車軸ハウジング用管。
  4. 【請求項４】 前記中空の本体を、形状が大体において
    円形の外周面を持つように形成した請求項１の車軸ハウ
    ジング用管。
  5. 【請求項５】 前記中空の本体を、形状が大体において
    卵形の内周面を持つように形成した、請求項１の車軸ハ
    ウジング用管。
  6. 【請求項６】 前記中空の本体をオーステンパしたダク
    タイル鋳鉄で形成した、請求項１の車軸ハウジング用
    管。
  7. 【請求項７】 前記中空の本体をオーステンパしたダク
    タイル鋳鉄合金で形成した、請求項１の車軸ハウジング
    用管。
  8. 【請求項８】 オーステンパしたダクタイル鋳鉄合金
    が、銅を含む請求項７の車軸ハウジング用管。
  9. 【請求項９】 オーステンパしたダクタイル鋳鉄合金
    が、銅及びニッケルを含む、請求項７の車軸ハウジング
    用管。
  10. 【請求項１０】 前記中空の本体に、緩衝パッド、ばね
    受け座及びブレーキ・フランジのうちの少なくとも１つ
    を設けた、請求項１の車軸ハウジング用管。
  11. 【請求項１１】 前記緩衝パッド、ばね受け座及びブレ
    ーキ・フランジのうちの前記１つを、前記中空の本体に
    一体に形成した、請求項１０の車軸ハウジング用管。
  12. 【請求項１２】 車軸ハウジングを形成するように、前
    記中空の本体を、支持体に連結した、請求項１の車軸ハ
    ウジング用管。
  13. 【請求項１３】 前記中空の本体に、前記支持体を一体
    に形成した、請求項１２の車軸ハウジング用管。
  14. 【請求項１４】 車軸ハウジングに使用するのに適する
    管を作る管製造方法において、 （ａ）第１の壁厚を持つ第１の部分と、この第１の壁厚
    より厚い第２の壁厚を持つ第２の部分とを形成している
    中空の本体を鋳造する段階と、 （ｂ）この中空の本体にオーステンパ熱処理プロセスを
    行い、オーステンパしたダクタイル鋳鉄ミクロ組織を生
    成する段階と、 を包含する管製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記段階（ａ）がさらに、前記中空の
    本体に前記第１の壁厚に等しい第３の壁厚を持つ第３の
    部分を形成し、前記中空の本体に前記第２の壁厚に等し
    い第４の壁厚を持つ第４の部分を形成することを包含す
    る、請求項１４の管製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記段階（ａ）を前記第１及び第３の
    部分を前記中空の本体の互いに対向する側に位置させ、
    前記第２及び第４の部分を、前記中空の本体の互いに対
    向する側に位置させるように、実行する、請求項１５の
    管製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記段階（ａ）を、前記中空の本体が
    大体において円形の形状の外周面を持つように、実行す
    る、請求項１４の管製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記段階（ａ）を、前記中空の本体が
    大体において卵形の形状の内周面を持つように、実行す
    る、請求項１４の管製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記段階（ａ）が、前記中空の本体の
    鋳造のためにダクタイル鋳鉄材料を選定する初期段階を
    包含する、請求項１４の管製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記段階（ａ）が、前記中空の本体の
    鋳造のために、ダクタイル鋳鉄合金材料を選定する初期
    段階を包含する、請求項１４の管製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記オーステンパしたダクタイル鋳鉄
    合金が、銅を包含する、請求項２０の管製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記オーステンパしたダクタイル鋳鉄
    合金が、銅及びニッケルを包含する、請求項２０の管製
    造方法。
  23. 【請求項２３】 前記段階（ａ）を、前記中空の本体
    に、緩衝パッド、ばね受け座及びブレーキ・フランジの
    うちの少なくとも１つを一体に形成するように、実行す
    る、請求項１４の管製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記段階（ａ）を、前記中空の本体を
    支持体と一体に形成して、車軸ハウジングを形成するよ
    うに、実行する、請求項１４の管製造方法。
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