JPH06341422A - ねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆動軸 - Google Patents
ねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆動軸Info
- Publication number
- JPH06341422A JPH06341422A JP12973793A JP12973793A JPH06341422A JP H06341422 A JPH06341422 A JP H06341422A JP 12973793 A JP12973793 A JP 12973793A JP 12973793 A JP12973793 A JP 12973793A JP H06341422 A JPH06341422 A JP H06341422A
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- Japan
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- drive shaft
- balance weight
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- fatigue
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、自動車駆動軸の軽量化を進めよう
とした場合特に問題となる、バランスウェイトの溶接部
の耐ねじり疲労特性を高めることにより、部品全体とし
てのねじり疲労特性を向上させた高性能自動車推進軸を
提供する。 【構成】 自動車駆動軸のバランスウェイトの炭素当量
（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ
／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）を０．１８以上０．６０
以下とすることかつ、駆動軸用鋼管の炭素当量の０．５
倍以上とすることにより、バランスウェイト取付け後に
ても優れたねじり疲労特性を有する高性能自動車駆動軸
を得ることができる。
とした場合特に問題となる、バランスウェイトの溶接部
の耐ねじり疲労特性を高めることにより、部品全体とし
てのねじり疲労特性を向上させた高性能自動車推進軸を
提供する。 【構成】 自動車駆動軸のバランスウェイトの炭素当量
（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ
／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）を０．１８以上０．６０
以下とすることかつ、駆動軸用鋼管の炭素当量の０．５
倍以上とすることにより、バランスウェイト取付け後に
ても優れたねじり疲労特性を有する高性能自動車駆動軸
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、乗用車・トラック・ト
ラクターといったいわゆる、広義の自動車に属する車両
のエンジン推進力を各車輪に伝える駆動軸、例えばプロ
ペラシャフト、ドライブシャフトといった部品に関する
もので、従来品より疲労特性を向上させているため、サ
イズダウンによる軽量化が可能であり、現在深刻な環境
問題に対処したねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆
動軸に関するものである。
ラクターといったいわゆる、広義の自動車に属する車両
のエンジン推進力を各車輪に伝える駆動軸、例えばプロ
ペラシャフト、ドライブシャフトといった部品に関する
もので、従来品より疲労特性を向上させているため、サ
イズダウンによる軽量化が可能であり、現在深刻な環境
問題に対処したねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆
動軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車駆動軸は、自動車技術ハンドブッ
ク（第４分冊，生産・品質・整備偏，２３３頁，自動車
工業会，１９９１年）に記載される如く、高速回転時に
振動が少ないことが重要な特性のひとつであり、その対
策として図１の駆動軸部品の外観図に示す如く鋼管１に
バランスウェイト２を取付け、周方向の重量バランス調
整が行なわれる。図中３は接合部分、４はジョイント部
品である。バランスウェイト２の代表的な取付け方に
は、図２（ａ）に示すスポット溶接、あるいは（ｂ）に
示すプロジェクション溶接等がある。図中５は電極チッ
プ、８はバランスウェイトに設けた突起形状である。し
かし、いずれの方法にしても同様に駆動力を繰返し伝達
することに対応するねじり疲労試験を実施すると、図３
（ａ）に示す如くバランスウェイト近くからの疲労割れ
６が認められる場合がある。特に、ＴＳ＜５００MPa の
低強度材の疲労試験の場合は図３（ｂ）に示す如く接合
部分３からの疲労割れ７が特性を決めていたのに対し、
特開平１−１４２６７号公報に記載されるような材料強
度を高め駆動軸の断面積を減らし、軽量化を進めた場合
の疲労破壊は、図３（ａ）に示す如くバランスウェイト
２近くからの疲労割れ６が支配的となり、ねじり疲労特
性が劣化するための軽量化のための大きな障害であっ
た。
ク（第４分冊，生産・品質・整備偏，２３３頁，自動車
工業会，１９９１年）に記載される如く、高速回転時に
振動が少ないことが重要な特性のひとつであり、その対
策として図１の駆動軸部品の外観図に示す如く鋼管１に
バランスウェイト２を取付け、周方向の重量バランス調
整が行なわれる。図中３は接合部分、４はジョイント部
品である。バランスウェイト２の代表的な取付け方に
は、図２（ａ）に示すスポット溶接、あるいは（ｂ）に
示すプロジェクション溶接等がある。図中５は電極チッ
プ、８はバランスウェイトに設けた突起形状である。し
かし、いずれの方法にしても同様に駆動力を繰返し伝達
することに対応するねじり疲労試験を実施すると、図３
（ａ）に示す如くバランスウェイト近くからの疲労割れ
６が認められる場合がある。特に、ＴＳ＜５００MPa の
低強度材の疲労試験の場合は図３（ｂ）に示す如く接合
部分３からの疲労割れ７が特性を決めていたのに対し、
特開平１−１４２６７号公報に記載されるような材料強
度を高め駆動軸の断面積を減らし、軽量化を進めた場合
の疲労破壊は、図３（ａ）に示す如くバランスウェイト
２近くからの疲労割れ６が支配的となり、ねじり疲労特
性が劣化するための軽量化のための大きな障害であっ
た。
【０００３】また、実際に用いられているバランスウェ
イトは、駆動軸に密着させるため駆動軸外径に合わせた
湾曲を持たせる必要があること、特にプロジェクション
溶接の場合はバランスウェイトセンター部に突起形状８
を設ける必要があること等から、従来は請求項に規定し
た炭素当量にて０．１８未満の低強度、高加工性材料が
用いられている。
イトは、駆動軸に密着させるため駆動軸外径に合わせた
湾曲を持たせる必要があること、特にプロジェクション
溶接の場合はバランスウェイトセンター部に突起形状８
を設ける必要があること等から、従来は請求項に規定し
た炭素当量にて０．１８未満の低強度、高加工性材料が
用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の如く、
自動車駆動軸の軽量化を進めようとした場合特に問題と
なる、バランスウェイトの溶接部の耐ねじり疲労特性を
高めることにより、部品全体としてのねじり疲労特性を
向上させた高性能自動車推進軸を提供するものである。
自動車駆動軸の軽量化を進めようとした場合特に問題と
なる、バランスウェイトの溶接部の耐ねじり疲労特性を
高めることにより、部品全体としてのねじり疲労特性を
向上させた高性能自動車推進軸を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、自動車
のエンジン推進力を車輪に伝える駆動軸において、回転
振れまわりを低減するためのバランスウェイトの炭素当
量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍ
ｏ／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）を０．１８以上０．６
０以下とし、かつ、駆動軸用鋼管の炭素当量の０．５倍
以上とすることを特徴とするねじり疲労特性に優れた高
性能自動車推進軸である。
のエンジン推進力を車輪に伝える駆動軸において、回転
振れまわりを低減するためのバランスウェイトの炭素当
量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍ
ｏ／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）を０．１８以上０．６
０以下とし、かつ、駆動軸用鋼管の炭素当量の０．５倍
以上とすることを特徴とするねじり疲労特性に優れた高
性能自動車推進軸である。
【０００６】
【作用】バランスウェイトをスポット溶接あるいはプロ
ジェクション溶接によって取付けた部分は急熱・急冷を
受けることにより母材部とは違った金属微細組織を呈す
とともに、幾何学形状由縁の応力集中部を生じ、駆動軸
部品のねじり疲労試験を実施するとバランスウェイト取
付け部近傍からの疲労破壊が認められる場合があった。
特に、材料強度を高め駆動軸鋼管部分の板厚を下げてい
った駆動軸を試作し、現在実車で使用されているより軽
量化を進めた駆動軸の疲労特性を詳細に検討したとこ
ろ、疲労破壊の発生部位はバランスウェイト取付け部分
に集中することが認められた。
ジェクション溶接によって取付けた部分は急熱・急冷を
受けることにより母材部とは違った金属微細組織を呈す
とともに、幾何学形状由縁の応力集中部を生じ、駆動軸
部品のねじり疲労試験を実施するとバランスウェイト取
付け部近傍からの疲労破壊が認められる場合があった。
特に、材料強度を高め駆動軸鋼管部分の板厚を下げてい
った駆動軸を試作し、現在実車で使用されているより軽
量化を進めた駆動軸の疲労特性を詳細に検討したとこ
ろ、疲労破壊の発生部位はバランスウェイト取付け部分
に集中することが認められた。
【０００７】そこで、バランスウェイトの化学組成の効
果について詳細に検討を行なった。炭素当量（Ｃｅｑ）
をＣ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｎ
ｉ／４０＋Ｖ／１４と規定し、現在用いられている低炭
素当量（０．１８未満）のバランスウェイトと、炭素当
量が０．１８以上のバランスウェイトを薄肉の駆動軸に
取付けた場合のねじり疲労特性を比較すると、破断部位
は、バランスウェイトにいずれの材料を用いた場合も、
バランスウェイト近くからの疲労割れ６（図３）からで
あるが、炭素当量が０．１８以上のバランスウェイトを
使用した場合に疲労寿命の大幅な改善が認められた。こ
れは、バランスウェイト側に低炭素当量材料を使用した
場合に、高強度化した駆動軸用鋼管の母材強度に比べ低
い硬さの組織を割れ基点近くに生じるのに対して、炭素
当量を０．１８以上のバランスウェイトを取付けた破断
部基点近傍の組織が駆動軸母材部以上の高い硬さを保っ
ており、バランスウェイト接合部近傍の軟化組織の形成
を回避することによる早期疲労破壊発生が回避できたと
考えられる。
果について詳細に検討を行なった。炭素当量（Ｃｅｑ）
をＣ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｎ
ｉ／４０＋Ｖ／１４と規定し、現在用いられている低炭
素当量（０．１８未満）のバランスウェイトと、炭素当
量が０．１８以上のバランスウェイトを薄肉の駆動軸に
取付けた場合のねじり疲労特性を比較すると、破断部位
は、バランスウェイトにいずれの材料を用いた場合も、
バランスウェイト近くからの疲労割れ６（図３）からで
あるが、炭素当量が０．１８以上のバランスウェイトを
使用した場合に疲労寿命の大幅な改善が認められた。こ
れは、バランスウェイト側に低炭素当量材料を使用した
場合に、高強度化した駆動軸用鋼管の母材強度に比べ低
い硬さの組織を割れ基点近くに生じるのに対して、炭素
当量を０．１８以上のバランスウェイトを取付けた破断
部基点近傍の組織が駆動軸母材部以上の高い硬さを保っ
ており、バランスウェイト接合部近傍の軟化組織の形成
を回避することによる早期疲労破壊発生が回避できたと
考えられる。
【０００８】そこで、ねじり疲労特性の改善を加味する
とバランスウェイトの炭素当量は０．１８以上が必要で
ある。そして、さらに駆動軸の強度を特に高め、駆動軸
鋼管部分の炭素当量も大幅に高めた場合は、ねじり疲労
特性改善のため、バランスウェイトの炭素当量を０．１
８より高くする必要がある。さらに詳細に検討した結
果、バランスウェイトの炭素当量は駆動軸の炭素当量の
０．５倍以上とした場合に、より疲労寿命の長時間化が
認められた。
とバランスウェイトの炭素当量は０．１８以上が必要で
ある。そして、さらに駆動軸の強度を特に高め、駆動軸
鋼管部分の炭素当量も大幅に高めた場合は、ねじり疲労
特性改善のため、バランスウェイトの炭素当量を０．１
８より高くする必要がある。さらに詳細に検討した結
果、バランスウェイトの炭素当量は駆動軸の炭素当量の
０．５倍以上とした場合に、より疲労寿命の長時間化が
認められた。
【０００９】このようなことから、バランスウェイトの
炭素当量は０．１８以上で、かつ駆動軸の炭素当量の
０．５倍以上とする。一方、炭素当量０．６０を超える
と、スポット溶接条件においては焼き割れ等が懸念され
るため、バランスウェイトの炭素当量の上限を０．６０
とした。少量の特殊な駆動軸に対しては、少量のバラン
スウェイトの成分選択は難かしさを生じるが、一つの方
法として、駆動軸と同一成分の素材を用いる方法も有効
である。また、炭素当量式に含まれていない元素、たと
えば、Ｎｂ，Ｂ，Ｔｉ等を添加したバランスウェイトに
ついての場合についても本発明の請求範囲をみたせば、
同様の効果が得られる。
炭素当量は０．１８以上で、かつ駆動軸の炭素当量の
０．５倍以上とする。一方、炭素当量０．６０を超える
と、スポット溶接条件においては焼き割れ等が懸念され
るため、バランスウェイトの炭素当量の上限を０．６０
とした。少量の特殊な駆動軸に対しては、少量のバラン
スウェイトの成分選択は難かしさを生じるが、一つの方
法として、駆動軸と同一成分の素材を用いる方法も有効
である。また、炭素当量式に含まれていない元素、たと
えば、Ｎｂ，Ｂ，Ｔｉ等を添加したバランスウェイトに
ついての場合についても本発明の請求範囲をみたせば、
同様の効果が得られる。
【００１０】
【実施例】表１に本発明のねじり疲労特性に優れた高性
能自動車駆動軸および、比較例を示す。いずれも外径６
０．５mm×肉厚１．６mmの鋼管部分に、板厚２．０mm×
２０mm×２０mmのバランスウェイトをスポット溶接によ
って取付けた自動車駆動軸に対して、ねじり疲労試験を
実施した場合の疲労寿命を示す。
能自動車駆動軸および、比較例を示す。いずれも外径６
０．５mm×肉厚１．６mmの鋼管部分に、板厚２．０mm×
２０mm×２０mmのバランスウェイトをスポット溶接によ
って取付けた自動車駆動軸に対して、ねじり疲労試験を
実施した場合の疲労寿命を示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】実施例Ａ，Ｂ，Ｃおよび比較例Ｊは引張強
度５００MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、９
０kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バランス
ウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ａ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。これに対して比較例Ｊのバラン
スウェイトは従来通りの炭素当量であり、かつ駆動軸鋼
管部分の炭素当量の０．５倍以下であるため疲労寿命が
半分以下と低くなっている。
度５００MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、９
０kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バランス
ウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ａ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。これに対して比較例Ｊのバラン
スウェイトは従来通りの炭素当量であり、かつ駆動軸鋼
管部分の炭素当量の０．５倍以下であるため疲労寿命が
半分以下と低くなっている。
【００１３】実施例Ｄ，Ｅおよび比較例Ｈ，Ｋは引張強
度７００MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、１
１５kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バラン
スウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ｄ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。それに対して、比較例Ｈ，Ｋで
は従来レベルの炭素当量あるいは、駆動軸鋼管部分の炭
素当量の０．５倍以下の炭素当量のバランスウェイトを
用いており、疲労寿命が半分以下と大きく落ち込んでい
る。
度７００MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、１
１５kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バラン
スウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ｄ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。それに対して、比較例Ｈ，Ｋで
は従来レベルの炭素当量あるいは、駆動軸鋼管部分の炭
素当量の０．５倍以下の炭素当量のバランスウェイトを
用いており、疲労寿命が半分以下と大きく落ち込んでい
る。
【００１４】実施例Ｆ，Ｇおよび比較例Ｉ，Ｌは引張強
度７８０MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、１
３０kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バラン
スウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ｆ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。それに対して、比較例Ｉ，Ｌで
は従来レベルの炭素当量あるいは、駆動軸鋼管部分の炭
素当量の０．５倍以下の炭素当量のバランスウェイトを
用いており、疲労寿命が半分以下と大きく落ち込んでい
る。図４には、本実施例と、比較例と本発明の請求範囲
との関係を示している。
度７８０MPa 級の駆動軸用鋼管を使用した例であり、１
３０kgf-m のトルクをかけた場合の疲労寿命で、バラン
スウェイトに鋼管と同じ鋼（共金）を用いた場合（鋼種
Ｆ）の疲労寿命を１とすると、本発明範囲の炭素当量の
バランスウェイトを用いることにより、約８割以上の疲
労寿命が得られている。それに対して、比較例Ｉ，Ｌで
は従来レベルの炭素当量あるいは、駆動軸鋼管部分の炭
素当量の０．５倍以下の炭素当量のバランスウェイトを
用いており、疲労寿命が半分以下と大きく落ち込んでい
る。図４には、本実施例と、比較例と本発明の請求範囲
との関係を示している。
【００１５】
【発明の効果】自動車のエンジン推進力を車輪に伝える
駆動軸において、回転振れまわりを低減するためのバラ
ンスウェイトの炭素当量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍ
ｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）
を０．１８以上０．６０以下とすること、かつ、駆動軸
用鋼管の炭素当量の０．５倍以上とすることにより、ね
じり疲労特性を低下させていたバランスウェイト取付け
部からの疲労破壊発生を回避し、部品としてのねじり疲
労特性を向上させることができる。その結果、実使用応
力の上昇が可能であり、自動車推進軸の軽量化が可能で
ある。
駆動軸において、回転振れまわりを低減するためのバラ
ンスウェイトの炭素当量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍ
ｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）
を０．１８以上０．６０以下とすること、かつ、駆動軸
用鋼管の炭素当量の０．５倍以上とすることにより、ね
じり疲労特性を低下させていたバランスウェイト取付け
部からの疲労破壊発生を回避し、部品としてのねじり疲
労特性を向上させることができる。その結果、実使用応
力の上昇が可能であり、自動車推進軸の軽量化が可能で
ある。
【図１】代表的な自動車推進軸の構造を示す図。
【図２】推進軸にバランスウェイトを取付けるスポット
溶接（ａ）とプロジェクション溶接（ｂ）の概要を示す
図。
溶接（ａ）とプロジェクション溶接（ｂ）の概要を示す
図。
【図３】（ａ），（ｂ）は駆動軸に対して主要な性能評
価であるねじり疲労試験を実施した場合の疲労破壊発生
位置を示す図。
価であるねじり疲労試験を実施した場合の疲労破壊発生
位置を示す図。
【図４】本発明の請求範囲と実施例、比較例の関係を示
す図。
す図。
１ 鋼管 ２ バランスウェイト ３ 接合部分 ４ ジョイント部品 ５ 電極チップ ６ バランスウェイト近くからの疲労割れ ７ 接合部分からの疲労割れ ８ 突起形状
Claims (1)
- 【請求項１】 自動車のエンジン推進力は車輪に伝える
駆動軸において、回転振れまわりを低減するためのバラ
ンスウェイトの炭素当量（Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍ
ｎ／６＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｎｉ／４０＋Ｖ／１４）
を０．１８以上０．６０以下とし、かつ、駆動軸用鋼管
の炭素当量の０．５倍以上とすることを特徴とするねじ
り疲労特性に優れた高性能自動車推進軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12973793A JPH06341422A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆動軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12973793A JPH06341422A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆動軸 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341422A true JPH06341422A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15016965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12973793A Withdrawn JPH06341422A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | ねじり疲労特性に優れた高性能自動車駆動軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06341422A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7316143B2 (en) | 2004-05-07 | 2008-01-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Seamless steel tubes and method for producing the same |
| US8070890B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Induction hardened hollow driving shaft |
| JP2014181551A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 窪み付き鋼管継手、接合鋼管及び鋼管の接合方法 |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP12973793A patent/JPH06341422A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7316143B2 (en) | 2004-05-07 | 2008-01-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Seamless steel tubes and method for producing the same |
| US8070890B2 (en) | 2005-03-25 | 2011-12-06 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Induction hardened hollow driving shaft |
| JP2014181551A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-09-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 窪み付き鋼管継手、接合鋼管及び鋼管の接合方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |