CN105026778A - 旋转体轴、旋转体结构以及车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的旋转体轴、旋转体结构以及车轮，能够降低成本且确保足够的抗扭强度；外周面上以铸造材料的状态设有多个突起的旋转体轴(3)被包心铸造于旋转体主体(2)的旋转中心位置处，并且将来自外部的扭矩传递至旋转体主体(2)；而且构成为：旋转体主体(2)的材料的比重小于旋转体轴(3)的材料的比重，在旋转体轴(3)的外周面上以铸造材料的状态形成有多个突起(5)，突起(5)的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状，中间部分呈缩颈状，基底部分呈大致圆锥状，突起(5)中距离旋转体轴(3)的外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与旋转体轴(3)的外周面的面积之比为5％以上且50％以下。

Description

旋转体轴、旋转体结构以及车轮
技术领域
本发明涉及旋转体轴、旋转体结构以及车轮。
背景技术
自动二轮车用的车轮具有旋转体主体(轮子等)和配置于其中心位置处的旋转体轴(中心凸台等)。在旋转体轴的内周面上设置有花键孔。设置在传递外部扭矩的车轴的外周上的花键连接在该花键孔中。由此，通过车轴传递来的扭矩经由旋转体轴作用于旋转体主体上。
从正截面来看，该旋转体轴的外周面呈花瓣状或叶片状，且呈朝向轴长方向延伸的凸形状，以在旋转体轴与旋转体主体之间实现止转效果。该凸形状的机械加工复杂。通过将该旋转体轴包心铸造于由例如轻质材料铝(以下简称为“铝”)合金等形成的旋转体主体中，从而将上述旋转体轴与上述旋转体主体接合成一体。另外，在专利文献1中公开了一种一体接合结构，其将具有止转用突部的轮毂嵌件包心铸造于相当于旋转体主体的铝轮的轮毂部分中。通过该止转效果，能够确保规定的抗扭强度。由此，即使从外部对旋转体轴施加了很强的扭矩，旋转体轴与旋转体主体之间也不会产生滑动，施加于旋转体轴上的扭矩原封不动地作用于旋转体主体上。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本公报、特开平9-118106号
发明内容
如上所述，为了在现有旋转体轴的外周面上形成用于在旋转体轴与旋转体主体之间实现止转效果的凸形状，需要进行复杂的机械加工。该复杂的机械加工使得旋转体轴和具有该旋转体轴的旋转体结构(车轮等)的成本增加。另外，为了降低成本，也可以采用外周面平滑的形状的旋转体轴，但是，这样无法确保足够的抗扭强度。
本发明是在上述背景下完成的，其目的在于提供一种能够降低成本，并且能够确保足够的抗扭强度，从而将来自外部的扭矩传递至旋转体主体上的旋转体轴和具有该旋转体轴的旋转体结构、以及车轮。
本发明的第一观点是关于旋转体轴的观点。本发明的旋转体轴被包心铸造于旋转体主体的旋转中心位置处，并且将来自外部的扭矩传递至所述旋转体主体，其中，所述旋转体轴的材料的比重大于所述旋转体主体的材料的比重，在所述旋转体轴的外周面上以铸造材料的状态形成有多个突起，所述突起的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状，中间部分呈缩颈状，基底部分呈大致圆锥状，所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为5％以上且50％以下。
优选所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为10％以上且45％以下，并且，距离所述外周面的高度在0.3mm以上且2.0mm以下的所述突起在每平方厘米中的数量为10个以上且60个以下。
进而优选上述截面积的总和与所述外周面的面积之比的平均值为25％以上且40％以下，并且，距离所述外周面的高度在0.3mm以上且2.0mm以下的所述突起在每平方厘米中的数量的平均值为15个以上且55个以下。
本发明的第二观点是关于旋转体结构的观点。本发明的旋转体结构具有旋转体主体和被包心铸造于旋转体主体的旋转中心位置处的旋转体轴，并且经由旋转体轴将从外部施加于旋转体轴上的扭矩传递至旋转体主体，其中，所述旋转体主体的材料的比重小于所述旋转体轴的材料的比重，在旋转体轴的外周面上以铸造材料的状态形成有多个突起，所述突起的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状，中间部分呈缩颈状，基底部分呈大致圆锥状，所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为5％以上且50％以下。
更为具体而言，在上述本发明的旋转体结构中，例如，旋转体主体的材料是铝合金，旋转体轴的材料是通过离心铸造而形成的铸钢或不锈铸钢。
或者，在上述本发明的旋转体结构中，也可以构成为：旋转体主体的材料是与旋转体轴呈一体地接合的树脂材料或橡胶材料，旋转体轴的材料是通过离心铸造而形成的铝合金或镁合金。
本发明的第三观点是关于车轮的观点。本发明的车轮具有本发明的旋转体结构，并且车轴与旋转体轴连接。
(发明效果)
根据本发明，能够提供可降低成本，并且可确保足够的抗扭强度，从而将来自外部的扭矩传递至旋转体主体的旋转体轴、旋转体结构以及车轮。
附图说明
图1是从旋转轴方向观察作为本发明实施方式涉及的旋转体结构的一例的自动二轮车用铝轮时的图。
图2是图1的旋转体结构中所使用的旋转体轴的立体图及其局部放大剖面图。
图3是表示图2的旋转体轴的突起的、包含在距离旋转体轴外周面规定高度的位置处的等高线内的截面积总和的测量方法的图。
图4是表示在图3所示的测量方法中对突起照射激光的状态的图。
图5是以距离旋转体轴外周面的高度位置表示相对于如图2所示形成于旋转体轴外周面上的突起的等高线的图，在该图5中，突起的高度表示为1.5mm。
图6是表示突起的基于图5所示等高线的等高线图的图。
图7是表示将图2所示的突起以规定的等高线剖切后的状态的图，且是表示每单位面积中分布的突起的剖面的图。
图8是将图7所示状态下的各突起的截面积集中显示于一个区域中的图，且是概念性地表示单位面积中的突起面积率的图。
图9是表示本发明实施方式涉及的旋转体结构的极限转矩试验的试验方法的模型图。
图10是表示在图9所示的极限转矩试验中旋转体轴外周面与旋转体主体的接合面上的负载与位移量的关系的图。
图11是表示旋转体轴与旋转体主体的接合强度的测量方法的图。
(符号说明)
1    旋转体结构
2    旋转体主体
3    旋转体轴
4    花键孔
4a   花键槽
5    突起
9    试片
D    外周面
R    截面积
具体实施方式
图1中表示将本发明实施方式涉及的旋转体结构1作为自动二轮车用的铝轮(alminium wheel)而实现的例子。旋转体结构1具备旋转体主体2和旋转体轴3，其中，旋转体轴3被包心铸造于旋转体主体2的旋转中心位置处且其外周面呈铸造材料的状态。
在图1所示的铝轮的例子中，旋转体主体2的材料是作为轻质金属的铝合金。作为轻质金属，除了铝合金以外还可以使用镁合金。旋转体轴3的材料是通过离心铸造而形成的作为铁基材料的不锈铸钢。作为铁基材料，除了不锈铸钢以外还可以使用铸铁、球墨铸铁。
旋转体轴3的中央位置处设有具有花键槽4a的花键孔4，花键孔4与车轴等的花键轴(未图示)嵌合。在旋转体轴3的外周面上，以铸造材料的状态形成有多个突起5。由于旋转体轴3被包心铸造于旋转体主体2中，因而突起5被形成旋转体主体2的材料(例如铝合金)覆盖。另外，为了便于理解，图1中概念性地示出了花键槽4a和突起5的形状和数量，但是，旋转体结构1的构成中的花键槽4a或突起5的形状和数量并不限定于图1所示的形状和数量。
图2是旋转体轴3的立体图及其局部放大剖面图。如图2所示，上述突起的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状(dome shaped)，中间部分呈缩颈状(constriction shaped)，基底部分呈大致圆锥状，突起5在旋转体轴3的外周面上形成有多个。另外，由于突起5是以旋转体轴3的铸造材料的状态而形成，因此，突起5的配置位置为任意位置，并且大致均匀地分布于旋转体轴3的整个外周面上。突起5发挥在旋转体主体2与旋转体轴3之间实现止转效果的作用。因此，高度极端地低的突起5无法实现上述止转效果。因此，将多个突起5中距离上述外周面的高度为例如0.3mm以上的突起视为标准突起。另外，实际情况中有时也存在距离上述外周面的高度低于0.3mm的突起，但是，如无特别说明，则以下说明中的突起5均是指标准突起。
此时，包含在距离旋转体轴3的外周面D的高度为0.3mm的位置处的等高线内的突起5的截面积总和与旋转体轴3的外周面D的面积之比在10％以上且45％以下。以下，将包含在距离旋转体轴3的外周面D规定高度位置处的等高线内的突起5的截面积总和与旋转体轴3的外周面D的面积之比称为“突起面积率”。将0.3mm高度位置处的突起面积率的下限设为10％这一数值的理由如下：当突起面积率低于10％时，旋转体主体2与旋转体轴3的接合强度(或者密合强度)有可能变为允许的接合强度以下，另外，位于旋转体轴3的外周面上的突起有可能受到损伤，从而导致极限转矩变为低于实用强度的转矩。但是，在自动二轮车用以外的其他用途中，大多数情况下也可以设为5％、7％或者9％。即，突起面积率也可以根据用途而设为5％以上。该情况下，之所以将突起面积率设为5％以上的数值，是因为：与上述同样地，当突起面积率低于5％时，旋转体主体2与旋转体轴3的接合强度有可能变为允许的接合强度以下，另外，位于旋转体轴3的外周面上的突起有可能受到损伤，从而导致极限转矩变为低于实用强度的转矩。
另外，当突起面积率变大时，旋转体主体2与旋转体轴3的接合强度在一定程度上变大，但是，在旋转体主体2与旋转体轴3的接合面上，突起彼此间的旋转体主体2的材料实质部(实际存在旋转体主体2的材料的部分)减少，该材料实质部有可能发生压缩变形，从而导致极限转矩变为低于实用强度的转矩。从旋转体主体2来看，优选旋转体轴3的突起面积率的上限为45％。但是，在自动二轮车用以外的其他用途中，也可以将上限设为50％。即，突起面积率也可以根据用途而设为50％以下。该情况下，之所以将突起面积率设为50％以下的数值，是因为：也与上述同样地，当突起面积率超过50％时，在旋转体主体2与旋转体轴3的接合面上，突起彼此间的旋转体主体2的材料实质部减少，该材料实质部有可能发生压缩变形，从而导致极限转矩变为低于实用强度的转矩。
另外，突起5的高度为2.0mm以下，每平方厘米(cm2)中的突起5的数量为10个以上且60个以下。之所以将每平方厘米中的突起5的数量设为10个以上的数值，是因为：当每平方厘米中的突起5的数量少于10个时，接合强度有可能变为允许的接合强度以下，另外，施加于每个突起上的扭矩所产生的剪切力变大，从而有可能导致突起本身受损。
另外，当每平方厘米中的突起5的数量超过60个时，突起彼此间的间隔变得更小，在将旋转体轴3包心铸造于旋转体主体2中时，熔融金属朝向突起与突起之间的外周面的流动性变差，从而导致充型性变得不充分。由此，有可能在旋转体主体2与旋转体轴3的外周面的接触面上形成空洞，从而因为该空洞的存在而导致旋转体主体2与旋转体轴3的密合性不佳，另外，有可能导致在接合面的旋转方向上产生滑动，反而导致极限转矩降低，因而并不理想。另外，从上述充型性的劣化的观点来看，每平方厘米中的突起5的数量更优选为50个以下。
另外，为了稳定地形成突起5，优选突起5的高度在2.0mm以下。当突起5的高度在2.0mm以上时，从制造方面来看，突起5的高度不一致，从而外径精度降低。此时，涂料层的厚度为2.0mm。进而，更优选突起5的高度的平均值为1.7mm以下。
由此，通过将具有多个突起5的旋转体轴3包心铸造于旋转体主体2中，从而将旋转体轴3与旋转体主体2牢固地加以接合，并且通过突起5发挥上述止转效果，从而能够确保规定的抗扭强度。因此，能够经由旋转体轴3将从外部施加于旋转体轴3上的扭矩传递至旋转体主体2。
以下，对于上述旋转体结构1的制造方法、突起面积率的测量方法、极限转矩的试验方法及其结果详细地进行说明。
首先，对旋转体结构1的制造方法进行说明，在该说明中，主要对旋转体轴3的制造方法进行说明。旋转体轴3通过离心铸造法进行制造。离心铸造法是在旋转的铸模(模具)的内表面上喷涂铸模涂料而形成涂料层，并将熔融金属浇注至所形成的涂料层上从而进行铸造的方法。
铸模涂料通过按规定的比例将硅藻土、膨润土(粘结剂)、水以及表面活性剂加以混合而制成。接着，将铸模涂料加热至200℃～400℃后喷涂到旋转的铸模内侧，从而在铸模的内表面上形成涂料层。在铸模涂料中所含的表面活性剂的作用下，通过从高温的涂料层内产生的蒸汽气泡而在涂料层中形成多个凹孔。
在对涂料层进行冷却和干燥后，向旋转的铸模内浇注熔融金属。由此，熔融金属填充在涂料层的凹孔中，从而在任意位置上形成多个大致均匀的突起5。在熔融金属硬化而形成旋转体轴3之后，将旋转体轴3与涂料层一同从铸模中取出。通过抛丸处理(blasting treatment)除去涂料层，从而制成外周面上具有多个大致圆柱状或缩颈状的突起5的旋转体轴3。进而，通过机械加工在旋转体轴3的内周面上形成花键槽4a。
将如此制成的旋转体轴3放置在旋转体主体2的铸模的规定位置处，并向该铸模中浇注熔融金属，从而将旋转体轴3包心铸造于旋转体主体2中。由此，制成旋转体结构1。
接着，参照图3～图8对旋转体轴3的突起面积率的测量方法进行说明。图3是表示突起5的等高线的测量方法的图。如图3所示，以三维激光测量仪6的激光照射部与旋转体轴3的外周面相对置的状态，将旋转体轴3放置在试验台7上。如图4所示，从三维激光测量仪6射出的激光V大致垂直地照射在旋转体轴3的外周面上。照射在突起5上的激光V被突起5的表面反射，再次射入三维激光测量仪6中。图像处理装置8根据激光V往返所需的时间而测量三维激光测量仪6与突起5的表面之间的距离，并以图像的形式显示突起5的等高线图、或者将其打印出来。
参照图5和图6对突起5的等高线图进行说明。图5中的箭头Y方向是从旋转体轴3的外周面D起的突起5的高度方向。图5表示旋转体轴3的外周面D与等高线L0～L15之间的关系。对于如图5所示高度与外周面D相同的等高线L0、距离外周面D的高度为0.3mm的等高线L3、距离外周面D的高度为0.6mm的等高线L6、距离外周面D的高度为0.9mm的等高线L9、距离外周面D的高度为1.2mm的等高线L12、距离外周面D的高度为1.5mm的等高线L15的各条等高线，从图像处理装置8输出如图6所示那样的等高线图。另外，距离外周面D的高度为1.2mm的等高线L12对应于突起5的缩颈部分，其被突起5的顶部覆盖，因而在图像处理装置8输出的等高线图中未显示出。在图6中，以虚线表示等高线L12的隐藏线。
图5中图示的是突起5的穿过中心轴的标准剖面形状，但是，如上所述，旋转体轴3的突起5呈铸造材料的状态，因而其形状存在偏差。尤其是突起5的高度存在偏差时的高度极端地低的突起，如以上所说明，无法在旋转体主体2与旋转体轴3之间实现止转效果。因此，突起5中高度低于0.3mm的突起不符合标准而不将其视为突起5。另外，在图5和图6的例子中，由于突起5的高度的下限为0.3mm，因而将等高线的间隔设为0.3mm，但是，由于突起5的规定高度为0.3mm以上，因此，只要能够得到距离旋转体轴3的外周面D的高度为0.3mm的等高线，则超过0.3mm部分的等高线的间隔可以为任意值。
图7表示以突起5的等高线L3位置处的剖面将分布于单位面积(W1×W2)(例如1cm2)中的突起5剖切后的状态(用斜线表示)。在图7中，能够统计出包含在等高线L3内的区域R、即图7中以斜线表示的区域R的数量，其相当于突起5的数量。另外，区域R的总面积是以突起5的等高线L3位置处的剖面将突起5剖切时突起5的截面积的总和(参照图8)。
由此，能够计算出区域R的总面积在单位面积(W1×W2)中所占的比例即突起面积率S。即，可以通过
S＝((区域R的总面积)/(W1×W2))×100(％)
而计算出突起面积率S。图8中概念性地示出了单位面积(W1×W2)与区域R的总面积之间的关系。
接着，参照图9和图10对于旋转体结构1的极限转矩的试验方法及其结果进行说明。图9中简单地表示了该旋转体结构1的极限转矩的试验方法。试验装置10使用株式会社岛津制作所生产的自动绘图仪模型AG-2000A，测量出臂部12的负载点处的负载和位移量。
在图9所示的试片9中，相当于旋转体主体2的圆筒2A的材料使用铝合金，并且将旋转体轴3包心铸造于圆筒2A的内周。试验装置10具有：相当于旋转轴(花键轴)的主体部11、用于对主体部11施加扭矩T的臂部12、以及用于对臂部12的负载点进行检测的位移传感器13。
臂部12固定在主体部11上，利用未图示的上述株式会社岛津制作所生产的自动绘图仪模型AG-2000A对臂部12的前端部施加逐渐增加的负载P(N)。由此，当将臂部12在主体部11上的固定中心点与负载P(N)的施加点之间的长度设为L(m)时，主体部11上产生的扭矩为T＝PL(N·m)。
在上述试验装置10中，在试验开始后，以从零(N)起渐渐增加的方式对臂部12的前端部施加负载P(N)。由此，主体部11上产生的扭矩经由旋转体轴3传递至圆筒2A上。此时，通过固定部件(未图示)将圆筒2A加以固定。当对臂部12施加负载P(N)时，在本体部11中产生扭矩，但是，由于圆筒2A被固定，因而旋转体轴3不会转动。
在以从零(N)起渐渐增加的方式对臂部12施加负载P(N)时，不久便会从主体部11向旋转体轴3施加相当于极限转矩的转矩以上的转矩。由此，突起5发生变形或受损，或者，覆盖突起5的圆筒2A的部件发生变形或受损，从而在突起5与覆盖突起5的部件之间产生间隙。由此，旋转体轴3与圆筒2A之间的突起5的止转效果降低，从而在旋转体轴3与圆筒2A之间产生滑动。因此，位移传感器13检测出的位移量的值突然增加。
参照图10对于上述臂部12的负载点处的负载P(N)与位移量之间的关系进行说明。图10中的横轴表示位移量，纵轴表示负载P(N)。如图10所示，截止某一负载P(N)之前，负载P(N)与位移量呈直线关系，但是，位移量从某一负载起突然增加，在将此时的位移量设为“变化点”时，可以从图表的倾斜度的变化得知：在位移量的变化点位置处达到极限转矩的负载。由此，可以根据位移传感器13的输出结果而测量出旋转体轴3的极限转矩的负载Pmax。由此，能够通过Tmax＝Pmax×L(N·m)而求出极限转矩Tmax。
另外，旋转体主体2与旋转体轴3的接合强度的试验方法如图11所示那样进行。参照图11对旋转体主体2与旋转体轴3的接合强度的试验方法进行说明。从旋转体主体2与旋转体轴3的接合部分中取20mm×20mm的试件14。试件14由旋转体轴2A和旋转体主体1A构成。利用粘接剂将专用夹具15、16分别粘接在旋转体轴2A和旋转体主体1A上。利用拉伸试验机朝向箭头方向(图中上下方向)拉伸试件14，将旋转体轴2A与旋转体主体1A相互剥离时的强度设为接合强度。
(实施例)
接着，将具体的实施例表示于表1中。表1所示实施例中所使用的旋转体轴3的外径(直径)为44mm，花键槽4a的凹部的内径为29mm，花键槽4a的凸部的内径为28mm，花键槽4a的间距为1mm，花键槽4a的形状为矩形，长度为40mm，材质为不锈铸钢(相当于SC450)。
在该实施例中，将突起面积率、突起数量以及突起高度变更为各种值，利用图9的试验装置测量出臂部12的长度L＝250mm时的极限转矩，并将其结果表示于表1中。
另外，制作表1时的测量方法为下述方法，即：在与旋转体轴3的中心轴垂直的任意剖面中的、与通过该中心轴且相互垂直的两条线相交的外周面上的四个位置处进行测量，并取其平均值作为整体的测量结果。例如，表1的数据类别中的突起面积率的各值S2(％)、每平方厘米中的突起数量的各值(个/cm2)、突起高度的各值(mm)，表示的是分别对实施例的旋转体轴3和比较例的旋转体轴的外周面上的上述四个位置进行测量时的各个测量结果的数值范围。
[表1]
表1中表示本发明的旋转体轴3的试验结果。表1的数据类别从左侧起分别为：高度为0.3mm的位置处的突起5的截面积中的突起面积率平均值S1(％)、突起面积率的各值S2(％)、每平方厘米中的突起数量平均值(个/cm2)、每平方厘米中的突起数量的各值(个/cm2)、突起高度平均值(mm)、突起高度的各值(mm)、极限转矩(Nm)。该试验中所使用的旋转体轴31～39(相当于表1的实施例的试验No.1～No.9)是本发明的回転体轴3的实施例，其属于权利要求1～4所涉及的各发明的技术范围。另外，旋转体轴301～304(相当于表1的比较例的试验No.1～No.4)是比较例，其不属于权利要求1～4所涉及的一部分或全部发明的技术范围。
另外，规格栏中的“外周铸件表面轴”是指实施例的试验No.1～No.9的旋转体轴31～39和比较例的试验No.1～No.3的旋转体轴301～303的外周面呈铸造材料的状态。另外，“外周机械加工轴”是指将比较例的试验No.4的旋转体轴304的外周面机械加工成光滑面。
实施例的试验No.1的旋转体轴31的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为12％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为10.0％～13.5％，突起数量平均值为15个/cm2，突起数量的各值为10个/cm2～19个/cm2，突起高度平均值为1.05mm，突起高度的各值为0.83mm～1.25mm，极限转矩为1450Nm。
实施例的试验No.2的旋转体轴32的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为11％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为10.2％～12.8％，突起数量平均值为31个/cm2，突起数量的各值为27个/cm2～36个/cm2，突起高度平均值为0.7mm，突起高度的各值为0.50mm～0.95mm，极限转矩为1230Nm。
实施例的试验No.3的旋转体轴33的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为12％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为10.1％～13.9％，突起数量平均值为52个/cm2，突起数量的各值为44个/cm2～58个/cm2，突起高度平均值为0.45mm，突起高度的各值为0.30mm～0.60mm，极限转矩为1150Nm。
实施例的试验No.4的旋转体轴34的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为26％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为23.5％～30.0％，突起数量平均值为16个/cm2，突起数量的各值为10个/cm2～20个/cm2，突起高度平均值为1.3mm，突起高度的各值为1.05mm～1.60mm，极限转矩为2030Nm。
实施例的试验No.5的旋转体轴35的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为27％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为24.5％～31.2％，突起数量平均值为30个/cm2，突起数量的各值为25个/cm2～34个/cm2，突起高度平均值为0.90mm，突起高度的各值为0.65mm～1.05mm，极限转矩为1820Nm。
实施例的试验No.6的旋转体轴36的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为25％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为23.0％～29.4％，突起数量平均值为46个/cm2，突起数量的各值为41个/cm2～50个/cm2，突起高度平均值为0.50mm，突起高度的各值为0.30mm～0.75mm，极限转矩为1610Nm。
实施例的试验No.7的旋转体轴37的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为40％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为34.8％～45.0％，突起数量平均值为15个/cm2，突起数量的各值为10个/cm2～21个/cm2，突起高度平均值为1.7mm，突起高度的各值为1.45mm～2.00mm，极限转矩为2420Nm。
实施例的试验No.8的旋转体轴38的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为39％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为34.5％～44.4％，突起数量平均值为32个/cm2，突起数量的各值为27个/cm2～38个/cm2，突起高度平均值为1.35mm，突起高度的各值为1.10mm～1.60mm，极限转矩为2150Nm。
实施例的试验No.9的旋转体轴39的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为40％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为36.3％～45.0％，突起数量平均值为55个/cm2，突起数量的各值为48个/cm2～60个/cm2，突起高度平均值为0.85mm，突起高度的各值为0.55mm～1.17mm，极限转矩为2060Nm。
比较例的试验No.1的旋转体轴301的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为6.5％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为5.0％～8.6％，突起数量平均值为14个/cm2，突起数量的各值为10个/cm2～19个/cm2，突起高度平均值为0.48mm，突起高度的各值为0.32mm～0.65mm，极限转矩为725Nm。
比较例的试验No.2的旋转体轴302的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为6.4％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为5.0％～8.2％，突起数量平均值为54个/cm2，突起数量的各值为46个/cm2～59个/cm2，突起高度平均值为0.40mm，突起高度的各值为0.30mm～0.55mm，极限转矩为675Nm。
比较例的试验No.3的旋转体轴303的0.3mm高度位置处的突起面积率平均值为45％，0.3mm高度位置处的突起面积率的各值为43.5％～50.0％，突起数量平均值为55个/cm2，突起数量的各值为47个/cm2～60个/cm2，突起高度平均值为1.30mm，突起高度的各值为0.95mm～1.60mm，极限转矩为1335Nm。
比较例的试验No.4的旋转体轴304的外周面平滑，极限转矩为440Nm。另外，在以JIS(日本工业标准委员会)标准的表面粗造度表示时，比较例的试验No.4的旋转体轴304的外周面表面粗造度在轴长方向上为Ra＝0.6μm～0.9μm，在圆周方向上为Ra＝1.3μm～1.8μm。
如上所述，根据表1的极限转矩的测量结果可知，在如比较例的试验No.4的旋转体轴304那样不具有突起5的情况下，极限转矩为440Nm，与具有突起5的其他旋转体轴31～39、301～303相比较，极限转矩极低。由此可知，旋转体轴31～39、301～303通过设有突起5而具有提高极限转矩的效果。
另外，突起面积率平均值低于10％的比较例的试验No.1、No.2的旋转体轴301、302的极限转矩低于1000Nm。在考虑将旋转体结构1使用于自动二轮车用的铝轮中时，所要求的极限转矩在1000Nm以上，由此可知将突起面积率的下限设为10％更为合理。另外，对于能够以低于自动二轮车用的极限转矩使用的使用目的来说，突起面积率的下限也可以低于10％，例如可以设为5％。
另外，突起面积率平均值为45％、突起面积率的各值为43.5％～50.0％的比较例的试验No.3的旋转体轴303的极限转矩为1335Nm。将其与突起面积率平均值为40％、突起面积率的各值为36.3％～45.0％的实施例的试验No.9的旋转体轴39(极限转矩为2060Nm)对比研究后发现，旋转体轴303的极限转矩低于突起面积率更小的旋转体轴39，由此可知，将突起面积率的上限设为40％更为合理。这是因为：在旋转体主体2与旋转体轴3的接合面上，突起彼此间的旋转体主体2的材料实质部减少，该材料实质部发生压缩变形，从而导致极限转矩变为低于实用强度的转矩。另外，对于能够以低于自动二轮车用的极限转矩使用的使用目的来说，突起面积率的上限也可以超过40％，例如可以设为45％。
另外，在最低可确保1610Nm的极限转矩的实施例的试验No.4～No.9的旋转体轴34～39中，在距离外周面的高度为0.3mm以上的位置处，每平方厘米中的突起5的数量分别为10个以上且60个以下，平均值为15个以上且55个以下，突起面积率为23.0％以上且45.0％以下，平均值为25％以上且40％以下。
如以上所说明，根据本发明，能够提供一种可降低成本，并且可确保充分的抗扭强度，从而能够将来自外部的扭矩传递至旋转体主体2的旋转体轴3。另外，作为具有上述旋转体轴3的旋转体结构1的车轮的成本降低，并具有足够的抗扭强度。
(参考数据)
接着，以下例举有关旋转体结构1的较佳的参考数据。但是，该参考数据仅为一例，并非据此限定旋转体结构1的构成。例如，在旋转体主体2的材料为轻质金属的铝合金或镁合金时，其比重低于5g/cm3，铝合金的比重为2.7g/cm3，镁合金的比重为1.7g/cm3。在旋转体轴3的材料为铁基材料的铸钢或不锈铸钢时，其比重为6g/cm3以上，铁基材料的比重为7.0g/cm3～8.0g/cm3。因此，优选旋转体主体2的材料的比重低于旋转体轴3的材料的比重。而且，优选利用不同材料形成旋转体主体2和旋转体轴3。
例如，对于自动二轮车用来说，优选旋转体轴3具有长度为5mm～100mm左右、外径为25mm～100mm左右的花键孔4。但是，无论是其他用途还是自动二轮车用，均不限定于该尺寸。
(其他实施方式)
上述实施方式只要不脱离其主旨便能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，假设为自动二轮车用的铝轮而对旋转体结构1进行了说明，但是，该旋转体结构1也可以使用于电动轮椅用的车轮、操作柄、滑轮轴承中，或者，旋转体主体2的材料也可以是合成树脂或橡胶。该情况下，旋转体轴3的材料可以是例如通过离心铸造而形成的不锈铸钢、或者铝合金或镁合金。
例如，在旋转体主体2的材料为合成树脂时，将旋转体轴3放置在旋转体主体2的成形用模具的规定位置上，并进行注塑成形而使旋转体轴3与旋转体主体2接合，另外，在旋转体主体2的材料为橡胶材料时，通过硫化成形或硫化粘接而使旋转体轴3与旋转体主体2接合。该情况下，树脂材料的比重为0.9g/cm3～1.6g/cm3，橡胶材料的比重为0.8g/cm3～1.3g/cm3。
如上所述由合成树脂或者橡胶制成的轮子，可以使用于例如无人自行台车等那样在工厂内等的室内低速行驶的搬运车中。或者，可以用作非电动轮椅或带式传送机等的驱动轮中。
另外，对于除了位于标准高度位置处的突起5以外的、旋转体轴3的外周面上所形成的其他不被视为突起5的凸部，也可以通过抛丸处理等除去，从而将形成有突起5的部分以外的外周面加工成平滑面。由此，在将旋转体轴3包心铸造于旋转体主体2中时，旋转体主体材料的流动性提高，从而能够抑制在旋转体主体2与旋转体轴3的外周面的接合面上产生间隙而导致密合性降低。
进而，表1中所示的比较例的试验No.1～No.2的极限转矩为1000Nm以下，从而在以超过1000Nm的值作为标准值的情况下无法使用。但是，在极限转矩的标准值(规格值)为600Nm以上的情况下，能够采用比较例的试验No.1～No.3。该情况下，突起面积率在5％～50％的范围内即可。作为极限转矩的标准值为600Nm以上这样的使用目的，存在上述在工厂内等的室内低速行驶的搬运车、轮椅或带式传送机的驱动轮等、或者在高尔夫球场内低速行驶的手推车的驱动轮等的使用目的。

Claims (7)

1.一种旋转体轴，其被包心铸造于旋转体主体的旋转中心位置处，并且将来自外部的扭矩传递至所述旋转体主体，
所述旋转体轴的特征在于，
所述旋转体轴的材料的比重大于所述旋转体主体的材料的比重，
在所述旋转体轴的外周面上，以铸造材料的状态形成有多个突起，
所述突起的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状，中间部分呈缩颈状，基底部分呈大致圆锥状，
所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为5％以上且50％以下。
2.如权利要求1所述的旋转体轴，其特征在于，
所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为10％以上且45％以下，
距离所述外周面的高度在0.3mm以上且2.0mm以下的所述突起在每平方厘米中的数量为10个以上且60个以下。
3.如权利要求2所述的旋转体轴，其特征在于，
所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比的平均值为25％以上且40％以下，
距离所述外周面的高度为0.3mm以上且2.0mm以下的突起在每平方厘米中的数量的平均值为15个以上且55个以下。
4.一种旋转体结构，其将从外部施加于旋转体轴上的扭矩传递至旋转体主体，
所述旋转体结构的特征在于，
所述旋转体主体的材料的比重小于所述旋转体轴的材料的比重，
在所述旋转体轴的外周面上，以铸造材料的状态形成有多个突起，
所述突起的形状从外周侧朝向内周侧由三个部分构成，其中，顶端部分呈圆顶状，中间部分呈缩颈状，基底部分呈大致圆锥状，
所述突起中距离所述外周面的高度为0.3mm以上的突起的、包含在0.3mm高度位置处的等高线内的截面积的总和与所述外周面的面积之比为5％以上且50％以下，
所述旋转体轴被包心铸造于所述旋转体主体的旋转中心位置处，
所述旋转体主体与所述旋转体轴通过形成于所述旋转体轴的外周面上的多个所述突起而被接合。
5.如权利要求4所述的旋转体结构，其特征在于，
所述旋转体主体的材料是铝合金，所述旋转体轴的材料是通过离心铸造而形成的铸钢或不锈铸钢。
6.如权利要求4所述的旋转体结构，其特征在于，
所述旋转体主体的材料是与所述旋转体轴呈一体地接合的树脂材料或橡胶材料，
所述旋转体轴的材料是通过离心铸造而形成的铝合金或镁合金。
7.一种车轮，其特征在于，设有权利要求4～6中任一项所述的旋转体结构，并且车轴与所述旋转体轴连接。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3779162T3 (pl) * 2018-05-24 2023-07-24 Tpr Co., Ltd. Tuleja cylindowa do odlewanej powłoki i sposób wytwarzania bloku cylindrów

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165229A (ja) * 1982-03-26 1983-09-30 関西電力株式会社 パツフア形ガスしや断器
JP2003254318A (ja) * 2002-03-04 2003-09-10 Ohashi Technica Inc 回転伝達部材
CN101415963A (zh) * 2006-03-29 2009-04-22 日立粉末冶金株式会社 滑动轴承
JP2010078147A (ja) * 2008-08-28 2010-04-08 Seiko Instruments Inc 機械部品、機械部品の製造方法、機械部品組立体および時計
CN102383960A (zh) * 2010-08-25 2012-03-21 帝国活塞环株式会社 用于镶铸的气缸套
CN102678792A (zh) * 2011-03-07 2012-09-19 帝伯爱尔株式会社 制动鼓

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0110529Y2 (zh) * 1981-03-16 1989-03-27
JPS58113501U (ja) * 1982-01-29 1983-08-03 大同工業株式会社 軽合金製車輪におけるハブ
JPS593049U (ja) * 1982-06-29 1984-01-10 協和合金株式会社 自動車用差動装置
JPS6072906U (ja) * 1983-10-25 1985-05-22 川崎重工業株式会社 カムシヤフトとタイミングギヤの取付装置
JPH0545976Y2 (zh) * 1987-07-25 1993-11-30
JPH0416003U (zh) * 1990-05-31 1992-02-10
JP3036192B2 (ja) * 1991-11-21 2000-04-24 豊田合成株式会社 ステアリングホイール芯金
JP3569570B2 (ja) * 1995-07-18 2004-09-22 本田技研工業株式会社 キャストホィール
JP3614954B2 (ja) * 1995-10-24 2005-01-26 本田技研工業株式会社 キャストホイール及びその製法
JP4429025B2 (ja) * 2004-01-09 2010-03-10 トヨタ自動車株式会社 鋳包み用シリンダライナ
JP2006075718A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Aion Kk 弾性ローラ
JP5388475B2 (ja) * 2008-04-30 2014-01-15 Ｔｐｒ株式会社 鋳包構造体
JP2011106575A (ja) * 2009-11-18 2011-06-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 樹脂製歯車
JP2012167682A (ja) * 2011-02-09 2012-09-06 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 樹脂製回転体及び樹脂製歯車、並びに樹脂製回転体の製造法
JP2013032845A (ja) * 2012-09-06 2013-02-14 Tpr Co Ltd 支持部材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58165229A (ja) * 1982-03-26 1983-09-30 関西電力株式会社 パツフア形ガスしや断器
JP2003254318A (ja) * 2002-03-04 2003-09-10 Ohashi Technica Inc 回転伝達部材
CN101415963A (zh) * 2006-03-29 2009-04-22 日立粉末冶金株式会社 滑动轴承
JP2010078147A (ja) * 2008-08-28 2010-04-08 Seiko Instruments Inc 機械部品、機械部品の製造方法、機械部品組立体および時計
CN102383960A (zh) * 2010-08-25 2012-03-21 帝国活塞环株式会社 用于镶铸的气缸套
CN102678792A (zh) * 2011-03-07 2012-09-19 帝伯爱尔株式会社 制动鼓

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