[发明专利]轴部件及其微动疲劳减轻结构、设计方法和微动疲劳强度试验装置

说明书

本发明提供轴部件及其微动疲劳减轻结构、设计方法和微动疲劳强度试验装置，以减轻在轴部件的压入部产生的微动疲劳。轴部件(11)具备直径d的非压入部(13)和比直径d大的直径D的压入部(12)，压入部(12)的外周面被压入其他部件(14)的压入孔(14a)的内周面。在压入部(12)的外周面形成有被多个槽(12b)包围的多个突出部(12c)，因此，因微动而在压入部(12)的突出部(12c)发生的点蚀受槽(12b)阻止从而被阻止伸展为裂纹，轴部件(11)对微动疲劳的耐久性提高。

技术领域

本发明涉及轴部件的微动疲劳减轻结构、应用了该疲劳减轻结构的轴部件、该轴部件的设计方法、以及对该轴部件的微动疲劳强度进行试验的微动疲劳强度试验装置，其中，轴部件具备直径d的非压入部和比直径d大的直径D的压入部，所述压入部的外周面被压入其他部件的压入孔的内周面。

背景技术

所谓微动(fretting)是在作用有面压的机械零件彼此的接触面间，反复产生伴随摩擦力的微小的相对滑动(几μm～几十μm)的现象，该微动使得零件的表面疲劳从而产生裂纹，存在使零件的疲劳强度大幅度下降的问题。

在以下非专利文献1中公开了铁道车辆的车轴被压入车轮而形成的压入部的微动疲劳。如图12所示，当弯曲载荷反复输入到车轴时，车轴及车轮的压入部的轴向中间部分成为不发生相对滑动的固着区域，但压入部的轴向两端部分成为发生相对滑动的滑动区域，在固着区域与滑动区域的边界产生微动疲劳引起的裂纹。

此外在以下专利文献1中记载了，在使接触片与试验片的表面接触的状态下向试验片输入高频扭转振动而产生微动疲劳的微动疲劳强度试验装置中，并非将接触片固定于外部结构物来使其与试验片的表面接触，而是将接触片以接触状态直接支承于试验片的表面。根据该微动疲劳强度试验装置，在试验片与接触片接触的部分产生固着区域及滑动区域这两者，能够高精度地测定试验片的微动疲劳强度。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：新干线车辆用车轴的疲劳特性新日铁住金技报第395号，日本，(2013年)第56页～第63页

专利文献

专利文献1：日本特开2015-190874号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述非专利文献1中公开了一种技术，该技术通过车轴的高频淬火的改良、车轴与车轮的压入部的嵌合形状的改良来减轻车轴及车轮的压入部中产生的微动疲劳，但如果仅在车轴的被压入车轮中的外周面实施简单的加工就能够减轻微动疲劳，则不必对以往的车轴增加大幅的设计变更，有利于降低成本。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于减轻轴部件的压入部中产生的微动疲劳。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，根据技术方案1记载的发明，提出一种轴部件的微动疲劳减轻结构，其中，轴部件具备直径d的非压入部和比直径d大的直径D的压入部，所述压入部的外周面被压入其他部件的压入孔的内周面，所述轴部件的微动疲劳减轻结构的特征在于，在所述压入部的外周面形成有被多个槽包围的多个突出部。

此外根据技术方案2记载的发明，在技术方案1的结构的基础上提出一种轴部件的微动疲劳减轻结构，其特征在于，所述突出部的平均接触宽度为16μm以下。

此外根据技术方案3记载的发明，提出一种轴部件，其具有技术方案1或技术方案2所述的微动疲劳减轻结构，其特征在于，所述槽及所述突出部的形状设定为，使得根据所述压入部的外周面的最大允许剪切应力τ1和所述非压入部的外周面的最大允许剪切应力τ2算出的D/d＝(τ2/τ1)^1/3的值为1.1以下且当最大允许剪切应力τ1达到最大时的值以上。