JP2020071180A - デファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査体の内部に位置する異物を高精度で検出することができるデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法の提供。【解決手段】当該デファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法は、鋳造成形されたデファレンシャルケース１にリングギヤ３を嵌め合せて溶接して、一体化されたデファレンシャルギヤユニット１０を検査対象とする。デファレンシャルギヤユニット１０の入力軸または出力軸に規定のトルクを付与したまま、溶接した溶接部１３に超音波を入射して、探傷検査を行う。【選択図】図３

Description

本発明はデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法に関し、特に、鋳造成形品を備えたデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法に関する。

特許文献１に開示の超音波検査方法は、被検査体に対し入射角を異ならせた複数の超音波探傷子を備える超音波検査装置を用いる。

従来の技術として、超音波探傷子を用いてデファレンシャルギヤユニットを検査する場合がある。デファレンシャルギヤユニットは、具体的には、鋳造成形されたデファレンシャルケースにリングギヤを嵌め合せて溶接して、一体化されている。具体的には、その溶接部位、又はそれらの近傍に位置し得る異物を検出することを意図して、超音波をその溶接部位に発して検査する。異物は、デファレンシャルケースに、鋳造成形時に混入したものである。

具体的には、図４に示すデファレンシャルギヤユニット９０は、デファレンシャルケース９１にリングギヤ９３を嵌め合せて溶接した溶接部９１３を備える。デファレンシャルギヤユニット９０を水槽Ｂ９１の液体Ｌ９１に没して固定したまま、超音波探傷プローブＵ９１を用いて超音波を発振し、溶接部９１３へ入射する。超音波の反射信号に基づいて、介在物の有無を判定する。

特開２０１８−１３６２５２号公報

本願発明者は、このような技術について以下の課題を発見した。
上記した超音波検査では、異物を検出できないことが有った。この一因として、異物と、鋳造成形品の内部の金属組織とが密着しており、隙間が殆ど無いことが挙げられる。

具体的には、図５に示すように、異物の一例である介在物Ｃ１は、デファレンシャルケース９１の内部の金属組織と密着している。介在物Ｃ１は、具体的には、鋳造成形時に混入するものであり、より具体的には、中子砂等である。介在物Ｃ１と、デファレンシャルケース９１の内部の金属組織との間に隙間が無いため、超音波の反射信号に基づいて、介在物Ｃ１を検出することが難しかった。

本発明は、被検査体の内部に位置する異物を高精度で検出するものとする。

本発明に係るデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法は、
鋳造成形されたデファレンシャルケースにリングギヤを嵌め合せて溶接して、一体化されたデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法であって、
前記デファレンシャルギヤユニットの入力軸または出力軸に規定のトルクを付与したまま、前記溶接した溶接部に超音波を入射して、探傷検査を行う。

このような構成によれば、デファレンシャルギヤユニットの入力軸または出力軸に規定のトルクを付与すると、デファレンシャルケースは、そのトルクによって歪み、変形する。この変形によって、異物とデファレンシャルケースとの間に、隙間が生じる。よって、この隙間が生じたことから、異物を高精度で検出することができる。

本発明は、被検査体の内部に位置する異物を高精度で検出することができる。

実施の形態１に係る超音波検査方法を説明するための図である。 実施の形態１に係る超音波検査方法を説明するための拡大図である。 実施の形態１に係る超音波検査方法のフローチャートである。 関連する超音波検査方法を説明するための図である。 関連する超音波検査方法を説明するための拡大図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１〜図３を参照して実施の形態１に係る超音波検査方法について説明する。図１は、実施の形態１に係る超音波検査方法を説明するための図である。図２は、実施の形態１に係る超音波検査方法を説明するための拡大図である。図３は、実施の形態１に係る超音波検査方法のフローチャートである。なお、当然のことながら、図１及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。

当該超音波検査方法の検査対象の一例は、図１に示すデファレンシャルギヤユニット１０である。デファレンシャルギヤユニット１０は、デファレンシャルケース１と、リングギヤ３とを備える。デファレンシャルケース１は、鋳造成形されたものであり、鋳物である。リングギヤ３は、鋼材を用いて形成されたものである。デファレンシャルケース１と、リングギヤ３とは、異なる種類の材料からなる。デファレンシャルケース１と、リングギヤ３とは、溶接されて、一体化されている。デファレンシャルケース１とリングギヤ３との溶接部１３がある。デファレンシャルギヤユニット１０は、多種多様な車両、例えば、前輪駆動車（ＦＦ）や四輪駆動車（４ＷＤ）に搭載されて利用される。

ここで、デファレンシャルギヤユニット１０の製造方法について簡単に述べる。まず、デファレンシャルケース１やリングギヤ３等のデファレンシャルギヤユニット１０の各部品を洗浄する。続いて、リングギヤ３をデファレンシャルケース１に圧入する。続いて、次工程のレーザ溶接を良好に行うことができるように、デファレンシャルギヤユニット１０の各部品を再度洗浄する。続いて、デファレンシャルケース１とリングギヤ３とに対してレーザ溶接を行ない、溶接部１３を形成する。

まず、実際の車両に搭載されるデファレンシャルギヤユニット１０の軸に入力される、又は出力されるトルクと同等のトルクを出力（付与）する（トルク出力ステップＳＴ１）。

具体的には、デファレンシャルギヤユニット１０を水槽Ｂ１に没し、所定の位置に配置する。なお、この時点では、デファレンシャルケース１とリングギヤ３とは、回転軸Ｒ１回りに回転可能に配置されている。デファレンシャルギヤユニット１０を所定の位置に配置するため、図示しない支持部材等を用いてもよい。

次いで、リングギヤ回り止めＡ１０をリングギヤ３に押し当てる。リングギヤ回り止めＡ１０は、リングギヤ嵌合部Ａ１と、リングギヤ嵌合部Ａ１を支持するベースＡ２とを備える。ベースＡ２は、水槽Ｂ１内の所定の位置に固定されており、リングギヤ嵌合部Ａ１は、リングギヤ３と嵌め合う形状、例えば、リングギヤ３に倣った形状を備える。リングギヤ３は、リングギヤ回り止めＡ１０が押し当てられているため、回転軸Ｒ１回りに殆ど回転することができない。

次いで、トルク出力シャフト２をデファレンシャルケース１に機械的に接続する。トルク出力シャフト２は、回転軸Ｒ１回りに回転し、デファレンシャルケース１に予め決められた所定の値のトルクを出力する。

具体的には、デファレンシャルギヤユニット１０が、前輪駆動車によく利用されるタイプであれば、デファレンシャルケース１は、マンドレル（図示略）を用いてデファレンシャルケース１のデフケースボス部の内径を担持することによって、トルク出力シャフト２に機械的に接続する。デファレンシャルギヤユニット１０が、四輪駆動車によく利用されるタイプであれば、デファレンシャルケース１のデフケースボス部は、内スプライン（図示略）に嵌め合せて、トルク出力シャフト２に機械的に接続する。四輪駆動車によく利用されるタイプは、例えば、センターデフである。トルク出力シャフト２は、モータ等の駆動源（図示略）によって回転軸Ｒ１回りに回転駆動し、トルクをデファレンシャルギヤユニット１０の入力軸または出力軸に付与する。回転軸Ｒ１は、Ｚ軸に略平行である。

トルク出力シャフト２を回転駆動させて、デファレンシャルギヤユニット１０の入力軸または出力軸に規定のトルクを付与する。すると、デファレンシャルケース１は、回転軸Ｒ１回りに殆ど回転することができないリングギヤ３と一体化していることから、そのトルクによって、所定の方向（ここでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向等）に応力を受ける。これによって、デファレンシャルケース１は、歪み、変形する。この変形によって、介在物Ｃ１とデファレンシャルケース１との間に、隙間ＳＰ１が生じ得る。

続いて、デファレンシャルギヤユニット１０の入力軸または出力軸に規定のトルクを付与したまま、超音波探傷プローブＵ１を用いて超音波を発振する（超音波発振ステップＳＴ２）。具体的には、デファレンシャルケース１における溶接部１３近傍に超音波探傷プローブＵ１を配置する。超音波を超音波探傷プローブＵ１から溶接部１３へ入射する。なお、超音波探傷プローブＵ１は、超音波を入射し、その入射による反射波を受信する構成を備えてよく、各種制御装置等に電気的に接続されていてもよい。

続いて、入射した超音波による反射波を受信し、この受信した信号に基づいて、介在物の周りに空孔長さＸｍｍ以上の空孔が有るか否かを判定する（空孔有無判定ステップＳＴ３）。

空孔長さＸｍｍ以上の空孔が介在物の周りに有ると判定した場合（空孔有無判定ステップＳＴ３：ＹＥＳ）、デファレンシャルギヤユニット１０の品質は、ＮＧと判定する（ＮＧ判定ステップＳＴ３２）。ＮＧと判定されたデファレンシャルギヤユニット１０は、不良品として取り扱われる。

一方、空孔長さＸｍｍ以上の空孔が介在物の周りに無いと判定した場合（空孔有無判定ステップＳＴ３：ＮＯ）、ＯＫと判定する（ＯＫ判定ステップＳＴ３１）。ここで、空孔長さ０（零）ｍｍ超過Ｘｍｍ未満の空孔が介在物の周りに有る。空孔長さがＸｍｍ未満なので、介在物Ｃ１とデファレンシャルケース１との密着性が十分に高いと推認される。よって、介在物Ｃ１が、デファレンシャルギヤユニット１０の溶接部１３又はこれらの近傍に与える悪影響は、あまり問題無いと判定する。ＯＫと判定されたデファレンシャルギヤユニット１０は、異物に関する品質について良品として取り扱うことができる。

以上、上記した実施の形態１に係る超音波検査方法によれば、デファレンシャルギヤユニット１０の入力軸または出力軸に規定のトルクを付与すると、デファレンシャルケース１は、そのトルクによって歪み、変形する。この変形によって、介在物Ｃ１とデファレンシャルケース１との間に、隙間ＳＰ１が生じ得る。よって、この隙間ＳＰ１が生じ、空孔長さＸｍｍ以上の空孔が介在物の周りに有ると判定した場合、介在物Ｃ１を検出できる。従って、被検査体であるデファレンシャルギヤユニット１０の内部に位置する介在物Ｃ１を高精度で検出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ デファレンシャルギヤユニット
１ デファレンシャルケース ３ リングギヤ
１３ 溶接部
２ トルク出力シャフト Ｒ１ 回転軸
Ａ１０ リングギヤ周り止め
Ａ１ リングギヤ嵌合部 Ａ２ ベース
Ｂ１ 水槽 Ｌ１ 液体
ＳＰ１ 隙間 Ｕ１ 超音波探傷プローブ
ＳＴ１ トルク出力ステップ ＳＴ２ 超音波発振ステップ
ＳＴ３ 空孔有無判定ステップ
ＳＴ３１ ＯＫ判定ステップ ＳＴ３２ ＮＧ判定ステップ

Claims (1)

1. 鋳造成形されたデファレンシャルケースにリングギヤを嵌め合せて溶接して、一体化されたデファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法であって、
   前記デファレンシャルギヤユニットの入力軸または出力軸に規定のトルクを付与したまま、前記溶接した溶接部に超音波を入射して、探傷検査を行う、
   デファレンシャルギヤユニットの超音波検査方法。

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