JP6644404B2 - Welding structure and welding method - Google Patents
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Description
本発明は、機械要素の2つの構成部材同士を接合する溶接構造および溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding structure and a welding method for joining two components of a machine element.
従来、自動車の駆動出力側に設けられる差動装置において、デファレンシャルケースとリングギアをボルト結合の代わりに溶接接合する場合、軸心合わせのため互いに圧入嵌合させるとともに径方向の対向面間を溶接するものがある。
例えば特開2011−167746号公報の図7に記載された実施例では、本願図4に示すように、デファレンシャルケース2’とリングギア10’の接合する対向面間に開先を形成して、ここにフィラー材を供給しながら高エネルギービームにより溶接する。
Conventionally, in a differential device provided on the drive output side of an automobile, when a differential case and a ring gear are welded and joined together instead of bolted together, they are press-fitted to each other for axial center alignment and welded between radially opposed surfaces. There is something to do.
For example, in the embodiment described in FIG. 7 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-167746, as shown in FIG. 4 of the present application, a groove is formed between opposed surfaces where the
具体的には、デファレンシャルケース2’が外周に円筒面6’とさらに外方に延びるフランジ部5とを有し、リングギア10’がデファレンシャルケース2’の円筒面6’に圧入嵌合する内周面14’を有する。そして、両者の圧入部21’のフランジ部5と反対側の端部に軸方向外方に開くテーパ状の開先部22を形成し、開先部22より奥側に空隙部23を有している。さらに、空隙部23から奥側には、リングギア10’の内周面14’とデファレンシャルケース2’のフランジ部5に当接する端面とに、連通溝30を形成している。
軸方向から開先部22に高エネルギービームを照射することにより、空隙部23に達するまで貫通溶接する。この際、溶接熱で膨張する空隙部23の空気は連通溝30を介して外部空間に逃げるので、溶融した溶接金属を押し退けることによるアンダーフィルや不整ビードの発生が防止される。
Specifically, the
By irradiating the
しかしながら、上述の溶接構造では、圧入部21’においてデファレンシャルケース2’とリングギア10’間に矢示Fa方向の反発力が生じている一方で、開先部22側では溶融した溶接金属が冷却時に凝固収縮するとき引張り力が生じるので、リングギア10’にその歯12’を矢示Bのように軸方向に傾け変位させる反りが生じる。
リングギア10’に反りが生じると、入力側のギアとの噛み合いが不整となり、歯12’の摩耗と、騒音発生を招くことになる。
However, in the above-described welding structure, a repulsive force in the direction indicated by the arrow Fa is generated between the
If the ring gear 10 'is warped, the meshing with the gear on the input side becomes irregular, causing wear of the teeth 12' and generation of noise.
なお、特開2011−167746号公報にはその図8以下にも複数の実施例が記載されているが、いずれも圧入嵌合するとともに径方向の対向面間で溶接する点で同一であり、上記の問題を有している。
また、この問題はデファレンシャルケースとリングギアの結合に限らず、第1部材と第2部材を圧入嵌合するとともに径方向の対向面間で溶接する他の溶接構造においても同様に存在する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-167746 discloses a plurality of embodiments in FIG. 8 and the following, all of which are the same in that they are press-fitted and welded between radially opposed surfaces. It has the above problem.
Further, this problem is not limited to the connection between the differential case and the ring gear, but also exists in other welding structures in which the first member and the second member are press-fitted and welded between the radially opposed surfaces.
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、第1部材と第2部材を径方向の対向面間で溶接接合する際に両者間に反りの発生しないようにした溶接構造および溶接方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a welding structure and a welding method that prevent warpage between the first member and the second member when the first member and the second member are welded and joined between the opposing surfaces in the radial direction. The purpose is to.
このため本発明は、第1部材とその外周を囲む第2部材を径方向の対向面間で溶接するにあたり、溶接前の状態において上記対向面間の軸方向一端に開先部を有するとともに、該開先部に続く他端側を圧入部として、
第1部材は、対向面よりも径方向外方に延びるフランジ部を有しており、溶接前の状態において、第2部材が該フランジ部に当接することにより軸方向に位置決めされ、開先部および圧入部にわたって貫通溶接するものとした。
For this reason, the present invention, when welding the first member and the second member surrounding the outer periphery thereof between the facing surfaces in the radial direction, has a groove at one axial end between the facing surfaces in a state before welding, The other end following the groove is a press-fit portion,
The first member has a flange portion extending radially outward from the facing surface, and in a state before welding, the second member is positioned in the axial direction by abutting on the flange portion to form a groove. And through-welding over the press-fitted portion.
本発明によれば、貫通溶接により圧入部も開先部とともに溶融され、この溶融部以外に溶融されない非収縮部位が軸方向に並んでいないので、溶融部の冷却時の凝固収縮による第2部材の反りが大きく抑止される。 According to the present invention, the press-fit portion is also melted together with the groove portion by the through-welding, and the non-shrinkable portions other than the melted portion are not aligned in the axial direction. Warpage is greatly suppressed.
以下、本発明を自動車の差動装置に適用した実施の形態について説明する。
実施の形態の差動装置1は外観としてデファレンシャルケース2とその外周に結合されるリングギア10とからなっている。
図1は差動装置1における外周部の軸方向に沿った縦断面図である。
デファレンシャルケース2はケース本体3の外周壁から回転軸Zに対して径方向垂直に外方へ延びる環状のギア支持部4を有している。
リングギア10は歯12を備える円筒状のヘッド11から径方向内方へ延びる連結部13を有している。連結部13はギア支持部4の後述するフランジ部5を除いたと同等の軸方向肉厚が小さい環状で、ヘッド11の軸方向略中央から延び、これによりリングギア10の断面を略T字形としている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an automobile differential will be described.
The
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the outer peripheral portion of the
The
The
ギア支持部4と連結部13は径方向に対向して溶接接合部20を形成している。また、ギア支持部4は溶接接合部20に隣接して、溶接接合部20よりも径方向外方に延びるフランジ部5を備えており、連結部13の側壁をフランジ部5の側壁に当接させることによりデファレンシャルケース2に対するリングギア10の軸方向位置を規定するようになっている。
The
図2は溶接接合部20の詳細を示す拡大図である。
溶接前の形状として、デファレンシャルケース2のギア支持部4がその外周に円筒面6を有し、リングギア10の連結部13はその内周面14をギア支持部4の円筒面6に対して圧入されて圧入部21が形成されている。この圧入部21はギア支持部4および連結部13のそれぞれ軸方向肉厚の中間部分に形成されている。
ギア支持部4の円筒面6における圧入部21の一端から軸方向片側は切り欠かれて傾斜した円錐外面7をなし、連結部13の内周面における圧入部21の一端から軸方向片側が切り欠かれて傾斜した円錐内面15をなし、これにより軸方向一方の端面9、17に開口する断面V字形の開先部22が形成されている。
FIG. 2 is an enlarged view showing details of the
As a shape before welding, the
One side in the axial direction is cut out from one end of the press-fitting
また、ギア支持部4の円筒面6における圧入部21の他端から軸方向他側はフランジ部5までの間が切り欠かれて円筒面6より小径の段部8をなし、連結部13の内周面14における圧入部21の他端から軸方向他側も端面18まで切り欠かれて内周面14より大径の段部16をなしている。
The other end of the press-
デファレンシャルケース2とリングギア10の接合に当たっては、まず、ギア支持部4に対してその一端側(開先部22形成側)からリングギア10をその連結部13がギア支持部4のフランジ部5に当接するまで押し込んで、連結部13の内周面14をギア支持部4の円筒面6に対して圧入する。
連結部13がフランジ部5に当接した状態で、圧入部21の一端を始点として断面がV字形に拡がる開先部22が形成されるとともに、圧入部21の他端につながって段部8,16とフランジ部5とで囲まれた断面がU字形の空隙部23が形成される。
In joining the
With the connecting
圧入後、まず開先部22の奥端(圧入部21の一端)に小出力のビームを照射することにより、全周にわたって仮溶接wを行う。
このあと、本溶接として、フィラー材を供給しながら高エネルギービームにより開先部22および圧入部21にわたって溶融させ、溶融部25が空隙部23に達するまで貫通溶接する。
この際、圧入状態で仮溶接してあるので、周方向に逐次溶接を進める間、局部的熱変形によるデファレンシャルケース2とリングギア10の芯ずれは生じない。
また、空隙部23内の空気は溶接熱で膨張するが、互いに当接している連結部13とフランジ部5間の隙間を通って外部空間に逃げるので、溶融した溶接金属を押し退けることによるアンダーフィルや不整ビードの発生が防止される。
After the press-fitting, a temporary output w is performed over the entire circumference by first irradiating a low-power beam to the inner end of the groove portion 22 (one end of the press-fitting portion 21).
Thereafter, as the main welding, the filler material is melted over the
At this time, since the temporary welding is performed in the press-fit state, the center shift between the
The air in the
そして、本溶接後は溶融部25が冷却するにしたがって白抜き矢示で示すように凝固収縮するが、溶接前の圧入部21は溶融により消滅し、溶融部25以外にはギア支持部4と連結部13間に径方向に対向して接触している部分は残らない。この結果、収縮部位と溶融されない非収縮部位とが軸方向に並んでいることに起因するリングギア10の反りは生じない。
Then, after the main welding, as the
本実施の形態では、デファレンシャルケース2が発明における第1部材に該当し、リングギア10が第2部材に該当する。そしてデファレンシャルケース2の円筒面6とリングギア10の内周面14がそれぞれの対向面に該当する。
In the present embodiment, the
実施の形態は以上のように構成され、デファレンシャルケース2とその外周を囲むリングギア10の溶接接合を、溶接前の状態において、径方向に対向するデファレンシャルケース2の円筒面6とリングギア10の内周面14における軸方向一端に開先部22を形成するとともに、開先部22に続く他端側を圧入部21として、これら開先部22および圧入部21にわたって貫通溶接するものとしたので、この溶融部25以外に溶融されない非収縮部位が軸方向に並んでいないので、溶融部25の冷却時の凝固収縮によるリングギア10の反りが防止される。
(請求項1および6に対応する効果)
The embodiment is configured as described above, and welds the
(Effects Corresponding to
また、デファレンシャルケース2がその円筒面6よりも径方向外方に延びるフランジ部5を有し、溶接前の状態において、リングギア10がフランジ部5に当接することにより軸方向に位置決めされるので、作業が容易であるとともに、形状精度の高い差動装置が得られる。(請求項2に対応する効果)
さらにデファレンシャルケース2の円筒面6とリングギア10の内周面14の対向面における軸方向開先部22と反対側の端に圧入部21に続く空隙部23を有しているので、デファレンシャルケース2がフランジ部5を備えていてもこのフランジ部5に熱を奪われることなく均質で速やかな貫通溶接が可能となる。(請求項3に対応する効果)
Further, since the
Further, a
デファレンシャルケース2はケース本体3から軸方向肉厚の小さい環状のギア支持部4を径方向外方へ延ばし、リングギア10は歯を備える円筒状のヘッドから軸方向肉厚の小さい環状の連結部13を径方向内方へ延ばしており、円筒面6はギア支持部4の外周部に形成され、内周面14は連結部13の内周に形成されているので、溶接接合部の長さを必要最小限とすることができる。
(請求項5に対応する効果)
The
(Effect corresponding to claim 5)
また、開先部22および圧入部21を溶融させる本溶接の前に、開先部22の奥端において小出力のビームで仮溶接するので、本溶接の際のデファレンシャルケース2とリングギア10の芯ずれが防止される。
(請求項7に対応する効果)
Further, before the main welding for melting the
(Effects Corresponding to Claim 7)
なお、実施の形態では開先部22の断面形状をV字形としたが、これに限定されず、公知のU字形、Y字形、その他の断面形状を適宜に採用することができる。
空隙部23の断面形状も同様であるが、さらにギア支持部4の段部8と連結部13の段部16とで形成する代わりにいずれか一方を切り欠いた段部のみで形成してもよい。
In the embodiment, the
The same applies to the cross-sectional shape of the
実施の形態ではリングギア10における連結部13の肉厚をヘッド11側の根元から内周の開先部22を形成する円錐内面15の開口まで一定としているが、開先部22と反対側に空隙部23を設けているので溶融部25が連結部13の肉厚内で端面17側に偏る結果となる。このため、連結部13内に軸方向片側のみが引張られることによる歪応力が生じ得る。
そこで変形例として、図3に示すように、端面17においてリングギア10の開先部22が開口する壁面18bを溶接熱により溶融されない径方向外方部位の壁面18aからオフセットさせてもよい。すなわち、開先部22および圧入部21の長さを保持したまま、ギア支持部4との対向面における空隙部23を含む軸方向肉厚Dbを径方向外方部位の肉厚Daよりも小さくする。
これにより、溶融部25と連結部13の軸方向中心との距離Sが小さくなるので、歪応力が軽減される。
(請求項4に対応する効果)
この変形例では、壁面18bが発明における開先部が開口する壁面に該当し、壁面18aが径方向外方部位の壁面に該当する。
In the embodiment, the thickness of the connecting
Therefore, as a modified example, as shown in FIG. 3, the
Thereby, the distance S between the
(Effect corresponding to claim 4)
In this modification, the
実施の形態および変形例はデファレンシャルケースとリングギアの溶接接合を例として示したが、本発明はこれに限定されず、互いに圧入嵌合するとともに径方向の対向面間で溶接する種々の第1部材と第2部材の接合についても適用可能である。 Although the embodiments and the modified examples show the welding and joining of the differential case and the ring gear as an example, the present invention is not limited to this, and various kinds of first and second fittings which are press-fitted to each other and are welded between radially opposed surfaces. The present invention is also applicable to joining of the member and the second member.
1 差動装置
2 デファレンシャルケース
3 ケース本体
4 ギア支持部
5 フランジ部
6 円筒面
7 円錐面
8 段部
9 端面
10 リングギア
11 ヘッド
12 歯
13 連結部
14 内周面
15 円錐面
16 段部
17、19 端面
18a、18b 壁面
20 溶接接合部
21 圧入部
22 開先部
23 空隙部
25 溶融部
Z 回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (6)
溶接前の状態において、前記対向面間の軸方向一端に開先部を有するとともに、該開先部に続く他端側を圧入部として、
前記第1部材は、前記対向面よりも径方向外方に延びるフランジ部を有しており、
溶接前の状態において、前記第2部材が該フランジ部に当接することにより軸方向に位置決めされ、
前記開先部および圧入部にわたって貫通溶接することを特徴とする溶接構造。 A welding structure for welding a first member and a second member surrounding the outer periphery between opposed surfaces in a radial direction,
In a state before welding, a groove is provided at one end in the axial direction between the opposing surfaces, and the other end following the groove is a press-fit portion,
The first member has a flange portion extending radially outward from the facing surface,
In a state before welding, the second member is positioned in the axial direction by abutting on the flange portion,
A welding structure, characterized in that penetration welding is performed over the groove portion and the press-fitting portion.
前記第1部材の対向面が前記ギア支持部の外周部に形成した円筒面であり、
前記第2部材の対向面が前記連結部の内周面であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の溶接構造。 The first member is a differential case in which an annular gear support portion extends radially outward from a case main body of the differential device, and the second member radially connects an annular connection portion from a cylindrical head having teeth. A ring gear that extends inward,
An opposing surface of the first member is a cylindrical surface formed on an outer peripheral portion of the gear support portion,
The welding structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a facing surface of the second member is an inner peripheral surface of the connecting portion .
溶接前に、前記対向面間の軸方向一端に開先部を形成するとともに、該開先部に続く他端側を圧入部として、Before welding, a groove portion is formed at one axial end between the facing surfaces, and the other end side following the groove portion is a press-fit portion,
溶接前に、前記第2部材を、前記対向面よりも径方向外方に延びる前記第1部材のフランジ部に当接させることにより軸方向に位置決めし、Before welding, the second member is positioned in the axial direction by abutting a flange portion of the first member extending radially outward from the facing surface,
前記開先部および圧入部にわたって貫通溶接することを特徴とする溶接方法。A welding method, characterized in that the groove is welded through the groove and the press-fitting part.
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