JP6734800B2 - Welded structure of differential case and ring gear - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両の左右輪を駆動するディファレンシャルギヤ装置のように、軸線方向一方の出力回転と軸線方向他方の出力回転に回転差を与える差動装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential device such as a differential gear device that drives left and right wheels of a vehicle, for providing a rotational difference between one axial output rotation and the other axial output rotation.
差動装置は、デフケースに設けられるリングギヤから回転を入力されて、デフケースの回転軸線と同軸に延びる１対の出力軸へ回転を出力する。溶接でリングギヤをデフケースに取付固定する構造は、例えば、特開２０１６−９８８４７号公報（特許文献１）に開示されている。 The differential device receives rotation from a ring gear provided in the differential case, and outputs the rotation to a pair of output shafts extending coaxially with the rotation axis of the differential case. A structure for attaching and fixing the ring gear to the differential case by welding is disclosed in, for example, JP-A-2016-98847 (Patent Document 1).
特許文献１は差動装置の軽量化を目的とするものであって、特許文献１のデフケースは第１ケースおよび第２ケースを含み、第１ケースの第１フランジ部は厚肉に形成され、第２ケースの第２フランジ部は薄肉に形成される。厚肉の第１フランジ部と薄肉の第２フランジ部はデフケースの周方向に交互に並ぶように配置され、第１フランジ部はリングギヤのハブ部に軸方向に深く溶接され、第２フランジ部は軸方向に浅く溶接される。特開２０１５−１２４８７４号公報（特許文献２）も略同様の取り付け構造を有する。 Patent Document 1 is intended to reduce the weight of a differential device, and the differential case of Patent Document 1 includes a first case and a second case, and a first flange portion of the first case is formed thick. The second flange portion of the second case is formed thin. The thick first flange portion and the thin second flange portion are arranged alternately in the circumferential direction of the differential case. The first flange portion is deeply welded to the hub portion of the ring gear in the axial direction, and the second flange portion is It is welded shallowly in the axial direction. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-124874 (Patent Document 2) also has a substantially similar mounting structure.
国際公開第ＷＯ２０１３／０１８２２３号（特許文献３）は、溶接品質の向上を目的とするものであって、特許文献３のリングギヤとデフケースのフランジとの間に圧入部と第１空洞部と第２空洞部とこれらの空洞部を連通する切欠き溝を設け、フランジには第２空洞部と接続する貫通孔を設け、リングギヤとデフケースは中心軸方向の両側から溶接される。つまり特許文献３のリングギヤとフランジは２列の溶接ビードで溶接される。 International Publication No. WO 2013/018223 (Patent Document 3) is intended to improve welding quality, and includes a press-fitting portion, a first cavity portion, and a second cavity portion between the ring gear and the flange of the differential case of Patent Document 3. The cavity is provided with a notch groove that communicates these cavities, the flange is provided with a through hole that connects to the second cavity, and the ring gear and the differential case are welded from both sides in the central axis direction. That is, the ring gear and the flange of Patent Document 3 are welded with two rows of welding beads.
特開２０１１−２３１７８２号公報（特許文献４）のリングギヤとフランジも２列の溶接ビードで溶接される。ただし２列の溶接ビードは内径側および外径側に段違いに配設される。 The ring gear and the flange of JP 2011-231782 A (Patent Document 4) are also welded with the welding beads in two rows. However, the two rows of welding beads are arranged in different steps on the inner diameter side and the outer diameter side.
従来の溶接部は、外径側のリングギヤと内径側のデフケースとの間で溶接金属が全周に亘って凝固したものであり、半径方向に開いた開先形状にされる。また従来は、デフケースの剛性を大きくするため、デフケースのフランジが肉厚にされ、溶接部の軸線方向寸法が大きくされる。 The conventional welded portion is formed by welding metal that is solidified over the entire circumference between the ring gear on the outer diameter side and the differential case on the inner diameter side, and has a groove shape opened in the radial direction. Further, conventionally, in order to increase the rigidity of the differential case, the flange of the differential case is made thick, and the axial dimension of the welded portion is increased.
従来の溶接構造にあっては、改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまり従来は、リングギヤとデフケースとの溶接完了後に溶接部が冷却すると溶接中の熱による残留応力が溶接金属に集中するという問題につき何ら考慮されていなかった。溶接中の熱は、冷却によって凝固した溶接金属に引っ張り力が作用する原因となる。このため、デフケースの剛性が大きい場合や溶接金属の引っ張り耐力が小さい場合、溶接部に溶接歪や割れが発生する虞がある。そうすると差動装置の強度および耐久性が低下してしまう。また溶接部の割れは微小なため発見が困難であり、検品によって不良品を除去できない場合も想定される。さらに割れが生じない場合でも残留応力が高くディファレンシャルギヤ装置の使用中に、トルクの応力が加わって溶接部の割れが発生する懸念がある。このため溶接部の残留応力を低減する技術が望まれる。 The present inventor has found that the conventional welded structure has some points to be improved. That is, conventionally, no consideration has been given to the problem that residual stress due to heat during welding is concentrated on the weld metal when the welded part cools after the completion of welding between the ring gear and the differential case. The heat during welding causes a tensile force to act on the weld metal solidified by cooling. Therefore, when the rigidity of the differential case is high or when the tensile strength of the weld metal is low, welding distortion or cracks may occur in the welded portion. This will reduce the strength and durability of the differential gear. Moreover, cracks in the welded portion are so small that they are difficult to find, and it is assumed that defective products cannot be removed by inspection. Even if cracking does not occur, residual stress is high and torque stress is applied during use of the differential gear device, which may cause cracking in the welded portion. Therefore, a technique for reducing the residual stress in the welded portion is desired.
本発明は、上述の実情に鑑み、差動装置においてリングギヤとデフケースの溶接部の残留応力を低減する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for reducing residual stress in a welded portion of a ring gear and a differential case in a differential gear.
この目的のため本発明によるデフケースとリングギヤの溶接構造は、同軸配置される１対のサイドギヤに回転差を与えるディファレンシャルギヤ装置に用いられ、１対のサイドギヤおよび１対のサイドギヤと噛合するデフピニオンを収容するための空間を区画するケース部、ケース部の軸線方向一方領域から外径方向に広がるフランジ部、およびフランジ部の外縁部よりも内径側に一体形成されてフランジ部の軸線方向一方端面から軸線方向一方へさらに突出する環状突条を有するデフケースと、リング部およびリング部に形成されて周方向に整列する多数のギヤ歯を有し、リング部の内周面が環状突条の外周面と対面するとともにリング部の軸線方向他方端面がフランジ部の外縁部と当接するリングギヤと、環状突条の外周面およびリング部の内周面を結合する溶接部とを備える。そして溶接部はケース部の軸線方向他方から一方に向かう程、径方向厚みが大きくなる開先形状であり、環状突条の内周面とフランジ部の軸線方向一方端面とケース部の軸線方向一方領域における外周面は、軸線方向一方へ開口する凹部を区画する。 For this purpose, the welded structure of the differential case and the ring gear according to the present invention is used in a differential gear device that imparts a rotational difference to a pair of coaxially arranged side gears, and accommodates a pair of side gears and a differential pinion that meshes with the pair of side gears. For defining a space for defining the space, a flange portion that extends in the outer diameter direction from one axial direction area of the case portion, and an axial line that is integrally formed on the inner diameter side with respect to the outer edge portion of the flange portion from one end surface in the axial direction of the flange portion. a differential case having an annular ridge protrudes further toward one direction, has a number of gear teeth to be aligned in the circumferential direction are formed on the ring portion and the ring portion, the inner peripheral surface of the ring portion and the outer peripheral surface of the annular projection A ring gear, which faces each other and whose other axial end surface of the ring portion abuts the outer edge portion of the flange portion, and a weld portion which joins the outer peripheral surface of the annular projection and the inner peripheral surface of the ring portion. The welded portion has a groove shape in which the thickness in the radial direction increases from the other side of the case portion in the axial direction toward the one side, and the inner peripheral surface of the annular protrusion and the one axial end surface of the flange portion and one axial direction of the case portion The outer peripheral surface in the region defines a concave portion that is open to one side in the axial direction.
かかる本発明によれば、凹部を大きくし、フランジ部を薄肉にし、環状突条の径方向厚みを小さくして、凝固した溶接金属に発生する残留応力を低減することができる。したがって、溶接部に割れが発生することを防止できる。また環状突条とフランジ部を一体形成することから、フランジ部の外縁部が補強リブの役目を果たす。したがってフランジ部の剛性が大きくなり、デフケースおよびリングギヤを結合してなる結合体の強度を確保することができ、ディファレンシャルギヤ装置に要求されるトルク伝達能力、耐久性、および信頼性を確保することができる。傘歯車や平歯車や外歯歯車や内歯歯車等、リングギヤのギヤ歯の配列は特に限定されない。 According to the present invention, it is possible to reduce the residual stress generated in the solidified weld metal by increasing the size of the recess, reducing the thickness of the flange, and reducing the radial thickness of the annular projection. Therefore, it is possible to prevent cracks from occurring in the welded portion. Further, since the annular protrusion and the flange portion are integrally formed, the outer edge portion of the flange portion serves as a reinforcing rib. Therefore, the rigidity of the flange portion is increased, the strength of the combined body formed by connecting the differential case and the ring gear can be secured, and the torque transmission capacity, durability, and reliability required for the differential gear device can be secured. it can. The arrangement of gear teeth of the ring gear such as a bevel gear, a spur gear, an external gear, and an internal gear is not particularly limited.
環状突条の径方向厚み寸法と、溶接部の軸線方向寸法と、フランジ部からみた環状突条の立設高さ（軸線方向寸法）は特に限定されない。本発明の好ましい実施形態として、溶接部の軸線方向寸法ｗと、溶接部の開先中心から環状突条の内周面までの径方向寸法ｔと、フランジ部の軸線方向一方端面と環状突条の内周面との交差箇所から環状突条の軸線方向一方端までの軸線方向寸法ｈは、ｔ≦ｗ≦ｈの関係を満たす。かかる実施形態によれば、溶接部に生じる溶接残留応力の低減と、デフケースの剛性の向上と、デフケースの軽量化を同時に実現することができる。 The radial thickness of the annular projection, the axial dimension of the welded portion, and the standing height (axial dimension) of the annular projection as viewed from the flange are not particularly limited. As a preferred embodiment of the present invention, the axial dimension w of the welded portion, the radial dimension t from the groove center of the welded portion to the inner peripheral surface of the annular protrusion, the one axial end face of the flange portion and the annular protrusion. The axial dimension h from the point of intersection with the inner peripheral surface to the axially one end of the annular protrusion satisfies the relationship of t≦w≦h. According to this embodiment, it is possible to reduce the residual welding stress generated in the welded portion, improve the rigidity of the differential case, and reduce the weight of the differential case at the same time.
本発明の好ましい実施形態として、ケース部およびフランジ部は一体形成される。かかる実施形態によれば、ケース部およびフランジ部をボルト等で締結する構造と比較してデフケースの軽量化と剛性の向上を図ることができる。 As a preferred embodiment of the present invention, the case portion and the flange portion are integrally formed. According to this embodiment, it is possible to reduce the weight and improve the rigidity of the differential case as compared with the structure in which the case portion and the flange portion are fastened with bolts or the like.
デフケースの軸線に関し、デフケースのフランジ部はケース本体から外径方向直角に張り出していてもよいし、あるいは外径方向に傾斜して張り出していてもよい。本発明のさらに好ましい実施形態として、フランジ部は内径側から外径側に向かうにつれて軸線方向一方へ傾斜する。かかる実施形態によればフランジ部は中空の円錐形状となり、リングギヤおよびフランジ部の結合体に対して軽量化と剛性の向上を図ることができる。 With respect to the axis of the differential case, the flange portion of the differential case may project from the case body at a right angle to the outer diameter direction, or may be inclined and projected in the outer diameter direction. As a further preferred embodiment of the present invention, the flange portion is inclined in one axial direction from the inner diameter side toward the outer diameter side. According to this embodiment, the flange portion has a hollow conical shape, so that it is possible to reduce the weight and improve the rigidity of the combined body of the ring gear and the flange portion.
本発明のさらに好ましい実施形態としてデフケースは、環状突条の内周面とフランジ部の軸線方向一方端面とケース部の軸線方向一方領域の外周面に形成されるリブをさらに有する。かかる実施形態によれば環状突条とフランジ部とケース部の軸線方向一方領域はリブによって一体結合するので、デフケースの剛性が益々大きくなり、ディファレンシャルギヤ装置１の耐久性が向上する。リブの延在方向、本数、間隔、および配置は特に限定されないが、好ましくはデフケースの軸線から放射状に延びる。フランジ部の軸線方向一方端面からみてリブの高さは特に限定されないが、好ましくは凹部の深さよりも低く、この場合にリブは凹部の中に収容される。本発明の他の実施形態として、リブは環状突条の内周面からフランジ部の軸線方向一方端面まで延び、ケース部の軸線方向一方領域の外周面と結合しない。あるいはリブは、フランジ部の軸線方向一方端面からケース部の軸線方向一方領域の外周面まで延び、環状突条の内周面と結合しない。 As a further preferred embodiment of the present invention, the differential case further includes ribs formed on the inner peripheral surface of the annular projection, the one axial end surface of the flange portion, and the outer peripheral surface of one axial region of the case portion. According to this embodiment, the annular projection, the flange portion, and the axially one region of the case portion are integrally coupled by the ribs, so that the rigidity of the differential case is further increased and the durability of the differential gear device 1 is improved. The extending direction, the number, the spacing, and the arrangement of the ribs are not particularly limited, but they preferably extend radially from the axis of the differential case. The height of the rib as viewed from one end face in the axial direction of the flange portion is not particularly limited, but is preferably lower than the depth of the recess, and in this case, the rib is housed in the recess. As another embodiment of the present invention, the rib extends from the inner peripheral surface of the annular protrusion to the one axial end surface of the flange portion and is not coupled to the outer peripheral surface of one axial region of the case portion. Alternatively, the rib extends from one end surface in the axial direction of the flange portion to the outer peripheral surface of one area in the axial direction of the case portion and is not coupled to the inner peripheral surface of the annular protrusion.
このように本発明によれば、差動装置においてリングギヤとデフケースの溶接部の残留応力を低減することができる。したがって溶接部に割れが発生せず、不良品を防止することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the residual stress in the welded portion of the ring gear and the differential case in the differential device. Therefore, cracks do not occur in the welded portion, and defective products can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるディファレンシャルギヤ装置１の縦断面図であり、ディファレンシャルギヤ装置１の回転軸線Ｏ（以下、単に軸線Ｏという）を含む平面でディファレンシャルギヤ装置１を切断した切断面を表す。ディファレンシャルギヤ装置１は、リングギヤ１０と、デフケース２０と、ピニオンシャフト３０と、デフピニオン４０と、サイドギヤ５０とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a differential gear device 1 according to an embodiment of the present invention, in which the differential gear device 1 is cut along a plane including a rotation axis O (hereinafter, simply referred to as axis O) of the differential gear device 1. Represents a cutting plane. The differential gear device 1 includes a
リングギヤ１０は、図示しない駆動源から回転が入力される。具体的には図示はしなかったが、リングギヤ１０は、入力軸の端部と結合するドライブピニオンに噛み合うように配置される。リングギヤ１０は、軸線Ｏを中心に回転する。
The rotation of the
このリングギヤ１０は、詳しくは後述するが、デフケース２０の軸線Ｏ方向一方領域に取付固定されている。デフケース２０は、図示しなかったが、軸受を介してデフキャリアまたは変速機ケースに回転可能に支持されている。以下の説明において、図中の紙面左側を軸線Ｏ方向一方ともいい、図中の紙面右側を軸線Ｏ方向他方ともいう。
The
デフケース２０の内部空間にはピニオンシャフト３０、一対のデフピニオン４０、および一対のサイドギヤ５０が配置されている。ピニオンシャフト３０は、一対のデフピニオン４０およびデフケース２０を貫通するように真っ直ぐ延び、デフケース２０の回転中心になる軸線Ｏと直交する。ピニオンシャフト３０は両端でデフケースに支持される。またピニオンシャフト３０は一対のデフピニオン４０を回転自在に枢支する。
A
一対のデフピニオン４０は傘歯車であり、正面合わせで互いに対向する。一対のサイドギヤ５０も傘歯車であり、互いに対向するよう正面合わせで同軸配置され、軸線Ｏを中心として回転する。一対のサイドピニオン５０は一対のデフピニオン４０に噛み合う。なお図示しない変形例として、デフピニオン４０は１個であってもよく、個数を限定されない。
The pair of diff pinions 40 are bevel gears, and face each other in a face-to-face relationship. The pair of side gears 50 are also bevel gears, are coaxially arranged so as to face each other so as to face each other, and rotate about the axis O. The pair of side pinions 50 mesh with the pair of differential pinions 40. As a modification not shown, the number of
デフケース２０の軸線Ｏ方向両端には１対の貫通孔２３，２４が形成される。貫通孔２３，２４には図示しない出力軸が通される。各出力軸の端部は各サイドギヤ５０と嵌合する。また図示はしなかったがデフケース２０には、デフピニオン４０およびサイドギヤ５０をデフケース２０の内部空間に組み込むための開口が形成される。
A pair of through
リングギヤ１０から回転を入力されると、通常状態でディファレンシャルギヤ装置１全体は軸線Ｏを中心として一体回転し、一対のデフピニオン４０は相対回転せず、一対のサイドピニオン５０も相対回転しない。これにより１対のサイドギヤ５０は等速回転し、ディファレンシャルギヤ装置１は上述した１対の出力軸に等速回転を出力する。これに対しいずれか一方の出力軸が回転数を規制される等の理由により１対のサイドギヤ５０に回転差が与えられると、デフピニオン４０が自転して、１対のサイドギヤ５０に高回転および低回転をそれぞれ出力する。
When the rotation is input from the
次にデフケース２０とリングギヤ１０の溶接構造につき説明する。
Next, the welding structure of the
デフケース２０は、内部空間を区画する殻状のケース部２１と、ケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域から外径方向に広がるフランジ部２２を含む。ケース部２１とフランジ部２２は一体形成されることから、デフケース２０は組立体ではなく一部品である。
The
ピニオンシャフト３０はケース部２１の軸線Ｏ方向中央に配置される。ケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域とは、ケース部２１のうちピニオンシャフト３０よりも軸線Ｏ方向一方側の領域をいう。
The
フランジ部２２は軸線Ｏ方向一方端面２５および他方端面２６を有する。一方端面２５は凹部Ｂを区画する。フランジ部２２の他方端面２６は、内径側から外径側に向かうにつれて軸線Ｏ方向一方となるよう傾斜する。他方端面２６とケース部２１の軸線Ｏ方向中央の外周面は曲面Ｃで滑らかに接続する。これによりフランジ部２２の内縁部とケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域との結合部分Ａは、フランジ部２２の径方向中央領域よりも厚肉にされ、デフケース２０の剛性が大きくなる。なお凹部Ｂはフランジ部２２を薄肉にすることから、肉抜き部ともいう。軸線Ｏを含む平坦な切断面において、曲面Ｃは凹状の円弧を描く。
The
他方端面２６とケース部２１の軸線Ｏ方向中央の外周面とがなす角度θは、図１に示すように鈍角であり、好ましくは１００°≦θ≦１５０°の範囲に含まれる所定値である。かかる本実施形態によれば結合部分Ａ（立上り部）にかかる応力を分散することができ、デフケース２０の剛性及び強度をより向上できる。本実施形態ではθ＝１１５°である。角度θは、軸線Ｏに対するフランジ部２２の傾斜角を表す。
The angle θ formed between the
なお９０°＜θ＜１００°の場合、フランジ部２２が円錐形状というよりも円板形状になってしまうことからフランジ部２２を薄肉にすると剛性を確保することが困難となり好ましくない。あるいは１５０°＜θ＜１８０°の場合、フランジ部２２において必要な外径寸法を確保し難くなり、好ましくない。図示しない変形例として、フランジ部２２は軸線Ｏに直角な円板であってもよい（θ＝９０°）。
In the case of 90°<θ<100°, it is not preferable that the
一方端面２５から他方端面２６までの寸法、つまりフランジ部２２の厚みは、外径側部分および内径側部分を除き一定である。フランジ部２２の外径側部分および内径側部分は、厚み一定の径方向中央領域よりも厚肉にされる。具体的にはフランジ部２２の一方端面２５には環状突条２２ａが立設される。
The dimension from one
環状突条２２ａは、フランジ部２２の外縁部２２ｃよりも内径側に配置され、外縁部２２ｃよりも軸線Ｏ方向一方へ突出し、フランジ部２２の全周に亘って延びて軸線Ｏを包囲する。また環状突条２２ａは、リングギヤ１０のリング部１１に包囲される。リングギヤ１０は、リング部１１の外径側に形成される多数のギヤ歯１０ｔを有する平歯車あるいははすば歯車である。図示しない変形例としてリングギヤ１０は傘歯車であってもよい。リング部１１は、ギヤ歯１０ｔの歯底部分１０ｇから内径側に突出する内向きフランジである。歯底部分１０ｇは、リムのように全周に亘って延びる。ギヤ歯１０ｔと歯底部分１０ｇとリング部１１は一体形成される。図１に示すようにリング部１１は、ギヤ歯１０ｔの歯幅よりも小さな厚み寸法を有し、軸線Ｏに対して直角な環状の平板であり、リングギヤ１０の軸線Ｏ方向中央部に配置される。リングギヤ１０のギヤ歯１０ｔおよび歯底部分１０ｇの断面とリング部１１の断面は、図１に示すようにＴ字状である。
The
環状突条２２ａの外周面とリング部１１の内周面は、溶接部６０で接合される。溶接部６０は、溶接作業によって軸線Ｏ方向一方から環状突条２２ａの外周面とリング部１１の内周面との隙間で溶接金属が凝固したものであり、リングギヤ１０およびデフケース２０の全周に亘って延びる。溶接部６０はケース部２１の軸線Ｏ方向他方から一方に向かう程、径方向厚みが大きくなる開先形状である。
The outer peripheral surface of the
ここでリングギヤ１０とデフケース２０の接合方法につき附言する。両者の接合は、まずリングギヤ１０の中心孔にデフケース２０を圧入する圧入工程と、次に両者をレーザ溶接する溶接工程によって実現される。
Here, a method of joining the
デフケース２０のフランジ部２２にあっては、環状突条２２ａの外周面が、軸線Ｏ方向他方（根元側）から一方（先端側）に向かって先細となるテーパに形成される。また環状突条２２ａは根元側でフランジ状の外縁部２２ｃと一体結合する。リングギヤ１０にあっては、リング部１１の内周面が軸線Ｏ方向他方から一方に向かって拡径するテーパ孔に形成される。
In the
まず圧入工程では、リングギヤ１０の中心孔に、軸線Ｏ方向一方から環状突条２２ａを圧入し、外縁部２２ｃを全周に亘ってリング部１１に突き当てる。そうすると上述したリング部１１の内周面の軸線Ｏ方向他方端が環状突条２２ａの外周面の軸線Ｏ方向他方端に全周に亘って嵌合し、リングギヤ１０とデフケース２０の軸線同士が一致して軸線Ｏを構成し、リングギヤ１０はデフケース２０に対して位置決めされる。このときリング部１１の内周面の軸線Ｏ方向一方端と環状突条２２ａの外周面の軸線Ｏ方向一方端は隙間を介して対面してもよい。
First, in the press-fitting process, the
次の溶接工程では、リング部１１の内周面および環状突条２２ａの外周面に対して、軸線Ｏ方向一方からレーザ溶接を施す。レーザ溶接は所定の周方向位置から周方向に実行され、当該所定の周方向位置に帰着するまで３６０°全周に対して施される。これによりリング部１１の内周面および環状突条２２ａの外周面は、両者の対向領域全体に亘って溶け込み、溶金部が形成される。かかる溶金部は、図面において溶接部６０として表される。
In the next welding step, laser welding is applied to the inner peripheral surface of the
リング部１１の軸線Ｏ方向他方端面１２は、フランジ部２２の外縁部２２ｃと軸線Ｏ方向に当接する。リング部１１の軸線Ｏ方向一方端面１３は環状突条２２ａの先端面と共通な平面を構成する。ただし、この共通平面からみて、リング部１１と環状突条２２ａの境界をなす溶接部６０は盛り上がるため、一方端面１３と環状突条２２ａの先端面は不連続になる。外縁部２２ｃはデフケース２０の全周に亘って延びることが好ましいが、周方向一部が間欠していてもよい。
The
図２はリングギヤ１０とデフケース２０の溶接構造の外観を示す斜視図であり、ケース部２１の軸線Ｏ方向他方領域とリングギヤ１０の各歯を図略し、リングギヤ１０の歯先円を一点鎖線で表す。
FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the welded structure of the
内周面２２ａ１と、フランジ部２２の一方端面２５と、ケース部２１の軸線方向一方領域における外周面は、軸線方向一方へ開口する凹部Ｂを区画する。フランジ部２２の一方端面２５およびケース部２１の外周面には複数のリブ２７が形成される。リブ２７は軸線Ｏを中心として放射状に延びる突条であり、凹部Ｂに収容される。
The inner peripheral surface 22a1, the one
ところで本実施形態のデフケース２０は、同軸配置される１対のサイドギヤ５０，５０に回転差を与えるディファレンシャルギヤ装置１に用いられ、１対のサイドギヤ５０，５０および１対のサイドギヤ５０，５０と噛合するデフピニオン４０，４０を収容するための空間を区画するケース部２１と、ケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域から外径方向に広がるフランジ部２２と、フランジ部２２の外縁部２２ｃよりも内径側に一体形成されて軸線Ｏ方向一方へ突出する環状突条２２ａと、リング部１１およびリング部１１に形成されて周方向に整列する多数のギヤ歯１０ｔを有し、リング部１１の内周面が環状突条２２ａの外周面と対面するとともにリング部１１の軸線Ｏ方向端部がフランジ部２２の外縁部２２ｃと当接するリングギヤ１０と、環状突条２２ａの外周面およびリング部１１の内周面を結合する溶接部６０とを備え、溶接部６０はケース部２１の軸線Ｏ方向他方から一方に向かう程、径方向厚みが大きくなる開先形状であり、環状突条２２ａの内周面２２ａ１とフランジ部２２の軸線Ｏ方向一方端面２５とケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域における外周面は、軸線Ｏ方向一方へ開口する凹部Ｂを区画する。かかる実施形態によれば、凹部Ｂを大きくし、フランジ部２２を薄肉にし、環状突条２２ａの径方向厚みを小さくして、溶接部６０に生じる溶接残留応力を低減することができる。したがって溶接部６０の溶接割れを防止することができる。
By the way, the
また本実施形態によれば、溶接部６０の軸線方向寸法を長くし、フランジ部２２の内径側領域と環状突条２２ａと外縁部２２ｃを一体形成してフランジ部２２の剛性を大きくできることから、デフケース２０およびリングギヤ１０を結合してなる結合体の強度を確保することができ、ディファレンシャルギヤ装置１に要求されるトルク伝達能力、耐久性、および信頼性を確保することができる。
Further, according to the present embodiment, since the axial dimension of the welded
また本実施形態によれば、ケース部２１およびフランジ部２２は一体形成されることから、ケース部２１およびフランジ部２２をボルト等で締結する構造と比較してデフケース２０の軽量化と剛性の向上を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また本実施形態によれば、フランジ部２２は傾斜角θで、内径側から外径側に向かうにつれて軸線Ｏ方向一方へ傾斜することから、フランジ部２２は中空の円錐形状になり、フランジ部２２の軽量化と剛性の向上を図ることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
また本実施形態によれば、環状突条２２ａの内周面２２ａ１とフランジ部２２の一方端面２５とケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域の外周面に形成されるリブ２７をさらに有する。これによりデフケース２０の剛性が益々大きくなり、ディファレンシャルギヤ装置１の耐久性が向上する。
Further, according to the present embodiment, there is further provided a
次に本発明のフランジ部の各寸法を詳細に説明する。 Next, each dimension of the flange portion of the present invention will be described in detail.
図３はリングギヤ１０とデフケース２０の溶接構造を示す拡大縦断面図である。溶接部６０は、ケース部２１の軸線方向他方から一方に向かう程、径方向厚みが大きくなる開先形状である。また溶接部６０は、フランジ部２２の全周に亘って延びる。フランジ部２２の一方端面２５と環状突条２２ａの内周面２２ａ１は曲面Ｄで滑らかに接続する。内周面２２ａ１は略円筒面である。すなわち軸線Ｏに対して勾配０°の円筒面であってもよいし、あるいは僅かな勾配（０．５°から５°までの範囲に含まれる勾配）を有するテーパ孔面であってもよい。本実施形態では１．５°の勾配を設ける。軸線Ｏを含む平坦な切断面において、曲面Ｄは凹状の円弧を描く。
FIG. 3 is an enlarged vertical sectional view showing a welded structure of the
外縁部２２ｃの軸線Ｏ方向一方端面は、外径側で平坦面２２ｂとされ、内径側で肉ヌスミ２２ｄとされ、環状突条２２ａの外周面と、肉ヌスミ２２ｄと、平坦面２２ｂは、この順序で連続する。平坦面２２ｂは、リング部１１の軸線Ｏ方向他方端面１２と面接触する。
One end surface of the
軸線Ｏを含む切断面において、溶接部６０の開先中心Ｇは、図３に一点鎖線で示す直線であり、軸線Ｏと平行である。溶接部６０の軸線Ｏ方向他端における開先中心Ｇから環状突条２２ａの内周面２２ａ１までの径方向寸法をｔとする。ここで附言すると径方向寸法ｔは、環状突条２２ａをリング部１１に溶接する前の圧入工程における環状突条２２ａの根元部の径方向厚みに一致する。また開先中心Ｇは、環状突条２２ａをリング部１１に圧入する（図示せず）ことによって互いに密着する箇所の径方向位置を表す。
On the cut surface including the axis O, the groove center G of the welded
溶接部６０の軸線Ｏ方向寸法をｗとする。軸線Ｏ方向寸法ｗは、一方端面１３から他方端面１２までのリング部１１の厚み寸法に等しい。基準直線Ｅで示すように一方端面１３は環状突条２２ａの先端面と面一にされる。基準直線Ｆは、他方端面１２と一致し、基準直線Ｅと平行な直線である。軸線Ｏ方向寸法ｗは、基準直線Ｅと基準直線Ｆの間隔を表す。径方向寸法ｔは、基準直線Ｆにおける環状突条２２ａの肉厚を表す。なお基準直線Ｅと基準直線Ｆは軸線Ｏ（図１）と直交する。基準直線Ｆと内周面２２ａ１の交差箇所を通り、軸線Ｏと平行な直線を基準直線Ｌとする。径方向寸法ｔは、基準直線Ｌと基準直線Ｇの間隔を表す。
The dimension of the welded
フランジ部２２の一方端面２５と環状突条２２ａの内周面２２ａ１との交差箇所Ｊから環状突条２２ａの軸線Ｏ方向一方端までの軸線Ｏ方向寸法をｈとする。本実施形態では円弧状に窪んだ曲面Ｄで内周面２２ａ１と一方端面２５を滑らかに接続するため、交差箇所Ｊは曲面Ｄよりも壁側に埋没する。交差箇所Ｊを通り、軸線Ｏと平行な直線を基準直線Ｉとする。交差箇所Ｊを通り、軸線Ｏと直角な直線を、基準直線Ｋとする。軸線Ｏ方向寸法ｈは、基準直線Ｅと基準直線Ｋの間隔を表す。
The dimension in the axis O direction from the intersection J of the one
内周面２２ａ１は軸線Ｏ方向一方側（凹部Ｂの開口側）に向かう程拡径するテーパ孔を構成するため、基準直線Ｌは基準直線Ｉよりも外径側に位置する。図示しない変形例として、内周面２２ａ１に勾配をつけないで、基準直線Ｌと基準直線Ｉを一致させてもよい。 Since the inner peripheral surface 22a1 forms a tapered hole whose diameter increases toward one side in the axis O direction (the opening side of the recess B), the reference straight line L is located on the outer diameter side of the reference straight line I. As a modification (not shown), the reference straight line L and the reference straight line I may be made to coincide with each other without providing the inner peripheral surface 22a1 with a gradient.
本実施形態はｔ≦ｗ≦ｈの関係を満たす。具体的にはｈ＝１．８３ｗである。 In this embodiment, the relationship of t≦w≦h is satisfied. Specifically, h=1.83w.
かかる本実施形態によれば、溶接部６０に生じる残留応力が益々低減されるばかりでなく、デフケース２０の剛性の向上と、デフケース２０の軽量化を同時に実現することができる。したがって溶接部６０に溶接割れが発生することを防止できる。
According to the present embodiment, not only the residual stress generated in the welded
凹部Ｂの存在によって、フランジ部２２は薄肉に形成される。フランジ部２２の肉厚寸法ｓは特に限定されないが、ｗ≦ｓ≦ｈの関係を満たすことが好ましい。ｓ＜ｗの場合、フランジ部２２の強度を確保することが困難になるからである。ｈ＜ｓの場合、溶接金属に残留する応力の低減が困難になり、デフケース２０が重くなるためである。
Due to the presence of the recess B, the
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。本発明の他の実施形態として、ｔ≦ｗ≦ｈの関係を満たさないものであってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiments. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range as or equivalent to the present invention. As another embodiment of the present invention, the relationship of t≦w≦h may not be satisfied.
溶接部に発生する残留応力の低減のため、他の実施形態は、例えば０．５ｗ≦ｈ≦３ｗの関係を満たすか、あるいは０．５ｗ≦ｔ≦５ｗを満たせばよい。本発明の図示しない変形例は、ｔ＝１．１７ｗとされる。これらの範囲を超える場合、溶接に発生する残留応力の低減が困難になる。 In order to reduce the residual stress generated in the welded portion, in another embodiment, for example, the relationship of 0.5w≦h≦3w or the relationship of 0.5w≦t≦5w may be satisfied. In a modified example (not shown) of the present invention, t=1.17w. When it exceeds these ranges, it becomes difficult to reduce the residual stress generated in welding.
この発明になるリングギヤとデフケースとの溶接構造は、左右輪を有する車両において有利に利用される。 The welded structure of the ring gear and the differential case according to the present invention is advantageously used in a vehicle having left and right wheels.
１ ディファレンシャルギヤ装置、 １０ リングギヤ、
１０ｇ 歯底部分、 １０ｔ ギヤ歯、 １１ リング部、
１２ 他方端面、 １３ 一方端面、 ２０ デフケース、
２１ ケース部、 ２２ フランジ部、 ２２ａ１ 内周面、
２２ａ 環状突条、 ２２ｂ 平坦面、 ２２ｃ 外縁部、
２２ｄ 肉ヌスミ、 ２３，２４ 貫通孔、 ２５ 一方端面、
２６ 他方端面、 ２７ リブ、 ３０ ピニオンシャフト、
４０ デフピニオン、 ５０ サイドギヤ、 ６０ 溶接部、
Ａ 結合部分、 Ｂ 凹部（肉抜き部）、 Ｃ，Ｄ 曲面、
Ｅ，Ｆ，Ｉ，Ｋ，Ｌ 基準直線、 Ｇ 開先中心、
Ｊ 交差箇所、 Ｏ リングギヤおよびデフケースの軸線、
θ フランジ部の傾斜角度。
1 differential gear device, 10 ring gear,
10g bottom part, 10t gear tooth, 11 ring part,
12 other end face, 13 one end face, 20 differential case,
21 case part, 22 flange part, 22a1 inner peripheral surface,
22a annular protrusion, 22b flat surface, 22c outer edge portion,
22d meat slime, 23,24 through hole, 25 one end face,
26 other end surface, 27 ribs, 30 pinion shaft,
40 differential pinion, 50 side gear, 60 weld,
A connecting part, B concave part (thinning part), C, D curved surface,
E, F, I, K, L reference straight line, G groove center,
J intersection, O ring gear and differential case axis,
θ Flange inclination angle.
Claims (4)
前記１対のサイドギヤおよび前記１対のサイドギヤと噛合するデフピニオンを収容するための空間を区画するケース部、前記ケース部の軸線方向一方領域から外径方向に広がるフランジ部、および前記フランジ部の外縁部よりも内径側に一体形成されて前記フランジ部の軸線方向一方端面から軸線方向一方へさらに突出する環状突条を有するデフケースと、
リング部および前記リング部に形成されて周方向に整列する多数のギヤ歯を有し、前記リング部の内周面が前記環状突条の外周面と対面するとともに前記リング部の軸線方向他方端面が前記フランジ部の前記外縁部と当接するリングギヤと、
前記環状突条の前記外周面および前記リング部の前記内周面を結合する溶接部とを備え、
前記溶接部は、前記ケース部の軸線方向他方から一方に向かう程、径方向厚みが大きくなる開先形状であり、
前記環状突条の内周面と前記フランジ部の軸線方向一方端面と前記ケース部の軸線方向一方領域における外周面は、軸線方向一方へ開口する凹部を区画する、デフケースとリングギヤの溶接構造。 Used in a differential gear device that gives a rotation difference to a pair of coaxially arranged side gears,
A case portion that defines a space for accommodating the pair of side gears and a differential pinion that meshes with the pair of side gears, a flange portion that extends radially outward from one axial direction region of the case portion, and an outer edge of the flange portion. A diff case having an annular protrusion that is integrally formed on the inner diameter side of the portion and further projects from the one axial end surface of the flange portion to the one axial direction ,
A ring portion and a large number of gear teeth formed in the ring portion and aligned in the circumferential direction, the inner peripheral surface of the ring portion faces the outer peripheral surface of the annular ridge, and the other end surface in the axial direction of the ring portion. A ring gear that is in contact with the outer edge portion of the flange portion,
A welded portion connecting the outer peripheral surface of the annular protrusion and the inner peripheral surface of the ring portion,
The welded portion has a groove shape in which the thickness in the radial direction increases from the other side in the axial direction of the case portion toward one side,
A welding structure for a differential case and a ring gear, wherein an inner peripheral surface of the annular projection, one end surface in the axial direction of the flange portion, and an outer peripheral surface in one area in the axial direction of the case portion define a recess opening in one axial direction.
The welded structure for a differential case and a ring gear according to any one of claims 1 to 3, wherein the flange portion inclines in one axial direction from the inner diameter side toward the outer diameter side.
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