CN109654193A - 车辆差速装置及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆差速装置及其焊接方法。车辆差速装置包括差速器壳，齿圈，以及定位在抵接表面上的焊接部，在所述抵接表面处所述差速器壳与所述齿圈彼此接触。所述焊接部构造为将所述差速器壳与所述齿圈接合，用于所述差速器壳与所述齿圈围绕所述车辆差速装置的旋转轴的一体旋转。所述焊接部包括沿着围绕所述旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。

Description

车辆差速装置及其焊接方法
技术领域
本发明涉及一种车辆差速装置及其焊接方法。本发明涉及一种容易减小尺寸的轻量车辆差速装置结构。
背景技术
为了燃油经济性的提高，期望车辆差速装置的减重。例如，在日本未审查专利申请公开第2010-207850号(JP 2010-207850A)中公开的差速装置中，差速器壳与齿圈之间的抵接表面通过在整周焊接而接合。结果，能够通过去除用于将差速器壳与齿圈紧固的螺栓而实现减重，并且由于不需要螺栓紧固位置而便于尺寸减小。能够由上述内容实现燃油经济性的提高。
发明内容
差速器壳由于其复杂的形状而通过铸造形成。为了流动性等，诸如相对富含碳的球墨铸铁的铸铁(FCD：JIS标准)被广泛地用作差速器壳的材料。在基于铸铁的差速器壳与钢齿圈在旋转轴的周向的整周焊接的情况下，可能从诸如气孔、裂缝以及差速器壳与齿圈之间的焊接部中的钻孔的铸造缺陷产生裂缝，从而导致焊接部的部分缺失。
本发明提供一种车辆差速装置及其焊接方法，其能够进一步抑制容易在差速器壳与齿圈之间的焊接部中产生、并且始于材料中的缺陷的裂缝产生。
本发明的第一方案涉及一种车辆差速装置，其包括差速器壳、齿圈以及定位在抵接表面上的焊接部，在所述抵接表面处所述差速器壳与所述齿圈彼此接触。所述焊接部构造为将所述差速器壳与所述齿圈接合，用于所述差速器壳与所述齿圈围绕所述车辆差速装置的旋转轴的一体旋转。所述焊接部包括沿着围绕所述旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。
在根据本发明的第一方案的车辆差速装置中，所述差速器壳与所述齿圈中的至少一个可以具有在所述抵接表面中沿着围绕所述旋转轴的所述周向的多个凹陷部，在所述多个凹陷部处所述差速器壳与所述齿圈彼此不抵接。所述焊接表面可以定位在所述差速器壳与所述齿圈之间的除了所述凹陷部以外的所述抵接表面上。
在根据本发明的第一方案的车辆差速装置中，所述差速器壳可以由铸铁材料形成。
本发明的第二方案涉及一种用于包括差速器壳和齿圈的车辆差速装置的焊接方法。所述焊接方法包括：通过焊接形成定位在抵接表面上的焊接部，在所述抵接表面处所述差速器壳与所述齿圈彼此接触。所述焊接部将所述差速器壳与所述齿圈接合，用于所述差速器壳与所述齿圈围绕所述车辆差速装置的旋转轴的一体旋转。所述焊接部包括沿着围绕所述旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。
在根据本发明的第二方案的焊接方法中，所述焊接部可以通过电子束焊接或激光束焊接形成。
根据本发明的第一方案，车辆差速装置设置有差速器壳、齿圈以及定位在抵接表面上的焊接部，在所述抵接表面处差速器壳与齿圈彼此接触。焊接部构造为将差速器壳与齿圈接合，用于差速器壳与齿圈围绕旋转轴的一体旋转，并且焊接部包括沿着围绕旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。结果，即使当在焊接表面中产生裂缝时，由于焊接表面与焊接表面之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面中的裂缝向相邻的焊接表面的发展。
根据本发明的第一方案，差速器壳与齿圈中的至少一个具有在抵接表面中沿着围绕旋转轴的周向的凹陷部，在所述凹陷部处差速器壳与齿圈彼此不抵接。焊接表面定位在差速器壳与齿圈之间的除了凹陷部以外的抵接表面上。结果，即使当在焊接表面中产生裂缝时，由于焊接表面与焊接表面之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面中的裂缝向相邻的焊接表面的发展，通过改变焊接表面与未焊接表面之间的界面的形状(即，凹陷部的形状)，能够进一步抑制由于焊接而在焊接表面与未焊接表面之间的界面中产生的应力。
根据本发明的第一方案，差速器壳由铸铁材料形成。在上述结构中，同样在由在焊接期间容易引起在焊接表面中产生裂缝的铸铁材料形成的差速器壳中，进一步抑制了焊接表面中的裂缝发展。
根据本发明的第二方案，用于包括差速器壳和齿圈的车辆差速装置的焊接方法包括：通过焊接形成定位在抵接表面上的焊接部，在抵接表面处差速器壳与齿圈彼此接触。焊接部将差速器壳与齿圈接合，用于差速器壳与齿圈围绕车辆差速装置的旋转轴的一体旋转。焊接部包括沿着围绕旋转轴的周向以预定间隔定位的焊接表面。结果，即使当在焊接表面中产生裂缝时，由于焊接表面与焊接表面之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面中的裂缝向相邻的焊接表面的发展。
根据本发明的第二方案，焊接部通过电子束焊接或激光束焊接形成。通过电子束焊接或激光束焊接的使用，在焊接表面中容易不发生裂缝，并且能够执行满意的焊接。
附图说明
将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、益处以及技术和工业方面的重要性，其中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中：
图1为图示出应用了本发明的车辆差速装置的示意性构造图解；
图2为图示出布置在图1所示的差速装置中的差速器壳与齿圈的示例的图解；
图3为从III侧观看图2所示的齿圈的焊接表面的图解；
图4为从外周侧观看图2所示的差速器壳与在抵接表面中具有凹陷部的齿圈之间的焊接表面的示例的图解；以及
图5为从外周侧观看图2所示的差速器壳与具有平坦抵接表面的齿圈之间的焊接表面的示例的图解。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述本发明的示例。在下面的示例中，附图被适当地简化或修改，并且各个部件的尺寸比例、形状等不需要以准确的方式画出。
图1为示意性地图示出适当地应用了本发明的车辆差速装置10的概略图解。图1所示的车辆差速装置10例如布置为对应于作为驱动轮的一对右后轮12r和左后轮12l。车辆差速装置10为将经由输入轴(驱动小齿轮轴)输入的驱动力分配至后轮12r、12l同时允许后轮12r、12l的差速旋转的差速齿轮装置。虽然在呈现的示例中驱动轮为后轮12，但同样适用于前轮为驱动轮的情况。输入轴14例如经由万向节连接至传动轴的轴端。输入轴14构造为使得由驱动力源(未图示)输出的驱动力经由变速器、传动轴等传递至输入轴14。
车辆差速装置10设置有输入轴14、小直径锥齿轮20、差速器壳26、齿圈28、小齿轮轴30、一对侧齿轮32r、32l(当未特别区分时，在下文中称作“侧齿轮32”)以及一对小齿轮34，其中，所述输入轴14在作为非旋转构件的外壳16中经由轴承18由外壳16能够旋转地支撑，所述小直径锥齿轮20形成在外壳16的内部侧的输入轴14的端部，所述差速器壳26围绕作为正交于输入轴14的车轴36r、36l的轴中心线的第一旋转轴C1(对应于旋转轴，在下文中称作“第一旋转轴C1”)经由轴承22和轴承24由外壳16能够旋转地支撑，所述齿圈28固定至差速器壳26并且与小直径锥齿轮20啮合，所述小齿轮轴30以正交于第一旋转轴C1的姿态固定至差速器壳26，所述一对侧齿轮32r、32l在跨过小齿轮轴30而彼此面对的情况下由差速器壳26能够围绕第一旋转轴C1能够旋转地(能够自转地)支撑，所述一对小齿轮34通过被小齿轮轴30贯通而由小齿轮轴30能够旋转地(能够自转地)支撑并且分别与侧齿轮32r、32l啮合。
在车辆差速装置10中，侧齿轮32l和侧齿轮32r连接至分别驱动左后轮12l和右后轮12r的左轮车轴36l和右轮车轴36r(当未特别区分时，在下文中简称为“车轴”)。用于润滑各部件的润滑油密封在外壳16中。因此，油密封件38布置在轴承18附近的输入轴14和外壳16之间。油密封件40布置在轴承22附近的车轴36l和外壳16之间。油密封件42布置在轴承24附近的车轴36r和外壳16之间。结果，防止了在外壳16中积累的润滑油的外流。外壳16中的虚线例示了存储在外壳16的底部中的润滑油的液面17。由于齿圈28的旋转的结果，润滑油被带起并且被供给至诸如外壳16中的车轴36、侧齿轮32以及小齿轮34的各个部件。
图2为图示出差速器壳26和差速器壳的内部以及齿圈28的构造的截面图。在图2中图示出的是第一旋转轴C1及其上部。第一旋转轴C1下方的部分具有与图2所示的上部几乎相同的形状。齿圈28在抵接表面52上与差速器壳26抵接，并且通过焊接接合至差速器壳26。差速器壳26围绕车轴36的第一旋转轴C1经由轴承22、24由外壳16支撑，并且由于与齿圈28啮合的小直径锥齿轮20的旋转的结果，齿圈28与差速器壳26围绕作为其旋转中心的第一旋转轴C1一体地旋转。车轴支撑孔50、油槽60、小齿轮轴30、小齿轮34以及侧齿轮32r、32l形成在差速器壳26中，其中，所述车轴支撑孔50沿第一旋转轴C1方向贯通差速器壳26并且能够旋转地支撑装配在其中的车轴36，所述油槽60将润滑油供给至车轴支撑孔50与车轴36之间的空间，所述小齿轮轴30具有正交于第一旋转轴C1的第二旋转轴C2并且能够旋转地保持在差速器壳26中，所述小齿轮34由小齿轮轴30能够围绕第二旋转轴C2旋转地支撑，所述侧齿轮32r、32l与小齿轮34啮合并且在彼此面对的状态下能够旋转地支撑在差速器壳26中。垫圈44装配在侧齿轮32r、32l与差速器壳26之间。在车辆在行驶期间转弯的情况下，即，在旋转发生在小齿轮34中并且相对于侧齿轮32r、32l发生差速的情况下，由保持在垫圈的两表面上的润滑油抑制归结于差速器壳26与侧齿轮32r、32l之间的转速差的摩擦。
图3所示的为从图2中的III侧观看齿圈28的多个(在本示例中为16个)抵接表面52(即，齿圈28与差速器壳26之间的接触表面)的形状。如图2所示，仅仅图示出了第一旋转轴C1的上侧，并且省略了其下侧。齿圈28的抵接表面52具有凹陷部56，所述凹陷部56围绕第一旋转轴C1沿周向以有规律的间隔从第一旋转轴C1沿径向形成，并且不与形成在抵接表面52之间的凹陷部56中的齿圈28抵接。因此，齿圈28与差速器壳26在除了凹陷部56以外的抵接表面52中通过焊接表面54接合。
为了材料流动性等，诸如带有至少2％的碳含量的球墨铸铁(FCD：JIS标准)的铸铁被用于差速器壳26。用于齿圈28的例如为由作为低碳钢的SCM材料(JIS标准)或S09CK(JIS标准)的渗碳处理获得的钢构件，或者为如下构件：通过为了加工性改进而在球墨铸铁上进行的热处理，在其上进行的切齿，以及随后在切齿后的部件上进行的表面硬化淬火而获得的构件。
图4为放大图，其中在齿圈28的抵接表面52上进行凹陷部56的加工以及在焊接表面54上进行与差速器壳26的焊接所处的部分，即，从第一旋转轴C1的外周侧观看的齿圈28与差速器壳26之间的焊接表面54。电子束焊接、激光焊接、热焊接、金属惰性气体(MIG)焊接等被用于铸铁焊接。根据现有技术，在齿圈28与差速器壳26的焊接期间，在第一旋转轴C1的周向的整周上进行连续的焊接。铸铁具有诸如包括在铸铁中的气孔、裂缝以及钻孔的缺陷，在焊接期间由上述缺陷产生裂缝，并且由于上述裂缝的发展，可能会妨碍车辆差速装置10的动力传输。在图4所示的焊接期间，由凹陷部56进行间歇的焊接，在凹陷部56上不进行焊接，并且由未焊接的部分进一步抑制裂缝发展。
根据本示例的车辆差速装置10设置有差速器壳26、齿圈28以及定位在差速器壳26与齿圈28彼此接触的抵接表面52上的焊接部。焊接部构造为将差速器壳26与齿圈28接合，用于差速器壳26与齿圈28围绕车辆差速装置10的第一旋转轴C1的一体旋转，并且焊接部包括沿着围绕第一旋转轴C1的周向以预定间隔定位的焊接表面54。结果，即使当在焊接表面54中产生裂缝时，由于焊接表面54与其他焊接表面54之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面54中的裂缝向相邻的焊接表面54的发展。
根据本示例，差速器壳26和齿圈28中的至少一个具有凹陷部56，在抵接表面52中，在所述凹陷部56处差速器壳26与齿圈28沿着围绕第一旋转轴C1的周向不彼此抵接。焊接表面54定位在差速器壳26与齿圈28之间的除了凹陷部56以外的抵接表面52上。结果，即使当在焊接表面54中产生裂缝时，由于焊接表面54与其他焊接表面54之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面中的裂缝向相邻的焊接表面54的发展，并且通过改变焊接表面54与未焊接表面之间的界面的形状(即，凹陷部56的形状)，能够进一步抑制由于焊接而在焊接表面54与未焊接表面之间的界面中产生的应力。
根据本示例，差速器壳26由铸铁材料形成。在上述结构中，同样在由在焊接期间容易引起在焊接表面54中产生裂缝的铸铁材料形成的差速器壳26中，通过未焊接表面进一步抑制了焊接表面54中的裂缝发展。
根据本示例，用于包括差速器壳26和齿圈28的车辆差速装置10的焊接方法包括：通过焊接形成定位在抵接表面52上的焊接部，在抵接表面52处差速器壳26与齿圈28彼此接触。焊接部将差速器壳26与齿圈28接合，用于差速器壳26与齿圈28围绕车辆差速装置10的第一旋转轴C1的一体旋转。焊接部包括沿着围绕第一旋转轴C1的周向以预定间隔定位的焊接表面54。结果，即使当在焊接表面54中产生裂缝时，由于焊接表面54与其他焊接表面54之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面54中的裂缝向相邻的焊接表面54的发展。
根据本示例，焊接部通过电子束焊接或激光束焊接形成。通过电子束焊接或激光束焊接的使用，在焊接表面54中容易不发生裂缝，并且能够执行满意的焊接。
虽然在上述示例中凹陷部布置在齿圈28中，但凹陷部可以改为布置在差速器壳26中。替代地，凹陷部56可以布置在齿圈28和差速器壳中的每个中。另外，齿圈28的凹陷部56和差速器壳的凹陷部56能够安装在围绕第一旋转轴C1的辐射线上的基本上相同的面对位置，或安装在非面对位置。
虽然在上述示例中除了凹陷部56以外的全部抵接表面52被焊接，但也可以由除了凹陷部56以外的抵接表面52的一部分的焊接来布置部分未焊接的部分。
将在下文中描述本发明的另一个示例。在接下来的描述中，相同的附图标记将用于指代两个示例的共有部件，并且将省略其描述。
在图5中图示出了差速器壳26与齿圈28之间的抵接表面52。虽然在上述示例中凹陷部56在抵接表面52上布置在差速器壳26和齿圈28中的至少一个中，但本示例不用于上述示例之处在于，凹陷部56既不布置在差速器壳26中也不布置在齿圈28中。在本示例中，焊接由抵接表面52的被焊接的一部分执行，即，沿着第一旋转轴C1的周向有间隔地执行。
根据本示例的车辆差速装置10设置有差速器壳26、齿圈28以及定位在抵接表面52上的焊接部，在所述焊接部处差速器壳26与齿圈28彼此接触。焊接部构造为将差速器壳26与齿圈28接合，用于差速器壳26与齿圈28围绕第一旋转轴C1的一体旋转，并且焊接部包括沿着围绕第一旋转轴C1的周向以预定间隔定位的焊接表面54。结果，即使当在焊接表面54中产生裂缝时，由于焊接表面54与其他焊接表面54之间的未焊接的间隙的出现，进一步抑制了焊接表面54中的裂缝向相邻的焊接表面54的发展。
虽然以上已经参照附图描述了本发明的示例，但本发明并不限于仅仅作为实施例的上述实施例。基于本领域技术人员的知识能够以各种修改和改进的方式实施本发明。

Claims (5)

1.一种车辆差速装置，其特征在于包括：
差速器壳；
齿圈；以及
焊接部，其定位在抵接表面上，在所述抵接表面处所述差速器壳与所述齿圈彼此接触，所述焊接部构造为将所述差速器壳与所述齿圈接合，用于所述差速器壳与所述齿圈围绕所述车辆差速装置的旋转轴的一体旋转，并且所述焊接部包括沿着围绕所述旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。
2.根据权利要求1所述的车辆差速装置，其特征在于：
所述差速器壳与所述齿圈中的至少一个具有在所述抵接表面中沿着围绕所述旋转轴的所述周向的多个凹陷部，在所述多个凹陷部处所述差速器壳与所述齿圈彼此不抵接；并且
所述焊接表面定位在所述差速器壳与所述齿圈之间的除了所述凹陷部以外的所述抵接表面上。
3.根据权利要求1或2所述的车辆差速装置，其特征在于所述差速器壳由铸铁材料形成。
4.一种用于包括差速器壳和齿圈的车辆差速装置的焊接方法，所述焊接方法的特征在于包括：通过焊接形成定位在抵接表面上的焊接部，在所述抵接表面处所述差速器壳与所述齿圈彼此接触，所述焊接部将所述差速器壳与所述齿圈接合，用于所述差速器壳与所述齿圈围绕所述车辆差速装置的旋转轴的一体旋转，并且所述焊接部包括沿着围绕所述旋转轴的周向以预定间隔定位的多个焊接表面。
5.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于所述焊接部通过电子束焊接或激光束焊接形成。
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