JP2002029211A - アクスルハウジングおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶接工数および溶着部を低減し、且つ高い強度
を有するアクスルハウジングおよびその製造方法を提供
する。 【解決手段】断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部１４，１５
と中央の半円形部１６とを有する上下一対のハウジング
部材１２ａ，１２ｂを備え、Ｕ形部１４，１５同士が対
向して溶着Ｗされた左右一対の円筒部２０，２０を有
し、これらの間に位置し且つ一対の半円形部１６からな
る環状部２４の前後に、円形で一対の開口部２６，２８
が形成され、且つ開口部２６，２８の左右両側には上記
円筒部２０の溶着部Ｗが位置しているアスクルハウジン
グ１０。また、上記一方の開口部２６の外側にリング形
のフランジ３０が溶着され、他方の開口部２８にこれを
覆うほぼ半球形のカバー３４が固定されていると共に、
上記円筒部２０の外側端に同軸心でパイプ状のチューブ
エンド３５がそれぞれ連結されている、アスクルハウジ
ング１１も含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラックや乗用車
に用いられるリアアクスルハウジング、またはフォーク
リフトなどに用いられるフロントアクスルハウジングの
ようなアクスルハウジングおよびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トラックや大型乗用車では、エンジンの
回転力をプロペラシャフトおよびディファレンシャルギ
ア(差動ギア)を介して一対のタイヤの車軸に伝達してい
る。上記シャフトの先端部、上記ギア、および各車軸を
包囲し且つこれらを保護するため、上記リアアクスルハ
ウジングが用いられている。係るハウジングのうち、上
記ギアを収容する中央のいわゆるデフキャリアの直径が
３５０ｍｍ以上の大型のものには、図４(Ａ)に示すアク
スルハウジング４０が用いられてきた。このハウジング
４０は、図４(Ａ)に示すように、中空部４９を有する左
右一対の円筒部４１と、これらの間に位置し前後に丸い
開口部５２，５４を有する環状部４８とからなり、上下
一対のハウジング部材４２ａ，４２ｂと前後に一対ずつ
合計４個の三角板５０とを溶着ｗ１，ｗ２したものであ
る。

【０００３】ハウジング部材４２ａ，４２ｂは、図４
(Ｂ)に示すように、板厚約７ｍｍの長方形の鋼板４２か
ら、図示しないプレスによりプレス加工される。その結
果、図４(Ｂ)中の長手方向に沿って破線で示す断面Ｕ字
形の凹溝４３を有する左右一対のＵ形部４４が、図４
(Ｃ)に示すように成形され、且つ中央に半円形部４６が
成形される。この半円形部４６の内側には、断面ほぼチ
ャンネル形で且つ半円形の凹溝４７が形成される。この
際、半円形部４６の前・後壁における出隅部には、上記
プレス加工の際に薄く延ばされた褶曲辺(図示せず)が形
成されるが、強度が低く且つ形状が不揃いになる。この
ため、４つの褶曲辺をトリミングすることにより、図４
(Ｃ)に示すように、ハウジング部材４２ａ，４２ｂの半
円形部４６には、前後一対ずつの傾斜辺４６ａが形成さ
れる。図４(Ａ)に示すように、両部材４２ａ，４２ｂを
溶着ｗ１した際、上下に対向する傾斜辺４６ａ，４６ａ
間の空隙を埋めるため、図４(Ｃ)に示す複数の三角板５
０が個別に溶着ｗ２される。

【０００４】以上のようなアクスルハウジング４０で
は、鋼板４２の歩留まりが高い反面、三角板５０の溶着
ｗ２に伴い溶接工数が増え、且つ環状部４８の開口部５
２に図示しないリング形のフランジを溶接するために、
溶着部ｗ２の面削工数も多くなる。しかも、各三角板５
０の付近では、溶着部ｗ１，ｗ２が集中するため、疲労
破壊を招き易くなる場合もある、という問題があった。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上において説明
した従来の技術における問題点を解決し、溶接工数およ
び溶着部を低減し、且つ高い強度を有するアクスルハウ
ジングおよびその製造方法を提供する、ことを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、従来の三角板を用いず、上下一対のハウジ
ング部材のみによってアクスルハウジングを形成する、
ことに着想して成されたものである。即ち、本発明のア
クスルハウジングは、断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と
中央の半円形部とを有する上下一対のハウジング部材を
備え、この一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形
部同士が対向して溶着された左右一対の円筒部を有する
と共に、上記一対の円筒部の間に位置し且つ上下一対の
半円形部からなる環状部の前後に、円形で一対の開口部
が形成され、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の
溶着部(の端部)が位置している、ことを特徴とする。

【０００７】これによれば、一対のハウジング部材のみ
で形成されるため、従来に比べて溶着部が低減され且つ
全体に均一化されたアクスルハウジングとなる。このた
め、自動車にセットされた後、長期間に渉る繰り返し荷
重を受けても、応力集中が生じにくくなり、疲労強度を
高めることができるので、品質が高くて安定したアクス
ルハウジングとすることができる。

【０００８】また、前記環状部の前後における一対の開
口部のうち、一方の開口部の外側にリング形のフランジ
が溶着され、他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカ
バーが固定されていると共に、前記左右一対の円筒部の
外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンドがそれぞれ
連結されている、アクスルハウジングも含まれる。これ
によれば、内部の気密性が高いアクスルハウジングとな
るため、プロペラシャフトの先端部、ディファレンシャ
ルギア、および一対の車軸を確実に保護して包囲するこ
とができ、自動車における駆動系の機能を安定して発揮
させることが可能となる。

【０００９】一方、本発明のアクスルハウジングの製造
方法は、平面視で長方形を呈する金属板における一対の
長辺の中央に凹部を形成するか、または一対の長辺の中
央において外向きに張り出す互いに対称な一対の三角部
を形成する工程と、上記一対の金属板を個別にプレス加
工することにより、断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中
央の半円形部とを有するハウジング部材を一対成形する
工程と、この一対のハウジング部材における両側の各Ｕ
形部同士を対向して溶接することにより、左右一対の円
筒部とこれらの間に位置し且つ上下一対の半円形部から
なる環状部とを形成する工程と、を含み、上記環状部の
前後に円形で一対の開口部が形成され、且つ各開口部の
左右両側には上記円筒部の溶着部(の端部)が位置してい
る、ことを特徴とする。

【００１０】これによれば、溶接工数およびこれに伴う
溶接治具のセットや溶着部の面削などの作業が低減でき
ると共に、ハウジング全体に溶着部が分散化されるた
め、疲労強度を高めたアクスルハウジングを確実に提供
することが可能となる。尚、金属板の歩留まりは従来に
比べてやや低下するが、これを補うに十二分の上記効果
を得ることができる。上記金属板には、後述するよう
に、例えば高張力鋼板が用いられるが、これのみに限定
されものではない。

【００１１】また、前記一対の円筒部および環状部を形
成する工程の後に、この環状部の前後における一方の開
口部の外側にリング形のフランジを溶接し且つ他方の開
口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーを固定する工程
と、上記一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチ
ューブエンドをそれぞれ連結する工程と、を有する、ア
クスルハウジングの製造方法も含まれる。これによれ
ば、内部の気密性に優れ、ディファレンシャルギアや車
軸などを確実に保護するアクスルハウジングを容易に提
供することが可能となる。尚、上記カバーの固定やチュ
ーブエンドの連結には、溶接の他に、ボルト・ナットに
よる締結やネジ止めなども適用可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、本発明のア
クスルハウジング１０の斜視図、図１(Ｂ)はその正面に
おける中央部付近を示す。アクスルハウジング１０は、
図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、上下一対のハウジング部
材１２ａ，１２ｂを互いに対称に溶着Ｗしたものであ
り、中空部２２を有する左右一対の円筒部２０と、これ
らの間に位置する環状部２４とからなる。環状部２４の
前後には、円形の開口部２６，２８が形成され、且つ環
状部２４の内部の上下には断面ほぼチャンネル形で且つ
半円形の凹溝１７が形成されている。尚、ハウジング部
材１２ａ，１２ｂは、後述するように、所要厚さの高張
力鋼板を切断加工およびプレス加工することによって、
形成されている。

【００１３】図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、上下一対の
ハウジング部材１２ａ，１２ｂ中央の半円形部１６にお
ける開口部２６(２８)の左右両側には、水平な溶着部Ｗ
の端部が位置する。このため、ハウジング部材１２ａ，
１２ｂの半円形部１６には、開口部２６(２８)と水平な
溶着部Ｗとに挟まれた張り出し部１８，１８が、前後に
一対ずつ予め一体に付設されている。係る張り出し部１
８，１８を有することにより、従来の前記アクスルハウ
ジング４０のような三角板５０，５０を省略でき、後述
するように少ない溶接工数と溶接距離とにより、確実且
つ迅速にハウジング１０を製造できる。しかも、溶着部
Ｗが集中せず全体に均一に分散しているため、疲労強度
が高く安定したアクスルハウジング１０とすることがで
きる。

【００１４】図１(Ｃ)は、上記ハウジング１０にフラン
ジ３０、カバー３４、および一対のチューブエンド３５
を取り付けたアクスルハウジング１１を示す。即ち、ハ
ウジング１１は、図１(Ｃ)に示すように、前記ハウジン
グ１０の環状部２４における正面側の開口部２６の外側
面にリング形で複数のネジ孔３２を有するフランジ３０
を溶接にて固定し、且つ背面側の開口部２８側にこれを
覆い且つ外側に突出するほぼ半球形のカバー３４を図示
しないボルトなどにより固定している。フランジ３０に
は、プロペラシャフトを貫通させる図示しない円錐形の
覆いがネジ止めされ、上記カバー３４と共に、環状部２
４内に追って配置されるディファレンシァルギアを気密
性を保って保護することができる。

【００１５】また、図１(Ｃ)に示すように、左右の円筒
部２０，２０の外側端には、その中空部２２と同軸心の
チューブエンド３５，３５が溶接により連結される。チ
ューブエンド３５は、内側の円柱部３６、その中間から
張り出すリングフランジ３７、テーパ部３８、および外
側のネジ部３９からなる。係るチューブエンド３５によ
って、上記ギアに一端が連結され且つ円筒部２０および
チューブエンド３５を貫通する図示しない車軸を回転自
在に支持すると共に、アクスルハウジング１１を自動車
の懸架装置に固定したり、タイヤ側の部材と連結するこ
とができる。以上のようなアクスルハウジング１１によ
れば、前記ハウジング１０の利点と共に、内部の気密性
が高くなるため、プロペラシャフトの先端部、ディファ
レンシャルギア、および一対の車軸を確実に保護して包
囲することができ、自動車における駆動系の機能を安定
させることが可能となる。

【００１６】図２，３は、前記アクスルハウジング１
０，１１の製造方法に関する。図２(ａ)は、高張力鋼
(ＨＴ５０〜７０)からなる厚さ７ｍｍで長さ約１４００
ｍｍ、幅約４００ｍｍの鋼板(金属板)１ａを示す。この
鋼板１ａを図示しないシャー切断機により、一対の長辺
の中央を台形状に切り欠く。その結果、図２(Ａ)に示す
ように、各長辺の中央に台形状の凹部４ａを有する鋼板
２ａが得られる。これに替えて、図２(ｂ)に示すよう
に、鋼板１ａと同じ鋼種で且つこれよりもやや幅広の鋼
板(金属板)１ｂを用意し、その長辺をシャー切断機によ
り、切断加工しても良い。この結果、図２(Ｂ)に示すよ
うに、各長辺の中央に外向きに張り出し且つ互いに対称
な一対の三角部４ｂ，４ｂを有する鋼板２ｂが得られ
る。

【００１７】次に、鋼板２ａ，２ｂをプレス加工してハ
ウジング部材１２を成形する。図２(ｃ)は、この工程に
用いるプレス装置５を示す。この装置５は、断面ほぼＵ
字形で中央に半円形状の凸部６ａを下向きに有するポン
チ６と、このポンチ６を受け入れる断面Ｕ字形の凹溝８
と、その中央で上記凸部６ａを受け入れる半円形状の凹
部９とを有するダイ７とからなる。図２(Ｃ)に示すよう
に、鋼板２ａまたは鋼板２ｂをダイ７の上面に拘束した
状態で、ポンチ６をダイ７の凹溝８内に進入させ且つ凸
部６ａを凹部９内に押し込むプレス加工を行う。

【００１８】その結果、図２(Ｄ)に示すように、断面ほ
ぼＵ字形の溝１３を有する左右一対のＵ形部１４，１５
と、これらの間に位置し断面ほぼチャンネル形で半円形
の凹溝１７を有する半円形部１６とからなるハウジング
部材１２が成形される。しかも、Ｕ形部１４，１５と半
円形部１６との間には、アール辺と直線辺とからなる出
隅部を形成する張り出し部１８が前後に一対ずつ位置し
ている。これらの張り出し部１８は、前記鋼板２ａの凹
部４ａの両側の出隅部をプレスし、或いは、前記鋼板２
ｂにおける三角部４ｂ，４ｂをプレスした後、トリミン
グして形成したものである。係る張り出し部１８を一体
に有するハウジング部材１２を用いることにより、前記
図４(Ｃ)で示した従来の三角板５０を省略することがで
きる。

【００１９】次いで、図３(Ａ)に示すように、上下一対
のハウジング部材１２ａ，１２ｂを溝１３、凹溝１７同
士を対向させて互いに対称に配置し、Ｕ形部１４，１
４、半円形部１６，１６、およびＵ形部１５，１５同士
を突き合わせる。この際、上下に対向していた張り出し
部１８，１８も隣接するＵ形部１４，１５と共に互いに
突き合わせ状態で接触する。係る状態で、ハウジング部
材１２ａ，１２ｂを拘束し、Ｕ形部１４，１４およびＵ
形部１５，１５の突き合わせ面に沿って、ＭＩＧ溶接な
どを任意のパス数で施す。この場合、予め上記突き合わ
せ面に沿って、２，３箇所に仮付け溶接を行っておくと
良い。また、上記突き合わせ面の裏側には、予めカーボ
ンなどからなる長尺板の裏当て材をそれぞれ配置してお
く。更に、上記溶接は、複数の溶接ロボットを用いて自
動的に行うことも容易である。

【００２０】その結果、図３(Ｂ)に示すように、上下一
対の前記溝１３，１３からなる断面円形の中空部２２を
有する左右一対の円筒部２０，２０と、これらの間に位
置し且つ前後に円形の開口部２６，２８を有する環状部
２４とからなるアクスルハウジング１０が形成される。
また、前記Ｕ形部１４，１４およびＵ形部１５，１５の
突き合わせ面に沿って形成された溶接ビードからなる溶
着部Ｗの内端部は、開口部２６，２８の左右両側に位置
している。更に、溶着部Ｗのうち開口部２６，２８の左
右両側付近に位置する部分を平坦に面削した後、図３
(Ｂ)に示すように、正面側の開口部２６の外側面にリン
グ形で複数のネジ孔３２を有するフランジ３０を溶接に
よって固定する。一方、背面側の開口部２８の外側面に
は、これを覆うほぼ半球形のカバー３４を、そのリング
フランジ３４ａの孔３４ｂを貫通するネジやボルトによ
って固定する。この際、カバー３４と環状部２４との間
には、リングパッキンを挟持する。この結果、少ない上
記溶着部Ｗとも相まって環状部２４の内部の気密性が確
保される。

【００２１】加えて、図３(Ｂ)に示すように、円筒部２
０，２０の外側端に、チューブエンド３５の円柱部３６
を同軸心にして突き合わせ、溶接により個別に連結す
る。その結果、前記図１(Ｃ)に示したアクスルハウジン
グ１１を得ることができる。以上の図２，３に示した製
造方法によれば、前記図４にて示した従来の方法に比
べ、鋼板１ａ，１ｂの歩留まりはやや低下するが、三角
板５０を省略できると共に、溶接(Ｗ)長さを約２５％程
度短くでき、裏当て治具も少なくして溶接作業を少ない
工数で行うことができる。しかも、フランジ３０の溶接
やカバー３４の取り付けに先立って行う溶接ビードＷの
面削作業も少なくできる。また、溶着部Ｗが一部に集中
することなく全体に分散するので、得られるアクスルハ
ウジング１０，１１において、応力集中が生じにくくな
り、疲労強度も向上する。更に、環状部２４の気密性も
高くなるので、追って収容されるディファレンシャルギ
アを確実に保護することが可能となる。

【００２２】本発明は、以上において説明した形態に限
定されるものではない。例えば、前記鋼板２ａの長辺に
設ける凹部４ａは、直線形の台形に限らず、一対の出隅
部や入隅部にアールを付けたものにしても良く、前記鋼
板２ｂの長辺に設ける三角部４ｂ，４ｂも緩いカーブ辺
を有するものとしても良い。また、鋼板２ａ，２ｂをハ
ウジング部材１２にプレス加工する工程は、予めＵ字形
１４，１５の溝１３のみを全長に沿ってプレス成形また
は曲げ加工した後、凸部６ａと凹部９のみを有する別の
プレス装置で更にプレスする２段階の加工としても良
い。更に、カバー３４を環状部２４に直に溶接付けした
り、チューブエンド３５を円筒部２０にボルト・ナット
やネジ止めにより固定しても良い。尚、金属板(鋼板)１
ａ，１ｂの材質は前記高張力鋼に限らず、他の鋼種やス
テンレス鋼としても良く、更にアルミニウムやチタン合
金なども適用可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上において説明した本発明のアクスル
ハウジングによれば、一対のハウジング部材のみで形成
されるため、従来に比べて溶着部が低減され且つ全体に
均一化されたアクスルハウジングとなる。従って、自動
車にセットされた後、長期間に渉る繰り返し荷重を受け
ても、応力集中が生じにくくなり、疲労強度を高めるこ
とができるので、品質が高くて安定したアクスルハウジ
ングとなる。また、請求項２のアクスルハウジングによ
れば、内部の気密性が高いアクスルハウジングとなるた
め、プロペラシャフトの先端部、ディファレンシャルギ
ア、および一対の車軸を確実に保護して包囲することが
できる。更に、本発明の製造方法によれば、溶接工数お
よびこれに伴う溶接治具のセットや溶着部の面削などの
作業が低減できると共に、ハウジング全体に溶着部が分
散化されるため、疲労強度を高めたアクスルハウジング
を確実に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)，(Ｂ)は本発明のアクスルハウジングを示
す斜視図または中央部の正面図、(Ｃ)はこのハウジング
を用いた応用形態のアクスルハウジングを示す斜視図。

【図２】(ａ)，(ｂ)は鋼板の平面図、(Ａ)，(Ｂ)はこれ
らに凹部または三角部を形成した鋼板の平面図、(ｃ)は
プレス装置の概略図、(Ｃ)はこれを用いたプレス工程を
示す概略図、(Ｄ)は得られたハウジング部材を示す斜視
図。

【図３】(Ａ)は上下一対のハウジング部材を突き合わせ
る状態を示す斜視図、(Ｂ)は得られたアクスルハウジン
グとこれに取り付けるフランジなどを示す斜視図。

【図４】(Ａ)は従来のアクスルハウジングを示す斜視
図、(Ｂ)は素材の鋼板を示す斜視図、(Ｃ)はこれをプレ
スして得た一対のハウジング部材とこれらの間に溶接付
けする予定の三角板とを示す斜視図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ……………鋼板(金属板)， ４ａ……………
………凹部，４ｂ……………………三角部，１０，１１
……………アクスルハウジング，１２,１２ａ,１２ｂ…
ハウジング部材，１４，１５……………Ｕ形部，
１６……………………半円形部，２０…………………
…円筒部， ２４……………………環状部，２
６，２８……………開口部， ３０………………
……フランジ，３４……………………カバー，
３５……………………チューブエンド Ｗ………………………溶接ビード、溶着部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半
   円形部とを有する上下一対のハウジング部材を備え、 上記一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士
   が対向して溶着された左右一対の円筒部を有すると共
   に、 上記一対の円筒部の間に位置し且つ上下一対の半円形部
   からなる環状部の前後に、円形で一対の開口部が形成さ
   れ、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部が
   位置している、ことを特徴とするアクスルハウジング。
2. 【請求項２】前記環状部の前後における一対の開口部の
   うち、一方の開口部の外側にリング形のフランジが溶着
   され、他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーが
   固定されていると共に、 前記左右一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチ
   ューブエンドがそれぞれ連結されている、ことを特徴と
   する請求項１に記載のアクスルハウジング。
3. 【請求項３】平面視で長方形を呈する金属板における一
   対の長辺の中央に凹部を形成するか、または一対の長辺
   の中央において外向きに張り出す互いに対称な一対の三
   角部を形成する工程と、 上記一対の金属板を個別にプレス加工することにより、
   断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半円形部とを有
   するハウジング部材を一対成形する工程と、 上記一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士
   を対向して溶接することにより、左右一対の円筒部とこ
   れらの間に位置し且つ上下一対の半円形部からなる環状
   部とを形成する工程と、を含み、 上記環状部の前後に円形で一対の開口部が形成され、且
   つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部が位置し
   ている、 ことを特徴とするアクスルハウジングの製造方法。
4. 【請求項４】前記一対の円筒部および環状部を形成する
   工程の後に、 上記環状部の前後における一方の開口部の外側にリング
   形のフランジを溶接し且つ他方の開口部にこれを覆うほ
   ぼ半球形のカバーを固定する工程と、 上記一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチュー
   ブエンドをそれぞれ連結する工程と、を有する、 ことを特徴とする請求項３に記載のアクスルハウジング
   の製造方法。