JP2010143352A - Structure of axle case - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車軸ケースのカバーの変形を抑えて信頼性を高めた車軸ケースの構造の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in the structure of an axle case in which the deformation of the cover of the axle case is suppressed to increase the reliability.
図7に示すような板金溶接組立構造の車軸ケース21は上下の側板22、23の両端部をお互いに突合わせて溶接したものの中央開口部24の前方にギヤケースを取り付けるためのリング状の補強材25を溶接し、後方にはギヤの潤滑油等を密閉するための略半球殻形状のカバー30を溶接している。
このような車軸ケース21には主要荷重となる前後力が図示しないトルクロッド等を介して入力されるので、車軸ケース21にその中央部分が前後方向にたわむような曲げモーメントが作用する。
すると、前記中央開口部24及びそれに溶接されているカバー30は、図8に示す図中二点鎖線から実線位置で示すように車軸ケースの軸線Lに沿った左右方向が長軸となり、上下方向が短軸となるような楕円形状に近づくように変形する。
このため、これらの変形時に前記楕円形の長軸方向の左右2箇所に相当するカバー30と上下側板22.23との溶接ルート部、およびカバー30に設けられた略半球殻状のカバー本体部30Aとフランジ状の取付面部30Bとの境界部には大きな引張りの応力が発生し、疲労亀裂や油漏れの原因となる虞れがあった。
また、車軸ケースにとって最大となる上下荷重が入力した場合にはカバーは楕円形ではなく略三角形に近づくように変形するが、カバー上部と左右斜め下の3ヵ所には同様の引張り応力が作用する。
そこで、これらの応力を緩和し、同部の耐久性を向上させるにはカバー30の外周を徐々に小さくしていき、カバー端面を従来の取付面部30Bとカバー本体部30Aとの境界に設けられた湾曲した曲げ部分にカバーの外周端面を配置するものが実用化されている。
ところが、上記形状にすると、上下荷重に次いで車軸ケース21にとって大きな前後入力が作用した場合、カバー取付部となる中央開口部24が左右を長軸とする楕円形状に変形する際にフランジ状の取付面部30Bの左右部分と略半球殻形状のカバー本体部30Aとの境界付近に大きな曲げ応力が発生し、カバー溶接部のビード止端部が前記曲げ応力発生部に位置することから同部の強度が低下する虞れがあった。
また、本出願人は、特許第2685717号によりカバー取付面の溶接部に加えてカバーの裏側と側板との溶接部を追加することにより、溶接ルート部の応力集中を緩和する方法を提案しているが、溶接工数の増加を伴い、また前記のようなカバーの取付面と半球殻形状の境界部の応力緩和には十分でない。
Since a longitudinal force as a main load is input to such an
Then, the center opening 24 and the
For this reason, at the time of these deformations, the weld root portion between the
Also, when the maximum vertical load for the axle case is input, the cover is deformed so as to approach a substantially triangular shape instead of an ellipse, but the same tensile stress acts on the upper part of the cover and the three diagonally lower left and right sides. .
Therefore, in order to relieve these stresses and improve the durability of the same part, the outer periphery of the
However, in the case of the above shape, when a large front-rear input is applied to the
In addition, the present applicant has proposed a method of reducing stress concentration in the weld root portion by adding a weld portion between the back side of the cover and the side plate in addition to the weld portion of the cover mounting surface according to Japanese Patent No. 2685717. However, this is accompanied by an increase in the number of welding steps and is not sufficient for stress relaxation at the boundary between the cover mounting surface and the hemispherical shell.
この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、車軸ケースに前後曲げモーメントが作用した際に、カバー溶接部と、カバーの取付面部およびカバー本体部の境界部とにおける応力低減と耐久性を向上させる車軸ケースの構造を提供することにある。 The present invention was devised in view of the above circumstances, and its main problem is that when a longitudinal bending moment acts on the axle case, the cover welded portion, the cover mounting surface portion, and the boundary portion of the cover main body portion It is an object of the present invention to provide an axle case structure that reduces stress and improves durability.
上記課題を解決するために、請求項1の発明では、
溝形断面を有し長手中央部がそれぞれのウェブ面側に膨らんで中央開口部を形成する上下の側板と、中央開口部の前後の縁部にそれぞれ固着されるリング状の補強板および略半球殻状のカバーとから構成される板金溶接組立構造の車軸ケースの構造において、
前記カバーの略半球殻形状からなるカバー本体部の外周に沿って環状に設けられたフランジ状の取付面が、左右2個所に前記取付面の他の個所よりも幅広となる幅広面部を設けたことを特徴とする。
また、請求項2の発明では、
前記幅広面部が、前記カバー本体部の左右の周側壁を内方へ平面状または湾曲面状に窪ませると共に、前記取付面に対して略垂直に形成してなることを特徴とする。
更に、請求項3の発明では、
前記幅広面部が、前記フランジ状取付面の左右の面を外方へ突出させて形成してなることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention of
Upper and lower side plates each having a groove-shaped cross section and having a longitudinal central portion swelled toward the respective web surfaces to form a central opening, and ring-shaped reinforcing plates and substantially hemispheres respectively fixed to the front and rear edges of the central opening In the structure of the axle case of a sheet metal welding assembly structure composed of a shell-like cover,
The flange-shaped mounting surface provided in an annular shape along the outer periphery of the cover body portion having a substantially hemispherical shell shape is provided with a wide surface portion that is wider at the left and right portions than at other portions of the mounting surface. It is characterized by that.
In the invention of
The wide surface portion is formed such that left and right peripheral side walls of the cover body portion are recessed inwardly in a planar shape or a curved surface shape, and is formed substantially perpendicular to the mounting surface.
Furthermore, in the invention of
The wide surface portion is formed by projecting the left and right surfaces of the flange-shaped mounting surface outward.
本発明では、車軸ケースに作用する主な荷重である前後曲げモーメントにより、車軸ケースの中央開口部が楕円形状に近づく変形をする際に、カバー溶接部や、カバーのフランジ状の取付面と略半球殻形状のカバー本体部との境界部で、引張りの高応力の発生個所となる前記取付面の左右個所を幅広く拡大することで、前記中央開口部の周囲に溶接され、中央開口部の楕円形状化に追従しやすくなるため、前記変形に伴うカバー溶接部やカバー取付面と半球形状部との境界部に発生する引張りの高応力を緩和することができる。
従って、従来の同部の強度向上策のように、カバーの板厚を増加したり、カバーの裏側から溶接を追加したりする必要がなくなり、車軸ケースの重量やコストを増加することなしにカバー溶接部やその近傍の耐久性を向上することができる。
In the present invention, when the center opening of the axle case is deformed to be close to an elliptical shape due to the longitudinal bending moment that is the main load acting on the axle case, the cover welded portion and the flange-like mounting surface of the cover are substantially omitted. Widely expanding the left and right parts of the mounting surface, where the high tensile stress occurs, at the boundary with the hemispherical shell body, it is welded around the central opening, and the elliptical center opening Since it becomes easy to follow shaping, the high stress of the tension | tensile_strength generate | occur | produced in the boundary part of the cover welding part and cover attachment surface and hemispherical part accompanying a deformation | transformation can be relieved.
Therefore, unlike the conventional measures for improving the strength of the same part, it is not necessary to increase the thickness of the cover or add welding from the back side of the cover, and the cover can be obtained without increasing the weight and cost of the axle case. The durability of the welded part and the vicinity thereof can be improved.
この発明は、カバーの取付面部の左右に幅広面部を設けることで、車軸ケースに前後曲げモーメントが作用してもその高応力を緩和し、耐久性の向上を実現した。
以下に、この発明の車軸ケースの構造の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。
According to the present invention, wide surface portions are provided on the left and right sides of the mounting surface portion of the cover, so that the high stress is relieved even when a longitudinal bending moment acts on the axle case, and the durability is improved.
Hereinafter, preferred embodiments of the structure of an axle case according to the present invention will be described with reference to the drawings.
車軸ケース1は、従来と同様に、上下の側板2、3の両端部を相互に突合わせて溶接し、中央開口部4の前方にリング状の補強材5を溶接し、後方にこの発明の略半球殻形状のカバー10を溶接している(図6参照)。
カバー10は、図1に示すように、中央に設けられた略半球殻形状のカバー本体部10Aと、該カバー本体部10Aの外周に沿って設けられたフランジ状の取付面部10Bとからなっている。
As in the prior art, the
As shown in FIG. 1, the
そして、カバー10の取付面部10Bは、車軸ケース1の軸線Lに沿った左右方向の2個所の径方向の幅を、相対的に他の個所よりも幅広い一対の幅広面部14に形成している。
本実施例では、図1に示すように前記軸線Lを基準としてそれぞれ約30度、合計約60度の範囲(α)を幅広面部14に設定している。
この発明では、幅広面部14の範囲は上記数値に限定されない。
And the
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a range (α) of approximately 30 degrees and a total of approximately 60 degrees with respect to the axis L is set in the
In this invention, the range of the
幅広面部14としては、例えば、(1)取付面部10Bの外周に対してカバー本体部10Aの略半球殻形状の外周壁を中心方向に窪ませて取付面部10Bの幅を広げる構成、(2)カバー本体部10Aの外周壁に対してフランジ状の取付面部10Bの幅を外方へ広げる構成、(3)カバー本体部10Aの外周壁を中心方向に窪ませると共に取付面部10Bの幅を外方へ広げる構成などがある。
As the
図1および図2のカバー10では、カバー本体部10Aの外周壁を中心方向に凹ませて幅広面部14を形成した一例を示す。
図示例では、カバー本体部10Aの湾曲する外周壁を、左右に延びる軸線Lを基準にして左右両側にそれぞれ略60度にわたる範囲で、取付面部10Bに対して断面が略垂直な面H(図示例では平坦面)に成形して凹ませ、取付面部10Bに一対の幅広面部14を形成した。
In the
In the illustrated example, the outer peripheral wall of the cover
これにより、前述のように車軸ケース1の中央部分が後方に撓むような曲げモーメントが車軸ケース1に作用したとき、車軸ケース1の中央部開口4とカバー10の外周は、図8に示すように、左右方向に伸びて長軸となり、上下方向が縮んで短軸となる略楕円形状に変形しようとするが、対応する取付面部10Bの左右に幅広面部14が形成されているため、図3に示すように、左右方向(dr方向)の変形抵抗が増加して、これら部位の左右方向への突出変形量は減少し、突出範囲は周方向に拡散される。
As a result, when a bending moment is applied to the
さらに、カバー10の外周が略楕円形状に変形するのに伴い、幅広面部14はカバー10の外周が側板2、3から離れる方向(dx方向)に変形してカバー10の溶接部6を介して側板2、3の中央開口部4周縁のカバー被取付面4’をカバー10側に引き上げようとするが、同部における取付面部10Bは幅広面部14となって拡大しているため、幅広面部14に対する垂直方向のカバー本体部10Aの剛性が低下し、側板2、3をカバー10側に引き寄せる力が減少する。
Further, as the outer periphery of the
このように、カバー10の取付面部10Bの左右2箇所に、溶接面を拡大する幅広面部14と、該幅広面部14に垂直な面Hをカバー本体部10Aの外周壁面に形成することにより、車軸ケース1の中央部分が後方にたわむような曲げモーメントを作用させたときのカバー10の溶接部6やカバー本体部10Aと取付面部10Bとの境界部における高い引張り応力を緩和することができ、同部の耐久性を向上することができる。
Thus, by forming the
図4に示すカバー10は、カバー本体部10Aの湾曲する外周壁を、左右に延びる軸線Lを基準にして左右両側にそれぞれ略60度にわたる範囲で、取付面部10Bに対して断面が垂直な面H(図2参照)となるようカバー本体部10Aの背面視円形の半径より大きい曲率を有する湾曲面(円筒形状)に凹ませて、取付面部10Bの左右に一対の幅広面部14を形成した。
この場合も、幅広面部14は前記実施例1と同様の作用、効果を奏することができる。
The
Also in this case, the
この発明では、上記垂直な面Hの構成に代えて、カバー本体部10Aの外周壁を、カバー本体部10Aの半円球の半径より大きい曲率を有する湾曲面(球面状)となるように凹ませてよい(図示せず)。
In this invention, instead of the configuration of the vertical surface H described above, the outer peripheral wall of the cover
図5に示すカバー10は、カバー本体部10Aの外周壁は、従来と同様に凹まさずにそのままの略半球殻形状とし、前記軸線Lを基準にして左右両側にそれぞれ略60度にわたる範囲でフランジ状の取付面部10Bを外側に突出するように形成して、取付面部10Bに一対の幅広面部14を設けている。
In the
この場合も、カバー外周となる取付面部10Bの左右2個所を幅広にして、カバー取付面部10Bに一対の幅広面部14が形成されるので、カバー本体部10Aの外周壁が取付面部10Bに垂直な方向に変形し易くなり、カバー10が楕円形に近づくように変形する際に側板2、3をカバー10側に引き寄せる力が緩和し、カバーの溶接部6やカバー本体部10Aと取付面部10Bの境界部に発生する高応力を低減する効果がある。
Also in this case, since the left and right portions of the
この構造では、カバーの成形形状は従来構造と同じになり、従来の成形型が流用できるとともに、カバーの内側に内蔵される減速ギヤ等との干渉が問題になることはない。
さらに、製造に際して、カバーの外周を切断する形状が大きくなっても、カバーの全周にわたって大きくなる訳ではないため、切断後のスクラップが減少するだけで、材料増加の必要もない。
In this structure, the shape of the cover is the same as that of the conventional structure, and a conventional mold can be used, and interference with a reduction gear or the like built in the cover does not become a problem.
Furthermore, even if the shape of cutting the outer periphery of the cover is increased during manufacturing, it does not increase over the entire periphery of the cover, so that scrap after cutting is reduced and there is no need to increase the material.
また、上記実施例では、取付面部10Bの外周は変化させずカバー本体部10Aの外周を凹ませるか、カバー本体部10Aの外周は変化させず取付面部10Bの外周を外方へ広げる構成としたが、両者を組み合わせてカバー本体部10Aの外周を凹ませ且つ取付面部10Bの外周を外方へ広げる構成としてもよい。その場合は、それぞれの変形量が少なくてすむ。
In the above embodiment, the outer periphery of the
また、この発明は、少なくとも左右2個所に幅広面部が形成されていればよく、その他の個所にも幅広面部が形成されていてもよい。
例えば、特願2007−167035のようにカバーの上部1個所または左右斜め下方2箇所にも幅広面部が形成され、あるいは左右斜め下方2箇所の幅広面部と左右の幅広面部とが連続する幅広面部となっているような場合であってもよい。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
Further, in the present invention, it is only necessary that the wide surface portions are formed at least at the two left and right portions, and the wide surface portions may be formed at other portions.
For example, as in Japanese Patent Application No. 2007-167035, a wide surface portion is formed in one upper portion of the cover or two diagonally lower left and right sides, or a wide surface portion in which the two wide diagonal surfaces and the left and right wide surface portions are continuous. It may be the case.
In addition, it goes without saying that various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 車軸ケース
2、3 上下側板
4 中央開口部
5 補強材
6 溶接部
10 カバー
10A カバー本体部
10B 取付面部
11 上部位置
12、13 左右斜め下方位置
14 幅広面部
16 固着面部
21 車軸ケース
22、23 上下側板
24 中央開口部
25 補強材
30 カバー
30A カバー本体部
30B 取付面部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記カバーの略半球殻形状からなるカバー本体部の外周に沿って環状に設けられたフランジ状の取付面が、左右2個所に前記取付面の他の個所よりも幅広となる幅広面部を設けたことを特徴とする車軸ケースの構造。 Upper and lower side plates each having a groove-shaped cross section and having a longitudinal central portion swelled toward the respective web surfaces to form a central opening, and ring-shaped reinforcing plates and substantially hemispheres respectively fixed to the front and rear edges of the central opening In the structure of the axle case of a sheet metal welding assembly structure composed of a shell-like cover,
The flange-shaped mounting surface provided in an annular shape along the outer periphery of the cover body portion having a substantially hemispherical shell shape is provided with a wide surface portion that is wider at the left and right portions than at other portions of the mounting surface. A structure of an axle case characterized by that.
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