JP2019168077A - 差動歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車装置であって、溶接部分の溶融後の冷却による収縮に起因した歪みをより確実に防止できる差動歯車装置を提供することを課題とする。【解決手段】リングギヤの内周はデフケースを挿入する挿入孔を構成し、挿入孔はデフケースの挿通方向に径が減少するテーパ面と、テーパ面からさらに連続的に前記挿通方向に延出された内周面を有し、デフケースには挿入孔に挿入される被挿入部を有し、被挿入部は前記テーパ面に嵌め込み挿入される第１外周面と、内周面に挿入される第２外周面とを有し、第１外周面と第２外周面との境界側には断面視で切欠き状の溝部が形成され、溶接は溝部に達する深さに設定される。【選択図】図４

Description

本発明は、デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車装置に関する。

従来公知の差動歯車装置は、外歯式のリングギヤと、前記リングギヤと一体回転するデフケースとを備えている。前記リングギヤの内周は前記デフケースを挿入する挿入孔を構成している。前記デフケースには、前記挿入孔に挿入される被挿入部を有している。前記被挿入部を前記挿入孔に挿入して互いを溶接している。

前記リングギヤ及び前記デフケースの回転軸の軸方向視で、前記挿入孔及び前記被挿入部の周方向の一部のみを、互いに溶接させた場合、溶融した溶接部分が冷えて収縮することにより歪みが生じ、差動歯車装置の動作に不具合が生じる虞がある。

このような不具合を防止するため、特許文献１に示す差動歯車装置が公知になっている。この差動歯車装置の前記挿入孔は、前記デフケースの挿通方向に径が減少するテーパ面と、前記テーパ面からさらに連続的に前記挿通方向に延出された内周面とを有している。前記被挿入部は、前記テーパ面に嵌め込み挿入される円錐台状の第１外周面と、前記内周面に嵌合又は略嵌合状態で挿入される第２外周面とを有している。

前記テーパ面と前記第１外周面とを周方向の全周に亘って溶接する。さらに、前記内周面と前記第２外周面とを周方向の全周に亘って溶接する。これらの溶接によって、前記歪みをある程度は抑止できる。

しかし、周方向の全体に亘る溶接を均一且つ迅速に行うことができない場合、前記収縮による歪みが発生する可能性がある。しかも、この歪みは、前記第１外周面と前記第２外周面との境界側に形成された角部を支点として発生することが多い。言換えると、前記角部が歪みの原因になる。

特許第５３２７３９４号公報

本発明は、デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車装置であって、溶接部分の溶融後の冷却による収縮に起因した歪みをより確実に防止できる差動歯車装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車機構であって、外歯式のリングギヤと、前記リングギヤと一体回転するデフケースとを備え、前記リングギヤの内周は前記デフケースを挿入する挿入孔を構成し、前記挿入孔は、前記デフケースの挿通方向に径が減少するテーパ面と、前記テーパ面からさらに連続的に前記挿通方向に延出された内周面とを有し、前記デフケースには、前記挿入孔に挿入される被挿入部を有し、前記被挿入部は、前記テーパ面に嵌め込み挿入される円錐台状の第１外周面と、前記内周面に嵌合又は略嵌合状態で挿入される第２外周面とを有し、前記第１外周面と前記第２外周面との境界側には、断面視で切欠き状の溝部が形成され、前記デフケースと前記リングギヤとの溶接は、前記溝部に達する深さに設定されたことを特徴とする。

前記デフケースと前記リングギヤとは、前記テーパ面及び前記第１外周面のみによって、前記回転軸から遠い側から溶接されたものとしてもよい。

前記デフケースには、前記第１外周面と平行又は略平行な検査用のテーパ面が形成されたものとしてもよい。

本発明によれば、デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車装置において、溶接深さの設定及び溝部の形成によって、溶接部分の溶融後の冷却による収縮に起因した歪みをより確実に防止できる。

本発明を適用した差動歯車装置を搭載した走行駆動装置の構成を概念的に示す概念図である。 デフケース及びリングギヤを左右一方側から見た斜視図である。 デフケース及びリングギヤを左右他方側から見た斜視図である。 デフケースとリングギヤとの周方向の一部における溶接の構造を示す断面図である。 デフケースとリングギヤとの周方向の一部における溶接の構造を示す断面図である。

図１は、本発明を適用した差動歯車装置を搭載した走行駆動装置の構成を概念的に示す概念図である。前記走行駆動装置は、ＦＦの駆動方式を採用した自動車に搭載される。前記走行駆動装置は、原動機の一種であるエンジン１と、前記エンジン１の動力を変速して伝動するトランスミッション２と、前記トランスミッション２から出力された動力が伝動される差動歯車機構３とを備えている。

前記差動歯車機構３は、左右一対のドライブシャフト４，４に動力を分配し、前記各ドライブシャフト４，４に装着された車輪６，６を回転駆動させる。前記左右の車輪６，６は前輪である。左右一対の後輪７，７は、遊転自在に車台に支持されている。前記左右のドライブシャフト４，４は、同一軸心上に配置される。

図２はデフケース及びリングギヤを左右一方側から見た斜視図であり、図３はデフケース及びリングギヤを左右他方側から見た斜視図である。前記差動歯車装置３は、前記トランスミッション２が内装されたミッションケースに一体的に取付けられた外ケースと、前記外ケース内に回転自在に支持されたデフケース８と、前記デフケース８に外装されるリングギヤ９とを備えている。

前記デフケース８の回転軸Ｘが前記左右のドライブシャフト４，４と同一軸心となるように、前記デフケース８が軸受によって前記外ケース内に支持される。前記デフケース８は、前記回転軸Ｘを軸心とする円筒状に成形されている。前記デフケース８の両端部には、前記左右のドライブシャフト４が挿通される筒状の挿通部１１，１１がそれぞれ形成されている。

前記デフケース８の一方側は径が減少し、他方側は径が増加して被挿入部１２を構成している。

前記デフケース８の内部には、前記左右のドライブシャフト４，４の左右内側の端部にそれぞれ装着される左右一対のサイドギヤと、前記左右のサイドギヤの両方に噛合って前記回転軸Ｘの軸回りに前記デフケース８と共に公転する一対のピニオンギヤとが配置されている。

前記デフケース８には、その周囲に沿って、その内部を露出させる窓部８ａと、内部を覆う周壁の一部を構成する柱部８ｂとが交互に形成されている。隣接する前記窓部８ａと前記柱部８ｂの間隔は、１／４周に設定されている。

前記リングギヤ９は、前記回転軸Ｘを中心とする円形リング状に成形された外歯式のはすば歯車である。前記リングギヤ９の内周は、前記デフケース８の前記被挿入部１２を挿入する挿入孔１３を構成している。

前記デフケース８の前記被挿入部１２を、前記リングギヤ９の前記挿入孔１３に嵌入し、互いの外周面と内周面とを溶接することにより、前記リングギヤ９を前記デフケース８に溶接している。この溶接によって、前記デフケース８及び前記リングギヤ９が前記回転軸Ｘを中心として一体回転する状態になる。前記トランスミッション２から出力された動力は、前記リングギヤ９によって、前記差動歯車装置３に入力される。

次に、図２乃至図５に基づいて、前記デフケース８と前記リングギヤ９との溶接構造について詳述する。

図４，図５は、それぞれデフケースとリングギヤとの周方向の一部における溶接の構造を示す断面図である。前記挿入孔１３は、前記回転軸Ｘの軸方向の一方側である挿入方向（図２及び図３に示された矢印の方向）に径が減少するテーパ面１３ａと、前記テーパ面１３ａの最小径側の端側から前記挿入方向にさらに延出された内周面１３ｂとを有している。

前記テーパ面１３ａは、前記回転軸Ｘと平行で且つ前記回転軸Ｘを含む平面で切断した形状である側断面形状（以下、単に「断面形状」）が前記回転軸Ｘに対して傾斜した直線形状に成形されている。前記内周面１３ｂは、その径が前記回転軸Ｘの軸方向において全て同一となり、前記断面形状が前記回転軸Ｘと平行な直線形状に成形されている。

前記被挿入部１２は、前記テーパ面１３ａに嵌め込み挿入される円錐台状の第１外周面１２ａと、前記内周面１３ｂに嵌合又は略嵌合状態で挿入される第２外周面１２ｂとを有している。前記第１外周面１２ａと前記第２外周円１２ｂとの境界部分には、本来、断面視で鈍角をなす角度が形成されるが、この角度が形成されないように、前記断面形状が円弧の切欠き状に成形された溝部１２ｃが凹設されている。

前記第１外周面１２ａの前記断面形状は、前記テーパ面１３ａと同様、前記回転軸Ｘに対して傾斜した直線形状に成形されているが、その傾斜角度は、前記テーパ面１３ａよりも小さく設定されている。

このため、前記第１外周面１２ａを前記テーパ面１３ａに嵌合して挿入させた場合、両者の間には、前記回転軸Ｘに向かって次第に幅狭となる溝状の隙間Ｓが形成される。ちなみに、前記テーパ面１３ａ及び前記第１外周面１２ａの断面形状である斜め方向の直線は、前記回転軸Ｘに対して、その傾きが４５度以上で且つ９０度未満に設定されている。

前記第２外周面１２ｂの前記断面形状は、前記内周面１３ｂと同様、前記回転軸Ｘと平行な直線形状に成形されている。前記第２外周面１２ｂは、前記デフケース８の挿入方向で隣接するその他の外周面に対して段状に径が拡大されている。前記第２外周面１２ｂには、前記回転軸Ｘに沿って平行な通気溝１４が凹設されている。

前記被挿入部１２の外周面と、前記挿入孔１３の内周面とを溶接する範囲である溶接範囲は、前記回転軸Ｘの軸方向で、前記被挿入部１２及び前記挿入孔１３の周方向の全体に設定される。このため、前記溝部１２ｃも前記被挿入部１２の全周に凹設されている。

前記デフケース８と前記リングギヤ９との溶接にあたっては、まず、前記第１外周面１２ａが前記テーパ面１３ａに接触する位置まで、前記第２外周面１２ｂを前記内周面１３ｂに圧入して嵌合させる。そして、前記第１外周面１２ａと、前記テーパ面１３ａとを、その全周に亘って、前記隙間Ｓの幅広い側から幅狭い側に向かう方向である溶接方向（図４，図５において矢印で示す方向）に溶接する。

前記溶接は、換言すると、前記回転軸Ｘから遠い側の端部から前記回転軸Ｘに近づく側に向かって行われる。前記溶接の深さは前記溝部１２ｃに達する深さに設定されている。

ちなみに、図４は、前記通気溝１４の部分の断面であり、図５は、前記通気溝１４の前記回転軸Ｘを挟んだ反対側の部分の断面である。前記溶接範囲の設定によって、図４に示す部分では、前記隙間Ｓを利用して前記テーパ面１３ａと前記第１外周面１２ａとが溶接され、図５に示す部分でも、前記隙間Ｓを利用して前記テーパ面１３ａと前記第１外周面１２ａとが溶接される。

前記通気溝１４は前記溝部１２ｃと連通している。このため、前記溶接の際に発生したガスは、前記被挿入部１２の外周面と、前記挿入孔１３の内周面との間の隙間に留まることなく、外部にスムーズに排出される。

なお、本例では、前記通気溝１４は、前記第第２外周面１２ｂに１つ設けられているが、これを複数設けてもよい。また、一対の一組の前記通気溝１４，１４を、前記第第２外周面１２ｂにおける前記回動軸Ｘに対して軸対称となる位置にそれぞれ配置してもよい。

前記デフケース８の前記回転軸Ｘの軸方向における前記被挿入部１２が設けられた側の端面は、前記挿入方向に凹状に窪んでいる。前記挿通部１１は、前記デフケース８の凹状に窪んだ部分の中心部から前記挿入方向と反対側に一体的に突出している。前記デフケース８の凹状に窪んだ部分の内周面は、前記第１外周面１２ａと周方向全体に亘って平行又は略平行な検査用のテーパ面１２ｄを構成している。

ところで、前記テーパ面１３ａと前記第１外周面１２ａとの溶接の有無や、その溶接深さは、超音波探傷装置等の検査装置Ｐによって非破壊で判定可能である。また、前記検査装置Ｐを利用する際、溶接面となる前記第１外周面１２ａと前記テーパ面１３ａとに対して、垂直に近い角度で、超音波を照射することができれば、前記判定の精度が向上する。

すなわち、前記第１外周面１２ａ及び前記テーパ面１３ａに平行又は略平行な前記テーパ面１２ｄに対して、垂直に超音波を照射されるように前記検査装置Ｐの姿勢を定めれば、溶接の有無の判定や、溶接深さの判定をより正確に行うことが可能になる。特に、図示する例では、前記テーパ面１２ｄに垂直に照射された超音波が前記溝部１２ｃ側に達するように、前記テーパ面１２ｄが配置されている。

なお、上述の形態では、前記テーパ面１３ａと、前記第１外周面１２ａとを溶接するが、これに加えて、或いは代替部分として、前記内周面１３ｂと前記第２外周面１２ｂとを溶接させてもよい。溶接作業は、溝部１２ｃから遠い側から行い、その溶接深さは前記溝部１２ｃに達するように設定される。

また、上述の形態では、ＦＦの駆動方式を採用した自動車の左右一対の前輪４，４用の差動歯車装置について説明したが、これに限定されるものではなく、四輪駆動方式を採用した自動車において、前輪と後輪とに動力を分配するために本差動歯車装置を用いてもよい。さらに、ＦＲやＭＲの駆動方式を採用した自動車の駆動輪に、本願発明を適用した差動歯車装置を適用してもよい。

８ デフケース
９ リングギヤ
１２ 被挿入部
１２ａ 第１外周面
１２ｂ 第２外周面
１２ｃ 溝部
１２ｄ テーパ面
１３ 挿入孔
１３ａ テーパ面
１３ｂ 内周面
Ｘ 回転軸

Claims (3)

1. デフケースの外周にリングギヤの内周が溶接された差動歯車機構であって、
   外歯式のリングギヤと、
   前記リングギヤと一体回転するデフケースとを備え、
   前記リングギヤの内周は前記デフケースを挿入する挿入孔を構成し、
   前記挿入孔は、前記デフケースの挿通方向に径が減少するテーパ面と、前記テーパ面からさらに連続的に前記挿通方向に延出された内周面とを有し、
   前記デフケースには、前記挿入孔に挿入される被挿入部を有し、
   前記被挿入部は、前記テーパ面に嵌め込み挿入される円錐台状の第１外周面と、前記内周面に嵌合又は略嵌合状態で挿入される第２外周面とを有し、
   前記第１外周面と前記第２外周面との境界側には、断面視で切欠き状の溝部が形成され、
   前記デフケースと前記リングギヤとの溶接は、前記溝部に達する深さに設定された
   ことを特徴とする差動歯車装置。
2. 前記デフケースと前記リングギヤとは、前記テーパ面及び前記第１外周面のみによって、前記回転軸から遠い側から溶接された
   請求項１に記載の差動歯車装置。
3. 前記デフケースには、前記第１外周面と平行又は略平行な検査用のテーパ面が形成された
   請求項２に記載の差動歯車装置。

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