JP2019181487A - 溶接方法及び溶接構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接時の炭素溶出量が低減され、溶接不良を抑制することが可能な溶接方法及び溶接構造を提供する。【解決手段】互いに炭素量の異なる第１の部材及び第２の部材を突き当てるとともに開先を形成し、開先に対してエネルギを付与することにより第１の部材及び第２の部材を溶接する溶接方法であって、第１の部材及び第２の部材は互いに当接される第１の対向面及び第２の対向面を含む第１の突き当て部及び第２の突き当て部を有し、第１の対向面及び第２の対向面を当接させた状態において、開先は、第１の対向面及び第２の対向面の仮想延在面を中心に対称形状を成し、開先が開いた範囲において、炭素量が相対的に多い第１の部材における第１の突き当て部の体積が、炭素量が相対的に少ない第２の部材における第２の突き当て部の体積よりも小さくなるように、第１の突き当て部及び第２の突き当て部が形成され、第１の対向面及び第２の対向面を当接させて形成された開先の中心に向けてエネルギを付与することにより第１の部材及び第２の部材を溶接する。【選択図】図３

Description

本発明は、溶接方法及び溶接構造に関する。

車両には、旋回時等において、エンジンから出力される駆動力を、対応する左右の駆動輪間に配分する、フロントデフやリヤデフ等の差動装置が備えられている。また、差動装置の別の態様として、エンジンから出力される駆動力を、前後の駆動輪間に分配するセンターデフも存在する。差動装置は、駆動力が伝達されるリングギヤと、リングギヤと接合されてリングギヤと一体に回転するデフケースとを備える。リングギヤとデフケースとの接合方法として、溶接による接合方法が採用されている。例えば、鋼からなるリングギヤと鋳鉄を用いて鋳造されたデフケースとの当接位置に対してビーム溶接を施すことによって、リングギヤとデフケースとが接合される。

かかるリングギヤとデフケースとの接合部の強度を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、リングギヤのギヤ側溶接面とデフケースのケース側溶接面との間に隙間が形成され、リングギヤの熱変形を吸収可能にし、かつ、溶接ビードの残留応力を低減可能にした差動装置が開示されている。かかる差動装置は、さらに、レーザ溶接時に発生する溶接ガスを放出させる空洞部を有し、溶接欠陥の発生を抑制可能になっている。

また、特許文献２には、リングギヤとデフケースの少なくともいずれか一方に、接合部の内方端から離れた部位に応力集中部が設けられ、接合部に発生する応力を緩和可能にした差動装置の溶接構造が開示されている。

特開２０１３−１８０３５号公報 特開２０１６−６５５８２号公報

ここで、リングギヤとデフケースとを溶接により接合する場合、リングギヤ又はデフケースの構成材料に含まれる炭素の溶出によって、接合部の強度が低下するおそれがある。より具体的には、溶接時の鉄の溶出量、あるいは、鉄及びフィラーワイヤの溶出量に対して炭素の溶出量が多いと、融合不良や脆性組織が生成され、接合部の割れや剥がれを生じるおそれがある。接合の対象がリングギヤ及びデフケース以外であっても、同様の接合不良を生じるおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接時の炭素溶出量が低減され、溶接不良を抑制することが可能な、新規かつ改良された溶接方法及び溶接構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに炭素量の異なる第１の部材及び第２の部材を突き当てるとともに開先を形成し、開先に対してエネルギを付与することにより第１の部材及び第２の部材を溶接する溶接方法であって、第１の部材及び第２の部材は互いに当接される第１の対向面及び第２の対向面を含む第１の突き当て部及び第２の突き当て部を有し、第１の対向面及び第２の対向面を当接させた状態において、開先は、第１の対向面及び第２の対向面の仮想延在面を中心に対称形状を成し、開先が開いた範囲において、炭素量が相対的に多い第１の部材における第１の突き当て部の体積が、炭素量が相対的に少ない第２の部材における第２の突き当て部の体積よりも小さくなるように、第１の突き当て部及び第２の突き当て部が形成され、第１の対向面及び第２の対向面を当接させて形成された開先の中心に向けてエネルギを付与することにより第１の部材及び第２の部材を溶接する、溶接方法が提供される。

第１の対向面の面積は、第２の対向面の面積よりも小さくてもよい。

第１の対向面及び第２の対向面を当接させた状態において、開先側と反対側の第１の対向面の端部が、開先側と反対側の第２の対向面の端部よりも開先側に位置していてもよい。

第１の対向面には凹溝が設けられてもよい。

第１の部材は鋳鉄であり、第２の部材は鋼であってもよい。

第１の部材はデフケースであり、第２の部材はリングギヤであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに炭素量の異なる第１の部材及び第２の部材を突き当てるとともに開先を形成し、開先に対して溶接材料及びエネルギを付与することにより第１の部材及び第２の部材を溶接した溶接構造であって、炭素量が相対的に多い第１の部材及び炭素量が相対的に少ない第２の部材の接合部には貫通溶接による溶接ビードが形成され、接合部の貫通方向前方側における、溶接ビードと第２の部材との境界の位置が、溶接ビードと第１の部材との境界の位置よりも貫通方向前方側に位置する溶接構造が提供される。

以上説明したように本発明によれば、溶接時の炭素溶出量が低減され、溶接不良を抑制することができる。

本発明の実施の形態にかかる溶接構造を適用可能な差動装置の構成例を示す断面図である。 同実施形態にかかるデフケースとリングギヤとの接合構造を示す断面図である。 同実施形態にかかるデフケース及びリングギヤの溶接前の接合部を示す断面図である。 同実施形態にかかるデフケースとリングギヤとの溶接工程を示す説明図である。 従来の溶接方法にかかるデフケース及びリングギヤの溶接前の接合部を示す断面図である。 同実施形態の第１の応用例にかかるデフケース及びリングギヤの溶接前の接合部を示す断面図である。 同実施形態の第２の応用例にかかるデフケース及びリングギヤの溶接前の接合部を示す断面図である。 同実施形態の第３の応用例にかかるデフケース及びリングギヤの溶接前の接合部を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．溶接構造の適用例＞
まず、本発明の実施の形態にかかる溶接構造を適用可能な差動装置の構成例について説明する。図１は、差動装置１０の構成の一例を示す断面図である。図１には、デフケース２０及びリングギヤ３０の回転軸線Ａ及びピニオンベベルギヤ５０の回転軸線Ｂを含む断面が示されている。かかる差動装置１０は、例えば、車両のトランスミッション装置に組み付けられ、内燃機関から出力される駆動力を左右の駆動輪に対して分配するデファレンシャルギヤ装置として用いられる。

差動装置１０は、デフケース２０と、リングギヤ３０と、ピニオンシャフト４０と、ピニオンベベルギヤ５０，５５と、サイドベベルギヤ６０，６５とを備える。第１の部材としてのデフケース２０は、図示しないハウジング内に、回転軸線Ａを中心に軸回転可能に支持される。第２の部材としてのリングギヤ３０は、デフケース２０の筒部２１と嵌合される開口部３８を有する。開口部３８が筒部２１に嵌合されることによりデフケース２０と嵌合されたリングギヤ３０は、リングギヤ３０の第２の突き当て部３００がデフケース２０の第１の突き当て部２００に当接するまで圧入される。

かかる第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００が溶接されることにより、デフケース２０とリングギヤ３０とが接合される。リングギヤ３０とデフケース２０との接合部には溶接ビードＷが形成される。かかるデフケース２０とリングギヤ３０との接合構造に、本実施形態にかかる溶接構造が適用される。

リングギヤ３０の歯面３０ａは、図示しないプロペラシャフトに一体的に設けられたピニオンギヤの歯面に噛合し、内燃機関からの駆動力がプロペラシャフトを介してリングギヤ３０に伝達される。これにより、内燃機関からの駆動力によって、デフケース２０が回転軸線Ａを中心に軸回転駆動される。

デフケース２０には、回転軸線Ａに直交する方向に沿う回転軸線Ｂを有するピニオンシャフト４０が支持されている。ピニオンシャフト４０は、デフケース２０に設けられたシャフト支持孔２４に挿入されている。デフケース２０にはピン挿入孔２２ａ，２２ｂが形成され、ピニオンシャフト４０にはピン挿入孔４０ａが形成される。これらのピン挿入孔２２ａ，２２ｂ，４０ａを貫通するように、抜け止めピン８０が圧入され、デフケース２０からのピニオンシャフト４０の抜け落ちが防止されている。抜け止めピン８０として、例えば、断面がＣ字状の適合ピンを用いることができる。

ピニオンシャフト４０には、一対のピニオンベベルギヤ５０，５５が、ピニオンシャフト４０を中心に軸回転自在に支持されている。一対のピニオンベベルギヤ５０，５５は、回転軸線Ａを挟んだ両側に配置されている。一対のピニオンベベルギヤ５０，５５は、それぞれ回転軸線Ａに対して直交する回転軸線Ｂを中心に軸回転する。

なお、図１に示した差動装置１０では、一対のピニオンベベルギヤ５０，５５が１本のピニオンシャフト４０に支持されているが、ピニオンベベルギヤ５０，５５ごとにピニオンシャフトが設けられていてもよい。かかる場合には、ピニオンベベルギヤ及びピニオンシャフトは、２組以上設けられてもよい。

一対のピニオンベベルギヤ５０，５５の歯面５０ａ，５５ａには、左右一対のサイドベベルギヤ６０，６５の歯面６０ａ，６５ａがそれぞれ噛合している。図中左側のサイドベベルギヤ６０には、左の駆動輪を回転駆動する図示しない駆動軸（アクスルドライブシャフト）がスプライン嵌合しているとともに、図中右側のサイドベベルギヤ６５には、右の駆動輪を回転駆動する図示しない駆動軸（アクスルドライブシャフト）がスプライン嵌合している。左右の駆動軸は、デフケース２０に設けられた駆動軸支持孔７０，７４に軸回転可能に支持される。

一対のサイドベベルギヤ６０，６５は、リングギヤ３０、デフケース２０及びピニオンベベルギヤ５０，５５を介して伝達される内燃機関の駆動力により、デフケース２０と共通の回転軸線Ａを中心に軸回転する。デフケース２０、リングギヤ３０、サイドベベルギヤ６０，６５、及び図示しない駆動軸（アクスルドライブシャフト）は、すべて回転軸線Ａを中心に軸回転可能になっている。また、ピニオンベベルギヤ５０，５５は、回転軸線Ｂを中心に軸回転可能であるとともに、回転軸線Ａを中心に公転可能になっている。デフケース２０とサイドベベルギヤ６０，６５、ピニオンベベルギヤ５０，５５とサイドベベルギヤ６０，６５は、それぞれ相対回転可能になっている。

リングギヤ３０に対して内燃機関から駆動力が伝達されると、デフケース２０が回転軸線Ａを中心に軸回転し、デフケース２０に固定されたピニオンシャフト４０によって支持された一対のピニオンベベルギヤ５０，５５も回転軸線Ａの周りを公転する。左右の駆動輪に回転差がない場合（車両の直進時等）、差動装置１０は、左右一対のサイドベベルギヤ６０，６５へと均等に駆動力を伝達する。このとき、左右一対のサイドベベルギヤ６０，６５の回転数が等しいことから、ピニオンベベルギヤ５０，５５は、回転軸線Ｂを中心に軸回転することなく、回転軸線Ａを中心に公転する。

一方、左右の駆動輪に回転差がある場合（車両の旋回時等）、差動装置１０は、左右一対のサイドベベルギヤ６０，６５へと適切に駆動力を配分する。例えば、車両が左に旋回し、左の駆動輪よりも右の駆動輪の回転数が大きくなる場合、右の駆動輪の駆動軸が嵌合されたサイドベベルギヤ６５は、デフケース２０よりも速く回転しようとし、左の駆動輪の駆動軸が嵌合されたサイドベベルギヤ６０は、デフケース２０よりも遅く回転しようとする。このとき、ピニオンベベルギヤ５０，５５は、回転軸線Ａを中心に公転しながら回転軸線Ｂを中心に軸回転し、左右の駆動輪の回転数差が吸収される。

なお、差動装置１０が駆動力を前後の駆動軸に分配するセンターデフである場合、サイドベベルギヤ６０，６５がそれぞれ前側駆動軸又は後側駆動軸に嵌合される。

＜２．溶接構造＞
本実施形態にかかる溶接構造として、デフケース２０とリングギヤ３０との接合構造について説明する。図２は、デフケース２０とリングギヤ３０との接合構造を示す断面図であり、図１中の一点鎖線で囲まれた領域Ｘを拡大して示している。図２の左右方向は差動装置１０の回転軸線Ａの軸方向を示している。図２中、左側の部材はデフケース２０を示し、右側の部材はリングギヤ３０を示す。図２の上下方向はデフケース２０又はリングギヤ３０の径方向を示す。図２中、上側はデフケース２０又はリングギヤ３０の外周側を示し、下側はデフケース２０又はリングギヤ３０の内周側を示す。

なお、以下に示す図３〜図８は、いずれも図２に対応する図として示されている。

本実施形態にかかる溶接構造では、接合部の外周側において、開先Ｇの一部が露出しないように溶接ビードＷがデフケース２０及びリングギヤ３０に跨って形成される。つまり、アンダーカットが発生しないように溶接ビードＷが形成される。接合部の内周側においては、溶接ビードＷが、第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００を貫通するように形成される。

本実施形態にかかる溶接構造では、接合部の内周側における、溶接ビードＷとデフケース２０との境界の位置Ｗ１は、溶接ビードＷとリングギヤ３０との境界の位置Ｗ２よりも外周側に位置する。これは、後述するように、互いに突き当てられるデフケース２０の第１の突き当て部２００及びリングギヤ３０の第２の突き当て部３００のうち、第１の対向面２２０の内周側端部が第２の対向面３２０の内周側端部より外周側に配置されることによるものである。これにより、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積が、溶融時に溶融されるリングギヤ３０の体積よりも小さくなっている。つまり、デフケース２０の溶融部分の体積が従来よりも少なくなるようにして、デフケース２０及びリングギヤ３０が接合されている。

ここで、リングギヤ３０は、例えば鋼により形成される。また、デフケース２０は、例えば鋳鉄により形成される。鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量は、鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多い。後述するように溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積が従来よりも小さくされた本実施形態にかかる溶接構造では、溶接時の炭素溶出量が低減される。特に、本実施形態にかかる溶接構造では、溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積を従来よりも小さくする場合と比較して、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減される。

一方、本実施形態にかかる溶接構造では、リングギヤ３０の第２の対向面３２０の内周側端部の位置を従来の位置から変更することは必須ではない。このため、接合部の幅（径方向の長さ）を大幅に減少させることなく、炭素溶出量が低減される。

＜３．溶接方法＞
ここまで、本実施形態にかかる溶接構造を適用可能な差動装置及びデフケース２０とリングギヤ３０との接合構造の構成例について説明した。以下、本実施形態にかかる溶接方法を、リングギヤ３０とデフケース２０との接合方法を例に採って説明する。

（３−１．デフケース及びリングギヤの形状）
図３を参照して、互いに溶接されるデフケース２０及びリングギヤ３０の形状について説明する。図３は、デフケース２０及びリングギヤ３０の溶接前の接合部を示す断面図である。

デフケース２０及びリングギヤ３０は、それぞれ互いに突き当てられる第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００を有している。第１の突き当て部２００の一部又は全部は、溶接時に熱影響を受けて溶融される。第２の突き当て部３００の一部又は全部は、溶接時に熱影響を受けて溶融される。

デフケース２０の第１の突き当て部２００は、リングギヤ３０に対向する部分に、外周側から順に、傾斜部２１０及び第１の対向面２２０を有する。第１の対向面２２０は、デフケース２０の回転軸線Ａに直交する平面上の面である。傾斜部２１０は、第１の対向面２２０から外周側に離れるにつれてリングギヤ３０から離れる面として形成される。第１の対向面２２０の内周側には第１の空間形成凹部２３０が形成されている。第１の空間形成凹部２３０は、第１の対向面２２０よりも軸方向に後退した凹段差として形成される。

リングギヤ３０の第２の突き当て部３００は、デフケース２０に対向する部分に、外周側から順に、傾斜部３１０及び第２の対向面３２０を有する。第２の対向面３２０は、リングギヤ３０の回転軸線Ａに直交する平面上の面である。傾斜部３１０は、第２の対向面３２０から外周側に離れるにつれてデフケース２０から離れる面として形成される。傾斜部３１０は、当接された第１の対向面２２０及び第２の対向面３２０の仮想延在面Ｃを中心に傾斜部２１０と対称形状に形成される。第２の対向面３２０の内周側には第２の空間形成凹部３３０が形成されている。第２の空間形成凹部３３０は、第２の対向面３２０よりも軸方向に後退した凹段差として形成される。

リングギヤ３０がデフケース２０に嵌合され、リングギヤ３０の第２の対向面３２０がデフケース２０の第１の対向面２２０に当接するまで圧入された状態では、デフケース２０の傾斜部２１０及びリングギヤ３０の傾斜部３１０によって開先Ｇが形成される。ここで、デフケース２０の傾斜部２１０とリングギヤ３０の傾斜部３１０とは仮想延在面Ｃを中心に対称形状に形成されているため、開先Ｇは仮想延在面Ｃを中心に対称形状となる。

また、デフケース２０及びリングギヤ３０にそれぞれ形成された第１の空間形成凹部２３０及び第２の空間形成凹部３３０により、第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００よりも内周側には空間部４００が形成される。

本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース２０の第１の対向面２２０とリングギヤ３０の第２の対向面３２０とを当接させた状態において、デフケース２０の第１の対向面２２０の内周側端部が、リングギヤ３０の第２の対向面３２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に位置する。つまり、第１の対向面２２０の面積は、第２の対向面３２０の面積よりも小さくなっている。したがって、開先Ｇが開いた範囲のデフケース２０の第１の突き当て部２００の体積が、開先Ｇが開いた範囲のリングギヤ３０の第２の突き当て部３００の体積よりも小さくなるように、第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００が形成される。

本明細書において、「開先Ｇが開いた範囲の第１の突き当て部２００」は、デフケース２０のうち、傾斜部２１０と、第１の対向面２２０と、デフケース２０の外周面と平行する仮想面Ｄ１と、第１の対向面２２０と平行する仮想面Ｅ１とに囲まれる領域Ｓ１に存在する部分である。仮想面Ｄ１は、第１の対向面２２０の内周側端部と第２の対向面３２０の内周側端部のうち内周側に位置する内周側端部を通りデフケース２０の外周面と平行する仮想面である。仮想面Ｅ１は、傾斜部２１０とデフケース２０の外周面との境界を通り第１の対向面２２０と平行する仮想面である。

また、「開先Ｇが開いた範囲の第２の突き当て部３００」は、リングギヤ３０のうち、傾斜部３１０と、第２の対向面３２０と、リングギヤ３０の外周面と平行する仮想面Ｄ２と、第２の対向面３２０と平行する仮想面Ｅ２とに囲まれる領域Ｓ２に存在する部分である。仮想面Ｄ２は、第１の対向面２２０の内周側端部と第２の対向面３２０の内周側端部のうち内周側に位置する内周側端部を通りリングギヤ３０の外周面と平行する仮想面である。仮想面Ｅ２は、傾斜部３１０とリングギヤ３０の外周面との境界を通り第２の対向面３２０と平行する仮想面である。

仮想面Ｄ１及び仮想面Ｄ２は、ともに第１の対向面２２０の内周側端部と第２の対向面３２０の内周側端部のうち、より内周側に位置する内周側端部を通る同一の仮想面上の面である。つまり、開先Ｇが仮想延在面Ｃを中心に対称形状である場合、図３に示す領域Ｓ１の面積と領域Ｓ２の面積とは互いに等しくなる。

ただし、本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース２０の第１の対向面２２０の内周側端部が、リングギヤ３０の第２の対向面３２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に位置するために、領域Ｓに存在する開先Ｇが開いた範囲の第１の突き当て部２００の体積は、領域Ｓ２に存在する開先Ｇが開いた範囲の第２の突き当て部３００の体積よりも小さくなっている。

（３−２．溶接工程）
図４を参照して、デフケース２０とリングギヤ３０との溶接工程について説明する。図４は、デフケース２０とリングギヤ３０との溶接工程を示す説明図である。

まず、リングギヤ３０の開口部３８がデフケース２０の筒部２１に嵌合される。デフケース２０と嵌合されたリングギヤ３０は、リングギヤ３０の第２の突き当て部３００がデフケース２０の第１の突き当て部２００に当接するまで圧入される。より具体的には、第２の突き当て部３００の第２の対向面３２０が、第１の突き当て部２００の第１の対向面２２０に当接するまで圧入される。このとき、第２の対向面３２０の一部は第１の対向面２２０と当接されない。

第２の対向面３２０が第１の対向面２２０に当接することにより、デフケース２０の傾斜部２１０とリングギヤ３０の傾斜部３１０とにより開先Ｇが形成される。デフケース２０の傾斜部２１０とリングギヤ３０の傾斜部３１０とが仮想延在面Ｃを中心に対称形状に形成されているため、開先Ｇは仮想延在面Ｃを中心に対称形状となる。また、第１の空間形成凹部２３０及び第２の空間形成凹部３３０により、第１の対向面２２０及び第２の対向面３２０の内周側には空間部４００が形成される。

デフケース２０とリングギヤ３０とを接合する際には、開先Ｇに溶接材料９４が供給されつつ、開先Ｇの中心に向けてエネルギ９２が付与される。例えば、開先Ｇにフィラーワイヤ等が供給されつつ、開先Ｇの中心に向けて外周側からレーザや電子ビーム等が照射される。付与されたエネルギ９２により、溶接材料９４、デフケース２０の第１の突き当て部２００及びリングギヤ３０の第２の突き当て部３００が溶融され溶融金属が生成される。このとき、かかる溶融金属が空間部４００に到達するようにエネルギ９２が付与され、貫通溶接とされる。

エネルギ９２の付与が終了した部分では、溶融金属が冷却され凝固し、溶接ビードＷが形成される。溶接ビードＷは、デフケース２０とリングギヤ３０との接合部の全周に亘って形成される。

なお、ここでは溶接材料９４を使用する場合を示したが、溶接材料９４を使用せずに溶接可能な場合には溶接材料が使用されなくてもよい。

ここで、図５は、従来のデフケース１２０及びリングギヤ１３０の溶接前の接合部を示す断面図である。図５に示すデフケース１２０及びリングギヤ１３０において、第１の対向面２２０と第２の対向面３２０の幅（径方向の長さ）は等しく、第１の対向面２２０の内周側端部の位置と第２の対向面３２０の内周側端部の位置とは一致する。

かかる構成において、第１の突き当て部２００の体積を規定する領域Ｓ１を画定する仮想面Ｄ１、及び、第２の突き当て部３００の体積を規定する領域Ｓ２を画定する仮想面Ｄ２は、ともに第１の対向面２２０の内周側端部及び第２の対向面３２０の内周側端部を通る仮想面上の面である。第１の対向面２２０及び第２の対向面３２０は凹溝等の無い平面であるため、第１の対向面２２０と第２の対向面３２０の面積は等しい。また、領域Ｓ１に存在する開先Ｇが開いた範囲の第１の突き当て部２００の体積は、領域Ｓ２に存在する開先Ｇが開いた範囲の第２の突き当て部３００の体積と等しい。

このように構成される従来のデフケース１２０及びリングギヤ１３０では、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積とほぼ等しくなる。このとき、空間部４００に形成される溶接ビードＷとデフケース２０との境界の位置Ｗ１は、溶接ビードＷとリングギヤ３０との境界の位置Ｗ２と溶接ビードＷの貫通方向である径方向においてほぼ同じ位置に位置する。

一方、図３に示す本実施形態にかかるデフケース２０及びリングギヤ３０では、第１の対向面２２０の内周側端部は第２の対向面３２０の内周側端部より開先Ｇ側に位置する。かかる構成では、領域Ｓ１に存在する第１の突き当て部２００の体積は、領域Ｓ２に存在する第２の突き当て部３００の体積よりも小さい。つまり、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積を従来よりも小さくすることができる。

デフケース２０の材料である鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量はリングギヤ３０の材料である鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多いため、本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース２０とリングギヤ３０とを溶接する際の炭素溶出量が効果的に低減される。また、本実施形態にかかる溶接方法では、リングギヤ３０の第２の対向面３２０の径方向の長さを従来から変更することは必須ではない。このため、デフケース２０とリングギヤ３０との接合面を大幅に低減することなく炭素溶出量が低減される。

＜４．効果＞
本実施形態にかかるデフケース２０とリングギヤ３０との溶接方法によれば、デフケース２０の第１の対向面２２０の内周側端部がリングギヤ３０の第２の対向面３２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に位置するように、デフケース２０の第１の突き当て部２００及びリングギヤ３０の第２の突き当て部３００が形成される。このため、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積が、溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積よりも小さくなる。

デフケース２０の材料である鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量は、リングギヤ３０の材料である鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多い。したがって、本実施形態にかかる溶接方法は、リングギヤ３０の溶融部分の体積をデフケース２０の溶融部分の体積より小さくする場合に比べて、溶接時の炭素溶出量を効果的に低減することができる。また、リングギヤ３０の第２の対向面３２０の内周側端部の位置を従来から変更することを要しないため、デフケース２０とリングギヤ３０との接合面が大幅に低減することなく炭素溶出量を低減することができる。

炭素溶出量が低減されることにより、接合部の融合不良や脆性組織の生成が抑制されるため、接合部の割れや剥がれが抑制されるとともに接合部におけるブローホールやピットの生成が抑制される。このため、接合部の強度が向上する。

また、本実施形態にかかるデフケース２０とリングギヤ３０との溶接方法においては、開先Ｇが仮想延在面Ｃを中心に対象形状に形成されるように第１の突き当て部２００及び第２の突き当て部３００が当接されて、仮想延在面Ｃを中心に溶接される。このため、形成される溶接ビードＷがデフケース２０又はリングギヤ３０のいずれかの方に偏ることを抑制できる。したがって、接合部の外周側において、溶接ビードＷはデフケース２０及びリングギヤ３０に跨って開先Ｇを覆うように形成され、アンダーカットの発生が抑制される。

さらに、本実施形態にかかるデフケース２０とリングギヤ３０との溶接構造においては、溶接時の炭素溶出量が低減されるため、デフケース２０とリングギヤ３０との接合部の割れや剥がれが抑制されるとともに接合部におけるブローホールやピットの生成が抑制される。また、本実施形態にかかるデフケース２０とリングギヤ３０との溶接構造においては、接合部の外周側においてアンダーカットの発生が抑制される。したがって、溶接不良が抑制されて、接合強度の向上を図ることができる。

＜５．応用例＞
以上、本実施形態にかかる溶接方法及び溶接構造の一実施形態について説明したが、本実施形態にかかる溶接方法は種々の応用が可能である。以下、溶接方法の応用例について説明する。

（５−１．第１の応用例）
図６は、第１の応用例におけるデフケース２０及びリングギヤ３０の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、デフケース２０の第１の対向面２２０は平面で構成されていた。第１の応用例は、第１の対向面２２０が凹溝２４０を有する点で上記実施形態と異なっている。

第１の応用例では、上記実施形態と同様に、第１の対向面２２０の面積は第２の対向面３２０の面積よりも小さい。また、領域Ｓ１に存在する第１の突き当て部２００の体積は、上記実施形態における第２の突き当て部３００と第１の突き当て部２００との体積差に凹溝２４０の体積を加えた体積の分だけ、領域Ｓ２に存在する第２の突き当て部３００の体積よりも小さい。

第１の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。

（５−２．第２の応用例）
図７は、第２の応用例におけるデフケース２０及びリングギヤ３０の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、第１の対向面２２０の内周側端部は第２の対向面３２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に配置されていた。第２の応用例は、第１の対向面２２０の内周側端部の位置と第２の対向面３２０の内周側端部の位置とが一致する点で上記実施形態と異なっている。

第２の応用例において、第１の突き当て部２００の体積を規定する領域Ｓ１を画定する仮想面Ｄ１、及び、第２の突き当て部３００の体積を規定する領域Ｓ２を画定する仮想面Ｄ２は、第１の対向面２２０の内周側端部及び第２の対向面３２０の内周側端部をともに通る仮想面上の面である。第２の応用例では、第１の対向面２２０が凹溝２４０を有する。このため、第１の対向面２２０の外周側端部及び内周側端部の位置と、第２の対向面３２０の外周側端部及び内周側端部の位置とが一致しているにもかかわらず、第１の対向面２２０の面積は第２の対向面３２０の面積よりも小さい。また、領域Ｓ１に存在する第１の突き当て部２００の体積は、凹溝２４０の体積の分、領域Ｓ２に存在する第２の突き当て部３００の体積よりも小さい。

第２の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。

（５−３．第３の応用例）
図８は、第３の応用例におけるデフケース２０及びリングギヤ３０の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、第１の対向面２２０の内周側端部は第２の対向面３２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に配置されていた。第３の応用例は、第２の対向面３２０の内周側端部が第１の対向面２２０の内周側端部よりも開先Ｇ側に位置する点で上記実施形態と異なっている。

第３の応用例において、第１の突き当て部２００の体積を規定する領域Ｓ１を画定する仮想面Ｄ１、及び、第２の突き当て部３００の体積を規定する領域Ｓ２を画定する仮想面Ｄ２は、第１の対向面２２０の内周側端部を通る仮想面上の面である。第３の応用例では第１の対向面２２０は凹溝２４０を有する。このとき、領域Ｓ１に存在する第１の突き当て部２００の体積が領域Ｓ２に存在する第２の突き当て部３００の体積より小さくなるように第１の対向面２２０の内周側端部の位置、第２の対向面３２０の内周側端部の位置及び凹溝２４０の大きさが決定される。

第３の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース２０の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ３０の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。

＜６．まとめ＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、リングギヤ３０の第２の対向面３２０は平面である構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、デフケース２０の第１の突き当て部２００の体積がリングギヤ３０の第２の突き当て部３００の体積よりも小さくなる限り、リングギヤ３０の第２の対向面３２０に凹溝が設けられてもよい。

また、上記実施例では、本発明の溶接方法を差動装置に適用した例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明にかかる溶接方法は、互いに炭素量の異なる複数の部材を突き当てて溶接する溶接方法であれば、他の構造物に対しても適用可能である。

１０ 差動装置
２０ デフケース
３０ リングギヤ
９２ エネルギ
９４ 溶接材料
２００ 第１の突き当て部
２１０ 傾斜部
２２０ 第１の対向面
２３０ 第１の空間形成凹部
２４０ 凹溝
３００ 第２の突き当て部
３１０ 傾斜部
３２０ 第２の対向面
３３０ 第２の空間形成凹部
４００ 空間部
Ｃ 仮想延在面
Ｄ１，Ｄ２ 仮想面
Ｅ１，Ｅ２ 仮想面
Ｇ 開先
Ｗ 溶接ビード
Ｗ１，Ｗ２ 境界の位置

Claims (7)

1. 互いに炭素量の異なる第１の部材及び第２の部材を突き当てるとともに開先を形成し、前記開先に対してエネルギを付与することにより前記第１の部材及び前記第２の部材を溶接する溶接方法であって、
   前記第１の部材及び前記第２の部材は互いに当接される第１の対向面及び第２の対向面を含む第１の突き当て部及び第２の突き当て部を有し、
   前記第１の対向面及び前記第２の対向面を当接させた状態において、前記開先は、前記第１の対向面及び前記第２の対向面の仮想延在面を中心に対称形状を成し、前記開先が開いた範囲において、前記炭素量が相対的に多い前記第１の部材における前記第１の突き当て部の体積が、前記炭素量が相対的に少ない前記第２の部材における前記第２の突き当て部の体積よりも小さくなるように、前記第１の突き当て部及び前記第２の突き当て部が形成され、
   前記第１の対向面及び前記第２の対向面を当接させて形成された前記開先の中心に向けて前記エネルギを付与することにより前記第１の部材及び前記第２の部材を溶接する、
   溶接方法。
2. 前記第１の対向面の面積が、前記第２の対向面の面積よりも小さい、請求項１に記載の溶接方法。
3. 前記第１の対向面及び前記第２の対向面を当接させた状態において、前記開先側と反対側の前記第１の対向面の端部が、前記開先側と反対側の前記第２の対向面の端部よりも前記開先側に位置する、請求項１又は２に記載の溶接方法。
4. 前記第１の対向面には凹溝が設けられる、請求項１〜３の何れか１項に記載の溶接方法。
5. 前記第１の部材は鋳鉄であり、前記第２の部材は鋼である、請求項１〜４の何れか１項に記載の溶接方法。
6. 前記第１の部材はデフケースであり、前記第２の部材はリングギヤである、請求項１〜４の何れか１項に記載の溶接方法。
7. 互いに炭素量の異なる第１の部材及び第２の部材を突き当てるとともに開先を形成し、前記開先に対してエネルギを付与することにより前記第１の部材及び前記第２の部材を溶接した溶接構造であって、
   前記炭素量が相対的に多い前記第１の部材及び前記炭素量が相対的に少ない前記第２の部材の接合部には貫通溶接による溶接ビードが形成され、
   前記接合部の貫通方向前方側における、前記溶接ビードと前記第２の部材との境界の位置が、前記溶接ビードと前記第１の部材との境界の位置よりも前記貫通方向前方側に位置する
   溶接構造。

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