JP2023031516A - 回転動力伝達装置及び回転動力伝達装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接時におけるケース部材とリングギヤとの間の空間の圧力上昇により溶接部に欠陥が生じることを防ぎつつ、この圧力を逃がすための空気孔を形成することにより部品の組み付けに支障を生じさせたりケース部材のフランジ部の強度を低下させたりすることのない回転動力伝達装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】差動装置１は、リングギヤ２が嵌合される嵌合面３６ａが形成された嵌合部３６と、リングギヤ２が溶接されるフランジ部３７とを有するデフケース３を備える。デフケース３には、一対のサイドギヤ４１，４２や複数のピニオンギヤ４３，４４等の収容部材を収容する収容空間、及び空気孔３０とが形成されている。空気孔３０は、デフケース３の軸方向におけるフランジ部３７と嵌合面３６ａとの間のデフケース３の外周面３ａに一端部３０１が開口し、他端部３０２がデフケース３における収容部材との接触が発生しない非接触面に開口している。【選択図】図１

Description

本発明は、リングギヤがケース部材に溶接された回転動力伝達装置、及びその製造方法に関する。

従来、リングギヤがケース部材のフランジ部に溶接された回転動力伝達装置が、例えば自動車の駆動源の駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達系に用いられている。この回転動力伝達装置の一例として、プロペラシャフトを経て入力される駆動力を一対の出力軸に差動を許容して出力する差動装置（デファレンシャル装置）が、４輪駆動車や後輪駆動車（ＦＲ車）に用いられている。

差動装置は、一対のサイドギヤに複数のピニオンギヤを噛み合わせてなる差動歯車機構と、差動歯車機構を収容するデフケースと、デフケースの外周に取り付けられた円環状のリングギヤとを有している。リングギヤは、デフケースに設けられたフランジ部に固定され、プロペラシャフトに連結されたピニオンギヤシャフトのギヤ部に噛み合わされる。デフケースのフランジ部へのリングギヤの固定方法としては、従来はボルトによる締結が一般的であったが、近年では、異種金属の溶接技術の進歩により、リングギヤを溶接によってデフケースのフランジ部に固定することが広く行われるようになってきている。

特許文献１に記載された差動装置は、デフケースの外周面に環状の圧入面が形成されると共に、デフケースの軸方向一端部側に円環板状のフランジ部が設けられており、このフランジ部の径方向外側の端部がケース側の突き当て部となっている。リングギヤには、デフケースの圧入面に圧入される圧入孔、及びケース側の突き当て部に突き当てられるギヤ側の突き当て部が形成されている。リングギヤをデフケースに固定する際には、デフケースの圧入面にリングギヤが圧入され、かつケース側の突き当て部にギヤ側の突き当て部が突き当てられた状態で、ケース側及びギヤ側の突き当て部同士が溶接される。

特許文献２に記載された差動装置は、特許文献１と同様の溶接構造によってリングギヤがデフケースに固定されるが、溶接時の熱によりデフケースとリングギヤとの間に形成される空間内部の圧力が上昇してガスが噴き出し、溶接部に穴が開く欠陥を生じさせることを防ぐために、この空間と大気開放された外部とを連通する連通孔がデフケースに設けられている。また、特許文献２の差動装置では、リングギヤの圧入時に生じた圧入粉や溶接時に生じたスパッタ等の異物が連通孔を介して外部に排出されないよう、差動歯車機構の複数のピニオンギヤを支持するピニオンシャフトが挿入されるシャフト支持孔、又はピニオンシャフトを抜け止め及び回り止めするピンが挿入されるピン挿入孔の内面に連通孔の一端を開口させ、この開口部分をピニオンシャフト又はピンで閉塞するように構成されている。

特許文献３には、デフケースのフランジ部にリングギヤをレーザ溶接する溶接方法が記載されている。この溶接方法では、溶接部にブローホール（溶接部内で発生したガスが凝固時に放出されず、溶接部内に閉じ込められて生じる気孔欠陥）が生じないよう、フランジ部を軸方向に貫通する貫通孔が、デフケースとリングギヤとの間の内部空間を外部に開放する外部開放孔として形成されている。

また、リングギヤが溶接によりフランジ部に固定された差動装置には、例えば特許文献４に記載されたもののように一対のサイドギヤの差動を制限するための多板クラッチを備えたものや、例えば特許文献５に記載されたもののように複数のピニオンギヤが一対のサイドギヤと平行に配置されたものがある。

また、特許文献６には、ケース（デファレンシャルケース又はトランスファケース）のフランジ部とリングギヤとを突合せ溶接した後にフランジ部の外形形状を計測し、計測した形状に基づいて溶接状態の良否を判定することが記載されている。この特許文献６の図８Ａ，図８Ｂには、中心部にドライブシャフト等の駆動軸を収容する貫通孔が形成されたトランスファケースのフランジ部に、溶接によってリングギヤが固定されたトランスファ装置が記載されている。

特開２０１６－６５５８２号公報（明細書段落［００１７］，［００１８］参照） 特開２０１７－６２００３号公報（明細書段落［０００３］－［０００６］参照） 特開２０２０－１７５４１８号公報（明細書段落［００５８］，［００６３］、図２Ａ，２Ｂ参照） 特開２０１０－１８０９７６号公報（明細書段落［００４２］－［００４４］、図２参照） 特開２０１３－１６０２５９号公報（明細書段落［００４４］、図１，図３参照） 国際公開ＷＯ２０１２／１４３９８６号公報（明細書段落［００７０］、図８Ａ，図８Ｂ参照）

特許文献２に記載されているように、デフケースとリングギヤとの間に形成される空間と外部とを連通する連通孔をシャフト支持孔又はピン挿入孔の内面に開口させるように形成すると、この開口部分の周辺に発生したバリにより、ピニオンシャフト又はピンを孔に挿入できなくなり、差動歯車機構の組み付けに支障が生じるおそれがある。これにより、製造に要する時間が長くなると共に製造コストが増大してしまう。また、特許文献３に記載されているように、デフケースのフランジ部に軸方向の貫通孔を形成すると、フランジ部の強度が低下してしまう。

そこで、本発明は、溶接時におけるケース部材とリングギヤとの間の空間内部の圧力上昇により溶接部に欠陥が生じることを防ぎつつ、この圧力を逃がすための空気孔を形成することに起因して、部品の組み付けに支障を生じさせたりフランジ部の強度を低下させたりすることのない回転動力伝達装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決することを目的として、円環状のリングギヤと、前記リングギヤの内周面が嵌合される嵌合面が形成された環状の嵌合部、及び前記嵌合面よりも径方向外方に突出して設けられたフランジ部を有すると共に、収容部材を収容する収容空間が形成されたケース部材と、を備え、前記リングギヤの少なくとも一部と前記フランジ部とが前記ケース部材の回転軸線に平行な軸方向に並び、前記リングギヤが前記フランジ部に全周にわたって溶接され、前記溶接された部分から前記嵌合部までの前記ケース部材と前記リングギヤとの間に環状空間が形成されており、前記ケース部材には、前記環状空間の内外を連通する空気孔が形成されており、前記空気孔は、前記軸方向における前記フランジ部と前記嵌合面との間の前記ケース部材の外周面に一端が開口し、他端が前記ケース部材における前記収容部材との接触が発生しない非接触面に開口している、回転動力伝達装置を提供する。

また、本発明は、上記の課題を解決することを目的として、前記収容部材として、一対のサイドギヤと、前記一対のサイドギヤに噛み合う複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトを前記ケース部材に対して回り止めするピンとを有し、前記ケース部材には、前記ピニオンシャフトが挿入されたシャフト挿入孔、及び前記ピンが挿入されたピン挿入孔が前記収容空間として形成されており、前記空気孔は、前記シャフト挿入孔及び前記ピン挿入孔に連通しないように前記環状空間から前記ケース部材の径方向内方に向かって形成されている、回転動力伝達装置を提供する。

また、本発明は、上記の課題を解決することを目的として、上記の回転動力伝達装置の製造方法であって、前記ケース部材となる鋳造品に前記シャフト挿入孔、前記ピン挿入孔、及び前記嵌合面を形成すると共に、前記空気孔をドリルによって形成して前記ケース部材を作製するケース部材作製工程と、前記ケース部材の前記嵌合部に前記リングギヤを嵌合する嵌合工程と、前記ケース部材の前記フランジ部と前記リングギヤとを溶接する溶接工程と、前記フランジ部と前記リングギヤとの溶接部を前記フランジ部における前記リングギヤ側とは反対側の面から超音波探傷する検査工程と、前記ケース部材に前記一対のサイドギヤ、前記複数のピニオンギヤ、前記ピニオンシャフト、及び前記ピンを組み付ける組付工程とを有する、回転動力伝達装置の製造方法を提供する。

本発明に係る回転動力伝達装置及びその製造方法によれば、溶接時におけるケース部材とリングギヤとの間の空間内部の圧力上昇により溶接部に欠陥が生じることを防ぎつつ、この圧力を逃がすための空気孔を形成することに起因して、部品の組み付けに支障を生じさせたりフランジ部の強度を低下させたりすることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る差動装置を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、デフケースを示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、デフケースを軸方向から見た構成図である。 （ａ）～（ｃ）は、差動装置の製造方法を示す説明図である。 空気孔の周辺部におけるデフケースの断面を示す断面図である。 デフケースに発生する応力を色の濃さで示す応力解析図である。 変形例１に係るデフケースの一部の断面を示す断面図である。 変形例２に係るデフケースの一部の断面を示す断面図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。また、本実施の形態では、本発明の回転動力伝達装置として、エンジンや電動モータ等の駆動源が前置きされた後輪駆動車や４輪駆動車の後輪側に搭載される差動装置を例にとって説明する。ただし、これに限らず、前輪駆動車用の差動装置に本発明を適用することも可能であり、例えばトランスファ装置等の差動装置以外の回転動力伝達装置に本発明を適用することも可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係る差動装置を示す断面図である。この差動装置１は、車両前後方向に延在するプロペラシャフトを経て入力される駆動力（回転動力）を一対の出力軸（ドライブシャフト）に差動を許容して出力する。図１では、左右のドライブシャフトのそれぞれの端部に設けられた等速ジョイントのアウタレース８１，８２の一部を図示している。

差動装置１は、円環状のリングギヤ２と、リングギヤ２が固定されたデフケース３と、デフケース３に収容された差動歯車機構４とを備えている。デフケース３は、例えば球状黒鉛鋳鉄からなる中空状の鋳造品に切削等の加工を施して形成されている。リングギヤ２は、デフケース３よりも硬い金属製であり、例えば浸炭鋼からなる。差動装置１は、回転軸線Ｏ_１を中心としてデフケース３がリングギヤ２と一体に回転して回転動力を伝達する。

デフケース３は、デフキャリア５に収容され、一対の円錐ころ軸受７１，７２によってデフキャリア５に対して回転可能に支持されている。デフキャリア５は、キャリア本体５１と蓋体５２とを有し、キャリア本体５１と蓋体５２とが不図示のボルトによって締結されている。キャリア本体５１及び蓋体５２には、等速ジョイントのアウタレース８１，８２を挿通させる挿通孔５１０，５２０がそれぞれ形成されている。デフキャリア５の内部には、潤滑油（デフオイル）が封入されており、この潤滑油の漏出を抑止するシール部材７３，７４が挿通孔５１０，５２０の内側に取り付けられている。

デフキャリア５には、プロペラシャフトに連結されたピニオンギヤシャフト６が収容されている。ピニオンギヤシャフト６は、円錐ころ軸受７５によってデフキャリア５に対して回転可能に支持された軸部６１と、軸部６１よりも大径のギヤ部６２とを一体に有しており、ギヤ部６２がリングギヤ２に噛み合わされている。車両に搭載された差動装置１を鉛直方向上方から見た場合、デフケース３の回転軸線Ｏ_１とピニオンギヤシャフト６の回転軸線Ｏ_２とは直交する。リングギヤ２には、エンジン等の車両の駆動源の駆動力がプロペラシャフト及びピニオンギヤシャフト６を介して入力される。以下、デフケース３の回転軸線Ｏ_１に平行な方向を軸方向といい、回転軸線Ｏ_１に対して垂直な方向を径方向という。

差動歯車機構４は、左右一対のサイドギヤ４１，４２と、サイドギヤ４１，４２に噛み合う複数のピニオンギヤ４３，４４と、複数のピニオンギヤ４３，４４を支持するピニオンシャフト４５と、ピニオンシャフト４５をデフケース３に対して抜け止め及び回り止めするピン４６とを有している。ピニオンシャフト４５は、ピニオンギヤ４３，４４のそれぞれの軸孔４３０，４４０に挿通されている。

サイドギヤ４１，４２は、中心部にアウタレース８１，８２のステム部８１１，８２１が相対回転不能にスプライン嵌合された円筒部４１１，４２１と、ピニオンギヤ４３，４４に噛み合うギヤ部４１２，４２２とを、それぞれ一体に有している。サイドギヤ４１，４２のギヤ部４１２，４２２及びピニオンギヤ４３，４４のギヤ背面とデフケース３との間には、それぞれワッシャ１１～１４が配置されている。

デフケース３は、本発明の「ケース部材」の一態様である。サイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４、ピニオンシャフト４５、ピン４６、及びワッシャ１１～１４は、デフケース３に収容された本発明の「収容部材」の一態様である。

図２（ａ）及び（ｂ）は、デフケース３を示す斜視図である。デフケース３は、サイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４を収容する収容空間３１０が内部に形成された円筒状の円筒部３１と、サイドギヤ４１，４２及びピニオンギヤ４３，４４を軸方向に挟む第１及び第２の側壁３２，３３と、第１及び第２の側壁３２，３３の中心部からそれぞれ軸方向に延出された円筒状の第１及び第２のボス部３４，３５と、リングギヤ２の内周面２ａが嵌合される嵌合面３６ａが形成された環状の嵌合部３６と、嵌合面３６ａよりも径方向外方に突出して設けられた環状のフランジ部３７と、嵌合部３６とフランジ部３７との間に設けられた角Ｒ部３８とを一体に有している。第１及び第２のボス部３４，３５の中心部には、アウタレース８１，８２のステム部８１１，８２１が挿通される挿通孔３４０，３５０がそれぞれ形成されている。

円筒部３１には、サイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４、及びワッシャ１１～１４を収容空間３１０に導入するための一対の窓部３１１，３１２が形成されている。フランジ部３７は、円筒部３１の軸方向中央部よりも第２の側壁３３側の端部の外周に設けられている。角Ｒ部３８は、フランジ部３７の内径側の端部である基端部３７１（図１参照）の嵌合部３６側に形成されている。図２（ａ）は、一対の窓部３１１，３１２のうち一方の窓部３１１側を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す状態からデフケース３を１８０°回転させて、他方の窓部３１２側を示している。

デフケース３には、前述の収容空間３１０の他、ピニオンシャフト４５を収容する収容空間としてのシャフト挿入孔３１３と、ピン４６を収容する収容空間としてのピン挿入孔３１４と、後述する空気孔３０とが形成されている。シャフト挿入孔３１３は、円筒部３１の内外を径方向に貫通するように、円筒部３１の二箇所に形成されている。ピン挿入孔３１４は、二つのシャフト挿入孔３１３のうち一方のシャフト挿入孔３１３に交差するように、軸方向に沿って円筒部３１に形成されている。また、ピン挿入孔３１４は、第１の側壁３２側に開口し、シャフト挿入孔３１３よりも第２の側壁３３側で閉塞されている。

ピン４６は、図１に示すようにピニオンシャフト４５を径方向に貫通する貫通孔４５０に挿通されると共に、ピン挿入孔３１４に圧入されている。シャフト挿入孔３１３及びピン挿入孔３１４は、ドリル等の切削工具によってデフケース３に穿設されている。

図３（ａ）は、デフケース３及びリングギヤ２をフランジ部３７側から軸方向に見た構成図である。図３（ｂ）は、デフケース３及びリングギヤ２をフランジ部３７とは反対側から軸方向に見た構成図である。デフケース３の第１及び第２の側壁３２，３３のうちフランジ部３７に近い側の第２の側壁３３には、デフケース３を肉抜きして軽量化するための凹部３３０が形成されている。凹部３３０は、第２の側壁３３の外面である軸方向端面３３ａから軸方向に窪み、第２のボス部３５の外周側に環状に形成されている。また、第２の側壁３３には、凹部３３０の外側周面３３０ａと内側周面３３０ｂとの間に、補強のための複数のリブ３３１が形成されている。本実施の形態では、一例として、八つのリブ３３１が周方向等間隔に、放射状に形成されている。フランジ部３７は、凹部３３０の外周側にあたる部位に形成されている。

リングギヤ２は、デフケース３のフランジ部３７と軸方向に並んで配置されている。本実施の形態では、リングギヤ２の外径側の周縁部を除く部分がフランジ部３７と軸方向に並んでいる。ただし、リングギヤ２の径方向の全体がフランジ部３７と軸方向に並んでいてもよい。すなわち、リングギヤ２は、内径側の端部を含む少なくとも一部がフランジ部３７と軸方向に並んでいればよい。

また、本実施の形態では、リングギヤ２が傘歯車の一種であるハイポイドギヤであり、歯面側がフランジ部３７とは反対側を向き、背面側がフランジ部３７との溶接によってデフケース３に固定されている。リングギヤ２とフランジ部３７が溶接された部分である溶接部Ｗ（図１参照）は、リングギヤ２及びフランジ部３７の全周にわたって形成されている。次に、図４（ａ）～（ｃ）を参照して、リングギヤ２とフランジ部３７との溶接工程を含む差動装置１の製造方法について説明する。

差動装置１は、鋳造及び機械加工によってデフケース３を作製するデフケース作製工程と、デフケース３の嵌合部３６にリングギヤ２を嵌合する嵌合工程と、デフケース３のフランジ部３７とリングギヤ２とを溶接する溶接工程と、フランジ部３７におけるリングギヤ２側とは反対側の面から溶接部Ｗを超音波探傷する検査工程と、デフケース３内に差動歯車機構４を組み付ける組付工程とによって製造される。

デフケース作製工程では、デフケース３となる鋳造品を鋳造し、この鋳造品にシャフト挿入孔３１３、ピン挿入孔３１４、及び嵌合面３６ａを形成すると共に、空気孔３０をドリルによって形成してデフケース３を作製する。空気孔３０は、デフケース３の嵌合部３６にリングギヤ２を嵌合したときにデフケース３とリングギヤ２との間に形成される環状空間Ｓ（図４（ｂ）参照）の内外を連通する丸孔である。また、空気孔３０は、デフケース３の円筒部３１に形成された一対の窓部３１１，３１２と軸方向に並ばない位置に形成されている。

図４（ａ）は、嵌合工程の前段階として、デフケース３の円筒部３１の外周にリングギヤ２が配置された状態を示している。円筒部３１の外径は、リングギヤ２の内径よりも小さく、円筒部３１の外周面３１ａとリングギヤ２の内周面２ａとの間には隙間が形成される。デフケース３のフランジ部３７におけるリングギヤ２側の面には、ケース側対向面３７ａと、デフケース３の軸方向においてケース側対向面３７ａよりもリングギヤ２側に位置するケース側当接面３７ｂとが形成されている。ケース側当接面３７ｂは、ケース側対向面３７ａよりもフランジ部３７の先端部３７２側に形成されている。

リングギヤ２におけるフランジ部３７側の面には、フランジ部３７のケース側対向面３７ａと軸方向に対向するギヤ側対向面２ｂと、フランジ部３７のケース側当接面３７ｂと軸方向に対向するギヤ側当接面２ｃとが形成されている。また、リングギヤ２の内周面２ａとギヤ側対向面２ｂとの間には、ギヤ側対向面２ｂ側ほど内径が大きくなるテーパ面２ｄが形成されている。

図４（ｂ）は、デフケース３の嵌合部３６にリングギヤ２が嵌合された状態を示している。嵌合工程では、ケース側当接面３７ｂとギヤ側当接面２ｃとが当接するまで、リングギヤ２がデフケース３に対して図４（ａ）に示す矢印Ｄ_１方向に沿って軸方向に相対移動し、デフケース３の嵌合部３６にリングギヤ２が圧入嵌合される。嵌合部３６の外径（嵌合面３６ａの直径）は、リングギヤ２の内径（内周面２ａの直径）よりも僅かに大きく、リングギヤ２が所定の締め代をもって嵌合部３６に外嵌される。嵌合面３６ａ及びリングギヤ２の内周面２ａは、回転軸線Ｏ_１と平行になるように形成された円筒面であり、例えば研削によって高精度に加工されている。嵌合部３６にリングギヤ２が嵌合されたとき、嵌合面３６ａとリングギヤ２の内周面２ａとが全周にわたって隙間なく密着する。なお、嵌合部３６の外径とリングギヤ２の内径とが同じであってもよい。この場合にも、嵌合面３６ａとリングギヤ２の内周面２ａとが全周にわたって隙間なく密着する。

図４（ｂ）に拡大して示すように、嵌合部３６は、デフケース３の軸方向断面において台形状に形成されており、嵌合面３６ａを上底とした場合の一組の対辺であるフランジ部側傾斜面３６ｂ及び反フランジ部側傾斜面３６ｃがテーパ状に形成されている。フランジ部側傾斜面３６ｂは、角Ｒ部３８の外面３８ａと連続して形成されている。反フランジ部側傾斜面３６ｃは、デフケース３の嵌合部３６にリングギヤ２を嵌合する際に、リングギヤ２のテーパ面２ｄに当接してリングギヤ２とデフケース３とを芯合わせするガイド面として機能する。

溶接工程では、所定の押圧力でリングギヤ２をフランジ部３７側に向かって軸方向に押圧し、ケース側当接面３７ｂとギヤ側当接面２ｃとを密着させた状態で溶接を行う。この溶接の際には、ケース側当接面３７ｂ及びギヤ側当接面２ｃの径方向外側に形成された開先１０に線状の溶加材であるフィラー９１を供給し、このフィラー９１を例えばレーザ光あるいは電子ビームによって加熱しながらリングギヤ２及びデフケース３を回転させ、周方向の全体に溶接部Ｗを形成する。

図４（ｂ）に拡大して示すように、溶接部Ｗから嵌合部３６までのデフケース３とリングギヤ２との間には、環状空間Ｓが全周にわたって形成されている。環状空間Ｓは、リングギヤ２のギヤ側対向面２ｂ、テーパ面２ｄ、及び内周面２ａの一部と、デフケース３におけるフランジ部３７のケース側対向面３７ａ、角Ｒ部３８の外面３８ａ、及び嵌合部３６のフランジ部側傾斜面３６ｂとによって囲まれた空間である。溶接工程では、溶接部Ｗの一部が環状空間Ｓに到達するように貫通溶接する。

環状空間Ｓは、デフケース３の空気孔３０を介して外部に開放されている。フィラー９１が加熱されることによってガスが発生したり、溶接時の熱により環状空間Ｓ内の空気が膨張すると、環状空間Ｓ内の空気が空気孔３０から排出される。これにより、環状空間Ｓ内の圧力が大気圧よりも大きく上昇してしまうことが抑えられ、環状空間Ｓ内の圧力上昇によって溶接部Ｗに欠陥が生じてしまうことが抑制される。

図４（ｃ）は、検査工程を示している。検査工程では、リングギヤ２がフランジ部３７の鉛直方向上方となるようにリングギヤ２及びデフケース３を配置し、超音波探傷装置９２を用いた超音波探傷検査法により、溶接部Ｗに気孔欠陥等の欠陥がないかを全周にわたって検査する。超音波探傷装置９２は、接触媒質としての水９３を噴出するノズル９２１と、ノズル９２１内に配置された超音波送受信器９２２とを有している。超音波送受信器９２２は、超音波を発生させると共に、検査対象である溶接部Ｗで反射した超音波を受信する。水９３は、フランジ部３７におけるリングギヤ２側とは反対側の軸方向端面３７ｃに向かってノズル９２１から鉛直方向上方に噴出され、超音波送受信器９２２と軸方向端面３７ｃとの間で超音波を伝達する。この超音波探傷検査によって溶接部Ｗの強度に影響するような欠陥が見つからなければ、検査結果が合格となる。

組付工程では、窓部３１１，３１２からデフケース３内にサイドギヤ４１，４２及びワッシャ１１，１２を挿入し、窓部３１１，３１２の近傍においてサイドギヤ４１，４２にピニオンギヤ４３，４４を噛み合わせる。そして、サイドギヤ４１，４２及びピニオンギヤ４３，４４を回転軸線Ｏ_１を中心として回転させ、ピニオンギヤ４３，４４を軸孔４３０，４４０がシャフト挿入孔３１３と径方向に並ぶ位置に配置し、ピニオンギヤ４３，４４とデフケース３の内面との間にワッシャ１３，１４を介挿した後、図１に示すようにシャフト挿入孔３１３にピニオンシャフト４５を挿入する。その後さらに、ピン挿入孔３１４にピン４６を圧入してピニオンシャフト４５を抜け止めする。

デフケース作製工程、嵌合工程、溶接工程、及び検査工程は、この順に行うが、組付工程は、デフケース作製工程と嵌合工程との間に行ってもよく、検査工程の後に行ってもよい。検査工程の後に組付工程を行う場合には、収容部材であるサイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４、ピニオンシャフト４５、ピン４６、及びワッシャ１１～１４に、接触媒質としての水９３が掛かってしまうことを抑制できる。また、検査工程の結果が合格であったデフケース３のみに対してワッシャ１１～１４、サイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４、ピニオンシャフト４５、及びピン４６を組み付けることにより、溶接部Ｗに欠陥があるものに対してこれらの部品を組み付けてしまうことを防ぐことができ、作業効率を向上できる。

図５は、デフケース３の軸方向に沿った空気孔３０を含む断面を示す断面図である。空気孔３０は、デフケース３の軸方向におけるフランジ部３７と嵌合面３６ａとの間（図５に両矢印Ａで示す軸方向範囲）におけるデフケース３の外周面３ａに一方の端部３０１が開口し、環状空間Ｓに連通している。空気孔３０の他方の端部３０２は、デフケース３の凹部３３０の内面に開口している。より詳細には、凹部３３０の底面３３０ｃと外側周面３３０ａとの間の湾曲面３３０ｄに空気孔３０の他方の端部３０２が開口している。空気孔３０の他方の端部３０２が開口する凹部３３０の内面（湾曲面３３０ｄ）は、デフケース３に収容された収容部材との接触が発生しない非接触面である。

また、空気孔３０は、シャフト挿入孔３１３にもピン挿入孔３１４にも連通しないように、デフケース３の軸方向に対して交差する角度で直線状に、環状空間Ｓからデフケース３の径方向内方に向かって形成されている。本実施の形態では、空気孔３０がデフケース３の軸方向及び径方向に対して傾斜し、かつ周方向に対して垂直に形成されている。

図５に示す断面において、角Ｒ部３８の外面３８ａは、湾曲中心点Ｃを中心として曲率半径Ｒで円弧状に形成された湾曲面である。空気孔３０は、デフケース３の軸方向（図５の左右方向）において、角Ｒ部３８が形成された範囲の中央部よりも嵌合面３６ａ側に、環状空間Ｓ側の端部（一方の端部３０１）が開口している。つまり、デフケース３の軸方向における曲率半径Ｒの垂直二等分線Ｌよりも嵌合面３６ａ側にあたる部分の一箇所に、空気孔３０が開口している。

図５に示すように、空気孔３０の孔径をＤとし、湾曲中心点Ｃから空気孔３０の一方の端部３０１における開口周縁のフランジ部３７側の端部３０１ａまでの間の軸方向の距離をＭとしたとき、外面３８ａの曲率半径Ｒ、孔径Ｄ、及び距離Ｍは、次の不等式（１）及び（２）を満たす寸法に設定されている。
Ｍ／Ｒ≦０．３ …（１）
Ｄ／Ｒ≦０．５ …（２）
差動装置１は、この不等式（１），（２）を満たす寸法に角Ｒ部３８及び空気孔３０が形成されていることにより、強度が確保されている。

図６は、破線で示す空気孔３０を形成する前のデフケース３のフランジ部３７のケース側当接面３７ｂの周方向の一部に、矢印Ｄ_２方向の荷重を加えた際にデフケース３に発生する応力を色の濃さで示す応力解析図である。この応力解析図では、濃色の部分ほど高い応力が発生することを示している。矢印Ｄ_２に示す荷重の方向は、差動装置１の製造時に嵌合工程及び溶接工程においてフランジ部３７がリングギヤ２から押し付け力を受ける方向であり、またフランジ部３７がリングギヤ２とピニオンギヤシャフト６との噛み合い反力を受ける方向である。

図６に示すように、フランジ部３７におけるケース側対向面３７ａ、及び角Ｒ部３８の外面３８ａにおけるケース側対向面３７ａの近傍には、高い応力が発生する。このため、本実施の形態では、図５に示す垂直二等分線Ｌよりも嵌合面３６ａ側に空気孔３０を開口させる。また、上記の不等式（１）を満たすように空気孔３０を形成すれば、空気孔３０が開口する部分を高い応力が発生する部分からさらに遠ざけることができる。

なお、孔径Ｄの大きさは、差動装置１が搭載される車両の大きさにもよるが、２ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが望ましい。孔径Ｄが２ｍｍよりも小さいと、空気孔３０を形成する際にドリルが折損しやすくなり、孔径Ｄが４ｍｍを越えると、デフケース３の強度に影響を与えるためである。

（実施の形態の効果）
以上説明した実施の形態によれば、環状空間Ｓに空気孔３０の一方の端部３０１が開口し、溶接時に環状空間Ｓ内の空気が空気孔３０から排出されるので、溶接時における環状空間Ｓの内部の圧力上昇により溶接部Ｗに欠陥が生じることを防ぐことができる。また、フランジ部３７にリングギヤ２から軸方向の荷重がかかった際に高い応力が発生する部位を避けて空気孔３０を形成するので、空気孔３０を形成することによるデフケース３の強度の低下を抑えることができる。また、空気孔３０がシャフト挿入孔３１３及びピン挿入孔３１４に連通せず、他方の端部３０２の開口周縁がデフケース３に収容された差動歯車機構４の構成部材（ワッシャ１１～１４、サイドギヤ４１，４２、ピニオンギヤ４３，４４、ピニオンシャフト４５、及びピン４６）に接触しないので、空気孔３０を形成する際にバリが発生しても、このバリによって差動歯車機構４の組み付け等に支障が生じることがない。またさらに、空気孔３０の他方の端部３０２が第２の側壁３３の外面（軸方向端面３３ａ）から軸方向に窪む凹部３３０の内面（湾曲面３３０ｄ）に開口するので、空気孔３０の長さを短くして強度の低下を抑制できると共に、検査工程において接触媒質としての水９３が空気孔３０から環状空間Ｓに入り込んでしまうこともない。

（変形例）
次に、図７及び図８を参照し、デフケース３の変形例について説明する。図７及び図８において、上記の実施の形態で説明したものと共通する構成要素については、図４等に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図７及び図８では、リングギヤ２を仮想線（二点鎖線）で示している。

図７は、変形例１に係るデフケース３Ａの一部の断面を示す断面図である。上記の実施の形態では、空気孔３０がデフケース３の軸方向及び径方向に対して傾斜して形成された場合について説明したが、変形例１に係るデフケース３Ａでは、空気孔３０Ａがデフケース３Ａの軸方向に対して垂直に形成されている。空気孔３０Ａの一方の端部３０１は、上記の実施の形態と同様、角Ｒ部３８の外面３８ａにおける嵌合部３６側の端部に開口している。

空気孔３０Ａの他方の端部３０２は、左側のサイドギヤ４２の円筒部４２１の外周面４２１ａ（図１参照）に隙間を介して対向する収容空間３１０の円筒状の内面３１０ａの一部に開口している。この円筒状の内面３１０ａの少なくとも一部は、デフケース３に収容されたサイドギヤ４２等の収容部材との接触が発生しない非接触面である。空気孔３０Ａの他方の端部３０２は、当該非接触面に開口している。なお、サイドギヤ４２の円筒部４２１の外周面４２１ａは、空気孔３０Ａが開口しない部分の収容空間３１０の内面３１０ａに接触してもよい。

図８（ａ）は、変形例２に係るデフケース３Ｂの一部の断面を示す断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を拡大した拡大図である。上記の実施の形態では、リングギヤ２の歯面側が円筒部３１側を向くように配置される場合について説明したが、変形例２に係るデフケース３Ｂでは、リングギヤ２の歯面側が円筒部３１と反対側を向くように配置される。また、変形例２に係るデフケース３Ｂでは、空気孔３０Ｂがデフケース３Ａの軸方向に対して垂直に形成されている。

空気孔３０Ａの一方の端部３０１は、角Ｒ部３８と嵌合部３６との間において回転軸線Ｏ_１と平行に形成されたデフケース３Ｂの外周面３Ｂａに開口している。空気孔３０Ｂの他方の端部３０２は、上記の実施の形態と同様、デフケース３Ｂに収容された収容部材との接触が発生しない非接触面である凹部３３０の内面、より具体的には凹部３３０の底面３３０ｃと外側周面３３０ａとの間の湾曲面３３０ｄに開口している。

これらの変形例１，２によっても、上記の実施の形態と同様の効果が得られる。また、変形例２に係るデフケース３Ｂでは、溶接部Ｗからデフケース３Ａのシャフト挿入孔３１３の周辺部に至る駆動力の伝達経路に空気孔３０Ｂが形成されないので、空気孔３０Ｂを形成することによるデフケース３Ｂの強度の低下が生じない。

（付記）
以上、本発明を実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組み合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能であり、例えば下記のように変形することも可能である。

上記の実施の形態では、空気孔３０がデフケース３の径方向に対して斜めに形成され、凹部３３０の湾曲面３３０ｄに空気孔３０が開口する場合について説明したが、これに限らず、凹部３３０の外側周面３３０ａあるいは底面３３０ｃに空気孔３０が開口していてもよい。また、凹部３３０の軸方向の深さによっては、空気孔３０を径方向に沿って形成し、凹部３３０の内面（外側周面３３０ａあるいは湾曲面３３０ｄ）に空気孔３０を開口させてもよい。

また、上記の実施の形態では、空気孔３０の環状空間Ｓ側の開口部の全体が角Ｒ部３８の外面３８ａに形成された場合について説明したが、これに限らず、空気孔３０の環状空間Ｓ側の開口部の一部がフランジ部側傾斜面３６ｂに形成されていてもよい。また、角Ｒ部３８と嵌合部３６との間のデフケース３の外周面に空気孔３０が開口していてもよい。

また、上記の実施の形態では、一対のサイドギヤ４１，４２の差動回転を制限する差動制限機能を有しない差動装置（所謂オープンデフ）に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、一対のサイドギヤの差動回転を制限する差動制限機能を有する差動装置に本発明を適用することも可能である。このような差動制限機能付きの差動装置としては、例えば上記の特許文献４に記載されたもののように、左右一対のサイドギヤのそれぞれと一体に回転する複数のインナクラッチ板と、デフケースと一体に回転する複数のアウタクラッチ板とを軸方向に交互に配置した多板クラッチを有するものが挙げられる。この場合、複数のアウタクラッチ板及び複数のアウタクラッチ板、ならびに他の収容部材との接触が発生しない非接触面に空気孔を開口させる。

また、上記の特許文献５に記載されたもののように、複数のピニオンギヤを一対のサイドギヤと平行に配置し、ピニオンギヤの歯先面とデフケースの内面との摩擦によって一対のサイドギヤの差動回転を制限する差動制限機能を有する差動装置に本発明を適用してもよい。この場合には、複数のピニオンギヤ等のデフケースに収容された収容部材との接触が発生しない非接触面に空気孔を開口させる。

またさらに、上記の特許文献６に記載されたもののように、トランスファケースのフランジ部にリングギヤを溶接したトランスファ装置に本発明を適用してもよい。この場合、トランスファケースの中心部に形成された収容空間としての貫通孔に収容された駆動軸との接触が発生しない非接触面に空気孔を開口させる。

１…差動装置（回転動力伝達装置） ２…リングギヤ
３，３Ａ，３Ｂ…デフケース（ケース部材） ３０，３０Ａ，３０Ｂ…空気孔
３０１…一方の端部 ３０２…他方の端部
３１０…収容空間 ３１０ａ…内面（非接触面）
３１３…シャフト挿入孔（収容空間） ３１４…ピン挿入孔（収容空間）
３３０…凹部 ３６…嵌合部
３６ａ…嵌合面 ３７…フランジ部
４…差動歯車機構 ４１，４２…サイドギヤ（収容部材）
４３，４４…ピニオンギヤ（収容部材） ４５…ピニオンシャフト（収容部材）
４６…ピン（収容部材） Ｓ…環状空間
Ｗ…溶接部

Claims (6)

1. 円環状のリングギヤと、
   前記リングギヤの内周面が嵌合される嵌合面が形成された環状の嵌合部、及び前記嵌合面よりも径方向外方に突出して設けられたフランジ部を有すると共に、収容部材を収容する収容空間が形成されたケース部材と、を備え、
   前記リングギヤの少なくとも一部と前記フランジ部とが前記ケース部材の回転軸線に平行な軸方向に並び、
   前記リングギヤが前記フランジ部に全周にわたって溶接され、前記溶接された部分から前記嵌合部までの前記ケース部材と前記リングギヤとの間に環状空間が形成されており、
   前記ケース部材には、前記環状空間の内外を連通する空気孔が形成されており、
   前記空気孔は、前記軸方向における前記フランジ部と前記嵌合面との間の前記ケース部材の外周面に一端が開口し、他端が前記ケース部材における前記収容部材との接触が発生しない非接触面に開口している、
   回転動力伝達装置。
2. 前記収容部材として、一対のサイドギヤと、前記一対のサイドギヤに噛み合う複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトを前記ケース部材に対して回り止めするピンとを有し、
   前記ケース部材には、前記ピニオンシャフトが挿入されたシャフト挿入孔、及び前記ピンが挿入されたピン挿入孔が前記収容空間として形成されており、
   前記空気孔は、前記シャフト挿入孔及び前記ピン挿入孔に連通しないように前記環状空間から前記ケース部材の径方向内方に向かって形成されている、
   請求項１に記載の回転動力伝達装置。
3. 前記ケース部材には、前記一対のサイドギヤ及び前記複数のピニオンギヤを前記軸方向に挟む一対の側壁のうち前記フランジ部に近い側の側壁に凹部が形成されており、
   前記凹部の内面に前記空気孔の前記他端が開口している、
   請求項２に記載の回転動力伝達装置。
4. 前記ケース部材には、前記フランジ部の基端部における前記嵌合部側に角Ｒ部が形成されており、
   前記空気孔は、前記軸方向における前記角Ｒ部が形成された範囲の中央部よりも前記嵌合面側に前記一端が開口している、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転動力伝達装置。
5. 前記軸方向に沿った前記ケース部材の前記空気孔を含む断面において、前記角Ｒ部における外面の湾曲中心点から前記空気孔の前記一端における開口周縁の前記フランジ部側の端部までの前記軸方向の距離をＭとし、前記角Ｒ部の外面の曲率半径をＲとしたとき、Ｍ／Ｒの値が０．３以下である、
   請求項４に記載の回転動力伝達装置。
6. 請求項２又は３に記載の回転動力伝達装置の製造方法であって、
   前記ケース部材となる鋳造品に前記シャフト挿入孔、前記ピン挿入孔、及び前記嵌合面を形成すると共に、前記空気孔を形成して前記ケース部材を作製するケース部材作製工程と、
   前記ケース部材の前記嵌合部に前記リングギヤを嵌合する嵌合工程と、
   前記ケース部材の前記フランジ部と前記リングギヤとを溶接する溶接工程と、
   前記フランジ部と前記リングギヤとの溶接部を前記フランジ部における前記リングギヤ側とは反対側の面から超音波探傷する検査工程と、
   前記ケース部材に前記一対のサイドギヤ、前記複数のピニオンギヤ、前記ピニオンシャフト、及び前記ピンを組み付ける組付工程とを有する、
   回転動力伝達装置の製造方法。

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