JP4083613B2

JP4083613B2 - アクスルハウジング

Info

Publication number: JP4083613B2
Application number: JP2003090425A
Authority: JP
Inventors: 尚桑田; 秀彦金子; 正昭水村; 亨吉田; 敬之助井口; 幸久栗山
Original assignee: Nippon Steel Corp; Press Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Press Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004291926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動車軸及びディファレンシャルギヤを収容するアクスルハウジングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、車両のアクスルハウジングＡは車両の幅方向に延出し、その両端部に形成された軸管部Ｊと、中央部に形成され、軸管部Ｊに対して上下方向に拡大されたバンジョー部Ｂとを備える。バンジョー部Ｂの後面側には車両の後方に突出するように湾曲した半球状のカバー部Ｃが設けられ、バンジョー部Ｂとカバー部Ｃとで覆われたスペースにディファレンシャルギヤが収容される。
【０００３】
従来、このようなアクスルハウジングＡは、図１１に示すように、長手方向中央部に上又は下方向に突出した湾曲部５０，５１を有する上部材５２及び下部材５３と、略半球形状のカバー５４と、三角板５５とに分割して構成される。これら各部材は例えば板材のプレス成形品からなり、まず、上部材５２と下部材５３とを上下に重ね合わせて溶接接合し、次に、上部材５２と下部材５３との接合部に形成される隙間を覆うように、カバー５４及び三角板５５を溶接接合することで、図１０に示すようなアクスルハウジングＡが製造される。このようなアクスルハウジングは例えば、特許文献１にも記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−３００９０４号公報（図７等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のアクスルハウジングＡは、部品点数が多いため製造工程が多く、製造コストが高かった。また、溶接接合部Ｙ（図１０参照）が多い（部材全体における総溶接長さが長い）ため、耐久性及び信頼性が低下してしまう。
【０００６】
製造コストを低く、かつ耐久性及び信頼性を高めるためには、アクスルハウジングＡをできるだけ小分割化することが好ましい。例えば、パイプ材の長手方向中央部をハイドロフォーム（液圧成形）により拡管して、アクスルハウジングＡ全体を一体的に成形することができれば、製造コストを大幅に低減し、耐久性及び信頼性を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、アクスルハウジングＡは、最も周長が短い部分（両端部）の周長Ｌｍｉｎに対する最も周長が長い部分（中央部）の周長Ｌｍａｘの比Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ（最大周長比）が大きいため、パイプ材の拡管率が大きくなり、成形時に亀裂等が発生するおそれがある。特に、トラック等、大型車両のアクスルハウジングＡでは最大周長比が３．０を越えるものもあり、現実的でなかった。
【０００８】
そこで、パイプ材に中間焼鈍を施しながら段階的に拡管していくことが考えられるが、この場合、製造工程が多くなってしまうためコスト低減は期待できない。特に、中間焼鈍を行うことによって、成形工程を連続して流せなくなるだけでなく、スケールを除去するための酸洗いや、ボンデライト・ボンダリューベ等の潤滑処理が必要となるため、逆にコストが増加してしまう可能性もある。
【０００９】
また、他の方法としては、軸幹部Ｊよりも大径のパイプ材を用いて、中央部を拡管してバンジョー部Ｂを成形すると共に、両端部をスウェージングにより縮径して軸管部Ｊとする方法もある。しかしながら、この方法でも製造工程が多くなるため、コスト低減は期待できない。
【００１０】
このように、ハイドロフォームによるアクスルハウジングの成形は、技術的及びコスト的な問題から実現されていないのが現状であった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、製造コストが低く、かつ耐久性及び信頼性の高いアクスルハウジングを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、アクスルハウジングを、車幅方向において上又は下方向に突出するように湾曲した途中で、右側の軸管部と、中央のバンジョー部と、左側の軸管部とに分割して構成し、それらをパイプ材からハイドロフォームにより成形し、互いに接合してなるアクスルハウジングであって、
上記バンジョー部の左右両側の挿入しろの板厚が元の上記パイプ材の板厚よりも増加しており、上記両側の挿入しろに上記右側及び左側の軸管部に形成された拡大部がそれぞれ嵌合して溶接接合されているものである。
【００１３】
ここで、上記左側軸管部、右側軸管部及びバンジョー部がそれぞれ、最も周長が短い部分の周長Ｌｍｉｎに対する最も周長が長い部分の周長Ｌｍａｘの比Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎを２．５以下とする。
【００１５】
また、上記右及び左側軸管部が左右対称形状であり、右及び左側軸管部は、それらを一体的に成形した後、その一体成形品を中央部で切断して製造されても良い。
【００１６】
また、上記バンジョー部が、車両後方側に突出するカバー部を備えても良い。
また、上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部の接合端部が略角形状であっても良い。
【００１７】
また、上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部の成形に用いるパイプ材の材質、板厚、サイズなどが各部材の周長比などを考慮して適宜選択されても良い。
【００１８】
また、上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部は、上下対称形状又は上下非対称形状であっても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本実施形態のアクスルハウジングの斜視図であり、図２はその分解図である。また、図３は図１のiii−iii線断面図であり、図４はiv−iv線断面図である。
【００２１】
図１に示すように、アクスルハウジング１は車両（図示せず）の幅方向に延出し、長手方向両端部に形成された右側軸管部５及び左側軸管部６と、それら軸管部５，６の間に形成されたバンジョー部７とを備える。また、バンジョー部７の後面側には、車両後方側に突出するように湾曲した半球形状のカバー部４が形成される。
【００２２】
このように、アクスルハウジング１の全体的な形状は図１０に示した従来のアクスルハウジングＡと同様であるが、特筆すべき点は、図２に示すように、本実施形態のアクスルハウジング１が、車幅方向において上又は下方向に突出するように湾曲した途中で、右側の軸管部５と、中央のバンジョー部７と、左側の軸管部６とに分割して構成される点である。後ほど詳述するが、これら各部材５，６，７はパイプ材からハイドロフォームにより成形され、互いに溶接接合されて図１に示すアクスルハウジング１となる。
【００２３】
右及び左側軸管部５，６は内部に駆動車軸を収容するものであり、図２に示すように、ほぼ均一な断面形状を有する軸部５ａ，６ａと、軸部５ａ，６ａの内側に連続して形成され、軸部５ａ，６ａよりも拡大された拡大部５ｂ，６ｂとをそれぞれ備える。また本実施形態では、右及び左側軸管部５，６はアクスルハウジング１の両端からほぼ同じ距離を隔てた位置で分割され、互いに左右対称の形状である。軸部５ａ，６ａの断面は、図３に示すように、その外面側及び内面側が略角形状に形成される。拡大部５ｂ，６ｂの断面は、図４に示すように、外面側、内面側共に上下方向に延出した略角形状（長方形状）である。
【００２４】
バンジョー部７は内部にディファレンシャルギヤ等を収容する部分であり、右及び左側軸管部５，６の拡大部５ｂ，６ｂよりも上又は下方に突出するように湾曲した湾曲部８と、車両後方側に突出するように湾曲した半球状のカバー部４とを備える。また、バンジョー部７の両端部には、接合時に右及び左側軸管部５，６の拡大部５ｂ，６ｂ内に挿入される挿入しろ７ａ，７ａが形成される。
【００２５】
これら各部材５，６，７は、パイプ材から、中間焼鈍やスェージングを行わずにハイドロフォームにより成形可能（以下、単にハイドロフォームにより成形可能という）な位置で分割される。具体的には、右及び左側軸管部５，６における、最も周長が短い部分（車幅方向外側端部）の周長Ｌｍｉｎに対する最も周長が長い部分（車幅方向内側端部）の周長Ｌｍａｘの比Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎ（以下、最大周長比という）がハイドロフォームにより成形可能な値以下となり、かつ、バンジョー部７の最大周長比Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎもハイドロフォームにより成形可能な値以下となるように、各部材５，６，７の分割位置が設定される。
【００２６】
つまり、アクスルハウジング１全体としての最大周長比を、各部材５，６，７で分割・分担することで、各部材５，６，７の最大周長比がハイドロフォームにより成形可能な値となる。例えば、アクスルハウジング１全体における最大周長比をＬＣｍａｘとし、アクスルハウジング１を、最も周長が短い部分の周長に対する周長比が最大周長比ＬＣｍａｘの半分の位置で分割したとする。この場合、右及び左側軸管部５，６およびバンジョー部７の最大周長比はそれぞれＬＣｍａｘ／２となる。つまり、アクスルハウジング１全体の最大周長比を右及び左側軸管部５，６とバンジョー部７とで半分ずつ分担したことになる。これによって、各部材５，６，７を、焼鈍やスウェージングをすることなくハイドロフォームにより成形することが可能となる。
【００２７】
ハイドロフォームにより成形可能な最大周長比の値は、成形に使用するパイプ材の板厚や材質などにより異なるが、本発明者らは最大周長比を２．５以下にすれば、一般的な（通常の）パイプ材を良好に成形できることを確認した。
【００２８】
また、本実施形態のアクスルハウジング１は、図１０及び図１１に示したような従来のアクスルハウジングＡと比較して部品点数が少ないので、製造工程及び製造コストを低減できる。また、溶接箇所が少ない（部材全体としての溶接長さが短い）ため強度が高く、耐久性及び信頼性が向上する。
【００２９】
更に、右及び左側軸管部５，６とバンジョー部７とに分割された構造であるため、それら各部材の組み合わせを適宜選択することで、ディファレンシャルギヤのサイズ違いやトレッド違いなどのバリエーション対応を容易かつ低コストで実現できる。
【００３０】
以下、本実施形態のアクスルハウジングの製造方法を説明する。
【００３１】
まず、図５を用いて、右及び左側軸管部５，６の製造方法を説明する。
【００３２】
本実施形態では、右側軸管部５と左側軸管部６とが互いに左右対称の形状であるので、まず、図６に示すように、右及び左側軸管部５，６を一体的に成形し、その後、その一体成形品９を中央部の切断ラインＬに沿って切断する。このように、右及び左側軸管部５，６を左右対称形状とすれば、１回のハイドロフォームにより右及び左側軸管部５，６を成形できるため製造工程を低減できる。また、パイプ材の廃棄部分をなくすことができるため、歩留りが向上し、製造コストを低減できる。
【００３３】
図５（ａ）は右及び左側軸管部５，６を一体に成形するハイドロフォーム装置の平面図であり、図５（ｂ）はその正面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）において、左半分が成形前の状態を示し、右半分が成形後の状態を示している。
【００３４】
図に示すように、ハイドロフォーム装置は、成形すべき右側軸管部５及び左側軸管部６の外面形状と同形状に形成された転写面１０を内側に有する転写型（金型）１１を備える。転写面１０は、軸部５ａ，６ａを成形する軸部転写部１０ａと、拡大部５ｂ，６ｂを成形する拡大部転写部１０ｂとを備える。そして、転写型１１の内側に、右及び左側軸管部５，６における周長が最も短い部分（車幅方向外側端部）とほぼ同サイズの円形パイプ材１２を配置する。パイプ材１２の板厚、材質などは成形すべき右及び左側軸管部５，６の拡管率等に応じて適宜選択される。
【００３５】
パイプ材１２の両側には、横方向に移動可能な円柱状の軸力パンチ１３，１３が配置される。軸力パンチ１３には、パイプ材１２の内部に液体（オイル又は水）Ｆを所定圧力で充填するための充填手段（ポンプ）Ｐが接続される。軸力パンチ１３はパイプ材１２内部に充填された液体Ｆのシール機能も備えている。パイプ材１２及び軸力パンチ１３を転写型１１内に配置したならば、ポンプＰからパイプ材１２の内部に液体Ｆを所定圧力で充填すると共に、軸力パンチ１３を内側に移動させてパイプ材１２を押圧する。
【００３６】
軸力パンチ１３と液体Ｆとの圧力とによって、パイプ材１２はその中央部が拡管されて転写面１０に押付けられ、図６に示すような一体成形品９に成形される。この一体成形品９を長手方向中央部の切断ラインＬに沿って切断することで、図２に示すような右及び左側軸管部５，６が製造される。
【００３７】
次に、図７を用いてバンジョー部の製造方法を説明する。
【００３８】
図７（ａ）がバンジョー部７を成形するハイドロフォーム装置の平面図であり、図７（ｂ）がその正面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、左半分が成形前の状態を示し、右半分が成形後の状態を示している。
【００３９】
バンジョー部７の製造方法は、上述した右及び左側軸管部５，６の製造方法と同様である。つまり、ハイドロフォーム装置は、成形すべきバンジョー部７の外面形状と同形状に形成された転写面２０を内側に有する転写型２１を備える。転写面２０は、バンジョー部７の湾曲部８を成形する湾曲部転写部２０ａと、挿入しろ７ａを成形する挿入しろ転写部２０ｂと、カバー部４を成形するカバー部転写部２０ｃとを備える。そして、転写型２１の内側に、パイプ材２２及び軸力パンチ２３を配置する。パイプ材２２は、成形すべきバンジョー部７における周長が最も短い部分（挿入しろ７ａ）とほぼ同じサイズの円形パイプを使用する。そして、上記と同様に、パイプ材２２の内部に液体Ｆを充填しつつ軸力パンチ２３によりパイプ材２２を押圧することで、図２に示すようなバンジョー部７が成形される。
【００４０】
このバンジョー部７の両側の挿入しろ７ａ，７ａに右及び左側軸管部５，６の拡大部５ｂ，６ｂをそれぞれ嵌合させて溶接接合することで、図１に示すアクスルハウジング１が製造される。
【００４１】
このように、本実施形態のアクスルハウジング１では、右及び左側軸管部５，６とバンジョー部７とを別々に成形するので、それら各部材の成形に用いるパイプ材１２，２２は、各部材５，６，７の拡管率などに適合したサイズ、板厚、材質のものをそれぞれ選択することができる。従って、ハイドロフォームを良好に行うことができ、亀裂などが発生する虞はない。
【００４２】
また、図７から分かるように、挿入しろ転写部２０ｂは軸力パンチ２３に近接しているため、軸力パンチ２３の圧縮力により、挿入しろ７ａの板厚が元々のパイプ材２２の板厚よりも増加する。挿入しろ７ａは右及び左側軸管部５，６との接合部であるので、その部分の板厚が増加することは接合部の強度向上につながり、アクスルハウジング１全体の強度向上に対して有効である。
【００４３】
なお、上記実施形態では、右及び左側軸管部５，６およびバンジョー部７を円形のパイプ材から成形するとして説明したが、角形のパイプ材を用いても良いことは勿論である。
【００４４】
ここで、上記実施形態のように、バンジョー部７がカバー部４を一体的に有する場合、バンジョー部７を成形する際に、パイプ材を上下方向のみならず後方側にも拡管する必要がある。そこで、バンジョー部７とカバー部４とを一体に成形する場合、右及び左側軸管部５，６とバンジョー部７との分割位置をできるだけ長手方向中央側に設定し、バンジョー部７の最大周長比を小さくすることが好ましい。
【００４５】
また、右及び左側軸管部５，６とバンジョー部７との分割位置をできるだけ中央側に設定すれば、それら各部材５，６，７の接合部の断面係数が大きくなるため、接合部の強度を高くすることができる。
【００４６】
ここで、本実施形態のアクスルハウジング１によれば、右及び左側軸管部５，６およびバンジョー部７が上下方向に一体化された形状であるので、上下非対称形状としても製造コストが増加することはない。つまり、図１０に示したような従来のアクスルハウジングＡでは、上下に分割された構造であるため、上下非対称形状とすると、二種類の金型が必要となり、製造コストが増加してしまう。従って、従来は上下対象形状に設計して、一種類の金型で上部材５２と下部材５３とを成形できるようにするのが一般的であった。これに対して、本実施形態のアクスルハウジング１では、上下非対称形状としてもハイドロフォームにより一種類の金型で成形できるので製造コストが増加しない。従って、設計の自由度が増す。
【００４７】
これまで、バンジョー部７を右及び左側軸管部５，６内に挿入して接合するとして説明したが、これとは逆に、右及び左側軸管部５，６をバンジョー部７内に挿入するようにしても良い。
【００４８】
また、右側軸管部５と左側軸管部６とは必ずしも左右対称形状とする必要はない。
【００４９】
また、カバー部４はバンジョー部７と別体に構成し、バンジョー部７に対して後付けするようにしても良い。
【００５０】
更に、図８及び図９に示すように、右及び左側軸幹部５，６の軸部５ａ，６ａの断面が、外面側及び内面側ともに略円形状であるアクスルハウジングにも当然適用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
【００５２】
１）中間焼鈍やスェージングといった作業をすることなく、ハイドロフォームにより成形できる。
【００５３】
２）部品点数が少なく、製造コストが低い。
【００５４】
３）溶接接合部が少なく、耐久性・信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクスルハウジングの斜視図である。
【図２】図１のアクスルハウジングの分解図である。
【図３】図１のiii−iii線断面図である。
【図４】図１のiv−iv線断面図である。
【図５】（ａ）は、右側軸管部と左側軸管部との一体成形品を成形する装置の平面図である。
（ｂ）は、右側軸管部と左側軸管部との一体成形品を成形する装置の正面図である。
【図６】右側軸管部と左側軸管部との一体成形品の斜視図である。
【図７】（ａ）は、バンジョー部を成形する装置の平面図である。
（ｂ）は、バンジョー部を成形する装置の正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るアクスルハウジングの斜視図である。
【図９】図８のix−ix線断面図である。
【図１０】従来のアクスルハウジングの斜視図である。
【図１１】図７のアクスルハウジングの分解図である。
【符号の説明】
１アクスルハウジング
４カバー部
５右側軸管部
６左側軸管部
７バンジョー部

Claims

アクスルハウジングを、車幅方向において上又は下方向に突出するように湾曲した途中で、右側の軸管部と、中央のバンジョー部と、左側の軸管部とに分割して構成し、それらをパイプ材からハイドロフォームにより成形し、互いに接合してなるアクスルハウジングであって、
上記バンジョー部の左右両側の挿入しろの板厚が元の上記パイプ材の板厚よりも増加しており、上記両側の挿入しろに上記右側及び左側の軸管部に形成された拡大部がそれぞれ嵌合して溶接接合されており、上記右側軸管部、バンジョー部及び左側軸管部がそれぞれ、最も周長が短い部分の周長Ｌｍｉｎに対する最も周長が長い部分の周長Ｌｍａｘの比Ｌｍａｘ／Ｌｍｉｎが２．５以下であることを特徴とするアクスルハウジング。
上記右及び左側軸管部が左右対称形状であり、右及び左側軸管部は、それらを一体的に成形した後、その一体成形品を中央部で切断して製造される請求項１記載のアクスルハウジング。
上記バンジョー部が、車両後方側に突出するカバー部を備えた請求項１又は２記載のアクスルハウジング。
上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部の接合端部が略角形状である請求項１〜３のいずれかに記載のアクスルハウジング。
上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部の成形に用いるパイプ材の材質、板厚、サイズなどが各部材の周長比などを考慮して適宜選択される請求項１〜４のいずれかに記載のアクスルハウジング。
上記右側軸管部、左側軸管部及びバンジョー部は、上下対称形状又は上下非対称形状である請求項１〜５のいずれかに記載のアクスルハウジング。