JP4098117B2 - Axle case - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車軸ケースに係り、特に、本体とスピンドルとの接合部の強度向上を図った車軸ケースに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車軸ケースとは、トラック等、車両の駆動車軸及びディファレンシャルギヤ等を収容するためのものであり、図7に示すように、車両の車幅方向に延出し、上下に重ね合わせて接合された上部材30と下部材31とで構成され、長手方向両端部がほぼ円筒形状に形成された本体38と、その本体38の長手方向両端部に接合されるほぼ円筒形状のスピンドル33とを備える。上下部材30,31は、その長手方向中央部が上方又は下方に湾曲しており、本体38の長手方向中央部には略円形の穴(図示せず)が形成される。本体38には、その穴を覆うように半球形状のカバー部材32が取り付けられる。このような車軸ケース34は、例えば特許文献1等にも記載されている。
【0003】
このような車軸ケース34において、本体38の長手方向両端部とスピンドル33とは溶接接合される。つまり、図8に示すように、本体38の端部とスピンドル33の端部とを互いに突き合わせて隅肉溶接して接合する。なお、図8は本体38とスピンドル33との上部接合部の断面を示している。
【0004】
ところで、車軸ケース34には車両の加減速や方向転換、及び走行路面の凹凸等によって様々な負荷やモーメントが作用する。特に、車軸ケース34を上又は下方向へと曲げるようなモーメントが作用することが多い。例えば、スピンドル33の外周部には車輪が設けられるため、路面から上方向への反力をうけた場合、車軸ケース34の長手方向ほぼ中央部を支点として、長手方向両端部を上方へと持ち上げるようなモーメントM1(図7参照)が作用する。その結果、本体38とスピンドル33との接合部に応力が発生する。
【0005】
このため、本体38とスピンドル33との接合部には比較的高い強度が要求される。そこで従来から、本体38とスピンドル33との接合部の溶接溶け込み率が、本体38及びスピンドル33の板厚に対して100%となるようにしている。
【0006】
板材の突き合わせ溶接において、溶接溶け込み率を100%とする場合、板材の表裏両側から溶接するのが一般的であるが、スピンドル33はその外側端部が縮径された形状であるため、溶接ロッド等を内部に挿入しずらく、裏から溶接することが困難である。そこで、表側からの溶接だけで100%の溶け込み率を確保すべく大きな入熱を与えると、接合部の裏側に溶融金属が滴れ落ち、車軸ケース34内に組み込まれる駆動車軸等と干渉してしまう虞がある。また、極端な場合では、接合部に穴が開いてしまい油漏れや接合部の強度低下に繋がる。
【0007】
そこで、図8に示すように、本体38とスピンドル33との接合部の内側に円筒形状の当金39を挿入するようにしている。こうすれば、溶接の溶け込み率を100%としても、溶融金属が車軸ケース34内部に滴り落ちることを防止できる。なお、当金39は、本体38又はスピンドル33の内側に一体に成形されることもある。
【0008】
【特許文献1】
特開平08−067108号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の車軸ケースでは、溶接溶け込み率を100%としても、本体38とスピンドル33との接合部に亀裂等が発生することがあり、更なる強度向上が望まれていた。
【0010】
例えば、本体38と当金39、及びスピンドル33と当金39との接触面における未溶着部分40が、予め形成された亀裂として作用してしまい、接合部の内面側の溶接ルート部41に応力が集中し、そこから亀裂が発生してしまう場合がある。
【0011】
また、本体38とスピンドル33との接合部には、溶接後の溶着金属の収縮により残留応力が発生するが、このとき、接合部の外面側には強度上有利となる長手方向(図中左右方向)の圧縮応力が残留するが、接合部の内面側には強度上不利となる長手方向の引張応力が残留してしまう。
【0012】
つまり、本体38とスピンドル33との接合部の内面側は、もともと引張応力が残留しているうえに、車軸ケース34に外力が加わったときに応力が集中するため、亀裂等が発生する可能性が高いのである。
【0013】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、本体とスピンドルとの接合部の強度向上を図った車軸ケースを提供することにある。
【0014】
【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、上下に重ね合わせて接合された上部材と下部材とで構成され、長手方向両端部が略円筒状に形成された本体と、その本体の長手方向両端部に夫々突き合わせて外周側から溶接された略円筒状のスピンドルとを備えた車軸ケースであって、上記スピンドルは、上記本体が突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向外側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、該隣接部の上下方向寸法と上記接合端部の上下方向寸法との差が、上記接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、上記傾斜部と上記接合端部との境目から上記接合端部の端面までの長さが、上記接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内であるものである。
【0015】
この構成によれば、本体とスピンドルとの板厚中心を通る線が屈曲して形成されるため、本体とスピンドルとの接合部に引張応力が発生したときに、その作用点が接合部の板厚中心から径方向外方にずれる。その結果、接合部の内面側に圧縮応力が発生するようなモーメントが作用する。従って、接合部の内面側には引張応力と圧縮応力との、相反する二つの応力が発生する。この相反する応力が互いに打ち消し合うため、接合部の内面側に発生する応力は小さくなり、接合部の強度及び寿命向上につながる。
【0016】
また、上下に重ね合わせて接合された上部材と下部材とで構成され、長手方向両端部が略円筒状に形成された本体と、その本体の長手方向両端部に夫々突き合わせて外周側から溶接された略円筒状のスピンドルとを備えた車軸ケースであって、上記本体は、上記スピンドルが突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向中央側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、上記スピンドルは、上記本体が突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向外側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、上記本体の隣接部の上下方向寸法と上記本体の接合端部の上下方向寸法との差が、上記本体の接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、上記スピンドルの隣接部の上下方向寸法と上記スピンドルの接合端部の上下方向寸法との差が、上記スピンドルの接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、上記本体の傾斜部と上記本体の接合端部との境目から上記本体の接合端部の端面までの長さが、上記本体の接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内であり、上記スピンドルの傾斜部と上記スピンドルの接合端部との境目から上記スピンドルの接合端部の端面までの長さが、上記スピンドルの接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内であってもよい。
【0018】
【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。
【0019】
図1は本発明の実施形態ではない参考形態に係る車軸ケースの本体とスピンドルとの上部接合部の拡大断面図である。本参考形態の車軸ケースの概略構成は図7に示したものと同様である。
【0020】
即ち、本参考形態の車軸ケースは、上下に重ね合わせて接合された上部材30と下部材31とで構成され、長手方向両端部がほぼ円筒形状に形成された本体38と、その本体38の長手方向両端部に接合されるほぼ円筒形状のスピンドル33とを備える。上下部材30,31は、その長手方向中央部が上方又は下方に湾曲しており、本体38の長手方向中央部には略円形の穴(図示せず)が形成される。本体38には、その穴を覆うように半球形状のカバー部材32が取り付けられる。
【0021】
図1に示すように、本体38及びスピンドル33の端部は互いに突き合わされ、その突き合わせ部の内側に円筒形状の当金39が挿入・配置される。そして、本体38及びスピンドル33の外面側(図中上側)から隅肉溶接を行って互いに接合する。この際、溶接の溶け込み率は、本体38及びスピンドル33の接合端部1,2の板厚Tに対して100%とされる。なお、本体38の接合端部1の板厚と、スピンドル33の接合端部2の板厚とはほぼ等しい。
【0022】
本参考形態の車軸ケースの特徴は、本体38におけるスピンドル33との接合端部1が、その接合端部1に連続する隣接部4と比べて縮径されている点にある。具体的には、本体38は、スピンドル33の接合端部2と同じ径に形成された接合端部(縮径部)1と、その接合端部1に傾斜部3を介して連続し、接合端部1よりも大きな径を有する隣接部4とを備える。つまり、図2にも示すように、本体38は、その端部が段差状に形成される。このような段差状の本体38は、上部材30及び下部材31をプレス成形する際に、各々の端部を段差状に成形することで比較的容易に製造できる。
【0023】
このように、本体38の接合端部1を、それに連続する隣接部4よりも縮径することによって、車軸ケースに負荷やモーメントが作用したときに、本体38とスピンドル33との接合部5、特に接合部5の内面側に発生する応力を低減でき、接合部5の強度及び寿命を向上させることができる。その理由について、以下説明する。
【0024】
まず、図2に示すように、本体38とスピンドル33との上部接合部において、接合部5から長手方向両側に延出し、かつ一定の幅Wを有する領域を微少要素Cとして取り出す。微少要素Cの側面図を図3に示す。なお、図3では便宜上、溶着金属及び当金39は省略している。
【0025】
いま、車軸ケースに対して、本体38とスピンドル33との上部接合部5に引張応力が発生するようなモーメントM2が作用したとする(図2参照)。つまり、車軸ケースに対して、長手方向のほぼ中央部を支点として両端部を下方に押すようなモーメントが作用した場合である。このとき、図3に示すように、微少要素Cには本体38とスピンドル33とを引き離す方向の引張応力TSが発生する。
【0026】
ここで、本体38の接合端部1が、隣接部4に対して縮径されているため、本体38及びスピンドル33の板厚中心を通る線CLは屈曲する。一方、引張応力TSによって接合部5に作用する負荷は微少要素Cの長手方向両端部の板厚中心間を結ぶ作用線ALに沿って作用する。従って、接合部5における引張応力TSの作用点APは、接合部5の板厚中心SCから径方向外側(上側)に距離Hだけずれる。その結果、接合部5には、図に示すように、接合部5の板厚中心SCを中心としてその両側を径方向内側(下側)に押すような局部モーメントM3が作用する。これにより、接合部5の外面側には引張応力が発生し、内面側には圧縮応力CSが発生する。
【0027】
結果として、接合部5の内面側には、車軸ケースに作用するモーメントM2により発生する引張応力TSと、その引張応力TSが接合部5の板厚中心SCからずれた位置に作用することにより発生する圧縮応力CSとの、相反する二つの応力が発生する。この相反する応力が互いに打ち消し合うため、接合部5の内面側に発生する応力は小さくなり、接合部5の強度及び寿命向上につながる。
【0028】
つまり、接合部5には、図4(a)に示すような、径方向全ての位置でほぼ均一な引張応力(+)と、図4(b)に示すような、板厚中心SCよりも径方向外側では引張応力(+)となり、板厚中心SCよりも径方向内側では圧縮応力(−)となるような二つの応力が発生する。結果として、接合部5に発生する応力は、図4(c)に示すようになり、接合部5の内面側に発生する応力は小さくなる。
【0029】
例えば、図8に示したような従来の接合部構造では、本体38及びスピンドル33の板厚中心を通る線が直線状であるため、図3に示すような局部モーメントM3は発生せず、接合部の内面側には引張応力のみが発生する。従って、本実施形態と比較して、接合部の内面側には大きな引張応力が発生する。
【0030】
このように、本参考形態の車軸ケースは、本体38の接合端部1を、それに連続する隣接部4よりも縮径し、接合部5に発生する引張応力TSの作用点APを接合部5の板厚中心SCからずらすことで、接合部5の内面側に、引張応力TSをうち消す圧縮応力CSを発生させるようにしたものである。これによって、接合部5の強度が向上し、亀裂の発生寿命や疲労破壊寿命が延びる。従って、本実施形態の車軸ケースによれば、非常にシンプルな構造で、かつ低コストで接合部5の強度及び寿命の向上を図ることができる。
【0031】
なお、本参考形態の車軸ケースでは、接合部5の外面側に発生する引張応力は大きくなるが、このことはあまり大きな問題とはならない。その理由を説明すると、接合部5の外面側には応力が極度に集中するポイントが無いからである。しいて挙げれば、溶着金属の長手方向両端部の止端部7(図1参照)に応力が集中するが、接合部5の外面側には応力緩和対策を容易に行うことができる。例えば、接合部5の外面側をグラインダで削ったり、ショットブラストを施すことなどにより、止端部7への応力集中を回避できる。また、接合部5の外面側には溶接後の溶着金属の収縮による圧縮残留応力が存在するため、ある程度の引張応力は吸収される。これも、接合部5の外面側が強度的に有利な理由である。従って、接合部5の外面側に発生する応力がある程度大きくなっても、内面側に発生する応力を低減すれば、接合部5全体としての強度を向上させることができる。
【0032】
本発明者らは、本参考形態の効果を確認すべく、端部の径を縮径させた円筒部材(パイプ)に対して、その端部を下方に押すようなモーメントを加えたときに、パイプの上部断面の外面及び内面に発生する応力の解析(シミュレーション)を行った。その結果を図5に示す。
【0033】
図中、横軸はパイプの板厚に対するパイプ端部の縮径率であり、パイプの板厚をT、パイプの基本直径D1と端部(縮径部)の直径D2との差をΔD(=D1−D2)とすると、ΔD/T×100%で表されるものである。また、図中縦軸は、端部が縮径されていない通常のパイプに同一のモーメントを加えたときにパイプの上部断面の外面及び内面に発生する応力を100とし、それに対して縮径パイプに発生する応力の割合を示したものである。図中、丸ポイントで示す線はパイプ上部断面の内面に発生する応力を示しており、三角ポイントで示す線は外面に発生する応力を示している。
【0034】
図から分かるように、縮径率が0から大きくなる、つまり、パイプ端部の径が小さくなるほど、内面に発生する応力は小さくなる。しかしながら、縮径率が約80%を越えたあたりから内面に発生する応力は逆に大きくなる。つまり、端部の径をあまり小さくしすぎると応力低減効果が小さくなってしまうことが分かる。従って、内面側だけを考慮するのであれば、端部の縮径率は80%程度にするのが好ましい。しかしながら、図からも分かるように、端部の縮径率が大きくなるほど、外面に発生する応力が比例的に上昇する。本発明者らは、内面及び外面に発生する応力のバランスをとって、接合部5の全体強度を最適に向上させるには、縮径率を20〜50%の範囲内にすれば良いことを確認した。つまり、縮径率がこの範囲内であれば、内面に発生する応力を充分に低減でき、かつ、外面に発生する応力が過度に大きくならず、最適なバランスとなる。従って、図1に示したような本実施形態の車軸ケースにおいて、本体38の接合端部1の径と、隣接部4の径との差を、接合端部1の板厚Tに対して20〜50%の範囲内とすることが好ましい。
【0035】
更に本発明者らは、図1に示す接合端部1の長さLを、接合端部1の板厚Tの1〜2倍の範囲内にすることが好ましいことを確認した。つまり、接合端部1の長さLが短すぎると、本体38(上下部材30,31)の成形が困難になり、逆に長すぎると、接合部5に作用する局部モーメントM3(図3参照)が小さくなるため、応力低減効果は小さくなってしまう。
【0036】
上述の参考形態では本体38の接合端部1を縮径した例を説明したが、本発明の実施形態は、同様の考え方に基づき、図6(a)に示すように、スピンドル33の接合端部2を、それに連続する隣接部10に対して縮径したもの、又は、図6(b)に示すように、本体38及びスピンドル33の両方の接合端部1,2を縮径したものである。これらの形態でも、図1に示した形態と同様の効果を得ることができる。
【0037】
また、本発明は、本体38及び/又はスピンドル33の接合端部1,2を、必ずしも全周に渡って縮径する必要はない。つまり、「従来の技術」の欄で説明したように、車軸ケースに作用するモーメントは上下方向に作用することが多いので、本体38及び/又はスピンドル33の接合端部1,2の少なくとも上下方向の寸法長さを、接合端部1,2に連続する隣接部4,10の上下方向寸法と比べて小さくなるようにすれば良い。その場合、本体38及び/又はスピンドル33を金型に嵌めて上下方向に圧縮(プレス)して、左右方向寸法は変えずに上下方向寸法のみを短くしても良い。あるいは、本体38及び/又はスピンドル33を単に上下方向から押しつぶしてほぼ楕円形状に成形しても良い。本体38及び/又はスピンドル33を単に押しつぶして成形する場合、金型等が必要とならないため、より低コストでの提供が可能となる。これらの加工は、本体38とスピンドル33とを接合する前に行っても、接合後に行っても良い。
【0038】
これまで、本体38及び/又はスピンドル33の接合端部1,2を隣接部4,10に対して縮径するとして説明したが、これとは逆に、本体38及び/又はスピンドル33の隣接部4,10を拡径しても良いことは勿論である。
【0039】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、シンプルかつ低コストで本体とスピンドルとの接合部の強度向上を図ることができるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態ではない参考形態に係る車軸ケースにおける本体とスピンドルとの上部接合部の拡大断面図である。
【図2】 図1の車軸ケースにおける本体とスピンドルとの接合部を示す斜視図である。
【図3】 本体とスピンドルとの接合部に発生する応力を説明するための説明図である。
【図4】 (a)は、本体とスピンドルとの接合部に発生する引張応力を示している。
(b)は、本体とスピンドルとの接合部に作用する局部モーメントによって接合部に発生する応力を示している。
(c)は、本体とスピンドルとの接合部に発生する応力を示している。
【図5】 パイプ端部の縮径率と、パイプの上部断面の外面及び内面に発生する応力との関係を示すグラフである。
【図6】 (a)は、本発明の一実施形態の車軸ケースにおける本体とスピンドルとの上部接合部の拡大断面図である。
(b)は、本発明の他の実施形態の車軸ケースにおける本体とスピンドルとの上部接合部の拡大断面図である。
【図7】 車軸ケースの正面図である。
【図8】 従来の車軸ケースにおける本体とスピンドルとの上部接合部の拡大断面図である。
【符号の説明】
1,2 接合端部
4,10 隣接部
5 接合部
30 上部材
31 下部材
33 スピンドル
38 本体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an axle case, and more particularly, to an axle case that improves the strength of a joint portion between a main body and a spindle.
[0002]
[Prior art]
The axle case is for housing a drive axle of a vehicle, a differential gear, etc., such as a truck. As shown in FIG. 7, the axle case extends in the vehicle width direction of the vehicle and is overlapped and joined in the vertical direction. The
[0003]
In such an axle case 34, both longitudinal ends of the
[0004]
By the way, various loads and moments act on the axle case 34 due to acceleration / deceleration and direction change of the vehicle, unevenness of the traveling road surface, and the like. In particular, a moment that bends the axle case 34 upward or downward often acts. For example, since a wheel is provided on the outer peripheral portion of the
[0005]
For this reason, a relatively high strength is required for the joint between the
[0006]
In butt welding of plate materials, when the welding penetration rate is 100%, it is common to weld from both the front and back sides of the plate material, but the
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 8, a
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-0667108
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional axle case, even if the welding penetration rate is set to 100%, a crack or the like may occur at the joint between the
[0010]
For example, the
[0011]
Residual stress is generated at the joint between the
[0012]
That is, the inner surface side of the joint portion between the
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an axle case that solves the above problems and improves the strength of the joint between the main body and the spindle.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a main body formed of an upper member and a lower member that are joined one above the other in the vertical direction, both ends in the longitudinal direction formed in a substantially cylindrical shape, and both ends in the longitudinal direction of the main body. parts to a front axle case having a respective butt substantially cylindrical spindle which is welded from the outer side, the spindle has a substantially cylindrical joint end portion in which the body is welded butt, the joint end Yes an inclined portion which is gradually enlarged toward the formed vehicle width direction outer side by connecting the parts, and a substantially cylindrical abutment having a larger diameter than formed by connecting to the inclined portion the joint ends And the difference between the vertical dimension of the adjacent portion and the vertical dimension of the joint end is within a range of 20 to 50% of the plate thickness of the joint end, and the inclined portion and the joint end The length from the boundary to the end surface of the joint end is 1-2 of the plate thickness of the joint end It is intended to be within the scope of.
[0015]
According to this configuration, since the line passing through the center of the plate thickness between the main body and the spindle is formed by bending, when the tensile stress is generated at the joint portion between the main body and the spindle, the action point is the plate of the joint portion. It deviates radially outward from the thickness center. As a result, a moment that generates compressive stress acts on the inner surface side of the joint. Therefore, two opposing stresses, tensile stress and compressive stress, are generated on the inner surface side of the joint. Since these opposing stresses cancel each other, the stress generated on the inner surface side of the joint is reduced, leading to an improvement in the strength and life of the joint.
[0016]
In addition, it is composed of an upper member and a lower member that are superposed and joined together, and a main body in which both longitudinal end portions are formed in a substantially cylindrical shape, and the longitudinal end portions of the main body are respectively butted from the outer peripheral side. An axle case having a substantially cylindrical spindle, wherein the main body has a substantially cylindrical joint end to which the spindle abuts and is welded, and is connected to the joint end and is formed in the vehicle width direction. An inclined portion that is gradually enlarged in diameter toward the center side, and a substantially cylindrical adjacent portion that is connected to the inclined portion and has a larger diameter than the joining end portion. A substantially cylindrical joining end portion to be welded in contact with each other, an inclined portion formed so as to be connected to the joining end portion and gradually expanded toward the outside in the vehicle width direction, and connected to the inclined portion. and a substantially cylindrical adjacent portion of the large diameter than the end portion, of the main body The difference between the vertical dimension of the joint end portion of the vertical dimension and the body of the contact portion is a in 20% to 50% range of thickness of the joint end portion of the main body, the vertical direction of the adjacent portion of the spindle the difference between the vertical dimension of the joint end portion of the dimensions and the spindle is in the
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of an upper joint portion between a main body and a spindle of an axle case according to a reference embodiment which is not an embodiment of the present invention . Schematic configuration of axle case of the present reference embodiment is the same as that shown in FIG.
[0020]
That is, the axle case of the present reference embodiment is composed of an
[0021]
As shown in FIG. 1, the end portions of the
[0022]
Features of the axle case of the present reference embodiment, the joint end portion 1 of the
[0023]
Thus, when the load or moment acts on the axle case by reducing the diameter of the joint end portion 1 of the
[0024]
First, as shown in FIG. 2, in the upper joint portion between the
[0025]
Now, it is assumed that a moment M2 that generates a tensile stress is applied to the
[0026]
Here, since the joining end portion 1 of the
[0027]
As a result, the inner surface side of the joint 5 is generated by the tensile stress TS generated by the moment M2 acting on the axle case and the position where the tensile stress TS deviates from the plate thickness center SC of the
[0028]
That is, the joint 5 has a substantially uniform tensile stress (+) at all radial positions as shown in FIG. 4A and a thickness center SC as shown in FIG. 4B. Two stresses are generated which are tensile stress (+) on the radially outer side and compressive stress (−) on the radially inner side of the plate thickness center SC. As a result, the stress generated in the joint 5 is as shown in FIG. 4C, and the stress generated on the inner surface side of the joint 5 is reduced.
[0029]
For example, in the conventional joint structure as shown in FIG. 8, since the line passing through the center of the plate thickness of the
[0030]
Thus, axle case of the present reference embodiment, the joint end portion 1 of the
[0031]
In the axle case of this preferred embodiment, the tensile stress generated on the outer surface side of the
[0032]
The present inventors, in order to confirm the effect of this preferred embodiment, the cylindrical member reduced in diameter the diameter of the end portion (pipe), when added to a moment to press the end portion downwards, Analysis (simulation) of the stress generated on the outer and inner surfaces of the upper cross section of the pipe was performed. The result is shown in FIG.
[0033]
In the figure, the horizontal axis represents the diameter reduction ratio of the pipe end with respect to the pipe thickness. The pipe thickness is T, and the difference between the basic diameter D1 of the pipe and the diameter D2 of the end (reduced diameter portion) is ΔD ( = D1-D2), it is represented by ΔD / T × 100%. Also, the vertical axis in the figure represents 100 as the stress generated on the outer and inner surfaces of the upper cross section of the pipe when the same moment is applied to a normal pipe whose end is not reduced in diameter, and the reduced diameter pipe The ratio of the stress generated in is shown. In the figure, a line indicated by a round point indicates the stress generated on the inner surface of the upper cross section of the pipe, and a line indicated by a triangular point indicates the stress generated on the outer surface.
[0034]
As can be seen from the figure, the stress generated on the inner surface decreases as the diameter reduction rate increases from 0, that is, as the diameter of the pipe end decreases. However, the stress generated on the inner surface from the point when the diameter reduction ratio exceeds about 80% increases conversely. That is, it can be seen that if the diameter of the end portion is too small, the stress reduction effect is reduced. Therefore, if only the inner surface side is taken into consideration, it is preferable that the diameter reduction ratio of the end portion is about 80%. However, as can be seen from the figure, the stress generated on the outer surface increases proportionally as the diameter reduction ratio at the end increases. In order to balance the stress generated on the inner surface and the outer surface and optimally improve the overall strength of the
[0035]
Furthermore, the present inventors have confirmed that the length L of the joining end 1 shown in FIG. 1 is preferably in the range of 1 to 2 times the plate thickness T of the joining end 1. That is, if the length L of the joint end 1 is too short, it becomes difficult to form the main body 38 (upper and
[0036]
In the above-described reference embodiment, the example in which the joint end 1 of the
[0037]
Further, according to the present invention, it is not always necessary to reduce the diameter of the joint ends 1 and 2 of the
[0038]
So far, it has been described that the joint ends 1 and 2 of the
[0039]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, an excellent effect is achieved in that the strength of the joint portion between the main body and the spindle can be improved simply and at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of an upper joint portion between a main body and a spindle in an axle case according to a reference embodiment that is not an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a joint portion between a main body and a spindle in the axle case of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a stress generated in a joint portion between a main body and a spindle.
FIG. 4A shows the tensile stress generated at the joint between the main body and the spindle.
(B) has shown the stress which generate | occur | produces in a junction part by the local moment which acts on the junction part of a main body and a spindle.
(C) shows the stress generated at the joint between the main body and the spindle.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the diameter reduction rate of the pipe end and the stress generated on the outer surface and the inner surface of the upper cross section of the pipe.
FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of an upper joint portion between a main body and a spindle in an axle case according to an embodiment of the present invention.
(B) is an expanded sectional view of the upper joined part of a main part and a spindle in an axle case of other embodiments of the present invention.
FIG. 7 is a front view of an axle case.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of an upper joint portion between a main body and a spindle in a conventional axle case.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記スピンドルは、上記本体が突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向外側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、
該隣接部の上下方向寸法と上記接合端部の上下方向寸法との差が、上記接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、
上記傾斜部と上記接合端部との境目から上記接合端部の端面までの長さが、上記接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内である
ことを特徴とする車軸ケース。Consists of an upper member and a lower member that are joined one above the other in the vertical direction, and a main body in which both ends in the longitudinal direction are formed in a substantially cylindrical shape, and the two ends in the longitudinal direction of the main body are each butted from the outer peripheral side. An axle case with a substantially cylindrical spindle,
The spindle has a substantially cylindrical joint end said body are welded against an inclined portion that is gradually enlarged toward the connecting formed vehicle width direction outer side to the bonding end portion, the inclined And having a substantially cylindrical adjacent portion having a diameter larger than that of the joining end portion,
The difference between the vertical dimension of the adjacent part and the vertical dimension of the joint end part is within a range of 20 to 50% of the plate thickness of the joint end part,
An axle case, wherein a length from a boundary between the inclined portion and the joining end portion to an end face of the joining end portion is within a range of 1 to 2 times a plate thickness of the joining end portion.
上記本体は、上記スピンドルが突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向中央側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、
上記スピンドルは、上記本体が突き合わせて溶接される略円筒状の接合端部と、該接合端部に繋げて形成され車幅方向外側に向けて徐々に拡径された傾斜部と、該傾斜部に繋げて形成され上記接合端部よりも大径の略円筒状の隣接部とを有し、
上記本体の隣接部の上下方向寸法と上記本体の接合端部の上下方向寸法との差が、上記本体の接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、上記スピンドルの隣接部の上下方向寸法と上記スピンドルの接合端部の上下方向寸法との差が、上記スピンドルの接合端部の板厚の20〜50%の範囲内であり、
上記本体の傾斜部と上記本体の接合端部との境目から上記本体の接合端部の端面までの長さが、上記本体の接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内であり、上記スピンドルの傾斜部と上記スピンドルの接合端部との境目から上記スピンドルの接合端部の端面までの長さが、上記スピンドルの接合端部の板厚の1〜2倍の範囲内である
ことを特徴とする車軸ケース。Consists of an upper member and a lower member that are joined one above the other in the vertical direction, and a main body in which both ends in the longitudinal direction are formed in a substantially cylindrical shape, and the two ends in the longitudinal direction of the main body are each butted from the outer peripheral side. An axle case with a substantially cylindrical spindle,
The main body includes a substantially cylindrical joint end portion to which the spindle is abutted and welded, an inclined portion formed so as to be connected to the joint end portion and gradually enlarged in the vehicle width direction, and the inclined portion. And having a substantially cylindrical adjacent portion having a diameter larger than that of the joining end portion,
The spindle includes a substantially cylindrical joint end portion to which the main body is abutted and welded, an inclined portion formed to be connected to the joint end portion and gradually expanded in the vehicle width direction, and the inclined portion. And having a substantially cylindrical adjacent portion having a diameter larger than that of the joining end portion,
The difference between the vertical dimension of the adjacent part of the main body and the vertical dimension of the joint end part of the main body is within a range of 20 to 50% of the plate thickness of the joint end part of the main body, and the adjacent part of the spindle The vertical dimension of the spindle and the vertical dimension of the joint end of the spindle are within a range of 20 to 50% of the thickness of the joint end of the spindle ,
The length from the boundary between the inclined portion of the main body and the joint end of the main body to the end face of the joint end of the main body is within a range of 1 to 2 times the plate thickness of the joint end of the main body, The length from the boundary between the inclined part of the spindle and the joining end of the spindle to the end surface of the joining end of the spindle is in the range of 1 to 2 times the plate thickness of the joining end of the spindle. Axle case characterized by.
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