JP4827507B2 - アクスルハウジング - Google Patents

Description

本発明は、車輌すなわち自動車その他の産業用車輌、農業用車輌などにおいて駆動車軸及びディファレンシャルギアなどを収容するアクスルハウジング（車軸ケース）に関する。

車輌のアクスルハウジングは基本的に、車体の左右方向に延出する管状部材(軸管部)と、この管状部材の車体の左右方向の中央部において上下方向に突出する湾曲部と前後方向には平坦部又は凸部とを有するハウジングセンター部からなり、このハウジングセンター部の中央部前方側には開口部、中央部後方側には後方側に突出するように設けられたカバー部が設けられている。

特許文献１には、断面が溝形で長手方向の中央部を半円形に形成した上下一対の溝形成形品を対称的に組み合わせて溶接してなる車軸ケースにおいて、前記溝形成形品の素材として、前記成形品の折曲げ部に相当する位置に長手方向に連続したリブを形成した異形平鋼板を用いてプレス成形し、前記成形品の折り曲げ部の板厚を他の部分より厚くし、角形断面に生じる最大応力を緩和した形状が開示されている。しかしながら、この車軸ケースでは角形断面部を有しているため一部に平面部が存在し、張り剛性が低下するため面振動が生じる問題がある。

特許文献２には、中央にバンジョー部を構成するコ字断面凸部を膨出し、該凸部の左右に軸管部を構成する半円断面凸部を形成した２つの主部材を、対称形に合わせて溶接にて結合すると共に、前記バンジョー部の前後にそれぞれ補強リングとカバーを溶接してなるアクスルハウジングにおいて、前記バンジョー部の膨らみの末端部を上下または左右において非対称位置に設定したアクスルハウジングが開示されている。すなわち、アクスルハウジングの質量を増やすことなく強度を大きくするために、バンジョー部の膨らみの末端部を上下または左右において非対称位置に設定したり、上下の膨らみ末端部の左右の幅を通常より小さくしている。しかしながら、膨らみの末端部の左右の幅を通常より小さくするので、軸管部からバンジョー部（ハウジングのセンター部）にかけて、アクスル車軸方向の断面変化が急峻となる。このため、アクスルハウジングの各部位における加速度などに対する応答周波数を計測すると、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数が生じ、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を生じるという問題がある。

また、特許文献３には、ハウジング本体を金属板のプレス加工により形成した中央後部に半殻状の半バックカバー、中央前部に半円状の半開口部、両側方に断面半円状の半筒状部をそれぞれ備えた上半ハウジング部と下半ハウジング部とを溶接合体して構成したアクスルハウジングが開示されている(例えば、特許文献３の図１〜図８参照)。
これによって、部品点数、溶接部分の数・長さを減らし、材料代・プレス金型代・溶接費用などの生産コストを低減すると共に、小型化が容易でかつ部分的な応力集中をなくして強度の向上が可能な車両用アクスルハウジングを提供している。しかしながら、この形状においては、ハウジングセンター部の前部および上下部において一部に平面部を有しており、張り剛性が低下することから面振動が生じる問題がある。また、軸管部からハウジングセンター部中央にかけて、アクスル車軸方向の断面変化が急峻であるため、アクスルハウジングの断面形状が急激に変化する部位が屈曲する振動モードが、ディファレンシャルギアの噛合い周波数と合致する共振現象が生じ、アクスルハウジングの各部位における加速度などに対する応答周波数を計測すると、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数が生じ、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を生じるという問題がある。

特開平９−３００９０４号公報 特開２００４−２３１０７６号公報 特開２００２−２３４３０９号公報

本発明は上記の問題点に鑑み、応力集中部をなくし、強度、耐久性を確保しつつ、音響振動特性に問題が生じない信頼性の高いアクスルハウジングを提供すると共に、このアクスルハウジングを、部品点数を極力少なくし、製造コストを削減し、成形時に割れなどの問題が生じることなく製造できるアクスルハウジング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ためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
本第１発明のアクスルハウジングは、（１）車体の幅方向において、左右の軸管部と、前方側に開口部および後方側にディファレンシャルギアケース後部を有する中央のハウジングセンター部とを有するアクスルハウジングであって、前記ハウジングセンター部前方側のディファレンシャルギアを装着するための前記開口部の周縁部であるディファレンシャルギア装着用の兵端部の前方に突出する突起部を設け、該突起部の頂点が前記開口部の周縁部よりも前方に位置することを特徴とする。

本第２発明のアクスルハウジングは、（２）、本発明の（１）に記載のアクスルハウジングにおいて、前記左右の軸管部と前記ハウジングセンター部との境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部から前記突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする。

本第３発明のアクスルハウジングは、（３）、本発明の（１）または（２）に記載のアクスルハウジングにおいて、前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部から前記突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、前方に凸な曲線を形成することを特徴とする。

本第４発明のアクスルハウジングは、（４）、本発明の（１）〜（３）に記載の何れかのアクスルハウジングにおいて、前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部の一方から他方にかけて、アクスルハウジングの後方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする。

本第５発明のアクスルハウジングは、（５）、本発明の（１）〜（４）に記載の何れかのアクスルハウジングにおいて、前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部の一方から他方にかけて、アクスルハウジングの少なくとも後方の一部又は全部は、後方に凸な曲面で形成されていることを特徴とする。

本第６発明のアクスルハウジングは、（６）、本発明の（１）〜（５）に記載の何れかのアクスルハウジングにおいて、前記ハウジングセンター部の開口部以外を構成する全ての面が滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする。

本第７発明のアクスルハウジングは、（７）、本発明の（１）〜（６）に記載の何れかのアクスルハウジングにおいて、前記ハウジングセンター部の垂直方向高さをＨ（ｍｍ）とするとき、ハウジングセンター部は、その長さが軸方向中心から左右両側にそれぞれ（３／４）×Ｈ（ｍｍ）以上であることを特徴とする。

本第８発明のアクスルハウジングは、（８）、本発明の（１）〜（７）に記載の何れかのアクスルハウジングにおいて、前記ハウジングセンター部の垂直方向高さをＨ（ｍｍ）とするとき、ハウジングセンター部と左右の軸管部との境界部の軸方向断面における曲率半径Ｒ（ｍｍ）がＨ以上であることを特徴とする。

本第９発明は、（９）、本発明の（１）〜（８）のいずれか１つに記載のアクスルハウジングの製造方法であって、左右の軸管部と、前方側に突起部を有する開口部形成部と後方側に突出するディファレンシャルギアケース後部とを有するハウジングセンター部を形成するように構成された金型に金属素管を装入し、金属素管内に流体を供給すると共に金属素管を両端から加圧して成形するハイドロフォーム法により製造することを特徴とする。
なお、本発明において、左右の軸管部とハウジングセンター部の境界部とは、ハウジングセンターの幅方向中心部から左右両側にわたる凸な曲面と同一な直径からなる軸管部との境界をいう。

従来のアクスルハウジングの前方側は、開口部と取付面の平坦部を確保するために断面積が前方側と後方側でアンバランスになっていた。それに対し、本発明のアクスルハウジングは、ハウジングセンター部の前方側の開口部の周縁部に突起部を形成したことにより、軸管部の中心軸に垂直な断面における前方側と後方側の断面積の配置のバランスを良好にすることができ、音響振動特性が良好で、かつ耐久性の高いアクスルハウジングとすることができる。

すなわち、本第１発明のアクスルハウジングによれば、アクスルハウジングの前方側で開口部の周辺の剛性が向上するため、走行中のディファレンシャルギアやサスペンション部等から伝播される振動による歪の集中や、振動の増幅が回避され、音響特性が改善され不快音を減少させることができる。また、突起部の頂点を開口部の周縁部よりも前方に位置させることにより車体前後方向における開口部の位置を変えずに、つまりディファレンシャルギアケースの取付け位置を変えることなく、前方側への断面積を増やすことができるため、ギアケース内のオイル量の増加や部品の大型化を回避しつつ、前述の効果を得ることができる。

また、本第２発明のアクスルハウジングによれば、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されていることにより、アクスルハウジングの前方側で開口部の周辺のアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な方向の断面剛性がより一層向上するため、走行中のディファレンシャルギアやサスペンション部等から伝播される振動による歪の集中や、振動の増幅がより一層回避され、音響特性が改善され更に不快音を減少させることができる。

また、本第３発明のアクスルハウジングによれば、アクスルハウジングの前方の一部又は全部を、水平断面で前方に凸な曲線を形成することにより、アクスルハウジングの前方側で開口部の周辺のアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な方向の断面剛性の変化を少なくすることでより一層軸方向の断面剛性が向上するため、走行中のディファレンシャルギアやサスペンション部等から伝播される振動による歪の集中や、振動の増幅がより一層回避され、音響特性が改善され更に不快音を減少させることができる。

また、本第４発明のアクスルハウジングによれば、後方側に突出するディファレンシャルギアケース後部周辺の形状変化が緩やかであり、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数を抑制し、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を低減させる。

また、本第５発明のアクスルハウジングによれば、後方側に突出するディファレンシャルギアケース後部周辺の形状が、水平断面で凸な曲線であることにより、ギアケース内のオイル量の増加や部品の大型化を回避しつつ、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制し、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を更に低減させる。

本第６発明のアクスルハウジングによれば、開口部以外を構成する全ての面が滑らかな曲面で形成されていることにより、振動モードがディファレンシャルギアの噛合い周波数と合致する共振現象が生じることがなく、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を生じることがない音響振動特性の良好なアクスルハウジングとすることができる。

本第７発明のアクスルハウジングによれば、ハウジングセンター部の長さを軸方向中心から左右両側にそれぞれ（３／４）×Ｈ（ｍｍ）以上にすることにより、左右の軸管部とハウジングセンター部との境界部付近が振動モードの腹（最大振幅）になることを回避することで、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制し、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を低減させる。

本第８発明のアクスルハウジングによれば、ハウジングセンター部と左右の軸管部との境界部の軸方向断面における曲率半径Ｒ（ｍｍ）がＨ以上であることで、より一層左右の軸管部とハウジングセンター部との境界部付近が振動モードの腹（最大振幅）になることを回避でき、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制し、車輌に搭載した際に耳障りな騒音を低減させる。

本第９発明のアクスルハウジングの製造方法によれば、アクスルハウジングを上下或いは左右に分割して各部材をプレスなどにより成形し、これらの部材を溶接により接合するという従来の方法に比べ、部品点数を少なくして、極めて効率的にアクスルハウジングを製造することができる。
また、走行時に受ける繰り返し荷重により疲労き裂が生じる溶接部が従来の方法に比べ少なくなるため、アクスルハウジングの耐久性も向上することが出来る。
また、ハイドロフォーミング法による製造時に金属素管を両端から加圧して、素材を中央に流入させる際、アクスルハウジングの前方側に突起部を有することで、アクスルハウジングのディファレンシャルギア後部の球状部との前後間の素材流入のバランスが良好となり、従来の形状よりも成形し易くなる。
更に、アクスルハウジングの前方及び後方の突起部を滑らかな曲面や曲線で形成することにより、ハイドロフォーミング法による製造限界が緩和される。

以下、本発明を実施形態の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、上下、前後、左右等の記載は、車体に取り付けたアクスルハウジングを車体の正面（前方）から見た場合の位置関係を示すものとする。また、軸方向とは、アクスルハウジングの軸方向を意味し、上記の車体幅方向と略々同じである。また、周方向とは、このアクスルハウジングの軸に垂直な方向をいうものとする。

図２１は、従来のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は後方からの斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は後方の正面図である。
図２１に示すように、車体の幅方向において、左右の軸管部３と、前方側に開口部５、後方側にディファレンシャルギアケース後部６とを有する中央のハウジングセンター部２を有している。この従来のアクスルハウジング１では、ハウジングセンター部２は、幅中央部において上下方向に突出するように湾曲部８が形成されている。

また、ハウジングセンター部２の中央部前方側には、ディファレンシャルギアを装着するための開口部５とその周辺に装着用の平坦部５ａと開口部の脇の平坦部５ｂが設けられ、後方側には突出する球状部６ａ、球状部の脇の平坦部６ｂとを有するディファレンシャルギアケース後部６が形成されている。

本発明者らは、このアクスルハウジングを後述するようなハイドロフォーム加工方法により製作し、その音響特性を調査した。
その結果を図２２に示す。図２２は、図２１に示した従来の形状のアクスルハウジングの音響特性を示した周波数応答グラフである。なお、この周波数応答は、ハウジングセンター部中央部をハンマリングし、アクスルハウジング本体から数ｍ離れた場所に騒音計を設置し、スペクトルアナライザーで音圧レベルを１／３オクターブ周波数分析して求めたものである。
アクスルハウジングにおいては、車輌の走行中、ディファレンシャルギアの噛み合い振動等との共振やサスペンション部等から伝播される振動により、騒音を増幅させる中周波領域の振動モードが問題となるが、図２２に示すように全体的に高い音響応答レベルを示し、音響特性を悪化させていることが判る。

発明者らは、上記のような音響特性の悪化を防止するために、種々の検討を行った結果、ハウジングセンター部中央の前方側の開口部脇の平坦部の剛性が小さく歪が集中することにより、上記の振動モードを誘発していることを知見し、これが音響特性を劣化させていると考えた。
このようなことから、音響特性の劣化を防止するためには、開口部脇の剛性を向上させることが有効であることを見出し、本発明をなしたものである。

図１は、本第１発明の実施態様のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。
図１（ａ）〜（ｃ）において、車体前面側の垂直高さＨ（ｍｍ）を有するハウジングセンター部２の中央部には、ディファレンシャルギアを装着するための開口部５とその周辺に装着用の平坦部５ａが設けられ、開口部５の軸管部３側の平坦部５ａの周縁の一部に突起部７が形成されている。図１では、突起部７は周縁部のみに形成されているが、図２以降に説明するように、境界部４からハウジングセンター部前方側の開口部５の周縁部にかけて、前方に突出するように設けても良い。
この突起部７の頂点は開口部５の平坦部５ａよりも前方にＢ（ｍｍ）だけ突出している。そして、後方側にディファレンシャルギアケース後部６とを有する中央のハウジングセンター部２を有し、ハウジングセンター部２は、幅中央部において上下方向に突出するように湾曲部８が形成されている。

図２は、本第２発明の実施態様のアクスルハウジングを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。
図２（ａ）〜（ｃ）において、車体前面側の垂直方向高さＨ（ｍｍ）を有するハウジングセンター部２の中央部には、ディファレンシャルギアを装着するための開口部５とその周辺の装着用の平坦部５ａが設けられ、平坦部５ａの周縁部の一部に突起部７が形成されている。この突起部７の頂点は開口部５の平坦部５ａよりも前方にＢ（ｍｍ）だけ突出している。

また、境界部４の軸方向水平断面においては、曲率半径Ｒ（ｍｍ）を有する接円弧（図示しない。後述の図８参照）を形成する曲面となっており（図２（ａ）参照）、突起部７は境界部からハウジングセンター部前方側の開口部５の周縁部にかけて形成されている。曲率半径Ｒはより効果的な振動抑制のためには、ハウジングセンター部の垂直方向高さＨ（ｍｍ）以上であることが好ましい。

更に、接円弧のハウジングセンター部側の端部から突起部７にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、滑らかな曲面７ａで形成されている。
すなわち、ハウジングセンター部の軸方向及び周方向（軸方向に垂直な方向）の断面が滑らかな曲面であれば良く、図２（ａ）に示すように、境界部から突起部にかけての曲線が前方に凹状でもいいし、後述する図７に示すように前方に凸状でも良く、その他、３次元形状等でも良く、形状を限定するものではない。

一方、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、ハウジングセンター部２の中央部の後面側は、後方に突出するディファレンシャルギアケース後部６が設けられ、その左右の湾曲部８の後方でディファレンシャルギアケース後部６の脇には従来のアクスルハウジングと同様に平坦部６ｂは残存している。

図３は、図２に示したアクスルハウジングの上面図である。また、図４（ｉ）〜（vi）は、図３に示したアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な方向の断面形状を示す模式図であり、図３の（ｉ）〜（vi）の位置にそれぞれ対応して示している。
図４（iii)〜（vi）から判るように、アクスルハウジングの前方側において、境界部における接円弧のハウジングセンター部側の端部から突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されている。

なお、図５は、図２のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により成形した際の最終状態の例を示す上方断面図である。ハウジングセンター部の車体前方側の開口部周辺の軸管側の一部に突起部７が形成され、軸管部とハウジングセンター部との境界部から突起部に至る部分が滑らかな曲面７ａにより形成されている。

なお、ハウジングセンター部の前方側の突起部７の高さＢ（ｍｍ）については、軸管部３からハウジングセンター部２へ滑らかな曲面を確保するため、ハウジングセンター部の垂直方向高さＨ（ｍｍ）の１／２０〜１／５倍程度が好ましい。また、突起部７の軸方向に垂直な断面におけるアクスルハウジングの前方の曲率半径Ｒｐ（ｍｍ）については、平坦部がなく滑らかな曲面を保持するため、ハウジングセンター部の垂直高さＨ（ｍｍ）の３／４倍以下で、左右の軸管部の半径以上の範囲であることが好ましい。

ハイドロフォーム加工により製作した上述のような形状のアクスルハウジングについて音響特性を調査した。図６は、図２に示した形状のアクスルハウジングの音響特性として周波数応答を示す図である。なお、この周波数応答は、ハウジングセンター部中央部を打撃し、アクスルハウジング本体から数ｍ離れた場所に騒音計を設置し、スペクトルアナライザーで音圧レベルを１／３オクターブ周波数分析して求めたものである。比較のため、図２１に示した従来形状のアクスルハウジングの音響応答も併せて記載している。
図６から判るように、従来のアクスルハウジングの音響応答レベルより、各周波数帯域において数ｄＢ低下しており、音響特性が向上している。また、図１に示したアクスルハウジングの場合、図２に示すアクスルハウジングの音響特性には及ばないものの、図２１に示す従来のアクスルハウジングより振動が低減されることを知見した。

すなわち、上述のような形状を確保することにより、ハウジングセンター部の前方側において開口部脇の剛性が向上したため、ハウジングセンター部の面振動がさらに低減され、良好な音響特性を得ることができる。

図７は、本第３発明の実施態様のアクスルハウジングを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。
また、図８は、管状部材（軸管部）とハウジングセンター部の境界における接円弧Ｒを表わす図である。図８に示すように、アクスルハウジングの前方側において、境界部における接円弧（点線で示す。本発明で共通する）のハウジングセンター部側の端部から突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、前方に凸な曲線で形成されている点が図２と相違する（図７（ａ）参照）。すなわち、アクスルハウジングの前方は凸な曲面７ａで形成されている。係る構成とすることにより、一層軸方向の断面剛性が向上する。

図９は、本第４発明の実施態様のアクスルハウジングを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。
図９に示すように、アクスルハウジングの後部の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されている点が図２と相違する。
本第２発明と同様に、「滑らかな曲面」とは図９（ａ）に示すように、ディファレンシャルギアケース後部の曲線が後方に凹状でも良いし、後述する図１０に示すように前方に凸状でも良く、その他、３次元形状等でも良く、形状を限定するものではない。
係る構成とすることにより、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数を抑制することができる。

図１０は、本第５発明の実施態様のアクスルハウジングを示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。
図１０に示すように、接円弧（図示しない。図８参照）のハウジングセンター部側の端部の一方から他の端部にかけて、アクスルハウジングの後方の一部又は全部は、後方に凸な曲線で形成されている点が図９と相違する（図１０（ａ）参照）。

すなわち、アクスルハウジングの軸管部３とハウジングセンター部２との境界部４における接円弧のハウジングセンター部側の端部から他方の境界部における接円弧のハウジングセンター部側の端部にかけて、アクスルハウジングの後方の一部又は全部は、水平断面において、後方に凸となる曲率をもっており、周方向断面における周長が、上記境界部４からハウジングセンター部２の中央にかけて徐々に増加する膨出形状となっている。従って、この膨出形状は後方側のみに限ることなく、一部は上下方向側に伸びても良いことはいうまでもない。

なお、図１０に示す突起部７は境界部４から突起部７の頂点にかけて、水平断面で前方に凸な形状となっているが、これに限定するものではなく、図１、図２に示す形状でも良く、後述する図１１（ｄ）のように、水平断面で前方に凹状となっていても構わない。
係る構成とすることにより、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制できる。

次に、図１１も、本第５発明の別の実施態様を示す図であり、（ａ）は後方からの斜視図、（ｂ）は前面の正面図、（ｃ）は後方の正面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ視断面模式図である。また、図１２は、図１１のアクスルハウジングの上面図である。
図１０と比べ、前方部の水平断面が凹状である点で相違する（図１１（ｄ）参照）。また、図１０は後方の全部が凸な曲面であるのに対し、図１１は後方の一部が凸な曲面である点でも相違する（図１１（ｄ）参照）。

図１１（ａ）〜（ｄ）において、アクスルハウジング１には、垂直高さＨを有するハウジングセンター部２とその前面側の中央部に、ディファレンシャルギアを装着するための開口部５とその周辺に装着用の平坦部５ａが設けられ、開口部５の軸管部３側の平坦部５ａの周縁の一部に突起部７が形成されている。

この突起部７の頂点は、開口部５の平坦部５ａよりもＢ（ｍｍ）だけ前方に突出している。そして、この突起部７からハウジングセンター部２と軸管部３と境界部４にかけては、軸方向（幅方向）及び周方向に曲率を有した前方に凸な曲面７ａで形成されている。
すなわち、ハウジングセンター部の軸方向及び周方向（軸方向に垂直な方向）の断面が、前方に凸となる曲率をもっている。

一方、ハウジングセンター部２の後面側は、ハウジングセンター部２と軸管部３の境界部４からハウジングセンター部の幅方向中央部までが、ディファレンシャルギアケース後部６を一体として含め、軸方向（幅方向）及び周方向に曲率を有した連続した後方に凸な曲面１０で形成されている。すなわち、アクスルハウジングの軸管部３とハウジングセンター部２との境界部４から、ハウジングセンター部２の幅方向中央までの軸方向及び周方向の断面が少なくとも後方に凸となる曲率をもっており、周方向断面における周長が、上記境界部４からハウジングセンター部２の中央にかけて徐々に増加する膨出形状となっている。従って、この膨出形状は後方側のみに限ることなく、一部は上下方向側に伸びても良いことはいうまでもない。
係る構成とすることにより、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制することができる。

図１２は、図１１に示すアクスルハウジングの上面図であり、また、図１３（ｉ）から（vii）は、図１１のアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な断面形状を示す模式図であり、図１２の（ｉ）から（vii）の位置にそれぞれ対応して示している。図１３から判るように、図１１のアクスルハウジングのハウジングセンター部の中央から左右にそれぞれ（３／４）×Ｈ以上の位置、すなわち、図１２（vii）の位置までの範囲において、アクスルハウジングの少なくとも後方側は、各断面が後方に凸な形状となっている。

また、前方側においては、図１２（iv）から（vii）の位置までの範囲において前方に凸な曲面となっている。すなわち、ハウジングセンター部の幅方向の上記の範囲は、全体としては、軸方向及び周方向に曲率を持つ曲面により外側に膨出した形状となっている。なお、この膨出形状は後方側及び前方側のみに限ることなく、一部は上下方向側に伸びても良いことはいうまでもない。また、ハウジングセンター部と左右の軸管部とは、滑らかな面で形成されている。

また、ハウジングセンター部の後方側の後方に凸な曲面の軸方向に垂直な断面における曲率半径Ｒｐは、とくに限定するものではなく、ハウジングセンター部の少なくとも後方側において平坦部や屈曲部などの急峻な形状変化がないようにすればよいが、好ましくは、Ｈをハウジングセンター部の垂直方向の高さとすると、軸方向に垂直な断面におけるその曲率半径Ｒｐは、（３／４）×Ｈ以下で、左右の軸管部の半径以上の範囲とすることが好適である。

なお、図１４は、図１１のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により成形した最終状態の例を示す上方断面図である。

上述のような形状のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工により製作し、音響特性を調査した。図１５には、図１１に示したアクスルハウジングの音響特性として周波数応答を示す図である。なお、この周波数応答は、図６の場合と同様、ハウジングセンター部中央部を打撃し、アクスルハウジング本体から数ｍ離れた場所に騒音計を設置し、スペクトルアナライザーで音圧レベルを１／３オクターブ周波数分析して求めたものである。比較のため、図２１に示した従来の形状のアクスルハウジングの音響応答も併せて記載している。

図１５から判るように、従来のアクスルハウジングの音響応答レベルより、各周波数帯域において数ｄＢから１０ｄＢ程度低下しており、音響特性がさらに向上している。
すなわち、以上のような本発明の形状を確保することにより、ハウジングセンター部の前方側において開口部周辺の剛性が向上し、さらに、ハウジングセンター部の後方側において平坦部がなくなり、かつ、ハウジングセンター部２と軸管部３の境界部４からハウジングセンター部の中央部までが、ディファレンシャルギアケース後部６を一体として含め、軸方向（幅方向）及び周方向に曲率を有する連続した少なくとも後方に凸な曲面１０で形成されているため、すなわち、アクスルハウジングの周方向断面（軸方向に垂直な方向の断面）の周長がハウジングセンター部２と軸管部３の境界部４からハウジングセンター部の中央に向かって徐々に増加するように滑らかに変化するので、ハウジングセンター部の面振動がさらに低減され、良好な音響特性が得られる。

次に、図１６は、本第６発明の別の実施態様のアクスルハウジングを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）は前方の部分正面図である。
図１６（ａ）〜（ｃ）において、アクスルハウジング１には、垂直高さＨを有するハウジングセンター部２とその前面側の中央部に、ディファレンシャルギアを装着するための開口部５とその周辺に装着用の平坦部５ａが設けられ、開口部５の軸管部３側の平坦部５ａの周縁の一部に突起部７が形成されている。
この突起部７の頂点は、開口部５の平坦部５ａよりもＢ（ｍｍ）だけ前方に突出している。そして、この突起部７からハウジングセンター部２と軸管部３と境界部４にかけては、開口部５以外を構成する全ての面が滑らかな曲面７ａで形成されている。滑らかな曲面であれば特に限定せず、例えば水平断面で凸状の他に、凹部、３次関数の形状であっても良い。
係る構成とすることにより、振動モードがディファレンシャルギアの噛合い周波数と合致する共振現象が生じることがなくなる。アクスルハウジングのハウジングセンター部が前方及び後方を含めて、全体として幅方向及び周方向に曲率を持ち、外側に膨出するような形状とすることが好ましいことはいうまでもない。

なお、本第７発明で規定するように、ハウジングセンター部２の長さは、ハウジングセンター部の幅方向中心から左右両側にそれぞれ（３／４）×Ｈ（ｍｍ）以上とすることが好ましい。また、本第８発明で規定するように、ハウジングセンター部と左右の軸管部との境界部の軸方向断面における曲率半径、つまり接円弧（図示しない。図８の参照）の曲率半径Ｒ（ｍｍ）がハウジングセンター部の垂直方向の高さＨ（ｍｍ）以上であることが好ましい。このようにすると、より一層左右の軸管部とハウジングセンター部との境界部付近が振動モードの腹（最大振幅）になることを回避でき、固有振動モードに伴う顕著なピーク周波数をより一層抑制できる。

次に、本発明品をハイドロフォーム加工方法にて製作する方法を説明する。
図１７（ａ）〜（ｄ）は、中間成形品を製作する方法を説明する第１工程の概要図であり、図１８（ａ）、（ｂ）は、中間成形品から最終製品を製作する第２工程を説明する概要図である。

このハイドロフォーム加工方法に用いる第１工程の金型構成は図１７（ａ）〜（ｄ）に示すように、金属素管２０を収容する成形金型２１と、金属素管２０に対し内部に高圧流体を供給すると共に両端部を軸方向から押し込む左右一対の軸押し用可動金型２７、２８と、可動金型を軸方向に押し込むと同時に金属素管のバーストと座屈を防止するために軸直角方向に拡張するカウンターパンチ２９、３０を備える。

この可動金型２７、２８の内部斜面角度及び斜面形成位置は、金属素管２０がバーストや座屈限界以内と想定される角度や位置に設定しており、軸方向に押し込みながら金属素管２０が膨張空間にて膨張して成形されていく際、膨張部の端より可動金型傾斜部に沿うように金属素管２０が膨張成形をコントロールしていく。

カウンターパンチ２９、３０は、金属素管２０がバ−ストや座屈すると想定される位置に配置されており、金属素管２０が膨張空間にて膨張して成形されていく初期または途中の段階から膨張中の管に接触しながら，金属素管２０の膨張に応じて移動できるように構成されている。カウンターパンチ２９、３０が設置される側の成形金型２１にはカウンターパンチ２９、３０をスライドさせるカウンターパンチ用シリンダ（図示しない）が設けられており、成形過程に負荷される内圧により受ける荷重以上の支持が可能になっている。カウンターパンチ用シリンダは制御装置により任意に制御が可能となっており、任意のパターンでカウンターパンチ２９、３０を制御することが可能である。

次に、上記したハイドロフォ−ム加工方法の工程を図１９（ａ）〜（ｃ）及び図２０（ａ）〜（ｃ）に従って詳しく説明する。図１９（ａ）〜（ｃ）は、成形金型２１に金属素管２０をセットした状態である。この時点ではカウンターパンチ２９、３０は金属素管２０と接触しない初期位置に待避している。図２０（ａ）〜（ｃ）は、第１工程の拡管成形の最終状態である。最終状態ではカウンターパンチ２９、３０のスライドが終了し、金属素管と接触した状態で拡大位置に戻る。

次に、第１工程で成形された中間成形品３１を、図１８（ａ）、（ｂ）に示すような金型構成の最終工程で最終成形品とする。最終工程では、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、中間成形品３１を収容する成形金型３２と、金属素管２０に対し内部に高圧流体を供給すると共に両端部を軸方向から押し込む左右一対のシリンダヘッド２２、２３を備える。

なお、金型３２の内壁面は、少なくとも左右の軸管部と、前方側に開口部形成部と後方側に膨出するディファレンシャルギアケース後部とを有するハウジングセンター部が形成されるように凹凸が形成されている。この拡管成形の際、アクスルハウジングの前方側に突起部を有することで、アクスルハウジングのディファレンシャルギア後部との前後間の素材流入のバランスが良好となり、従来の形状よりも成形し易くなる。

図５、図１４および図１８（ａ）、（ｂ）は、前述のように、本発明のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工方法により製作した場合の上面横断面図（ハイドロフォーム装置の横断面図）であり、最終工程で拡管成形が終了した状態である。突起部７を含め、各形状が前述の工程を経て成形される。この突起部７を含む各形状を滑らかな曲面や曲線で形成することにより、ハイドロフォーミング法による製造限界が緩和される。

また、ハイドロフォーミング法で製造することで、プレス法などによりアクスルハウジングを上下或いは左右に分割して各部材を成形し、これらの部材を溶接により接合する従来の方法に比べ、部品点数が少なく極めて効率的に製造できるだけでなく、走行時に受ける繰り返し荷重で疲労き裂が生じる溶接部が少なくなるため、耐久性も向上する。
なお、アクスルハウジングのハウジングセンター部前方側の開口部は、拡管終了後、前記の開口部形成部を切断除去することにより設けることができる。

本発明のアクスルハウジングの製造方法として、ハイドロフォーム加工法により一体に成形した場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、本発明のアクスルハウジングを上下あるいは前後、左右方向に分割し、それぞれの部位をプレス成形で製造し、これらを溶接などにより接合して製作することができることは言うまでもない。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）
外径６０．５ｍｍ×板厚３．２ｍｍの機械構造用鋼管を用いてＨ＝２００ｍｍ、突起部の高さ＝２０ｍｍ、突起部の長さ＝１５７．５ｍｍ、片側の軸管部の長さ＝３１２．５ｍｍ、ハウジングセンター部の長さ＝５１５ｍｍ、境界部から突起部までのアクスルハウジングの前方の曲率半径＝３００ｍｍ、ディファレンシャルギアケース後部の曲率半径＝９５ｍｍ、境界部における接円弧の曲率半径Ｒ＝２００ｍｍを有する図７に示すような形状のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により製作した。尚、曲率半径は水平断面の値とする（以下同じ）。

（実施例２）
外径６０．５ｍｍ×板厚３．２ｍｍの機械構造用鋼管を用いてＨ＝２００ｍｍ、ハウジングセンター部の長さ＝５１５ｍｍ（幅方向中心から左右それぞれ（３／４）×Ｈ）、片側の軸管部の長さ＝３１２．５ｍｍ、境界部から突起部までのアクスルハウジングの前方の曲率半径＝３００ｍｍ、ディファレンシャルギアケース後部の曲率半径＝３００ｍｍ、境界部における接円弧の曲率半径Ｒ＝２００ｍｍ、突起部の高さ＝２０ｍｍ、突起部の長さ＝１５７．５ｍｍを有する図１１に示すような形状のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により製作した。

（比較例）
一方、比較のため、外径６０．５ｍｍ×板厚３．２ｍｍの機械構造用鋼管を用いてＨ＝２００ｍｍ、ディファレンシャルギアケース後部の外形＝１８０ｍｍ、高さ（後方への突出高さ）＝４５ｍｍ、ハウジングセンター部の長さ＝５００ｍｍ、片側の軸管部の長さ＝３２０ｍｍ、を有する図２１に示す形状のアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により製作した。図２１に示したように、比較例のアクスルハウジングのハウジングセンター部は、車体前方側、後方側に平坦部５ａ、６ｂを有している。

実施例１、２、及び比較例のアクスルハウジングについて音響特性を調査し、その結果は、それぞれ図６、図１５および図２２に示したような周波数応答グラフと同様であった。図６及び図１５に示したように、本発明品は、全体的な音響応答レベルが低く、良好な音響特性を示している。一方、図２１に示す比較例のアクスルハウジングついては、ハウジングセンター部に平面部が存在し、断面変化が急激な箇所を有しているため、図２２に示すように、全体的な音響レベルが高く、音響特性が悪化している。

本第１発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 本第２発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 図２に示したアクスルハウジングの上面図である。 図２に示したアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な断面形状を示す模式図であり、（ｉ）〜（vi）は図３の（ｉ）〜（vi）の位置にそれぞれ対応して示す。 図２に示したアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により成形した状態の例を示す上方断面図である。 図２に示したアクスルハウジングの音響特性を示す図である。 本第３発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 管状部材（軸管部）とハウジングセンター部の境界における接触弧Ｒを表す図である。 本第４発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 本第５発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 本第５発明の他の実施態様を示す図であり、（ａ）は後方からの斜視図、（ｂ）は前面の正面図、（ｃ）は後方の正面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ視（軸方向）の断面模式図である。 図１１に示したアクスルハウジングの上面図である。 図１１に示したアクスルハウジングの幅方向（軸方向）に垂直な断面形状を示す模式図であり、（ｉ）〜（vii）は、図１２の（ｉ）〜（vii）の位置にそれぞれ対応して示す。 図１１に示したアクスルハウジングをハイドロフォーム加工法により成形した状態の例を示す上方断面図である。 図１１に示したアクスルハウジングの音響特性を示す図である。 本第６発明のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は後方の正面図、（ｃ）はハウジング前方の部分正面図である。 本発明の実施例における第１工程のハイドロフォーム用加工金型の例を示すもので、図は下型であるが、上下金型は同形状であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は可動金型の斜視図である。 本発明の実施例においてアクスルハウジングをハイドロフォーム成形する際の最終工程を示す図であり、（ａ）は加工前の状態、（ｂ）は加工終了後の状態を示す。 本発明の第１工程のハイドロフォーム加工方法の初期状態を説明する断面概要図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１工程のハイドロフォーム加工方法の最終状態を説明する断面概要図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 従来のアクスルハウジングの形状を示す図であり、（ａ）は後方からの斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は後方の正面図である。 図２１に示した従来のアクスルハウジングの音響特性を示す図である。

符号の説明

１ アクスルハウジング
２ ハウジングセンター部
３ 左右の軸管部
４ 境界部
５ 開口部
５ａ 開口部の平坦部
５ｂ 開口部脇の平坦部
６ ディファレンシャルギアケース後部
６ａ ディファレンシャルギアケース後部の球状部
６ｂ ディファレンシャルギアケース後部の球状部脇の平坦部
７ 突起部
７ａ 突起部の曲面
８ 湾曲部
９ ハウジングセンター部前方側の曲面
１０ ハウジングセンター部後方側の曲面
２０ 金属素管
２１ 成形金型
２２、２３ 軸押し用シリンダヘッド
２４ 作動流体注入用流路
２６ 成形品
２７、２８ 可動金型
２９、３０ カウンターパンチ
３１ 中間成形品
３２ 最終工程成形金型

Claims (9)

1. 車体の幅方向において、左右の軸管部と、前方側に開口部および後方側にディファレンシャルギアケース後部を有する中央のハウジングセンター部とを有するアクスルハウジングであって、前記ハウジングセンター部前方側のディファレンシャルギアを装着するための前記開口部の周縁部であるディファレンシャルギア装着用の平坦部の前方に突出する突起部を設け、該突起部の頂点が前記開口部の周縁部よりも前方に位置することを特徴とするアクスルハウジング。
2. 前記左右の軸管部と前記ハウジングセンター部との境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部から前記突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアクスルハウジング。
3. 前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部から前記突起部の頂点にかけて、アクスルハウジングの前方の一部又は全部は、前方に凸な曲線を形成することを特徴とする請求項１又は２記載のアクスルハウジング。
4. 前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部の一方から他方にかけて、アクスルハウジングの後方の一部又は全部は、滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアクスルハウジング。
5. 前記境界部の軸方向水平断面において、接円弧を形成する曲面を設け、前記接円弧の前記ハウジングセンター部側の端部の一方から他方にかけて、アクスルハウジングの後方の一部又は全部は、後方に凸な曲線を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアクスルハウジング。
6. 前記ハウジングセンター部の開口部以外を構成する全ての面が滑らかな曲面で形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアクスルハウジング。
7. 前記ハウジングセンター部の垂直方向高さをＨ（ｍｍ）とするとき、ハウジングセンター部は、その長さが軸方向中心から左右両側にそれぞれ（３／４）×Ｈ（ｍｍ）以上であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアクスルハウジング。
8. 前記ハウジングセンター部の垂直方向高さをＨ（ｍｍ）とするとき、ハウジングセンター部と左右の軸管部との境界部の軸方向断面における曲率半径Ｒ（ｍｍ）がＨ以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のアクスルハウジング。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のアクスルハウジングの製造方法であって、
   左右の軸管部と、前方側に突起部を有する開口部形成部と後方側に突出するディファレンシャルギアケース後部とを有するハウジングセンター部を形成するように構成された金型に金属素管を装入し、金属素菅内に流体を供給すると共に金属素菅を両端から加圧して成形するハイドロフォーム法により製造することを特徴とするアクスルハウジングの製造方法。

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