JP4839941B2 - 溶接部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接部品の製造方法に関し、特に超音波探傷による検査を伴った溶接部品の製造方法に関するものである。

近年、溶接による接続部位を検査する方法として、超音波探傷法が利用されるようになってきた。超音波は、気体や液体ならびに固体中を振動で伝播するものであるが、光のように指向性が鋭く、直進した超音波は、異なった物体または空隙との境界面や内部に含まれている異質物やキズで反射する性質を有している。この性質を利用することで、溶接部内に形成されているキズ等の有無を発見することが可能となる。たとえば、特許文献１に開示されている超音波探傷装置がそれであり、トルクコンバータのフロントカバーにセットブロックを溶接する構造において、その溶接部の品質を超音波探傷によって検査することで、検査工数が短縮化されるため、部品全数の検査が可能となり、部品の生産コストを低減させている。

特開２００２−２１４２０７号公報

ところで、車両用自動変速機などの各装置では、装置をコンパクト化させるために、溶接部近傍においても斜面を設けるなどの機械加工が行われている。このような部位に、特許文献１の構成の超音波探傷装置を適用すると、超音波を発振および受信する超音波プローブと探傷部位との間に斜面が形成されているため、超音波がその斜面によって屈折してしまい、超音波探傷による検査が困難となっていた。この問題に対して、発振用の超音波プローブと受信用の超音波プローブの２つのプローブを使用し、受信用の超音波プローブを屈折を考慮した部位に配置することで超音波探傷を行うことも可能ではあるが、２つの超音波プローブが必要となるなど超音波探傷装置が複雑化し、汎用性も損なわれるなど、実用性に欠けるものであった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、溶接部近傍に切削等の機械加工が施されている部位においても、超音波探傷装置の構造が複雑化することなく、超音波探傷が可能な溶接部品の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）第１部材と第２部材とが溶接されることにより構成された溶接部品の製造方法であって、（ｂ）前記第１部材の一面と前記第２部材の所定厚みの端縁部の一面とを互いに接した状態で溶接する溶接工程と、（ｃ）前記第２部材の端縁部の他面に超音波プローブからの超音波を入射させて前記溶接工程で形成された溶接部を通過させ、その溶接部内に存在する溶接欠陥からの反射波に基づいてその溶接欠陥を検出する超音波探傷工程と、（ｄ）前記第２部材の端縁部の他面側を予め定められた形状とするためにその他面側に所定の機械加工を施す機械加工工程とを、含み、（ｅ）前記溶接部品は車両用自動変速機内の遊星歯車装置の１要素を構成するキャリアであり、（ｆ）前記第２部材は、前記遊星歯車装置のピニオンを回転可能に支持するピンの一端部を支持するために外周側へ突き出す所定厚みのフランジ状の支持壁であり、（ｇ）前記第１部材は、前記支持壁に平行に設けられて前記ピンの他端部を支持する環状壁部と、その環状壁部の外周端から前記支持壁の外周端部に向かう周壁部とを一体に備えたものであり、（ｈ）前記溶接工程は、その周壁部の前記支持壁の外周端部に対向する端面と、その支持壁の外周端部の端面に対向する一面とが互いに当接した状態で溶接されるものであることを特徴とする。

また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の溶接部品の製造方法において、前記超音波探傷工程は、前記第２部材の端縁部の他面に超音波プローブ内の超音波振動子から発生させた超音波を垂直入射させ、前記溶接工程で形成された溶接部内に存在する溶接欠陥からの反射波をその超音波振動子を用いて検出するものであることを特徴とする。

また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２に溶接部品の製造方法において、前記機械加工工程は、前記支持壁の外周端部において前記第１部材とは反対側に、外周側へ向かうほど肉厚が小さくなる面取り加工を施すものであることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の溶接部品の製造方法によれば、前記機械加工工程を、前記超音波探傷工程後に行うようにしたため、超音波探傷の際に機械加工による屈折などの影響を回避することができ、超音波を発振および受信するための超音波プローブが１つで済むなど、比較的単純な構成で検査が可能となる。ここで、溶接部品は車両用自動変速機内の遊星歯車装置の１要素を構成するキャリヤであるため、車両用自動変速機を効率よく製造することができる。

また、請求項２にかかる発明の溶接部品の製造方法によれば、超音波探傷において、超音波プローブ内の超音波振動子から発生させた超音波を垂直入射させることで、溶接部材に存在する溶接欠陥からの反射波は屈折することがないため、同一の超音波振動子で受信することができる。これにより、超音波探傷装置が比較的単純な構成となる。

また、請求項３にかかる発明の溶接部品の製造方法によれば、前記支持壁の外周端部において、前記第１部材とは反対側に、外周側へ向かう程肉厚が小さくなる面取り加工が施されるため、その面取り加工近傍の部材による干渉が回避され、車両用自動変速機の軸心方向の長さを短縮化させることができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された車両用自動変速機１０の一部を示す断面図である。車両用自動変速機１０は、入力部材として機能する入力軸１２と同軸心上に、第１遊星歯車装置１４および第２遊星歯車装置１６が入力軸１２に対して相対回転可能に配設されている。第１遊星歯車装置１４および第２遊星歯車装置１６は、互いに隣接し、且つ、それぞれのキャリヤ同士、リングギヤ同士が互いに連結されることで共用化された所謂ラビニヨ型歯車列となっている。

第１遊星歯車装置１４は、シングルピニオン型の遊星歯車装置となっており、エンジン等の走行用駆動源によって回転駆動されるトルクコンバータのタービン軸である入力軸１２まわりに相対回転可能に配設され、その入力軸１２の外周側に嵌合された第１サンギヤ１８と、その第１サンギヤ１８と噛み合う複数個（本実施例では３個）のロングピニオン２０と、そのロングピニオン２０と噛み合うリングギヤ２２と、ロングピニオン２０を自転および公転可能に支持するキャリヤ２４とを備えている。そして、ロングピニオン２０の軸心には、複数個のニードルベアリング２６を介してロングピニオン２０をキャリヤ２４に固定するためのロングピニオンシャフト２８が挿し通されている。

第２遊星歯車装置１６は、前記第１サンギヤ１８に隣接する位置において、入力軸１２に対して相対回転可能にその入力軸１２の外周側に嵌合された第２サンギヤ３０と、その第２サンギヤ３０と噛み合うと共に、前記ロングピニオン２０とも噛み合う複数個（本実施例では３個）のショートピニオン３２とを備えており、それら第２サンギヤ３０およびショートピニオン３２と、前記ロングピニオン２０、キャリヤ２４、リングギヤ２２などにより、第２遊星歯車装置１６が構成される。そして、上記ショートピニオン３２の軸心には、複数個のニードルベアリング３４を介してショートピニオン３２をキャリヤ２４に固定するためのショートピニオンシャフト３６が挿し通されている。

上記キャリヤ２４は、互いに平行な第１の支持壁４０および第２の支持壁４２および、それら第１の支持壁４０および第２の支持壁４２と平行な補強壁４４、第１の支持壁４０の外側面から第２の支持壁４２とは反対側となる軸心方向外側へ垂直に突き出すボス部４６、第１の支持壁４０と補強壁４４とを軸心方向に連結する第１連結壁４８（図２参照）、および第２の支持壁４２と補強壁４４とを軸心方向に連結する第２連結壁５０を備えている。なお、本実施例の補強壁４４が、本発明の環状壁部に対応しており、第１連結壁４８が、本発明の周壁部に対応しており、補強壁４４とその補強壁４４の外周端から第１の支持壁４０の外周端部に向かう第１連結壁４８とが一体となった部材が、本発明の第１部材に対応している。また、第１の支持壁４０は、ボス部４６の外周縁から外周側に突き出す所定の厚みを有するフランジ状の支持壁となっており、この第１の支持壁４０およびボス部４６が一体となった部材が、本発明の第２部材であるフランジ状の支持壁に対応する。

第１の支持壁４０は、ショートピニオンシャフト２８の一端を支持するための支持穴５２が形成されており、補強壁４４には、ショートピニオンシャフト３６の他端を支持するための支持穴５４が形成されている。この支持穴５２、５４にショートピニオンシャフト３６の両端がそれぞれ支持されていることにより、ショートピニオン３２の両端は、ショートピニオンシャフト３６を介して、それぞれ第１の支持壁４０および補強壁４４に支持される。従って、補強壁４４は、ショートピニオン３２を支持する支持壁としても機能する。

また、第１の支持壁４０には、さらに、ロングピニオンシャフト２８の一端を支持するための支持穴５６が形成されており、第２の支持壁４２には、ロングピニオンシャフト２８の他端を支持するための支持穴５８が形成されている。この支持穴５６、５８にロングピニオンシャフト２８の両端がそれぞれ支持されることにより、ロングピニオン２０の両端は、ロングピニオンシャフト２８を介して、それぞれ第１の支持壁４０および第２の支持壁４２に支持される。

前記第２連結壁５０は、補強壁４４の支持穴５４に対向する位置に形成されている。この第２連結壁５０には、上記支持穴５４と同径且つ同軸にて第２連結壁５０を貫通する軸心方向穴６０が形成されている。また、前記第２の支持壁４２にも、その第２連結壁５０の軸心方向穴６０と同径且つ同軸とされてその軸心方向穴６０と連通する軸心方向穴６２が形成されている。

図２は、前記キャリヤ２４の斜視図である。図２に示されるように、第１の支持壁４０および第２の支持壁４２は、共に円板状部材であり、それぞれ軸穴６８および７０を有しており、図１に示されるように、第１の支持壁４０の軸穴６８の内径は、第２の支持壁４２の軸穴７０よりも小径とされている。

また、図２に示されるように、第２の支持壁４２に前記ロングピニオンシャフト２８を支持するために形成された３つの支持穴５８は、互いの周方向の間隔が等しくなる位置、すなわち、１２０°間隔で配置されており、同様に、３つの軸心方向穴６２も、１２０°間隔で配置されている。また、第２の支持壁４２には、それら支持穴５８および軸心方向穴６２の他に、第２連結壁５０に対向する位置において各軸心方向穴６２に隣接するように、その軸心方向穴６２よりもやや小径の穴７２が形成されているが、この穴７２は、軽量化のためのものである。

第１の支持壁４０に前記ロングピニオンシャフト２８を支持するために形成された３つの支持穴５６は、第２の支持壁４２の支持穴５８に対向する位置、すなわち、支持穴５８と同様に１２０°間隔で配置されている。また、第１の支持壁４０の支持穴５２も同様に、第２の支持壁４２の軸心方向穴６２に対向する位置、すなわち、１２０°間隔で配置されている。

前記第２連結壁５０は、第２の支持壁４２の周方向に等角度間隔に３つ設けられ、各第２連結壁５０は、その一端が第２の支持壁４２の外周縁に連結されると共に、他端が補強壁４４の一方の面の外周縁に連結されている。その補強壁４４の他方の面には、補強壁４４を介して第２連結壁５０と対向するように、前記第１連結壁４８の一端が連結されており、第１連結壁４８の他端は、第１の支持壁４０の外周縁に溶接により、連結されている。

図１に戻り、第１の支持壁４０の非回転部材であるケース壁７４と接近する側の外周縁には、周方向に沿って傾斜面７６が形成されている。この傾斜面７６によって、車両用自動変速機１０の軸心方向の長さが短縮されている。なお、傾斜面７６は、図２において、第１の支持壁４０のボス部４６側の外周縁に形成されている。

次に、前述した第１の支持壁４０と第１連結壁４８との溶接による製造について説明する。図３は第１の支持壁４０と第１連結壁４８との製造工程を示したフローチャートであり、図４は第１の支持壁４０と第１連結壁４８との製造工程を簡略的に示した工程図である。なお、図４において、第１の支持壁４０、第１連結壁４８および補強壁４４は、簡略的に描かれたものであり、第２連結壁５０、第２の支持壁４２等の他の部材は省略されている。

図４の（ａ）は、溶接前の状態であるキャリヤ２４を示したものである。ここで、第１の支持壁４０は板状を成すその端縁部において、第１の支持壁４０の第１連結壁４８に対向する側の溶接面８０と、その背面８２とは所定の厚みを有しており、互いに平行な位置関係を保っている。

図３のステップＳ１では、まず第１の支持壁４０と第１連結壁４８との溶接が実施される。溶接においては、たとえばレーザー溶接機やアーク溶接機が使用され、図４の（ｂ）に示されるように、第１連結壁４８の第１の支持壁４０の外周端部に対向する端面８４と、第１の支持壁４０の外周端部の端面８４に対向する側の溶接面８０とが互いに当接した状態で溶接される。なお、本実施例のステップＳ１が、本発明の溶接工程に対応しており、車両用自動変速機１０のキャリヤ２４を構成する第１の支持壁４０および第１連結壁４８が、本発明の溶接部品に対応している。

次いで、ステップＳ２では、超音波探傷装置８９によって、溶接部８８内の微細な傷や表面割れなどの有無が検査される。超音波探傷には、図４の（ｂ）に示されるように、第１の支持壁４０の背面８２側に設置された超音波プローブ９０に内蔵されている超音波振動子９２から発生させた超音波を背面８２に対して垂直に入射させて、前述したステップＳ１で形成された溶接部８８を通過させ、その溶接部８８内に存在する溶接欠陥からの反射波を超音波振動子９２を用いて検出する。この検出された反射波に基づいて、超音波探傷装置８９内の図示しない電子制御装置で解析することで溶接部８８内に存在する溶接欠陥が検出される。なお、本実施例のステップＳ２が、本発明の超音波探傷工程に対応している。

そして、溶接部８８内に溶接欠陥が検出されない場合、ステップＳ３に進み、たとえば切削によって、図４の（ｃ）に示されるように第１の支持壁４０のボス部４６側の外周端部に外周側に向かうほど肉厚が小さくなる面取り加工が施され、傾斜面７６が形成される。なお、本実施例のステップＳ３が、本発明の機械加工工程に対応している。

ここで、超音波プローブ９０の超音波振動子９２から発振される超音波は、第１の支持壁４０の背面８２に対して垂直に入射されるため、超音波が屈折することなく同一の超音波振動子９２によって受信される。これより、超音波探傷装置８９は、屈折による影響を考慮する必要がなく、１つの超音波プローブ９０で超音波の発振および受信が可能となり、超音波探傷装置８９が比較的シンプルな構成となる。

上述のように、本実施例によれば、機械加工工程を、超音波探傷工程後に行うことで、超音波探傷の際に機械加工による屈折などの影響を回避することができ、超音波を発振および受信するための超音波プローブ９０が１つで済むなど、比較的単純な構成で検査が可能となる。

また、前述の実施例によれば、超音波探傷において、超音波プローブ９０内の超音波振動子９２から発生させた超音波を垂直に入射させることで、溶接部材に存在する溶接欠陥からの反射波は屈折することがないため、同一の超音波振動子９２で受信することができる。これにより、超音波探傷装置８９が比較的単純な構成となる。

また、前述の実施例によれば、溶接部品は車両用自動変速機１０内の遊星歯車装置の１要素を構成するキャリヤ２４であるため、車両用自動変速機１０のキャリヤ２４を効率よく製造することができる。

また、前述の実施例によれば、第１の支持壁４０の外周端部において、その第１の支持壁４０のボス部４６側に、外周側へ向かう程肉厚が小さくなる面取り加工が施されることで傾斜部７６が形成されるため、その傾斜部７６近傍の部材による干渉が回避され、車両用自動変速機１０の軸心方向の長さを短縮化することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、本実施例では、車両用自動変速機１０のキャリヤ２４の製造において、本発明が適用されているが、本発明の製造方法は、車両用自動変速機のキャリヤに限定されるものではなく、溶接部近傍に切削等の機械加工を要する他の部位にも適用することができる。

また、本実施例では、溶接には、レーザー溶接機やアーク溶接機が使用されているが、ガス溶接機など、他の方法での溶接においても、本発明は適用することができる。

また、本実施例では、超音波探傷装置８９の超音波プローブ９０は、第１の支持壁４０に対して直接設置されているが、一定の距離を離して設置するタイプのものなど他の形式の超音波探傷装置を用いてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

本発明が適用された車両用自動変速機１０の一部を示す断面図である。 図１の遊星歯車装置のキャリヤの斜視図である。 図２の第１の支持壁と第１連結壁との製造工程を示したフローチャートである。 図２の第１の支持壁と第１連結壁との製造工程を簡略的に示した工程図である。

符号の説明

１０：車両用自動変速機 ４０：第１の支持壁（第２部材、支持壁） ４４：補強壁（第１部材、環状壁部） ４６：ボス部（第２部材） ４８：第１連結壁（第１部材、周壁部） ９０：超音波プローブ ９２：超音波振動子

Claims (3)

1. 第１部材と第２部材とが溶接されることにより構成された溶接部品の製造方法であって、
   前記第１部材の一面と前記第２部材の所定厚みの端縁部の一面とを互いに接した状態で溶接する溶接工程と、
   前記第２部材の端縁部の他面に超音波プローブからの超音波を入射させて前記溶接工程で形成された溶接部を通過させ、該溶接部内に存在する溶接欠陥からの反射波に基づいて該溶接欠陥を検出する超音波探傷工程と、
   前記第２部材の端縁部の他面側を予め定められた形状とするために該他面側に所定の機械加工を施す機械加工工程とを、含み
   前記溶接部品は車両用自動変速機内の遊星歯車装置の１要素を構成するキャリアであり、
   前記第２部材は、前記遊星歯車装置のピニオンを回転可能に支持するピンの一端部を支持するために外周側へ突き出す所定厚みのフランジ状の支持壁であり、
   前記第１部材は、前記支持壁に平行に設けられて前記ピンの他端部を支持する環状壁部と、該環状壁部の外周端から前記支持壁の外周端部に向かう周壁部とを一体に備えたものであり、
   前記溶接工程は、該周壁部の前記支持壁の外周端部に対向する端面と、該支持壁の外周端部の該端面に対向する一面とが互いに当接した状態で溶接されるものであることを特徴とする溶接部品の製造方法。
2. 前記超音波探傷工程は、前記第２部材の端縁部の他面に超音波プローブ内の超音波振動子から発生させた超音波を垂直入射させ、前記溶接工程で形成された溶接部内に存在する溶接欠陥からの反射波を該超音波振動子を用いて検出するものである請求項１の溶接部品の製造方法。
3. 前記機械加工工程は、前記支持壁の外周端部において前記第１部材とは反対側に、外周側へ向かうほど肉厚が小さくなる面取り加工を施すものである請求項１または２の溶接部品の製造方法。

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