JP4858513B2

JP4858513B2 - Method of joining differential device and joining aid

Info

Publication number: JP4858513B2
Application number: JP2008214218A
Authority: JP
Inventors: 光治石橋; 義定和田; 進一岩▲崎▼; 彰夫原田; 勝昭仲谷; 英雄宮田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010046695A

Description

本発明は、リングギアをデフケースに溶接して接合する技術に関する。 The present invention relates to a technique for joining a ring gear by welding to a differential case.

自動車の駆動機構に用いられるデフギア（differential gear）は、自動車の駆動輪を繋ぐシャフトに用いられ、自動車がカーブを曲がるときに内輪と外輪の速度差を吸収する差動装置の１つである。
簡単に構造を説明すると、デフギアは、デフケースの外側に保持されるリングギアと、デフケース内部に設けられ、デフケースに取り付けられたピニオンギア、そしてピニオンギアと噛み合う車軸に取り付けられたギアよりなる。
そして、自動車のエンジン等が発生する駆動力はデフケースに接合されるリングギアに伝達され、デフケースに取り付けられたピニオンギアにより車軸に取り付けられたギアを回転することで車軸に動力を伝える。 A differential gear used in a driving mechanism of an automobile is one of differential devices that are used in a shaft that connects driving wheels of an automobile and absorbs a speed difference between an inner ring and an outer ring when the automobile is curved.
Briefly describing the structure, the differential gear includes a ring gear held outside the differential case, a pinion gear provided inside the differential case and attached to the differential case, and a gear attached to an axle meshing with the pinion gear.
A driving force generated by an automobile engine or the like is transmitted to a ring gear joined to the differential case, and power is transmitted to the axle by rotating a gear attached to the axle by a pinion gear attached to the differential case.

この他、自動車に用いられる差動装置としてはＬＳＤと呼ばれる一方の車輪が無負荷状体の時に車軸を空転させてしまうデフギアの欠点を補った物も存在するが、デフケースの外側にリングギアを用いるという点では同じ構造となる。
そして、この差動装置に備えるデフケースにリングギアを接合する方法は、従来ではボルトを用いて締結する方法が採られてきた。
しかし、このボルトでの締結方法を用いると、ボルトの重量やボルトで締結する為に必要な肉厚等を必要とするので、重量が増加する問題がある。 In addition, there is a differential gear used for automobiles that compensates for the disadvantage of the differential gear that causes the axle to idle when one of the wheels called LSD is unloaded, but a ring gear is provided outside the differential case. The structure is the same in terms of use.
As a method of joining the ring gear to the differential case provided in the differential device, a method of fastening using a bolt has been conventionally employed.
However, when this bolt fastening method is used, there is a problem that the weight increases because the weight of the bolt and the thickness necessary for fastening with the bolt are required.

そこで、デフケースとデフギアの接合をボルトによる締結によらない方法も検討されている。
特許文献１には、摩擦圧接部材およびこれを備えた差動装置の発明が開示されている。
デフケースとリングギアとにそれぞれ面で接触する圧接部を備え、デフケースに対してリングギアをこの圧接部同士が当接するように回転を発生させることで、摩擦熱により圧接部が加熱され、圧接部同士が摩擦圧接される。こうして、デフケースとリングギアが一体化されるため、ボルトで締結する必要がなくなり、軽量化を図ることができる。 Therefore, a method that does not use bolts to join the differential case and the differential gear is also being studied.
Patent Document 1 discloses an invention of a friction welding member and a differential device including the same.
The differential case and the ring gear are each provided with a pressure contact portion that comes into contact with the surface, and the pressure contact portion is heated by frictional heat by causing the ring gear to rotate with respect to the differential case so that the pressure contact portions contact each other. They are friction welded together. Thus, since the differential case and the ring gear are integrated, it is not necessary to fasten with a bolt, and the weight can be reduced.

また、特許文献２には、トルク伝達部材の接合構造及びトルク伝達部材の接合方法及びこれらを用いた動力伝達装置についての発明が開示されている。
浸炭鋼製のリングギアとＦＣＤ製のデフケースとを溶接ワイヤを用いてＣＭＴ溶接を行うことで接合する構成となっている。こうすることで、リングギアに伝わった動力をデフケースに伝達することが可能となる。また、溶接することで、ボルトで締結する必要がなくなり、軽量化を図ることができる。 Patent Document 2 discloses an invention relating to a torque transmission member joining structure, a torque transmission member joining method, and a power transmission device using these.
The structure is such that a carburized steel ring gear and an FCD differential case are joined by performing CMT welding using a welding wire. By doing so, the power transmitted to the ring gear can be transmitted to the differential case. Further, by welding, it is not necessary to fasten with bolts, and the weight can be reduced.

特開２００５−８１３５１号公報JP 2005-81351 A 特開２００７−１７０６２２号公報JP 2007-170622 A

しかしながら、特許文献１及び特許文献２には以下に説明する課題があると考えられる。
特許文献１及び特許文献２では、何れもデフケースにリングギアを溶接する手法を用いている。しかし、特許文献１では摩擦圧接する際に強度を確保するために圧接部の表面加工を必要とする。このため、摩擦圧接する際にリングギアをデフケースに対して均等に力を加えて精度良く回転させないと、均等に摩擦圧接させることが難しいと考えられる。
また、特許文献２ではＣＭＴ溶接を行うことでリングギアとデフケースを接合しているが、溶接精度を高める手法については具体的に言及されていない。 However, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are considered to have the following problems.
In both Patent Document 1 and Patent Document 2, a technique of welding a ring gear to a differential case is used. However, in Patent Document 1, it is necessary to process the surface of the pressure contact portion in order to ensure strength when performing friction welding. For this reason, it is considered that it is difficult to make friction welding evenly if the ring gear is not evenly applied to the differential case and rotated accurately with friction welding.
Moreover, in patent document 2, although the ring gear and the differential case are joined by performing CMT welding, a technique for increasing the welding accuracy is not specifically mentioned.

デフケースとリングギアとを溶接した場合、溶接後のデフケースが振れなく回転する必要がある。デフケースの振れは自動車の静粛性や振動、及びデフギア等の寿命などに影響するため、極力振れが少なくなることが望ましい。 When the differential case and the ring gear are welded, the differential case after welding needs to rotate without shaking. Since the deflection of the differential case affects the quietness and vibration of the automobile, the life of the differential gear, etc., it is desirable that the deflection be minimized.

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、デフケースとリングギアの溶接において溶接精度を向上させることが可能な差動装置の接合方法、及び接合補助具を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve such a problem, the present invention has an object to provide a method of joining a differential device and a joining aid capable of improving welding accuracy in welding of a differential case and a ring gear. .

前記目的を達成するために、本発明による差動装置の接合方法は以下のような特徴を有する。
（１）デフケースのフランジ部の位置まで圧入されたリングギアを、前記フランジ部の反対側から挿入したリングギアガイドと前記フランジ部とで挟持した状態で、それらをスラストベアリング及びラジアルベアリングを介して前記デフケースの軸方向両側から一対の挟持部材で挟持し、前記一対の挟持部材の一方を所定の加工設備に固定すると共に、前記一対の挟持部材の他方側から軸方向に加圧し、前記リングギアと前記デフケースとを一定速度で回転させながら溶接することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for joining differential devices according to the present invention has the following characteristics.
(1) The ring gear press-fitted to the position of the flange portion of the differential case is sandwiched between the ring gear guide inserted from the opposite side of the flange portion and the flange portion, and these are interposed via a thrust bearing and a radial bearing. The ring case is clamped by a pair of clamping members from both axial sides of the differential case, and one of the pair of clamping members is fixed to a predetermined processing facility, and the other side of the pair of clamping members is pressurized in the axial direction, and the ring gear And the differential case are welded while rotating at a constant speed.

（２）（１）に記載の差動装置の接合方法において、
前記一対の挟持部材は押圧治具と保持治具と、前記押圧治具と前記保持治具を接続する接続部材と、を備え、前記一対の挟持部材で、前記デフケース及び前記リングギアを挟持した後、前記押圧治具に備える加圧手段によって、前記デフケースの前記フランジ部を加圧しながら、前記リングギアと前記デフケースとを溶接することを特徴とする。 (2) In the method for joining differential devices according to (1),
The pair of clamping members includes a pressing jig and a holding jig, and a connecting member for connecting the pressing jig and the holding jig, and the pair of clamping members sandwich the differential case and the ring gear. Then, the ring gear and the differential case are welded while pressurizing the flange portion of the differential case by a pressurizing means provided in the pressing jig.

また、前記目的を達成するために、本発明による接合補助具は以下のような特徴を有する。
（３）デフケースを保持する一対の挟持部材は、押圧治具と保持治具とを備え、
前記押圧治具は、前記デフケースを加圧する為の加圧手段と、前記加圧手段の押圧力を前記デフケースのフランジ部に均等に伝える為のケース押さえ部材と、を有し、
前記保持治具は、前記デフケースを受けるリングギアガイドを有し、
前記デフケースと前記デフケースの外周に前記フランジ部と接するように挿入されたリングギアとを、前記一対の挟持部材でスラストベアリング及びラジアルベアリングを介して前記デフケースの軸方向両側から挟持することを特徴とする。 Moreover, in order to achieve the said objective, the joining auxiliary tool by this invention has the following characteristics.
(3) The pair of clamping members that hold the differential case includes a pressing jig and a holding jig,
The pressing jig includes a pressing means for pressing the differential case, and a case pressing member for uniformly transmitting the pressing force of the pressing means to the flange portion of the differential case,
The holding jig has a ring gear guide that receives the differential case,
The differential case and a ring gear inserted in contact with the flange portion on the outer periphery of the differential case are clamped by the pair of clamping members from both axial sides of the differential case via a thrust bearing and a radial bearing. To do.

このような特徴を有する本発明による差動装置の接合方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、デフケースのフランジ部の位置まで圧入されたリングギアを、フランジ部の反対側から挿入したリングギアガイドとフランジ部とで挟持した状態で、それらをスラストベアリング及びラジアルベアリングを介してデフケースの軸方向両側から一対の挟持部材で挟持し、一対の挟持部材の一方を所定の加工設備に固定すると共に、一対の挟持部材の他方側から軸方向に加圧し、リングギアとデフケースとを一定速度で回転させながら溶接するものである。 The following operations and effects can be obtained by the method of joining a differential device according to the present invention having such characteristics.
First, in the invention described in (1), the ring gear press-fitted to the position of the flange portion of the differential case is thrust between the ring gear guide inserted from the opposite side of the flange portion and the flange portion. A pair of clamping members are clamped from both sides in the axial direction of the differential case via bearings and radial bearings, and one of the pair of clamping members is fixed to a predetermined processing facility and pressurized from the other side of the pair of clamping members in the axial direction. The ring gear and the differential case are welded while rotating at a constant speed.

デフケースのフランジ部の位置まで圧入されたリングギアを溶接する際には、一対の挟持部材でリングギアガイドとフランジ部とを挟持した状態で行う。
一対の挟持部材にはスラストベアリングとラジアルベアリングとを備えているので、デフケースとリングギアは同軸度を保ちながら一定速度で回転され、精密に溶接することが可能となる。
加工設備で溶接するにあたり、例えばビーム溶接を用いた場合には、焦点距離が重要になる。したがって、デフケースのフランジ部とリングギアの当接面の外周部が同軸度を保ちながら回転することで、溶接精度を高めて溶接不良の低減に貢献することが可能となる。 When the ring gear press-fitted to the position of the flange portion of the differential case is welded, the ring gear guide and the flange portion are clamped by a pair of clamping members.
Since the pair of clamping members are provided with a thrust bearing and a radial bearing, the differential case and the ring gear are rotated at a constant speed while maintaining coaxiality, and can be precisely welded.
When welding with a processing facility, for example, when beam welding is used, the focal length is important. Therefore, by rotating the flange portion of the differential case and the outer peripheral portion of the contact surface of the ring gear while maintaining the coaxiality, it is possible to increase welding accuracy and contribute to the reduction of welding failure.

次に、（２）に記載される発明は、（１）に記載の差動装置の接合方法において、一対の挟持部材は押圧治具と保持治具と、押圧治具と保持治具を接続する接続部材と、を備え、一対の挟持部材で、デフケース及びリングギアを挟持した後、押圧治具に備える加圧手段によって、デフケースのフランジ部を加圧しながら、リングギアとデフケースとを溶接するものである。
リングギアをリングギアガイドで受け、デフケースのフランジ部を加圧手段にて加圧しながら溶接することで、溶接精度を高めることが可能となる。 Next, the invention described in (2) is the method of joining the differential device according to (1), wherein the pair of clamping members are a pressing jig, a holding jig, and a pressing jig and a holding jig. And connecting the ring gear and the differential case while pressing the flange portion of the differential case with the pressurizing means provided in the pressing jig after the differential case and the ring gear are clamped by the pair of clamping members. Is.
By receiving the ring gear with the ring gear guide and welding while pressing the flange portion of the differential case with the pressurizing means, the welding accuracy can be improved.

また、このような特徴を有する本発明による接合補助具により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（３）に記載される発明は、デフケースを保持する一対の挟持部材は、押圧治具と保持治具とを備え、押圧治具は、デフケースを加圧する為の加圧手段と、加圧手段の押圧力をデフケースのフランジ部に均等に伝える為のケース押さえ部材と、を有し、保持治具は、デフケースを受けるリングギアガイドを有し、デフケースとデフケースの外周にフランジ部と接するように挿入されたリングギアとを、一対の挟持部材でスラストベアリング及びラジアルベアリングを介してデフケースの軸方向両側から挟持するものである。
このような接合治具を用いてデフケースとリングギアを挟持し溶接することで、デフケースとリングギアとの溶接精度を高めることができ、溶接浮浪の低減に貢献することが可能となる。 Moreover, the following operation | movement and an effect are acquired by the joining auxiliary tool by this invention which has such a characteristic.
First, in the invention described in (3), the pair of holding members that hold the differential case includes a pressing jig and a holding jig, and the pressing jig includes a pressing unit that pressurizes the differential case, A holding member for uniformly transmitting the pressing force of the pressure means to the flange portion of the differential case, and the holding jig has a ring gear guide for receiving the differential case, and is in contact with the flange portion on the outer periphery of the differential case and the differential case The ring gear inserted in this manner is clamped by a pair of clamping members from both axial sides of the differential case via a thrust bearing and a radial bearing.
By sandwiching and welding the differential case and the ring gear using such a joining jig, it is possible to increase the welding accuracy between the differential case and the ring gear, and to contribute to the reduction of welding float.

まず、本発明の実施形態の構成について説明する。
図１に、本実施形態のデフケースとリングギアの略式断面図を示す。
デフケース１０は、自動車に用いられる差動装置１５のケースであり、アルミニウムや鉄を材料として鋳造して作られる。デフケース１０の端部には第１ベアリング接続部１０ａと第２ベアリング接続部１０ｂが形成され、デフケース１０の外周部にはフランジ部１０ｃが形成されている。第１ベアリング接続部１０ａ及び第２ベアリング接続部１０ｂはデフケース１０を支える為のベアリングが嵌め込まれるため、同軸度が取れるように精密に機械加工され、この外周部分がデフケース１０の基準面とされている。 First, the configuration of the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of the differential case and the ring gear of the present embodiment.
The differential case 10 is a case of a differential 15 used in an automobile, and is made by casting aluminum or iron as a material. A first bearing connection portion 10 a and a second bearing connection portion 10 b are formed at the end of the differential case 10, and a flange portion 10 c is formed at the outer periphery of the differential case 10. The first bearing connecting portion 10a and the second bearing connecting portion 10b are precisely machined so as to have a coaxial degree because a bearing for supporting the differential case 10 is fitted, and this outer peripheral portion is used as a reference surface of the differential case 10. Yes.

デフケース１０に形成されるフランジ部１０ｃに当接するようにリングギア１１が取り付けられている。リングギア１１は傘歯歯車であり、リングギア１１の当接面１１ａがフランジ部当接面１０ｄに当接した状態で、溶接されてデフケース１０とリングギア１１は接合される。リングギア１１には歯部１１ｂが形成されており、自動車の動力が伝達される。
なお、図１に示す差動装置１５は簡略化して示す目的で差動装置１５の内部のギアを省略している。よって、デフケース１０の断面は実際には図１とは異なるが、本実施形態ではデフケース１０とリングギア１１の関係さえ分かれば良いので、このような表現となっている。 A ring gear 11 is attached so as to abut on a flange portion 10c formed on the differential case 10. The ring gear 11 is a bevel gear, and the differential case 10 and the ring gear 11 are joined by welding with the contact surface 11a of the ring gear 11 in contact with the flange contact surface 10d. The ring gear 11 is formed with a tooth portion 11b to transmit the power of the automobile.
Note that the differential device 15 shown in FIG. 1 omits gears inside the differential device 15 for the purpose of simplification. Therefore, although the cross section of the differential case 10 is actually different from that in FIG. 1, in this embodiment, only the relationship between the differential case 10 and the ring gear 11 needs to be known, so this is expressed.

図２に、デフケースとリングギアの接合部分の拡大図を示す。図１に示す部分Ａの拡大図である。
デフケース１０とリングギア１１は、フランジ部当接面１０ｄと当接面１１ａとが当接し、ケース嵌合部１０ｅとギア嵌合部１１ｃが勘合した状態で、レーザー溶接によって接合される。したがってフランジ部当接面１０ｄと当接面１１ａとの当接面を跨いだ状態で溶接部１２が形成される。
このようにデフケース１０とリングギア１１が溶接されることで、ボルトで結合している場合に比べて、差動装置１５の軽量化を図ることが可能となる。デフケース１０とリングギア１１の締結にボルトを用いる場合は、ボルトを止めるネジ穴を形成する必要があるため、デフケース１０もリングギア１１も肉厚にする必要があるが、そういった肉厚にする部分を削ることができ、ボルトを用いる必要もない為、軽量化に繋がる。 FIG. 2 shows an enlarged view of a joint portion between the differential case and the ring gear. It is an enlarged view of the part A shown in FIG.
The differential case 10 and the ring gear 11 are joined by laser welding in a state where the flange contact surface 10d and the contact surface 11a contact each other and the case fitting portion 10e and the gear fitting portion 11c are engaged. Therefore, the welded portion 12 is formed in a state of straddling the contact surface between the flange portion contact surface 10d and the contact surface 11a.
By welding the differential case 10 and the ring gear 11 in this way, it is possible to reduce the weight of the differential device 15 as compared with a case where the differential case 10 and the ring gear 11 are coupled with each other. When bolts are used to fasten the differential case 10 and the ring gear 11, it is necessary to form screw holes for stopping the bolts. Therefore, it is necessary to make the differential case 10 and the ring gear 11 thick. Since there is no need to use bolts, the weight can be reduced.

図３に、溶接治具の断面図を示す。
図４に、溶接治具とデフケースを分解した様子を表す断面図を示す。
接合補助具となる溶接治具２０は、押圧治具２１と接続ポスト２２と保持治具２３を備えている。押圧治具２１と保持治具２３を接続する接続部材である接続ポスト２２は、両側にネジ穴が設けられており、ボルトで押圧治具２１と保持治具２３とに固定されている。
保持治具２３には回転保持部材２５がスラストベアリング４１とラジアルベアリング４２を介して取り付けられている。スラストベアリング４１とラジアルベアリング４２については予圧がかけられた精度の良いものを使用している。
保持治具２３は接続ボス２８に取り付けられ、接続ボス２８を介して溶接治具２０は回転テーブル５１に接続される。回転テーブル５１は回転装置５０に設けられており、一定速度で回転可能な構成となっている。回転保持部材２５と接続ボス２８はピン２９が打ち込まれて一緒に回転するように構成されている。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the welding jig.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the welding jig and the differential case are disassembled.
A welding jig 20 serving as a joining aid includes a pressing jig 21, a connection post 22, and a holding jig 23. The connection post 22, which is a connection member for connecting the pressing jig 21 and the holding jig 23, has screw holes on both sides, and is fixed to the pressing jig 21 and the holding jig 23 with bolts.
A rotation holding member 25 is attached to the holding jig 23 via a thrust bearing 41 and a radial bearing 42. About the thrust bearing 41 and the radial bearing 42, those with high accuracy applied with preload are used.
The holding jig 23 is attached to the connection boss 28, and the welding jig 20 is connected to the rotary table 51 through the connection boss 28. The rotary table 51 is provided in the rotating device 50 and is configured to be rotatable at a constant speed. The rotation holding member 25 and the connection boss 28 are configured such that a pin 29 is driven and rotates together.

回転保持部材２５にはリングギアガイド２４が取り付けられている。そして、回転保持部材２５には第１保持穴２５ａが設けられている。第１保持穴２５ａはデフケース１０の第１ベアリング接続部１０ａが挿入される穴である。第１ベアリング接続部１０ａと第１保持穴２５ａは嵌合可能な寸法となっている。
リングギアガイド２４は円筒状の部材であり、リングギア１１を面で受けるような形状となっている。 A ring gear guide 24 is attached to the rotation holding member 25. The rotation holding member 25 is provided with a first holding hole 25a. The first holding hole 25a is a hole into which the first bearing connecting portion 10a of the differential case 10 is inserted. The 1st bearing connection part 10a and the 1st holding hole 25a become a dimension which can be fitted.
The ring gear guide 24 is a cylindrical member and is shaped to receive the ring gear 11 by its surface.

押圧治具２１には、押圧ボルト３０が挿入されている。押圧ボルト３０は、押圧治具２１にネジ溝が切られていることで、ケース上部押圧治具２６及び受圧部材２７を加圧することができる。
ケース上部押圧治具２６と受圧部材２７はスラストベアリング４１及びスラストベアリング４１を介して固定されており、ケース上部押圧治具２６に設けられる第２保持穴２６ａによって、デフケース１０の第２ベアリング接続部１０ｂを保持する機構となっている。
また、ケース上部押圧治具２６には加圧ボルト３１が複数本備えられており、押圧ボルト３０の加圧力は主に加圧ボルト３１によりデフケース１０に伝えられる設計となっている。この加圧ボルト３１は、デフケース１０のフランジ部１０ｃを押圧し、リングギアガイド２４の延長線上に配置されている。 A pressing bolt 30 is inserted into the pressing jig 21. The pressing bolt 30 can pressurize the case upper pressing jig 26 and the pressure receiving member 27 because the screw groove is cut in the pressing jig 21.
The case upper pressing jig 26 and the pressure receiving member 27 are fixed via the thrust bearing 41 and the thrust bearing 41, and the second bearing connecting portion of the differential case 10 is provided by the second holding hole 26 a provided in the case upper pressing jig 26. It is a mechanism for holding 10b.
The case upper pressing jig 26 is provided with a plurality of pressurizing bolts 31, and the pressurizing force of the pressing bolt 30 is mainly transmitted to the differential case 10 by the pressurizing bolt 31. The pressurizing bolt 31 presses the flange portion 10 c of the differential case 10 and is disposed on an extension line of the ring gear guide 24.

溶接治具２０の設計上で重要な点は、溶接治具２０の回転中心ＣＬに対して、デフケース１０の回転中心が一致することである。したがって、回転保持部材２５の第１保持穴２５ａ、及びケース上部押圧治具２６の第２保持穴２６ａの中心は回転中心ＣＬに一致するように設計されている。
図５に、溶接装置の模式図を示す。
溶接装置６０は、回転装置５０とそれに取り付けられた溶接治具２０、及びレーザー溶接装置５２よりなる。
回転装置５０は回転テーブル５１を一定速度で回転させる機能を有しており、溶接治具２０を取り付けた状態で、デフケース１０及びリングギア１１を一定速度で回転させることができる。回転速度は設定を変更可能なものを用意しておくことが好ましい。 An important point in designing the welding jig 20 is that the rotation center of the differential case 10 coincides with the rotation center CL of the welding jig 20. Therefore, the center of the first holding hole 25a of the rotation holding member 25 and the second holding hole 26a of the case upper pressing jig 26 is designed to coincide with the rotation center CL.
In FIG. 5, the schematic diagram of a welding apparatus is shown.
The welding device 60 includes a rotation device 50, a welding jig 20 attached thereto, and a laser welding device 52.
The rotating device 50 has a function of rotating the rotary table 51 at a constant speed, and can rotate the differential case 10 and the ring gear 11 at a constant speed with the welding jig 20 attached. It is preferable to prepare a rotation speed whose setting can be changed.

レーザー溶接装置５２はレーザー溶接のヘッドであり、詳細は省略している。本発明の実験にあたってはＹＡＧレーザーを使用したが、特にこれに限定されるものではない。必要に応じて別の方式のレーザーを用いても良いし、電子ビーム溶接を採用しても良い。
なお、出願人はレーザー溶接の他に、電子ビーム溶接、アーク溶接、ＦＳＷ、ロウ付けなどの接合方法を試しているが、レーザー溶接が最も良い結果が得られたので、実施例ではレーザー溶接を用いた例を紹介している。 The laser welding device 52 is a laser welding head, and details thereof are omitted. In the experiment of the present invention, a YAG laser was used, but the present invention is not limited to this. If necessary, another type of laser may be used, or electron beam welding may be employed.
In addition to laser welding, the applicant has tried joining methods such as electron beam welding, arc welding, FSW, brazing, etc., but since laser welding has obtained the best results, laser welding was performed in the examples. The example used is introduced.

本実施形態は上記構成であるので、以下に説明するような作用を示す。
まずデフケース１０にリングギア１１が組み付けられる。リングギア１１はギア嵌合部１１ｃの内径がデフケース１０のケース嵌合部１０ｅの外径よりも小さく形成されることで、締まり嵌め状態でデフケース１０にリングギア１１が嵌合する。
その後、デフケース１０は図４に示すように溶接治具２０に固定される。デフケース１０が溶接治具２０に固定された状態で、押圧ボルト３０を締め付け、加圧ボルト３１によってデフケース１０のフランジ部１０ｃを均等に加圧する。この結果、フランジ部１０ｃとリングギア１１は加圧ボルト３１とリングギアガイド２４とで挟まれた状態となる。 Since the present embodiment has the above-described configuration, the following operation is exhibited.
First, the ring gear 11 is assembled to the differential case 10. The ring gear 11 is formed so that the inner diameter of the gear fitting portion 11c is smaller than the outer diameter of the case fitting portion 10e of the differential case 10, so that the ring gear 11 is fitted to the differential case 10 in an interference fit state.
Thereafter, the differential case 10 is fixed to the welding jig 20 as shown in FIG. In a state where the differential case 10 is fixed to the welding jig 20, the pressing bolt 30 is tightened, and the flange portion 10 c of the differential case 10 is uniformly pressed by the pressurizing bolt 31. As a result, the flange portion 10 c and the ring gear 11 are sandwiched between the pressure bolt 31 and the ring gear guide 24.

加圧ボルト３１によるフランジ部１０ｃへの加圧力は２ｔ程度に設定されている。なお、押圧ボルト３０で加圧できる加圧力は０〜１０ｔ程度としているが、適宜変更して構わない。
デフケース１０の第１ベアリング接続部１０ａ及び第２ベアリング接続部１０ｂの先端部分は、それぞれケース上部押圧治具２６の第２保持穴２６ａと回転保持部材２５の第１保持穴２５ａとは当接しないように数ｍｍ程度のクリアランスが設けられているので、フランジ部当接面１０ｄと当接面１１ａは加圧された状態で当接することになる。
したがって、一対の挟持部材は押圧治具２１に備えられるケース上部押圧治具２６及びそれに備えられた加圧ボルト３１と、保持治具２３に備えられた回転保持部材２５及びリングギアガイド２４とよりなり、デフケース１０及びリングギア１１を支持している。 The pressure applied to the flange portion 10c by the pressure bolt 31 is set to about 2t. In addition, although the pressurizing force which can be pressurized with the press volt | bolt 30 is about 0-10t, you may change suitably.
The tip portions of the first bearing connection portion 10a and the second bearing connection portion 10b of the differential case 10 do not contact the second holding hole 26a of the case upper pressing jig 26 and the first holding hole 25a of the rotation holding member 25, respectively. Since a clearance of about several millimeters is provided, the flange contact surface 10d and the contact surface 11a come into contact with each other in a pressurized state.
Therefore, the pair of clamping members includes a case upper pressing jig 26 provided in the pressing jig 21 and a pressure bolt 31 provided therein, and a rotation holding member 25 and a ring gear guide 24 provided in the holding jig 23. The differential case 10 and the ring gear 11 are supported.

このように１０及びリングギア１１が溶接治具２０に保持され、回転装置５０によって一定速度で回転させられる。そしてその状態で、レーザー溶接装置５２によりデフケース１０とリングギア１１は溶接される。
回転テーブル５１は回転装置５０によって数ｒｐｍ程度の低速で、一定速度で回転すると、回転テーブル５１に接続される回転保持部材２５と、回転保持部材２５に接続されるリングギアガイド２４、及び受圧部材２７に回転可能に保持されるケース上部押圧治具２６が回転し、デフケース１０とリングギア１１もそれに連れて回転する。
一方、押圧治具２１、接続ポスト２２、及び保持治具２３には直接的に回転力は伝わらず、スラストベアリング４１及びラジアルベアリング４２を介して若干力が伝達される。しかし、固定されたレーザー溶接装置５２で一点にレーザーを照射している為、接続ポスト２２がレーザー溶接装置５２を横切ることがないように押圧治具２１又は保持治具２３には図示しないステーが取り付けられて回転しないように固定されている。
このようにして、デフケース１０とリングギア１１はレーザー溶接されて一体化する。 Thus, 10 and the ring gear 11 are held by the welding jig 20 and are rotated at a constant speed by the rotating device 50. In this state, the differential case 10 and the ring gear 11 are welded by the laser welding device 52.
When the rotary table 51 is rotated at a constant speed by a rotating device 50 at a low speed of about several rpm, the rotary holding member 25 connected to the rotary table 51, the ring gear guide 24 connected to the rotary holding member 25, and the pressure receiving member The case upper pressing jig 26 rotatably held by the rotor 27 is rotated, and the differential case 10 and the ring gear 11 are rotated accordingly.
On the other hand, a rotational force is not directly transmitted to the pressing jig 21, the connection post 22, and the holding jig 23, but a slight force is transmitted via the thrust bearing 41 and the radial bearing 42. However, since the laser is irradiated at one point by the fixed laser welding apparatus 52, a stay (not shown) is provided in the pressing jig 21 or the holding jig 23 so that the connection post 22 does not cross the laser welding apparatus 52. It is fixed so that it does not rotate.
In this way, the differential case 10 and the ring gear 11 are integrated by laser welding.

本実施形態は上記構成で上記作用を示すので、以下に説明するような効果を奏する。
まず、第１の効果としてリングギア１１とデフケース１０の溶接精度を向上可能である点が挙げられる。
本実施形態の差動装置１５の接合方法は、デフケース１０のフランジ部１０ｃの位置まで圧入されたリングギア１１を、フランジ部１０ｃの反対側から挿入したリングギアガイド２４とフランジ部１０ｃとで挟持した状態で、それらをスラストベアリング４１及びラジアルベアリング４２を介してデフケース１０の軸方向両側から一対の挟持部材（押圧治具２１及び保持治具２３を含む溶接治具２０）で挟持し、一対の挟持部材の一方を所定の加工設備に固定すると共に、一対の挟持部材の他方側から軸方向に加圧し、リングギア１１とデフケース１０とを一定速度で回転させながら溶接するものである。 Since this embodiment exhibits the above-described operation with the above-described configuration, the following effects can be obtained.
First, the first effect is that the welding accuracy between the ring gear 11 and the differential case 10 can be improved.
In the joining method of the differential device 15 of the present embodiment, the ring gear 11 press-fitted to the position of the flange portion 10c of the differential case 10 is sandwiched between the ring gear guide 24 inserted from the opposite side of the flange portion 10c and the flange portion 10c. In this state, they are clamped by a pair of clamping members (welding jig 20 including the pressing jig 21 and the holding jig 23) from both sides in the axial direction of the differential case 10 via the thrust bearing 41 and the radial bearing 42. In addition to fixing one of the clamping members to a predetermined processing facility, pressure is applied in the axial direction from the other side of the pair of clamping members, and welding is performed while rotating the ring gear 11 and the differential case 10 at a constant speed.

溶接治具２０にはスラストベアリング４１とラジアルベアリング４２を用いて、ケース上部押圧治具２６及び回転保持部材２５の回転を支持しているので、溶接治具２０の加工精度が高ければ、デフケース１０を触れないように回転させることが可能となる。
出願人はスラストベアリング４１とラジアルベアリング４２の代わりにアンギュラベアリングを用いた実験も行った。しかし、アンギュラベアリングを用いて差動装置１５を溶接した場合には差動装置１５の溶接後にリングギア１１の外周の振れが大きくなり好ましくないことが分かっている。これは、アンギュラベアリングがスラストベアリング４１及びラジアルベアリング４２を用いた場合と比べてデフケース１０とリングギア１１との同軸度を出す事が容易でない事を意味する。
レーザー溶接装置５２で溶接する場合、レーザーの焦点距離は重要である。デフケース１０及びリングギア１１の当接面の外周上をレーザー溶接装置５２の焦点が移動していくことが理想であり、ブレが発生すると溶接深さが確保できずに溶接不良を発生させる虞がある。 Since the welding jig 20 uses a thrust bearing 41 and a radial bearing 42 to support the rotation of the case upper pressing jig 26 and the rotation holding member 25, the differential case 10 can be used if the processing accuracy of the welding jig 20 is high. It can be rotated without touching.
The applicant also conducted an experiment using an angular bearing instead of the thrust bearing 41 and the radial bearing 42. However, it has been found that when the differential device 15 is welded using an angular bearing, the deflection of the outer periphery of the ring gear 11 increases after the differential device 15 is welded. This means that it is not easy to obtain the coaxiality of the differential case 10 and the ring gear 11 as compared with the case where the angular bearing uses the thrust bearing 41 and the radial bearing 42.
When welding with the laser welding device 52, the focal length of the laser is important. Ideally, the focal point of the laser welding device 52 moves on the outer periphery of the contact surface between the differential case 10 and the ring gear 11, and if a blur occurs, the welding depth cannot be ensured and a welding failure may occur. is there.

デフケース１０とリングギア１１を接合する上で、車載された後に振動や熱が加わる部品である為、接合の確実性は要求される。更に溶接する際に歪みを偏って発生させると接合不良を引き起こす原因となる他、偏心の要因となることも考えられる。
しかし、スラストベアリング４１及びラジアルベアリング４２を用いてデフケース１０及びリングギア１１を回転させているので、３６０°同軸度を確保しながらデフケース１０及びリングギア１１を回転させることができる。また、回転テーブル５１を用いて一定速度で回転させることで、フランジ部当接面１０ｄと当接面１１ａの当接面の外周側から均一に熱を受けることとなり、溶接後の差動装置１５の振れの要因を押さえることが可能となる。 When joining the differential case 10 and the ring gear 11, since it is a component to which vibration and heat are applied after being mounted on the vehicle, certainty of joining is required. In addition, if the distortion is generated in a biased manner during welding, it may cause a joint failure and may cause an eccentricity.
However, since the differential case 10 and the ring gear 11 are rotated using the thrust bearing 41 and the radial bearing 42, the differential case 10 and the ring gear 11 can be rotated while ensuring 360 ° coaxiality. Further, by rotating at a constant speed using the rotary table 51, heat is uniformly received from the outer peripheral sides of the contact surfaces of the flange contact surface 10d and the contact surface 11a. It becomes possible to suppress the factor of the fluctuation.

また、本実施形態の差動装置の接合方法は、溶接精度を高める為に、一対の挟持部材は押圧治具２１と保持治具２３と、押圧治具２１と保持治具２３を接続する接続ポスト２２と、を備え、一対の挟持部材で、デフケース１０及びリングギア１１を挟持した後、押圧治具２１に備える押圧ボルト３０によって、デフケース１０のフランジ部１０ｃを加圧しながら、リングギア１１とデフケース１０とを溶接する構成を採っている。
このため、リングギアガイド２４とフランジ部１０ｃでリングギア１１を挟持した状態、すなわち、加圧ボルト３１でリングギア１１を圧入した状態のデフケース１０のフランジ部１０ｃをリングギアガイド２４の方向に加圧している状態で、レーザー溶接装置５２によって溶接するため、フランジ部１０ｃのフランジ部当接面１０ｄとリングギア１１の当接面１１ａが当接した状態で溶接される。 Further, in the method of joining the differential device according to the present embodiment, the pair of clamping members are connected to connect the pressing jig 21 and the holding jig 23 and the pressing jig 21 and the holding jig 23 in order to increase the welding accuracy. The post gear 22 and the pair of clamping members sandwich the differential case 10 and the ring gear 11, and then press the flange 10 c of the differential case 10 with the pressing bolt 30 provided in the pressing jig 21, The structure which welds the differential case 10 is taken.
For this reason, the flange portion 10c of the differential case 10 in a state in which the ring gear 11 is sandwiched between the ring gear guide 24 and the flange portion 10c, that is, in a state in which the ring gear 11 is press-fitted with the pressurizing bolt 31, is applied in the direction of the ring gear guide 24. Since welding is performed by the laser welding device 52 in a pressed state, welding is performed in a state in which the flange contact surface 10d of the flange portion 10c and the contact surface 11a of the ring gear 11 are in contact.

フランジ部当接面１０ｄと当接面１１ａが加圧された状態で当接していることで、レーザー溶接装置５２で溶接する際に不要な隙間ができることを防ぐことができ、溶接精度を向上させることが可能となる。
また、ボルトでデフケース１０とリングギア１１とを締結した状態と、同様の状態を作り出すことができる為、差動装置１５の製作精度を向上させることができる。 Since the flange contact surface 10d and the contact surface 11a are in contact with each other in a pressurized state, unnecessary gaps can be prevented when welding with the laser welding device 52, and welding accuracy is improved. It becomes possible.
Moreover, since the same state as the state which fastened the differential case 10 and the ring gear 11 with the volt | bolt can be created, the manufacture precision of the differential device 15 can be improved.

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、溶接治具２０の形状など細かい部分の変更は設計事項であるので、適宜変更することを妨げない。
また、溶接方法についても特にレーザー溶接に限るものではない。出願人はレーザー溶接の他に、電子ビーム溶接、アーク溶接、ＦＳＷ、ロウ付けなどの接合方法を試し、評価した。その結果、レーザー溶接がコスト面を除いて良好であった。この他アーク溶接も比較的良好な結果を示している。本発明の溶接治具２０は、レーザー溶接に限らず他の溶接方法にも流用できるので、それを妨げるものではない。 Although the invention has been described according to the present embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention. It can also be implemented.
For example, since the change of a fine part such as the shape of the welding jig 20 is a design matter, the change is not prevented as appropriate.
Also, the welding method is not particularly limited to laser welding. In addition to laser welding, the applicant tried and evaluated joining methods such as electron beam welding, arc welding, FSW, and brazing. As a result, laser welding was good except for the cost. In addition, arc welding shows relatively good results. Since the welding jig 20 of the present invention can be used not only for laser welding but also for other welding methods, it does not hinder it.

また、本実施形態では、押圧ボルト３０によりデフケース１０のフランジ部１０ｃを押さえる例を示したが、油圧、エア圧、モータ駆動等によるボールネジ機構等を利用して加圧することも考えられる。このようなデフケース１０及びリングギア１１への加圧機構の変更も妨げない。 Further, in the present embodiment, an example in which the flange portion 10c of the differential case 10 is pressed by the pressing bolt 30 has been shown, but it is also possible to apply pressure using a ball screw mechanism or the like by hydraulic pressure, air pressure, motor drive, or the like. Such a change of the pressure mechanism to the differential case 10 and the ring gear 11 is not disturbed.

本実施形態の、デフケースとリングギアの略式断面図である。It is a schematic sectional drawing of a differential case and a ring gear of this embodiment. 本実施形態の、デフケースとリングギアの接合部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the junction part of a differential case and a ring gear of this embodiment. 本実施形態の、溶接治具の断面図である。It is sectional drawing of the welding jig | tool of this embodiment. 本実施形態の、溶接治具とデフケースを分解した様子を表す断面図である。It is sectional drawing showing a mode that the welding jig and differential case of this embodiment were decomposed | disassembled. 本実施形態の、溶接装置の模式図である。It is a schematic diagram of the welding apparatus of this embodiment.

Explanation of symbols

１０デフケース
１０ａ第１ベアリング接続部
１０ｂ第２ベアリング接続部
１０ｃフランジ部
１０ｄフランジ部当接面
１０ｅケース嵌合部
１１リングギア
１１ａ当接面
１１ｂ歯部
１１ｃギア嵌合部
１２溶接部
１５差動装置
２０溶接治具
２１押圧治具
２２接続ポスト
２３保持治具
２４リングギアガイド
２５回転保持部材
２５ａ第１保持穴
２６ケース上部押圧治具
２６ａ第２保持穴
２７受圧部材
２８接続ボス
２９ピン
３０押圧ボルト
３１加圧ボルト
４１スラストベアリング
４２ラジアルベアリング
５０回転装置
５１回転テーブル
５２レーザー溶接装置
６０溶接装置
ＣＬ回転中心 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Differential case 10a 1st bearing connection part 10b 2nd bearing connection part 10c Flange part 10d Flange part contact surface 10e Case fitting part 11 Ring gear 11a Contact surface 11b Tooth part 11c Gear fitting part 12 Welding part 15 Differential device 20 welding jig 21 pressing jig 22 connection post 23 holding jig 24 ring gear guide 25 rotation holding member 25a first holding hole 26 case upper pressing jig 26a second holding hole 27 pressure receiving member 28 connecting boss 29 pin 30 pressing bolt 31 Pressurizing bolt 41 Thrust bearing 42 Radial bearing 50 Rotating device 51 Rotating table 52 Laser welding device 60 Welding device CL Center of rotation

Claims

In a state where the ring gear press-fitted to the position of the flange portion of the differential case is sandwiched between the ring gear guide inserted from the opposite side of the flange portion and the flange portion,
They are sandwiched by a pair of clamping members from both axial sides of the differential case via a thrust bearing and a radial bearing,
While fixing one of the pair of clamping members to a predetermined processing facility, pressurize in the axial direction from the other side of the pair of clamping members,
The differential gear joining method, wherein the ring gear and the differential case are welded while rotating at a constant speed.

The method for joining differential devices according to claim 1,
The pair of clamping members includes a pressing jig and a holding jig, and a connecting member for connecting the pressing jig and the holding jig,
After sandwiching the differential case and the ring gear with the pair of clamping members,
The differential gear joining method, wherein the ring gear and the differential case are welded while pressurizing the flange portion of the differential case by a pressurizing means provided in the pressing jig.

The pair of clamping members that hold the differential case includes a pressing jig and a holding jig,
The pressing jig includes a pressing means for pressing the differential case, and a case pressing member for uniformly transmitting the pressing force of the pressing means to the flange portion of the differential case,
The holding jig has a ring gear guide that receives the differential case,
The differential case and a ring gear inserted so as to be in contact with the flange on the outer periphery of the differential case are clamped by the pair of clamping members from both axial sides of the differential case via a thrust bearing and a radial bearing. Joining aid to do.