JP5215597B2 - 車軸ケースの構造 - Google Patents

Description

この発明は、車軸ケースのカバーの変形を抑えて信頼性を高めた車軸ケースの構造の改良に関する。

図１に示すような板金溶接組立構造の車軸ケース１は上下の側板２、３の両端部をお互いに突合わせて溶接したものの中央開口部４の前方にギヤケースを取り付けるためのリング状の補強材５を溶接し、後方にはギヤの潤滑油等を密閉するための半球殻形状のカバー１０を溶接している。
このような、車軸ケースには主要荷重となる上下力が図示しないスプリング等を介して入力され、タイヤ接地点からこれらの反力を受けると、車軸ケースにはその中央部が下側にたわむような曲げモーメントが作用する。
すると、前記中央開口部４及びそれに溶接されているカバー１０は、図７に示す図中二点鎖線位置から実線で示すように上部がやや細くなって頂点となり、下部が広がって底辺となるような概ね三角形に近づくように変形する。
このため、上記変形時に三角形の頂点に対応する三箇所、即ち、上部位置１１、及び左右斜め下方位置１２、１３におけるカバー１０と、上下側板２、３の溶接ルート部およびカバーの取付面と半球殻形状部１０Ａの境界部には大きな引張りの応力が発生し、疲労亀裂や油漏れの原因となる虞れがあった。
そこで、これらの応力を緩和し、上記部位での耐久性を向上するには側板の板厚を増加させて、カバーの三角形に近づこうとする変形量を減少させればよいが、これには車軸ケースの材料費の増加や重量の増加を伴う。

一方、本出願人は、特許第２６８５７１７号により、図８に示すように、カバー取付面１４の溶接部６ｂに加えてカバー１０の裏側と側板２、３との溶接部６ａを追加することにより、溶接ルート部の応力集中を緩和する方法を提案しており、車軸ケースが大型などの場合には相当の成果を挙げることができるが、溶接工数の増加を伴い、またカバーの取付面と半球殻形状の境界部の応力緩和には効果が少なかった。
特許第２６８５７１７号

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その主たる課題は、カバーの半球殻形状部に平坦部を設け、またはフランジ状の取付面に幅広面部を設けることでカバーの溶接部及び取付面と半球殻形状部との境界部の応力低減と耐久性向上を図った車軸ケースの構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明では、
溝形断面を有し、長手中央部がそれぞれのウェブ面側に膨らんだ上下の側板と中央の膨らみ部の前後にそれぞれ配置されるリング状の補強板と半球殻形状のカバーから構成される板金溶接組立構造の車軸ケースにおいて、
カバーが中央に設けられた半球殻形状の半球殻形状部と、該半球殻形状部の外周に沿って円環状に設けられたフランジ状の取付面とからなっており、
前記半球殻形状部の上部位置または左右斜め下方位置が、上下の側板により形成される開口部に沿って溶接される前記カバーの取付面に対して略垂直に延びる平面状ないし平面に近い湾曲面状となる平坦部に形成されており、
該平坦部に対応した個所の取付面の径方向の幅は、相対的に他の取付面より広い幅広面部となっていることを特徴とする。
また、請求項２の発明では、
前記カバーの上部１箇所または左右斜め下方２箇所が、前記カバーの取付面に対して垂直に延びる平面状、または平面に近い小さい曲率に設定された円筒形状もしくは球面形状に形成されてなることを特徴とする。
更に、請求項３の発明では、
前記平坦部が、平面視したカバーの垂直の中心線Ｌ１と、水平の中心線Ｌ２から左右に下向きに約３０度変位した線Ｌ３を中心として、それぞれ６０度の範囲αで半球殻形状部を中心方向に窪ませてなることを特徴とする。

この発明では、車軸ケースに作用する主な荷重である上下曲げモーメントにより、車軸ケースの中央の開口部が三角形状に近づく変形をする際、カバーの溶接部やカバー取付面と半球殻形状部との境界部に引張りの高応力の発生する個所でのカバーの取付面が拡大するので、前記開口部の周囲に溶接され、開口部の三角形状化に追従しやすくなるため、前記変形に伴うカバー溶接部やカバー取付面と半球殻形状部との境界部に発生する引張りの高応力が緩和する。
したがって、従来のようにカバーの板厚を増加したり、カバーの裏側から溶接を追加したりする必要がなくなり、車軸ケースの重量やコストを増加することなしにカバー溶接部やその近傍の耐久性を向上することができる。

以下に、この発明の車軸ケースの好適な実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。

車軸ケース１は、従来と同様に、上下の側板２、３の両端部を相互に突合わせて溶接し、中央開口部４の前方にリング状の補強材５を溶接し、後方に半球殻形状のカバー１０を溶接している（図１参照）。
カバー１０は、図２（ａ）に示すように、中央に設けられた半球殻形状の半球殻形状部１０Ａと、該半球殻形状部１０Ａの外周に沿って設けられたフランジ状の取付面１４とからなっている。
そして、カバー１０は、カバー１０の垂直の中心線Ｌ１と、水平の中心線Ｌ２から左右に下向きに約３０度（β）変位した線Ｌ３を中心として、それぞれ約６０度の範囲（α）で半球殻形状部１０Ａを中心方向に窪ませて、取付面１４に対し垂直な平面からなる平坦面Ｈを形成している（図２（ｂ）参照）。
これにより前記平坦面Ｈは、上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３の３個所に形成され、また上記平坦面Ｈに対応した個所の取付面１４の径方向の幅は、相対的に他より広い幅広面部１４’となる。

従来形状では、車軸ケース１の中央部に、下にたわむような曲げモーメントが作用したとき、図７および図６（ａ）のｄｒ方向の変形を示す線にあるように、車軸ケース１の中央開口部４とカバー１０の外周は上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３が径方向に突出し略三角形状に変形しようとする。

これに対して、本実施例では前述のように平坦面Ｈは上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３の３個所にあって、平坦面Ｈの幅広面部１４’の径方向の幅が他より増加しているので、図６（ｂ）のｄｒ方向の変形を示す線にあるように、カバー１０の径方向の変形抵抗が増加し、これら３個所の平坦面Ｈでのカバーの径方向に突出しようとする変形量は減少し、突出範囲は周方向に広がることになる。

さらに、従来形状では、図７および図６（ａ）のｄｘ方向の変形を示す線にあるように、カバー１０の外周が概ね三角形状に変形するのに伴い、径方向に突出する部分はカバー１０の外周が側板２、３から離れる方向に変形し、カバー１０の溶接部６ｂを介して側板側の固着面部１６をカバー１０側に引き上げる。

これに対して、本実施例では図６（ｂ）のｄｘ方向の変形を示す線にあるように、上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３の３個所に対応する個所の取付面１４が拡大して幅広面部１４’となるため、側板側の固着面部１６に対する垂直方向のカバー１０の剛性が低下し、側板２、３をカバー１０側に引き寄せる力が減少する。

以上のようにカバー１０の半球殻形状部１０Ａの３箇所に平坦面Ｈおよび幅広面部１４’を形成することにより、車軸ケース１０の中央部が下にたわむような曲げモーメントを作用させたときのカバー溶接部６ｂはカバー１０の半球殻形状部１０Ａと取付面１４との境界部の高い引張り応力を緩和することができ、同部の耐久性を向上することができる。

上記実施例１では、カバー１０の上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３の３箇所に半球殻形状部１０Ａをカバー中心方向に凹ませて平坦部Ｈを形成する場合を説明したが、この発明では、平坦部Ｈは、半球殻形状部１０Ａの上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３のいずれか一方であってもよい。
図３（ａ）では、カバー１０の半球殻形状部１０Ａの上部位置１１のみを凹ませて平坦部Ｈを１個所だけ設けた構造からなっており、左右斜め下方位置は凹ませていない。

また、カバー１０内部に収納する減速用ハイイポイドギヤ等とカバー１０の内壁の隙間が小さい場合には、図３（ｂ）に示すように、上部位置を省き左右斜め下方位置１２、１３の２箇所のみを凹ませて平坦部Ｈを２個所だけ設けた構造としてもよい。
これらの場合にも、例えばカバー１０の裏側の溶接箇所を減らす効果が期待できる。
その他の構成は前記実施例１に準じるので、その説明を省略する。

上記各実施例では、平坦部Ｈは、カバー１０の取付面１４に対して略垂直に延びる平面形状としたが、この発明では平面に替えて平面に近い湾曲した面であってもよい。
例えば、半球殻形状部１０Ａの半径より大きい曲率を有し取付面１４と略垂直な円筒面状（図４参照）としたり、あるいは球面（図示せず）としても良い。

この場合の平坦部Ｈの配置も、用途に応じて前記実施例と同様に、前記半球殻形状部１０Ａの上部位置１１の１個所のみ形成し、または左右斜め下方位置１２、１３の２箇所のみ形成し、あるいは上部位置１１と左右斜め下方位置１２、１３の３箇所に形成するなどのいずれであってもよい。

上記実施例ではカバー１０の外周は円形状となっており、カバー１０の半球殻形状部１０Ａに平坦部Ｈを形成することでカバー外周の取付面１４に相対的に径方向に幅広となる幅広面部１４’を形成したが、この発明では、図５に示すように、カバー１０の半球殻形状部１０Ａには平坦部を形成せず、その外周の取付面１４に径方向の外方に延びる幅広面部１４”のみを形成するものであってもよい。

この場合にも、カバー１０の取付面１４となる外周部を外方へ伸ばして幅広面部１４”を形成することにより、取付面１４が径方向に幅広く拡大するので、カバー外周部が中央開口部の固着面部に垂直な方向に変形し易くなり、カバー１０が三角形に近づくように変形する際に側板２、３をカバー１０側に引き寄せる力が緩和し、カバー溶接部６ｂやカバーの半球殻形状部１０Ａと取付面１４の境界部に発生する高応力を低減する効果がある。

この実施例ではカバー１０の半球殻形状部１０Ａは従来形状と同じになり、従来の成形型が流用できるとともに、平坦部は形成しないのでカバー１０の内側に内蔵される減速ギヤ等との干渉が問題になることはない。
さらにカバー１０の外周となる取付面１４を成形のために切断する形状が大きくなっても、カバー１０の全周にわたって一律に大径となる訳ではないため、切断後のスクラップが減少するだけで、材料増加の必要はない。

板金製車軸ケースの分解斜視図である。 実施例１のカバー形状を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。 実施例２のカバー形状を示すもので（ａ）は上部位置に平坦部を設けた構造の正面図、（ｂ）は左右斜め下方位置に平坦部を設けた構造の正面図である。 実施例３のカバー形状を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。 実施例４のカバー形状を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。 （ａ）は従来のカバー外周部の変形を拡大して示す図、（ｂ）はこの発明のカバー外周部の変形を拡大して示す図である。 曲げモーメントによる従来のカバーの変形を示す模式図である。 従来のカバー裏側と側板との溶接個所を示す断面図である。

符号の説明

１ 車軸ケース
２、３ 上下側板
４ 中央開口部
５ 補強材
６ａ、６ｂ 溶接部
１０ カバー
１０Ａ 半球殻形状部
１１ 上部位置
１２、１３ 左右斜め下方位置
１４ 取付面
１４’ 幅広面部
１６ 固着面部
Ｈ 平坦面

Claims (3)

1. 溝形断面を有し、長手中央部がそれぞれのウェブ面側に膨らんだ上下の側板と中央の膨らみ部の前後にそれぞれ配置されるリング状の補強板と半球殻形状のカバーから構成される板金溶接組立構造の車軸ケースにおいて、
   カバーが中央に設けられた半球殻形状の半球殻形状部と、該半球殻形状部の外周に沿って円環状に設けられたフランジ状の取付面とからなっており、
   前記半球殻形状部の上部位置または左右斜め下方位置が、上下の側板により形成される開口部に沿って溶接される前記カバーの取付面に対して略垂直に延びる平面状ないし平面に近い湾曲面状となる平坦部に形成されており、
   該平坦部に対応した個所の取付面の径方向の幅は、相対的に他の取付面より広い幅広面部となっていることを特徴とする車軸ケースの構造。
2. 前記カバーの上部１箇所または左右斜め下方２箇所が、前記カバーの取付面に対して垂直に延びる平面状、または平面に近い小さい曲率に設定された円筒形状もしくは球面形状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の車軸ケースの構造。
3. 前記平坦部が、平面視したカバーの垂直の中心線Ｌ１と、水平の中心線Ｌ２から左右に下向きに約３０度変位した線Ｌ３を中心として、それぞれ６０度の範囲αで半球殻形状部を中心方向に窪ませてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の車軸ケースの構造。

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