JP5627218B2 - 車両用差動歯車装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用差動歯車装置に関し、特に、リングギヤの一部への応力集中およびリングギヤのかたぎを抑制するための技術に関するものである。

相対向する一対のサイドギヤとそれらに噛み合うピニオンとをそのピニオンを回転可能に支持した状態で収容すると共に円筒状外周面から外周側へ一体に突設された円環状のフランジ部を有するデフケースと、そのフランジ部の軸心方向の一側面とその一側面に当接させられた一端面との間で溶接された円環状のリングギヤとを備え、そのリングギヤに入力された動力を前記一対のサイドギヤの回転差を許容しつつそれら一対のサイドギヤに連結された回転部材にそれぞれ伝達する車両用差動歯車装置が知られている。例えば、特許文献１に記載されたものがそれである。

上記特許文献１のデフケースには、そのデフケースとリングギヤとが溶接される前にそれらが組み合わされた状態において、フランジ部のリングギヤ側の一側面からリングギヤ側へ突き出し且つリングギヤに当接する環状突起（ウェブ）が設けられる。それにより、相互に組み合わされたデフケースのフランジ部とリングギヤとの間には、上記環状突起を挟んだ外周側および内周側にそれぞれ環状の隙間（第１の隙間および第２の隙間）が形成される。そして、相互に組み合わされたデフケースおよびリングギヤは、環状突起の外周側の隙間内に例えばニッケルを含んだ添加材料が供給されつつ例えばレーザービームにより相互に溶接される。その溶接時には、環状突起の内周側の隙間内に余剰添加材料が流出することで溶接ビードに局所的な盛り上がりが形成されず、外周面が平滑な溶接ビードが得られる。

ＥＰ１７１９５７２Ａ２

ところで、上記従来の車両用差動歯車装置では、リングギヤの内周面とフランジ部側の一端面との間の角部がデフケースに干渉することを防止するために、上記角部に面取面が形成される場合がある。このような場合には、デフケースのフランジ部とリングギヤとの溶接に伴って溶接部位およびその周辺が膨張および収縮してデフケースおよびリングギヤにひずみが生じることにより、リングギヤの内周面と面取面との間の角がデフケースの円筒状外周面に押し付けられて、その角を含むリングギヤの一部すなわちリングギヤの内周面とフランジ部側の面取面との間の角部に局所的に応力が集中する、或いはリングギヤがかたぐすなわちリングギヤの軸心がデフケースの軸心に対して傾く可能性があった。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、リングギヤの内周面とフランジ部側の面取面との間の角部への応力集中およびリングギヤのかたぎを抑制することができる車両用差動歯車装置を提供することにある。

かかる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、（１）相対向する一対のサイドギヤとそれらに噛み合うピニオンとをそのピニオンを回転可能に支持した状態で収容すると共に円筒状外周面から外周側へ一体に突設された円環状のフランジ部を有するデフケースと、そのフランジ部の軸心方向の一側面とその一側面に当接させられた一端面との間で外周側からレーザビーム溶接又は電子ビーム溶接された円環状のリングギヤとを備え、そのリングギヤに入力された動力を前記一対のサイドギヤの回転差を許容しつつそれら一対のサイドギヤに連結された回転部材にそれぞれ伝達する車両用差動歯車装置であって、（２）前記リングギヤの内周面と前記フランジ部側の一端面との間の角部には面取面が形成され、（３）前記フランジ部の前記リングギヤ側の一側面の内周側に形成された第１環状凹溝と、その第１環状凹溝の内周側の側縁と連通した状態で前記円筒状外周面に形成された第２環状凹溝とを、備え、（４）その第２環状凹溝の前記軸心方向の幅寸法は、前記リングギヤに形成された面取面の前記軸心方向の幅寸法よりも大きく設定されて、前記角部が前記フランジ部の一側面および前記円筒状外周面から前記第１環状凹溝内および前記第２環状凹溝内の空間を介して離間させられていることにある。

請求項１にかかる発明の車両用差動歯車装置によれば、前記フランジ部の前記リングギヤ側の一側面の内周側に形成された第１環状凹溝と、その第１環状凹溝の内周側の側縁と連通した状態で前記円筒状外周面に形成された第２環状凹溝とを備え、その第２環状凹溝の軸心方向の幅寸法は、前記リングギヤの内周面と前記フランジ部側の一端面との間の角部に形成された面取面の前記軸心方向の幅寸法よりも大きく設定されて、前記角部が前記フランジ部の一側面および前記円筒状外周面から前記第１環状凹溝内および前記第２環状凹溝内の空間を介して離間させられていることから、リングギヤの内周面とフランジ部側の面取面との間の角と円筒状外周面との間には環状の隙間が介在させられ、その角と円筒状外周面とは径方向において相互に離間させられている。このため、デフケースとリングギヤとの溶接に伴って溶接部位およびその周辺が膨張および収縮してデフケースおよびリングギヤにひずみが生じても、上記リングギヤの角と円筒状外周面との干渉が抑制されるので、その角を含むリングギヤの一部すなわちリングギヤの内周面とフランジ部側の面取面との間の角部に局所的に応力が集中したり、リングギヤがかたぐのを抑制することができる。

ここで、好適には、前記フランジ部と前記リングギヤとの溶接は、それらフランジ部およびリングギヤの外周側から前記第１環状凹溝に到達する深さの溶接ビードを形成するものである。このようにすれば、リングギヤとフランジ部とが円周方向に連続して径方向に貫通して溶接される。例えば、リングギヤとフランジ部とが円周方向に連続して半径方向に貫通して溶接されず、リングギヤとフランジ部との突合面が溶接後においても存在する場合には、溶接ビードが収縮するときにその溶接ビードに引張残留応力が発生して溶接部位の耐久性が低下するが、上記のようにリングギヤとフランジ部とが円周方向に連続して半径方向に貫通して溶接されることにより、溶接ビードに発生する引張残留応力を大幅に低減することができる。

また、好適には、前記フランジ部は、前記一側面のうち前記第１環状凹溝の外周側の径方向寸法が円周方向で略均一となるように形成される。このようにすれば、フランジ部とリングギヤとが溶接させられる前に相互に突き合わせられるフランジ部の一側面とリングギヤの一端面との突合部位の径方向寸法が略均一となるので、前述のようにフランジ部およびリングギヤの外周側から第１環状凹溝に到達する深さの溶接ビードを形成するように溶接されることによって、その溶接ビードの径方向寸法すなわち溶込深さを円周方向で略均一にすることができる。そのため、フランジ部とリングギヤとの溶接強度を安定的に得ることができる。

また、好適には、前記第１環状凹溝の径方向寸法は、前記リングギヤの面取面の径方向寸法よりも大きく設定されていることから、リングギヤの一端面とその内周側の面取面との間の角とフランジ部の一側面との間には環状の隙間が介在させられ、その角と一側面とは軸心方向において相互に離間させられている。このため、デフケースとリングギヤとの溶接に伴って溶接部位およびその周辺が膨張および収縮してデフケースおよびリングギヤにひずみが生じても、上記リングギヤの角とフランジ部の一側面との干渉が抑制されるので、その角を含むリングギヤの一部すなわちリングギヤの一端面とその内周側の面取面との間の角部に局所的に応力が集中したり、リングギヤがかたぐのを抑制することができる。

本発明の一実施例の車両用差動歯車装置を示す断面図である。 図１に示す車両用差動歯車装置のII矢視部を拡大して示す拡大図であって、デフケースとリングギヤとの接合部位を説明するための断面図である。 図１のIII-III矢視部断面におけるリングギヤだけを示す断面図であって、溶接ビードの深さを全周で示す断面図である。 従来の車両用差動歯車装置のデフケースとリングギヤとの接合部位を説明するための断面図である。 図４のV-V矢視部断面におけるリングギヤだけを示す断面図であって、溶接ビードの深さを全周で示す断面図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の車両用差動歯車装置（以下、差動歯車装置と記載する）１０を示す断面図である。図１において、差動歯車装置１０は、軸心Ｃ上において相対向する一対のサイドギヤ１２、および軸心Ｃを挟んで相対向し且つ上記一対のサイドギヤ１２にそれぞれ噛み合う一対のピニオン１４を、それぞれ回転可能に支持した状態で収容すると共に、円筒状外周面１６から外周側へ一体に突設された円環状のフランジ部１８を有するデフケース２０と、そのフランジ部１８の軸心Ｃ方向の一側面２２とその一側面２２に当接させられた一端面２４との間で溶接された円環状のリングギヤ２６とを備えている。この差動歯車装置１０は、例えば図示しない変速機、トランスファ、或いは終減速機などに設けられ、リングギヤ２６に入力された動力を一対のサイドギヤ１２の回転差を許容しつつそれら一対のサイドギヤ１２にそれぞれ連結された回転部材たとえば左右一対の駆動車輪や前後一対の駆動車軸などにそれぞれ伝達する。

図２は、図１に示す差動歯車装置１０のII矢視部を拡大して示す拡大図であって、デフケース２０とリングギヤ２６との接合部位を説明するための断面図である。図２に示すように、リングギヤ２６の内周面２８とフランジ部１８側の一端面２４との間の角部３２には、その角部３２とデフケース２０との干渉を避けるために面取面３４が形成されている。

デフケース２０のフランジ部１８のリングギヤ２６側の一側面２２の内周側には、半楕円状の断面形状を有する第１環状凹溝３６が形成されている。この第１環状凹溝３６は、径方向の中央から両側縁に向かうほど軸心Ｃ方向の深さがそれぞれ小さくなるように形成されている。そして、第１環状凹溝３６とリングギヤ２６の一端面２４との間には円環状の隙間が形成されている。そして、第１環状凹溝３６の径方向寸法ａは、リングギヤ２６に形成された面取面３４の径方向寸法ｂよりも大きく設定されている。これにより、リングギヤ２６の面取面３４と一端面２４との間の角３８が一側面２２から離間して位置させられている。そして、フランジ部１８は、一側面２２のうち第１環状凹溝３６の外周側の径方向寸法ｃが円周方向で略均一となるように形成される。

また、デフケース２０の円筒状外周面１６には、上記第１環状凹溝３６の内周側の側縁と連通させられた第２環状凹溝４０が形成されている。この第２環状凹溝４０は、第１環状凹溝３６側の一側縁から反対側の他側縁に向かうにつれて径方向の深さが比較的急な勾配で増加して最も深い位置に到達し、その最も深い位置から他側縁に向かうにつれて径方向の深さが比較的緩やかな勾配で減少するような断面形状を有している。そして、第２環状凹溝４０とリングギヤ２６との間には円環状の隙間が形成されている。そして、第２環状凹溝４０の軸心Ｃ方向の幅寸法ｄは、リングギヤ２６に形成された面取面３４の軸心Ｃ方向の幅寸法ｅよりも大きく設定されている。これにより、リングギヤ２６の面取面３４と内周面２８との間の角４２が円筒状外周面１６から離間して位置させられている。

デフケース２０は、例えば鋳造、切削加工、および研削加工などの工程を経て製作される例えば鋳鉄などの金属製である。そして、リングギヤ２６は、例えば切削加工、歯切加工、および熱処理などの工程を経て製作される例えば合金鋼などの金属製である。これらデフケース２０およびリングギヤ２６は、デフケース２０の円筒状外周面１６にリングギヤ２６の内周面２８が嵌め着けられ且つデフケース２０のフランジ部１８の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４とが突き合わせられた状態において、それら一側面２２と一端面２４との間で外周側から照射されるレーザービームＬによって相互にレーザービーム溶接される。この溶接時のレーザービームＬの出力は、フランジ部１８およびリングギヤ２６の間に形成される溶接ビード４４の深さすなわち溶込深さが、互いに突き合わせられるフランジ部２２の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合部位の径方向寸法すなわち一側面２２のうち第１環状凹溝３６の外周側の径方向寸法ｃよりも大きくなるように予め実験的に求められる。これにより、デフケース２０とフランジ部１８とが円周方向に連続して径方向に貫通して溶接される。そして、図２に示すように、フランジ部１８およびリングギヤ２６の外周側から第１環状凹溝３６に到達する溶込深さの溶接ビード４４が円周方向に連続して形成される。

図３は、図１のIII-III矢視部断面のリングギヤ２６だけを示す断面図であって、溶接ビード４４の深さを全周で示す断面図である。相互に突き合わせられたフランジ部１８の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合部位の内周側には環状の隙間が形成されるため、外周側からその突合部位を貫通させられた溶接ビード４４はそれ以上深くなり難い。そのため、溶接ビード４４の溶込深さは、フランジ部２２の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合部位の径方向寸法ｅと略同じとなる。

上述のように、本実施例の差動歯車装置１０によれば、デフケース２０のフランジ部１８の一側面２２の内周側に形成された第１環状凹溝３６と、その第１環状凹溝３６の内周側の側縁と連通した状態で円筒状外周面１６に形成された第２環状凹溝４０とを備え、その第２環状凹溝４０の軸心Ｃ方向の幅寸法ｄは、リングギヤ２６の面取面３４の軸心Ｃ方向の幅寸法ｅよりも大きく設定されていることから、リングギヤ２６の内周面２８と面取面３４との間の角４２が円筒状外周面１６から離間させられているので、デフケース２０とリングギヤ２６との溶接に伴って溶接ビード４４およびその周辺が膨張および収縮してデフケース２０およびリングギヤ２６にひずみが生じても、上記角４２と円筒状外周面１６との干渉が抑制されるために、角４２およびその周辺部位に局所的に応力が集中するのを抑制することができる。

また、本実施例の差動歯車装置１０によれば、第１環状凹溝３６の径方向寸法ａは、リングギヤ２６の面取面３４の径方向寸法ｂよりも大きく設定されていることから、リングギヤ２６の一端面２４とその内周側の面取面３４との間の角３８がフランジ部１８の一側面２２から離間させられているので、デフケース２０とリングギヤ２６との溶接に伴って溶接ビード４４およびその周辺が膨張および収縮してデフケース２０およびリングギヤ２６にひずみが生じても、上記角３８と一側面２２との干渉が抑制されるために、角３８およびその周辺部位に局所的に応力が集中したり、リングギヤ２６がかたぐすなわちリングギヤ２６の軸心が軸心Ｃに対して傾くのを抑制することができる。さらに、上述のようにリングギヤ２６の一端面２４とその内周側の面取面３４との間の角３８がフランジ部１８の一側面２２から離間させられているので、角３８とデフケース２０との干渉を避けるために例えば角部３２に２段面取加工を施す必要がなく、加工コストを低減することができる。

また、本実施例の差動歯車装置１０によれば、フランジ部１８とリングギヤ２６との溶接は、それらフランジ部１８およびリングギヤ２６の外周側から第１環状凹溝３６に到達する深さの溶接ビード４４を円周方向に連続して形成することから、デフケース２０とリングギヤ２６とが周方向に連続して径方向に貫通して溶接されるので、フランジ部２２の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合面が溶接後に残存することに起因して溶接ビード４４が収縮するときにその溶接ビード４４に引張残留応力が発生することが抑制される。

また、本実施例の差動歯車装置１０によれば、フランジ部１８は、一側面２２のうち第１環状凹溝３６の外周側の径方向寸法ｅが円周方向で略均一となるように形成されることから、フランジ部１８とリングギヤ２６とが溶接させられる前に相互に突き合わせられるフランジ部１８の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合部位の径方向寸法が略均一となるので、その突合部位を貫通して溶接されることで溶接ビード４４の径方向寸法すなわち溶込深さを円周方向で略均一にすることができる。そのため、フランジ部１８とリングギヤ２６との溶接強度を安定的に得ることができる。

因みに、図４は、従来の差動歯車装置５０のデフケース２０とリングギヤ２６との接合部位を説明するための断面図である。図５は、図４のV-V矢視部断面のリングギヤ２６だけを示す断面図であって、溶接ビード４４の深さを全周で示す断面図である。図４および図５に示すように、従来の差動歯車装置５０においては、リングギヤ２６の角部３２とデフケース２０との干渉を避けるために角部３２に２段面取加工が施され、第１面取面５２および第２面取面５４が形成される。リングギヤ２６の内周面２８と第１面取面５２との間の角５６はデフケース２０の円筒状外周面１６に当接させられ、また、リングギヤ２６の一端面２４と第２面取面５４との間の角５８はフランジ部１８の一側面２２に当接させられた状態とされる。このため、デフケース２０とリングギヤ２６との溶接に伴って溶接ビード４４およびその周辺が膨張および収縮してデフケース２０およびリングギヤ２６にひずみが生じた場合には、角５６およびその周辺部位と角５８およびその周辺部位とに局所的な応力が作用してしまう。

また、互いに突き合わせられるフランジ部２２の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合部位の径方向寸法ｆは溶接ビード６０の最大溶込深さｇよりも大きいため、デフケース２０とリングギヤ２６とが径方向に貫通して溶接されない。そのため、フランジ部２２の一側面２２とリングギヤ２６の一端面２４との突合面が溶接後に残存することに起因して、溶接ビード４４が収縮するときにその溶接ビード４４に引張残留応力が発生してしまう。さらには、溶接ビード４４の溶込深さが周方向において最大溶込深さｇから最小溶込深さｈまでの間でばらつくので、フランジ部１８とリングギヤ２６との溶接強度が不安定になってしまう。

以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。

たとえば、前述の実施例において、第１環状凹溝３６および第２環状凹溝４０の断面形状は、その一例が示されたのであって、その他の断面形状を有するものであってもよい。例えば、矩形状やその他の多角形状であってもよい。

また、前述の実施例において、フランジ部１８は、一側面２２のうち第１環状凹溝３６の外周側の径方向寸法ｅが円周方向で略均一となるように形成されていたが、必ずしも上記径方向寸法ｅが円周方向で略均一でなくてもよい。

また、前述の実施例において、フランジ部１８およびリングギヤ２６は相互にレーザービーム溶接されていたが、例えば電子ビーム溶接やその他の溶接によって溶接されてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用差動歯車装置
１２：サイドギヤ
１４：ピニオン
１６：円筒状外周面
１８：フランジ部
２０：デフケース
２２：一側面
２４：一端面
２６：リングギヤ
２８：内周面
３２：角部
３４：面取面
３６：第１環状凹溝
４０：第２環状凹溝
Ｃ：軸心
ｄ，ｅ：幅寸法

Claims (1)

1. 相対向する一対のサイドギヤとそれらに噛み合うピニオンとを該ピニオンを回転可能に支持した状態で収容すると共に円筒状外周面から外周側へ一体に突設された円環状のフランジ部を有するデフケースと、該フランジ部の軸心方向の一側面と該一側面に当接させられた一端面との間で外周側からレーザビーム溶接又は電子ビーム溶接された円環状のリングギヤとを備え、該リングギヤに入力された動力を前記一対のサイドギヤの回転差を許容しつつ該一対のサイドギヤに連結された回転部材にそれぞれ伝達する車両用差動歯車装置であって、
   前記リングギヤの内周面と前記フランジ部側の一端面との間の角部には面取面が形成され、
   前記フランジ部の前記リングギヤ側の一側面の内周側に形成された第１環状凹溝と、該第１環状凹溝の内周側の側縁と連通した状態で前記円筒状外周面に形成された第２環状凹溝とを、備え、
   該第２環状凹溝の前記軸心方向の幅寸法は、前記リングギヤに形成された面取面の前記軸心方向の幅寸法よりも大きく設定されて、前記角部が前記フランジ部の一側面および前記円筒状外周面から前記第１環状凹溝内および前記第２環状凹溝内の空間を介して離間させられていることを特徴とする車両用差動歯車装置。

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