JP7032981B2 - 車軸ケースのカバー溶接方法及びカバー溶接構造 - Google Patents

Description

本開示は車軸ケースにカバーを溶接する方法及びその構造に関する。

車軸ケースには、軸方向の中央が上下方向に膨出するケース本体と、このケース本体に溶接される半球殻状のカバーとを備えるタイプのものがある。

かかるタイプの車軸ケースのケース本体には、前後方向に貫通する開口が軸方向の中央に位置して形成される。カバーは、ケース本体の後端面に開口を塞ぐように溶接される。

特開２００９－１５０４７９号公報 特開２０１０－８３２８１号公報 特開２００３－２３７３０６号公報

ところで、前述の車軸ケースを搭載した大型トラック等が走行したとき、車軸ケースには、路面からの様々な入力モードにより、高い応力が発生する。このため、ケース本体とカバーとの溶接部に疲労き裂が発生し、この疲労き裂が油漏れの原因となる場合がある。

このようなき裂の発生を防止する方法として、カバーの板厚を増大する等による対応が図られているが、カバーの板厚を増大することは重量増を招くこととなり、軽量化ニーズに反する。

また、図７に示すように、ケース本体２０へのカバー外周部２１の溶接は、重ね隅肉溶接にて行われることが一般的（特許文献１、２）である。しかし、重ね隅肉溶接では、わずかな隙間や溶接条件の変化、位置ズレ等によって、カバーが溶け落ち、溶接欠陥になることがある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ケース本体にカバー外周部を安定した品質で溶接できると共に、疲労き裂の発生を防止又は抑制でき、かつ、軽量化ができる車軸ケースのカバー溶接方法及びカバー溶接構造を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
ファイナルギアを収容すべく上下に膨らむ収容部が形成されたケース本体と、前記収容部に前後方向に貫通するように形成された開口と、前記収容部に前記開口を塞ぐように溶接されるカバーとを備えた車軸ケースのカバー溶接構造であって、
前記カバーは、半球殻状のカバー本体部と、カバー本体部の外周端から径方向外方に延びて形成されるフランジ部とを備え、
前記収容部の外面には、前記フランジ部の板厚と同じ深さの座繰り部が形成され、
前記座繰り部には、前記フランジ部が嵌入され、
前記フランジ部の外周面と前記座繰り部の内周面とが突合せ溶接されたことを特徴とする車軸ケースのカバー溶接構造が提供される。

好ましくは、前記収容部には、後方に向く後面部が形成されると共に、前方に向く前面部が形成され、
前記開口及び前記座繰り部は、前記後面部又は前記前面部に形成され、
前記開口及び前記座繰り部が形成された前記後面部又は前記前面部は、前記座繰り部に前記フランジ部が嵌入されることで均一な厚さとなるように形成されるとよい。

好ましくは、前記開口の内径は、前記フランジ部の内径より大きく設定され、
前記開口の内周面と前記フランジ部とが隅肉溶接されるとよい。

本開示によれば、ケース本体にカバー外周部を安定した品質で溶接できると共に、疲労き裂の発生を防止又は抑制でき、かつ、軽量化ができる。

本開示の一実施の形態に係る車軸ケースの分解斜視図である。 ケース本体の要部後面図である。 図２のＡ－Ａ線矢視切断端面図である。 ケース本体にカバー外周部を溶接した溶接部の切断端面図である。 他の実施の形態を示す溶接部の切断端面図である。 他の実施の形態を示す溶接部の切断端面図である。 一般的な溶接部の切断端面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態における前後左右上下の各方向は、車軸ケースをＦＲ（フロントエンジン、リアドライブ）車両に搭載したときの車両の各方向をいうものとする。

図１は、組立前の車軸ケース１を斜め後方から視た分解斜視図である。図２は、車軸ケース１のケース本体２の後面図である。

図１に示すように、車軸ケース１は、左右方向に延びて形成されるケース本体２と、ケース本体２の左右の中央部に設けられるカバー３とを備える。

ケース本体２は、下方が開放された溝形断面を有するケース上半部２ａと、上方が開放された溝形断面を有するケース下半部２ｂとを備える。ケース本体２は、ケース上半部２ａとケース下半部２ｂとを最中状に上下に突合せ溶接して構成される。

また、ケース本体２は、左右方向の中央部を上下に膨出させる形状に形成される。ケース本体２の中央部には、図示しないファイナルギアを収容すべく上下に膨らむ収容部４が形成される。収容部４には、前方に向く前面部５と、後方に向く後面部６とが形成される。前面部５及び後面部６は、それぞれ平板状に形成される。また、前面部５には、前後方向に貫通する前部開口７が形成される。そして、後面部６には、前後方向に貫通する後部開口８が形成される。前部開口７及び後部開口８は、それぞれ概ね円形に形成される。なお、前面部５は前方に膨らむ曲面状に形成されてもよい。また、後面部６は後方に膨らむ曲面状に形成されてもよい。

また、前面部５の前面５ａには、リング状の補強板９が溶接される。補強板９は、前述のファイナルギアを前方から覆うギヤケース（図示せず）を取り付けるための基礎として機能する。補強板９は、内径を前部開口７の内径と同じに設定され、前部開口７と同軸に配置される。また、補強板９の開口及び前部開口７には、前述のファイナルギアが前方から挿入されると共に、ファイナルギアに接続されるプロペラシャフト（図示せず）が挿通される。ファイナルギアは、後部開口８から後方にはみ出した状態で収容部４内に収容される。

図２及び図３に示すように、後面部６の外面（後面）６ａには、座繰り部１０が形成される。座繰り部１０は、後述するカバー３のフランジ部３ｂを嵌入させるためのものであり、内径ａをフランジ部３ｂの外径ｂと同じに設定される。座繰り部１０は、後面部６の後面６ａに掘削加工を施すことで形成される。座繰り部１０は、後面部６の後面６ａに対して前方に段状に窪んで形成される。また、座繰り部１０は、後部開口８に沿う円形に形成される。また、座繰り部１０の底面１０ａは、後面部６の後面６ａと平行な平面状に形成される。

図１に示すように、カバー３は、半球殻状に形成されるカバー本体部３ａと、カバー本体部３ａの外周端から径方向外方に延びるフランジ部３ｂとを備える。カバー本体部３ａは、後部開口８から後方にはみ出すファイナルギアを覆う。

図３に示すように、フランジ部３ｂは、カバー本体部３ａの外周部を径方向外方に屈曲させて形成され、カバー外周部を構成する。フランジ部３ｂは、外径ｂを座繰り部１０の内径ａと同じに設定されると共に、内径（カバー本体部との境目の直径）ｃを後部開口８の内径ｄと概ね同じに設定される。また、フランジ部３ｂの板厚寸法ｔは、座繰り部１０の深さ寸法Ｄと同じに設定される。

図４に示すように、フランジ部３ｂは、座繰り部１０に嵌入され、前面１１を座繰り部１０の底面１０ａに重ね合わされた状態で外周面１２を座繰り部１０の内周面１０ｂに突合せ溶接される。

なお、フランジ部３ｂの外径ｂ（図３参照）は、座繰り部１０の内径ａより若干小さく設定されてもよい。

次に本実施の形態の作用について説明する。

図１に示すように、車軸ケース１を組み立てる場合、まず、ケース上半部２ａとケース下半部２ｂをプレス成形等により形成する。このとき、ケース上半部２ａには、予め前部開口７及び後部開口８の上半部を形成しておき、ケース下半部２ｂには、予め前部開口７及び後部開口８の下半部を形成しておく。この後、ケース上半部２ａとケース下半部２ｂを上下に突き合わせ溶接してケース本体２を形成する。このとき、前面部５及び後面部６は、均等な板厚の平板状に形成されている。

この後、前面部５に補強板９を隅肉溶接等の溶接によって取り付けると共に、後面部６に座繰り部１０を形成する。座繰り部１０は、後部開口８に臨む後面部６の後面６ａを同心円状に切削加工することで形成される。なお、座繰り部１０は、必要な精度で形成できれば、ケース上半部２ａ及びケース下半部２ｂをプレス成形するときに同時に成形してもよい。

この後、座繰り部１０にカバー３のフランジ部３ｂを嵌入させる。これにより、座繰り部１０の底面１０ａとフランジ部３ｂの前面１１とが重ね合わされ、座繰り部１０の内周面１０ｂとフランジ部３ｂの外周面１２とが突き合わされる。

この後、座繰り部１０の内周面１０ｂとフランジ部３ｂの外周面１２とを後方から全周に亘って突合せ溶接する。このとき、溶接ビード（溶接部）１３が、座繰り部１０の底面１０ａを超える深さに達するように溶接を行う。これにより、座繰り部１０の内周面１０ｂとフランジ部３ｂの外周面１２とが一体に接合されると共に、フランジ部３ｂの外周面１２近傍の前面１１と座繰り部１０の底面１０ａとが一体に接合される。

次に、従来の技術（特許文献１、２）と、本実施の形態に係る車軸ケース１の溶接構造とを比較する。

図７に示すように、従来の技術では、ケース本体２０とカバー外周部２１とを重ね隅肉溶接する。この場合、ケース本体２０及びカバー外周部２１間に隙間や、位置ずれ等が発生し易く、溶接欠陥が発生し易い。また、ケース本体２０とカバー外周部２１とが重ね合わされる部分では、車軸ケース２２の板厚が強度上必要となる板厚以上に厚くなり、車軸ケース２２の重量増を招く。

これに対し、本実施の形態では、図４に示すように、座繰り部１０にフランジ部３ｂを嵌入させた状態で座繰り部１０の内周面１０ｂとフランジ部３ｂの外周面１２とを突合せ溶接する。このため、隙間や位置ずれ等が発生し難く、溶接欠陥が発生し難い。また、座繰り部１０の深さ寸法Ｄとフランジ部３ｂの板厚寸法ｔとが等しいため、フランジ部３ｂの後面１４と後面部６の後面６ａとが面一となる。このため、高い応力が発生した場合でも溶接部１３に応力集中が発生することを回避でき、疲労き裂等の異常発生を防止又は抑制することができ、油漏れ等の発生を防止又は抑制することができる。そしてさらに、溶接部１３の美観を良好にできる。

また、本実施の形態では、予め均等な板厚に形成された平板状の後面部６に、掘削加工を施して座繰り部１０を形成する。このため、後面部６は、座繰り部１０にフランジ部３ｂが嵌入されることで均一な厚さとなる。すなわち、後面部６とフランジ部３ｂとが重ね合わされる部分でも板厚が厚くなることはないと共に、裏金を必要とせず、車軸ケース１の重量増を防止又は抑制することができる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）図５に示すように、前述の突合せ溶接に加え、後部開口８の内周面８ａとフランジ部３ｂとが収容部４の内方から隅肉溶接（裏溶接）されてもよい。この場合、後部開口８の内径が、フランジ部３ｂの内径より大きく設定されるとよい。これにより、フランジ部３ｂの前面１１が、後部開口８の内周面８ａに対して直交する姿勢で露出され、フランジ部３ｂの前面１１と後部開口８の内周面８ａとを隅肉溶接することができる。この隅肉溶接は、後部開口８の内周面８ａに沿って全周に亘って施されてもよく、周方向に間隔を隔てた複数箇所に施されてもよい。

このように、前述の突合せ溶接に加え、後部開口８の内周面８ａとフランジ部３ｂとが隅肉溶接された場合、ケース本体２とカバー３をより強固に接合させることができ、カバー３周りの剛性、強度を向上させることができる。そして、後部開口８の内径が大きくなることにより、ケース本体２をさらに軽量化することができる。

（２）図６に示すように、フランジ部３ｂの外周面と座繰り部１０の内周面１０ｂには、予めＶ字状の開先１５が形成され、開先１５を構成するフランジ部３ｂの外周面１２と座繰り部１０の内周面１０ｂとが突合せ溶接（Ｖ形溶接）されてもよい。これにより、溶接部１６の溶け込みを安定させることができる。なお、開先溶接はＶ形溶接に限るものではない。例えば、開先溶接は、Ｕ形溶接であってもよく、レ形溶接であってもよい。

（３）ケース本体２は、プレス加工されたケース上半部２ａとケース下半部２ｂを突合せ溶接して形成されるものとしたが、鋳造にて形成されるものであってもよい。

（４）収容部４の前面部５に補強板９が取り付けられ、後面部６にカバー３が取り付けられるものとしたが、前後逆であってもよい。すなわち、車軸ケース１がエンジン等の駆動源より前方に配置される場合、収容部４の後面部６に補強板９が取り付けられ、前面部５に座繰り部１０が形成され、この座繰り部１０にカバー３のフランジ部３ｂが嵌入されると共に突合せ溶接されるものであってもよい。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 車軸ケース
２ ケース本体
３ カバー
３ａ カバー本体部
３ｂ フランジ部
４ 収容部
８ 後部開口
１０ 座繰り部
１０ｂ 内周面
１２ 外周面

Claims (2)

1. ファイナルギアを収容すべく上下に膨らむ収容部が形成されたケース本体と、前記収容部に前後方向に貫通するように形成された開口と、前記収容部に前記開口を塞ぐように溶接されるカバーとを備えた車軸ケースのカバー溶接構造であって、
   前記カバーは、半球殻状のカバー本体部と、カバー本体部の外周端から径方向外方に延びて形成されるフランジ部とを備え、
   前記収容部の外面には、前記フランジ部の板厚と同じ深さの座繰り部が形成され、
   前記座繰り部には、前記フランジ部が嵌入され、
   前記フランジ部の外周面と前記座繰り部の内周面とが突合せ溶接され、
   前記フランジ部は、前記カバー本体部の外周部を径方向外方に屈曲させて形成され、
   前記収容部内に向く前記フランジ部の内面は、前記座繰り部の底面に重ね合わされ前後方向に垂直な平面部と、前記平面部の径方向内側に隣接され前記カバー本体部の内面に連続的に繋がる曲面部とを有し、
   前記カバー本体部の内面は、前記曲面部から前後方向に離れるにつれ径方向内方に向かうよう傾斜され、
   前記平面部の径方向外側部分が、前記開口の内周面より径方向外方に位置されて前記座繰り部の底面に重ね合わされ、
   前記平面部の径方向内側部分が、前記開口の内周面より径方向内方に位置され前記開口の内周面に対して直交する姿勢で露出され、
   前記曲面部が、前記開口の内周面より径方向内方に位置され、
   前記開口の内周面と、前記平面部の径方向内側部分及び前記曲面部の径方向外側部分とが隅肉溶接され、隅肉溶接部の内面と前記曲面部の径方向内側部分と前記カバー本体部の内面とが略面一となるように配置される
   ことを特徴とする車軸ケースのカバー溶接構造。
2. 前記収容部には、後方に向く後面部が形成されると共に、前方に向く前面部が形成され、
   前記開口及び前記座繰り部は、前記後面部又は前記前面部に形成され、
   前記開口及び前記座繰り部が形成された前記後面部又は前記前面部は、前記座繰り部に前記フランジ部が嵌入されることで均一な厚さとなるように形成された請求項１に記載の車軸ケースのカバー溶接構造。

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