JP7064369B2 - Welding method and welding structure - Google Patents
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Description
本発明は、溶接方法及び溶接構造に関する。 The present invention relates to a welding method and a welded structure.
車両には、旋回時等において、エンジンから出力される駆動力を、対応する左右の駆動輪間に配分する、フロントデフやリヤデフ等の差動装置が備えられている。また、差動装置の別の態様として、エンジンから出力される駆動力を、前後の駆動輪間に分配するセンターデフも存在する。差動装置は、駆動力が伝達されるリングギヤと、リングギヤと接合されてリングギヤと一体に回転するデフケースとを備える。リングギヤとデフケースとの接合方法として、溶接による接合方法が採用されている。例えば、鋼からなるリングギヤと鋳鉄を用いて鋳造されたデフケースとの当接位置に対してビーム溶接を施すことによって、リングギヤとデフケースとが接合される。 The vehicle is equipped with a differential device such as a front differential or a rear differential that distributes the driving force output from the engine between the corresponding left and right driving wheels when turning or the like. Further, as another aspect of the differential device, there is also a center differential that distributes the driving force output from the engine between the front and rear driving wheels. The differential device includes a ring gear to which a driving force is transmitted and a differential case that is joined to the ring gear and rotates integrally with the ring gear. As a joining method between the ring gear and the differential case, a joining method by welding is adopted. For example, the ring gear and the differential case are joined by performing beam welding on the contact position between the ring gear made of steel and the differential case cast using cast iron.
かかるリングギヤとデフケースとの接合部の強度を向上させるための技術が提案されている。例えば、特許文献1には、リングギヤのギヤ側溶接面とデフケースのケース側溶接面との間に隙間が形成され、リングギヤの熱変形を吸収可能にし、かつ、溶接ビードの残留応力を低減可能にした差動装置が開示されている。かかる差動装置は、さらに、レーザ溶接時に発生する溶接ガスを放出させる空洞部を有し、溶接欠陥の発生を抑制可能になっている。 A technique for improving the strength of the joint between the ring gear and the differential case has been proposed. For example, in Patent Document 1, a gap is formed between the welded surface on the gear side of the ring gear and the welded surface on the case side of the differential case, which makes it possible to absorb thermal deformation of the ring gear and reduce the residual stress of the weld bead. The differential device is disclosed. Such a differential device further has a cavity portion that releases welding gas generated during laser welding, and can suppress the occurrence of welding defects.
また、特許文献2には、リングギヤとデフケースの少なくともいずれか一方に、接合部の内方端から離れた部位に応力集中部が設けられ、接合部に発生する応力を緩和可能にした差動装置の溶接構造が開示されている。 Further, in Patent Document 2, a stress concentration portion is provided in at least one of the ring gear and the differential case at a portion away from the inner end of the joint portion, and a differential device capable of relaxing the stress generated in the joint portion. The welded structure of is disclosed.
ここで、リングギヤとデフケースとを溶接により接合する場合、リングギヤ又はデフケースの構成材料に含まれる炭素の溶出によって、接合部の強度が低下するおそれがある。より具体的には、溶接時の鉄の溶出量、あるいは、鉄及びフィラーワイヤの溶出量に対して炭素の溶出量が多いと、融合不良や脆性組織が生成され、接合部の割れや剥がれを生じるおそれがある。接合の対象がリングギヤ及びデフケース以外であっても、同様の接合不良を生じるおそれがある。 Here, when the ring gear and the differential case are joined by welding, the strength of the joined portion may decrease due to the elution of carbon contained in the constituent material of the ring gear or the differential case. More specifically, if the elution amount of iron during welding or the elution amount of carbon is larger than the elution amount of iron and filler wire, poor fusion and brittle structure are generated, and cracks and peeling of the joint are caused. May occur. Even if the target of joining is other than the ring gear and the differential case, the same joining failure may occur.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、溶接時の炭素溶出量が低減され、溶接不良を抑制することが可能な、新規かつ改良された溶接方法及び溶接構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a new and improved welding capable of reducing the amount of carbon elution during welding and suppressing welding defects. The method and the welded structure are to be provided.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに炭素量の異なる第1の部材及び第2の部材を突き当てるとともに開先を形成し、開先に対してエネルギを付与することにより第1の部材及び第2の部材を溶接する溶接方法であって、第1の部材及び第2の部材は互いに当接される第1の対向面及び第2の対向面を含む第1の突き当て部及び第2の突き当て部を有し、第1の対向面には凹溝が設けられ、第1の対向面及び第2の対向面を当接させた状態において、開先は、第1の対向面及び第2の対向面の仮想延在面を中心に対称形状を成し、開先が開いた範囲において、炭素量が相対的に多い第1の部材における第1の突き当て部の体積が、炭素量が相対的に少ない第2の部材における第2の突き当て部の体積よりも小さくなるように、第1の突き当て部及び第2の突き当て部が形成され、第1の対向面及び第2の対向面を当接させて形成された開先の中心に向けてエネルギを付与することにより第1の部材及び第2の部材を溶接する、溶接方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to a certain viewpoint of the present invention, the first member and the second member having different carbon amounts are abutted against each other, a groove is formed, and energy is applied to the groove. This is a welding method for welding the first member and the second member, wherein the first member and the second member include a first facing surface and a second facing surface that are in contact with each other. The groove is in a state where the first facing surface is provided with a concave groove and the first facing surface and the second facing surface are in contact with each other. , The first thrust in the first member which has a symmetrical shape centered on the virtual extending surface of the first facing surface and the second facing surface and has a relatively large amount of carbon in the range where the groove is open. The first abutment portion and the second abutment portion are formed so that the volume of the abutment portion is smaller than the volume of the second abutment portion in the second member having a relatively small amount of carbon. A welding method is provided in which a first member and a second member are welded by applying energy toward the center of a groove formed by abutting the first facing surface and the second facing surface. Weld.
第1の対向面の面積は、第2の対向面の面積よりも小さくてもよい。 The area of the first facing surface may be smaller than the area of the second facing surface.
第1の対向面及び第2の対向面を当接させた状態において、開先側と反対側の第1の対向面の端部が、開先側と反対側の第2の対向面の端部よりも開先側に位置していてもよい。 In a state where the first facing surface and the second facing surface are in contact with each other, the end portion of the first facing surface opposite to the groove side is the end of the second facing surface opposite to the groove side. It may be located on the groove side of the portion.
第1の対向面には凹溝が設けられてもよい。 A concave groove may be provided on the first facing surface.
第1の部材は鋳鉄であり、第2の部材は鋼であってもよい。 The first member may be cast iron and the second member may be steel.
第1の部材はデフケースであり、第2の部材はリングギヤであってもよい。 The first member may be a differential case and the second member may be a ring gear.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに炭素量の異なる第1の部材及び第2の部材を突き当てるとともに開先を形成し、開先に対して溶接材料及びエネルギを付与することにより第1の部材及び第2の部材を溶接した溶接構造であって、炭素量が相対的に多い第1の部材及び炭素量が相対的に少ない第2の部材の接合部には貫通溶接による溶接ビードが形成され、溶接ビードの形成箇所における第1の部材のうち第2の部材に対向する第1の対向面に凹溝を有し、接合部の貫通方向前方側における、溶接ビードと第2の部材との境界の位置が、溶接ビードと第1の部材との境界の位置よりも貫通方向前方側に位置する溶接構造が提供される。 Further, in order to solve the above problems, according to another viewpoint of the present invention, the first member and the second member having different carbon contents are abutted against each other and a groove is formed, and welded to the groove. A welded structure in which a first member and a second member are welded by applying a material and energy, the first member having a relatively large amount of carbon and the second member having a relatively small amount of carbon. A weld bead is formed in the joint portion by through welding , and has a concave groove on the first facing surface facing the second member of the first member in the weld bead forming portion, and is forward in the penetration direction of the joint portion. A welded structure is provided in which the position of the boundary between the weld bead and the second member on the side is located on the front side in the penetration direction with respect to the position of the boundary between the weld bead and the first member.
以上説明したように本発明によれば、溶接時の炭素溶出量が低減され、溶接不良を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, the amount of carbon elution during welding can be reduced, and welding defects can be suppressed.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
<1.溶接構造の適用例>
まず、本発明の実施の形態にかかる溶接構造を適用可能な差動装置の構成例について説明する。図1は、差動装置10の構成の一例を示す断面図である。図1には、デフケース20及びリングギヤ30の回転軸線A及びピニオンベベルギヤ50の回転軸線Bを含む断面が示されている。かかる差動装置10は、例えば、車両のトランスミッション装置に組み付けられ、内燃機関から出力される駆動力を左右の駆動輪に対して分配するデファレンシャルギヤ装置として用いられる。
<1. Application example of welded structure>
First, a configuration example of a differential device to which the welded structure according to the embodiment of the present invention can be applied will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the
差動装置10は、デフケース20と、リングギヤ30と、ピニオンシャフト40と、ピニオンベベルギヤ50,55と、サイドベベルギヤ60,65とを備える。第1の部材としてのデフケース20は、図示しないハウジング内に、回転軸線Aを中心に軸回転可能に支持される。第2の部材としてのリングギヤ30は、デフケース20の筒部21と嵌合される開口部38を有する。開口部38が筒部21に嵌合されることによりデフケース20と嵌合されたリングギヤ30は、リングギヤ30の第2の突き当て部300がデフケース20の第1の突き当て部200に当接するまで圧入される。
The
かかる第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300が溶接されることにより、デフケース20とリングギヤ30とが接合される。リングギヤ30とデフケース20との接合部には溶接ビードWが形成される。かかるデフケース20とリングギヤ30との接合構造に、本実施形態にかかる溶接構造が適用される。
The
リングギヤ30の歯面30aは、図示しないプロペラシャフトに一体的に設けられたピニオンギヤの歯面に噛合し、内燃機関からの駆動力がプロペラシャフトを介してリングギヤ30に伝達される。これにより、内燃機関からの駆動力によって、デフケース20が回転軸線Aを中心に軸回転駆動される。
The
デフケース20には、回転軸線Aに直交する方向に沿う回転軸線Bを有するピニオンシャフト40が支持されている。ピニオンシャフト40は、デフケース20に設けられたシャフト支持孔24に挿入されている。デフケース20にはピン挿入孔22a,22bが形成され、ピニオンシャフト40にはピン挿入孔40aが形成される。これらのピン挿入孔22a,22b,40aを貫通するように、抜け止めピン80が圧入され、デフケース20からのピニオンシャフト40の抜け落ちが防止されている。抜け止めピン80として、例えば、断面がC字状の適合ピンを用いることができる。
The
ピニオンシャフト40には、一対のピニオンベベルギヤ50,55が、ピニオンシャフト40を中心に軸回転自在に支持されている。一対のピニオンベベルギヤ50,55は、回転軸線Aを挟んだ両側に配置されている。一対のピニオンベベルギヤ50,55は、それぞれ回転軸線Aに対して直交する回転軸線Bを中心に軸回転する。
A pair of
なお、図1に示した差動装置10では、一対のピニオンベベルギヤ50,55が1本のピニオンシャフト40に支持されているが、ピニオンベベルギヤ50,55ごとにピニオンシャフトが設けられていてもよい。かかる場合には、ピニオンベベルギヤ及びピニオンシャフトは、2組以上設けられてもよい。
In the
一対のピニオンベベルギヤ50,55の歯面50a,55aには、左右一対のサイドベベルギヤ60,65の歯面60a,65aがそれぞれ噛合している。図中左側のサイドベベルギヤ60には、左の駆動輪を回転駆動する図示しない駆動軸(アクスルドライブシャフト)がスプライン嵌合しているとともに、図中右側のサイドベベルギヤ65には、右の駆動輪を回転駆動する図示しない駆動軸(アクスルドライブシャフト)がスプライン嵌合している。左右の駆動軸は、デフケース20に設けられた駆動軸支持孔70,74に軸回転可能に支持される。
The tooth surfaces 50a and 55a of the pair of
一対のサイドベベルギヤ60,65は、リングギヤ30、デフケース20及びピニオンベベルギヤ50,55を介して伝達される内燃機関の駆動力により、デフケース20と共通の回転軸線Aを中心に軸回転する。デフケース20、リングギヤ30、サイドベベルギヤ60,65、及び図示しない駆動軸(アクスルドライブシャフト)は、すべて回転軸線Aを中心に軸回転可能になっている。また、ピニオンベベルギヤ50,55は、回転軸線Bを中心に軸回転可能であるとともに、回転軸線Aを中心に公転可能になっている。デフケース20とサイドベベルギヤ60,65、ピニオンベベルギヤ50,55とサイドベベルギヤ60,65は、それぞれ相対回転可能になっている。
The pair of side bevel gears 60 and 65 rotate about the rotation axis A common to the
リングギヤ30に対して内燃機関から駆動力が伝達されると、デフケース20が回転軸線Aを中心に軸回転し、デフケース20に固定されたピニオンシャフト40によって支持された一対のピニオンベベルギヤ50,55も回転軸線Aの周りを公転する。左右の駆動輪に回転差がない場合(車両の直進時等)、差動装置10は、左右一対のサイドベベルギヤ60,65へと均等に駆動力を伝達する。このとき、左右一対のサイドベベルギヤ60,65の回転数が等しいことから、ピニオンベベルギヤ50,55は、回転軸線Bを中心に軸回転することなく、回転軸線Aを中心に公転する。
When the driving force is transmitted from the internal combustion engine to the
一方、左右の駆動輪に回転差がある場合(車両の旋回時等)、差動装置10は、左右一対のサイドベベルギヤ60,65へと適切に駆動力を配分する。例えば、車両が左に旋回し、左の駆動輪よりも右の駆動輪の回転数が大きくなる場合、右の駆動輪の駆動軸が嵌合されたサイドベベルギヤ65は、デフケース20よりも速く回転しようとし、左の駆動輪の駆動軸が嵌合されたサイドベベルギヤ60は、デフケース20よりも遅く回転しようとする。このとき、ピニオンベベルギヤ50,55は、回転軸線Aを中心に公転しながら回転軸線Bを中心に軸回転し、左右の駆動輪の回転数差が吸収される。
On the other hand, when there is a difference in rotation between the left and right drive wheels (such as when the vehicle is turning), the
なお、差動装置10が駆動力を前後の駆動軸に分配するセンターデフである場合、サイドベベルギヤ60,65がそれぞれ前側駆動軸又は後側駆動軸に嵌合される。
When the
<2.溶接構造>
本実施形態にかかる溶接構造として、デフケース20とリングギヤ30との接合構造について説明する。図2は、デフケース20とリングギヤ30との接合構造を示す断面図であり、図1中の一点鎖線で囲まれた領域Xを拡大して示している。図2の左右方向は差動装置10の回転軸線Aの軸方向を示している。図2中、左側の部材はデフケース20を示し、右側の部材はリングギヤ30を示す。図2の上下方向はデフケース20又はリングギヤ30の径方向を示す。図2中、上側はデフケース20又はリングギヤ30の外周側を示し、下側はデフケース20又はリングギヤ30の内周側を示す。
<2. Welded structure>
As a welding structure according to the present embodiment, a joint structure between the
なお、以下に示す図3~図8は、いずれも図2に対応する図として示されている。 It should be noted that FIGS. 3 to 8 shown below are all shown as diagrams corresponding to FIG. 2.
本実施形態にかかる溶接構造では、接合部の外周側において、開先Gの一部が露出しないように溶接ビードWがデフケース20及びリングギヤ30に跨って形成される。つまり、アンダーカットが発生しないように溶接ビードWが形成される。接合部の内周側においては、溶接ビードWが、第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300を貫通するように形成される。
In the welded structure according to the present embodiment, a weld bead W is formed on the outer peripheral side of the joint portion across the
本実施形態にかかる溶接構造では、接合部の内周側における、溶接ビードWとデフケース20との境界の位置W1は、溶接ビードWとリングギヤ30との境界の位置W2よりも外周側に位置する。これは、後述するように、互いに突き当てられるデフケース20の第1の突き当て部200及びリングギヤ30の第2の突き当て部300のうち、第1の対向面220の内周側端部が第2の対向面320の内周側端部より外周側に配置されることによるものである。これにより、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積が、溶融時に溶融されるリングギヤ30の体積よりも小さくなっている。つまり、デフケース20の溶融部分の体積が従来よりも少なくなるようにして、デフケース20及びリングギヤ30が接合されている。
In the welded structure according to the present embodiment, the position W1 of the boundary between the weld bead W and the
ここで、リングギヤ30は、例えば鋼により形成される。また、デフケース20は、例えば鋳鉄により形成される。鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量は、鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多い。後述するように溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積が従来よりも小さくされた本実施形態にかかる溶接構造では、溶接時の炭素溶出量が低減される。特に、本実施形態にかかる溶接構造では、溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積を従来よりも小さくする場合と比較して、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減される。
Here, the
一方、本実施形態にかかる溶接構造では、リングギヤ30の第2の対向面320の内周側端部の位置を従来の位置から変更することは必須ではない。このため、接合部の幅(径方向の長さ)を大幅に減少させることなく、炭素溶出量が低減される。
On the other hand, in the welded structure according to the present embodiment, it is not essential to change the position of the inner peripheral side end portion of the second facing
<3.溶接方法>
ここまで、本実施形態にかかる溶接構造を適用可能な差動装置及びデフケース20とリングギヤ30との接合構造の構成例について説明した。以下、本実施形態にかかる溶接方法を、リングギヤ30とデフケース20との接合方法を例に採って説明する。
<3. Welding method>
Up to this point, a configuration example of a differential device to which the welded structure according to the present embodiment can be applied and a joint structure of the
(3-1.デフケース及びリングギヤの形状)
図3を参照して、互いに溶接されるデフケース20及びリングギヤ30の形状について説明する。図3は、デフケース20及びリングギヤ30の溶接前の接合部を示す断面図である。
(3-1. Shape of differential case and ring gear)
The shapes of the
デフケース20及びリングギヤ30は、それぞれ互いに突き当てられる第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300を有している。第1の突き当て部200の一部又は全部は、溶接時に熱影響を受けて溶融される。第2の突き当て部300の一部又は全部は、溶接時に熱影響を受けて溶融される。
The
デフケース20の第1の突き当て部200は、リングギヤ30に対向する部分に、外周側から順に、傾斜部210及び第1の対向面220を有する。第1の対向面220は、デフケース20の回転軸線Aに直交する平面上の面である。傾斜部210は、第1の対向面220から外周側に離れるにつれてリングギヤ30から離れる面として形成される。第1の対向面220の内周側には第1の空間形成凹部230が形成されている。第1の空間形成凹部230は、第1の対向面220よりも軸方向に後退した凹段差として形成される。
The first
リングギヤ30の第2の突き当て部300は、デフケース20に対向する部分に、外周側から順に、傾斜部310及び第2の対向面320を有する。第2の対向面320は、リングギヤ30の回転軸線Aに直交する平面上の面である。傾斜部310は、第2の対向面320から外周側に離れるにつれてデフケース20から離れる面として形成される。傾斜部310は、当接された第1の対向面220及び第2の対向面320の仮想延在面Cを中心に傾斜部210と対称形状に形成される。第2の対向面320の内周側には第2の空間形成凹部330が形成されている。第2の空間形成凹部330は、第2の対向面320よりも軸方向に後退した凹段差として形成される。
The second
リングギヤ30がデフケース20に嵌合され、リングギヤ30の第2の対向面320がデフケース20の第1の対向面220に当接するまで圧入された状態では、デフケース20の傾斜部210及びリングギヤ30の傾斜部310によって開先Gが形成される。ここで、デフケース20の傾斜部210とリングギヤ30の傾斜部310とは仮想延在面Cを中心に対称形状に形成されているため、開先Gは仮想延在面Cを中心に対称形状となる。
In a state where the
また、デフケース20及びリングギヤ30にそれぞれ形成された第1の空間形成凹部230及び第2の空間形成凹部330により、第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300よりも内周側には空間部400が形成される。
Further, the first
本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース20の第1の対向面220とリングギヤ30の第2の対向面320とを当接させた状態において、デフケース20の第1の対向面220の内周側端部が、リングギヤ30の第2の対向面320の内周側端部よりも開先G側に位置する。つまり、第1の対向面220の面積は、第2の対向面320の面積よりも小さくなっている。したがって、開先Gが開いた範囲のデフケース20の第1の突き当て部200の体積が、開先Gが開いた範囲のリングギヤ30の第2の突き当て部300の体積よりも小さくなるように、第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300が形成される。
In the welding method according to the present embodiment, the inner peripheral side of the first facing
本明細書において、「開先Gが開いた範囲の第1の突き当て部200」は、デフケース20のうち、傾斜部210と、第1の対向面220と、デフケース20の外周面と平行する仮想面D1と、第1の対向面220と平行する仮想面E1とに囲まれる領域S1に存在する部分である。仮想面D1は、第1の対向面220の内周側端部と第2の対向面320の内周側端部のうち内周側に位置する内周側端部を通りデフケース20の外周面と平行する仮想面である。仮想面E1は、傾斜部210とデフケース20の外周面との境界を通り第1の対向面220と平行する仮想面である。
In the present specification, the "first abutting
また、「開先Gが開いた範囲の第2の突き当て部300」は、リングギヤ30のうち、傾斜部310と、第2の対向面320と、リングギヤ30の外周面と平行する仮想面D2と、第2の対向面320と平行する仮想面E2とに囲まれる領域S2に存在する部分である。仮想面D2は、第1の対向面220の内周側端部と第2の対向面320の内周側端部のうち内周側に位置する内周側端部を通りリングギヤ30の外周面と平行する仮想面である。仮想面E2は、傾斜部310とリングギヤ30の外周面との境界を通り第2の対向面320と平行する仮想面である。
Further, the "second abutting
仮想面D1及び仮想面D2は、ともに第1の対向面220の内周側端部と第2の対向面320の内周側端部のうち、より内周側に位置する内周側端部を通る同一の仮想面上の面である。つまり、開先Gが仮想延在面Cを中心に対称形状である場合、図3に示す領域S1の面積と領域S2の面積とは互いに等しくなる。
Both the virtual surface D1 and the virtual surface D2 are the inner peripheral side end portions located closer to the inner peripheral side of the inner peripheral side end portion of the first facing
ただし、本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース20の第1の対向面220の内周側端部が、リングギヤ30の第2の対向面320の内周側端部よりも開先G側に位置するために、領域Sに存在する開先Gが開いた範囲の第1の突き当て部200の体積は、領域S2に存在する開先Gが開いた範囲の第2の突き当て部300の体積よりも小さくなっている。
However, in the welding method according to the present embodiment, the inner peripheral side end portion of the first facing
(3-2.溶接工程)
図4を参照して、デフケース20とリングギヤ30との溶接工程について説明する。図4は、デフケース20とリングギヤ30との溶接工程を示す説明図である。
(3-2. Welding process)
The welding process of the
まず、リングギヤ30の開口部38がデフケース20の筒部21に嵌合される。デフケース20と嵌合されたリングギヤ30は、リングギヤ30の第2の突き当て部300がデフケース20の第1の突き当て部200に当接するまで圧入される。より具体的には、第2の突き当て部300の第2の対向面320が、第1の突き当て部200の第1の対向面220に当接するまで圧入される。このとき、第2の対向面320の一部は第1の対向面220と当接されない。
First, the
第2の対向面320が第1の対向面220に当接することにより、デフケース20の傾斜部210とリングギヤ30の傾斜部310とにより開先Gが形成される。デフケース20の傾斜部210とリングギヤ30の傾斜部310とが仮想延在面Cを中心に対称形状に形成されているため、開先Gは仮想延在面Cを中心に対称形状となる。また、第1の空間形成凹部230及び第2の空間形成凹部330により、第1の対向面220及び第2の対向面320の内周側には空間部400が形成される。
When the second facing
デフケース20とリングギヤ30とを接合する際には、開先Gに溶接材料94が供給されつつ、開先Gの中心に向けてエネルギ92が付与される。例えば、開先Gにフィラーワイヤ等が供給されつつ、開先Gの中心に向けて外周側からレーザや電子ビーム等が照射される。付与されたエネルギ92により、溶接材料94、デフケース20の第1の突き当て部200及びリングギヤ30の第2の突き当て部300が溶融され溶融金属が生成される。このとき、かかる溶融金属が空間部400に到達するようにエネルギ92が付与され、貫通溶接とされる。
When joining the
エネルギ92の付与が終了した部分では、溶融金属が冷却され凝固し、溶接ビードWが形成される。溶接ビードWは、デフケース20とリングギヤ30との接合部の全周に亘って形成される。
At the portion where the
なお、ここでは溶接材料94を使用する場合を示したが、溶接材料94を使用せずに溶接可能な場合には溶接材料が使用されなくてもよい。
Although the case where the
ここで、図5は、従来のデフケース120及びリングギヤ130の溶接前の接合部を示す断面図である。図5に示すデフケース120及びリングギヤ130において、第1の対向面220と第2の対向面320の幅(径方向の長さ)は等しく、第1の対向面220の内周側端部の位置と第2の対向面320の内周側端部の位置とは一致する。
Here, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a joint portion of the conventional
かかる構成において、第1の突き当て部200の体積を規定する領域S1を画定する仮想面D1、及び、第2の突き当て部300の体積を規定する領域S2を画定する仮想面D2は、ともに第1の対向面220の内周側端部及び第2の対向面320の内周側端部を通る仮想面上の面である。第1の対向面220及び第2の対向面320は凹溝等の無い平面であるため、第1の対向面220と第2の対向面320の面積は等しい。また、領域S1に存在する開先Gが開いた範囲の第1の突き当て部200の体積は、領域S2に存在する開先Gが開いた範囲の第2の突き当て部300の体積と等しい。
In such a configuration, both the virtual surface D1 defining the region S1 defining the volume of the first abutting
このように構成される従来のデフケース120及びリングギヤ130では、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積とほぼ等しくなる。このとき、空間部400に形成される溶接ビードWとデフケース20との境界の位置W1は、溶接ビードWとリングギヤ30との境界の位置W2と溶接ビードWの貫通方向である径方向においてほぼ同じ位置に位置する。
In the conventional
一方、図3に示す本実施形態にかかるデフケース20及びリングギヤ30では、第1の対向面220の内周側端部は第2の対向面320の内周側端部より開先G側に位置する。かかる構成では、領域S1に存在する第1の突き当て部200の体積は、領域S2に存在する第2の突き当て部300の体積よりも小さい。つまり、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積を従来よりも小さくすることができる。
On the other hand, in the
デフケース20の材料である鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量はリングギヤ30の材料である鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多いため、本実施形態にかかる溶接方法では、デフケース20とリングギヤ30とを溶接する際の炭素溶出量が効果的に低減される。また、本実施形態にかかる溶接方法では、リングギヤ30の第2の対向面320の径方向の長さを従来から変更することは必須ではない。このため、デフケース20とリングギヤ30との接合面を大幅に低減することなく炭素溶出量が低減される。
Since the amount of carbon per unit volume contained in cast iron, which is the material of the
<4.効果>
本実施形態にかかるデフケース20とリングギヤ30との溶接方法によれば、デフケース20の第1の対向面220の内周側端部がリングギヤ30の第2の対向面320の内周側端部よりも開先G側に位置するように、デフケース20の第1の突き当て部200及びリングギヤ30の第2の突き当て部300が形成される。このため、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積が、溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積よりも小さくなる。
<4. Effect>
According to the welding method between the
デフケース20の材料である鋳鉄に含まれる単位体積あたりの炭素量は、リングギヤ30の材料である鋼に含まれる単位体積あたりの炭素量よりも多い。したがって、本実施形態にかかる溶接方法は、リングギヤ30の溶融部分の体積をデフケース20の溶融部分の体積より小さくする場合に比べて、溶接時の炭素溶出量を効果的に低減することができる。また、リングギヤ30の第2の対向面320の内周側端部の位置を従来から変更することを要しないため、デフケース20とリングギヤ30との接合面が大幅に低減することなく炭素溶出量を低減することができる。
The amount of carbon per unit volume contained in cast iron, which is the material of the
炭素溶出量が低減されることにより、接合部の融合不良や脆性組織の生成が抑制されるため、接合部の割れや剥がれが抑制されるとともに接合部におけるブローホールやピットの生成が抑制される。このため、接合部の強度が向上する。 By reducing the amount of carbon elution, poor fusion of the joint and the formation of brittle structure are suppressed, so that cracking and peeling of the joint are suppressed and the formation of blow holes and pits at the joint is suppressed. .. Therefore, the strength of the joint is improved.
また、本実施形態にかかるデフケース20とリングギヤ30との溶接方法においては、開先Gが仮想延在面Cを中心に対象形状に形成されるように第1の突き当て部200及び第2の突き当て部300が当接されて、仮想延在面Cを中心に溶接される。このため、形成される溶接ビードWがデフケース20又はリングギヤ30のいずれかの方に偏ることを抑制できる。したがって、接合部の外周側において、溶接ビードWはデフケース20及びリングギヤ30に跨って開先Gを覆うように形成され、アンダーカットの発生が抑制される。
Further, in the welding method between the
さらに、本実施形態にかかるデフケース20とリングギヤ30との溶接構造においては、溶接時の炭素溶出量が低減されるため、デフケース20とリングギヤ30との接合部の割れや剥がれが抑制されるとともに接合部におけるブローホールやピットの生成が抑制される。また、本実施形態にかかるデフケース20とリングギヤ30との溶接構造においては、接合部の外周側においてアンダーカットの発生が抑制される。したがって、溶接不良が抑制されて、接合強度の向上を図ることができる。
Further, in the welded structure of the
<5.応用例>
以上、本実施形態にかかる溶接方法及び溶接構造の一実施形態について説明したが、本実施形態にかかる溶接方法は種々の応用が可能である。以下、溶接方法の応用例について説明する。
<5. Application example>
Although the welding method according to the present embodiment and one embodiment of the welded structure have been described above, the welding method according to the present embodiment can be applied in various ways. Hereinafter, application examples of the welding method will be described.
(5-1.第1の応用例)
図6は、第1の応用例におけるデフケース20及びリングギヤ30の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、デフケース20の第1の対向面220は平面で構成されていた。第1の応用例は、第1の対向面220が凹溝240を有する点で上記実施形態と異なっている。
(5-1. First application example)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of the joint portion of the
第1の応用例では、上記実施形態と同様に、第1の対向面220の面積は第2の対向面320の面積よりも小さい。また、領域S1に存在する第1の突き当て部200の体積は、上記実施形態における第2の突き当て部300と第1の突き当て部200との体積差に凹溝240の体積を加えた体積の分だけ、領域S2に存在する第2の突き当て部300の体積よりも小さい。
In the first application example, the area of the first facing
第1の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。
Also in the welding method according to the first application example, the volume of the melted portion of the
(5-2.第2の応用例)
図7は、第2の応用例におけるデフケース20及びリングギヤ30の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、第1の対向面220の内周側端部は第2の対向面320の内周側端部よりも開先G側に配置されていた。第2の応用例は、第1の対向面220の内周側端部の位置と第2の対向面320の内周側端部の位置とが一致する点で上記実施形態と異なっている。
(5-2. Second application example)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the shape of the joint portion of the
第2の応用例において、第1の突き当て部200の体積を規定する領域S1を画定する仮想面D1、及び、第2の突き当て部300の体積を規定する領域S2を画定する仮想面D2は、第1の対向面220の内周側端部及び第2の対向面320の内周側端部をともに通る仮想面上の面である。第2の応用例では、第1の対向面220が凹溝240を有する。このため、第1の対向面220の外周側端部及び内周側端部の位置と、第2の対向面320の外周側端部及び内周側端部の位置とが一致しているにもかかわらず、第1の対向面220の面積は第2の対向面320の面積よりも小さい。また、領域S1に存在する第1の突き当て部200の体積は、凹溝240の体積の分、領域S2に存在する第2の突き当て部300の体積よりも小さい。
In the second application example, the virtual surface D1 defining the region S1 defining the volume of the first abutting
第2の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。
Also in the welding method according to the second application example, the volume of the melted portion of the
(5-3.第3の応用例)
図8は、第3の応用例におけるデフケース20及びリングギヤ30の溶接前の接合部の形状を示す断面図である。上記実施形態では、第1の対向面220の内周側端部は第2の対向面320の内周側端部よりも開先G側に配置されていた。第3の応用例は、第2の対向面320の内周側端部が第1の対向面220の内周側端部よりも開先G側に位置する点で上記実施形態と異なっている。
(5-3. Third application example)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the shape of the joint portion of the
第3の応用例において、第1の突き当て部200の体積を規定する領域S1を画定する仮想面D1、及び、第2の突き当て部300の体積を規定する領域S2を画定する仮想面D2は、第1の対向面220の内周側端部を通る仮想面上の面である。第3の応用例では第1の対向面220は凹溝240を有する。このとき、領域S1に存在する第1の突き当て部200の体積が領域S2に存在する第2の突き当て部300の体積より小さくなるように第1の対向面220の内周側端部の位置、第2の対向面320の内周側端部の位置及び凹溝240の大きさが決定される。
In the third application example, the virtual surface D1 defining the region S1 defining the volume of the first abutting
第3の応用例にかかる溶接方法においても、溶接時に溶融されるデフケース20の溶融部分の体積は溶接時に溶融されるリングギヤ30の溶融部分の体積よりも小さくなる。したがって、溶接時の炭素溶出量が効果的に低減され、上記実施形態にかかる溶接方法と同様の効果を得ることができる。
Also in the welding method according to the third application example, the volume of the melted portion of the
<6.まとめ>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
<6. Summary>
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to these examples. It is clear that a person having ordinary knowledge in the field of the art to which the present invention belongs can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. , These are also naturally understood to belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、リングギヤ30の第2の対向面320は平面である構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、デフケース20の第1の突き当て部200の体積がリングギヤ30の第2の突き当て部300の体積よりも小さくなる限り、リングギヤ30の第2の対向面320に凹溝が設けられてもよい。
For example, in the above embodiment, the second facing
また、上記実施例では、本発明の溶接方法を差動装置に適用した例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明にかかる溶接方法は、互いに炭素量の異なる複数の部材を突き当てて溶接する溶接方法であれば、他の構造物に対しても適用可能である。 Further, in the above embodiment, an example in which the welding method of the present invention is applied to a differential device has been described, but the present invention is not limited to such an example. The welding method according to the present invention can be applied to other structures as long as it is a welding method in which a plurality of members having different carbon contents are abutted against each other and welded.
10 差動装置
20 デフケース
30 リングギヤ
92 エネルギ
94 溶接材料
200 第1の突き当て部
210 傾斜部
220 第1の対向面
230 第1の空間形成凹部
240 凹溝
300 第2の突き当て部
310 傾斜部
320 第2の対向面
330 第2の空間形成凹部
400 空間部
C 仮想延在面
D1,D2 仮想面
E1,E2 仮想面
G 開先
W 溶接ビード
W1,W2 境界の位置
10
Claims (6)
前記第1の部材及び前記第2の部材は互いに当接される第1の対向面及び第2の対向面を含む第1の突き当て部及び第2の突き当て部を有し、
前記第1の対向面には凹溝が設けられ、
前記第1の対向面及び前記第2の対向面を当接させた状態において、前記開先は、前記第1の対向面及び前記第2の対向面の仮想延在面を中心に対称形状を成し、前記開先が開いた範囲において、前記炭素量が相対的に多い前記第1の部材における前記第1の突き当て部の体積が、前記炭素量が相対的に少ない前記第2の部材における前記第2の突き当て部の体積よりも小さくなるように、前記第1の突き当て部及び前記第2の突き当て部が形成され、
前記第1の対向面及び前記第2の対向面を当接させて形成された前記開先の中心に向けて前記エネルギを付与することにより前記第1の部材及び前記第2の部材を溶接する、
溶接方法。 The first member and the second member having different carbon amounts are abutted against each other to form a groove, and energy is applied to the groove to weld the first member and the second member. It ’s a welding method.
The first member and the second member have a first abutting portion and a second abutting portion including a first facing surface and a second facing surface that are in contact with each other.
A concave groove is provided on the first facing surface.
In a state where the first facing surface and the second facing surface are in contact with each other, the groove has a symmetrical shape about the virtual extending surface of the first facing surface and the second facing surface. In the range where the groove is open, the volume of the first abutting portion in the first member having a relatively large amount of carbon is the volume of the second member having a relatively small amount of carbon. The first abutting portion and the second abutting portion are formed so as to be smaller than the volume of the second abutting portion in the above.
The first member and the second member are welded by applying the energy toward the center of the groove formed by abutting the first facing surface and the second facing surface. ,
Welding method.
前記炭素量が相対的に多い前記第1の部材及び前記炭素量が相対的に少ない前記第2の部材の接合部には貫通溶接による溶接ビードが形成され、
前記溶接ビードの形成箇所における前記第1の部材のうち前記第2の部材に対向する第1の対向面に凹溝を有し、
前記接合部の貫通方向前方側における、前記溶接ビードと前記第2の部材との境界の位置が、前記溶接ビードと前記第1の部材との境界の位置よりも前記貫通方向前方側に位置する
溶接構造。 The first member and the second member having different carbon amounts were abutted against each other to form a groove, and energy was applied to the groove to weld the first member and the second member. It is a welded structure
A weld bead is formed by through welding at the joint portion of the first member having a relatively large amount of carbon and the second member having a relatively small amount of carbon.
The first member of the first member at the weld bead forming portion has a concave groove on the first facing surface facing the second member.
The position of the boundary between the weld bead and the second member on the front side in the penetration direction of the joint portion is located on the front side in the penetration direction with respect to the position of the boundary between the weld bead and the first member. Welded structure.
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