JP7405523B2 - 伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝動装置、特に径方向外向きのフランジ部を外周に有して回転可能な伝動部材と、フランジ部を囲繞するハブ部を内周に有したリングギヤとを備え、フランジ部の外周面は、フランジ部の軸方向一方側の側面より軸方向で内方側に延びていてハブ部の内周面が嵌合、溶接される第１外周部と、その第１外周部よりも軸方向他方側でハブ部の内周面に突設した位置決め凸部が係合されてハブ部をフランジ部に対し径方向及び軸方向に位置決めする位置決め用外周部とを少なくとも備える伝動装置に関する。

尚、本発明及び本明細書において、「軸方向」とは伝動部材の回転軸線（実施形態で第１軸線）に沿う方向をいい、特に「側面より軸方向で内方側」とは、側面を基準として、該側面を有するフランジ部の、軸方向即ち肉厚方向での内方側をいう。また「径方向」とは伝動部材の回転軸線を中心軸線とした半径方向をいう。

上記伝動装置は、例えば、下記特許文献１に開示されるように既に知られている。

特開２０１６－１８８６５７号公報

特許文献１の伝動装置では、伝動部材におけるフランジ部の第１外周部と、リングギヤのハブ部との溶接部が溶接時に熱膨張し、その溶接後に熱収縮することにより、特にハブ部は、溶接部側すなわち径方向内方側へ大きな引張力を受ける。そして、その引張力は、ハブ部内周の位置決め凸部をフランジ部の位置決め用外周部に押圧させるが、位置決め凸部の変位は位置決め用外周部で強固に規制されるため、ハブ部の引張り元である溶接部の軸方向内端部や、その周辺部分に比較的高い残留応力が発生する傾向がある。

尚、図４には、上記差動装置と同タイプの比較例について、コンピュータによるシミュレーション解析で求めた残留応力の分布状態の一例が示される。この図で薄墨部分は、残留応力の発生部位を示し、トーンが濃くなるほど残留応力が大きいことを示す。

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、上記残留応力を簡単な構造で低減可能とした伝動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、径方向外向きのフランジ部を外周に有して回転可能な伝動部材と、前記フランジ部を囲繞するハブ部を内周に有したリングギヤとを備えており、前記フランジ部の外周面が、該フランジ部の軸方向一方側の側面より軸方向で内方側に延びていて前記ハブ部の内周面が嵌合、溶接される第１外周部と、前記第１外周部よりも軸方向他方側で前記ハブ部の内周面に突設した位置決め凸部が係合する位置決め用外周部とを少なくとも有する伝動装置において、前記位置決め用外周部は、前記ハブ部を前記フランジ部に対し径方向に位置決めするよう前記位置決め凸部の内周面を嵌合又は圧入させる径方向位置決め面と、前記ハブ部を前記フランジ部に対し軸方向に位置決めするよう前記位置決め凸部の、前記第１外周部側の側面を当接させる軸方向位置決め面とを少なくとも有しており、前記位置決め用外周部には、前記第１外周部と前記ハブ部との溶接部の熱収縮に伴い該ハブ部が径方向内方側に引張り力を受けることで前記位置決め凸部が前記径方向位置決め面を押す押圧荷重による応力を軽減する第１環状凹部が、少なくとも前記軸方向位置決め面よりも軸方向で前記溶接部側に凹むように設けられ、更に前記位置決め用外周部には、前記径方向位置決め面の前記溶接部側の内端と前記溶接部とを軸方向に相互に離間させることで前記溶接部の軸方向内端部及びその周辺部に発生する残留応力を低減させる径方向空隙部が、前記径方向位置決め面の前記溶接部寄りの部分を該径方向位置決め面よりも径方向内側に後退させることで形成され、前記径方向位置決め面の前記溶接部寄りの部分が前記第１環状凹部に滑らかに連続することで、前記径方向空隙部と前記第１環状凹部内とが直接連通して、全体として一繋がりの空間としての環状凹面が形成され、この環状凹面が前記押圧荷重による応力を軽減することで、前記熱収縮に伴い前記ハブ部が前記引張り力を受けるのに関係して前記溶接部の軸方向内端部に発生する残留応力を低減可能としたことを第１の特徴とする。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、径方向外向きのフランジ部を外周に有して回転可能な伝動部材と、前記フランジ部を囲繞するハブ部を内周に有したリングギヤとを備えており、前記フランジ部の外周面が、該フランジ部の軸方向一方側の側面より軸方向で内方側に延びていて前記ハブ部の内周面が嵌合、溶接される第１外周部と、前記第１外周部よりも軸方向他方側で前記ハブ部の内周面に突設した位置決め凸部が係合する位置決め用外周部とを少なくとも有する伝動装置において、前記位置決め用外周部は、前記ハブ部を前記フランジ部に対し径方向に位置決めするよう前記位置決め凸部の内周面を嵌合又は圧入させる径方向位置決め面と、前記ハブ部を前記フランジ部に対し軸方向に位置決めするよう前記位置決め凸部の、前記第１外周部側の側面を当接させる軸方向位置決め面とを少なくとも有しており、前記位置決め凸部の内周面の径方向外方で、前記ハブ部の、前記軸方向他方側の側面には、前記第１外周部と前記ハブ部との溶接部の熱収縮に伴い該ハブ部が径方向内方側に引張り力を受けることで前記位置決め凸部が前記径方向位置決め面を押す押圧荷重を軽減する第２環状凹部が、前記位置決め凸部に径方向で一部が重なるように設けられており、前記ハブ部は、軸方向の側面のうち一方側の側面のみが前記フランジ部に溶接される一方、前記第２環状凹部が前記軸方向他方側の側面に設けられていて、該第２環状凹部で前記押圧荷重を軽減することにより、前記熱収縮に伴い前記ハブ部が前記引張り力を受けるのに関係して前記溶接部の軸方向内端部に発生する残留応力を低減可能としたことを第２の特徴とする。

また本発明は、第２の特徴に加えて、前記径方向位置決め面よりも軸方向で前記溶接部側において、前記位置決め用外周部と前記位置決め凸部の内周面との相対向面間には、該相対向面の相互を非接触とする径方向空隙部が介在することを第３の特徴としている。

また本発明は、第３の特徴に加えて、前記径方向空隙部は、前記位置決め凸部の一部を前記径方向位置決め面よりも径方向外方側に後退させることで形成されることを第４の特徴とする。

また本発明は、第２の特徴に加えて、前記第２環状凹部は、前記径方向位置決め面と軸方向で一部一致していることを第６の特徴とする。

尚、本発明において、「嵌合」とは、位置決め凸部の内周面が径方向位置決め面に対し隙間無く嵌まり合う場合が含まれることは元より、若干の隙間を介して嵌まり合う場合も含まれる。但し、後者の場合には、溶接部の熱収縮に伴いハブ部が径方向内方側に引張り力を受けることで上記若干の隙間が消滅して位置決め凸部が径方向位置決め面を直接押圧し得る程度の大きさに、当該隙間が設定される。

第１の特徴によれば、伝動ケースのフランジ部の外周面は、フランジ部の、軸方向一方側の側面より軸方向で内方側に延びていてリングギヤのハブ部内周面が嵌合、溶接される第１外周部と、第１外周部よりも軸方向他方側でハブ部の内周面に突設した位置決め凸部が係合されてハブ部をフランジ部に対し径方向及び軸方向に位置決めする位置決め用外周部とを有していて、位置決め用外周部には、第１外周部とハブ部との溶接部の熱収縮に伴いハブ部が径方向内方側に引張り力を受けることで位置決め凸部が位置決め用外周部の径方向位置決め面を押す押圧荷重による応力を軽減する第１環状凹部が、少なくとも軸方向位置決め面よりも溶接部側に凹むよう設けられているので、その第１環状凹部で押圧荷重による応力を軽減することにより、熱収縮に伴いハブ部が引張り力を受けるのに関係して溶接部の軸方向内端部に発生する残留応力を低減可能とする。このようにフランジ部の外周部の特定部位に第１環状凹部を特設するだけの簡単な構造で、上記押圧荷重を効果的に低減して上記残留応力を低減できるから、伝動部材は、その残留応力が高くなることに因る遅れ破壊の発生を未然に効果的に防止可能となる。

しかも、径方向位置決め面の溶接部側の内端と溶接部とを軸方向に相互に離間させることで溶接部の軸方向内端部及びその周辺部に発生する残留応力を低減させる径方向空隙部が、位置決め用外周部の一部を径方向位置決め面よりも径方向内方側に後退させることで形成され、径方向位置決め面の溶接部寄りの部分が第１環状凹部に滑らかに連続することで、径方向空隙部が第１環状凹部内と直接連通するので、軸方向位置決め面よりも軸方向で溶接部側に後退した第１環状凹部と、径方向位置決め面よりも径方向内方側に後退する上記径方向空隙部分とを、一繋がりの環状凹面として容易に形成可能となる。

また第２の特徴によれば、前記伝動装置において、前記位置決め凸部の内周面の径方向外方で、ハブ部の、軸方向他方側の側面には、前記押圧荷重を軽減する第２環状凹部が、位置決め凸部に径方向で一部が重なるように設けられており、ハブ部は軸方向の側面のうち一方側の側面のみがフランジ部に溶接される一方、第２環状凹部が軸方向他方側の側面に設けられていて、その第２環状凹部で押圧荷重を軽減することにより、熱収縮に伴いハブ部が引張り力を受けるのに関係して溶接部の軸方向内端部に発生する残留応力を低減可能とする。このようにハブ部の軸方向他方側の側面の特定部位に第２環状凹部を特設するだけの簡単な構造で、上記押圧荷重を効果的に低減して上記残留応力を低減できるから、伝動部材は、その残留応力が高くなることに因る遅れ破壊の発生を未然に効果的に防止可能となる。

また特に第３の特徴によれば、位置決め用外周部の径方向位置決め面よりも軸方向で溶接部側において、位置決め用外周部と位置決め凸部の内周面との相対向面間には、該相対向面の相互を非接触とする径方向空隙部が介在するので、径方向位置決め面の溶接部側の内端と溶接部とを軸方向に離間させることができ、これにより、位置決め凸部が径方向位置決め面より大きな押圧反力を受けても、位置決め凸部の径方向位置決め面当接部分から溶接部までの、軸方向に比較的長い領域で応力分散が図られるため、溶接部の内端及びその近傍に発生する残留応力を効果的に低減可能となる。

また特に第４の特徴によれば、上記径方向空隙部は、位置決め凸部の一部を径方向位置決め面よりも径方向外方側に後退させることで形成されるので、その後退分だけ位置決め凸部内周面と径方向位置決め面との接触面積を減少させ、該内周面が圧縮方向に歪み易くすることで上記押圧反力を吸収可能となって、位置決め凸部での更なる応力分散が図られる。これにより、溶接部の軸方向内端部及びその周辺部での残留応力発生を効果的に低減可能となる。

また特に第５の特徴によれば、第２環状凹部は、位置決め用外周部の径方向位置決め面と軸方向で一部一致するので、位置決め凸部が径方向位置決め面に押圧荷重を及ぼす際に反力が直接作用する位置決め凸部の径方向位置決め面対応部分（特に第２環状凹部と軸方向に一致する部位）が、第２環状凹部の特設によって歪み変形し易くなり、これにより、溶接部内端及びその近傍に発生する残留応力の更なる低減が図られる。

本発明の第１実施形態に係る差動装置を示す要部縦断面図 図１の２部拡大断面図 コンピュータによるシミュレーション解析で求めた、溶接後の冷却完了状態でのデフケースの残留応力分布を示す図２対応断面図 比較例を示す図３対応断面図 第２実施形態に係る差動装置の要部を示す断面図（図２対応図） 第３実施形態に係る差動装置の要部を示す断面図（図２対応図）

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず、第１実施形態を示す図１及び図２において、車両（例えば自動車）のミッションケースＭＣ内には、図示しない動力源（例えば車載のエンジン）からの動力を一対の出力軸としての車軸Ｓ１，Ｓ２に分配して伝達する差動装置１０が収容される。差動装置１０は、伝動装置の一例であって、本実施形態では金属製のデフケース３と、デフケース３に内蔵される差動ギヤ機構２０とを備える。

デフケース３は、内部に差動ギヤ機構２０を収納した中空のケース本体３ｃと、ケース本体３ｃの右側部及び左側部に一体に連設されて第１軸線Ｘ１上に並ぶ第１，第２軸受ボス３ｂ１，３ｂ２と、ケース本体３ｃの外周部に径方向外向きに一体に形成された環状のフランジ部３ｆとを備える。ケース本体３ｃは、概略球体状に形成されており、それの内面３ｃｉは、デフケース３の中心Ｏ回りの球面状に形成される。

そして、第１及び第２軸受ボス３ｂ１，３ｂ２は、それらボス３ｂ１，３ｂ２の外周側において軸受１３，１４を介してミッションケースＭＣに第１軸線Ｘ１回りに回転自在に支持される。また第１及び第２軸受ボス３ｂ１，３ｂ２の内周面には、左右の車軸Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ回転自在に嵌合、支持される。

尚、軸受ボス３ｂ１，３ｂ２と車軸Ｓ１，Ｓ２との嵌合面の一方には、その他方との相対回転に伴いミッションケースＭＣ内の潤滑油をデフケース３内に送り込むねじポンプ作用を発揮し得る螺旋溝１５，１６が設けられる。

デフケース３の上記フランジ部３ｆにはリングギヤＲの内周部即ちハブ部Ｒｂが、後述するように溶接及び圧入（又は嵌合）を組み合わせた固定手段を以て固定される。また図示例のフランジ部３ｆは、ケース本体３ｃの中心Ｏから軸方向一方側（即ち第１軸受ボス３ｂ１側）にオフセット配置されており、そのオフセット方向でケース本体３ｃの外側面とフランジ部３ｆとの間に、上記軸方向一方側を向く環状の窪み３２が形成される。

リングギヤＲは、ヘリカルギヤ（斜歯）状の歯部Ｒａｇを外周に有した短円筒状のリム部Ｒａと、リム部Ｒａより軸方向幅狭に形成されてリム部Ｒａの内周側に一体に連設されたハブＲｂとを有しており、歯部Ｒａｇは、動力源に連なる変速装置の出力部となる駆動ギヤ５０と噛合する。

そして、駆動ギヤ５０からの回転駆動力は、リングギヤＲ及びフランジ部３ｆを介してデフケース３のケース本体３ｃに伝達される。尚、図１において、歯部Ｒａｇは、表示を簡略化するために、歯筋に沿う断面表示とした。

差動ギヤ機構２０は、ケース本体３ｃの中心Ｏで第１軸線Ｘ１と直交する第２軸線Ｘ２上に配置されてケース本体３ｃに支持されるピニオン軸２１と、このピニオン軸２１に回転自在に支持される一対のピニオンギヤ２２，２２と、各ピニオンギヤ２２と噛合し且つ第１軸線Ｘ１回りに回転可能な左右のサイドギヤ２３，２３とを備える。両サイドギヤ２３，２３は、差動ギヤ機構２０の出力ギヤとして機能するものであり、両サイドギヤ２３，２３の内周面には、左右の車軸Ｓ１，Ｓ２の内端部がスプライン嵌合される。

ピニオンギヤ２２及びサイドギヤ２３の各背面は、ケース本体３ｃの球面状をなす内面３ｃｉにそれぞれピニオンギヤワッシャＷｐ及びサイドギヤワッシャＷｓを介して（或いはワッシャを介さずに直接）回転自在に支承される。ケース本体３ｃの内面３ｃｉの少なくともピニオンギヤ支持面及びサイドギヤ支持面となる部位は、デフケース３の鋳造後、後述する作業窓Ｈを通して旋盤等の加工装置により機械加工される。

ピニオン軸２１は、ケース本体３ｃの外周端部に形成されて第２軸線Ｘ２上に延びる一対のピニオン軸支持孔３ｃｈに挿通、保持される。またケース本体３ｃには、ピニオン軸２１の一端部を横切るよう貫通する抜け止めピン１７が挿着（例えば圧入）され、この抜け止めピン１７により、ピニオン軸２１のピニオン軸支持孔３ｃｈからの離脱が阻止される。

そして、駆動ギヤ５０からリングギヤＲを経てデフケース３のケース本体３ｃに伝達された回転駆動力は、差動ギヤ機構２０を介して一対の車軸Ｓ１，Ｓ２に対し差動回転を許容しつつ分配伝達される。尚、差動ギヤ機構２０の差動機能は従来周知であるので、説明を省略する。

またデフケース３は、図１点線で示すように、フランジ部３ｆよりも軸方向他方側（即ち第２軸受ボス３ｂ２側）のケース本体３ｃの側壁に一対の作業窓Ｈを有する。この一対の作業窓Ｈは、第１，第２軸線Ｘ１，Ｘ２を含む仮想平面を挟んでその両側方に対称的に配置、形成される。各作業窓Ｈは、ケース本体３ｃの内面３ｃｉに対する機械加工やケース本体３ｃ内への差動ギヤ機構２０の組付けを許容するための窓であり、その目的に即した十分大きい形状に形成される。

次にデフケース３のフランジ部３ｆにリングギヤＲのハブ部Ｒｂを固定する構造の一例を、図２を併せて参照して説明する。

フランジ部３ｆの外周面は、フランジ部３ｆの軸方向一方側（即ち第１軸受ボス３ｂ１側）の第１側面ｓｆ１より軸方向で内方側に延びていてハブ部Ｒｂ内周の被溶接部Ｂ１が嵌合、溶接される第１外周部Ａ１と、第１外周部Ａ１の軸方向内端に隣接する第２外周部Ａ２とを備える。第２外周部Ａ２と、ハブ部Ｒｂ内周に凹設した空洞形成部Ｂ２との相対向面間には、環状で横断面矩形状の空洞部３０が形成される。尚、第１外周部Ａ１と被溶接部Ｂ１との、溶接前における嵌合は、軽圧入としてもよいし、或いはガタのない嵌合としてもよい。

この空洞部３０には、第１外周部Ａ１とハブ部Ｒｂ（より具体的には被溶接部Ｂ１）との溶接部３ｗの軸方向内端が臨んでいる。そして、空洞部３０は、溶接部３ｗよりも径方向少なくとも外方側に（実施形態では内方側にも）拡がるように形成される。空洞部３０は、溶接部３ｗで発生したガスを外部にスムーズに排出するガス抜き手段として利用可能である。尚、図示例の第２外周部Ａ２は、第１外周部Ａ１より径方向内方側に一段下がっているが、第１外周部Ａ１と面一に連続させてもよい。

更にフランジ部３ｆの外周面は、空洞部３０よりも軸方向他方側（即ち第２軸受ボス３ｂ２側）に位置決め用外周部Ａ３を有しており、この位置決め用外周部Ａ３は、第２外周部Ａ２の軸方向内端から径方向内方側に下がった段状に形成される。そして、この位置決め用外周部Ａ３には、ハブ部Ｒｂ内周に径方向内向きに突設した位置決め凸部Ｂ３を係合させる。その係合により、ハブ部Ｒｂがフランジ部３ｆに対し径方向及び軸方向に各々、位置決めされる。

その位置決めのために、位置決め用外周部Ａ３は、ハブ部Ｒｂをフランジ部３ｆに対し径方向に位置決めするよう位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉを軸方向に圧入させる径方向位置決め面Ａ３ｒと、ハブ部Ｒｂをフランジ部３ｆに対し軸方向に位置決めするよう位置決め凸部Ｂ３の、第１外周部Ａ１側の側面Ｂ３ｓを当接させる軸方向位置決め面Ａ３ａとを有する。尚、径方向位置決め面Ａ３ｒと位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉとの関係は、上記圧入に代えて、ガタのない嵌合としてもよい。

その軸方向位置決め面Ａ３ａは、第２外周部Ａ２の軸方向内端より、第１軸線Ｘ１と直交する仮想平面上で径方向内方側に延びている。また径方向位置決め面Ａ３ｒは、第１軸線Ｘ１回りの円筒面状に形成されていて、フランジ部３ｆの軸方向他方側（即ち第２軸受ボス３ｂ２側）の第２側面ｓｆ２に連続している。

そして、位置決め用外周部Ａ３は、軸方向位置決め面Ａ３ａの径方向内端部と径方向位置決め面Ａ３ｒの軸方向内端部との間を連続して接続する環状凹面４０を有する。次にその環状凹面４０について具体的に説明する。

即ち、位置決め用外周部Ａ３には、第１外周部Ａ１とハブ部Ｒｂとの溶接部３ｗの熱収縮に伴いハブ部Ｒｂが径方向内方側に引張り力を受けることで位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面Ａ３ｒを押す押圧荷重による応力を軽減するための第１環状凹部Ｇ１が設けられる。この第１環状凹部Ｇ１は、位置決め用外周部Ａ３において、例えば軸方向位置決め面Ａ３ａの径方向内端に隣接した部分を軸方向位置決め面Ａ３ａよりも軸方向で溶接部３ｗ側に凹むように設けられる。そして、この第１環状凹部Ｇ１の特設が上記押圧荷重による応力を軽減し得るので、上記熱収縮に伴いハブ部Ｒｂが引張り力を受けるのに関係して溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部に発生する残留応力を低減可能とする。

また径方向位置決め面Ａ３ｒよりも軸方向で溶接部３ｗ側において、位置決め用外周部Ａ３と位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉとの相対向面間には、その相対向面相互を非接触とする環状の径方向空隙部Ｃが介在しており、この径方向空隙部Ｃは、上記した環状凹部Ｇ１の内部空間と直接連通する。

而して、径方向空隙部Ｃは、位置決め凸部Ｂ３の一部（即ち軸方向で溶接部３ｗ寄りの部分）Ｂ３ｃを、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも径方向外方側に後退させることで形成される。その上、径方向空隙部Ｃは、位置決め用外周部Ａ３の一部（即ち軸方向で径方向置決め面Ａ３ｒよりも溶接部３ｗ寄りの部分）Ａ３ｃを、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも径方向内方側に後退させることによっても形成されており、上記一部Ａ３ｃと、第１環状凹部Ｇ１とは滑らかに連続していて、全体として比較的幅広で且つ一繋がりの環状凹面４０を形成する。

さらに位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉの径方向外方で、ハブ部Ｒｂの、軸方向他方側の側面ｓｒ２には、前記した溶接部３ｗの熱収縮に伴いハブ部Ｒｂが径方向内方側に引張り力を受けることで位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面Ａ３ｒを押す押圧荷重を軽減する第２環状凹部Ｇ２が、位置決め凸部Ｂ３に径方向で一部が重なるように設けられる。そして、この第２環状凹部Ｇ２の特設にても上記押圧荷重を軽減し得るので、上記熱収縮に伴いハブ部Ｒｂが引張り力を受けるのに関係して溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部に発生する残留応力を更に低減可能とする。

また、ハブ部Ｒｂの軸方向一方側（即ち第１軸受ボス３ｂ１側）の第１側面ｓｒ１には、軸方向内方側に窪んだ略Ｖ字状の環状溝Ｇｒが、その環状溝Ｇｒと空洞部３０との軸方向位置を一部一致させるように（従って十分深く）凹設される。しかもハブ部Ｒｂは、特に図２に明示したように環状溝Ｇｒを横切る横断面（換言すれば第１軸線Ｘ１を含む横断面）で見て、空洞部３０及び溶接部３ｗと、環状溝Ｇｒとで挟まれた部分の途中が僅かに括れた括れ部Ｒｂｋに形成される。

次に第１実施形態の作用を説明する。

デフケース３は、金属材料（例えばアルミ、アルミ合金、鋳鉄等）で鋳造成形されるものであり、その鋳造後にデフケース３の内面及び外面の所定部位（例えばケース本体３ｃの内面３ｃｉ、軸受ボス３ｂ１，３ｂ２の内外周、フランジ部３ｆ、ピニオン軸支持孔３ｃｈ等）が機械加工される。

その機械加工の終了したデフケース３内に、差動ギヤ機構２０の各要素が作業窓Ｈを通して組み入れられると共に、そのデフケース３のフランジ部３ｆに対して、予め歯部Ｒａｇを形成加工したリングギヤＲのハブ部Ｒｂの内周部が、圧入及び溶接を併用して結合される。

次にそのリングギヤＲの結合作業について説明する。先ず、リングギヤＲのハブ部Ｒｂの被溶接部Ｂ１をフランジ部３ｆの第１外周部Ａ１に嵌合させると共に、ハブ部Ｒｂの位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉを第３外周部Ａ３の径方向位置決め面Ａ３ｒに圧入させ、且つ位置決め凸部Ｂ３の内側面Ｂ３ｓを第３外周部Ａ３の軸方向位置決め面Ａ３ａに当接させる。これにより、フランジ部３ｆに対するハブ部Ｒｂの径方向及び軸方向の各位置決めが行われる。

しかる後に、ハブ部Ｒｂの被溶接部Ｂ１とフランジ部３ｆの第１外周部Ａ１との嵌合部を溶接する。この溶接作業は、例えば、図２に鎖線で示すように、フランジ部３ｆの第１外周部Ａ１と、ハブ部Ｒｂの被溶接部Ｂ１との嵌合部外端に向けて溶接用レーザトーチＴからレーザを照射し、且つその照射部位を該嵌合部外端の全周に亘り徐々に移動させるようにして行われる。

かくして、デフケース３のフランジ部３ｆにリングギヤＲのハブ部Ｒｂの内周部が、圧入及び溶接を併用して定位置で強固に結合される。

ところで図４には、本発明の技術的特徴（第１，第２環状凹部Ｇ１，Ｇ２）を有しない比較例が示される。このものでは、伝動ケース（伝動部材）としてのデフケース３におけるフランジ部３ｆと、リングギヤＲのハブ部Ｒｂとの溶接部３ｗが溶接時に熱膨張し、その溶接後に熱収縮することにより、特にハブ部Ｒｂはフランジ部３ｆから、溶接部３ｗ側即ち径方向内方側へ大きな引張力を受ける。その引張力は、ハブ部Ｒｂ内周の位置決め凸部Ｂ３をフランジ部３ｆの位置決め用外周部Ａ３に押圧させるが、位置決め凸部Ｂ３の変位は位置決め用外周部Ａ３で強固に規制されるため、ハブ部Ｒｂの引張り元である溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部分に比較的高い残留応力が発生する傾向がある（図４の残留応力分布を参照）。

これに対し、本実施形態によれば、位置決め用外周部Ａ３には、溶接部３ｗの熱収縮に伴いハブ部Ｒｂが上記引張り力を受けることで位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面Ａ３ｒを押す押圧荷重による応力を軽減する第１環状凹部Ｇ１が、軸方向位置決め面Ａ３ａよりも軸方向で溶接部３ｗ側に凹むよう設けられる。即ち、この第１環状凹部Ｇ１により、溶接部３ｗを挟んでハブ部Ｒｂと引張り合うフランジ部３ｆの剛性を多少とも低下させ、上記押圧荷重が作用した径方向位置決め面Ａ３ｒから位置決め用外周部Ａ３を経て溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ側に伝達される力が第１環状凹部Ｇ１で軽減されることで、上記押圧荷重による溶接部３ｗ付近での応力が低減される。これにより、図３でも明らかなように、比較例で顕著であった溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部での残留応力を低減可能としている。

さらに位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉの径方向外方で、ハブ部Ｒｂの、軸方向他方側の側面ｓｒ２には、溶接部３ｗの熱収縮に伴い位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面Ａ３ｒを押す押圧荷重を軽減する第２環状凹部Ｇ２が、位置決め凸部Ｂ３に径方向で一部が重なるように設けられる。即ち、この第２環状凹部Ｇ２により、位置決め凸部Ｂ３の剛性を多少とも低下させ、延いては上記押圧荷重を軽減することができ、これにより、図３でも明らかなように、比較例で顕著であった溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部での残留応力を更に低減可能となる。

しかも、第２環状凹部Ｇ２は、径方向位置決め面Ａ３ｒと軸方向で一部一致した位置に在る。そのため、位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面Ａ３ｒに上記押圧荷重を及ぼす際に反力が直接作用する位置決め凸部Ｂ３の径方向位置決め面対応部分（特に第２環状凹部Ｇ２と軸方向に一致する部位）が、第２環状凹部Ｇ２の特設によって歪み変形し易くなるから、溶接部３ｗの内端部３ｗｅ及びその周辺部に発生する残留応力の更なる低減が図られる。

以上の結果、デフケース３は、フランジ部３ｆ、特に溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部で残留応力が高くなることに因る遅れ破壊の発生を未然に効果的に防止可能となる。

また本実施形態では、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも軸方向で溶接部３ｗ側において、位置決め用外周部Ａ３と位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉとの相対向面間には、その相対向面相互を非接触とする環状の径方向空隙部Ｃが介在するので、径方向位置決め面Ａ３ｒの溶接部３ｗ側の内端と溶接部３ｗとを軸方向に相互に離間させることができる。これにより、位置決め凸部Ｂ３が径方向位置決め面３Ａｒより大きな押圧反力を受けても、位置決め凸部Ｂ３の径方向位置決め面当接部分から溶接部３ｗまでの、軸方向に比較的長い領域で応力分散が図られることとなり、溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部に発生する残留応力を効果的に低減可能となる。

また特に上記径方向空隙部Ｃは、位置決め凸部Ｂ３の一部（即ち軸方向で溶接部３ｗ寄りの部分）Ｂ３ｃを、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも径方向外方側に後退させることで形成されており、その後退分だけ位置決め凸部Ｂ３の内周面Ｂ３ｉと径方向位置決め面Ａ３ｒとの接触面積を減少させ、該内周面Ｂ３ｉが圧縮方向に歪み易くすることで上記押圧反力を吸収可能となって、位置決め凸部Ｂ３での更なる応力分散が図られる。これにより、溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅ及びその周辺部での残留応力発生を効果的に低減可能となる。

しかも上記径方向空隙部Ｃは、位置決め用外周部Ａ３の一部（即ち軸方向で径方向置決め面Ａ３ｒよりも溶接部３ｗ寄りの部分）Ａ３ｃを、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも径方向内方側に後退させることでも形成されていて、第１環状凹部Ｇ１内と直接連通する。これにより、軸方向位置決め面Ａ３ａよりも軸方向で溶接部３ｗ側に後退した第１環状凹部Ｇ１と、径方向位置決め面Ａ３ｒよりも径方向内方側に後退した径方向空隙部分Ｃ（特に位置決め用外周部Ａ３の、径方向置決め面Ａ３ｒよりも凹んだ一部Ａ３ｃ）とを、一繋がりの環状凹面４０として容易に形成可能となる。

次に図５を参照して、第２実施形態を説明する。第１実施形態では、ハブ部Ｒｂの第１側面ｓｒ１に比較的深く凹設した環状溝Ｇｒが略Ｖ字状に形成され、環状溝Ｇｒを横切る横断面で見てハブ部Ｒｂの、空洞部３０及び溶接部３ｗと環状溝Ｇｒとで挟まれた部分の途中が僅かに括れたものを示したが、第２実施形態では、ハブ部Ｒｂの第１側面ｓｒ１に凹設した環状溝Ｇｒ′が第１実施形態よりも更に深く形成される。

しかもその環状溝Ｇｒ′の一方側（径方向内方側）の内側面６０は、第１側面ｓｒ１に連なる開放側半部の内側面６１がテーパ状に面取りされ、また閉塞側半部の内側面６２が第１軸線Ｘ１回りの円筒面に形成される。

従って、リングギヤＲの強度アップを図るために環状溝Ｇｒ′の他方側（径方向外方側）の内側面７０側で肉厚を増加させたとしても、上記閉塞側半部の内側面６２を特に円筒面としたことで、これと内側面７０との間の径方向空隙を十分に確保可能となる。よって、環状溝Ｇｒ′は、これの底部に必要なアール面を加工可能としつつ十分深く形成可能となる。しかもハブ部Ｒｒは、環状溝Ｇｒ′の閉塞側半部の内側面６２と空洞部３０とに挟まれた部分が、軸方向に延びる括れ部Ｒｂｋ′となる。その括れ部Ｒｂｋの最小肉厚ｔ_MIN は、溶接部３ｗの軸方向長さ以下に設定され、また空洞部３０の、径方向及び軸方向の各最大幅よりも小さく設定される。

而して、この括れ部Ｒｂｋ′の特設によれば、ハブ部Ｒｂの溶接部３ｗ周辺部の剛性を適度に弱めることができて撓み易くしているため、溶接部３ｗの熱収縮に因りフランジ部３ｆの溶接部３ｗ及びその周辺部に発生する残留応力を更に効果的に低減可能となる。

第２実施形態のその他の構造は、第１実施形態と基本的に同様であるので、第２実施形態の各構成要素には、これと対応する第１実施形態の構成要素と同じ参照符号を付すに止め、これ以上の構造説明は省略する。そして、第２実施形態でも、第１実施形態と基本的に同様の作用効果を達成可能である。

次に図６を参照して、第３実施形態を説明する。第３実施形態では、ハブ部Ｒｂの第１側面ｓｒ１に凹設した環状溝Ｇｒが第１実施形態よりも浅く、横断面円弧状に形成される点で相違する。

第３実施形態のその他の構造は、第１実施形態と基本的に同様であるので、第３実施形態の各構成要素には、これと対応する第１実施形態の構成要素と同じ参照符号を付すに止め、これ以上の構造説明は省略する。そして、第３実施形態でも、第１実施形態と基本的に同様の作用効果を達成可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、伝動装置としての差動装置１０を車両用差動装置、特に左右の駆動車輪間の差動装置として実施したものを示したが、本発明では、差動装置１０を前後の駆動車輪間の差動装置として実施してもよく、或いはまた車両以外の種々の機械装置における差動装置として実施してもよい。

さらに差動装置以外の伝動装置（例えば減速装置、増速装置、変速装置等）に本発明を適用してもよく、その場合は、その伝動装置のトルク伝達を担う回転ケース又は回転部材が伝動ケース又は伝動部材となる。

また前記実施形態では、リングギヤＲの歯部Ｒａｇをヘリカルギヤとしたものを示したが、本発明のリングギヤは、駆動ギヤ５０との噛合により第１軸線Ｘ１に沿う方向のスラスト荷重を受ける歯形状の他のギヤ（例えばベベルギヤ、ハイポイドギヤ等）であってもよい。或いはまた、駆動ギヤ５０との噛合により上記スラスト荷重を受けない歯形状のギヤ（例えばスパーギヤ）でもよい。

また前記実施形態では、デフケース３のフランジ部３ｆに対し、予め歯部Ｒａｇを形成加工したリングギヤＲのハブ部Ｒｂを結合するようにしたものを示したが、歯部Ｒａｇ形成前のリングギヤＲをハブ部Ｒｂに結合した後で歯部Ｒａｇを形成加工するようにしてもよい。

また前記実施形態では、フランジ部３ｆとハブ部Ｒｂ間の溶接にレーザ溶接を採用したものを例示したが、本発明では、その他の溶接手法（例えば、電子ビーム溶接等）を用いてもよい。

また前記実施形態では、第１，第２環状凹部Ｇ１，Ｇ２を両方とも具備したものを示したが、第１，第２環状凹部Ｇ１，Ｇ２のうちの何れか一方だけを設けた場合でも、一定の効果（即ち溶接部３ｗの軸方向内端部３ｗｅに発生する残留応力を低減可能とした効果）が得られることが確認された。従って、第１，第２環状凹部Ｇ１，Ｇ２のうちの何れか一方だけを具備した別の実施形態の実施も可能である。

Ａ１，Ａ２・・第１，第２外周部
Ａ３・・・・・位置決め用外周部
Ａ３ａ・・・・位置決め用外周部の軸方向位置決め面
Ａ３ｃ・・・・位置決め用外周部の一部
Ａ３ｒ・・・・位置決め用外周部の径方向位置決め面
Ｂ３・・・・・位置決め凸部
Ｂ３ｃ・・・・位置決め凸部の一部
Ｂ３ｉ・・・・位置決め凸部の内周面
Ｂ３ｓ・・・・位置決め凸部の側面
Ｃ・・・・・・径方向空隙部
Ｇ１，Ｇ２・・第１，第２環状凹部
Ｒ・・・・・・リングギヤ
Ｒｂ・・・・・ハブ部
ｓｆ１・・・・フランジ部の軸方向一方側の側面としての第１側面
ｓｒ２・・・・ハブ部の軸方向他方側の側面としての第２側面
３・・・・・・伝動部材としてのデフケース
３ｆ・・・・・フランジ部
３ｗ・・・・・溶接部
３ｗｅ・・・・溶接部の軸方向内端部
１０・・・・・伝動装置としての差動装置

Claims (5)

1. 径方向外向きのフランジ部（３ｆ）を外周に有して回転可能な伝動部材（３）と、前記フランジ部（３ｆ）を囲繞するハブ部（Ｒｂ）を内周に有したリングギヤ（Ｒ）とを備えており、前記フランジ部（３ｆ）の外周面が、該フランジ部（３ｆ）の軸方向一方側の側面（ｓｆ１）より軸方向で内方側に延びていて前記ハブ部（Ｒｂ）の内周面が嵌合、溶接される第１外周部（Ａ１）と、前記第１外周部（Ａ１）よりも軸方向他方側で前記ハブ部（Ｒｂ）の内周面に突設した位置決め凸部（Ｂ３）が係合する位置決め用外周部（Ａ３）とを少なくとも有する伝動装置において、
   前記位置決め用外周部（Ａ３）は、前記ハブ部（Ｒｂ）を前記フランジ部（３ｆ）に対し径方向に位置決めするよう前記位置決め凸部（Ｂ３）の内周面（Ｂ３ｉ）を嵌合又は圧入させる径方向位置決め面（Ａ３ｒ）と、前記ハブ部（Ｒｂ）を前記フランジ部（３ｆ）に対し軸方向に位置決めするよう前記位置決め凸部（Ｂ３）の、前記第１外周部（Ａ１）側の側面（Ｂ３ｓ）を当接させる軸方向位置決め面（Ａ３ａ）とを少なくとも有し、
   前記位置決め用外周部（Ａ３）には、前記第１外周部（Ａ１）と前記ハブ部（Ｒｂ）との溶接部（３ｗ）の熱収縮に伴い該ハブ部（Ｒｂ）が径方向内方側に引張り力を受けることで前記位置決め凸部（Ｂ３）が前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）を押す押圧荷重による応力を軽減する第１環状凹部（Ｇ１）が、少なくとも前記軸方向位置決め面（Ａ３ａ）よりも軸方向で前記溶接部（３ｗ）側に凹むように設けられ、
   更に前記位置決め用外周部（Ａ３）には、前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）の前記溶接部（３ｗ）側の内端と前記溶接部（３ｗ）とを軸方向に相互に離間させることで前記溶接部（３ｗ）の軸方向内端部（３ｗｅ）及びその周辺部に発生する残留応力を低減させる径方向空隙部（Ｃ）が、前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）の前記溶接部（３ｗ）寄りの部分（Ａ３ｃ）を該径方向位置決め面（Ａ３ｒ）よりも径方向内側に後退させることで形成され、
   前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）の前記溶接部（３ｗ）寄りの部分（Ａ３ｃ）が前記第１環状凹部（Ｇ１）に滑らかに連続することで、前記径方向空隙部（Ｃ）と前記第１環状凹部（Ｇ１）内とが直接連通して、全体として一繋がりの空間としての環状凹面（４０）が形成され、この環状凹面（４０）が前記押圧荷重による応力を軽減することで、前記熱収縮に伴い前記ハブ部（Ｒｂ）が前記引張り力を受けるのに関係して前記溶接部（３ｗ）の軸方向内端部（３ｗｅ）に発生する残留応力を低減可能としたことを特徴とする伝動装置。
2. 径方向外向きのフランジ部（３ｆ）を外周に有して回転可能な伝動部材（３）と、前記フランジ部（３ｆ）を囲繞するハブ部（Ｒｂ）を内周に有したリングギヤ（Ｒ）とを備えており、前記フランジ部（３ｆ）の外周面が、該フランジ部（３ｆ）の軸方向一方側の側面（ｓｆ１）より軸方向で内方側に延びていて前記ハブ部（Ｒｂ）の内周面が嵌合、溶接される第１外周部（Ａ１）と、前記第１外周部（Ａ１）よりも軸方向他方側で前記ハブ部（Ｒｂ）の内周面に突設した位置決め凸部（Ｂ３）が係合する位置決め用外周部（Ａ３）とを少なくとも有する伝動装置において、
   前記位置決め用外周部（Ａ３）は、前記ハブ部（Ｒｂ）を前記フランジ部（３ｆ）に対し径方向に位置決めするよう前記位置決め凸部（Ｂ３）の内周面（Ｂ３ｉ）を嵌合又は圧入させる径方向位置決め面（Ａ３ｒ）と、前記ハブ部（Ｒｂ）を前記フランジ部（３ｆ）に対し軸方向に位置決めするよう前記位置決め凸部（Ｂ３）の、前記第１外周部（Ａ１）側の側面（Ｂ３ｓ）を当接させる軸方向位置決め面（Ａ３ａ）とを少なくとも有し、
   前記位置決め凸部（Ｂ３）の内周面（Ｂ３ｉ）の径方向外方で、前記ハブ部（Ｒｂ）の、前記軸方向他方側の側面（ｓｒ２）には、前記第１外周部（Ａ１）と前記ハブ部（Ｒｂ）との溶接部（３ｗ）の熱収縮に伴い該ハブ部（Ｒｂ）が径方向内方側に引張り力を受けることで前記位置決め凸部（Ｂ３）が前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）を押す押圧荷重を軽減する第２環状凹部（Ｇ２）が、前記位置決め凸部（Ｂ３）に径方向で一部が重なるように設けられており、
   前記ハブ部（Ｒｂ）は、軸方向の側面のうち一方側の側面（ｓｆ１）のみが前記フランジ部（３ｆ）に溶接される一方、前記第２環状凹部（Ｇ２）が前記軸方向他方側の側面（ｓｒ２）に設けられていて、該第２環状凹部（Ｇ２）で前記押圧荷重を軽減することにより、前記熱収縮に伴い前記ハブ部（Ｒｂ）が前記引張り力を受けるのに関係して前記溶接部（３ｗ）の軸方向内端部（３ｗｅ）に発生する残留応力を低減可能としたことを特徴とする伝動装置。
3. 前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）よりも軸方向で前記溶接部（３ｗ）側において、前記位置決め用外周部（Ａ３）と前記位置決め凸部（Ｂ３）の内周面（Ｂ３ｉ）との相対向面間には、該相対向面の相互を非接触とする径方向空隙部（Ｃ）が介在することを特徴とする、請求項２に記載の伝動装置。
4. 前記径方向空隙部（Ｃ）は、前記位置決め凸部（Ｂ３）の一部（Ｂ３ｃ）を前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）よりも径方向外方側に後退させることで形成されることを特徴とする、請求項３に記載の伝動装置。
5. 前記第２環状凹部（Ｇ２）は、前記径方向位置決め面（Ａ３ｒ）と軸方向で一部一致していることを特徴とする、請求項２に記載の伝動装置。

Images