KR20120080254A

KR20120080254A - 용접 구조 및 용접 방법

Info

Publication number: KR20120080254A
Application number: KR1020127014903A
Authority: KR
Inventors: 게이스께 우찌다; 신고 이와따니; 다까히또 엔도; 고 구라모또; 준 가미따께; 히로까즈 쯔네까와
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-07-16
Also published as: EP2468447B1; US20120295125A1; JP5234185B2; EP2468447A1; CN102652047B; WO2011089704A1; JPWO2011089704A1; EP2468447A4; US9239104B2; KR101344562B1; CN102652047A

Abstract

본원은, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있는 용접 구조 및 용접 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 따라서, 본 발명의 일 형태는, 제1 부재와 제2 부재를 용접에 의해 접합하는 용접 구조에 있어서, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재와 접합되는 제2 부재 접합부를 구비하고, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재와 접합되는 제1 부재 접합부를 구비하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 배열된 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 교차하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부가 접합되는 접합면에 있어서의 적어도 상기 제2 방향의 양단부에 용접부가 설치되고, 상기 제1 부재는, 상기 제1 방향에서 상기 접합면으로부터 순서대로, 상기 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 접속하는 연결부가 배열되고, 상기 제1 방향에 수직한 제3 방향에서, 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 연결부의 치수보다도 크게 형성되어 있다.

Description

용접 구조 및 용접 방법 {WELDED STRUCTURE AND WELDING METHOD}

본 발명은, 예를 들어, 자동차의 차동 장치(디퍼런셜 기어)에 있어서의 디퍼렌셜 케이스와 링 기어 등의 복수의 부재를 용접으로 접합한 용접 구조 및 용접 방법에 관한 것이다.

복수의 부재를 용접으로 접합한 용접 구조의 일례로서, 예를 들어, 자동차의 차동 장치(이하, 디퍼런셜 기어라고 함)에 있어서의 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접 구조가 있다. 도 11은, 종래의 디퍼렌셜 케이스(100)와 링 기어(102)의 용접 구조의 종래 예를 나타내고 있다. 링 기어(102)의 이부(102a)에 하이포이드 기어를 형성하고 있다. 도 11의 종래예에서는, 디퍼렌셜 케이스(100)에 있어서의 링 기어(102)와의 접합면에 홈(104)을 설치하고 있다. 그리고 이에 의해, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 도시한 방향으로 작용하는 하중에 의해 발생하는 용접 비드(105)의 압축 및 전단 응력의 용접 비드 단부(105a)로의 응력 집중을 저감하고 있다.

그러나, 링 기어(106)의 이부(106a)에 헬리컬 기어를 형성한 도 12에 나타낸 바와 같은 종래예에서는, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 실선의 화살표와 파선의 화살표로 각각 도시한 방향으로 하중이 반복해 작용한다. 그렇게 되면, 디퍼렌셜 케이스(108)와 링 기어(106)의 접합면에 있어서의 링 기어(106)의 중심축 방향(도면의 상하 방향)의 양단부에는, 압축 응력과 인장 응력이 반복해 발생한다. 도 12의 종래예에서는, 디퍼렌셜 케이스(108)와 링 기어(106)의 접합면에 있어서 링 기어(106)의 중심축 방향의 편측으로부터만 용접 비드(109)를 형성하고 있다. 그로 인해, 용접 비드(109)의 단부에 큰 압축 응력과 인장 응력이 반복해 작용하여, 용접 강도가 불충분해질 우려가 있다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(108)에 있어서의 링 기어(106)와의 접합면에 홈(110)을 설치했다고 해도, 용접 비드(109)의 홈(110)측의 단부의 응력을 경감하는 효과를 얻을 수는 없다.

여기서, 특허문헌 1에는, 소 기어 부재와 대 기어 부재 사이에 플랜지 부재를 배치하고, 대 기어 부재와 플랜지 부재의 접합에 있어서, 플랜지 부재의 외주부를 대 기어 부재의 내주면에 접촉시켜서, 대 기어 부재의 중심축 방향의 양측으로부터 용접하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평10-231918호 공보

특허문헌 1의 기술에 있어서, 대 기어 부재의 이부에 헬리컬 기어를 형성한 경우에는, 양쪽의 용접 비드의 단부에 압축 응력과 인장 응력이 반복해 발생한다. 그러나, 대 기어 부재의 굽힘 강성이 작은 경우에는, 용접 강도가 부족할 우려가 있다. 또한, 대 기어 부재의 중심축 방향의 양측으로부터 용접할 때에, 용접 시에 용접 비드 내에 발생하는 가스의 대부분이 그대로 용접 비드 내에 잔류해 버린다. 그로 인해, 용접 후에 용접 비드 내에 가스의 대부분이 잔류해 버려 블로우 홀이 발생할 우려가 있다. 따라서, 용접 품질이 저하할 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있는 용접 구조 및 용접 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 일 형태는, 제1 부재와 제2 부재를 용접에 의해 접합하는 용접 구조에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 제2 부재와 접합되는 제2 부재 접합부를 구비하고, 상기 제2 부재는, 상기 제1 부재와 접합되는 제1 부재 접합부를 구비하고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 배열된 방향을 제1 방향, 상기 제1 방향에 교차하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부가 접합되는 접합면에 있어서의 적어도 상기 제2 방향의 양단부에 용접부가 설치되고, 상기 제1 부재는, 상기 제1 방향에서 상기 접합면으로부터 순서대로, 상기 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 접속하는 연결부가 배열되고, 상기 제1 방향에 수직한 제3 방향에서, 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 연결부의 치수보다도 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 형태에 따르면, 제2 부재 접합부의 굽힘 강성이 향상되고, 용접부에 작용하는 응력이 저감하므로, 용접 강도가 향상된다.

또한, 제2 부재 접합부에 있어서의 연결부로부터 돌출된 부분에 있어서, 열용량이 저감하여, 강성이 저하하므로, 당해 돌출한 부분은 온도 변화에 대하여 팽창 수축하기 쉬워진다. 그로 인해, 용접을 행할 때에 용접부의 균열을 억제할 수 있으므로, 용접 품질이 향상된다.

또한, 접합면에는, 다른 방향을 향하는 복수의 면이 접속되어 형성된 면도 포함된다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 대하여 상기 제3 방향에 평행한 방향으로 외력이 작용하는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 외력이 제3 방향에 평행한 방향으로 작용하면, 외력이 작용하는 방향과 평행한 방향에 있어서 제2 부재 접합부의 치수가 연결부의 치수보다도 크게 형성되게 된다. 그로 인해, 굽힘 모멘트에 대한 제2 부재 접합부의 굽힘 강성이 향상하므로, 용접 강도가 확실하게 향상된다.

또한, 제2 부재 접합부의 단면 계수가 확대되므로, 용접부의 용입 깊이를 그다지 크게 하지 않아도 용접 강도를 확보할 수 있다. 그로 인해, 용접 시의 입열을 저감할 수 있으므로, 용접 변형의 저감과 용접 설비 비용의 저감을 도모할 수 있다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제3 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수는 상기 제1 부재 접합부의 치수보다도 작은 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 용접 시에 제2 부재 접합부와 제1 부재 접합부의 단차에 용접 와이어를 따르게 해서 공급함으로써, 용접 와이어의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

본발명의 일 형태로서, 상기 제3 방향에 있어서의 상기 제2 부재 접합부의 양단부면의 적어도 어느 한쪽의 단부면이 상기 제1 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 위치 결정 지그를 평탄 형상으로 형성된 단부면에 접촉시켜 제1 부재를 위치 결정할 수 있으므로, 위치 결정 정밀도가 향상된다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부 사이에 설치된 공동부를 갖고, 상기 용접부는, 상기 접합면에 있어서의 상기 제2 방향의 양단부와 상기 공동부 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 용접 시에 발생할 수 있는 가스를 공동부로 배출할 수 있으므로, 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 용접 후의 냉각 시에 있어서, 제1 부재와 제2 부재의 접합 부분의 경계에 용접 강도를 저하시키는 응력이 잔류하기 어렵기 때문에, 용접 강도와 용접 품질이 향상된다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재는, 외부와 상기 공동부 사이를 관통하는 관통 구멍을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 용접 시에 공동부 내에 배출되는 가스가 관통 구멍으로부터 빠지므로, 용접부에 구멍이 형성되는 것이 방지된다. 또한, 관통 구멍으로부터 공동 내를 관찰함으로써, 공동부까지 관통하도록 용접한 것을 확인할 수 있으므로, 용접 품질이 향상된다. 또한, 용접 후의 냉각 시에 발생할 수 있는 공동부 내의 결로에 의한 물방울이 관통 구멍으로부터 빠지기 때문에, 용접부의 부식을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제2 부재는, 상기 제1 부재보다도 용융 시에 발생하는 가스의 양이 많은 부재이며, 상기 용접부는, 상기 접합면에 대하여 상기 제1 부재측에 경사진 방향을 따라서 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 용접 시에 있어서, 용융 시에 발생하는 가스의 양이 많은 제2 부재의 용융량을 저감할 수 있으므로, 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재는, 상기 제1 방향을 직경 방향으로 하고 상기 제3 방향을 중심축 방향으로 하는 환형상 부재인 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 환형상 부재인 제1 부재와 제2 부재의 용접에 있어서, 용접 강도와 용접 품질이 향상된다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재는, 상기 직경 방향에서 상기 연결부의 외주에 접속하는 비 접합부를 구비하고, 상기 중심축 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 비 접합부의 치수보다도 작게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 제1 부재를 회전했을 때에, 제1 부재의 주위에 존재하는 유체와 제1 부재 사이에서 발생하는 교반 저항을 저하시킬 수 있다. 또한, 제1 부재의 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재의 내주면 또는 상기 제2 부재의 상기 제1 부재 접합부에 있어서의 상기 내주면과의 접촉면의 어느 한쪽의 면에, 상기 내주면과 상기 접촉면 사이에 압입 여유을 가지고 끼워 맞추게 하는 압입부를 갖는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 제2 부재가 제1 부재에 압입되고, 또는, 제1 부재가 제2 부재에 압입되므로, 용접 시에 있어서 제1 부재와 제2 부재의 위치를 유지할 수 있다. 그로 인해, 용접 변형을 저감할 수 있다. 또한, 예를 들어 레이저 용접에 있어서, 접합면에 있어서의 제2 방향의 양단부측으로부터의 용접, 즉, 2 방향으로부터의 용접을 행할 경우에, 조사된 레이저 광은 압입부에 차단된다. 그로 인해, 한쪽으로부터 레이저 광을 조사함으로써 이미 설치된 용접부를, 다른 쪽으로부터 조사한 레이저 광에 의해 재가열하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기의 2 방향으로부터의 용접을 동시에 행하는 경우라도, 2 방향으로부터 조사되는 레이저 광끼리가 간섭하지 않는다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제1 부재는 디퍼런셜 기어의 링 기어이며, 상기 제2 부재는 상기 디퍼런셜 기어의 하우징 부재인 디퍼렌셜 케이스인 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 있어서, 링 기어에 외력이 작용해도, 용접부의 응력을 저감하고, 또한, 용접부 근방의 균열과 용접부의 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있으므로, 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접부에 있어서의 용접 강도와 용접 품질이 향상된다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 본 발명의 일 형태는, 제1 부재와 제2 부재를 용접에 의해 접합하는 용접 방법에 있어서, 상기 제1 부재에 구비되는 상기 제2 부재에 접합되는 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재에 구비되는 상기 제1 부재에 접합되는 제1 부재 접합부를 접합하기 위해서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 배치하는 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향으로 교차하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재를, 상기 제1 방향에서 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부의 접합면으로부터 순서대로, 상기 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 접속하는 연결부가 배열되고, 상기 제1 방향에 수직한 제3 방향에서, 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 연결부의 치수보다도 커지도록 형성해 두고, 상기 접합면에 있어서의 적어도 상기 제2 방향의 양단부에 용접부가 설치되도록, 상기 접합면에 있어서의 상기 제2 방향의 양단부측으로부터 용접을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제3 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수를 상기 제1 부재 접합부의 치수보다도 작게 해서 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 단차를 형성해 두고, 용접 와이어를 상기 단차를 따르게 해서 공급하면서 용접을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 형태로서, 상기 제3 방향에 있어서의 상기 제2 부재 접합부의 양단부면의 적어도 어느 한쪽의 단부면을 상기 제1 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성해 두고, 평탄 형상으로 형성된 상기 단부면에 지그를 접촉시켜 상기 제1 부재의 위치 결정을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 용접 구조 및 용접 방법에 따르면, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접 구조의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접부의 확대도이다.
도 4는 용접 시에 있어서의 돌출 부분의 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 위치 결정 지그에 의해 링 기어의 위치 결정을 행하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 6은 미 용접부에 압축 응력이 집중해서 발생한 모습을 도시하는 도면이다.
도 7은 실시예 2를 도시하는 도면이다.
도 8은 실시예3을 도시하는 도면이다.
도 9는 실시예4를 도시하는 도면이다.
도 10은 실시예 5를 도시하는 도면이다.
도 11은 하이포이드 기어의 링 기어를 사용한 종래 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 헬리컬 기어의 링 기어를 사용한 종래 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 구체화한 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, 디퍼런셜 기어에 있어서의 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접 구조를 예로 든다.

〔제1 실시예〕

우선, 본 실시예의 용접 구조의 개요에 대해서 설명한다.

도 1은, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 용접 구조의 평면도이며, 디퍼렌셜 케이스(10)에 대해서는 링 기어(12)와의 접합부의 근방만을 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 환형상의 링 기어(12)의 내주측에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입함으로써, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)를 용접에 의해 접합하고 있다. 그리고, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)를 용접에 의해 접합했을 때에 설치된 용접부인 제1 용접 비드(14)가, 링 기어(12)의 내주를 따라 환형상으로 설치되어 있다. 여기서, 디퍼렌셜 케이스(10)는, 청구의 범위에 있어서의 「제2 부재」의 일예이다. 또한, 링 기어(12)는, 청구의 범위에 있어서의 「제1 부재」의 일례이다. 또한, 본 실시예에서는, 링 기어(12)의 중심축 S 방향(도 1에 있어서 지면의 수직 방향, 링 기어(12)의 직경 방향과 수직으로 교차하는 방향)에 대해서, 링 기어(12)를 사이에 둔 양측의 2방향으로부터 용접을 행하고 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 도 1에 나타내는 면과는 반대측의 면에 있어서 용접부인 제2 용접 비드(38)(도3 참조)가, 제1 용접 비드(14)와 마찬가지로, 링 기어(12)의 내주를 따라 환형상으로 설치되어 있다.

디퍼렌셜 케이스(10)는, 그 내부에 드라이브 샤프트(도시 생략)로의 동력 전달 부재(피니언 샤프트, 피니언 기어, 사이드 기어 등)가 설치된 하우징 부재이다. 또한, 링 기어(12)는, 엔진(도시 생략)으로부터의 동력을 전달하는 도시하지 않은 드라이브 피니언과 맞물리는 기어 부재이다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 재질은 주철이며, 링 기어(12)의 재질은 강이다.

도 2는 도 1의 A-A 단면도이며, 도 3은 도 2에 있어서의 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 접합부의 확대도이다.

도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)가 링 기어(12)의 직경 방향(제1 방향)으로 배열되어 있다. 또한, 링 기어(12)의 중심축 S 방향은, 링 기어(12)의 직경 방향과 수직으로 교차하는 방향(제3 방향)이다. 본 실시예에서는, 접합면(25)에 있어서의 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)가 설치되는 방향(제2 방향)은, 링 기어(12)의 직경 방향과 수직으로 교차하는 방향(제3 방향, 중심축 S 방향)과 일치하고 있다.

디퍼렌셜 케이스(10)에는, 링 기어(12)와 접합되는 기어 접합부(22)가 설치되어 있다. 여기서, 기어 접합부(22)는, 청구의 범위에 있어서의 「제1 부재 접합부」의 일례이며, 디퍼렌셜 케이스(10)의 일부분이다. 즉, 청구의 범위에 있어서, 「제1 부재 접합부」는 「제2 부재」의 일부분이다. 또한, 링 기어(12)에는 디퍼렌셜 케이스(10)와 접합되는 케이스 접합부(20)가 설치되어 있다. 여기서, 케이스 접합부(20)는, 청구의 범위에 있어서의 「제2 부재 접합부」의 일례이며, 링 기어(12)의 일부분이다. 즉, 청구의 범위에 있어서, 「제2 부재 접합부」란 「제1 부재」의 일부분이다. 그리고, 케이스 접합부(20)와 기어 접합부(22)가 접합되는 접합면(25)에 있어서, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양단부 중 한쪽의 단부(27a)로부터 제1 용접 비드(14)가 설치되고, 다른 쪽의 단부(27b)으로부터 제2 용접 비드(38)가 설치되어 있다.

링 기어(12)는, 그 직경 방향에서 접합면(25)으로부터 링 기어(12)의 외주를 향해서 순서대로, 케이스 접합부(20)와, 연결부(18)와, 이부 형성부(16)가 배열되도록 형성되어 있다. 연결부(18)는, 케이스 접합부(20)와 이부 형성부(16)에 접속하고 있고, 케이스 접합부(20)와 이부 형성부(16)를 연결하고 있다. 이부 형성부(16)는, 그 외주에 이부(16a)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 이부(16a)에 헬리컬 기어를 형성하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에는, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)를 용접하기 전에 링 기어(12)의 내주면(12a)과 접촉시키는 접촉면(21)이 설치되어 있다. 이 접촉면(21)에는, 압입부(24)와, 이 압입부(24)의 양측에 제1 홈(26)과 제2 홈(28)이 설치되어 있다.

압입부(24)는, 접촉면(21)에 있어서 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 대략 중심의 위치에 설치되어 있다. 이 압입부(24)는, 링 기어(12)의 내주면(12a)에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입할 때에, 내주면(12a)과 접촉면(21) 사이에 압입 여유를 갖고, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)를 끼워 맞춤시키는 것이다. 또한, 접촉면(21)에 있어서, 제1 홈(26)이나 압입부(24)나 제2 홈(28)을 사이에 두고, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측에 위치하는 면의 부분을 압입부로 해도 된다. 제1 홈(26)과 제2 홈(28)은, 각각 링 기어(12)의 내주면(12a)과의 사이에서 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)를 형성한다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 접촉면(21)에 압입부(24)를 설치하는 대신에, 링 기어(12)의 내주면(12a)에 압입부를 설치해도 된다.

또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에는, 디퍼렌셜 케이스(10)의 외부와 제1 공동부(30) 사이를 관통하는 관통 구멍(34)이 형성되어 있다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 외부와 제2 공동부(32) 사이를 관통하는 관통 구멍을 별도 형성해도 된다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에 관통 구멍을 형성하는 대신에, 또는, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에 관통 구멍을 형성하는 동시에, 링 기어(12)의 케이스 접합부(20)에 관통 구멍을 형성해도 된다.

본 실시예에서는, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 용접을 행함으로써, 각각 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 설치하고 있다. 이 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)는, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)와 링 기어(12)의 케이스 접합부(20)를 용접에 의해 접합시켰을 때의, 접합 부분에 형성된 용접 금속층이다.

제1 용접 비드(14)는 접합면(25)에 있어서의 중심축 S 방향의 단부(27a)와 제1 공동부(30) 사이에 설치되고, 제2 용접 비드(38)는 접합면(25)에 있어서의 중심축 S 방향의 단부(27b)와 제2 공동부(32) 사이에 설치되어 있다. 또한, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)는, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에 있어서의 접촉면(21)에 대하여 각도 α 경사진 방향을 따라서 설치되어 있다.

이상이, 본 실시예의 용접 구조의 개요이다.

다음에, 본 실시예의 용접 구조에 있어서의 특징과 그 작용 효과에 대해서 설명한다.

도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 있어서, 연결부(18)의 치수를 ta, 케이스 접합부(20)에 있어서의 단부면(20a)과 단부면(20b) 사이의 치수를 tb, 이부 형성부(16)의 치수를 tc로 한다.

본 실시예의 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 용접 구조를 갖는 디퍼런셜 기어에서는, 그 실동 시에, 드라이브 피니언(도시 생략)으로부터의 동력 전달에 의해, 이부 형성부(16)에 대하여 링 기어(12)의 중심축 S 방향(도 2에서 굵은 화살표로 나타내는 방향)으로, 스러스트 하중(외력)이 작용한다. 그리고, 이러한 스러스트 하중에 의해, 도 2의 가는 화살표로 나타내는 방향으로 굽힘 모멘트가 작용하면, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)에 있어서 압축 응력 또는 인장 응력이 작용한다.

여기서, 본 실시예에서는, ta<tb로 하고 있다. 이에 의해, 케이스 접합부(20)의 단면 계수가 확대되어 굽힘 강성이 향상된다. 그로 인해, 중심축 S 방향으로 스러스트 하중이 작용해도, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)에 발생하는 압축 응력과 인장 응력이 저감된다. 이와 같이, ta<tb로 함으로써, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 용접 강도가 향상된다.

또한, ta<tb로 함으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이, 링 기어(12)의 케이스 접합부(20)에, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 대해서 연결부(18)로부터 돌출된 돌출 부분(42)을 설치하고 있다. 이 돌출 부분(42)은, 링 기어(12)의 직경 방향의 치수가 작고, 링 기어(12)의 직경 방향에 있어서의 접합면(25)과는 반대측의 면은 해방되어 있으므로, 그 열용량은 작고, 또 강성도 낮다. 그로 인해, 접합면(25)에 있어서의 용접을 행할 때에, 돌출 부분(42)은 온도가 상승해서 영률이 저하하므로, 도 4에 파선과 화살표로 나타내는 방향으로, 팽창에 수반하는 변형이 되기 쉬워진다.

또한, 돌출 부분(42)은, 용접 후의 냉각 시에 있어서는, 온도가 강하해서 수축에 수반하는 변형이 되기 쉬워진다. 따라서, 용접 시 및 용접 후의 냉각 시에 있어서, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38) 및 그러한 열 영향부의 균열을 억제할 수 있다. 고로, ta<tb로 함으로써, 용접 품질이 향상된다. 또한, 돌출 부분(42)에 있어서, 링 기어(12)의 직경 방향의 치수를 될 수 있는 한 작게 함으로써, 더욱 그 열용량을 작게 할 수 있고, 또 강성을 낮게 할 수 있다.

또한, 케이스 접합부(20)의 단면 계수를 확대했으므로, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)의 용입 깊이를 그다지 크게 하지 않아도 용접 강도를 확보할 수 있다. 그로 인해, 용접 시의 입열을 저감시킬 수 있다. 따라서, ta<tb로 함으로써, 용접 변형의 저감과 용접 설비 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, tb<tc로 하고 있다. 이렇게 케이스 접합부(20)의 치수 tb를 작게함으로써, 링 기어(12)의 경량화를 도모하고 있다. 또한, 케이스 접합부(20)의 단면적이 작아지므로, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 있어서 링 기어(12)가 중심축 S를 중심으로 회전할 때에, 링 기어(12)의 주위에 충전되어 있는 윤활유(도시 생략)와 링 기어(12) 사이에서 발생하는 교반 저항을 저하시킬 수 있다.

또한, 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 있어서, 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)에 있어서의 단부면(22a)과 단부면(22b) 사이의 치수를 td로 한다. 그리고 본 실시예에서는, tb<td로 하고 있다. 그리고 이에 의해, 링 기어(12)의 케이스 접합부(20)의 단부면(20a)과 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)의 단부면(22a) 사이, 및, 링 기어(12)의 케이스 접합부(20)의 단부면(20b)과 디퍼렌셜 케이스(10)의 기어 접합부(22)의 단부면(22b) 사이에, 각각 단차(44)를 형성하고 있다. 그로 인해, 링 기어(12)의 내주면(12a)과 디퍼렌셜 케이스(10)의 접촉면(21)을 접촉시켜서 용접을 행할 때에, 도 4에 나타낸 같이 용접 와이어(40)를 이 단차(44)의 부분에 따르게 함으로써(댐으로써), 용접 와이어(40)의 위치가 디퍼렌셜 케이스(10)측으로 어긋나는 일이 더욱 없다. 따라서, tb<td로 함으로써, 용접 시에 있어서의 용접 와이어(40)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

또한, 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 링 기어(12)의 케이스 용접부(20)에 있어서의 중심축 S 방향의 단부면(20a), 단부면(20b)을, 링 기어(12)의 직경 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성하고 있다. 그로 인해, 단부면(20a) 또는 단부면(20b)의 어느 한쪽에, 혹은 단부면(20a) 및 단부면(20b)의 양쪽에, 링 기어(12)의 위치 결정 지그(46)를 접촉시키면서, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 위치 결정을 고정밀도로 행할 수 있다. 여기서, 도 5에서는, 단부면(20a)에 위치 결정 지그(46)를 접촉시키면서, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 위치 결정을 행하는 예를 나타내고 있다. 또한, 단부면(20a)만, 혹은, 단부면(20b)만 링 기어(12)의 직경 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성해도 된다. 이와 같이, 단부면(20a), 단부면(20b)의 적어도 어느 한쪽을 링 기어(12)의 직경 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성함으로써, 위치 결정 지그(46)를 사용해서 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 위치 결정을 고정밀도로 행할 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)를 설치하고 있다. 그리고, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 각각, 접합면(25)의 단부(27a)와 제1 공동부(30) 사이, 및, 접합면(25)의 단부(27b)와 제2 공동부(32) 사이에 설치하는 용접(이하, 「관통 용접」이라고 함)을 행하고 있다. 이에 의해, 용접 시에 디퍼렌셜 케이스(10)가 용융해서 발생하는 가스를 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)로 배출할 수 있다. 그로 인해, 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)를 설치해서 관통 용접을 행함으로써, 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제1 홈(26)과 제2 홈(28)의 깊이를 조정하면, 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)로의 가스의 허용 배출량을 용이하게 조정할 수 있다.

여기서, 가령 제1 용접 비드(14)와 제1 공동부(30) 사이에 미 용접부(48)를 설치했을 경우를 상정한다. 그렇게 하면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 용접 후의 냉각 시에 있어서 제1 용접 비드(14) 및 그 주변의 열영향부가 수축할 때에 미 용접부(48)가 화살표로 나타내는 방향의 수축을 저해하기 때문에, 제1 용접 비드 경계(61)에 화살표로 나타내는 인장 응력이 잔류한다. 그리고, 이렇게 인장 응력이 잔류하면, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 하중이 작용했을 때에 제1 용접 비드 경계(61)로부터 균열이 발생하기 쉬워질 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시예와 같이 미 용접부(48)를 설치하지 않도록 관통 용접을 행하면, 이러한 우려는 없어진다. 그로 인해, 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)를 설치해서 관통 용접을 행함으로써, 용접 강도 및 용접 품질이 향상된다.

또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(10)에 있어서의 기어 접합부(22)의 접촉면(21)에, 압입부(24)를 설치하고 있다. 그리고, 링 기어(12)의 내주면(12a)에 압입부(24)를 압입하고, 링 기어(12)의 내주측에 기어 접합부(22)를 삽입하고 있다. 그로 인해, 용접 전 및 용접 시에 있어서 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 위치 관계를 유지할 수 있다. 따라서, 압입부(24)를 설치함으로써, 용접 변형을 저감시킬 수 있다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 압입부(24)를, 레이저 광(23)을 조사하는 방향의 앞의 위치에 설치하고 있다. 그로 인해, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 형성할 때에 조사하는 레이저 광(23)은, 압입부(24)에 부딪쳐 차단된다. 따라서, 한쪽의 용접 비드를 형성한 후에 다른 쪽의 용접 비드를 형성하는 경우[예를 들어, 제1 용접 비드(14)를 형성한 후에 제2 용접 비드(38)를 형성하는 경우 등]에, 다른 쪽의 용접 비드를 형성하기 위한 레이저 광이 이미 형성된 한쪽의 용접 비드를 재가열할 우려가 없다. 따라서, 압입부(24)를 레이저 광(23)의 조사 방향의 앞의 위치에 설치함으로써, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 레이저 광(23)을 동시에 조사해서 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 형성하는 경우에서도, 레이저 광(23)은 압입부(24)에 부딪쳐 차단되므로, 2방향으로부터의 레이저 광(23)은 간섭하지 않는다. 그로 인해, 압입부(24)를 레이저 광(23)의 조사 방향의 앞의 위치에 설치함으로써, 용접 설비의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 용접을 행함으로써, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 설치하고 있다. 그로 인해, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)에 있어서의 용접 와이어(40)의 용융 성분(Ni 등)이 포함되는 비율은, 모두 용입 깊이가 얕은 부분의 쪽이 용입 깊이가 깊은 부분보다도 많고, 용입 깊이 방향의 용접 와이어(40)의 용융 성분의 분포가 대략 동일하다. 따라서, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 작용하는 굽힘 응력에 대한 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)의 재료 강도는 균일하게 된다. 따라서, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 용접을 행해서 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 설치함으로써, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 용접 시에 있어서, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 형성하는 부분에 있어서의 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 입열의 분포를 균일화할 수 있다. 그로 인해, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 용접을 행함으로써, 용접 변형을 억제할 수 있다.

또한, 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(10)에 있어서의 기어 접합부(22)의 접촉면(21)에 대하여, 링 기어(12)측으로 각도 α 경사시킨 방향을 따라서 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 설치하는 용접(이하, 경사 용접이라고 함)을 행하고 있다. 그로 인해, 용접 시에 있어서, 링 기어(12)(재질은 강)보다도 용융 시에 발생하는 가스의 양이 많은 디퍼렌셜 케이스(10)(재질은 주철)의 용융량을 저감할 수 있으므로, 가스의 발생량을 저감시킬 수 있다. 따라서, 경사 용접을 행함으로써, 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 가령, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)가 파단한 경우라도, 링 기어(12)는 디퍼렌셜 케이스(10)에 걸려서 빠지지 않으므로, 링 기어(12)의 빠짐을 방지할 수 있다.

또한, 도 2와 도 3에 나타내는 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(10)에 외부와 제1 공동부(30) 사이를 관통하는 관통 구멍(34)을 형성하고 있다. 그로 인해, 용접 시에 제1 홈(26)에 있어서의 레이저 광(23)의 반사광을 관통 구멍(34)으로부터 관찰함으로써, 제1 용접 비드(14)를 제1 공동부(30)까지 형성하는 관통 용접이 확실하게 행해졌는지 여부를 판정할 수 있다. 따라서, 관통 구멍(34)을 형성함으로써, 용접 품질을 확실하게 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 공동부(30) 내에 저류된 가스는 관통 구멍(34)으로부터 빠지므로, 제1 공동부(30) 내에서 가스의 팽창이 발생하기 어려워져, 제1 용접 비드(14)의 핀홀 형성을 방지할 수 있다. 또한, 용접 후의 냉각 시에 제1 공동부(30) 내에 발생할 수 있는 결로에 의한 물방울은 관통 구멍(34)으로부터 빠지므로, 제1 용접 비드(14)의 부식을 방지할 수 있다. 그로 인해, 관통 구멍(34)을 형성함으로써, 용접 품질이 향상된다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)에 외부와 제2 공동부(32) 사이를 관통하는 관통 구멍을 형성하면, 제2 용접 비드(38)에 대해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

〔실시예 2〕

도 7에 나타낸 실시예 2도 생각할 수 있다.

실시예 2에서는, 제1 실시예와 다른 점으로서, 디퍼렌셜 케이스(10)에 있어서 압입부(24)를 설치하고 있지 않다. 또한, 제1 실시예와 다른 점으로서, 디퍼렌셜 케이스(10)의 접촉면(21)에 홈(51)이 설치되어 있고, 이 홈(51)과 링 기어(12)의 내주면(12a) 사이에 설치된 공동부(52)를 갖고 있다. 공동부(52)의 단면적은, 제1 실시예의 제1 공동부(30)와 제2 공동부(32)를 조합한 단면적보다도 크다. 그로 인해, 용접 시에 디퍼렌셜 케이스(10)가 용융함으로써 발생할 수 있는 가스를, 공동부(52)의 내부에 보다 많이 배출할 수 있다. 따라서, 실시예 2에 따르면, 공동부(52)로의 가스의 허용 배출량이 많아지므로, 보다 확실하게 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 압입부(24)를 설치하지 않으므로, 기계 가공의 공정이 줄어들어, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 실시예 2에서는, 용접 전의 기어 접합부(22)에 있어서, 홈(51)의 양측에 케이스 접합부(20)와 접촉시키는 접촉면(53), 접촉면(55)을 설치하고 있다. 그리고, 용접 전에 링 기어(12)의 내주에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입할 때는, 접촉면(53), 접촉면(55) 중의 적어도 어느 한쪽의 면에서, 디퍼렌셜 케이스(10)를 링 기어(12)의 내주면(12a)에 압입시키는 것이 바람직하다.

또한, 공동부(52)로의 가스의 허용 배출량이 많아짐으로써, 공동부(52) 내에서의 가스의 팽창에 의한 제1 용접 비드(14)나 제2 용접 비드(38)의 핀홀 불량의 우려가 없는 경우에는, 관통 구멍(34)을 형성하지 않는 변형예도 생각할 수 있다.

〔실시예 3〕

도 8에 나타내는 실시예 3도 생각할 수 있다.

실시예 3에서는, 실시예 2에 있어서의 홈(51)에 더하여, 링 기어(12)의 내주면(12a)에 홈(54)을 설치하고 있다. 이에 의해, 홈(51)과 홈(54) 사이에 설치된 공동부(56)를 갖고 있다. 이 공동부(56)는, 실시예 2의 공동부(52)보다도 큰 단면적이 된다. 그로 인해, 용접 시에 디퍼렌셜 케이스(10)가 용융함으로써 발생할 수 있는 가스를, 더욱 많이 공동부(56)에 배출할 수 있다. 따라서, 링 기어(12)에 홈(54)을 설치함으로써, 공동부(56) 내로의 가스의 배출 허용량은 커지므로, 더욱 확실하게 블로우 홀의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 공동부(56) 내로의 가스의 배출 허용량이 크므로, 공동부(56) 내에서의 가스의 팽창에 의한 제1 용접 비드(14)나 제2 용접 비드(38)의 구멍 형성 불량이 발생하기 어렵다. 그로 인해, 공동부(56)와 디퍼렌셜 케이스(10)의 외부 사이를 관통하는 관통 구멍을 형성할 필요성이 낮아진다.

또한, 실시예 2와 마찬가지로, 용접 전에 링 기어(12)의 내주에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입할 때는, 접촉면(53), 접촉면(55) 중의 적어도 어느 한쪽의 면에서, 디퍼렌셜 케이스(10)를 링 기어(12)의 내주면(12a)에 압입시키는 것이 바람직하다.

또한, 필요에 따라서, 기어 접합부(22)와 케이스 접합부(20) 사이에 상기한 단차(44)를 형성해도 된다. 또한, 경사 용접을 행해도 된다.

〔실시예 4〕

도 9에 나타내는 실시예 4도 생각할 수 있다.

실시예 4에서는, 링 기어(12)의 내주면(12a)을 분할하고, 분할한 각각의 내주면(12a)의 위치를 직경 방향으로 다르게 하고 있다. 본 실시예에서는 내주면(12a)을, 케이스 접합부(20)와 기어 접합부(22)가 접합되는 접합면(25)으로 하고 있다.

또한, 상기한 제1 실시예 내지 제3 실시예에 있어서는, 접합면(25)에 있어서의 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)가 설치되는 방향(제2 방향)은, 링 기어(12)의 직경 방향과 수직으로 교차하는 방향(제3 방향, 중심축 S 방향)과 일치하고 있었지만, 이하의 실시예 4, 5에 있어서는, 접합면(25)에 있어서의 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)가 설치되는 방향(제2 방향)은, 링 기어(12)의 직경 방향과 수직으로 교차하는 방향(제3 방향, 중심축 S 방향)과는, 일치하지 않고 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 분할한 각각의 내주면(12a)의 위치를 직경 방향으로 다르게 하고, 또한, 디퍼렌셜 케이스(10)의 접촉면(53)과 접촉면(55)의 위치를 내주면(12a)의 위치에 대응시킴으로써, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를, 각각 링 기어(12)의 직경 방향의 다른 위치에 설치하고 있다. 이에 의해, 용접 시에, 링 기어(12)의 중심축 S 방향으로 레이저 광(23)을 조사해도, 레이저 광(23)은 디퍼렌셜 케이스(10) 또는 링 기어(12)에 부딪쳐 차단된다. 그로 인해, 한쪽의 용접 비드를 형성하기 위해서 조사한 레이저 광(23)이, 다른 쪽에 형성된 용접 비드를 조사해서 재가열하지 않는다. 따라서, 용접 강도 및 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 동시에 레이저 용접을 행하는 경우라도, 2방향으로부터 조사되는 레이저 광(23)끼리가 간섭하지 않는다. 그로 인해, 용접 설비의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경사 용접을 행할 필요가 없으므로, 용접 설비를 간이화할 수 있어, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 가령 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)가 파단한 경우라도, 링 기어(12)는 디퍼렌셜 케이스(10)에 걸려서 빠지지 않으므로, 링 기어(12)의 빠짐을 방지할 수 있다.

또한, 접촉부(58)에 있어서 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)를 링 기어(12)의 중심축 S 방향으로 접촉하고 있다. 이에 의해, 스러스트 하중에 대한 강도가 증대한다.

또한, 링 기어(12)에 있어서, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 있어서의 케이스 접합부(20)의 치수를 tb1이라고 하면, 본 실시예에서는, ta<tb1으로 하고 있다. 이에 의해, 제1 실시예 내지 제3 실시예와 마찬가지로, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 용접 강도 및 용접 품질이 향상되고 또한, 용접 변형의 저감과 용접 설비 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, tb1<tc로 함으로써, 제1 실시예 내지 제3 실시예와 마찬가지로, 링 기어(12)의 경량화를 도모할 수 있고, 또한, 교반 저항을 저하시킬 수 있다.

또한, 제2 실시예나 제3 실시예와 마찬가지로, 용접 전에 링 기어(12)의 내주에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입할 때는, 접촉면(53), 접촉면(55) 중의 적어도 어느 한쪽의 면에서, 디퍼렌셜 케이스(10)를 링 기어(12)의 내주면(12a)에 압입시키는 것이 바람직하다.

또한, 필요에 따라서, 디퍼렌셜 케이스(10)에 제1 공동부(30)와 외부 사이를 관통하는 관통 구멍이나, 제2 공동부(32)와 외부 사이를 관통하는 관통 구멍을 형성해도 된다. 또한, 필요에 따라서, 기어 접합부(22)와 케이스 접합부(20) 사이에 상기한 단차(44)를 형성해도 된다.

〔실시예 5〕

도 10에 나타내는 실시예(5)도 생각할 수 있다.

실시예 5에서는, 케이스 접합부(20)와 기어 접합부(22)가 접합되는 접합면(25)을, 링 기어(12)의 내주면(12a)과 케이스 접합부(20)의 단부면(20b)으로 형성되는 면(다른 방향을 향하는 복수의 면이 접속되어서 형성된 면)으로 하고 있다.그리고, 제2 용접 비드(38)를 케이스 접합부(20)의 단부면(20b)을 따르게 해서 형성함으로써, 제2 용접 비드(38)를 대략 링 기어(12)의 직경 방향으로 형성하고 있다. 이에 의해, 예를 들어, 디퍼런셜 기어의 실동 시에 있어서의 드라이브 피니언(도시 생략)으로부터의 동력 전달에 의해 이부 형성부(16)에 대하여 도 10에 나타내는 바와 같이 스러스트 하중이 도면 상측으로 치우쳐서 작용한 경우라도, 용접 강도가 향상된다.

또한, 상기한 굽힘 응력이 도면 하측에 치우쳐서 작용하는 경우에는, 제1 용접 비드(14)와 제2 용접 비드(38)를 형성하는 방향을 도 10의 예와 교체함으로써, 용접 강도가 향상된다.

또한, 용접 시에, 한쪽의 용접 비드를 형성하기 위해서 조사하는 레이저 광(23)에 의해 다른 쪽에 이미 형성된 용접 비드를 재가열하지 않는다. 그로 인해, 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 링 기어(12)의 중심축 S 방향의 양측의 2방향으로부터 동시에 레이저 용접을 행하는 경우라도, 2방향으로부터 조사되는 레이저 광(23)끼리가 간섭하지 않는다. 그로 인해, 용접 설비의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 링 기어(12)에 있어서, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 있어서의 케이스 접합부(20)의 치수를 tb2라고 하면, 본 실시예에서는, ta<tb2로 하고 있다. 이에 의해, 제1 실시예 내지 제4 실시예와 마찬가지로, 디퍼렌셜 케이스(10)와 링 기어(12)의 용접 강도 및 용접 품질이 향상되고 또한, 용접 변형의 저감과 용접 설비 비용의 저감을 도모할 수 있다.

또한, tb2<tc로 함으로써, 제1 실시예 내지 제4 실시예와 마찬가지로, 링 기어(12)의 경량화를 도모할 수 있고, 또한, 교반 저항을 저하시킬 수 있다.

또한, 용접 전에 링 기어(12)의 내주에 디퍼렌셜 케이스(10)를 삽입할 때는, 접촉면(53)에서, 디퍼렌셜 케이스(10)를 링 기어(12)의 내주면(12a)으로 압입시키는 것이 바람직하다.

또한, 접촉면(21)에 설치된 홈(59)과 내주면(12a) 사이에 공동부(60)를 설치하고 있다. 그리고, 필요에 따라서, 이 공동부(60)와 외부 사이를 관통하는 관통 구멍을 디퍼렌셜 케이스(10)에 설치해도 된다.

또한, 상기한 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능한 것은 물론이다.

상기의 실시예에서는 디퍼런셜 기어에 있어서의 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 용접 구조를 예로 들었지만, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 그 밖의 환형상 부재와 당해 환형상 부재의 내주면에 삽입되는 부재의 용접 구조나, 막대 형상 부재끼리 또는 판형상 부재끼리의 용접 구조에도 적용된다.

또한, 링 기어(12)의 중량이나, 링 기어(12)가 회전할 때의 윤활유(도시 생략) 사이에서 발생하는 교반 저항이 허용되는 범위 내이면, 링 기어(12)의 중심축 S 방향에 있어서의 케이스 접합부(20)의 치수 tb를 이부 형성부(16)의 치수tc보다도 크게(tb>tc) 해도 된다.

10 : 디퍼렌셜 케이스
12 : 링 기어
12a : 내주면
14 : 제1 용접 비드
16 : 이부 형성부
16a : 이부
18 : 연결부
20 : 케이스 접합부
20a : 단부면
20b : 단부면
21 : 접촉면
22 : 기어 접합부
22a : 단부면
22b : 단부면
23 : 레이저 광
24 : 압입부
25 : 접합면
27a : 단부
27b : 단부
30 : 제1 공동부
32 : 제2 공동부
34 : 관통 구멍
38 : 제2 용접 비드
40 : 용접 와이어
42 : 돌출 부분
44 : 단차
46 : 위치 결정 지그
52 : 공동부
53 : 접촉면
55 : 접촉면
56 : 공동부
60 : 공동부
61 : 제1 용접 비드 경계
α : 각도
S : 중심축

Claims

제1 부재와 제2 부재를 용접에 의해 접합하는 용접 구조에 있어서,
상기 제1 부재는, 상기 제2 부재와 접합되는 제2 부재 접합부를 구비하고,
상기 제2 부재는, 상기 제1 부재와 접합되는 제1 부재 접합부를 구비하고,
상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 배열된 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 교차하는 방향을 제2 방향으로 할 때에,
상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부가 접합되는 접합면에 있어서의 적어도 상기 제2 방향의 양단부에 용접부가 설치되고,
상기 제1 부재는, 상기 제1 방향에서 상기 접합면으로부터 순서대로, 상기 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 접속하는 연결부가 배열되고, 상기 제1 방향에 수직한 제3 방향에서, 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 연결부의 치수보다도 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재에 대하여 상기 제3 방향에 평행한 방향으로 외력이 작용하는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수는 상기 제1 부재 접합부의 치수보다도 작은 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 방향에 있어서의 상기 제2 부재 접합부의 양단부면의 적어도 어느 한쪽의 단부면이 상기 제1 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부 사이에 설치된 공동부를 갖고,
상기 용접부는, 상기 접합면에 있어서의 상기 제2 방향의 양단부와 상기 공동부 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제5항에 있어서, 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재는, 외부와 상기 공동부 사이를 관통하는 관통 구멍을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 부재는, 상기 제1 부재보다도 용융 시에 발생하는 가스의 양이 많은 부재이며,
상기 용접부는, 상기 접합면에 대하여 상기 제1 부재측으로 경사진 방향을 따라서 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 제1 방향을 직경 방향으로 하고 상기 제3 방향을 중심축 방향으로 하는 환형상 부재인 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제8항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 직경 방향에서 상기 연결부의 외주에 접속하는 비 접합부를 구비하고, 상기 중심축 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 비 접합부의 치수보다도 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 부재의 내주면 또는 상기 제2 부재의 상기 제1 부재 접합부에 있어서의 상기 내주면과의 접촉면의 어느 한쪽의 면에, 상기 내주면과 상기 접촉면 사이에 압입 여유를 가지고 끼워 맞춤시키는 압입부를 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부재는 디퍼런셜 기어의 링 기어이며,
상기 제2 부재는 상기 디퍼런셜 기어의 하우징 부재인 디퍼렌셜 케이스인 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1 부재와 제2 부재를 용접에 의해 접합하는 용접 방법에 있어서,
상기 제1 부재에 구비되는 상기 제2 부재에 접합되는 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재에 구비되는 상기 제1 부재에 접합되는 제1 부재 접합부을 접합하기 위해서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 배치하는 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 교차하는 방향을 제2 방향으로 할 때에,
상기 제1 부재를, 상기 제1 방향에서 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부의 접합면으로부터 순서대로, 상기 제2 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 접속하는 연결부가 배열되고, 상기 제1 방향에 수직한 제3 방향에서, 상기 제2 부재 접합부의 치수가 상기 연결부의 치수보다도 커지도록 형성해 두고,
상기 접합면에 있어서의 적어도 상기 제2 방향의 양단부에 용접부가 설치되도록 상기 접합면에 있어서의 상기 제2 방향의 양단부측으로부터 용접을 행하는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제12항에 있어서, 상기 제3 방향에서 상기 제2 부재 접합부의 치수를 상기 제1 부재 접합부의 치수보다도 작게 해서 상기 제1 부재 접합부와 상기 제2 부재 접합부에 단차를 형성해 두고, 용접 와이어를 상기 단차를 따르게 하여 공급하면서 용접을 행하는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제3 방향에 있어서의 상기 제2 부재 접합부의 양단부면의 적어도 어느 한쪽의 단부면을 상기 제1 방향을 따라서 평탄 형상으로 형성해 두고, 평탄 형상으로 형성된 상기 단부면에 지그를 접촉시켜 상기 제1 부재의 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는, 용접 방법.