KR20130071472A

KR20130071472A - 용접 구조

Info

Publication number: KR20130071472A
Application number: KR1020137006912A
Authority: KR
Inventors: 미치타카 츠치다; 게이스케 우치다; 신고 이와타니; 다카히토 엔도; 쇼오타로오 가토오; 히로카즈 츠네카와
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2013-06-28
Also published as: WO2012039014A1; EP2620674A1; CN103119333A; KR101447393B1; JP5327394B2; US20130195545A1; EP2620674B1; EP2620674A4; CN103119333B; JPWO2012039014A1

Abstract

본 발명은 용접부의 품질 검사를 쉽게 할 수 있는 동시에, 복수의 부재가 용접부로 접합된 용접 부품의 품질 및 기능의 향상을 도모할 수 있는 용접 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 기어부와 기어 접합부를 갖는 링 형상의 링 기어와, 기어 접합부와 접합하는 케이스 접합부를 갖는 케이스를 구비하고, 링 기어의 축 방향 양단부에서, 기어 접합부의 용접면인 기어측 용접면과, 케이스 접합부의 용접면인 케이스측 용접면이 용접된 용접부에 의해, 링 기어를 케이스에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어부의 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있는 것 또는 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부에서는 기어측 용접면과 케이스측 용접면이 축 방향에 대하여 경사져서 형성되어 있다.

Description

용접 구조 {WELDING STRUCTURE}

본 발명은, 예를 들어 자동차의 차동 장치(디퍼런셜 기어)에 있어서, 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스 등의 복수의 부재를 용접으로 접합한 용접 구조에 관한 것이다.

복수의 부재를 용접으로 접합한 용접 구조의 일례로서, 특허문헌 1에 개시된 자동차용 차동 기구에, 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조가 있다. 도 15는, 특허문헌 1에 개시된 차동 유닛을 도시하는 단면도이다.

링 기어(410)는 도 15에 도시한 바와 같이, 용접에 의해 접합한 차동부 하우징(430)의 개방 단부(420)와 덮개(424)와의 용접 비드(451)를 덮어씌우는 동시에, 이부(411)보다 직경 내측의 오목한 부분에 형성된 용접 비드(452)에 의해, 차동부 하우징(430)과 접합되어 있다.

또한, 특허문헌 1과 같은 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조의 다른 실시예로서, 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를, 도 16 및 도 17에 도시한다.

종래의 제1 실시예에서는, 링 형상의 링 기어(210)의 기어측 플랜지부(215)를 디퍼렌셜 기어 케이스(230)의 케이스측 플랜지부(231)에 압입한 상태에서, 기어측 플랜지부(215)와 케이스측 플랜지부(231)가 레이저 용접에 의해, 링 기어(210)의 축 방향(AX)에 대하여 공간(231S)을 사이에 두고 양측으로부터 접합되어 있다. 기어측 플랜지부(215)와 케이스측 플랜지부(231)와의 용접 비드(250)는 링 기어(210)의 직경 방향(RD)에 대하여 수직 방향으로 형성되어 있다.

이 제1 실시예에서는, 기어측 플랜지부(215)를 케이스측 플랜지부(231)에 압입하여 용접하고 있었으므로, 먼저 일측을 용접한 시점에서, 그 타측에서 응력이 크게 발생해 버려 타측의 용접 시에 이 응력이 영향을 미쳐 전체적인 변형이 커지고 있었다.

또한, 상기 제1 실시예와는 다른 실시예로서, 종래의 제2 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를, 도 18에 도시한다. 도 19는, 도 18 중, I부의 확대도이다.

링 형상의 링 기어(310)는 직경 방향(RD)의 두께가 얇기 때문에, 용접 시의 열에 의해 열 변형이 주로 직경 방향(RD)에 발생해, 예를 들어 타원 형상 등의 형상으로 변형되기 쉽다. 종래의 제2 실시예에서는, 링 기어(310)의 기어측 압입부(316)가 디퍼렌셜 기어 케이스(330)의 케이스측 압입부(332)에 용접 전에 압입되어 있다. 기어측 용접부(317)와 케이스측 용접부(333)가 양자 사이에 약간의 간극을 마련한 상태에서, 도 18에 도시한 바와 같이, 공동(331S) 및 케이스측 압입부(332)를 사이에 두고 양측에서, 레이저 용접에 의해 접합되어 있다.

이 제2 실시예에서는, 기어측 압입부(316)를 케이스측 압입부(332)에 압입 후, 기어측 용접부(317)와 케이스측 용접부(333) 사이에서 용접 비드(350)의 두께를 크게 취함으로써, 용접 비드(350)의 강도를 확보하면서, 용접에 의한 변형이나 균열의 발생을 저감할 수 있게 되어 있다.

또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 기어측 용접부(317) 중, 용접 비드(350)에 걸리지 않는 단부(317t)[도 19 중, 두께(ta)의 부위]를 얇게 형성함으로써, 용접 시에, 단부(317t)를 우선적으로 열 변형시켜서, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어(310)의 이부(311)에 미치지 않도록 되어 있다.

여기서, 종래의 제2 실시예에 있어서, 레이저 용접에 의해 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스가 접합된 모습을, 도 20에 링 기어의 축심으로부터 본 평면도로 나타낸다.

레이저 용접은, 도 20에 도시한 바와 같이, 기어측 용접부(317)와 케이스측 용접부(333) 사이의 시임을 따라, 용접 시종(始終) 부위(랩부)(353)로부터 한 바퀴 돌아 랩부(353)로 복귀함으로써, 링 형상의 용접 비드(350)가 형성되어 있다. 랩부(353)는 용접 비드(350) 중, 용접의 시종점에서 중복 가열하여 용융되므로, 강도가 가장 약해지는 부위가 되어, 품질 관리상, 특히 랩부(353)에서의 용해 깊이를 보증하기 위해, 특히 용접 비드(350)의 품질 검사가 중요해진다.

구체적으로는, 품질 검사는 용접 비드 내에서 발생하는 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이나, 용접 강도에 영향을 미치는 용접 깊이를 관리하기 위해서, 초음파 탐상 장치 등의 검사 장치에 의한 비파괴 검사에서, 용접 후의 워크 전체수를 대상으로 행해진다. 품질 검사에서는 초음파 탐상 장치 등의 검사 프로브는 보다 정밀도가 높은 검사를 행하기 위해서, 용접 비드의 깊이 방향에 대하여 용접 비드와 수직인 방향으로, 용접 비드와 근거리 위치에 배치할 필요가 있다.

종래의 제1 실시예에 관한 용접 구조의 경우에서는, 도 16에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(70)를 용접 비드(250)를 향해 대어도, 용접 비드(250)와의 사이에 이부(211)가 있다. 그로 인해, 검사 프로브(70)의 용접 비드(250)로의 입사 신호와, 용접 비드(250)로부터 검사 프로브(70)로 복귀되는 반사 신호를 적절하게 얻을 수 없어, 용접 비드(250)의 품질 검사를 할 수 없다. 또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(70)를 각각 링 기어(210)의 비스듬히 옆에 배치하여 검사하고자 하면, 한쪽의 검사 프로브(70)가 링 기어(210)와, 그 다른 쪽의 검사 프로브(70)가 디퍼렌셜 기어 케이스(230)와 각각 간섭해 버린다. 게다가, 검사 프로브(70)와 용접 비드(250) 사이에서 검사 신호의 송수신을 동일 방향으로 할 수 없어, 용접 비드(250)의 품질 검사를 할 수 없다.

또한, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 종래의 제2 실시예에 관한 용접 구조에서도, 용접 비드(350)는 도 18에 도시한 바와 같이, 기어측 플랜지부(315) 및 케이스측 플랜지부(331)에 대하여 거의 수직 방향으로 형성되어 있다. 그로 인해, 검사 프로브(70)를, 상기한 적절한 측정 위치에 배치하려고 하면, 검사 프로브(70)가 링 기어(310)나 디퍼렌셜 기어 케이스(330)와 간섭해 버려, 용접 비드(350)의 품질 검사를 고정밀도로 할 수 없다.

따라서, 출원인은 도 18에 도시한 바와 같이, 용접 비드(350) 부근에 용접 비드(350)를 따라 공동(331S)을 향해 관통하는 검사 구멍(331H)을 마련하고, 광학적 검사 방법에 의해, 검사 구멍(331H)에 조사한 빛의 반사광을 포착하여, 용접 비드(350)에서의 용접 깊이가 공동(331S)까지 달하고 있는지를 검출하여 용접 깊이를 확인하는 것을 생각하였다.

일본 특허 공표 제2006-509172호 공보

그러나 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 종래의 용접 구조에서는, 검사 프로브를 적절한 측정 위치에 배치할 수 없어, 용접 비드의 품질 검사를 할 수 없는 문제가 있었다. 즉, 특허문헌 1에서는 용접 비드(452)는 링 기어(410) 중, 이부(411)보다 직경 내측이 오목한 부분에 있으므로, 검사 프로브가 링 기어(410)나 차동부 하우징(430)과 간섭하여 적절한 측정 위치에 배치할 수 없어, 용접 비드(452)의 품질 검사를 할 수 없다.

또한, 종래의 제1, 제2 실시예에 관한 용접 구조에서는, 전술한 바와 같이, 검사 프로브(70)를 적절한 측정 위치에 배치할 수 없어, 용접 비드(250, 350)의 품질 검사를 할 수 없다.

또한, 종래의 제2 실시예에 있어서, 출원인이 생각한 광학적 검사 방법에 의해, 용접 비드(350)의 품질 검사를 행하게 되면, 케이스측 플랜지부(331)에 검사 구멍(331H)을 천공한 곳에서밖에, 용접 깊이의 확인을 할 수 없다. 게다가, 강도적으로 가장 약한 부위인 랩부(353) 아래에 검사 구멍(331H)을 천공함으로써, 이 검사 구멍(331H)이 절결로서 작용해 버려, 랩부(353)에서의 피로 강도가 더욱 저하된다. 그 결과, 랩부(353)에서 용접 비드(350) 바로 아래에 피로 파괴의 기점이 발생해 버린다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 용접부의 품질 검사를 쉽게 하는 동시에, 이 용접부를 가진 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 용접 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에 있어서의 용접 구조는, 다음의 구성을 갖는다.

(1) 기어부와 기어 접합부를 갖는 링 형상의 링 기어와, 기어 접합부와 접합하는 케이스 접합부를 갖는 케이스를 구비하고, 링 기어의 축 방향 양단부에서, 기어 접합부의 용접면인 기어측 용접면과, 케이스 접합부의 용접면인 케이스측 용접면이 용접된 용접부에 의해, 링 기어를 케이스에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어부의 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있는 것 또는 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부에서는 기어측 용접면과 케이스측 용접면이 축 방향에 대하여 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(2) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (1)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부가 형성되는 부위에서는, 기어 접합부 또는 케이스 접합부 중 어느 한쪽이, 링 기어의 직경 방향에 대하여 다른 부분보다 얇게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(3) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (1) 또는 (2)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어 단부면보다 외측에 배치되고, 축 방향에 대하여 기어 단부면과 용접부와의 사이를, 거리(t1)(t1 > 0)로 이격시킨 제1 용접 이격부가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

(4) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (1) 또는 (2)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 축 방향에 대하여 용접부와 케이스 접합부와의 사이를, 거리(t2)(t2 > 0)로 이격시킨 제2 용접 이격부가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

(5) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 케이스 접합부에는 링 기어의 직경 방향에 대하여, 내측으로부터 외측으로 절결하여 두께를 작게 한 박육부가 링 기어의 주위 방향에 대하여, 적어도 1군데에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(6) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (5)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부는 링 기어의 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되고, 박육부는 용접부의 시점과 종점이 겹치는 용접 시종점의 위치에 대응하여 설치되고, 적어도 용접 시종점이 링 기어의 직경 방향을 지나는 연장선 위의 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(7) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부 중, 축 방향의 일측에 위치하는 제1 용접부에서는, 기어측 용접면과 케이스측 용접면이 축 방향에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(8) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (7)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 축 방향의 타측에 위치하는 제2 용접부에서는, 기어측 용접면과 케이스측 용접면이 축 방향에 대하여 수평하게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(9) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (8)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 제2 용접부는 기어측 용접면 중, 축 방향의 타측에 위치하는 다른 쪽 기어측 용접면과, 케이스측 용접면 중, 축 방향의 타측에 위치하는 다른 쪽 케이스측 용접면을 압입한 상태로 형성되고, 제1 용접부는 기어측 용접면 중, 축 방향의 일측에 위치하는 한쪽 기어측 용접면과, 케이스측 용접면 중, 축 방향의 일측에 위치하는 한쪽 케이스측 용접면을, 간극(s)(s > 0)으로 이격시킨 상태에서, 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(10) 또한, 본 발명의 일 형태로서, (7) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 제1 용접부와 제2 용접부 사이에는, 공동이, 기어측 용접면과 케이스측 용접면과의 간극에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 용접 구조의 작용·효과에 대하여 설명한다.

(1) 상술한 형태의 용접 구조에서는, 기어부와 기어 접합부를 갖는 링 형상의 링 기어와, 기어 접합부와 접합하는 케이스 접합부를 갖는 케이스를 구비하고, 링 기어의 축 방향 양단부에서, 기어 접합부의 용접면인 기어측 용접면과, 케이스 접합부의 용접면인 케이스측 용접면이 용접된 용접부에 의해, 링 기어를 케이스에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어부의 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 용접부의 품질 검사 시에, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브에 의해, 비파괴로 용접부의 상태를 검사할 때에, 기어 접합부 또는 케이스 접합부에, 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브를 용접부를 향해 댈 수 있어, 신뢰성이 높은 품질 검사를 할 수 있게 된다.

즉, 비접촉 검사 장치를 사용하여 용접부의 상태를 검사할 때에는, 검사 프로브가 적절한 측정 위치로서, 검사 프로브를, 용접부의 깊이 방향에 대하여 용접부와 수직인 방향으로 용접부와 근거리의 위치에 배치할 필요가 있다. 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이 용접부에 발생하는 경우나, 용접부의 깊이가 원하는 깊이를 만족하지 않을 경우에는, 용접 강도에 영향을 미치므로, 특히 강도적으로 문제가 되는 부위에 형성하는 용접부에서는, 품질 검사는 품질 관리상, 중요하다.

상술한 형태의 용접 구조에서는, 용접부라 함은 링 기어의 기어 접합부와 케이스의 케이스 접합부가 원하는 용접 강도를 만족하여 고정되도록, 링 기어와 케이스와의 고정에 실질적으로 기여하여 용접되는 부분이다.

또한, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어부의 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있는 것이라 함은, 상기에 정의한 용접부에 있어서, 당해 용접부를 수직 방향으로 지나는 수선이, 링 기어의 축 방향을 따르는 방향에 대하여 어떠한 위치에서도, 반드시 기어 단부면보다 외측의 위치에 배치되는 것을 의미한다.

또한, 품질 검사를 필요로 하는 용접부의 배치에 있어서, 검사 프로브가 용접 결함의 유무나 용접부의 깊이에 대해서, 용접부의 단부로부터 그 반대측의 단부까지 폭넓게 검지할 수 있도록, 검사에 사용하는 검사 프로브의 크기나 성능 등의 검사 조건을 의도적으로 고려할 필요가 있다. 그런 다음, 품질 검사를 필요로 하는 용접부가 기어 단부면보다 외측에 배치된다.

따라서, 품질 검사를 특별히 필요로 하는 용접부가, 축 방향에 대하여 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있으면, 이 용접부를 비접촉으로 품질 검사를 할 때에, 이 용접부가 검사를 저해하는 기어부와 이격되어 있으므로, 검사 프로브가 기어부와 간섭하기 어려워진다. 따라서, 검사 프로브를 용접부에 적절한 측정 위치로부터 대어, 품질 검사를 더욱 확실하게 행할 수 있다.

또는, 상술한 형태의 용접 구조에서는, 기어부와 기어 접합부를 갖는 링 형상의 링 기어와, 기어 접합부와 접합하는 케이스 접합부를 갖는 케이스를 구비하고, 링 기어의 축 방향 양단부에서, 기어 접합부의 용접면인 기어측 용접면과, 케이스 접합부의 용접면인 케이스측 용접면이 용접된 용접부에 의해, 링 기어를 케이스에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향 중, 적어도 편측의 용접부에서는 기어측 용접면과 케이스측 용접면이, 축 방향에 대하여 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 용접부의 품질 검사 시에, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브에 의해 비파괴로 용접부의 상태를 검사할 때에, 기어 접합부 또는 케이스 접합부에, 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브를 용접부를 향해 댈 수 있어, 신뢰성이 높은 품질 검사를 할 수 있게 된다.

즉, 품질 검사를 특별히 필요로 하는 용접부에서는, 품질 검사 시에, 검사 프로브가 용접 결함의 유무나 용접부의 깊이에 대해서, 당해 용접부의 단부로부터 그 반대측의 단부까지 폭넓게 두루 검지하지 않으면, 신뢰성이 높은 품질 검사를 할 수 없다.

상술한 형태의 용접 구조에서는, 품질 검사를 특별히 필요로 하는 용접부로서, 적어도 편측의 용접부에서는 기어측 용접면과 케이스측 용접면이, 축 방향에 대하여 경사져서 형성되어 있으므로, 용접에 의해 형성된 용접부는 축 방향에 대하여 경사져 있다.

품질 검사를 필요로 하는 용접부가 축 방향에 대하여 경사져 있으면, 품질 검사 시에, 검사 프로브를, 기어 접합부 또는 케이스 접합부에 있어서의 축 방향의 단부면에 대하여, 용접부의 경사에 맞추어 경사지게 하여, 적절한 측정 위치로부터 용접부에 댈 수 있다.

또한, 이와 같이 검사 프로브를 용접부에 대면서, 예를 들어 기어 접합부 또는 케이스 접합부에 있어서의 축 방향의 단부면을 따라서 검사 프로브의 위치를 어긋나게 함으로써, 검사 프로브와 용접부를 지근 거리로 하여 검사할 수 있어, 보다 정밀도가 높은 품질 검사를 할 수 있게 된다. 또한, 검사 프로브를 용접부의 경사에 맞추어 경사지게 하여 품질 검사를 행하면, 검사 프로브가 경사진 용접부에 있어서, 축 방향의 일측에 위치하는 일단부로부터 축 방향의 타측에 위치하는 타단부에 이르기까지 폭넓게 두루, 용접부의 상태를 검지할 수 있게 된다. 따라서, 기어 접합부 또는 케이스 접합부의 축 방향 단부면으로부터 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브를 용접부에 대어, 용접부의 품질 검사를 더욱 확실하게 할 수 있다.

따라서, 상술한 형태의 용접 구조에서는 용접부를 품질 검사하는데, 검사 프로브가 적절한 측정 위치에 배치되기 쉬워지므로, 검사 프로브와 용접부 사이에서, 용접부의 상태를 검출하는 신호를 검사 프로브로 송수신하는 것을 비접촉 검사 장치에 있어서 보다 좋은 조건 하에서 행할 수 있어, 신뢰성이 높은 검사가 가능해진다. 나아가서는, 비접촉 검사 장치를 사용한 용접부의 품질 검사를, 고정밀도로 높은 신뢰성이 실현 가능해지므로, 품질 검사를 통한 후의 용접부를 가진 제품은 고품질을 확보한 것이 된다.

따라서, 용접부의 품질 검사를 쉽게 하는 동시에, 이 용접부를 가진 제품의 품질 향상을 도모할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

(2) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (1)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부가 형성되는 부위에서는 기어 접합부 또는 케이스 접합부 중 어느 한쪽이, 링 기어의 직경 방향에 대하여 다른 부분보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에, 이 얇게 형성된 부분을 우선적으로 열 변형시켜서, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어의 기어부에 미치는 것을 억제할 수 있다.

(3) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (1) 또는 (2)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 적어도 편측의 용접부는 축 방향에 대하여 기어 단부면보다 외측에 배치되고, 축 방향에 대하여 기어 단부면과 용접부와의 사이를, 거리(t1)(t1 > 0)로 이격시킨 제1 용접 이격부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에 편측의 용접부에서 발생한 열이 제1 용접 이격부에서 일부 방열되어, 링 기어의 기어부까지 전달되기 어렵게 할 수 있고, 나아가서는 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어의 기어부에서 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(4) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (1) 또는 (2)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 축 방향에 대하여 용접부와 케이스 접합부와의 사이를, 거리t2(t2 > 0)로 이격시킨 제2 용접 이격부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에 용접부에서 발생한 열이 제2 용접 이격부에서 일부 방열되어, 링 기어의 기어부까지 전달되기 어렵게 할 수 있고, 나아가서는 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어의 기어부에서 발생하는 것을 억제할 수 있다.

(5) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 케이스 접합부에는 링 기어의 직경 방향에 대하여 내측으로부터 외측으로 절결하여 두께를 작게 한 박육부가, 링 기어의 주위 방향에 대하여, 적어도 1군데에 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시의 열로 링 기어가 필연적으로 변형되려고 해도, 직경 방향으로의 변형이 주위 방향에 대하여 보다 균일화시킬 수 있다.

즉, 링 기어는 링 형상이며, 일반적으로는 직경 방향의 두께가 링 기어의 직경의 크기와 상대적으로 상당히 얇아져 있으므로, 링 기어에는 그 주위 방향의 일부에서, 용접 시의 열에 의한 변형이 축 방향이 휘는 방향으로 발생하는 동시에, 주로 직경 방향으로 발생하여, 예를 들어 타원 형상 등의 형상으로 변형하기 쉬운 경향이 있다.

상술한 형태의 용접 구조에서는, 이러한 경향을 근거로, 링 기어의 주위 방향에 대하여 용접에 의한 열 변형이 발생하기 어려운 부분을, 축 방향의 강성을 낮게 한 박육부로 하고, 열 변형이 발생하기 쉬운 부분을, 박육부가 아닌 부분으로서 축 방향의 강성이 박육부보다 높아져 있는 비박육부로 할 수 있다.

따라서, 축 방향의 강성이 높은 부분과 낮은 부분을 설치하여, 링 기어의 축 방향의 강성을, 박육부 부분과 박육부가 아닌 부분으로, 링 기어의 주위 방향으로 변화시킴으로써, 용접 시의 열로 링 기어가 필연적으로 변형되려고 해도, 직경 방향으로의 변형이 주위 방향에 대하여 보다 균일화시킬 수 있다.

또한, 링 기어의 축 방향의 강성을, 박육부 부분과 박육부가 아닌 부분으로, 링 기어의 주위 방향으로 변화시킴으로써, 링 기어를, NV(Noise Vibration)를 일으키기 어려운 고성능인 기어로 할 수 있다.

(6) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (5)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부는 링 기어의 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되고, 박육부는 용접부의 시점과 종점이 겹치는 용접 시종점의 위치에 대응하여 설치되고, 적어도 용접 시종점이 링 기어의 직경 방향을 지나는 연장선 위의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 박육부에, 적절한 측정 위치로부터 댄 검사 프로브에 의해, 용접부의 용접 시종점에 있어서의 품질 검사를 할 수 있게 된다.

즉, 용접부 중에서도, 특히 용접 시종점은, 예를 들어 용접 강도에 영향을 미치는 용접 깊이가 충분하지 않은 것 외에, 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이 발생하기 쉬운 부위로, 특히 용접 시종점에 있어서의 품질 검사는 중요하다.

상술한 형태의 용접 구조에서는, 용접 시종점에서의 이러한 품질 검사가, 박육부를 설치함으로써, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브를 사용한 종래대로의 측정 방법으로 간단하게 할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 출원인이 생각한 광학적 검사 방법으로 용접 시종점 부근에 검사 구멍을 형성할 필요도 없어, 용접부에 있어서, 검사 구멍에 기인한 피로 파괴도 발생하지 않는다.

(7) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 용접부 중, 축 방향의 일측에 위치하는 제1 용접부에서는, 기어측 용접면과 케이스측 용접면이, 축 방향에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 예를 들어 기어측 용접면 및 케이스측 용접면이, 링 기어의 직경 외측으로 각도 θ로 경사져 있는 경우, 특히 기어 접합부로부터 멀어지는 측의 케이스 접합부에, 검사 프로브를 각도 θ와 직교하는 방향에 대면, 검사 프로브는 기어부와 간섭하지 않고 적절한 측정 위치에 배치할 수 있다.

따라서, 이 위치로부터 검사 프로브를 제1 용접부에 대면, 제1 용접부의 품질 검사를 더욱 확실하게 행할 수 있다.

또, 예를 들어 기어측 용접면 및 케이스측 용접면이, 링 기어의 직경 외측에 각도 θ로 경사져 있는 경우, 각도 θ는, 링 기어의 굽힘 모멘트를 더욱 작게 하면서, 링 기어가 케이스에 대하여 직경 방향(RD)의 직경 내측에 안정되게 고정할 수 있는 범위로서, θ=40 내지 55°인 것이 바람직하다.

특히 θ=45°인 경우에는 기어부에 있어서의 피치원 직경상 부근의 맞물림 위치에서, 링 기어와 상대방 기어와의 맞물림에 의한 외력이 기어부의 축 방향으로 작용했을 때, 용접부에는 이 외력에 있어서의 축 방향의 성분과, 직경 방향 직경 내측의 성분이 동일한 크기가 된다. 그로 인해, 링 기어가 케이스에 대하여 가장 안정된 상태로 고정되어, 용접부에 무리한 응력도 가해지지 않는다.

(8) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (7)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 축 방향의 타측에 위치하는 제2 용접부에서는, 기어측 용접면과 케이스측 용접면이, 축 방향에 대하여 수평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 기어부에 있어서, 당해 링 기어의 상대방 기어와의 맞물림 시에, 제1 용접부에 있어서, 당해 링 기어의 축이 휘는 방향으로의 굽힘 응력을 저감할 수 있다.

즉, 기어부에는, 당해 링 기어의 상대방 기어와의 맞물림 시에, 맞물림에 의한 외력이, 예를 들어 피치원 직경상 부근의 맞물림 위치에서 기어부 축 방향으로 작용한다. 이때에, 축 방향으로 작용하는 작용선의 위치를 기준 위치로 한다. 또한, 케이스 접합부의 축 방향의 일측에 있어서, 케이스 접합부의 단부면과 케이스측 용접면과의 교점을 제1 교점으로 하고, 케이스 접합부의 축 방향의 타측에 있어서, 케이스 접합부의 단부면과 케이스측 용접면과의 교점을 제2 교점으로 한다. 또한, 링 기어의 직경 방향에 대한 기준 위치와 제1 교점과의 거리를 제1 거리(L1), 기준 위치와 제2 교점과의 거리를 제2 거리(L2)로 한다.

제1 거리(L1)와 제2 거리(L2)는 거리(L1) < 거리(L2)의 관계에 있으므로, 축 방향의 타측으로부터 일측으로의 반시계 방향의 굽힘 모멘트는 억제되어, 제1 용접부에 걸리는 굽힘 응력을 저감할 수 있다.

(9) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (8)에 기재하는 용접 구조에 있어서, 제2 용접부는 기어측 용접면 중, 축 방향의 타측에 위치하는 다른 쪽 기어측 용접면과, 케이스측 용접면 중, 축 방향의 타측에 위치하는 다른 쪽 케이스측 용접면을 압입한 상태로 형성되고, 제1 용접부는 기어측 용접면 중, 축 방향의 일측에 위치하는 한쪽 기어측 용접면과, 케이스측 용접면 중, 축 방향의 일측에 위치하는 한쪽 케이스측 용접면을, 간극(s)(s > 0)으로 이격시킨 상태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접에 의해 링 기어와 케이스 사이에서 발생하는 변형, 특히 링 기어의 열 변형을 저감할 수 있다.

즉, 링 기어와 케이스는 축 방향의 타측에서, 다른 쪽 기어측 용접면과 다른 쪽 케이스측 용접면이 압입된 상태로 되어 있다. 또한, 축 방향의 일측에서는, 한쪽 기어측 용접면과 한쪽 케이스측 용접면과의 간극(s)이 존재함으로써, 용접 시에 열 변형이 발생해도, 기어 접합부와 케이스 접합부는 구속되지 않는다. 그로 인해, 타측에 있는 제2 용접부의 용접을, 제1 용접부보다 앞서 행하면, 링 기어가 케이스와 상대적으로 열 변형되기 어려운 상태로 할 수 있어, 제1 용접부의 용접을 행한 후도, 링 기어의 열 변형을 억제할 수 있다.

(10) 또한, 상술한 형태의 용접 구조에서는, (7) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재하는 용접 구조에 있어서, 제1 용접부와 제2 용접부 사이에는, 공동이, 기어측 용접면과 케이스측 용접면과의 간극에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 제1 용접부 및 제2 용접부의 비드가 식어서 고화할 때까지, 제1 용접부 및 제2 용접부의 비드가 온도 변화와 함께 유동하여 고화했을 때에, 공동이, 이때의 유동을 흡수할 수 있어, 제1 용접부 및 제2 용접부에 잔류 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 특히 레이저 용접에 의해 제1 용접부 및 제2 용접부가 형성되면, 용접 직후에서는 제1 용접부 및 제2 용접부의 비드 내에 가스가 함유되므로, 이 가스를 공동으로 방출할 수 있다. 이에 의해, 제1 용접부 및 제2 용접부에서는 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면으로, 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스를 링 기어의 축 방향으로부터 본 평면도이다.
도 2는 도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 단면도이다.
도 3은 도 2 중, C부의 확대도이다.
도 4는 도 2 중, D부의 확대도이다.
도 5는 도 3 중, E부에 있어서 용접 전의 상태를 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 6은 도 4 중, F부에 있어서 용접 전의 상태를 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 7은 랩부에서 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 8은 용접부의 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 9는 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조의 작용을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면으로, 도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 단면에 상당하는 도면이다.
도 11은 도 10 중, G부의 확대도이다.
도 12는 제1 검사로서, 제2 용접부의 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 13은 제2 검사로서, 공동부의 확인 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 14는 도 13 중, H부의 확대도이다.
도 15는 특허문헌 1에 개시된 차동 유닛을 도시하는 단면도이다.
도 16은 종래의 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면으로, 링 기어의 축 방향을 따라 축심을 포함하는 평면 위에 대하여, 그 수직 방향으로부터 본 단면도이다.
도 17은 도 16과 마찬가지로, 종래의 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 도시하는 단면도이다.
도 18은 종래의 제2 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면으로, 도 16 및 도 17과 마찬가지인 단면도이다.
도 19는 도 18 중, I부의 확대도이다.
도 20은 종래의 제2 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면으로, 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스를 링 기어의 축 방향으로부터 본 평면도이다.

이하, 본 발명을 구체화한 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에서는, 자동차의 차동 장치(디퍼런셜 기어)에 있어서의 링 기어와, 이 링 기어를 고정하는 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 실시예로 든다.

또, 본 실시 형태에서는, 첨부 도면에 도시한 부호 AX는 링 기어의 축 방향을 나타내고, RD는 링 기어의 직경 방향을 나타내고, CR은 링 기어의 주위 방향을 나타낸다.

<제1 실시예>

처음에, 본 실시예에 관한 용접 구조의 개요에 대하여 설명한다.

도 1은, 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스가 접합된 모습을, 링 기어의 축심으로부터 본 평면도이며, 디퍼렌셜 기어 케이스에 대해서는 링 기어와의 접합부 근방만을 도시하고 있다. 도 2는, 도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 단면도이다. 도 3은, 도 2 중, C부의 확대도이다. 도 4는, 도 2 중, D부의 확대도이다. 도 5는, 도 3 중, E부에 있어서 용접 전의 상태를 확대하여 도시하는 설명도이다. 도 6은, 도 4 중, F부에 있어서 용접 전의 상태를 확대하여 도시하는 설명도이다.

디퍼런셜 기어(1)에서는, 디퍼렌셜 기어 케이스(30)(케이스)에 접합된 링 형상의 링 기어(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 디퍼런셜 축(60)의 축심(CL)과 동심 위에 조립되어 있다. 링 기어(10)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)는, 링 기어(10)의 축 방향(AX)에 대하여 일측의 제1 용접부(51)와, 타측의 제2 용접부(52)의 2개의 링 형상의 용접부(50)에서 고정되어 있다. 링 기어(10)와 디퍼런셜 축(60)은, 도시하지 않은 피니언 기어를 통해 맞물려 동력이 전달되도록 되어 있다.

이어서, 링 기어(10)에 대하여 설명한다.

링 형상의 링 기어(10)는, 예를 들어 침탄 켄칭 등, 열 처리된 강 등의 금속으로 이루어지고, 도 2에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)에 대하여 직경 내측에 기어 접합부(11)(기어 접합부)와, 직경 외측에 기어부(10T)(기어부)를 갖고 있다. 기어부(10T)에는, 상기 피니언 기어와 맞물리는 이가 복수 형성되어 있다.

기어 접합부(11)는, 본 실시예에서는 기어부(10T)와 연속하는 이부 형성부(12)와, 도 2에 있어서, 이부 형성부(12)로부터 직경 내측으로 돌출되는 기어측 연결부(13)와, 기어측 연결부(13)와 연속해 축 방향(AX)을 따라 연장되는 기어측 플랜지부(15)를 갖고 있다.

제1 용접부(51)가 형성되는 부위에서는, 기어 접합부(11) 중, 기어측 플랜지부(15)가 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여, 다른 부분보다 얇게 형성되어 있다. 즉, 기어측 플랜지부(15)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)의 두께가 축 방향(AX)의 일측(도 2 중, 하측)을 향해 서서히 작아지도록 형성되어 있고, 일측의 단부에 있는 기어측 플랜지 박육부(15T)가, 가장 두께가 작은 소정의 두께(t3)(t3 > 0)로 얇게 형성되어 있다.

기어측 플랜지부(15)에서는, 기어측 플랜지 박육부(15T)는 용접에 의해 형성되는 제1 용접부(51)에 있어서, 용접 강도 상, 필요해지는 축 방향(AX)의 크기를 충분히 확보할 수 있는 축 방향(AX)의 거리로서, 제1 기어 단부면(10a)으로부터 소정 거리(t5)(t5 > 0) 떨어진 외측의 위치[제3 기준단부(43)]에 배치되어 있다. 소정 거리(t5)는, 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 검사 프로브(70)를 사용하여 제1 용접부(51)를 품질 검사하는데 있어서, 검사에 사용하는 검사 프로브(70)의 크기나 성능 등의 검사 조건을 의도적으로 고려한 다음, 설정되는 크기이다.

또한, 기어측 플랜지부(15)는 직경 방향(RD)의 직경 내측에 위치하는 기어측 용접면(11a)에, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 기어측 제1 용접면(15a)(한쪽 기어측 용접면)과, 타측(도 2 중, 상측)에 위치하는 기어측 플랜지 압입면(15b)을 동일한 평면 위에 갖고 있다.

이어서, 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 대하여 설명한다.

디퍼렌셜 기어 케이스(30)는, 예를 들어 주철 등의 금속으로 이루어져, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 접촉하고, 접합하는 케이스 접합부(31)를 갖고 있다. 케이스 접합부(31)는, 본 실시예에서는 직경 방향(RD)에 대하여, 가장 직경 내측에서 축 방향(AX)의 일측(도 2 중, 하측)에 위치하는 케이스측 제1 플랜지부(32)와, 가장 직경 외측에서 축 방향(AX)의 타측(도 2 중, 상측)에 위치하는 케이스측 제2 플랜지부(37)를 갖고 있다. 또한, 케이스측 제1 플랜지부(32)와 케이스측 제2 플랜지부(37)는 직경 방향(RD)으로 케이스측 연결부(35)를 통해 접속되어 있다.

케이스측 제1 플랜지부(32)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 링 기어(10)의 기어 접합부(11) 중, 기어측 플랜지부(15)와 접합시켜서, 제1 용접부(51)를 형성하는 부분이다. 케이스측 제1 플랜지부(32)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 기어 단부면(10a)으로부터 이 제1 기어 단부면(10a)과 멀어지는 측[축 방향(AX)의 일측]에 있는 제2 기준단부(42)까지의 축 방향(AX)의 거리가, 상기한 소정 거리(t5)가 되도록, 기어측 플랜지부(15)에 대응하여 형성되어 있다.

케이스측 제1 플랜지부(32)는 직경 방향(RD)의 직경 외측에, 케이스측 제1 용접면(32a)(한쪽 케이스측 용접면)과, 케이스측 플랜지 압입면(32b)을 갖고, 케이스측 제1 용접면(32a)은 축 방향(AX)의 일단부측(도 2 중, 하단부)에 배치되어 있다. 케이스측 제1 용접면(32a)과 케이스측 플랜지 압입면(32b)은 제1 공동부(21)를 사이에 두고, 직경 방향(RD)으로 직경 차를 두고 형성되어 있다. 즉, 용접 전에 링 기어(10)의 기어 접합부(11)를 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)에 접합한 상태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 기어측 제1 용접면(15a)과 케이스측 제1 용접면(32a)과의 사이에 간극(s)(s > 0)이 마련되어 있다.

제1 공동부(21)는 케이스측 제1 용접면(32a) 및 케이스측 플랜지 압입면(32b)으로부터 직경 방향(RD)의 직경 내측에 오목 설치되어 형성되고, 케이스측 제1 용접면(32a)과 케이스측 플랜지 압입면(32b)을 명확히 구별하기 위하여 설치되어 있다.

즉, 제1 용접부(51)의 비드가, 온도 변화와 함께 제2 기준단부(42)보다 축 방향(AX) 타측으로 유동했을 때에, 유동한 비드를 제1 공동부(21)가 흡수할 수 있다. 이에 의해, 용접 후, 비드가 식어서 고화된 제1 용접부(51)에 잔류 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 용접부(51)의 비드에 함유한 가스를, 제1 공동부(21)에 방출할 수 있어, 가스가 제1 용접부(51)에 함유되는 것에 기인한 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함을 억제할 수 있다.

또한, 케이스측 제1 용접면(32a)은 도 3에 도시한 바와 같이, 그 축 방향(AX)의 타단부측의 단부인 제1 기준단부(41)와 제1 기어 단부면(10a)과의 축 방향(AX)의 거리를, 거리(t1)(t1 > 0)로 하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 축 방향(AX)에 대하여 제1 기어 단부면(10a)과, 용접 후에 형성되는 제1 용접부(51)와의 사이를, 거리(t1)로 이격시킨 제1 용접 이격부(55)가 설치되어 있다.

한편, 케이스측 제2 플랜지부(37)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 링 기어(10)의 기어 접합부(11) 중, 이부 형성부(12)와 접합시켜서, 제2 용접부(52)를 형성하는 부분이다.

제2 용접부(52)가 형성되는 부위에서는, 케이스측 제2 플랜지부(37)가 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여, 다른 부분보다 얇게 형성되어 있다. 즉, 케이스측 제2 플랜지부(37)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)의 두께가 축 방향(AX)의 타측(도 2 중, 상측)을 향해 서서히 작아지도록 형성되어 있다.

또한, 케이스측 제2 플랜지부(37)는 직경 방향(RD)의 직경 외측에서, 축 방향(AX)의 타단부측(도 2 중, 상단부)에 위치하는 케이스측 제2 용접면(37a)(다른 쪽 케이스측 용접면)을 갖고 있다. 또한, 용접 전, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)를 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)에 접합한 상태에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 기어측 제2 용접면(12a)과 케이스측 제2 용접면(37a) 사이에 간극(s)(s > 0)이 마련되어 있다.

케이스측 제2 용접면(37a)으로부터 일단부측은, 직경 방향(RD)의 직경 내측에 오목한 면으로 되어 있고, 링 기어(10)를 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 조립 고정한 상태에서는, 제2 공동부(22)가 이 오목한 면과, 이부 형성부(12)에 있어서의 직경 방향(RD)의 직경 내측의 단부면과, 케이스측 연결부(35)의 케이스측 연결부 내측 단부면(35a)에 의해 형성되어 있다.

제1 공동부(21)와 마찬가지로, 제2 공동부(22)도 제2 용접부(52)의 비드가, 온도 변화와 함께 제5 기준단부(45)으로부터 축 방향(AX) 일측으로 유동했을 때에, 유동한 비드를 제2 공동부(22)가 흡수할 수 있다. 이에 의해, 용접 후, 비드가 식어서 고화된 제2 용접부(52)에 잔류 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 용접부(52)의 비드에 함유된 가스를, 제2 공동부(22)에 방출할 수 있어, 가스가 제2 용접부(52)에 함유하는 것에 기인한 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함을 억제할 수 있다.

케이스측 제2 용접면(37a)은 도 4에 도시한 바와 같이, 축 방향(AX)의 일단부측의 단부인 제5 기준단부(45)와 케이스측 연결부(35)의 케이스측 연결부 외측단부면(35b)과의 축 방향(AX)의 거리를, 거리(t2)(t2 > 0)로 하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 축 방향(AX)에 대하여, 케이스 접합부(31)의 케이스측 연결부(35)의 케이스측 연결부 외측 단부면(35b)과, 용접 후에 형성되는 제2 용접부(52)와의 사이를, 거리(t2)로 이격시킨 제2 용접 이격부(56)가 설치되어 있다.

케이스 접합부(31)의 케이스측 제2 플랜지부(37)에는, 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여, 직경 내측으로부터 직경 외측으로 절결하여 두께를 작게 한 플랜지 박육부(38)가, 본 실시예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 케이스측 제2 플랜지부(37)의 주위 방향으로 분배되어 3군데에 형성되어 있다. 3개의 플랜지 박육부(38)는, 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 제2 용접부(52)[용접부(50)]의 시점과 종점이 겹치는 랩부(53)(용접 시종점)의 위치에 대응하여 설치되어 있다. 이 3개의 플랜지 박육부(38) 중, 1개의 플랜지 박육부(38L)[플랜지 박육부(38)]는, 도 1에 도시한 바와 같이, 랩부(53)를 링 기어(10)의 직경 방향(RD)을 지나는 연장선(도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 선) 위의 위치에 형성되어 있다.

케이스측 제2 플랜지부(37)와 마찬가지로, 플랜지 박육부(38)도, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)의 두께가 축 방향(AX)의 타측을 향해 서서히 작아지도록 형성되어 있고, 타측의 단부에 있는 케이스측 플랜지 박육부(37T)가 제4 기준단부(44)와 제6 기준단부(46)와의 두께가 가장 작은 소정의 두께(t4)(t4 > 0)로 얇게 형성되어 있다.

이어서, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)와의 접합에 대해서, 도 2 내지 도 4를 사용하여 설명한다.

링 기어(10)를 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)를 향해, 축 방향(AX)의 일측으로부터 타측(도 2에 있어서, 하측으로부터 상측)으로 삽입 장착하고, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)를 접합한다.

구체적으로는, 기어측 연결부(13)의 기어측 연결부 단부면(13a)이 케이스측 연결부(35)의 케이스측 연결부 내측 단부면(35a)에 접촉할 때까지, 기어 접합부(11)의 기어측 플랜지부(15)의 기어측 플랜지 압입면(15b)을 케이스 접합부(31)의 케이스측 제1 플랜지부(32)의 케이스측 플랜지 압입면(32b)에 압입하여 삽입 장착한다. 이에 의해, 링 기어(10)는 기어측 플랜지 압입면(15b)과 케이스측 플랜지 압입면(32b)과의 압입부(20)에 의해, 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 대하여 위치 결정된다.

이어서, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)와의 용접 방법에 대해서, 도 1 내지 도 4를 사용하여 설명한다.

압입부(20)에 의해, 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 위치 결정된 링 기어(10)를 본 실시예에서는, 레이저 용접에 의해, 예를 들어 스테인리스재 등으로 이루어지는 용접 와이어(도시 생략)와, 기어 접합부(11)의 일부와, 케이스 접합부(31)의 일부를 용융하여 형성된 2개의 용접부(50)[제1, 제2 용접부(51), (52)]에서 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 고정한다. 2개의 용접부(50)를 형성하는 순서로서, 본 실시예에서는, 먼저 제2 용접부(52)를, 그 후에 제1 용접부(51)의 순으로 행한다.

압입부(20)에 의해, 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 위치 결정된 상태의 링 기어(10)에서는, 제2 용접부(52)는 케이스측 제2 용접면(37a)과 기어측 제2 용접면(12a)이 간극(s)으로 이격된 채, 레이저 용접을 행하여 링 형상으로 형성된다. 구체적으로는, 참조하는 도 1, 도 2 및 도 7에 도시한 바와 같이, 레이저광(50L)을, 케이스측 제2 용접면(37a)과 기어측 제2 용접면(12a)과의 간극(s)을 겨냥해서, 랩부(53)를 시점에 조사하고, 축심(CL)을 중심으로 한바퀴 돈 후, 종점으로서 동일한 랩부(53)에서, 레이저광(50L)의 조사를 정지한다. 이에 의해, 제2 용접부(52)가 그 깊이(h2)(h2 > 0)로 주위 방향(CR)으로 형성된다.

제2 용접부(52)를 형성하는데 있어서, 케이스측 제2 용접면(37a)과 기어측 제2 용접면(12a) 사이에 간극(s)이 마련되어 있으므로, 용접 시에 열 변형이 발생해도, 기어 접합부(11)와 케이스 접합부(31)가 구속되지 않아, 제2 용접부(52)에 잔류 응력이 발생하기 어려워지게 되어 있다.

제2 용접부(52)와 마찬가지로, 제1 용접부(51)도, 케이스측 제1 용접면(32a)과 기어측 제1 용접면(15a)을 간극(s)으로 이격시켜, 이 간극(s)을 겨냥해서 레이저광(50L)을 조사하여 레이저 용접을 행하여, 링 형상으로 형성된다. 이에 의해, 제1 용접부(51)가 그 깊이(h1)(h1 > 0)로 주위 방향(CR)으로 형성된다. 제1 용접부(51)(축 방향 중, 적어도 편측의 용접부)는 축 방향(AX)에 대하여 기어부(10T)의 일측에 있는 제1 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치된다.

제1 용접부(51)를 형성하는데 있어서, 케이스측 제1 용접면(32a)과 기어측 제1 용접면(15a) 사이에 간극(s)이 마련되어 있으므로, 용접 시에 열 변형이 발생해도, 기어 접합부(11)와 케이스 접합부(31)가 구속되지 않아, 제1 용접부(51)에 잔류 응력이 발생하기 어려워지게 되어 있다.

이어서, 용접부(50)의 품질 검사에 대해서, 도 7 및 도 8을 사용하여 설명한다.

도 7은, 랩부에서 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 8은, 용접부의 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다.

먼저, 용접부(50)의 품질 검사의 중요성에 대해서, 간단하게 언급한다.

품질 검사는 용접부의 비드 내에서 발생하는 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이나, 용접 강도에 영향을 미치는 용접 깊이를 관리하기 위해, 초음파 탐상 장치 등의 검사 장치에 의한 비파괴 검사로, 용접 후의 위크 전체수를 대상으로 행해진다.

본 실시예에 있어서도, 용접부(50)에는, 이러한 품질 검사가 필수로 되어 있고, 주지의 초음파 탐상 장치 등의 검사 프로브(70)를 사용하여, 품질 검사가 행해진다. 특히, 랩부(53)는 용접 개시 시와 용접 종료 시에 중복 가열하여 용융되고 있으므로, 용접 비드(50) 중, 강도가 가장 약해지는 부위가 되어, 품질 관리상, 특히 랩부(53)에서의 용입 깊이(h2)를 보증하기 위해서, 특히 용접 비드(50)의 품질 검사가 중요해진다.

검사 프로브(70)는 보다 정밀도가 높은 검사를 행하기 위해, 용접부(50)의 깊이 방향에 대하여 용접부(50)와 수직인 방향으로, 용접부(50)와 근거리의 위치에 배치할 필요가 있다.

제2 용접부(52)[용접부(50)] 중 랩부(53)의 품질 검사를 행하기 위해서는, 작업자가 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 플랜지 박육부(38L)의 플랜지 박육부 내주면(38a)을 따라 검사 프로브(70)를 대고 검사를 행한다. 품질 검사에서는, 작업자는 제2 용접부(52)의 용접 깊이(h2)를 만족하고 있는지의 여부와, 용접 결함의 유무에 대해서 확인한다. 또한, 필요에 따라서 플랜지 박육부(38L) 이외의 2개의 플랜지 박육부(38)에서, 제2 용접부(52)의 품질 검사를 행하는 경우에도, 플랜지 박육부(38L)와 마찬가지로, 작업자는 플랜지 박육부 내주면(38a)을 따라 검사 프로브(70)를 댄다.

한편, 제1 용접부(51)[용접부(50)]의 품질 검사를 행하기 위해서는, 작업자가 도 8에 도시한 바와 같이, 기어측 플랜지부(15)의 기어측 플랜지부 외주면(15c)에 검사 프로브(70)를 대어, 제1 용접부(51)의 상태를 검사한다. 품질 검사에서는, 작업자는 필요에 따라서, 링 형상으로 형성된 제1 용접부(51)에 대하여, 전체 둘레에 걸쳐 행하여 제1 용접부(51)의 용접 깊이(h1)를 만족하고 있는지의 여부와, 용접 결함의 유무에 대해서 확인한다.

전술한 구성을 갖는 본 실시예에 관한 용접 구조의 작용·효과에 대하여 설명한다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 기어부(10T)와 기어 접합부(11)를 갖는 링 형상의 링 기어(10)와, 기어 접합부(11)와 접합하는 케이스 접합부(31)를 갖는 디퍼렌셜 기어 케이스(30)를 구비하고, 링 기어(10)의 축 방향(AX) 양단부에서, 기어 접합부(11)의 용접면인 기어측 용접면(11a)[기어측 제1 용접면(15a), 기어측 제2 용접면(12a)]과, 케이스 접합부(31)의 용접면인 케이스측 용접면(31a)[케이스측 제1 용접면(32a), 케이스측 제2 용접면(37a)]이 용접된 제1 용접부(51), 제2 용접부(52)[용접부(50)]에 의해, 링 기어(10)를 디퍼렌셜 기어 케이스(30)에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향(AX) 중, 적어도 편측의 제1 용접부(51)는 축 방향(AX)에 대하여, 기어부(10T)의 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 제1 용접부(51)의 품질 검사 시에, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브(70)에 의해, 비파괴로 제1 용접부(51)의 상태를 검사할 때에, 기어 접합부(11)의 기어측 플랜지부(15)의 기어측 플랜지부 외주면(15c)에, 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브(70)를 제1 용접부(51)를 향해 댈 수 있어, 신뢰성이 높은 품질 검사를 할 수 있게 된다.

즉, 비접촉 검사 장치를 사용하여 용접부(50)의 상태를 검사할 때에는, 검사 프로브(70)의 적절한 측정 위치로서, 검사 프로브(70)를 용접부(50)의 깊이 방향에 대하여 용접부(50)와 수직인 방향으로, 용접부(50)와 근거리의 위치에 배치할 필요가 있다. 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이 용접부(50)에 발생하는 경우나, 용접부(50)의 깊이가 원하는 깊이(h1, h2)를 만족하고 있지 않을 경우에는, 용접 강도에 영향을 미치므로, 특히 강도적으로 문제가 되는 부위에 형성하는 용접부(50)에서는, 품질 검사는 품질 관리상, 중요하다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 용접부(50)라 함은 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)가 원하는 용접 강도를 만족하여 고정되도록, 링 기어(10)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)와의 고정에 실질적으로 기여하여 용접되는 부분이다.

또한, 용접부(50) 중, 제1 용접부(51)는 축 방향(AX)에 대하여 기어부(10T)의 제1 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치되어 있는 것이라 함은, 상기에 정의한 제1 용접부(51)[용접부(50)]에 있어서, 제1 용접부(51)를 수직 방향으로 지나는 수선이, 링 기어(10)의 축 방향(AX)을 따르는 방향에 대하여 어떠한 위치에서도, 반드시 제1 기어 단부면(10a)보다 축 방향(AX) 외측의 위치에 배치되는 것을 의미한다.

또한, 품질 검사를 필요로 하는 제1 용접부(51)의 배치에 있어서, 검사 프로브(70)가 용접 결함의 유무나 제1 용접부(51)의 깊이(h1)에 대해서, 축 방향(AX)에 대하여 제1 용접부(51)의 단부로부터 그 반대측의 단부까지 폭넓게 검지할 수 있도록, 검사에 사용하는 검사 프로브(70)의 크기나 성능 등의 검사 조건을 의도적으로 고려할 필요가 있다. 그런 다음, 품질 검사를 필요로 하는 제1 용접부(51)가 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치된다.

따라서, 품질 검사를 특별히 필요로 하는 제1 용접부(51)가 축 방향(AX)에 대하여 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치되어 있으면, 이 제1 용접부(51)를 비접촉으로 품질 검사를 할 때에, 이 제1 용접부(51)가 검사를 저해하는 기어부(10T)와 이격되어 있으므로, 검사 프로브(70)가 기어부(10T)와 간섭하기 어려워진다. 따라서, 검사 프로브(70)를 제1 용접부(51)에 적절한 측정 위치로부터 대어, 품질 검사를 더욱 확실하게 행할 수 있다.

따라서, 제1 용접부(51)를 품질 검사하는데, 검사 프로브(70)가 적절한 측정 위치에 배치하기 쉬워지므로, 검사 프로브(70)와 제1 용접부(51) 사이에서, 제1 용접부(51)의 상태를 검출하는 신호를 검사 프로브(70)로 송수신하는 것이, 비접촉 검사 장치에 있어서 보다 좋은 조건 하에서 행할 수 있어, 신뢰성이 높은 검사가 가능해진다. 나아가서는, 비접촉 검사 장치를 사용한 제1 용접부(51)의 품질 검사를, 고정밀도로 높은 신뢰성으로 실현할 수 있게 되므로, 품질 검사를 거친 후의 제1 용접부(51)를 가진 디퍼런셜 기어(1)는 고품질을 확보한 것이 된다.

따라서, 제1 용접부(51)의 품질 검사를 쉽게 하는 동시에, 이 제1 용접부(51)를 가진 디퍼런셜 기어(1)의 품질 향상을 도모할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

그런데 디퍼렌셜 기어 케이스와 용접으로 접합된 링 기어는, 세트 볼트에 의한 체결로 디퍼렌셜 기어 케이스와 접합된 종래의 링 기어와 비교하여, 스페이스의 사정상, 소경화하여 구성할 수 있어, 디퍼런셜 기어의 하이 기어화나, 트랜스 액슬 전체의 소형화가 가능해진다.

그런데 용접 구조의 링 기어와 볼트 체결 구조의 링 기어에서는, 디퍼런셜 축의 회전수가 동일해도, 용접 구조의 링 기어에서는 링 기어의 소경화에 의해, 이끝의 주위 속도는 저하된다. 그로 인해, 디퍼런셜 기어 내에 있는 윤활유를, 참조하는 도 18 중, 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이, 회전하는 링 기어의 이부로 긁어올릴 때에, 이로 긁어올리는 윤활유의 유량이, 볼트 체결 구조의 링 기어에 비해 저하되어 버린다.

또한, 볼트 체결 구조의 링 기어에서는, 세트 볼트 헤드부로도 윤활유를 긁어올리고 있었지만, 용접 구조의 링 기어에는 세트 볼트가 없으므로, 세트 볼트 헤드부에 의한 윤활유의 긁어올림을 할 수 없다.

특히, 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 오토매틱 트랜스 액슬이나 기계식CVT 등의 트랜스 액슬용의 토출량이 많은 오일 펌프를 구비하고 있지 않으므로, 윤활유의 순환을, 링 기어의 이끝에 의한 긁어올림에 의존하고 있다. 게다가 하이브리드 자동차나 전기 자동차에서는, 링 기어의 이끝으로 긁어올린 윤활유에 의해, 모터의 냉각도 아울러 행해야만 한다.

따라서, 용접 구조의 링 기어에서는 회전하는 링 기어에 의해, 윤활유를 충분히 긁어올려 순환시킬 수 없는 문제가 있었다.

도 9에, 제1 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조에 있어서, 또 다른 작용을 설명하는 도면을 나타낸다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 이러한 문제에 대하여 디퍼런셜 기어(1) 내에 있는 윤활유를, 도 9중, 화살표 M으로 나타낸 바와 같이, 회전하는 링 기어(10)의 이부(10T)로 긁어올리는 동시에, 도 9 중, 화살표 N으로 나타낸 바와 같이, 링 기어(10) 중, 축 방향(AX)에 대하여 기어 단부면(10a)보다 외측에 위치하는 기어측 플랜지부(15)에 있어서, 도 9에 나타내는 X 범위의 영역에서도, 긁어올릴 수 있게 된다.

이에 의해, 이 기어측 플랜지부(15)에 의한 윤활유의 긁어올림이, 종래의 볼트 체결 구조의 링 기어에 있어서, 세트 볼트 헤드부로 윤활유를 긁어올리고 있던 분량이나, 볼트 체결 구조로부터 용접 구조로의 변경에 의해, 이끝에 있어서의 긁어올림 유량이 저하된 분량을 보완할 수 있다.

또한, 회전하는 링 기어(10)의 이부(10T) 및 기어측 플랜지부(15)의 X 범위의 영역에서 윤활유를 긁어올림으로써, 윤활유의 긁어올림 유량이 증가하므로, 윤활유를, 링 기어(10)와 피니언 기어 등과의 맞물림을 향해 공급할 수 있는 외에, 모터를 냉각하는 것으로도 긁어올릴 수 있게 된다.

따라서, 예를 들어 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등, 트랜스 액슬용의 토출량이 많은 오일 펌프를 구비하지 않은 자동차에도, 본 실시예에 관한 용접 구조로 구성된 디퍼런셜 기어(1)를 탑재할 수 있게 된다.

그런데 종래의 제2 실시예에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 기어측 용접부(317) 중, 용접 비드(350)에 걸리지 않는 단부(317t)[도 19 중, 두께(ta)의 부위]를 얇게 형성함으로써, 용접 시에, 단부(317t)를 우선적으로 열 변형시켜서, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어(310)의 이부(311)에 미치지 않게 되어 있었다.

그러나 링 기어(310)에서는, 기어측 용접부(317)의 부위(P, Q, R) 중, 가장 내측의 부위(R)에서, 용접에 의한 열 변형이, 예를 들어 도 18 중, 비틀림 방향(TS) 등으로 크게 발생하는 경우가 있다.

열 변형은, 부위(P)에 있는 단부(317t)에서 우선적으로, 어느 정도까지 허용되는 상태로 되어 있지만, 열 변형이 부위(R)에서 크게 발생한 경우에는, 부위(R)보다 커지는 부위(P)에서의 변형은, 부위(P)에 있어서 허용할 수 있는 변형을 초과해 버려, 부위(R)의 변형에 대하여 흡수할 수 없다.

이 경우, 용접의 영향을 받아, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어(310)의 이부(311)에까지 미치게 되어, 이부(311)에 있어서, 예를 들어 인접 피치 오차, 누적 피치 오차, 이 홈의 요동 등, 기어 정밀도가 악화될 우려가 있다.

기어 정밀도가 악화되면, 링 기어(310)에 맞물리는 피니언 기어와 양호한 상태로 맞물리지 않게 되므로, 링 기어(310)와 피니언 기어와의 맞물림 시에 기어 노이즈가 발생하는 동시에, 피니언 기어와 맞물려서 회전하는 디퍼런셜 축과 그 베어링, 디퍼렌셜 기어 케이스(330) 등에 진동이 발생해 버려, NV(Noise Vibration) 소성이 악화되는 문제가 있었다.

이에 반해, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 제1 용접부(51)[용접부(50)]가 형성되는 부위에서는, 기어 접합부(11) 중, 기어측 플랜지부(15)가 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여 다른 부분보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에, 이 얇게 형성된 기어측 플랜지부(15)의 기어측 플랜지 박육부(15T)를 우선적으로 열 변형시켜, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이, 링 기어(10)의 기어부(10T)에 미치는 것을 억제할 수 있다.

또한, 제2 용접부(52)[용접부(50)]가 형성되는 부위에서는, 케이스측 제2 플랜지부(37)가 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여 다른 부분보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에, 이 얇게 형성된 케이스측 제2 플랜지부(37)의 케이스측 플랜지 박육부(37T)를 우선적으로 열 변형시켜, 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이, 링 기어(10)의 기어부(10T)에 미치는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 제1 용접부(51)는 축 방향(AX)에 대하여 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치되고, 축 방향(AX)에 대하여 용접 후에 형성되는 제1 용접부(51)와 기어 단부면(10a)과의 사이를, 거리(t1)로 이격시킨 제1 용접 이격부(55)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에 제1 용접부(51)에서 발생한 열이, 제1 용접 이격부(55)에서 일부 방열되어, 링 기어(10)의 기어부(10T)까지 전달되기 어렵게 할 수 있고, 나아가서는 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어(10)의 기어부(10T)에서 발생하는 것을 억제할 수 있다.

특히, 축 방향(AX)의 일측에 대하여, 기어측 플랜지 박육부(15T)를 제1 기어 단부면(10a)으로부터 소정 거리(t5)만큼 크게 이격시켜, 기어측 플랜지부(15)를 축 방향(AX)을 따라 형성하여, 케이스측 제1 플랜지부(32)와의 제1 용접부(51)를 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치함으로써, 링 기어(10)에 있어서의 비틀림 방향(TS)으로의 굽힘 강성이 커진다(도 8 및 도 9 참조). 그로 인해, 제1 용접부(51)에서는, 비틀림 방향(TS)으로의 굽힘 응력이 크게 가해지지 않아, 제1 용접부(51)의 용접 깊이(h1)를 작게 해도, 제1 용접부(51)에 있어서 충분한 용접 강도를 확보할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 축 방향(AX)에 대하여 용접 후에 형성되는 제2 용접부(52)와 케이스 접합부(31)의 케이스측 연결부(35)의 케이스측 연결부 외측 단부면(35b)과의 사이를, 거리(t2)로 이격시킨 제2 용접 이격부(56)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시에 제2 용접부(52)에서 발생한 열이, 제2 용접 이격부(56)에서 일부 방열되어, 링 기어(10)의 기어부(10T)까지 전달되기 어렵게 할 수 있고, 나아가서는 열 팽창이나 응고 수축에 의한 열 변형이 링 기어(10)의 기어부(10T)에서 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 케이스 접합부(31)의 케이스측 제2 플랜지부(37)에는, 링 기어(10)의 직경 방향(RD)에 대하여 내측으로부터 외측으로 절결하여 두께를 작게 한 플랜지 박육부(38)가 링 기어(10)의 주위 방향(CR)에 대하여 3군데에 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 시의 열에 의해 링 기어(10)가 필연적으로 변형되려고 해도, 직경 방향(RD)으로의 변형을, 주위 방향(CR)에 대하여 보다 균일화시킬 수 있다.

즉, 링 기어(10)는 링 형상이며, 일반적으로는 직경 방향(RD)의 두께가, 링 기어(10)의 직경의 크기와 상대적으로 상당히 얇게 되어 있으므로, 링 기어(10)에는 그 주위 방향(CR)의 일부에서, 용접 시의 열에 의한 변형이 축 방향(AX)의 휘는 방향으로 발생하는 동시에, 주로 직경 방향(RD)에 발생하여, 예를 들어 타원 형상 등의 형상으로 변형하기 쉬운 경향이 있다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 이러한 경향을 근거로, 링 기어(10)의 주위 방향(CR)에 대하여 용접에 의한 열 변형이 발생하기 어려운 부분을, 비틀림 방향(TS)의 강성을 낮게 한 플랜지 박육부(38)로 하고, 열 변형이 발생하기 쉬운 부분을, 케이스측 제2 플랜지부(37) 중, 플랜지 박육부(38)를 형성하고 있지 않은 부분으로 하여, 비틀림 방향(TS)의 강성이 플랜지 박육부(38)보다 높게 되어 있는 플랜지 비박육부(39)로 할 수 있다.

따라서, 비틀림 방향(TS)의 강성이 높은 부분과 낮은 부분을 의도적으로 마련하여, 링 기어(10)의 비틀림 방향(TS)의 강성을, 플랜지 박육부(38)와 플랜지 비박육부(39)에서, 링 기어(10)의 주위 방향(CR)으로 변화시킴으로써, 용접 시의 열에 의해 링 기어(10)가 필연적으로 변형되려고 해도, 직경 방향(RD)으로의 변형을 주위 방향(CR)에 대하여 더 균일화시킬 수 있다.

또한, 링 기어(10)의 비틀림 방향(TS)의 강성을, 플랜지 박육부(38)와 플랜지 비박육부(39)에서, 링 기어(10)의 주위 방향(CR)으로 변화시킴으로써, 결과적으로 비틀림 방향(TS)으로의 굽힘 모멘트가 주위 방향(CR)에서 보다 균일화되어, 링 기어(10)를 NV를 일으키기 어려운 고성능의 기어로 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는 용접부(50)[제1, 제2 용접부(51, 52)]는 링 기어(10)의 주위 방향(CR)을 따라 링 형상으로 형성되고, 플랜지 박육부(38L)는 제2 용접부(52)의 시점과 종점이 겹치는 랩부(53)의 위치에 대응하여 설치되고, 적어도 랩부(53)를 링 기어(10)의 직경 방향(RD)을 지나는 연장선(도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 선) 위의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 플랜지 박육부(38L)에 적절한 측정 위치로부터 댄 검사 프로브(70)에 의해, 제2 용접부(52)의 랩부(53)에 있어서의 품질 검사를 할 수 있게 된다.

즉, 제2 용접부(52)[용접부(50)] 중에서도, 특히 랩부(53)는 예를 들어 용접 강도에 영향을 미치는 용접 깊이가 충분하지 않은 것 외에, 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이 발생하기 쉬운 부위이며, 특히 랩부(53)에 있어서의 품질 검사는 중요하다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 랩부(53)에서의 이러한 품질 검사를, 플랜지 박육부(38L)를 설치함으로써, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브(70)를 사용한 종래와 같은 측정 방법으로 간단하게 할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 출원인이 생각한 광학적 검사 방법으로 용접 시종점 부근에 검사 구멍을 형성할 필요도 없어, 용접부(50)에 있어서, 이러한 검사 구멍에 기인한 피로 파괴도 발생하지 않는다.

<제2 실시예>

이하, 제2 실시예에 관한 용접 구조에 대해서, 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다.

제1 실시예에 관한 용접 구조에서는, 축 방향(AX) 양측에 있는 제1, 제2 용접부(51, 52) 중, 제1 용접부(51)를 축 방향(AX)에 대하여 기어부(10T)의 기어 단부면(10a)보다 외측에 배치하였다.

이에 반해, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 축 방향(AX) 중, 일측의 제1 용접부(152)를 기어측 용접면과 케이스측 용접면이, 축 방향(AX)에 대하여 경사져서 형성된 것으로 되어 있다.

따라서, 제1 실시예와 제2 실시예는 기어 접합부 및 케이스 접합부의 형상, 기어 접합부와 케이스 접합부와의 고정 방법, 제1 용접부 및 제2 용접부의 배치 위치 등에서 서로 다르지만, 그 이외의 부분은 제1 실시예와 마찬가지이다.

따라서, 제1 실시예와 공통되는 부분에서는, 도면의 부호는 제1 실시예와 동일한 부호를 사용하고, 제1 실시예와는 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 그 밖에 대하여 설명을 간략 또는 생략한다.

도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 관한 링 기어와 디퍼렌셜 기어 케이스와의 용접 구조를 설명하는 도면이며, 도 1 중, A-A 화살표 방향으로부터 본 단면에 상당하는 도면이다. 도 11은, 도 10 중, G부의 확대도이다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 링 기어(110)와 디퍼렌셜 기어 케이스(130)는, 링 기어(110)의 축 방향(AX)에 대하여 일측(도 10 중, 상측)의 제1 용접부(152)와, 타측(도 10 중, 하측)의 제2 용접부(151)의 2개의 링 형상의 용접부(150)에서 고정되어 있다.

먼저, 링 기어(110)에 대하여 설명한다.

링 형상의 링 기어(110)는 도 10에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)에 대하여 직경 내측에 기어 접합부(111)(기어 접합부)와, 직경 외측에 기어부(110T)(기어부)를 갖고 있다. 기어부(110T)에는, 상기 피니언 기어와 맞물리는 이가 복수 형성되어 있다.

기어 접합부(111)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 직경 방향(RD)의 직경 내측에 기어측 용접면(111a)(기어측 용접면)을 갖고 있다. 이 기어측 용접면(111a)은 또한 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 기어측 제1 용접면(112a)(한쪽 기어측 용접면)과, 타측에 위치하는 기어측 제2 용접면(115a)(다른 쪽 기어측 용접면)을 갖고 있다. 기어측 제1 용접면(112a)은 축 방향(AX)에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있다. 기어측 제2 용접면(115a)은 축 방향(AX)에 대하여 수평하게 형성되어 있다. 기어측 제1 용접면(112a)과 기어측 제2 용접면(115a)은 연결되어 있다.

기어 접합부(111)에서는, 직경 방향(RD)의 거리로서, 기어부(110T)에 있어서, 피치원 직경 위의 맞물림 위치에서 축 방향(AX)으로 작용하는 피치원 직경 작용선(PL)과, 축 방향(AX)의 한쪽 단부에 위치하는 제1 기준단부(141)와의 사이가, 제1 거리(L1)(L1 > 0)로 되어 있다. 또한, 피치원 직경 작용선(PL)과, 축 방향(AX)의 다른 쪽 단부에 위치하는 제2 기준단부(142)와의 사이가 제2 거리(L2)(L2 > L1)로 되어 있다.

이어서, 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 대하여 설명한다.

디퍼렌셜 기어 케이스(130)는 링 기어(110)의 기어 접합부(111)와 접촉하여, 접합하는 케이스 접합부(131)를 갖고 있다. 케이스 접합부(131)는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 기어 접합부(111)의 형상에 대응하고, 직경 방향(RD)의 직경 외측에 케이스측 용접면(131a)(케이스측 용접면)을 갖고 있다. 이 케이스측 용접면(131a)은, 또한 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 케이스측 제1 용접면(137a)(한쪽 케이스측 용접면)과, 타측에 위치하는 케이스측 제2 용접면(132a)(다른 쪽 케이스측 용접면)을 갖고 있다. 케이스측 제1 용접면(137a)은 축 방향(AX)에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있다. 케이스측 제2 용접면(132a)은 축 방향(AX)에 대하여 수평하게 형성되어 있다. 케이스측 제1 용접면(137a)과 케이스측 제2 용접면(132a)은 연결되어 있다.

용접 전, 링 기어(110)의 기어 접합부(111)를 디퍼렌셜 기어 케이스(130)의 케이스 접합부(131)에 접합한 상태에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a) 사이에 간극(s)(s > 0)이 마련되어 있다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 용접부(150) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 제1 용접부(152)에서는, 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a)이 축 방향(AX)에 대하여 각도θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있다. 즉, 제1 용접부(152)는 기어측 용접면(111a) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 기어측 제1 용접면(112a)과, 케이스측 용접면(131a) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 케이스측 제1 용접면(137a)을 간극(s)으로 이격시킨 상태에서, 형성되어 있다.

또, 기어측 제1 용접면(112a) 및 케이스측 제1 용접면(137a)의 경사각은, 링 기어(110)의 굽힘 모멘트를 보다 작게 하면서, 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 대하여 직경 방향(RD)의 직경 내측에 안정되게 고정할 수 있는 범위로서, θ=40 내지 55°인 것이 바람직하다.

특히 θ=45°인 경우에는, 기어부(110T)에 있어서의 피치원 직경 위 부근의 맞물림 위치에서, 링 기어(110)와 상대방 기어와의 맞물림에 의한 외력이, 기어부(110T)의 축 방향(AX)으로 작용했을 때, 제1 용접부(152)에는, 이 외력에 있어서의 축 방향(AX)의 성분과 직경 방향(RD) 직경 내측의 성분이, 동일한 크기로 된다. 그로 인해, 링 기어(110)가 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 대하여 가장 안정된 상태로 고정되어, 제1 용접부(152)에 무리한 응력도 가해지지 않는다.

한편, 용접 전, 링 기어(110)의 기어 접합부(111)를 디퍼렌셜 기어 케이스(130)의 케이스 접합부(131)에 접합한 상태에서는, 기어측 제2 용접면(115a)과 케이스측 제2 용접면(132a)은 압입 여유의 간극으로 되어 있다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 제2 용접부(151)에서는, 기어측 제2 용접면(115a)과 케이스측 제2 용접면(132a)이 축 방향(AX)에 대하여 수평하게 형성되어 있다. 즉, 제2 용접부(151)는 기어측 용접면(111a) 중, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 기어측 제2 용접면(115a)과, 케이스측 용접면(131a) 중, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 케이스측 제2 용접면(132a)을 압입한 상태로 형성되어 있다.

제1 용접부(152)와 제2 용접부(151) 사이에는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 공동부(121)(공동)가 기어측 용접면과 케이스측 용접면과의 간극에 의해 형성되어 있다.

이어서, 링 기어(110)의 기어 접합부(111)와 디퍼렌셜 기어 케이스(130)의 케이스 접합부(131)와의 접합에 대해서, 도 10을 사용하여 설명한다.

링 기어(110)를, 디퍼렌셜 기어 케이스(130)의 케이스 접합부(31)를 향해, 축 방향(AX)의 일측으로부터 타측(도 10에 있어서, 하측으로부터 상측)으로 삽입 장착하고, 링 기어(10)의 기어 접합부(11)와 디퍼렌셜 기어 케이스(30)의 케이스 접합부(31)를 접합한다.

구체적으로는, 기어 접합부(111)의 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스 접합부(131)의 케이스측 제1 용접면(137a)과의 사이가 간극(s)이 될 때까지, 기어 접합부(111)의 기어측 제2 용접면(115a)을, 케이스 접합부(131)의 케이스측 제2 용접면(132a)에 압입하여 삽입 장착한다. 이에 의해, 링 기어(110)는 기어측 제2 용접면(115a)과 케이스측 제2 용접면(132a)과의 압입부(120)에 의해, 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 대하여 위치 결정된다.

이어서, 링 기어(110)의 기어 접합부(111)와 디퍼렌셜 기어 케이스(130)의 케이스 접합부(131)와의 용접 방법에 대해서, 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다.

압입부(120)에 의해, 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 위치 결정된 링 기어(110)를, 본 실시예에서는, 레이저 용접에 의해, 예를 들어 스테인리스재 등으로 이루어지는 용접 와이어(50W)와, 기어 접합부(111)의 일부와, 케이스 접합부(131)의 일부를, 레이저광(50L)으로 용융하여 형성된 2개의 링 형상의 용접부(150)[제1, 제2 용접부(152, 151)]에서 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 고정한다. 기어측 제1 용접면(112a) 및 케이스측 제1 용접면(137a)이 경사각 θ로 경사져 있으므로, 용접에 의해 형성된 제1 용접부(152)는, 도 12에 있어서, 축 방향(AX)에 대하여 대략 경사각 θ로 경사져 있다.

2개의 용접부(150)를 형성하는 순서로서, 본 실시예에서는, 먼저 제2 용접부(151)를, 그 후에 제1 용접부(152)의 순으로 행한다.

그 이유로서, 제2 용접부(151)와는 반대측에 있는 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a) 사이에 간극(s)이 마련되어 있으므로, 제2 용접부(151)의 용접 시에, 이 간극(s)의 존재에 의해, 기어 접합부(111)와 케이스 접합부(131)가 구속되지 않는다. 그로 인해, 제2 용접부(151)를 형성하는데 있어서, 제2 용접부(151)에 잔류 응력이 발생하기 어려워, 용접 변형을 저감할 수 있기 때문이다.

이어서, 용접부(150) 및 공동부(121)의 검사에 대해서, 도 12 내지 도 14를 사용하여 설명한다.

도 12는, 제1 검사로서, 제1 용접부(152)의 품질 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 13은, 제2 검사로서, 공동부(121)의 확인 검사를 행하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 14는, 도 13 중, H부의 확대도이다.

용접부(150)의 품질 검사는, 용접부의 비드 내에서 발생하는 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함이나, 용접 강도에 영향을 미치는 용접 깊이를 관리하기 위해서, 초음파 탐상 장치 등의 검사 장치에 의한 비파괴 검사로, 용접 후의 위크 전체수를 대상으로 행해진다.

본 실시예에서는, 용접부(150) 중, 제1 용접부(152)는 이러한 품질 검사를 필수로 하고 있으며, 또한 공동부(121)의 확인 검사를 필요에 따라서 행하고 있고, 주지의 초음파 탐상 장치 등의 검사 프로브(70, 170)를 사용하여, 품질 검사와 확인 검사가 행해진다.

검사 프로브(70, 170)는, 보다 정밀도가 높은 검사를 행하기 위해서, 제1 용접부(152)의 깊이 방향에 대하여 제1 용접부(152)와 수직인 방향으로, 제1 용접부(152) 및 공동부(121)와 근거리의 위치에 배치할 필요가 있다.

(제1 용접부의 품질 검사)

제1 용접부의 품질 검사에서 사용하는 검사 프로브(70)는 용접부의 상태를 검출하는 신호를 송수신하는 센서면(70a)을, 검사 대상물과 비접촉으로 행하는 타입의 것이다.

제1 용접부(152)의 품질 검사는, 도 12에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(70)의 센서면(70a)을 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)에 대하여 경사각 θ로 기울여, 제1 용접부(152)를 향하여 댄다. 품질 검사에서는, 초음파 신호 등의 검사 신호가 센서면(70a)으로부터 제1 용접부(152)로 송신되어, 센서면(70a)이 제1 용접부(152)에서 반사된 반사 신호를 수신하여, 작업자가 제1 용접부(152)의 원하는 용접 깊이(h3)를 만족하고 있는지의 여부와, 용접 결함의 유무에 대해서 확인한다. 품질 검사는, 필요에 따라서, 링 형상으로 형성된 제1 용접부(152)를 전체 둘레에 걸쳐 행해진다.

(공동부의 확인 검사)

공동부(121)의 확인 검사에서 사용하는 검사 프로브(170)는 용접부의 상태를 검출하는 신호를 송수신하는 센서면(170a)을, 검사 대상물에 접촉시켜서 행하는 타입인 것이며, 센서면(170a)이 기어측 제1 용접면(112a) 및 케이스측 제1 용접면(137a)의 경사각 θ와 대응한 각도로 되어 있는 것이다.

공동부(121)의 확인 검사는, 도 14에 도시한 바와 같이, 검사 프로브(170)의 센서면(170a)을, 공동부(121)를 향해 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)에 접촉시킨다. 확인 검사에서는, 초음파 신호 등의 검사 신호가 센서면(170a)으로부터 공동부(121)로 송신되고, 센서면(170a)이 케이스측 제1 용접면(137a)에서 반사된 반사 신호를 수신하여, 작업자가, 공동부(121)가 확실하게 존재하고 있는지의 여부를 확인한다. 확인 검사는 필요에 따라서, 링 형상으로 형성된 제1 용접부(152)를 전체 둘레에 걸쳐 행해진다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 기어부(110T)와 기어 접합부(111)를 갖는 링 형상의 링 기어(110)와, 기어 접합부(111)와 접합하는 케이스 접합부(131)를 갖는 디퍼렌셜 기어 케이스(130)를 구비하고, 링 기어(110)의 축 방향(AX) 양단부에서, 기어 접합부(110)의 용접면인 기어측 용접면(111a)[기어측 제1 용접면(112a), 기어측 제2 용접면(115a)]과, 케이스 접합부(131)의 용접면인 케이스측 용접면(131a)[케이스측 제1 용접면(137a), 케이스측 제2 용접면(132a)]이 용접된 용접부(150)에 의해, 링 기어(110)를 디퍼렌셜 기어 케이스(130)에 고정하는 용접 구조에 있어서, 축 방향(AX) 중, 적어도 편측의 용접부(150)[제1 용접부(152)]에서는, 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a)이 축 방향(AX)에 대하여 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 제1 용접부(152)의 품질 검사 시에, 예를 들어 초음파 탐상 장치 등, 비접촉 검사 장치의 검사 프로브(70)에 의해, 비파괴로 제1 용접부(152)의 상태를 검사할 때에, 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)에, 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브(70)를 제1 용접부(152)를 향해 댈 수 있어, 신뢰성이 높은 품질 검사를 보다 확실하게 할 수 있게 된다.

즉, 품질 검사를 특히 필요로 하는 제1 용접부(152)에서는, 품질 검사 시에, 검사 프로브(70)가 용접 결함의 유무나 제1 용접부(152)의 깊이(h3)에 대해서, 당해 제1 용접부(152)의 단부로부터 그 반대측의 단부까지 폭넓게 두루 검지하지 않으면, 신뢰성이 높은 품질 검사를 할 수 없다.

본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 품질 검사를 특히 필요로 하는 용접부(150)로서, 제1 용접부(152)에서는 기어측 제1 용접면(112a) 케이스측 용접면(131a)이 축 방향(AX)에 대하여 각도 θ로 경사져서 형성되어 있으므로, 용접에 의해 형성된 제1 용접부(152)는 축 방향(AX)에 대하여 대략 각도 θ로 경사져 있다.

품질 검사를 필요로 하는 제1 용접부(152)가 축 방향(AX)에 대하여 경사져 있으면, 품질 검사 시에, 검사 프로브(70)를 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)에 대하여 제1 용접부(152)의 경사에 맞추어 경사지게 하여, 적절한 측정 위치로부터 제1 용접부(152)에 댈 수 있다. 또한, 이와 같이 검사 프로브(70)를 제1 용접부(152)에 대면서, 예를 들어 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)을 따라 검사 프로브(70)의 위치를 어긋나게 함으로써, 검사 프로브(70)와 제1 용접부(152)를 지근 거리로 해서, 보다 정밀도가 높은 품질 검사를 할 수 있게 된다.

또한, 검사 프로브를, 제1 용접부(152)의 경사에 맞추어 품질 검사를 행하면, 검사 프로브(70)가, 경사진 제1 용접부(152)에 있어서, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 일단부로부터, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 타단부에 이르기까지 폭넓게 두루, 제1 용접부(152)의 상태를 검지할 수 있게 된다.

따라서, 케이스 접합부(131)의 케이스측 단부면(131b)으로부터, 적절한 측정 위치에 배치한 검사 프로브(70)를 제1 용접부(152)에 대어, 제1 용접부(152)의 품질 검사를 보다 확실하게 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 제1 용접부(152)를 품질 검사하는데, 검사 프로브(70)를 적절한 측정 위치에 배치하기 쉬워지므로, 검사 프로브(70)와 제1 용접부(152) 사이에서, 제1 용접부(152)의 상태를 검출하는 신호를 검사 프로브(70)로 송수신하는 것이, 비접촉 검사 장치에 있어서 보다 좋은 조건하에서 행할 수 있어, 신뢰성이 높은 검사가 가능해진다.

나아가서는, 비접촉 검사 장치를 사용한 용접부의 품질 검사를, 고정밀도로 높은 신뢰성으로 실현할 수 있게 되므로, 품질 검사를 거친 후의 제1 용접부(152)를 가진 디퍼런셜 기어는, 고품질을 확보한 것이 된다.

따라서, 제1 용접부(152)의 품질 검사를 쉽게 하는 동시에, 이 제1 용접부(152)를 가진 디퍼런셜 기어의 품질 향상을 도모할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 용접부(150) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 제1 용접부(152)에서는, 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a)이 축 방향(AX)에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 예를 들어 기어측 제1 용접면(112a) 및 케이스측 제1 용접면(137a)이 링 기어(110)의 직경 외측에 각도 θ로 경사져 있는 경우, 특히 기어 접합부(111)로부터 멀어지는 측의 케이스 접합부(131)에, 검사 프로브(70)를 각도 θ와 직교하는 방향으로 대면, 검사 프로브(70)는 기어부(110T)와 간섭하지 않는 적절한 측정 위치에 배치할 수 있다.

따라서, 이 위치로부터 검사 프로브(70)를 제1 용접부(152)에 대면, 제1 용접부(152)의 품질 검사를 보다 확실하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 제2 용접부(151)에서는 기어측 제2 용접면(115a)과 케이스측 제2 용접면(132a)이 축 방향(AX)에 대하여 수평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 기어부(110T)에 있어서, 당해 링 기어(110)의 상대방 기어와의 맞물림 시에, 제1 용접부(152)에 있어서, 당해 링 기어(110)의 축(AX)이 휘는 방향으로의 굽힘 응력을 저감할 수 있다.

즉, 기어부(110T)에는 당해 링 기어(110)의 상대방 기어와의 맞물림 시에, 맞물림에 의한 외력이, 예를 들어 피치원 직경 위 부근의 맞물림 위치에서 기어부(110T)의 축 방향(AX)에 작용한다. 이때에 축 방향(AX)으로 작용하는 피치원 직경 작용선(PL)의 위치를 기준 위치로 한다.

기어 접합부(111)에서는, 직경 방향(RD)의 거리로서, 피치원 직경 작용선(PL)과, 축 방향(AX)의 한쪽 단부에 위치하는 제1 기준단부(141)와의 사이가 제1 거리(L1)(L1 > 0)로 되어 있다. 또한, 피치원 직경 작용선(PL)과, 축 방향(AX)의 다른 쪽 단부에 위치하는 제2 기준단부(142)와의 사이가 제2 거리(L2)(L2 > L1)로 되어 있다.

제1 거리(L1)와 제2 거리(L2)는 거리(L1) < 거리(L2)의 관계에 있으므로, 축 방향(AX)의 타측으로부터 일측으로의 반시계 방향의 굽힘 모멘트는 억제되어, 제1 용접부(152)에 가해지는 굽힘 응력을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 제2 용접부(151)는 기어측 용접면(111a) 중, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 기어측 제2 용접면(115a)과, 케이스측 용접면(131a) 중, 축 방향(AX)의 타측에 위치하는 케이스측 제2 용접면(132a)을 압입한 상태로 형성되고, 제1 용접부(152)는 기어측 용접면(111a) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 기어측 제1 용접면(112a)과, 케이스측 용접면(131a) 중, 축 방향(AX)의 일측에 위치하는 기어측 제1 용접면(112a)을 간극(s)(s > 0)으로 이격시킨 상태로, 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접에 의해 링 기어(110)와 디퍼렌셜 기어 케이스(130) 사이에서 발생하는 변형, 특히 링 기어(110)의 열 변형을 저감할 수 있다.

즉, 링 기어(110)와 디퍼렌셜 기어 케이스(130)는 축 방향(AX)의 타측에서, 기어측 제2 용접면(115a)과 케이스측 제2 용접면(132a)이 압입된 상태로 되어 있다.

또한, 축 방향(AX)의 일측에서는 기어측 제1 용접면(112a)과 케이스측 제1 용접면(137a)과의 간극(s)이 존재함으로써, 용접 시에 열 변형이 발생해도, 기어 접합부(111)와 케이스 접합부(131)는 구속되지 않는다.

그로 인해, 타측에 있는 제2 용접부(151)의 용접을, 제1 용접부(152)보다 먼저 행하면, 링 기어(110)가 케이스 접합부(131)와 상대적으로 열 변형하기 어려운 상태로 할 수 있어, 제1 용접부(152)의 용접을 행한 후도, 링 기어(110)의 열 변형을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시예에 관한 용접 구조에서는, 제1 용접부(152)와 제2 용접부(151) 사이에는 공동부(121)가 기어측 용접면(111a)과 케이스측 용접면(131a)과의 간극에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하므로, 용접 후, 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)의 비드가 식어서 고화할 때까지, 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)의 비드가, 온도 변화와 함께 유동하여 고화했을 때에, 공동부(121)가 이때의 유동을 흡수할 수 있어, 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)에 잔류 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 특히 레이저 용접에 의해 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)가 형성되면, 용접 직후에서는 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)의 비드 내에 가스가 함유되므로, 이 가스를, 공동부(121)에 방출할 수 있다. 이에 의해, 제1 용접부(152) 및 제2 용접부(151)에서는 수축공, 블로우홀, 균열 등의 용접 결함을 억제할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명에 따르면, 용접부의 품질 검사를 쉽게 하는 동시에, 이 용접부를 가진 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 용접 구조를 제공할 수 있다.

10 : 링 기어
10T, 110T : 기어부
10a, 110a : 제1 기어 단부면(기어 단부면)
11, 111 : 기어 접합부
11a, 111a : 기어측 용접면
15a, 112a : 기어측 제1 용접면(한쪽 기어측 용접면)
12a, 115a : 기어측 제2 용접면(다른 쪽 기어측 용접면)
30, 130 : 디퍼렌셜 기어 케이스(케이스)
31, 131 : 케이스 접합부
38, 38L : 플랜지 박육부(박육부)
31a, 131a : 케이스측 용접면
32a, 137a : 케이스측 제1 용접면(한쪽 케이스측 용접면)
37a, 115a : 케이스측 제2 용접면(다른 쪽 케이스측 용접면)
50, 150 : 용접부
51, 152 : 제1 용접부(제1 용접부, 편측의 용접부)
52, 151 : 제2 용접부
55 : 제1 용접 이격부
56 :제2 용접 이격부
53 : 랩부(용접 시종점)
121 : 공동부(공동)
AX : 축 방향

Claims

기어부와 기어 접합부를 갖는 링 형상의 링 기어와, 상기 기어 접합부와 접합하는 케이스 접합부를 갖는 케이스를 구비하고, 상기 링 기어의 축 방향 양단부에서, 상기 기어 접합부의 용접면인 기어측 용접면과, 상기 케이스 접합부의 용접면인 케이스측 용접면이 용접된 용접부에 의해, 상기 링 기어를 상기 케이스에 고정하는 용접 구조에 있어서,
상기 축 방향 중, 적어도 편측의 상기 용접부는,
상기 축 방향에 대하여 상기 기어부의 기어 단부면보다 외측에 배치되어 있는 것, 또는
상기 축 방향 중, 적어도 편측의 상기 용접부에서는, 상기 기어측 용접면과 상기 케이스측 용접면이, 상기 축 방향에 대하여 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항에 있어서, 상기 용접부가 형성되는 부위에서는 상기 기어 접합부 또는 상기 케이스 접합부 중 어느 한쪽이, 상기 링 기어의 직경 방향에 대하여 다른 부분보다 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 편측의 상기 용접부는 상기 축 방향에 대하여 상기 기어 단부면보다 외측에 배치되고,
상기 축 방향에 대하여 상기 기어 단부면과 상기 용접부와의 사이를, 거리(t1)(t1 > 0)로 이격시킨 제1 용접 이격부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축 방향에 대하여 상기 용접부와 상기 케이스 접합부와의 사이를, 거리(t2)(t2 > 0)로 이격시킨 제2 용접 이격부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스 접합부에는 상기 링 기어의 직경 방향에 대하여, 내측으로부터 외측으로 절결하여 두께를 작게 한 박육부가, 상기 링 기어의 주위 방향에 대하여, 적어도 1군데에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제5항에 있어서, 상기 용접부는 상기 링 기어의 상기 둘레 방향을 따라 링 형상으로 형성되고,
상기 박육부는 상기 용접부의 시점과 종점이 겹치는 용접 시종점의 위치에 대응하여 설치되고, 적어도 상기 용접 시종점이 상기 링 기어의 상기 직경 방향을 지나는 연장선 위의 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접부 중, 상기 축 방향의 일측에 위치하는 제1 용접부에서는, 상기 기어측 용접면과 상기 케이스측 용접면이, 상기 축 방향에 대하여 각도 θ(θ < 90°)로 경사져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제7항에 있어서, 상기 축 방향의 타측에 위치하는 제2 용접부에서는, 상기 기어측 용접면과 상기 케이스측 용접면이, 상기 축 방향에 대하여 수평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제8항에 있어서, 상기 제2 용접부는 상기 기어측 용접면 중, 상기 축 방향의 상기 타측에 위치하는 다른 쪽 기어측 용접면과, 상기 케이스측 용접면 중, 상기 축 방향의 상기 타측에 위치하는 다른 쪽 케이스측 용접면을 압입한 상태로 형성되고,
상기 제1 용접부는 상기 기어측 용접면 중, 상기 축 방향의 상기 일측에 위치하는 한쪽 기어측 용접면과, 상기 케이스측 용접면 중, 상기 축 방향의 상기 일측에 위치하는 한쪽 케이스측 용접면을, 간극(s)(s > 0)으로 이격시킨 상태로, 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부 사이에는, 공동이, 상기 기어측 용접면과 상기 케이스측 용접면과의 간극에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 구조.