| 【発明の名称】 |
アクスルハウジングおよびその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】中島 敏夫
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| 【要約】 |
【課題】溶接工数および溶着部を低減し、且つ高い強度を有するアクスルハウジングおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部１４，１５と中央の半円形部１６とを有する上下一対のハウジング部材１２ａ，１２ｂを備え、Ｕ形部１４，１５同士が対向して溶着Ｗされた左右一対の円筒部２０，２０を有し、これらの間に位置し且つ一対の半円形部１６からなる環状部２４の前後に、円形で一対の開口部２６，２８が形成され、且つ開口部２６，２８の左右両側には上記円筒部２０の溶着部Ｗが位置しているアスクルハウジング１０。また、上記一方の開口部２６の外側にリング形のフランジ３０が溶着され、他方の開口部２８にこれを覆うほぼ半球形のカバー３４が固定されていると共に、上記円筒部２０の外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンド３５がそれぞれ連結されている、アスクルハウジング１１も含まれる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半円形部とを有する上下一対のハウジング部材を備え、上記一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士が対向して溶着された左右一対の円筒部を有すると共に、上記一対の円筒部の間に位置し且つ上下一対の半円形部からなる環状部の前後に、円形で一対の開口部が形成され、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部が位置している、ことを特徴とするアクスルハウジング。
【請求項２】前記環状部の前後における一対の開口部のうち、一方の開口部の外側にリング形のフランジが溶着され、他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーが固定されていると共に、前記左右一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンドがそれぞれ連結されている、ことを特徴とする請求項１に記載のアクスルハウジング。
【請求項３】平面視で長方形を呈する金属板における一対の長辺の中央に凹部を形成するか、または一対の長辺の中央において外向きに張り出す互いに対称な一対の三角部を形成する工程と、上記一対の金属板を個別にプレス加工することにより、断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半円形部とを有するハウジング部材を一対成形する工程と、上記一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士を対向して溶接することにより、左右一対の円筒部とこれらの間に位置し且つ上下一対の半円形部からなる環状部とを形成する工程と、を含み、上記環状部の前後に円形で一対の開口部が形成され、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部が位置している、ことを特徴とするアクスルハウジングの製造方法。
【請求項４】前記一対の円筒部および環状部を形成する工程の後に、上記環状部の前後における一方の開口部の外側にリング形のフランジを溶接し且つ他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーを固定する工程と、上記一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンドをそれぞれ連結する工程と、を有する、ことを特徴とする請求項３に記載のアクスルハウジングの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トラックや乗用車に用いられるリアアクスルハウジング、またはフォークリフトなどに用いられるフロントアクスルハウジングのようなアクスルハウジングおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トラックや大型乗用車では、エンジンの回転力をプロペラシャフトおよびディファレンシャルギア(差動ギア)を介して一対のタイヤの車軸に伝達している。上記シャフトの先端部、上記ギア、および各車軸を包囲し且つこれらを保護するため、上記リアアクスルハウジングが用いられている。係るハウジングのうち、上記ギアを収容する中央のいわゆるデフキャリアの直径が３５０ｍｍ以上の大型のものには、図４(Ａ)に示すアクスルハウジング４０が用いられてきた。このハウジング４０は、図４(Ａ)に示すように、中空部４９を有する左右一対の円筒部４１と、これらの間に位置し前後に丸い開口部５２，５４を有する環状部４８とからなり、上下一対のハウジング部材４２ａ，４２ｂと前後に一対ずつ合計４個の三角板５０とを溶着ｗ１，ｗ２したものである。
【０００３】ハウジング部材４２ａ，４２ｂは、図４(Ｂ)に示すように、板厚約７ｍｍの長方形の鋼板４２から、図示しないプレスによりプレス加工される。その結果、図４(Ｂ)中の長手方向に沿って破線で示す断面Ｕ字形の凹溝４３を有する左右一対のＵ形部４４が、図４(Ｃ)に示すように成形され、且つ中央に半円形部４６が成形される。この半円形部４６の内側には、断面ほぼチャンネル形で且つ半円形の凹溝４７が形成される。この際、半円形部４６の前・後壁における出隅部には、上記プレス加工の際に薄く延ばされた褶曲辺(図示せず)が形成されるが、強度が低く且つ形状が不揃いになる。このため、４つの褶曲辺をトリミングすることにより、図４(Ｃ)に示すように、ハウジング部材４２ａ，４２ｂの半円形部４６には、前後一対ずつの傾斜辺４６ａが形成される。図４(Ａ)に示すように、両部材４２ａ，４２ｂを溶着ｗ１した際、上下に対向する傾斜辺４６ａ，４６ａ間の空隙を埋めるため、図４(Ｃ)に示す複数の三角板５０が個別に溶着ｗ２される。
【０００４】以上のようなアクスルハウジング４０では、鋼板４２の歩留まりが高い反面、三角板５０の溶着ｗ２に伴い溶接工数が増え、且つ環状部４８の開口部５２に図示しないリング形のフランジを溶接するために、溶着部ｗ２の面削工数も多くなる。しかも、各三角板５０の付近では、溶着部ｗ１，ｗ２が集中するため、疲労破壊を招き易くなる場合もある、という問題があった。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】本発明は、以上において説明した従来の技術における問題点を解決し、溶接工数および溶着部を低減し、且つ高い強度を有するアクスルハウジングおよびその製造方法を提供する、ことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、従来の三角板を用いず、上下一対のハウジング部材のみによってアクスルハウジングを形成する、ことに着想して成されたものである。即ち、本発明のアクスルハウジングは、断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半円形部とを有する上下一対のハウジング部材を備え、この一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士が対向して溶着された左右一対の円筒部を有すると共に、上記一対の円筒部の間に位置し且つ上下一対の半円形部からなる環状部の前後に、円形で一対の開口部が形成され、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部(の端部)が位置している、ことを特徴とする。
【０００７】これによれば、一対のハウジング部材のみで形成されるため、従来に比べて溶着部が低減され且つ全体に均一化されたアクスルハウジングとなる。このため、自動車にセットされた後、長期間に渉る繰り返し荷重を受けても、応力集中が生じにくくなり、疲労強度を高めることができるので、品質が高くて安定したアクスルハウジングとすることができる。
【０００８】また、前記環状部の前後における一対の開口部のうち、一方の開口部の外側にリング形のフランジが溶着され、他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーが固定されていると共に、前記左右一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンドがそれぞれ連結されている、アクスルハウジングも含まれる。これによれば、内部の気密性が高いアクスルハウジングとなるため、プロペラシャフトの先端部、ディファレンシャルギア、および一対の車軸を確実に保護して包囲することができ、自動車における駆動系の機能を安定して発揮させることが可能となる。
【０００９】一方、本発明のアクスルハウジングの製造方法は、平面視で長方形を呈する金属板における一対の長辺の中央に凹部を形成するか、または一対の長辺の中央において外向きに張り出す互いに対称な一対の三角部を形成する工程と、上記一対の金属板を個別にプレス加工することにより、断面ほぼＵ字形で両側のＵ形部と中央の半円形部とを有するハウジング部材を一対成形する工程と、この一対のハウジング部材における両側の各Ｕ形部同士を対向して溶接することにより、左右一対の円筒部とこれらの間に位置し且つ上下一対の半円形部からなる環状部とを形成する工程と、を含み、上記環状部の前後に円形で一対の開口部が形成され、且つ各開口部の左右両側には上記円筒部の溶着部(の端部)が位置している、ことを特徴とする。
【００１０】これによれば、溶接工数およびこれに伴う溶接治具のセットや溶着部の面削などの作業が低減できると共に、ハウジング全体に溶着部が分散化されるため、疲労強度を高めたアクスルハウジングを確実に提供することが可能となる。尚、金属板の歩留まりは従来に比べてやや低下するが、これを補うに十二分の上記効果を得ることができる。上記金属板には、後述するように、例えば高張力鋼板が用いられるが、これのみに限定されものではない。
【００１１】また、前記一対の円筒部および環状部を形成する工程の後に、この環状部の前後における一方の開口部の外側にリング形のフランジを溶接し且つ他方の開口部にこれを覆うほぼ半球形のカバーを固定する工程と、上記一対の円筒部の外側端に同軸心でパイプ状のチューブエンドをそれぞれ連結する工程と、を有する、アクスルハウジングの製造方法も含まれる。これによれば、内部の気密性に優れ、ディファレンシャルギアや車軸などを確実に保護するアクスルハウジングを容易に提供することが可能となる。尚、上記カバーの固定やチューブエンドの連結には、溶接の他に、ボルト・ナットによる締結やネジ止めなども適用可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、本発明のアクスルハウジング１０の斜視図、図１(Ｂ)はその正面における中央部付近を示す。アクスルハウジング１０は、図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、上下一対のハウジング部材１２ａ，１２ｂを互いに対称に溶着Ｗしたものであり、中空部２２を有する左右一対の円筒部２０と、これらの間に位置する環状部２４とからなる。環状部２４の前後には、円形の開口部２６，２８が形成され、且つ環状部２４の内部の上下には断面ほぼチャンネル形で且つ半円形の凹溝１７が形成されている。尚、ハウジング部材１２ａ，１２ｂは、後述するように、所要厚さの高張力鋼板を切断加工およびプレス加工することによって、形成されている。
【００１３】図１(Ａ)，(Ｂ)に示すように、上下一対のハウジング部材１２ａ，１２ｂ中央の半円形部１６における開口部２６(２８)の左右両側には、水平な溶着部Ｗの端部が位置する。このため、ハウジング部材１２ａ，１２ｂの半円形部１６には、開口部２６(２８)と水平な溶着部Ｗとに挟まれた張り出し部１８，１８が、前後に一対ずつ予め一体に付設されている。係る張り出し部１８，１８を有することにより、従来の前記アクスルハウジング４０のような三角板５０，５０を省略でき、後述するように少ない溶接工数と溶接距離とにより、確実且つ迅速にハウジング１０を製造できる。しかも、溶着部Ｗが集中せず全体に均一に分散しているため、疲労強度が高く安定したアクスルハウジング１０とすることができる。
【００１４】図１(Ｃ)は、上記ハウジング１０にフランジ３０、カバー３４、および一対のチューブエンド３５を取り付けたアクスルハウジング１１を示す。即ち、ハウジング１１は、図１(Ｃ)に示すように、前記ハウジング１０の環状部２４における正面側の開口部２６の外側面にリング形で複数のネジ孔３２を有するフランジ３０を溶接にて固定し、且つ背面側の開口部２８側にこれを覆い且つ外側に突出するほぼ半球形のカバー３４を図示しないボルトなどにより固定している。フランジ３０には、プロペラシャフトを貫通させる図示しない円錐形の覆いがネジ止めされ、上記カバー３４と共に、環状部２４内に追って配置されるディファレンシァルギアを気密性を保って保護することができる。
【００１５】また、図１(Ｃ)に示すように、左右の円筒部２０，２０の外側端には、その中空部２２と同軸心のチューブエンド３５，３５が溶接により連結される。チューブエンド３５は、内側の円柱部３６、その中間から張り出すリングフランジ３７、テーパ部３８、および外側のネジ部３９からなる。係るチューブエンド３５によって、上記ギアに一端が連結され且つ円筒部２０およびチューブエンド３５を貫通する図示しない車軸を回転自在に支持すると共に、アクスルハウジング１１を自動車の懸架装置に固定したり、タイヤ側の部材と連結することができる。以上のようなアクスルハウジング１１によれば、前記ハウジング１０の利点と共に、内部の気密性が高くなるため、プロペラシャフトの先端部、ディファレンシャルギア、および一対の車軸を確実に保護して包囲することができ、自動車における駆動系の機能を安定させることが可能となる。
【００１６】図２，３は、前記アクスルハウジング１０，１１の製造方法に関する。図２(ａ)は、高張力鋼(ＨＴ５０〜７０)からなる厚さ７ｍｍで長さ約１４００ｍｍ、幅約４００ｍｍの鋼板(金属板)１ａを示す。この鋼板１ａを図示しないシャー切断機により、一対の長辺の中央を台形状に切り欠く。その結果、図２(Ａ)に示すように、各長辺の中央に台形状の凹部４ａを有する鋼板２ａが得られる。これに替えて、図２(ｂ)に示すように、鋼板１ａと同じ鋼種で且つこれよりもやや幅広の鋼板(金属板)１ｂを用意し、その長辺をシャー切断機により、切断加工しても良い。この結果、図２(Ｂ)に示すように、各長辺の中央に外向きに張り出し且つ互いに対称な一対の三角部４ｂ，４ｂを有する鋼板２ｂが得られる。
【００１７】次に、鋼板２ａ，２ｂをプレス加工してハウジング部材１２を成形する。図２(ｃ)は、この工程に用いるプレス装置５を示す。この装置５は、断面ほぼＵ字形で中央に半円形状の凸部６ａを下向きに有するポンチ６と、このポンチ６を受け入れる断面Ｕ字形の凹溝８と、その中央で上記凸部６ａを受け入れる半円形状の凹部９とを有するダイ７とからなる。図２(Ｃ)に示すように、鋼板２ａまたは鋼板２ｂをダイ７の上面に拘束した状態で、ポンチ６をダイ７の凹溝８内に進入させ且つ凸部６ａを凹部９内に押し込むプレス加工を行う。
【００１８】その結果、図２(Ｄ)に示すように、断面ほぼＵ字形の溝１３を有する左右一対のＵ形部１４，１５と、これらの間に位置し断面ほぼチャンネル形で半円形の凹溝１７を有する半円形部１６とからなるハウジング部材１２が成形される。しかも、Ｕ形部１４，１５と半円形部１６との間には、アール辺と直線辺とからなる出隅部を形成する張り出し部１８が前後に一対ずつ位置している。これらの張り出し部１８は、前記鋼板２ａの凹部４ａの両側の出隅部をプレスし、或いは、前記鋼板２ｂにおける三角部４ｂ，４ｂをプレスした後、トリミングして形成したものである。係る張り出し部１８を一体に有するハウジング部材１２を用いることにより、前記図４(Ｃ)で示した従来の三角板５０を省略することができる。
【００１９】次いで、図３(Ａ)に示すように、上下一対のハウジング部材１２ａ，１２ｂを溝１３、凹溝１７同士を対向させて互いに対称に配置し、Ｕ形部１４，１４、半円形部１６，１６、およびＵ形部１５，１５同士を突き合わせる。この際、上下に対向していた張り出し部１８，１８も隣接するＵ形部１４，１５と共に互いに突き合わせ状態で接触する。係る状態で、ハウジング部材１２ａ，１２ｂを拘束し、Ｕ形部１４，１４およびＵ形部１５，１５の突き合わせ面に沿って、ＭＩＧ溶接などを任意のパス数で施す。この場合、予め上記突き合わせ面に沿って、２，３箇所に仮付け溶接を行っておくと良い。また、上記突き合わせ面の裏側には、予めカーボンなどからなる長尺板の裏当て材をそれぞれ配置しておく。更に、上記溶接は、複数の溶接ロボットを用いて自動的に行うことも容易である。
【００２０】その結果、図３(Ｂ)に示すように、上下一対の前記溝１３，１３からなる断面円形の中空部２２を有する左右一対の円筒部２０，２０と、これらの間に位置し且つ前後に円形の開口部２６，２８を有する環状部２４とからなるアクスルハウジング１０が形成される。また、前記Ｕ形部１４，１４およびＵ形部１５，１５の突き合わせ面に沿って形成された溶接ビードからなる溶着部Ｗの内端部は、開口部２６，２８の左右両側に位置している。更に、溶着部Ｗのうち開口部２６，２８の左右両側付近に位置する部分を平坦に面削した後、図３(Ｂ)に示すように、正面側の開口部２６の外側面にリング形で複数のネジ孔３２を有するフランジ３０を溶接によって固定する。一方、背面側の開口部２８の外側面には、これを覆うほぼ半球形のカバー３４を、そのリングフランジ３４ａの孔３４ｂを貫通するネジやボルトによって固定する。この際、カバー３４と環状部２４との間には、リングパッキンを挟持する。この結果、少ない上記溶着部Ｗとも相まって環状部２４の内部の気密性が確保される。
【００２１】加えて、図３(Ｂ)に示すように、円筒部２０，２０の外側端に、チューブエンド３５の円柱部３６を同軸心にして突き合わせ、溶接により個別に連結する。その結果、前記図１(Ｃ)に示したアクスルハウジング１１を得ることができる。以上の図２，３に示した製造方法によれば、前記図４にて示した従来の方法に比べ、鋼板１ａ，１ｂの歩留まりはやや低下するが、三角板５０を省略できると共に、溶接(Ｗ)長さを約２５％程度短くでき、裏当て治具も少なくして溶接作業を少ない工数で行うことができる。しかも、フランジ３０の溶接やカバー３４の取り付けに先立って行う溶接ビードＷの面削作業も少なくできる。また、溶着部Ｗが一部に集中することなく全体に分散するので、得られるアクスルハウジング１０，１１において、応力集中が生じにくくなり、疲労強度も向上する。更に、環状部２４の気密性も高くなるので、追って収容されるディファレンシャルギアを確実に保護することが可能となる。
【００２２】本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。例えば、前記鋼板２ａの長辺に設ける凹部４ａは、直線形の台形に限らず、一対の出隅部や入隅部にアールを付けたものにしても良く、前記鋼板２ｂの長辺に設ける三角部４ｂ，４ｂも緩いカーブ辺を有するものとしても良い。また、鋼板２ａ，２ｂをハウジング部材１２にプレス加工する工程は、予めＵ字形１４，１５の溝１３のみを全長に沿ってプレス成形または曲げ加工した後、凸部６ａと凹部９のみを有する別のプレス装置で更にプレスする２段階の加工としても良い。更に、カバー３４を環状部２４に直に溶接付けしたり、チューブエンド３５を円筒部２０にボルト・ナットやネジ止めにより固定しても良い。尚、金属板(鋼板)１ａ，１ｂの材質は前記高張力鋼に限らず、他の鋼種やステンレス鋼としても良く、更にアルミニウムやチタン合金なども適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上において説明した本発明のアクスルハウジングによれば、一対のハウジング部材のみで形成されるため、従来に比べて溶着部が低減され且つ全体に均一化されたアクスルハウジングとなる。従って、自動車にセットされた後、長期間に渉る繰り返し荷重を受けても、応力集中が生じにくくなり、疲労強度を高めることができるので、品質が高くて安定したアクスルハウジングとなる。また、請求項２のアクスルハウジングによれば、内部の気密性が高いアクスルハウジングとなるため、プロペラシャフトの先端部、ディファレンシャルギア、および一対の車軸を確実に保護して包囲することができる。更に、本発明の製造方法によれば、溶接工数およびこれに伴う溶接治具のセットや溶着部の面削などの作業が低減できると共に、ハウジング全体に溶着部が分散化されるため、疲労強度を高めたアクスルハウジングを確実に提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７１３
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年７月１７日（２０００．７．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８６１５
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 学
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２９２１１（Ｐ２００２−２９２１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月２９日（２００２．１．２９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−２１５４９３（Ｐ２０００−２１５４９３） |
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