(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用ディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤであって、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、スプライン軸結合孔を含む軸挿入孔と備えたディファレンシャルサイドギヤにおいて、
前記軸挿入孔は、前記スプライン軸結合孔に連通するように前記ベベルギヤ部の内壁部に形成されたプラグ嵌合穴を有し、
前記プラグ嵌合穴に、前記ベベルギヤ部の小径側端部よりも内側へ突出しないように前記プラグ嵌合穴を塞ぐ金属製のプラグ部材が圧入により装着され、
前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密に溶接接合した環状溶接部が設けられ、
前記プラグ部材は、前記ディファレンシャルサイドギヤの小径側端部を補強して剛性を高める為に厚さ３〜４ｍｍの炭素鋼製の平板状の円形板で構成されたことを特徴とするディファレンシャルサイドギヤ。
【請求項２】
自動車用ディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤであって、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、プラグ嵌合穴とこのプラグ嵌合穴に連通したスプライン軸結合孔とを含む軸挿入孔と備えたディファレンシャルサイドギヤを製造する方法において、
前記プラグ嵌合穴を塞ぐプラグ部材であって前記ディファレンシャルサイドギヤの小径側端部を補強して剛性を高める為に厚さ３〜４ｍｍの炭素鋼製の平板状の円形板で構成されたプラグ部材を前記プラグ嵌合穴に装着する際に、
前記プラグ部材を前記プラグ嵌合穴に圧入しながら、前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密となるように抵抗溶接することを特徴とするディファレンシャルサイドギヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤ及びその製造方法に関し、特にディファレンシャルサイドギヤの軸挿入孔の端部のプラグ嵌合穴を塞ぐ高剛性のプラグ部材をディファレンシャルサイドギヤに液密に溶接接合する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のディファレンシャルギヤ装置は、ディファレンシャルギヤケースと、このディファレンシャルギヤケースに固定されたリングギヤと、ディファレンシャルギヤケース内に対向状に収容されピニオンシャフトで回転自在に支持された１対のディファレンシャルピニオンと、これらディファレンシャルピニオンの左右両側に配設されてそれらディファレンシャルピニオンに噛合した左右１対のディファレンシャルサイドギヤとを備えている。
【０００３】
前記ディファレンシャルサイドギヤは、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、プラグ嵌合穴とこのプラグ嵌合穴に連通したスプライン軸結合孔とを含む軸挿入孔と、プラグ嵌合穴に圧入にて固定されてプラグ嵌合穴を液密に塞ぐプラグ部材とを有する。
【０００４】
特許文献１に記載のディファレンシャルギヤ装置においては、プラグ嵌合穴をスプライン軸結合孔よりも大径に形成し、プラグ部材は、スプライン軸結合孔の方へ突出する部分球面状のディスク部と、このディスク部の外周部からスプライン軸結合孔の方へ延びる筒状の取付部と、取付部の外周面に固着されたシール部材とを備えている。前記プラグ部材の取付部を円筒状のプラグ嵌合穴に圧入にて嵌合させることで、プラグ部材が取り付けられている。このプラグ部材は、構造が複雑であり、製作コストが高価になる。
この特許文献１の図１１に示すプラグ部材の場合、プラグ部材の構造が複雑であるうえ、プラグ嵌合穴の構造も複雑になる。
【０００５】
本願の図６に示すように、従来の一般的なディファレンシャルサイドギヤ１００のプラグ部材１０１は、薄い鋼板をプレス成形することで、平板状のディスク部１０１ａと、このディスク部１０１ａの外周部からスプライン軸結合孔１００ａの方へ延びる短い嵌合筒部１０１ｂとからなる浅いカップ形状に形成されている。
嵌合筒部１０１ｂはディスク部１０１ａに隣接する小径部１０１ｃを有し、ディスク部１０１ａと小径部１０１ｃの外面には合成樹脂製のシール材１０２が溶着されており、このプラグ部材１０１をプラグ嵌合穴１００ｂに圧入にて嵌合させることによって作動油が漏出しないようにシールしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２６３３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願の図６に示すプラグ部材のように、プラグ部材の脱落を防止する特別な構造を採用することなく、プラグ部材をプラグ嵌合穴に圧入にて嵌合した構造では、自動車の走行中に、１対のディファレンシャルピニオンからベベルギヤ部に作用する荷重によりベベルギヤ部が真円から微小に歪んだ楕円形に弾性変形し、その楕円の短軸の方向（１対のピニオンを結ぶ方向）が頻繁に変動する。
【０００８】
そのため、プラグ部材も楕円形に弾性変形するのを頻繁に繰り返すため、プラグ部材のシール性能が低下したり、プラグ部材がプラグ嵌合穴から脱落したりするという問題がある。その場合、ディファレンシャルギヤ装置の内部の作動油が減少し、ディファレンシャルギヤ装置が潤滑不良で故障してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、プラグ部材がディファレンシャルサイドギヤのベベルギヤ部から脱落するのを確実に防止でき且つ作動油の漏洩を確実に防止でき且つベベルギヤ部の剛性アップを図ることのできるディファレンシャルサイドギヤと、その製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のディファレンシャルサイドギヤは、自動車用ディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤであって、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、スプライン軸結合孔を含む軸挿入孔と備えたディファレンシャルサイドギヤにおいて、前記軸挿入孔は、前記スプライン軸結合孔に連通するように前記ベベルギヤ部の内壁部に形成されたプラグ嵌合穴を有し、前記プラグ嵌合穴に、前記ベベルギヤ部の小径側端部よりも内側へ突出しないように前記プラグ嵌合穴を塞ぐ金属製のプラグ部材が圧入により装着され、前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密に溶接接合した環状溶接部が設けられ、前記プラグ部材は、前記ディファレンシャルサイドギヤの小径側端部を補強して剛性を高める為に厚さ３〜４ｍｍの炭素鋼製の平板状の円形板で構成されたことを特徴としている。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
請求項２のディファレンシャルサイドギヤの製造方法は、自動車用ディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤであって、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、プラグ嵌合穴とこのプラグ嵌合穴に連通したスプライン軸結合孔とを含む軸挿入孔と備えたディファレンシャルサイドギヤを製造する方法において、前記プラグ嵌合穴を塞ぐ金属製のプラグ部材であって前記ディファレンシャルサイドギヤの小径側端部を補強して剛性を高める為に厚さ３〜４ｍｍの炭素鋼製の平板状の円形板で構成されたプラグ部材を前記プラグ嵌合穴に装着する際に、前記プラグ部材を前記プラグ嵌合穴に圧入しながら、前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密となるように抵抗溶接することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、ディファレンシャルサイドギヤにおいて、軸挿入孔のベベルギヤ部側端部を塞ぐ金属製のプラグ部材と、前記プラグ部材の外周部をベベルギヤ部の小径側端部に液密に溶接接合した環状溶接部とを備えているため、プラグ部材が脱落するのを確実に防止できること、プラグ部材の外周部をベベルギヤ部の小径側端部に確実に液密に接合できること、安価な製作コストで実施できること、高剛性のプラグ部材でもってベベルギヤ部を補強して剛性アップを図ることができる等の効果が得られる。
【００１５】
また、前記プラグ部材を、前記スプライン軸結合孔に連通するようにベベルギヤ部の内壁部に形成されたプラグ嵌合穴に圧入し、前記プラグ嵌合穴に圧入された前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に溶接接合した環状溶接部を設けるため、プラグ部材を圧入しながら溶接可能であり、製作コストを一層低減できる。
【００１６】
【００１７】
請求項２の発明によれば、前記プラグ嵌合穴を塞ぐプラグ部材（厚さ３〜４ｍｍの炭素鋼製の平板状の円形板からなる）を前記プラグ嵌合穴に装着する際に、前記プラグ部材を前記プラグ嵌合穴に圧入しながら、前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密となるように抵抗溶接するため、圧入と溶接とを１工程で行うことができる。しかも、抵抗溶接で溶接するため簡単な溶接装置で溶接することができる。そのため、製作コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１のディファレンシャルギヤ装置とその周辺構造の断面図である。
【図２】ディファレンシャルサイドギヤの断面図である。
【図３】プラグ部材を圧入する圧入方法の説明図である。
【図４】参考例１のディファレンシャルサイドギヤの断面図である。
【図５】参考例２のディファレンシャルサイドギヤの断面図である。
【図６】従来のディファレンシャルサイドギヤの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に示すように、本実施例に係るディファレンシャルギヤ装置１は、前輪駆動型自動車のトランスミッションの近傍部に組み込んだものである。尚、自動車に組み込んだ状態を基準として、図中の符号Ｌは左方を示し、符号Ｒは右方を示す。
【００２１】
このディファレンシャルギヤ装置１は、ディファレンシャルギヤケース２（以下、ギヤケースという）と、このギヤケース２に複数のボルト３で固定されたリングギヤ４と、ギヤケース２に貫通する状態に装着されたピニオンシャフト５と、ギヤケース２内においてピニオンシャフト５の両端部分に回転自在に外嵌装着された１対のディファレンシャルピニオン６と、ギヤケース２内において１対のディファレンシャルピニオン６に噛合するベベルギヤ部７ａと筒状軸部７ｂとを備えた左右１対のディファレンシャルサイドギヤ７と、１対のピニオンスラストワッシャ８等を備えている。尚、ディファレンシャルギヤケース２内には潤滑と冷却用の作動油( オイル) が充填される。
【００２２】
ギヤケース２の左右両端部は、ローラベアリング９とオイルシール１０を介して、ディファレンシャルギヤ装置１の軸心Ａを中心として回転するようにミッションケース１１に回転自在に支持されている。各ディファレンシャルサイドギヤ７に挿入されたドライブシャフト１２はディファレンシャルサイドギヤ７にスプライン結合されている。リングギヤ４からギヤケース２と１対のディファレンシャルピニオン６を介して１対のディファレンシャルサイドギヤ７に伝達された回転駆動力は、左右のドライブシャフト１２に夫々伝達され、左右の前輪（図示外）が夫々回転駆動される。
【００２３】
次に、ディファレンシャルサイドギヤ７について詳しく説明する。
左右のディファレンシャルサイドギヤ７は左右対称の構造のものであるので、左側のディファレンシャルサイドギヤ７を例にして図２に基づいて説明する。
このディファレンシャルサイドギヤ７は、ベベルギヤ部７ａと、このベベルギヤ部７ａと一体形成されて左方へ延びる筒状軸部７ｂと、プラグ嵌合穴７ｃとスプライン軸結合孔７ｄを含む軸挿入孔７ｅと備えている。
【００２４】
前記プラグ嵌合穴７ｃは、スプライン軸結合孔７ｄの右端部に連通するようにベベルギヤ部７ａの内壁部に形成されている。プラグ嵌合穴７ｃはスプライン軸結合孔７ｄよりも幾分大径に形成されている。スプライン軸結合孔７ｄの内周部にはインナースプライン歯が形成されており、このスプライン軸結合孔７ｄにドライブシャフト１２のスプライン軸部１２ａがスプライン結合される。
【００２５】
前記軸挿入孔７ｅのベベルギヤ部７ａ側端部（つまり、プラグ嵌合穴７ｃ）を塞ぐ金属製のプラグ部材１３と、このプラグ部材１３の外周部をベベルギヤ部７ａの小径側端部に液密に溶接接合した環状溶接部１４とが設けられている。
プラグ部材１３は炭素鋼製の円形板（例えば、厚さ３〜４ｍｍ程度）で構成され、このプラグ部材１３はプラグ嵌合穴７ｃに圧入されると共に、プラグ部材１３の外周部はプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部に環状溶接部１４でもって液密に溶接接合されている。
【００２６】
前記プラグ嵌合穴７ｃは円筒穴であり、圧入前のプラグ部材１３の外径はプラグ嵌合穴７ｃの内径よりも例えば０．１ｍｍ程度大きく形成されている。プラグ部材１３を圧入する際に円滑に圧入できるように、プラグ部材１３の外周部の外面側部分（車幅方向外側部分）には、例えば、半径方向幅が１ｍｍで、軸心方向の長さが１ｍｍの部分円錐面１３ａであって外側にいくほど（スプライン軸結合孔に近づくほど）小径になる部分円錐面１３ａが形成され、プラグ部材１３の外周面の大部分は円筒面に形成されている。
【００２７】
以上説明したディファレンシャルサイドギヤ７の作用、効果について説明する。
プラグ部材１３を簡単な構造の平板状の炭素鋼の部材であるうえ、プラグ嵌合穴７ｃも簡単な円筒穴であるため、プラグ部材１３とプラグ嵌合穴７ｃの構造を簡単化できる。
プラグ部材１３の外周部をプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部に環状溶接部１４でもって溶接するため、軸挿入孔７ｅのベベルギヤ部７ａの小径側端部を確実に液密に接合できる。安価な製作コストで実施できる。また、プラグ部材１３を圧入しながら溶接できるため、製作コストを一層低減できる。
【００２８】
しかも、プラグ部材１３の全体がプラグ嵌合穴７ｃに収容され、プラグ部材１３は、ベベルギヤ部７ａの小径側端部よりも内側( ピニオンシャフト５側) へ突出しないため、ベベルギヤ部７ａの小径側端部をピニオンシャフト５に接近させることができ、ベベルギヤ部７ａの剛性を確保することができる。
【００２９】
プラグ部材１３を例えば３〜４ｍｍ程度の板厚の鋼板で構成し、そのプラグ部材１３をプラグ嵌合穴７ｃに圧入し、プラグ部材１３の外周部をプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部に環状溶接部１４でもって溶接するため、ディファレンシャルサイドギヤ７の小径側端部をプラグ部材１３で補強して剛性を高めることができるため、１対のディファレンシャルピニオン６からの荷重でディファレンシャルサイドギヤ７が歪みにくくなり、ディファレンシャルサイドギヤ７の耐久性も向上する。
【００３０】
前記ディファレンシャルサイドギヤ７の製造方法について説明する。
最初に、プラグ部材１３を装着しない状態のディファレンシャルサイドギヤ７を製作する。次に、プラグ嵌合穴７ｃを塞ぐ金属（本実施例では炭素鋼）製のプラグ部材１３をプラグ嵌合穴７ｃに装着する際に、プラグ部材１３をプラグ嵌合穴７ｃに圧入しながら、プラグ部材１３の外周部をプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部に液密となるように抵抗溶接する。
【００３１】
この圧入と抵抗溶接を行う方法について、図３に基づいて具体的に説明する。
予め、圧入装置の絶縁材料製のベース部材２０上に絶縁材料製のホルダ部材２１を固定し、縦向き姿勢にしたディファレンシャルサイドギヤ７の筒軸部７ｂの一端部分をホルダ部材２１の縦向きの支持穴２１ａに上方から挿入してディファレンシャルサイドギヤ７をセットする。
【００３２】
次に、プラグ部材１３をプラグ嵌合穴７ｃの上端部にセットし、そのプラグ部材１３に圧入装置の圧入用ポンチ２２を当接させると共に、コンデンサ式抵抗溶接装置２３の通電線２４を圧入用ポンチ２２に電気的に接続し、アース線２５をディファレンシャルサイドギヤ７に電気的に接続する。
【００３３】
この状態で、圧入装置の圧入用ポンチ２２を強力な押圧力で下降させることによってプラグ部材１３を圧入すると共に、コンデンサ式抵抗溶接装置２３から通電線２４に所定の大きさの電流を通電し、その電流をプラグ部材１３の外周部とプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部の接触部と、アース線２５に流して、前記接触部に抵抗熱で塑性流動を発生させて溶接する。このコンデンサ式抵抗溶接は、拡散溶接を伴う抵抗溶接であり、発熱量が極めて少ないため、溶接直後の環状溶接部１４とその近傍部の温度は約８０℃である。
【００３４】
そのため、ディファレンシャルサイドギヤ７に熱歪みが生じず、ディファレンシャルサイドギヤ７の歯に例えば焼き戻し等の熱的悪影響を及ぼすこともない。しかも、圧入と抵抗溶接とを１工程で行うことができる。抵抗溶接で溶接するため簡単な溶接装置で溶接することができる。そのため、製作コストを低減することができる。
【参考例１】
【００３５】
図４に示すように、このディファレンシャルサイドギヤ７Ａは、プラグ部材１３Ａの形状、構造が前記プラグ部材１３と異なるだけであるので、プラグ部材１３Ａの形状、構造についてのみ説明する。プラグ部材１３Ａは、例えば、板厚２〜２．５ｍｍ程度の炭素鋼やステンレス鋼の板材をプレス成形して構成したものである。
【００３６】
プラグ部材１３Ａは、円板状のディスク部１３ｂと、このディスク部１３ｂの外周部から内側（ディファレンシャルサイドギヤ７Ａの小径側）へ連なる長さの短い円筒部１３ｃとからなる。このプラグ部材７Ａがプラグ嵌合穴７ｃに圧入され、前記円筒部１３ｃの外周部がプラグ嵌合穴７ｃの内周壁部に環状溶接部１４Ａでもって溶接接合されている。
尚、このプラグ部材１３Ａをプラグ嵌合穴７ｃに圧入し溶接する方法については、実施例１と同様である。
【参考例２】
【００３７】
図５に示すように、このディファレンシャルサイドギヤ７Ｂは、プラグ部材１３Ｂをベベルギヤ部７ａの小径側端面に溶接接合する環状溶接部１４Ｂの構造と、プラグ部材１３Ｂを溶接する溶接方法において、実施例１と異なっている。
プラグ部材１３Ｂは、プラグ嵌合穴７ｃの内径よりも３〜５ｍｍ程度大径の炭素鋼製の円形板（例えば、板厚２〜４ｍｍ）で構成され、このプラグ部材１３Ｂの外周近傍部の外面が環状溶接部１４Ｂでもってベベルギヤ部７ａの小径側端面に液密に接合されている。
【００３８】
このプラグ部材１３Ｂを溶接接合する場合、プラグ部材１３Ｂをベベルギヤ部７ａの小径側端面に押圧しながら高速回転させ、その摩擦熱で塑性流動を発生させて拡散溶接することができる。或いは、レーザー溶接機を用いて、細く絞ったレーザービームでもって環状溶接部１４Ｂを形成することもできる。
【００３９】
前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
実施例１のプラグ部材７，７Ａを溶接する溶接方法としては、コンデンサ式抵抗溶接に限定されるものではなく、レーザー溶接、その他の溶接技術を採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、自動車用のディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤに適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１        ディファレンシャルギヤ装置
７        ディファレンシャルサイドギヤ
７ａ      ベベルギヤ部
７ｂ      筒状軸部
７ｃ      プラグ嵌合穴
７ｄ      スプライン軸結合孔
７ｅ      軸挿入孔
１３      プラグ部材
１４      環状溶接部
【要約】プラグ部材がディファレンシャルサイドギヤのベベルギヤ部から脱落するのを確実に防止でき且つ作動油の漏洩を確実に防止でき且つベベルギヤ部の剛性アップを図ることのできるディファレンシャルサイドギヤと、その製造方法を提供することである。
【解決手段】自動車用ディファレンシャルギヤ装置のディファレンシャルサイドギヤは、ベベルギヤ部と、このベベルギヤ部と一体形成された筒状軸部と、スプライン軸結合孔を含む軸挿入孔と備え、前記軸挿入孔はスプライン軸結合孔に連通するようにベベルギヤ部の内壁部に形成されたプラグ嵌合穴を備え、このプラグ嵌合穴に圧入された金属製のプラグ部材を設け、前記プラグ部材の外周部を前記プラグ嵌合穴の内周壁部に液密に溶接接合した環状溶接部を設け、前記プラグ部材をプラグ嵌合穴に圧入しながらコンデンサ式抵抗溶接により環状溶接部を形成する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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