(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材の側面と第２部材の側面とに形成された溶接用開先部にフィラーワイヤを供給しつつ前記溶接用開先部の内周側の貫通空間に達する貫通溶接により接合されたビーム溶接部材であり、
前記第１部材は、肌焼き鋼により形成され、前記第２部材の外周に内周部を嵌合させて支持され、
前記第２部材は、鋳造部品により形成され、前記第１部材を支持する嵌合部分の軸方向側方において外周方向に突出され、前記第１部材の側面に設けた溶接用開先部に対向する溶接用開先部を側面に設けたフランジ部を備え、
前記貫通空間は、前記第１，２部材の溶接用開先部より内周側の軸方向端面を前記溶接用開先部より軸方向にそれぞれ後退させることにより互いに離間させて形成され、前記フランジ部の基部である第１部材と第２部材との前記嵌合の部分まで内周側に拡大されていることを特徴とするビーム溶接部材。
【請求項２】
前記第１，２部材の嵌合部には、前記貫通空間と外部空間とを連通させる連通路が、第１部材若しくは第２部材の少なくとも一方に設けた軸方向の溝により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のビーム溶接部材。
【請求項３】
少なくともデフリングギヤと、このデフリングギヤを支持しかつデフリングギヤと一体回転するデフケースとを備えている差動装置において、
請求項１または請求項２に記載のビーム溶接部材を用い、
前記第１部材がデフリングギヤであり、前記第２部材がデフケースであることを特徴とする差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車の差動装置等の機械装置における２つの構成部材同士を接合するビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置に関する。特に、部材とこの部材を内径部から支持する部材とがその側面同士を接触させて互いに接合されて構成される接合部材に好適なビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の駆動出力側には、変速装置を介して伝達される動力を、車両の旋回時等の必要時に左右の車輪にそれぞれ対応する左右のドライブシャフトを介して動力を伝達する差動装置が設けられている。この差動装置は、動力が伝達される鋼製のデフリングギヤと、このデフリングギヤを内径部から支持してデフリングギヤと一体に回転する鋳鉄製のデフケースとを備える。
【０００３】
従来から、上記両者を、高張力ボルト等により結合することに代えて、高エネルギビームにより溶接結合するビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置が提案されている(特許文献１参照)。
【０００４】
これは、鋳造部品であるデフケースと肌焼き鋼から成るデフリングギヤとを溶接により結合する方法である。そして、先ず、加工の完了した両方の部品において、溶接準備のために溶接すべき面を少なくとも部分的に除去して、両者間に狭いＵ字状溝、Ｙ字状溝又はＶ字状溝からなる開先が形成されるようにする。次に、両方の部品を互いに継ぎ合わして、オーステナイト系のフィラーワイヤを補給しながら高エネルギビームにより溶接するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５１４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような高エネルギビームにより溶接結合するビーム溶接方法においては、溶融した母材表面及びフィラーワイヤよりなる溶接金属の周辺には、溶接熱により脆化した熱影響部が存在する。そして、溶接後の溶接金属の凝固収縮は、周辺の熱影響部に対して母材より引き離して剥離させる方向の応力を発生する。当該応力は、母材の柔軟性が高い場合には当該母材の変形により吸収されるが、母材の柔軟性が低い場合には、当該応力により溶接金属と母材との境にある熱影響部において剥離され溶接割れする場合がある。
【０００７】
しかしながら、上記従来例では、互いにフィラーワイヤの溶け込みにより溶接される開先の延長上(溶接ビーム先端側)において、部材とこの部材を内径部から支持する部材とが、互いの側面を接触させて当接されている。このため、溶融した母材表面及びフィラーワイヤよりなる溶接金属の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力により、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響部において剥離等の溶接割れが生じるという問題があった。
【０００８】
また、溶接後の凝固収縮で発生する応力値を下げるよう、一方の部材を薄肉化することも前記溶接割れの防止に対して有効であるが、薄肉化により部品強度や耐久性等の部品性能を低下させるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、部品強度や耐久性等の部品性能を低下させることなく溶接割れを防止するに好適なビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１部材の側面と第２部材の側面とに形成された溶接用開先部にフィラーワイヤを供給しつつ前記溶接用開先部の内周側の貫通空間に達する貫通溶接により接合されたビーム溶接部材である。そして、第１部材は、肌焼き鋼により形成され、前記第２部材の外周に内周部を嵌合させて支持され、第２部材は、鋳造部品により形成され、第１部材を支持する嵌合部分の軸方向側方において外周方向に突出され、第１部材の側面に設けた溶接用開先部に対向する溶接用開先部を側面に設けたフランジ部を備える。そして、貫通空間は、前記第１，２部材の溶接用開先部より内周側の軸方向端面を前記溶接用開先部より軸方向にそれぞれ後退させることにより互いに離間させて形成され、前記フランジ部の基部である第１部材と第２部材との前記嵌合の部分まで内周側に拡大している。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、本発明では、高エネルギビームの貫通溶接のための貫通空間が、第１，２部材の溶接用開先部より内周側の軸方向端面を前記溶接用開先部より軸方向にそれぞれ後退させることにより互いに離間させて形成され、フランジ部の基部である第１部材と第２部材との嵌合部分まで内周側に拡大されている。このため、溶接後の溶接金属の凝固収縮時に、追従して撓むことができ第２部材の母材長さがフランジ部の基部までと長くなり、溶接金属周辺の熱影響部に発生する応力値を低下させて、溶接割れの発生を抑制する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置の概略構成図。
【図２】本実施形態に係る第１実施例のビーム溶接部材の一例が適用された差動装置におけるデフリングギヤとデフケースとの接合部同士を対向させて示す拡大断面図。
【図３】図２に示す圧入嵌合を進めて、デフリングギヤとデフケースとの接合部同士を接触させたビーム溶接前の状態を示す断面図。
【図４】デフリングギヤとデフケースとのビーム溶接後の状態を示す断面図。
【図５】本実施形態に係る参考例１のビーム溶接部材の一例が適用された差動装置におけるデフリングギヤとデフケースとを圧入嵌合させて、デフリングギヤとデフケースとの接合部同士を接触させたビーム溶接前の状態を示す断面図。
【図６】図５に示したデフリングギヤとデフケースとのビーム溶接後の状態を示す断面図。
【図７】本実施形態に係る参考例２のビーム溶接部材の一例が適用された差動装置におけるデフリングギヤとデフケースとを圧入嵌合させて、デフリングギヤとデフケースとの接合部同士を接触させたビーム溶接前の状態を示す断面図。
【図８】図７に示したデフリングギヤとデフケースとのビーム溶接後の状態を示す断面図。
【図９】本発明の第２実施形態を示すビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置におけるデフリングギヤとデフケースとのビーム溶接後の状態を示す断面図。
【図１０】連通溝の構成を示す説明図。
【図１１】開先部の内周に設ける貫通溶接のための貫通空間を、開先の内周端に連ねて部分的に設けられた比較例のビーム溶接後の状態を示す断面図。
【図１２】開先部の内周に設ける貫通溶接のための貫通空間を、開先の内周端に連ねて部分的に設けた閉空間に形成した比較例のビーム溶接後の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図８は、本発明を適用したビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置の第１実施形態を示し、図１は適用しようとする差動装置の概略断面図を、図２〜図４は第１実施例を、図５、６及び図７，８は第２，３実施例を、夫々示す。
【００１５】
図１において、ビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置１は、エンジン等からの動力が伝達される第１部材としての鋼製のデフリングギヤ２と、このデフリングギヤ２を支持してデフリングギヤ２と一体に回転する鋳鉄製のデフケース３とを備えている。デフケース３は、図示しないが、ハウジングに回転可能に支持されている。そして、ベベルギヤからなる一対のピニオンメイトギヤとこのピニオンメイトギヤと噛合いするベベルギヤからなる左右のサイドギヤとからなるディファレンシャルギヤユニットを内蔵している。
【００１６】
そして、変速機の出力がデフリングギヤ２に伝達されると、このデフリングギヤ２が回転するので、デフケース３も回転する。このデフケース３の回転により、デフケース３内に内蔵されているディファレンシャルギヤユニットのピニオンメイトギヤもデフケース３と一体に回転する。すると、ピニオンメイトギヤの噛合いする左右のサイドギヤが回転する。これにより、図示しない左右のドライブシャフトが回転し、これらのドライブシャフトに連結された左右の車輪（不図示）が回転する。この構成の差動装置１は、一般的に使用されている通常のものであり、車両左右の駆動車輪間に配置されるものの他、車両前後のファイナルドライブ装置間に配置されるセンタデファレンシャル装置にも適用されている。
【００１７】
前記差動装置１におけるデフリングギヤ２とデフケース３との接合は、デフリングギヤ２が繰り返し荷重および衝撃荷重を受けることから、高い接合強度（耐疲労強度、耐衝撃強度）が求められる。しかし、デフリングギヤ２を構成する表面焼入された鋼材とデフケース３を構成する鋳鉄若しくは鋳鋼との高強度接合が困難である。このため、一般的には、デフリングギヤ２とデフケース３との高強度接合として、所定数のボルトによるボルト接合が使用されている。しかし、差動装置１におけるデフリングギヤ２とデフケース３との接合として、ボルト接合を用いたのでは、差動装置１として８〜１２本くらいのボルトが使用される。このため、部品点数が多くコスト高となるばかりでなく、重量が重いものとなっている。特に、これらのボルトには荷重が繰り返しかかることから、その部品機能として耐疲労強度および耐衝撃強度等の高強度が求められるため、更に一層コスト高を招いてしまう。また、デフリングギヤ２とデフケース３とを手作業でボルト仮付けを行った後、ボルト締め付け機でボルトを締めつけているため、作業工数が多くかかっている。更に、ボルトが他の部材との干渉を防止するために、ケースの狭い空間内にこれらのボルトの占有スペースが必要となっている。
【００１８】
そこで、本実施形態においては、デフリングギヤ２とデフケース３との接合にボルト接合を用いずに、高接合強度を得つつ、作業工数および部品点数をともに削減できるビーム溶接部材を提供するものである。更に本実施形態では、高接合強度を得つつ、占有スペースを低減して他の部材との干渉を防止して確実に動力を伝達することのできる差動装置１を提供するものである。
【００１９】
このために、前記デフケース３は、外周に前記デフリングギヤ２の内周部を嵌め合い支持する円筒状の嵌め合い面１１を、機械加工により形成する。また、この嵌め合い面１１の端部において外周側に突出させてフランジ部１２を備える。このフランジ部１２の前記嵌め合い面１１側の側面は、前記デフリングギヤ２を軸方向に位置決めをすると共にデフリングギヤ２に対して溶接すべき接合部１３を構成するよう機械加工している。
【００２０】
前記デフリングギヤ２は、リング状の鋼材により形成され、鋼材の一方の側面に形成されたテーパ状の傘歯車部２０を備える。また、機械加工により、この傘歯車部２０の内周側に形成されてデフケース３の外周の嵌め合い面１１に圧入嵌合する内周部２１と、傘歯車部２０の背面側に形成された接合部２３と、を有する。前記接合部２３は、デフケース３に設けたフランジ部１２に軸方向から当接して軸方向の位置決めすると共にそのフランジ部１２の接合部１３にビーム溶接される。前記デフリングギヤ２に設ける歯車部２０は、車両の平面図より見て、デフケース３の軸心に対して直交する方向の軸（プロペラシャフト）から入力を受ける場合には、上記したように傘歯車となる。また、デフケース３の軸心に対して並行する方向の軸から入力を受ける場合には、デフリングギヤ２に設ける歯車部２０は平歯車が使用される。
【００２１】
図２〜図４は、本実施形態に係る第１実施例のビーム溶接部材の一例が適用された差動装置１における、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３を模式的に示す。即ち、図２はデフケース３の嵌め合い面１１にデフリングギヤ２の内周部２１を圧入嵌合させて、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を対向させて示す拡大図である。また、図３は前記圧入嵌合を進めて、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を接触させたビーム溶接前の状態を示す図である。また、図４はデフリングギヤ２とデフケース３とのビーム溶接後の状態を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、デフリングギヤ２およびデフケース３の接合部は、機械加工により、夫々外周側に形成された開先部１４，２４を備える。また、開先部１４，２４よりも内周側において開先部１４，２４より軸方向に夫々後退させた端面により形成された空間形成部１５，２５を備える。前記ビーム溶接のための開先部１４，２４は、内周側において互いに当接される端面部１４Ａ，２４Ａと、この端面部１４Ａ，２４Ａの外周側においてテーパ状に切欠き形成したテーパ部１４Ｂ，２４Ｂと、を備える。また、前記夫々の空間形成部１５，２５を構成する側面の内周側は、夫々隅Ｒおよび面取りを介して、デフケース３の嵌め合い面１１及びデフリングギヤ２の内周部２１に連なっている。また、空間形成部１５，２５を構成する側面の外周側は、夫々隅Ｒを介して、夫々前記開先部１４，２４の端面部１４Ａ，２４Ａの内周端に連なるよう構成している。
【００２３】
従って、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３は、図３に示すように、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を接触させたビーム溶接前の状態では、開先部１４，２４の端面部１４Ａ，２４Ａ同士が接触される。そして、開先部１４，２４のテーパ部１４Ｂ，２４Ｂ同士は、内周に向けて狭まり、外周に向けて拡がるビーム溶接のための開先を形成する。また、内周側の空間形成部１５，２５は、溶接ビームを互いの開先部１４，２４を貫通させて受入れて、貫通溶接とするための貫通空間を形成する。この貫通空間は、開先部１４，２４の内周端からデフケース３とデフリングギヤ２との嵌合部分１１，２１までの範囲において、互いに接触することなく軸方向に離間している。
【００２４】
この状態で、デフケース３とデフリングギヤ２の開先にフィラーワイヤを供給しながら、レーザビーム若しくは電子ビーム等の高エネルギビームを照射し、順次デフケース３及びデフリングギヤ２を軸心回りに回転させて、開先の全周に渡って溶接する。図４に示すように、フィラーワイヤとデフケース３とデフリングギヤ２の開先とが高エネルギビームにより溶融されて開先部１４，２４に溶接金属３０が形成され、デフケース３とデフリングギヤ２とが開先部１４，２４で溶接される。同時に、溶接金属３０の軸方向両側のデフケース３とデフリングギヤ２の母材部位に、夫々熱影響層３１が生じる。
【００２５】
溶接後の溶接金属３０が冷えて固まる際には、溶接金属３０の体積が収縮し、周囲の母材（デフケース３及びデフリングギヤ２）との間にある熱影響層３１付近に引張応力が発生する。
【００２６】
図１１は、開先部１４，２４の内周に設ける貫通溶接のための貫通空間を、開先部１４，２４の内周端に連ねて部分的に設けられた比較例のビーム溶接後の状態を示している。即ち、デフケース３とデフリングギヤ２との嵌合部分１１，２１までの範囲に渡っては設けられていない。この比較例においては、貫通空間が開先部１４，２４の内周端に連ねて部分的に設けられているため、貫通空間の内周側では、デフケース３とデフリングギヤ２の軸方向端面１６，２６同士が接触させて形成されている。
【００２７】
この比較例においても、デフケース３とデフリングギヤ２の開先部１４，２４にフィラーワイヤを供給しながら、高エネルギビームを照射し、順次デフケース３及びデフリングギヤ２を軸心回りに回転させて、開先部１４，２４の全周に渡って溶接する。フィラーワイヤとデフケース３とデフリングギヤ２の開先とが高エネルギビームにより溶融されて開先部１４，２４に溶接金属３０が形成され、デフケース３とデフリングギヤ２とが開先部１４，２４で溶接される。同時に、溶接金属３０の軸方向両側のデフケース３とデフリングギヤ２の母材部位に、夫々熱影響層３１が生じる。そして、溶接後の溶接金属３０が冷えて固まる際には、溶接金属３０の体積が収縮し、周囲の母材（デフケース３及びデフリングギヤ２）との間にある熱影響層３１付近に引張応力が発生する。
【００２８】
この比較例においては、デフケース３側の熱影響層３１において、溶接割れ３２が発生した。これは、貫通空間の内周側において、デフケース３とデフリングギヤ２の軸方向端面１６，２６同士が接触させている。このため、溶接金属３０の凝固収縮時に撓める部分の長さは、デフケース３とデフリングギヤ２の軸方向端面１６，２６同士の接触部の外周部分から開先部１４，２４外周までの長さＬＢとなる。また、デフケース３のフランジ部１２の撓める角度をδとすると、溶接金属３０の周辺の母材の変位量の期待値は積［ＬＢ＊δ］と見なせる。このため、溶融した母材及びフィラーワイヤよりなる溶接金属３０の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力が緩和されず、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響層３１において剥離等の溶接割れが生じるものと推定される。
【００２９】
一方、本実施形態においては、デフケース３側の熱影響層３１においても、溶接割れの発生が抑制された。これは、貫通空間が、その内周側において、デフケース３の嵌め合い面１１及びデフリングギヤ２の内周部２１に拡大されている。このため、溶接金属３０の凝固収縮時に撓める部分の長さは、デフケース３とデフリングギヤ２とが嵌合している部分１１，２１から開先部１４，２４外周までの長さＬＡとなる。また、デフケース３のフランジ部１２の撓める角度をδとすると、溶接金属３０の周辺の母材の変位量の期待値は積［ＬＡ＊δ］と見なせる。
【００３０】
そして、デフケース３とデフリングギヤ２とが嵌合している部分１１，２１から開先部１４，２４外周までの長さＬＡは、比較例の長さＬＢよりも長くなる。従って、本実施形態の溶接金属３０の周辺の母材の変位量の期待値である積［ＬＡ*δ］は、比較例の溶接金属３０の周辺の母材の変位量の期待値である積［ＬＢ＊δ］よりも大きくなる。このため、比較例に比べて本実施形態の方が、溶接金属３０の周辺の母材の変位量の期待値は大きく、つまり、撓みやすいことになる。また、デフケース３の内周側の側面が軸方向に後退されていることによっても、撓みやすいことになる。
【００３１】
ここで、凝固収縮の体積変化が、比較例と本実施形態とで同じと仮定すると、溶接金属３０の周辺の母材が大きく撓める本実施形態の方が、発生する引張応力が低くなる。従って、溶融した母材及びフィラーワイヤよりなる溶接金属３０の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力が緩和され、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響層３１においても、剥離等の溶接割れを生じないものとできる。
【００３２】
図５，６及び図７，８は、本実施形態におけるビーム溶接部材の参考例１，２を示す。即ち、図５及び図７はデフケース３の嵌め合い面１１にデフリングギヤ２の内周部２１を圧入嵌合させて、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を対向させて示す拡大図である。図６及び図８は前記圧入嵌合を進めて、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を接触させて両者をビーム溶接した状態を示す図である。
【００３３】
図５，６に示す参考例１のビーム溶接部材においては、デフリングギヤ２およびデフケース３の接合部１３，２３は、機械加工により、夫々外周側に第１実施例と同様に形成された開先部１４，２４を備える。そして、デフリングギヤ２側の開先部２４よりも内周側の側面には、貫通溶接のための空間を形成するための環状の窪み２７が形成されるも窪み２７の内周側の端面は、開先部２４(端面部２４Ａ)と同様な軸方向位置に位置させて端面が形成されている。また、デフケース３側の開先部１４よりも内周側の端面は、開先部１４より軸方向に後退させた端面により形成されている。従って、デフリングギヤ２側の窪み２７及び開先部２４と軸方向位置が同じ位置の端面と、デフケース３側の開先部１４より軸方向に後退させた端面と、により空間形成部１５，２５が形成されている。
【００３４】
この参考例１においても、デフケース３側の熱影響層３１においても、溶接割れの発生を抑制することができる。これは、貫通空間が、その内周側において、デフケース３側の内周側端面の軸方向への後退により、デフケース３の嵌め合い面１１及びデフリングギヤ２の内周部２１に拡大されている。このため、溶接金属３０の凝固収縮時に撓める部分の長さを、第１実施例と同様に確保することができる。また、第１実施例と同様に、デフケース３の内周側の端面が軸方向に後退されていることによっても、撓みやすいことになる。従って、凝固収縮の体積変化が、比較例と本実施例とで同じと仮定すると、溶接金属３０の周辺の母材が大きくたわめる本実施例の方が、発生する引張応力を低くできる。従って、溶融した母材及びフィラーワイヤよりなる溶接金属３０の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力が緩和され、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響層３１においても、剥離等の溶接割れを生じないものとできる。
【００３５】
図７，８に示す参考例２のビーム溶接部材においては、デフリングギヤ２およびデフケース３の接合部１３，２３は、機械加工により、夫々外周側に第１実施例と同様に形成された開先部１４，２４を備える。そして、デフリングギヤ２側の開先部２４よりも内周側の端面は、開先部２４(端面部２４Ａ)より軸方向に後退させた端面により形成されている。また、デフケース３側の開先部１４よりも内周側の端面には、貫通溶接のための空間を形成するための環状の窪み１７が形成されるも窪み１７の内周側の端面は、開先部１４(端面部１４Ａ)と同様な軸方向位置に位置させて端面が形成されている。従って、デフリングギヤ２側の開先部２４より軸方向に後退させた端面と、デフケース３側の窪み１７及び開先部１４(端面部１４Ａ)と軸方向位置が同じ位置の端面と、により空間形成部１５，２５が形成されている。
【００３６】
この参考例２においても、デフケース３側の熱影響層３１においても、溶接割れの発生を抑制することができる。これは、貫通空間が、その内周側において、デフリングギヤ２側の内周側端面の軸方向への後退により、デフケース３の嵌め合い面１１及びデフリングギヤ２の内周部２１に拡大されている。このため、溶接金属３０の凝固収縮時に撓める部分の長さを、第１実施例と同様に確保することができる。
【００３７】
従って、凝固収縮の体積変化が、比較例と本実施例とで同じと仮定すると、溶接金属３０の周辺の母材が大きく撓める本実施例の方が、発生する引張応力を低くできる。従って、溶融した母材及びフィラーワイヤよりなる溶接金属３０の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力が緩和される。このため、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響層３１においても、剥離等の溶接割れを生じないものとできる。また、デフケース３側の開先部１４よりも内周側には、貫通溶接のための空間を形成するための環状の窪み１７が形成されるも窪み１７の内周側の端面は、開先部１４(端面部１４Ａ)と同様な軸方向位置に位置させて側面が形成されている。このため、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品であっても、充分な剛性を確保することができる。
【００３８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３９】
（ア）第１部材としての例えばデフリングギヤ２の側面と第２部材としての例えばデフケース３の側面とに形成された溶接用開先部１４，２４にフィラーワイヤを供給しつつ溶接用開先部の内周側の貫通空間に達する貫通溶接により接合されたビーム溶接部材である。そして、第１部材は、肌焼き鋼から形成され、第２部材の外周に内周部２１を嵌合させて支持され、第２部材は、鋳造部品で形成され、第１部材を支持する嵌合部分の軸方向側方において外周方向に突出され、第１部材の側面に設けた溶接用開先部２４に対向する溶接用開先部１４を側面に設けたフランジ部１２を備える。そして、前記貫通空間は、第１，２部材の開先部１４，２４より内周側の軸方向端面を前記溶接用開先部より軸方向にそれぞれ後退させることにより互いに離間させて形成する。この結果、貫通溶接のための貫通空間が、フランジの基部である第１部材と第２部材との嵌合部分１１，２１まで内周側に拡大されている。このため、溶接後の溶接金属３０の凝固収縮時に、追従して撓むことができる第２部材の母材長さがフランジの基部までと長くなり、溶接金属３０周辺の熱影響層３１に発生する応力値を低下させて、溶接割れの発生を抑制する効果がある。
【００４１】
(イ)貫通空間は、第１、２部材の開先部１４，２４の内周側の両軸方向端面を開先部１４，２４より軸方向に後退させて形成されている場合には、効果(ア)に加えて以下の効果がある。即ち、ビーム溶接される開先部１４，２４内周端において、第１，２部材の内周側端面同士を大きい隅Ｒ面により接続させることができ、当該部分を応力集中しない形状にすることができる。
【００４２】
(ウ) 第１部材がデフリングギヤ２であり、このデフリングギヤ２を支持しかつデフリングギヤ２と一体回転する前記第２部材がデフケース３であるように構成した差動装置１を構成する。そして、両者を前記効果(ア)、(イ)よりなるビーム溶接する場合には、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部の占有スペースを小型化できる。したがって、差動装置１のハウジング内の他の構成部材に干渉するおそれがなく、動力伝達を確実に行うことができるようになる。しかも、ボルトのための占有スペースが不要となるので、ハウジング内の比較的狭い空間を効率よく使用することが可能となる。しかも、ビーム溶接によるデフリングギヤ２とデフケース３との接合強度（耐疲労強度および耐衝撃強度）を高めることができるので、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部に繰り返しかかる荷重を確実に対応することができる。これによっても、差動装置１は動力伝達を確実に行うことができるようになる。
【００４３】
（第２実施形態）
図９、１０は、本発明を適用したビーム溶接部材およびこれを備えた差動装置の第２実施形態を示す要部の断面図である。本実施形態においては、ビーム溶接のための貫通空間を外部へ連通させて、閉空間としない構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４４】
図９において、デフケース３及びデフリングギヤ２は第１実施形態と同様に形成され且つビーム溶接により両接合部１３，２３が結合される。本実施形態においては、デフケース３の嵌め合い面１１に嵌合するデフリングギヤ２の内周部２１に、軸方向に連通溝４０を形成する。この連通溝４０は、デフケース３への組立時にビーム溶接のための貫通空間と外部空間とを連通させる。前記連通溝４０は、１本で形成しても複数本で形成してもよく、また、配置する円周方向位置はいずれの円周方向位置でもよい。また、デフリングギヤ２の内周部２１に設けるのでなく、デフケース３の嵌め合い面１１に設けるものであってもよい。前記連通溝４０は、デフケース３の軸心に平行に形成してもよいが、図１０に示すように、螺旋状に形成してもよい。螺旋状に形成する場合には、デフリングギヤ２の内周部２１の機械加工時に、内面加工ツールの外周側への追い込みにより、内周面２１加工と同時に形成することができる。
【００４５】
本実施形態においても、第１実施形態の図２、図５及び図７と同様に、デフリングギヤ２およびデフケース３の接合部１３，２３は、機械加工により、夫々外周側に形成された開先部１４，２４と、開先部１４，２４よりも内周側に空間形成部１５，２５と、を備えている。この空間形成部１５，２５は、開先部１４，２４より軸方向に夫々後退させた端面により形成されている。そして、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３は、図３に示すように、デフリングギヤ２とデフケース３との接合部１３，２３同士を接触させたビーム溶接前の状態では、開先部１４，２４の端面部１４Ａ，２４Ａ同士が接触される。
【００４６】
この状態で、デフケース３とデフリングギヤ２の開先にフィラーワイヤを供給しながら、高エネルギビームを照射し、順次デフケース３及びデフリングギヤ２を軸心回りに回転させて、開先の全周に渡って溶接する。図４に示すように、フィラーワイヤとデフケース３とデフリングギヤ２の開先とが高エネルギビームにより溶融されて開先部１４，２４に溶接金属３０が形成され、デフケース３とデフリングギヤ２とが開先部１４，２４で溶接される。同時に、溶接金属３０の軸方向両側のデフケース３とデフリングギヤ２の母材部位に、夫々熱影響層３１が生じる。
【００４７】
そして、半径方向内周側に位置する貫通空間は連通溝４０を介して外部空間に連通しているため、高エネルギビームの照射及び溶接熱により、半径方向内周側に位置する貫通空間内の空気は膨張する。膨張した気体は連通溝４０を介して流れ出る。また、溶接後の冷却過程においては、貫通空間内の気体の冷却に伴う収縮に応じて、外部空間から連通溝４０を介して外気を導入する。このため、貫通空間内の気体圧力は、溶接中は上昇されることがなく、また、溶接後においても、外気圧と同じに保持される。従って、貫通空間の内部の空気の圧力が上昇して溶融した溶接金属３０を押し退けることを防止できる。
【００４８】
図１２は、開先部１４，２４の内周に設ける貫通溶接のための貫通空間を、開先の内周端に連ねて部分的に設けた閉空間に形成した比較例のビーム溶接後の状態を示している。即ち、貫通空間は、半径方向外周側において開先部１４，２４の端面部１４Ａ，２４Ａ同士の接触により閉じられている。また、半径方向内周側においてデフケース３とデフリングギヤ２との端面同士の接触及びデフケース３とデフリングギヤ２との嵌合部分１１，２１の嵌り合いにより閉じられている。言い換えれば、貫通空間は外部空間から遮断された閉空間となっている。
【００４９】
このため、比較例においては、高エネルギビームの照射及び溶接熱により、貫通空間内の空気は膨張するが、膨張した気体は高エネルギビームにより溶融した溶接金属３０を外周側に押出すよう作用する。この作用は、図１２に示すように、溶接金属３０の内周側が抉られた状態となり、所謂アンダーフィル３３という、溶接欠陥を生じる。また、溶接の終盤では貫通空間内部の気体が溶接ビードを外周側に押し退けて噴出して溶接ビードの表面側に不整ビードを生じるという、溶接欠陥を発生する。
【００５０】
これに対して、本実施形態においては、上記したように、貫通空間内の気体圧力は、溶接中は上昇されることがなく、また、溶接後においても、外気圧と同じに保持される。このため、貫通空間の内部の空気の圧力が上昇して溶融した溶接金属３０を押し退ける、アンダーフィルや溶接の終盤において貫通空間内部の気体が溶接ビードを外周側に押し退けて噴出して溶接ビードの表面側に不整ビードを生じることがない。即ち、溶接欠陥を発生することが防止できる。
【００５１】
また、溶接後の溶接金属３０が冷えて固まる際には、溶接金属３０の体積が収縮し、周囲の母材（デフケース３及びデフリングギヤ２）との間にある熱影響層３１付近に引張応力が発生する。しかし、貫通空間が、その内周側においてデフケース３の嵌め合い面１１及びデフリングギヤ２の内周部２１に拡大されているため、溶接金属３０の凝固収縮時に撓める部分の長さを、第１実施形態と同様に確保することができる。また、第１実施形態と同様に、デフケース３の内周側の端面が軸方向に後退されていることによっても、撓みやすいことになる。
【００５２】
従って、凝固収縮の体積変化が、比較例と本実施例とで同じと仮定すると、溶接金属３０の周辺の母材が大きく撓めるため、発生する引張応力を低くできる。このため、溶融した母材及びフィラーワイヤよりなる溶接金属３０の凝固収縮に対応して発生する剥離方向の応力が緩和され、比較的柔軟性の低い鋳鉄部品側の熱影響層３１においても、剥離等の溶接割れを生じないものとできる。
【００５３】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）〜（ウ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００５４】
（エ）第１，２部材の嵌合部１１，２１には、前記貫通空間と外部空間とを連通させる連通路４０が、第１部材若しくは第２部材の少なくとも一方に設けた軸方向の溝により形成されている。このため、貫通空間内の気体圧力は、溶接中は上昇されることがなく、また、溶接後においても、外気圧と同じに保持される。このため、貫通空間の内部の空気の圧力が上昇して溶融した溶接金属３０を押し退ける「アンダーフィル」や溶接の終盤において貫通空間内部の気体が溶接ビードを外周側に押し退けて噴出して溶接ビードの表面側に「不整ビード」を生じるという、溶接欠陥を発生することが防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のビーム溶接部材は、例えば自動車の差動装置等の種々の装置に用いられ、金属からなる２つの構成部材を接合して構成される接合部材、特に、繰り返し荷重を受ける部材とこの部材を支持する部材とが互いに接合されて構成される接合部材に好適に利用することが可能である。また、本発明の差動装置は、例えば自動車の差動装置等の種々の機械装置の差動装置に好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  差動装置
２  デフリングギヤ
３  デフケース
１１  嵌め合い面
１２  フランジ部
１３、２３  接合部
１４，２４  開先部
１５，２５  空間形成部
１７，２７  窪み
２１  内周部
３０  溶接金属
３１  熱影響層
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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