(57)【要約】【課題】疲れ強さが確保される継手構造及びその溶接方法を提供する。【解決手段】突合せ部３の軸線方向（溶込み深さ方向）の長さをＨ、溶接部５，６の溶込み深さをＡとすると、Ａ＞Ｈ×０．２を満たす条件で突合せ部３の空洞４を挟む両側を溶接して、デフケース１（第１部材）とリングギヤ２（第２部材）とを接合させる。これにより、疲れ試験において、溶接部５，６の破断が外側起点で発生するように継手構造を構成することが可能であり、差動装置として要求される疲れ強さを確保することができる。【選択図】図１
2013181626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材との突合せ部が溶接される継手構造であって、
前記突合せ部に形成される空洞と、
前記突合せ部の前記空洞を挟む両側に形成される溶接部と、
を備えて、
前記溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、前記溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、
前記溶接部の溶込み深さは、前記外側応力と前記内側応力との比率に基づき決定されることを特徴とする継手構造。
【請求項２】
前記溶接部の溶込み深さをＡ、前記突合せ部の溶込み深さ方向の長さをＨと定義すると、
Ａ＞Ｈ×０．２
であることを特徴とする請求項１に記載の継手構造。
【請求項３】
前記内側応力をσA、前記外側応力をσE、切欠き係数をβと定義すると、
σA／σE＜１／β
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の継手構造。
【請求項４】
前記突合せ部の溶込み深さ方向の長さを２Ｂ（２Ｂ＝Ｈ）、前記空洞の溶込み深さ方向の長さを２ｂと定義すると、
ｂ／Ｂ＜０．６
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の継手構造。
【請求項５】
第１部材と第２部材との突合せ部を溶接して該突合せ部の空洞を挟む両側に溶接部を形成する方法であって、
前記溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、前記溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、
前記外側応力と前記内側応力との比率に基づき決定された溶込み深さで溶接が実行されることを特徴とする溶接方法。
【請求項６】
前記溶接部の溶込み深さをＡ、前記突合せ部の溶込み深さ方向の長さをＨと定義すると、
Ａ＞Ｈ×０．２
となるように溶接が実行されることを特徴とする請求項５に記載の溶接方法。
【請求項７】
前記内側応力をσA、前記外側応力をσE、切欠き係数をβと定義すると、
σA／σE＜１／β
となるように溶接が実行されることを特徴とする請求項５又は６に記載の溶接方法。
【請求項８】
前記突合せ部の溶込み深さ方向の長さを２Ｂ（２Ｂ＝Ｈ）、前記空洞の溶込み深さ方向の長さを２ｂと定義すると、
ｂ／Ｂ＜０．６
となるように溶接が実行されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、継手構造及び溶接方法に関するもので、特に、突合せ部に空洞が形成された部材間を溶接によって接合するための継手構造、及びその溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、歯部にヘリカルギヤが形成されたリングギヤをデフケースのフランジに溶接する場合、特許文献１に記載された継手構造を採用することが可能である。この場合、まず、デフケースのフランジの外周にリングギヤの内周を嵌合させて、リングギヤとデフケースのフランジとの間に突合せ部を形成する。次に、この突合せ部に沿ってレーザヘッドを円形軌道で操作することにより、突合せ部の両側（リングギヤ軸線方向両側）をレーザ溶接する。これにより、突合せ部の両側に溶接部が形成されて、リングギヤとデフケースのフランジとが接合される。
【０００３】
このようにして形成された溶接部を含む継手構造において、突合せ部が全域に亘って密着されている場合、溶接部の管理、特に、突合せ部の両側の各溶接部の溶込み深さの管理が難しい。そこで、出願人は、一方の部材（例えば、デフケースのフランジ）の突合せ面に凹部を設けて突合せ部に空洞を形成することを試みた。このような突合せ部に空間部が形成された継手構造では、各溶接部の止端部、すなわち、各溶接部の内側（空洞に臨む側）の端部と凹部との間に切欠き（応力集中部）が形成されて、その結果、疲れ強さが著しく低下することがある。
【０００４】
なお、両部材（リングギヤ及びデフケースのフランジ）の各々に溝部を設けることにより、各溶接部の止端部に上述した切欠き（応力集中部）が形成されないように突合せ部に空洞を形成することも可能であるが、この場合、製造コストが大幅に増加するとともに溶接部の止端部の形状にばらつきが発生して、延いては溶接部の疲れ強さにばらつきが生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、疲れ強さが確保される継手構造及びその溶接方法を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の継手構造は、第１部材と第２部材との突合せ部が溶接される継手構造であって、前記突合せ部に形成される空洞と、前記突合せ部の前記空洞を挟む両側に形成される溶接部と、を備えて、前記溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、前記溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、前記溶接部の溶込み深さは、前記外側応力と前記内側応力との比率に基づき決定されることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の溶接方法は、第１部材と第２部材との突合せ部を溶接して該突合せ部の空洞を挟む両側に溶接部を形成する方法であって、前記溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、前記溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、前記外側応力と前記内側応力との比率に基づき決定された溶込み深さで溶接が実行されることを特徴とする。
【０００９】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）〜（８）項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項１〜８の各々に相当する。
【００１０】
（１）第１部材と第２部材との突合せ部が溶接される継手構造であって、突合せ部に形成される空洞と、突合せ部の空洞を挟む両側に形成される溶接部と、を備えて、溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、溶接部の溶込み深さは、外側応力と内側応力との比率に基づき決定される継手構造。
本項に記載の継手構造によれば、外側応力と内側応力との比率に基づき決定された溶込み深さの溶接部（溶接ビード）が突合せ部の空洞を挟む両側に形成されて継手構造が構成されるので、該比率を、例えば、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点、すなわち、溶接部の空洞側の止端部の切欠き起点で発生しないように設定することにより、継手構造の疲れ強さを確保することができる。
本項の態様において、突合せ部に形成される空洞は、第１部材又は第２部材の突合せ面に凹部を設けることにより形成することが可能である。このようにして突合せ部に空洞を形成することにより、第１部材及び第２部材の両部材の突合せ面に凹部を設けて突合せ部に空洞を形成する場合と比較して、製造コスト（加工工数）の増加を抑制することが可能である。
【００１１】
（２）溶接部の溶込み深さをＡ、突合せ部の溶込み深さ方向の長さをＨと定義すると、
Ａ＞Ｈ×０．２である（１）の継手構造。
本項に記載の継手構造によれば、溶接部の溶込み深さＡを、突合せ部の溶込み深さ方向の長さＨの０．２倍よりも大きく設定することにより、（１）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、継手構造の疲れ強さを確保することができる。なお、レーザ溶接を用いる場合、溶込み深さ方向は、レーザ光照射方向と換言することができる。
【００１２】
（３）内側応力をσA、外側応力をσE、切欠き係数をβと定義すると、
σA／σE＜１／βである（１）、（２）の継手構造。
本項に記載の継手構造によれば、内側応力を外側応力で除した商（σA／σE）を、切欠きによる疲れ低下率（１／β）よりも小さく設定することにより、（１）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、継手構造の疲れ強さを確保することができる。
【００１３】
（４）突合せ部の溶込み深さ方向の長さを２Ｂ（２Ｂ＝Ｈ）、空洞の溶込み深さ方向の長さを２ｂと定義すると、
ｂ／Ｂ＜０．６である（１）乃至（３）の継手構造。
本項に記載の継手構造によれば、空洞の溶込み深さ方向の長さを突合せ部の溶込み深さ方向の長さで除した商を、０．６よりも小さく設定することにより、（１）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、継手構造の疲れ強さを確保することができる。
本項の態様において、試験片における突合せ部の断面の縦方向（荷重付与方向）の幅（突合せ部の溶込み深さ方向の長さ）を２Ｂ、試験片における突合せ部の断面の横方向の幅をｔ、試験片における切欠き長さ（空洞の溶込み深さ方向の長さ）を２ｂ、３点曲げによって試験片に作用する曲げモーメントをＭとした場合、内側応力σA、外側応力σEは、各々、
σA＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式１）
σE＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式２）
である。数式１、２から、
σA／σE＝ｂ／Ｂ      （数式３）
が導かれる。すなわち、数式３を（３）の不等式に代入することにより、
ｂ／Ｂ＜１／β      （数式４）
が導かれる。
そして、本願出願人は、鋭意研究の結果、上述した試験片の切欠きによる疲れ低下率（１／β）が０．６よりも小さい場合に、疲れ試験において、試験片の破断が外側起点で発生する、換言すると、試験片の破断が内側起点、すなわち、溶接部の空洞側の止端部の切欠き起点で発生しないことを突き止めた。したがって、数式４の１／βに０．６を代入することにより、以下の不等式（数式５）が導かれる。
ｂ／Ｂ＜０．６      （数式５）
ここで、２Ｂ＝Ｈであることから数式５のＢにＨを代入するとともに２ｂ＝Ｈ−２Ａであることから数式５のｂにＨ−２Ａを代入して数式を変形することにより、（２）の不等式、すなわち、
Ａ＞Ｈ×０．２      （数式６）
に整合される。
【００１４】
（５）第１部材と第２部材との突合せ部を溶接して該突合せ部の空洞を挟む両側に溶接部を形成する方法であって、溶接部の空洞側の端部に作用する応力を内側応力、溶接部の空洞側とは反対側の端部に作用する応力を外側応力と定義すると、外側応力と内側応力との比率に基づき決定された溶込み深さで溶接が実行される溶接方法。
本項に記載の溶接方法によれば、溶接部（溶接ビード）の外側応力と内側応力との比率に基づき決定された溶込み深さとなるように突合せ部の空洞を挟む両側を溶接して第１部材と第２部材とを接合させるので、該比率を、例えば、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点、すなわち、溶接部の空洞側の止端部の切欠き起点で発生しないように設定することにより、当該溶接方法によって形成される継手構造の疲れ強さを確保することができる。
【００１５】
（６）溶接部の溶込み深さをＡ、突合せ部の溶込み深さ方向の長さをＨと定義すると、
Ａ＞Ｈ×０．２となるように溶接が実行される（１）の溶接方法。
本項に記載の溶接方法によれば、溶接部の溶込み深さＡを、突合せ部の溶込み深さ方向の長さＨの０．２倍よりも大きく設定することにより、（１）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、当該溶接方法によって形成される継手構造の疲れ強さを確保することができる。なお、レーザ溶接を用いる場合、溶込み深さ方向は、レーザ光照射方向と換言することができる。
【００１６】
（７）内側応力をσA、外側応力をσE、切欠き係数をβと定義すると、
σA／σE＜１／βとなるように溶接が実行される（５）、（６）の溶接方法。
本項に記載の溶接方法によれば、内側応力を外側応力で除した商（σA／σE）を、切欠きによる疲れ低下率（１／β）よりも小さく設定することにより、（５）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、当該溶接方法によって形成される継手構造の疲れ強さを確保することができる。
【００１７】
（８）突合せ部の溶込み深さ方向の長さを２Ｂ（２Ｂ＝Ｈ）、空洞の溶込み深さ方向の長さを２ｂと定義すると、
ｂ／Ｂ＜０．６となるように溶接が実行される（５）乃至（７）の溶接方法。
本項に記載の溶接方法によれば、空洞の溶込み深さ方向の長さ方向の長さを突合せ部の溶込み深さ方向の長さで除した商を、０．６よりも小さく設定することにより、（５）の比率を、試験片の疲れ試験において、破断が内側起点で発生しないように設定することが可能である。これにより、当該溶接方法によって形成される継手構造の疲れ強さを確保することができる。
本項の態様において、試験片における突合せ部の断面の縦方向（荷重付与方向）の幅（突合せ部の溶込み深さ方向の長さ）を２Ｂ、試験片における突合せ部の断面の横方向の幅をｔ、試験片における切欠き長さ（空洞の溶込み深さ方向の長さ）を２ｂ、３点曲げによって試験片に作用する曲げモーメントをＭとした場合、内側応力σA、外側応力σEは、各々、
σA＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式１）
σE＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式２）
である。数式１、２から、
σA／σE＝ｂ／Ｂ      （数式３）
が導かれる。すなわち、数式３を（７）の不等式に代入することにより、
ｂ／Ｂ＜１／β      （数式４）
が導かれる。
そして、本願出願人は、鋭意研究の結果、上述した試験片の切欠きによる疲れ低下率（１／β）が０．６よりも小さい場合に、疲れ試験において、試験片の破断が外側起点で発生する、換言すると、試験片の破断が内側起点、すなわち、溶接部の空洞側の止端部の切欠き起点で発生しないことを突き止めた。したがって、数式４の１／βに０．６を代入することにより、以下の不等式（数式５）が導かれる。
ｂ／Ｂ＜０．６      （数式５）
ここで、２Ｂ＝Ｈであることから数式５のＢにＨを代入するとともに２ｂ＝Ｈ−２Ａであることから数式５のｂにＨ−２Ａを代入して数式を変形することにより、（６）の不等式、すなわち、
Ａ＞Ｈ×０．２      （数式６）
に整合される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、疲れ強さが確保される継手構造及びその溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の継手構造を示す図であり、デフケースとリングギヤとの接合部分の軸平面による断面図である。
【図２】図１における下側の溶接部が拡大して示された図である。
【図３】本実施形態の説明図であり、継手構造に作用するモーメントとそれによって発生する外側応力及び内側応力とが示される図である。
【図４】疲れ試験（３点曲げ試験）の概念図である。
【図５】疲れ試験で用いられる試験片の製造方法の説明図である。
【図６】種別Ｐ１の試験片Ｐ１１〜Ｐ１５疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図７】種別Ｐ２の試験片Ｐ２１〜Ｐ２５疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図８】種別Ｐ３の試験片Ｐ３１〜Ｐ３３疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図９】種別Ｐ４の試験片Ｐ４１〜Ｐ４３疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図１０】種別Ｐ５の試験片Ｐ５１〜Ｐ５３疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図１１】種別Ｐ６の試験片Ｐ６１〜Ｐ６３疲れ試験の試験結果を示す図表である。
【図１２】疲れ試験の試験結果を、縦軸を公称応力、横軸を繰返し数としたＳ−Ｎ線図の座標上にプロットした図表である。
【図１３】試験片Ｐの各種別Ｐ１〜Ｐ６の疲れ限度を比較するための図であり、縦軸を１００万回の繰返し数に耐える公称応力、横軸をｂ／Ｂとした図表である。
【図１４】他の実施形態の継手構造を示す図であり、デフケースとリングギヤとの接合部分の軸平面による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。本実施形態では、差動装置のデフケース１（第１部材）とリングギヤ２（第２部材）との継手構造及びその溶接方法を説明する。なお、以下の説明において、図１における上下方向を軸線方向（特許請求の範囲における溶込み深さ方向に一致）、図１における左右方向を径方向と各々定義する。また、軸線は、リングギヤ２の中心線に一致する。
【００２１】
図１に示されるように、本実施形態の継手構造は、デフケース１とリングギヤ２との突合せ部３（以下、突合せ部３）の空洞４を挟む軸線方向両側に溶接部５，６が形成される。リングギヤ２は、外周２ａにヘリカルギヤが形成されて内周２ｃ（内円筒面、図２参照）がデフケース１の外周１ａ（図２参照）に嵌合される。デフケース１の外周１ａには、該外周１ａの軸線方向中央に設けられて該外周１ａの周方向へ延びる凹部７が形成される。なお、凹部７の軸線方向長さは、空洞４の軸線方向の長さ２ｂ（図３参照）を決定する。換言すると、凹部７の軸線方向長さは、各溶接部５，６の溶込み深さＡに応じて決定される。また、デフケース１の外周１ａ（外周面）に対する凹部７の深さは、空洞４の幅Ｗ（図１参照）を決定する。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、凹部７は、該凹部７の底部を形成する外円筒面７ａと該外円筒面７ａの軸線方向両側に形成される傾斜面７ｃとを有する。デフケース１の外周１ａにリングギヤ２の内周２ｃが嵌合された状態における、軸平面による断面において、リングギヤ２の内周２ｃと凹部７の各傾斜面７ｃとは鋭角をなす。換言すると、この断面における空洞４の軸線方向両端部は鋭角をなす。
【００２３】
図２に示されるのは、溶接部５を含む突合せ部３の一部（図１における下側部分）が拡大して示された図である。ここで、溶接部５と溶接部６とは図１において上下対称に形成されるので、溶接部５のみを説明して、溶接部６の説明を省略する。溶接部５は、突合せ部３の一側（図１及び図２における下側）をレーザ溶接することにより形成される。より詳細には、溶接部５は、突合せ部３の稜８にレーザ光を軸線方向（ここでは図２における上方向）へ照射するとともにこのレーザ光を突合せ部３の稜８に沿って円軌道で走査することにより形成される。
【００２４】
図２に示されるように、軸平面による断面において、溶接部５は、デフケース１の表面１ｄ及びリングギヤ２の表面２ｄから空洞４に向けて延びて長さＡを有する。換言すると、溶接部５は、稜８から空洞４に向けて延びて溶込み深さがＡである。溶接部５の始端部５ｅは、溶接部５の止端部５ａに対して幅が大きく且つ平坦に形成される。また、溶接部５の止端部５ａと凹部７の傾斜面７ｃとの間には、切欠き９（応力集中部）が形成される。そして、本実施形態では、溶接部５の止端部５ａ（空洞４側の端部）に作用する応力を内側応力（図３のσA）、溶接部５の始端部５ｅ（空洞４側とは反対側の端部）に作用する応力を外側応力（図３のσE）と各々定義すると、溶接部５の溶込み深さＡは、外側応力と内側応力との比率に基づき決定される。
【００２５】
次に、溶接部５の溶込み深さＡが具体的にどのようにして決定されるのかを説明する。
本願出願人は、デフケース１とリングギヤ２との要求される疲れ強さを備える継手構造の条件を得ることを目的として、試験片Ｐ（図４参照）を用いて疲れ試験（３点曲げ試験）を実施した。本疲れ試験で使用される試験片Ｐは、外径２４０mm、内径７０mm、溶接径１４５mm、厚さ２０mmの溶接突合せ材１０（図５参照）からワイヤカットで切り出されたものである。また、試験片Ｐは、全長Ｌ１（溶接突合せ材１０の半径方向の長さ）が７０mmで、全長Ｌ１方向の中央に溶接部５が形成される。
【００２６】
なお、溶接突合せ材１０は、溶接部５を境界に内周側の部材１１の材料がデフケース１と同じＦＣＤ４５０、溶接部５を境界に外周側の部材１２の材料がリングギヤ２と同じＳＣＭ４２０である。また、溶接突合せ材１０は、突合せ部３の軸線方向両側がレーザ溶接されることにより、内周側の部材１１と外周側の部材１２とが接合される。図４に示されるように、本疲れ試験における３点曲げのスパンＬ２は５０mm、試験片Ｐの幅ｔは２０mmである。
【００２７】
図６〜図１１に示されるのは、本疲れ試験の試験結果を試験片Ｐの種別Ｐ１〜Ｐ６毎にまとめた図表である。なお、試験片を特定するために必要に応じてＰに続けて２桁の番号を付与する。例えば、試験片Ｐ１２は、種別Ｐ１の試験片のうちの第２試験片を表す。また、静的試験において溶接部５が破断した試験片Ｐの試験結果においては、図６〜図１１の図表に記載していない。ここで、種別Ｐ３の試験片Ｐ３１〜Ｐ３３は、ＦＣＤ４５０の無垢材である。すなわち、試験片Ｐ３１〜Ｐ３３には、溶接部５及び中空４が形成されていない。
【００２８】
種別Ｐ４の試験片Ｐ４１〜Ｐ４３には、突合せ部３に空洞４が形成されていない。この場合、２ｂ＝０である。また、各試験片Ｐ４１〜Ｐ４３においては、溶接部５が突合せ部３を高さ（２Ｂ）方向（軸線方向）へ貫通されているが、突合せ部３の高さ（２Ｂ）方向（軸線方向）両側から溶け込み深さＡでレーザ溶接した場合と等価として計算した結果である。この場合、２Ｂ＝２Ａである。
【００２９】
図１２は、図６〜図１１の本疲れ試験の試験結果を、縦軸を公称応力、横軸を繰返し数としたＳ−Ｎ線図の座標上にプロットしたものである。この図に示されるように、本疲れ試験において、溶接部５が内側起点で破断した試験片Ｐ、すなわち、溶接部５が止端部５ａ側の切欠きを起点に破断した種別Ｐ１の試験片Ｐ１１〜Ｐ１５、及び種別Ｐ２の試験片Ｐ２１〜Ｐ２５の各プロット点によって、直線Ｑ１（Ｓ−Ｎ曲線）が得られた。
【００３０】
また、溶接部５が外側起点で破断した試験片Ｐ、すなわち、溶接部５が始端部５ｅ側を起点に破断した種別Ｐ４の試験片Ｐ４１〜Ｐ４３、種別Ｐ５の試験片Ｐ５１、Ｐ５３及び種別Ｐ６の試験片Ｐ６１〜Ｐ６３の各プロット点によって、直線Ｑ２（Ｓ−Ｎ曲線）が得られた。このように、本疲れ試験の試験結果、すなわち、溶接部５が内側起点で破断する各試験片Ｐのプロット点及び溶接部５が外側起点で破断する各試験片Ｐのプロット点は、Ｓ−Ｎ曲線を形成する各々の直線Ｑ１、Ｑ２によって統整される。なお、図１２における直線Ｑ３は、種別Ｐ３、すなわち、無垢材の試験片Ｐ３２、Ｐ３３によって得られたＳ−Ｎ曲線（直線）である。
【００３１】
そして、本願出願人は、溶接部５が内側起点で破断する場合に疲れ強さの確保が困難であることから、疲れ強さが確保される条件は、溶接部５が外側起点で破断する条件によって見出されると考えた。そこで、本願出願人は、上記疲れ試験の試験結果に基づき、一定の繰返し数（例えば１００万回の繰返し数）において、外側起点で破断する試験片Ｐの公称応力σE（図３参照）に対する内側起点で破断する試験片Ｐの公称応力σA（図３参照）の比率（σE／σA）が、疲れ強さ低下率１／β（β：切欠き係数）よりも小さい条件（σE／σA＜１／β、以下、条件１）を満たす時に、溶接部５が外側起点で破断する、すなわち、疲れ強さが確保されると結論付けた。
【００３２】
図１３は、試験片Ｐの各種別Ｐ１〜Ｐ６の疲れ限度を比較するためのものであり、縦軸を１００万回の繰返し数に耐える公称応力、横軸をｂ／Ｂ（突合せ部３の軸線方向長さに対する空洞４の軸線方向長さの比率）とした図表である。なお、空洞４を有する試験片Ｐの切欠き係数βは１．６０に設定される（β＝１．６０）。
【００３３】
ここで、図３に示されるように、試験片Ｐの高さ方向の幅（突合せ部３の溶込み深さ方向の長さ）を２Ｂ、試験片Ｐの厚さ方向の幅をｔ（図４参照）、試験片Ｐにおける切欠き長さ（空洞４の溶込み深さ方向の長さ）を２ｂ、３点曲げによって試験片Ｐに作用する曲げモーメントをＭとした場合、内側応力σA、外側応力σEは、各々、
σA＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式１）
σE＝３ｂＭ／２ｔ（Ｂ３−ｂ３）      （数式２）
である。数式１、２から、
σA／σE＝ｂ／Ｂ      （数式３）
が導かれる。そして、数式３を条件１の不等式に代入することにより、
ｂ／Ｂ＜１／β      （数式４）
が導かれる。
【００３４】
図１３に示される図表から、溶接部５の破断モードが内側起点から外側起点へ転換する時のｂ／Ｂ値は約０．６である。したがって、疲れ強さ低下率１／βを０．６に設定すると（１／β＝０．６）、数式４から、
ｂ／Ｂ＜０．６      （数式５）
が導かれる。なお、図１３に示される図表から理解できるように、種別Ｐ５の試験片Ｐは、ｂ／Ｂ値が０．５９である時に、疲れ限度が急激に低下して外側起点の破断から内側起点の破断に転換する。このことから判断しても、疲れ強さ低下率１／βを０．６に設定することは妥当である。
【００３５】
ここで、試験片Ｐの高さ方向の幅２Ｂ（図３参照）はデフケース１とリングギヤ２との突合せ部３の軸線方向の長さＨ（図１参照）に一致する、すなわち、２Ｂ＝Ｈであることから数式５のＢにＨを代入するとともに、図３から理解できるように２ｂ＝Ｈ−２Ａであることから数式５のｂにＨ−２Ａを代入することにより、
Ａ＞Ｈ×０．２      （数式６）
が導かれる。
【００３６】
次に、本実施形態の溶接方法を説明する。
まず、レーザ溶接の前工程で、デフケース１（第１部材）の外周１ａにリングギヤ２の内周２ｃを嵌合させて、デフケース１とリングギヤ２との間に、軸線方向の長さがＨ（２Ｂ）の突合せ部３を形成しておく。突合せ部３は、軸線方向中央に軸線方向の長さが２ｂの空洞４を有する。なお、上記２ｂは、レーザ溶接によって空洞４の軸線方向両側に形成される溶接部５，６の溶込み深さＡが上記数式６を満たすように設定される。
【００３７】
次に、デフケース１とリングギヤ２との突合せ部３の軸線方向両側の稜８（図２参照）にレーザ光を軸線方向（図２においては上方向）へ照射するとともに該レーザ光を稜８に沿って円軌道で走査する。これにより、図１に示されるように、空洞４の軸線方向両側に溶込み深さＡの溶接部５，６が形成されて、デフケース１とリングギヤ２とが接合される。
【００３８】
本実施形態は以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、溶接部５，６の外側応力σEと内側応力σAとの比率（σA／σE）、換言すると、突合せ部３の軸線方向長さ２Ｂ（Ｈ）に対する空洞４の軸線方向長さ２ｂの比率（ｂ／Ｂ）、に基づき決定された溶込み深さＡとなるように突合せ部３の空洞４を挟む両側を溶接する、具体的には、Ａ＞Ｈ×０．２を満たす条件で突合せ部３の空洞４を挟む両側を溶接して、デフケース１（第１部材）とリングギヤ２（第２部材）とを接合させることにより、疲れ試験において、溶接部５，６の破断が外側起点で発生するように継手構造を構成することができる。
これにより、空洞４と溶接部５，６の止端部５ａ，６ａと間に形成される切欠き９（応力集中部）の鋭さ（形状係数α）に関わらず、内側起点とした溶接部５，６の早期の破断を防ぐことが可能であり、このような継手構造を備える差動装置においては、要求される疲れ強さを確保することができる。
また、切欠き９に起因する応力集中を緩和するための溝加工を省くことが可能であるため、製造コストを削減することができる。
さらに、切欠き９の形状を制御する必要がなく、溶込み深さＡのみを管理すればよいので、検査工程における工数を削減することができる。
【００３９】
なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
溶接部５，６は、空洞４の軸線方向両側に形成されていれば、例えば、図１４に示されるように、溶接部５の外径Ｄ５と溶接部６の外径Ｄ６とは必ず一致させる必要はない。外径Ｄ５及びＤ６は、例えば、差動装置に作用する力、製造工程の合理化の要求等に応じて決定することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  デフケース（第１部材）、２  リングギヤ（第２部材）、３  突合せ部、４  空洞、５，６  溶接部
【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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【図１３】
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【図１４】
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