(57)【要約】【課題】軽量化を図ると共に、部品点数を削減してコストの削減を図り、且つ、所望の耐久性を実現できるようなディファレンシャル装置を提供すること。【解決手段】ディファレンシャル装置において、デフケースが、ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部からリングギヤ側の第一デフケースと、ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部からリングギヤ側とは軸線方向に反対側の第二デフケースと、から構成されている。第一デフケースは、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造によって一体成形されている。第二デフケースも、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造によって一体成形されている。第一デフケースと第二デフケースとは、溶接によって接合されている。【選択図】図９
2009097716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの駆動力が入力されて回転するリングギヤ（９）と、
前記リングギヤ（９）と一体に回転するデフケース（２）と、
前記デフケース（２）に組み付けられ、当該デフケース（２）と一体に回転するピニオンシャフト（３）と、
前記ピニオンシャフト（３）に回転自在に軸支されたピニオンギヤ（２１，２２）と、
前記ピニオンギヤ（２１，２２）と噛合するサイドギヤ（２３，２４）と、
を備えたディファレンシャル装置において、
前記デフケース（２）は、
前記ピニオンシャフト（３）が組み付けられるピニオンシャフト組み付け部（１０）から前記リングギヤ（９）側の第一デフケース（２ａ）と、
前記ピニオンシャフト（３）が組み付けられるピニオンシャフト組み付け部（１０）から前記リングギヤ（９）側とは軸線方向に反対側の第二デフケース（２ｂ）と、
から構成されており、
前記第一デフケース（２ａ）は、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、
前記第二デフケース（２ｂ）も、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、
前記第一デフケース（２ａ）と前記第二デフケース（２ｂ）とは、溶接によって接合されている
ことを特徴とするディファレンシャル装置。
【請求項２】
前記第一デフケース（２ａ）と前記ピニオンシャフト（３）とは、かしめ固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル装置。
【請求項３】
前記ピニオンシャフト（３）も、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから成形されている
ことを特徴とする請求項２に記載のディファレンシャル装置。
【請求項４】
前記第一デフケース（２ａ）は、Ｃの含有量が０．１０％乃至０．４０％の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディファレンシャル装置。
【請求項５】
前記第二デフケース（２ｂ）は、Ｃの含有量が０．１０％乃至０．４０％の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のディファレンシャル装置。
【請求項６】
駆動源からの駆動力が入力されて回転するリングギヤ（９）と、
前記リングギヤ（９）と一体に回転するデフケース（２）と、
前記デフケース（２）に組み付けられ、当該デフケース（２）と一体に回転するピニオンシャフト（３）と、
前記ピニオンシャフト（３）に回転自在に軸支されたピニオンギヤ（２１，２２）と、
前記ピニオンギヤ（２１，２２）と噛合するサイドギヤ（２３，２４）と、
を備えたディファレンシャル装置において、
前記デフケース（２）は、
前記ピニオンシャフト（３）が組み付けられるピニオンシャフト組み付け部（１０）から前記リングギヤ（９）側の第一デフケース（２ａ）と、
前記ピニオンシャフト（３）が組み付けられるピニオンシャフト組み付け部（１０）から前記リングギヤ（９）側とは軸線方向に反対側の第二デフケース（２ｂ）と、
から構成されており、
前記第一デフケース（２ａ）は、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、
前記第二デフケース（２ｂ）も、炭素当量が０．６０％未満の第二鋼材のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、
前記第一デフケース（２ａ）と前記第二デフケース（２ｂ）とは、溶接によって接合されている
ことを特徴とするディファレンシャル装置。
【請求項７】
第一鋼材の高温割れ感受性の値と第二鋼材の高温割れ感受性の値との和が７以下であるように、第一鋼材及び第二鋼材が選定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の高強度部を有する溶融接合製品。
【請求項８】
前記第一デフケース（２ａ）と前記ピニオンシャフト（３）とは、かしめ固定されている
ことを特徴とする請求項６または７に記載のディファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源からの駆動力が入力されて回転するリングギヤと、前記リングギヤと一体に回転するデフケースと、前記デフケースに組み付けられ、当該デフケースと一体に回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、を備えたディファレンシャル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両において、エンジンからの駆動力（トルク）を、リングギヤと、リングギヤに組み付けられたデフケースと、デフケースに組み付けられたピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに組み付けられたピニオンギヤと、ピニオンギヤに歯合するサイドギヤと、を介して伝達するディファレンシャル装置が知られている。そして、ピニオンシャフト、ピニオンギヤ及びサイドギヤは、デフケースの内部に配置されている。
【０００３】
このようなディファレンシャル装置のデフケースを成形する方法として、デフケースが第一デフケースと第二デフケースとに分割され、第一デフケースにリングギヤが鍛造によって一体成形され、第二デフケースにピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部が鍛造によって一体成形されて、第一デフケースと第二デフケースとが複数のボルトによって組み付けられるという技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ディファレンシャル装置のデフケースを成形する異なる方法では、デフケースが第一デフケースと第二デフケースとに分割され、第一デフケースがプレスによって成形され、ピニオンシャフト組み付け部を有する第二デフケースが冷間ローラによって成形される。その後に、リングギヤが別個に成形され、第一デフケースと第二デフケースとが、そして、第二デフケースとリングギヤとが、溶接により接合される（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６６１６２号
【特許文献２】特開２００６−５０９１７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における、第一デフケースと第二デフケースとが複数のボルトによって組み付けられる技術においては、リングギヤからのトルクが、複数のボルト組み付け箇所を介して第二デフケースに伝達される。このため、第一デフケースと第二デフケースとの複数のボルト組み付け箇所の耐久性を確保する必要があり、当該ボルト組み付け箇所の周辺の肉厚を厚くする必要がある。これにより、デフケースが重くなるという問題があった。また、複数のボルトを必要とするため、デフケースの構成部品が増加してコストが増加するという問題もあった。
【０００６】
一方、特許文献２における成形方法では、ボルトが使用されない。このため、上記の問題は生じない。しかしながら、第一デフケースと第二デフケースの溶接部、及び、第二デフケースとリングギヤの溶接部が、エンジンからの駆動力を伝達する領域（ピニオンシャフト組み付け部とリングギヤとの間の領域）に位置しているため、トルク伝達時に相対的に強度の弱い当該溶接部に亀裂が入ってしまうことがあり、すなわち、デフケースの耐久性が低いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ボルトによって第一デフケースと第二デフケースとを固定しないで軽量化を図ると共に、部品点数を削減してコストの削減を図り、且つ、所望の耐久性を実現できるようなディファレンシャル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、駆動源からの駆動力が入力されて回転するリングギヤと、前記リングギヤと一体に回転するデフケースと、前記デフケースに組み付けられ、当該デフケースと一体に回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、を備えたディファレンシャル装置において、前記デフケースは、前記ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部から前記リングギヤ側の第一デフケースと、前記ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部から前記リングギヤ側とは軸線方向に反対側の第二デフケースと、から構成されており、前記第一デフケースは、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、前記第二デフケースも、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、前記第一デフケースと前記第二デフケースとは、溶接によって接合されていることを特徴とするディファレンシャル装置である。
【０００９】
本発明によれば、第一デフケースと第二デフケースとがボルトで固定される必要がないため、第一デフケースと第二デフケースとの肉厚を薄くすることができ、デフケースの軽量化を図ることができる。また、部品点数（ボルト）が削減されるため、コストの削減をも図ることができる。更に、ピニオンシャフト組み付け部からリングギヤ側の部分（リングギヤを含む）が、第一デフケースとして、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、第一デフケースと第二デフケースとの溶接部がトルク伝達領域（ピニオンシャフト組み付け部とリングギヤとの間の領域）の外側に位置しているので、トルク伝達時に強度の弱い溶接部が破壊されることが防止される。また、Ｃの含有量が０．４５％未満の第一デフケースとＣの含有量が０．４５％未満の第二デフケースとが溶接されているので、溶接部が硬化して亀裂が入る等の欠陥が生じにくい。これにより、所望の耐久性を有するディファレンシャル装置を提供することができる。
【００１０】
好ましくは、前記第一デフケースと前記ピニオンシャフトとは、かしめ固定される。この固定方法は、極めて簡易である。特に、第一デフケースは、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されているので、靭性が高い。このため、ピニオンシャフトをかしめ固定しても、第一デフケースが破壊されることがない。この場合、好ましくは、ピニオンシャフトも、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから成形される。この場合、ピニオンシャフトの靭性も高いため、ピニオンシャフトをかしめ固定する際に、ピニオンシャフトが破壊されることがない。
【００１１】
例えば、第一デフケースは、Ｃの含有量が０．１０％乃至０．４０％の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されている。同様に、例えば、第二デフケースは、Ｃの含有量が０．１０％乃至０．４０％の低炭素鋼のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されている。
【００１２】
以上の考察は、主として、炭素量によって鋼材の性質が概ね決定される炭素鋼材についてなされたものである。本件発明者は、さらに、炭素以外の鋼材成分の量によって鋼材の性質が影響される構造用鋼鋼材について検討した。その結果、そのような構造用鋼鋼材については、炭素量の代わりに炭素当量を基準にすべきであることを知見した。
【００１３】
炭素当量とは、ＪＩＳにおいて、以下のように規定されている。
【００１４】
炭素当量＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
ここで、Ｃは炭素量（％）、Ｍｎはマンガン量（％）、Ｓｉはシリコン量（％）、Ｎｉはニッケル量（％）、Ｃｒはクロム量（％）、Ｍｏはモリブデン量（％）、Ｖはバナジウム量（％）である。
【００１５】
そして、本件発明者が当初知見した閾値である「０．４５％」という炭素量の炭素鋼材は、一般の炭素鋼材（例えばＳ４５Ｃ等）の成分データを用いて換算すれば、「０．６０％」という炭素当量の構造用鋼鋼材と等価であり、本件発明においてもそのような置換が可能であることが実際に確かめられた。（Ｓ４５Ｃの一例：Ｃ＝０．４６、Ｍｎ＝０．７２、Ｓｉ＝０．１８、Ｎｉ＝０．０４、Ｃｒ＝０．１１、Ｖ＝０．００：炭素量＝０．４６％、炭素当量＝０．６１３％）
すなわち、本発明は、駆動源からの駆動力が入力されて回転するリングギヤと、前記リングギヤと一体に回転するデフケースと、前記デフケースに組み付けられ、当該デフケースと一体に回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、を備えたディファレンシャル装置において、前記デフケースは、前記ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部から前記リングギヤ側の第一デフケースと、前記ピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部から前記リングギヤ側とは軸線方向に反対側の第二デフケースと、から構成されており、前記第一デフケースは、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、前記第二デフケースも、炭素当量が０．６０％未満の第二鋼材のみから、鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、前記第一デフケースと前記第二デフケースとは、溶接によって接合されていることを特徴とするディファレンシャル装置である。
【００１６】
本発明によれば、第一デフケースと第二デフケースとがボルトで固定される必要がないため、第一デフケースと第二デフケースとの肉厚を薄くすることができ、デフケースの軽量化を図ることができる。また、部品点数（ボルト）が削減されるため、コストの削減をも図ることができる。更に、ピニオンシャフト組み付け部からリングギヤ側の部分（リングギヤを含む）が、第一デフケースとして、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材のみから鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、第一デフケースと第二デフケースとの溶接部がトルク伝達領域（ピニオンシャフト組み付け部とリングギヤとの間の領域）の外側に位置しているので、トルク伝達時に強度の弱い溶接部が破壊されることが防止される。また、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材からなる第一デフケースと炭素当量が０．６０％未満の第二鋼材からなる第二デフケースとが溶接されているので、溶接部が硬化して亀裂が入る等の欠陥が生じにくい。これにより、所望の耐久性を有するディファレンシャル装置を提供することができる。
【００１７】
なお、第一鋼材からなる第一デフケースと第二鋼材からなる第二デフケースとが溶接により接合される際、第一鋼材の高温割れ感受性の値と第二鋼材の高温割れ感受性の値との和が７以下であれば、割れの発生をより確実に防止することができる。ここで、高温割れ感受性の値は、以下の式で算出される。
【００１８】
高温割れ感受性＝１０００×Ｃ（Ｓ＋Ｐ＋（Ｓｉ／２５）＋（Ｎｉ／１００））／（３Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）
ここで、Ｃは炭素量（％）、Ｓは硫黄量（％）、Ｐはリン量（％）、Ｓｉはシリコン量（％）、Ｎｉはニッケル量（％）、Ｍｎはマンガン量（％）、Ｃｒはクロム量（％）、Ｍｏはモリブデン量（％）、Ｖはバナジウム量（％）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の断面図である。
【００２０】
図２Ａは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの成形工程を説明するための、第一素材の断面図である。図２Ｂは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの成形工程を説明するための、予備第一デフケースの断面図である。図３は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの断面図である。図４Ａは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの成形工程を説明するための、第二素材の断面図である。
【００２１】
図４Ｂは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの成形工程を説明するための、予備第二デフケースの断面図である。図４Ｃは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの断面図である。図５Ａは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの成形工程を説明するための、第三素材の断面図である。図５Ｂは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの成形工程を説明するための、予備ピニオンシャフトの断面図である。図６Ａは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの断面図である。図６Ｂは、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの平面図である。
【００２２】
図７は、第一デフケースとピニオンシャフトとをかしめる装置の断面図である。図８Ａは、ピニオンシャフトをかしめ固着する前の、第一デフケースのピニオンシャフト組み付け部の要部平面図である。図８Ｂは、ピニオンシャフトをかしめ固着した後の、第一デフケースのピニオンシャフト組み付け部の要部平面図である。図９は、第一デフケースと第二デフケースとを組み付ける方法を説明するための断面図である。
【００２３】
まず、図１を参照して、ディファレンシャル装置１を説明する。ディファレンシャル装置１のデフケース２は、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとから構成されている。
【００２４】
第一デフケース２ａは、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼（第一鋼材）のみからなり、軸線方向の一端に、軸線方向に延びる第一ボス部１３を有している。第一ボス部１３の内部には、第一貫通孔１５が設けられている。第一貫通孔１５には、第一貫通孔１５より大径の第一ギヤ室１７が連通しており、第一ギヤ室１７には、ピニオンシャフト３が組み付けられるためのピニオンシャフト組み付け部１０が連通している。また、軸線Ｘを中心に、外径方向に突出するリングギヤ９が設けられている。また、軸線方向の他端の外周には、第二デフケース２ｂが嵌合するための嵌合凹部１１が設けられている。
【００２５】
第二デフケース２ｂも、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼（第二鋼材）のみからなり、軸線方向の他端に、軸線方向に延びる第二ボス部１４を有している。第二ボス部１４の内部には、第二貫通孔１８が設けられている・第二貫通孔１８には、第二貫通孔１８より大径の第二ギヤ室２０が連通しており、軸線方向の一端の外周には、第一デフケース２ａの嵌合凹部１１が嵌合するための嵌合凸部１２が設けられている。この嵌合凹部１１と嵌合凸部１２とが、電子ビーム溶接、レーザ溶接、及び抵抗溶接の何れか一の溶接方法によって接合されている。これにより、デフケース２が構成されている。
【００２６】
第一鋼材のＣの含有量は、例えば、０．１０％乃至０．４０％である。また、第二鋼材のＣの含有量も、例えば、０．１０％乃至０．４０％である。
【００２７】
デフケース２内には、デフケース２と一体に回転するピニオンシャフト３、ピニオンシャフト３に回転自在に軸支されるピニオンギヤ２１、２２、ピニオンギヤ２１、２２とデフケース２との間に取り付けられるピニオンギヤ用スラストワッシャー２５、２６、ピニオンギヤ２１、２２と噛合するサイドギヤ２３、２４、及び、サイドギヤ２３、２４とデフケース２との間に取り付けられるサイドギヤ用スラストワッシャー２７、２８が配置されている。ピニオンシャフトを構成する鋼材のＣの含有量も、例えば、０．１０％乃至０．４０％である。
【００２８】
次に、第一デフケース２ａの成形方法について、図２Ａ乃至図３に基づいて説明する。
【００２９】
まず、図２Ａに示すように、円柱形状でＣの含有量が０．４５％未満（好ましくは０．１０％乃至０．４０％）の低炭素鋼（例えば、ＳＣＭ４２０、Ｓ３５Ｃ等）である第一素材４０から、熱間鍛造による塑性変形によって、図２Ｂに示すような予備第一デフケース４２ａが成形される。
【００３０】
予備第一デフケース４２ａは、図２Ｂに示すように、軸線方向の一端に、軸線方向に延びる第一ボス部１３が形成されている。第一ボス部１３の内部には、予備第一貫通孔４３が形成されている。予備第一貫通孔４３には、予備第一貫通孔４３より大径の予備第一ギヤ室４７が連通している。また、軸線Ｘを中心に、外径方向に突出する予備リングギヤ４９が形成されている。また、軸線方向の他端の外周には、予備嵌合凹部４１が形成されている。
【００３１】
図３に示すように、予備第一デフケース４２ａの予備第一貫通孔４３は、内径仕上され、第一潤滑溝１６が切削加工されて、第一貫通孔１５となる。また、第一予備ギヤ室４７は、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５，２６やサイドギヤ用スラストワッシャー２７の形状に応じて切削加工されて、第一ギヤ室１７となる。更に、予備第一デフケース４２ａの軸線方向の他端の外周と第一ギヤ室１７との間に、ピニオンシャフト組み付け部１０が切削加工される。そして、当該ピニオンシャフト組み付け部１０の外径方向端部に、かしめ用凹部１０ａが切削加工される。予備リングギヤ４９及び予備嵌合凹部４１は、所要の形状に切削加工されて、それぞれリングギヤ９及び嵌合凹部１１となる。
【００３２】
切削加工が終った予備第一デフケース４２ａには、浸炭焼入れが施される。これにより、硬度が増大される。
【００３３】
以上により、全体的には鍛造による一体成形品として、トルク伝達領域であるリングギヤ９からピニオンシャフト組み付け部１０までの領域に素材の切れ目がない、所望の硬度を有する第一デフケース２ａが完成する。
【００３４】
次に、第二デフケース２ｂの成形方法について、図４Ａ乃至図４Ｃに基づいて説明する。
【００３５】
まず、図４Ａに示すように、円柱形状でＣの含有量が０．４５％未満（好ましくは０．１０％乃至０．４０％）の低炭素鋼（例えば、ＳＣＭ４２０、Ｓ３５Ｃ等）である第二素材５０から、熱間鍛造による塑性変形によって、図４Ｂに示すような予備第二デフケース５２ｂが成形される。
【００３６】
予備第二デフケース５２ｂは、図４Ｂに示すように、軸線方向の一端に、軸線方向に延びる第二ボス部１４が形成されている。第二ボス部１４の内部には、予備第二貫通孔５３が形成されている。予備第二貫通孔５３には、予備第二貫通孔５３より大径の予備第二ギヤ室５７が連通している。軸線方向の他端の外周には、予備嵌合凸部５２が形成されている。
【００３７】
図４Ｃに示すように、予備第二デフケース５２ｂの予備第二貫通孔５３は、内径仕上され、第二潤滑溝１９が切削加工されて、第二貫通孔１８となる。また、第二予備ギヤ室５７は、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５，２６やサイドギヤ用スラストワッシャー２８の形状に応じて切削加工されて、第二ギヤ室２０となる。更に、予備嵌合凸部５２は、所要の形状に切削加工されて、嵌合凸部１２となる。
【００３８】
以上により、全体的には鍛造による一体成形品として、所望の硬度を有する第二デフケース２ｂが完成する。なお、第二デフケース２ｂは、必要な硬度が第一デフケース２ａよりも低いため、浸炭焼入れは施されない。
【００３９】
次に、ピニオンシャフト３の成形方法について、図５Ａ乃至図６Ｂに基づいて説明する。
【００４０】
まず、図５Ａに示すように、円柱形状でＣの含有量が０．４５％未満（好ましくは０．１０％乃至０．４０％）の低炭素鋼（例えば、ＳＣＭ４１５等）である第三素材６０から、冷間鍛造による塑性変形によって、図５Ｂに示すような予備ピニオンシャフト６３が成形される。
【００４１】
予備ピニオンシャフト６３は、図５Ｂに示すように、第三素材６０より小径で、軸線方向に長さが長い。また、ピニオンギヤ２１のピニオンギヤ孔２１ａと対向する箇所に、潤滑平面３ｃが設けられており、且つ、ピニオンギヤ２２のピニオンギヤ孔２２ａと対向する箇所に、潤滑平面３ｅが設けられている。
【００４２】
続いて、硬度を上げるために、予備ピニオンシャフト６３に浸炭焼入れが施される。その後、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、軸線方向の両端に、ピニオンシャフト凹部３ａ，３ｂが切削加工によって成形される。また、軸線方向の両端の外周が切削加工される（ピニオンシャフト３の軸線方向の両端の浸炭焼入れ部分が除去される）。以上により、所望の形状及び硬度を有するピニオンシャフト３が成形される。
【００４３】
次に、図７を参照して、ピニオンシャフト３を第一デフケース２ａに組み付けるかしめ装置３０について説明する。かしめ装置３０は、その中央に、第一デフケース２ａを載置する支持台３１を備えている。支持台３１は、支柱３２によって支持されている。そして、かしめ装置３０は、第一デフケース２ａのピニオンシャフト組み付け部１０にピニオンシャフト３の両端部をかしめるための、上かしめパンチ３３及び下かしめパンチ３４を備えている。支柱３２の周りには、バネ３５が設けられており、当該バネ３５の弾性力により、支持台３１が支柱３２の略中間部に位置するようになっている。
【００４４】
図７、図８Ａ、図８Ｂ及び図９を参照して、ディファレンシャル装置１の組み付け方法を説明する。
【００４５】
図７に示すように、サイドギヤ用スラストワッシャー２７が反歯形側に取り付けられたサイドギヤ２３が、当該サイドギヤ２３の歯形側がデフケース中央Ｙを向くように、第一デフケース２ａの回転軸Ｘ上に載置される。
【００４６】
次に、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５が反歯形側に取り付けられたピニオンギヤ２１と、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２６が反歯形側に取り付けられたピニオンギヤ２２とが、それぞれサイドギヤ２３と噛合するように、デフケース回転軸Ｘを中心に互いに対向するように配置される。このとき、ピニオンギヤ２１，２２のピニオンギヤ孔２１ａ，２２ａと、第一デフケース２ａのピニオンシャフト組み付け部１０と、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５，２６の孔とが、同一直線上に整列される。
【００４７】
続いて、ピニオンシャフト３が、ピニオンシャフト組み付け部１０、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５の孔、及び、ピニオンギヤ２１に形成されたピニオンギヤ孔２１ａを貫通して、第一デフケース２ａの回転軸Ｘまで挿入され、更に、当該回転軸Ｘを挟んで対称のピニオンギヤ２２のピニオンギヤ孔２２ａ、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２６の孔、及び、ピニオンシャフト組み付け部１０に案内される。そして、第一デフケース２ａの所定位置にピニオンシャフト３が位置決めされる。このとき、図８Ａに示すように、ピニオンシャフト３の両端部は、第一デフケース２ａのピニオンシャフト組み付け部１０と接するのみであり、ピニオンシャフト３は、第一デフケース２ａに対して移動可能である。
【００４８】
以上のようにピニオンギヤ２１，２２、ピニオンギヤ用スラストワッシャー２５，２６、サイドギヤ２３、及び、ピニオンシャフト３が内部に位置決めされた状態の第一デフケース２ａが、かしめ装置３０の支持台３１に載置される。このとき、ピニオンシャフト３が第一デフケース２ａから抜け落ちないように、ピニオンシャフト３の軸線方向の一端部が下かしめパンチ３４によって支持される。
【００４９】
続いて、支持台３１の上方に設けられた上かしめパンチ３３が下降する。支持台３１は、支持台３１の支柱３２の周りに設けられたバネ３５の弾性力によって、支柱３２の略中間部に位置している。しかしながら、上かしめパンチ３３の先端がピニオンシャフト３のピニオンシャフト凹部３ａを押圧すると、支持台３１に載置されている第一デフケース２ａ及び支持台３１は、バネ３５を収縮させながら下降する。
【００５０】
更に、上かしめパンチ３３の先端がピニオンシャフト凹部３ａの中に圧入され、下かしめパンチ３４の先端がピニオンシャフト凹部３ｂの中に圧入されると、図８Ｂに示すように、上かしめパンチ３３及び下かしめパンチ３４により、ピニオンシャフト凹部３ａ及び３ｂは、第一デフケース２ａのピニオンシャフト組み付け部１０の組み付け凹部１０ａ内に塑性変形する。すなわち、かしめ加工が行われる。ここで、ピニオンシャフト３の軸線方向の両端の浸炭焼入れ部分は、切削加工によって予め除去されているので、ピニオンシャフト凹部３ａ及び３ｂが組み付け凹部１０ａ内に塑性変形しても、亀裂等が入ることはない。
【００５１】
前記かしめ加工が完了すると、上かしめパンチ３３が上昇し、支持台３１に載置されている第一デフケース２ａ及び支持台３１は、バネ３５の復元力によって、支柱３２の略中間部に復帰する。これにより、第一デフケース２ａとピニオンシャフト３のかしめ固定が完了する。
【００５２】
次に、図９に示すように、サイドギヤ用スラストワッシャー２８が反歯形側に取り付けられたサイドギヤ２４が、ピニオンギヤ２１，２２と噛合するように載置される。
【００５３】
そして、第一デフケース２ａの嵌合凹部１１と第二デフケース２ｂの嵌合凸部１２とが嵌合される。その後、嵌合凹部１１と嵌合凸部１２とが、電子ビーム溶接によって溶融接合されて、ディファレンシャル装置１のデフケース２の組み付けが完了する。
【００５４】
以上のようなデフケース２によれば、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとがボルトで固定される必要がないため、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとの肉厚を薄くすることができ、デフケース２の軽量化を図ることができる。また、部品点数（ボルト）が削減されるため、コストの削減をも図ることができる。更に、ピニオンシャフト組み付け部１０からリングギヤ９側の部分（リングギヤ９を含む）が、第一デフケース２ａとして、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから鍛造によって一体成形されており、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとの溶接部がトルク伝達領域（ピニオンシャフト組み付け部１０とリングギヤ９との間の領域）の外側に位置しているので、トルク伝達時に強度の弱い溶接部が破壊されることが防止される。また、Ｃの含有量が０．４５％未満の第一デフケース２ａとＣの含有量が０．４５％未満の第二デフケース２ｂとが溶接されているので、溶接部が硬化して亀裂が入る等の欠陥が生じにくい。これにより、所望の耐久性を有するディファレンシャル装置１を提供することができる。
【００５５】
また、第一デフケース２ａとピニオンシャフト３とが、かしめ固定されることにより、第一デフケース２ａとピニオンシャフト３とが極めて簡易に固定され得る。特に、第一デフケース２ａは、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから、全体としては鍛造によって一体成形されているので、靭性が高い。このため、ピニオンシャフト３をかしめ固定しても、第一デフケース２ａが破壊されることがない。
【００５６】
更に、ピニオンシャフト３も、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼のみから成形されている。これにより、ピニオンシャフト３の靭性も高いため、ピニオンシャフト３をかしめ固定する際に、ピニオンシャフト３が破壊されることがない。
【００５７】
なお、以上の実施の形態では、第一デフケース２ａ及び第二デフケース２ｂの成形が熱間鍛造によって行われているが、冷間鍛造または温間鍛造であってもよい。
【００５８】
また、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとを溶融させて接合する一例として、電子ビーム溶接での接合が説明されているが、レーザ溶接、抵抗溶接など、他の溶融溶接が用いられてもよい。
【００５９】
また、第一デフケース２ａに嵌合凹部１１が成形され、第二デフケース２ｂに嵌合凸部１２が成形されて、溶接の際の位置決めが行われているが、第一デフケース２ａに嵌合凸部が成形され、第二デフケース２ｂに嵌合凹部が成形されて位置決めが行われてもよい。
【００６０】
更に、前記の実施の形態では、ピニオンシャフト３の両端部を第一デフケース２ａ側に塑性変形させることで、かしめ固定が施されている。しかしながら、第一デフケース２ａをピニオンシャフト３の両端部側に塑性変形させることで、かしめ固定がなされてもよい。
【００６１】
また、第一デフケース２ａ及び第二デフケース２ｂは、溶接部が硬化して亀裂が入る等の欠陥を避けるため、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼から構成されることが本発明の重要な特徴の一つであるが、Ｃの含有量は、溶接部の硬化防止の観点から、好ましくは０．１０％乃至０．４０％である。また、溶接部の硬化防止の観点から、特に好ましくは、０．１０％乃至０．３５％である。
【００６２】
以上の説明は、主として、炭素量によって鋼材の性質が概ね決定される炭素鋼材についてなされたものである。本件発明者は、さらに、炭素以外の鋼材成分の量によって鋼材の性質が影響される構造用鋼鋼材について検討した。その結果、そのような構造用鋼鋼材については、炭素量の代わりに炭素当量を基準にすべきであることを知見した。
【００６３】
炭素当量とは、ＪＩＳにおいて、以下のように規定されている。
【００６４】
炭素当量＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４
ここで、Ｃは炭素量（％）、Ｍｎはマンガン量（％）、Ｓｉはシリコン量（％）、Ｎｉはニッケル量（％）、Ｃｒはクロム量（％）、Ｍｏはモリブデン量（％）、Ｖはバナジウム量（％）である。
【００６５】
そして、本件発明者が当初知見した閾値である「０．４５％」という炭素量の炭素鋼材は、一般の炭素鋼材（例えばＳ４５Ｃ等）の成分データを用いて換算すれば、「０．６０％」という炭素当量の構造用鋼鋼材と等価であり、本件発明においてもそのような置換が可能であることが実際に確かめられた。（Ｓ４５Ｃの一例：Ｃ＝０．４６、Ｍｎ＝０．７２、Ｓｉ＝０．１８、Ｎｉ＝０．０４、Ｃｒ＝０．１１、Ｖ＝０．００：炭素量＝０．４６％、炭素当量＝０．６１３％）
すなわち、前記の実施の形態との対比において、Ｃの含有量が０．４５％未満の低炭素鋼の替わりに、炭素当量が０．６０％未満の鋼材を用いることができる。
【００６６】
この場合でも、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとがボルトで固定される必要がないため、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとの肉厚を薄くすることができ、デフケース２の軽量化を図ることができる。また、部品点数（ボルト）が削減されるため、コストの削減をも図ることができる。更に、ピニオンシャフト組み付け部１０からリングギヤ９側の部分（リングギヤ９を含む）が、第一デフケース２ａとして、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材のみから鍛造、または、鍛造及び切削加工、によって一体成形されており、第一デフケース２ａと第二デフケース２ｂとの溶接部がトルク伝達領域（ピニオンシャフト組み付け部１０とリングギヤ９との間の領域）の外側に位置しているので、トルク伝達時に強度の弱い溶接部が破壊されることが防止される。また、炭素当量が０．６０％未満の第一鋼材からなる第一デフケース２ａと炭素当量が０．６０％未満の第二鋼材からなる第二デフケース２ｂとが溶接されているので、溶接部が硬化して亀裂が入る等の欠陥が生じにくい。これにより、所望の耐久性を有するディファレンシャル装置を提供することができる。
【００６７】
なお、第一鋼材と第二鋼材とが溶融溶接により接合される際、第一鋼材の高温割れ感受性の値と第二鋼材の高温割れ感受性の値との和が７以下である時、割れの発生をより確実に防止することができる。ここで、高温割れ感受性の値は、以下の式で算出される。
【００６８】
高温割れ感受性＝１０００×Ｃ（Ｓ＋Ｐ＋（Ｓｉ／２５）＋（Ｎｉ／１００））／（３Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ）
ここで、Ｃは炭素量（％）、Ｓは硫黄量（％）、Ｐはリン量（％）、Ｓｉはシリコン量（％）、Ｎｉはニッケル量（％）、Ｍｎはマンガン量（％）、Ｃｒはクロム量（％）、Ｍｏはモリブデン量（％）、Ｖはバナジウム量（％）である。
【００６９】
図１０に、本件発明者が実際に検討した鋼材のデータを示す。表中、Ｃｅｑが炭素当量であり、ＨＣＳが高温割れ感受性である。そして、図１０に示された各鋼材を、前記実施の形態における第一デフケース２ａ及び第二デフケース２ｂとして用いた際の評価結果を、図１１に示す。
【００７０】
図１１に示すように、溶融接合される鋼材としては、炭素量０．４５％ないし炭素当量０．６０％を閾値として適否が分かれた。また、接合される二つの鋼材の高温割れ感受性の値の和が７以下であるとき、割れの発生がより確実に防止されることも実際に知見された。
【００７１】
なお、鋼材選択の際には、その加工性が合わせて考慮される（所望の加工が困難であるような加工性の悪い鋼材は利用されない）ことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの成形工程を説明するための、第一素材の断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの成形工程を説明するための、予備第一デフケースの断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第一デフケースの断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの成形工程を説明するための、第二素材の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの成形工程を説明するための、予備第二デフケースの断面図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の第二デフケースの断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの成形工程を説明するための、第三素材の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの成形工程を説明するための、予備ピニオンシャフトの断面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの断面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置のピニオンシャフトの平面図である。
【図７】第一デフケースとピニオンシャフトとをかしめる装置の断面図である。
【図８Ａ】ピニオンシャフトをかしめ固着する前の、第一デフケースのピニオンシャフト組み付け部の要部平面図である。
【図８Ｂ】ピニオンシャフトをかしめ固着した後の、第一デフケースのピニオンシャフト組み付け部の要部平面図である。
【図９】第一デフケースと第二デフケースとを組み付ける方法を説明するための断面図である。
【図１０】本件発明者が実際に検討した鋼材のデータを示す表。
【図１１】図１０の鋼材についての、溶融溶接用鋼材としての評価結果を示す表。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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