ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЕГО СВАРКИ
VEHICLE DIFFERENTIAL MECHANISM AND METHOD OF ITS WELDING

Область техники
Изобретение относится к дифференциальному механизму транспортного средства и способу его сварки. Изобретение относится к легковесной структуре дифференциального механизма транспортного средства, которая легко уменьшается в размере.
Уровень техники
Снижение веса дифференциального механизма транспортного средства желательно для улучшения топливной экономичности. Например, в дифференциальном механизме, который раскрывается в не прошедшей экспертизу публикации заявки на патент Японии № 2010-207850 (JP 2010-207850 A), поверхность соприкосновения между корпусом дифференциала и кольцевым зубчатым колесом соединяется посредством сварки по всей окружности. В результате, может быть достигнуто уменьшение веса вследствие устранения болта, используемого для крепления корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса, и обеспечивается уменьшение размера, поскольку не требуется пространство для болтового крепления. Из вышесказанного может быть достигнуто улучшение топливной экономичности.
Сущность изобретения
Корпус дифференциала формируется посредством отливки его сложной формы. С целью текучего состояния и т.д., литейный чугун, такой как относительно вязкая литая заготовка из обогащенного углеродом железа (FCD: JIS стандарты), широко используется в качестве материала для корпуса дифференциала. В случае, когда корпус дифференциала на основе чугуна и стальное кольцевое зубчатое колесо свариваются по всей окружности кругового направления оси вращения, может развиваться трещина из-за дефектов литья, таких как пустота в литье, трещина и скважина в сварном участке.
Изобретение предоставляет дифференциальный механизм транспортного средства и способ его сварки, приспособленные для дополнительного пресечения развития трещины, которая имеет тенденцию возникать в сварном участке между корпусом дифференциала и кольцевым зубчатым колесом и берет начало из дефекта в материале.
Первый аспект изобретения относится к дифференциальному механизму транспортного средства, включающему в себя корпус дифференциала, кольцевое зубчатое колесо и сварной участок, расположенный на поверхности соприкосновения, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо контактируют друг с другом. Сварной участок выполнен с возможностью соединять корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо для совместного вращения корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса вокруг оси вращения дифференциального механизма транспортного средства. Сварной участок включает в себя множество свариваемых поверхностей, расположенных с заданными интервалами в круговом направлении вокруг оси вращения.
В дифференциальном механизме транспортного средства согласно первому аспекту изобретения, по меньшей мере, одно из корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса может иметь множество углубленных участков, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо не примыкают друг к другу в круговом направлении вокруг оси вращения на поверхности соприкосновения. Свариваемая поверхность может быть расположена на поверхности соприкосновения между корпусом дифференциала и кольцевым зубчатым колесом, отличной от углубленного участка.
В дифференциальном механизме транспортного средства согласно первому аспекту изобретения корпус дифференциала может быть сформирован из чугунного материала.
Второй аспект изобретения относится к способу сварки для дифференциального механизма транспортного средства, включающего в себя корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо. Способ сварки включает в себя формование, посредством сварки, сварного участка, расположенного на поверхности соприкосновения, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо контактируют друг с другом. Сварной участок соединяет корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо для совместного вращения корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса вокруг оси вращения дифференциального механизма транспортного средства. Сварной участок включает в себя множество свариваемых поверхностей, расположенных с заданными интервалами в круговом направлении вокруг оси вращения.
В способе сварки согласно второму аспекту изобретения сварной участок может быть сформирован посредством сварки электронным лучом или сварки лазерным лучом.
Согласно первому аспекту изобретения дифференциальный механизм транспортного средства снабжается корпусом дифференциала, кольцевым зубчатым колесом и сварным участком, расположенным на поверхности соприкосновения, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо контактируют друг с другом. Сварной участок выполнен с возможностью соединять корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо для совместного вращения корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса вокруг оси вращения, и сварной участок включает в себя свариваемые поверхности, расположенные с заданными интервалами в круговом направлении вокруг оси вращения. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности, развитие трещины в свариваемой поверхности до соседней свариваемой поверхности дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью и свариваемой поверхностью.
Согласно первому аспекту изобретения, по меньшей мере, одно из корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса имеет углубленные участки, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо не примыкают друг к другу в круговом направлении вокруг оси вращения на поверхности соприкосновения. Свариваемая поверхность располагается на поверхности соприкосновения между корпусом дифференциала и кольцевым зубчатым колесом, отличной от углубленного участка. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности, развитие трещины в свариваемой поверхности до соседней свариваемой поверхности дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью и свариваемой поверхностью, и механическое напряжение, которое формируется на границе между свариваемой поверхностью и несвариваемой поверхностью в результате сварки, может быть дополнительно пресечено посредством изменения в форме границы между свариваемой поверхностью несвариваемой поверхностью, т.е., форме углубленного участка.
Согласно первому аспекту изобретения корпус дифференциала формируется из чугунного материала. В вышеописанной структуре развитие трещины в свариваемой поверхности дополнительно сдерживается также в корпусе дифференциала, сформированном из чугуна, склонного к возникновению трещины в свариваемой поверхности во время сварки.
Согласно второму аспекту изобретения способ сварки для дифференциального механизма транспортного средства, включающего в себя корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо, включает в себя формование на основе сварки сварного участка, расположенного на поверхности соприкосновения, где корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо контактируют друг с другом. Сварной участок соединяет корпус дифференциала и кольцевое зубчатое колесо для совместного вращения корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса вокруг оси вращения дифференциального механизма транспортного средства. Сварной участок включает в себя свариваемые поверхности, расположенные с заданными интервалами в круговом направлении вокруг оси вращения. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности, развитие трещины в свариваемой поверхности до соседней свариваемой поверхности дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью и свариваемой поверхностью.
Согласно второму аспекту изобретения сварной участок формуется посредством сварки электронным лучом или сварки лазерным лучом. Посредством использования сварки электронным лучом или сварки лазерным лучом трещина не имеет тенденции возникать в свариваемой поверхности, и может быть выполнена удовлетворительная сварка.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества и техническое и промышленное значение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 - схематичный чертеж конфигурации, иллюстрирующий дифференциальный механизм транспортного средства, к которому применяется изобретение;
Фиг. 2 - схема, иллюстрирующая пример корпуса дифференциала и кольцевого зубчатого колеса, расположенных в дифференциальном механизме, иллюстрированном на фиг. 1;
Фиг. 3 - схема, в которой свариваемая поверхность кольцевого зубчатого колеса, иллюстрированная на фиг. 2, видна со стороны III;
Фиг. 4 - схема, в которой пример свариваемой поверхности между корпусом дифференциала, иллюстрированным на фиг. 2, и кольцевым зубчатым колесом, имеющим углубленный участок в поверхности соприкосновения, виден со стороны внешнего периметра; и
Фиг. 5 - схема, в которой пример свариваемой поверхности между корпусом дифференциала, иллюстрированным на фиг. 2, и кольцевым зубчатым колесом, имеющим плоскую поверхность соприкосновения, виден со стороны внешнего периметра.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее в данном документе пример изобретения будет описан в деталях со ссылкой на сопровождающие чертежи. В последующем примере чертежи соответствующим образом являются упрощенными или модифицированными, и соотношение размеров, форма и т.д. каждой части необязательно начерчены точным образом.
Фиг. 1 представляет собой структурную схему, схематично иллюстрирующую дифференциальный механизм 10 транспортного средства, к которому изобретение подходящим образом применяется. Дифференциальный механизм 10 транспортного средства, иллюстрированный на фиг. 1, например, располагается, чтобы соответствовать паре из правого и левого задних колес 12r, 12l в качестве ведущих колес. Дифференциальный механизм 10 транспортного средства является устройством дифференциальной передачи, распределяющим приводное усилие, вводимое через входной вал (вал ведущей шестерни) 14, к задним колесам 12r, 12l, в то же время предоставляя возможность дифференциального вращения задних колес 12r, 12l. Хотя ведущие колеса являются задними колесами 12 в настоящем примере, то же применяется к случаю, когда передние колеса являются ведущими колесами. Входной вал 14, например, соединяется с концом вала для карданного вала через карданный шарнир. Входной вал 14 конфигурируется так, что приводное усилие, которое выводится источником приводного усилия (не иллюстрирован), передается входному валу 14 через трансмиссию, карданный вал или т.п.
Дифференциальный механизм 10 транспортного средства снабжается входным валом 14, поддерживаемым с возможностью вращения (с возможностью вращения на своей собственной оси) посредством кожуха 16 (корпуса) через подшипник 18 в кожухе 16, который является невращающимся элементом, коническим зубчатым колесом 20 малого диаметра, сформированным на торцевом участке входного вала 14, который находится на стороне внутреннего участка кожуха 16, корпусом 26 дифференциала, поддерживаемым через подшипник 22 и подшипник 24 кожухом 16, чтобы иметь возможность вращения (возможность вращения на своей собственной оси) вокруг первой оси C1 вращения (соответствующей оси вращения, далее в данном документе называемой "первой осью C1 вращения") в качестве осевой центральной линии для осей 36r, 36l, ортогональных входному валу 14, кольцевым зубчатым колесом 28, прикрепленным к корпусу 26 дифференциала и сцепляющимся с коническим зубчатым колесом 20 малого диаметра, валом 30 ведущей шестерни, прикрепленным к корпусу 26 дифференциала в ориентации, ортогональной первой оси C1 вращения, парой полуосевых шестерней 32r, 32l (далее в данном документе называемых "полуосевыми шестернями 32", когда конкретно не различаются), поддерживаемых с возможностью вращения (возможностью вращения на своей собственной оси) вокруг первой оси C1 вращения посредством корпуса 26 дифференциала в состоянии обращенности друг к другу через вал 30 ведущей шестерни, и парой сателлитов 34, поддерживаемых с возможностью вращения (возможностью вращения на своей собственной оси) посредством вала 30 ведущей шестерни, пронизываемых валом 30 ведущей шестерни и зацепляющихся с полуосевыми шестернями 32r, 32l, соответственно.
В дифференциальном механизме 10 транспортного средства полуосевая шестерня 32l и полуосевая шестерня 32r соединяются с левой колесной осью 36l и правой колесной осью 36r (далее в данном документе просто называемыми "осями", когда конкретно не различаются), приводящими в движение левое заднее колесо 12l и правое заднее колесо 12r, соответственно. Смазка для смазывания каждой части герметично изолируется в кожухе 16. Соответственно, сальник 38 располагается между входным валом 14 и кожухом 16 поблизости от подшипника 18. Сальник 40 располагается между осью 36l и кожухом 16 поблизости от подшипника 22. Сальник 42 располагается между осью 36r и кожухом 16 поблизости от подшипника 24. В результате, утечка смазки, накопившейся в кожухе 16, предотвращается. Прерывистая линия в кожухе 16 приводит в пример поверхность 17 жидкости смазки, хранящейся в донном участке кожуха 16. В результате вращения кольцевого зубчатого колеса 28 смазка подбирается и подается к каждой части в кожухе 16, такой как оси 36, полуосевые шестерни 32 и сателлиты 34.
Фиг. 2 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий конфигурацию корпуса 26 дифференциала и внутренний участок корпуса дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28. На фиг. 2 иллюстрируются первая ось C1 вращения и пространство над ней. Участок ниже первой оси C1 вращения имеет почти такую же форму, что и верхний участок, иллюстрированный на фиг. 2. Кольцевое зубчатое колесо 28 примыкает к корпусу 26 дифференциала на поверхности 52 соприкосновения и соединяется сваркой с корпусом 26 дифференциала. Корпус 26 дифференциала поддерживается кожухом 16 через подшипники 22, 24 вокруг первой оси C1 вращения оси 36, и кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 26 дифференциала целиком вращаются вокруг первой оси C1 вращения в качестве своего центра вращения в результате вращения конического зубчатого колеса 20 малого диаметра, зацепляющегося с кольцевым зубчатым колесом 28. В корпусе 26 дифференциала сформировано отверстие 50 для поддержки оси, пронизывающее корпус 26 дифференциала в направлении первой оси C1 вращения и поддерживающее с возможностью вращения ось 36, вставленную в него, масляная канавка 60, подающая смазку в пространство между отверстием 50 для поддержки оси и осью 36, вал 30 ведущей шестерни, имеющий вторую ось C2 вращения, ортогональную первой оси C1 вращения и удерживаемый с возможностью вращения в корпусе 26 дифференциала, сателлиты 34, поддерживаемые с возможностью вращения вокруг второй оси C2 вращения посредством вала 30 ведущей шестерни, и полуосевые шестерни 32r, 32l, зацепляющиеся с сателлитами 34 и поддерживаемые с возможностью вращения в корпусе 26 дифференциала в состоянии обращенности друг к другу. Прокладка 44 вставляется между полуосевыми шестернями 32r, 32l и корпусом 26 дифференциала. В случае, когда транспортное средство поворачивает во время движения, т.е., в случае, когда в сателлитах 34 возникает вращение, и возникает разница относительно полуосевых шестерней 32r, 32l, трение, свойственное разнице скорости вращения между корпусом 26 дифференциала и полуосевыми шестернями 32r, 32l, пресекается посредством смазки, удерживаемой на обеих поверхностях прокладки.
На фиг. 3 иллюстрируется форма, в которой множество (16 в настоящем примере) поверхностей 52 соприкосновения кольцевого зубчатого колеса 28, т.е. поверхности контактирования между кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 26 дифференциала, видны со стороны III на фиг. 2. Как и на фиг. 2, просто верхняя сторона первой оси C1 вращения иллюстрируется, а иллюстрация ее нижней стороны пропускается. Поверхности 52 соприкосновения кольцевого зубчатого колеса 28 имеют углубленные участки 56, радиально сформированные от первой оси C1 вращения с одинаковыми интервалами в круговом направлении вокруг первой оси C1 вращения и не упирающиеся в кольцевое зубчатое колесо 28 в углубленных участках 56, сформированных между поверхностями 52 соприкосновения. Соответственно, кольцевое зубчатое колесо 28 и корпус 26 дифференциала соединяются посредством свариваемых поверхностей 54 на поверхностях 52 соприкосновения, отличных от углубленных участков 56.
С целью текучести материала и т.д. литейный чугун, такой как железная вязкая литая заготовка (FCD: JIS стандарты) с содержанием углерода, по меньшей мере, 2%, используется для корпуса 26 дифференциала. Для кольцевого зубчатого колеса 28 используется, например, стальной элемент, полученный из обуглероживающей обработки SCM материала (JIS стандарты) или S09CK (JIS стандарты) в качестве низкоуглеродистой стали, или элемент, полученный посредством термической обработки, для улучшения пригодности к обработке, выполняемой по железной вязкой литой заготовки, на ней выполняется зубонарезание, и затем выполняется быстрое охлаждение для закалки поверхности по части с нарезанными зубцами.
Фиг. 4 представляет собой укрупненный вид, в котором показана часть, в которой обработка углубленного участка 56 выполняется на поверхности 52 соприкосновения кольцевого зубчатого колеса 28, и сварка с корпусом 26 дифференциала выполняется на свариваемой поверхности 54, т.е., свариваемая поверхность 54 между кольцевым зубчатым колесом 28 и корпусом 26 дифференциала видна со стороны внешнего периметра первой оси C1 вращения. Сварка с помощью электронного луча, лазерная сварка, горячая сварка, сварка газом, инертным к металлу (MIG) или т.п. используется для сварки чугуна. Непрерывная сварка выполняется по всей окружности кругового направления первой оси C1 вращения во время сварки кольцевого зубчатого колеса 28 и корпуса 26 дифференциала согласно предшествующему уровню техники. Чугун имеет дефекты, такие как пустоты в литье, трещина и скважина, содержащиеся в чугуне, трещина возникает от вышеописанного дефекта во время сварки, и передача мощности в дифференциальном механизме 10 транспортного средства может быть затруднена вследствие развития вышеописанной трещины. Во время сварки, иллюстрированной на фиг. 4, сварка выполняется прерывисто посредством углубленного участка 56, сварка не выполняется в углубленном участке 56, и развитие трещины дополнительно сдерживается посредством несваренной части.
Дифференциальный механизм 10 транспортного средства согласно настоящему примеру снабжается корпусом 26 дифференциала, кольцевым зубчатым колесом 28 и сварным участком, расположенным на поверхности 52 соприкосновения, где корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 контактируют друг с другом. Сварной участок выполнен с возможностью соединять корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 для совместного вращения корпуса 26 дифференциала и кольцевого зубчатого колеса 28 вокруг первой оси C1 вращения дифференциального механизма 10 транспортного средства, и сварной участок включает в себя свариваемые поверхности 54, расположенные с заданными интервалами в круговом направлении вокруг первой оси C1 вращения. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности 54, развитие трещины в свариваемой поверхности 54 до соседней свариваемой поверхности 54 дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью 54 и другой свариваемой поверхностью 54.
Согласно настоящему примеру, по меньшей мере, одно из корпуса 26 дифференциала и кольцевого зубчатого колеса 28 имеет углубленные участки 56, где корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 не примыкают друг к другу в круговом направлении вокруг первой оси C1 вращения в поверхности 52 соприкосновения. Свариваемая поверхность 54 располагается на поверхности 52 соприкосновения между корпусом 26 дифференциала и кольцевым зубчатым колесом 28, отличным от углубленного участка 56. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности 54, развитие трещины в свариваемой поверхности до соседней свариваемой поверхности 54 дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью 54 и другой свариваемой поверхностью 54, и механическое напряжение, которое формируется на границе между свариваемой поверхностью 54 и несвариваемой поверхностью в результате сварки, может быть дополнительно пресечено посредством изменения в форме границы между свариваемой поверхностью 54 и несвариваемой поверхностью, т.е., форме углубленного участка 56.
Согласно настоящему примеру корпус 26 дифференциала формируется из чугунного материала. В вышеописанной структуре развитие трещины в свариваемой поверхности 54 дополнительно сдерживается посредством несвариваемой поверхности также в корпусе 26 дифференциала, сформированном из чугунного материала, склонного к возникновению трещины в свариваемой поверхности 54 во время сварки.
Согласно настоящему примеру способ сварки для дифференциального механизма 10 транспортного средства, включающего в себя корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28, включает в себя формование на основе сварки сварного участка, расположенного на поверхности 52 соприкосновения, где корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 контактируют друг с другом. Сварной участок соединяет корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 для совместного вращения корпуса 26 дифференциала и кольцевого зубчатого колеса 28 вокруг первой оси C1 вращения дифференциального механизма 10 транспортного средства. Сварной участок включает в себя свариваемые поверхности 54, расположенные с заданными интервалами в круговом направлении вокруг первой оси С1 вращения. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности 54, развитие трещины в свариваемой поверхности 54 до соседней свариваемой поверхности 54 дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью 54 и другой свариваемой поверхностью 54.
Согласно настоящему примеру сварной участок формируется посредством сварки электронным лучом или сварки лазерным лучом. Посредством использования сварки электронным лучом или сварки лазерным лучом трещина не имеет тенденции возникать в свариваемой поверхности 54, и может быть выполнена удовлетворительная сварка.
Хотя углубленный участок располагается в кольцевом зубчатом колесе 28 в вышеописанном примере, углубленный участок может быть вместо этого расположен в корпусе 26 дифференциала. Альтернативно, углубленный участок 56 может быть расположен в каждом из кольцевого зубчатого колеса 28 и корпуса дифференциала. Кроме того, углубленный участок 56 кольцевого зубчатого колеса 28 и углубленный участок 56 корпуса дифференциала могут быть установлены практически в одинаково обращенных позициях на радиальной линии относительно первой оси C1 вращения или установлены в необращенных позициях.
Хотя вся поверхность 52 соприкосновения, отличная от углубленного участка 56, сваривается в вышеописанном примере, частично несваренный участок также может быть расположен посредством сварки части поверхности 52 соприкосновения, отличной от углубленного участка 56.
Другой пример изобретения будет описан ниже. В последующем описании одинаковые ссылочные номера будут использованы для ссылки на части, общие для обоих примеров, и их описание будет пропущено.
Поверхность 52 соприкосновения между корпусом 26 дифференциала и кольцевым зубчатым колесом 28 иллюстрируется на фиг. 5. Хотя углубленный участок 56 располагается, по меньшей мере, в одном из корпуса 26 дифференциала и кольцевого зубчатого колеса 28 на поверхности 52 соприкосновения в вышеописанном примере, настоящий пример отличается от вышеописанного примера в том, что углубленный участок 56 не располагается ни в корпусе 26 дифференциала, ни в кольцевом зубчатом колесе 28. В настоящем примере сварка выполняется посредством сваривания части поверхности 52 соприкосновения, т.е., с интервалами в круговом направлении первой оси C1 вращения.
Дифференциальный механизм 10 транспортного средства согласно настоящему примеру снабжен корпусом 26 дифференциала, кольцевым зубчатым колесом 28 и сварным участком, расположенным на поверхности 52 соприкосновения, где корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 контактируют друг с другом. Сварной участок выполнен с возможностью соединять корпус 26 дифференциала и кольцевое зубчатое колесо 28 для совместного вращения корпуса 26 дифференциала и кольцевого зубчатого колеса 28 вокруг первой оси C1 вращения, и сварной участок включает в себя свариваемые поверхности 54, расположенные с заданными интервалами в круговом направлении вокруг первой оси C1 вращения. В результате, даже когда трещина возникает в свариваемой поверхности 54, развитие трещины в свариваемой поверхности 54 до соседней свариваемой поверхности 54 дополнительно сдерживается вследствие наличия несваренного зазора между свариваемой поверхностью 54 и другой свариваемой поверхностью 54.
Хотя примеры изобретения были описаны выше со ссылкой на чертежи, изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, который является просто вариантом осуществления. Изобретение может быть реализовано в различных формах, модифицированных и улучшенных на основе знания специалистов в области техники.