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CN104747681A - 差动装置及其制造方法 - Google Patents

差动装置及其制造方法 Download PDF

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CN104747681A
CN104747681A CN201410809366.3A CN201410809366A CN104747681A CN 104747681 A CN104747681 A CN 104747681A CN 201410809366 A CN201410809366 A CN 201410809366A CN 104747681 A CN104747681 A CN 104747681A
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CN
China
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welding
flange
gear ring
bearing boss
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410809366.3A
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English (en)
Inventor
柳濑阳一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Original Assignee
Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Musashi Seimitsu Industry Co Ltd filed Critical Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Publication of CN104747681A publication Critical patent/CN104747681A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

本发明提供差动装置及其制造方法，即使在差速器壳体的作业窗口深入至凸缘的第1轴承凸台侧的侧面而形成凹部的情况下，也能够消除或减少齿圈的焊接变形，并且能够高效地焊接凸缘和齿圈的压入嵌合部。在凸缘(15)和齿圈(17)的压入嵌合部设置有限制这些凸缘(15)和齿圈(17)的压入深度的压入限制构件(22)，凸缘(15)具有存在凹部(19)的薄壁部(15b)和不存在凹部(19)的厚壁部(15a)，从第2轴承凸台(5)侧以规定的焊接深度(H1)对该厚壁部(15a)和齿圈(17)实施焊接(23)，另外，从第2轴承凸台(5)侧以比规定的焊接深度(H1)浅的焊接深度(H2)对薄壁部(15b)和齿圈(17)实施焊接(23)或者不实施焊接。

Description

差动装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及差动装置及其制造方法，在该差动装置中，在收纳差速机构的差速器壳体的一侧部和另一侧部一体地形成有第1和第2轴承凸台，该第1和第2轴承凸台在同一轴线上排列，并且分别经由轴承支承于变速器壳体，并且，在该差速器壳体的从中心向所述第2轴承凸台侧偏移的中间部一体地形成有环状的凸缘，而且在该差速器壳体的、在与所述轴线垂直的一条直径线上对置的周壁上，设置有用于插入所述差速机构的作业窗口，将齿圈压入并嵌合于所述凸缘的外周面，在所述第2轴承凸台侧对这些凸缘和齿圈的压入嵌合部进行焊接。
背景技术
所述差动装置如以下的专利文献1公开的这样已被公知。
专利文献1：WO2013-18223号公报
在上述专利文献1所公开的内容中，差速器壳体的凸缘的壁厚在整周上是均匀的，而且在左右两侧部对凸缘和齿圈的压入嵌合部进行焊接。另外，在为了使差速器壳体的内表面加工变得容易、或使差速机构相对于差速器壳体的插入变得容易而较大地形成作业窗口的情况下，有时该作业窗口会深入至凸缘的第1轴承凸台侧的侧面而形成凹部。在具有这样的凹部的差速器壳体的情况下，如果在凸缘的两侧部采用与齿圈的整周焊接，则会产生各种不良情况。例如，在焊接凸缘的第1轴承凸台侧的侧面的情况下，必须对应于所述凹部的形状变更焊接头的位置，导致作业效率降低。另外，为了防止焊接时产生的溅射物侵入差速器壳体内，即使用工具堵塞所述作业窗口，由于存在凹部，溅射物也易于侵入差速器壳体内。进而，在焊接凸缘的第2轴承凸台侧的侧面的情况下，由于凸缘的壁厚在凹部的部分处较薄，因而在凹部容易产生贯通焊接，其结果是，溅射物向第1轴承凸台侧飞散而可能附着于差速器壳体的内表面。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使在作业窗口深入至凸缘的第1轴承凸台侧的侧面而形成凹部的情况下也能够良好地焊接凸缘和齿圈的压入嵌合部的所述差动装置及其制造方法。
为了达成上述目的，本发明是一种差动装置，在收纳差速机构的差速器壳体的一侧部和另一侧部一体地形成有第1轴承凸台和第2轴承凸台，该第1轴承凸台和该第2轴承凸台在同一轴线上排列，并且分别经由轴承支承于变速器壳体，并且，在该差速器壳体的从中心向所述第2轴承凸台侧偏移的中间部一体地形成有环状的凸缘，而且在该差速器壳体的、在与所述轴线垂直的一条直径线上对置的周壁上，设置有用于插入所述差速机构的作业窗口，这些作业窗口深入至所述凸缘，从而在所述凸缘的所述第1轴承凸台侧的侧面形成凹部，将齿圈压入并嵌合于所述凸缘的外周面，对所述凸缘和所述齿圈的压入嵌合部进行焊接，本发明的第1特征在于，在所述凸缘和齿圈的压入嵌合部设置有限制所述凸缘和所述齿圈的压入深度的压入限制构件，所述凸缘具有存在所述凹部的薄壁部和不存在所述凹部的厚壁部，从所述第2轴承凸台侧以规定的焊接深度对该厚壁部和所述齿圈实施焊接，并且从所述第2轴承凸台侧以比所述规定的焊接深度浅的焊接深度对薄壁部和所述齿圈实施焊接，或者不对薄壁部和所述齿圈实施焊接。此外，所述压入限制构件对应于后述的本发明的实施方式中的止动壁22。
另外，本发明的第2特征在于，在第1特征的基础上，所述凸缘和齿圈的压入嵌合部的焊接开始点和焊接结束点在所述厚壁部上一致。
进而，本发明的第3特征在于，在第2特征的基础上，将所述凸缘和齿圈的压入嵌合部等分为沿周向排列的多个分割区域，各分割区域的焊接开始点和与该分割区域相邻的分割区域的焊接结束点在所述厚壁部上一致。
进而，本发明的第4特征在于，在第2或第3特征的基础上，将一致的所述焊接开始点及焊接结束点与所述薄壁部之间的间隔设定为绕所述凸缘的中心轴线45°以上。
进而，本发明的第5特征在于，在第1～第4特征中任意一项的基础上，将供所述差速机构的小齿轮轴的防脱销嵌合插入的销孔设置成贯通所述差速器壳体的外周部，以该销孔为基准设定所述焊接开始点。
进而，本发明的第6特征在于，在第1～第5特征中任意一项的基础上，所述齿圈由如下部分构成：：轮缘，其具有螺旋状的齿部；轮毂，其被该轮缘围绕，并且被压入而嵌合于所述凸缘；以及辐条，其将这些轮缘和轮毂之间连结为一体，该辐条的旋转中心面被配置为比所述凸缘的旋转中心面靠所述第1轴承凸台侧。
进而，本发明的第7特征是第1特征的差动装置的制造方法，其中，在对所述薄壁部和所述齿圈实施焊接时，使焊接输出比所述厚壁部的情况降低，或者使焊接速度比所述厚壁部的情况加快。
根据本发明的第1特征，在凸缘和齿圈的压入嵌合部设置有限制这些凸缘和齿圈的压入深度的压入限制单元，从所述第2轴承凸台侧以规定的焊接深度对凸缘的厚壁部和所述齿圈实施焊接，由此，能够仅在凸缘和齿圈的一个侧面侧对凸缘和齿圈的压入嵌合部进行焊接，并且能够提高凸缘和齿圈的压入嵌合部的结合强度，还能够提升焊接作业的效率从而实现制作成本的降低。而且，由于该要焊接的凸缘和齿圈的一个侧面侧是作业窗口的相反侧，因此也不必担心焊接时产生的溅射物从作业窗口侵入差速器壳体内。另外，从第2轴承凸台侧以比所述规定的焊接深度浅的焊接深度对凸缘的薄壁部和齿圈实施焊接，或者不实施焊接，因此能够避免在所述薄壁部处的贯通焊接，从而能够防止溅射物侵入差速器壳体内。
根据本发明的第2特征，使凸缘和齿圈的压入嵌合部的焊接开始点和焊接结束点在厚壁部上一致，因此能够在凸缘和齿圈上将强度可能降低的部位设置于厚壁部。即，通过使焊接开始点和焊接结束点一致(所谓的二次焊接)，能够没有间隙地对整周进行焊接，然而会因为对同一部位进行两次焊接而导致凸缘和齿圈的强度降低。因而，通过将该一致点设置于厚壁部上，能够使得对凸缘和齿圈的强度降低的影响变得极小。另外，即使焊接深度在该一致点处变深，也能够避免贯通焊接。
根据本发明的第3特征，将凸缘和齿圈的压入嵌合部等分为沿周向排列的多个分割区域，使各分割区域的焊接开始点和与该分割区域相邻的分割区域的焊接结束点在所述厚壁部上一致，从而能够消除或显著减少因凸缘和齿圈的焊接而引起的热变形。
根据本发明的第4特征，将一致的焊接开始点及焊接结束点与凸缘的薄壁部之间的间隔设定为绕凸缘的中心轴线45°以上，从而能够抑制由于焊接开始点和焊接结束点一致而导致的焊接输入热量的增加所产生的薄壁部的热变形。另外，通过将焊接开始点与焊接结束点的一致点设置于沿周向离开薄壁部的位置，从而能够抑制凸缘和齿圈的强度降低。
根据本发明的第5特征，将供差速机构的小齿轮轴的防脱销嵌合插入的销孔设置成贯通所述差速器壳体的外周部，并以该销孔为基准设定焊接开始点，因此，即使不设置用于焊接开始点的设定的特别的标记，也能恰当地进行焊接。
根据本发明的第6特征，将齿圈的辐条的旋转中心面配置于凸缘的旋转中心面的第1轴承凸台侧，由此能够使齿圈尽可能接近差速器壳体的中心，从而能够使得从齿圈朝向差速器壳体的扭矩传递变得良好。另外，能够利用将第1轴承凸台支承于变速器壳体的轴承和将第2轴承凸台支承于变速器壳体的轴承平衡性良好地分担作用于齿圈上的轴向载荷和径向载荷。
根据本发明的第7特征，在对所述薄壁部和齿圈实施焊接时，使焊接输出比所述厚壁部的情况降低，或者使焊接速度比所述厚壁部的情况加快，由此能够如所希望的那样使所述薄壁部与齿圈的焊接深度比所述压入嵌合部与齿圈的焊接深度浅。
附图说明
图1是本发明的差动装置和收纳该差动装置的变速器壳体的局部的纵剖俯视图。
图2是上述差动装置的差速器壳体的俯视图。
图3是沿图2中的3-3线的剖视图。
图4是沿图3中的箭头4观察的图，示出了凸缘和齿圈的焊接要点。
标号说明
D：差动装置；
H1：厚壁部上的焊接深度；
H2：薄壁部上的焊接深度；
P1：凸缘的旋转中心面；
P2：齿圈的辐条的旋转中心面；
X：轴线；
θ：间隔；
1：变速器壳体；
2：差速器壳体；
3：差速机构；
4：第1轴承凸台；
5：第2轴承凸台；
6、6′：轴承；
9：小齿轮轴；
13：销孔；
14：防脱销；
15：凸缘；
15a：厚壁部；
15b：薄壁部；
17：齿圈；
17a：轮缘；
17b：辐条；
17c：轮毂；
18：作业窗口；
19：凹部；
22：压入限制构件(止动壁)；
23：焊接；
24、25：分割区域；
27：焊接开始点；
28：焊接结束点。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。
在图1中，差动装置D被收纳在车辆的变速器壳体1内。该差动装置D由差速器壳体2和收纳于该差速器壳体2内的差速机构3构成。在差速器壳体2的右侧部和左侧部一体地形成有在同一轴线X上排列的第1轴承凸台4和第2轴承凸台5，这些第1和第2轴承凸台4、5经由轴承6、6′被支承于变速器壳体1上，并且支承着右车轴7和左车轴8。
差速机构3由下述部分构成：小齿轮轴9，其以与所述轴线X垂直的方式保持于差速器壳体2上；一对小齿轮10，其被该小齿轮轴9支承；以及一对侧齿轮11，其花键结合于所述车轴7、8的内端且与小齿轮10啮合，各齿轮的背面被差速器壳体2的球状内表面支承成能够旋转自如。
小齿轮轴9被差速器壳体2的外周部的一对支承孔12保持。在差速器壳体2的外周部设有销孔13，该销孔13与一个支承孔12垂直且沿左右方向贯通该外周部，压入并嵌合于该销孔13中的防脱销14贯通小齿轮轴9，由此防止了小齿轮轴9从支承孔12中脱落。
另外，在差速器壳体2上的从其中心C向第2轴承凸台5侧偏移的中间部一体地形成有环状的凸缘15，在该凸缘15上安装有与变速装置的输出齿轮16啮合的齿圈17。
如图2～图4所示，在差速器壳体2的、在与所述轴线X垂直的一条直径线上对置的周壁上还设有一对作业窗口18，这一对作业窗口18用于加工差速器壳体2的球状内表面，并且用于使所述差速机构3的朝向差速器壳体2的插入变得容易。这些作业窗口18以深入凸缘15的方式形成得较大，由此在凸缘15的第1轴承凸台4侧的侧面形成凹部19。与此相伴，凸缘15具有：存在所述凹部19的一对薄壁部15b；和不存在所述凹部19的一对厚壁部15a。
如图1和图3所示，齿圈17由下述部分构成：轮缘17a，其在外周具有螺旋状的齿系；板状的辐条17b，其从该轮缘17a的内周面突出；以及环状的轮毂17c，其从该辐条17b的内周端部的第2轴承凸台5侧的侧面突出，在辐条17b上一体地形成有向轮毂17c的内周面侧突出的环状的止动壁22。而且，轮毂17c被从第1轴承凸台4侧压入而嵌合于所述凸缘15。此时，止动壁22抵接于凸缘15的侧面，从而限制其压入深度。
在上述齿圈17中，辐条17b的旋转中心面P2配置于所述凸缘15的旋转中心面P1的第1轴承凸台4侧。由此，能够使齿圈17尽可能接近差速器壳体2的中心C，从而使得从齿圈17朝向差速器壳体2的扭矩传递变得良好。另外，能够利用将第1轴承凸台4支承在变速器壳体1上的轴承6、和将第2轴承凸台5支承在变速器壳体1上的轴承6′，平衡性良好地分担作用于齿圈17的轴向载荷和径向载荷。
另外，在变速器壳体1内，应与齿圈17啮合的输出齿轮16的左右方向位置有时会根据变速装置的规格发生变更。根据本实施方式，由于使辐条17b的旋转中心面P2尽可能接近差速器壳体2的中心C，因此，在使输出齿轮16的位置向左右任意的方向变更的情况下，不变更辐条17b的位置，仅使轮缘17a对应于输出齿轮16向左右任意的方向延长即可，从而能够灵活地应对输出齿轮16的规格变更。
在图4中，在凸缘15和轮毂17c的压入嵌合部，在其整周的范围内从第2轴承凸台5侧实施基于激光的焊接23。
在该焊接时，预先将所述销孔13设置于所述厚壁部15a的中央部，利用凸缘15的通过该销孔13的中心的直径线Y将凸缘15和轮毂17c的压入嵌合部等分为第1和第2分割区域24、25。然后，设置一对激光头26、26′以使它们分别对准第1和第2分割区域24、25的2个分割点，然后一边使激光头26、26′或差速器壳体2绕凸缘15的中心轴向一定的方向旋转，一边向第1和第2分割区域24、25照射激光，从而实施焊接23。由此，使得相邻的第1和第2分割区域24、25的焊接开始点27与焊接结束点28在各厚壁部15a的中央部一致。
另外，此时，在对所述薄壁部15b实施焊接23时，使激光的输出功率比对厚壁部15a焊接时降低，或者使焊接速度比对厚壁部15a焊接时快，从而使薄壁部15b的焊接深度H2(参照图3)比厚壁部15a的焊接深度H1(参照图1)浅。或者不在薄壁部15b上进行焊接。
接着，对该实施方式的作用进行说明。
在齿圈17上，在轮缘17a上一体地形成有向轮毂17c的内周面侧突出的环状的止动壁22，在将轮毂17c从第1轴承凸台4侧压入并嵌合于差速器壳体2的凸缘15时，该止动壁22抵接于凸缘15的侧面，由此限制压入深度，由于从第2轴承凸台5侧对凸缘15与齿圈17的轮毂17c的压入嵌合部实施基于激光的焊接23，因此，能够仅在凸缘15和轮毂17c的一个侧面侧对凸缘15和轮毂17c的压入嵌合部进行焊接，并且能够提高凸缘15和轮毂17c的结合强度，还能够提升焊接作业的效率从而实现制作成本的降低。而且，进行焊接的凸缘15和轮毂17c的一个侧面侧是所述作业窗口18的相反侧，因此也无需担心焊接时产生的溅射物从作业窗口18侵入差速器壳体2内。
另外，在对上述压入嵌合部实施焊接23时，以规定的焊接深度H1对凸缘15的厚壁部15a与齿圈17进行焊接，并且，凸缘15的薄壁部15b与齿圈17以比所述规定的焊接深度H1浅的焊接深度H2进行焊接或者完全不进行焊接，因此能够避免在所述薄壁部15b处的贯通焊接，从而能够防止溅射物侵入差速器壳体2内。
另外，由于使凸缘15与齿圈17的压入嵌合部的焊接开始点27和焊接结束点28在厚壁部15a上一致，因此，通过焊接开始点27和焊接结束点28的一致，即使焊接深度在该一致点处变深，也能够避免贯通焊接。
进而，由于将所述凸缘15与齿圈17的压入嵌合部等分为沿周方向排列的多个分割区域24、25，并对多个分割区域24、25同时实施焊接23，因此，能够尽可能抑制焊接的各部位处的冷却速度的差异，从而能够消除或显著减少因焊接而造成的齿圈17的热变形的偏差，由此能够防止齿圈17的倾斜。而且，由于使各分割区域24、25的焊接开始点27和与之相邻的分割区域24、25的焊接结束点28在厚壁部15a上一致，因此能够抑制多个二次焊接部位对凸缘15和齿圈17的强度降低的影响，并且能够在各个一致点处避免贯通焊接。
另外，将供所述差速机构3的小齿轮轴9的防脱销14嵌合插入的销孔13设置成贯通所述差速器壳体2的与所述厚壁部15a对应的外周部，并以该销孔13为基准设定所述焊接开始点27，因此，焊接开始点27当然被设定在厚壁部15a上，焊接结束点28也必然被设定在厚壁部15a上，从而，即使没有设置用于焊接开始点27的设定的特别的标记，也能够恰当地进行焊接。
另外，在凸缘15和止动壁22之间保留有所述凹部19，该凹部19有助于促进将焊接所述压入嵌合部时产生的气体排出到外部。
此外，优选的是，将一致的焊接开始点27及焊接结束点28与薄壁部15b之间的间隔θ设定为绕凸缘15的中心轴线45°以上。即，在使薄壁部15b处的激光输出低于厚壁部15a处的激光输出的情况下，通过在从焊接开始点27至薄壁部15b之间空出充分的间隔θ，由此能够在激光的输出比激光刚刚开始输出后更为稳定的状态下降低该输出。其结果，对激光输出的管理变得容易。另外，能够抑制下述情况：由于焊接开始点27和焊接结束点28一致而导致焊接输入热量增加，从而发生薄壁部15b的热变形。另外，通过将焊接开始点27与焊接结束点28的一致点设定在沿周方向离开薄壁部15b的位置，从而能够抑制凸缘15和齿圈17的强度降低。
在输出齿轮16和齿圈17之间进行的扭矩传递的过程中，在由螺旋齿轮构成的齿圈17上作用有左右方向的轴向载荷，其向右的轴向载荷经由焊接23部分被凸缘15支承，向左的轴向载荷经由止动壁22被凸缘15支承，因此能够减轻焊接23部分的载荷负担。
本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。例如，厚壁部15a上的焊接深度可以不必均匀，在厚壁部15a的范围内，可以仅在焊接开始点27与焊接结束点28的一致点处加大焊接深度(H1)。另外，也可以测量凸缘15的壁厚，将厚壁部15a的范围内的最厚的点作为焊接开始点27和焊接结束点28，仅在其一致点处加大焊接深度(H1)。另外，在上述实施方式中，对焊接薄壁部15b的情况进行了说明，但是，在通过对厚壁部15a的焊接可获得充分的焊接强度的情况下，可以不必焊接薄壁部15b。

Claims (7)

1.一种差动装置，在收纳差速机构(3)的差速器壳体(2)的一侧部和另一侧部一体地形成有第1轴承凸台(4)和第2轴承凸台(5)，该第1轴承凸台(4)和该第2轴承凸台(5)在同一轴线(X)上排列，并且分别经由轴承(6、6′)支承于变速器壳体(1)，并且，在该差速器壳体(2)的从中心(C)向所述第2轴承凸台(5)侧偏移的中间部一体地形成有环状的凸缘(15)，而且在该差速器壳体(2)的、在与所述轴线(X)垂直的一条直径线上对置的周壁上，设置有用于插入所述差速机构(3)的作业窗口(18)，这些作业窗口(18)深入至所述凸缘(15)，从而在所述凸缘(15)的所述第1轴承凸台(4)侧的侧面形成凹部(19)，将齿圈(17)压入并嵌合于所述凸缘(15)的外周面，对所述凸缘(15)和所述齿圈(17)的压入嵌合部进行焊接，
该差动装置的特征在于，
在所述凸缘(15)和齿圈(17)的压入嵌合部设置有限制所述凸缘(15)和所述齿圈(17)的压入深度的压入限制构件(22)，所述凸缘(15)具有存在所述凹部(19)的薄壁部(15b)和不存在所述凹部(19)的厚壁部(15a)，从所述第2轴承凸台(5)侧以规定的焊接深度(H1)对该厚壁部(15a)和所述齿圈(17)实施焊接(23)，并且从所述第2轴承凸台(5)侧以比所述规定的焊接深度(H1)浅的焊接深度(H2)对薄壁部(15b)和所述齿圈(17)实施焊接(23)，或者不对薄壁部(15b)和所述齿圈(17)实施焊接。
2.根据权利要求1所述的差动装置，其特征在于，
所述凸缘(15)和齿圈(17)的压入嵌合部的焊接开始点(27)和焊接结束点(28)在所述厚壁部(15a)上一致。
3.根据权利要求2所述的差动装置，其特征在于，
将所述凸缘(15)和齿圈(17)的压入嵌合部等分为沿周向排列的多个分割区域(24、25)，各分割区域(24、25)的焊接开始点(27)和与该分割区域相邻的分割区域的焊接结束点(28)在所述厚壁部(15a)上一致。
4.根据权利要求2所述的差动装置，其特征在于，
将一致的所述焊接开始点(27)及焊接结束点(28)与所述薄壁部(15b)之间的间隔(θ)设定为绕所述凸缘(15)的中心轴线45°以上。
5.根据权利要求1所述的差动装置，其特征在于，
将供所述差速机构(3)的小齿轮轴(9)的防脱销(14)嵌合插入的销孔(13)设置成贯通所述差速器壳体(2)的外周部，以该销孔(13)为基准设定所述焊接开始点(27)。
6.根据权利要求1所述的差动装置，其特征在于，
所述齿圈(17)由如下部分构成：轮缘(17a)，其在外周具有齿部；轮毂(17c)，其被该轮缘(17a)围绕，并且被压入而嵌合于所述凸缘(15)；以及辐条(17b)，其将这些轮缘(17a)和轮毂(17c)之间连结为一体，该辐条(17b)的旋转中心面(P2)被配置为比所述凸缘(15)的旋转中心面(P1)靠所述第1轴承凸台(4)侧。
7.一种差动装置的制造方法，其是权利要求1所述的差动装置的制造方法，其特征在于，
在对所述薄壁部(15b)和所述齿圈(17)实施焊接(23)时，使焊接输出比厚壁部(15a)的情况降低，或者使焊接速度比厚壁部(15a)的情况加快。
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