JPH0749158B2 - 自動車用アクスルハウジング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車用アクスルハウジングの構造に関す
る。

［従来の技術］ 摩擦圧接は、金属部材を接触させ加圧しながら接触面に
相対運動を起こさせ、発生する摩擦熱を利用して行なう
溶接のことである。この摩擦圧接による接合部の引張強
さが非常に高いことや、接合が容易であるために棒状材
の接合に広く用いられようとしている。

第４図（イ）（ロ）（ハ）の説明図を用いて摩擦圧接に
よる棒状材の接合を説明する。先ず、固定された棒状材
Ａと回転する棒状材Ｂとの端面を対向させ（第４図
イ）、次いで上記２本の棒状材A,Bの端面を接触させ
る。（第４図ロ）この時、接触する両端面は、摩擦発熱
し、さらに上記２本の棒状材A,Bの端面を相互に強く押
しつけて接合する。（第４図ハ）尚、このようにして接
合された端面の周囲には、ばりＣが形成される。

この接合部の引張強さが非常に高い点に着目して例えば
自動車用アクスルハウジングの車軸管とエンド部材との
接合のように強度の要求される管状部材同士の接合にも
利用されようとしている。

［発明の解決しようとする問題点］ 第５図（イ）（ロ）は２つの管状部材D,Eの接合に摩擦
圧接を用いた場合を示す図である。

第５図（イ）は管状部材D,Eの接合部近辺の断面図であ
ってばりF,Gが、接合された２つの管状部材D,Eの外周面
及び内周面の２ケ所に形成されることを示している。ま
た、第５図（ロ）は上記接合部を拡大した端面図であ
る。

前述の如く、摩擦圧接によって接合された端面は、引張
りに対して非常に強い、しかし、ばりF,Gのつけ根部Ｒ
の曲率が非常に小さいため、軸に対して垂直の力が加わ
る使用をすると、経年的に上記つけ根部Ｒにクラックが
発生する。そのため接合された管状部材D,Eは破壊する
場合がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために次のような技術的
手段を採用した。

即ち、本発明の要旨は、第１図に例示する様に、自動車
用アクスルハウジングの車軸管M1に該アクスルハウジン
グのエンド部材M2を摩擦圧接すると共に、該摩擦圧接部
MAを覆うように、スリーブ付のブレーキフランジM3を溶
接したことを特徴とする自動車用アクスルハウジングに
ある。

即ち、車軸管M1とエンド部材M2の端面T1,T2を摩擦圧接
によって強固に接合すると共に、外周部分に生じるバリ
についてはブレーキフランジＫを装着できる程度に除去
し、スリーブＫが摩擦圧接部MAをまたぐようにブレーキ
フランジM3を溶接するのである。

［作用］ 本発明の自動車用アクスルハウジングによれば、接合部
の曲げ剛性を構造的に増してバリの根元に加わる応力集
中を緩和する。即ち、ブレーキフランジM3のスリーブＫ
にて摩擦圧接部MAを構造的に二重管とし、断面係数を増
加させ、曲げ剛性を増すことで、ばりＶの付け根部VRに
大きな応力集中を起こさせない様にすることができるの
である。

また、本発明の自動車用アクスルハウジングによれば、
上記作用に加えて、ブレーキフランジの位置と車軸軸受
けの位置との関係から、摩擦圧接部と車軸軸受の荷重中
心との距離を短くすることになり、接合部に加わる曲げ
応力自体を小さくするという作用をも奏する。

即ち、本願明によれば、上記構成を採用した結果、内的
因子である「応力集中の緩和」と、外的因子である「曲
げ応力の低下」とを達成し、アクスルハウジングの耐久
性を向上させている。

［実施例］ 本発明の一実施例を第２図（イ）の正面図、第２図
（ロ）の部分拡大破断図を用いて説明する。

本実施例は、本発明の摩擦圧接構造を自動車用アクスル
ハウジング10に用いた例である。アクスルハウジング10
は車軸の中心的構成部品で、終減速装置，駆動軸，ブレ
ーキ，車輪軸受，懸架ばね等が取付けられる。このアク
スルハウジング10は、終減速装置を格納する収納部20
と、駆動軸を格納する車軸管30とブレーキフランジ40と
車輪軸受となるエンド部材50と懸架ばねが取付けられる
取付け部60とを備える。そして車軸管30の端部とエンド
部材50の端部とが摩擦圧接されており、該圧接された部
分70を覆うようにブレーキフランジ40はその端部40aで
車軸管30と溶接され、又、ブレーキフランジ40はそのも
う一方の端部40bでエンド部材50と溶接されている。第
６図にこのアクスルハウジング10の製造工程の一例を示
す。尚、第６図の（イ）は平面図、（ロ）〜（ト）はい
ずれも正面図である。アクスルハウジング10は、先ず、
板状素材ａ（第６図イ）を、プレス形成し（第６図
ロ）、余肉を除去してアクスルハウジング用部材ｂとす
る（第６図ハ）。次いで、上記アクスルハウジング用部
材ｂを２つ対向させ補強部材とともに溶接し（第６図
ニ）、各種部品d,eを溶接し（第６図ホ）、取り付け穴
ｆ等の機械加工をし（第６図ヘ）、エンド部材50を摩擦
圧接した後ブレーキフランジ40を通常の方法により溶接
して（第６図ト）組立てられる。

上記アクスルハウジング10の経年的変化を調べるため
に、上記アクスルハウジング10を３個つくり次のような
実験を行なった。

アクスルハウジング10を1660mm隔たった２つの支点S1,S
2上に載置する。この支点S1,S2はアクスルハウジング10
のエンド部材50に車輪をつけた場合の荷重中心に相当す
る。

次いで970mm隔たった２つの支点P1,P2に荷重Ｗを加え
る。この支点P1,P2はアクスルハウジング10が自動車に
取付けられた際の荷重中心に相当する。上記荷重Ｗは2.
3tonから14.7tonの間で500回／分の周期をもって変化さ
せた。アクスルハウジング10にクラックが発生するまで
の、上記荷重変化の繰り返し数をもって経年変化の指数
とした。通常アクスルハウジングは繰り返し数で100万
回以上の強度が必要とされる。尚、上記アクスルハウジ
ング10の摩擦圧接された部分70は1328mm隔たっている。

比較例として第３図（イ）の正面図、第３図（ロ）の部
分拡大破断図に示すアクスルハウジング100を３個つく
り上記アクスルハウジング10と同様の実験を行なった。
上記アクスルハウジング100は、エンド部材110と車軸管
120との接合構造が異なる以外は、寸法等アクスルハウ
ジング10と同じてある。このエンド部材110はブレーキ
フランジ130も一定となっている。エンド部材110と車軸
管120との接合はエンド部材110ののブレーキフランジ13
0と反対側に突出した部分140で摩擦圧接により行なう。
又、上記圧接された部分の外周に生じるばりは除いてあ
る。この比較例の摩擦圧接された部分150の間は1270mm
隔たっている。

上記実験を行なった所、本実施例を用いた上記アクスル
ハウジング10は、３個とも120万回繰り返し荷重をかけ
ても何ら異常が発見されなかったのに対し、比較例のア
クスルハウジング100は、１個は45万回で１個は79万回
で、１個は56万回でいずれも下方の圧接された部分近傍
にクラックが発生した。

［発明の効果］ 本発明の自動車用アクスルハウジングによれば、摩擦圧
接構造の採用により非常に強い引張強さを示すと共に、
スリーブ付のブレーキフランジを外嵌する構造とするこ
とによって、曲げ剛性の向上と曲げ応力の低下との両面
から摩擦圧接部の疲労寿命を大幅に向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示す断面図、第２図は本発明の
一実施例を説明する図であって（イ）はその正面図、
（ロ）はその部分拡大破断図、 第３図はその比較例を示す図であって（イ）はその正面
図、（ロ）はその部分拡大破断図、 第４図（イ）ないし（ハ）は各々摩擦圧接の説明図、 第５図は従来の管状部材の摩擦圧接構造を説明する図で
あって（イ）はその断面図、（ロ）はその部分を拡大し
た端面図、 第６図は実施例のアクスルハウジングの組立てを示す図
であって（イ）は平面図、（ロ）〜（ト）は正面図であ
る。 T1,T2……端面 M1……車軸管、M2……エンド部材 M3……ブレーキフランジ、MA……摩擦圧接部 Ｋ……スリーブ Ｖ……ばり VR……つけ根部 10……自動車用アクスルハウジング 30……車軸管 40……ブレーキフランジ 50……エンド部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車用アクスルハウジングの車軸管に該
   アクスルハウジングのエンド部材を摩擦圧接すると共
   に、該摩擦圧接部を覆うように、スリーブ付のブレーキ
   フランジを溶接したことを特徴とする自動車用アクスル
   ハウジング。