溶接部品，特に遊星歯車キャリヤ，該溶接部品の製造方法，並びに該方法を実施するための装置
本発明は，少なくとも１つの溶接継手（５５）により互いに結合された２つの板材（５１，５３）を備え，第１の板材（５１）がディスク状に，また，第２の板材（５３）がカップ状にそれぞれ形成され，両板材（５１，５３）の少なくとも一方が一定の肉厚（ｓ）を有する溶接部品に関する。本発明においては，両板材（５１，５３）の少なくとも一方（５１）が，少なくとも１つの溶接継手（５５）の領域で増肉部（Ｓ>ｓ）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，請求項１の上位概念部分に記載した溶接部品，請求項１０の上位概念部分に記載した溶接部品の製造方法，該方法を実施するための，請求項１３の上位概念部分に記載した装置，並びに請求項１６の上位概念部分に記載した製造方法に関するものである。
【０００２】
肉厚が同じで形態が異なる板材を溶接により結合することは，既知である。第１の板材がディスク状であり，第２の板材がカップ状である場合には，例えば，溶接継手が半径方向に延在する半径方向溶接継手や，溶接継手が軸線方向に延在する軸線方向溶接継手等，種々の態様をもって溶接結合を行うことができる。このような結合に適用される溶接方法は，レーザ溶接，電子ビーム溶接又はコンデンサ放電溶接である。いずれの場合でも，溶接継手の長さ及び深さが，伝達可能な力の大きさを規定する。溶接継手の深さは板厚さに依存し，溶接継手は板厚よりも長くすることはできない。
【０００３】
この種の溶接部品は，例えば遊星歯車装置に使用される遊星歯車キャリヤ，いわゆる遊星キャリヤである。この場合には，ウェブとして形成された第１の板材が，ガイドディスクとして形成された第２の板材に溶接されるものである。
【０００４】
特許文献１（ドイツ特許出願公開第3542622号公報）は自動車変速機用の溶接済み遊星キャリヤを開示しており，ここにウェブ及びガイドディスクはコンデンサ放電溶接により互いに結合されている。この場合，溶接継手は隅肉継手として形成されている。
【０００５】
特許文献２（ドイツ特許第10361701号明細書）は自動変速機用遊星キャリヤを開示しており，この場合には遊星キャリヤの構成部分が，互いにろう付けで結合されるものである。
【０００６】
特許文献３（ドイツ特許出願公開第2605227号公報）は，本願人の提案に係る遊星キャリヤを開示しており，ここに遊星キャリヤの両部分，すなわちウェブ構成部を有する２つのサイドディスクが，軸線方向中央部に配置された周方向の溶接継手により互いに結合している。溶接継手がウェブの中央に配置されるため，溶接部位が低応力領域に位置し，したがってこの溶接結合は高い負荷性能を有する。
【０００７】
特許文献４（ドイツ特許出願公開第19912719号公報）は，ウェブ部分を有する２つのキャリヤディスクを備える遊星キャリヤを開示しており，ここにキャリヤディスクは，ウェブの軸線方向の中央部，すなわち低負荷領域において溶接継手により互いに結合されている。溶接継手は半径方向の溶接継手として構成されており，その半径方向寸法は互いに付き合わされるウェブ部分の肉厚に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第3542622号公報
【特許文献２】ドイツ特許第10361701号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第2605227号公報
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第19912719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は，前述した形式の溶接部品における溶接構造に改良を加え，部品の重量，質量慣性モーメント及び構造容積を実質的に増加させることなく，負荷性能を更に向上することである。本発明の更なる課題は，これに適応する溶接部品の有利な製造方法と，その方法を実施するための有利な装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は，独立請求項１，１０，１３及び１６に記載した特徴を有する本発明によって解決される。また，有利な実施形態は従属請求項に記載したとおりである。
【００１１】
本発明は溶接部品，特に溶接された遊星歯車キャリヤにおいて，少なくとも１つの溶接継手領域で両板材の一方に増肉部を設けたものである。その結果，結合すべき板材の間により長い，又はより深い溶接継手を配置することができ，これにより溶接結合部の強度を高めることができる。特に遊星キャリヤの場合には，より大きなトルクを伝達することが可能である。増肉部が溶接継手領域のみに配置されるため，溶接部品の重量増加は僅かである。遊星キャリヤにおいて重要な質量慣性モーメントも実質的に増加しない。これは，溶接部品又は遊星キャリヤの構造容積についても同様である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態において，増肉部は板材の成形加工により，例えば板材についてのアップセット加工や据え込み加工等の非切削加工により形成する。両板材は，増肉部の成形加工後に互いに溶接する。
【００１３】
本発明の更に好適な実施形態において，両板材を結合するための溶接継手は，半径方向継手及び／又は軸線方向継手として構成することができる。これにより，異なる形態や結合形状に対応させることが可能である。
【００１４】
本発明の更に好適な実施形態において，溶接部品は変速機における遊星キャリヤであり，その第１の板材がガイドディスクとして形成され，第２の板材が当該ガイドディスクに結合されたウェブ又はウェブフラップを有する放射状ウェブとして形成されている。遊星キャリヤは，前述した従来技術におけると同様に遊星歯車を支持すると共にトルクを担うものであり，溶接継手はそのトルクに対抗できる必要がある。本発明においては溶接継手の深さを増加させているため，より大きなトルクを伝達することが可能である。
【００１５】
本発明の更に好適な実施形態において，増肉部は，ガイドディスクと突き合わせるウェブフラップの端面側に位置する端部に形成する。その突き合せ部には，好適にはレーザ溶接，電子ビーム溶接又はコンデンサ放電溶接により，半径方向溶接継手を形成する。
【００１６】
本発明の更に好適な実施形態において，増肉部は，ウェブフラップを係合させるための開口部を設けたガイドディスク又はディスク状板材に形成する。このようなウェブ及びガイドディスク間の結合形態においては，レーザ溶接又は電子ビーム溶接により軸線方向溶接継手を形成するのが好適である。
【００１７】
前述した本発明の課題は，独立請求項１０に記載した特徴を有する方法によっても解決されるものである。
【００１８】
本発明方法においては，第１工程として，軸線方向に剰材料部分を有し，円筒状部分を完成寸法よりも軸線方向に延長させた第２のカップ状板材又はウェブを準備する。第２工程において，余剰材料部分に予備せん断加工と，軸線方向におけるアップセット加工とを施すことにより材料を半径方向に流動させて増肉部を成形する。
【００１９】
本発明の好適な実施形態において，アップセット加工は余剰材料部分の端面全体ではなく，部分的にのみ，すなわち，半径方向外周領域及び／又は半径方向外周領域についてのみ行うものである。余剰材料部分におけるアップセット加工の対象外領域を，材料突部が残留するように予備せん断し，この材料突部はその後の機械加工により除去する。局所的なアップセット加工の利点は，僅かな成形力しか必要とされず，第１の板材又はウェブに対する加工負荷が低く，成形しわ等の不所望の変形が生じないことである。
【００２０】
最終工程において，増肉部をディスク状板材に突き合せ，その突き合わせ部に半径方向溶接継手を形成することにより両板材を結合する。半径方向溶接継手の深さ，すなわち半径方向寸法は増肉部の肉厚に対応する。
【００２１】
前述した本発明の課題は，独立請求項１３に記載した特徴を有する装置によっても解決されるものである。
【００２２】
本発明装置は上述した方法を実施するため，すなわち，せん断及びアップセット加工により増肉部を形成するのに適している。本発明装置は，軸線方向に調整可能であり，凹部が設けられた平坦な加工面を有する第１の工具を備えている。この凹部は，平坦な加工面の面内で少なくとも１つのせん断エッジを規定する構成とするのが好適である。工具を軸線方向に変位させると，せん断エッジが余剰材料部分に食い込み，軸線方向変位の進行に伴って材料をせん断する。これと同時に，工具の平坦な加工面が材料をアップセット加工して材料を増厚させ，いわゆる増肉部を形成するものである。
【００２３】
本発明装置は，その好適な実施形態において，第１の板材を受けて支持するように固定配置され，余剰材料部分において押しのけられた材料を流入させることのできるダイス形状（端部形状）を有する第２の工具を備えることができる。すなわち，この装置ではアップセット加工による材料の流動を，無制限にではなく，堅固な型に対して生じさせるため，増肉部の質量を規定することができる。
【００２４】
前述した本発明の課題は，独立請求項１６に記載した特徴を有する方法によっても解決されるものである。
【００２５】
この本発明方法においては，先ず肉厚（ｓ）が一定の第１のディスク状板材又はガイドディスクを準備する。次に，その板材を開口部領域において予備成形し，これにより板材に増肉部を成形する。この予備成形は，対応するプロファイル形状を有し，軸線方向に対向させて配置した２つのパンチを使用して行うことができる。引き続き，その予備成形部に打ち抜き加工を施して開口部を形成する。その後，ウェブフラップ又はウェブフラップが開口部内に係合するように両板材を突き合わせ，軸線方向の溶接継手を形成する。
【００２６】
溶接結合部に作用する応力に応じて，各開口部について増肉部領域で半径方向内側又は外側に軸線方向継手を形成し，場合によっては２つの軸線方向継手を形成する。
【００２７】
以下，本発明の更なる特徴及び利点を添付図面に基づいて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半径方向溶接継手を有する従来の遊星キャリヤの一例を示す略図である。
【図２】従来の遊星キャリヤの他の例を示す略図である。
【図３】増肉部を両側に設けた溶接継手領域を有する本発明のウェブを示す略図である。
【図４】増肉部を片側（外側）に設けた溶接継手領域を有するウェブを示す略図である。
【図５】増肉部を片側（内側）に設けた溶接継手領域を有するウェブを示す略図である。
【図６】図３のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図７】図４のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図８】図５のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図９】軸線方向溶接継手を有する従来の遊星キャリヤを示す略図である。
【図９ａ】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】増肉部と外側の軸線方向溶接継手とを設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１０ａ】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】内側の軸線方向溶接継手を設けた本発明に係る遊星キャリヤを示す略図である。
【図１１ａ】図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】増肉部を片面外側に設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１２ａ】図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】増肉部を片面内側に設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１３ａ】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】軸線方向溶接継手と，増肉部を設けたガイドディスクとを備える本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１５】図１０又は図１１と同様の増肉部を設けたガイドディスクの要部断面図である。
【図１５ａ】図１５における増肉部領域の部分図である。
【図１６】増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図１６ａ】図１６における増肉部領域の部分図である。
【図１７】図１２と同様に片側に増肉部を有するガイドディスクの要部を示す断面図である。
【図１７ａ】図１７における増肉部領域の部分図である。
【図１８】図１７における増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図１８ａ】増肉部領域の部分図である。
【図１９】図１３と同様に片側に増肉部を有するガイドディスクの要部を示す断面図である。
【図１９ａ】図１９における増肉部領域の部分図である。
【図２０】図１９における増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図２０ａ】図１９における増肉部領域の部分図である。
【００２９】
図１は従来の遊星歯車キャリヤを示す半裁断面図であり，一点鎖線は中心線又は回転軸線を表わしている。遊星歯車キャリヤ１は，遊星歯車装置における遊星歯車（図示せず）を支持するものであり，カップ状に形成したウェブ２と，ガイドディスク３とを備え，これら両部分は鋼板で製造されている。ウェブ２は，従来技術において公知ではあるが，周縁部に３個又は４個のウェブフラップを有し，これらのウェブフラップは符号２ａで表わされている。ウェブフラップ２ａはガイドディスク３に対して，半径方向継手として示す溶接継手４により材料結合的に接合されている。ウェブ２は，ウェブフラップ２ａと共に成形加工により製造されており，一定の肉厚ｓを有している。溶接継手の深さ，すなわちその半径方向寸法は，溶接継手を介して伝達可能な力を決定し，かつ制限する。ここに示す半径方向溶接継手は，例えばレーザビーム溶接又は電子ビーム溶接により形成されるものである。
【００３０】
図２は，従来の遊星歯車キャリヤ１´の類似例を示し，この遊星歯車キャリヤもウェブフラップ２ａ´を有するウェブ２´と，ガイドディスク３´とを備えている。ウェブ２´及びガイドディスク３´は一定の肉厚を有する。ウェブフラップ２ａ´はガイドディスク３´に対して半径方向の溶接継手により結合されており，この溶接継手はコンデンサ放電溶接により形成されるものである。この例においても，溶接継手の幅は肉厚ｓに対応している。溶接継手５の幅（半径方向寸法）は，溶接継手を介して伝達可能な力に対して決定的である。
【００３１】
図３は，本発明の第１実施例に係るウェブ１０を示し，このウェブ１０におけるウェブフラップ１１は，その端部において両側に増肉部が設けられている。回転軸線ａに関して，増肉部１２は，半径方向内向きの増肉部分１２ａと，径方向外向きの増肉部分１２ｂとで構成されている。両増肉部分１２ａ，１２ｂの間には，成形プロセスで生じた材料突部１２ｃが位置している。ウェブ１０及びウェブフラップ１１が一定の肉厚ｓを有するのに対し，増肉部１２は肉厚Ｓがより大である（Ｓ>ｓ）。材料突部１２ｃは，ウェブ１０をガイドディスク（図示せず）に溶接するに先立ち，好適には機械加工により除去するものである。増肉部１２を設けたことにより，ガイドディスク及びウェブを，より深く，したがって負荷能力がより高い溶接継手により互いに結合することが可能である。増肉部１２が溶接継手の近傍領域のみに亘って延在するため，遊星キャリヤにおける重量増加は最小限である。慣性モーメントも殆ど増加しない。増肉部１２は構造容積について何ら影響を及ぼさない。すなわち，本発明により増肉させたウェブ１０を備える遊星キャリヤは，前述した従来技術と対比して軸線方向における構造厚が増加するものではない。
【００３２】
図４は，片側の増肉部１４と材料突部１４ａとを有するウェブフラップ１３に係る本発明の他の実施形態を示す。増肉部１４は，ウェブフラップ１３の残部における肉厚ｓよりも大きな肉厚Ｓを有している。上記の実施形態とは異なり，ウェブフラップ１３の端部は半径方向外側領域のみを成形加工により増肉させている。
【００３３】
図５は，回転軸線ａに関して半径方向内向きに延在する増肉部１６を有するウェブフラップ１５に係る本発明の他の実施形態を示し，増肉部１６の肉厚Ｓは，ウェブフラップ１５の残部における肉厚ｓよりも大とされている。成形加工により生じて残留する材料突部１６ａは，引き続いて除去するものである。ウェブフラップ１５の端部における破線は，本発明による増肉部を設けない場合の輪郭形状を表わしたものである。
【００３４】
図６は，図３の実施形態の製造方法を示し，同一の構成要素は同一の符号で表わされている。ウェブフラップ１１を，ハッチングで表わした二部構造の工具１７ａ，１７ｂ内に受けて支持する。この工具１７ａ，１７ｂは，増肉部１２領域に対応する中空スペースを有し，その中空スペース内には成形に際して材料を押し込むことが可能である。工具半部１８ａ，１８ｂで構成された可動の第２工具１８をパンチとして機能させ，クランプ状態のウェブフラップ１１に向けて矢印Ｚ方向から変位させる。工具１８は中央に凹部２０を有し，この凹部は端面側に２つのせん断エッジ１９ａ，１９ｂを規定する。図６はウェブフラップ１１を，成形後の増肉部１２と共に示すものである。増肉部の成形前におけるウェブフラップ１１は，図示しない余剰材料部分を軸線方向（中心軸線ａ）に有し，この余剰材料部分は材料突部１２ｃの長さに対応している。成形プロセスの開始にあたり，工具１８を矢印Ｚ方向に変位させると，せん断エッジ１９ａ，１９ｂが材料突部に食い込み，材料突部をせん断しつつ矢印Ｚ方向に据え込み加工する。その際，据え込まれた材料は工具１７ａ，１７ｂの成形スペース内まで外向きに流動する。工具１８は，工具１７ａ，１７ｂに当接するまで押し込んだ後に復帰させる。上述したように，材料突部１２ｃは増肉部の成形後に除去する。これにより，ウェブフラップ１１を有するウェブ１０は，ガイドディスクと溶接可能な加工完了状態となる。
【００３５】
図７は，図４に実施形態における増肉部１４の成形方法を示し，同一の符号は同一の構成要素を表わしている。この成形方法においては，固定配置された二部構造の工具２１，２２内にウェブフラップ１３を受けて把持し，図面において下側に配置された工具には増肉部１４のための凹部が設けられている。矢印Ｚ方向に変位可能とした可動の工具２３には，せん断エッジ２３ａと凹部２３ｂが設けられている。ウェブフラップ１３は，増肉部の成形前には，材料突部１４ａの材料ｕと同様に軸線方向に延在する余剰材料部分（図示せず）を端部に有している。増肉部の成形にあたり，可動工具２３を矢印Ｚ方向に変位させることにより，せん断エッジを余剰材料部分に食い込ませて材料をせん断すると同時に，材料が流動して工具２３の凹部内まで押し込まれるまで据え込みを行う。成形により仕上げられたウェブフラップは，半径方向外側に配置された増肉部１４を有する。すなわち，余剰材料部分を有するウェブフラップ１３が局所的にのみアップセット加工されるため，Ｚ方向に及ぼすべき成形力を相対的に低減できる利点が得られる。材料突部１４ａを溶接に先立って除去しておき，図示しないガイドディスクとの溶接に供するウェブフラップ１３の端面を平滑化しておく必要があることは，言うまでもない。
【００３６】
図８は，図５の実施形態の成形方法，すなわち増肉部１６を半径方向内側に配置したウェブフラップ１５の成形方法を示す。この成形方法においては，固定配置された二部構造の工具２４，２５内にウェブフラップ１５を受けて把持し，図面において下側に配置された工具２４には増肉部１６のための凹部が設けられている。可動工具２６には，せん断エッジ２６ａと凹部２６ｂが設けられている。増肉部の成形にあたり，前例におけると同様に，可動工具２６を矢印Ｚ方向に変位させる。端部側における余剰材料部分の材料は，工具２４，２５，２６の形状に応じて半径方向内側に流動する。工具２６における凹部２６ａに起因する材料突部は，引き続いて除去する。
【００３７】
上述した工具については，変更が可能である。その要点は，一方では，片側及び両側の如何を問わず，局所的なアップセット加工のみを端部に施して，成形に要する力を低減可能とすることである。他方では，固定配置された工具が１つ又は２つの精密加工された凹部により端部質量が等しい増肉部を形成することである。
【００３８】
図９は，ウェブ３１と，肉厚ｓのガイドディスク３２とを有する既知の遊星キャリヤ３０を示す半裁断面図である。ウェブ３１は放射状ウェブとして形成されており，その周縁部に３つ以上のウェブフラップ３１ａを備え，これらのウェブフラップ３１ａは軸線方向溶接継手によりガイドディスク３２に結合されている。
【００３９】
図９ａは，図９のＡ−Ａ面内においてウェブフラップ３１ａを，円弧状の開口部３２ａを有するガイドディスク３２方向に見た断面図である。ウェブフラップ３１ａは端部側で開口部３２ａ内に挿入され，軸線方向の溶接継手３３によりガイドディスク３２に結合されている。従来技術によるこのような結合態様は，図１及び図２に示す半径方向の溶接継手の代替的構成である。溶接継手３３の深さは，ガイドディスク３２の肉厚ｓに対応するものであり，したがって溶接継手３３の最大深さと，溶接継手３３を介して伝達可能な遊星キャリヤのトルク容量を限定するものである。
【００４０】
図１０及び図１０ａは，ウェブフラップ３５ａを有するウェブ３５と，肉厚ｓのガイドディスク３６とを備える本発明の遊星キャリヤ３４を示すものである。これら両部分は板材で構成され，溶接により互いに結合されている。ガイドディスク３６には円弧状の開口部３７が形成されており，この開口部３７はウェブフラップ３５ａの端部を挿入するためのものである。本発明においては，ガイドディスク３６の開口部３７の領域で半径方向内側及び半径方向外側が成形加工により増肉されている。したがって，ガイドディスク３６は，半径方向内側に配置された増肉部３８ａと，半径方向外側に配置された増肉部３８ｂとを有している。これにより，開口部３７の領域における肉厚がＳ>ｓまで増加する。ウェブフラップ３５ａは，ガイドディスク３６に対して開口部３７の領域で，軸線方向溶接継手３９によって接合技術的に結合している。軸線方向溶接継手３９は増肉部３８ｂにより最大深さＳを有し，この深さはガイドディスクの肉厚ｓよりも大である。それ故，軸線方向溶接継手３９は，より高いトルク伝達容量を有している。
【００４１】
図１０及び図１１ａは，図１０の遊星キャリヤ３４の溶接方法に関する変形例を示し，同一の構成要素は同一の符号で表わされている。本例において，軸線方向溶接継手４０は半径方向内側に配置され，換言すれば半径方向内側に配置した増肉部３８ａの領域内に位置している。本例においても，軸線方向溶接継手４０はガイドディスク３６の肉厚ｓよりも大きい肉厚Ｓを有する。
【００４２】
図１２及び図１２ａは，ウェブフラップ４３の端部を挿入する開口部４２を有し，片側を増肉させたガイドディスク４１の他の実施形態を示す。この実施形態は，回転軸線ａに関して開口部４２の半径方向外側に，ガイドディスク３６の肉厚ｓよりも大きい肉厚Ｓを有する増肉部４４を配置したものである。増肉部４４の領域に軸線方向溶接継手が配置され，その幅はやはりＳである。
【００４３】
図１３及び図１３ａは，図１２の実施形態の変形例を示す。本例は，開口部４７を有するガイドディスク４６において，半径方向内側に増肉部４８を配置したものである。ガイドディスク４６は，開口部４７に挿入したウェブフラップ５０に対して軸線方向溶接継手４９により結合されている。軸線方向溶接継手４９は，より大きな肉厚Ｓに対応する深さを有している。
【００４４】
図１４は，肉厚ｓのガイドディスク５１についての変形実施形態を示す。本例においても，ガイドディスク５１は開口部５２を有し，その開口部５２内にウェブフラップ５３の端部が挿入されている。開口部５２には両側に，すなわち半径方向内側及び半径方向外側に，それぞれ増肉部５４ａ，５４ｂが設けられている。これら増肉部の肉厚Ｓは，Ｓ>ｓである。軸線方向溶接継手５５がウェブフラップ５３をガイドディスク５１に結合している。増肉部５４ａ，５４ｂはガイドディスク５１の外側（図面における右側）に配置されている。したがって，遊星キャリヤの軸線方向（中心軸線ａ方向）に於ける占有容積の増加は僅かである。この実施形態は，図１２及び図１３について上述した実施例における同様に，増肉部を開口部５２の半径方向内側のみ，又は半径方向外側のみに配置されるように変更することが可能である。軸線方向溶接継手５２の位置に関しても同様である。
【００４５】
図１５は，増肉部４４を両側に設けた図１０の実施形態におけるガイドディスク３６を示す拡大図である。
【００４６】
図１５ａは，開口部３７を設けたガイドディスクを軸線方向から示すものである。
【００４７】
図１６及び図１６ａは，図１５のガイドディスク３６を製造するための事前工程としての成形加工により生じる，予備成形されたガイドディスク３６´を示す。その出発材料は，肉厚ｓを有する平坦なガイドディスクである。このガイドディスクを，互いに対向させて配置した２つの成形工具により予備成形し，片側に凹部３７´を形成すると共に他側に２つの突部３８ａ´，３８ｂ´を形成して，より大きな肉厚Ｓを得るものである。その後，引き続く工程により開口部３７を打ち抜き加工する。
【００４８】
図１７は，増肉部４４を片側に設けた図１２の実施形態におけるガイドディスク４１を示す拡大図である。
【００４９】
図１８及び図１８ａは，ガイドディスク４１を，予備成形されたガイドディスク４１´として製造するための成形方法を示す。肉厚ｓが一定の平坦なガイドディスクから，予備成形が行われて片側に凹部４２´が，他側に突部４４´が設けられたガイドディスク４１´を形成する。突部４４´の領域でガイドディスク４１´は，より大きな肉厚Ｓ>ｓを有する。
【００５０】
図１９及び図１９ａは，増肉部４８を半径方向内側に設けた図１３の実施形態における個別部品としてのガイドディスク４６を示す拡大図である。
【００５１】
図２０及び図２０ａは，成形プロセスの第１工程を経て予備成形されたガイドディスク４６´を示す。図１８の実施形態におけると同様に，第１工程では片側に凹部４７´が，他側に突部４８´が設けられる。突部４８´により肉厚は，Ｓ>ｓまで増加する。第２工程において，開口部４７を打ち抜き加工して，図１９に示すガイドディスク４６を得ることが可能である。
【００５２】
上記の各実施形態は，何れもウェブとガイドディスクとを備える溶接構造の遊星キャリヤについて記載したものである。しかしながら，本発明の範囲内において，遊星キャリヤが溶接部品の特定の実施形態に過ぎず，ウェブ及びガイドディスクがカップ状又はクラウン状板材及びディスク状板材の特定の実施形態に過ぎないことは，言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１，１´ 遊星歯車キャリヤ
２，２´ ウェブ
２ａ，２ａ´ ウェブフラップ
３，３´ ガイドディスク
４ 溶接継手
５ 溶接継手
１０ ウェブ
１１ ウェブフラップ
１２ 増肉部
１２ａ，１２ｂ 増肉部
１２ｃ 材料突部
１３ ウェブフラップ
１４ 増肉部
１４ａ 材料突部
１５ ウェブフラップ
１６ 増肉部
１６ａ 材料突部
１７ａ，１７ｂ 工具
１８ 工具
１８ａ，１８ｂ 工具半部
１９ａ，１９ｂ せん断エッジ
２０ 凹部
２１，２２ 工具
２３ 工具
２３ａ せん断エッジ
２３ｂ 凹部
２４，２５ 工具
２６ 工具
２６ａ せん断エッジ
２６ｂ 凹部
３０ 遊星キャリヤ
３１ ウェブ
３１ａ ウェブフラップ
３２ ガイドディスク
３２ａ 開口部
３３ 溶接継手
３４ 遊星キャリヤ
３５ ウェブ
３５ａ ウェブフラップ
３６ ガイドディスク
３７ 開口部
３８ａ，３８ａ´ 増肉部
３８ｂ，３８ｂ´ 増肉部
３９ 溶接継手
４０ 溶接継手
４１ 板材
４２ 開口部
４３ ウェブフラップ
４４，４４´ 増肉部
４５ 溶接継手
４６ ガイドディスク
４７ 開口部
４８，４８´ 増肉部
４９ 溶接継手
５０ ウェブフラップ
５１ ガイドディスク
５２ 開口部
５３ ウェブ
５４ａ，５４ｂ 増肉部
５５ 溶接継手
【技術分野】
【０００１】
本発明は，請求項１の上位概念部分に記載した溶接部品，請求項１０の上位概念部分に記載した溶接部品の製造方法，該方法を実施するための，請求項１３の上位概念部分に記載した装置，並びに請求項１６の上位概念部分に記載した製造方法に関するものである。
【０００２】
肉厚が同じで形態が異なる板材を溶接により結合することは，既知である。第１の板材がディスク状であり，第２の板材がカップ状である場合には，例えば，溶接継手が半径方向に延在する半径方向溶接継手や，溶接継手が軸線方向に延在する軸線方向溶接継手等，種々の態様をもって溶接結合を行うことができる。このような結合に適用される溶接方法は，レーザ溶接，電子ビーム溶接又はコンデンサ放電溶接である。いずれの場合でも，溶接継手の長さ及び深さが，伝達可能な力の大きさを規定する。溶接継手の深さは板厚さに依存し，溶接継手は板厚よりも長くすることはできない。
【０００３】
この種の溶接部品は，例えば遊星歯車装置に使用される遊星歯車キャリヤ，いわゆる遊星キャリヤである。この場合には，ウェブとして形成された第１の板材が，ガイドディスクとして形成された第２の板材に溶接されるものである。
【０００４】
特許文献１（ドイツ特許出願公開第3542622号公報）は自動車変速機用の溶接済み遊星キャリヤを開示しており，ここにウェブ及びガイドディスクはコンデンサ放電溶接により互いに結合されている。この場合，溶接継手は隅肉継手として形成されている。
【０００５】
特許文献２（ドイツ特許第10361701号明細書）は自動変速機用遊星キャリヤを開示しており，この場合には遊星キャリヤの構成部分が，互いにろう付けで結合されるものである。
【０００６】
特許文献３（ドイツ特許出願公開第2605227号公報）は，本願人の提案に係る遊星キャリヤを開示しており，ここに遊星キャリヤの両部分，すなわちウェブ構成部を有する２つのサイドディスクが，軸線方向中央部に配置された周方向の溶接継手により互いに結合している。溶接継手がウェブの中央に配置されるため，溶接部位が低応力領域に位置し，したがってこの溶接結合は高い負荷性能を有する。
【０００７】
特許文献４（ドイツ特許出願公開第19912719号公報）は，ウェブ部分を有する２つのキャリヤディスクを備える遊星キャリヤを開示しており，ここにキャリヤディスクは，ウェブの軸線方向の中央部，すなわち低負荷領域において溶接継手により互いに結合されている。溶接継手は半径方向の溶接継手として構成されており，その半径方向寸法は互いに付き合わされるウェブ部分の肉厚に対応している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第3542622号公報
【特許文献２】ドイツ特許第10361701号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第2605227号公報
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第19912719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は，前述した形式の溶接部品における溶接構造に改良を加え，部品の重量，質量慣性モーメント及び構造容積を実質的に増加させることなく，負荷性能を更に向上することである。本発明の更なる課題は，これに適応する溶接部品の有利な製造方法と，その方法を実施するための有利な装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は，独立請求項１，１０，１３及び１６に記載した特徴を有する本発明によって解決される。また，有利な実施形態は従属請求項に記載したとおりである。
【００１１】
本発明は溶接部品，特に溶接された遊星歯車キャリヤにおいて，少なくとも１つの溶接継手領域で両板材の一方に増肉部を設けたものである。その結果，結合すべき板材の間により長い，又はより深い溶接継手を配置することができ，これにより溶接結合部の強度を高めることができる。特に遊星キャリヤの場合には，より大きなトルクを伝達することが可能である。増肉部が溶接継手領域のみに配置されるため，溶接部品の重量増加は僅かである。遊星キャリヤにおいて重要な質量慣性モーメントも実質的に増加しない。これは，溶接部品又は遊星キャリヤの構造容積についても同様である。
【００１２】
本発明の好適な実施形態において，増肉部は板材の成形加工により，例えば板材についてのアップセット加工や据え込み加工等の非切削加工により形成する。両板材は，増肉部の成形加工後に互いに溶接する。
【００１３】
本発明の更に好適な実施形態において，両板材を結合するための溶接継手は，半径方向継手及び／又は軸線方向継手として構成することができる。これにより，異なる形態や結合形状に対応させることが可能である。
【００１４】
本発明の更に好適な実施形態において，溶接部品は変速機における遊星キャリヤであり，その第１の板材がガイドディスクとして形成され，第２の板材が当該ガイドディスクに結合されたウェブ又はウェブフラップを有する放射状ウェブとして形成されている。遊星キャリヤは，前述した従来技術におけると同様に遊星歯車を支持すると共にトルクを担うものであり，溶接継手はそのトルクに対抗できる必要がある。本発明においては溶接継手の深さを増加させているため，より大きなトルクを伝達することが可能である。
【００１５】
本発明の更に好適な実施形態において，増肉部は，ガイドディスクと突き合わせるウェブフラップの端面側に位置する端部に形成する。その突き合せ部には，好適にはレーザ溶接，電子ビーム溶接又はコンデンサ放電溶接により，半径方向溶接継手を形成する。
【００１６】
本発明の更に好適な実施形態において，増肉部は，ウェブフラップを係合させるための開口部を設けたガイドディスク又はディスク状板材に形成する。このようなウェブ及びガイドディスク間の結合形態においては，レーザ溶接又は電子ビーム溶接により軸線方向溶接継手を形成するのが好適である。
【００１７】
前述した本発明の課題は，独立請求項１０に記載した特徴を有する方法によっても解決されるものである。
【００１８】
本発明方法においては，第１工程として，軸線方向に剰材料部分を有し，円筒状部分を完成寸法よりも軸線方向に延長させた第２のカップ状板材又はウェブを準備する。第２工程において，余剰材料部分に予備せん断加工と，軸線方向におけるアップセット加工とを施すことにより材料を半径方向に流動させて増肉部を成形する。
【００１９】
本発明の好適な実施形態において，アップセット加工は余剰材料部分の端面全体ではなく，部分的にのみ，すなわち，半径方向外周領域及び／又は半径方向外周領域についてのみ行うものである。余剰材料部分におけるアップセット加工の対象外領域を，材料突部が残留するように予備せん断し，この材料突部はその後の機械加工により除去する。局所的なアップセット加工の利点は，僅かな成形力しか必要とされず，第１の板材又はウェブに対する加工負荷が低く，成形しわ等の不所望の変形が生じないことである。
【００２０】
最終工程において，増肉部をディスク状板材に突き合せ，その突き合わせ部に半径方向溶接継手を形成することにより両板材を結合する。半径方向溶接継手の深さ，すなわち半径方向寸法は増肉部の肉厚に対応する。
【００２１】
前述した本発明の課題は，独立請求項１３に記載した特徴を有する装置によっても解決されるものである。
【００２２】
本発明装置は上述した方法を実施するため，すなわち，せん断及びアップセット加工により増肉部を形成するのに適している。本発明装置は，軸線方向に調整可能であり，凹部が設けられた平坦な加工面を有する第１の工具を備えている。この凹部は，平坦な加工面の面内で少なくとも１つのせん断エッジを規定する構成とするのが好適である。工具を軸線方向に変位させると，せん断エッジが余剰材料部分に食い込み，軸線方向変位の進行に伴って材料をせん断する。これと同時に，工具の平坦な加工面が材料をアップセット加工して材料を増厚させ，いわゆる増肉部を形成するものである。
【００２３】
本発明装置は，その好適な実施形態において，第１の板材を受けて支持するように固定配置され，余剰材料部分において押しのけられた材料を流入させることのできるダイス形状（端部形状）を有する第２の工具を備えることができる。すなわち，この装置ではアップセット加工による材料の流動を，無制限にではなく，堅固な型に対して生じさせるため，増肉部の質量を規定することができる。
【００２４】
前述した本発明の課題は，独立請求項１６に記載した特徴を有する方法によっても解決されるものである。
【００２５】
この本発明方法においては，先ず肉厚（ｓ）が一定の第１のディスク状板材又はガイドディスクを準備する。次に，その板材を開口部領域において予備成形し，これにより板材に増肉部を成形する。この予備成形は，対応するプロファイル形状を有し，軸線方向に対向させて配置した２つのパンチを使用して行うことができる。引き続き，その予備成形部に打ち抜き加工を施して開口部を形成する。その後，ウェブフラップ又はウェブフラップが開口部内に係合するように両板材を突き合わせ，軸線方向の溶接継手を形成する。
【００２６】
溶接結合部に作用する応力に応じて，各開口部について増肉部領域で半径方向内側又は外側に軸線方向継手を形成し，場合によっては２つの軸線方向継手を形成する。
【００２７】
以下，本発明の更なる特徴及び利点を添付図面に基づいて詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半径方向溶接継手を有する従来の遊星キャリヤの一例を示す略図である。
【図２】従来の遊星キャリヤの他の例を示す略図である。
【図３】増肉部を両側に設けた溶接継手領域を有する本発明のウェブを示す略図である。
【図４】増肉部を片側（外側）に設けた溶接継手領域を有するウェブを示す略図である。
【図５】増肉部を片側（内側）に設けた溶接継手領域を有するウェブを示す略図である。
【図６】図３のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図７】図４のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図８】図５のウェブを成形工具と共に示す略図である。
【図９】軸線方向溶接継手を有する従来の遊星キャリヤを示す略図である。
【図９ａ】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】増肉部と外側の軸線方向溶接継手とを設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１０ａ】図１０のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】内側の軸線方向溶接継手を設けた本発明に係る遊星キャリヤを示す略図である。
【図１１ａ】図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】増肉部を片面外側に設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１２ａ】図１２のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】増肉部を片面内側に設けた本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１３ａ】図１３のＡ−Ａ線断面図である。
【図１４】軸線方向溶接継手と，増肉部を設けたガイドディスクとを備える本発明の遊星キャリヤを示す略図である。
【図１５】図１０又は図１１と同様の増肉部を設けたガイドディスクの要部断面図である。
【図１５ａ】図１５における増肉部領域の部分図である。
【図１６】増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図１６ａ】図１６における増肉部領域の部分図である。
【図１７】図１２と同様に片側に増肉部を有するガイドディスクの要部を示す断面図である。
【図１７ａ】図１７における増肉部領域の部分図である。
【図１８】図１７における増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図１８ａ】増肉部領域の部分図である。
【図１９】図１３と同様に片側に増肉部を有するガイドディスクの要部を示す断面図である。
【図１９ａ】図１９における増肉部領域の部分図である。
【図２０】図１９における増肉部の中間成形工程を示す断面図である。
【図２０ａ】図１９における増肉部領域の部分図である。
【００２９】
図１は従来の遊星歯車キャリヤを示す半裁断面図であり，一点鎖線は中心線又は回転軸線を表わしている。遊星歯車キャリヤ１は，遊星歯車装置における遊星歯車（図示せず）を支持するものであり，カップ状に形成したウェブ２と，ガイドディスク３とを備え，これら両部分は鋼板で製造されている。ウェブ２は，従来技術において公知ではあるが，周縁部に３個又は４個のウェブフラップを有し，これらのウェブフラップは符号２ａで表わされている。ウェブフラップ２ａはガイドディスク３に対して，半径方向継手として示す溶接継手４により材料結合的に接合されている。ウェブ２は，ウェブフラップ２ａと共に成形加工により製造されており，一定の肉厚ｓを有している。溶接継手の深さ，すなわちその半径方向寸法は，溶接継手を介して伝達可能な力を決定し，かつ制限する。ここに示す半径方向溶接継手は，例えばレーザビーム溶接又は電子ビーム溶接により形成されるものである。
【００３０】
図２は，従来の遊星歯車キャリヤ１´の類似例を示し，この遊星歯車キャリヤもウェブフラップ２ａ´を有するウェブ２´と，ガイドディスク３´とを備えている。ウェブ２´及びガイドディスク３´は一定の肉厚を有する。ウェブフラップ２ａ´はガイドディスク３´に対して半径方向の溶接継手により結合されており，この溶接継手はコンデンサ放電溶接により形成されるものである。この例においても，溶接継手の幅は肉厚ｓに対応している。溶接継手５の幅（半径方向寸法）は，溶接継手を介して伝達可能な力に対して決定的である。
【００３１】
図３は，本発明の第１実施例に係るウェブ１０を示し，このウェブ１０におけるウェブフラップ１１は，その端部において両側に増肉部が設けられている。回転軸線ａに関して，増肉部１２は，半径方向内向きの増肉部分１２ａと，径方向外向きの増肉部分１２ｂとで構成されている。両増肉部分１２ａ，１２ｂの間には，成形プロセスで生じた材料突部１２ｃが位置している。ウェブ１０及びウェブフラップ１１が一定の肉厚ｓを有するのに対し，増肉部１２は肉厚Ｓがより大である（Ｓ>ｓ）。材料突部１２ｃは，ウェブ１０をガイドディスク（図示せず）に溶接するに先立ち，好適には機械加工により除去するものである。増肉部１２を設けたことにより，ガイドディスク及びウェブを，より深く，したがって負荷能力がより高い溶接継手により互いに結合することが可能である。増肉部１２が溶接継手の近傍領域のみに亘って延在するため，遊星キャリヤにおける重量増加は最小限である。慣性モーメントも殆ど増加しない。増肉部１２は構造容積について何ら影響を及ぼさない。すなわち，本発明により増肉させたウェブ１０を備える遊星キャリヤは，前述した従来技術と対比して軸線方向における構造厚が増加するものではない。
【００３２】
図４は，片側の増肉部１４と材料突部１４ａとを有するウェブフラップ１３に係る本発明の他の実施形態を示す。増肉部１４は，ウェブフラップ１３の残部における肉厚ｓよりも大きな肉厚Ｓを有している。上記の実施形態とは異なり，ウェブフラップ１３の端部は半径方向外側領域のみを成形加工により増肉させている。
【００３３】
図５は，回転軸線ａに関して半径方向内向きに延在する増肉部１６を有するウェブフラップ１５に係る本発明の他の実施形態を示し，増肉部１６の肉厚Ｓは，ウェブフラップ１５の残部における肉厚ｓよりも大とされている。成形加工により生じて残留する材料突部１６ａは，引き続いて除去するものである。ウェブフラップ１５の端部における破線は，本発明による増肉部を設けない場合の輪郭形状を表わしたものである。
【００３４】
図６は，図３の実施形態の製造方法を示し，同一の構成要素は同一の符号で表わされている。ウェブフラップ１１を，ハッチングで表わした二部構造の工具１７ａ，１７ｂ内に受けて支持する。この工具１７ａ，１７ｂは，増肉部１２領域に対応する中空スペースを有し，その中空スペース内には成形に際して材料を押し込むことが可能である。工具半部１８ａ，１８ｂで構成された可動の第２工具１８をパンチとして機能させ，クランプ状態のウェブフラップ１１に向けて矢印Ｚ方向から変位させる。工具１８は中央に凹部２０を有し，この凹部は端面側に２つのせん断エッジ１９ａ，１９ｂを規定する。図６はウェブフラップ１１を，成形後の増肉部１２と共に示すものである。増肉部の成形前におけるウェブフラップ１１は，図示しない余剰材料部分を軸線方向（中心軸線ａ）に有し，この余剰材料部分は材料突部１２ｃの長さに対応している。成形プロセスの開始にあたり，工具１８を矢印Ｚ方向に変位させると，せん断エッジ１９ａ，１９ｂが材料突部に食い込み，材料突部をせん断しつつ矢印Ｚ方向に据え込み加工する。その際，据え込まれた材料は工具１７ａ，１７ｂの成形スペース内まで外向きに流動する。工具１８は，工具１７ａ，１７ｂに当接するまで押し込んだ後に復帰させる。上述したように，材料突部１２ｃは増肉部の成形後に除去する。これにより，ウェブフラップ１１を有するウェブ１０は，ガイドディスクと溶接可能な加工完了状態となる。
【００３５】
図７は，図４に実施形態における増肉部１４の成形方法を示し，同一の符号は同一の構成要素を表わしている。この成形方法においては，固定配置された二部構造の工具２１，２２内にウェブフラップ１３を受けて把持し，図面において下側に配置された工具には増肉部１４のための凹部が設けられている。矢印Ｚ方向に変位可能とした可動の工具２３には，せん断エッジ２３ａと凹部２３ｂが設けられている。ウェブフラップ１３は，増肉部の成形前には，材料突部１４ａの材料ｕと同様に軸線方向に延在する余剰材料部分（図示せず）を端部に有している。増肉部の成形にあたり，可動工具２３を矢印Ｚ方向に変位させることにより，せん断エッジを余剰材料部分に食い込ませて材料をせん断すると同時に，材料が流動して工具２３の凹部内まで押し込まれるまで据え込みを行う。成形により仕上げられたウェブフラップは，半径方向外側に配置された増肉部１４を有する。すなわち，余剰材料部分を有するウェブフラップ１３が局所的にのみアップセット加工されるため，Ｚ方向に及ぼすべき成形力を相対的に低減できる利点が得られる。材料突部１４ａを溶接に先立って除去しておき，図示しないガイドディスクとの溶接に供するウェブフラップ１３の端面を平滑化しておく必要があることは，言うまでもない。
【００３６】
図８は，図５の実施形態の成形方法，すなわち増肉部１６を半径方向内側に配置したウェブフラップ１５の成形方法を示す。この成形方法においては，固定配置された二部構造の工具２４，２５内にウェブフラップ１５を受けて把持し，図面において下側に配置された工具２４には増肉部１６のための凹部が設けられている。可動工具２６には，せん断エッジ２６ａと凹部２６ｂが設けられている。増肉部の成形にあたり，前例におけると同様に，可動工具２６を矢印Ｚ方向に変位させる。端部側における余剰材料部分の材料は，工具２４，２５，２６の形状に応じて半径方向内側に流動する。工具２６における凹部２６ａに起因する材料突部は，引き続いて除去する。
【００３７】
上述した工具については，変更が可能である。その要点は，一方では，片側及び両側の如何を問わず，局所的なアップセット加工のみを端部に施して，成形に要する力を低減可能とすることである。他方では，固定配置された工具が１つ又は２つの精密加工された凹部により端部質量が等しい増肉部を形成することである。
【００３８】
図９は，ウェブ３１と，肉厚ｓのガイドディスク３２とを有する既知の遊星キャリヤ３０を示す半裁断面図である。ウェブ３１は放射状ウェブとして形成されており，その周縁部に３つ以上のウェブフラップ３１ａを備え，これらのウェブフラップ３１ａは軸線方向溶接継手によりガイドディスク３２に結合されている。
【００３９】
図９ａは，図９のＡ−Ａ面内においてウェブフラップ３１ａを，円弧状の開口部３２ａを有するガイドディスク３２方向に見た断面図である。ウェブフラップ３１ａは端部側で開口部３２ａ内に挿入され，軸線方向の溶接継手３３によりガイドディスク３２に結合されている。従来技術によるこのような結合態様は，図１及び図２に示す半径方向の溶接継手の代替的構成である。溶接継手３３の深さは，ガイドディスク３２の肉厚ｓに対応するものであり，したがって溶接継手３３の最大深さと，溶接継手３３を介して伝達可能な遊星キャリヤのトルク容量を限定するものである。
【００４０】
図１０及び図１０ａは，ウェブフラップ３５ａを有するウェブ３５と，肉厚ｓのガイドディスク３６とを備える本発明の遊星キャリヤ３４を示すものである。これら両部分は板材で構成され，溶接により互いに結合されている。ガイドディスク３６には円弧状の開口部３７が形成されており，この開口部３７はウェブフラップ３５ａの端部を挿入するためのものである。本発明においては，ガイドディスク３６の開口部３７の領域で半径方向内側及び半径方向外側が成形加工により増肉されている。したがって，ガイドディスク３６は，半径方向内側に配置された増肉部３８ａと，半径方向外側に配置された増肉部３８ｂとを有している。これにより，開口部３７の領域における肉厚がＳ>ｓまで増加する。ウェブフラップ３５ａは，ガイドディスク３６に対して開口部３７の領域で，軸線方向溶接継手３９によって接合技術的に結合している。軸線方向溶接継手３９は増肉部３８ｂにより最大深さＳを有し，この深さはガイドディスクの肉厚ｓよりも大である。それ故，軸線方向溶接継手３９は，より高いトルク伝達容量を有している。
【００４１】
図１０及び図１１ａは，図１０の遊星キャリヤ３４の溶接方法に関する変形例を示し，同一の構成要素は同一の符号で表わされている。本例において，軸線方向溶接継手４０は半径方向内側に配置され，換言すれば半径方向内側に配置した増肉部３８ａの領域内に位置している。本例においても，軸線方向溶接継手４０はガイドディスク３６の肉厚ｓよりも大きい肉厚Ｓを有する。
【００４２】
図１２及び図１２ａは，ウェブフラップ４３の端部を挿入する開口部４２を有し，片側を増肉させたガイドディスク４１の他の実施形態を示す。この実施形態は，回転軸線ａに関して開口部４２の半径方向外側に，ガイドディスク３６の肉厚ｓよりも大きい肉厚Ｓを有する増肉部４４を配置したものである。増肉部４４の領域に軸線方向溶接継手が配置され，その幅はやはりＳである。
【００４３】
図１３及び図１３ａは，図１２の実施形態の変形例を示す。本例は，開口部４７を有するガイドディスク４６において，半径方向内側に増肉部４８を配置したものである。ガイドディスク４６は，開口部４７に挿入したウェブフラップ５０に対して軸線方向溶接継手４９により結合されている。軸線方向溶接継手４９は，より大きな肉厚Ｓに対応する深さを有している。
【００４４】
図１４は，肉厚ｓのガイドディスク５１についての変形実施形態を示す。本例においても，ガイドディスク５１は開口部５２を有し，その開口部５２内にウェブフラップ５３の端部が挿入されている。開口部５２には両側に，すなわち半径方向内側及び半径方向外側に，それぞれ増肉部５４ａ，５４ｂが設けられている。これら増肉部の肉厚Ｓは，Ｓ>ｓである。軸線方向溶接継手５５がウェブフラップ５３をガイドディスク５１に結合している。増肉部５４ａ，５４ｂはガイドディスク５１の外側（図面における右側）に配置されている。したがって，遊星キャリヤの軸線方向（中心軸線ａ方向）に於ける占有容積の増加は僅かである。この実施形態は，図１２及び図１３について上述した実施例における同様に，増肉部を開口部５２の半径方向内側のみ，又は半径方向外側のみに配置されるように変更することが可能である。軸線方向溶接継手５２の位置に関しても同様である。
【００４５】
図１５は，増肉部４４を両側に設けた図１０の実施形態におけるガイドディスク３６を示す拡大図である。
【００４６】
図１５ａは，開口部３７を設けたガイドディスクを軸線方向から示すものである。
【００４７】
図１６及び図１６ａは，図１５のガイドディスク３６を製造するための事前工程としての成形加工により生じる，予備成形されたガイドディスク３６´を示す。その出発材料は，肉厚ｓを有する平坦なガイドディスクである。このガイドディスクを，互いに対向させて配置した２つの成形工具により予備成形し，片側に凹部３７´を形成すると共に他側に２つの突部３８ａ´，３８ｂ´を形成して，より大きな肉厚Ｓを得るものである。その後，引き続く工程により開口部３７を打ち抜き加工する。
【００４８】
図１７は，増肉部４４を片側に設けた図１２の実施形態におけるガイドディスク４１を示す拡大図である。
【００４９】
図１８及び図１８ａは，ガイドディスク４１を，予備成形されたガイドディスク４１´として製造するための成形方法を示す。肉厚ｓが一定の平坦なガイドディスクから，予備成形が行われて片側に凹部４２´が，他側に突部４４´が設けられたガイドディスク４１´を形成する。突部４４´の領域でガイドディスク４１´は，より大きな肉厚Ｓ>ｓを有する。
【００５０】
図１９及び図１９ａは，増肉部４８を半径方向内側に設けた図１３の実施形態における個別部品としてのガイドディスク４６を示す拡大図である。
【００５１】
図２０及び図２０ａは，成形プロセスの第１工程を経て予備成形されたガイドディスク４６´を示す。図１８の実施形態におけると同様に，第１工程では片側に凹部４７´が，他側に突部４８´が設けられる。突部４８´により肉厚は，Ｓ>ｓまで増加する。第２工程において，開口部４７を打ち抜き加工して，図１９に示すガイドディスク４６を得ることが可能である。
【００５２】
上記の各実施形態は，何れもウェブとガイドディスクとを備える溶接構造の遊星キャリヤについて記載したものである。しかしながら，本発明の範囲内において，遊星キャリヤが溶接部品の特定の実施形態に過ぎず，ウェブ及びガイドディスクがカップ状又はクラウン状板材及びディスク状板材の特定の実施形態に過ぎないことは，言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１，１´ 遊星歯車キャリヤ
２，２´ ウェブ
２ａ，２ａ´ ウェブフラップ
３，３´ ガイドディスク
４ 溶接継手
５ 溶接継手
１０ ウェブ
１１ ウェブフラップ
１２ 増肉部
１２ａ，１２ｂ 増肉部
１２ｃ 材料突部
１３ ウェブフラップ
１４ 増肉部
１４ａ 材料突部
１５ ウェブフラップ
１６ 増肉部
１６ａ 材料突部
１７ａ，１７ｂ 工具
１８ 工具
１８ａ，１８ｂ 工具半部
１９ａ，１９ｂ せん断エッジ
２０ 凹部
２１，２２ 工具
２３ 工具
２３ａ せん断エッジ
２３ｂ 凹部
２４，２５ 工具
２６ 工具
２６ａ せん断エッジ
２６ｂ 凹部
３０ 遊星キャリヤ
３１ ウェブ
３１ａ ウェブフラップ
３２ ガイドディスク
３２ａ 開口部
３３ 溶接継手
３４ 遊星キャリヤ
３５ ウェブ
３５ａ ウェブフラップ
３６ ガイドディスク
３７ 開口部
３８ａ，３８ａ´ 増肉部
３８ｂ，３８ｂ´ 増肉部
３９ 溶接継手
４０ 溶接継手
４１ 板材
４２ 開口部
４３ ウェブフラップ
４４，４４´ 増肉部
４５ 溶接継手
４６ ガイドディスク
４７ 開口部
４８，４８´ 増肉部
４９ 溶接継手
５０ ウェブフラップ
５１ ガイドディスク
５２ 開口部
５３ ウェブ
５４ａ，５４ｂ 増肉部
５５ 溶接継手
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの溶接継手（４，３３）により互いに結合された２つの板材（２，３，３１，３２）を備え，第１の板材（３２）がディスク状に，また，第２の板材（３１）がカップ状にそれぞれ形成され，両板材（２，３）の少なくとも一方が所定の肉厚（ｓ）を有する溶接部品において，両板材（２，３）の少なくとも一方（１１，１３，１５；３６，４１，４６，５１）が少なくとも１つの溶接継手（３９，４０，４５，４９，５５）の領域で増肉部（Ｓ>ｓ）を有することを特徴とする溶接部品。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，前記板材（１１，１３，１５；３６，４１，４６，５１）の成形加工により製造可能であることを特徴とする溶接部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接部品において，少なくとも１つの前記溶接継手が，半径方向の溶接継手であることを特徴とする溶接部品。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の溶接部品において少なくとも１つの前記溶接継手が，軸線方向の溶接継手であることを特徴とする溶接部品。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の溶接部品において，該溶接部品が変速機における遊星歯車キャリヤ（１０，３４）であり，前記第１のディスク状板材がガイドディスク（３６，４１，４６，５１）として，また，前記第２のカップ状板材がウェブ（１０，３５，４３，５０，５３）として，それぞれ形成されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項６】
請求項３，又は３及び５に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，カップ状の板材又はウェブ（１０，１３，１５）に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項７】
請求項４，又は４及び５に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，ディスク上の板材又はガイドディスク（３６，４１，４６，５１）に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項８】
請求項７に記載の溶接部品において，前記ガイドディスク（３６，４１，４６，５１）が，ウェブフラップ又はウェブ端部（３５ａ，４３，５０，５３）を係合させるべく周方向に分散配置した開口部（３７，４２，４７，５２）を備え，前記増肉部（Ｓ）が，前記開口部（３７，４２，４７，５２）の領域内に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項９】
請求項８に記載の溶接部品において，少なくとも１つの前記軸線方向溶接継手（３９，４０，４５，４９，５５）が，前記開口部（３７，４２，４７，５２）の領域内に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項１０】
請求項１，２，３，５又は６に記載の溶接部品の製造方法であって，
・余剰材料部分を有する第２のカップ状板材又はウェブ（１１，１３，１５）を準備し，
・該余剰材料部分に軸線方向における予備せん断加工及びアップセット加工を施し，
・前記増肉部（Ｓ）に成形する，
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造方法であって，前記余剰材料部分に，一方の外側領域又は両外側領域で，部分的にアップセット加工を施すことを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の製造方法であって，成形加工後に残留する材料突部を除去することを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
請求項１０，１１又は１２に記載の製造方法を実施するための装置であって，端面側に凹部（２０，２３ｂ，２６ｂ）を有する第１の，軸線方向に調整可能な工具を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって，前記凹部（２０，２３ｂ，２６ｂ）により，その端面側において少なくとも１つのせん断エッジにより規定することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の装置であって，前記カップ状の板材又はウェブ（１１，１３，１５）を受けるように固定配置された第２の工具（１７ａ，１７ｂ，２１，２２，２４，２５）を備え，該第２の工具が，前記板材（１１，１３，１５）におけるアップセット加工すべき領域（１２，１４，１６）に対応する端部形状を有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１，２，４，５，７，８又は９に記載の構造部品の製造方法であって，
・肉厚（ｓ）が一定の第１のディスク状板材又はガイドディスク（３６，４１，４６）を準備し，
・該ディスク状板材を予備成形して前記増肉部（Ｓ）を成形し，
・前記開口部（３７，４２，４７，５２）を打ち抜き，
・両板材（３５，３６，４１，４３，４６，５０，５１，５３）を突き合わせて軸線方向の溶接継手を形成する，
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１】
少なくとも１つの溶接継手（４，３３）により互いに結合された２つの板材（２，３，３１，３２）を備え，第１の板材（３２）がディスク状に，また，第２の板材（３１）がカップ状にそれぞれ形成され，両板材（２，３）の少なくとも一方が所定の肉厚（ｓ）を有する溶接部品において，両板材（２，３）の少なくとも一方（１１，１３，１５；３６，４１，４６，５１）が少なくとも１つの溶接継手（３９，４０，４５，４９，５５）の領域で増肉部（Ｓ>ｓ）を有することを特徴とする溶接部品。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，前記板材（１１，１３，１５；３６，４１，４６，５１）の成形加工により製造可能であることを特徴とする溶接部品。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接部品において，少なくとも１つの前記溶接継手が，半径方向の溶接継手であることを特徴とする溶接部品。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の溶接部品において少なくとも１つの前記溶接継手が，軸線方向の溶接継手であることを特徴とする溶接部品。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の溶接部品において，該溶接部品が変速機における遊星歯車キャリヤ（１０，３４）であり，前記第１のディスク状板材がガイドディスク（３６，４１，４６，５１）として，また，前記第２のカップ状板材がウェブ（１０，３５，４３，５０，５３）として，それぞれ形成されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項６】
請求項３，又は３及び５に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，カップ状の板材又はウェブ（１０，１３，１５）に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項７】
請求項４，又は４及び５に記載の溶接部品において，前記増肉部（Ｓ）が，ディスク上の板材又はガイドディスク（３６，４１，４６，５１）に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項８】
請求項７に記載の溶接部品において，前記ガイドディスク（３６，４１，４６，５１）が，ウェブフラップ又はウェブ端部（３５ａ，４３，５０，５３）を係合させるべく周方向に分散配置した開口部（３７，４２，４７，５２）を備え，前記増肉部（Ｓ）が，前記開口部（３７，４２，４７，５２）の領域内に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項９】
請求項８に記載の溶接部品において，少なくとも１つの前記軸線方向溶接継手（３９，４０，４５，４９，５５）が，前記開口部（３７，４２，４７，５２）の領域内に配置されていることを特徴とする溶接部品。
【請求項１０】
請求項１，２，３，５又は６に記載の溶接部品の製造方法であって，
・余剰材料部分を有する第２のカップ状板材又はウェブ（１１，１３，１５）を準備し，
・該余剰材料部分に軸線方向における予備せん断加工及びアップセット加工を施し，
・前記増肉部（Ｓ）に成形する，
ことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造方法であって，前記余剰材料部分に，一方の外側領域又は両外側領域で，部分的にアップセット加工を施すことを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の製造方法であって，成形加工後に残留する材料突部を除去することを特徴とする製造方法。
【請求項１３】
請求項１０，１１又は１２に記載の製造方法を実施するための装置であって，端面側に凹部（２０，２３ｂ，２６ｂ）を有する第１の，軸線方向に調整可能な工具を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって，前記凹部（２０，２３ｂ，２６ｂ）により，その端面側において少なくとも１つのせん断エッジにより規定することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の装置であって，前記カップ状の板材又はウェブ（１１，１３，１５）を受けるように固定配置された第２の工具（１７ａ，１７ｂ，２１，２２，２４，２５）を備え，該第２の工具が，前記板材（１１，１３，１５）におけるアップセット加工すべき領域（１２，１４，１６）に対応する端部形状を有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１，２，４，５，７，８又は９に記載の構造部品の製造方法であって，
・肉厚（ｓ）が一定の第１のディスク状板材又はガイドディスク（３６，４１，４６）を準備し，
・該ディスク状板材を予備成形して前記増肉部（Ｓ）を成形し，
・前記開口部（３７，４２，４７，５２）を打ち抜き，
・両板材（３５，３６，４１，４３，４６，５０，５１，５３）を突き合わせて軸線方向の溶接継手を形成する，
ことを特徴とする製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図９ａ】
【図１０】
【図１０ａ】
【図１１】
【図１１ａ】
【図１２】
【図１２ａ】
【図１３】
【図１３ａ】
【図１４】
【図１５】
【図１５ａ】
【図１６】
【図１６ａ】
【図１７】
【図１７ａ】
【図１８】
【図１８ａ】
【図１９】
【図１９ａ】
【図２０】
【図２０ａ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図９ａ】
【図１０】
【図１０ａ】
【図１１】
【図１１ａ】
【図１２】
【図１２ａ】
【図１３】
【図１３ａ】
【図１４】
【図１５】
【図１５ａ】
【図１６】
【図１６ａ】
【図１７】
【図１７ａ】
【図１８】
【図１８ａ】
【図１９】
【図１９ａ】
【図２０】
【図２０ａ】
【公表番号】特表２０１２−５３０８８０（Ｐ２０１２−５３０８８０Ａ）
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１５４１８（Ｐ２０１２−５１５４１８）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７５９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４９４７２
【国際公開日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（５０００４５１２１）ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト (312)
【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５７５９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４９４７２
【国際公開日】平成２２年１２月２９日（２０１０．１２．２９）
【出願人】（５０００４５１２１）ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト (312)
【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ
【Ｆターム（参考）】
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