DE112015003872T5

DE112015003872T5 - Sinterverlötete Komponente

Info

Publication number: DE112015003872T5
Application number: DE112015003872.8T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Hirono; Reiko Okuno
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US20170252844A1; JP6598785B2; US10603732B2; CN106604799B; WO2016031500A1; JPWO2016031500A1; CN106604799A; MX2017002149A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Überlauf von Hartlötmaterial einer jeden Verbindung einer sinterverlöteten Komponente, wie z. B. eines Planetenträgers, effektiv zu unterdrücken, die durch Hartlöten mehrerer Elemente erhalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine sinterverlötete Komponente bereitgestellt, die durch Zusammenfügen und Verbinden eines ersten Elements mit einer ersten Verbindungsfläche und eines zweiten Elements mit einer zweiten Verbindungsfläche zueinander erhalten wird. Zwischen der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche ist Hartlötmaterial vorgesehen. Die erste Verbindungsfläche weist eine erste Ausnehmung auf, wobei die erste Ausnehmung eine Innenumfangswand und eine Bodenfläche aufweist. Die Innenumfangswand erstreckt sich entlang und auf einer Innenseite einer Profillinie der ersten Verbindungsfläche.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine sinterverlötete Komponente, die durch Hartlöten mehrerer Elemente erhalten wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine sinterverlötete Komponente, bei der Maßnahmen getroffen werden, die wirksam den Überlauf von Hartlötmaterial einer jeden Verbindung zwischen den Elementen verhindern.
Stand der Technik
Sinterverlötete Komponenten, die durch Hartlöten mehrerer Elemente erhalten werden, umfassen Planetenträger, die in Getrieben von Kraftfahrzeugen enthalten sind.
Planetenträger, die in vielen Fällen eingesetzt werden, werden durch Pulvermetallurgie hergestellt. Gesinterte Planetenträger, die durch Pulvermetallurgie hergestellt werden, umfassen jeweils ein Element mit mehreren Säulen, die sich von einer Stirnfläche desselben erstrecken, und ein Anschlusselement, das mit den Spitzen der Säulen zusammenpasst, wobei die beiden Elemente an entsprechenden zusammenpassenden Flächen miteinander verbunden und verlötet sind.
Eine beispielhaftes Verfahren, das ein bei der Herstellung derartiger Bauteile durchgeführtes Hartlöten betrifft, wird in der PTL 1 vorgeschlagen, bei dem radial verlaufende Führungsnuten in einer Verbindungsfläche vorgesehen sind, sodass geschmolzenes Hartlötmaterial schnell über die gesamte Verbindungsfläche verteilt wird.
Ein weiteres Verfahren wird in der PTL 2 vorgeschlagen, bei dem Verbindungsflächen jeweils eine Ausnehmung und einen Vorsprung aufweisen, die zusammengefügt werden können, wobei die Menge an Hartlötmaterial, die zwischen den Verbindungsflächen vorgesehen ist, durch Einstellen der Tiefe der Ausnehmung und der Höhe des Vorsprungs reguliert wird.
Zitationsliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2001-138041
PTL 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2002-79372

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im Nachfolgenden wird für den Fall, bei dem zwei Elemente miteinander verbunden werden, während Hartlötmaterial in den Spalt zwischen deren jeweiligen zusammenpassenden Oberflächen zugeführt wird, das Austreten des Hartlötmaterials aus der Verbindung diskutiert.
Der Überlauf von Hartlötmaterial wird durch mehrere Faktoren verursacht. Gängige Maßnahmen gegen einen möglichen Überlauf sind nicht wirklich befriedigend.
Es treten unvermeidliche Schwankungen in einigen Faktoren auf, wie beispielsweise die Menge an zugeführtem Hartlötmaterial, die Temperaturen in verschiedenen Bereichen der Verbindungsfläche während des Hartlötens und die Strömungswiderstände, die auf das geschmolzene Hartlötmaterial, das entlang verschiedener Bereiche der Verbindungsfläche fließt, aufgebracht werden. Solche Schwankungen erzeugen eine Änderung des Flusses des Lötmaterials zwischen den verschiedenen Bereichen der Verbindungsfläche.
Wenn die Elemente, die hartverlötet werden sollen, zu diesem Zweck Sinterkomponenten oder Pulverpresskörper sind, können zudem Faktoren, wie eine Änderung der Dichte zwischen verschiedenen Bereichen der Verbindungsfläche, den Fluss des Lötmaterials verändern.
In der in der PTL 1 offenbarten Konfiguration verhindern die obigen Faktoren, dass das geschmolzene Hartlötmaterial gleichmäßig über die gesamte Verbindungsfläche fließt, und das geschmolzene Hartlötmaterial sammelt sich in einigen Bereichen an, in denen das Füllmaterial leicht fließen kann. Folglich kann in den Bereichen, in denen sich das Hartlötmaterial ansammelt, die zur Überlaufvermeidung benötigte Kraft, die durch die Oberflächenspannung, die auf das Hartlötmaterial auf der Außenkante der Verbindungsfläche ausgeübt wird, der Kraft, die durch das überlaufende Hartlötmaterial ausgeübt wird, nicht entgegenwirken, sodass es wahrscheinlich ist, dass das Hartlötmaterial schließlich in einigen Bereichen aus der Verbindungsfläche nach außen austritt.
Tritt ein solcher Überlauf beispielsweise in einem Planetenträger auf, können je nachdem, wo der Überlauf auftritt, Probleme, wie etwa eine Behinderung eines in dem Träger enthaltenen Antriebsrads durch den überfließenden Teil des Hartlötmaterials, auftreten.
Die bekannten Maßnahmen können das Problem des Überlaufs nicht vollständig lösen. Daher werden im Falle von gesinterten Planetenträgern, die jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Elementen gebildet sind, alle Produkte nach dem Hartlöten einer Inspektion unterzogen.
Dann wird nach Möglichkeit bei allen Produkte, die einen Überlauf aufweisen, das übergelaufene Hartlötmaterial entfernt. Alle Produkte, bei denen das übergelaufene Hartlötmaterial nicht entfernt werden kann, werden als defekte Produkte entsorgt. Eine solche Maßnahme wird jedoch im Hinblick auf die Produktivität und die Produktkosten nicht bevorzugt.
Im Hinblick auf das Vorstehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Überlauf von Hartlötmaterial einer jeden Verbindung einer sinterverlötenden Komponente, wie z. B. einem Planetenträger, effektiv zu unterdrücken, die durch Hartlöten mehrerer Elemente erhalten wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine sinterverlötete Komponente bereitgestellt, die durch Zusammenfügen und Verbinden eines ersten Elements mit einer ersten Verbindungsfläche und eines zweiten Elements mit einer zweiten Verbindungsfläche erhalten wird. Zwischen der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche ist ein Hartlötmaterial vorgesehen. Die erste Verbindungsfläche weist eine erste Ausnehmung auf, wobei die erste Ausnehmung eine Innenumfangswand und eine Bodenfläche aufweist. Die Innenumfangswand erstreckt sich entlang und auf einer Innenseite einer Profillinie der ersten Verbindungsfläche.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Überlaufen des Lötmaterials von der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung nach außen effektiv unterdrückt, wodurch eine sinterverlötete Komponente ohne Überlauf von Hartlötmaterial oder eine Hartlötkomponente mit nur geringem Überlauf, der die Produktfunktion nicht beeinträchtigt, bereitgestellt.
Daher kann auf die nach dem Hartlöten durchgeführte Überprüfung aller Produkte und auf die Entfernung von übergelaufenem Hartlötmaterial verzichtet werden, und daher kann die Produktivität verbessert werden. Da darüber hinaus die Anzahl der defekten Produkte verringert wird, wird eine Kostensenkung erreicht. Ferner kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element stabilisiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Vorderansicht einer sinterverlöteten Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten sinterverlöteten Komponente.
3 zeigt eine Stirnseitenansicht auf einer Verbindungsseite eines ersten Elements der in 1 dargestellten sinterverlöteten Komponente.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der 3.
5 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Verbindungsfläche, die in 3 dargestellt ist.
6 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie X-X, die in 1 dargestellt ist.
7 zeigt eine weitere vergrößerte Schnittansicht einer in 6 dargestellten Verbindung.
8 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Verbindungsfläche und eines Teils einer Ausnehmung.
9 zeigt eine Stirnseitenansicht, die eine Modifikation von Vorsprüngen zum Regulieren des geschmolzenen Hartlötmaterialstroms darstellt, die in einer Ausnehmung vorgesehen sind.
10 zeigt eine Schnittansicht einer bekannten sinterverlöteten Komponente und veranschaulicht als Beispiel einen Zustand, bei dem Hartlötmaterial ausgetreten ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
[Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung]
Eine sinterverlötete Komponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch Zusammenfügen und Verbinden eines ersten Elements mit einer ersten Verbindungsfläche und eines zweiten Elements mit einer zweiten Verbindungsfläche miteinander erhalten. Zwischen der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche ist Hartlötmaterial vorgesehen. Die erste Verbindungsfläche weist eine erste Ausnehmung mit einer Innenumfangswand und einer Bodenfläche auf. Die Innenumfangswand erstreckt sich entlang und auf der Innenseite der Profillinie der ersten Verbindungsfläche.
Hier bezieht sich das erste Element auf ein Element, das während des Hartlötens auf der unteren Seite positioniert ist, und das zweite Element bezieht sich auf ein Element, das während des Hartlötens auf dem ersten Element angeordnet ist.
Bei der sinterverlöteten Komponente, die wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, wird erwärmtes und geschmolzenes Hartlötmaterial durch Kapillarwirkung in den Spalt zwischen der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche eingebracht.
In diesem Schritt staut sich das geschmolzene Hartlötmaterial aufgrund der Innenumfangswand der ersten Ausnehmung, die in der ersten Verbindungsfläche vorgesehen ist, und läuft nicht sofort über die Innenumfangswand.
Das geschmolzene Hartlötmaterial, das durch die Innenumfangswand der ersten Ausnehmung gestaut wird, strömt weiter entlang der Innenumfangswand, bis die Ausnehmung mit dem geschmolzenen Hartlötmaterial gefüllt ist. Ist die Ausnehmung voll, beginnt das geschmolzene Hartlötmaterial überzulaufen.
Da das geschmolzene Hartlötmaterial durch die als Damm dienende Innenumfangswand der ersten Ausnehmung gestaut und, wie oben beschrieben, in der Ausnehmung gehalten wird, bis die erste Ausnehmung voll ist, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass das geschmolzene Hartlötmaterial nur in bestimmte Richtungen fließt.
Zusätzlich wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das geschmolzene Hartlötmaterial beginnt, aus der Ausnehmung überzulaufen, die Menge an Hartlötmaterial, das auf der Zufuhrseite verbleibt, verringert und die Strömungsenergie des geschmolzenen Hartlots wird kleiner als in einem Fall, in dem keine erste Ausnehmung vorgesehen ist. Ein solches Verhalten ist ein wirksamer Faktor, um ein Überlaufen von Hartlötmaterial aus der Verbindung wirksam zu unterdrücken.
Die Ausnehmung der sinterverlöteten Komponente, die wie zuvor beschrieben aufgebaute ist, weist vorzugsweise eine Tiefe von 0,03 mm bis 0,08 mm auf.
Weist die erste Ausnehmung eine Tiefe von 0,03 mm oder mehr auf, wird der Effekt durch die Bildung der ersten Ausnehmung (die Regulierung des Flusses des Hartlötmaterials durch die Innenumfangswand) zufriedenstellend realisiert. Weist die erste Ausnehmung eine Tiefe von 0,08 mm oder weniger auf, kann die Menge an Hartlötmaterialabfall reduziert werden. Weist die erste Ausnehmung eine Tiefe von etwa 0,08 mm oder weniger auf, tritt keine nennenswerte Verringerung der Verbindungsfestigkeit (eine Kraft, die die Verbindungsflächen voneinander trennt) auf. Daher kann die Verbindungsfestigkeit, die die erforderliche Stärke aufweist, stabil gehalten werden.
Vorzugsweise erstreckt sich die Innenumfangswand der ersten Ausnehmung entlang der Profillinie der ersten Verbindungsfläche, so dass Abstände von verschiedenen Punkten der Profillinie nicht stark variieren.
Ist die Abweichung in dem Abstand klein, wird der Widerstand, der auf das geschmolzene Hartlötmaterial aufgebracht wird, das sich zu den Außenumfängen der Verbindungsfläche bewegt, ausgeglichen und die lokale Konzentration der Bewegungsenergie wird unterdrückt. Daher wird der Effekt der Unterdrückung des Überlaufens weiter stabilisiert.
Vorzugsweise weist die Innenumfangswand eine ähnliche Form wie die Profillinie der ersten Verbindungsfläche auf.
Weisen beide ähnliche Formen auf, wird eine Änderung im Abstand zwischen der Innenumfangswand und der Profillinie der ersten Verbindungsfläche nicht groß.
Vorzugsweise weist die Bodenfläche der Ausnehmung einen Vorsprung auf, der die Strömung des geschmolzenen Hartlötmaterials reguliert.
Abhängig von der Form der Verbindungsfläche können die Bewegungslänge des Hartlötmaterials und der Widerstand, der auf das sich bewegende Hartlötmaterial aufgebracht wird, variieren, während sich das Hartlötmaterial über die Verbindungsfläche ausbreitet, oder das Hartlötmaterial kann sich an einigen Punkten auf der Verbindungsfläche ansammeln (stagnieren). Wird der obige Vorsprung vorgesehen, können derartige Schwankungen in der Bewegungslänge und in dem Widerstand gegen die Bewegung verringert werden, wodurch das geschmolzene Hartlötmaterial sich schnell und gleichmäßig über die gesamte Verbindungsfläche ausbreiten kann. Der Vorsprung hat eine Höhe, die gleich oder kleiner als die Tiefe der ersten Ausnehmung ist.
Wird die Komponente mit der ersten Ausnehmung durch Formung gebildet, ist der Neigungswinkel der Innenumfangswand in Bezug auf die erste Verbindungsfläche vorzugsweise auf etwa 30° bis 60° (ein Neigungswinkel in Bezug auf eine Linie senkrecht zur Verbindungsfläche = 60° bis 30°) festgelegt.
Ist der Neigungswinkel zu klein, verringert sich der Effekt der ersten Ausnehmung (der Effekt des Verhinderns des Überlaufens von geschmolzenem Hartlötmaterial durch die Innenumfangswand). Im Gegensatz dazu wird, wenn der Neigungswinkel zu groß ist, die Lösen der Form (die Entfernbarkeit der Form) verringert. Ist das erste Element ein Pulverpresskörper, tritt ein Problem dahingehend auf, dass sich beispielsweise die Oberfläche der Innenumfangswand der ersten Ausnehmung, die in dem Presskörper vorgesehen ist, ablösen kann.
Weist darüber hinaus das zweite Element Säulen auf einer Seite davon auf und sind die Spitzen der Säulen zusammengefügt und mit dem ersten Element verlötet, kann eine weitere bevorzugte Ausführungsform realisiert werden, bei der das erste Element zweite Ausnehmungen aufweist, die die Säulen des zweiten Elements aufnehmen. Die Bodenfläche jeder der zweiten Ausnehmungen bildet eine Verbindungsfläche mit der ersten Ausnehmung. Ferner ist die Profillinie der Verbindungsfläche um einen gewissen Abstand von den Kanten der zweiten Ausnehmungen beabstandet.
Bei einer solchen Konfiguration wird ein Spalt zwischen jeder der Säulen des zweiten Elements und der Kante einer entsprechenden der zweiten Ausnehmungen erzeugt. Daher verbleibt selbst dann, wenn das Hartlötmaterial aus der Verbindung fließen sollte, das überfließende Hartlötmaterial in dem Spalt, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass es in Bereiche fließt, in denen das Hartlötmaterial die Produktqualität beeinträchtigen kann.
[Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung]
Im Nachfolgenden wird ein spezielles Beispiel der sinterverlötete Komponente gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und soll alle Modifikationen im Rahmen und Umfang der Ansprüche umfassen.
Eine in 1 dargestellte sinterverlötete Komponente A ist ein Planetenträger, der durch Löten eines ersten Elements 1 mit einem Schaftloch und eines zweiten Elements 10 mit einer Vielzahl von Säulen 11, die sich von einer Stirnfläche eines Basisabschnitts desselben zueinander erstrecken, erhalten wird. Das erste Element 1 und das zweite Element 10 sind jeweils ein gesintertes Element, das beim oder vor dem Hartlöten gesintert wird.
Das erste Element 1 weist zweite Ausnehmungen 2 auf (siehe 2 bis 7), die in einer Stirnfläche desselben vorgesehen und in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Ein Abschnitt der Bodenfläche jeder der zweiten Ausnehmungen 2 bildet eine erste Verbindungsfläche 3. Auf der Innenseite einer Profillinie 4 der ersten Verbindungsfläche 3 ist eine erste Ausnehmung 5 vorgesehen. Mehrere Durchflussregelvorsprünge 6, die den Fluss des geschmolzenen Hartlötmaterials regulieren, und ein Positionierungsvorsprung 7 sind in der ersten Ausnehmung 5 vorgesehen.
Die erste Ausnehmung 5 weist eine Innenumfangswand 5a auf, die sich entlang und auf der Innenseite der Profillinie 4 (siehe 4 und 5) der ersten Verbindungsfläche 3 erstreckt.
Die Innenumfangswand 5a erzeugt einen Höhenunterschied in der ersten Verbindungsfläche 3.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten sinterverlöteten Komponente A weist die erste Ausnehmung 5 eine Tiefe d (siehe 8) von 0,03 mm und die Innenumfangswand 5a einen Neigungswinkel θ (siehe 8) von 30° auf, gibt es einen Abstand L1 (siehe 4 und 5) von 0,5 mm von der ersten Ausnehmung 5 zu der Profillinie 4 der ersten Verbindungsfläche 3 und einen Abstand L2 (siehe 4 und 5) von 0,7 mm von der Profillinie 4 bis zum Rand jeder der zweiten Ausnehmungen 2, weisen die Durchflussregelvorsprünge 6 jeweils eine Höhe h (siehe 8) von 0,03 mm auf, und weisen die Durchflussregelvorsprünge 6 jeweils eine Breite w (siehe 4 und 5) von 1,0 mm auf. Der Positionierungsvorsprung 7 hat eine kegelstumpfförmige Form und ist größer als die Durchflussregelvorsprünge 6.
Die Abstände L1 und L2 sind jeweils ein Abstand in einer Richtung orthogonal zur Profillinie 4.
Der Positionierungsvorsprung 7 ist in eine Positionierungsausnehmung 13 (siehe 7) eingepasst, die in einer zweiten Verbindungsfläche 12 jeder der Säulen 11 vorgesehen ist.
Die Durchflussregelvorsprünge 6 sind lediglich bevorzugte Elemente. Der Positionierungsvorsprung 7 und die Positionierungsausnehmung 13 sind ebenfalls je nach Bedarf vorgesehen und nicht wesentlich. Das erste Element 1 und das zweite Element 10 können auch ohne den Positionierungsvorsprung 7 und die Positionierungsausnehmung 13 relativ zueinander positioniert werden. Beispielsweise können das erste Element 1 und das zweite Element 10 positioniert werden, indem ein Teil des Außenumfangs jeder der Säulen 11 in Kontakt mit der Kante einer entsprechenden der zweiten Ausnehmungen 2 gebracht wird.
Die Säulen 11 des zweiten Elements 10 der in den Zeichnungen dargestellten sinterverlöteten Komponente sind in derselben Anzahl wie die ersten Ausnehmungen 5 und in regelmäßigen Winkelabständen vorgesehen. Alternativ können die Säulen in unregelmäßigen Winkelabständen angeordnet sein. Während die Stirnflächen an den in den Zeichnungen dargestellten Spitzen der Säulen 11 dieselbe Form wie die ersten Verbindungsflächen 3 haben, können die Stirnflächen an den Spitzen der Säulen 11 eine andere Form als die ersten Verbindungsflächen 3 aufweisen. Die Stirnflächen an den Spitzen der Säulen 11 dienen als zweite Verbindungsflächen 12.
Das zweite Element 10 weist Hartlötmaterialaufnahmeräume 14 auf, die in den jeweiligen zweiten Verbindungsflächen 12 vorgesehen sind. Die Hartlötmaterialaufnahmeräume 14 sind in Bereichen vorgesehen, die mit den jeweiligen ersten Ausnehmungen 5 verbunden werden sollen und jeweils Hartlötmaterialchips 15 aufnehmen (siehe 6 und 7), die in diese gelegt werden.
Vorzugsweise weisen die Hartlötmaterialaufnahmeräume 14, wie in den Zeichnungen dargestellt, jeweils eine becherartige Form mit einer Bodenfläche auf, so dass der Rest, der darin nach dem Schmelzen des Hartlötmaterials zurückbleiben kann, nicht nach außen abgegeben wird.
Im Fall der sinterverlöteten Komponente A (einem gesinterten Planetenträger) gemäß der Ausführungsform wird das zweite Element 10 auf eine temporäre Halterung gelegt, wobei die zweiten Verbindungsflächen 12 davon nach oben gerichtet sind, und die Hartlötmaterialchips 15 werden in die jeweiligen Hartlötmaterialaufnahmeräume 14 eingesetzt.
Anschließend wird das erste Element 1 über die Spitzen der Säulen 11 gelegt, wobei die ersten Verbindungsflächen 3 an die jeweiligen zweiten Verbindungsflächen 12 angefügt werden. Der Stapel aus dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 10 wird umgedreht, sodass das erste Element 1 auf der unteren Seite positioniert ist. Dann wird der Stapel zum Löten in einen Ofen gelegt.
Bei der Herstellung der zuvor beschriebenen sinterverlöteten Komponente A werden die Lücken zwischen den ersten Verbindungsflächen 3 und den zweiten Verbindungsflächen 12 vollständig mit dem zugeführten Hartlötmaterial 15a gefüllt. Nach dem Aushärten des Hartlötmaterials 15a sind das erste Element 1 und das zweite Element 10 miteinander verbunden.
Aufgrund der Wirkung, die durch die ersten Ausnehmungen 5 bereitgestellt wird, tritt in der sinterverlöteten Komponente A, die wie zuvor beschrieben erhalten wird, kein oder im Wesentlichen kein Überlaufen von Hartlötmaterial aus den Verbindungen auf.
Der kürzeste Abstand L1 von der Innenumfangswand 5a jeder der ersten Ausnehmungen 5 der sinterverlöteten Komponente A zu der Profillinie 4 einer entsprechenden der ersten Verbindungsflächen 3 ist vorzugsweise auf etwa 0,5 mm einstellbar, wodurch ein Überlaufen des Hartlötmaterials noch besser verhindert werden kann. Beträgt der Abstand L1 0,5 mm oder mehr, werden die zweiten Verbindungsflächen 12 durch die jeweiligen ersten Verbindungsflächen 3 während des Hartlötens stabiler abgestützt.
Vorzugsweise sind die Durchflussregelvorsprünge 6 von der Innenumfangswand 5a einer entsprechenden der ersten Ausnehmungen 5, wie in 5 dargestellt, beabstandet, so dass die Durchflussregelvorsprünge 6 den Fluss von geschmolzenem Hartlötmaterial entlang der Innenumfangswand 5a nicht behindern.
Die Durchflussregelvorsprünge 6 können entweder längliche Vorsprünge sein, wie in 4 und 5 dargestellt, oder verteilte punktartige Vorsprünge, wie in 9 dargestellt, sein. Vorzugsweise weisen die Durchflussregelvorsprünge 6 jeweils eine Form auf, die keinen Zusammenschluss von Hartlötmaterial in der ersten Ausnehmung 5 erzeugt, so dass sich der Strom des geschmolzenen Hartlötmaterials nicht lokal sammelt. Das Vorsehen von Inseln als Durchgänge für geschmolzenes Hartlötmaterial zwischen den Vorsprüngen (so dass jeder der Vorsprünge nicht zu lang wird) trägt auch dazu bei, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass ein Zusammenschluss von Hartlötmaterial erzeugt wird.
Bei der sinterverlöteten Komponente A gemäß der Ausführungsform sind die ersten Ausnehmungen 5 in den jeweiligen ersten Verbindungsflächen 3 vorgesehen. Eine Verhinderung des Überlaufs kann auch in dem Fall erzielt werden, in dem das erste Element Säulen an den Spitzen aufweist, an denen die ersten Verbindungsflächen 3 mit den ersten Ausnehmungen 5 vorgesehen sind.
Bei einer solchen Ausführungsform wird das Element, das Säulen aufweist, als das erste Element angesehen, und das Element, das keine Säulen aufweist, wird als das zweite Element angesehen. Das Element mit den Säulen (das erste Element in dieser Ausführungsform) ist auf der unteren Seite positioniert, wobei die Spitzen der Säulen nach oben zeigen, und das Element ohne Säulen (das zweite Element in dieser Ausführungsform) ist über den Spitzen der Säulen angeordnet. In diesem Zustand wird das Hartlöten durchgeführt. Folglich wird das Überlaufen von Hartlötmaterial aus den Verbindungsflächen durch die Wirkung verhindert, die durch die ersten Ausnehmungen 5, die in den ersten Verbindungsflächen 3 an den Spitzen der Säulen vorgesehen sind, bereitgestellt wird.
Bei dieser Ausführungsform sind die Hartlötmaterialaufnahmeräume 14 in dem zweiten Element ohne Säulen vorgesehen. Die Hartlötmaterialaufnahmeräume 14, die in dem zweiten Element ohne Säulen gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen sind, können anstelle von becherförmigen Löchern Durchgangslöcher sein.
Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf gesinterte Komponenten beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf Komponenten, wie beispielsweise eine Komponente, die durch maschinelles Bearbeiten eines Ingot-Metalls erhalten wird, eine geschmiedete Komponenten und eine gegossene Komponente, oder auf andere Komponenten außer Planetenträger anwendbar.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Komponente anwendbar, die mehr als zwei Elemente enthält, die zusätzlich zu den ersten und zweiten Elementen ein drittes Element umfasst, die miteinander verlötet sind.
BEISPIELE
Es wurden gesinterte Planetenträger mit jeweils einem Außendurchmesser ϕ von 150 mm und einem Innendurchmesser ϕ von 30 mm und durch Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements, das vier Säulen (Brücken) aufweist, experimentell hergestellt.
Die Versuchsprodukte umfassten zwei Arten: solche mit ersten Ausnehmungen, die in den Verbindungsflächen des ersten Elements (Produkte mit Ausnehmung) vorgesehen sind, und solche, die keine ersten Ausnehmungen (Produkte ohne Ausnehmung) aufweisen.
Die Abmessungen jeder der ersten Ausnehmungen des ersten Elements, d. h. die in 8 dargestellte Tiefe d, die in den 4 und 5 dargestellten Abstände L1 und L2, die Höhe h der Vorsprünge, die in der ersten Ausnehmung vorgesehen sind und den in 8 dargestellten Fluss des geschmolzenen Hartlötmaterials regulieren, und die Breite w der Durchflussregelvorsprünge, die in den 4 und 5 dargestellt sind, wurden auf die jeweiligen Werte eingestellt, die in der ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen angegeben sind.
Die Verbindungsfestigkeit (die Zugfestigkeit) am verlöteten Teil zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element eines jeden Planetenträgers der zwei obigen Arten wurde mit einem handelsüblichen Spannungsprüfgerät gemessen.
Die nachstehende Tabelle 1 fasst die Standardabweichung σ der Verbindungsfestigkeit (die Zugfestigkeit) von dreißig Proben zusammen, die für jede der zwei Produktarten berechnet wurde. Tabelle 1 zeigt, dass eine Änderung in der Verbindungsfestigkeit der Produkte mit Ausnehmung bemerkenswert gering ist. Eine derartig kleine Schwankung wird der Beseitigung des Überlaufs von Hartlötmaterial zugeschrieben. [Tabelle 1] Messungen der Verbindungsfestigkeit (Zugfestigkeit) (Anzahl der Proben: 30)

Produkte ohne Ausnehmung Produkte mit Ausnehmung

σ 12,22 kN 4,40 kN
Im Hinblick auf die Stabilisierung der Qualität einer Komponente, die durch das Hartlöten mehrerer Elementen aneinander erhalten wird, ist es wichtig, dass eine Änderung der Verbindungsfestigkeit an den Verbindungen zwischen diesen Elementen gering ist. Gemäß den Ergebnissen des in Tabelle 1 zusammengefassten Experiments betrug der Schwankungsbereich in dem Fall, in dem die ersten Verbindungsflächen die ersten Ausnehmungen aufwiesen, etwa 1/3 von dem Fall, bei dem keine ersten Ausnehmungen vorgesehen waren.
In dem obigen Experiment wurde ein gewisser Überlauf von Hartlötmaterial aus den Verbindungen in den Produkten ohne Ausnehmung beobachtet, während kein Überlauf von Hartlötmaterial in einer der dreißig Produktproben mit Ausnehmung visuell beobachtet wurde.
Obwohl ein weiterer Nachweis erforderlich ist, der bestätigt, dass der Inspektionsschritt aller Produkte auslassen werden kann, wird im hohen Maße angenommen, dass die vorliegende Erfindung ein wirksames Mittel ist, um auf den Inspektionsschritt aller Produkte verzichten zu können.
Bezugszeichenliste

A: Sinterverlötete Komponente
1: Erstes Element
2: Zweite Ausnehmung
3: Erste Verbindungsfläche
4: Profillinie
5: Erste Ausnehmung
5a: Innenumfangswand
5b: Bodenfläche
6: Durchflussregelvorsprung
7: Positionierungsvorsprung
10: Zweites Element
11: Säule
12: Zweite Verbindungsfläche
13: Positionierungsausnehmung
14: Hartlötmaterialaufnahmeraum
15: Lötmittelchip
15a: Hartlötmaterial im Spalt zwischen den Verbindungsflächen
D: Tiefe der ersten Ausnehmung 5
L1: Abstand von der ersten Ausnehmung 5 zur Profillinie 4 der ersten Verbindungsfläche 3
L2: Abstand von der Profillinie 4 zur Kante der zweiten Ausnehmung 2
H: Höhe des Durchflussregelvorsprungs 6
W: Breite des Durchflussregelvorsprungs 6

Claims

Sinterverlötete Komponente, die durch Zusammenfügen und Verbinden eines ersten Elements mit einer ersten Verbindungsfläche und eines zweiten Elements mit einer zweiten Verbindungsfläche erhalten wird, wobei zwischen der ersten Verbindungsfläche und der zweiten Verbindungsfläche Hartlötmaterial vorgesehen ist, wobei die erste Verbindungsfläche eine erste Ausnehmung aufweist, wobei die erste Ausnehmung eine Innenumfangswand und eine Bodenfläche aufweist, und wobei sich die Innenumfangswand entlang und auf einer Innenseite einer Profillinie der ersten Verbindungsfläche erstreckt.
Sinterverlötete Komponente nach Anspruch 1, wobei die erste Ausnehmung eine Tiefe von 0,03 mm bis 0,08 mm aufweist.
Sinterverlötete Komponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Innenumfangswand entlang der Profillinie der ersten Verbindungsfläche erstreckt, so dass sich Abstände von verschiedenen Punkten der Profillinie weitgehend nicht ändern.
Sinterverlötete Komponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenumfangswand eine ähnliche Form wie die Profillinie der ersten Verbindungsfläche aufweist.
Sinterverlötete Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bodenfläche einen Durchflussregelvorsprung aufweist.
Sinterverlötete Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Element und das zweite Element jeweils ein Presskörper sind, und die Innenumfangswand einen Neigungswinkel von 30° bis 60° gegenüber der ersten Verbindungsfläche aufweist.
Sinterverlötete Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element und das zweite Element jeweils ein Sinterelement sind, und die sinterverlötete Komponente mehrere Säulen umfasst, die sich von einer Stirnfläche des zweiten Elements erstrecken und die jeweils die zweite Verbindungsfläche an einer Spitze aufweisen, und das erste Element und das zweite Element miteinander verlötet sind und einen Planetenträger bilden.
Sinterverlötete Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element und das zweite Element jeweils ein Sinterelement sind, und die sinterverlötete Komponente mehrere Säulen umfasst, die sich von einer Stirnfläche des ersten Elements erstrecken und die jeweils die erste Verbindungsfläche an einer Spitze aufweisen, und das erste Element und das zweite Element miteinander verlötet sind und einen Planetenträger bilden.