JP2006326616A - 鑞付け部品とその部品の鑞付け接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１部材と第２部材を鑞付けして一体化する部品の信頼性確保と生産性向上のために、余剰鑞材が接合面の端から側面に溢れ出して側面を伝って流れ落ちる現象を、接合面に溝を設けずに防止できるようにすることを課題としている。
【解決手段】鑞付けして作る焼結部品１０を、上下に重ねて接合面１１ｂ、１２ｂを鑞付けする第１部材１１と第２部材１２を有し、凹部１７が接合面１１ｂ、１２ｂの縁に沿って接合面と交差した側面１１ａ、１２ａに形成され、その凹部１７が接合面１１ｂ、１２ｂと略平行な平面の下面１７ａを有し、その下面１７ａが少なくとも第１部材１１に設けられている構造にして鑞付け時の余剰鑞材を凹部１７に取り込んで保持するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、第１部材と第２部材を鑞付けして一体化する部品と、その部品の鑞付けを、接合面の縁からの鑞材の垂れ落ち(側面を伝う流れ落ち)を発生させずに行える鑞付け接合方法に関する。

粉末成形体を焼き固めて製造される焼結部品は、形状が複雑になると一体成形が難しくなる。そこで、部品を複数の部材に分けて成形し、分割部材を本焼結と同時に、或いは焼結後に鑞付けして目的の製品に仕上げる方法が採られる。この方法は、例えば、自動車の自動変速機に使用されるプラネタリキャリアなどの製造に利用されている。

その焼結プラネタリキャリアの一例を図５に示す。このプラネタリキャリア２０は、第１部材２１と第２部材２２の２者によって構成されたものであって、対向一対の側板２３、２４と、周方向に一定の間隔をあけて配置した複数本(通常３本)の柱状ブリッジ２５を有している。側板２３は中心に孔をあけた円板である。その側板２３の内面に軸方向に延び出す柱状のブリッジ２５を一体に形成したものを第１部材２１となしている。また、側板２４は側板２３と同じ孔あき円板にし、これを第２部材２２となしている。この第２部材２２の内面に第１部材２１のブリッジ２５の先端を突き合わせ、その突合せ面（接合面）を鑞付けして図示のプラネタリキャリア２０を完成させる。

例示のプラネタリキャリア２０は、図６に示すように、第１部材２１をブリッジ２５の先端を上に向けて下側に配置し、その上に第２部材２２を位置決めして重ねる。また、第２部材２２の接合面設置部に設けた孔２６に鑞材のペレットＰを挿入する。この後、これを加熱炉に導入し、所定の温度に加熱する。その加熱によって鑞材のペレットＰが溶融し、溶けた鑞材が第１部材２１と第２部材２２の接合面間に浸透して第１部材２１と第２部材２２の鑞付けがなされる。

ここで、上記のような鑞付けにおいては、鑞材の使用量が多過ぎたり、加熱炉の雰囲気が変化して鑞材が溶け過ぎたりすると、接合面間に浸透した鑞材が接合面の端から溢れ出す。その溢れ出しは避けたい現象であるが、鑞材が少な過ぎると目標通りの接合面積が確保されず、接合強度が不十分になるので、鑞材の使用量は必然的に多めに設定することになり、従って、この溢れ出しは不可避の現象と考える必要がある。

この溢れ出しの問題に対して、下記特許文献１は、接合クリアランスを適切化するのと併せて、接合面の外部に流れ出た余剰鑞材を溜め込む溝を接合面の周縁に設けることを開示している。

しかしながら、特許文献１が開示している方法では、接合面が部品の外周（以下ではこの外周面や内周面も側面とみなして側面という）に至るなどして接合面の縁の周囲に溝を設置できないことがあり、そのようなときに、余剰鑞材が接合面の端から側面に溢れ出し、側面を伝って流れ落ちることがある。この現象が起こると、鑞材の垂れ落ちのチェックや側面に付着した鑞材の削り取りなどの作業が必要になり、生産性が悪化する。

なお、特許文献１は、側面に沿った位置の接合面に鑞材の移動経路を遮断する溝を設けて鑞材が側面に流れ出さないようにしているが、この構造では、溝設置による接合面の面積減少が大きくなって接合強度が低下する。また、縁に沿った位置の接合面に溝を設けると、溝と側面との間に細い凸条が形成され、その凸条の欠けが懸念されるようになって製品の信頼性が低下する。
特開２００３−２５１４５８号公報

この発明は、製品の信頼性確保と生産性向上のために、余剰鑞材が接合面の端から側面に溢れ出して側面を伝って流れ落ちる現象を、接合面に溝を設けずに防止できるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、上下に重ねて接合面を鑞付けする第１部材と第２部材を有し、余剰鑞材の溜まり場になる凹部が前記接合面の縁に沿って接合面と交差した部材の側面に形成され、その凹部が前記接合面と略平行な平面を有し、且つ、その凹部が前記第１部材と第２部材のどちらか一方に設けられている鑞付け部品を提供する。

なお、前記凹部は前記第１部材と第２部材の両者に設けてもよい。片方の部材のみに凹部を設ける場合には、鑞付け時に下側に配置する第１部材にその凹部を設けると好ましい。

また、第１部材と第２部材は、焼結材が考えられるが、その焼結材に限定されるものではなく、機械加工した部材の鑞付けに対してもこの発明は有効性を発揮する。

また、凹部の、接合面から段落ちした壁面は、水平面に対して３０°〜６０°傾いた斜面が好ましい。

このほか、凹部の高さ寸法を０．１〜０．３ｍｍ、奥行き寸法を０．１〜１．０ｍｍに設定するのも好ましい。

このように構成したこの発明の鑞付け部品は、第１部材上に第２部材を重ね合わせ、第２部材の接合面設置部に設けた孔に鑞材のペレットを挿入する。そしてこれを加熱炉に導入して所定の温度に加熱する。その加熱によって溶融した鑞材を第１部材と第２部材の接合面間に浸透させ、余剰鑞材を側面に開放した凹部に取り込みながら接合面の鑞付けを行う。この発明は、かかる鑞付け方法も提供する。

第２部材の孔に挿入された鑞材のペレットは、加熱されて溶けて第１部材と第２部材の接合面間に浸透する。そしてこのとき、余剰鑞材が接合面の縁に沿って側面に形成された凹部に流れ出る。その凹部に流れ出た鑞材は表面張力によって凹部内に保持され、そこから外部に溢れ出ない。そのために、側面を伝った鑞材の垂れ落ちが起こらない。なお、凹部の下面を接合面と同レベルの高さ位置、或いはそれよりも低い位置に配置することで凹部に鑞材を取り込むことができる。また、凹部の下面は接合面と平行な平面(水平面)にすることで凹部に流入した鑞材を表面張力で凹部内に保持することができる。

焼結部品の場合、前記凹部の型押し成形が可能である。金型で成形する凹部は、凹部設置による接合面の面積減少を小さくするために、接合面から段落ちする面の水平面に対する傾き角を３０°以上にするのが望ましい。また、その傾き角を６０°以下にすると、凹部に流入した鑞材が斜面に沿って上下にスムーズに振り分けられ、凹部からの溢れ出しが起こりにくい。

このほか、凹部は、その寸法が小さ過ぎると余剰鑞材の取り込み能力(取り込み量)が低下し、一方、その寸法が大き過ぎると接合面積が不必要に削られるので、高さ寸法を０．１〜０．３ｍｍ、奥行き寸法を０．１〜１．０ｍｍ程度に設定するのがよい。奥行き寸法を１．０ｍｍ以下にすると、凹部に開放した接合面の端縁が外から見えやすく、鑞材が接合面の全域に行き渡ったか否かの目視確認も支障なく行える。

以下、添付図面の図１乃至４に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明を適用した焼結部品の一例を示している。この焼結部品１０は、図５、図６のプラネタリキャリア２０とほぼ同一構造の部品であり、第１部材１１と第２部材１２の２者からなる。第１部材１１は、側板１３と、その側板１３の内面から軸方向に延び出す柱状のブリッジ１５を一体に形成した構造になっている。一方、第２部材１２は、側板１４のみで構成されている。

この焼結部品１０は、ブリッジ１５の先端を上に向けて第１部材１１を下側に配置し、その上に第２部材１２を重ねる。第１部材１１とその上に重ねる第２部材１２は、適当な位置決め手段(図示せず)を用いて互いに位置決めされる。

第２部材１２の接合面形成部には、外面から内面に貫通する孔１６を設けており、その孔１６に鑞材のペレットＰが挿入される。

例示の焼結部品１０は、図２に示すように、第１部材１１の側面(図のそれはブリッジ１５の外周面)１１ａと、第２部材１２の側面（外周面）１２ａに、両部材間に間隙(所謂ぬすみ部)を生じさせる凹部１７をそれぞれ設けている。図の凹部１７は、下面１７ａと上面１７ｂが共に接合面１１ｂ、１２ｂと平行な水平な平面で構成されている。

凹部１７は、その高さ（Ｈ／２）が０．０５〜０．４ｍｍ（全体高さＨは０．１〜０．８ｍｍ)程度、より好ましくは（Ｈ／２）を０．３ｍｍ程度にするのがよい。また、凹部１７の奥行き寸法Ｗは、０．１〜１．０ｍｍ程度、より好ましくは０．５ｍｍ程度にするのがよい。

凹部１７は機械加工して設けてもよい。また、接合面１１ｂ、１２ｂから段落ちする壁面１７ｃを接合面に対して直角な面としてもよい(図３参照)。焼結部品の場合には、粉末成形時に凹部１７を金型で成形することが可能である。壁面１７ｃに傾きをつける場合には、その傾きθ(図２参照)は、既に述べた理由により、３０°〜６０°の範囲に設定するとよい。一般的なＣ面取りを施した金型で凹部１７を成形すると、θ＝４５°になる。

なお、凹部１７は、図４（ａ）に示すように、第１部材１１のみに設けてもよいし、図４（ｂ）に示すように、第２部材１２のみに設けてもよい。いずれにしても、この凹部１７は、部品の側面の接合面の縁を含む領域に形成する。

このように構成した焼結部品１０は、ブリッジ１５の先端を上に向けて第１部材１１を下側に配置し、その上に第２部材１２を重ねる。また、第２部材１２の接合面形成部に設けた孔１６に鑞材のペレットＰを挿入し、この状態を保持して部品を加熱炉に導入する。そして、鑞材の融点を超える温度に加熱する。第１、第２部材１１、１２の焼結するときの加熱温度は鑞材の融点を超えるので、焼結炉を使用して焼結と同時に鑞付けを行うことができる。

加熱されて溶けた鑞材は、接合面１１ｂと１２ｂ間に浸透して接合面１１ｂと１２ｂを
くっつける。また、このとき、余剰鑞材１８は凹部１７に流れ出し、表面張力でその凹部に保持される。

このように、凹部１７を設けると、鑞材の供給が過剰になっても、過剰量が凹部の体積よりも少なければ接合面から溢れ出た鑞材は凹部１７に確実に取り込まれる。そのために、余剰鑞材が接合面の縁から溢れ出て側面を伝って流れることが無くなる。このように、この発明では、溝を設けて鑞材の移動経路を遮断するのではなく、側面に開放した凹部を設け、溢れ出た鑞材をその凹部に取り込んで凹部の中に保持するので、接合面の面積減少を極僅かに抑えることができ、部品に欠け易い部分が形成されることも回避することができる。そのために、製品の信頼性確保と生産性向上を図ることが可能になる。

この発明の鑞付け部品の一例を示す断面図 図１の鑞付け部品の要部の拡大断面図 凹部の変形例を示す拡大断面図 （ａ）凹部を第１部材のみに設けた例を示す拡大断面図、（ｂ）凹部を第２部材のみに設けた例を示す拡大断面図 焼結プラネタリキャリアの一例を示す斜視図 図５のプラネタリキャリアの鑞付け時の姿勢を示す断面図

符号の説明

１０ 焼結部品
１１、２１ 第１部材
１２、２２ 第２部材
１１ａ、１２ａ 側面
１１ｂ、１２ｂ 接合面
１３、１４、２３、２４ 側板
１５、２５ ブリッジ
１６、２６ 孔
１７ 凹部
１７ａ 下面
１７ｂ 上面
１７ｃ 壁面
２０ プラネタリキャリア
Ｐ 鑞材のペレット

Claims (7)

1. 上下に重ねて接合面を鑞付けする第１部材と第２部材を有し、余剰鑞材の溜まり場になる凹部が前記接合面の縁に沿って接合面と交差した部材の側面に形成され、その凹部が前記接合面と略平行な平面を有し、且つ、その凹部が前記第１部材と第２部材のどちらか一方に設けられている鑞付け部品。
2. 前記第１部材と第２部材が焼結材である請求項１に記載の鑞付け部品。
3. 前記凹部が下側に配置される前記第１部材に設けられている請求項１又は２に記載の鑞付け部品。
4. 前記凹部が、前記第１部材と第２部材にそれぞれ設けられている請求項１又は２に記載の鑞付け部品。
5. 前記凹部の前記接合面から段落ちする壁面を水平面に対して３０°〜６０°の傾きをもつ斜面にした請求項１〜４のいずれかに記載の鑞付け部品。
6. 前記凹部の高さ寸法を０．１〜０．３ｍｍ、奥行き寸法を０．１〜１．０ｍｍに設定した請求項１〜５のいずれかに記載の鑞付け部品。
7. 第１部材上に第２部材を重ね合わせるとともに第２部材の接合面設置部に設けた孔に鑞材のペレットを挿入し、これを加熱炉に導入して所定の温度に加熱し、溶融した鑞材を前記第１部材と第２部材の接合面間に浸透させ、前記接合面の縁に沿って形成された前記凹部に余剰鑞材を取り込みながら前記接合面を鑞付けして第１部材と第２部材を接合する請求項１〜６のいずれかに記載の鑞付け部品の鑞付け接合方法。

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