JP2009148779A - 鑞付け接合焼結部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ボス部を有する第１成形体と第２成形体を鑞付け接合して構成される焼結部品を品質上のトラブルを招かずに鑞付け接合できるようにして焼結部品製造時の不良発生率を低減させることを課題としている。
【解決手段】ボス部４を有する第１成形体１に、接合面６を取り囲む凸部７を形成し、第２成形体１０の位置決めと、接合面から溢れ出た余剰鑞材の部品表面への流れ出しの防止を凸部７で行えるようにした。また、接合面６をボス部設置領域の端面９と同一平面にしてボス部４の付け根に亀裂を生じさせる原因となる第１成形体１の各部の密度差を小さく抑えられるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボス部を有する第１成形体とブリッジ部を有する第２成形体を鑞付け接合して作られる焼結部品、特に、第１成形体と第２成形体を品質上のトラブルを招かずに鑞付け接合することを可能にした鑞付け接合焼結部品に関する。

粉末冶金法で製造される焼結部品の中に、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。その特許文献１に開示された焼結部品は、第１成形体の端面に第２成形体との接合面を陥没させる凹部を設け、その凹部の底に第２成形体に設けられたブリッジ部の先端を突き合わせて鑞付けしている。

第１、第２成形体は、金属の粉末を押し固めた圧粉体であり、この両者の鑞付けは、以下のようにしてなされる。すなわち、ブリッジ部を上に向けた第２成形体上に第１成形体を重ね合わせ、さらに、第１成形体に設けられた鑞材セット孔に鑞材のチップをセットして全体を焼結炉に導入する。そして、所定の温度で所定時間加熱を行って第１成形体と第２成形体を焼結し、そのときの熱で鑞材セット孔内の鑞材を溶融させ、毛細管現象で接合面の各部に行きわたらせて第１成形体と第２成形体を接合する。

なお、第１成形体の端面の凹部は、第２成形体との位置決めと、鑞材の溢れ防止（そのための鑞材溜りを接合面の周囲に生じさせること）を目的として設けられているが、第１成形体と第２成形体の位置決めは、下記特許文献２が開示しているように、第２成形体の接合面に位置決め用の凸部を設ける方法でもなされる。
特開２００３−２５１４５７号公報 特開昭５６−８９３７４号公報

特許文献１に開示された焼結部品は、第１成形体がボス部を有しており、そのボス部を有する第１成形体に接合面を陥没させる凹部をボス部設置領域に近接させて設けると、これがボス部の付け根に亀裂を発生させる原因となる。

その理由を添付の図７、図８に基づいて説明する。図７、図８の１は第１成形体であって、基部３の一面側に中心穴２と同心のボス部４を有している。基部３のボス部設置側とは反対側の面には、ボス部設置領域５に近接させて凹部１６を設けてあり、その凹部１６の底が第２成形体との接合面として使用される。また、各凹部１６の底に貫通した孔が鑞材セット孔８として使用される。この図７、図８の第１成形体１は、凹部１６を形成した部位ａ（図８参照）の粉末の量が多くなることから部位ａの密度が凹部間に配置される部位ｂの密度よりも高くなる。中心穴２と凹部１６間に配置される部位ｃの密度は、部位ａの成形の影響を受けるため部位ａの密度とほとんど差の無いものになり、また、図８に示した部位ｄ（ボス部４）の密度は、ボス部４の端面を成形する下２パンチ（図示せず）の撓み量を抑えるために（その撓み量が大きいと、粉末成形後の除圧時の下２パンチの弾性復元量が大きくなって第１成形体が壊れる）、部位ｂの密度よりも小さくされる。

凹部１６があるとこのような密度差が生じ、このうち、部位ｂ、ｃの密度差がボス部４の付け根に歪を発生させ、それが原因でボス部４の付け根に亀裂が生じやすくなる。

また、特許文献２が開示している構造は、位置決め用凹部の大きさが限られているので第１成形体に凹部を設けても上記の不具合は生じにくいが、接合面に凸部や凹部を設ける構造では接合面の面積減少、凸部や凹部による鑞材の浸透阻害の問題が生じて鑞付け不良が生じやすくなる。また、位置決め用の凸部や凹部が接合面を囲っていないと、鑞材が接合面の周囲に溢れ出して焼結部品の外観不良が生じる。

この発明は、ボス部を有する第１成形体と第２成形体を、亀裂や接合不良、外観不良などの品質上のトラブルを招かずに鑞付け接合できるようにして焼結部品製造時の不良発生率を低減させることを課題としている。

上記の課題を解決するために、この発明においては、ボス部を有する第１成形体とブリッジ部を有する第２成形体を、前記ブリッジ部を第１成形体のボス部設置領域に突き合わせて鑞付け接合して製造される焼結部品に以下の要素を加えた。すなわち、第１成形体に、前記接合面を取り囲む凸部を形成し、また、第１成形体の接合面は前記ボス部設置領域の端面と同一平面にした。

この鑞付け接合焼結部品は、前記凸部に囲まれた領域の面積を前記接合面の面積よりも大きくすると好ましい。これに加えてさらに、前記凸部に、前記ブリッジ部の外周の一部に接して第２成形体を位置決めする部位を設けるのも好ましい。

さらに、前記位置決め部位を複数箇所設け、その中の少なくとも一箇所が周方向の位置決め機能を、他の少なくとも一箇所が径方向の位置決め機能をそれぞれもつようにするのも好ましい。

この発明の焼結部品は、第１成形体に接合面を取り囲む凸部を形成したので、第１成形体の接合面を陥没させずに第２成形体の位置決めや鑞材の溢れ防止の効果を得ることができる。例えば、前記凸部に囲まれた領域の面積を凸部に囲まれた接合面の面積よりも大きくすることで凸部とその凸部の内側に入り込ませるブリッジ部との間に空間が生じ、そこに余剰鑞材が取り込まれるようになって鑞材の溢れ出しが防止される。

また、第１成形体の接合面をボス部設置領域の端面と同一平面内に設けたので、第１成形体のボス部の付け根に顕著な密度差が発生せず、そのために、ボス部の付け根の歪に起因した亀裂の発生が防止され、製造時の不良発生率が低減される。

なお、前記凸部に、前記ブリッジ部の外周の一部に接して第２成形体を位置決めする部位を設けたものは、第２成形体の位置決めを凸部によって行うことができる。特に、位置決め部位を複数箇所にして周方向の位置決め機能と径方向の位置決め機能を付与したものは、余剰鑞材を取り込む空間の形成と、第２成形体の安定した位置決めを両立させることができる。

以下、この発明の方法の実施の形態について説明する。図１に、この発明の焼結部品２０の一例を示す。図示の焼結部品２０は、プラネタリギヤ用のプラネタリキャリアであって、金属粉末を加圧成形して作られた第１成形体１と第２成形体１０を焼結し、かつ、第２成形体１０に設けたブリッジ部１１の先端に第１成形体１を鑞付け接合して製造される。

第１成形体１は、中心穴２を有した板状の基部３と、この基部３の一面に設ける、中心穴２と同心のボス部４と、図２に示すように、ボス部設置領域５に近接させて中心穴２の周囲に複数形成する接合面６と、各接合面６の周囲に設ける凸部７と、各接合面６にそれぞれ開口する鑞材セット孔８を有している。各接合面６は、ボス部設置領域５の端面９と同一面内にある。

また、第２成形体１０は、中心穴１２を有する基部１３（これはプラネタリキャリアの他側の端板になる）の一面側に接合面６と同数のブリッジ部１１を有している。各ブリッジ部１１は、第１成形体１の接合面６と同じ断面形状を有しており、このブリッジ部１１の先端が接合面６に突き合わせて鑞付け接合される。

凸部７は、無端の状態に連なり、各接合面６の周りを１周して取り囲んでいる。その凸部７は、図２、図３に示すように、一部分が接合面６の輪郭縁に接し、その他の部分は接合面６の輪郭縁から離反するものと、図６に示すように、全域が接合面６の輪郭縁に接するものの２形態が考えられる。図３の構造では、接合面６に突き合わせたブリッジ部１１の外周の一部が凸部７に接し、ブリッジ部１１と凸部７との間に形成される隙間ｇが鑞溜りとなって接合界面から溢れ出た余剰鑞材がそこに取り込まれる。

なお、図３の構造での隙間ｇの寸法Ｌと、凸部７の高さＨ（図４参照）は、接合面６が下向きの状態のときに隙間ｇに取り込まれた余剰鑞材に、それを隙間ｇに保持し得るだけの表面張力が作用する大きさに設定する。実施例ではその寸法Ｌと高さＨを共に約１ｍｍとした。凸部７の厚みｔは１．５ｍｍ以下でよかった。

図３の構造では、凸部７に位置決め部位１５_−１〜１５_−３が設けられており、その位置決め部位１５_−１〜１５_−３が、図５に示すようにブリッジ部１１の外周に接触する。このうち、位置決め部位１５_−１は径方向の位置決め機能を、位置決め部位１５_−２、１５_−３は
周方向の位置決め機能をそれぞれ有しており、同構造の接合箇所が複数存在するため、第
１成形体と第２成形体の位置決めが安定してなされる。

なお、図３の構造では、周方向の位置決めが２箇所の位置決め部位１５_−２、１５_−３によってなされるが、同図の例えば位置決め部位１５_−１の部分において凸部７とブリッジ部１１に径方向に入り込む凹凸嵌合部を設けると、周方向の位置決めも一箇所の位置決め部位で行うことができる。

このように構成した第１成形体１と第２成形体１０は、図１に示すように、第２成形体１０を下にし、上を向いたブリッジ部１１上に第１成形体１を重ね合わせる。そして、第１成形体１に設けた鑞材セット孔８に鑞材チップ１４を挿入し、この状態で全体を焼結炉（図示せず）に導入し、第１成形体１と第２成形体１０を焼結する。そして同時に鑞材チップ１４を溶融させて接合界面に毛細管現象で浸透させ、互いに突き合わされているブリッジ部１１の先端と第１成形体の接合面６を鑞付けする。

このとき、接合界面から溢れ出る余剰鑞材は図３の隙間ｇの部分に取り込まれて表面張力で隙間ｇに保持され、従って、ブリッジ部１１の表面を伝っての鑞材の垂れ落ちは起こらず、部品の外観の悪化が起こらない。また、凸部は接合面の外側にあり、鑞材の浸透の妨げとなることが無いため、接合界面の全域に鑞材が行きわたって鑞付け不良も発生しない。さらに、第１成形体１が凹部の無いものになっているので密度差が原因となって発生する歪に起因した第１成形体のボス部付け根の亀裂も防止され、不良率が減少して生産の歩留まり向上、それによるコスト低減などが期待できるようになる。

なお、図３の構造は、鑞溜りとなる空間が形成されるため、図６の構造で必要な鑞材チップの大きさの厳密な調整は不要であり、製造の容易化などを考えると図３の構造が図６の構造よりも有利である。

この発明の焼結部品の一例を第１成形体と第２成形体を重ねた状態にして示す断面図 図１の焼結部品を構成する第１成形体の接合面設置側の端面図 図２の一部を拡大して示す端面図 第１成形体の一部を拡大して示す断面図 図１のＡ−Ａ線に沿った部分の拡大断面図 第１成形体に設ける凸部の変形例を示す拡大端面図 凹部を形成して接合面を陥没させた従来構造の第１成形体の断面図 図７の第１成形体の接合面設置側の端面図

符号の説明

１ 第１成形体
２ 中心穴
３ 基部
４ ボス部
５ ボス部設置領域
６ 接合面
７ 凸部
８ 鑞材セット孔
９ ボス部設置領域の端面
１０ 第２成形体
１１ ブリッジ部
１２ 中心穴
１３ 基部
１４ 鑞材チップ
１５_−１〜１５_−３ 位置決め部位
１６ 凹部
２０ 焼結部品
ｇ 隙間
Ｌ 隙間の寸法
Ｈ 凸部の高さ
ｔ 凸部の厚み
ａ〜ｄ 密度差を生じる部位

Claims (4)

1. ボス部（４）を有する第１成形体（１）とブリッジ部（１１）を有する第２成形体（１０）を、前記ブリッジ部（１１）を第１成形体のボス部設置領域（５）に突き合わせて鑞付け接合した焼結部品であって、前記第１成形体（１）に接合面（６）を取り囲む凸部（７）を形成し、また、第１成形体の接合面（６）は前記ボス部設置領域の端面（９）と同一平面にしたことを特徴とする鑞付け接合焼結部品。
2. 前記凸部（７）に囲まれた領域の面積を前記接合面（６）の面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の鑞付け接合焼結部品。
3. 前記凸部（７）に、前記ブリッジ部（１１）の外周の一部に接して第２成形体（１０）を位置決めする部位（１５）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の鑞付け接合焼結部品。
4. 前記位置決め部位（１５）を複数個所設け、その中の少なくとも一箇所が周方向の位置決め機能を、他の少なくとも一箇所が径方向の位置決め機能をそれぞれもつことを特徴とする請求項３に記載の鑞付け接合焼結部品。

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