JP2013132647A - ロウ付け接合部品 - Google Patents

Abstract

【課題】柱部のサイズに変更を加えることなく、捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができるロウ付け接合部品を提供する。
【解決手段】第１プレート２、及び第１プレート２の一方の面に立設された複数の第１柱部３を有する第１部材４と、第２プレート５、及び第２プレート５の一方の面において第１柱部３に対応する位置に立設された複数の第２柱部６を有する第２部材７とからなり、第１柱部３の先端面３ａと、先端面３ａと対応する第２柱部６の先端面６ａとがロウ付け接合されてなるロウ付け接合部品。第１柱部３及び第２柱部６の根元にアール部１１又は傾斜部が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はロウ付け接合部品に関する。さらに詳しくは、対になった２つの部品をロウ材により接合させたロウ付け接合部品に関する。

自動車の自動変速機の遊星歯車機構（プラネタリキャリヤ）などの複雑な構造の機械部品は、当該機械部品を構成する各部材ないし部品が焼結材を用いて製造されており、各部材同士の接合は、主にロウ付けにより行われている（例えば、特許文献１〜２参照）。

ロウ付けに用いられるロウ材は、接合される一方の部材に形成された縦孔又は横穴内に配設され、加熱により溶融したロウ材が両部材の接合面に均一に行き渡ることで両部材の接合が行なわれる。

前述した自動車の自動変速機では、例えば図６〜７に示されるように、中央に開口部３２を有する円形のプレート体３０の片面３０ａの周縁に柱部３１が立設された部材と、同じく中央に開口部３６を有する円形のプレート体３３からなる部材とがロウ付け接合された部品が使用される。この場合、接合面となる前記柱部３１の先端面３１ａに対応して形成されたプレート体３３の縦孔３４内にロウ材が配設される。

特開２００３−２５１４５７号公報 特開２００８−２９０１０５号公報

ところで、回転運動を伝達する自動変速機では、車両の急発進時などにおいて大きな応力が当該自動変速機に作用する。具体的には、前記柱部３１の根元に大きな捻り応力が作用する。

そこで、このような捻り応力の集中を防いで分散させるために、柱部３１のプレート体３０側の根元にアール部３５を形成することが行なわれているが、前記部材は、金型を用いた金属粉末の押圧成形により作製されるので、柱部３１の先端側（プレート体３３と接合される側）にアール部を形成することができない。このため、柱部３１の先端側の根元３１ｂに応力が集中しやすくなり、大きな捻り応力が作用すると耐えることが難しい。一方、柱部３１の全体を太くすることで捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができるが、この場合、部材の重量が増加してコストアップにつながるとともに、他の部品の設置スペース（隣接する柱部間のスペースなど）が制約されるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、柱部のサイズに変更を加えることなく、捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができるロウ付け接合部品を提供することを目的としている。

（１）本発明のロウ付け接合部品は、第１プレート、及び当該第１プレートの一方の面に立設された複数の第１柱部を有する第１部材と、
第２プレート、及び当該第２プレートの一方の面において前記複数の第１柱部に対応する位置に立設された複数の第２柱部を有する第２部材と
からなり、前記第１柱部の先端面と、当該先端面と対応する前記第２柱部の先端面とがロウ付け接合されてなるロウ付け接合部品であって、
前記第１柱部及び第２柱部の根元にアール部又は傾斜部が形成されていることを特徴としている。

本発明のロウ付け接合部品では、２枚のプレート同士をつなぐ柱部を、従来のような１本の部材で構成せずに第１柱部及び第２柱部という２つの部材で構成しており、当該第１柱部の先端面と第２柱部の先端面とをロウ付け接合することで１本の柱部としている。これにより、第１柱部及び第２柱部双方の根元にアール部又は傾斜部を形成することが可能となり、このアール部又は傾斜部により、当該柱部に作用する捻り応力を分散させることができる。その結果、柱部のサイズに変更を加えることなく、ロウ付け接合部品の捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができる。

（２）前記（１）のロウ付け接合部品において、前記第１プレート及び第２プレートが、中央に円形の開口を有する円板状のプレート体からなり、前記第１柱部及び第２柱部が、前記円板状のプレート体の周縁において周方向に等間隔で立設されていてもよい。

（３）前記（１）又は（２）のロウ付け接合部品において、前記第１部材及び第２部材が、同じ金型を用いた金属粉末の押圧成形により得られたものであってもよい。

（４）前記（１）〜（３）のロウ付け接合部品において、前記アール部の曲率半径を０．５〜５ｍｍの範囲内としてもよい。

本発明のロウ材接合部品によれば、柱部のサイズに変更を加えることなく、捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができる。

本発明のロウ付け接合部品の一実施の形態の接合前の分解斜視図である。 （ａ）は図１に示されるロウ付け接合部品における上側部材の側面説明図であり、（ｂ）は同下側部材の側面説明図である。 本発明のロウ付け接合部品の他の実施の形態の接合前の分解斜視図である。 柱部の接合方法の説明図である。 柱部の根元に形成される傾斜部の説明図である。 従来のロウ付け接合部品の接合前の分解斜視図である。 図６に示されるロウ付け接合部品の側面説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のロウ材接合部品の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るロウ付け接合部品１の接合前の分解斜視図であり、図２の（ａ）は図１に示されるロウ付け接合部品１における上側部材の側面説明図であり、（ｂ）は同下側部材の側面説明図である。

ロウ付け接合部品１は、第１プレート２及び第１柱部３を有する第１部材４（下側部材）と、第２プレート５及び第２柱部６を有する第２部材７（上側部材）とで構成されている。

第１部材４及び第２部材７は、いずれも、例えばＦｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｃの鉄系金属の粉末を金型内に給粉し、パンチで押圧成形することで得られる成形体であり、ロウ材を加熱溶融する際に併せて焼結される。なお、第１部材４及び第２部材７をロウ材による接合前に予め焼結させておいた焼結体とすることもできる。

第１プレート２は、円板状のプレート体からなり、中央に円形の開口部８を有している。第１柱部３は、第１プレート２の上面（図１において上側の面）２ａの周縁に沿って等間隔に３本立設されており、それぞれの外周側の側面３ｂは、第１プレート２の外周面２ｂと面一である。

第２プレート５も、前記第１プレート２と同様に、円板状のプレート体からなり、中央に円形の開口部９を有している。第１部材４と第２部材７の接合時には、この開口部９と前記第１プレート２の開口部８とは同芯となる。

第２柱部６は、第２プレート５の下面（図１において下側の面）５ａの周縁に沿って等間隔に３本立設されており、それぞれの外周側の側面６ｂは、第２プレート５の外周面５ｂと面一である。第２柱部６の先端面６ａには、前記側面６ｂに開口する凹所１０が形成されており、ロウ付け接合に用いられるロウ材（図示せず）が、第１柱部３の先端面３ａと第２柱部６の先端面６ａとを当接させた後に、前記凹所１０内に配設される。
なお、本実施の形態では、前記凹所１０の有無を除いて、第１部材材４と第２部材７は同じ形状及び寸法に設定されている。

本実施の形態では、第１柱部３及び第２柱部６双方の根元にアール部１１が形成されている。アール部１１の曲率半径は、ロウ付け接合部品のサイズや想定される捻り応力の大きさなどにより異なるが、通常、０．５〜５ｍｍの範囲内で設定することができる。２枚のプレート同士をつなぐ柱部を、従来のような１本の部材で構成せずに第１柱部３及び第２柱部６という２つの部材で構成し、当該第１柱部３の先端面３ａと第２柱部６の先端面６ａとをロウ付け接合して１本の柱部とすることにより、当該第１柱部３及び第２柱部６双方の根元にアール部１１を形成することが可能となる。そして、このアール部１１により、前記第１柱部３及び第２柱部６に作用する捻り応力を分散させることができ、その結果、柱部のサイズに変更を加えることなく、ロウ付け接合部品の捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができる。

図３は、本発明の他の実施の形態に係るロウ付け接合部品２１の接合前の分解斜視図である。このロウ付け接合部品２１は、図１〜２に示される実施の形態と同様に、第１プレート２２及び第１柱部２３を有する第１部材２４（下側部材）と、第２プレート２５及び第２柱部２６を有する第２部材２７（上側部材）とで構成されているが、第１部材２４及び第２部材２７が同じ金型を用いて成形されている点において図１〜２に示される実施の形態と異なっている。したがって、ロウ付け接合部品２１では、第１柱部２３の先端面２３ａと第２柱部２６の先端面２６ａの双方に凹所２８、２９が形成されており、第１柱部２３の先端面２３ａと第２柱部２６の先端面２６ａとを当接させたときに、これらの凹所２８、２９が合わさって１つの凹所を構成し、この１つの凹所内にロウ材が配設される。

本実施の形態に係るロウ付け接合部品２１では、接合される２つの部品を共通の金型で成形することができるので、生産性を向上させるとともに生産コストを低減させることができる。また、本実施の形態では、プレート体の片面に３本の柱部が立設されているが、金型の凹所内に給粉された金属粉末をパンチにより押圧成形する場合、給粉方法やパンチの押圧力の微妙な違いにより、３本の柱部の長さに例えば０．０８ｍｍ程度のわずかな差が生じる。この３本の柱部の長さの違いは、同じ金型を用いて部材を押圧成形する場合、製造されたすべての部材において同じ傾向を示す。すなわち、金型内の同じ位置で成形される柱部は、他のものよりも長めである場合は、常に長めに成形され、他のものよりも短めである場合は、常に短めに成形される。

本実施の形態における柱部は、円板状のプレート体の周縁において周方向に等間隔で立設されている。すなわち、回転対称（３回対称）の形態を備えている。図４の（ａ）は、図３に示される第１部材２４（下側部材）の平面説明図であり、同（ｂ）は、図３に示される第２部材２７（上側部材）の平面説明図である。図４に示されるように、第１部材２４における長めの柱部に対し第２部材２７の短めの柱部を接合させ、第１部材２４における短めの柱部に対し第２部材２６の長めの柱部を接合させることで、３本の柱部の長さの違いを吸収することができる。これにより、接合後の３本の柱部の長さをほぼ等しくすることができ、接合部品における第１プレート２２と第２プレート２５との平行度を高めることができる。

〔実験例〕
中央に直径８０ｍｍの開口を有する厚さ１０ｍｍの円板体（直径：１１１ｍｍ）の片面に周方向に沿って３本の柱部（高さ：２５ｍｍ）を等間隔で立設した部材を２つ用意し、両部材の柱部端面同士をロウ材により接合させて接合部品を作製した。柱部の根本には、Ｒ=２ｍｍのアール部が形成されていた。

得られた接合部品に対し、前記円板体の面に対し垂直な軸を回転軸とする回転力を付与し、前記柱部の根本に捩れ応力を作用させた。この捩れ応力をＦＥＭ解析で測定したところ、１３１ＭＰａであった。

一方、中央に直径８０ｍｍの開口を有する厚さ１０ｍｍの円板体（直径：１１１ｍｍ）の片面に周方向に沿って３本の柱部（高さ：５０ｍｍ）を等間隔で立設した部材と、同じく中央に直径８０ｍｍの開口を有する厚さ１０ｍｍの円板体（直径：１１１ｍｍ）とを用意し、柱部の先端面と円板体（柱部無）の片面とをロウ材により接合させて接合部品を作製した。柱部の根本には、Ｒ=２ｍｍのアール部が形成されているが、柱部の先端側には、アール部は形成されていなかった。

得られた接合部品に対し、前記円板体の面に対し垂直な軸を回転軸とする回転力を付与し、前記柱部の根本に捩れ応力を作用させた。柱部の先端側の根元の捩れ応力をＦＥＭ解析で測定したところ、１４９ＭＰａであった。

以上より、本発明のロウ付け接合部品では、柱部の根本にアール部を形成することで、当該ロウ付け接合部品に回転力を作用させたときに前記柱部の根本に発生する捩れ応力を低減させ得ることがわかる。

〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、前述した実施の形態では、柱部の根元に作用する捻り応力を分散させるために、当該柱部の根元にアール部１１を形成しているが、かかるアール部１１に代えて、図５に示されるような傾斜面１２ａを備えた傾斜部１２を柱部の根元に形成してもよい。傾斜部１２によっても、前記第１柱部３及び第２柱部６に作用する捻り応力を分散させることができ、その結果、柱部のサイズに変更を加えることなく、ロウ付け接合部品の捻り応力に対する抵抗力を大きくすることができる。

また、前述した実施の形態では、ロウ付け接合部品として、２枚の孔開き円形プレートを３本の柱部で繋いだ形態としたが、これはあくまでも例示であり、特許請求の範囲に記載された第１部材及び第２部材の条件を満たす限り、用途、目的などに応じて適宜の形態のロウ付け接合部品とすることができる。

また、図１〜２に示される実施の形態において、第１柱部の長さと第２柱部の長さを同一にしているが、両柱部の長さを互いに異なる長さとすることもできる。

１ ロウ付け接合部品
２ 第１プレート
２ａ 上面（片面）
３ 第１柱部
３ａ 先端面
４ 第１部材
５ 第２プレート
５ａ 下面（片面）
６ 第２柱部
６ａ 先端面
７ 第２部材
１０ 凹所
１１ アール部
１２ 傾斜部
２１ ロウ付け接合部品

Claims (4)

1. 第１プレート、及び当該第１プレートの一方の面に立設された複数の第１柱部を有する第１部材と、
   第２プレート、及び当該第２プレートの一方の面において前記複数の第１柱部に対応する位置に立設された複数の第２柱部を有する第２部材と
   からなり、前記第１柱部の先端面と、当該先端面と対応する前記第２柱部の先端面とがロウ付け接合されてなるロウ付け接合部品であって、
   前記第１柱部及び第２柱部の根元にアール部又は傾斜部が形成されていることを特徴とする、ロウ付け接合部品。
2. 前記第１プレート及び第２プレートが、中央に円形の開口を有する円板状のプレート体からなり、前記第１柱部及び第２柱部が、前記円板状のプレート体の周縁において周方向に等間隔で立設されている請求項１に記載のロウ付け接合部品。
3. 前記第１部材及び第２部材が、同じ金型を用いた金属粉末の押圧成形により得られたものである請求項１又は２に記載のロウ付け接合部品。
4. 前記アール部の曲率半径が０．５〜５ｍｍの範囲内である請求項１〜３のいずれかに記載のロウ付け接合部品。

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