JP2015174128A - 接合部品の製造方法及び接合部品 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融した鑞材を複数部材の接合面間に毛細管現象を利用して浸透させて前記複数部材を鑞付け接合する。その際の鑞材の使用量を減少させ、製品の品質低下に繋がる鑞材の溶け広がり方の偏りの抑制も可能となすことを課題としている。【解決手段】複数部材の間に鑞材を投入する工程と、前記鑞材を加熱溶融させて複数部材の接合面間に流入させる加熱工程とを含み、前記複数部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材を投入する鑞材投入空間を有し、前記加熱工程において下側に配置される部材が、前記鑞材投入空間に対応させてその部材に形成される鑞材載置面の輪郭縁よりも内側に前記鑞材投入空間に入り込む凸部を備え、その凸部の周囲に溶融した鑞材を導入してその鑞材をそこから前記接合面間に浸透させるようにした。【選択図】図１

Description

この発明は、複数部品を鑞付けして作られる接合部品の製造方法とその方法で製造された接合部品に関する。

例えば、自動変速機用のプラネタリキャリアは、安価に製造するために粉末冶金法で製造することが行われている。

その粉末冶金法によるプラネタリキャリアは、粉末の第１成形体と第２成形体を重ねて焼結し、その焼結と同時に２者を鑞付け接合して作られる。

第２成形体には端板となる基部の一面にブリッジと称される柱が立設されており、その第２成形体を下にし、上に向けた柱の先端に第１成形体を載せ、柱と第１成形体の重ね面を鑞付けして接合する。

このような複数部品の鑞付け接合は、重ね合わせた部品の接合面間に溶けた鑞材を毛細管現象によって浸透させる方法でなされている。その接合方法について言及した従来技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたような方法がある。

特開２００８−３０２４１４号公報

前記特許文献１の鑞付け接合方法は、接合対象の２部材を重ね合わせて上側の部材に設けた鑞材セット孔に鑞材チップを投入し、下側の部材の鑞材載置面に載せた鑞材チップを溶かして２部材の接合面間に浸透させる。

特許文献１の鑞付け接合方法は、鑞材セット孔の開口縁に隙間拡大部を設け、そこを接合面間の隙間の入口にすることで接合面間の隙間に対して溶融した鑞材がスムーズに流れるようにしている。

しかしながら、このような対応策を施しても、接合面に対する鑞材の溶け広がり方に偏りができることがある。

また、鑞材セット孔の中で溶けた鑞材の全てが接合面間に浸透せず、一部が鑞材セット孔の底面に凝集して固化し、接合に寄与しない無駄な鑞材となることがある。

鑞材は、接合面の全域に満遍なく行き渡らせるために必要量よりも多く投入される。そのときの余剰量が十分に多ければ、上記溶け広がり方の偏りや鑞材セット孔の底面に凝集する無駄な鑞材が発生しても接合面の各部に鑞材を十分に行き渡らせることができる。

しかしながら、余剰量を多くすると鑞材の使用量が増え、コスト面で不利になる。また、接合面の開放端からの鑞材の溢れ出しの問題が起こる可能性も高まる。

一方、前記溢れ出しの対応として余剰量を少なめにすると、上記溶け広がり方の偏りや鑞材セット孔の底面に凝集する無駄な鑞材が発生したときに接合面の全域に鑞材が行き渡らず、接合の品質低下を招く虞がある。

鑞材の溶け広がりが偏った例を図４に示す。図中１は第１部材、２は第１部材１上に重ねた第２部材、１０は、第１部材１と第２部材の接合面間に浸透した鑞材を示している。
この図においては、鑞材１０が図中左側の接合面に多く流れている。

このような不具合は、鑞材の余剰量が適切であれば起こらないと考えられるが、接合面のクリアランスなどには不可避のばらつきがあり、また、鑞材の粘性の影響なども受けることから適切な余剰量は変動して一定しない。

その余剰量の適切な管理を行うことは技術的に難しい。このために、鑞材の浪費、溶け広がり方の偏りによる接合の品質低下、接合面の開放口からの鑞材の溢れ出しなどを確実に止め得ていないのが実情である。

この発明は、鑞材の使用量の削減と、製品の品質低下に繋がる鑞材の溶け広がり方の偏りの抑制を可能となすことを課題としている。

上記課題の解決を解決するため、この発明においては、複数部材の間に鑞材を投入する工程と、前記鑞材を加熱溶融させて複数部材の接合面間に流入させる加熱工程とを含み、前記複数部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材を投入する鑞材投入空間を有し、前記加熱工程において下側に配置される部材が、前記鑞材投入空間に対応させてその部材に形成される鑞材載置面の輪郭縁よりも内側に前記鑞材投入空間に入り込む凸部を備え、その凸部の周囲に溶融した鑞材を導入してその鑞材をそこから前記接合面間に浸透させるようにした。

かかる方法で製造される接合部品は、複数の部材が鑞付けして接合され、その複数の部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材投入空間を作り出す貫通孔又は凹部を有し、他のひとつの部材が前記貫通孔又は凹部に対応した領域の一部に前記鑞材投入空間に入り込む凸部を有し、少なくともその凸部の周囲に、前記接合面に流入した鑞材の余剰分が残留したものになる。この発明は、かかる接合部品も併せて提供する。

上記した接合部品の製造方法によれば、鑞材投入空間に残留する鑞材（接合面に流入した残りの鑞材）の量が従来法に比べて少なくなる。

また、鑞材の溶け広がり方の偏りが抑制されて鑞材が接合面の各領域に均一に浸透する。

この発明の接合部品の製造方法の一例を示す断面図である。 図１の製造方法で鑞付け接合して製造された接合部品の断面図である。 鑞材投入空間を第２部材に凹部を設けて作り出した例を示す断面図である。 接合面に対する鑞材の溶け広がり方が偏った例を示す断面図である。

以下、この発明の接合部品の製造方法の実施の形態及びその方法で製造された鑞付け接合部品の実施の形態を添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。

図１及び図２に示した製造方法では、第１部材１上に第２部材２を重ね、その両者の重ね面を接合面３，４にして第１部材１と第２部材２を鑞材１０で接合する。

例示の第１部材１と第２部材２はどちらも粉末の成形体であって、その２者を焼結と同時に鑞付け接合する。

第１部材１には、接合面３に囲われた鑞材載置面５が設けられている。また、第２部材２には鑞材載置面５に対応させた鑞材投入空間６が設けられ、その鑞材投入空間６に投入した鑞材１０のチップを鑞材載置面５上に載置するようにしている。

図示の鑞材投入空間６は、第２部材２に設けた貫通孔７によって構成されているが、図３に示すように、第２部材２の第１部材１との合わせ面に凹部８を設けてそこを鑞材投入空間６となしてもよい。

鑞材載置面５は、鑞材投入空間６に対応した位置（鑞材投入空間６を上から投影したときに投影された鑞材投入空間と重なる位置）にある。この鑞材載置面５には、その面の輪郭縁よりも内側領域を部分的に盛り上がらせる凸部９が設けられている。鑞材載置面５は接合面３，４よりも位置が低くてもよく、その場合、凸部９の頭頂面も接合面３，４よりも位置を低くすることがあり得る。

凸部９は、第１部材１と第２部材２の接合面３，４の入口（接合面間の隙間の入口）から離れた位置にあって鑞材投入空間６に入り込んでいる。

鑞材載置面５における凸部９の配置は、接合面３，４に対する鑞材載置面５の位置に応じて決めればよい。例えば、接合面３，４の形状が円形や矩形などの対称形状であり、鑞材載置面がその中央にある場合には、凸部９を接合面３，４に囲われた領域（即ち、鑞材載置面５）の中央に配置して接合面３，４の入口までの距離を全周において均一化すると好ましい。

図１、図２のように、その凸部９の外周面９ａは、下広がりの方向（凸部の根元側が拡径する方向）に傾いた斜面にすると好ましく、その斜面の外周面を有する凸部９を設けると、溶融した鑞材が傾斜に沿って流れるため、接合面３，４間に浸透しやすくなる。

図示の外周面９ａは、直線的な斜面になっているが、その外周面９ａは、凹又は凸形の湾曲した斜面、直線の面と曲面を複合化した面などであってもよい。

鑞材の使用量削減の効果は、外周面９ａが真っ直ぐに立ち上がっていても得られるが、凸部９の外周面９ａは、溶融した鑞材の接合面３，４間への浸透を促進するために、図１のような傾斜勾配のある面が好ましい。

凸部９が鑞材載置面５の全域に設けられ、その状態で凸部９の外周面９ａが図１のように傾いていたとすると、溶けた鑞材は外周面９ａが傾いた方向にのみ流れようとする。これに対し、図１のように凸部９が鑞材載置面５の一部に設けられ、その凸部９の周囲に鑞材が回り込める空間を有していると、凸部９の外周に沿って回り込む方向にも溶けた鑞材が流れる。そのために、凸部９の外周面９ａが図１のように傾いていても鑞材の広がり方の偏りが抑制される。

凸部９の頭頂面は丸みを帯びた形状であると、凸部９の頭頂面に残留する凝集、固化した無駄な鑞材を削減することができて好ましいが、凸部９の頭頂面に、鑞材のチップを鑞材載置面５に投影した面積よりも小さいフラット面を設けると鑞材のチップを安定して載置できて好ましい。

第１部材１とその上に重ねた第２部材２は、鑞材載置面５に設けた凸部９上に鑞材（固形のチップ）１０を載置して焼結炉（図示せず）に導入する。

そして、炉内で加熱し、その熱で溶けた鑞材を第１部材１と第２部材２の接合面間に毛細管現象を利用して浸透させて第１部材１と第２部材２を接合する。

このとき、外周面９ａが下広がりの方向（凸部の根元側が拡径する方向）に傾いた凸部９を設けてある場合には、溶けた鑞材がその傾斜した外周面９ａに沿って接合面３，４間の入口に向かって流れ下る。その力に助成されて接合面３，４間に対する鑞材の浸透が促進される。

鑞材１０が接合面３，４の全域に行き渡った後に鑞材投入空間６に残存する鑞材の量は、鑞材の滞留空間の一部を凸部９が占めるため、鑞材載置面５上に凸部９が無い場合に残存する量（鑞材の液面高さが同一と考えたときの鑞材の残存量）に比べて凸部９の占有体積相当分少なくなる。

これにより、鑞材の使用量の削減、使用量減少によるコスト低減が図れる。

また、例示の第１部材１は、凸部９が鑞材載置面５の中央にあるため、溶けた鑞材が凸部９の周囲に平均的に流れ、これにより、鑞材の溶け広がり方の偏りも起こり難くなる。

なお、鑞材投入空間６に対する鑞材１０の投入量は、凸部９が鑞材投入空間６に残留する鑞材層に完全に埋没する量にするよりも、鑞材投入空間６内での鑞材１０の残留が凸部９の周囲を主体にして起こる量にするのがよい。

ここで言う「鑞材の残留が凸部の周囲を主体にして起こる」とは、凸部９の頭頂部や頭頂側の外周には鑞材の薄い被膜が付着しているに過ぎず、残留鑞材のほぼ全量（凸部９の頭頂部や頭頂側の外周にもわずかに付着して残ることがあるのでほぼ全量と言う表現にした）が凸部の周囲にある状況を指す。

そのような投入量管理を行うと、投入する鑞材の余剰量がより少なくて済む。また、投入する鑞材の余剰量が減少することと鑞材の溶け広がり方の偏りが抑制されることが有効に働いて接合面の開放端からの鑞材の溢れ出しも抑制されるようになる。

かかる方法で製造される接合部品は、複数の部材、例えば、第１部材１と第２部材２が鑞付けして接合され、その複数の部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材投入空間６を作り出す貫通孔７（図１参照）又は凹部８（図３参照）を有し、その貫通孔や凹部を有する部材の接合相手となる他のひとつの部材が貫通孔７又は凹部８に対応した領域の一部に前記貫通孔又は凹部に入込む凸部９を有し、少なくともその凸部９の周囲に、接合面３，４間に流入した鑞材の余剰分が残留したものになる。

なお、この発明の製造方法は、溶製金属で形成される第１部材１と第２部材２を鑞付け接合した部品の製造にも利用することができる。

１ 第１部材
２ 第２部材
３，４ 接合面
５ 鑞材載置面
６ 鑞材投入空間
７ 貫通孔
８ 凹部
９ 凸部
９ａ 外周面
１０ 鑞材

Claims (8)

1. 複数部材の間に鑞材を投入する工程と、前記鑞材を加熱溶融させて複数部材の接合面間に流入させる加熱工程とを含み、前記複数部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材を投入する鑞材投入空間を有し、前記加熱工程において下側に配置される部材が、前記鑞材投入空間に対応させてその部材に形成される鑞材載置面の輪郭縁よりも内側に前記鑞材投入空間に入り込む凸部を備え、その凸部の周囲に前記加熱工程において溶融した鑞材を導入してその鑞材をそこから前記接合面間に浸透させるようにした接合部品の製造方法。
2. 前記凸部の外周面を下広がりの方向に傾いた面にし、加熱工程で溶けた鑞材をその外周面に沿って前記接合面間の入口に向かって流れ下らせるようにした請求項１に記載の接合部品の製造方法。
3. 前記凸部を前記鑞材載置面の輪郭縁よりも内側に設け、その凸部からその凸部の周囲に配置された前記接合面の入口までの距離を全周において均一化して加熱工程で溶けた鑞材を前記凸部の周囲に平均的に流すようにした請求項１又は請求項２に記載の接合部品の製造方法。
4. 前記凸部の頭頂面をフラット面にして鑞材投入空間に投入する鑞材のチップをその頭頂面に載置するようにした請求項１〜請求項３のいずれかひとつに記載の接合部品の製造方法。
5. 複数の部材が鑞付けして接合された部品であって、複数の部材のうちの少なくともひとつの部材が鑞材投入空間を作り出す貫通孔又は凹部を有し、その貫通孔や凹部を有する部材の接合相手となる他のひとつの部材が前記貫通孔又は凹部に対応した領域の一部に前記鑞材投入空間に入り込む凸部を有し、少なくともその凸部の周囲に、前記ひとつの部材と他のひとつの部材の接合面間に浸透した鑞材の余剰分が残留している接合部品。
6. 前記凸部が前記接合面に囲われた領域の中央にある請求項５に記載の接合部品。
7. 前記凸部の外周面が凸部の根元側が拡径する方向に傾いている請求項５又は請求項６に記載の接合部品。
8. 前記鑞材投入空間に鑞材が残留し、その残留鑞材のほぼ全量が前記凸部の周囲にある請求項５〜請求項７のいずれかひとつに記載の接合部品。

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