JP5113989B2 - 高温はんだ付けによって結合された複数のセグメントプレートを備えた積層ブロック - Google Patents

Description

本発明は、互いに積層され、かつ互いに結合された複数の部分プレート若しくはセグメントプレート（Segmentblech）より成る積層ブロック（Schichtblock）、特に液圧式の制御弁ブロックに関する。

このような形式の積層ブロックは、ドイツ連邦共和国特許公開第１９９２９８２８号明細書に開示されている。この積層ブロックにおいては、貯蔵室内にはんだ材料が貯蔵されていて、このはんだ材料は、はんだ工程中に毛管現象によってはんだ流路を介してセグメントプレート間のギャップ内に流れ込み、ここで硬化し、それによってセグメントプレートを互いに強固に結合するようになっている。冒頭に述べた形式の積層ブロックは、例えば液圧式の方向制御弁として使用される。

実験によれば、冒頭に述べた形式の、制御弁ブロックとして構成された積層ブロックは、特に圧力脈動に対する積層ブロックの圧力負荷容量が、従来形式つまり鋳造で製造された弁ブロックの圧力負荷容量よりも、部分的に著しく小さいことが分かった。従ってこのような積層ブロックの使用範囲は限定されている。
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９２９８２８号明細書

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の積層ブロックを改良して、安価な費用で、特に脈動的に発生する負荷に対する強度が高められ、従って使用範囲が拡大されたものを提供することである。

この課題を解決した本発明によれば、複数のセグメントプレートが、ニッケルはんだを用いて高温はんだ付けによって互いに結合されており、ニッケルはんだが、はんだ付けの前にセグメントプレート上に面状に施されており、下側の閉鎖プレートとして設けられたセグメントプレートが、少なくとも２つの垂直な固定ピンに結合されており、これらの固定ピンが、次に位置するセグメントプレートの互いに整列された固定用穴に滑動式に係合しており、それによってはんだが液状化した時に上側のセグメントプレートを後でずらすことができるようになっている。

本発明の考え方は、ニッケル若しくはニッケル合金が重要な要素を成しているはんだ材料を面状に塗布することと、高温はんだ付けつまり９００℃以上の温度で処理されたはんだ付けを用いることとを組み合わせるという点にある。

別のはんだ材料に対して、ニッケルは、より高い強度（銅はんだの約２倍）及びより高い毛管力を有している。さらにまた、ニッケルはんだは形がくずれにくく、過剰に供給された時に積層ブロック内で溝を形成することもない。何故ならばニッケルはんだは、その他のはんだ材料例えば銅はんだよりも、薄い状態において流動しにくいからである。またニッケルはんだは、高い耐腐食性を有している。

液圧式の制御弁ブロックとして構成された、本発明に従って製造された積層ブロックの負荷容量は、セグメントプレートがはんだ材料によって銅ベース上で互いに結合されている積層ブロックよりも、１００〜１５０ｂａｒ（バール）だけ高められている。

本発明に従って使用されたニッケルはんだの高い固有硬度に基づいて、積層ブロックに形成された、往復動スプールピストン又は回転スプールピストンを受容するために設けられた穴の壁部を硬化させる必要はない。セグメントプレート間ではんだギャップ内に存在する、硬化されたニッケルはんだは、この場合、ピストンのための「硬い」ガイドとして用いられる。従って、セグメントプレート自体は、硬化可能な合金製の鋼よりも安価な、非合金製の鋼より成っている。

本発明に従って積層ブロックを製造する際の安価な費用を考慮すれば、ニッケルはんだをペーストとして、スクリン印刷法でセグメントプレートの少なくとも片側に施せば有利であることが分かった。

これによって大量生産のための良好な適正が得られる。この場合、施そうとするはんだ材料の量は、簡単な形式で、スクリンのメッシュ幅によって調節することができる。従って、本発明の積層ブロックにおいては、非常に均一なはんだギャップ厚さが得られ、ひいては積層ブロックの高さ範囲の高い精度が得られる。これによって、積層ブロックを制御弁として使用する場合に、内側の制御縁は原則として後加工する必要はない。

同様に、はんだ材料を箔としてセグメントプレート間に配置することも可能である。

本発明の特に有利な実施態様によれば、材料接続によって互いに結合された複数のセグメントプレート間に、１０〜３０マイクロメートル、理想的な場合には約２０マイクロメートルのはんだ継ぎ目厚さが設けられている。この場合、材料接続の最大強度が得られる。

下側の閉鎖プレートとして設けられたセグメントプレートが、少なくとも２つの垂直な固定ピンに結合されており、これらの固定ピンが、次に位置するセグメントプレートの互いに整列された固定用穴に滑動式に係合するようになっている場合、簡単な手段によって、水平方向に作用する位置決め補助手段が得られる。この位置決め補助手段によって、はんだ付け時にセグメントプレートが側方にずれることが阻止される。この場合、固定ピンと固定用穴との間のギャップはそれぞれ、はんだが液状化した時に上側のセグメントプレートが自重によりずれることができるように、寸法設計されている。

有利な形式で、固定ピンは最も下に位置するセグメントプレートに固定されており、これによって、セグメントプレートを積層する際に、その垂直方向の整列が維持される。

セグメントプレートの簡単な製造（例えばレーザー切断による）を考慮して、及び完成された積層ブロックの高い負荷容量に関連して、セグメントプレートは調質された鋼より成っている。この場合、例えばこのために非合金の調質された鋼、特にＣ４５鋼又はこれと類似の鋼が使用される。

積層ブロックの少なくとも１つの側壁が、垂直方向に働く緊締装置に当接させるためのストッパを有しており、該ストッパが、積層ブロックの上側と下側との間に配置されていれば、はんだ付け工程に続く積層ブロックの後加工（例えば穴の微細加工）のために有利である。従ってこのようなストッパは、２方向で、つまり積層ブロックが方向転換された時にも使用することができる。

本発明のその他の利点及び詳細が、以下に概略的な図面を用いて詳しく説明されている。

本発明による積層ブロックは液圧式の制御弁ブロックとして構成されていて、図示の実施例では２６個のセグメントプレート（Segmentblech）Ｓ１〜Ｓ２６を有している。これらのセグメントプレートは、Ｃ４５鋼より成っていて、その外側輪郭及び内側輪郭は、レーザー切断によって形成される。勿論、セグメントプレートの数は非常に大きい範囲で変えることができる。セグメントプレート間には、有利にはそれぞれ２０マイクロメートルのはんだ継ぎ目厚さを有する２５個のはんだ継ぎ目Ｌが存在する。

はんだ材料は、はんだの大部分がニッケル若しくはニッケル合金より形成されているニッケルはんだより成っている。ニッケルはんだは、はんだ付けの前に、有利にはスクリン印刷によってそれぞれ少なくともセグメントプレートの一方側に面状に施される。この場合、はんだはペーストとして、つまり結合剤内に埋め込まれた粉末として提供される。セグメントプレート間の素材結合（stoffschluessig；材料同士による結合）は、真空炉内で高温はんだ付けによって行われる。この場合の温度は、９００℃以上である。

図２には、完成された積層ブロックが示されており、この場合、最上部のセグメントプレートＳ１に２つの固定用穴ＺＢ１及びＺＢ２が設けられていて、これらの固定用穴ＺＢ１及びＺＢ２内にそれぞれ１つの垂直に配置された固定ピンが差し込まれており、この固定ピンは最下部のセグメントプレートＳ２６に固定されていて、積層されたセグメントプレートの整列された固定用穴を貫通してガイドされている（図示せず）。固定は、例えばセンタリングピンの端面側の盲穴を広げることによって行われる。

さらにまた、側壁Ｗの有利には中央にストッパＡが配置されている。このストッパＡは、緊締装置に当接させるために設けられていて、積層ブロックがひっくり返されたときに、つまりセグメントプレートＳ２６が上側に位置し、セグメントプレートＳ１が下側に位置する場合でも使用することができる。このようなストッパＡは、別の側壁にも設けることができ、全部で３つのストッパＡを設けることができる。

本発明による積層ブロックの概略的な側面図である。 図１に示した積層ブロックの概略的な斜視図である。

符号の説明

Ｓ１〜Ｓ２６ セグメントプレート、 Ａ ストッパ、 Ｗ 側壁、 ＺＢ１，ＺＢ２ 固定用穴

Claims (5)

1. 互いに積層され、かつ互いに結合された複数のセグメントプレートより成る積層ブロックにおいて、
   積層された前記複数のセグメントプレートが、ニッケルはんだを用いて高温はんだ付けによって互いに結合されており、ニッケルはんだが、はんだ付けの前にセグメントプレート上に面状に施されており、下側の閉鎖プレートとして設けられたセグメントプレートが、少なくとも２つの垂直な固定ピンに結合されており、これらの固定ピンが、次に位置するセグメントプレートの互いに整列された固定用穴に滑動式に係合しており、それによってはんだが液状化した時に上側のセグメントプレートが自重によりずれることができるようになっており、高温はんだ付けによって互いに結合された複数のセグメントプレート間に、１０〜３０マイクロメートルのはんだ継ぎ目厚さが設けられていることを特徴とする、高温はんだ付けによって結合された複数のセグメントプレートを備えた積層ブロック。
2. ニッケルはんだがペーストとして、スクリン印刷法によってセグメントプレート（Ｓ１〜Ｓ２５）の少なくとも片側に施されている、請求項１記載の積層ブロック。
3. 固定ピンが最も下に位置するセグメントプレート（Ｓ２６）に固定されている、請求項１記載の積層ブロック。
4. セグメントプレート（Ｓ１〜Ｓ２６）が調質鋼より成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の積層ブロック。
5. 積層ブロックがひっくり返された状態でも積層ブロックに緊締装置を当接させることができるように、積層ブロックの少なくとも１つの側壁（Ｗ）が、垂直方向に働く緊締装置に当接させるためのストッパ（Ａ）を有しており、該ストッパ（Ａ）が、積層ブロックの上側と下側との間に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の積層ブロック。

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