JP5521249B2 - 焼結鑞付け接合部品 - Google Patents

Description

この発明は、第１成形体と第２成形体を突き合わせて焼結し、そのときに両者の突き合わせ部を鑞付けして得られるプラネタリキャリアなどの焼結鑞付け接合部品に関する。

首記の焼結鑞付け接合部品における第１成形体と第２成形体の鑞付け接合は、第２成形体上に第１成形体を重ね、第１成形体の接合部に軸方向に貫通して設けられた鑞材供給孔に鑞材のチップを入れる。そしてこの状態で重ねた成形体を焼結炉に導入する。鑞材チップが焼結時の熱で溶け、溶けた鑞材が毛細管現象によって第１成形体と第２成形体の接合面の全体に行き渡る。

このとき、鑞材は、接合面の全体に不足無く行き渡らせるために、余裕を持った量が使用される。ところが、余裕のある量を供給すると、余剰鑞材が第１、第２成形体の突合せ界面から溢れ出て第２成形体の表面に添って垂れることがあり、そのときには溢れ出た鑞材を除去しなければならない。

その不具合を無くすために、本出願人は、突合せ面の周囲に鑞溜り部を形成することを提案している（下記特許文献１参照）。

特許文献１の焼結鑞付け接合部品は、第２成形体に設けた凸部を上に向けて第１成形体に設けた下向き開口の凹部に入り込ませ、その凸部の先端と凹部の底を突き合わせて鑞付けする。凸部の先端の周縁部には、微小な面取りが施されており、面取り部と凹部の底との間及び凸部の側面と型抜きテーパの付された凹部の側面との間に生じる空間を鑞溜りとなしている。そして、その空間を凹部の開放端に向けて広くすることで、前記鑞溜り部の開放端側で毛細管現象が起こることを防止して鑞材の溢れ防止の効果を高めている。

特開２００３−２５１４５７号公報

特許文献１で提案した構造は、図５に示した鑞溜り部８の開口部寸法Ａを好ましくは０．３ｍｍ以上確保することで、鑞溜り部の開放端側で毛細管現象が起こることを防止している。しかしながら、その構造では、第２成形体２に設けられている凸部６の面取り部のランド角部Ｃと第１成形体１に設けられている凹部３の側面３ｂとの間の隙間ｇの寸法Ｗがある程度大きくなり、そのために、第１成形体と第２成形体の位置決め精度が悪化する問題があった。

なお、位置決め精度を重視して隙間ｇの寸法Ｗを小さくすると、隙間寸法が小さくなった部分で毛細管現象を抑制する機能が薄れる。加えて、隙間ｇの寸法Ｗが小さくなることで鑞溜り部の容積が減少するため、鑞溜り部の容積不足も懸念されるようになる。

第２成形体に設けた凸部６の先端には、テーパ面７ａの含まれた面取り部７が設けられており、テーパ面７ａの位置では、接合界面から溢れ出た鑞材をその位置に滞留させる機能が殆ど発揮されない。この状況で鑞溜り部の容積が不足し、なおかつ、毛細管現象を抑制する機能が十分に発揮されない状況になっていると、鑞溜り部から鑞材が溢れ出す可能性が高まる。

そこで、この発明は、第１成形体と第２成形体を焼結鑞付けして得られる部品を改善の対象にして第１成形体と第２成形体の位置決め精度の向上と、両成形体の接合界面からの鑞材の溢れ防止の信頼性向上を両立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、この発明においては、第１成形体と第２成形体を、第１成形体に設けた凹部に第２成形体に設けた凸部を挿入して軸方向に突き合わせて焼結し、接合面となす前記凸部の軸直角な先端面と前記凹部の軸直角な底面を鑞付けして第１成形体と第２成形体を一体化させた焼結鑞付け接合部品に、下記の鑞溜り部を設けた。

前記凸部の先端の周縁部に凸部先端の外周を後退させる面取り部を設け、前記凹部のコーナ部に凹部の底面を掘り下げて溢れ溝を設け、その溢れ溝の接合面側の端部を前記面取り部の接合面側の端部よりも接合面側に配置し、前記面取り部のランド角部と前記凹部の所定の傾斜角を有する側面との間にＷ=０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の隙間を設け、前記面取り部と溢れ溝との間の空間によって形成される鑞溜り部。

前記面取り部のランド角部と前記凹部の側面との間の隙間の寸法Ｗは、凸部の周方向端側では０．０５〜０．１０ｍｍ、凸部の外径側又は内径側では０．０２ｍｍ程度が適正である。

なお、凸部の周方向端側の隙間寸法は、Ｇ１，Ｇ２（図３参照）左右同じ寸法とする。

この発明の焼結鑞付け接合部品は、第１成形体に設けられる凹部のコーナ部に凹部の底面を掘り下げて溢れ溝を設けており、その溢れ溝の設置によって前記鑞溜り部の前記面取り部と溢れ溝との間の空間によって形成される部分の容積を不足なく確保することが可能になる。

また、溢れ溝の接合面側の端部を前記面取り部の接合面側の端部よりも接合面側に配置したことで、第２成形体に設けられる凸部の接合面の一部が溢れ溝の接合面側の端部よりも凹部の側面側に延び出す。その部分も含めて凸部の接合面は、前記凹部を上、凸部を下にして行われる焼結、鑞付け時に水平に保たれ、接合界面から溢れ出た鑞材がそこに滞留しやすい。

これにより、接合界面から溢れ出た鑞材が鑞溜り部に安定して保持されるようになり、
第２成形体の側面に沿った鑞材の垂れが効果的に抑制されるようになって溢れ防止の信頼性が高まる。

また、上述したように、鑞溜り部の前記面取り部と溢れ溝との間の空間によって形成される部分の容積を十分に確保することができるので、第１成形体と第２成形体の位置決め精度を左右する位置の隙間寸法（図５のＷ）を特許文献１の構造に比べて十分に小さくすることが可能になり（前記空間の容積に余裕があると、前記隙間ｇの寸法Ｗを毛細管現象が起こる程度に小さくしても鑞材の前記空間からの外部への溢れ出しは起こり難い）、これにより、第１、第２成形体の位置決め精度を向上させることも可能になる。

この発明の焼結鑞付け接合部品の一例を示す断面図 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図 図２の一部分の拡大図 図１の鎖線枠で示した部分の拡大断面図 特許文献１に開示された構造の説明図

以下、添付図面の図１〜図４に基づいてこの発明の焼結鑞付け接合部品の実施の形態を説明する。

図１に示すように、例示の焼結鑞付け接合部品１０は、車両の変速機に組み込まれるプラネタリキャリアであって、第１成形体１と第２成形体２からなる。その第１成形体１と第２成形体２を焼結し、そのときに両者を接合して作られている。

第１成形体１には、凹部３と、凹部設置面とは反対側から凹部設置面に貫通させた鑞材供給孔４と、溢れ溝５（図４参照）が設けられている。鑞材供給孔４は凹部３の中央付近にある。

凹部３は、図４に示す軸直角な底面３ａと所定の傾斜角θが付された側面３ｂとからなる。側面３ｂの傾斜角θは、型抜き用のテーパであり、５°〜３０°程度、好ましくは１０°前後に設定される。溢れ溝５は、その凹部３のコーナ部、即ち、底面３ａと側面３ｂが交差したコーナに底面３ａを掘り下げた状態にして設けられている。

第２成形体２には、図４に示すように、先端を第１成形体の凹部３に入り込ませる凸部（ブリッジ）６が設けられている。その凸部６は、先端の周縁部を面取りしたものになっている。図４の７が面取り部である。その面取り部７は、テーパ面７ａと、そのテーパ面を成形する金型（図示せず）の先端に、金型保護を目的として設けられるエッジ除去部が転写されてできるフラットなランド（図のそれは軸直角な面）７ｂとからなる。例示の部品に設けられた面取り部７は、高さｈ=０．１０ｍｍ、ランド７ｂの幅Ｗ１=０．２０ｍｍ、テーパ面７ａの傾斜角θ１=４５°としているが、この寸法に限定されるものではない。

図４に示すように、凹部３の底面３ａと凸部６の先端面６ａは、軸直角な面となっており、その両面が互いに突き合わされて鑞材で接合される。

溢れ溝５は、図４に示した深さｄ=１．００ｍｍ、溝底面の幅Ｗ２=０．８０ｍｍ、側面の傾斜角θ２=３０°としているが、深さｄ、幅Ｗ２、傾斜角θ２は、例示の数値に限定されない。例えば、深さｄは、０．８０ｍｍ程度が適切なものもあるし、１．５０ｍｍ程度が適切なものもある。これ等の数値は、接合面の面積と鑞溜り部の容積の兼ね合いを考慮して適切な数値を選択すればよい。

ここで重要なことは、溢れ溝５の接合面（凹部の底面３ａと凸部の先端面６ａが互いに接合される面）側の端部Ｐを面取り部７の接合面側の端部Ｑよりも接合面側に配置することである。

そうすることで、凸部６の接合面（先端面６ａ）の一部が前記Ｐ、Ｑ間に延び出す。その部分も含めて凸部６の接合面（先端面６ａ）は、凹部３を上、凸部６を下にして行われる焼結、鑞付け時に水平に保たれるため、接合界面から溢れ出た鑞材がそこに滞留しやすくなる。

凸部６の面取り部７のランド角部Ｃと凹部３の側面３ｂとの間には、Ｗ=０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の隙間ｇを設けている。その隙間ｇは、凸部６の周方向端側、例えば、図３のＧ１、Ｇ２の位置ではＷ=０．０５〜０．１０ｍｍ程度、凸部６の外径側（図３のＧ３の位置）又は内径側（図示せず）ではＷ=０．０２ｍｍ程度が好ましい。

凸部６の外径側又は内径側のどちらか一方を凹部３の側面で拘束すれば第１成形体１と第２成形体２を同軸上に位置決めすることができる。そのために、図３のように、凸部６の外径側、即ち、図３のＧ３の位置で径方向の位置決めを行なうとしたら、凸部６の内径側では凹部の側面との間に十分な隙間を設けて焼結での寸法変化による干渉を回避することができる。

これに対し、凸部６の周方向端側では、周方向両端での寸法変化と凸部の撓みによる凸部先端の変位量を考慮する必要があり、このために、凸部６の周方向端側での好ましい隙間寸法を外径又は内径側での好ましい隙間寸法よりも大きくしている。

上記隙間ｇの寸法Ｗを、好ましいとした数値の下限値よりも大きくすることで、第１成形体１と第２成形体２の組立が難しくなることを回避することができる。

また、その隙間ｇの寸法Ｗを好ましいとした数値の上限値よりも小さくすることで、第１成形体１と第２成形体２の位置決め精度を高めることができる。

凸部６と凹部３の側面３ｂとの間の隙間は、従来は、図５に示す凹部の底面３ａと側面３ｂの交点を基準にして、そこから凸部６の側面までの離反距離Ｌを凹部と凸部の焼結後の相互干渉を回避するのに必要な数値に設定する方法で付与されていたが、この発明では、位置決め精度を向上させるために凸部先端の面取り部のランド角部Ｃの位置で設定する。

このように構成したこの発明の焼結鑞付け接合部品１０は、凸部６の先端の面取り部７と凹部３に設けた溢れ溝５とによって第１成形体１と第２成形体２との間に鑞溜り部８が形成される。

Ｆｅ−２％Ｃｕ−０．８％Ｃの組成の合金粉末を成形密度６．８ｇ／ｃｍ^３で成形した図１、図２の構造の第１成形体１と第２成形体２を、図１のように、第２成形体２を下にして、かつ、凹部３に凸部６を入り込ませて重ね、第１成形体１の鑞材供給孔４に鑞材９のチップを挿入し、これを焼結炉に導入してブタン変成ガス中で１１３０℃で焼結及び鑞付けを行った。製品の処理数は、１５，０００個とした。

凸部６の先端の面取り部７と凹部３に設けた溢れ溝５の寸法諸元は、先に述べた通りとした。また、前記隙間ｇの寸法Ｗは、図３のＧ１、Ｇ２の位置で０．０５ｍｍ、Ｇ３の位置で０．０２ｍｍに設定した。

この結果、図５の鑞溜り部を設けた従来品は、位置決め不良や鑞材の溢れ出しによる製品不良が約２％程度の割合で発生していたが、この発明の部品は、全製品とも第１成形体と第２成形体の組立を困難無く行うことができた。また、完成した製品で第１成形体と第２成形体が位置決め不良となっているものは１個も無く、鑞材が外部に溢れ出て第２成形体の表面に沿って垂れた製品も皆無であった。

１ 第１成形体
２ 第２成形体
３ 凹部
３ａ 底面
３ｂ 側面
４ 鑞材供給孔
５ 溢れ溝
６ 凸部
６ａ 先端面
７ 面取り部
７ａ テーパ面
７ｂ ランド
８ 鑞溜り部
９ 鑞材
１０ 焼結鑞付け接合部品
Ｃ 面取り部のランド角部
ｈ 面取り部の高さ
ｄ 溢れ溝の深さ
ｇ ランド角部Ｃと凹部の側面との間の隙間
Ｗ 隙間ｇの幅寸法
Ｗ１ 面取り部のランド部の幅
Ｗ２ 溢れ溝の溝底面の幅
Ａ 鑞溜り部の開口部寸法
Ｐ 溢れ溝の接合面側の端部
Ｑ 面取り部の接合面側の端部
Ｌ 従来設定されている凸部の離反距離
Ｇ１、Ｇ２ 凸部の周方向端側
Ｇ３ 凸部の外径側
θ 凹部の側面の傾斜角
θ１ 面取り部のテーパ面の傾斜角
θ２ 溢れ溝の側面の傾斜角

Claims (2)

1. 第１成形体（１）と第２成形体（２）を、第１成形体に設けた凹部（３）に第２成形体に設けた凸部（６）を挿入して軸方向に突き合わせて焼結し、接合面となす前記凸部（６）の軸直角な先端面（６ａ）と前記凹部（３）の軸直角な底面（３ａ）を鑞付けして前記第１成形体（１）と第２成形体（２）を一体化させた焼結鑞付け接合部品であって、
   前記凸部（６）の先端の周縁部に凸部先端の外周を後退させる面取り部（７）を設け、前記凹部（３）のコーナ部に凹部の底面を掘り下げた溢れ溝（５）を設け、その溢れ溝（５）の接合面側の端部（Ｐ）を前記面取り部（７）の接合面側の端部（Ｑ）よりも接合面側に配置し、前記面取り部（７）のランド角部（Ｃ）と前記凹部（３）の所定の傾斜角を有する側面（３ｂ）との間に０．０２ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の隙間（ｇ）を設け、前記面取り部（７）と溢れ溝（５）との間の空間によって形成された鑞溜り部（８）を備えることを特徴とする焼結鑞付け接合部品。
2. 前記隙間（ｇ）の寸法Ｗを、前記凸部（６）の周方向端側で０．０５〜０．１０ｍｍ、凸部の外径側又は内径側で０．０２ｍｍに設定した請求項１に記載の焼結鑞付け接合部品。

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