JP5557191B2 - ロウ付け方法及びロウ付け接合部品 - Google Patents

Description

本発明はロウ付け方法及びロウ付け接合部品に関する。さらに詳しくは、接合される一方の部材に形成されたロウ材収容部に配設されたロウ材を加熱により溶融、凝固させることで部材同士を接合させるロウ付け方法、及びかかるロウ付け方法により接合され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。

かかるロウ付けには、接合される部材の一方に縦孔（貫通孔）を形成し、この縦孔内にロウ材を配設するタイプ（例えば、特許文献１参照）と、接合される部材の一方に横穴（凹所）を形成し、この横穴にロウ材を配設するタイプ（例えば、特許文献２参照）とがある。そして、縦孔タイプ及び横穴タイプのいずれにおいても、溶融したロウ材をロウ付け面に均一に行き渡らせるための種々の工夫がなされている。

特開平２−１５８７５号公報 特開２００６−３４１２９２号公報

ところで、図５に示されるように、接合される部材の一方がプレート２０の周縁に立設された柱状のブリッジ部２１を有しており、このブリッジ部２１の先端面２１ａと他方の部材（プレート）２２とが接合される場合、当該他方の部材２２の周縁に縦孔２３を形成し、この縦孔２３内にロウ材を配設することが考えられる。

前記のような縦孔２３は金型内に棒状のコアを配置して成形する必要があるが、次のような問題がある。まず第１に、金型内面とコアとの間の隙間が小さいため、この隙間に粉末が入りにくく、粉末供給作業に時間がかかる。また、供給した粉末を押圧するパンチの前記隙間に対応する部分の肉厚の薄くなり、押圧作業時にパンチに割れが発生する虞れがある。

このような問題を回避するためには、縦孔２３の周辺に一定の肉厚をもたせることが必要になり、図５においてｔで示す寸法をある程度確保する必要がある。そうすると部材設計の自由度が制約されるとともに、部品の軽量化を図る際の障害となる。

一方、図６に示されるように、上側部材３０の高さが高い場合、この上側部材３０の柱状部３１の下端部外周に横穴３２を形成し、この横穴３２内にロウ材を配設することが考えられる。

しかしながら、ロウ材を配設するためには、横穴３２の形状を手前側（ロウ材を挿入する側）が広がった形状とする必要があり、その分、部材と部材とのロウ付け面（接合面）の面積が小さくなる。また、ロウ材は開口側が広がった横穴３２内に配設されているだけであるので、振動などによりその位置がずれたり、場合によっては落下したりする虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ロウ材収容部の形成に際しコアの使用が不要であり、設計の自由度が高く、軽量化を達成することができるロウ付け方法及びロウ付け接合部品を提供することを目的としている。

（１）本発明のロウ付け方法は、第１ロウ付け面を上向きにした下側部材の上に、第２ロウ付け面を下向きにして上側部材を載置し、前記上側部材に形成されたロウ材収容部にロウ材を配設し、加熱により両部材をロウ付けする方法であって、
前記ロウ材収容部は、上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっており、この切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされており、
前記下側部材が、第１プレートと、この第１プレートの一方の面に立設された柱状のブリッジ部とからなり、このブリッジ部の先端面が第１ロウ付け面とされており、
前記上側部材が、前記第１プレートと対向して前記ブリッジ部の先端面上に配設される第２プレートからなり、
前記ロウ材は短円柱形状を呈しており、
前記ロウ材収容部は、前記ロウ材の直径よりも大きい直径を有する平面視ほぼ円形の収容スペースと、この収容スペースと連通するとともに前記開口に連通する狭路とからなり、
前記第２プレートを下側部材のブリッジ部の先端面上に配設したときに当該第２プレートの周縁に形成された切り欠きの狭路に位置する突起を、前記ブリッジ部の先端面に形成することを特徴としている。

本発明のロウ付け方法では、部材接合用のロウ材を収容するロウ材収容部が、従来の縦孔ではなく上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっているので、成形に際しコアの使用を省略することができる。これに伴い、コアと金型との間の隙間に給粉された粉末の押圧をする必要がないので、従来のようにパンチが割れる虞がなくなる。また、狭い隙間への給粉が不要であるので、給粉作業が容易になる。

また、切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされているので、下側部材と上側部材との接合作業を行う際にロウ材がロウ材収容部から落下するのを防止することができる。これにより、部材の接合を確実に行うことができる。

また、従来の縦孔のように当該縦孔の周辺に一定の肉厚（図５において厚さｔの部分）を設ける必要がないので、切り欠きからなるロウ材収容部の設計の自由度が高くなる。また、前記一定の肉厚を省略することができるので、部品の軽量化を図ることが可能になる。
また、ロウ材収容部の円形の収容スペースに収容された短円柱形状のロウ材は、狭路によって移動が制限されるので、当該ロウ材収容部から落下する虞がない。
また、突起によって、第２プレートをブリッジ部の先端面に配設するときの位置決めを行うことができる。さらに、突起は切り欠きの狭路に位置することになるので、加熱により溶融したロウ材が外方へ流れるのを抑制することができ、ロウ材を必要とするロウ付け面に当該ロウ材を効果的に供給することができる。

（２）前記（１）のロウ付け方法において、前記ロウ材収容部を画定する上側部材の角部にＲ加工を施すことが好ましい。この場合、応力集中による割れや欠けが発生するのを防ぐことができる。

（３）また、本発明のロウ付け接合部品は、第１ロウ付け面を有する下側部材と、前記第１ロウ付け面と接合される第２ロウ付け面を有する上側部材とが、当該上側部材に形成されたロウ材収容部に配設されたロウ材により接合された接合部品であって、
前記ロウ材収容部は、上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっており、この切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされており、
前記下側部材が、第１プレートと、この第１プレートの一方の面に立設された柱状のブリッジ部とからなり、このブリッジ部の先端面が第１ロウ付け面とされており、
前記上側部材が、前記第１プレートと対向して前記ブリッジ部の先端面上に配設される第２プレートからなり、
前記ロウ材は短円柱形状を呈しており、
前記ロウ材収容部は、前記ロウ材の直径よりも大きい直径を有する平面視ほぼ円形の収容スペースと、この収容スペースと連通するとともに前記開口に連通する狭路とからなり、
前記第２プレートを下側部材のブリッジ部の先端面上に配設したときに当該第２プレートの周縁に形成された切り欠きの狭路に位置する突起が、前記ブリッジ部の先端面に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は、部材接合用のロウ材を収容するロウ材収容部が、従来の縦孔ではなく上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっているので、形成に際しコアの使用を省略することができる。これに伴い、コアと金型との間の隙間に給粉された粉末の押圧をする必要がないので、従来のようにパンチが割れる虞がなくなる。また、狭い隙間への給粉が不要であるので、給粉作業が容易になる。

また、切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされているので、下側部材と上側部材との接合作業を行う際にロウ材がロウ材収容部から落下するのを防止することができる。これにより、部材の接合を確実に行うことができる。

また、従来の縦孔のように当該縦孔の周辺に一定の肉厚（図５のｔ参照）を設ける必要がないので、切り欠きからなるロウ材収容部の設計の自由度が高くなる。また、一定の肉厚を省略することができるので、部材の軽量化を図ることが可能になる。
さらに、前記のような肉厚部分がないので部品に亀裂が発生する虞もなくなる。

（４）前記（３）のロウ付け接合部品において、前記ロウ材収容部を画定する上側部材の角部にＲ加工が施されていることが好ましい。

本発明のロウ付け方法及びロウ付け接合部品によれば、ロウ材収容部の形成に際しコアが不要であり、設計の自由度が高く、軽量化を達成することができる。

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説明図である。 （ａ）は図１に示されるロウ付け接合部品の組み付け後の上側部材の平面説明図であり、（ｂ）は部分拡大図である。 図１に示されるロウ付け接合部品の接合後の側面図である。 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説明図である。 縦孔を利用した従来のロウ付け接合部品の接合前の分解説明図である。 横穴を利用した従来のロウ付け接合部品の接合前の分解説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のロウ付け方法及びロウ付け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の接合前の分解説明図である。このロウ付け接合部品１は、円板状の第１プレート２及び柱状のブリッジ部３からなる下側部材と、円板状の第２プレート４からなる上側部材とで構成されている。

第１プレート２、ブリッジ部３及び第２プレート４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プレート２、ブリッジ部３及び第２プレート４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、円形の中央開口部５を有している。ブリッジ部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、それぞれの外側面３ａは、第１プレート２の外周面２ｂと面一であり、それぞれの内側面３ｂは、中央開口部５の内周面５ａと面一である。また、各ブリッジ部３の側面３ｃは、中央開口部５の中心を通り径外方向に延びる直線を含み得る平面である。

第２プレート４は、前記第１プレート２と対向して前記ブリッジ部３の先端面３ｄ上に配設される。第２プレート４は、円形の中央開口部６有しており、接合時には、この中央開口部６と前記第１プレート２の中央開口部５は同芯となる。

第２プレート４の周縁には、ロウ材１３を収容するロウ材収容部としての切り欠き７が前記ブリッジ部３に対応して周方向に沿って等間隔に３箇所形成されている。ロウ材１３は、例えばＮｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｆｅ系の組成を有する圧粉体からなり、短円柱形状を呈している。

切り欠き７は、図１〜２に示されるように、開口８を有している。また、切り欠き７は、ロウ材１３が収容される平面視ほぼ円形の収容スペース９と、この収容スペース８と連通するとともに前記開口８に連通する狭路１０とからなっている。開口８の大きさ（幅）Ｔは、収容スペース９に収容されたロウ材１３が振動などによる水平移動によって当該収容スペース９から飛び出るのを禁止する大きさにされている。具体的に、ロウ材１３の直径をｄとすると、ｄ＞Ｔとなるように設定されている。また、収容スペース９の内径をＤとすると、Ｄ＞ｄ＞Ｔである。収容スペース９の内径Ｄとロウ材１３の直径ｄとの差（Ｄ−ｄ）は、ロウ材１３の移動を少なくするためにはできるだけ小さいほうが望ましいが、あまり小さすぎると、ロウ材１３を収容スペース９に配置するのが難しくなり、また、製作誤差が大きい場合には、ロウ材１３が収容スペース９に入らなくなる虞があるため、０．４ｍｍ程度に設定することが好ましい。

本実施の形態における切り欠き７では、収容スペース９及び狭路１０を画定する第２プレート４の角部４ａにＲ加工が施されている。これにより、応力集中によって角部の割れや欠けが発生するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、ブリッジ部３の先端面３ｄに突起１４が形成されている。この突起１４は、図３に示されるように、正面から見て台形状を呈しており、前記第２プレート４をブリッジ部３の先端面３ｄ上に配設したときに、当該第２プレート４の切り欠き７の狭路１０に位置するように設けられている。換言すれば、切り欠き７の狭路１０で突起１４を挟むようにして第２プレート４をブリッジ部３の先端面３ｄ上に配設することで、第２プレート４を所定の位置に正確に配置させることができる。このように、突起１４は位置決めの機能を有している。

また、突起１４は切り欠き７の狭路１０に位置することになるので、加熱により溶融したロウ材１３が外方へ流れるのを抑制することができ、ロウ材１３を必要とするロウ付け面に当該ロウ材１３を効果的に供給することができる。これにより、所定の接合強度を得ることができる。

〔実施例及び比較例〕
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定されるものではない。
実施例１
図２に示される平面形状のロウ材収容部が周縁に沿って等間隔に３箇所形成された、厚さ５ｍｍ、直径６８ｍｍの円板状の成形体（上側部材）を用意し、この成形体を、円板状の成形体と、この成形体の周縁に沿って形成された３本の柱状のブリッジ部とからなる下側部材の当該ブリッジ部の先端面に配設した。

ロウ材収容部は、平面視ほぼ円形の収容スペースと、この収容スペースと連通するとともにロウ材収容部の開口に連通する狭路とからなっており、収容スペースの直径Ｄを７．２ｍｍ、開口の幅を４ｍｍとした。また、収容スペースには、直径６．８ｍｍ、高さ４ｍｍの短円柱形状のロウ材を収容した。ロウ材として、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｍｎ−Ｆｅ系の組成を有する圧粉体を用いた。

上下の成形体を１１３０℃で１５分間加熱し、上下の成形体を焼結させるとともに、ロウ材を溶融させて両成形体のロウ付けを行った。結果を表１に示す。実施例１では、接合不良はなく、またロウ材のたれ（溶融したロウ材がロウ材収容部の開口から外部に漏れること）も観察されなかった。

実施例２
ロウ材収容部の開口を６．５ｍｍにした以外は実施例１と同様にして上下の成形体の接合を行った。接合不良はなかったが、実施例１に比べて開口を大きくしたため、ロウ材のたれがわずかに観察された。

実施例３
ロウ材収容部の狭路に配設される、図２〜３に示される形状の突起（高さ２ｍｍ）をブリッジ部の先端面に設けた以外は、実施例２と同様にして上下の成形体の接合を行った。接合不良はなく、またロウ材のたれも観察されなかった。溶融したロウ材の外部への流れが、突起によってせき止められたものと考えられる。

比較例１〜２
ロウ材収容部の開口の幅を表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして上下の成形体の接合を行った。比較例１、比較例２のいずれの場合も、接合不良があり、またロウ材の落ち（ロウ材収容部から飛び出ること）も観察された。

〔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、従来の縦孔に代えて特定形状の切り欠きからなるロウ材収容部を採用しているが、図４に示されるように、従来の横穴（図６参照）に代えて特定形状の切り欠きからなるロウ材収容部１７を採用することもできる。この場合、上側部材１８と下側部材１９を組み付けた後に、ロウ材収容部１７にロウ材を配設することはできないので、上側部材１８のブリッジ部１８ａの先端面を上向きにして切り欠き１７内にロウ材を収容させた後に上側部材１８と下側部材１９を組み付ける必要がある。

また、前述した実施の形態では、ロウ材収容部における収容スペースの形状を平面視で円形にしているが、ロウ材を収容することができるかぎり、円形以外の形状、例えば４角形を含む多角形、楕円形とすることができる。

また、前述した実施の形態では、ロウ材接合部品として、２枚の孔開き円形プレートを３本のブリッジ部で繋いだ形態としたが、これはあくまでも例示であり、用途、目的などに応じて適宜の形態のロウ材接合部品とすることができる。

また、前述した実施の形態では、ロウ材収容部の数を３箇所としたが、その数はロウ付け面の数やその面積に応じて１〜２箇所、又は４箇所以上とすることができる。

１ ロウ付け接合部品
２ 第１プレート
３ ブリッジ部
４ 第２プレート
７ 切り欠き
８ 開口
９ 収容スペース
１０ 狭路
１３ ロウ材
１４ 突起

Claims (4)

1. 第１ロウ付け面を上向きにした下側部材の上に、第２ロウ付け面を下向きにして上側部材を載置し、前記上側部材に形成されたロウ材収容部にロウ材を配設し、加熱により両部材をロウ付けする方法であって、
   前記ロウ材収容部は、上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっており、この切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされており、
   前記下側部材が、第１プレートと、この第１プレートの一方の面に立設された柱状のブリッジ部とからなり、このブリッジ部の先端面が第１ロウ付け面とされており、
   前記上側部材が、前記第１プレートと対向して前記ブリッジ部の先端面上に配設される第２プレートからなり、
   前記ロウ材は短円柱形状を呈しており、
   前記ロウ材収容部は、前記ロウ材の直径よりも大きい直径を有する平面視ほぼ円形の収容スペースと、この収容スペースと連通するとともに前記開口に連通する狭路とからなり、
   前記第２プレートを下側部材のブリッジ部の先端面上に配設したときに当該第２プレートの周縁に形成された切り欠きの狭路に位置する突起を、前記ブリッジ部の先端面に形成することを特徴とするロウ付け方法。
2. 前記ロウ材収容部を画定する上側部材の角部にＲ加工を施す請求項１に記載のロウ付け方法。
3. 第１ロウ付け面を有する下側部材と、前記第１ロウ付け面と接合される第２ロウ付け面を有する上側部材とが、当該上側部材に形成されたロウ材収容部に配設されたロウ材により接合された接合部品であって、
   前記ロウ材収容部は、上側部材の周縁に形成された切り欠きからなっており、この切り欠きの開口は、切り欠き内に配設されたロウ材が水平移動により当該切り欠きから飛び出るのを禁止する大きさにされており、
   前記下側部材が、第１プレートと、この第１プレートの一方の面に立設された柱状のブリッジ部とからなり、このブリッジ部の先端面が第１ロウ付け面とされており、
   前記上側部材が、前記第１プレートと対向して前記ブリッジ部の先端面上に配設される第２プレートからなり、
   前記ロウ材は短円柱形状を呈しており、
   前記ロウ材収容部は、前記ロウ材の直径よりも大きい直径を有する平面視ほぼ円形の収容スペースと、この収容スペースと連通するとともに前記開口に連通する狭路とからなり、
   前記第２プレートを下側部材のブリッジ部の先端面上に配設したときに当該第２プレートの周縁に形成された切り欠きの狭路に位置する突起が、前記ブリッジ部の先端面に形成されていることを特徴とするロウ付け接合部品。
4. 前記ロウ材収容部を画定する上側部材の角部にＲ加工が施されている請求項３に記載のロウ付け接合部品。

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