JP6847522B2 - 接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合方法に関する。

車両用の自動変速機に用いられる遊星歯車組は、複数のピニオンギヤを回転可能に支持するキャリアを有している。
このキャリアでは、ピニオンギヤを回転可能に支持するピニオンシャフトの一端と他端が、回転軸方向で対向配置されたベースプレートとキャリアプレートで支持されている。
キャリアでは、キャリアプレートの外周側から延びる連結用の脚部の先端を、ベースプレートに連結することで、キャリア組立体を形成しており、形成されたキャリア組立体の内側で、ピニオンシャフトが支持されている。

特許文献１には、キャリアプレートの外周から延びる連結用の脚部を、ベースプレートの外周に、電子ビーム溶接により連結することが開示されている。

特開２００９−２１６１８８号公報

近年、遊星歯車組を介して伝達するトルクを大きくするために、炭素の含有量が多くて硬い鋼材（炭素鋼鋼材）を用いてキャリア組立体が作製されている。
しかし、キャリア組立体の作製にあたり、キャリアプレートから延びる連結用の脚部を成型する必要がある場合には、炭素の含有量が多くて硬い鋼材になると、連結用の脚部の成型性が悪化してしまう。

そのため、キャリアプレートを構成する炭素鋼鋼材を、ベースプレートを構成する炭素鋼鋼材よりも炭素の含有量が少ないものに変更して、連結用の脚部の成型性を確保したのち、キャリアプレートとベースプレートとを溶接している。
しかし、炭素の含有量が多い鋼材同士を、電子ビーム溶接で連結すると、溶接した範囲に割れや孔が生じることがあり、溶接した範囲での割れや孔の発生を抑制することが求められていた。

本発明は、
第１の鋼材と第２の鋼材とが、共通の軸線上で対向配置されており、前記第１の鋼材から前記第２の鋼材に向けて延びる連結部と前記第２の鋼材との接合部を、当該接合部の境界線に沿って、前記軸線方向から電子ビーム溶接で接合する接合方法であって、
前記境界線上に、溶接範囲の始点と終点を設定し、
電子ビームの照射位置を、前記始点から前記終点に向けて前記境界線に沿って変位させたのち、前記境界線から離れる方向に変位させて、前記電子ビームの照射位置が、前記境界線に沿うと共に前記境界線から離れた位置に設定された仮想線まで到達すると、以降、前記電子ビームの照射位置を、前記仮想線に沿って変位させつつ、前記電子ビームの照射を終了する構成とした。

本願発明者は、溶接範囲の終点の近傍で割れや孔が発生する傾向が高いという点に着目して、割れや孔が発生する原因を鋭意検討した。
その結果、溶接範囲の終点で電子ビームの照射を止めると、溶接範囲の終点の近傍では、溶解した鋼材の領域（溶解領域）に隣接して形成される溶解した鋼材と溶解していない鋼材とが混在する領域（固液共存領域）が小さくなること、この固液共存領域に、隣接する溶解領域から、固化する途中の鋼材が引き寄せられることで割れや孔が生じる傾向があること、を見いだした。
そのため、上記のように構成して、電子ビームの照射を溶接範囲の終点で終了させるのではなく、電子ビームの照射位置が溶接範囲の終点を通過するようにすることで、溶接範囲の終点の近傍での固液共存領域が小さくならないようにして、割れや孔の発生を抑制した。

キャリア組立体を説明する図である。 キャリアプレートとベースプレートを説明する図である。 キャリアプレートとベースプレートとの溶接範囲を説明する図である。 電子ビーム溶接装置を説明する図である。 従来例にかかる方法で電子ビーム溶接を実施した場合における溶接範囲を説明する図である。 実施の形態にかかる電子ビーム溶接を説明する図である。 実施の形態にかかる電子ビーム溶接の変形例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、キャリアプレート２から延びる脚部２１を、ベースプレート３に電子ビーム溶接で連結して作製するキャリア組立体１の場合を例に挙げて説明する。

図１は、キャリア組立体１を説明する図であり、ベースプレート３を、キャリアプレート２から離間させて配置した分解斜視図である。
図２は、キャリアプレート２とベースプレート３を説明する図であり、（ａ）は、キャリアプレート２の平面図であり、（ｂ）は、ベースプレート３の平面図である。

キャリア組立体１は、遊星歯車組のピニオンギヤを支持するものであり、共通の回転軸Ｘ上で対向配置されたキャリアプレート２と、ベースプレート３と、を有している。

ここで、キャリアプレート２とベースプレート３は、機械構造用の炭素の含有量が多い鋼材（以下、炭素鋼鋼材とも標記する）で作製したものである。
ここで、本明細書における用語「炭素鋼鋼材」は、炭素の含有量が０．１８質量％以上である鉄系の鋼材を意味しており、炭素の含有量の上限は、鋼材が含有することができる最大質量％を想定している。
なお、質量％は、鋼材の総質量に対する割合を百分率で示したものである。

実施の形態では、炭素の含有量の代表値が、０．２５質量％である２５Ｃ材で、キャリアプレート２が作製され、炭素の含有量の代表値が、０．３５質量％である３５Ｃ材で、ベースプレート３が作製されている。
なお、これらキャリアプレート２とベースプレート３の作製に用いる炭素鋼鋼材は、ここで例示したもの（２５Ｃ材、３５Ｃ材）に限定されない。要求性能や用途などに応じて決まる任意の炭素含有量の炭素鋼鋼材が選択される。

回転軸Ｘ方向から見て、キャリアプレート２はリング状の基部２０を有しており、この基部２０の外周に、回転軸Ｘ方向で隣接する他の遊星歯車組のインターナルギヤ４が、固定されている。

基部２０の外径側には、ベースプレート３側に突出して連結用の脚部２１（連結部）が設けられている。
基部２０において脚部２１は、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で複数設けられており、周方向で隣接する脚部２１、脚部２１の間には、ピニオンシャフトの支持孔２２が、基部２０を厚み方向に貫通して設けられている。
この支持孔２２もまた、脚部２１と同様に、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で複数設けられている。

図２の（ａ）に示すように、回転軸Ｘ方向から見て脚部２１の各々は、基部２０の外周２０１に沿う弧状に形成されている。
回転軸Ｘ方向から見て、脚部２１の先端部２１ａは、基部２０の外周２０１に沿う弧状の内周２１０と外周２１１とを有しており、これら内周２１０と外周２１１の周方向の両端部は、円弧状の周縁２１２で互いに接続されている。

先端部２１ａは、回転軸Ｘ周りの周方向に所定長さＬ１を有しており、回転軸Ｘ周りの周方向の全長に亘って同じ径方向の幅Ｗ１を有している。

図２の（ｂ）に示すように、ベースプレート３は、回転軸Ｘ方向から見てリング状を成す基部３０を有している。
この基部３０の外径側には、基部３０を厚み方向に貫通する貫通孔３１が設けられており、この貫通孔３１に、キャリアプレート２の脚部２１が、回転軸Ｘ方向から挿入されるようになっている。

基部３０において貫通孔３１は、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で複数設けられており、周方向で隣接する貫通孔３１、貫通孔３１の間には、ピニオンシャフトの支持孔３２が、基部３０を厚み方向に貫通して設けられている。
この支持孔３２もまた、貫通孔３１と同様に、回転軸Ｘ周りの周方向に所定間隔で複数設けられている。

回転軸Ｘ方向から見て、貫通孔３１は、基部３０の外周３０１に沿う弧状に形成されている。
回転軸Ｘ方向から見て貫通孔３１は、基部３０の外周３０１に沿う弧状の内周３１０と内周３１１とを有しており、内径側の内周３１０と外径側の内周３１１の周方向の両端部は、弧状の周縁３１２で互いに接続されている。

貫通孔３１は、回転軸Ｘ周りの周方向に所定長さＬ２を有しており、回転軸Ｘ周りの周方向の全長に亘って同じ径方向の幅Ｗ２を有している。
貫通孔３１は、前記した脚部２１の先端部２１ａの長さＬ１および幅Ｗ１よりも大きい長さＬ２および幅Ｗ２で形成されている（Ｌ２＞Ｌ１、Ｗ２＞Ｗ１：図２の（ａ）、（ｂ）参照）。

キャリア組立体１を構成するキャリアプレート２とベースプレート３とは、キャリアプレート２のから延びる脚部２１を、ベースプレート３の貫通孔３１に挿入し、脚部２１と貫通孔３１との接合部を溶接することで、互いに連結される。

実施の形態のキャリア組立体１の場合、図３の（ｂ）に示すように、脚部２１の外周２１１と、貫通孔３１の外径側の内周３１１とが、回転軸Ｘを中心とする仮想円Ｉｍ１上で互いに接している。
そして、これら外周２１１と内周３１１との接合部では、仮想円Ｉｍ１に重なる領域が、外周２１１と内周３１１との境界線となっており、この境界線に沿って接合部を、回転軸Ｘ方向から溶接することで、キャリアプレート２とベースプレート３とを互いに連結している。

ここで、以下においては、説明の便宜上、外周２１１と内周３１１との接合部の境界線を、仮想円Ｉｍ１と同じ符号を用いて、境界線Ｉｍ１とも標記する。

実施の形態では、キャリアプレート２とベースプレート３とを、電子ビーム溶接で連結している。
電子ビーム溶接は、例えば、図４に示すような構成の電子ビーム溶接装置１０を用いて実施される。この電子ビーム溶接装置１０では、支持台１５載置されたワーク（図４の場合には、キャリア組立体１）における溶接される領域に、ワークに対向配置された電子銃１１から電子ビームＥＢを照射して電子ビーム溶接を実施する。

この電子ビーム溶接装置１０の制御装置１２は、数値制御（ＮＣ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ）のプログラムにより、動作するように構成されている。
電子銃１１から照射された電子ビームＥＢの照射位置と、電子銃１１から照射される電子ビームＥＢの照射出力は、数値制御（ＮＣ制御）のプログラムに従って制御装置１２が制御する。

ここで、キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１との接合部を、従来例にかかる方法で電子ビーム溶接した場合を説明する。

図３は、キャリアプレート２とベースプレート３との溶接範囲を説明する図である。
図３の（ａ）は、キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１とを、従来例にかかる方法で溶接した場合の溶接痕Ｗを説明する図であり、（ｂ）は、キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１との接合部の境界線Ｉｍ１を説明する図であり、（ｃ）は、境界線Ｉｍ１上に設定された溶接範囲の始点Ｐｓと終点Ｐｅを説明する図である。

図３の（ｂ）に示すように、回転軸Ｘ方向から見て、脚部２１の外周２１１は、貫通孔３１の内周３１１に、回転軸Ｘ周りの周方向の略全長に亘って接している。
脚部２１の外周２１１と貫通孔３１の内周３１１とが互いに接触した領域が、電子ビーム溶接により接合される接合部となっており、外周２１１と内周３１１との境界を通る仮想円Ｉｍ１の位置が、この接合部の境界線となっている。
この仮想円Ｉｍ１における境界線の部分は、回転軸Ｘを中心とした円弧状を成している。

図３の（ｃ）に示すように、脚部２１の外周２１１と貫通孔３１の内周３１１との接合部では、当該接合部の境界線Ｉｍ１上に、溶接範囲の始点Ｐｓと終点Ｐｅとが設定されている。そして、この境界線Ｉｍ１上の始点Ｐｓと終点Ｐｅとの間が、電子ビーム溶接により、実際に溶接される範囲となっている。

従来例にかかる方法で電子ビーム溶接を行う場合、電子ビームＥＢの照射位置が、始点Ｐｓから終点Ｐｅまで変位させられる。
そうすると、脚部２１の外周２１１と貫通孔３１の内周３１１の互いの接合部が溶解したのちに固化する結果、脚部２１の外周２１１と貫通孔３１の内周３１１とが接合されると共に、図３の（ａ）に示すような溶接痕Ｗが形成される。

しかし、電子ビームＥＢの照射位置を、溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅまで単純に変化させる従来の電子ビーム溶接の場合には、終点Ｐｅの近傍に、割れＫや、孔が生じることがあった。

図５は、従来例にかかる方法で電子ビーム溶接を実施した場合における溶接範囲の終点Ｐｅ近傍の状態を説明する図である。
図５の（ａ）は、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍を、電子ビームＥＢの照射位置の変位方向（溶接方向）に沿って切断した断面を模式的に示した図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面を模式的に示した図である。
この図５において、固液共存領域は、電子ビームＥＢの照射により溶解した鋼材と、溶解していない鋼材とが混在している領域を意味し、溶解領域は、電子ビームＥＢの照射により溶解した鋼材の領域を意味している。

本願発明者は、電子ビームＥＢの照射位置を、溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅまで単純に変化させる従来の電子ビーム溶接を行った際に、溶接痕Ｗに割れＫや孔が生じる原因を鋭意検討した結果、以下の点を見いだした。

（ａ）電子ビームＥＢの照射を終了する直前では、電子ビームの照射量（エネルギー量）が、一定の割合でゼロに向けて減少するため、終点Ｐｅの近傍での鋼材（キャリアプレート２を構成する鋼材、ベースプレート３を構成する鋼材）の溶解量が少なくなる。
（ｂ）鋼材の溶解量が少なくなると、終点Ｐｅの近傍領域では、溶解領域に隣接して形成される固液共存領域が小さくなり、溶解領域の鋼材が、固化する過程で固液共存領域側に鋼材が引き寄せられて、割れＫや孔が生じる。
（ｃ）鋼材における炭素の含有量が多くなる。例えば０．１８質量％よりも多くなると、鋼材の延性の低下及び凝固温度の低下により、割れＫや孔が生じ易くなる。

そして、本願発明者は、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍での溶解領域と固液共存領域の分布に着目して、割れＫや孔を生じさせないようにする方法を鋭意検討した。
その結果、電子ビーム溶接を、従来例の場合に設定されていた終点Ｐｅで終了させるのではなく、設定されていた終点Ｐｅから離れた位置で終了させることで、割れＫや孔の発生を抑制できることを見いだした。

以下、割れＫや孔を発生させずに電子ビーム溶接を行う方法を、具体例を挙げて説明する。
図６は、実施の形態にかかる電子ビーム溶接を説明する図であり、（ａ）は、電子ビーム溶接を行う過程における電子ビームＥＢの照射位置の変位例を説明する図であり、（ｂ）は、（ａ）の場合における溶接痕Ｗを説明する図である。
図６の（ｃ）は、電子ビーム溶接を行う過程における電子ビームＥＢの照射位置の他の変位例であり、（ｄ）は、（ｃ）の場合における溶接痕Ｗを説明する図である。

図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、脚部２１の外周２１１と貫通孔３１の内周３１１との接合部では、当該接合部の境界線Ｉｍ１上に、溶接範囲の始点Ｐｓと終点Ｐｅとが設定されている。そして、この境界線Ｉｍ１上の始点Ｐｓと終点Ｐｅとの間が、電子ビーム溶接の際に、脚部２１と貫通孔３１との接合に実際に関与する範囲（溶接範囲）となっている。

そして、境界線Ｉｍ１よりも内径側の仮想線Ｉｍ２上に、電子ビームＥＢの照射を終了する照射終了点Ｐｘが設定されている。ここで、仮想線Ｉｍ２は、脚部２１の先端部２１ａの径方向の厚みの中央を通ると共に回転軸Ｘを中心とした円弧状の仮想線である。

そのため、図６の（ａ）に示す照射位置の変位例の場合は、電子ビームＥＢの照射位置を、溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けて変位させ、電子ビームＥＢの照射位置が、終点Ｐｅに達した時点で、照射位置の変位方向が境界線Ｉｍ１から離れる方向（仮想線Ｉｍ２に近づく方向）に変更される。

そして、電子ビームＥＢの照射位置が、仮想線Ｉｍ２に到達した時点（点Ｐ２）で、照射位置の変位方向が、仮想線Ｉｍ２に沿う方向であって、始点Ｐｓに近づく方向（図６の（ａ）における左方向）に変更される。
これにより、電子ビームＥＢの照射位置は、仮想線Ｉｍ２上を始点Ｐｓに近づく方向に変位し、最終的に仮想線Ｉｍ２上に設定された照射終了点Ｐｘに達した時点で、電子ビームＥＢの照射が終了する。

なお、実施の形態では、電子ビームＥＢの照射位置の変位は、照射の開始位置である始点Ｐｓから照射終了点Ｐｘまで、一定の速度で実施している。
ここで、照射の開始位置である始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けた変位と、境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位との過渡期では、電子ビームＥＢの照射位置の変位速度を、過渡期外での変位速度よりも遅くするようにしても良い。
この場合には、終点Ｐｅの近傍での照射位置の変位速度が遅くなって、終点Ｐｅの近傍領域への電子ビームＥＢの照射量が増えるので、終点Ｐｅ近傍において、溶解領域に隣接して形成される固液共存領域が小さくなることを好適に防止できるからである。

このように、電子ビームＥＢの照射位置を、図６の（ａ）に示した軌跡に沿って変位させると、図６の（ｂ）に示すような溶接痕Ｗが、キャリアプレート２の脚部２１の先端部２１ａと、ベースプレート３の貫通孔３１の周縁とに跨がって、始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの溶接範囲に形成されることになる。

ここで、従来例にかかる電子ビーム溶接では、溶接範囲の終点Ｐｅで溶接を終了（電子ビームＥＢの照射を終了）していたため、終点Ｐｅの近傍での鋼材（キャリアプレート２を構成する鋼材、ベースプレート３を構成する鋼材）の溶解量が少なくなっていた。
そのため、終点Ｐｅの近傍領域では、固液共存領域（溶解した鋼材と、溶解していない鋼材との混合領域）が小さくなり、溶解領域（溶解した鋼材の領域）の鋼材が固化する過程で、固液共存領域側に鋼材が引き寄せられて、割れＫや孔が生じていた。

実施の形態では、電子ビームＥＢの照射位置を、図６の（ａ）に示した軌跡に沿って変位させて、電子ビームＥＢの照射を、溶接範囲の終点Ｐｅで終了させずに、終点Ｐｅが設定された境界線Ｉｍ１から離れた位置（照射終了点Ｐｘ）で終了させるようにした。

これにより、終点Ｐｅの近傍での電子ビームＥＢの照射量が、他の領域よりも少なくなることに起因して、終点Ｐｅの近傍に形成される固液共存領域が小さくなることを防止できる。
よって、溶接痕Ｗにおける終点Ｐｅの近傍領域での割れＫや孔の発生を抑制できる。
なお、この場合の溶接痕Ｗは、始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの接合に寄与する溶接範囲に加えて、終点Ｐｅから照射終了点Ｐｘまでの範囲にも形成される（図６の（ｂ）参照）。

以上の通り、実施の形態では、
（１）キャリアプレート２（第１の鋼材）とベースプレート３（第２の鋼材）とが、遊星歯車組のピニオンギヤを支持するために共通の回転軸Ｘ（軸線）上で対向配置されており、キャリアプレート２からベースプレート３に向けて延びる脚部２１（連結部）と、ベースプレート３の貫通孔３１との接合部を、当該接合部の境界線Ｉｍ１に沿って、回転軸Ｘ方向から電子ビーム溶接で接合する接合方法であって、
キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１との接合部の境界線Ｉｍ１上に、溶接範囲の始点Ｐｓと、終点Ｐｅを設定し、
電子ビームＥＢの照射位置を、始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けて境界線Ｉｍ１に沿って変位させたのち、境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させて、電子ビームＥＢの照射を、境界線Ｉｍ１から離れた位置に設定した照射終了点Ｐｘで終了する構成とした。

溶接範囲の終点Ｐｅの近傍で割れＫや孔が発生する傾向が高いという点に着目して、溶接された領域（溶接痕Ｗ）に割れＫや孔が発生する原因を鋭意検討した。
その結果、溶接範囲の終点Ｐｅで電子ビームＥＢの照射を止めると、終点Ｐｅの近傍では、溶解した鋼材と溶解していない鋼材とが混在する領域（固液共存領域）が小さくなること、この固液共存領域に、隣接する溶解した鋼材の領域（溶解領域）から、固化する途中の鋼材が引き寄せられることで割れＫや孔が生じる傾向があること、を見いだした。
そのため、上記のように構成して、電子ビームＥＢの照射を、溶接範囲の終点Ｐｅで終了させるのではなく、接合部の境界線Ｉｍ１から離れた位置に設定した照射終了点Ｐｘで終了させるようにした。
これにより、電子ビームＥＢ溶接を実施した際に、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍に生じる固液共存領域が小さくならないようにすることができ、固液共存領域が小さくなることに起因する割れＫや孔の発生を抑制できる。

さらに、遊星歯車組を介して伝達するトルクを大きくするために、炭素の含有量が多い機械構造用の炭素鋼（炭素鋼鋼材）を用いて、キャリアプレート２とベースプレート３とが作製されているが、炭素の含有量が多くなると、電子ビームＥＢの照射による溶解速度が遅くなる。
上記のように構成して、電子ビームＥＢの照射位置が、溶接範囲の終点Ｐｅを通過するようにすることで、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍での電子ビームＥＢの照射量が少なくならないようにした。
これにより、キャリアプレート２とベースプレート３を、溶解速度の遅い炭素鋼鋼材で作製した場合であっても、キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１との接合部の溶接範囲をより確実に溶解させて、溶接範囲の終点Ｐｅ近傍に発生する固液共存領域が小さくなることを好適に防止できる。
よって、溶接範囲（溶接痕Ｗ）での割れＫや孔の発生を抑制できるので、キャリアプレート２とベースプレート３を溶接で連結したキャリア組立体１を十分な強度を持って作製することができる。

（２）キャリアプレート２と、ベースプレート３は、炭素の含有量が、０．１８質量％以上、キャリアプレート２とベースプレート３を構成する鋼材に含有可能な上限質量％以下である炭素鋼鋼材である構成とした。

炭素の含有量が多い炭素鋼鋼材では、炭素の含有量が少ない鋼材よりも、電子ビームＥＢの照射による溶解後の凝固速度が遅くなる。延性も低い。
上記のように構成して、電子ビームＥＢの照射位置が溶接範囲の終点Ｐｅを通過するようにすることで、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍での電子ビームＥＢの照射量を、電子ビームＥＢの照射を溶接範囲の終点Ｐｅで終了する従来例の場合よりも多くすることができる。
よって、炭素の含有量が多く凝固速度が速く延性も高い炭素鋼鋼材でキャリアプレート２とベースプレート３を作製した場合であっても、溶接範囲（溶接痕Ｗ）における割れＫや孔の発生を好適に抑制できる。

（３）キャリアプレート２は、ベースプレート３を構成する鋼材（３５Ｃ材）よりも炭素の含有量が少ない鋼材（２５Ｃ材）で作製されており、電子ビームＥＢの照射位置の境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位は、キャリアプレート２の脚部２１側への変位である構成とした。

キャリア組立体１の作製にあたり、キャリアプレート２から延びる脚部２１を加工する必要がある場合には、炭素の含有量が多くて硬い炭素鋼鋼材になると、脚部２１の成型性が悪化してしまう。
そのため、キャリアプレート２を、ベースプレート３を作製する炭素鋼鋼材（３５Ｃ材）よりも炭素の含有量が少ない炭素鋼鋼材（２５Ｃ材）に変更して、脚部２１の成型性を確保したのち、キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１とベースプレート３の貫通孔３１の内周３１１とを溶接している。

上記のように構成すると、電子ビームＥＢの照射位置が、溶接範囲の終点Ｐｅを通過した後は、ベースプレート３よりも溶解し易いキャリアプレート２のほうに電子ビームＥＢが照射されることになる。
よって、溶接範囲の終点Ｐｅ近傍の鋼材を適切に溶解させて、固液共存領域が小さくなることを防止することで、電子ビーム溶接後の溶接範囲（溶接痕Ｗ）に、割れＫや孔が生じる頻度を、好適に抑制できる。

（４）電子ビームＥＢの照射位置の境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位は、電子ビームＥＢの照射位置が、溶接範囲の終点Ｐｅに達した時点から開始され、
電子ビームＥＢの照射位置が溶接範囲の終点Ｐｅに達した時点から、電子ビームＥＢの照射位置を境界線Ｉｍ１から離れる方向に直線状に変位する構成とした。

このように構成すると、溶接範囲の終点Ｐｅ周りへの入熱量を適切にコントロールすることができるので、割れＫや孔の発生を好適に抑制できる。

（５）電子ビームＥＢの照射位置を境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させたのち、
電子ビームＥＢの照射位置が、境界線Ｉｍ１に沿うと共に境界線から離れた位置に設定された仮想線Ｉｍ２（他の仮想線：図６の（ａ）点Ｐ２参照）まで到達すると、以降、電子ビームＥＢの照射位置を、仮想線Ｉｍ２に沿って、溶接領域の始点Ｐｓに近づく方向に変位させつつ、仮想線Ｉｍ２上に設定した照射終了点Ｐｘで電子ビームＥＢの照射を終了する構成とした。

電子ビームＥＢの照射を終了する際には、照射位置に作用する電子ビームＥＢの照射量は、一定の割合で減少したのちに最終的にゼロになる。
よって、上記のように構成することで、電子ビームＥＢの照射位置が、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍にあるときから、電子ビームＥＢの照射量を減少させずに済むことになる。
よって、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍領域への電子ビームＥＢの照射量が減少して、鋼材の溶解量が不十分になることを好適に防止できる。

（６）境界線Ｉｍ１上の溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けた変位と、境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位の過渡期では、電子ビームの照射位置の変位速度を、過渡期外での変位速度よりも遅くする構成とした。

このように構成すると、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍での電子ビームの照射位置の変位速度が遅くなる。
そうすると、終点Ｐｅの近傍領域への電子ビームの照射量が増えるので、終点Ｐｅ近傍において、溶解領域に隣接して形成される固液共存領域が小さくなることを好適に防止できる。これにより、溶接領域（溶接痕Ｗ）に割れＫや孔が生じる割合を好適に抑制できる。

前記した実施の形態では、電子ビームＥＢの照射位置の境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位が、電子ビームＥＢの照射位置が溶接範囲の終点Ｐｅに達した時点から開始される場合を例示した。
本願発明は、この態様に限定されるものではなく、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍に生じる固液共存領域が小さくならないようにすることができる範囲内で、照射位置を変位させる態様を変更しても良い。

例えば、図６の（ｃ）に示すように、電子ビームＥＢの照射位置を、溶接範囲の始点Ｐｓと終点Ｐｅが設定された境界線Ｉｍ１に沿って、始点Ｐｓから終点Ｐｅに変位させている際に、電子ビームＥＢの照射位置が、終点Ｐｅの手前の境界線Ｉｍ１上に設定された開始点Ｐ１に達した時点から、電子ビームＥＢの照射位置の境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位を開始するようにしても良い。

この場合には、境界線Ｉｍ１上において開始点Ｐ１を、電子ビーム溶接後の溶接痕Ｗを、溶接範囲の終点Ｐｅまで及んで形成することができる位置に設定することが好ましい。
キャリアプレート２の脚部２１の外周２１１と、ベースプレート３の貫通孔３１の外径側の内周３１１との接合部の境界線Ｉｍ１上の溶接範囲を、予め設定した始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの確実に溶接して接合するためである。

さらに、この場合における電子ビームＥＢの照射位置の変位の態様は、境界線Ｉｍ１上の開始点Ｐ１を通ると共に、境界線Ｉｍ１と仮想線Ｉｍ２とに跨がる半径ｒの仮想円Ｉｍ４に沿って、境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させたのち、仮想線Ｉｍ２上を、溶接範囲の始点Ｐｓ側に向けてさせることが好ましい。
電子ビームＥＢの照射位置を滑らかに変位させることができるからである。

そして、電子ビームＥＢの照射位置を境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させたのち、
電子ビームＥＢの照射位置が仮想線Ｉｍ２まで到達すると、以降、電子ビームＥＢの照射位置を、仮想線Ｉｍ２に沿って、溶接領域の始点Ｐｓに近づく方向に変位させつつ、仮想線Ｉｍ２上に設定した照射終了点Ｐｘで電子ビームＥＢの照射を終了することが好ましい。溶接範囲の終点Ｐｅの近傍領域への電子ビームＥＢの照射量が減少して、鋼材の溶解量が不十分になることを好適に防止できるからである。

このように、
（７）境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位は、電子ビームＥＢの照射位置が終点Ｐｅの手前の開始点Ｐ１（所定位置）に達した時点から開始され、
電子ビームＥＢの照射位置が開始点Ｐ１に達した時点から、電子ビームＥＢの照射位置を、電子ビームＥＢの照射側から見て円弧状を成す仮想円Ｉｍ４に沿って境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させる構成とした。

このように構成すると、溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けた変位と、境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位との過渡期において、電子ビームＥＢの照射位置を滑らかに変位させることができる。
これにより、過渡期において照射位置の変位方向を急激に変化させる場合に比べて、照射位置の変位方向がなめらかに変化することで、変位方向の変化の過程において、照射位置の変位に一瞬の静止が生じないようにすることができる。
これにより、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍を適切に溶解させて、割れＫや孔の発生を好適に抑制できる。

図７の（ａ）から（ｄ）は、電子ビームＥＢの照射位置の他の変位例を説明する図である。
前記した実施の形態では、電子ビームＥＢの照射位置の境界線Ｉｍ１から離れる方向への変位がキャリアプレート２の脚部２１側に設定されている場合を例示した（図６参照）。
本願発明は、この態様に限定されるものではなく、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍に生じる固液共存領域が小さくならないようにすることができる範囲内で、照射位置を変位させる態様を変更しても良い。

例えば、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように、電子ビームＥＢの照射位置を、溶接範囲の始点Ｐｓと終点Ｐｅが設定された境界線Ｉｍ１に沿って、始点Ｐｓから終点Ｐｅまで変位させたのち、電子ビームＥＢの照射位置を、脚部２１と反対側、すなわちベースプレート３の基部３０側に変位させることで、境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させるようにしても良い。

この場合には、境界線Ｉｍ１の外径側に設定された仮想線Ｉｍ３上に、照射位置が到達した時点で、電子ビームＥＢの照射位置の変位方向を、仮想線Ｉｍ３上を溶接範囲の始点Ｐｓに近づく方向（図７の（ａ）参照）、始点Ｐｓから離れる方向（図７の（ｂ）参照）にすることが好ましい。
電子ビームＥＢの照射位置が、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍にあるときから、電子ビームＥＢの照射量を減少させずに済むからである。また、溶接範囲の終点Ｐｅの近傍領域への電子ビームＥＢの照射量が減少して、鋼材の溶解量が不十分になることを好適に防止できるからである。

さらに、図７の（ｃ）、（ｄ）に示すように、電子ビームＥＢの照射位置を、ベースプレート３の基部３０側に変位させたのち、仮想線Ｉｍ３上を変位させる場合には、図６の（ｃ）の場合と同様に、照射位置を仮想円に沿って変位させるようにしても良い。
すなわち、電子ビームＥＢの照射位置が終点Ｐｅの手前の所定位置に達した時点から、電子ビームＥＢの照射位置を、電子ビームＥＢの照射側から見て円弧状を成す仮想円に沿って境界線Ｉｍ１から離れる方向に変位させる構成としても良い。
溶接範囲の始点Ｐｓから終点Ｐｅに向けた変位と、境界線Ｉｍ１から離れる方向の変位との過渡期において、電子ビームＥＢの照射位置を滑らかに変位させることができるからである。

前記した実施の形態では、電子ビーム溶接により接合される接合部の境界線が、回転軸Ｘを中心とした仮想円Ｉｍ１上に位置しており、境界線が円弧状を成している場合を例示したが、本願発明に係る電子ビームＥＢを用いた溶接による接合は、接合部の境界線が、直線状である場合にも好適に適用可能である。

１ キャリア組立体
２ キャリアプレート（第１の鋼材）
２０ 基部
２０１ 外周
２１ 脚部（連結部）
２１ａ 先端部
２１０ 内周
２１１ 外周
２１２ 周縁
２２ 支持孔
３ ベースプレート（第２の鋼材）
３０ 基部
３０１ 外周
３１ 貫通孔
３１０ 内周
３１１ 内周
３１２ 周縁
３２ 支持孔
４ インターナルギヤ
１０ 電子ビーム溶接装置
１１ 電子銃
１２ 制御装置
１５ 支持台
ＥＢ 電子ビーム
Ｉｍ１ 境界線（仮想円）
Ｉｍ２ 仮想線
Ｉｍ３ 仮想線
Ｉｍ４ 仮想円（円弧状を成す仮想線）
Ｐ１ 開始点
Ｐｓ 始点
Ｐｅ 終点
Ｗ 溶接痕
Ｗ１ 幅
Ｗ２ 幅
Ｘ 回転軸（共通の軸線）
ｒ 半径
ｋ 割れ

Claims (7)

1. 第１の鋼材と第２の鋼材とが、共通の軸線上で対向配置されており、前記第１の鋼材から前記第２の鋼材に向けて延びる連結部と前記第２の鋼材との接合部を、当該接合部の境界線に沿って、前記軸線方向から電子ビーム溶接で接合する接合方法であって、
   前記境界線上に、溶接範囲の始点と終点を設定し、
   電子ビームの照射位置を、前記始点から前記終点に向けて前記境界線に沿って変位させたのち、前記境界線から離れる方向に変位させて、前記電子ビームの照射位置が、前記境界線に沿うと共に前記境界線から離れた位置に設定された仮想線まで到達すると、以降、前記電子ビームの照射位置を、前記仮想線に沿って変位させつつ、前記電子ビームの照射を終了することを特徴とする接合方法。
2. 前記第１の鋼材と前記第２の鋼材は、炭素の含有量が所定量以上の炭素鋼鋼材であることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
3. 前記境界線から離れる方向への変位は、前記電子ビームの照射位置が前記終点に達した時点から開始され、
   前記電子ビームの照射位置が前記終点に達した時点から、前記電子ビームの照射位置を前記境界線から離れる方向に直線状に変位させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
4. 前記境界線から離れる方向への変位は、前記電子ビームの照射位置が前記終点の手前の所定位置に達した時点から開始され、
   前記電子ビームの照射位置が前記終点の手前の所定位置に達した時点から、前記電子ビームの照射位置を、前記電子ビームの照射側から見て円弧状を成す仮想線に沿って前記境界線から離れる方向に変位させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合方法。
5. 前記始点から前記終点に向けた変位と、前記境界線から離れる方向の変位の過渡期では、前記電子ビームの照射位置の変位速度を、前記過渡期外での変位速度よりも遅くすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の接合方法。
6. 前記第１の鋼材と前記第２の鋼材は、遊星歯車組のピニオンギヤを支持するために前記共通の軸線上で対向配置されたキャリアプレートとベースプレートであり、
   前記接合部は、前記ベースプレートを前記軸線方向に貫通する貫通孔の内周と、前記キャリアプレートから前記ベースプレート側に延びると共に前記貫通孔に挿入された前記連結部とが互いに接触した領域であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の接合方法。
7. 前記キャリアプレートは、前記ベースプレートよりも炭素の含有量が少ない鋼材であり、前記電子ビームの照射位置の前記境界線から離れる方向の変位は、前記キャリアプレートの連結部側への変位であることを特徴とする請求項６に記載の接合方法。

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