説明

焼結鑞付け接合部品

【課題】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。
【解決手段】第1成形体と第2成形体を軸方向に突き合わせて焼結し、同時に接合面を鑞付けして得られる焼結鑞付け接合部品に、下記の鑞溜り部を設けた。その鑞溜り部8は、凸部6の先端に面取り部7を設け、凹部3のコーナ部に溢れ溝5を設け、溢れ溝5の端部Pを面取り部7の端部Qよりも接合面側に配置し、面取り部7のランド角部Cと凹部3の側面3bとの間にW=0.02mm以上、0.1mm以下の隙間を設け、面取り部7と溢れ溝5との間の空間によって形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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)。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−251457号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【発明の効果】
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】この発明の焼結鑞付け接合部品の一例を示す断面図
【図2】図1のII−II線に沿った断面図
【図3】図2の一部分の拡大図
【図4】図1の鎖線枠で示した部分の拡大断面図
【図5】特許文献1に開示された構造の説明図
【発明を実施するための形態】
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【実施例】
【0036】
Fe−2%Cu−0.8%Cの組成の合金粉末を成形密度6.8g/cm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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【符号の説明】
【0039】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2012−61489(P2012−61489A)
【公開日】平成24年3月29日(2012.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−206832(P2010−206832)
【出願日】平成22年9月15日(2010.9.15)
【出願人】(593016411)住友電工焼結合金株式会社 (214)
【Fターム(参考)】