接合构件、制造接合构件的方法以及压缩模具组件与流程

本发明涉及一种通过将由粉末冶金法或其他方法制造的两个部件固定在一起而得到的接合构件(例如，行星齿轮架)、制造接合构件的方法以及压缩模具组件。

背景技术：

利用粉末冶金法制造例如用于自动变速器的行星齿轮架，以降低制造成本。

在粉末冶金法中，通过如下步骤制造行星齿轮架：在均由粉末制成的第一成形体和第二成形体彼此重叠的状态下，烧结第一成形体和第二成形体，并且同时通过焊接将第一成形体和第二成形体接合在一起。

支柱直立在第二成形体的板状底座的表面上。第二成形体被置于下方，而第一成形体被安装在朝上的支柱的顶端。在使支柱与第一成形体的接合面浸渍焊料之后，将第二成形体和第一成形体接合在一起。

在例如专利文献1和专利文献2中描述了制造行星齿轮架的该方法。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本已审查专利申请公开No.6-37644

专利文献2：日本专利No.3585743

技术实现要素：

技术问题

制造上述行星齿轮架需要与第一成形体的底座与第二成形体的底座之间的距离有关的高定位精度。

这里，根据例如专利文献1和专利文献2所述的制造行星齿轮架的现有方法，第一成形体的底座与第二成形体的底座之间的距离的精度由设置在第二成形体上的支柱的长度精度确定。

第二成形体由如下方法形成：在压缩粉末材料期间，利用第二下冲头形成底座的布置有支柱的表面，利用围绕第二下冲头外周布置的第一下冲头形成支柱的顶端，并且利用上冲头形成底座的未布置支柱的表面。

由该方法获得的支柱的长度精度依赖于第一下冲头和第二下冲头在轴向上的相对位置(两个冲头的成形部分的相对位置)。

第一下冲头和第二下冲头在轴向上的相对位置基于如下因素变化：例如，这些冲头的组装误差或因压缩负载而造成的冲头的变形或偏移。在根据第二成形体的支柱数量将第一下冲头分割成多个区段的情况下，第一下冲头的各区段的变形或偏移程度可能各不相同。

第一下冲头和第二下冲头的相对位置之间的这种变化(其因安装原因而不可避免地发生)改变支柱长度，使得第一成形体的底座和第二成形体的底座之间的距离的精度表现出不稳定。

为了提高产品可靠性,本发明的目的在于防止第一下冲头和第二下冲头在轴向上的相对位置的变化影响齿轮架的尺寸(例如，第一成形体的底座与第二成形体的底座之间的距离)的精度。

解决问题的技术方案

为了实现上述目的，制造其中第一部件和底座的表面上直立有支柱的第二部件被固定在一起的接合构件的方法被设计为如下。

具体而言，制造接合构件的方法包括：使用冲头在第二部件的端面上形成定位表面的成形过程，该冲头形成第二部件的底座的布置有支柱的端面，定位表面与第二部件的端面在轴向上具有高度差；以及使定位表面与第一部件在轴向上接触使得第一部件和第二部件彼此固定的接合过程。

由该方法形成的第二部件包括定位表面，定位表面与第二部件的端面在轴向上具有高度差，并且第二部件包括弯曲表面，该弯曲表面位于定位表面与支柱的侧面之间的脊部处。

本发明提供一种制造接合构件的方法，该方法通过使用定位表面确定第一部件和第二部件在轴向上的相对位置来将以上述方法形成的第二部件固定至第一部件。本发明还提供了一种用该方法制造的接合构件。

压缩模具组件包括上冲头、第一下冲头、第二下冲头和模具。第二下冲头包括：成形部分，其形成第二部件的底座的布置有支柱的端面；以及定位表面成形部分，其在第二部件的端面上形成定位表面，定位表面与第二部件的端面在轴向上具有高度差。第一下冲头形成支柱的端面。

当要形成包括具有贯穿孔的底座的第二部件时，该压缩模具组件额外包括用于形成贯穿孔的芯棒。

本发明的有益效果

根据上述接合构件、形成上述接合构件的上述方法以及上述压缩模具组件，从第二部件的底座的布置有支柱的端面至第一部件的端面的距离的精度表现稳定。

附图说明

图1是示出了在第二部件成形步骤期间投入粉末的状态的截面图。

图2是示出了在第二部件成形步骤中完成压缩的状态的截面图。

图3是示出了从模具组件中推出第二部件成形步骤中所得到的第二部件(成形体)的状态的截面图。

图4是示意性地示出了根据本发明的接合构件的实例的侧视图。

图5是图4所示的接合构件的第二部件的俯视图。

图6是确定第一部件和第二部件的位置的定位部分的实例的放大截面图。

图7是根据本发明的接合构件的另一个实例的截面图。

图8是示出了用于形成图7所示的接合构件的第二部件的方法的截面图。

具体实施方式

现在参考下面所附的图1至图8，在下文中对根据本发明的接合部件、制造接合部件的方法及压缩模具组件的各个实施例进行描述。

图1至图3示出了用于形成在粉末冶金法中使用的第二部件(其为粉末成形体)的模具组件以及使用模具组件形成第二部件的过程。在所有附图中，1表示上冲头，2表示第一下冲头，3表示第二下冲头，4表示延伸穿过第二下冲头3的中心的芯棒，以及5表示模具。

在示例的成形过程中，通过如下步骤进行压缩：将粉状材料P投入到由图1所示的模具5、第一下冲头2、第二下冲头3和芯棒4限定的空腔6中，并随后使上冲头1下降。

这里，第二下冲头3形成图4所示的第二部件20的底座21的布置有支柱的表面、多个支柱22(其在沿周向彼此间隔开的同时直立在底座21的第一表面上)的内径侧的侧面以及支柱22的周向侧面。

此外，利用第二下冲头3形成支柱22的定位表面23。

利用第一下冲头2形成各支柱22的上端表面。利用上冲头1形成底座21的未布置支柱的表面。利用芯棒4形成底座21中的中心孔。利用模具5形成第二部件20的外周。

图2示出了压缩结束之后的状态。图3示出了从模具组件中推出所得到的第二部件20的状态。

第二下冲头3的支柱成形部分形成定位表面23，该定位表面23与由第一下冲头2形成的支柱22的上端表面具有高度差。以定位表面23为基准来确定第二部件20相对于第一部件10(其也是粉末成形体(见图4和图6))的位置。

在图1和图3中，符号3a表示形成用作定位基准的定位表面23(见图3和图5)的成形部分。根据第二部件20的底座21与第一部件10的底座11之间所需的尺寸来确定从第二下冲头3的顶端至成形部分3a的距离L(见图1)。

距离L是相同冲头的成形表面之间的距离。因此，在成形过程中，距离L不受第一下冲头2与第二下冲头3在轴向上的相对位置的变化的影响。

因此，在成形过程中第二下冲头3的距离L不受第一下冲头2与第二下冲头3在轴向上的相对位置的变化的影响的情况下，距离L确定从第二部件20的底座21至定位表面23的距离。

因此，如图6所示，通过使定位表面23与第一部件10接触，防止第二部件20的底座与第一部件10的底座之间的尺寸受到第一下冲头与第二下冲头的相对位置的变化的影响。因此，防止了各基座之间的尺寸变化。在该实例中，第一部件10具有成形为与定位表面23的形状对应的凸出部。

图6所示的定位表面23设定为自支柱22的顶端起下凹。然而，定位表面23也可以凸出超过支柱22的顶端。定位表面23的形状不限于水平平坦表面。定位表面23可以是斜面、弯曲表面或它们的组合。

第二下冲头3的形成定位表面23的成形部分3a设置有例如拐角部R等弯曲表面，以防止应力集中。因此，由成形部分形成的定位表面23具有如图6所示那样位于定位表面23与各支柱的侧面之间的拐角(在实例中为朝支柱22的内径侧敞开的拐角)处的弯曲表面23a，该弯曲表面23a通过在定位表面23上压印出模具组件的弯曲表面的形状而形成。

形成弯曲表面23可以由此避免与第一部件发生干涉。

优选地，第二部件20在沿周向彼此间隔开(优选地以预定间距间隔开)的位置处具有三个以上的定位表面23。在第二部件20具有三个以上的定位表面23的情况下，在防止第二部件20和第一部件10的轴线倾斜的同时允许第二部件20和第一部件10彼此稳定地接触。

具有小面积的定位表面23是优选的。这是因为：如果相同的冲头包括具有大面积且在轴向上彼此具有较大高度差的多个成形表面，则在压缩期间，冲头在轴向上的压缩量差异很大，并且构件的由彼此具有高度差的成形表面形成的各部分造成密度差异。

如果每个定位表面23均具有小面积，则压缩压力使粉末材料流入到冲头在轴向上的压缩量比其他部分中的压缩量小的部分(该部分与形成定位表面23的部分对应)中。因此，防止构件的压缩密度具有较大变化。

图4示出了接合构件A，该接合构件A是通过组合第一部件10和第二部件20(它们均为烧结体)而形成的行星齿轮架。

在烧结期间通过焊接将第一部件10和第二部件20接合在一起来制造该行星齿轮架。

如上所述，在焊接接合中，将第二部件20置于下方，并将第一部件10安装在朝上的支柱22的顶端。将第二部件20和第一部件10引入到炉中，并且在使支柱22与第一部件10的接合表面浸渍焊料之后将第二部件20和第一部件10接合在一起。

这时，如图6所示，以如下方式确定第一部件10和第二部件20在轴向上的位置：使形成在第二部件20的支柱22中的定位表面23与第一部件10接触。

在考虑第一下冲头2和第二下冲头3在轴向上的相对位置的估计变化量的情况下，确定支柱22的由第一下冲头2形成的顶端与定位表面23之间的高度差h，使得在支柱22的顶端与第一部件10接触的状态下，防止定位表面23与第一部件10失去接触。

确定第一部件10与第二部件20的接合部分之间的间隙(支柱22的顶端与第一部件10之间的间隙)CL，使得即使当第一下冲头2与第二下冲头在轴向上的相对位置在估计范围内变化时，间隙周围的部分也因毛细现象浸满熔化的焊料。

第一部件10的接合部分自第一部件10的与第二部件的定位表面23接触的部分起凹陷距离H。通过将凹入量H确定为大于或等于定位表面23的高度差h的最大值，从而确保用于允许焊料浸渍的间隙。

到目前为止，通过在批量生产和成本方面比较有利的粉末冶金法制造的烧结行星齿轮架被描述作为实例。然而，作为选择，可以通过锻造或注射成型制造根据本发明的接合构件。因为第二部件的底座与第一部件的底座之间的尺寸可能因例如在组装模具组件期间发生的误差等原因而变化，所以也可以预料到通过锻造或注射成型而形成的产品具有本发明的效果。

如图7所示，本发明可以应用于如下产品：在该产品中，第二部件20的底座21的沿径向的内侧布置有一个支柱22(或可以是多个支柱)。

如图8所示，以如下方式形成图7所示的接合构件A的第二部件20：将第一下冲头2布置在第二下冲头3内侧，并由第一下冲头2形成支柱22的顶端。

第二下冲头3包括位于第二下冲头3在纵向上的中部中的一部分处的定位表面成形部分3a，并形成第二部件20的底座21的布置有支柱的端面以及支柱顶端的一部分(定位表面23)。

在具有如图7所示的一个支柱22的接合构件的情况下，支柱22的端面上优选地形成有三个以上的定位表面23，从而防止第一部件和第二部件的轴线倾斜。在定位表面23设计为始终与第一部件10接触的同时，第一部件10和第二部件20彼此固定。

出于相同的原因，包括位于关于中心对称的位置处的两个支柱22的接合构件优选地具有三个以上的定位表面23。

用于使第一部件和第二部件彼此固定的方法不限于焊接。本发明还对如下接合构件产生影响：通过利用例如扩散结合、粘合或机械紧固等其他方法将第一部件和第二部件彼此固定而得到的接合构件。

因为接合构件的第二部件的底座与第一部件的底座之间的尺寸可能因在组装模具组件期间发生的误差而变化，所以本发明还对通过锻造或注射成型制造的接合构件产生影响。

与第二部件的各支柱的定位表面接触的对应部分不必为板体。也可以使支柱与另一个支柱接触来确定第一部件和第二部件的位置。

在该形式中，可以通过以下过程使两个支柱的定位表面彼此接触：使用形成各部件的底座的端面第二下冲头来形成从第一部件和第二部件中的一者上的支柱顶端凹陷的定位表面，形成从第一部件和第二部件中的另一者上的支柱顶端突出的定位表面，并且将一个支柱的凸出定位表面装配到另一个支柱的凹陷定位表面中。

附图标记列表

1 上冲头

2 第一下冲头

3 第二下冲头

3a 定位表面成形部分

4 芯棒

5 模具

6 空腔

10 第一部件

11 底座

20 第二部件

21 底座

22 支柱

23 定位表面

23a 拐角处的弯曲表面

A 接合构件

P 粉末材料

L 从第二下冲头的顶端至定位表面成形部分的距离L

h 支柱顶端与定位表面之间的高度差

H 第一部件的接合表面的凹陷量

CL 第一部件的接合部分与第二部件的接合部分之间的间隙