(57)【要約】【課題】  アルミニウム合金製の軌道輪本体部材と鉄系合金製の軌道面形成部材を変形を伴うことなく強固に一体化して軽量軌道輪を製造可能な方法を提案すること。【解決手段】  クロスローラベアリングの外輪４１は、アルミニウム合金製の外輪本体部材４１１と、この内側に結合した鉄系合金製の外輪側軌道面形成部材４１２からなる複合部品である。外輪本体部材４１１の拡散接合面４１１ａと、外輪側軌道面形成部材４１２の拡散接合面４１２ａの間に、Ａ７０７５系の合金粉末の層４１３を挟み（ステップＳＴ３）、これらの部材４１１、４１２を拡散接合する（ステップＳＴ４）。合金粉末の層４１３を挟むことにより、従来に比べて低い接合温度でも両部材４１１、４１２が強固に接合されて一体化することが確認された。よって、アルミニウム合金製の外輪本体部材４１１の変形を伴うことなく拡散接合を行うことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系合金からなる第１部材の接合面と、アルミニウム系合金からなる第２部材の接合面との間に、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金）の合金粉末の層を挟み、
この状態で、前記第１部材および第２部材を拡散接合する鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記合金粉末は、Ｚｎ５％以上、Ｍｇ２％以上を含む７０７５系合金の粉末であることを特徴とする鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記合金粉末の層の厚さを、３０から５０μｍまでの範囲内の寸法にすることを特徴とする鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法。
【請求項４】
歯車を、アルミニウム系合金からなる歯車本体部材と、外周面あるいは内周面に歯が形成された鉄系合金からなる歯部形成部材から構成し、
前記歯車本体部材と前記歯部形成部材を、請求項１、２または３に記載の方法により接合して一体化したことを特徴とする軽量歯車の製造方法。
【請求項５】
軸受の軌道輪を、アルミニウム系合金からなる軌道輪本体部材と、外周面あるいは内周面に軌道面が形成されている鉄系合金からなる軌道面形成部材から構成し、
前記軌道輪本体部材と前記軌道面形成部材を、請求項１、２または３に記載の方法により接合して一体化したことを特徴とする軽量軸受軌道輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯部が鉄系合金から形成され、それ以外の部分がアルミニウム合金から形成された軽量歯車、軌道面部分が鉄系材料から形成され、それ以外の部分がアルミニウム合金から形成された軽量軸受の製造に適した鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車や軸受の軽量化を図るために、歯部や軌道面などのように強度および耐磨耗性が要求される部分のみを鉄系合金から形成し、それ以外の部分を軽量のアルミニウム合金から形成することが提案されている。例えば、特許文献１には、軌道面部分がアルミニウム合金からなる部材から形成され、それ以外の部分が鉄系素材からなる部材から形成され、これらが接合されて一体化された構成のクロスローラベアリングが提案されている。特許文献２には、アルミニウム合金製の軌道輪本体部材と鉄系素材からなる軌道面側部材とを拡散接合により一体化した軽量ベアリングが開示されている。また、特許文献３には、内歯歯車を鉄系材料からなる歯部形成側リングとアルミニウム合金製の歯車本体側リングからなる複合構造とし、これらを一体化することが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１８６７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９９９１号公報
【特許文献３】特開２００２−３０７２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、鉄系合金製の部材と、アルミニウム合金製の部材とを接合して軸受、歯車などを製造すると、必要な強度を備えた軽量軸受、軽量歯車を製作できる。【０００４】
しかしながら、アルミニウム系合金は他の合金に比べて接合が困難である。また、拡散接合を採用した場合には、接合時に高温に晒されたアルミニウム合金が溶けて、接合後の部材寸法精度が低下するなどの問題が発生しやすい。【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、アルミニウム系合金からなる部材を、変形させることなく、鉄系合金からなる部材に強固に接合可能な固相接合方法を提案することにある。【０００６】
また、本発明の課題は、この固相接合方法を用いた軽量歯車および軽量軸受軌道輪の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法は、鉄系合金からなる第１部材の接合面と、アルミニウム系合金からなる第２部材の接合面との間に、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ合金）、好ましくは、７０７５系（Ｚｎ５％以上、Ｍｇ２％以上）の合金粉末の層を挟み、この状態で、前記第１部材および第２部材を拡散接合することを特徴としている。【０００８】
ここで、前記合金粉末の層の厚さは、３０から５０μｍまでの範囲内の値とすることが望ましい。【０００９】
次に、本発明の軽量歯車の製造方法は、歯車を、アルミニウム系合金からなる歯車本体部材と、外周面あるいは内周面に歯が形成された鉄系合金からなる歯部形成部材から構成し、前記歯車本体部材と前記歯部形成部材を、上記の方法により接合して一体化したことを特徴としている。【００１０】
また、本発明の軽量軸受軌道輪の製造方法は、軸受の軌道輪を、アルミニウム系合金からなる軌道輪本体部材と、外周面あるいは内周面に軌道面が形成されている鉄系合金からなる軌道面形成部材から構成し、前記軌道輪本体部材と前記軌道面形成部材を、上記の方法により接合して一体化したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固相接合方法によれば、双方の部材の接合面を突き合わせて拡散接合を行う場合よりも低温で拡散接合を行うことが可能であることが確認された。よって、拡散接合時におけるアルミニウム合金製の部材の変形を抑制できるので、寸法誤差の少ない強固に一体化された軸受軌道輪や歯車を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した波動歯車装置ユニットについて説明する。【００１３】
（全体構成）
図１は、本発明により製造されたクロスローラベアリングが組み込まれているシルクハット型波動歯車装置を備えた波動歯車装置ユニットの断面図である。図２はシルクハット型波動歯車装置の構成を示す説明図である。【００１４】
本例の波動歯車装置ユニット１は、ユニット軸線１ａの方向に一定の間隔を開けて配置した第１の端板２および第２の端板３と、これらの第１および第２の端板２、３の間に配置されたクロスローラベアリング４とを有している。これら第１、第２の端板２、３およびクロスローラベアリング４の外輪４１によって構成されるユニットハウジングの内部に、シルクハット型の波動歯車装置５が組み込まれている。また、第１および第２の端板２、３の中心には軸孔が形成されており、ここには、ボールベアリング６、７によって回転自在に支持された中空入力軸８が貫通している。【００１５】
クロスローラベアリング４は、外輪４１と内輪４２と、これら内外輪の間に区画形成されている円環状軌道に挿入された複数のコロ４３とを備えている。外輪４１は、円環状の外輪本体部材４１１と、この外輪本体部材の内周面に一体化されていると共に内周面に軌道面が形成されている円環状の外輪側軌道面形成部材４１２とを備えた複合部品である。【００１６】
内輪４２は、円環状をした広幅の内輪本体部材４２１と、この内輪本体部材４２１における一方の端部側の外周面部分に一体化されていると共に外周面に軌道面が形成されている円環状の内輪側軌道面形成部材４２２とを備えた複合部品である。さらに、本例の内輪４２は、その内輪本体部材４２１における他方の端部側の内周面部分に一体化されていると共に内周面に内歯５１１が形成されている円環状の歯部形成部材５１２を備えている。すなわち、本例の内輪４２は以下に述べるシルクハット型の波動歯車装置５の剛性内歯歯車との兼用部品である。この構成の内輪４２の内輪本体部材４２１は、不図示の締結用ボルトによって、第２の端板３に締結固定されている。【００１７】
シルクハット型の波動歯車装置５は、円環状の剛性内歯歯車５１と、シルクハット型の可撓性外歯歯車５２と、楕円形輪郭の波動発生器５３とを備えている。剛性内歯歯車５１は上記のようにクロスローラベアリング４の内輪４２と一体物として形成されており、内歯５１１が内周面に形成されている円環状の歯部形成部材５１２のみが別部材から形成され、内歯歯車兼用の内輪４２の内周面に一体化されている。【００１８】
可撓性外歯歯車５２は円筒状の胴部５２１と、この一端に連続して半径方向の外方に広がっている環状のダイヤフラム５２２と、このダイヤフラム５２２の外周縁に連続している厚肉の環状ボス５２３と、胴部５２１の他端部分の外周面に形成されている外歯５２４とを備え、全体としてシルクハット形状をしたものである。環状ボス５２３は、クロスローラベアリング４の外輪４１の環状端面と第１の端板２の間に挟まれ、締結ボルト（図示せず）によって、これらの部品に締結固定されている。よって、可撓性外歯歯車５２と剛性内歯歯車５１はクロスローラベアリング４を介して相対回転自在の状態となっている。【００１９】
波動発生器５３は、入力軸８の外周面に形成されている楕円形輪郭の剛性カム板部分５３１とボールベアリング５３２とを備え、このボールベアリング５３２は、剛性カム板部分５３１の外周面と可撓性外歯歯車５２の外歯５２４が形成されている部分の内周面との間に嵌め込まれている。【００２０】
ここで、外輪４１の外輪本体部材４１１に形成したボルト孔４１４が開口している外輪本体部材の環状端面４１５には、ボルト座面形成用の環状板９が取り付けられ、この環状板９も締結用ボルトによって外輪本体部材４１１の側に締結固定されている。この環状板９の内周縁側の部分には、オイルシール用のシールリング９１が取り付けられており、このシールリング９１によって外輪４１と内輪４２の隙間がシールされている。【００２１】
この構成のシルクハット型の波動歯車装置ユニット１では、入力回転軸８の第１の端板２から突出している突出部分が、モーター出力軸等の回転源に接続固定される。また、第１の端板２あるいは第２の端板３が、負荷側に接続固定される。入力回転軸８が高速回転すると、楕円形状の波動発生器５３によって楕円形状に撓められて円周方向の２か所で内歯４２４に噛み合っている外歯４１４の噛み合い部分は円周方向に移動する。外歯と内歯の歯数は異なっているので、歯数差に応じた相対回転がこれらの外歯と内歯の間に発生する。この回転は、入力回転数に比べて大幅に減速されたものとなる。第１の端板２および第２の端板３のうちの一方が負荷側に接続され、他方が回転しないように固定されるので、負荷側に接続された端板の側から減速回転が出力されて負荷側に伝達される。【００２２】
（各部品の素材）
クロスローラベアリング４の外輪４１は、外輪本体部材４１１と外輪側軌道面形成部材４１２からなる複合部品である。同様に、内輪４２は、内輪本体部材４２１と、内輪側軌道面形成部材４２２と、内周面に内歯５１１が形成されている歯部形成部材５１２からなる複合部品である。【００２３】
外輪本体部材４１１および内輪本体部材４２１は、鉄系素材よりも軽いアルミニウム合金から形成されている。軌道面が形成されている外輪側軌道面形成部材４１２、内輪側軌道面形成部材４２２および、内歯が形成されている歯部形成部材５１２は一般的に使用されている鉄系合金から形成されている。【００２４】
なお、本例では、入力軸８もアルミニウム合金、チタン合金等の軽金属の合金、プラスチック、またはセラミック等の軽量素材から形成されており、その外周面に形成されている波動発生器５３の剛性カム板部分５３１も同一の軽量素材から形成されている。【００２５】
（外輪、内輪の製造方法）
次に、図３を参照して、複合部品である外輪４１の製造方法の一例を説明する。まず、鉄系合金（ＳＵＪ２）から外輪本体部材４１１を製造し（ステップＳＴ１）、アルミニウム系合金（Ａ５０５６）から外輪側軌道面形成部材４１２を製造した（ステップＳＴ２）。次に、外輪本体部材４１１の内周面における拡散接合面４１１ａと、外輪側軌道面形成部材４１２の外周面側の拡散接合面４１２ａの間に、４０μｍの厚さのＡ７０７５系（Ｍｇ２％以上、Ｚｎ５％以上）の合金粉末４１３を挟んだ状態で、これらの部材４１１、４１２を同軸状態に組付けた（ステップＳＴ３）。しかる後に、拡散接合を行うことにより（ステップＳＴ４）、これらの部材４１１、４１２が接合された一体化した外輪４１が得られた。ここで、拡散接合工程においては、接合温度が５００〜５６０℃の範囲で接合が可能であることが確認された。【００２６】
なお、内輪４２も同様に製造することができる。本例の内輪４２の場合には、歯部形成部材５１２も拡散接合により内輪４２に一体化される。【００２７】
（その他の実施の形態）
上記の例は、クロスローラベアリングの軌道輪に対して本発明を適用したものであるが、ボールベアリングなどのそのほかの形式の軸受軌道輪に対しても本発明を同様に適用できることは勿論である。また、一般的な外歯歯車、内歯歯車に対しても本発明を同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を適用したシルクハット型の波動歯車装置ユニットの概略断面図である。
【図２】図１の波動歯車装置の構成を示す説明図である。
【図３】外輪の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  波動歯車装置ユニット
２、３  端板
４  クロスローラベアリング
４１、１５１  外輪
４１１  外輪本体部材
４１１ａ  拡散接合面
４１２  外輪側軌道面形成部材
４１２ａ  拡散接合面
４１３  合金粉末の層
４２  内輪
４２１  内輪本体部材
４２２  内輪側軌道面形成部材
４３  コロ
５    波動歯車装置
５１  剛性内歯歯車
５１１  内歯
５１２  歯部形成部材
５２  可撓性外歯歯車
【図１】
2005118204.tif 000002
【図２】
2005118204.tif 000003
【図３】
2005118204.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月15日(2007.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
鉄系合金からなる第１部材の接合面と、アルミニウム系合金からなる第２部材の接合面との間に、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ―Ｍｇ−Ｃｕ合金）の合金粉末の層を挟み、
この状態で、前記第１部材および第２部材を拡散接合する鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の鉄系合金とアルミニウム系合金の固相接合方法は、鉄系合金からなる第１部材の接合面と、アルミニウム系合金からなる第２部材の接合面との間に、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ―Ｍｇ−Ｃｕ合金）、好ましくは、７０７５系（Ｚｎ５％以上、Ｍｇ２％以上）の合金粉末の層を挟み、この状態で、前記第１部材および第２部材を拡散接合することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
（外輪、内輪の製造方法）
次に、図３を参照して、複合部品である外輪４１の製造方法の一例を説明する。まず、アルミニウム系合金（Ａ５０５６）から外輪本体部材４１１を製造し（ステップＳＴ１）、鉄系合金（ＳＵＪ２）から外輪側軌道面形成部材４１２を製造した（ステップＳＴ２）。次に、外輪本体部材４１１の内周面における拡散接合面４１１ａと、外輪側軌道面形成部材４１２の外周面側の拡散接合面４１２ａの間に、４０μｍの厚さのＡ７０７５系（Ｍｇ２％以上、Ｚｎ５％以上）の合金粉末４１３を挟んだ状態で、これらの部材４１１、４１２を同軸状態に組付けた（ステップＳＴ３）。しかる後に、拡散接合を行うことにより（ステップＳＴ４）、これらの部材４１１、４１２が接合された一体化した外輪４１が得られた。ここで、拡散接合工程においては、接合温度が５００〜５６０℃の範囲で接合が可能であることが確認された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
１  波動歯車装置ユニット
２、３  端板
４  クロスローラベアリング
４１  外輪
４１１  外輪本体部材
４１１ａ  拡散接合面
４１２  外輪側軌道面形成部材
４１２ａ  拡散接合面
４１３  合金粉末の層
４２  内輪
４２１  内輪本体部材
４２２  内輪側軌道面形成部材
４３  コロ
５    波動歯車装置
５１  剛性内歯歯車
５１１  内歯
５１２  歯部形成部材
５２  可撓性外歯歯車
【国際調査報告】
2005118204.tif 000005
2005118204.tif 000006