特許 6431146 粉末金属のネットシェイプ成形整列機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6431146

(24)【登録日】2018年11月9日

(45)【発行日】2018年11月28日

(54)【発明の名称】粉末金属のネットシェイプ成形整列機構

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/08 20060101AFI20181119BHJP

【ＦＩ】

   F16H57/08

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-142524(P2017-142524)

(22)【出願日】2017年7月24日

(65)【公開番号】特開2018-54119(P2018-54119A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2018年6月25日

(31)【優先権主張番号】15/219,436

(32)【優先日】2016年7月26日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(73)【特許権者】

【識別番号】000100768

【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100167461

【弁理士】

【氏名又は名称】上木 亮平

(72)【発明者】

【氏名】シャイル エヌ．シャー

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス エス．バーノン

(72)【発明者】

【氏名】ショーン アイ．ヘイズ

【審査官】 前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１７８１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５１９７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４７１０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ １／２８

Ｆ１６Ｈ ５７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変速機用の粉末金属構成部品であって、
実質的に平らな主要表面を画定する本体部分と、
焼結前の未焼結状態で前記本体部分に形成されている少なくとも３つの半径方向に互いに間隔が開けられた保持機構と、
を備え、
前記保持機構のそれぞれは、前記本体部分の前記主要表面に隣接した上部領域と、曲率半径を画定する下部領域と、の間を延びる成形構造を有する穴を備える、
粉末金属構成部品。

【請求項2】

請求項１に記載の粉末金属構成部品であって、
前記本体部分は円形であり、前記保持機構のそれぞれは、前記本体部分の半径と実質的に整列された縦軸線に沿って延びる長さ寸法と、前記長さ寸法よりも短い幅寸法とを画定する、
粉末金属構成部品。

【請求項3】

請求項１に記載の粉末金属構成部品であって、
前記穴のそれぞれは、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字型の底部部分と、によって画定される、
粉末金属構成部品。

【請求項4】

請求項３に記載の粉末金属構成部品であって、
実質的にＵ字型の前記底部部分は、前記曲率半径によって画定されかつ２つの傾斜した底部壁を連結する中央領域を備える、
粉末金属構成部品。

【請求項5】

請求項４に記載の粉末金属構成部品であって、
前記２つの傾斜した底部壁は、約９０度の角度を画定するように働き合う、
粉末金属構成部品。

【請求項6】

請求項１に記載の粉末金属構成部品であって、
前記粉末金属構成部品は、自動変速機の遊星キャリアアセンブリ用のカバー部材である、
粉末金属構成部品。

【請求項7】

請求項６に記載の粉末金属構成部品であって、
前記カバー部材は、粉末金属カバープレートから特定の距離を延びる複数のカバー脚部を有する粉末金属カバープレートを備える、
粉末金属構成部品。

【請求項8】

請求項７に記載の粉末金属構成部品であって、
前記保持機構は、それぞれの前記カバー脚部に隣接して配置される、
粉末金属構成部品。

【請求項9】

請求項８に記載の粉末金属構成部品であって、
前記本体部分の低応力区域に配置され、等間隔に離間させられた４つのカバー脚部及び等間隔に離間させられた４つの保持機構を備える、
粉末金属構成部品。

【請求項10】

請求項１に記載の粉末金属構成部品であって、
前記保持機構は、半径方向部材と共同回転運動するために、半径方向部材から鉤爪を受け入れるように整列させられ、かつ構成される、
粉末金属構成部品。

【請求項11】

自動変速機の回転構成部品を整列させるための遊星キャリアサブアセンブリであって、
複数の鉤爪を備える半径方向部材と、
実質的に平らな主要表面と、前記半径方向部材と共同回転運動するために、前記半径方向部材から鉤爪を受け入れるように構成され、焼結前の未焼結状態において本体部分に形成された少なくとも３つの半径方向に離間させたられた保持機構と、を画定する本体部分を有する粉末金属構成部品と、
を備え、
前記保持機構のそれぞれは、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字型の底部部分と、によって画定された成形構造を有する穴を備える、
遊星キャリアサブアセンブリ。

【請求項12】

請求項１１に記載の遊星キャリアサブアセンブリであって、
前記粉末金属構成部品は、カバープレートから延びる複数の一体的なカバー脚部を有するカバープレートを備える、単体のカバー部材である、
遊星キャリアサブアセンブリ。

【請求項13】

請求項１１に記載の遊星キャリアサブアセンブリであって、
前記粉末金属構成部品は、前記本体部分の低応力区域に配置されて等間隔に離間させられた４つの保持機構を備える、
遊星キャリアサブアセンブリ。

【請求項14】

請求項１１に記載の遊星キャリアサブアセンブリであって、
実質的にＵ字型の前記底部部分は、曲率半径によって画定されかつ２つの傾斜した底部壁を連結する中央領域を備える、
遊星キャリアサブアセンブリ。

【請求項15】

請求項１１に記載の遊星キャリアサブアセンブリであって、
前記半径方向部材は、スラストワッシャ、又は、スラスト軸受用のレースを備える、
遊星キャリアサブアセンブリ。

【請求項16】

複数のネットシェイプ成形保持機構を内部に有する粉末金属構成部品を形成するための方法であって、
粉末金属混合物をダイモールド金型に充填することと、
圧粉体の主要表面に画定された少なくとも３つの互いに離間させられた保持機構を含む圧粉体を成形するために、前記粉末金属混合物に対して圧力を加えることであって、前記保持機構のそれぞれが、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字形の底部部分と、によって画定されている穴を備えていることと、
前記ダイモールド金型を開くこと、及び前記保持機構のそれぞれの縦軸線と整列した半径方向に前記圧粉体が膨張することを可能にすることによって、前記圧粉体と、前記ダイモールド金型から延びる突起との間の干渉を最小限にすることと、
前記粉末金属構成部品を形成するために前記圧粉体を焼結することと、
を含む方法。

【請求項17】

請求項１６に記載の方法であって、
Ｕ字型の前記底部部分は、曲率半径を画定すると共に２つの傾斜した底部壁を連結する中央領域を備える、
方法。

【請求項18】

請求項１７に記載の方法であって、
前記保持機構のそれぞれの縦軸線と整列した半径方向に前記圧粉体が膨張することを可能にすることは、前記ダイモールド金型の一部分が前記保持機構の前記底部壁と摺動可能に係合することを可能にすることを含む、
方法。

【請求項19】

請求項１６に記載の方法であって、
前記ダイモールド金型を開くことは、前記圧粉体に対して前記ダイモールド金型の一部分を上昇又は下降させることを含む、
方法。

【請求項20】

請求項１６に記載の方法の方法であって、
前記粉末金属混合物に対して圧力を加えるステップは、前記粉末金属構成部品の最終的な所望の形状に調整するために、前記ダイモールド金型の中に少なくとも１つの工具を挿入することを含む、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、変速機用の遊星キャリアサブアセンブリに関し、より具体的には、回転部品の整列とあわせて使用するためのネットシェイプ成形保持機構（net-shaped retention feature）を有する粉末金属構成部品と、この粉末金属構成部品を形成するための方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

本明細書で提示される背景技術の説明は、開示の背景を概略的に示すことを目的とするものである。この背景技術のセクション内で説明される範囲内の、現在挙げられている発明者の業績は、その他出願時点において従来技術と見なされていない説明の態様と同様に、現在の技術に対する従来技術として明示的にも黙示的にも認められることはない。

【0003】

変速機の構成部品は、高い強度を有し、且つ、高いトルク容量に適していなければならない。粉末金属の変速機構成部品は、幾つかの技術的利点を提供し、製造上の戦略と展望から、より魅力的なものになりつつある。典型的な粉末金属キャリア構造は、様々なピニオン歯車と関連構成部品とを収容するために３つ以上の部品を含むことができる。これらの部品は、円筒形シェル又はドラム、１つ又は複数の支持部材、バッキングプレート、及び、様々な他の任意の又は補助的なタイプの構造を含むことができる。様々な粉末金属変速機構成部品は、連動した回転運動のために、互いに整列させる必要がある。例えば、自動変速機キャリアはカバーを有することがあり、別の部品がそのキャリアの軸線に沿ってそのカバーに隣接してもよいが、そのキャリアとは異なる速度でその軸線を中心として回転することがある。この例では、耐摩耗性のスラストワッシャ（thrust washer）を、カバーとこれに隣接する部品との間において、この軸線上に配置することができる。スラストワッシャを保持するために、スラストワッシャは鉤爪（claw）を備えることができ、カバーは補足的な保持機構を備えることができる。こうした保持機構を面形成（face-forming）する従来の試みは成功しておらず、部品の取出中の不具合、及び／又は、工具に対する応力の付加を生じさせてきた。したがって、こうした保持機構は、一般的に、焼結プロセス後に粉末金属カバー構成部品内に穴又は穿孔を機械加工することによって形成されている。

【0004】

一般的に、あらゆるアセンブリにおいて部品の機械加工の必要性を削減することが、部品生産コストと製造に要する時間とを減少させる。したがって、強度と製造の容易性とを実現し、変速機での使用のために必要とされる高いトルク要求基準に合致する能力を有する、改良された粉末金属構成部品の保持機構が依然として必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

このセクションは、本開示の概括的な概要を提供するものであり、本開示の全体的範囲又は本開示の特徴のすべての包括的な開示ではない。

【0006】

様々な態様において、本教示は、実質的に平らな主要表面を画定する本体部分と、未焼結状態、すなわち焼結前の前記本体部分に形成されている少なくとも３つの半径方向に離間させられた保持機構（retention feature）と、含む変速機用の粉末金属構成部品を提供する。保持機構のそれぞれは、本体部分の主要表面に隣接した上部領域と、曲率半径を画定する下部領域と、の間を延びる成形構造（shaped geometry）を有する穴を含むことができる。穴のそれぞれは、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字型の底部部分と、によって画定され得る。Ｕ字型の底部部分は、かつ２つの傾斜した底部壁を連結する曲率半径を画定する中央領域を含むことができる。

【0007】

別の態様では、本教示は、自動変速機の回転構成部品を整列させるための遊星キャリアサブアセンブリを提供する。キャリアサブアセンブリは、複数の鉤爪を備えるスラストワッシャと、粉末金属構成部品と、を含む。粉末金属構成部品は、実質的に平らな主要表面を画定する本体部分と、焼結前の未焼結状態において本体部分に形成された少なくとも３つの半径方向に離間させたられた保持機構と、を含む。保持機構は、スラストワッシャと共同回転運動（co-rotational movement）するために、スラストワッシャから鉤爪を受け入れるように構成される。保持機構のそれぞれは、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字型の底部部分と、によって画定された成形構造を有する穴を含むことができる。

【0008】

さらに別の態様では、本教示は、複数のネットシェイプ成形保持機構を内部に有する粉末金属構成部品を形成するための方法を提供する。この方法は、粉末金属混合物をダイモールド金型に充填することを含む。ダイモールド金型が充填された後に、この方法は、圧粉体の主要表面に画定された少なくとも３つの互いに離間させられた保持機構を含む圧粉体を成形するために、粉末金属混合物に対して圧力を加えることを含む。保持機構のそれぞれは、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字型の底部部分と、によって画定された穴を含むことができる。この方法は、ダイ金型を開くこと、及び保持機構のそれぞれの縦軸線と整列した半径方向に圧粉体が膨張することを可能にすることによって、圧粉体と、ダイモールド金型から延びる突起との間の干渉を最小限にして続行される。この方法は、粉末金属構成部品を形成するために圧粉体を焼結することを含む。

【0009】

適用範囲の更なる領域、及び上記技術を向上させる様々な方法は、本明細書で示される説明から明らかになるだろう。この概要における説明と特定の具体例は、例示だけを目的とすることを意図しており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本教示は、以下の詳細な説明と添付図面とから、より完全に理解されるだろう。

【0011】

【図1】図１は、従来技術に係る３部品型ラビニヨキャリアアセンブリの斜視図である。

【図2】図２は、例示的な本開示の様々な態様に係るカバー部材に固定されているキャリア部材を有するラビニヨキャリアアセンブリの斜視図である。

【図3A】図３Ａは、スリーブ部材とブレーキハブとをさらに含む図２のキャリアアセンブリの第１の斜視図である。

【図3B】図３Ｂは、スリーブ部材とブレーキハブとをさらに含む図２のキャリアアセンブリの第２の斜視図である。

【図4】図４は、図２と図３のラビニヨキャリアアセンブリの分解斜視図である。

【図5A】図５Ａは、焼結前の蝋付け材料保持開口部内に保持されている蝋付けペレットを示す、線５−５に沿った図３Ｂの部分断面図である。

【図5B】図５Ｂは、焼結プロセス後の図５Ａの部分断面図を示す。

【図6A】図６Ａは、図１の従来技術に係る３部品型ラビニヨアセンブリの部分断面図を示す略図である。

【図6B】図６Ｂは、本開示の様々な態様に係る図２の２部品型ラビニヨキャリアアセンブリの部分断面図を示す略図である。

【図7】図７は、カバープレートから延びる一体的なカバー脚部を有するカバープレートを含む粉末金属カバー部材の斜視図である。

【図8A】図８Ａは、図７の粉末金属カバー部材の平面図である。

【図8B】図８Ｂは、例示的なスラストワッシャを有する図７の粉末金属カバー部材の平面図である。

【図8C】図８Ｃは、スラストワッシャからの鉤爪を受け入れる前と受け入れた後の、保持機構を示す、線Ｃ−Ｃに沿った図８Ａの部分断面図である。

【図8D】図８Ｄは、スラストワッシャからの鉤爪を受け入れる前と受け入れた後の、保持機構を示す、線Ｄ−Ｄに沿った図８Ａの部分断面図である。

【図8E】図８Ｅは、スラストワッシャからの鉤爪を受け入れる前と受け入れた後の、保持機構を示す、線Ｅ−Ｅに沿った図８Ａの部分断面図である。

【図9】図９は、キャリアプレートから延びる一体的なキャリア脚部を有するキャリアプレートを含む粉末金属キャリア部材の斜視図である。

【図10】図１０は、図９の粉末金属キャリア部材の底面図である。

【図11】図１１は、本開示の教示の様々な態様に係る例示的なスリーブ部材の平面図である。

【図12】図１２は、図１１の例示的なスリーブ部材の底面図である。

【図13】図１３は、スリーブ部材をさらに含む、図９の粉末金属キャリア部材の底面図である。

【図14】図１４は、キャリア部材の上に配置されているカバー部材をさらに含む、図１３のアセンブリの底面図である。

【図15】図１５は、圧縮動作を示す、例示的な粉末金属ダイプレス（powder metal die press）の略図である。

【図16】図１６は、圧粉体の半径方向の膨張を伴う、ダイの一部分の下降を示す、図１５の粉末金属ダイプレスの略図である。

【図17】図１７は、従来技術のダイモールドを表す、図１６の部分拡大図である。

【図18】図１８は、本技術の様々な側面に係る図１６の部分拡大図である。

【0012】

本明細書で説明される図面は、特定の態様の説明のために、本技術の方法及び装置の特徴のうち、方法及び装置の概略的な特徴を例示することを意図していることに留意されたい。これらの図は、示された態様のあらゆる特徴を必ずしも詳細に反映しているわけではなく、且つ、本技術の範囲内の特定の実施形態を画定又は限定することを必ずしも意図しているわけではない。さらに、特定の態様は、図面の組み合わせからの特徴を組み込むことができる。

【発明を実施するための形態】

【0013】

遊星キャリアアセンブリは、変速機、特に自動車の自動変速機の様々なピニオン歯車と構成部品とを収容するために使用することができる。様々な態様において、本技術は概して、実質的に平らな主要表面を画定する本体部分と、焼結前に未焼結状態において本体部分に形成されて少なくとも３つの互いに半径方向に離間させられた保持機構とを含む、変速機用の粉末金属構成部品を提供する。各保持機構は、本体部の主要表面に隣接した上部領域と、曲率半径を画定する下部領域と、の間を延びて成形構造を有する画定された穴を含むことができる。各穴は、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字形の底部部分と、によって画定することができる。このＵ字形の底部部分は、２つの傾斜した底部壁を連結する曲率半径を画定する中央領域を含むことができる。様々な態様において、これらの保持機構は、ダイモールド金型（die mold）から取り外すときの亀裂の発生を最小化するために、互いに協働するように成形され設計されている。

【0014】

これに関連して、同一の軸線に沿って、かつ互いに異なる回転速度で運動する互いに隣接する変速機構成部品間における低摩擦性を維持するために、耐摩耗性のスラストワッシャのような径方向部材（radial member）や軸受部材を、変速機アセンブリの少なくとも１つの粉末金属構成部品に連結することが有利である。スラストワッシャの鉤爪は、粉末金属構成部品内に画定されている保持開口部によって受け入れられて保持される。本技術は、部分的には、例えば焼結前の圧粉体の状態であるときに、カバー部材のような粉末金属構成部品の内部に画定される形成ネットシェイプ成形保持機構（formation net-shaped retention feature）の構造に焦点を当てる。

【0015】

様々な態様において、遊星キャリアアセンブリは、２つの主要な焼結金属構成部品を備える。例えば、キャリアアセンブリの第１の主要構成部品は、キャリアプレートから延びる複数のキャリア脚部を有するキャリアプレートを含む粉末金属キャリア部材を備えることができる。第２の主要構成部品は、カバープレートから延びる複数のカバー脚部を有するカバープレートを含む粉末金属カバー部材を備えることができる。

【0016】

特定の態様では、キャリア脚部のそれぞれの端部とカバー脚部の端部とは、互いに整列されると共に蝋付けされるように、概ね配置されていることが望ましい。様々な構成では、キャリア部材をカバー部材に接合することが、様々なピニオン歯車を収容するように構成されているキャリアアセンブリの内部を画定し、スリーブ部材をキャリアアセンブリに接合することが、ブレーキハブや他の補助部材のような他の構成部品のための取り付け点を提供する。

【0017】

本技術は、ラビニヨ遊星歯車構造を含む様々な遊星歯車列及びアセンブリと共に使用することができる。背景的情報としては、ラビニヨ遊星歯車構造は、様々なギヤ比を実現するための自動変速機で使用可能であり、共通キャリアを共有する２段（two tiers）又は２組（two decks）のピニオンギヤを含む。図１は、例示的な従来技術の３部品型ラビニヨキャリアアセンブリ２０の斜視図である。図示されているように、この典型的な従来技術のキャリアアセンブリ２０は、概して、支持部材２２と、円筒形シェル又はドラム２４と、バッキングプレート又はエンドプレート２６とを含む。

【0018】

図２は、本開示の様々な態様による粉末金属カバー部材５４に固定されている粉末金属キャリア部材５２を有する、例示的な２部品型ラビニヨキャリアアセンブリ５０の斜視図である。

【0019】

様々な態様において、キャリア部材５２は、単体の一体型の構成部品（即ち、１つの構成部品として形成されている）であってもよく、キャリアプレート５６と一体化されて角度方向に互いに離間された複数のキャリア脚部５８を含んだ実質的に円形のキャリアプレート５６部分を含む。キャリア脚部５８は、実質的に均一な長さを備えており、自由端部６０まで延びている。例えば、キャリアプレート５６の外面５６ａ（図９参照）とキャリア脚部５８の自由端部６０との間の距離は、互いに間隔を空けた各キャリア脚部５８において概ね同一であってもよい。キャリアプレート５２の形状及び設計と同様に、様々な態様において、カバー部材５４は、単体の一体型の構成部品（即ち、１つの構成部品として形成されている）であってもよく、カバープレート６２と一体化された角度方向に互いに離間された複数のカバー脚部６４を含んだ実質的に円形のカバープレート６２を含む。カバー脚部６４は、自由端部６６まで延びる均一な長さを備えてもよい。例えば、カバープレート６２の外面６２ａ（図７参照）とカバー脚部６４の自由端部６６との間の距離は、互いに離間した各カバー脚部６４において概ね同一であってもよい。２部品型のキャリアアセンブリ５０は、キャリア脚部５８のそれぞれの端部６０とカバー脚部６４の端部６６とが少なくとも部分的に互いに整列させられており、且つ互いに対して固定されるように、概ね構成されている。様々な態様において、そのそれぞれの端部は、非限定的な例として、適切な蝋付け材料を使用して焼結プロセス中に形成される蝋付け接合部によって互いに接合されている。キャリア部材５２とカバー部材５４との配置は、様々なピニオンギヤと関連構成部品とを収容するように構成されるキャリアアセンブリ５０の内部８０（図５Ａ、図５Ｂ参照）を画定する。

【0020】

図２及びそれに関連する説明は或る選択された実施形態に関するものであり、全体的な機能、目的、及び動作に影響を与えること無くその設計に対して様々な変更を加えることができる。特定の態様では、例えば脚部は、サイズ、形状、及び／又は、長さが全体的又は部分的に不均一であってもよいが、依然として２部品型キャリアアセンブリを形成する。さらに、キャリア部材５２とカバー部材５４とは、一体型の単体の構成部品であることが好ましいが、キャリア部材５２又はカバー部材５４の少なくとも一部分が、互いに機械的に（又は、他の形で）締結され、固定され、又は、他の形で互いに接合された２つ以上の構成部品を備える特定の望ましい態様が存在してもよい。

【0021】

粉末冶金技術は、金属粉末から材料又は構成部品を製造する際の様々な方法を範囲内に含む。したがって、特定の又は所望の最終用途にあわせて本技術の粉末金属組成を調整することができる。様々な態様において、キャリア部材５２とカバー部材５４とは、同一の又は実質的に同じ粉末金属組成を有することが可能である。他の態様では、キャリア部材５２とカバー部材５４とは、互いに異なる粉末金属組成を有することが望ましいことがある。

【0022】

様々な態様において、キャリアアセンブリ５０は、さらに、自動車変速機の機能と共に協働する補助的構成部品を含むことが望ましい場合がある。限定するものではない補助構成部品の例としては、スリーブ、ブレーキハブ、クラッチ、一方向クラッチ、レース（race）、及び軸受等が挙げられる。したがって、キャリアアセンブリ５０は、キャリア部材５２とカバー部材５４の一方又は両方に固定される少なくとも１つの補助構成部品を含んでもよい。補助構成部品は、複数の部品又は組み合わされた構成部品を含むことができることを理解されたい。特定の態様では、補助部材は、蝋付け接合部又は溶接を使用して取り付けることができる。

【0023】

図３Ａは、上側を向けたキャリア部材５２と共に示された環状スリーブ部材６８と、環状ブレーキハブ７０と、をさらに含む図２のキャリアアセンブリ５０の第１の斜視図である。図３Ｂは、上側を向いたカバー部材５４と共に示されたスリーブ部材６８と、ブレーキハブ７０と、をさらに含む図２のキャリアアセンブリ５０の第２の斜視図である。図４は、図２及び図３のラビニヨキャリアアセンブリ５０の分解斜視図である。

【0024】

様々な態様において、スリーブ部材６８は、蝋付け接合部又は溶接によってキャリアアセンブリに固定され得る。蝋付け接合部を使用する場合には、スリーブ部材６８は、概して、焼結プロセスの温度に耐えることができなければならない。図５Ａは、焼結前において蝋付け材料保持開口部７７内に配置されると共に保持される蝋付けペレット７５のような例示的な蝋付け材料を含んだキャリアアセンブリ５０の追加的な詳細部分を示す、線５−５に沿った図３Ｂの部分断面図である。図５Ｂは、蝋付け材料が毛細管現象によって分散させられて、キャリア部材５２の一部分と、カバー部材５４の一部分と、スリーブ部材６８の一部分と、の間に蝋付け接合部７８を形成した焼結プロセス後の図５Ａの部分断面図を示す。図５Ａには、完全を期すためにブレーキハブ７０を示しているが、ブレーキハブ７０や他の任意の補助部材は、焼結プロセス後に取り付けられてもよい。

【0025】

図５Ａ及び図５Ｂに詳細に示されているように、スチール製のスリーブ部材６８の内周部７２に隣接している領域１０６の少なくとも一部分が、それぞれのキャリア脚部５８とカバー脚部６４との自由端部６０、６６に隣接したキャリアアセンブリ５０に固定されている。したがって、キャリア部材５４は、スリーブ部材６８とカバー部材５４との両方の一部分に接合されている。図示されているように、キャリア脚部５８のそれぞれの端部６０と、カバー脚部６４の端部６６とは、単一の平面内に配置されている蝋付け接合部７８によって、互いに整列させられ、且つ、互いに対して固定されている。特定の態様では、本明細書ではスチール製のスリーブ部材６８である補助構成部品が、さらに、同一の単一平面内において、蝋付け接合部７８によってキャリアアセンブリ５０に固定されていてもよい。図示されているように、キャリア脚部５８及びカバー脚部６４のそれぞれが、互いに実質的に面一に整列させられたそれぞれの内面、すなわち内側壁５８ａ、６４ａと、蝋付け平面の位置において互いからオフセットされたそれぞれの外面、すなわち外側壁５８ｂ、６４ｂと、を画定し、このことが、補助部材のための適切な接合面を提供するだろう。

【0026】

特定の態様では、キャリア脚部５８及びカバー脚部６４の少なくとも１つが、焼結の前に適切な蝋付け材料を内部に配置することが可能な蝋付け材料保持機構（図示せず）を画定してもよい。例えば、キャリア脚部５８の端部６０、又は、カバー脚部６４の端部６６は、蝋付け材料を所定の位置に保持するために適したこれらの内部に画定されている小さな開口部又は穴を含んでもよい。他の態様では、別の補助部材が、追加的又は代替的に、適切な蝋付け材料保持機構を提供してもよい。さらに別の態様では、脚部５８、６４の一部分が、焼結プロセス中に、蝋付け材料を適切な接合領域に案内するように成形されていてもよい。

【0027】

キャリア部材５２とカバー部材５４との配置は、少なくとも部分的に、複数のピニオンギヤと様々な他の関連構成部品とを収容するように構成されたキャリアアセンブリ５０内の内部空洞８０を画定する。キャリア部材５２及びカバー部材５４の形状は、多くの変形を含んでもよいことを理解されたい。例えば、特定の設計では２つの実質的に互いに平行な平面６６、６７を画定するカバー部材５４の底部が示されているが、自由端部６６が平面６７と整列させられるように１つの平面だけがあってもよい。様々な態様において、キャリアアセンブリ５０は、互いに離間した４つのキャリア脚部５８のそれぞれの組に接合された互いに離間した４つのカバー脚部６４を含んでもよい。図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、環状ブレーキハブ７０の内周部８２は、例えば溶接接合部８４又は同等の締結機構によって、スチール製のスリーブ部材６８の外周部７４に固定されていてもよい。特定の態様では、スチール製のスリーブ部材６８は、焼結プロセスの後に、再成形され、及び／又は、ブレーキハブ７０に圧入されてもよく、且つ、その後に、この２つの構成要素が、アセンブリを形成するように互いに溶接されてもよい。

【0028】

図６Ａは、図１の従来技術による３部品型ラビニヨアセンブリの部分断面図を示す概略図である。比較のために、図６Ｂは、本開示による図２の２部品型ラビニヨキャリアアセンブリの部分断面図を示す概略図である。この両方の概略図は、同一のサン軸線３６を共有する同一の大きなサンギヤ２８と小さいサンギヤ３０と、同一の長いピニオン軸線３６上のピニオンギヤ３４と、短いピニオン軸線４０上の短いピニオンギヤ３８とを有する構成を示す。

【0029】

図７は、カバープレート６２から延びてそれと一体化されたカバー脚部６４を有するカバープレート６２のような本体部分を含んだ例示的な粉末金属カバー部材５４の斜視図であり、図８Ａは、図７の粉末金属カバー部材５４の平面図である。本体部分、すなわちカバープレート６２は、半径Ｒを画定すると共に、面取りされているか又は湾曲したエッジ８６を含む平らな実質的に平面状の主要表面、すなわち外面６２ａを有した実質的に円形の形状を備えることができる。様々な態様において、湾曲したエッジ８６は機械加工によって形成することができる。カバー脚部の様々な内側壁６４ａは、ピニオンギヤと他の構成部品を収容するように湾曲させることができ、又は形作ることができる。脚部６４の外側壁６４ｂは、外面６２ａのエッジ８６と実質的に整列させられてもよい。カバープレート６２は、粉末金属製造プロセス中に、又は、その後に機械加工される形で、様々な開口部とその開口部内に形成された他の機構を有する形に形成されてもよい。例えば、角度方向に離間された第１の複数の開口部８８を、長いピニオンギヤ３４のピニオンシャフト（図示せず）のために設けることができる。同様に、角度方向に離間された第２の複数の開口部９０を、短いピニオンギヤ３８のピニオンシャフトのために設けることができる。図示されているように、第２の複数の開口部９０は、カバープレート６２とカバー脚部６４との両方を貫通しており、一方で第１の複数の開口部８８は、カバープレート６２だけを貫通している。開口部９３、９５のような追加的な保持機構を設けることもできる。所望の設計に応じて、カバー部材５４の他の構成も使用されてもよいということを理解されたい。

【0030】

上述したように、同一の軸線に沿って、かつ互いに異なる回転速度で運動する互いに隣接する変速機構成部品間における摩擦を減少させるか又は低摩擦性を維持するために、変速機アセンブリの少なくとも１つの粉末金属構成部品、例えばカバー部材５４の本体部分６２に、半径方向部材又は軸受部材を連結することは有益である。様々な態様において、半径方向部材は、互いに異なる速度で回転する２つの構成部品を分離させるように、及び／又は、半径方向及び軸方向の荷重を支持するように構成された任意の公知の構成部品であり得る。一例では、この半径方向部材は耐摩耗性のスラストワッシャとすることができる。他の例では、これらの構成部品間に軸方向の力がある場合であれば、この半径方向部材は、スラスト軸受用のレース（race）とすることができる。この点に関して、図８Ｂは、１組の延長部分を有する例示的な半径方向部材として機能する耐摩耗性のスラストワッシャ１１０、又は、１組の保持機構を介してカバー部材５４に連結されている鉤爪１１２を有する、図７の粉末金属カバー部材５４の平面図である。本明細書で説明するように、カバー部材５４の本体部分の実質的に平らな主要表面６２ａに形成され、半径方向に間隔を置いて配置される少なくとも３つの保持機構は、スラストワッシャ１１０に対して垂直に特定の距離を延びる協調鉤爪（coordinating claw）１１２を受け入れると共に、この鉤爪と結合するために十分なものでなければならないと予想される。同時に本技術は、カバー部材が圧粉体として形成されている間、すなわち焼結プロセスの前に、カバー部材内において面形成される（face-formed）か、又はネットシェイプ成形される（net-shaped）ことが可能に成形された保持機構９３を提供する。図８Ａと図８Ｂは、スラストワッシャ１１０と共同回転運動するように適切にサイズ決定され、かつ配置され、等間隔に、かつ半径方向に互いに離間させられた４つの保持機構９３を有する一例を示す。

【0031】

保持機構９３のネットシェイプ成形は、焼結プロセス後の追加的な機械加工作業の必要性を最小限にするだろう。亀裂の危険性の増大させることなく、又は、圧粉体の形成に使用されることがある様々な工具又はプレス／モールド構成部品に潜在的に不具合を生じさせることなく、圧粉体で形成可能なように保持機構９３を設計するよう注意が払われなければならないことを理解されたい。図８Ａと図８Ｂは、例示的なスラストワッシャ１１０の相補的な鉤爪１１２を受け入れるように整列された保持機構９３を具体的に示す。様々な態様において、保持機構は、応力減少区域又は低応力区域の本体部分の領域内に位置している。図示されているカバー部材５４の例では、各保持機構９３は、カバー脚部６４に隣接した領域内に形成／プレス成形され、この領域は、延長カバー脚部６４を持たない本体部分の他の領域に比べて、より厚い領域を備えてもよい。

【0032】

保持機構９３の追加的な詳細部分に関して、図８Ｃと図８Ｄと図８Ｅは、スラストワッシャ１１０から鉤爪１１２を受け入れる前と受け入れた後の保持機構をそれぞれ示す図８Ａの線Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅに沿った部分断面図である。各保持機構は、本体部分の中にプレス成形されて、長さ寸法Ｌ（図８Ｃ）と、幅寸法Ｗ（図８Ｅ）と、深さ寸法Ｄ（図８Ｅ）と、を画定することができる。図８Ａ及び図８Ｃを参照すると、長さ寸法Ｌは、本体部分の半径Ｒと実質的に整列させられた縦軸線に沿って延びている。図示されているように、保持機構９３は、主要表面、すなわち外面６２ａに隣接した上部領域１１４と、下部領域１１６と、の間を延びる成形構造を有する穴として画定することができる。様々な態様において、下部領域１１６は、曲率半径１１８によって画定することができる。上部領域１１４は、図８Ｅに最も適切に示されているように、面取りされた端縁、すなわち曲率半径１１８を有することもできる。図８Ｅは、２つの互いに対向する実質的に平らな側壁１２２によって画定されている穴を示す。図８Ｃと図８Ｄは、例えば、曲率半径１１８によって画定されている中央部分１２４と、中央部分１２４に連結されているか又は中央部分１２４から延びる２つの傾斜した底部壁１２６とを含む、実質的にＵ字形の底部を示す。様々な態様において、この２つの傾斜した底部壁１２６が働きあって、角度αを画定する。非限定的な例としては、これらの図は、約９０度の角度αを示しており、各底部壁は、主要表面から概ね約４５度の角度で傾斜している。様々な態様において、αに関して９０度よりも大きい寸法を有する角度は、工具又は部品の亀裂の危険性をさらに最小化するか又は防止することができるために好ましいだろう。しかしながら、より広い角度は、所望の深さを満足するためには主要表面６２ａに追加的な空間／表面積の使用を必要とすることがあることを理解されたい。さらに別の態様では、鉤爪のそれぞれの寸法や、本体部分の厚さ、他の開口部等に対する保持機構９３の近さ等に応じて、９０度未満の角度が好ましい場合がある。

【0033】

図９は、キャリアプレートから延びてそれと一体化されたキャリア脚部５８を有するキャリアプレート５６部分を含んだ例示的な粉末金属キャリア部材５２の斜視図であり、図１０は、図９の粉末金属キャリア部材５２の底面図である。キャリアプレート５６は、平らなウェブ表面を有するか、又は、低下させられているか又は傾斜したエッジ９２を含む外面５６ａを有する、概ね円形の形状を備えることができる。様々な態様において、エッジ９２は機械加工によって形成することができる。キャリア脚部５８の様々な内側壁５８ａは、ピニオンギヤと他の構成部品とを収容するように湾曲させることができ、又は形作ることができる。脚部５８の外側壁５８ｂは、外面５６ａのエッジ９２と概ね整列させられており、互いに離間されたスプライン９４を任意に含んでもよい。キャリアプレート５６は、粉末金属製造プロセス中に、又は、その後の機械加工中に、様々な開口部と、その中に形成されている他の機構とを伴う形で形成されてもよい。例えば、角度的に互いに離間された第１の複数の開口部９６は、長いピニオンギヤ３４のピニオンシャフト（図示せず）のために設けることができる。同様に、角度的に互いに離間された第２の複数の開口部９８は、短いピニオンギヤ３８のピニオンシャフトのために設けることができる。図示されているように、キャリア脚部５８の内側壁５８ａが第２の複数の開口部９８の周りに形成されているので、第１及び第２の複数の開口部９６、９８は、キャリアプレート５６だけを貫通している。キャリア部材５２の他の構成も、設計に応じて使用されてもよいということを理解されたい。

【0034】

図１１は、本開示の教示の様々な態様に係る例示的なスチール製のスリーブ部材６８の平面図であり、図１２は、図１１のスリーブ部材６８の底面図である。図１３は、複数のキャリア脚部５８の端部６０に整列させられると共に、これらの端部６０上に配置されているスリーブ部材６８を含む、図１０のキャリア部材５２の底面図である。図１４は、キャリア部材５２の上方に配置されているカバー部材５４をさらに含む、図１３のアセンブリの底面図である。

【0035】

図１１から図１４を参照すると、スリーブ部材６８は、内周部７２と外周部７４とを画定する。内周部７２は、ピニオンと他の構成部品とを収容するために、所定の曲率半径を持つ特定の領域を有するように形成することができる。スリーブ部材６８の外周部７４には、追加的な強度を実現し、且つ、上述したブレーキハブ７０のような他の構成部品に溶接するために使用することが可能な延長環状端縁部分１０４を設けることができる。内周部７２と外周部７４との間の領域１０６の一部分は、図５Ｂに示されるように、スリーブ部材６８をキャリア脚部５８に固定するために使用することができる。内周部７２は、蝋付け材料保持開口部７７を形成するために他の構成部品と協働する蝋付け材料保持機構として構成され得る切り抜き部分１０２を伴う形で、成形されるか又は打ち抜かれてもよい。例えば、図３Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、及び図１４に最も適切に示されているように、複数の蝋付け材料保持機構１０２は、組み立てられた状態で、キャリア部材５２及びカバー部材５４と協働して、単一の平面内に蝋付け接合部７８を形成する焼結プロセスの前に、単一の平面に隣接して蝋付け材料を保持する形状及び寸法の保持開口部７７を画定する。図１３及び図１４に示されているように、特定の態様では、少なくとも２つの互いに間隔を置いて配置された蝋付け材料保持機構１０２は、整列させられたキャリア脚部及びカバー脚部のそれぞれの組ごとに設けても良い。蝋付け材料保持開口部７７の位置と個数は、設計及び強度の要件に基づいて変化させてもよい。

【0036】

さらに別の態様では、本教示は、複数のネットシェイプ成形保持機構を内部に有する様々な粉末金属構成部品を形成するための方法を提供する。この方法は、適切な粉末金属混合物をダイモールド金型又はプレス金型に充填することを含むことができる。この充填が完了した後に、この方法は、圧粉体部品を成形するために粉末金属混合物に圧力を加えることを含むだろう。様々な態様では、この部品は、圧粉体の主要表面に画定される少なくとも３つの互いに離間させられた保持機構を含むように成形されるだろう。詳細に上述したように、各保持機構は、２つの互いに対向する実質的に平行な側壁と、実質的にＵ字形の底部部分と、によって画定される穴を含むことができる。図１５は、例示的な粉末金属ダイプレスアセンブリ（powder metal die press assembly）１３０の基本的な概略図であり、圧縮作業を示している。粉末金属構成部品の最終形状を調整するために、圧力印加前、圧力印加後、又は、圧力印加中に、様々な工具をダイ金型（die）の中に挿入することができる。例えばプレス１３０は、ダイ金型構成部品１３２と、前部又は頂部工具部分１３４、リブ工具部分１３６、及び脚部工具部分１３８のような非限定的な機構を含むことができる。頂部工具部分１３４は、プレスされた圧粉体部品１４０に保持機構９３を成形及び形成する働きをする複数の突起１３５を含むことができる。矢印で示されているように、圧粉体部品１４０に加えられる圧力は、部品１４０からダイ金型及び工作機械設備に対する半径方向の圧力の作用をもたらす。

【0037】

本技術に係る方法の１つの重要な考察は、例えば、分離工程の間に部品とダイ金型との間の干渉によって部品とダイ金型との分離が妨害されることがないように、部品をダイ金型から分離させるための、部品がプレス状態から釈放状態に至る経路である。圧縮が完了した後に、この方法は、ダイ金型の少なくとも一部分を開くことと、圧粉体が半径方向に膨張することを可能にすることとを含むだろう。このことは、圧粉体部品１４０に関してダイモールド金型又はアセンブリ１３０の一部分を上昇又は下降させ、又は、さらには取り外すことを含むだろう。好ましくは、この膨張は、各保持機構のそれぞれの縦軸線（図８Ａに示す）と整列した方向に生じる。この点に関して、圧粉体部品と、ダイモールド金型から延びる突起１３５との間に、最小限の干渉が生じる。図１６は、図１５の粉末金属ダイプレスの概略図であり、ダイ金型１３２の一部分の下降を示すと共に、さらに圧粉体の半径方向の膨張を示している。これらの図は本質的に概略的であり、膨張が生じる度合いは、設計に対して及び設計に関連して重要であることが理解されるべきであり、また亀裂の潜在的な伝播及び他の工作機械設備の問題に関連して、これらの図は、この技術を理解することを容易にするために、サイズ的に僅かながら誇張されていることがある。

【0038】

図１７は、図１６の部分拡大図であり、亀裂１４２の潜在的可能性、又は、工具及び／又は部品の不具合を引き起こすか又は増大させることがある実質的に円筒形の突起１３５を有する従来技術のダイモールド金型を表す。図１８は、図１６の部分拡大図であり、本技術の様々な態様に係る保持機構を形成するように成形された突起１３５を含む。様々な態様では、本技術の突起は、プレスされた圧粉体が各保持機構のそれぞれ縦軸線と整列されている半径方向に膨張することを可能にし、このことが、ダイモールド金型の一部分が保持機構の底部壁に摺動可能に係合することを可能にする。こうした摺動可能な係合、又は、角運動は、特に部品の分離及び排出工程中に、亀裂と不具合とを最小限にすることを補助するだろう。部品１４０は、アセンブリ１３０から取り外された後に、既知のパラメーターにしたがって焼結されてもよい。

【0039】

上述の説明は、例示と説明を目的として提示されており、本開示と本開示の適用又は使用を限定することは全く意図されていない。上述の説明は、排他的であることを意図しておらず、又は、この開示を限定することは意図されていない。特定の実施形態の個別的な要素又は特徴は、一般的に、その特定の実施形態だけに限定されず、明確に示されないか又は説明されない場合であっても、適用可能である場合には、相互交換可能であり、選択された実施形態において使用することが可能である。さらに、特定の実施形態の個別的な要素又は特徴は様々な形で変化させられてもよい。こうした変形は、本開示からの逸脱と見なされてはならず、こうした変更のすべては、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

【0040】

本明細書で使用する場合に、語句「Ａ、Ｂ、及び、Ｃの少なくとも１つ」が、非排他的な論理「又は（or）」を使用して、論理（Ａ又はＢ又はＣ）を意味すると解釈されなければならない。方法の様々な段階が、本開示の原理を変更することなしに、異なる順序で実行されてもよいということを理解されたい。範囲（range）の開示が、終点（endpoint）を含む、すべての範囲と、範囲全体内の細分化された範囲（subdivided range）との開示を含む。

【0041】

本明細書で使用される（「背景技術」及び「発明の概要」のような）見出しと副次的な見出しとが、本開示内の論題の概略的な編成のためのものであるにすぎないことが意図されており、技術の開示又はそのあらゆる態様を限定することは意図されていない。上述した特徴を有する複数の実施形態の詳述が、追加の特徴を有する他の実施形態、又は、上述した特徴の様々な組合せを含む他の実施形態を排除することは意図されていない。

【0042】

本明細書で使用される場合に、術語「備える（comprise）」及び「含む（include）」とその変形とが、非限定的であることを意図されており、したがって、連続した項目又はリストの詳説が、本技術の装置及び方法において有用であってもよい他の類似の項目の排除ではない。同様に、術語「可能である（can）」と「してもよい（may）」とこれらの変形とが非限定的であることを意図されており、したがって、一実施形態が特定の要素又は特徴要素を備えることが可能であるか又は備えてもよいという詳述は、これらの要素又は特徴要素を含まない本技術の他の実施形態を排除するものではない。

【0043】

本開示の広範な教示が、様々な形態で具体化されることが可能である。したがって、本開示が特定の具体例を含むが、他の変更が、本明細書と後述する特許請求項との検討から当業者に明らかになるので、本開示の真の範囲がそのように限定されてはならない。１つの側面又は様々な側面に対する本明細書における言及が、実施形態又は特定のシステムに関連して説明されている特定の特徴要素、構造、又は、特徴が、少なくとも１つの実施形態又は側面に含まれているということを意味する。語句「一態様では（in one aspect）」（又は、その変形）の出現が、同一の態様又は同一の実施形態を必ずしも意味するものではない。さらに、本明細書で説明されている様々な方法の段階が、説明されている順序と同じ順序で必ずしも行われなくともよく、及び、方法の段階の各々が、各々の態様又は実施形態において必ずしも必要とされるわけではない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】