JP2001025838A - 焼結金属製スプロケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯面密度を真密度近くまで向上させ、これに
より耐摩耗性に優れかつ歯形精度を向上させた焼結金属
製スプロケットを提供すること。 【解決手段】 スプロケットは、鉄系の粉末金属を焼結
成形したものである。この中間製品としてのスプロケッ
トは、歯底面、歯面及び歯先面のそれぞれに転造代を有
する。凹状転造工具２２は、スプロケットの歯形に対応
した断面形状をしており、凹状転造工具２２が歯に隙間
なく接触すると、１つ１つの歯の余肉は凹状転造工具２
２の転造面で全体が内部に向って絞り込まれる。そし
て、スプロケットＳの歯の歯底面、歯面及び歯先面は、
凹状転造工具２２の転造面で象られた歯形が転写され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末金属を焼結成
形したスプロケットに関する。本発明は、より詳細に
は、焼結成形した後、歯底面、歯面及び歯先面に転造加
工を施したスプロケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末金属を焼結成形して機械要素を製造
すると、その機械要素に要求される強度等の物性が不足
する場合がある。ギヤまたはスプロケットは、互いに噛
合させられたり、チェーンが捲回されたりするので、歯
の強度、歯面の硬度、歯面の耐摩耗性を改善するため、
歯面の密度を向上させる加工が施される。従来、歯面の
密度を向上される手段として、２回成形２回焼結により
スプロケットを製造したり、温間成形によりスプロケッ
トを製造したり、または、他の手段を採用することでス
プロケットが製造されている。しかし、これらの手段を
採用しても、歯面の密度は特定用途のスプロケットに要
求される密度まで向上しない。例えば、鉄製のスプロケ
ットは７．９ｇ／ｍｍ³が真密度であるが、上記手段で
は、７．４〜７．５ｇ／ｍｍ³が限界である。

【０００３】現在採用されている密度向上手段として、
焼結鍛造法やギヤ転造法がある。前者の焼結鍛造法は、
スプロケットの焼結成形後に、密閉型内で熱間精密鍛造
を施し、機械的性質を向上させる手段である。後者のギ
ヤ転造法は、スプロケットの焼結後に、ダイスとしての
ギヤを焼結金属製スプロケットに噛み合わせる手段であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、焼結鍛造法
は、機械的性質を向上させる点では有効な手段である
が、高価な設備を必要として、廉価なスプロケットを製
造するには不適である。一方、ギヤ転造法は、低コスト
であるが、スプロケットの歯面を歯先から歯元に向っ
て、又は、歯元から歯先に向って軸に平行な線接触で転
造するので、余肉の変形の方向性が不規則で歯形精度が
良好でないという問題がある。この問題については、転
造工具又は焼結後スプロケットのそれぞれの歯形に工夫
をする手段があるが、歯形精度の向上や品質の安定性は
いずれも十分でない。しかも、ギヤ転造法では、歯に大
きなモーメントが作用する。焼結金属製スプロケットを
高負荷で転造すると、前記モーメントに対する歯の強度
不足が生じ、十分に密度を向上させることができない問
題がある。

【０００５】本発明の目的は、歯面密度を真密度近くま
で向上させ、これにより耐摩耗性に優れた焼結金属製ス
プロケットを提供することである。本発明の他の目的
は、歯形精度を向上させた焼結金属製スプロケットを提
供することである。本発明のさらに他の目的は、上記焼
結金属製スプロケットを経済的に製造することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯底面、歯面
及び歯先面にそれぞれ転造代を有する焼結金属製スプロ
ケットを１つの歯の歯形を象った凹状転造工具に押接し
て該スプロケットを軸方向に相対移動させ、前記凹状転
造工具の歯形を前記焼結金属製スプロケットの前記歯底
面、歯面及び歯先面にそれぞれ転写して前記スプロケッ
トの歯の歯面に密度向上層を形成した焼結金属製スプロ
ケットにより前記課題を解決した。

【０００７】転造前の焼結金属製スプロケットは、歯底
面、歯面及び歯先面にそれぞれ転造代を有している。最
終製品としてのスプロケットの歯の歯形は、転造代を除
いた歯形であり、最終製品としての歯形を象った凹状転
造工具に前記スプロケットの歯を押接して、そのスプロ
ケットを軸方向に相対移動させることで、１つの歯の歯
形が凹状転造工具から転写されて形成される。１つの歯
の歯形が凹状転造工具から転写されると、次の歯が凹状
転造工具から歯形を転写される。この際、歯底面、歯面
及び歯先面がそれぞれ転造代を有し、前記歯底面、歯面
及び歯先面の総てに隙間なく凹状転造工具を押接するこ
とにより、歯形が正確に転写されるとともに、転造代の
余肉の変形が歯の内部に指向するようになり、少なくと
も歯面において均一な密度向上層が形成される。従来の
手段により、鉄系の焼結金属製スプロケットを予め７．
２〜７．５ｇ／ｍｍ³の密度で成形すると、転造後のス
プロケットの歯面の密度向上層は、真密度近くまでその
密度を向上させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】スプロケットの歯の歯数が偶数で
ある場合、スプロケットの軸を中心にして反対側の一対
の歯を対峙離間する一対の凹状転造工具で挟み込んで押
接することが好ましい。こうすることにより、凹状転造
工具とスプロケットとを相対移動させる際、スプロケッ
トに傾きが生じることなく、歯形精度の良好なスプロケ
ットを得ることができ、また、押接力を大きくして密度
向上層の密度をより真密度近くまで向上させることがで
きる。

【０００９】さらに、歯面の転造代を歯底面及び歯先面
の転造代より大きくすることが好ましい。スプロケット
同士が噛合するスプロケットでは、歯先の歯厚が歯底付
近の歯厚より薄いので、転造代が一定であると、表層部
の密度や転造深さが不均一になる。歯面の転造代を歯底
面及び歯先面の転造代より大きくすることにより、歯底
部の余肉の盛り上がりを抑えて、表層部の密度及び転造
深さを一定に保つことができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による焼結金属
製スプロケットの実施例を説明する。本発明による焼結
金属製スプロケットは、焼結後に、最終製品のスプロケ
ットの歯を象った凹状転造工具をそれぞれの歯の歯底
面、歯面及び歯先面に同時且つ隙間なく接触させ、転造
代すなわち余肉の変形を歯の内部に指向させることによ
り、所定の転造深さで、少なくとも歯面の表層部におい
て密度向上層を形成したものである。

【００１１】転造が施される前のスプロケットは、鉄系
の粉末金属を焼結成形したものである。この中間製品と
してのスプロケットは、温間成形等の従来の方法により
全体の密度が７．２〜７．５ｇ／ｍｍ³で成形されてい
る。この中間製品としてのスプロケットは、歯底面、歯
面及び歯先面のそれぞれに転造代を有する。

【００１２】図１及び図２は転造装置を示している。転
造装置１０は、転造工具キャリッジ１２とワークキャリ
ッジ１４とを有する。転造工具キャリッジ１２は、対向
間隔が調節可能で、平行に離間する一対の回転支持軸１
６を備えている。一対の回転支持軸１６は、同期して互
いに反対方向に回転できるようになっている。それぞれ
の回転支持軸１６には径方向に突出するローラヘッドハ
ウジング１８が設けられ、その先端側に回転支持軸１６
と平行なローラスピンドル２０が回転自在に設けられて
いる。それぞれのローラスピンドル２０には、環状の転
造工具２２が取り付けられている。ワークキャリッジ１
４は、回転支持軸１６に直角な面内に中心軸を有する。
ワークキャリッジ１４は、軸方向に移動可能で、且つ、
割り出し回転可能である。ワークであるスプロケットＳ
は、ワークキャリッジ上に隙間なく支持される。

【００１３】転造工具２２は、最終製品としてのスプロ
ケットＳの１つの歯の歯形に対応する断面を有する。ス
プロケットＳの歯は、通常、その歯厚が歯先ほど漸減し
ており、これに対応して凹状転造工具２２が形成されて
いる。図３に詳細に示されるように、凹状転造工具は、
スプロケットＳの歯の歯底面、歯面及び歯先面に対向す
る凹状転造面を有する。なお、凹状転造工具２２は、転
造後の弾性変形及び弾性余効を考慮して、その形状が定
められている。

【００１４】図１のように、まず、ワークキャリッジ１
４上に複数の焼結金属製スプロケットＳが互いに隙間な
く複数毎束ねられる。スプロケットＳの歯の歯形を象っ
た凹状転造工具２２を選定して、その凹状転造工具２２
がローラスピンドル２０に取り付けられる。焼結金属製
スプロケットＳのサイズ、例えば、ピッチ径、歯底の
径、歯先の径等のサイズと、凹状転造工具２２のサイ
ズ、焼結金属製スプロケットＳの転造代を考慮して、回
転支持軸１６が所定の対向間隔に調節される。スプロケ
ットＳの位相に対応させて、ワークキャリッジ１４を割
出回転させ、同時に、ワークキャリッジ１４を軸方向に
移動させる。直径方向で離間する一対の凹状転造工具２
２は、ローラスピンドル２０とともに回転している。転
造工具２２がスプロケットＳから退いたとき、回転支持
軸１６とワークキャリッジ１４が同期して、そのワーク
キャリッジ１４がスプロケットＳを１ピッチ割り出し駆
動する。ワークキャリッジ１４は徐々に軸方向に移動し
ており、１つのスプロケットＳは、割り出し駆動によっ
て数回転する間、転造工具２０により総ての歯を加工さ
れる。凹状転造工具２２が歯に隙間なく接触すると、１
つ１つの歯の余肉は凹状転造工具２２の転造面で全体が
内部に向って絞り込まれる。そして、スプロケットＳの
歯の歯底面、歯面及び歯先面は、凹状転造工具２２の転
造面で象られた歯形が転写され、歯形精度が良好なスプ
ロケットＳが得られる。

【００１５】凹状転造工具２２が歯と隙間なく接触する
ことから、余肉の変形は内部に指向して生じる。その結
果、３０〜２００ｍｍのスプロケットＳの場合では、転
造深さが０．０５〜０．５０ｍｍの範囲の表層部に密度
向上層が形成される。密度向上層は、鉄系の焼結金属製
スプロケットＳであれば、７．８ｇ／ｍｍ³という真密
度近くまで向上する。この動作を繰り返すことにより、
スプロケットＳの総ての歯に密度向上層が形成される。

【００１６】転造代は、３０〜２００ｍｍのスプロケッ
トＳの場合、歯底面、歯面及び歯先面で０．０５〜０．
２０ｍｍが好ましい。この範囲の転造代では０．０５〜
０．５０ｍｍの範囲で転造深さで密度を真密度近くまで
向上させることができる。その一方で、上述のように、
スプロケットＳの歯は歯底面付近と歯先面付近で歯厚が
異なる。密度向上層の密度及び転造深さを均一にするた
め、歯底面の転造代を０．０５〜０．１５ｍｍ、歯面の
転造代を０．０７〜０．２０ｍｍ、歯先面の転造代を
０．０５〜０．１５ｍｍの範囲にすることが好ましい。
このように、歯面のみ転造代を大きくすることにより、
密度向上層の密度及び転造深さを均一にすることがで
き、さらに、歯底面における余肉の盛り上がりを抑える
ことができる。

【００１７】転造により密度向上層を形成した後、焼結
金属製スプロケットＳに熱処理が施される。熱処理は、
浸炭焼入焼戻や高周波焼入である。これにより、歯の強
度及び歯面の耐摩耗性が高まる。

【００１８】

【発明の効果】本発明では以上詳述したように、歯底
面、歯面及び歯先面にそれぞれ転造代を有する焼結金属
製スプロケットに、１つの歯毎に隙間なく凹状転造工具
を押接することにより、余肉の変形に方向性を持たせ、
余肉の変形を歯の内部に向わせることにより、歯面に均
一に密度向上層を形成することができる。これにより、
予め高密度の焼結金属製スプロケットを準備すること
で、歯面表層部の密度を真密度近くまで向上させること
ができ、歯面の硬度及び歯面の耐摩耗性に優れたスプロ
ケットを得ることができる。また、凹状転造工具に押接
してスプロケットを軸方向に相対移動させることで、凹
状転造工具の歯形を正確にスプロケットの歯の歯底面、
歯面及び歯先面に転写することができ、歯形精度をＪＩ
Ｓ３級程度まで向上させることができる。しかも、大き
な設備を必要とすることなく、従来の転造法と同等の設
備で十分であることから、比較的低コストで上記歯形精
度のスプロケットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるスプロケットを製造する転造装
置の平面図。

【図２】 図１の転造装置の正面図。

【図３】 スプロケットと転造工具の部分拡大正面図。

【図４】 転造代を説明するスプロケットの部分拡大
図。

【符号の説明】

１０ 転造装置 １２ 転造工具キャ
リッジ １４ ワークキャリッジ １６ 回転支持軸 １８ ローラヘッドハウジング ２０ ローラスピン
ドル ２２ 凹状転造工具 Ｓ スプロケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯底面、歯面及び歯先面にそれぞれ転造
   代を有する焼結金属製スプロケットを１つの歯の歯形を
   象った凹状転造工具に押接して該スプロケットを軸方向
   に相対移動させ、前記凹状転造工具の歯形を前記焼結金
   属製スプロケットの前記歯底面、歯面及び歯先面にそれ
   ぞれ転写して前記スプロケットの歯の歯面に密度向上層
   を形成した、焼結金属製スプロケット。