JP2011032547A - 焼結歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車を、パンチ等の製造部品を破損させることなく、簡易に形成する方法を提供する。
【解決手段】ダイで狭持された環状の下パンチ上に原料粉末を配置し、前記下パンチと相対向するようにして、外方に位置する下端部において内方から外方に向けて上方に傾斜してなる第１の傾斜部を有する環状の第１の上パンチ２１、及びこの第１の上パンチの外周面に摺動自在に嵌合するとともに、前記下パンチと相対向し、内方に位置する下端部において外方から内方に向けて上方に傾斜してなる第２の傾斜部を有する環状の第２の上パンチ２２を含む上パンチ群を設ける。次いで、前記下パンチ及び前記上パンチ群の少なくとも一方に圧力を負荷することによって前記原料粉末を押圧し、前記ダイ内で歯車成形体を成形した後、焼結して焼結歯車。
【選択図】図１７

Description

本発明は、リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車の製造方法に関し、特にリム部及び歯部に段差が設けられることによって、リム部及び歯部間に薄肉部が形成されてなる焼結歯車の製造方法に関する。

焼結機械部品は、原料粉末を金型で圧粉成形し、焼結して造形することから、一度金型を作製すれば、同じ形状、寸法の製品を多量に生産でき、また、その大まかな形状は金型によって決定されることから、ニアネットシェイプに造形でき、機械加工工程を大幅に低減できる。かかる観点より、焼結機械部品は種々の機械部品への適用が進んでいる。

しかしながら、焼結機械部品は、焼結の過程において収縮等する場合があり、目的の形状及び寸法とするためにサイジング等の手段が必要となる場合がある（特許文献１）。また、焼結機械部品が複雑な形状を有する場合や、焼結機械部品に高い寸法精度が要求されるような場合は、焼結後に切削や研削などの工程を加える必要がある（特許文献２）

特開昭６３−２８６５０４号公報 特開平５−３０１１０５号公報

特に歯車等の焼結機械部品を造形する際には、その形状の複雑さ及び要求される寸法精度によって、焼結後に要求される加工の工程数が増大するとともに、その製造過程において焼結機械部品が破損したり、成形時に使用するパンチが破損してしまったり等の問題があった。以下にかかる問題について詳述する。

図１は、焼結歯車の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１に示す焼結歯車のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿って切った場合の断面図である。図１及び図２に示す焼結歯車１０は、リム部１１とその外周部に設けられた歯部１２とを含んでいる。また、焼結歯車１０の中心には開口部１０Ａが形成され、所定の軸を嵌合させるためのボス部１３が形成されている。また、リム部１１の外周端の一部を切り欠いてなる位相合わせマーク１４が形成されるとともに、歯部１２の上面の一部を切り欠いてなる歯タイミングマーク１５が形成されている。

なお、位相合わせマーク１４は、例えば焼結歯車１０を再加工する場合の基準となるべき位置を表すものであり、歯タイミングマーク１５は、焼結歯車１０に対してベルトを係合させる際の目印となるものである。

また、リム部１１と歯部１２とは、歯部１２がリム部１１に対して下方に位置するようにステップ状に形成されており、その結果、リム部１１と歯部１２との接合部１６は薄肉化している。

次に、図１及び図２に示す焼結歯車１０の製造方法について説明する。最初に、図３及び図４に示すような上パンチ群２０を準備するとともに、図５及び図６に示すような下パンチ群３０を準備する。なお、図３は、上パンチ群２０を下方（図４に示すＸ方向）から見た場合の平面図であり、図４は、上パンチ群２０を、図３に示すＣ−Ｃ線に沿って切った場合の断面図である。同じく、図５は、下パンチ群３０を下方（図５に示すＸ方向）から見た場合の平面図であり、図６は、下パンチ群３０を、図５に示すＤ−Ｄ線に沿って切った場合の断面図である。

図３及び図４に示すように、上パンチ群２０は、内方に位置する環状の第１の上パンチ２１と、その外方において、第１の上パンチ２１の外周面と摺動自在に嵌合するようにして設けられた環状の第２の上パンチ２２とを有している。また、第２の上パンチの外周は、後に説明するダイの型孔と摺動嵌合する大きさとなっている。第２の上パンチ２２の下面には歯タイミングマーク１５を形成するためのマーク形成手段である凸部２２Ａが形成されている。さらに、第２の上パンチ２２の、第１の上パンチ２１との接触面には、位相合わせマーク１４を形成するためのマーク形成手段である追加の上パンチ２２Ｂが形成されている。また、上パンチ群２０、具体的には第１の上パンチ２１の中心には開口部２０Ａが形成されている。この開口部２０Ａは、後に説明する成形工程において、下パンチ群３０に設けられたコアロッドを収納するためのものである。

図５及び図６に示すように、下パンチ群３０は、内方に位置する環状の第１の下パンチ３１と、その外方において、第１の下パンチ３１の外周面と摺動自在に嵌合するとともに、ダイ３８の型孔と摺動自在に嵌合するようにして設けられた環状の第２の上パンチ３２とを有している。第１の下パンチ３１は、上パンチ群２０の第１の上パンチ２１と相対向するようにして配置され、第２の下パンチ３２は、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と相対向するようにして配置されている。また、下パンチ群３０、具体的には第１の下パンチ３１の中心には、図１及び図２に示す焼結歯車１０における開口部１０Ａを形成するためのコアロッド３５が設けられている。さらに、第１の下パンチ３１は、図１及び図２に示す焼結歯車１０におけるボス部１３を形成すべく、第１の下パンチ片３１１と第２の下パンチ片３１２とに分割されている。

なお、上パンチ群２０、すなわち第１の上パンチ２１及び第２の上パンチ２２の大きさ（幅ｒ１、ｒ２）、並びに下パンチ群３０、すなわち第１の下パンチ３１及び第２の下パンチ３２の大きさ（幅Ｒ１，Ｒ２）は、図１及び図２に示すような焼結歯車１０（接合部１６）を形成すべく、ｒ１＋ｒ２＝Ｒ１＋Ｒ２であるとともに、ｒ１＜Ｒ１、ｒ２＞Ｒ２の関係を満足するように設定されている。

なお、図５及び図６から明らかなように、下パンチ群３０はダイ３８に嵌合し、原料粉末を充填するための空隙を形成する。

次いで、図７に示すように、下パンチ群３０上、具体的には下パンチ群３０とダイ３８との間に形成された空隙を充填するように原料粉末Ｍを配置し、上パンチ群２０を下パンチ群３０に対して当接させる。次いで、図８に示すように、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と下パンチ群３０の第２の下パンチ３２とを加圧軸方向（図中鉛直方向）に沿って、上パンチ群２０の第１の上パンチ２１と下パンチ群３０の第１の下パンチ３１に対して相対的に下方に移動させ、かかる部分に存在する原料粉末Ｍを下方に移動させる。次いで、図９に示すように、上パンチ群２０及び下パンチ群３０により原料粉末Mに対して圧力を互いに対向するように負荷して、原料粉末Ｍを押圧し、歯車成形体Ｐを形成する（いわゆるトランスファー成形）。

しかしながら、上述した方法においては、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２の肉厚が特に歯部１２の底部１２Ｂに相当する底部２０Ｂにおいて小さくなるため、上述した加圧成形時の原料粉末Ｍの内圧が作用することによって破損してしまう。

かかる問題に鑑みて、図１及び図２に示すような焼結歯車１０を形成するに際し、現状においては、上パンチ群２０を構成する第２の上パンチ２２を省略し、図８に示すような、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と下パンチ群３０の第２の下パンチ３２とを加圧軸方向に沿って下方に移動させる工程を省略し、図１０に示すように、上パンチ群２０及び下パンチ群３０により原料粉末Ｍに対して圧力を互いに対向するように負荷して、原料粉末Ｍを押圧し、歯車成形体Ｐを形成する。その後、この歯車成形体Ｐに焼結処理を施すことにより、図１１に示すような焼結歯車中間体４０を得る。

図１１に示す焼結歯車中間体４０は、図８に示すような工程を経ていないことから、図１１に示すように、中心部において開口部１０Ａが形成されてなるリム部１１とボス部１３とを有するのみで、リム部１１の下方に位置し、リム部１１とステップ状に接合された歯部は未だ形成されていない。したがって、リム部１１の外周端上部を機械加工によって除去し、図１２に示すように歯部１２を形成する必要がある。なお、この機械加工においては多量のバリが発生する。このバリは主に焼結歯車１０の歯部１２の端部に発生するが、歯部１２の端部は相手歯車と噛み合う部分であるため、相手歯車を傷つけることなく円滑なかみ合い運動を行うためには、前記機械加工とともにバリの除去が必須となる。

次いで、図１２に示す焼結歯車中間体４０に対してさらなる機械加工を施し、リム部１１の外周端の一部を切り欠いてなる位相合わせマーク１４を形成するとともに、歯部１２の上面の一部を切り欠いてなる歯タイミングマーク１５を形成し、図１及び図２に示すような焼結歯車１０を得る。

この方法によれば、上パンチ群２０において第２の上パンチ２２を設けていないことから、加圧成形時の原料粉末Ｍの内圧によって第２の上パンチ２２、すなわち上パンチ群２０が破損してしまうようなことがない。しかしながら、上述したように、焼結歯車中間体４０を形成した後に、歯部１２、位相合わせマーク１４及び歯タイミングマーク１５を形成するための機械加工を行う必要が生じるとともに、歯部１２を機械加工によって形成した際におけるバリ取りなどの追加の加工を行う必要がある。すなわち、焼結体を形成した後も数多くの機械加工を施す必要があり、目的とする焼結歯車１０を得る際の工程が煩雑化するという問題がある。

このことは、焼結機械部品が、金型によってニアネットシェイプに造形できるという、焼結機械部品の本来的な特徴にも反するものである。

また、上述した機械加工は個々の焼結歯車中間体４０に対して実施するため、高精度の加工技術が要求され、コスト高となるとともに歩留まりの低下を生じることになる。

本発明は、リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車を、パンチ等の製造部品を破損させることなく、簡易に形成する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、
リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車の製造方法であって、
前記焼結歯車の歯部外周を形成する型孔を有するダイと、
前記ダイの型孔と摺動自在に嵌合する環状の下パンチと、
前記下パンチと相対向するようにして、外方に位置する下端部において内方から外方に向けて上方に傾斜してなる第１の傾斜部を有する環状の第１の上パンチ、及びこの第１の上パンチの外周面に接触するとともに、前記下パンチと相対向し、内方に位置する下端部において外方から内方に向けて上方に傾斜してなる第２の傾斜部を有する環状の第２の上パンチを含む上パンチ群とを用い、
前記ダイと前記環状の下パンチにより形成される空隙に原料粉末を配置する原料粉末充填工程と、
前記原料粉末に前記上パンチ群を当接させた後、前記下パンチ及び前記上パンチ群の少なくとも一方により前記原料粉末に圧力を負荷することによって前記原料粉末を押圧し、前記ダイ内で歯車成形体を成形する成形工程と、
前記歯車成形体を焼結する焼結工程と、
を具えることを特徴とする、焼結歯車の製造方法に関する。

本発明の製造方法によれば、製造に用いる上パンチ群を、それぞれが下パンチに相対向するようにして設けられ、外方に位置する下端部において内方から外方に向けて上方に傾斜してなる第１の傾斜部を有する環状の第１の上パンチ、及びこの第１の上パンチの外周面に接触するとともに、前記下パンチと相対向し、内方に位置する下端部において外方から内方に向けて上方に傾斜してなる第２の傾斜部を有する環状の第２の上パンチから構成するようにしている。この場合、前記第１の上パンチと前記第２の上パンチとの間には、前記第１の傾斜部及び前記第２の傾斜部が隣接することによって空隙が形成される。

したがって、原料粉末を押圧して歯車成形体を成形する際に、前記空隙内に前記原料粉末が流れ込むようになる。この結果、上パンチ群の第２の上パンチに対して、前記原料粉末の内圧の直接的な作用を抑えることができ、前記第２の上パンチが特に肉厚が小さい部分を有するような場合においても、かかる部分での破損を防止することができる。

この結果、本発明の製造方法によれば、目的とする焼結機械部品である焼結歯車を、金型成形の段階でニアネットシェイプに造形することができ、焼結機械部品の本来的な特徴を奏することができる。このため、従来のように、焼結歯車中間体を形成した後に、最終的な焼結歯車を得るために種々の機械加工を施す必要がなく、前記焼結歯車を形成する際の工程を簡略化することができる。また、高精度の加工技術に伴うコスト高、及び歩留まりの低下の問題をも回避することができる。

なお、本発明の一態様においては、前記下パンチは、前記第１の上パンチと相対向する第１の下パンチ、及び前記第２の上パンチと相対向する第２の下パンチを含む下パンチ群であって、前記成形工程において、前記原料粉末に前記上パンチ群を当接させた後、前記第２の上パンチ及び前記第２の下パンチを加圧軸方向に沿って移動させることにより前記第２の上パンチ及び前記第２の下パンチ間の原料粉末を無加圧状態で移動させる第１の原料粉末移動工程を含み、前記焼結歯車の、前記リム部と前記歯部との間に段差を形成することができる。

本態様によれば、いわゆるトランスファー成形が可能となるので、焼結歯車の、リム部と歯部とがステップ状に結合してなる、図１及び図２に示すような構成の焼結歯車を得ることができる。

また、本発明の他の態様においては、前記第１の下パンチを２つに分割し、分割された一方の下パンチ片を、前記第１の上パンチにおける前記第１の傾斜部及び前記第２の下パンチにおける前記第２の傾斜部で形成される空隙の下方に位置させ、前記成形工程において、前記原料粉末に前記上パンチ群を当接させた後、前記下パンチ片を前記第１の上パンチ及び前記第２の上パンチに対し、加圧軸方向に沿って相対的に移動させ、前記空隙内に前記原料粉末を充填する第２の原料粉末移動工程を含むことができる。

この場合、原料粉末を加圧して歯車成形体を成形する以前に、前記空隙内に前記原料粉末が流れ込むようになる。この結果、前記原料粉末を加圧して前記歯車成形体を成形する際に、上パンチ群の第２の上パンチに対する、前記原料粉末の内圧の直接的な作用を十分に軽減することができ、前記第２の上パンチが特に肉厚が小さい部分を有するような場合においても、かかる部分での破損をより効果的に防止することができる。また、焼結機械部品の本来的な特徴であるニアネットシェイプをより効果的に奏することができ、これに伴う上述した作用効果をより顕著に奏することができるようになる。

なお、上述した第１の原料粉末移動工程と第２の原料粉末移動工程とは独立に実施することもできるし、同時に実施することもできる。

また、上記焼結歯車に位相合わせマークを形成するに際しては、例えば前記第１の上パンチに第１の凸部からなる第１のマーク形成手段を設けることができる。

同様に、前記焼結歯車に対して歯タイミングマークを形成するに際しては、例えば前記第２の上パンチに第２の凸部からなる第２のマーク形成手段を設けることができる。

但し、上述した第１の凸部及び第２の凸部はあくまで例示であって、位相合わせマーク及び歯タイミングマークとして機能しうるマークを形成できるものであれば、任意の形成手段を用いることができる。

また、本発明によれば、焼結工程の後、すなわち焼結後において、得られた焼結歯車のリム部上に、前記第１の上パンチにおける前記第１の傾斜部及び前記第２の下パンチにおける前記第２の傾斜部で形成される前記空隙内に流入した原料粉末が焼結されることによって突起部が形成され、残存するようになるが、設計上突起部が許容されない場合、前記突起部は機械加工、例えば旋削、フライス切削等の手段によって簡易に除去することができる。なお、このような機械加工により上記突起部を除去する場合であっても、除去される突起部の量が少なく、かつ１回の機械加工で済むため、従来技術で述べたような、複雑かつ多種の機械加工は要求されない。したがって、従来技術のものに比して格段に少ないコストで済むとともに、歩留まりも向上する。

以上説明したように、本発明によれば、リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車を、パンチ等の製造部品を破損させることなく、簡易に形成する方法を提供することができる。

焼結歯車の一例を示す平面図である。 図１に示す焼結歯車のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿って切った場合の断面図である。 図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の製造方法に関する工程図である。 図１及び図２に示す焼結歯車の従来の他の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の他の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の他の製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車の従来の他の製造方法に関する工程図である。 図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第１の実施形態に関する製造方法の工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第２の実施形態に関する製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第２の実施形態に関する製造方法に関する工程図である。 同じく、図１及び図２に示す焼結歯車に対する本発明の第２の実施形態に関する製造方法に関する工程図である。

本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１３〜図１８は、第１の実施形態の製造方法に関する工程図である。なお、本発明の特徴を明確にすべく、図１〜図１２に関する工程図で用いられた構成要素と類似又は同一の構成要素に関しては同一の参照符号を用いて表している。また、本実施形態は、図１及び図２に示す焼結歯車１０を形成するものである。

最初に、図１３に示すような上パンチ群２０を準備するとともに、図１４に示すような下パンチ群３０を準備する。本実施形態における上パンチ群２０及び下パンチ群３０の平面的な構成は、図３及び図５と同様であるので図示を省略する。

図１３に示すように、上パンチ群２０は、内方に位置する環状の第１の上パンチ２１と、その外方において、第１の上パンチ２１の外周面と摺動自在に嵌合するようにして設けられた環状の第２の上パンチ２２とを有している。第１の上パンチ２１は、外方に位置する下端部において内方から外方に向けて上方に傾斜してなる第１の傾斜部２１Ｃを有している。第２の上パンチ２２は、内方に位置する下端部において外方から内方に向けて上方に傾斜してなる第２の傾斜部２２Ｃを有している。図から明らかなように、これらの傾斜部は互いに隣接して存在するようになるので、前記傾斜部によって空隙２０Ｃが形成される。

なお、第１の傾斜部２１Ｃ及び第２の傾斜部２２Ｃの水平からの傾斜角度は、例えば４５〜５０°とすることができる。

また、第２の上パンチ２２の下面には歯タイミングマーク１５を形成するためのマーク形成手段である凸部２２Ａが形成されている。さらに、第２の上パンチ２２の第２の傾斜部２２Ｃの下側には、位相合わせマーク１４を形成するためのマーク形成手段である追加の上パンチ２２Ｂが形成されている。

さらに、上パンチ群２０、具体的には第１の上パンチ２１の中心には開口部２０Ａが形成されている。この開口部２０Ａは、後に説明する成形工程において、下パンチ群３０に設けられたコアロッドを収納するためのものである。

図１４に示すように、下パンチ群３０は、内方に位置する環状の第１の下パンチ３１と、その外方において、第１の下パンチ３１の外周面と摺動自在に嵌合するようにして設けられた環状の第２の下パンチ３２とを有している。第１の下パンチ３１は、上パンチ群２０の第１の上パンチ２１と相対向するようにして配置され、第２の下パンチ３２は、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と相対向するようにして配置されている。また、下パンチ群３０、具体的には第１の下パンチ３１の中心には、図１及び図２に示す焼結歯車１０における開口部１０Ａを形成するためのコアロッド３５が設けられている。さらに、第１の下パンチ３１は、図１及び図２に示す焼結歯車１０におけるボス部１３を形成すべく、第１の下パンチ片３１１と第２の下パンチ片３１２とに分割されている。

第２の下パンチ片３１２の上面は、ボス部１３の形状に合わせて、その上面が第１の下パンチ片３１１の上面よりも下方に位置している。

但し、上述した第１の下パンチ３１の分割は、焼結歯車１０におけるボス部１３を形成するために敢えて実施したものであり、ボス部１３を形成しない場合は、分割を必要としないものであって、本発明の必須の要件ではない。

なお、本実施形態では、以下に示す作用効果を得るべく、空隙２０Ｃが図１及び図２に示す焼結歯車１０のリム部１１上に位置するように、上パンチ群２０、すなわち第１の上パンチ２１＋追加の上パンチ２２Ｂ及び第２の上パンチ２２の大きさ（それぞれ幅ｒ１、ｒ２）、並びに下パンチ群３０、すなわち第１の下パンチ３１及び第２の下パンチ３２の大きさ（幅Ｒ１，Ｒ２）は、ｒ１＋ｒ２＝Ｒ１＋Ｒ２であって、ｒ１＞Ｒ１、ｒ２＜Ｒ２の関係を満足するように設定されている。

また、図１４から明らかなように、下パンチ群３０はダイ３８の型孔と摺動嵌合するように構成されている。

次いで、図１５に示すように、下パンチ群３０上、具体的には下パンチ群３０とダイ３８との間に形成された空隙を充填するように原料粉末Ｍを配置し、上パンチ群２０を下パンチ群３０に対して当接させる。次いで、図１６に示すように、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と下パンチ群３０の第２の下パンチ３２とを加圧軸方向（図中鉛直方向）に沿って無加圧状態で下方に移動させ、かかる部分に存在する原料粉末Ｍを下方に移動させる。次いで、図１７に示すように、上パンチ群２０及び下パンチ群３０に対して圧力を対向するように負荷して、原料粉末Ｍを押圧し、歯車成形体Ｐを形成する（トランスファー成形）。

この際、図１７に示すように、原料粉末Ｍを押圧して歯車成形体Ｐを成形する際に、空隙２０Ｃ内に原料粉末Ｍが矢印ｅの方向から流れ込むようになる。この結果、上パンチ群の第２の上パンチに対して、原料粉末Ｍの内圧の直接的な作用を抑えることができ、第２の上パンチ２２が特に肉厚が小さい部分を有するような場合においても、かかる部分での破損を防止することができる。

この結果、目的とする焼結機械部品である焼結歯車１０を、金型成形の段階でニアネットシェイプに造形することができ、焼結機械部品の本来的な特徴を奏することができる。このため、従来のように、焼結歯車中間体を形成した後に、最終的な焼結歯車を得るために種々の機械加工を施す必要がなく、焼結歯車１０を形成する際の工程を簡略化することができる。また、高精度の加工技術に伴う、コスト高及び歩留まりの低下の問題をも回避することができる。

なお、図１７に示す工程において、凸部２２Ａ及び２２Ｂは原料粉末Ｍに対して押圧されることによって、歯車成形体Ｐに対してそれぞれ切り欠きを形成し、その後の焼結を経ることによって、図１及び図２に示すように、リム部１１の外周端の一部を切り欠いてなる位相合わせマーク１４が形成されるとともに、歯部１２の上面の一部を切り欠いてなる歯タイミングマーク１５が形成される。

図１７に示す工程においては、空隙２０Ｃ内に流入した原料粉末Ｍに対し、第１の傾斜部２１Ｃより図中矢印ｆで示す方向に斜めの力が作用し、空隙２２Ｃ内で原料粉末Ｍが成形され、焼結されることにより、図１８に示すような焼結歯車１０のリム部１１上において突起部１８が形成され、残存するようになる。したがって、突起部１８が設計上許容されないような場合、突起部１８は機械加工、例えば旋削、フライス切削等の手段によって簡易に除去することができ、図１及び図２に示すような焼結歯車１０を得ることができる。る。なお、このような機械加工により上記突起部を除去する場合であっても、除去される突起部の量が少なく、かつ１回の機械加工で済むため、従来技術で述べたような、複雑かつ多種の機械加工は要求されない。したがって、従来技術のものに比して格段に少ないコストで済むとともに、歩留まりも向上する。

なお、上記機械加工は突起部１８を除去するために行うものであるので、従来技術で述べたような、歯部を形成する際のような高精度の機械加工とすることは要求されない。したがって、目的とする焼結歯車を得る際のコストの上昇及び歩留まりの低下を生じることはない。

（第２の実施形態）
図１９〜図２１は、第２の実施形態の製造方法に関する工程図である。なお、本発明の特徴を明確にすべく、図１〜図１８に関する工程図で用いられた構成要素と類似又は同一の構成要素に関しては同一の参照符号を用いて表している。また、本実施形態は、図１及び図２に示す焼結歯車１０を形成するものである。

本実施形態では、上パンチ群２０については、第１の実施形態における図１３に示すような構成とし、下パンチ群３０について、第１の実施形態における図１４に示すような構成から図１９に示すような構成に代えた。具体的には、第１の下パンチ３１は、図１及び図２に示す焼結歯車１０におけるボス部１３を形成すべく、第１の下パンチ片３１１と第２の下パンチ片３１２とに分割することに加えて、第１の下パンチ片３１１をさらに分割させて第３の下パンチ片３１３を得、上パンチ群２０の空隙２０Ｃの下方に位置するようにさせている。

したがって、本実施形態では、図２０に示すように、上パンチ群２０及び下パンチ群３０を当接させた後、図２１に示すように、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２と下パンチ群３０の第２の下パンチ３２とを加圧軸方向（図中鉛直方向）に沿って下方に移動させ、かかる部分に存在する原料粉末Ｍを下方に移動させると同時に、第３の下パンチ片３１３を加圧軸方向に沿って上方に向けて移動させ、空隙２０Ｃ内に原料粉末Ｍを充填するようにしている。

この場合、原料粉末Ｍを押圧して歯車成形体Ｐを成形する以前に、空隙２０Ｃ内に原料粉末Ｍが流れ込むようになる。この結果、原料粉末Ｍを押圧して歯車成形体Ｐを成形する際に、上パンチ群２０の第２の上パンチ２２に対する、原料粉末Ｍの内圧の直接的な作用を十分に軽減することができ、第２の上パンチ２２が特に肉厚が小さい部分を有するような場合においても、かかる部分での破損をより効果的に防止することができる。また、焼結機械部品の本来的な特徴であるニアネットシェイプをより効果的に奏することができ、これに伴う上述した作用効果をより顕著に奏することができるようになる。

後の工程は、第１の実施形態における図１７及び図１８に示す工程と同一であるので、説明を省略する。

なお、本実施形態では、図２０に示す工程において、第３の下パンチ片３１３の上面を第１の下パンチ片３１１の上面よりも下方に位置させ、図２１に示す工程で第３の下パンチ片３１３を加圧軸方向に沿って上方に向けて移動させ、空隙２０Ｃ内に原料粉末Ｍを充填した際に、第３の下パンチ片３１３の上面と第１の下パンチ片３１１の上面とが同一の平面レベルとなるようにしている。この場合、図１７に示す押圧工程において、原料粉末Ｍに対して、下パンチ群３０、すなわち本来的な第１の下パンチ片３１１から均一な圧力が負荷されるようになる。

また、本実施形態では、第２の上パンチ２２及び第２の下パンチ３２の加圧軸方向に沿った移動と、第３の下パンチ片３１３の加圧軸方向に沿った移動とを同時に実施したが、両者を独立に行うこともできる。但し、この場合は工程数が１つ増すことになるので、多少なりとも製造工程が煩雑化する。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

例えば、上記具体例ではトランスファー成形による焼結歯車の製造方法について述べたが、本発明は、トランスファー成形を必須とする焼結歯車に限らず、リム部と歯部との結合部が薄肉化し、この薄肉部を形成する際に、原料粉末の内圧によってパンチが破損してしまうような任意の製造方法に対して用いることができる。

さらに、上記具体例では、焼結歯車１０に位相合わせマーク１４を形成するに際して、凸部からなる第１のマーク形成手段を用い、焼結歯車１０に対して歯タイミングマーク１５を形成するに際しても、凸部からなる第２のマーク形成手段を用いているが、位相合わせマーク及び歯タイミングマークとして機能しうるマークを形成できるものであれば、任意の形成手段を用いることができる。

１０ 焼結歯車
１１ （焼結歯車の）リム部
１２ （焼結歯車の）歯部
１３ （焼結歯車の）ボス部
１４ （焼結歯車の）位相合わせマーク
１５ （焼結歯車の）歯タイミングマーク
１０Ａ （焼結歯車の）開口部
１６ リム部と歯部との接合部
２０ 上パンチ群
２１ 第１の上パンチ
２２ 第２の上パンチ
２１Ｃ （第１の上パンチの）第１の傾斜部
２２Ｃ （第２の上パンチの）第２の傾斜部
３０ 下パンチ群
３１ 第１の下パンチ
３２ 第２の下パンチ
３５ ロッド
３８ ダイ
４０ 焼結歯車中間体

Claims (10)

1. リム部及びその外周に設けられた歯部を有する焼結歯車の製造方法であって、
   前記焼結歯車の歯部外周を形成する型孔を有するダイと、
   前記ダイの型孔と摺動自在に嵌合する環状の下パンチと、
   前記下パンチと相対向するようにして、外方に位置する下端部において内方から外方に向けて上方に傾斜してなる第１の傾斜部を有する環状の第１の上パンチ、及びこの第１の上パンチの外周面に接触するとともに、前記下パンチと相対向し、内方に位置する下端部において外方から内方に向けて上方に傾斜してなる第２の傾斜部を有する環状の第２の上パンチを含む上パンチ群とを用い、
   前記ダイと前記環状の下パンチにより形成される空隙に原料粉末を配置する原料粉末充填工程と、
   前記原料粉末に前記上パンチ群を当接させた後、前記下パンチ及び前記上パンチ群の少なくとも一方により原料粉末に圧力を負荷することによって前記原料粉末を押圧し、前記ダイ内で歯車成形体を成形する成形工程と、
   前記歯車成形体を焼結する焼結工程と、
   を具えることを特徴とする、焼結歯車の製造方法。
2. 前記下パンチは、前記第１の上パンチと相対向する第１の下パンチ、及び前記第２の上パンチと相対向する第２の下パンチを含む下パンチ群であって、
   前記成形工程において、前記原料粉末に前記上パンチ群を当接させた後、前記第２の上パンチ及び前記第２の下パンチを加圧軸方向に沿って移動させることにより前記第２の上パンチ及び前記第２の下パンチ間の原料粉末を無加圧状態で移動させる第１の原料粉末移動工程を含み、
   前記焼結歯車の、前記リム部と前記歯部との間に段差を形成することを特徴とする、請求項１に記載の焼結歯車の製造方法。
3. 前記第１の下パンチを２つに分割し、分割された一方の下パンチ片を、前記第１の上パンチにおける前記第１の傾斜部及び前記第２の下パンチにおける前記第２の傾斜部で形成される空隙の下方に位置させ、前記成形工程において、前記下パンチ片を前記第１の上パンチ及び前記第２の上パンチに対し、加圧軸方向に沿って相対的に移動させ、前記空隙内に前記原料粉末を充填する第２の原料粉末移動工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の焼結歯車の製造方法。
4. 前記第１の下パンチを２つに分割し、分割された一方の下パンチ片を、前記第１の上パンチにおける前記第１の傾斜部及び前記第２の下パンチにおける前記第２の傾斜部で形成される空隙の下方に位置させ、前記成形工程において、前記下パンチ片を前記第１の上パンチ及び前記第２の上パンチに対し、加圧軸方向に沿って相対的に移動させ、前記空隙内に前記原料粉末を充填する第２の原料粉末移動工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の焼結歯車の製造方法。
5. 前記第１の原料粉末移動工程と前記第２の原料粉末移動工程とは同時に行うことを特徴とする、請求項４に記載の焼結歯車の製造方法。
6. 前記第１の上パンチに、前記焼結歯車に対して位相合わせマークを形成するための第１のマーク形成手段を設けることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の焼結歯車の製造方法。
7. 前記第１のマーク形成手段は、前記第１の上パンチの形成した第１の凸部から構成することを特徴とする、請求項６に記載の焼結歯車の製造方法。
8. 前記第２の上パンチに、前記焼結歯車に対して歯タイミングマークを形成するための第２のマーク形成手段を設けることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の焼結歯車の製造方法。
9. 前記第２のマーク形成手段は、前記第２の上パンチの形成した第２の凸部から構成することを特徴とする、請求項８に記載の焼結歯車の製造方法。
10. 前記成形工程もしくは前記焼結工程の後において、前記第１の上パンチにおける前記第１の傾斜部及び前記第２の下パンチにおける前記第２の傾斜部で形成される前記空隙に起因して形成された突起部を除去する突起部除去工程を具えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の焼結歯車の製造方法。

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