JP2013233568A - 多歯焼結スプロケット用粉末成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚、或いはそれ以上の歯を有する多歯焼結スプロケット用の粉末成形金型を、下パンチ先端での応力集中が回避されて下パンチの破損が防止されるものにすることを課題としている。
【解決手段】素材スプロケットの大歯の小歯側端面を成形する第１成形部５、小歯を成形する第２成形部６を備えた下パンチ２に、第１成形部５と第２成形部６との間に配置されて素材スプロケットの外周に小歯の歯先円径よりも大径の円筒部を生じさせる第３成形部７を含ませ、第２成形部の小歯歯底の成形面６ａと第３成形部７との間に下パンチの先端側に向って拡径するテーパ面８を介在させた。
【選択図】図３

Description

この発明は、粉末冶金法で２枚、又はそれ以上の歯を持つ多歯焼結スプロケットを製造するときに用いる粉末成形金型に関する。

周知の２枚歯スプロケットの中に、図５に示すものがある。この２枚歯スプロケット２０は、一端側の外周に大歯２１を、他端側の外周に小歯２２をそれぞれ有し、大歯２１と小歯２２との間には小歯２２の歯底円よりも小径の円筒部２３が存在する。２４は、駆動軸（図示せず）を挿通する軸穴である。

この２枚歯スプロケットを粉末冶金法で製造するときには、粉末の成形過程で、図６に示すように、小歯２２を大歯２１の位置まで延ばした形状に成形し、得られた成形体を焼結した後に機械加工して円筒部２３を形成する方法が採られていた。

図６の粉末成形体（素材スプロケット）は、下記特許文献１に示されるような金型、即ち、図７に示すように、ダイ１、下１パンチ２ａ、下２パンチ２ｂ、コアロッド３、及び上パンチ４を組み合わせた金型を用いて成形される。

特開平５−５１６０４号公報

原料粉末を、図６に示すような形状に成形する従来の多歯焼結スプロケット用成形金型は、小歯を成形する下１パンチ２ａの上端の小歯の歯先を成形する箇所（径方向外向きに最大に凹んでいる図８のＡ部）に亀裂が生じ、そこを起点にして下１パンチ２ａが破損することがあった。

ＦＥＭ{Finite Element Method（有限要素法）｝解析装置による応力解析でも、同所に
最大に応力が集中することが確認された。

この発明は、２枚、或いはそれ以上の歯を有する多歯焼結スプロケット用の粉末成形金型を、下パンチ先端での応力集中が回避されて下パンチの破損が防止されるものにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、一端側の外周に大歯を、他端側の外周に小歯をそれぞれ有する多歯焼結スプロケット用の素材スプロケットを成形する粉末成形金型に以下の特徴を付与した。
即ち、前記大歯の小歯側端面を成形する第１成形部、前記小歯を成形する第２成形部を備えた下パンチに、前記第１成形部と第２成形部との間に配置されて前記素材スプロケットの外周に前記小歯の歯先円径よりも大径の円筒部を生じさせる第３成形部を含ませ、前記第２成形部の小歯歯底の成形面と第３成形部との間に下パンチの先端側に向って拡径するテーパ面を介在させた。

なお、第３成形部は、型抜きテーパを付与したものがよい。型抜テーパの傾斜角は２〜１０°程度あれば十分である。第２成形部の小歯歯底の成形面と第３成形部の成形面との間に配置するテーパ面の傾斜角（前記第２成形部の小歯歯底の成形面とのなす角）は、１１５°〜１４０°程度が適当であった。

また、前記テーパ面と前記小歯歯底の成形面が交わるコーナ部と、そのテーパ面と第３成形部の成形面が交わるコーナ部は、エッジの無いＲ面にするとエッジの欠けが防止されて好ましい。

この発明の多歯焼結スプロケット用粉末成形金型は、下パンチの小歯成形用の第２成形部よりも先端側に素材スプロケットの外周に対して小歯の歯先円径よりも大径の円筒部を生じさせる第３成形部を設けたので、小歯を成形する第２成形部の先端が下パンチ内径面の軸方向途中に置かれた状態になる。

下パンチに亀裂を生じさせる応力は、第２成形部の小歯歯底の成形面の位置に集中する。その応力集中が起こる箇所が下パンチの先端ではなくて軸方向途中にあることで下パンチの耐性が高まり、そのために、下パンチが破損し難くなる。

この発明の多歯焼結スプロケット用粉末成形金型の一例を示す断面図 図１の金型の下２パンチを示す断面図 図２の下２パンチの先端側の一部を拡大して示す断面図 図１の金型によって成形される素材スプロケットの断面図 ２枚歯スプロケットの一例を示す断面図 従来金型で成形された２枚歯の素材スプロケットの断面図 図６の素材スプロケットの成形に利用されている粉末成形金型の断面図 図７の金型の下１パンチの先端側の端面図

以下、この発明の多歯焼結スプロケット用粉末成形金型の実施の形態を、添付図面の図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示した多歯焼結スプロケット用粉末成形金型は、図４に示した形状の素材スプロケット１０を成形するものであって、ダイ１、下パンチ２、コアロッド３及び上パンチ４を組み合わせて構成されている。

図４の素材スプロケット１０は、一端側の外周に大歯２１を、他端側の外周に小歯２２をそれぞれ有する。また、大歯２１と小歯２２との間の外周に、小歯の歯先円径（その直径はＤ）よりも大径の環状部１１を有する。

ダイ１の内周には、素材スプロケット１０の大歯２１を成形する歯と歯溝（どちらも図示せず）が設けられている。

また、下パンチ２は、素材スプロケット１０の大歯２１の小歯側端面の外周側を成形する下１パンチ２ａと、大歯２１の小歯側端面の内周側と小歯２２をそれぞれ成形する下２パンチ２ｂと、素材スプロケット１０の他端側（小歯２２のある側）の端面を成形する下３パンチ２ｃの３つに分割されている。下パンチ２をこのように分割することで、素材スプロケット１０の各部の密度を平均化することができる。

コアロッド３は、素材スプロケット１０の軸穴２４を成形し、上パンチ４は、素材スプロケット１０の一端側の端面（大歯２１の端面も含む）を成形する。

次に、この発明を特徴づける構成を説明する。図３に示すように、下２パンチ２ｂには、大歯２１の小歯側端面を成形する第１成形部５と、小歯２２を成形する第２成形部６と、この第１、第２成形部５、６間に配置されて素材スプロケット１０外周の環状部１１を成形する第３成形部７が設けられている。

また、第２成形部６の小歯歯底の成形面６ａと第３成形部７との間には、テーパ面８が設けられ、さらに、第３成形部７には型抜きテーパが付されている。テーパ面８は、小歯歯底の成形面６ａと第３成形部７との間に介在される面であって、下パンチ２の先端側に向かって拡径する方向に傾いている。

なお、第３成形部７の型抜きテーパθ１（図３参照）は、円滑な型抜きを目的として付すテーパであるので、２〜１０°程度でよい。また、テーパ面８の傾斜角θ２は、１１５°〜１４０°位が適当であった。

その傾斜角θ２の下限を１１５°程度に止めることで、小歯歯底の成形面６ａとテーパ面８が交差した位置のコーナの強度低下を抑えることができる。また、傾斜角θ２の上限を１４０°程度に止めることで、完成品のスプロケットに形成される円筒部２３の軸方向の長さが制限される場合にも、その長さ範囲にテーパ面８を配置することができる。

このように構成されたこの発明の多歯焼結スプロケット用粉末成形金型は、下パンチの応力集中が起こる箇所、即ち、第２成形部の小歯歯底の成形面の先端が下パンチ内径面の軸方向途中にある。そのために、小歯歯底の成形面の先端が下パンチ内径面の軸方向端部（上端）にある従来の下パンチに比べて下パンチの耐性が高まり、応力に起因した下パンチの破損が起こり難くなる。

なお、この発明の金型で成形された素材スプロケットは、焼結した後に環状部１１と小歯２２の余分な箇所を切削して大歯２１と小歯２２との間に円筒部２３を形成し、その後さらに必要箇所を焼入れして焼結スプロケットを完成させる。その完成品の焼結スプロケットは、特許文献１が示しているような小歯が並列に複数設けられた形状にすることも可能である。

また、例示の金型は、下パンチ２を３分割したが、大歯２１の小歯側端面が段差の無い面である場合には、下１パンチ２ａと下２パンチ２ｂを一体に形成しても構わない。

１ ダイ
２ 下パンチ
２ａ 下１パンチ
２ｂ 下２パンチ
２ｃ 下３パンチ
３ コアロッド
４ 上パンチ
５ 第１成形部
６ 第２成形部
６ａ 小歯歯底の成形面
７ 第３成形部
８ テーパ面
１０ 素材スプロケット
１１ 環状部
２０ ２枚歯スプロケット
２１ 大歯
２２ 小歯
２３ 円筒部
２４ 軸穴

Claims (2)

1. 一端側の外周に大歯（２１）を、他端側の外周に小歯（２２）をそれぞれ有する多歯焼結スプロケット用の素材スプロケット（１０）を成形する粉末成形金型であって、
   前記大歯（２１）の小歯側端面を成形する第１成形部（５）、前記小歯（２２）を成形する第２成形部（６）を備えた下パンチ（２）に、前記第１成形部（５）と第２成形部（６）との間に配置されて前記素材スプロケット（１０）の外周に前記小歯（２２）の歯先円径よりも大径の環状部（１１）を生じさせる第３成形部（７）を含ませ、前記第２成形部（６）の小歯歯底の成形面（６ａ）と第３成形部（７）との間に下パンチの先端側に向かって拡径するテーパ面（８）を介在させた多歯焼結スプロケット用粉末成形金型。
2. 前記テーパ面（８）の傾斜角（θ２）を１１５°〜１４０°に設定した請求項１に記載の多歯焼結スプロケット用粉末成形金型。

Images