JP2023118973A - インサート焼結部品 - Google Patents
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Abstract
Description
このような焼結軸受を自動車等の構造体に組み込むために、インサート成形により筐体等の外装部品と一体化することが行われる。この場合、焼結軸受にラジアル荷重とスラスト荷重が作用するため、外装部品に対する回転と軸方向の脱落との両方の移動を防止する必要がある。
また、特許文献2では、焼結軸受(焼結部品)の外周面に、軸方向に延びる溝部と、周方向に延びる拡径部とが形成され、溝部が拡径部の周方向の延びを分断している形態のものが開示されている。この焼結軸受の外周部にインサート成形により樹脂部品を一体に成形すると、溝部内に樹脂が入り込むことにより、樹脂部品に対して焼結軸受が回転止めされるとともに、拡径部が樹脂部分に食い込むように一体化されることにより、焼結軸受の軸方向へ抜け止めがなされるようになっている。
しかしながら、焼結部品を同じ寸法で製造しても、高さのバラツキをなくすことは難しく、例えば、焼結部品の高さがあらかじめ設定された寸法よりも若干低い場合、焼結部品の一方の端面と成形用金型との間に隙間が生じるため、外装部品となる溶融材料が隙間内に入り込み焼結部品の端面に膜を形成する。一方、焼結部品の高さがあらかじめ設定された寸法よりも若干高い場合、焼結部品により成型用金型が押圧されて、成型用金型のパーティングラインに隙間が生じ、その隙間から溶融材料がはみ出してバリとなる。
前記インサート成形工程に用いられる成形用金型は、固定型及び可動型を有し、前記固定型と前記可動型とのパーティング面は、前記可動型の移動方向に沿って形成されており、
前記インサート成形工程では、前記固定型と前記可動型との間に前記焼結部品を保持し、前記パーティング面に沿わせて前記可動型を移動させ、該可動型により前記焼結部品を前記固定型に向けて押圧することにより、前記焼結部品の第1端部における前記固定型に当接する部位、及び前記焼結部品の第2端部における前記可動型に当接する部位を除く領域の周囲を前記成形用金型により間隔をあけて覆って前記焼結部品の周囲にキャビティを形成する型組み工程と、該型組み工程の後に前記キャビティに前記外装部品となる溶融材料を充填する充填工程とを有する。
この場合、焼結部品は、第1端部及び第2端部を貫通する1つの貫通孔を有する焼結軸受からなるとよい。
この場合、焼結部品は、焼結軸受からなるとよい。
なお、以下の各実施形態では、焼結部品として焼結軸受を例示し、インサート焼結部品としてインサート焼結軸受(インサート軸受)を例示して説明する。
まず、第1実施形態のインサート軸受について説明する。この実施形態では、インサート軸受に用いられる焼結軸受の外周部の一方の端部を除く領域に大径部が設けられ、この大径部が焼結軸受の一方の端部より外径が大きい例について説明する。
このインサート軸受1は、図1に示すように、金属粉末の焼結体により形成された筒状の焼結軸受10と、この焼結軸受の外周部に一体に成形された樹脂部品20(本発明の外装部品に相当)とを有している。
焼結軸受10は、図2及び図3に示すように、中心に軸受孔11が貫通状態に形成され、軸受孔11の上端部側に位置する第1端部121と、軸受孔11の下端部側に位置する第2端部122とを備えている。つまり、軸受孔11は、第1端部121及び第2端部122を貫通する1つの貫通孔からなる。また、焼結軸受10は、第1端部121よりも軸方向中間部分の外径が大きい大径部13を有しており、この大径部13は、第2端部122まで延びている。つまり、大径部13の第2端部122側の端面と第2端部122の端面とは同一平面状に位置し、連続した状態となっている。
また、軸受孔11の両端部は、第1端部121の端面及び第2端部122の端面に向かうにしたがって漸次外径を大きくしたテーパ状に形成されている。この軸受孔11のテーパ面111は、本発明の内側傾斜面に相当し、後述する成形工程時又は矯正工程時や、矯正工程後の機械加工(切削加工)等により形成される。
なお、本実施形態では、溝14のみが形成されている例を示したが、例えば、大径部13に半径方向に突出する凸条が軸方向に沿って形成されていてもよい。
このインサート軸受1を製造する場合、図4のフローチャートに示すように、まず粉末成形により焼結軸受10を形成する焼結軸受形成工程(焼結部品形成工程)と、焼結軸受形成工程で形成された焼結軸受10を射出成形金型60(本発明の成形用金型に相当)内に配置し、射出成形により、焼結軸受10の外周部に一体に樹脂部品20を形成する射出成形工程(本発明のインサート成形工程に相当)とを経て、製造される。以下、工程順に詳述する。
焼結軸受形成工程は、焼結軸受10となる成形体10´を形成する成形工程、成形体10´を焼結して焼結体(図示略)を形成する焼結工程、その焼結体を矯正する矯正工程(サイジング工程)とを有する。
成形体10´を形成するための成形金型40は、図5に示すように、円形の貫通孔41が形成されたダイ42と、その貫通孔41内に配置されるコアロッド43との間に、外側から第1上側パンチ44及び第2上側パンチ46が設けられ、これら第1上側パンチ44及び第2上側パンチ46に対向する第1下側パンチ45が設けられている。これらパンチ44~46はコアロッド43を中心とする同心円の筒状に形成される。
得られた成形体10´を加熱して粉末を焼結させ、焼結体を形成する。
焼結体を矯正金型80により矯正(サイジング)する。この矯正工程は、外形を最終寸法に仕上げつつ、大径部13の外周部に溝14を形成する。
この矯正に用いられる矯正金型80は、図6に示すように、円形の貫通孔81が形成されたダイ82と、その貫通孔81内に配置されるコアロッド83との間に、外側から第1上側パンチ84と第1下側パンチ85、第2上側パンチ86と第2下側パンチ87が、それぞれ上下組をなすように設けられている。この場合、ダイ82の貫通孔81の内周面に軸方向に沿って貫通する複数の凸条88が周方向に間隔をおいて形成されており、第1上側パンチ84及び第1下側パンチ85の外周部に、ダイ82の凸条88をスライド自在に嵌合する溝部89が周方向に間隔をおいて形成されている。
また、軸受孔11のテーパ面111は、矯正工程後の機械加工(切削加工)等により形成される。
以上のようにして形成した焼結軸受10を射出成形工程により樹脂部品20と一体成形する。この射出成形工程は、焼結軸受10の外側にキャビティ61を形成した状態で射出成形金型60内に配置する型締め工程(本発明の型組み工程に相当)と、そのキャビティ61内に樹脂部品となる溶融樹脂(本発明の溶融材料に相当)を射出する射出工程(本発明の充填工程に相当)とを有する。
射出成形金型60は、図7に示すように、固定型62と可動型63とを有し、固定型62と可動型63とのパーティング面620は、可動型63の移動方向に沿って形成されている。これら固定型62と可動型63との間に焼結軸受10が保持され、その焼結軸受10の外周部に溶融樹脂が充填されるキャビティ61が形成される。この固定型62には、焼結軸受10の外側傾斜面123に当接する第1テーパ面641を有する凹部64が形成されており、この第1テーパ面641が外側傾斜面123に当接される。
そして、型締めした射出成形金型60のキャビティ61内に溶融樹脂を射出する。このとき、キャビティ61内には射出圧が作用するが、固定型62の凹部64に焼結軸受10の第1端部121における先端部が嵌合状態に配置されるとともに、第2端部122が突出部65に当接している。このように第1端部121の先端部がキャビティ61内に露出していないので、射出圧は焼結軸受10の第1端部121における先端部を除く外面に作用する。このため、焼結軸受10の第1端部121の端面には溶融樹脂が漏れ出ることはない。また、射出圧が高まりパーティング面620から溶融樹脂が漏れ出すと、外装部品20の外周面にパーティングライン(図示省略)が形成される。この場合、金型60のパーティング面620は、図7に示すように、可動型63の移動方向に沿って形成されているため、外装部品20の外周面と第1端部121側に位置する外装部品の端面との交差部位に形成される稜線に形成される。このため、樹脂部品20の外観にほぼ影響を及ぼすことがない。
図8及び図9は第2実施形態のインサート軸受に用いられる焼結軸受10Aを示す図であり、図10は、第2実施形態のインサート軸受の製造工程における型締め工程時の状態を示す図である。この実施形態の焼結軸受10Aは、第1実施形態の焼結軸受10に設けられていた大径部13を有していない筒状の焼結軸受10Aからなる。なお、この第2実施形態以降の各実施形態において、第1実施形態と共通する要素には同一符号を付して説明を簡略化する。
焼結軸受10Aは、図8及び図9に示すように、中心に軸受孔11(貫通孔)が貫通状態に形成され、軸受孔11の上端部側に位置する第1端部121Aと、軸受孔11の下端部側に位置する第2端部122Aとを備えている。この軸受孔11の両端部は、第1端部121Aの端面及び第2端部122Aの端面に向かうにしたがって漸次外径を大きくしたテーパ状に形成されている。この軸受孔11のテーパ面111Aは、本発明の内側傾斜面に相当し、成形工程時又は矯正工程時や、矯正工程後の機械加工(切削加工)等により形成される。
図11及び図12は第3実施形態のインサート軸受に用いられる焼結軸受10Bを示している。
この実施形態の焼結軸受10Bは、図11及び図12に示すように、上記第2実施形態と同様に、中心に軸受孔11(貫通孔)が貫通状態に形成され、軸受孔11の上端部側に位置する第1端部121Bと、軸受孔11の下端部側に位置する第2端部122Bとを備えている。この軸受孔11の両端部には、テーパ面111Bが成形工程時又は矯正工程時や、矯正工程後の機械加工(切削加工)等により形成されている。
この実施形態における焼結軸受10Bは、溝14Bの形状のみが第2実施形態と異なるため、上記第2実施形態と同一の射出成形金型60Aが用いられて、インサート軸受となる。このため、本実施形態においても、上記第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
図13は第4実施形態のインサート軸受の製造工程における型締め工程時の状態を示す図である。
この実施形態の焼結軸受10Cは、上記各実施形態とは異なり、中実状に形成されたピボット軸受からなる。この焼結軸受10Cは、図13に示すように、第1端部121Cと、第2端部122Cとを備え、第1端部121Cよりも外径が大きい大径部13Cを有している。また、第1端部121Cは、大径部13Cから第1端部121Cに向かうにしたがって漸次外径を小さくしたテーパ状に形成されている。このテーパ面(外側傾斜面123C)の勾配は、例えば15°(テーパ角30°)に形成されている。
このため、焼結軸受10Cが軸受孔11を有していない場合でも、上記各実施形態と同様の効果を奏することができる。
例えば、上記第1実施形態では、第1端部121の外側傾斜面123を固定型62の凹部64内に収容し、第2端部122には可動型63の突出部65を当接させる構成としたが、これに限らず、第2実施形態のように、第2端部122側の軸受孔11のテーパ面111に第2テーパ面651を当接させる構成としてもよい。この場合、第1端部121及び第2端部122の両側から軸受孔11内に樹脂材料が侵入することを確実に抑制できる。
さらに、外装部品を樹脂部品により構成し、射出成形によってインサート成形する実施形態としたが、外装部品をアルミニウム合金等の金属部品とし、鋳造によってインサート成形するものにも本発明を適用することができる。その場合、鋳型(成形用金型)内に焼結部品を配置して型組みし(型組み工程)、その周囲のキャビティに金属部品となる溶融金属(溶融材料)を充填する(充填工程)ことにより、焼結軸受と金属部品の外装部品とが一体化する。
例えば、焼結部品は、図14に示すような矩形板状の焼結部品10Dであってもよく、この場合、焼結部品10Dの第1端部121Dが固定型62Dの突出部64Dに当接し、第2端部122Dが可動型63の突出部65に当接する構成であればよい。つまり、焼結部品に外側傾斜面や内側傾斜面が形成されていないものも本発明の権利範囲である。
10,10A,10B,10C 焼結軸受(焼結部品)
10D 焼結部品
10´ 成形体
11 軸受孔(貫通孔)
111 テーパ面(内側傾斜面)
121,121A,121B,121C,121D 第1端部
122,122A,122B,122C,122D 第2端部
123,123C 外側傾斜面
13,13C 大径部
14,14A,14B 溝
20 樹脂部品(外装部品)
21 軸受保持部
40 成形金型
80 矯正金型
60,60A,60C 射出成形金型(成形用金型)
61 キャビティ
62,62A,62C,62D 固定型
63,63A 可動型
64,64C 凹部
641,641C 第1テーパ面
64A,64D,
65 突出部
65A 凸部
651 第2テーパ面
66 軸受保持空間
Claims (7)
- 第1端部及び第2端部を有する焼結部品と、該焼結部品の外周部に一体に成形された外装部品とを有し、前記外装部品の外周面と前記第1端部及び前記第2端部のいずれか一方の端部側に位置する前記外装部品の端面との交差部位に形成される稜線にパーティングラインが形成されていることを特徴とするインサート焼結部品。
- 前記焼結部品の前記第1端部及び前記第2端部の少なくともいずれか一方の端部は、前記外装部品から突出しており、前記焼結部品の前記一方の端部の外周面に前記一方の端部の端面に向かうにしたがって漸次縮径する外側傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインサート焼結部品。
- 前記焼結部品は、前記第1端部及び前記第2端部を貫通する1つの貫通孔を有し、該貫通孔に前記第1端部及び前記第2端部の少なくともいずれか一方の端部の端面に向かうにしたがって漸次拡径する内側傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインサート焼結部品。
- 前記焼結部品は、焼結軸受からなることを特徴とする請求項3に記載のインサート焼結部品。
- 前記焼結部品は、前記第1端部及び前記第2端部を貫通する1つの貫通孔を有する焼結軸受からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のインサート焼結部品。
- 前記焼結部品の外周部に溝又は突条が形成されていることを特徴とする請求項1、3及び4のいずれか一項に記載のインサート焼結部品。
- 前記焼結部品の前記外周部に前記一方の端部よりも外径が大きい大径部が形成されるとともに、前記大径部には、該大径部の外周面に軸方向に沿う溝又は突条、及び前記大径部の端面に半径方向に沿う前記溝又は突条の少なくともいずれかが形成されていることを特徴とする請求項2に記載のインサート焼結部品。
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