JP2722877B2 - 焼結用粉末成形品の加圧成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば大径スプロケ
ットと小径スプロケットとが一体となった２段式アイド
ルスプロケットのような焼結部品を製造するに際して、
焼結前の粉末成形品を加圧成形するための加圧成形装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小型の機械部品を製造する方法と
して焼結が広く利用されているが、この焼結では、粉末
材料を加圧成形する関係から、軸方向長さの大きな細長
い部品の製造は一般に困難である。

【０００３】ところで、図８は、内燃機関の動弁機構に
用いられる２段式アイドルスプロケットを示している。
これは、クランクシャフト側の第１タイミングチェーン
に噛み合う大径スプロケット部１と、カムシャフト側の
第２タイミングチェーンが噛み合う一対の小径スプロケ
ット部２とが一体となったもので、このようなスプロケ
ットを焼結にて製造する場合には、図８に想像線で示す
ような形状で焼結が行われる。つまり、外周に歯を有す
る大径スプロケット部１と、略円筒状に連続した小径ス
プロケット部２に相当する歯を有する一定断面形状の小
径部３とが一体となった形状に一旦焼結され、その後、
小径部３に溝部４，５（図参照）を機械加工して小径ス
プロケット部２を分離形成するようにしている。

【０００４】従って、焼結に先立つ加圧成形は図８に想
像線で示すような形状を対象として行われるが、この加
圧成形に際しては、図９に示すような加圧成形装置が用
いられる。同図において、１１は粉末材料１２が充填さ
れる貫通孔を有するダイス、１３はこのダイス１１の内
周に下方から上下動可能に嵌合した略円筒状の第１下パ
ンチ、１４は第１下パンチ１３の更に内周に上下動可能
に嵌合した第２下パンチ、１５はこれらの下パンチ１
３，１４に対向してダイス１１内に上方から嵌合する上
パンチ、１６はスプロケットの中心孔を形成するための
コアロッドであって、各パンチ１３〜１５は例えば油圧
により上下動するようになっている。そして、図示する
ように、所定量の粉末材料１２をダイス１１内に充填し
た上で、上パンチ１５を下降させるとともに、第１，第
２下パンチ１３，１４を上昇させることで、粉末材料１
２を上下両側から強く圧縮し、図８のような加圧成形品
を得るようになっている。このとき、上パンチ１５は、
大径スプロケット部１の平坦面側を押圧し、第２下パン
チ１４は小径部３の端面を押圧する。また、第１下パン
チ１３は、小径部３より外周側に突出した大径スプロケ
ット部１の端面を押圧する。尚、このように加圧成形さ
れた成形品は、次に１１００℃前後で加熱，焼結され、
かつ適宜な後処理を施した後に前述したように溝部４，
５の加工が行われる。（例えば、昭和５５年４月株式会
社山海堂発行の「自動車工学全書１９巻」５５頁等参
照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような小径部３の軸方向長さの大きな２段形状の成
形品を加圧成形しようとすると、必然的に第１下パンチ
１３が第２下パンチ１４先端から大きく突出する形とな
る。そのため、図１０の説明図に示すように、加圧され
た粉末材料１２の内圧によって第１下パンチ１３先端部
が外周側に強く押され、ダイス１１内周との間のクリア
ランスが過度に小さくなって両者間でかじりを生じやす
い。従って、ダイス１１等の成形型の耐久性を損ないや
すいとともに、成形に必要な加圧力が増大し、生産効率
を著しく低下させるという不具合があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、円板状の大
径部および軸方向長さが比較的大きな小径部からなり、
それぞれの外周に歯が形成されてなる焼結用粉末成形品
を加圧成形する加圧成形装置であって、ダイス内に下方
から上下動可能に嵌合し、かつ小径部より外周側に突出
した大径部の端面を押圧する略円筒状の第１下パンチ
と、この第１下パンチの内周側に上下動可能に嵌合し、
かつ小径部の端面を押圧する第２下パンチと、これらの
下パンチと対向するようにダイス内に上方から嵌合し、
かつ大径部の他方の端面を押圧する上パンチとを備えて
なる加圧成形装置において、上記第１下パンチの先端面
に、加圧時に内周側への分力が生じる方向のテーパ面を
設けたことを特徴としている。

【０００７】

【作用】上記第１下パンチと上パンチとの間で粉末材料
が上下方向に圧縮されると、その反力によって第１下パ
ンチ先端面のテーパ面に沿って内周側へ分力が発生す
る。つまり、第１下パンチ先端部が内周側へ押されるよ
うになり、小径部に相当する粉末材料の内圧に対抗し
て、ダイスとの間のクリアランスを適正に保つ。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を前述した２段式アイドルス
プロケットの焼結に適用した一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【０００９】図３は、この発明に係る加圧成形装置の全
体的構成を示す断面図であって、図示せぬフレームに支
持されたダイス１１には、粉末材料１２を充填するため
の貫通孔２１が上下方向に沿って形成されており、かつ
その中心部に沿って、スプロケットの中心孔を形成する
ためのコアロッド１６が配置されている。このコアロッ
ド１６は、ダイス１１に対し相対的に固定されている。
また、ダイス１１の貫通孔２１の内周面には、大径スプ
ロケット部１の歯形状に対応したスプライン状の歯が形
成されている。

【００１０】上記貫通孔２１には、下方から略円筒状の
第１下パンチ１３が嵌合している。この第１下パンチ１
３は、小径部３より外周側に突出した大径スプロケット
部１の端面を押圧するもので、図２に示すように、外周
面に大径スプロケット部１の歯形状と略等しいスプライ
ン状の歯２２を有し、上述した貫通孔２１側の歯と上下
動可能に嵌合している。そして、第１下パンチ１３は、
ホルダ２３を介して図示せぬ油圧リフト機構に連係して
いる。また、第１下パンチ１３の内周面には、小径スプ
ロケット部２の歯形状に対応したスプライン状の歯２４
が形成されている（図２参照）。尚、この内周側の歯２
４は、成形品に対応する先端部分にのみ設けられてお
り、かつ最終的に溝部５の機械加工により仕上げられて
しまう大径スプロケット部１との接続部に対応する先端
には、歯２４は形成されていない（図１参照）。

【００１１】上記第１下パンチ１３の内周側つまりコア
ロッド１６との間には、略円筒状の第２下パンチ１４が
配置されている。この第２下パンチ１４は、小径部３の
端面を押圧するもので、先端部外周面に、小径スプロケ
ット部２の歯形状と略等しいスプライン状の歯を有し、
これが上述した第１下パンチ１３内周側の歯２４と上下
動可能に嵌合しているとともに、断面円形の内周面にコ
アロッド１６が摺動可能に嵌合している。この第２下パ
ンチ１４は、ホルダ２５を介して図示せぬ油圧リフト機
構に連係している。

【００１２】また、ダイス１１の貫通孔２１の上方に
は、下パンチ１３，１４と対向するように上パンチ１５
が配置されている。この上パンチ１５は、外周面に大径
スプロケット部１の歯形状と略等しいスプライン状の歯
を有し、これが貫通孔２１内周の歯に上下動可能に嵌合
するようになっている。また、その先端面は、大径スプ
ロケット部１の平坦面側の端面を押圧するように、略平
坦面となっている。この上パンチ１５はやはり図示せぬ
油圧リフト機構に連係しており、油圧により上下動する
ようになっている。

【００１３】一方、上記第１下パンチ１３の先端面は、
図４に詳示するように、内周寄りの一部がテーパ面２６
となっている。このテーパ面２６は、例えば１０゜程度
の角度を有するもので、押圧力により内周側への分力が
発生するように、内周部が先端側へ突出した傾斜となっ
ている。換言すれば、外周寄りの平坦面２７に対して内
周側部分が断面略三角形に突出した形をなしている。そ
して、成形品表面に応力集中の原因となるエッジ状の凹
部が生じないように、内周縁２８および平坦面２７との
接続部２９がそれぞれ適宜なＲ面となっている。尚、第
１下パンチ１３先端面の外周縁には、大径スプロケット
部１の歯の部分に対応して緩いＲの突起部３０が設けら
れている。

【００１４】上記のように構成された加圧成形装置を用
いて、前述したスプロケット用の粉末成形品を成形する
には、先ずダイス１１と第１，第２下パンチ１３，１４
とで形成される凹部に所定量の粉末材料１２を充填し、
上方から上パンチ１５を下降させるとともに、第１，第
２下パンチ１３，１４を上昇させ、粉末材料１２を上下
両側から強く圧縮する。そして、十分に圧縮した後に、
上パンチ１５を解放し、かつ第１下パンチ１３もしくは
第２下パンチ１４により成形品を突き上げてダイス１１
から取り出す。これによって、図６に示すような大径ス
プロケット部１と小径部３とが一体となった２段形状の
粉末成形品が得られる。

【００１５】ここで、上記加圧成形装置においては、第
１下パンチ１３の先端面に設けたテーパ面２６によっ
て、図５に示すように、加圧時に、半径方向内周側への
分力Ｆ１が発生し、粉末材料１２が外周側へ膨らもうと
する内圧Ｆ２に対抗する。そのため、第１下パンチ１３
が第２下パンチ１４から大きく突出しているにも拘わら
ず第１下パンチ１３の外周側への変形ひいてはダイス１
１内周とのかじりが防止される。従って、ダイス１１等
の成形型の耐久性が向上するとともに、加圧成形に要す
る加圧力が比較的小さくて済むようになる。また、第１
下パンチ１３による加圧圧縮が一層確実に行われるよう
になり、小径部３と大径スプロケット部１との接続部部
分における歯面や大径スプロケット部１の内周部等を堅
固にかつ精度良く成形することができる。尚、加圧され
た粉末成形品には、図６に示すようにテーパ面２６に対
応して僅かに凹部３１が生じるが、これは特に問題とな
らない。

【００１６】上記の粉末成形品は、次に１１００℃の温
度で加熱，焼結される。そして、適宜な後処理を施した
後に、溝部４，５の機械加工が行われ、最終的に図７に
示すような大径スプロケット部１および小径スプロケッ
ト２からなる２段式アイドルスプロケットが得られるの
である。

【００１７】尚、上記実施例では、第１下パンチ１３先
端面の内周側部分のみをテーパ面２６としてあるが、先
端面全体を緩いテーパ面とするようにしても良い。

【００１８】また、この発明の加圧成形装置は、上記の
ようなスプロケットのほか、大径歯車と小径歯車とが一
体となった歯車の焼結などにも適用することができる。
そして、このような歯車の成形に用いた場合には、大径
歯車と小径歯車との接続部をきれいに仕上げることがで
きるため、余肉や機械加工を最小限のものとすることが
できる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る焼結用粉末成形品の加圧成形装置によれば、円板
状の大径部に軸方向長さの大きな小径部が一体となった
粉末成形品を、容易に加圧成形することができる。特
に、小径部を囲む第１下パンチとダイスとのかじりが防
止され、成形型の耐久性を向上させることができるとと
もに、比較的小さな加圧力で精度の良い成形を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る加圧成形装置の第１下パンチを
示す縦断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線の沿った断面図。

【図３】加圧成形装置全体を示す断面図。

【図４】第１下パンチの先端面を示す要部拡大断面図。

【図５】この実施例における加圧成形時の説明図。

【図６】この実施例の加圧成形装置により得られる粉末
成形品の半断面図。

【図７】上記粉末成形品に基づいて形成された２段式ア
イドルスプロケットの半断面図。

【図８】従来装置を用いて形成された２段式アイドルス
プロケットの断面図。

【図９】従来の加圧成形装置の要部の断面図。

【図１０】この従来例の加圧成形時の説明図。

【符号の説明】 １１…ダイス １３…第１下パンチ １４…第２下パンチ １５…上パンチ ２６…テーパ面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状の大径部および軸方向長さが比較
   的大きな小径部からなり、それぞれの外周に歯が形成さ
   れてなる焼結用粉末成形品を加圧成形する加圧成形装置
   であって、ダイス内に下方から上下動可能に嵌合し、か
   つ小径部より外周側に突出した大径部の端面を押圧する
   略円筒状の第１下パンチと、この第１下パンチの内周側
   に上下動可能に嵌合し、かつ小径部の端面を押圧する第
   ２下パンチと、これらの下パンチと対向するようにダイ
   ス内に上方から嵌合し、かつ大径部の他方の端面を押圧
   する上パンチとを備えてなる加圧成形装置において、上
   記第１下パンチの先端面に、加圧時に内周側への分力が
   生じる方向のテーパ面を設けたことを特徴とする焼結用
   粉末成形品の加圧成形装置。