JP3350924B2 - オルダムリングの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オルダム軸継手に
利用される部品であるオルダムリングに係わり、特に粉
末冶金により製造されるオルダムリングの製造方法に関
する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】図１から図３は、軸心
が若干ずれている軸間でトルク伝達を行うオルダム軸継
手に利用される部品であるオルダムリング１の一例を示
している。図１から図３において、２は円環状のリング
本体で、このリング本体２は、外周面および内周面が同
軸な円柱面になっているとともに、両端面が前記円柱面
と直交する平面になっている。そして、リング本体２の
両端面には、突起状の一対のキー部３，４がそれぞれ形
成されている。各端面のキー部３，４は、リング本体２
の中心軸について各々軸対称な位置にあり、かつ両端面
のキー部３と４とは、リング本体２の中心軸について互
いに90°離れた位置にある。これらキー部３，４は、図
示していないが、オルダム軸継手において入力側部品お
よび出力側部品のキー溝に係合し、このキー溝に対して
リング本体２の径方向へ摺動するものである。したがっ
て、オルダム軸継手の確実な作動のためには、特にキー
部３，４の側面3a，4aの精度が重要であり、リング本体
２の一端面のキー部３の側面3aと他端面のキー部４の側
面4aとの直角度も高精度が要求される。要求される直角
度は、例えば0.04mm以下である。

【０００３】前述のようなオルダムリング１の製法とし
て粉末冶金を利用したものがある。粉末冶金では、金属
を主成分とする原料粉末を圧縮して圧粉体を成形した
後、この圧粉体を加熱して焼結することが行われる。次
に、焼結後の焼結体に対して所定形状や所定寸法を得る
ための再圧縮である矯正を施し、さらにバリ取りや切削
加工を実施した後、耐摩耗性や疲労強度の向上のための
ガス軟窒化処理を施している。前記切削加工では、オル
ダムリング１となるワークの外周面を切削して、この外
周面の径を所定の寸法にする。図９は、外周面を切削す
る前のワーク1Aを示しており、鎖線ａより外周側の部分
が切削される。完成後のオルダムリング１では、キー部
３，４がリング本体２の外周面よりも径方向外方へ突出
して位置するのに対して、ワーク1Aではキー部３，４を
含めて外周面全体が一つの円柱面をなしている。また、
ワーク1Aの内周面も全体が一つの円柱面をなしている。
それに加えて、従来の製法ではキー部３，４の側面3a，
4aにも切削加工を施して直角度などにおいて必要な精度
を出すようにしている。

【０００４】このようにキー部３，４の側面3a，4aに切
削加工を施すのは、粉末成形の段階において十分な精度
が得られないためである。其の理由は、原料粉末が粉末
成形プレスのダイ内で下パンチと上パンチとにより加圧
されて圧縮されるとき、原料粉末の密度差などに起因し
てパンチに捩じれるような回転力が加わり、パンチが所
定の位置から若干回動してしまうためである。例えば上
パンチは回転せずに、下パンチのみが回転したとする
と、オルダムリング１の一端面のキー部３と他端面のキ
ー部４の位置関係に誤差が生じ、キー部３の側面3aと他
端面のキー部４の側面4aとの直角度が悪化する。

【０００５】そのために側面3a，4aに対する切削加工が
必要になっていたが、切削加工が多くなると工数が増
え、コストアップをきたす問題がある。

【０００６】また、粉末冶金により製造されたワーク1A
には気孔があるが、切削加工を行うと表面部の気孔は封
孔される。一方、オルダムリング１では製造の最後の段
階でガス軟窒化処理が施されるが、ワーク1Aの表面部の
気孔が潰れているとガスが内部まで浸透せず、処理の効
果が弱くなる。これに対して従来のオルダムリング１で
は、キー部３，４の側面3a，4aに切削加工を施していた
ため、最も耐摩耗性や疲労強度が要求されるキー部３，
４の側面3a，4aでガス軟窒化処理の効果が低くなるとい
う問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、信頼性が高く且つ原価的にも有利なオル
ダムリングの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、円環状のリング本体の両端面に
突起状のキー部をそれぞれ一対ずつ有し、これら両端面
のキー部が前記リング本体の中心軸について直角をなし
て位置するオルダムリングの製造方法において、ダイお
よびパンチを有する粉末成形用金型を用いて原料粉末を
圧縮することにより圧粉体を成形する粉末成形工程と、
この粉末成形工程により得られた圧粉体を加熱して焼結
する焼結工程と、この焼結工程により得られた焼結体の
リング本体の外周面を所定寸法まで切削する切削工程と
を備え、前記粉末成形工程で、圧粉体の外周面を形成す
る前記ダイと、このダイ内に摺動自在に嵌合される前記
パンチとを、前記ダイの内周面およびパンチの外周面で
かつ焼結体における前記切削工程により切削される部分
に相当する位置に形成した凹溝および凸条により回 り止
めし、前記切削工程では、前記キー部の側面に対する切
削は行わないものである。

【０００９】このように粉末成形工程でダイとパンチと
を回り止めすることにより、ダイ内でパンチによって原
料粉末が圧縮されるとき、加圧力によってパンチが捩じ
れることが防止され、圧粉体の両端面に別々のパンチに
よって形成されるキー部の位置が正確に規制され、製造
されるオルダムリングにおいてもその一端面のキー部側
面に対する他端面のキー部側面の直角度などの精度が向
上し、キー部側面に切削加工を施すことも不要になる。
回り止めのために圧粉体の外周に形成された凸条または
凹溝は、焼結体の外周面に対する切削加工によってなく
なる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明のオル
ダムリングの製造方法において、前記切削工程後に焼結
体にガス軟窒化処理を施すガス軟窒化処理工程を備えた
ものである。

【００１１】前述のように、キー部側面に切削加工を施
していないことにより、キー部の側面において気孔が封
孔されない結果、ガス軟窒化処理の効果が高まり、キー
部の側面の耐摩耗性や疲労強度が確実に向上する。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明のオルダムリングの一
実施例について図１から図８を参照しながら説明する。
本実施例のオルダムリング１は、形状的には先に説明し
た図１から図３に示すものと同じである。また、本オル
ダムリング１は、粉末冶金により製造されるものであ
る。

【００１３】まず、図６から図８に示すオルダムリング
１となるワーク1Bである圧粉体を成形する粉末成形用金
型装置につき、図４および図５に基づいて説明する。図
５において、11はダイプレート、12は下第１パンチプレ
ート、13はこの下第１パンチプレート12に立設された下
第１パンチホルダー、14は図示していない下第２パンチ
プレートに立設された下第２パンチホルダー、15は図示
していないベースプレートに立設された下第３パンチホ
ルダー、16は図示していないコアプレートに立設された
コアホルダーである。前記下第３パンチホルダー15を立
設したベースプレートの位置は固定している。前記コア
プレートは、粉末成形プレスの図示していない下ラムに
接続されるもので、この下ラムの駆動により上下動す
る。前記ダイプレート11は、前記コアプレートおよびコ
アホルダー16と一体的に上下動する。前記下第１パンチ
ホルダー13を立設した下第１パンチプレート12と、下第
２パンチホルダー14を立設した下第２パンチプレートと
は、粉末成形プレスの図示していない連動機構により前
記ダイプレート11と連動して上下動するが、それぞれ異
なる動きをする。また、17は上第１パンチプレート、18
は上第２パンチプレートである。上第１パンチプレート
17は、粉末成形プレスの図示していない上ラムに接続さ
れるもので、この上ラムの駆動により上下動する。上第
２パンチプレート18は、上第１パンチプレート17に上下
動自在に組み込まれており、図示していないシリンダー
装置の駆動により上下動するようになっている。

【００１４】前記ダイプレート11には、ダイ21がダイホ
ルダー22およびダイホルダー押さえ23，24により取り付
けられている。また、下第１パンチホルダー13上には下
第１パンチアダプター25が取り付けられており、この下
第１パンチアダプター25上に下第１パンチ26が下第１パ
ンチ押さえ27により取り付けられている。また、前記下
第２パンチホルダー14上には下第２パンチアダプター28
が取り付けられており、この下第２パンチアダプター28
上に一対の下第２パンチ29が下第２パンチ押さえ30によ
り取り付けられている。また、前記下第３パンチホルダ
ー15上には下第３パンチアダプター31が取り付けられて
おり、この下第３パンチアダプター31上に一対の下第３
パンチ32が下第３パンチ押さえ33により取り付けられて
いる。さらに、前記コアホルダー16上にはコアロッド34
がコアロッド押さえ35により取り付けられている。ま
た、前記上第１パンチプレート17の下側には上第１パン
チ36が上第１パンチホルダー19および上第１パンチ押さ
え37により取り付けられている。さらに、前記上第２パ
ンチプレート18の下側には一対の上第２パンチ38が上第
２パンチ押さえ39により取り付けられている。そして、
前記ダイ11と各パンチ26，29，32，36，38とコアロッド
34とが相互に上下方向に摺動自在に嵌合して所定形状の
圧粉体1Bを成形するものである。

【００１５】前記ダイ21は、キー部３，４を含めてワー
ク1Bの外周面を形成するもので、上下方向を軸方向とす
るほぼ円筒形状になっている。また、前記下第１パンチ
26は、キー部３の側面3aおよびワーク1Bの一端面を形成
するもので、上下方向を軸方向とするとともにこの軸方
向に延びる複数の切溝を有するほぼ円筒形状になってい
て前記ダイ21内に下側から摺動自在に嵌合している。ま
た、前記下第２パンチ29は、キー部３の端面を形成する
もので、上下方向を軸方向とする角棒状になっており、
前記下第１パンチ26の切溝内に嵌合している。また、前
記下第３パンチ32は、ワーク1Bの一端面におけるキー部
４の裏側に相当する部分を形成するもので、上下方向を
軸方向とする角棒状になっており、前記下第１パンチ26
の切溝内に嵌合している。さらに、前記コアロッド34
は、キー部３，４を含めてワーク1Bの内周面を形成する
もので、ほぼ円柱形状になっている。また、前記上第１
パンチ36は、キー部４の側面4aおよびワーク1Bの他端面
を形成するもので、上下方向を軸方向とするとともにこ
の軸方向に延びる複数の切溝を有するほぼ円筒形状にな
っていて前記ダイ21内に上側から摺動自在にかつ挿脱自
在に嵌合するものである。さらに、前記上第２パンチ38
は、キー部４の端面を形成するもので、上下方向を軸方
向とする角棒状になっており、前記上第１パンチ36の切
溝内に嵌合している。

【００１６】さらに、図４に示すように、前記ダイ21の
内周面には上下方向に延びる４つの凸条41，42が形成さ
れている。これら凸条41，42は、それぞれ圧粉体1Bのキ
ー部３，４と約45°離れた位置にある。一方、下第１パ
ンチ26および上第１パンチ36の外周面には上下方向に延
び前記ダイ21の凸条41，42にそれぞれ摺動自在に嵌合す
る凹溝43，44，45，46が形成されている。これら凸条4
1，42および凹溝43，44，45，46のうち一対のものは、
断面形状が円弧状になっているが、他の一対のものは、
断面形状が矩形状になっていて直角の２つの角部を有し
ている。

【００１７】つぎに、オルダムリング１の製造方法につ
いて説明する。オルダムリング１の製造に際しては、ま
ず前記粉末成形用金型装置を組み付けた粉末成形プレス
により圧粉体が成形される（粉末成形工程）。この粉末
成形工程においては、図５（ａ）に示すように、まず上
第１パンチ36および上第２パンチ38がダイ21から抜けた
状態で、このダイ21内に図示していないフィーダーによ
り原料粉末Ｐが充填される。このとき、ダイ21内におい
て、下第２パンチ29および下第３パンチ32の上端は下第
１パンチ26の上端よりも低く位置しており、キー部３，
４となる部分にそれに見合った量の原料粉末Ｐが充填さ
れる。

【００１８】その後、上第１パンチ36および上第２パン
チ38が下降してダイ21内に嵌合するとともにダイ21が下
降して、このダイ21内でパンチ26，29，32，36，38によ
り原料粉末Ｐが圧縮される。これとともに下第１パンチ
26が下降し、加圧完了時点ではこの下第１パンチ26の上
端と下第３パンチ32の上端とが同高に位置する。また、
下第２パンチ29が下降し、加圧完了時点では下第２パン
チ29の上端は下第１パンチ26の上端よりも低く位置する
が、下第２パンチ29の下降量は下第１パンチ26の下降量
よりも小さい。これにより、ワーク1Bのキー部３，４は
リング本体２よりも大きな量圧縮される。

【００１９】加圧が完了して、下第２パンチ29および下
第３パンチ32が停止した後も下第１パンチ26は若干下降
し、これにより、キー部３が下第１パンチ26から抜き出
される。その後もダイ21はさらに下降を続け、これによ
り、図５（ｂ）に示すように成形されたワーク1Bがダイ
21から抜き出される。次に、上第１パンチ36および上第
２パンチ38が上昇するが、上第１パンチ36が上昇すると
き、シリンダー装置の駆動により上第２パンチ38が所定
期間停止状態を保つことにより、キー部４が上第１パン
チ36から抜き出される。

【００２０】前述のようにして抜き出されたワーク1Bが
払い出された後、ダイ21、各パンチ26，29，32，36，38
およびコアロッド34は図５（ａ）に示す状態に戻り、再
び原料粉末Ｐの充填が行われて成形が繰り返される。

【００２１】このようにして成形されたワーク1Bは、焼
結炉により加熱されて焼結される（焼結工程）。つぎ
に、焼結されたワーク（焼結体）1Bは、矯正プレスによ
り再圧縮されて矯正される（矯正工程）。この矯正工程
は、形状や寸法を整えるためのものである。つぎに、ワ
ーク1Bにはバリ取りおよび切削加工が施される（切削工
程）。この切削工程ではワーク1Bのリング本体２の外周
部（図７において鎖線ａより外周側の部分）が所定径ま
で切削され、これにより、図１から図３に示すように、
キー部３，４がリング本体２から径方向外方へ突出した
状態になる。そして、この切削により、ダイ21の凸条4
1，42によってワーク1Bの外周面にできた凹溝５，６は
なくなり、最終的な製品としてのオルダムリング１には
残らない。すなわち、ダイ21の凸条41，42が、もとより
ワーク1Bにおける切削される部分に相当する位置に形成
されているためである。一方、キー部３，４の側面3a，
4aに対しては切削加工が行われない。さらに、ワーク1B
には、耐摩耗性や耐疲れ性の向上のための窒化物被膜を
形成する熱処理であるガス軟窒化処理が施される（ガス
軟窒化処理工程）。

【００２２】以上のようにして製造されたオルダムリン
グ１において、リング本体２の両端面のキー部３，４の
側面3a，4aの直角度は0.04mm以下である。

【００２３】前記実施例の構成によれば、粉末成形工程
に際してダイ21内でパンチ26，29，32，36，38によって
原料粉末Ｐが圧縮されるとき、ダイ21の凸条41，42と下
第１パンチ26の凹溝43，44および上第１パンチ36の凹溝
45，46とが嵌合していることにより、加圧力によって下
第１パンチ26および上第１パンチ36が捩じれること、つ
まり円周方向に位置ずれを生じることが防止される。し
かも、一部の凸条41および凹溝43，45は断面形状が矩形
状になっているので、下第１パンチ26および上第１パン
チ36の回転がよりいっそう確実に防止される。これによ
り、下第１パンチ26により形成されるワーク1Bの一端面
のキー部３の側面3aの位置と、上第１パンチ36により形
成されるワーク1Bの他端面のキー部４の側面4aの位置と
がそれぞれ正確に規制され、これらワーク1Bの両端面の
キー部３，４の側面3a，4aのなす所定角度θの精度向上
が可能になる。

【００２４】このようにして粉末成形の段階でキー部
３，４の側面3a，4aの位置精度を高めることができ、精
度を高めるために施されるキー部３，４の側面3a，4aの
切削加工を省くことが可能となる。すなわち、この切削
加工を行うことなく、キー部３，４の側面3a，4aの直角
度を高めることができる。そして、製造されたオルダム
リング１においてリング本体２の両端面のキー部３，４
の側面3a，4aの直角度が所定精度0.04mm以下であること
により、オルダムリング１の作動の信頼性が確保され
る。また、切削加工の工程を減らせることから製造コス
トも低減でき、安価にできる。

【００２５】なお、前述のように凸条41および凹溝43，
45の断面形状を矩形状にすることには、パンチ26，36の
捩じれ防止をより確実にできる利点があるが、凸条42お
よび凹溝44，46のように滑らかな曲面により構成されて
いる方が加工は容易である。前記実施例では、断面形状
が矩形状の凸条41および凹溝43，45と断面形状が円弧状
の凸条42および凹溝44，46とを組み合わせることによ
り、パンチ26，36の捩じれ防止効果と加工コストの上昇
抑制との両立を図っている。

【００２６】また、粉末冶金により製造されたワーク1B
には気孔があるが、切削加工を施すと表面部の気孔は封
孔される。オルダムリング１では製造の最後の段階で表
面処理としてのガス軟窒化処理により窒化物被膜が表面
に形成されるが、ワーク1Bの表面部の気孔が潰れている
とガスが内部まで浸透せず、処理の効果が弱くなる。こ
れに対して、本実施例においては、ワーク1Bのキー部
３，４の側面3a，4aに切削加工を施しておらず、この側
面3a，4aにおいて気孔が封孔されていないので、効果的
なガス軟窒化処理ができる。したがって、キー部３，４
の側面3a，4aの耐摩耗性や疲労強度が確実に向上し、オ
ルダムリング１の作動の信頼性がより一層向上する。

【００２７】さらに、ダイ21の凸条41，42によってワー
ク1Bの外周面に形成される凹溝５，６は、ワーク1Bの外
周部における最終的には切削される位置に形成されるの
で、最終的な製品形状に関係なく、凸条41，42および凹
溝43，44，45，46によるパンチ26，36の捩じれ防止を実
現できる。

【００２８】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例ではオルダムリング１となる圧粉体1Bを成形
する粉末成形用金型装置で、ダイ21に凸条41，42を形成
し、パンチ26，36に凹溝43，44，45，46を形成したが、
逆にダイに凹溝を形成し、パンチに凸条を形成してもよ
い。この構成は、特にワークの外周面に大きな切削代を
確保できない場合に有利である。一方、ワークの外周面
の切削代が大きい場合は、前記実施例のように、ダイ21
に凸条41，42を形成し、パンチ26，36に凹溝43，44，4
5，46を形成する構成にすれば、原料の無駄を少なくで
きる効果も得られる。また、ダイおよびパンチに形成す
る凸条および凹溝の形状や数や位置は、前記実施例のも
のには限らず、適宜設定できる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の発明のオルダムリングの製造
方法によれば、粉末成形工程で、ダイとパンチとを、ダ
イの内周面およびパンチの外周面に形成した凹溝および
凸条により回り止めし、焼結工程により得られた焼結体
の外周面を切削する切削工程で、前記凹溝および凸条に
より形成された焼結体の外周の凸条または凹溝を除去す
るので、最終的なオルダムリングの形状に影響を与える
ことなく、粉末成形工程時にパンチが捩じれることを防
止できる。したがって、粉末成形工程の段階でキー部の
位置精度を高めることができ、精度を出すためのキー部
の切削加工を不要にできる。

【００３０】また、キー部側面に切削加工を施していな
いことにより、キー部の側面において気孔が封孔されな
い結果、請求項２の発明のように、切削工程後に焼結体
にガス軟窒化処理を施す場合、このガス軟窒化処理の効
果が高まり、キー部の側面の耐摩耗性や疲労強度を確実
に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオルダムリングの一実施例を示す斜視
図である。

【図２】同上平面図である。

【図３】同上側面図である。

【図４】同上オルダムリングとなる圧粉体を成形する粉
末成形用金型装置の一実施例を示す水平断面図である。

【図５】同上粉末成形用金型装置の縦断面図で、中心線
より左側の（ａ）は充填工程時を示し、中心線より右側
の（ｂ）は抜出し工程時を示している。

【図６】同上成形される圧粉体であるワークの斜視図で
ある。

【図７】同上ワークの平面図である。

【図８】同上ワークの断面図である。

【図９】従来の技術の一例を示すもので、オルダムリン
グとなる圧粉体であるワークの斜視図である。

【符号の説明】

１ オルダムリング ２ リング本体 ３，４ キー部 3a，4a 側面41，42 凸条 43，44，45，46 凹溝

フロントページの続き (72)発明者 相馬 準吉 新潟県新潟市小金町３番地１ 三菱マテ リアル株式会社新潟製作所内 (72)発明者 甲田 一史 新潟県新潟市小金町３番地１ 三菱マテ リアル株式会社新潟製作所内 (56)参考文献 特開 平５−231348（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18422（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−110037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−113103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−54535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−63677（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−65606（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 3/04 B22F 3/02 B22F 3/24 C23C 8/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状のリング本体の両端面に突起状の
   キー部をそれぞれ一対ずつ有し、これら両端面のキー部
   が前記リング本体の中心軸について直角をなして位置す
   るオルダムリングの製造方法において、ダイおよびパン
   チを有する粉末成形用金型を用いて原料粉末を圧縮する
   ことにより圧粉体を成形する粉末成形工程と、この粉末
   成形工程により得られた圧粉体を加熱して焼結する焼結
   工程と、この焼結工程により得られた焼結体のリング本
   体の外周面を所定寸法まで切削する切削工程とを備え、
   前記粉末成形工程で、圧粉体の外周面を形成する前記ダ
   イと、このダイ内に摺動自在に嵌合される前記パンチと
   を、前記ダイの内周面およびパンチの外周面でかつ焼結
   体における前記切削工程により切削される部分に相当す
   る位置に形成した凹溝および凸条により回り止めし、前
   記切削工程では、前記キー部の側面に対する切削は行わ
   ないことを特徴とするオルダムリングの製造方法。
2. 【請求項２】 前記切削工程後に焼結体にガス軟窒化処
   理を施すガス軟窒化処理工程を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のオルダムリングの製造方法。