JP3980348B2 - 焼結製品、焼結製品の成形方法および成形用金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂インサートに適した焼結製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インサート品を装てんした金型内に樹脂を注入して、インサート品と溶融樹脂とを一体化した複合部品を製造するインサート工法が知られている。インサート工法では、樹脂と金属のように異なる性質を有する複数種の材質を一体に備える複合部品を作業性よく製造することができ、たとえばインサート品として焼結部品を樹脂部品と一体化することにより、無給油駆動が可能な複合部品を容易に得ることができる。
【０００３】
樹脂部品と焼結部品とからなる複合部品には一般に、ラジアル荷重、スラスト荷重あるいはその両方が加えられるため、樹脂インサートされる焼結部品には、樹脂部品に対する回転を防止する回転止め形状や、埋め込まれた樹脂部品からの軸方向脱落を防止する抜け止め形状を設ける必要がある。
【０００４】
焼結部品の樹脂部品に対する回転は、たとえば図５に示すような部品５０の外周面５１に、軸方向全長にわたる直線溝５２を設けて、この直線溝５２に樹脂を入り込ませることにより防止することができる。この直線溝５２は、部品５０を成形する金型の内周面に圧縮方向に延びる凸条を形成することにより、圧粉体を形成する圧縮成形時あるいは焼結後のサイジング（再圧縮）時に形成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、焼結部品の樹脂部品からの軸方向脱落は、上述した部品５０の外周面５１に、たとえば図６に示すように周溝５３を設けて、この周溝５３に樹脂を入り込ませることにより防止することができる。しかしながら、この周溝５３の形状はアンダーカット形状となるため、直線溝５２のように金型で形成することができず、機械加工により形成しなければならない。このため、抜け止め形状と回転止め形状の両方を有する焼結部品の製造には、樹脂インサート成形の他にさらに機械加工を行うための装置、加工時間を要しており、加工性が悪く、製造コストがかさんでしまい、生産性が悪いという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、樹脂インサートに好適な、抜け止め形状および回転止め形状を有する焼結部品を、容易にかつ低コストで提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る焼結製品は、材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結して形成された円筒状の焼結製品であって、少なくともその外周面に樹脂部品が一体化された複合部品を樹脂インサートにより製造するためのインサート品として用いられ、その外周面に軸方向に延びるとともに樹脂が入り込むための溝部と、周方向に延びる拡径部とを有し、前記溝部は前記拡径部の周方向の延びを分断していることを特徴としている。
この発明によれば、焼結製品に軸方向に延びる溝部と周方向に延びる拡径部とが設けられているので、この製品をインサート品として樹脂インサート成形した場合には、溝部と樹脂とが噛み合うように一体化されることにより焼結製品と樹脂部分との相対回転を抑止できるとともに、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軸方向への相対移動すなわち抜けを抑止することができる。このような溝部および拡径部は、材料粉末の圧縮成形金型あるいは焼結体のサイジング（再圧縮用）の矯正金型により容易に形成することができるので、抜け止め形状および回転止め形状を有する焼結製品を、容易かつ低コストで提供することができる。
【０００８】
請求項２の発明に係る焼結製品の成形方法は、材料粉末を圧縮成形して圧粉体を形成する圧縮工程と、該圧粉体を焼結した焼結体をサイジングするサイジング工程とを有する、円筒状の焼結製品の成形方法であって、前記圧縮工程において、外周面に軸方向に延びるとともに樹脂が入り込むための溝部を成形し、前記サイジング工程において、外周面にその周方向に延在し、かつこの延びが前記溝部により分断された拡径部を形成して、少なくともその外周面に樹脂部品が一体化された複合部品を樹脂インサートにより製造するためのインサート品として用いられる焼結製品を形成することを特徴としている。
この発明によれば、圧縮工程で軸方向に延びる溝部を有する圧粉体を形成した後、この圧粉体を焼結して得られた焼結体をサイジングするサイジング工程で、焼結体に周方向に延びる拡径部を形成するので、抜け止め用の溝を形成するための機械加工等の、焼結製品の製造に必ずしも必要ではない工程を行うことなく、抜け止めおよび回転止め形状を有する焼結製品を容易に成形することができる。
【０００９】
請求項３の発明に係る成形用金型は、前述の焼結製品の成形方法において円筒状の焼結体をサイジングするのに用いられる成形用金型であって、焼結体の内側に嵌め込まれるコアロッドと、前記焼結体の外側を嵌め込む上第１パンチおよび下第１パンチと、前記コアロッドと前記上第１パンチとの間に位置して前記焼結体の上端面をその軸方向に押圧する上第２パンチと、前記コアロッドと前記下第１パンチとの間に位置して前記焼結体の下端面をその軸方向に押圧する下第２パンチとを備え、互いに当接される前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の内周面に、先端側が開放された凹部と、前記焼結体の外周面に形成された一方の端面から軸方向に沿って他方の端面まで延在する溝部に嵌め込まれる凸条部とが設けられており、圧縮成形時に、前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の前記凹部によって帯状の凹溝を形成し、前記焼結体の外周面が前記凹溝に入り込むように変形させて前記拡径部を形成することを特徴としている。
この発明によれば、上第１パンチおよび下第１パンチの先端部の内周面にそれぞれ凹部が形成されていることにより、これら上第１パンチおよび下第１パンチが当接されると各凹部が一体となった帯状の凹溝を有するキャビティが形成されるので、この凹溝の内周側に被成形体を配置して、上下から上第２パンチおよび下第２パンチにより被成形体の上下端面を圧縮することにより、キャビティ形状に従い拡径部を有する成形体を容易に形成することが可能となる。
【００１０】
請求項４の発明に係る成形用金型は、前述の焼結製品の成形方法において円筒状の焼結体をサイジングするのに用いられる成形用金型であって、焼結体の内側に嵌め込まれるコアロッドと、前記焼結体の外側を嵌め込む上第１パンチおよび下第１パンチと、前記コアロッドと前記上第１パンチとの間に位置して前記焼結体の上端面をその軸方向に押圧する上第２パンチと、前記コアロッドと前記下第１パンチとの間に位置して前記焼結体の下端面をその軸方向に押圧する下第２パンチとを備え、前記上第２パンチと下第２パンチとによる前記焼結体上下端面の軸方向圧縮時に、前記上第１パンチと下第１パンチとが互いに当接しないように設けられるとともに、前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の内周面に、前記焼結体の外周面に形成された一方の端面から軸方向に沿って他方の端面まで延在する溝部に嵌め込まれる凸条部が設けられており、圧縮成形時に、前記焼結体の外周面が前記上第１パンチおよび下第１パンチとの間に入り込むように変形させて前記拡径部を形成することを特徴としている。
この発明によれば、上第１パンチと下第１パンチとが当接しないことにより、成形用金型には、被成形体外周面の軸方向中央部近傍を径方向に拘束しない部分が帯状に設けられることとなる。したがって、上下から圧縮された被成形体がこの部分に押し出されるように変形することにより、拡径部を有する成形体を容易に形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１に、本発明の一実施形態による成形体（焼結製品）１０を示す。この成形体１０は、材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結、サイジング（再圧縮）して形成されていて、外周面１１に溝部（凹凸形状部）１２が１本以上（本実施形態では等間隔に４本）、拡径部１３が１本設けられている。
溝部１２は、成形体１０の一方の端面１４から軸方向に沿って他方の端面１４まで延びている。拡径部１３は、周方向に延び、溝部１２によって分断された凸条に形成されている。
【００１２】
このような形状の成形体１０は、インサート品として樹脂部品中にインサートされると、溝部１２内に樹脂が入り込んで硬化することにより、樹脂部分との相対回転が抑止されるとともに、拡径部１３が樹脂に食い込むようにインサートされることにより、樹脂部分の軸方向への相対移動すなわち抜けが抑止される。したがって、この溝部１２および拡径部１３を有する成形体１０は、樹脂部品内でラジアル荷重あるいはスラスト荷重を受けても樹脂部品から脱落しにくく、安定して使用することができる。
なお、図では拡径部１３を成形体１０の外周面１１から大きく突出させているが、図に示すよりも小さな突出量であっても、十分な抜け止め効果を得ることができる。
【００１３】
上述した溝部１２および拡径部１３は、材料粉末の圧縮成形時や、焼結後のサイジング（再圧縮）時に形成することができる。以下に、サイジング時に拡径部１３を形成する場合について説明する。
【００１４】
図２および図３に、材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結した円筒状の焼結体１５に、本実施形態の成形体１０の拡径部１３を形成するための金型の概略を示す。この金型は、焼結体１５を再圧縮して形状精度を向上させるためのサイジング（再圧縮）用の矯正金型２０であって、軸方向に移動される下パンチ２２、上パンチ２７およびコアロッド２６を備えている。下パンチ２２、上パンチ２７およびコアロッド２６は、図３に示すように、ダイ２１に形成された貫通孔２１ａ内に配置されて、成形体１０を成形するための円筒状のキャビティＣを形成する。なお、図２は圧縮前、図３は圧縮時の金型を示しており、この矯正金型２０によって再圧縮される前の焼結体１５には、円筒外面に溝部１２が形成されている。
【００１５】
下パンチ２２は、ダイ２１の貫通孔２１ａに嵌挿された円筒状の下第１パンチ２３と、この下第１パンチ２３の内側に嵌挿された円筒状の下第２パンチ２４とを備えている。下第１パンチ２３の上端内周部分には、成形体１０の外周面の下半分を形成する円筒状のブロック２５が固定されている。
一方上パンチ２７は、ダイ２１の貫通孔２１ａに嵌挿される円筒状の上第１パンチ２８と、この上第１パンチ２８の内側に嵌挿された円筒状の上第２パンチ２９とを備えている。上第１パンチ２８の下端内周部分には、成形体１０の外周面の上半分を形成する円筒状のブロック３０が固定されている。
【００１６】
ブロック２５は、焼結体１５の外径にほぼ等しい内径の内周面２５ａを有し、キャビティＣの外周面下半分の形成面を形成している。この内周面２５ａの上端部（先端部）には、先端側が開放された凹部２５ｂが設けられている。さらに内周面２５ａには、焼結体１５の溝部１２に嵌る凸条部（図示せず）が、軸方向に延設されている。
一方ブロック３０は、焼結体１５の外径にほぼ等しい内径の内周面３０ａを有し、キャビティＣの外周面上半分の形成面を形成している。この内周面３０ａの下端部（先端部）には、先端側が開放された凹部３０ｂが設けられている。さらに内周面３０ａには、焼結体１５の溝部１２に嵌る凸条部（図示せず）が、軸方向に延設されている。
【００１７】
つぎに、以上のように構成された矯正金型２０による拡径部１３の形成について、図２および図３を参照して説明する。
まず、図２に示すように、上パンチ２７（上第１パンチ２８および上第２パンチ２９）を上昇させ、下パンチ２２の上面をダイ２１上面に一致させておき、下第２パンチ２４上に焼結体１５を載置する。そして、上パンチ２７を下降させて、焼結体１５の両端面１４を上第２パンチ２９下面と下第２パンチ２４上面とにより拘束するとともに、ブロック３０およびブロック２５を焼結体１５の外側に嵌め、コアロッド２６を焼結体１５の内側に嵌め込む。
【００１８】
さらに、図３に示すように、ダイ２１内で上第１パンチ２８（ブロック３０）下面と下第１パンチ２３（ブロック２５）上面とが当接するまで上パンチ２７と下パンチ２２とを下降させて、凹部２５ｂと凹部３０ｂとが一体となった帯状の凹溝Ｂを有するキャビティＣを形成する。このように上第１パンチ２８と下第１パンチ２３とを当接させた状態で、下第２パンチ２４と上第２パンチ２９とを互いに軸方向に押圧して焼結体１５を圧縮することにより、焼結体１５はキャビティＣの形状に沿うように塑性変形される。すなわち、焼結体１５は、矯正金型２０により各部が精度の良好な形状に再圧縮成形されるとともに、外周面１１が凹溝Ｂに入り込むように変形して、拡径部１３が形成される。
【００１９】
つぎに、本発明の他の実施形態について、図４を参照して説明する。
図４に示す成形用金型は、上記第１の実施形態と同様に、被成形体（焼結体）を再圧縮して形状精度を向上させるためのサイジング（再圧縮）用であって、軸方向に移動可能な下パンチ４１、上パンチ４４およびコアロッド４７を、ダイ４８に形成された貫通孔４８ａ内に配置して被成形体を圧縮成形し、軸方向中央部近傍に周方向に延設された拡径部４９ａを有する成形体４９を形成する矯正金型４０である。
【００２０】
下パンチ４１は、ダイ４８の貫通孔４８ａに嵌挿された円筒状の下第１パンチ４２と、この下第１パンチ４２の内側に嵌挿された円筒状の下第２パンチ４３とを備えている。一方上パンチ４４は、ダイ４８の貫通孔４８ａに嵌挿される円筒状の上第１パンチ４５と、この上第１パンチ４５の内側に嵌挿された円筒状の上第２パンチ４６とを備えている。これら下第１パンチ４２、下第２パンチ４３、上第１パンチ４５および上第２パンチ４６の軸方向端面は、全て平坦に形成されている。
【００２１】
この矯正金型４０では、図４に示すように、圧縮成形時の下第１パンチ４２と上第１パンチ４５とが、互いに当接しないように設けられている。したがって、被成形体は、内周面４９ｂをコアロッド４７によって拘束され、間隔をおいて配置された下第１パンチ４２および上第１パンチ４５によって上下端寄りの外周面４９ｃ、４９ｄをそれぞれ拘束された状態で、下第２パンチ４３と上第２パンチ４６とによって軸方向に圧縮されることにより、拘束されていない下第１パンチ４２と上第１パンチ４５との間に押し出されるように変形して、拡径部４９ａが形成されることになる。
【００２２】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。前記実施形態では、拡径部をサイジング用の矯正金型により形成したが、図２および図３に示すような閉鎖したキャビティを形成する金型を用いて、圧粉成形の段階で溝部および拡径部を有する形状に形成することも可能である。この場合、下第２パンチ２４、ブロック２５およびコアロッド２６の間に形成される空間に成形体の形成に必要な量の材料粉末を充填できるように、下第２パンチ２４を大きく下降させて、この空間に材料粉末を充填して、図３に示すように下パンチ２２および上パンチ２７をダイ２１内に下降させて圧縮成形すればよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る焼結製品によれば、焼結製品に軸方向に延びる凹凸形状部と周方向に延びる拡径部とが設けられているので、この製品をインサート品として樹脂インサート成形した場合には、凹凸形状部と樹脂とが噛み合うように一体化されることにより焼結製品と樹脂部分との相対回転を抑止できるとともに、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軸方向への相対移動すなわち抜けを抑止することができる。このような凹凸形状部および拡径部は、材料粉末の圧縮成形金型あるいは焼結体のサイジング（再圧縮用）の矯正金型により容易に形成することができるので、抜け止め形状および回転止め形状を有する焼結製品を、容易かつ低コストで提供することができる。
【００２４】
請求項２の発明に係る焼結製品の成形方法によれば、圧縮工程で軸方向に延びる凹凸形状部を有する圧粉体を形成した後、この圧粉体を焼結して得られた焼結体をサイジングするサイジング工程で、焼結体に周方向に延びる拡径部を形成するので、抜け止め用の溝を形成するための機械加工等の、焼結製品の製造に必ずしも必要ではない工程を行うことなく、抜け止めおよび回転止め形状を有する焼結製品を容易に成形することができる。
【００２５】
請求項３の発明に係る成形用金型によれば、上第１パンチおよび下第１パンチが、先端部の内周面に凹部を有していることにより、これら上第１パンチおよび下第１パンチが当接されて各凹部が一体となった帯状の凹溝を有するキャビティが形成されるので、この凹溝の内周側に被成形体を配置して、上下から上第２パンチおよび下第２パンチにより被成形体を軸方向に圧縮することにより、キャビティ形状に従い拡径部を有する成形体を容易に形成することが可能となる。
【００２６】
請求項４の発明に係る成形用金型によれば、上第１パンチと下第１パンチとが当接しないことにより、成形用金型には、被成形体外周面の軸方向中央部近傍を拘束しない凹溝が帯状に設けられるので、この凹溝の内側で被成形体が軸方向に圧縮されると、被成形体は凹溝に押し出されるように変形する。したがって、特殊な金型構造や、特殊な形状の金型を用いなくても、拡径部を有する成形体を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による焼結製品を示す斜視図である。
【図２】 本発明の一実施形態による成形用金型の圧縮前の状態を示す断面図である。
【図３】 図２に示す成形用金型の圧縮時の状態を示す断面図である。
【図４】 本発明の他の実施形態による成形用金型を示す断面図である。
【図５】 従来の回転止め形状を有する焼結製品を示す斜視図である。
【図６】 従来の回転止めおよび抜け止め形状を有する焼結製品を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、４９ 焼結製品（成形体）
１１ 外周面
１２ 凹凸形状部（溝部）
１３、４９ａ 拡径部
１５ 焼結体
２０、４０ 成形用金型（矯正金型）
２３、４２ 下第１パンチ
２４、４３ 下第２パンチ
２５ａ 内周面
２５ｂ 凹部
２６、４７ コアロッド
２８、４５ 上第１パンチ
２９、４６ 上第２パンチ
３０ａ 内周面
３０ｂ 凹部

Claims (4)

1. 材料粉末を圧縮成形して得られた圧粉体を焼結して形成された円筒状の焼結製品であって、
   少なくともその外周面に樹脂部品が一体化された複合部品を樹脂インサートにより製造するためのインサート品として用いられ、その外周面に軸方向に延びるとともに樹脂が入り込むための溝部と、周方向に延びる拡径部とを有し、前記溝部は前記拡径部の周方向の延びを分断していることを特徴とする焼結製品。
2. 材料粉末を圧縮成形して圧粉体を形成する圧縮工程と、該圧粉体を焼結した焼結体をサイジングするサイジング工程とを有する、円筒状の焼結製品の成形方法であって、
   前記圧縮工程において、外周面に軸方向に延びるとともに樹脂が入り込むための溝部を成形し、
   前記サイジング工程において、外周面にその周方向に延在し、かつこの延びが前記溝部により分断された拡径部を形成して、少なくともその外周面に樹脂部品が一体化された複合部品を樹脂インサートにより製造するためのインサート品として用いられる焼結製品を形成することを特徴とする焼結製品の成形方法。
3. 請求項２に記載の焼結製品の成形方法において円筒状の焼結体をサイジングするのに用いられる成形用金型であって、
   焼結体の内側に嵌め込まれるコアロッドと、前記焼結体の外側を嵌め込む上第１パンチおよび下第１パンチと、前記コアロッドと前記上第１パンチとの間に位置して前記焼結体の上端面をその軸方向に押圧する上第２パンチと、前記コアロッドと前記下第１パンチとの間に位置して前記焼結体の下端面をその軸方向に押圧する下第２パンチとを備え、
   互いに当接される前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の内周面に、先端側が開放された凹部と、前記焼結体の外周面に形成された一方の端面から軸方向に沿って他方の端面まで延在する溝部に嵌め込まれる凸条部とが設けられており、圧縮成形時に、前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の前記凹部によって帯状の凹溝を形成し、前記焼結体の外周面が前記凹溝に入り込むように変形させて前記拡径部を形成することを特徴とする成形用金型。
4. 請求項２に記載の焼結製品の成形方法において円筒状の焼結体をサイジングするのに用いられる成形用金型であって、
   焼結体の内側に嵌め込まれるコアロッドと、前記焼結体の外側を嵌め込む上第１パンチおよび下第１パンチと、前記コアロッドと前記上第１パンチとの間に位置して前記焼結体の上端面をその軸方向に押圧する上第２パンチと、前記コアロッドと前記下第１パンチとの間に位置して前記焼結体の下端面をその軸方向に押圧する下第２パンチとを備え、
   前記上第２パンチと下第２パンチとによる前記焼結体上下端面の軸方向圧縮時に、前記上第１パンチと下第１パンチとが互いに当接しないように設けられるとともに、前記上第１パンチおよび下第１パンチ先端部の内周面に、前記焼結体の外周面に形成された一方の端面から軸方向に沿って他方の端面まで延在する溝部に嵌め込まれる凸条部が設けられており、圧縮成形時に、前記焼結体の外周面が前記上第１パンチおよび下第１パンチとの間に入り込むように変形させて前記拡径部を形成することを特徴とする成形用金型。

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