JP4804227B2 - 軸受複合歯車の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態の製造方法で製造された遊星歯車等に用いられる軸受複合歯車を示している。この歯車1は、歯車部材10の内側に軸受部材50が一体に固着されてなるものである。この場合、各部材10,50とも焼結材料からなるものであるが、歯車部材10は高い強度特性を有する鉄系焼結材料の成形体であり、一方、軸受部材50は摺動特性や変形能を有する銅系焼結材料の成形体である。
まず、歯車部材10と、歯車部材10に嵌合する軸受部材50を用意する。
歯車部材10は鉄系焼結材料の原料粉末を、また、軸受部材50は銅系焼結材料の原料粉末を、それぞれ圧縮して圧粉体を成形し、それら圧粉体を焼結して、歯車1の状態での形状に近似したニアネットシェイプの歯車部材10と軸受部材50を得る。本実施形態の製造方法は、軸受部材50を、歯車部材10の嵌合孔31に隙間嵌めの状態で嵌合して軸方向に圧縮するといった方法である。
[実施例1]
・歯車部材
粒度構成の異なるアトマイズ鉄粉末に、粒度構成の異なる電解銅粉末:1.5質量%および黒鉛粉末:1.0質量%を添加し、この混合粉末100質量部に対して、0.8重量部のステアリン酸亜鉛を成形潤滑剤として添加して混合し、原料粉末を得た。そしてこの原料粉末を歯車部材に圧縮成形して焼結し、表1に示すように、嵌合孔の内周面の凹凸の程度すなわち最大高さ(μm)が異なる9種類の歯車部材(試料番号01〜09)を各10個ずつ作製した。なお、嵌合孔の内径は全て5mmとし、また、各歯車部材のうち、一部の歯車部材については嵌合孔の内周面に機械加工を施すことにより凹凸の程度を大きくしたり小さくしたりし、その他のものは焼結したままの状態とした。
電解銅粉末に錫粉末:5質量%を添加し、この混合粉末100質量部に対して、0.8重量部のステアリン酸亜鉛を成形潤滑剤として添加して混合し、原料粉末を得た。そしてこの原料粉末を軸受部材に圧縮成形して焼結し、外径:4.96mm、内径:3mm、気孔率:25%の軸受部材を必要数作製した。
作製した歯車部材と軸受部材を、図3(a)に示すように金型装置にセットした。この場合、歯車部材と軸受部材の嵌合い隙間は、上記寸法から明らかなように20μmである。次いで、上下のパンチによって軸受部材を40MPaの圧力で軸方向に加圧して圧縮し、軸受部材を歯車部材に固着させて図1に示したような軸受複合歯車を作製した(試料番号01〜09)。
・固着度試験
歯車部材に対する軸受部材の固着度の強さを、次のようにして調べた。
作製した軸受複合歯車の歯車部材の部分を固定し、軸受部材を歯車部材から抜ける軸方向の一方側に押圧し、歯車部材から軸受部材が抜けた時の抜き出し荷重を測定した。各試料について、抜き出し荷重(N)の最小値と最大値ならびにばらつき(最大値−最小値)を表1に併せて示す。
・歯車部材
内周面の面粗さの最大高さを50μmとした以外は、実施例1と同様にして歯車部材を必要数作製した。
・軸受部材
外径寸法を4.2〜5.04mmの範囲内で適宜に変化させた以外は、実施例1と同様にして軸受部材を必要数作製した。内径:3mm、気孔率:25%は一定である。
実施例1と同様に、歯車部材に軸受部材を嵌合して、表2に示すように嵌合いが異なる軸受複合歯車を作製した(試料番号06,10〜16)。なお、試料番号10の試料は、外径:5.04mmの軸受部材を用いたため締まり嵌めとなることから、図5で示したように歯車部材の嵌合孔に軸受部材を圧入して固着した。
・固着度試験
実施例1と同様にして固着度試験を行い、最小値、最大値と、ばらつきを求めた。その結果を表2に併記する。
・歯車部材
実施例2と同様の歯車部材、すなわち嵌合孔の内周面の面粗さが最大高さ:50μmの歯車部材を必要数作製した。
・軸受部材
原料粉末を圧縮成形して圧粉体を得る段階において成形圧力を変え、これによって焼結体の軸受複合歯車の気孔率を変化させた以外は、実施例1と同様にして軸受部材を必要数作製した(試料番号17〜23)。表3に、各軸受部材の気孔率を示す。
実施例1と同様に、歯車部材に軸受部材を嵌合して軸受複合歯車を作製した(試料番号17〜23)。この場合、歯車部材と軸受部材の嵌合い隙間は、実施例1と同様に20μmである。
・固着度試験
各試料につき、潤滑油としてISO VG56相当のマシン油を含浸した。そして、JIS S45C相当の軸に軸受部材を嵌合させ、滑り速度:31m/min、荷重:5MPaの下で試料の歯車を回転させた時のトルクをトルクセンサにより測定して摩擦係数を調べた。その結果を、表3に併記する。
10…歯車部材
31…歯車部材の嵌合孔
32…歯車部材の内周面
50…軸受部材
51…軸孔(軸受部材の孔)
52…軸受部材の外周面
53…軸受部材の内周面
130…コアロッド
Claims (7)
- 外形が歯車形状であって、その中心に、軸受部材が嵌合される断面略円形の嵌合孔が形成されており、その嵌合孔の内周面の面粗さが最大高さで3.2〜100μmとされた歯車部材と、
前記軸受部材として、気孔率が5〜30%であって、外径が前記歯車部材の前記嵌合孔に隙間嵌めの状態で嵌合させられる銅系焼結材料からなる円筒状の軸受部材とを用意し、
はじめに、前記歯車部材の前記嵌合孔に、前記軸受部材を概ね同心状に嵌合させるとともに、該軸受部材に円柱状のコアロッドを挿入し、
次いで、前記軸受部材を軸方向に圧縮し、これによって、該軸受部材の塑性変形により膨出する外周面を前記歯車部材における前記嵌合孔の前記内周面に押し付けて歯車部材と軸受部材とを一体化させるとともに、軸受部材の内周面を前記コアロッドに押し付けて該軸受部材の孔寸法を矯正することを特徴とする軸受複合歯車の製造方法。 - 前記歯車部材が、鉄系焼結材料からなることを特徴とする請求項1に記載の軸受複合歯車の製造方法。
- 前記歯車部材が、密度比75〜95%であることを特徴とする請求項2に記載の軸受複合歯車の製造方法。
- 前記歯車部材が、密度比80%以上の歯部と、密度比75〜95%の胴部とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の軸受複合歯車の製造方法。
- 前記歯車部材は、鉄系焼結材料からなり、前記嵌合孔の前記内周面の表面から少なくとも2mmの深さ領域において最大気孔径が50〜200μmである気孔が気孔全体量の5〜30%を占めており、
一方、前記軸受部材は、最大気孔径が5〜100μmである気孔が気孔全体量の5〜50%を占めていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の軸受複合歯車の製造方法。 - 前記歯車部材の前記嵌合孔の前記内周面が焼結されたままの状態であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の軸受複合歯車の製造方法。
- 前記歯車部材の前記嵌合孔の内径と前記軸受部材の外径との嵌合い寸法差が、0を超え、かつ300μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の軸受複合歯車の製造方法。
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