JP4979086B2 - ギアポンプ用ロータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内接型ギアポンプに用いられるインナーロータやアウターロータ等の歯部を備えた部品を、一組の成形型により効率よく、かつ低コストで生産することができるギアポンプ用ロータの製造方法に関するものである。

従来から、エンジン潤滑オイルポンプ、ＡＴオイルポンプ、ディーゼル燃料供給オイルポンプ、二輪エンジン冷却ポンプ等には内接型ギアポンプが広く使用されている。
この内接型ギアポンプは、ケーシング内に回転自在に設けられ内周歯を備えたアウターロータと、このアウターロータの内周歯に歯合させられる外周歯を有するインナーロータと、このインナーロータを支持するとともに、このインナーロータの回転中心を前記アウターロータの回転中心から所定方向へ偏心させて保持する駆動軸を備えている（例えば特許文献１を参照）。

しかしながら、このような内接型ギアポンプにおいては、単位時間当りの吐出量は歯部の形状やロータの厚み（即ち、軸心方向の幅）等によって決定されるものであるため、単位時間あたりの吐出量に対応して各種サイズのロータを製造する場合は、それに応じた各種サイズの金型を製作、準備する必要があった。しかも、前記インナーロータとアウターロータとは、焼結によりそれぞれ別々に製造されるのが普通であり、このために準備する焼結用金型は更に膨大な数になっていた（特許文献２を参照）。

この結果、内接型ギアポンプ用のインナーロータやアウターロータ等の製造においては、多大な金型費用が必要となり生産コストが高くなるという問題点や、大きな金型の保管スペース必要になるという問題点があり、またインナーロータとアウターロータをそれぞれ別々の焼結用金型で製作するため生産効率が悪いという問題点もあった。
特開平１１−２３００５５号公報 特開２００５−１０４０１７号公報

本発明は上記のような問題点を解決して、従来は別々の成形型により成形していたインナーロータやアウターロータ等の歯部を備えたギアポンプ用部品を、一組の成形型により効率よく、かつ低コストで生産することができるギアポンプ用ロータの製造方法を提供することを目的として完成されたものである。

上記課題を解決するためになされた本発明のギアポンプ用ロータの製造方法は、円板状のブランクを成形し、このブランクを成形型内で鍛造して内周面に歯部を有するアウターロータ成形部と、外周面に歯部を有するインナーロータ成形部とが一体成形されたロータ用鍛造品とし、次いで、このロータ用鍛造品からアウターロータおよびインナーロータを各々切り取ることを特徴とするものである。

また、アウターロータ成形部の前方側にインナーロータ成形部を膨出させた状態でロータ用鍛造品を押し出し成形することが好ましく、これを請求項２に係る発明とする。

また、ブランクの中心に孔部を設ける一方、成形型の中央にピンを設けておき、このピンを前記ブランクの孔部に挿入して位置決めした状態で鍛造を行うことが好ましく、これを請求項３に係る発明とする。

また、ブランクにリン酸塩被膜処理を施しておくことが好ましく、これを請求項４に係る発明とする。

更に、ロータ用鍛造品から切り取ったアウターロータおよびインナーロータに、更に表面硬化処理および研磨処理を施すことが好ましく、これを請求項５に係る発明とする。

本発明では、円板状のブランクを成形し、このブランクを成形型内で鍛造して内周面に歯部を有するアウターロータ成形部と、外周面に歯部を有するインナーロータ成形部とが一体成形されたロータ用鍛造品とし、次いで、このロータ用鍛造品からアウターロータおよびインナーロータを各々切り取ることとしたので、歯部を備えたインナーロータとアウターロータとを、一組の成形型により一回の成形工程で効率よく生産することが可能となる。また、インナーロータとアウターロータを別々に鍛造した場合に比べて、大幅な材料歩留まりの向上が図れることとなる。

また、請求項２に係る発明では、アウターロータ成形部の前方側にインナーロータ成形部を膨出させた状態でロータ用鍛造品を押し出し成形することとしたので、周方向に異なる寸法を有するアウターロータ成形部とインナーロータ成形部とを、一組の成形型でかつ一回の成形工程により精度よく成形できることとなる。

また、請求項３に係る発明では、ブランクの中心に孔部を設ける一方、成形型の中央にピンを設けておき、このピンを前記ブランクの孔部に挿入して位置決めした状態で鍛造を行うこととしたので、高いプレス圧力が作用するにもかかわらず、ブレ等を生じることなく高精度のロータ用鍛造品を成形することが可能となる。

また、請求項４に係る発明では、ブランクにリン酸塩被膜処理を施しておくこととしたので、金型とのくっ付き等を発生させることなくロータ用鍛造品を効率的に成形することが可能となる。

更に、請求項５に係る発明では、ロータ用鍛造品から切り取ったアウターロータおよびインナーロータに、更に表面硬化処理および研磨処理を施すので、より精度が高く高品質のロータ部品を得ることができる。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、内接型ギアポンプ（トロコイドポンプと称される）に用いられるアウターロータ３１およびインナーロータ３２を組み合わせた状態を示す斜視図であり、３１ａはアウターロータ３１の内周に形成された歯部、３２ａはインナーロータ３２の外周に形成された歯部、３３はインナーロータ３２の中心に形成された孔部である。なお、この孔部３２の径はインナーロータ３２の回転軸の外径と同径となっている。
このようなアウターロータ３１およびインナーロータ３２は、従来は別々の金型により成形するのが普通であったが、本発明ではこれらを一組の金型により、また一回の成形工程により効率よく成形するものである。

以下に、本発明の製造工程の一例につき説明する。
先ず、図２に示されるような、中心に孔部３３を有する円板状のブランク（素材）２１を焼鈍する。このブランクは、例えばＳＭｎ４２０、ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４１５、ＳＮＣ４１５のような浸炭鋼や、低炭素鋼からなるものであり、成形し易く、かつ取り扱い容易な形状となっている。
また、このブランク２１には、リン酸塩被膜処理（化成処理またはボンデ処理ともいう）が施されて表面にリン酸亜鉛皮膜等が形成されており、次のプレス工程で金型と擦れて温度が上がっても、金型とのくっ付きや金型の傷付き等を発生させることなく、高精度で効率よく鍛造できるようになっている。

次に、このブランク２１を上下一対から成る成形型内で鍛造する。
図３は成形型が開いた状態を示す断面図、図４は成形型が閉じた状態を示す断面図である。図において１は下型、２は上型、３は下型のキャビティ成形面、４は上型のキャビティ成形面であり、金型が閉じると前記キャビティ成形面３、４により鍛造品成形用のキャビティが形成されるよう構成されている。なお、５は上型２の中心に設けられている位置決め用ピンであり、図示のものではインナーロータ３２の回転軸と同じ径になっている。
また、前記上型２は、ガイド型６とプレス型７とからなり、プレス型７に設けた外筒部７ａがガイド型６の外周壁に沿って摺動することにより、プレス型７のみが更に上下方向に稼動できるよう構成されている。

このような成形型では、図３に示すように、前記ブランク２１を型開きした状態にある下型１のキャビティ成形面３にセットした後、図４に示すように、上型２を下降させると、ガイド型６とプレス型７とは一体となって動き、ガイド型６の位置合せ部６ａと下型１の位置合せ部１ａとで位置決めされるまで上型２が下降する。
その状態から、プレス型７に設けた外筒部７ａがガイド型６の外周壁に沿って摺動することによりプレス型７のみがハンマーで叩くように上下動し、上型２のキャビティ成形面４がブランク２１を強い力で叩いて下型１のキャビティ成形面３側へ徐々に押し出し、最終的には図５に示されるようなロータ用鍛造品２２を押し出し成形する。

なお、図示のものでは、上型２の中央にロータの回転軸と同径の位置決め用ピン５が設けられており、これが鍛造中はブランク２１の孔部３３に挿入されて位置決めした状態で押し出し成形を行う。この結果、図５に示されるような、アウターロータ成形部２３の前方側にインナーロータ成形部２４を膨出させた状態となったロータ用鍛造品２２が高い寸法精度で押し出し成形されることとなる。
この場合、内周面に歯部３１ａを有するアウターロータ成形部２３と、外周面に歯部３２ａを有するインナーロータ成形部２４の周方向の各寸法は、この時点で最終寸法となっている。
なお、前記ブランク２１が孔部３３のない中実形状であり、また上型２に位置決め用ピン５と孔部３３がない場合であっても、同様にして精度よく鍛造品を成形できることは勿論である。

次に、このロータ用鍛造品２２からアウターロータ３１およびインナーロータ３２を各々切り取る。図６に、ロータ用鍛造品２２からインナーロータ成形部２４の先端面を切断除去した状態を示す。
この後、更に切断線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂに沿って切断分割し、最終製品であるアウターロータ３１とインナーロータ３２とする。

図７に、前記工程で分割した鍛造品から最終製品であるアウターロータ３１を成形する工程を示す。図７（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿って分割した鍛造品を、（ｂ）のように一端面を切削除去し、次いで（ｃ）のように逆側の他端面を切削除去し、（ｄ）のような一定の厚みのアウターロータとする。なお、（ｅ）はアウターロータ３１の平面図である。
一方、インナーロータ３２は、図８に示されるように、（ａ）切断線Ａ−Ａに沿って分割すれば、一定の厚みのインナーロータとなる。なお、（ｂ）はインナーロータ３２の平面図である。

なお、ロータ用鍛造品２２から切り取ったアウターロータ３１およびインナーロータ３２に、更に浸炭処理のような表面硬化処理、および研磨処理を施せば、より硬く寸法精度も高いものとなり、好ましい。また、研磨処理はアウターロータ３１、インナーロータ３２の各々の両面に施される。

以上の説明からも明らかなように、本発明では円板状のブランクを成形し、このブランクを成形型内で鍛造して内周面に歯部を有するアウターロータ成形部と、外周面に歯部を有するインナーロータ成形部とが一体成形されたロータ用鍛造品とし、次いで、このロータ用鍛造品からアウターロータおよびインナーロータを各々切り取ることとしたので、従来は別々の成形型により成形していたインナーロータやアウターロータ等の歯部を備えたギアポンプ用部品を、一組の成形型により効率よく、かつ低コストで生産することができ、また、精度が高く高品質のロータ部品を簡単に生産できることとなる。更には、インナーロータとアウターロータを別々に鍛造した場合に比べて、大幅な材料歩留まりの向上を図れるという利点もある。

内接型ギアポンプに用いられるロータを示す斜視図である。 ブランクを示す断面図である。 本発明のロータ用鍛造品の成形型を示す断面図である。 図３の成形型が閉じた状態を示す断面図である。 ロータ用鍛造品を示す断面図である。 ロータ用鍛造品からインナーロータ成形部の先端面を切断除去した状態を示す断面図である。 分割した鍛造品から最終製品であるアウターロータを成形する工程を示す説明図である。 分割した鍛造品から最終製品であるインナーロータを成形する工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 下型
２ 上型
３ 下型のキャビティ成形面
４ 上型のキャビティ成形面
５ 位置決め用ピン
６ ガイド型
７ プレス型
２１ ブランク
２２ ロータ用鍛造品
２３ アウターロータ成形部
２４ インナーロータ成形部
３１ アウターロータ
３２ インナーロータ
３３ 孔部

Claims (5)

1. 円板状のブランクを成形し、このブランクを成形型内で鍛造して内周面に歯部を有するアウターロータ成形部と、外周面に歯部を有するインナーロータ成形部とが一体成形されたロータ用鍛造品とし、次いで、このロータ用鍛造品からアウターロータおよびインナーロータを各々切り取ることを特徴とするギアポンプ用ロータの製造方法。
2. アウターロータ成形部の前方側にインナーロータ成形部を膨出させた状態でロータ用鍛造品を押し出し成形することを特徴とする請求項１に記載のギアポンプ用ロータの製造方法。
3. ブランクの中心に孔部を設ける一方、成形型の中央にピンを設けておき、このピンを前記ブランクの孔部に挿入して位置決めした状態で鍛造を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のギアポンプ用ロータの製造方法。
4. ブランクにリン酸塩被膜処理を施しておくことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のギアポンプ用ロータの製造方法。
5. ロータ用鍛造品から切り取ったアウターロータおよびインナーロータに、更に表面硬化処理および研磨処理を施すことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のギアポンプ用ロータの製造方法。

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