JP6732825B2 - ギヤの製造方法と圧粉成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、大径部と小径部を有するとともに、前記大径部の外周壁に外歯が形成されたギヤの製造方法と、それを実施するための圧粉成形装置に関する。

ギヤは、例えば、側周壁に外歯が刻設された円盤形状部の中心に、回転軸が挿入される軸孔が形成されることで構成される。なお、前記軸孔には、回転軸とギヤを連結するための内歯やネジ部等が刻設される。

この種のギヤは鍛造加工によって製造されることもあるが、特許文献１に示されるように、粉末から得た圧粉成形体を焼結した焼結体として製造する、粉末冶金で製造されることもある。粉末冶金によれば、成形体を製品（ギヤ）の形状に近いものとする、いわゆるニアネットシェイプ成形を行うため、製品を効率よく得ることができるという利点がある。

特開２０１０−４７８０６号公報

ギヤとして、大径部と小径部を有するとともに前記大径部の外周壁に外歯が形成され、且つ前記小径部の内周壁に内歯が形成された、いわゆる２段ギヤを用いることが想定される。２段ギヤは、径が相違する部位が連なった比較的複雑な形状をなしており、粉末冶金では、例えば、大径部と小径部を別の圧粉成形体として作製した後に両圧粉成形体を接合したり、又は、全体を等径な圧粉成形体として作製した後に機械加工によって一部を研削することで小径部を形成したりする等して得ることができる。

しかしながら、前者の場合、圧粉成形装置として小径部を作製するものと大径部を作製するものとの２台が必要となるため、設備投資が高騰し、さらに、大径部と小径部の接合を行わなければならないので、２段ギヤの完成までに比較的長時間を要することになる。また、後者では、工程数が増加するだけでなく、素材の一部を廃棄することになるので歩留まりが低くなる。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、２段ギヤの生産効率を向上させることが可能なギヤの製造方法と、それを実施するための圧粉成形装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、外側に大径部と小径部を有し、前記大径部及び前記小径部の内側に小径孔と大径孔からなる段付貫通孔が形成されるとともに前記大径部の外周壁に外歯を有するギヤを圧粉成形によって得るギヤの製造方法であって、
大径部成形部及び小径部成形部が形成されたダイスと、中空の第１パンチと、前記第１パンチの中空内部を変位する第１コアとで形成されるキャビティに粉末を収容する粉末収容工程と、
第２パンチの中空内部に配設され、且つ前記第１コアに近接する側に臨む小径孔成形部と、該小径孔成形部の軸線方向に連なり、該小径孔成形部に比して大径な大径孔成形部とを有する第２コアを、前記第１コアに当接させた状態で該第１コアとともに前記粉末内を変位させる段付貫通孔形成工程と、
前記第２パンチを前記キャビティ側に指向して変位させ、前記第１パンチと前記第２パンチで前記粉末を加圧することで、前記大径部成形部により成形された大径部と、前記小径部成形部により成形された小径部とを備える圧粉成形体を得る加圧工程と、
を有し、
前記段付貫通孔形成工程において、前記第２コアの前記小径孔成形部に設けられた内歯成形部で前記小径孔の内壁に内歯を形成するとともに、該小径孔成形部と前記大径孔成形部とで段付貫通孔を形成し、
且つ前記大径部成形部に設けられた外歯成形部により、前記大径部の外周壁に前記外歯を成形することを特徴とする。

ここで、段付貫通孔形成工程と加圧工程は同時に行われる。すなわち、本発明においては、第１パンチと第２パンチで粉末を加圧しながら、該粉末内を、互いに密着した（当接状態が維持された）第１コアと第２コアが変位する。このため、嵩密度が大きな圧粉成形体が得られる。従って、該圧粉成形体を焼結して得られた焼結体の嵩密度も大きく、優れた強度を示す。

また、上記の工程を経ることにより、小径部と、外歯が設けられた大径部とを備え、且つ、内歯が形成された小径孔と、歯部が形成されていない大径孔とを含む段付貫通孔が形成された異形状のギヤを容易に得ることができる。すなわち、小径部と大径部を個別に作製したり、両部を接合したりする必要がない。これにより、ギヤの生産効率の向上を図ることができる。

段付貫通孔形成工程は、第１コアと第２コアの当接突き合わせ部が前記第１パンチの中空内部に進入した後に終了することが好ましい。第１コアと第２コアの直径に相違があり、このために該第１コアと第２コアとの間に段差が形成される場合であっても、該段差の形状が圧粉成形体の段付貫通孔の内壁に転写されることが回避されるからである。

そして、粉末収容工程の後、段付貫通孔形成工程及び加圧工程を行う前に、ダイス及び第１コアに対して第１パンチをキャビティから離間する方向に相対的に変位させることが好ましい。これによりキャビティ内の粉末の上面が若干沈下するので、粉末がキャビティから溢れ出ることが回避される。また、粉末の上面が沈下することに伴って第１コアの上面が粉末から露呈するので、前記当接突き合わせ部に粉末が噛み込まれることを防止することもできる。さらに、粉末がキャビティ内の所定位置に移動するように誘導することができる。

また、本発明は、外側に大径部と小径部を有し、前記大径部及び前記小径部の内側に小径孔と大径孔からなる段付貫通孔が形成されるとともに前記大径部の外周壁に外歯を有するギヤを成形するための圧粉成形装置であって、
前記大径部を成形する大径部成形部と、前記小径部を成形する小径部成形部と、前記大径部成形部に設けられて前記外歯を形成する外歯成形部とを有するダイスと、
中空体からなり、第１変位機構の作用下に前記ダイスに対して相対的に変位する第１パンチと、
第２変位機構の作用下に前記第１パンチの中空内部で前記第１パンチに対して相対的に変位する第１コアと、
第３変位機構の作用下に前記ダイスに対して相対的に変位し、前記ダイス、前記第１パンチ及び前記第１コアによって形成されるキャビティに収容された粉末を前記第１パンチとともに加圧する中空の第２パンチと、
第４変位機構の作用下に前記第２パンチの中空内部で前記第２パンチに対して相対的に変位し、前記第１コアに当接して該第１コアを押圧する第２コアと、
を備え、
前記第２コアは、前記第１コアに近接する側に配設され且つ前記小径孔の内壁に内歯を形成する内歯成形部が設けられた小径孔成形部と、該小径孔成形部の軸線方向に連なり、該小径孔成形部に比して大径な大径孔成形部とを有し、
前記小径孔成形部と前記大径孔成形部とで前記段付貫通孔を形成することを特徴とする。

このような構成を採用することにより、上記したように、小径部と、外歯が設けられた大径部とを備え、且つ、内歯が形成された小径孔と、歯部が形成されていない大径孔とを含む段付貫通孔が形成された異形状のギヤを、１台の圧粉成形装置にて容易に得ることができる。すなわち、小径部を作製するための圧粉成形装置と、大径部を作製するための圧粉成形装置とを個別に用意する必要がない。このため、設備投資を低減することができる。また、小径部と大径部を接合する等の作用が不要となるため、ギヤの生産効率が向上する。

また、小径部を形成するべく機械加工によって一部を研削する必要もない。従って、工程数が低減するとともに、素材を廃棄する必要がないことから歩留まりが向上する。

しかも、この構成では、第１コアと第２コアを互いに密着した状態として粉末内を変位させることが可能である。このため、嵩密度が大きな圧粉成形体を得ることができる。

第２変位機構による第１コアの変位速度と、第４変位機構による第２コアの変位速度とに相違があるとき（作動誤差があるとき）には、粉末内で変位する第１コアと第２コアが離間することがあり得る。この場合、第１コアと第２コアの間に粉末が進入する懸念がある。これを回避するべく、第１コアを、第２コア側に指向して弾発付勢する弾発部材で支持することが好ましい。作動誤差がある場合には、この弾発部材が収縮又は伸長することで該作動誤差が吸収される。すなわち、第１コアと第２コアの当接状態が維持される。しかも、弾発部材により、第１コアと第２コアが当接するときの衝撃が緩和される。

内歯としては、例えば、スプラインを形成することができる。この場合、内歯成形部はスプライン成形部である。

また、第２コアを第１コアに比して大径に設定することが好ましい。第２コアが第１コアに当接して粉末内を変位するとき、大径な第２コアと小径な第１コアとの間に形成される段差が粉末を押圧する。この押圧と、第１パンチと第２パンチによる押圧とが相俟って、粉末が十分に圧縮される。すなわち、嵩密度が一層大きな圧粉成形体が得られる。

本発明においては、ダイス、第１コア、第１パンチで形成されるキャビティで、小径部と、外歯が設けられた大径部とを成形し、且つ、第２コアで、内歯が形成された小径孔と、該小径孔に比して大径な大径孔とを含む段付貫通孔を成形するようにしている。すなわち、本発明によれば、異形状のギヤを、小径部と大径部を個別に作製したり、両部を接合したりすることなく、容易に得ることができる。このため、ギヤの生産効率の向上を図るとともに、設備投資を低減することができる。

また、圧粉成形体の一部を研削する後加工を行う必要もない。従って、材料粉末を廃棄する必要もない。このため、工程数が増加することを回避し得るとともに、ギヤを歩留まりよく得ることができる。

圧粉成形体を焼結して得られた２段ギヤの全体概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る圧粉成形装置の要部概略縦断面図である。 キャビティに金属粉末を収容した状態を示す要部拡大縦断面図である。 下コア（第１コア）を、下パンチ（第１パンチ）及びダイスに対して相対的に下降させ、その上先端を金属粉末から露呈させた状態を示す要部拡大縦断面図である。 下コアに対して上コア（第２コア）を当接させ、当接突き合わせ部を形成した状態を示す要部拡大縦断面図である。 下パンチと上パンチがキャビティ内の材料粉末（金属粉末）への加圧を開始した状態を示す要部拡大縦断面図である。 下コアと上コアの当接突き合わせ部が第１パンチの中空内部に進入した状態を示す要部拡大縦断面図である。 型開きを行って圧粉成形体を取り出した状態を示す要部拡大縦断面図である。

以下、本発明に係るギヤの製造方法につき、それを実施する圧粉成形装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

先ず、圧粉成形体を焼結して得られた焼結製品としての２段ギヤにつき、図１を参照して概略説明する。この２段ギヤ１０は、円筒部１２（小径部）と、該円筒部１２の一端部近傍で直径方向外方に突出したフランジ部１４（大径部）とを有し、２段ギヤ１０の高さ方向（軸線方向）に沿って段付貫通孔１６が形成された中空体からなる。段付貫通孔１６は、内径が小さな小径孔１８と、内径が大きな大径孔２０とからなり、小径孔１８と大径孔２０の内径差によって形成される段部２２を含む。

小径孔１８の内周壁には、内歯としてのスプライン２４が形成されている。スプライン２４は、小径孔１８の軸線方向に沿って直線状に延在する。

その一方で、フランジ部１４には、その外周壁の一部が切り欠かれるようにして、いわゆるドグ歯２６が設けられている。すなわち、２段ギヤ１０は、円筒部１２の小径な小径孔１８に内歯としてのスプライン２４が形成され、且つ円筒部１２に比して大径なフランジ部１４に外歯としてのドグ歯２６が形成された中空体である。スプライン２４の軸線は、ドグ歯２６の軸線よりも長尺に設定されている。

次に、２段ギヤ１０を得るための圧粉成形装置につき、その要部概略縦断面図である図２を参照して説明する。この圧粉成形装置４０は、上下に平行に配設された基盤４２、ダイプレート４４、及び支持盤４６を有する。

基盤４２の略中央には、下パンチ４８を支持するための基台５０が立設される。基台５０は中空体であり、その中空内部には、第１シリンダ５２（第２変位機構）が立設されている。第１シリンダ５２を構成する第１ロッド５４は、上方に指向して前進する一方で下方に指向して後退する。換言すれば、第１ロッド５４は、第１シリンダ５２の付勢に伴って昇降する。

基台５０の天井壁には進退孔５６が形成されており、さらに、該天井壁の上面には、進退孔５６の開口を囲繞する位置に中空の下パンチ４８（第１パンチ）が設けられる。すなわち、下パンチ４８の中空内部は進退孔５６に連なっている。

第１ロッド５４の上先端は、進退孔５６内に進入している。さらに、第１ロッド５４の先端には、弾性部材であるコイルスプリング５８を介して下コア６０（第１コア）が連結される。すなわち、第１ロッド５４が昇降するときには、これと一体的に下コア６０も昇降する。該下コア６０は略円柱形状をなし、下パンチ４８の中空内部に挿入されるとともに、その側周壁に、スプライン２４を成形するための第１スプライン成形部６２が設けられている。

基盤４２には、第１シリンダ５２を囲繞するようにして複数個の第２シリンダ６４（第１変位機構）が設けられる。図２には、その中の２個を示している。第２シリンダ６４を構成する第２ロッド６６は、上方に指向して延在しており、第２シリンダ６４の付勢に伴って昇降する。

前記ダイプレート４４は、第２ロッド６６の先端に支持されている。従って、ダイプレート４４は、第２ロッド６６の進退（昇降）に伴って一体的に昇降する。この昇降により、下パンチ４８がダイプレート４４に対して相対的に昇降する。すなわち、例えば、第２ロッド６６が前進してダイプレート４４が上昇したときには下パンチ４８が相対的に下降し、一方、第２ロッド６６が後退してダイプレート４４が下降したときには下パンチ４８が相対的に上昇する。

なお、ダイプレート４４の略中央には、その厚み方向に沿って貫挿孔６８が形成されている。ダイプレート４４が昇降するとき、下パンチ４８は貫挿孔６８に挿入されるか、又は離脱することが可能である。

ダイプレート４４の上面の略中心には、大円柱体と小円柱体が連なったような形状をなすダイス７０が設けられている。ダイス７０の内部下方には内径が小さな円筒部成形部７２（小径部成形部）が中空円柱状に形成され、内部上方には、円筒部成形部７２よりも内径が大きなフランジ部成形部７４（大径部成形部）が中空円柱状に形成されている。勿論、円筒部成形部７２とフランジ部成形部７４は互いに連なっている。また、フランジ部成形部７４の内壁には、ドグ歯２６を成形するためのドグ歯成形部７６（外歯成形部）が刻設される。ドグ歯成形部７６の高さは、フランジ部成形部７４に比して僅かに小さく設定されている。

円筒部成形部７２は、ダイス７０の下面側で開口するとともに貫挿孔６８に連なる。貫挿孔６８内に進入して開口の近傍に位置した下パンチ４８の上面と、下パンチ４８の中空内部からダイス７０内に進入した下コア６０と、ダイス７０の円筒部成形部７２及びフランジ部成形部７４とにより、キャビティ７８（図３参照）が形成される。

ダイプレート４４には、ダイス７０を囲繞する位置に複数個の第３シリンダ８０（第３変位機構）が設けられる。図２には、その中の２個を示している。第３シリンダ８０を構成する第３ロッド８２は上方に指向して延在しており、その先端は、前記支持盤４６を支持している。従って、該支持盤４６は、第３ロッド８２の進退（昇降）に伴って一体的に昇降する。

支持盤４６の略中央からは、上パンチ８４（第２パンチ）を支持するための台座９０が垂下するように設けられる。上パンチ８４は、ダイス７０に対向するとともに、支持盤４６が昇降する際に該支持盤４６及び台座９０と一体的に昇降する。また、上パンチ８４の下先端面には、環状凹部９２が形成されている。

台座９０及び上パンチ８４は中空体であり、台座９０の中空内部には、支持盤４６に支持された第４シリンダ９４（第４変位機構）が配置されている。第４シリンダ９４を構成する第４ロッド９６は、第４シリンダ９４の付勢に伴い、下方に指向して前進する一方で上方に指向して後退することで昇降する。この昇降により、第４ロッド９６の先端に支持された上コア９８（第２コア）が、上パンチ８４の中空内部で昇降する。

第４ロッド９６の先端は、上記したように上コア９８を支持している。該上コア９８は、小径な小径孔成形部１００と、該小径孔成形部１００に比して僅かに大径な大径孔成形部１０２とを有する。小径孔成形部１００は下コア６０に近接する側に配設され、且つ大径孔成形部１０２は小径孔成形部１００の軸線方向に連なる。後述するように、小径孔成形部１００によって小径孔１８が成形され、且つ大径孔成形部１０２によって大径孔２０が成形される。また、小径孔成形部１００と大径孔成形部１０２との直径差に基づき、両成形部１００、１０２の境界に、段部２２を成形する段部成形部１０４が設けられる。

小径孔成形部１００の側周壁には、スプライン２４を成形するための第２スプライン成形部１０６が設けられている。また、小径孔成形部１００の直径Ｄ２は、下コア６０の直径Ｄ１に比して僅かに大きく設定されている。なお、図２〜図８では、小径孔成形部１００の直径Ｄ２と下コア６０の直径Ｄ１に差があることを明確にするべく径差を誇張して示しているが、実際の径差は上記したように僅かである。また、小径孔成形部１００の直径Ｄ２が、大径孔成形部１０２の直径よりも小さいことは勿論である。すなわち、上コア９８（小径孔成形部１００及び大径孔成形部１０２）は、下コア６０よりも僅かに大径である。

本実施の形態に係る圧粉成形装置４０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、ギヤの製造方法との関係で説明する。

２段ギヤ１０を得るには、先ず、粉末収容工程を行う。このため、必要に応じて第１シリンダ５２及び第２シリンダ６４を付勢し、図３に示すように、下パンチ４８を貫挿孔６８内に進入させてその上面を開口の近傍に位置させるとともに、下コア６０を下パンチ４８の中空内部からダイス７０内に進入させてキャビティ７８を形成する。下コア６０は、円筒部成形部７２からフランジ部成形部７４にわたって延在する。

その後、図示しないフィーダから、金属（鋼材等）粉末Ｐをキャビティ７８に供給する。これにより、図３に示すキャビティ７８が金属粉末Ｐで充填される。この際、キャビティ７８内の金属粉末Ｐの上面は、ダイス７０の上面に対して略面一である。

金属粉末Ｐをキャビティ７８に収容した後、第２シリンダ６４を付勢し、第２ロッド６６を若干上昇させることでダイプレート４４を若干上昇させる。この際、第１ロッド５４も若干上昇し、下コア６０の上面と、ダイプレート４４上のダイス７０の上面が略面一となる。従って、下コア６０は、キャビティ７８を形成したときの位置を保つ。このため、図４に示すように、下パンチ４８がダイス７０及び下コア６０に対して相対的に下降する。換言すれば、下パンチ４８は、ダイス７０及び下コア６０から離間する方向に相対移動する。

その結果として、金属粉末Ｐの上面が、ダイス７０及び下コア６０の上面よりも若干低い位置となる。すなわち、下コア６０の上先端が金属粉末Ｐから若干露呈する。また、金属粉末Ｐがキャビティ７８の所定箇所、例えば、末端まで到達する。この場合、欠損が回避された圧粉成形体Ｆが得られる。

この状態で、次に、段付貫通孔成形工程及び加圧工程を行う。すなわち、第４シリンダ９４を付勢して第４ロッド９６を下降させることで、上コア９８をキャビティ７８側に指向して下降させる。下降した上コア９８の下面は、図５に示すように、金属粉末Ｐから露呈した下コア６０の上面に当接して当接突き合わせ部を形成する。このようにして金属粉末Ｐから露呈した位置で下コア６０と上コア９８を当接させることにより、下コア６０と上コア９８の間に金属粉末Ｐが噛み込むことを防止することができる。

上記したように、上コア９８は、下コア６０に比して僅かに大径に設定されている。このため、キャビティ７８を予め形成していた下コア６０に、僅かに大径に設定された上コア９８が、下コア６０の上面に当接して下降するので、上コア９８が金属粉末Ｐを圧縮するように作用する。その結果、金属粉末Ｐへの加圧が効果的になされる。また、当接の際には、第１ロッド５４と下コア６０との間に配設されたコイルスプリング５８が衝撃を緩和する。この衝撃緩和により、第１ロッド５４や第１シリンダ５２、及び第４ロッド９６や第４シリンダ９４が保護される。

下コア６０と上コア９８が当接した後、上コア９８の下降が継続されるとともに、第１シリンダ５２が付勢されて第１ロッド５４の下降が開始することで下コア６０も下降し始める。すなわち、下コア６０と上コア９８の双方が下降する。

ここで、第１ロッド５４と第４ロッド９６は同一の下降速度で下降することが理想的であるが、作動誤差等に起因して互いの下降速度に誤差（いわゆる指令値の振れ幅）が生じる可能性がある。例えば、第１ロッド５４の下降速度に比して第４ロッド９６の下降速度が大きいことがあり得る。

このような場合においては、第１ロッド５４と下コア６０との間に配設されたコイルスプリング５８が圧縮される。この圧縮により、下降速度の誤差が吸収される。従って、下コア６０と上コア９８が同期して下降すること、すなわち、当接突き合わせ部が形成されて互いが密着した状態を保つことが可能となる。

上記とは逆に、第１ロッド５４の下降速度に比して第３ロッド８２の下降速度が小さいことも想定される。この場合、コイルスプリング５８が伸長することで下降速度の誤差が吸収される。すなわち、この状況下においても、下コア６０と上コア９８を同期下降させて互いが密着した状態を維持することが可能である。

以上のように、下コア６０をコイルスプリング５８で支持したことにより、下コア６０と上コア９８との当接時の衝撃を緩和し得るとともに、下コア６０と上コア９８を、互いが密着した状態で同期下降させることが可能となる。従って、上コア９８で下コア６０を押圧し、これにより上コア９８の下降駆動力を下コア６０に伝達することができる。また、下コア６０と上コア９８との間に金属粉末Ｐが噛み込まれることが回避される。

この同期下降を行いながら、加圧工程を実施する。具体的には、第２シリンダ６４を付勢して第２ロッド６６を下降させる。この下降に伴い、ダイプレート４４が一体的に下降する。その結果、図６に示すように、下パンチ４８がダイス７０に対して相対的に上昇して円筒部成形部７２内に進入する。

第２ロッド６６の下降と同時に、第３シリンダ８０を付勢して第３ロッド８２を下降させる。この下降に伴って、支持盤４６、台座９０及び上パンチ８４が一体的に下降する。その結果、図７に示すように上パンチ８４がダイス７０に対して接近し、フランジ部成形部７４内に進入する。

以上の動作がなされることにより、キャビティ７８内の金属粉末Ｐが下パンチ４８と上パンチ８４から押圧力を受ける。すなわち、金属粉末Ｐが加圧される。

このようにして加圧がなされている間も、下コア６０と上コア９８の同期下降が継続される。この同期下降により、下コア６０に形成された第１スプライン成形部６２と、上コア９８に形成された第２スプライン成形部１０６とが、金属粉末Ｐの、成形体となったときに小径孔１８となる部位の内壁に摺接する。この摺接に伴い、その内壁にスプライン２４が成形された小径孔１８が得られる。

上パンチ８４と下パンチ４８による加圧と同時に上コア９８が所定の位置まで下降し、大径孔成形部１０２が金属粉末Ｐ内に進入する。この進入により、小径孔１８の軸線方向に連なる大径孔２０が成形される。また、小径孔成形部１００と大径孔成形部１０２の境界に位置し、小径孔成形部１００に比して大径な段部成形部１０４が、下コア６０及び上コア９８の下降が停止されるまで金属粉末Ｐを押圧する。すなわち、大径孔成形部１０２が金属粉末Ｐ内に進入する際、金属粉末Ｐは、下パンチ４８と段部成形部１０４の間でも押圧力を受ける。

この押圧と、下パンチ４８と上パンチ８４による押圧と、上コア９８と下コア６０との径差による押圧とが相俟って金属粉末Ｐが十分に圧縮され、圧粉成形体Ｆが高嵩密度のものとして得られる。圧粉成形体Ｆの形状は２段ギヤ１０の形状に略対応しており、大規模な後加工は不要である。

下コア６０と上コア９８の同期下降は、これら下コア６０と上コア９８の当接突き合わせ部が下パンチ４８の中空内部に進入した後に終了することが好ましい。これにより、下コア６０と上コア９８（小径孔成形部１００）との間に形成される段差の形状が、圧粉成形体Ｆの段付貫通孔１６の内壁に転写されることを回避することができるからである。

圧粉成形体Ｆは、図１及び図８に示すように、円筒部成形部７２と環状凹部９２で成形された円筒部１２と、フランジ部成形部７４で成形されたフランジ部１４とを有する。また、フランジ部１４の側周壁には、ドグ歯成形部７６によってドグ歯２６が成形される。さらに、小径孔成形部１００、段部成形部１０４、大径孔成形部１０２によって、小径孔１８、大径孔２０及び段部２２を含む段付貫通孔１６が成形される。すなわち、本実施の形態によれば、ドグ歯２６を有するフランジ部１４（大径部）が円筒部１２（小径部）から突出し、しかも、中空内部に、スプライン２４が形成された小径孔１８と、歯部が形成されていない大径孔２０とを含む段付貫通孔１６が形成された異形状の２段ギヤ１０を、１台の圧粉成形装置４０で作製することができる。

従って、例えば、円筒部１２とフランジ部１４を別個の圧粉成形装置４０で作製したり、その後に該円筒部１２と該フランジ部１４を接合したりする必要がない。このため、設備投資が高騰することを回避することができるとともに、２段ギヤ１０の生産効率の向上を図ることが可能となる。

また、等径の半製品を作製し、その後に円筒部１２を形成するべく機械加工を行う必要もない。このため、２段ギヤ１０を得るまでの工程数が増加することを回避することができる。また、半製品の一部を除去する必要もないので、半製品の元である金属粉末Ｐが無駄となることもない。すなわち、歩留まりが向上する。

最後に、型開きがなされることにより、図８に示すように圧粉成形体Ｆがキャビティ７８から取り出される。この圧粉成形体Ｆに所定の後加工を行い、さらに、焼結を施すことにより、焼結製品としての２段ギヤ１０が得られるに至る。圧粉成形体Ｆとして高嵩密度のものが得られているので、２段ギヤ１０は優れた強度を示す。

得られた２段ギヤ１０は、図示しない回転軸に形成された歯部がスプライン２４に噛合されるとともに、図示しない別のギヤの歯部がドグ歯２６に噛合され、例えば、回転駆動力伝達機構を構成する。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、ダイプレート４４を昇降させることに代替し、下パンチ４８を昇降させるようにしてもよいことは勿論である。

１０…２段ギヤ １２…円筒部
１４…フランジ部 １６…段付貫通孔
１８…小径孔 ２０…大径孔
２２…段部 ２４…スプライン
２６…ドグ歯 ４０…圧粉成形装置
４２…基盤 ４４…ダイプレート
４６…支持盤 ４８…下パンチ
５２…第１シリンダ ５４…第１ロッド
５８…コイルスプリング ６０…下コア
６２…第１スプライン成形部 ６４…第２シリンダ
６６…第２ロッド ７０…ダイス
７２…円筒部成形部 ７４…フランジ部成形部
７６…ドグ歯成形部 ７８…キャビティ
８０…第３シリンダ ８２…第３ロッド
９４…第４シリンダ ９６…第４ロッド
１００…小径孔成形部 １０２…大径孔成形部
１０４…段部成形部 １０６…第２スプライン成形部
Ｆ…圧粉成形体 Ｐ…金属粉末

Claims (7)

1. 外側に大径部と小径部を有し、前記大径部及び前記小径部の内側に小径孔と大径孔からなる段付貫通孔が形成されるとともに前記大径部の外周壁に外歯を有するギヤを圧粉成形によって得るギヤの製造方法であって、
   大径部成形部及び小径部成形部が形成されたダイスと、中空の第１パンチと、前記第１パンチの中空内部を変位する第１コアとで形成されるキャビティに粉末を収容する粉末収容工程と、
   第２パンチの中空内部に配設され、且つ前記第１コアに近接する側に臨む小径孔成形部と、該小径孔成形部の軸線方向に連なり、該小径孔成形部に比して大径な大径孔成形部とを有する第２コアを、前記第１コアに当接させた状態で該第１コアとともに前記粉末内を変位させる段付貫通孔形成工程と、
   前記段付貫通孔形成工程と同時に行われ、前記第２パンチを前記キャビティ側に指向して変位させ、前記第１パンチと前記第２パンチで前記粉末を加圧することで、前記大径部成形部により成形された大径部と、前記小径部成形部により成形された小径部とを備える圧粉成形体を得る加圧工程と、
   を有し、
   前記段付貫通孔形成工程において、前記第２コアの前記小径孔成形部に設けられた内歯成形部で前記小径孔の内壁に内歯を形成するとともに、該小径孔成形部と前記大径孔成形部とで段付貫通孔を形成し、
   且つ前記大径部成形部に設けられた外歯成形部により、前記大径部の外周壁に前記外歯を成形することを特徴とするギヤの製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法において、前記段付貫通孔形成工程の終了時、前記第１コアと前記第２コアの当接突き合わせ部を、前記第１パンチの中空内部に進入させることを特徴とするギヤの製造方法。
3. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記粉末収容工程の後、前記段付貫通孔形成工程及び前記加圧工程を行う前に、前記ダイス及び前記第１コアに対して前記第１パンチを前記キャビティから離間する方向に相対的に変位させることを特徴とするギヤの製造方法。
4. 外側に大径部と小径部を有し、前記大径部及び前記小径部の内側に小径孔と大径孔からなる段付貫通孔が形成されるとともに前記大径部の外周壁に外歯を有するギヤを成形するための圧粉成形装置であって、
   前記大径部を成形する大径部成形部と、前記小径部を成形する小径部成形部と、前記大径部成形部に設けられて前記外歯を形成する外歯成形部とを有するダイスと、
   中空体からなり、第１変位機構の作用下に前記ダイスに対して相対的に変位する第１パンチと、
   第２変位機構の作用下に前記第１パンチの中空内部で前記第１パンチに対して相対的に変位する第１コアと、
   第３変位機構の作用下に前記ダイスに対して相対的に変位し、前記ダイス、前記第１パンチ及び前記第１コアによって形成されるキャビティに収容された粉末を前記第１パンチとともに加圧する中空の第２パンチと、
   第４変位機構の作用下に前記第２パンチの中空内部で前記第２パンチに対して相対的に変位し、前記第１コアに当接して該第１コアを押圧する第２コアと、
   を備え、
   前記第２コアは、前記第１コアに近接する側に配設され且つ前記小径孔の内壁に内歯を形成する内歯成形部が設けられた小径孔成形部と、該小径孔成形部の軸線方向に連なり、該小径孔成形部に比して大径な大径孔成形部とを有し、
   前記小径孔成形部と前記大径孔成形部とで前記段付貫通孔を形成することを特徴とする圧粉成形装置。
5. 請求項４記載の圧粉成形装置において、前記第１コアが、該第１コアを前記第２コア側に指向して弾発付勢する弾発部材に支持されていることを特徴とする圧粉成形装置。
6. 請求項４又は５記載の圧粉成形装置において、前記内歯成形部がスプライン成形部であることを特徴とする圧粉成形装置。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の圧粉成形装置において、前記第２コアが前記第１コアに比して大径であることを特徴とする圧粉成形装置。

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