JPH0673409A - 焼結金属による多段ヘリカルギヤの製造法 - Google Patents

焼結金属による多段ヘリカルギヤの製造法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複合ヘリカルギヤを焼結合金で簡易且つ低コ
ストに製造する。 【構成】 粉末金属を、内面に傾斜歯列を配設した外型
と上下パンチの間に装入し、前記傾斜歯列に係合した上
下パンチまたはそれらパンチの何れかと同軸に設けられ
た内側パンチを圧下して圧粉成形するにときに、上記傾
斜歯列に係合して圧下時に回動せしめられるパンチまた
は外型の回動作用を流体圧操作機構により助勢する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燒結金属による多段ヘリ
カルギヤの製造法に係り、燒結金属による複合ヘリカル
ギヤを簡易且つ低コストに得ることのできる好ましい製
造方法を提供しようとするものである。
【0002】複合ヘリカルギヤはコンパクトな構成によ
り効率的な回転力伝達その他の作動を得しめる部材とし
て従来から種々に利用され、又その製造に関しても種々
の提案がなされているが、量産的且つ低コストに得る手
法としては樹脂成形または圧粉成形燒結金属体によるこ
とが普通であり、特に強度や耐熱性の要求される利用条
件下においては密実な金属材を切削して成形したもの、
あるいは燒結金属によることが不可欠となっている。
【0003】ところで、この密実な金属材を切削成形し
たものは著しく工数がかかって高価であり、燒結金属に
よって上記のような多段ヘリカルギヤを得ることについ
ては特公昭49−12225号公報などによる提案がな
され、即ち圧粉成形に当って外型に形成された傾斜雌螺
条に対して上下パンチを係合して圧下成形するに当って
外型または上下パンチの何れかをラックピニオンなどを
利用し強制的に回動させるもので、同様のことは別に溝
カムなどを利用して強制的に回動させることが提案され
ている。
【0004】一方それらの提案にも拘わらず、一体成形
された燒結金属複合ギヤが存在しないことから図6に示
すように大径ギヤ部体21と小径ギヤ部体22とを別体
成形したものを嵌合し、その嵌合境界部に接合ピン23
を複数本打込んで一体状に組付けることが行われてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】強度および耐熱性の要
求される条件下において不可欠的である燒結金属多段ヘ
リカルギヤの製造設備として従来発表されているものは
機構的に強制回転力をパンチまたは外型に与えて圧粉成
形しようとするもので図示ないし理論的には理解し得る
としても実際の作動上においては各部に相当の無理が残
り、充分な圧粉成形を得難く、又機構の損耗なども著し
い。
【0006】また成形すべき製品の寸法、形状毎にカム
などの角度合わせ治具を準備することが必要で、治具と
金型との間にねじれ角その他に相異があると回転抵抗を
生じ円滑な作動が得られず、従って多くの治具を必要と
し、その保管、管理が煩雑となると共に多品種を低コス
トに生産することができず、装置が大型化すると共に操
業コストも嵩む不利がある。
【0007】このようなことから実際に製品化されてい
る図6に示すようなものにおいては各別に圧粉成形、燒
結してから嵌合させ、接合ピンを打込むという多段工程
とならざるを得ず、燒結合金製造技術の有している量産
性、低コスト性などのメリットは甚だしく低減される。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
実情に鑑み検討を重ねて創案されたものであって、充分
な圧粉成形組織による強度と傾斜歯列角度を得しめなが
ら一体成形、量産方式によるメリットを充分に具備した
多段ヘリカルギヤを提供するものであって、以下の如く
である。
【0009】(1)圧粉成形すべき粉末金属を内面に傾
斜歯列の配設された外型と上下パンチ間に装入し、前記
傾斜歯列に係合した上下パンチまたはそれらパンチの何
れかと同軸に設けられた内側パンチを圧下して圧粉成形
するに当り、上記傾斜歯列に係合して圧下時に回動せし
められるパンチまたは外型の回動作用を流体圧操作機構
で助勢することを特徴とした燒結金属による多段ヘリカ
ルギヤの製造法。
【0010】(2)外型の傾斜歯列に係合し圧下時に回
動せしめられるパンチまたは外型の回動作用を助勢する
流体圧操作機構の作動過程を圧下のための補助過程と所
定密度を得るための圧下操作過程となし、補助過程にお
ける流体圧操作機構の操作力を所定密度を得るための圧
下操作過程における操作力より低減することを特徴とし
た前記(1)項に記載の燒結金属による多段ヘリカルギ
ヤの製造法。
【0011】(3)補助過程における流体圧操作機構の
操作力を気体圧によって得しめ、所定密度を得るための
圧下操作過程における操作力を液体圧によって得しめる
ことを特徴とした前記(2)項に記載の燒結金属による
多段ヘリカルギヤの製造法。
【0012】
【作用】圧粉成形すべき粉末金属を内面に傾斜歯列の配
設された外型と上下パンチ間に装入し、前記傾斜歯列に
係合した上下パンチまたはそれらパンチの何れかと同軸
に設けられた内側パンチを圧下して圧粉成形するに当
り、上記傾斜歯列に係合して圧下時に回動せしめられる
パンチまたは外型の回動作用を流体圧操作機構で助勢す
ることにより圧粉成形に当って係合部に発生する摩擦抵
抗を大幅に縮減し機構的無理が殆んどないこととなって
円滑な成形操作を実現し量産性を確保した製造を図らし
める。
【0013】前記のように流体圧操作機構で助勢するこ
とにより圧粉成形が的確に行われ、従って傾斜歯列を周
面において多段に形成し、前記傾斜歯列の少くとも一部
の軸線に対する傾斜角が15°以上であって、しかも気
孔率が18%以下とされたような圧粉成形体を平易に成
形せしめ、ヘリカルギヤとしての作動伝達特性を有効に
保持し、しかも強度性を確保する。気孔率としては好ま
しくは15%以下で、またその下限としては5%程度と
することができる。
【0014】前記したような部体を一体成形することに
より重複した圧粉成形、燒結工程およびその後の結合工
程を必要とせず、生産性を高めて低コスト性を充分に得
しめる。傾斜角の上限は45°程度である。
【0015】前記したような流体操作機構によるパンチ
または外型の回動作用助勢については、圧下のための補
助過程と、所定密度を得るための圧下操作過程となし、
補助過程における操作力を圧下操作過程における操作力
より低減することにより補助過程において流体操作機構
による過大な作用力を受けることを防止しエネルギー的
ロスをなからしめると共に機構的損耗を防止する。
【0016】前記補助過程の操作力は圧下操作過程にお
ける操作力に対し一般的に2分の1〜10分の1程度で
あり、本発明方法を実施するための流体操作機構設備は
カム機構などの連結接合した機械的構成を採用したもの
に比し簡易コンパクト化されるのでその設備自体を作動
するための操作力は比較的軽微となり、圧粉成形を仕上
げるための操作力の5分の1以下、特に10分の1でも
よい。流体操作機構としては一般的に空気圧を用いた操
作機構を採用することが好ましいが、特に大型ヘリカル
ギヤの成型時においては前記圧下操作過程において油圧
その他の液圧操作機構を採用することができる。
【0017】補助過程における流体圧操作機構の操作力
を気体圧によって得しめることにより圧力変動を気体体
積の変動によって吸収して平滑な作動を得しめ、一方所
定密度を得るための圧下操作過程を液体圧によって得し
めることにより体積変化のない強力な圧下による圧粉成
形作用として得しめて目的の密度を適切に形成せしめ
る。
【0018】
【実施例】上記したような本発明によるものの具体的な
実施態様を添付図面に示すものについて説明すると、本
発明によって得られる複合ヘリカルギヤの1例は図1に
示す如くであって、歯列15が軸線に対し傾斜し20°
程度の角度を採る如く形成した大径部1aと同じく歯列
14が反対方向に傾斜して形成された小径部1bとを鉄
系燒結金属により一体成形された。該燒結金属における
気孔率は6.1%であって密実な金属体から削り出して得
られたギヤに準ずる強度を有しているものであった。
【0019】前記した図1のものは大径部1aと小径部
1bとが同一傾斜角の歯列14,15を対称的に採った
場合であるが、本発明によるものはまた傾斜角の程度を
異らしめて図2に示すようなヘリカル複合ギヤとなし、
あるいは図3に示すように各段の厚さ(ギヤ幅)が相当
に異ったヘリカルギヤとして実施することができる。場
合によっては大径部1aと小径部1bの何れか一方が軸
線に対し傾斜角を採らないものであってもよい。
【0020】気孔率については9%以下で、しかも歯列
の何れかが軸線に対して採る傾斜角が15°以上のヘリ
カルギヤが一体成型によって得られることによりヘリカ
ルギヤの効率を高め、強度的にも優れた製品を簡易且つ
低コストに得しめる。
【0021】本発明においては、上記のようなヘリカル
ギヤを製造するに当って、目的の歯列を形成すべき雌歯
列型面をもった外型に対し、上下パンチあるいはそれら
上下パンチの何れか一方または双方に内挿された内側パ
ンチないしコアを用い、これらのパンチにおける外周面
に形成された歯列を上記した外型の内側に形成された雌
歯列型面に係合させて回転降下または回転上昇せしめて
圧粉成形することは従来一般のものと同様である。
【0022】然して上記のように圧粉成形するに当って
上下パンチまたは外型の何れかが、その雌歯列型面とそ
れに対する雄歯列が係合して圧粉成形するためにそれら
係合歯列部体の何れか一方または双方が回動することと
なり、この回動力はパンチまたは外型の圧下ないし上昇
によって自動的に得られるのに対し、本発明ではそうし
たパンチまたは外型に対し流体圧を用いた操作シリンダ
ー力を作用させて該回転力を助勢するものである。
【0023】つまり雌歯列と雄歯列の係合条件下におけ
る圧粉(圧下または上昇)によって自動的に発生する回
転作用力を優先的ないし自然的に発生させ、前記流体操
作シリンダーによって該回転作用時に係合部体(パンチ
と外型など)の間に作用する摩擦の低減化のみを図るも
のであり、このようにして圧粉時の係合部体間摩擦低減
化を図ることにより圧粉作用力を効率的に得しめ、また
摩擦を低減して圧下し、従って強制的に回動しながら圧
下することによる機構的な無理を解消して円滑な圧粉成
形を行わしめる。
【0024】具体的な態様としては図4に示す如くであ
って、外型11に圧粉すべき金属粉末(適宜に固形潤滑
材などを配合)を装入し、上下のパンチ12,13を圧
下または上昇させて前記のような雌歯列と雄歯列の係合
条件下で圧粉成形する際に、外型11の外側に形成され
た歯列19に係合したラック16を流体シリンダー1
7,18によって移動操作し、外型11の回転を助勢す
る。場合によっては図5に示すように外型11に操作シ
リンダー17または18のピストンを連結し、固定部に
基端または中間を枢支された操作シリンダー17の軸方
向をピストンの伸縮に従って連続的に変化させて外型1
1の回動を補助する。回転角度は何れにしても係合した
雄雌歯列における傾斜角度による円周上の角度範囲の3
倍前後であるから容易に得られる。
【0025】図示のものは外型11に対して流体操作シ
リンダー17または18の操作を加えるようにしている
が、場合によってはパンチ12または13に加えるよう
にしてよく、又外型11と各パンチ12または13の双
方に作用せしめることができ、このように双方に作用さ
せるときは外型11に対する回転方向と各パンチに対す
る回転方向とは反対方向となる。
【0026】なお前記したような操作シリンダー17,
18に対する流体の供給ないし排出系においてはバルブ
などの流体作用力制御手段が設けられ、操作シリンダー
17,18に供給される流体圧および量の何れか一方ま
たは双方を調整し、作用力を調整する。即ちこのような
調整によって成形すべき製品の寸法、形状ないし密度に
即応した作動条件を特別なカム類その他の治具などを必
要とせず簡易に形成する。
【0027】何れにしても流体操作シリンダーによる回
動力は補助的であって、圧粉成形機の作動または外型や
パンチの上下方向位置を検出して連動的に作動せしめ、
操作シリンダー17または18における作用力を制御し
て操作シリンダー17または18によって積極的に回動
させることがないようにし、外型とパンチ間の圧粉成形
時に得られるそれらの部体間における摩擦抵抗の解消、
低減する範囲の作用力とする。
【0028】具体的に前記した図1の複合ヘリカルギヤ
として大径部(1a)の径が37mmで、小径部(1b)
の径が23mmであり、その厚さ(高さ)が夫々6.5mmで
あって歯列の軸線に対する傾斜角が24°のものを鉄系
金属粉末によって圧粉成形するに当り、59gの金属粉
末を外型内に装入し、上パンチによって圧粉成形してか
ら下パンチによる各4〜7t/cm2 の圧下力で圧粉成形
をなす際に外型に対して操作シリンダーにより軽度の作
用力を与えることにより回動操作した。
【0029】なお前記操作シリンダーによる作用力につ
いては圧粉成形に先行して行われるパンチや型の移動過
程においても補助的ないし助成的に作用力を与えること
が好ましく、このような圧粉成形以外の移動過程におけ
る作用力と圧粉成形時の作用力とは1:10程度の範囲
で適宜に選ばれ、前記製造例の場合においては上記補強
過程において2.0kg/cm2 、圧粉成形時には5.0kg/cm
2 に切換えて成形し、円滑に操業することができた。ま
たこの作用力については前記したような作用力調整手段
により補助過程において1〜5kg/cm2 、圧粉成形時に
おいては2〜10kg/cm2 の範囲で比例的に変化せしめ
て検討したが、何れの場合も適切な製品を得ることがで
きた。
【0030】得られた製品における気孔率は12%前後
(10〜13%)で均一な圧粉成形体を毎分8〜10個
程度で量産することができ、一体成形体であることから
そのまま製品として使用され、引張程度は40 kgf/mm
2 であって強度的に優れた製品であることが確認され
た。
【0031】なお本発明者等は前記したような複合ヘリ
カルギヤを黄銅系および青銅系粉末金属により製造する
ことについても実施したが上記したところと同様の手法
により気孔率15〜18vol.%程度のものとして同様に
量産し得ることが確認された。
【0032】
【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
気孔率が低くて強度的に優れた圧粉成形一体複合ヘリカ
ルギヤを提供し、又その好ましい製造法を得しめて量産
的且つ低コストに利用面で優れた製品を提供し得るもの
であるから工業的にその効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多段ヘリカルギヤの1例について
の部分切欠斜面図である。
【図2】その別の例についての部分切欠斜面図である。
【図3】更に別の例による部分切欠斜面図である。
【図4】本発明による外型の回動助勢方法を示した斜面
図である。
【図5】その別の例を示した図4と同様な斜面図であ
る。
【図6】従来技術による多段ヘリカルギヤの図1と同様
な部分切欠斜面図である。
【符号の説明】
1 多段ヘリカルギヤ 1a その大径部 1b その小径部 11 外型 12 上パンチ 13 下パンチ 14 歯列 15 歯列 16 ラック 17 流体シリンダー 18 流体シリンダー 21 大径ギヤ部体 22 小径ギヤ部体 23 接合ピン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧粉成形すべき粉末金属を内面に傾斜歯
    列の配設された外型と上下パンチ間に装入し、前記傾斜
    歯列に係合した上下パンチまたはそれらパンチの何れか
    と同軸に設けられた内側パンチを圧下して圧粉成形する
    に当り、上記傾斜歯列に係合して圧下時に回動せしめら
    れるパンチまたは外型の回動作用を流体圧操作機構によ
    り助勢することを特徴とした燒結金属による多段ヘリカ
    ルギヤの製造法。
  2. 【請求項2】 外型の傾斜歯列に係合し圧下時に回動せ
    しめられるパンチまたは外型の回動作用を助勢する流体
    圧操作機構の作動過程を圧下のための補助過程と所定密
    度を得るための圧下操作過程となし、補助過程における
    流体圧操作機構の操作力を所定密度を得るための圧下操
    作過程における操作力より低減することを特徴とした請
    求項1に記載の燒結金属による多段ヘリカルギヤの製造
    法。
  3. 【請求項3】 補助過程における流体圧操作機構の操作
    力を気体圧によって得しめ、所定密度を得るための圧下
    操作過程における操作力を液体圧によって得しめること
    を特徴とした請求項2に記載の燒結金属による多段ヘリ
    カルギヤの製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005271001A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Mitsubishi Materials Techno Corp 粉末成形プレス装置
EP1852247A2 (de) * 2006-05-02 2007-11-07 Fette GmbH Presse zur Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial

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