WO2006090516A1 - ポンプロータ - Google Patents

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WO2006090516A1
WO2006090516A1 PCT/JP2005/020803 JP2005020803W WO2006090516A1 WO 2006090516 A1 WO2006090516 A1 WO 2006090516A1 JP 2005020803 W JP2005020803 W JP 2005020803W WO 2006090516 A1 WO2006090516 A1 WO 2006090516A1
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WO
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pump rotor
rotors
fluid
pump
less
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PCT/JP2005/020803
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katsuaki Hosono
Original Assignee
Mitsubishi Materials Pmg Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP05806300.9A priority patent/EP1852611B1/en
Priority to BRPI0520035-0A priority patent/BRPI0520035A2/pt
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084Toothed wheels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005Control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00Manufacture
    • F04C2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F04C2230/22Manufacture essentially without removing material by sintering
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0469Other heavy metals
    • F05C2201/0475Copper or alloys thereof

Definitions

  • the present invention relates to a pump rotor used in an internal gear pump that sucks and discharges fluid by changing the volume of a cell formed between tooth surfaces of an inner pump rotor and an outer pump rotor.
  • the internal gear pump has an inner pump rotor with external teeth formed thereon, an outer pump rotor with internal teeth that mesh with the external teeth, a suction port through which fluid is sucked, and fluid is discharged. And a casing formed with a discharge port that conveys the fluid by sucking and discharging the fluid due to the volume change of the cell formed between the tooth surfaces of the rotors when the rotors rotate together. It is configured.
  • the two rotors are configured to squeeze and rotate while the inner surfaces of the casing, both end surfaces of the rotors in the rotation axis direction and the outer peripheral surface of the outer pump rotor are in sliding contact with each other.
  • such an inscribed gear pump is generally disposed between a supply destination (for example, a cylinder head) of a fluid (for example, a lubricating oil) and an oil pan in which the fluid is stored.
  • the tangential gear pump is configured to communicate with the oil pan through a strainer. Then, when the inscribed gear pump is driven, the fluid in the strainer force oil pan is supplied to the inside of the inscribed gear pump, and the fluid is sucked by the change in the volume of the cell as described above. By discharging, fluid is supplied to the cylinder head and the like.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-343985
  • the present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a pump rotor having improved seizure resistance. Means for solving the problem
  • a pump rotor of the present invention includes an inner one-side pump rotor in which external teeth are formed, and an outer-side pump rotor in which internal teeth that mesh with the external teeth are formed.
  • the present invention at the time of driving the internal gear pump, at least the outer peripheral surface of the outer pump rotor and the both end surfaces orthogonal to the rotation shafts of the two rotors are in sliding contact with the inner surface of the casing.
  • a part of the fluid can be held in a minute hole opened in the cut surface, and so to speak, a part of the fluid can be infiltrated into the outer peripheral surface and the surface layer portions of both end surfaces. Therefore, when this inscribed gear pump is stopped and then restarted, a part of the fluid is separated from the inner surface of the casing, the outer peripheral surface of the outer pump rotor, and the both end surfaces of the two rotors. Therefore, the seizure resistance of the pump rotor can be improved.
  • the compressive force is also formed by a pump rotor force Fe-Cu-C-based sintered material with a density of 6.6 gZcm 3 or more and 7. lgZcm 3 or less. It becomes possible to secure the necessary minimum pressure strength.
  • the pump rotor is formed by forming a green compact, firing it, and then applying sizing. The rotor is made of the material and density described above. It is possible to prevent the chamfering amount of the ridge line portion from being increased by crushing the intersecting ridge line portion between the both end surfaces and the tooth surface of the pump rotor at the time of the saizinkae.
  • the cell partitioned by the tooth surface and the inner surface of the casing can be provided with high liquid tightness.
  • the intersecting ridge line portion between the both end surfaces and the tooth surface has an amount of rise from the end surface in the rotational axis direction of not more than 0. Olmm and is directed from the tooth surface in the radial direction. It is desirable that the amount of protrusion is 0.05 mm or less.
  • the intersecting ridge line portion is formed with the rising amount and the protruding amount, in the internal gear pump having this pump rotor, the intersecting ridge line portion is brought into contact with the inner surface of the casing. It becomes possible. As a result, the cell is partitioned by the intersecting ridge portion, the tooth surface, and the inner surface of the casing, so that the cell can be provided with high liquid-tightness, and when the internal gear pump is driven. The fluid in the cell can be reliably prevented from leaking between the both end surfaces and the inner surface of the casing.
  • the cross ridge line portion of the both end surfaces is in sliding contact with the inner surface of the casing in a limited manner. It is easy to wear out, and it is possible to avoid shortening the life of the inscribed gear pump.
  • the crossed ridge line portions are in contact with each other at the outer teeth and the inner teeth at the time of the meshing, but the center portions in the thickness direction of both rotors are in contact with each other. It becomes possible to avoid being out of contact. As a result, the individual cells can be reliably partitioned in the circumferential direction, and a decrease in fluid conveyance performance can be avoided.
  • the seizure resistance of the pump rotor can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional plan view of an internal gear pump having a pump rotor shown as an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the inscribed gear pump shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the inscribed gear pump shown in FIG.
  • FIG. 4 is (a) an enlarged sectional view of the outer peripheral surface of the outer pump rotor or both end surfaces of the outer pump rotor and the inner pump rotor shown as one embodiment according to the present invention, and (b).
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of an outer peripheral surface of an outer pump rotor shown as a conventional example according to the present invention, or both end surfaces of an outer pump rotor and an inner pump rotor.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a main part of a powder molding apparatus for forming the pump rotor shown in FIG. 1, and illustrating a filling process.
  • FIG. 6 is a view showing a lower punch raising process in the process of retracting the show box in the powder molding apparatus shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a main part of the powder molding apparatus in a state where the lower punch is lowered from the state shown in FIG. 6 and filling of the raw material powder is completed.
  • FIG. 8 shows the main parts of the powder molding apparatus shown in FIGS. 5 to 7, in which (a) a mechanical drive process for lowering the upper punch to the bottom dead center, and (b) the thickness of the cavity is the molding target.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an adjusting step for raising the lower punch until the thickness is reached, and (c) a step for extracting the formed green compact from the die.
  • Fig. 9 is a diagram showing the results of verifying the operational effects of the pump rotor shown as an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 shows another embodiment of the main part of the powder molding apparatus for forming the pump rotor shown in FIG.
  • the rotors 20 and 30 are connected to the inner surface 50a of the casing 50 and both end surfaces in the direction of the rotation axes 01 and 02 of the rotors 20 and 30, in other words, both end surfaces 20a and 30a orthogonal to the rotation axes 01 and 02.
  • the outer side pump rotor 30 is rotated while being in sliding contact with the outer peripheral surface 30b.
  • a plurality of cells C are formed between the tooth surfaces of the inner-side pump rotor 20 and the outer-side pump rotor 30 along the rotational direction of the two-port motors 20, 30.
  • Each cell C is individually partitioned by the outer teeth 21 of the inner pump rotor 20 and the inner teeth 31 of the outer pump rotor 30 coming into contact with each other on the front and rear sides in the rotational direction of the two ports 20 and 30.
  • both sides of the powerful side are partitioned by the inner surface of the casing 50, thereby forming an independent fluid transfer chamber.
  • Cell C rotates with the rotation of both rotors 20 and 30 and repeats the increase and decrease in volume with one rotation as one cycle.
  • the casing 50 is provided with a suction port 51 that communicates with the cell C when the volume increases, and a discharge port 52 that communicates with the cell C when the volume decreases, from the suction port 51 to the cell C.
  • the sucked fluid is transported as the rotors 20 and 30 are rotated and discharged from the discharge port 52.
  • the rotors 20 and 30 of the present embodiment include Fe C Cu-based sintered containing at least 1 wt% to 4 wt% Cu, and 0.2 wt% to 1. Owt% at least.
  • Cu if it is less than 1%, the solid solution strengthening (hardness and strength) of Fe becomes insufficient, and if it exceeds 4%, expansion during sintering increases, making it difficult to form a rotor with high precision. become.
  • the rotors 20 and 30 have a density of 6.6 gZcm 3 or more and 7. lgZcm 3 or less, and at least the outer peripheral surface 30b of the outer pump rotor 30 and the rotors 20, 30 Both end faces 20a and 30a in the 30 rotation axis 01 and 02 directions are non-ground surfaces, and their ten-point average roughness Rz is 4 m or more and 10 m or less. Further, the rotors 20 and 30 have a porosity of 10% or more and 20% or less.
  • the total force on the outer surface of each of the two ports 20, 30 including the both end surfaces 20a, 30a and the outer peripheral surface 30b is an unground surface, and the ten-point average roughness Rz is within the above range.
  • the variation in the distance (thickness) R1 between the both end faces 20a, 20a and between the end faces 20a, 30a in each of the rotors 20, 30 is 0.02 mm or more over the entire area of each end face 20a, 30a. It is within the range of 10mm or less.
  • the variation of the outer diameter R2 of the outer pump rotor 30 is within the range of 0.06 mm or more and 0.15 mm or less.
  • the difference between the inner diameter of the casing inner surface 50a and the outer diameter R2 of the outer pump rotor 30 is 0.06 mm or more and 0.35 mm or less.
  • the difference between the rotors 20 and 30 and the thickness R1 is 0.02 mm or more and 0.10 mm or less.
  • the intersecting ridge line portions 20c and 30c between the both end surfaces 20a and 30a and the tooth surface are rotated from the end surfaces 20a and 30a to the rotation axis O.
  • the rising amount Y in the direction of 1, 02 is set to 0.01 mm or less
  • the protruding amount Z from the tooth surface in the radial direction is set to 0.05 mm or less.
  • each of the intersecting ridge line portions 20c and 30c has a rising amount Y and a protruding amount Z within the above ranges, and the inner side pump rotor 20 is convex in a curved shape radially outward, and the outer side pump rotor 3 In the case of 0, the surface is convex inward in the radial direction.
  • Both rotors 20 and 30 are to compact a powder to form a green compact, then fire the green compact, and then sizing the green compact, and further remove the flash that has undergone surface grinding. Is obtained.
  • the method for forming the green compact will be described.
  • reference numeral 110 is an upper punch
  • reference numeral 120 is a lower punch
  • reference numeral 130 is a core rod
  • reference numeral 140 is a die
  • reference numeral 150 is a shoe box
  • reference numeral 160 is a measuring hand for measuring a distance between both punches.
  • P is raw material powder.
  • the die 140 is provided with a molding hole, and a core rod 130 is arranged at the center of the molding hole.
  • the cylindrical space formed between the forming hole and the core rod 130 is closed by a cylindrical lower punch 120 in which a downward force is also fitted and a cylindrical upper punch 110 in which an upward force is also fitted. It is said.
  • the raw material powder P is pressurized in the cavity 100a to form a green compact Z1 (FIG. 8) along the shape of the cavity 100a.
  • the shear box 150 in which the powder 100a is filled with the raw material powder P, is formed in a box shape with the lower surface open, and the front and back are in contact with the upper surface of the die 140 (the horizontal direction in the figure). ).
  • the raw box P is supplied with raw material powder P from a hopper (not shown) inside the shelf box 150. The raw box P moves forward to the position shown in FIG. Powder P is dropped into the cavity 100a and filled.
  • the upper punch 110 is fixed to the upper punch holding member 110A held so as to be vertically movable with respect to the base 100b via the frame 170, and can move up and down integrally with the upper punch holding member 110A. Become! /
  • the upper punch holding member 11 OA to which the upper punch 110 is fixed is mechanically driven up and down by a mechanism (primary drive device) such as a crank mechanism, a knuckle press, or a cam mechanism, and descends the upper punch 110 to the bottom dead center. By doing so, the raw material powder P filled in the cavity 100a can be pressurized.
  • a mechanism primary drive device
  • the lower punch 120 is fixed to the lower punch holding member 120A, and moves up and down integrally with the lower punch holding member 120A by the piston 181 of the fluid pressure cylinder (secondary drive device) 180 fixed to the base 100b. I am able to do that. Between the lower punch 120 (lower punch holding member 120A) and the base 100b, the lower punch 120 relative to the base 100b is provided.
  • a filling amount correcting linear scale 161 for detecting the position of is attached.
  • the control unit 190 that has received the detection signal from the filling amount correcting linear scale 161 controls the flow rate in the fluid pressure cylinder 180 so that the piston 181, that is, the lower punch 120 can be moved to an arbitrary position. Become.
  • the bottom dead center correcting linear scale (measuring means) 160 is attached between the upper punch holding member 110A and the lower punch holding member 120A, and the upper punch holding member 110A and the lower punch holding member are fixed.
  • a measurement value obtained by measuring the distance from the holding member 120A, that is, the distance between the upper punch 110 and the lower punch 120 is output as a signal.
  • a target value is set in advance in the control unit 190 to which this signal is input, and the measured value force can be controlled so that the flow rate in the fluid pressure cylinder 180 becomes the target value.
  • the target value is such that the thickness of the cavity 100a becomes the molding target thickness between the upper punch 110 and the lower punch 120.
  • the control unit 190 is also supplied with a show box position detection signal that is output from a show box position detection sensor (not shown) and indicates the position of the show box 150.
  • the upper punch 110, the lower punch 120, and the die 140 are respectively arranged at initial positions.
  • the shelf box 150 is moved forward (advance process), opened on the cavity 100a as shown in FIG.
  • the shoe box 150 advances from the rear (right side of FIG. 5) to the front (left side of FIG. 5) and moves to the position shown in FIG. Open and force also opens on the front side. Therefore, the cavity 100a is opposed to the opening of the shoe box 150 for a long time on the rear side, and the raw material powder P is filled with higher density toward the rear side.
  • the lower punch 120 is raised with respect to the die 140 at the initial stage of the retracting process while retracting the shoe box 150 to retract from the cavity 100a (the retracting process). .
  • a part of the raw material powder P filled in the rear side of the cavity 100a is pushed up on the die 140 and removed by the shout box 150 at the same time by raising the lower punch 120 after retreating from the front side of the 100a. And correct the amount of raw material powder P filled in the cavity 100a at the front and rear.
  • the volume of the raw material powder P increases on the front side of the cavity 100a, and the volume of the raw material powder P decreases on the rear side of the cavity 100a.
  • the raised lower punch 120 is lowered with respect to the die 140 and returned to the initial position.
  • the raw material powder P on the front side of the cavity 100a pushed up on the die 140 is returned to the inside of the cavity 100a (inside the die 140), and the filling height of the raw material powder P in the cavity 100a is greatly increased on the front side. Smaller on the side.
  • the filling height of the raw material powder P is increased on the low density front side, and is reduced on the high density rear side, thereby reducing the non-uniform filling amount due to the forward / backward direction of the syubox 150.
  • the entire powder 100a is uniformly filled with raw material powder P.
  • Fig. 8 shows the process of pressure molding performed by driving the upper and lower punches.
  • the upper punch 110 is lowered to the bottom dead center (mechanical movement limit position), and the raw material powder P in the cavity 100a is compressed.
  • the punch 110 can actually reach the ideal bottom dead center because of the stagnation of the force device designed to lower the top punch 110 to the ideal bottom dead center. Absent.
  • the ideal bottom dead center of the upper punch 110 forms a cavity 100a having a thickness that is, for example, about lmm larger than the molding target thickness of the green compact, with the lower punch 120 fixed at the initial position. It is set to be. In other words, even if the device does not stagnate or stretch, even if the upper punch 110 is lowered to the ideal bottom dead center, the thickness of the cavity 100a is larger than the molding target thickness and is thicker than the molding target thickness. Small green compacts are never formed. [0036] (Secondary driving process)
  • the fluid pressure cylinder 180 is driven to initialize the lower punch 120.
  • the positional force is also increased until the thickness of the cavity 100a reaches the molding target thickness.
  • the movement of the lower punch 120 at this time is performed by feeding back the measured value by the bottom dead center correcting linear scale 160.
  • control unit 190 that has received the detection signal from the filling amount correction linear scale 161 controls the flow rate of the fluid pressure cylinder 180, and the bottom dead center correction linear scale 160 has both punches 110, 120.
  • the control unit 190 drives and controls the fluid pressure cylinder 180 to raise the lower punch 120 until the value reaches the molding target thickness.
  • the upper punch 110 may be slightly pushed up by raising the lower punch 120.
  • the lower punch 120 is raised by feeding back the measured value of the distance between the two punches 110, 120, The lower punch 120 is driven until the thickness of the cavity 100a reaches the molding target thickness, and the lowering deficiency of the upper punch 110 is corrected, and the thickness of the green compact can be set as the target value.
  • the upper punch 110 is raised, the core rod 130 and the die 140 are lowered with respect to the lower punch 120, and the formed green compact Z1 is put into the die 140. Extract from it. Further, the lower punch 120 raised in the secondary driving process is returned to the initial position to prepare for forming the next green compact.
  • the green compact Z1 is fired, it is corrected by applying a side effect by a well-known method, and then subjected to deburring without surface grinding.
  • the side pump rotor 20 and the outer side pump rotor 30 are formed.
  • the pump rotors 20 and 30 at the time of driving the internal gear pump 10, at least the one-side pump that is in sliding contact with the inner surface 50a of the casing 50.
  • the outer peripheral surface 30b of the rotor 30 and both end surfaces 20a and 30a in the directions of the rotational axes 01 and 02 of the rotors 20 and 30 are non-ground surfaces, and the ten-point average roughness Rz is 4 / zm to 10 / zm, when the inscribed gear pump 10 is driven and then stopped, a part of the fluid sucked into the interior at the time of driving is at least the outer peripheral surface 30b and It can be held on both end faces 20a, 30a.
  • the both rotors 20, 30-force Fe-Cu-C-based sintered material is formed with a density of 6.6 gZcm 3 or more and 7. lgZcm 3 or less. It becomes possible to ensure the minimum necessary breaking strength and surface pressure strength of the rotors 20 and 30, and at the time of the sizing, the intersecting ridge portions 20c and 30c of the rotors 20 and 30 are crushed, It becomes possible to suppress the chamfering amount of the ridge lines 20c and 30c from increasing.
  • the inscribed gear pump 10 when the inscribed gear pump 10 is driven, it is possible to suppress leakage between the end surfaces 20a, 30a and the casing inner surface 50a from the fluid force intersecting ridge portions 20c, 3 Oc in the cell C.
  • the cell C partitioned by the intersecting ridge portions 20c and 30c, the tooth surface, and the casing inner surface 50a can have high liquid-tightness.
  • the intersecting ridge portions 20c and 30c are not chamfered during the sizing process, and the rising amount Y from the end surfaces 20a and 30a toward the rotation axes 01 and 02 is 0.01.
  • the crossed ridge portions 20c and 30c are connected to the casing inner surface 50a. It becomes possible to make it contact
  • the cell C is partitioned by the intersecting ridge line portions 20c, 30c, the tooth surface, and the casing inner surface 50a, so that the cell C can be provided with high liquid-tightness.
  • the mold gear pump 10 is driven, the fluid force in the cell C can be prevented from leaking between the both end faces 20a, 30a and the casing inner face 50a. Therefore, the fluid transfer performance of the inscribed gear pump 10 can be improved.
  • the crossed ridge line portions 20c and 30c come into contact with each other at the outer teeth 21 and the inner teeth 31 at the time of the meshing. It is possible to avoid that the center portions in the thickness direction of the data 20 and 30 do not contact each other. As a result, the individual cells C can be reliably partitioned in the circumferential direction, and a decrease in fluid transport performance can be avoided.
  • both rotors 20 and 30 are formed based on the green compact Z1 formed by the powder forming apparatus 100 shown in FIGS. 5 to 8, the sizing process is performed. It is possible to prevent the accuracy of the size of the rotors 20 and 30 in the directions of the rotational axes 01 and 02, that is, the thickness, from being reduced without grinding the end faces 20a and 30a. Become. Therefore, it is possible to eliminate the grinding process from the process of manufacturing the rotors 20 and 30, and the rotors 20 and 30 having improved seizure resistance can be highly efficient without reducing accuracy. Can be formed.
  • specimens used for this test there are two types of specimens used for this test, one that has been ground after the sizing process and one that has not been ground after the sizing process. It is formed into a disk shape with Fe-C-Cu-based sintered material containing at least wt% to 2.5% and 0.6% to 0.75 wt%, and the density and surface roughness for each of these types.
  • Fe-C-Cu-based sintered material containing at least wt% to 2.5% and 0.6% to 0.75 wt%, and the density and surface roughness for each of these types.
  • seizure resistance refers to the test piece placed on the surface of a plate-like test material (surface roughness 3.2 Rz) that also becomes an FC material, and each of the test piece and the test material. While supplying lubricating oil between the contact surfaces, rotate the specimen around its axis at a peripheral speed of approximately 3. lmZs. In this process, a load was gradually applied to the test piece in the thickness direction, and the load when seizure occurred on the contact surface of the test piece was measured. Then, the load was divided by the area of the contact surface of the test piece, and this value was used as a seizure resistance load.
  • the number of teeth of the external teeth 21 and the internal teeth 31 is not limited to the above embodiment.
  • the configuration in which the intersecting ridge portions 20c and 30c are respectively convex in the curved shape is shown. However, when C (the chamfering amount) is 0.2 mm or less during the sizing cache, the chamfering is performed. Also good.
  • a die 205 having a cavity 200a filled with raw material powder P and an upper punch 208 are driven up and down, and the lower punch 209 is always fixed.
  • the die 205 is attached to a lower slider 203 that slides in the lower guide 202 via a lower ram 204, and is moved up and down by driving of driving means (not shown) such as a ball screw mechanism.
  • driving means such as a ball screw mechanism.
  • a lower punch 209 fixed to the fixing plate 213 is disposed so as to fit a downward force into the cavity 20Oa.
  • an upper punch 208 force that can be moved in and out of the cavity 200a. It is arranged coaxially facing the inch 209.
  • the upper punch 208 is attached to an upper guide 210 that slides in the upper slider 206 through an upper ram 207 including a hydraulic piston 222 and a hydraulic cylinder 201 to which an upper punch plate 223 is attached.
  • the upper slider 206 is connected via a link mechanism 211 to a crankshaft 212 that is rotated by a drive motor M (the next drive device).
  • the drive motor M is a servo motor that is stored in the computer (control unit) 220 and is driven and stopped in accordance with a program.
  • the upper ram 207 has a hydraulic cylinder 221 fixed to the upper guide 210 and a hydraulic piston 222 attached to the upper punch plate 223.
  • the hydraulic cylinder 221 is provided with a hydraulic pressure supply port 221a, and hydraulic pressure is supplied from a hydraulic unit 226 (secondary drive device) via a hydraulic pressure supply pipe 225 connected thereto.
  • the hydraulic pressure is controlled by a hydraulic servo valve 224 provided in the hydraulic supply pipe 225 and driven by the computer 220.
  • the upper ram 207 is entirely driven up and down by the drive motor (primary drive device) M, and the hydraulic piston 222 is driven up and down by the hydraulic unit (secondary drive device) 226.
  • the distance between the upper punch plate 223 and the fixing plate 213 is between the upper punch plate 223 to which the upper punch 208 is fixed and the fixing plate 213 to which the lower punch 209 is fixed.
  • a linear scale (measuring means) 214 is provided for measuring. The measurement value of the linear scale 214 is transmitted to the computer 220, and the computer 220 calculates the drive signal of the drive motor M and the drive signal of the hydraulic servo valve 224 based on the measurement value, and outputs them. ! /
  • the upper punch 208, the lower punch 209, and the die 205 are arranged in the initial positions in advance.
  • the computer 220 stops the drive motor M that mechanically drives the upper ram 207, and the lowering of the upper punch 208 due to the lowering of the upper ram 207 stops. Is done.
  • the hydraulic servo valve 224 is driven simultaneously with the lowering of the upper ram 207, and the hydraulic cylinder 221 is driven until the measured value from the linear scale 214 reaches the set value (the value at which the thickness of the cavity 2 OOa becomes the molding target thickness). Then, the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic piston 222 and the upper punch 208 is lowered.
  • the raw material powder P in the cavity 200a is pressed from both the upper and lower sides, and a uniform pressure is applied. Is received and compressed to a uniform density in the vertical direction.
  • the hydraulic servo valve 224 is controlled by the computer 220, the hydraulic piston 222 is raised, the upper punch 208 is raised, and the rotation of the drive motor M is resumed.
  • the upper punch 208 is raised together with the upper ram 207, and the die 205 is lowered.
  • the green compact molded to the target molding thickness is extracted from the die 205 (cavity 20 Oa) and placed on the lower punch 209.
  • a pump rotor with improved seizure resistance can be provided.

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Abstract

 耐焼付き性の向上されたポンプロータを提供する。  外歯21が形成されたインナー側ポンプロータ20と、外歯21と噛み合う内歯31が形成されたアウター側ポンプロータ30と、流体が吸入される吸入ポート51および流体が吐出される吐出ポート52が形成されたケーシング50とを備え、両ロータ20、30が噛み合って回転するときに両ロータ20、30の歯面間に形成されるセルCの容積変化により流体を吸入吐出することによって流体を搬送する内接型ギヤポンプ10に用いられるポンプロータ20、30において、Fe-Cu-C系の焼結材により形成され、密度が6.6g/cm3以上7.1g/cm3以下とされるとともに、少なくともアウター側ポンプロータ外周面30b、および両ロータ20、30の回転軸に直交する両端面は、非研削面とされて、その十点平均粗さRzが4μm以上10μm以下とされている。

Description

明 細 書
ポンプロータ
技術分野
[0001] 本発明は、インナー側ポンプロータとアウター側ポンプロータとの歯面間に形成さ れるセルの容積変化によって流体を吸入吐出する内接型ギヤポンプに用いられるポ ンプロータに関するものである。 背景技術
[0002] この種のポンプロータは、従来から、 自動車の潤滑油用ポンプや自動変速機用ォ ィルポンプ等の内接型ギヤポンプに広く利用されて 、る(例えば下記特許文献 1参 照)。内接型ギヤポンプは、外歯が形成されたインナー側ポンプロータと、該外歯と嚙 み合う内歯が形成されたアウター側ポンプロータと、流体が吸入される吸入ポートお よび流体が吐出される吐出ポートが形成されたケーシングとを備え、両ロータが嚙み 合って回転するときに、両ロータの歯面間に形成されるセルの容積変化により流体を 吸入吐出することによって流体を搬送する構成とされている。そして、前記両ロータは 、ケーシングの内面と、両ロータの回転軸線方向における両端面およびアウター側ポ ンプロータの外周面とが摺接しながら、嚙み合って回転するようになっている。
[0003] ところで、このような内接型ギヤポンプは、一般に、流体 (例えば潤滑油)の供給先( 例えばシリンダヘッド)と、流体が貯蔵されたオイルパンとの間に配設されており、内 接型ギヤポンプはストレーナを介してオイルパンと連通された構成とされて ヽる。そし て、内接型ギヤポンプが駆動されると、ストレーナ力 オイルパン内の流体が内接型 ギヤポンプの内部に供給されて、該内部において、前述のように、前記セルの容積 変化により流体を吸入吐出することによって、シリンダヘッド等に流体が供給されるよ うになつている。
特許文献 1:特開平 11― 343985号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、内接型ギヤポンプを駆動する際、ケーシングの内面と、両ロータの回転軸 線方向における両端面およびアウター側ポンプロータの外周面との間の潤滑性は、 前記オイルパンカも該ポンプの内部に供給された流体により確保されるようになって いる。すなわち、内接型ギヤポンプの内部に、前記潤滑性を確保するために潤滑油 を供給する独立した手段を設けることは一般になされて 、な 、。
したがって、該内接型ギヤポンプを再始動する際、ケーシングの内面と、前記両端 面およびアウター側ポンプロータの外周面との間には、潤滑油が存在しない、あるい は存在しても僅かしかなぐケーシングの内面と前記両端面および外周面との間の潤 滑性を確保することが困難であった。そのため、内接型ギヤポンプを繰り返し使用す るうちに、ポンプロータが焼付き易くなるおそれがあった。
[0005] 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、耐焼付き性の向上されたポ ンプロータを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0006] 上記の課題を解決するために、本発明のポンプロータは、外歯が形成されたインナ 一側ポンプロータと、該外歯と嚙み合う内歯が形成されたアウター側ポンプロータと、 流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐出ポートが形成されたケー シングとを備え、両ロータが嚙み合って回転するときに両ロータの歯面間に形成され るセルの容積変化により流体を吸入吐出することによって流体を搬送する内接型ギ ャポンプに用いられるポンプロータにおいて、 Fe— Cu—C系の焼結材により形成さ れ、密度が 6. 6gZcm3以上 7. lgZcm3以下とされるとともに、少なくとも前記ァウタ 一側ポンプロータの外周面、および前記両ロータの回転軸に直交する両端面は、非 研削面とされて、その十点平均粗さ Rzが 4 μ m以上 10 μ m以下とされていることを特 徴とする。
[0007] この発明によれば、内接型ギヤポンプの駆動時に、ケーシングの内面と摺接するこ とになる、少なくとも前記アウター側ポンプロータの外周面および前記両ロータの回 転軸に直交する両端面力 非研削面とされて、その十点平均粗さ Rzが 4 m以上 10 m以下とされているので、内接型ギヤポンプの駆動後、これを停止した際に、当該 駆動時に内部に吸入された流体の一部を、少なくとも前記外周面および両端面に保 持させることが可能〖こなる。すなわち、内接型ギヤポンプの前記停止時に、前記非研 削面に開口する微小な孔内に前記流体の一部を保持させて、いわば前記外周面お よび両端面の表層部に、前記流体の一部を染み込ませておくことが可能になる。した がって、この内接型ギヤポンプを前記停止後、再始動したときに、前記流体の一部を 、ケーシングの内面と、アウター側ポンプロータの外周面および前記両ロータの前記 両端面との間で、潤滑油として作用させることが可能になり、ポンプロータの耐焼付き '性の向上を図ることができる。
[0008] し力も、ポンプロータ力 Fe— Cu—C系の焼結材により、密度が 6. 6gZcm3以上 7 . lgZcm3以下とされて形成されているので、当該ポンプロータの破壊強度および面 圧強度を必要最小限確保することが可能になる。ここで、当該ポンプロータは、圧粉 体を成形した後に、これを焼成し、さらにサイジング加工を施して形成されるものであ る力 該ロータが前記の材質および密度とされていることから、前記サイジンダカ卩ェ時 に、ポンプロータの、前記両端面と前記歯面との交差稜線部が潰されて、当該稜線 部の面取り量が大きくなることを抑えることが可能になる。これにより、内接型ギヤボン プの駆動時に、前記セル内の流体が、前記交差稜線部から前記両端面とケーシング の内面との間に漏洩することを抑えることが可能になり、当該交差稜線部と歯面とケ 一シングの内面とで仕切られる前記セルに、高い液密性を具備させることができる。
[0009] ここで、前記両端面と前記歯面との交差稜線部は、当該端面から回転軸線方向に 向けた立上がり量が 0. Olmm以下とされるとともに、前記歯面から径方向に向けた 突出量が 0. 05mm以下とされていることが望ましい。
[0010] この場合、前記交差稜線部が、前記立上がり量および突出量で形成されているの で、このポンプロータを有する内接型ギヤポンプにおいて、前記交差稜線部をケーシ ングの内面に当接させることが可能になる。これにより、前記セルは、前記交差稜線 部と歯面とケーシングの内面とで仕切られることになるので、該セルに高い液密性を 具備させることが可能になり、内接型ギヤポンプの駆動時に、前記セル内の流体が、 前記両端面とケーシングの内面との間に漏洩することを確実に抑えることが可能にな る。
[0011] し力も、前記立上がり量が前記範囲に設定されることにより、前記両端面の中で、前 記交差稜線部が限定的にケーシングの内面に摺接することによって、該内面が偏摩 耗し易くなり、内接型ギヤポンプの寿命が短くなることを回避することができる。
また、前記突出量が前記範囲に設定されることにより、前記嚙み合い時に、外歯お よび内歯において、前記交差稜線部同士は当接するものの、両ロータの厚さ方向中 央部は当接しなくなることを回避することが可能になる。これにより、個々の前記セル を周方向で確実に仕切ることができ、流体の搬送性能が低下することを回避すること ができる。
発明の効果
[0012] この発明によれば、ポンプロータの耐焼付き性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は本発明に係る一実施形態として示したポンプロータを有する内接型ギヤ ポンプの断面平面図である。
[図 2]図 2は図 1に示す内接型ギヤポンプの X— X線矢視断面図である。
[図 3]図 3は図 1に示す内接型ギヤポンプの拡大図である。
[図 4]図 4は (a)本発明に係る一実施形態として示したアウター側ポンプロータの外周 面、またはアウター側ポンプロータおよびインナー側ポンプロータの両端面の拡大断 面図、(b)本発明に係る従来例として示したアウター側ポンプロータの外周面、また はアウター側ポンプロータおよびインナー側ポンプロータの両端面の拡大断面図で ある。
[図 5]図 5は図 1に示すポンプロータを形成するための粉末成形装置の要部の一実 施形態を示すものであって、充てん工程を説明する断面図である。
[図 6]図 6は図 5に示す粉末成形装置において、シユーボックスの退避工程における 下パンチ上昇工程を示す図である。
[図 7]図 7は図 6に示す状態から、下パンチを下降させ原料粉末の充てんが完了した 状態の粉末成形装置の要部を示す断面図である。
[図 8]図 8は図 5から図 7に示す粉末成形装置の要部であって、(a)上パンチを下死 点まで下降させる機械駆動工程、 (b)キヤビティの厚さが成形目標厚さとなるまで下 パンチを上昇させる調整工程、(c)成形された圧粉体をダイから抜き出す工程を示す 断面図である。 [図 9]図 9は本発明に係る一実施形態として示したポンプロータの作用効果を検証し た結果を示す図である。
[図 10]図 10は図 1に示すポンプロータを形成するための粉末成形装置の要部の他 の実施形態を示すものである。
符号の説明
[0014] 10 内接型ギヤポンプ
20 インナー側ポンプロータ(ポンプロータ)
20a, 30a 端面
20c, 30c 交差稜線部
21 外歯
30 アウター側ポンプロータ(ポンプロータ)
30b アウター側ポンプロータの外周面
31 内歯
50 ケーシング
51 吸入ポート
52 吐出ポート
C セル
Y 立上がり量
z 突出量
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図 1に示す内接型ギヤポンプ 10は、 n枚 (nは自然数、本実施形態においては n= 9)の外歯 21が形成されたインナー側ポンプロータ 20と、各外歯 21と嚙み合う(n+ 1 )枚 (本実施形態では 10枚)の内歯 31が形成されたアウター側ポンプロータ 30と、ィ ンナー側ポンプロータ 20に形成された取付け孔 22に挿入された駆動軸 60とを備え 、これらがケーシング 50の内部に収納された構成とされて 、る。
[0016] そして、駆動軸 60がその軸心 Ol回りに回転されることにより、取付け孔 22にその 回転駆動力が伝達されて、インナー側ポンプロータ 20も軸心 Ol回りに回転され、さ らに、該ロータ 20の回転駆動力力 外歯 21が内歯 31に嚙み合うことによってァウタ 一側ポンプロータ 30に伝達され、該ロータ 30が軸心 02回りに回転されるようになつ ている。
この際、両ロータ 20、 30は、ケーシング 50の内面 50aと、両ロータ 20、 30の回転軸 線 01、 02方向における両端面、言い換えると回転軸線 01、 02に直交する両端面 20a、 30aおよびアウター側ポンプロータ 30の外周面 30bとが摺接しながら回転され る。
[0017] ここで、インナー側ポンプロータ 20、アウター側ポンプロータ 30の歯面間には、両口 ータ 20、 30の回転方向に沿ってセル Cが複数形成されている。各セル Cは、両口一 タ 20、 30の回転方向前側と後側で、インナー側ポンプロータ 20の外歯 21とアウター 側ポンプロータ 30の内歯 31とがそれぞれ接触することによって個別に仕切られ、力 つ両側面をケーシング 50の内面によって仕切られており、これによつて独立した流体 搬送室を形成している。そして、セル Cは両ロータ 20、 30の回転に伴って回転移動 し、 1回転を 1周期として容積の増大、減少を繰り返すようになつている。
[0018] ケーシング 50には容積が増大するときのセル Cに連通する吸入ポート 51と、減少 するときのセル Cに連通する吐出ポート 52とが設けられていて、吸入ポート 51からセ ル Cに吸入された流体が両ロータ 20、 30の回転に伴い搬送されて吐出ポート 52から 吐出されるようになって 、る。
[0019] ここで、本実施形態の前記両ロータ 20、 30は、 Cuを lwt%以上 4wt%以下、 Cを 0 . 2wt%以上 1. Owt%以下、少なくとも含有する Fe C Cu系の焼結材、例えば F e-0. 7C- 2. OCu、若しくは Fe 0. 8C— 1. 5Cu— 4. ONi— 0. 5Mo等により形 成されている。 Cuについては、 1%未満になると Feの固溶強化 (硬さ、強度)が不十 分となり、 4%を超えると焼結時の膨張が大きくなり、ロータを高精度に形成するのが 困難になる。 Cについては、 0. 2%未満になると Feへの固溶強化 (硬さ、強度)が不 十分になり、 1. 0%を超えると粉末成形時の粉末の流動性が低下し、ロータの密度 を全域に亙って均等にすることが困難になる。
また、前記両ロータ 20、 30は、密度が 6. 6gZcm3以上 7. lgZcm3以下とされると ともに、少なくともアウター側ポンプロータ 30の外周面 30b、および前記両ロータ 20、 30の回転軸線 01、 02方向における両端面 20a、 30aは、非研削面とされて、その 十点平均粗さ Rzが 4 m以上 10 m以下とされている。さらに、前記両ロータ 20、 3 0は、空孔率が 10%以上 20%以下とされている。
[0020] 本実施形態では、前記両端面 20a、 30aおよび前記外周面 30bを含む、前記両口 ータ 20、 30各々における外表面の全域力 非研削面とされるとともに、十点平均粗さ Rzが前記範囲とされている。さらに、前記両ロータ 20、 30各々における前記両端面 20a, 20a間、および 30a、 30a間の距離(厚さ) R1のばらつきは、各々の端面 20a、 30aの全域において、 0. 02mm以上 0. 10mm以下の範囲内に収まっている。
[0021] なお、アウター側ポンプロータ 30の外径 R2のばらつきは、 0. 06mm以上 0. 15m m以下の範囲内に収まっている。また、ケーシング内面 50aの内径と、アウター側ポ ンプロータ 30の外径 R2との差は、 0. 06mm以上 0. 35mm以下とされるととも〖こ、ケ 一シング内面 50aの深さと、前記両ロータ 20、 30の前記厚さ R1との差は、 0. 02mm 以上 0. 10mm以下とされている。
[0022] さらに、本実施形態では、前記両ロータ 20、 30の各々において、前記両端面 20a、 30aと、前記歯面との交差稜線部 20c、 30cは、前記端面 20a、 30aから回転軸線 O 1、 02方向に向けた立上がり量 Yが 0. 01mm以下とされるととも〖こ、前記歯面から径 方向に向けた突出量 Zが 0. 05mm以下とされている。すなわち、各交差稜線部 20c 、 30cは、前記立上がり量 Yおよび突出量 Zがそれぞれ前記範囲内で、インナー側ポ ンプロータ 20においては径方向外方へ曲面状に凸とされ、アウター側ポンプロータ 3 0では径方向内方へ曲面状に凸とされた構成とされている。
[0023] 次に、以上のように構成されたインナー側ポンプロータ 20およびアウター側ポンプ ロータ 30の製造方法について説明する。両ロータ 20、 30はともに、粉末を圧縮成形 して圧粉体を形成した後に、該圧粉体を焼成し、その後、これをサイジングし、さらに 、表面研削を経ることなぐばりを除去することによって得られるものである。まず、前 記圧粉体を形成する方法につ!、て説明する。
[0024] 該圧粉体を形成する粉末成形装置 100の要部を図 5から図 8に示す。これらの図に おいて、符号 110は上パンチ、符号 120は下パンチ、符号 130はコアロッド、符号 14 0はダイ、符号 150はシユーボックス、符号 160は両パンチ間距離を測定する測定手 段(下死点補正用リニアスケール)、 Pは原料粉末である。
[0025] ダイ 140には成形用穴が設けられており、この成形用穴の中心にコアロッド 130が 配されている。成形用穴とコアロッド 130との間に形成される円筒状の空間は、下方 力も嵌合された円筒状の下パンチ 120および上方力も嵌合される円筒状の上パンチ 110によって閉鎖され、キヤビティ 100aとされる。このキヤビティ 100a内で原料粉末 P を加圧して、キヤビティ 100aの形状に沿った圧粉体 Z1 (図 8)を成形する。
[0026] キヤビティ 100a内に原料粉末 Pを充てんするシユーボックス 150は、下面が開放さ れた箱形に形成されていて、下面をダイ 140上面に接した状態で前後(図の左右方 向)に往復摺動される。シユーボックス 150は、その内部に図示されないホッパーから 原料粉末 Pが供給されるようになっており、図 5に示す位置に前進してキヤビティ 100 a上に位置することにより、内部に保持した原料粉末 Pをキヤビティ 100a内に落とし込 み、充てんするようになつている。
[0027] 上パンチ 110は、フレーム 170を介して基盤 100bに対して上下移動可能に保持さ れた上パンチ保持部材 110Aに固定され、上パンチ保持部材 110Aと一体に上下動 することができるようになって!/、る。上パンチ 110が固定された上パンチ保持部材 11 OAは、例えばクランク機構や、ナックルプレス、カム機構等の機構 (一次駆動装置) により機械的に上下駆動され、下死点まで上パンチ 110を下降させることにより、キヤ ビティ 100a内に充てんされた原料粉末 Pを加圧することができるようになつている。
[0028] 下パンチ 120は、下パンチ保持部材 120Aに固定され、基盤 100bに固定された流 体圧シリンダ(二次駆動装置) 180のピストン 181によって、下パンチ保持部材 120A と一体に上下動することができるようになつている。この下パンチ 120 (下パンチ保持 部材 120A)と基盤 100bとの間には、基盤 100bに対する下パンチ 120
の位置を検出するための充てん量補正用リニアスケール 161が取り付けられている。 この充てん量補正用リニアスケール 161からの検出信号を受けた制御部 190が流体 圧シリンダ 180内の流量を制御することにより、ピストン 181すなわち下パンチ 120を 任意位置へと移動させることができるようになって 、る。
[0029] 下死点補正用リニアスケール (測定手段) 160は、上パンチ保持部材 110Aと下パ ンチ保持部材 120Aとの間に取り付けられ、上パンチ保持部材 110Aと下パンチ保 持部材 120Aとの距離、すなわち上パンチ 110と下パンチ 120との間隔を測定した 測定値を信号として出力する。この信号が入力される制御部 190には予め目標値が 設定してあり、測定値力この目標値となるように流体圧シリンダ 180内の流量を制御 することができるようになつている。目標値は、上パンチ 110と下パンチ 120との間で 、キヤビティ 100aの厚さが成形目標厚さとなる値とされている。
なお、制御部 190には、図示されないシユーボックス位置検出センサから出力され シユーボックス 150の位置を示すシユーボックス位置検出信号も入力される。
[0030] 次に、以上のように構成された粉末成形装置 100を用いて、前記圧粉体を形成す る方法について説明する。
まず加圧成形に際して、上パンチ 110、下パンチ 120およびダイ 140を、それぞれ 初期位置に配置しておく。
〔充てん工程〕
シユーボックス 150を前進させて(前進工程)、図 5に示すようにキヤビティ 100a上 に開口させ、原料粉末 Pを充てんする。このとき、シユーボックス 150は後方(図 5の右 方)から前方(図 5の左方)へ前進して、図 5に示す位置へ移動するので、始めにキヤ ビティ 100aの後方側上に開口して力も前方側上に開口する。したがって、キヤビティ 100aは、後方側で長時間シユーボックス 150の開口部と対向することになり、該後方 側ほど原料粉末 Pが高密度に充てんされる。
[0031] 次に、図 6に示すようにシユーボックス 150を後退させてキヤビティ 100a上から退避 させながら (退避工程)、この退避工程の初期において下パンチ 120をダイ 140に対 して上昇させる。つまり、シユーボックス 150を後退させて、ダイ 140およびコアロッド 1 30上に乗せられた余分の原料粉末 Pを、シユーボックス 150の前側の壁部によって 搔き取るのである力 該壁部がキヤビティ 100aの前方側よりも後退してから下パンチ 120を上昇させることによって、キヤビティ 100aの後方側に充てんされた原料粉末 P の一部をダイ 140上に押し上げると同時にシユーボックス 150により搔き取らせ、キヤ ビティ 100aに充てんされる原料粉末 Pの量を前後部で補正する。これにより、キヤビ ティ 100a前方側では原料粉末 Pの体積が大きぐキヤビティ 100a後方側では原料粉 末 Pの体積が小さくなる。 [0032] さらに、図 7に示すように、シユーボックス 150が完全にキヤビティ 100a上から退避 した後で、上昇させた下パンチ 120をダイ 140に対して下降させて初期位置へと戻 す。これにより、ダイ 140上に押し上げられたキヤビティ 100a前方側の原料粉末 Pは キヤビティ 100a内(ダイ 140内)に戻され、キヤビティ 100a内の原料粉末 Pは、その 充てん高さが前方側で大きく後方側で小さくなる。
[0033] つまり、原料粉末 Pはシユーボックス 150から自然落下によりキヤビティ 100a内に落 とし込まれるので、シユーボックス 150の開口部と長時間対向しているキヤビティ 100 aの後方側ほど大量に原料粉末 Pが充てんされることになる。したがって、全体に同じ 高さで充てんされると、キヤビティ 100aの後方側ほど多量の原料粉末 Pが充てんされ てしま!、、このような充てん状態の原料粉末 Pを加圧成形した圧粉体の密度は不均 一となつてしまう。
これに対して本実施形態では、原料粉末 Pの充てん高さを低密度の前方側で高ぐ 高密度の後方側で低くすることにより、シユーボックス 150の進退方向による充てん量 の不均一をなくし、キヤビティ 100aの全体に均一に原料粉末 Pを充てんしている。
[0034] 〔パンチ駆動工程〕
図 8に、上下パンチを駆動して行う加圧成形の過程を示す。
(一次駆動工程)
まず図 8 (a)に示すように、下パンチ 120を固定した状態で、上パンチ 110を下死点 (機械的移動限界位置)まで下降させ、キヤビティ 100a内の原料粉末 Pを圧縮する。 この装置では、上パンチ 110が理想下死点まで下降するように設計されている力 装 置の橈み等のために実際には、該パンチ 110を理想下死点まで到達させることはで きない。
[0035] この上パンチ 110の前記理想下死点は、初期位置に固定された下パンチ 120との 間に、圧粉体の成形目標厚さよりも例えば約 lmm程度大きい厚さのキヤビティ 100a を形成するように設定されている。つまり、もし装置の橈みや伸び等が生じず上パン チ 110が理想下死点まで下降した場合でもキヤビティ 100aの厚さは成形目標厚さよ りも大きい状態となり、成形目標厚さよりも厚さが小さい圧粉体が成形されることはな い。 [0036] (二次駆動工程)
次に図 8 (b)に示すように、上パンチ 110を機械駆動するクランクを停止し上パンチ 110を下死点で固定した状態で、流体圧シリンダ 180を駆動して下パンチ 120を初 期位置力もキヤビティ 100aの厚さが成形目標厚さとなるまで上昇させる。このときの 下パンチ 120の移動は、下死点補正用リニアスケール 160による測定値をフィードバ ックして行われる。
[0037] すなわち、充てん量補正用リニアスケール 161からの検出信号を受けた制御部 19 0が流体圧シリンダ 180の流量を制御するとともに、下死点補正用リニアスケール 16 0で両パンチ 110、 120の間隔を測定して、その値が成形目標厚さとなるまで、制御 部 190により流体圧シリンダ 180を駆動制御して、下パンチ 120を上昇させる。
[0038] このとき、下パンチ 120が上昇することにより、上パンチ 110が若干押し上げられる こともあるが、両パンチ 110、 120の間隔の測定値をフィードバックして下パンチ 120 を上昇させるので、結局キヤビティ 100aの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチ 1 20が駆動されて上パンチ 110の下降不足分が補正され、圧粉体の厚さを目標値と することができる。
[0039] そして図 8 (c)に示すように、上パンチ 110を上昇させるとともに、コアロッド 130およ びダイ 140を下パンチ 120に対して下降させて、成形された圧粉体 Z1をダイ 140か ら抜き出す。また、二次駆動工程において上昇させた下パンチ 120は初期位置に戻 し、次の圧粉体を成形する準備状態とする。
以上のようにして、全体に均一な密度で成形目標厚さに成形された圧粉体 Z1を得 ることがでさる。
[0040] 次に、この圧粉体 Z1を焼成した後に、これに周知の方法によりサイジンダカ卩ェを施 して矯正し、その後、表面研削加工を施すことなぐばり取り加工を施すことによって、 インナー側ポンプロータ 20、アウター側ポンプロータ 30を形成する。
[0041] 以上説明したように本実施形態に係るポンプロータ 20、 30によれば、内接型ギヤ ポンプ 10の駆動時に、ケーシング 50の内面 50aと摺接することになる、少なくともァ ウタ一側ポンプロータ 30の外周面 30bおよび前記両ロータ 20、 30の回転軸線 01、 02方向における両端面 20a、 30a力 非研削面とされて、その十点平均粗さ Rzが 4 /z m以上 10 /z m以下とされているので、内接型ギヤポンプ 10の駆動後、これを停止 した際に、当該駆動時に内部に吸入された流体の一部を、少なくとも前記外周面 30 bおよび両端面 20a、 30aに保持させることが可能になる。
[0042] すなわち、内接型ギヤポンプ 10の前記停止時に、図 4 (a)に示すように、前記非研 削面に開口する微小な孔 B1内に前記流体の一部 B2を保持させて、いわば前記外 周面 30bおよび両端面 20a、 30aの表層部に、前記流体の一部 B2を染み込ませて おくことが可能になる。したがって、この内接型ギヤポンプ 10を前記停止後、再始動 したときに、前記流体の一部 B2を前記孔 B1から滲出させ、ケーシング 50の内面 50a と、アウター側ポンプロータ 30の外周面 30bおよび前記両ロータ 20、 30の前記両端 面 20a、 30aとの間で、潤滑油として作用させることが可能になり、ポンプロータ 20、 3 0の耐焼付き性の向上を図ることができる。
[0043] 一方、前記外周面 30bおよび両端面 20a、 30aに研削加工を施すと、その十点平 均粗さ Rzが約 0. 以上約 3. 2 /z m以下と小さくなり、図 4 (b)に示すように、これ らの表面 30b、 20a、 30aに、当該研削加工が施される前には開口していた前記孔 B 1が塞がれ、し力もその空間体積も小さくなるので、図 4 (a)に示す本実施形態のよう に、前記流体の一部 B2を保持させることは困難になり、耐焼付き性を具備させること が困難になる。
[0044] また、本実施形態では、前記両ロータ 20、 30力 Fe— Cu— C系の焼結材により、 密度が 6. 6gZcm3以上 7. lgZcm3以下とされて形成されているので、当該ロータ 2 0、 30の破壊強度および面圧強度を必要最小限確保することが可能になるとともに、 前記サイジング加工時に、前記両ロータ 20、 30の交差稜線部 20c、 30cが潰されて 、当該稜線部 20c、 30cの面取り量が大きくなることを抑えることが可能になる。これに より、内接型ギヤポンプ 10の駆動時に、前記セル C内の流体力 交差稜線部 20c、 3 Ocから前記端面 20a、 30aとケーシング内面 50aとの間に漏洩することを抑えることが 可能になり、当該交差稜線部 20c、 30cと前記歯面とケーシング内面 50aとで仕切ら れる前記セル Cに、高 、液密性を具備させることができる。
[0045] 特に本実施形態では、交差稜線部 20c、 30cが前記サイジング加工時に面取りさ れず、前記端面 20a、 30aから回転軸線 01、 02方向に向けた立上がり量 Yが 0. 01 mm以下とされるとともに、前記歯面カも径方向に向けた突出量 Zが 0. 05mm以下と されているので、内接型ギヤポンプ 10において、前記交差稜線部 20c、 30cをケー シング内面 50aに当接させることが可能になる。これにより、前記セル Cは、交差稜線 部 20c、 30cと前記歯面とケーシング内面 50aとで仕切られることになるので、該セル Cに高い液密性を具備させることが可能になり、内接型ギヤポンプ 10の駆動時に、 前記セル C内の流体力 前記両端面 20a、 30aとケーシング内面 50aとの間に漏洩 することを抑えることが可能になる。したがって、内接型ギヤポンプ 10の流体の搬送 性能を向上させることができる。
[0046] しかも、前記立上がり量 Yが前記範囲に設定されることにより、前記両端面 20a、 30 aの中で、前記交差稜線部 20c、 30cが限定的にケーシング内面 50aに摺接すること によって、該内面 50aが偏摩耗し易くなり、内接型ギヤポンプ 10の寿命が短くなるこ とを回避することがでさる。
[0047] また、前記突出量 Zが前記範囲に設定されることにより、前記嚙み合い時に、外歯 2 1および内歯 31において、前記交差稜線部 20c、 30c同士は当接するものの、両口 ータ 20、 30の厚さ方向中央部が当接しなくなることを回避することが可能になる。こ れにより、個々の前記セル Cを周方向で確実に仕切ることができ、流体の搬送性能が 低下することを回避することができる。
[0048] さらにまた、本実施形態では、両ロータ 20、 30を、図 5から図 8に示す粉末成形装 置 100により形成された圧粉体 Z1に基づ 、て形成したので、前記サイジング加工後 に、前記両端面 20a、 30aに研削加工を施さなくても、これらのロータ 20、 30の回転 軸線 01、 02方向における大きさ、つまり厚さの精度が低下することを防ぐことが可能 になる。したがって、前記両ロータ 20、 30を製造する工程から、この研削加工の工程 を削除することが可能になり、耐焼付き性の向上された前記両ロータ 20、 30を精度 を低下させることなく高効率に形成することができる。
[0049] 以上説明した作用効果のうち、形成されたポンプロータの耐焼き付け性について検 証試験を実施した。
この試験に供する試験片は、前記サイジング加工後に研削加工を施したもの、およ び前記サイジンダカ卩ェ後に研削加工を施さないものの 2種類それぞれを、 Cuを 1. 5 wt%〜2. 5 %、じを0. 6wt%〜0. 75wt%、少なくとも含有する Fe— C— Cu系 の焼結材により円板状に形成し、これらの各種類について密度および表面粗さ Rzを 異ならせた 5種類 (合計 10種類)を用意した。
そして、これらの試験片各々について耐焼付荷重を測定した。ここで、耐焼付荷重 とは、 FC材カもなる板状の被試験材 (表面粗さ 3. 2Rz)の表面に、前記試験片を配 置し、該試験片および被試験材の各当接面の間に潤滑油を供給しながら、試験片を その軸線回りに周速約 3. lmZsで回転させる。この過程において、前記試験片にそ の厚さ方向に段階的に荷重をかけていき、試験片の前記当接面に焼付けが発生し たときの荷重を測定した。そして、該荷重を試験片の前記当接面の面積で除して、こ の値を耐焼付荷重とした。
[0050] 結果を図 9に示す。この結果、前記材質において、密度が 6. 6gZcm3以上 7. lg Zcm3以下とされ、かつ十点平均粗さ Rzが 4 μ m以上 10 μ m以下とされると、耐焼付 荷重の向上を図ることが可能になることが確認された。
[0051] なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明 の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をカ卩えることが可能である。
例えば、外歯 21および内歯 31の歯数は前記実施形態に限られるものではない。ま た、交差稜線部 20c、 30cを各々前記曲面状に凸とした構成を示したが、前記サイジ ングカ卩ェ時に、 C (面取り量)が 0. 2mm以下であれば、面取りするようにしてもよい。
[0052] さらに、図 5から図 8に示した粉末成形装置 100に代えて、次のような構成を採用し てもよい。
図 10を参照して説明する。この図に示す CNCプレス装置 201は、原料粉末 Pが充 てんされるキヤビティ 200aを有するダイ 205、上パンチ 208がそれぞれ上下駆動され 、下パンチ 209は常に固定された構成となっている。
[0053] ダイ 205は、下方ラム 204を介して下方ガイド 202内を滑動する下方スライダ 203に 取り付けられ、ボールネジ機構等の駆動手段(図示せず)の駆動により上下に移動さ れる。ダイ 205の下方には、固定板 213に固定された下パンチ 209が、キヤビティ 20 Oa内に下方力も嵌合するように配置されて 、る。
[0054] 下パンチ 209の上方には、キヤビティ 200a内に出入可能な上パンチ 208力 下パ ンチ 209に対向して同軸に配置されている。この上パンチ 208は、上パンチプレート 223が取り付けられた油圧ピストン 222および油圧シリンダ 201からなる上方ラム 207 を介して、上方スライダ 206内を滑動する上方ガイド 210に取り付けられている。上方 スライダ 206は、駆動モータ M (—次駆動装置)によって回転されるクランク軸 212に 、リンク機構 211を介して連結されている。駆動モータ Mは、コンピュータ (制御部) 2 20に記憶されて 、るプログラムに沿って駆動、停止制御されるサーボモータである。
[0055] 上方ラム 207は、上方ガイド 210に固定された油圧シリンダ 221と、上パンチプレー ト 223に取り付けられた油圧ピストン 222とを有している。油圧シリンダ 221には油圧 供給口 221aが設けられ、ここに接続された油圧供給管 225を介して油圧ユニット 22 6 (二次駆動装置)から油圧が供給される。油圧の制御は、油圧供給管 225に備えら れコンピュータ 220によって駆動される油圧サーボ弁 224により行われる。
すなわち上方ラム 207は、全体が駆動モータ(一次駆動装置) Mによって上下駆動 されるとともに、油圧ピストン 222が油圧ユニット(二次駆動装置) 226によって上下に 駆動される構成となって ヽる。
[0056] さらにこの装置 201には、上パンチ 208が固定された上パンチプレート 223と、下パ ンチ 209が固定された固定板 213との間に、上パンチプレート 223と固定板 213との 間隔を測定するためのリニアスケール (測定手段) 214が設けられている。このリニア スケール 214の測定値はコンピュータ 220に送信され、コンピュータ 220は、この測 定値に基づいて駆動モータ Mの駆動信号および油圧サーボ弁 224の駆動信号を算 出してこれを出力するようになって!/、る。
[0057] 以上のように構成された CNCプレス装置 201を用いた圧粉体の製造方法にっ 、て 説明する。
〔パンチ駆動工程〕
加圧成形に際し予め、上パンチ 208、下パンチ 209およびダイ 205は、それぞれ初 期位置に配置しておく。
[0058] (一次駆動工程)
下パンチ 209およびダイ 205を固定した状態で、上方ラム 207を下死点 (機械的移 動限界位置)まで下降させ、原料粉末 Pの充てんされたキヤビティ 200aを閉鎖する。 [0059] (二次駆動工程)
クランク角度が上方ラム 207が下死点に達する 180° になると、コンピュータ 220に より、上方ラム 207を機械駆動する駆動モータ Mが停止され、上方ラム 207の下降に よる上パンチ 208の下降が停止される。そして、上方ラム 207の下降停止とともに油 圧サーボ弁 224を駆動して、リニアスケール 214からの測定値が設定値 (キヤビティ 2 OOaの厚さが成形目標厚さとなる値)となるまで油圧シリンダ 221に油圧を供給し、油 圧ピストン 222すなわち上パンチ 208を下降させる。さらに、油圧により上パンチ 208 を下降させるのと同時に、上パンチ 208の下降ストロークの半分だけダイ 205を下降 させることにより、キヤビティ 200a内の原料粉末 Pは、上下両側から押圧され、均一な 加圧力を受けて上下方向に均一な密度に圧縮されることとなる。
[0060] そして、リニアスケール 214の測定値が設定値となると、コンピュータ 220により油圧 サーボ弁 224が制御され油圧ピストン 222が上昇して上パンチ 208が上昇し、駆動 モータ Mの回転が再開されて上方ラム 207とともに上パンチ 208が上昇し、ダイ 205 が下降する。これにより、成形目標厚さに成形された圧粉体がダイ 205 (キヤビティ 20 Oa)力 抜き出され、下パンチ 209上に載置される。
以上のようにしても、成形目標厚さに成形された圧粉体を得ることができる。 産業上の利用可能性
[0061] 耐焼付き性の向上されたポンプロータを提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 外歯が形成されたインナー側ポンプロータと、該外歯と嚙み合う内歯が形成された アウター側ポンプロータと、流体が吸入される吸入ポートおよび流体が吐出される吐 出ポートが形成されたケーシングとを備え、両ロータが嚙み合って回転するときに両 ロータの歯面間に形成されるセルの容積変化により流体を吸入吐出することによって 流体を搬送する内接型ギヤポンプに用いられるポンプロータにおいて、
Fe— Cu— C系の焼結材により形成され、密度が 6. 6gZcm3以上 7. lgZcm3以 下とされるとともに、少なくとも前記アウター側ポンプロータの外周面、および前記両 ロータの回転軸に直交する両端面は、非研削面とされて、その十点平均粗さ Rzが 4 μ m以上 10 μ m以下とされていることを特徴とするポンプロータ。
[2] 請求項 1記載のポンプロータにおいて、
前記両端面と前記歯面との交差稜線部は、当該端面から回転軸線方向に向けた 立上がり量が 0. Olmm以下とされるとともに、前記歯面カも径方向に向けた突出量 が 0. 05mm以下とされて!/、ることを特徴とするポンプロータ。
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