(57)【要約】【課題】  容積効率を維持しつつ耐焼付き性の向上されたポンプロータを提供する。【解決手段】  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２１ａ、３１ａ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、その回転軸線Ｏ１、Ｏ２に直交する両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂのうち、吸入ポート５１および吐出ポート５２と対向する一方の端面２０ａ、３０ａは研削面とされ、一方の端面２０ａ、３０ａと反対側の他方の端面２０ｂ、３０ｂは非研削面とされて、一方の端面２０ａ、３０ａは他方の端面２０ｂ、３０ｂよりも十点平均粗さＲｚが小さくされている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯が形成されたインナー側ポンプロータと、該外歯と噛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、両ロータが噛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６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３以下とされるとともに、その回転軸線に直交する両端面のうち、前記吸入ポートおよび吐出ポートと対向する一方の端面は研削面とされ、当該一方の端面と反対側の他方の端面は非研削面とされて、前記一方の端面は前記他方の端面よりも十点平均粗さＲｚが小さくされていることを特徴とするポンプロータ。
【請求項２】
請求項１記載のポンプロータにおいて、
前記他方の端面と前記歯面との交差稜線部は、当該他方の端面から回転軸線方向に向けた立上がり量が０．０１ｍｍ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を特徴とするポンプロータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポンプロータにおいて、
前記アウター側ポンプロータの外周面が非研削面とされて、前記一方の端面よりも十点平均粗さＲｚが大きくされていることを特徴とするポンプロータ。
【発明の詳細な説明】
【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オイルポンプ等の内接型ギヤポンプに広く利用されている（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、該外歯と噛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、両ロータが噛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。
【０００３】
そして、前記両ロータは、その回転軸線に直交する一方の端面が前記吸入ポートおよび吐出ポートと対向した状態でケーシングの内部に収納されており、これらのロータが前記噛み合って回転するときに、ケーシングの内面と、両ロータの回転軸線に直交す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するようになっている。
【０００４】
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いる。そして、内接型ギヤポンプが駆動されると、ストレーナから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っている。
【特許文献１】特開平１１−３４３９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内接型ギヤポンプを駆動して、前記吸入ポートから前記一方の端面側に向けて流体を吸入する際、この流体の流体圧によって、前記一方の端面と反対側の他方の端面が、ケーシングの内面に強く押付けられることになるため、この内接型ギヤポンプを繰り返し使用するうちに、ポンプロータの前記他方の端面に焼付きが発生するおそれがあった。
【０００６】
特に、内接型ギヤポンプの再始動時には、該ポンプの内部に流体が存在しない、あるいは存在しても僅かしかないので、ポンプロータの前記他方の端面は、略無潤滑状態でケーシングの内面に当接し、しかも当該再始動時の前記流体圧により当該内面に強く押付けられた状態で摺接することになるので、前記焼付きを発生させる可能性を高めるおそれがあった。
【０００７】
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】
【０００８】
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ー側ポンプロータと、該外歯と噛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、両ロータが噛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６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３以下とされるとともに、その回転軸線に直交する両端面のうち、前記吸入ポートおよび吐出ポートと対向する一方の端面は研削面とされ、当該一方の端面と反対側の他方の端面は非研削面とされて、前記一方の端面は前記他方の端面よりも十点平均粗さＲｚが小さくされていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記他方の端面が非研削面とされているので、内接型ギヤポンプの駆動時に、当該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、いわば当該非研削面の表層部に、前記流体の一部を染み込ませることが可能になる。また、この他方の端面は、吸入ポートおよび吐出ポートと対向する一方の端面よりも十点平均粗さＲｚが大きくされているので、当該他方の端面に一方の端面よりも多くの流体を保持させることが可能になる。以上により、内接型ギヤポンプの駆動時に、ケーシングの内面と前記他方の端面との間の潤滑性を、ケーシングの内面と前記一方の端面との間よりも向上させることが可能になる。
【００１０】
したがって、内接型ギヤポンプを駆動して、前記吸入ポートから前記一方の端面側に向けて流体を吸入する際に、この流体の流体圧によって、前記他方の端面が、ケーシングの内面に強く押付けられることになる場合においても、当該他方の端面とケーシングの内面との間に良好な潤滑性が確保されることになり、該他方の端面に焼付きが発生することを抑えることが可能になる。
【００１１】
一方、内接型ギヤポンプの駆動後、これを停止した場合においても、前記と同様に、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、前記他方の端面の表層部に、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、前記流体の一部を前記孔から滲出させて、ケーシングの内面と、前記他方の端面との間で潤滑油として作用させることが可能になる。これにより、ポンプロータの前記他方の端面が、当該再始動時の前記流体圧によって、ケーシングの内面に強く押付けられたとしても、当該端面と内面との間に潤滑油を介在させることが可能になり、前記焼付きの発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
さらに、吸入ポートおよび吐出ポートと対向する前記一方の端面は研削面とされているので、当該一方の端面の平面度、ポンプロータの歯幅（回転軸線方向における大きさ）の寸法精度、および当該一方の端面とケーシングの内面との間のクリアランスのばらつきを現行同等程度確保することが可能になる。これにより、前記他方の端面を非研削面としたことによって、内接型ギヤポンプの駆動時に、ポンプロータの前記両端面とケーシングの内面との間に、セル内の流体が漏洩して容積効率が低下することを最小限に抑制することが可能になる。
【００１３】
しかも、ポンプロータが、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ系の焼結材により、密度が６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３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、その後、前記一方の端面に相当する表面に研削加工を施すことにより形成されるものであるが、当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、前記サイジング加工時に、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、内接型ギヤポンプの駆動時に、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ー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。
【００１４】
ここで、前記他方の端面と前記歯面との交差稜線部は、当該他方の端面から回転軸線方向に向けた立上がり量が０．０１ｍｍ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。
【００１５】
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、前記他方の端面側が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、内接型ギヤポンプの駆動時に、前記セル内の流体が、前記他方の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。すなわち、前記他方の端面が非研削面とされて、その平面度が低下したことにより、セル内の流体が、前記他方の端面とケーシングの内面との隙間から漏洩して、内接型ギヤポンプの容積効率が低下することを最小限に抑制することができる。
【００１６】
しかも、前記立上がり量が前記範囲に設定されることにより、前記他方の端面の中で、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、前記噛み合い時に、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、それ以外の部分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、容積効率が低下することを回避することができる。
【００１７】
さらに、前記アウター側ポンプロータの外周面が非研削面とされて、前記一方の端面よりも十点平均粗さＲｚが大きくされていることが望ましい。
この場合、内接型ギヤポンプを駆動する際、および該駆動後に停止させた際に、ケーシングの内面と摺接するアウター側ポンプロータの外周面にも、前記他方の端面と同様に、流体を保持させることが可能になり、当該外周面に焼付きが発生することを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、容積効率を維持しつつポンプロータの耐焼付き性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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と噛み合う（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、イ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いる。
【００２０】
そして、駆動軸６０がその軸心Ｏ１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Ｏ１回りに回転され、さらに、該ロータ２０の回転駆動力が、外歯２１が内歯３１に噛み合うことによってアウター側ポンプロータ３０に伝達され、該ロータ３０が軸心Ｏ２回りに回転されるようになっている。
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Ｏ１、Ｏ２方向における両端面、言い換えると回転軸線Ｏ１、Ｏ２に直交する両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂおよびアウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄとが摺接しながら回転される。
【００２１】
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２１ａ、３１ａ間には、両ロータ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、両ロータ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、かつ両側面をケーシング５０の内面５０ａによって仕切られており、これによっ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っている。
【００２２】
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いる。
【００２３】
ここで、本実施形態の前記両ロータ２０、３０は、Ｃｕを１ｗｔ％以上４ｗｔ％以下、Ｃを０．２ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下、少なくとも含有するＦｅ−Ｃ−Ｃｕ系の焼結材、例えばＦｅ−０．７Ｃ−２．０Ｃｕ、若しくはＦｅ−０．８Ｃ−１．５Ｃｕ−４．０Ｎｉ−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。
【００２４】
また、前記両ロータ２０、３０は、密度が６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３以下とされるとともに、その回転軸線Ｏ１、Ｏ２に直交する両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂのうち、吸入ポート５１および吐出ポート５２と対向する一方の端面２０ａ、３０ａは研削面とされ、当該一方の端面２０ａ、３０ａと反対側の他方の端面２０ｂ、３０ｂは非研削面とされて、一方の端面２０ａ、３０ａは他方の端面２０ｂ、３０ｂよりも十点平均粗さＲｚが小さくされている。また、本実施形態では、アウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄも前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと同様に、非研削面とされて、前記一方の端面２０ａ、３０ａよりも十点平均粗さＲｚが大きくされている。
【００２５】
なお、前記一方の端面２０ａ、３０ａの十点平均粗さＲｚは０．８μｍ以上６．３μｍ以下とされ、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂおよびアウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄの十点平均粗さＲｚは４μｍ以上１０μｍ以下とされ、この数値範囲内において、前記一方の端面２０ａ、３０ａは、他方の端面２０ｂ、３０ｂおよびアウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄよりも十点平均粗さＲｚが小さくされている。また、前記両ロータ２０、３０は、空孔率が１０％以上２０％以下とされている。
【００２６】
本実施形態では、前記両ロータ２０、３０各々における前記両端面２０ａ、２０ｂ間、および３０ａ、３０ｂ間の距離（歯幅）Ｒ１のばらつきは、各々の端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂの全域において、０．０３ｍｍ以上０．０８ｍｍ以下の範囲内に収まっている。以上により、両ロータ２０、３０の前記一方の端面２０ａ、３０ａと、ケーシング内面５０ａのうち、吸入ポート５１および吐出ポート５２が形成された表面５０ａとの間の隙間（サイドクリアランス）は、当該一方の端面２０ａ、３０ａの全域に亙って、０．０６ｍｍ以上０．１４ｍｍ以下の範囲に収まった構成とされている。
【００２７】
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、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと、前記歯面２１ａ、３１ａとの交差稜線部２０ｃ、３０ｃは、前記端面２０ｂ、３０ｂから回転軸線Ｏ１、Ｏ２方向に向けた立上がり量Ｙが０．０１ｍｍ以下とされるとともに、前記歯面２１ａ、３１ａ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、前記各交差稜線部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３０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。
【００２８】
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、前記一方の端面２０ａ、３０ａに相当する表面のみを研削した後に、その全体に生成されている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いて説明する。
【００２９】
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１４０はダイ、符号１５０はシューボックス、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。
【００３０】
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、下方から嵌合された円筒状の下パンチ１２０および上方から嵌合される円筒状の上パンチ１１０によって閉鎖され、キャビティ１００ａとされる。このキャビティ１００ａ内で原料粉末Ｐを加圧して、キャビティ１００ａの形状に沿った圧粉体Ｚ１（図８）を成形する。
【００３１】
キャビティ１００ａ内に原料粉末Ｐを充てんするシューボックス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。シューボックス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ャビティ１００ａ上に位置することにより、内部に保持した原料粉末Ｐをキャビティ１００ａ内に落とし込み、充てんするようになっている。
【００３２】
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いる。上パンチ１１０が固定された上パンチ保持部材１１０Ａ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、キャビティ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っている。
【００３３】
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っている。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いる。
【００３４】
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、測定値が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っている。目標値は、上パンチ１１０と下パンチ１２０との間で、キャビティ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、図示されないシューボックス位置検出センサから出力されシューボックス１５０の位置を示すシューボックス位置検出信号も入力される。
【００３５】
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〕
シューボックス１５０を前進させて（前進工程）、図５に示すようにキャビティ１００ａ上に開口させ、原料粉末Ｐを充てんする。このとき、シューボックス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、始めにキャビティ１００ａの後方側上に開口してから前方側上に開口する。したがって、キャビティ１００ａは、後方側で長時間シューボックス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。
【００３６】
次に、図６に示すようにシューボックス１５０を後退させてキャビティ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、シューボックス１５０を後退させて、ダイ１４０およびコアロッド１３０上に乗せられた余分の原料粉末Ｐを、シューボックス１５０の前側の壁部によって掻き取るのであるが、該壁部がキャビティ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、キャビティ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ューボックス１５０により掻き取らせ、キャビティ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、キャビティ１００ａ前方側では原料粉末Ｐの体積が大きく、キャビティ１００ａ後方側では原料粉末Ｐの体積が小さくなる。
【００３７】
さらに、図７に示すように、シューボックス１５０が完全にキャビティ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ャビティ１００ａ前方側の原料粉末Ｐはキャビティ１００ａ内（ダイ１４０内）に戻され、キャビティ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。
【００３８】
つまり、原料粉末Ｐはシューボックス１５０から自然落下によりキャビティ１００ａ内に落とし込まれるので、シューボックス１５０の開口部と長時間対向しているキャビティ１００ａ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、キャビティ１００ａの後方側ほど多量の原料粉末Ｐが充てんされてしまい、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ってしまう。
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く、高密度の後方側で低くすることにより、シューボックス１５０の進退方向による充てん量の不均一をなくし、キャビティ１００ａの全体に均一に原料粉末Ｐを充てんしている。
【００３９】
〔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、キャビティ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が、装置の撓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。
【００４０】
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１ｍｍ程度大きい厚さのキャビティ１００ａを形成するように設定されている。つまり、もし装置の撓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ャビティ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。
【００４１】
（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を初期位置からキャビティ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。
【００４２】
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１９０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１６０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。
【００４３】
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、結局キャビティ１００ａの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチ１２０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。
【００４４】
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を得ることができる。
【００４５】
次に、この圧粉体Ｚ１を焼成するが、この際、当該圧粉体Ｚ１はその全体に亙って均一な密度で形成されているので、前記ポンプロータ２０、３０における両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂに相当する表面がうねる等、その平面度が低下することを最小限に抑えることが可能になる。その後、周知の方法によりサイジング加工を施して矯正することによって、前記両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂに相当する表面のうねりを除去した後に、前記一方の端面２０ａ、３０ａに相当する表面にのみ研削加工を施し、その後、全体に生成されているばりを除去することによって、前記ポンプロータ２０、３０を形成する。
【００４６】
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、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂが非研削面とされているので、内接型ギヤポンプ１０の駆動時に、図４（ａ）に示すように、当該他方の端面２０ｂ、３０ｂ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、いわば当該他方の端面２０ｂ、３０ｂの表層部に、前記流体の一部Ｂ２を染み込ませることが可能になる。また、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂは、吸入ポート５１および吐出ポート５２と対向する一方の端面２０ａ、３０ａよりも十点平均粗さＲｚが大きくされているので、これらの他方の端面２０ｂ、３０ｂに一方の端面２０ａ、３０ａよりも多くの流体を保持させることが可能になる。以上により、内接型ギヤポンプ１０の駆動時に、ケーシング５０の内面５０ａと前記他方の端面２０ｂ、３０ｂとの間の潤滑性を、ケーシング５０の内面５０ａと前記一方の端面２０ａ、３０ａとの間よりも向上させることが可能になる。
【００４７】
したがって、内接型ギヤポンプ１０を駆動して、吸入ポート５１から前記一方の端面２０ａ、３０ａ側に向けて流体を吸入する際に、この流体の流体圧によって、他方の端面２０ｂ、３０ｂが、ケーシング５０の内面５０ａに強く押付けられることになる場合においても、当該他方の端面２０ｂ、３０ｂとケーシング５０の内面５０ａとの間に良好な潤滑性が確保されることになり、該他方の端面２０ｂ、３０ｂに焼付きが発生することを抑えることが可能になる。
【００４８】
一方、内接型ギヤポンプ１０の駆動後、これを停止した場合においても、前記と同様に、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂ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、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂ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２０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から滲出させて、ケーシング５０の内面５０ａと、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂとの間で潤滑油として作用させることが可能になる。これにより、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂが、当該再始動時の前記流体圧によって、ケーシング内面５０ａに強く押付けられたとしても、当該端面２０ｂ、３０ｂと内面５０ａとの間に潤滑油を介在させることが可能になり、前記焼付きの発生を確実に抑制することができる。
【００４９】
特に、本実施形態では、ケーシング５０の内面５０ａと摺接するアウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄも、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと同様の非研削面とされているので、内接型ギヤポンプ１０の駆動時、および該駆動後に停止させた際に、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと同様に、前記流体の一部Ｂ２を保持させることが可能になり、当該外周面３０ｄに焼付きが発生することも抑えることができる。
【００５０】
さらに、吸入ポート５１および吐出ポート５２と対向する前記一方の端面２０ａ、３０ａは研削面とされているので、当該一方の端面２０ａ、３０ａの平面度、ポンプロータ２０、３０の歯幅（回転軸線Ｏ１、Ｏ２方向における大きさ）の寸法精度、および当該一方の端面２０ａ、３０ａとケーシング５０の内面５０ａとの間のクリアランスのばらつきを現行同等程度確保することが可能になる。これにより、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂを非研削面としたことによって、内接型ギヤポンプ１０の駆動時に、ポンプロータ２０、３０の前記両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂとケーシング５０の内面５０ａとの間に、セルＣ内の流体が漏洩し容積効率が低下することを最小限に抑制することができる。
【００５１】
しかも、ポンプロータ２０、３０が、Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ系の焼結材により、密度が６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３以下とされて形成されているので、当該ポンプロータ２０、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の前記交差稜線部２０ｃ、３０ｃ、および前記一方の端面２０ａ、３０ａと前記歯面２１ａ、３１ａとがなす交差稜線部が潰されて、これらの交差稜線部２０ｃ、３０ｃ等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内の流体が、前記交差稜線部２０ｃ、３０ｃ等から前記両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂ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等と前記歯面２１ａ、３１ａとケーシング内面５０ａとで仕切られる前記セルＣに、高い液密性を具備させることができる。
【００５２】
ところで、研削加工が施された前記一方の端面２０ａ、３０ａは、他方の端面２０ｂ、３０ｂと比べて十点平均粗さＲｚが小さくなり、図４（ｂ）に示すように、これらの表面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Ｂ１が塞がれ、しかもその空間体積も小さくなるため、前記流体の一部Ｂ２を保持する機能は、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと比べて低下することになる。
【００５３】
しかしながら、内接型ギヤポンプ１０の駆動時に、吸入ポート５１から一方の端面側２０ａ、３０ａ側に向けて流体が吸入されると、この際の流体圧によって、両ロータ２０、３０は、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂがケーシング５０の内面５０ａに押付けられ、かつ前記一方の端面２０ａ、３０ａがケーシング５０の内面５０ａから離間するように、その回転軸線Ｏ１、Ｏ２方向に前記サイドクリアランス分だけ移動させられるようになる。そのため、前記一方の端面２０ａ、３０ａに研削加工を施したことにより、当該一方の端面２０ａ、３０ａの、前記流体の一部Ｂ２を保持する機能が前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと比べて低下したとしても、このことは、両ロータ２０、３０の耐焼付き性について殆ど影響を与えないといえる。
【００５４】
特に本実施形態では、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂに研削加工が施されず、しかも前記交差稜線部２０ｃ、３０ｃが前記サイジング加工時に面取りされず、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂから回転軸線Ｏ１、Ｏ２方向に向けた立上がり量Ｙが０．０１ｍｍ以下とされるとともに、前記歯面２１ａ、３１ａから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、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂ側が、交差稜線部２０ｃ、３０ｃと前記歯面２１ａ、３１ａとケーシング内面５０ａとで仕切られることになるので、内接型ギヤポンプ１０の駆動時に、前記セルＣ内の流体が、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂとケーシング内面５０ａ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。すなわち、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂが非研削面とされて、その平面度が低下したことにより、セルＣ内の流体が、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂとケーシング内面５０ａとの隙間から漏洩して、内接型ギヤポンプ１０の容積効率が低下することを最小限に抑制することができる。
【００５５】
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、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂ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きる。
【００５６】
また、前記突出量Ｚが前記範囲に設定されることにより、前記噛み合い時に、外歯２１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、それ以外の部分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Ｃを周方向で確実に仕切ることができ、容積効率が低下することを回避することができる。
【００５７】
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に基づいて形成したので、当該圧粉体Ｚ１をその全域に亙って均一な密度で形成することが可能になり、該圧粉体Ｚ１を焼成したときに、前記ポンプロータ２０、３０における両端面２０ａ、２０ｂ、３０ａ、３０ｂに相当する表面がうねる等、その平面度が低下することを最小限に抑えることが可能になる。これにより、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂに研削加工を施さなくても、その平面度が現行と比べて低下することを最小限に抑制することが可能になり、当該他方の端面２０ｂ、３０ｂとケーシング内面５０ａとの間にセルＣ内の流体が漏洩することが抑えられ、内接型ギヤポンプ１０の容積効率が低下することを抑制することができる。
【００５８】
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グ加工後に研削加工を施さないものの２種類それぞれを、Ｃｕを１．５ｗｔ％〜２．５ｗｔ％、Ｃ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。
【００５９】
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材から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３．１ｍ／ｓ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。
【００６０】
結果を図９に示す。この結果、前記材質において、密度が６．６ｇ／ｃｍ３以上７．１ｇ／ｃｍ３以下とされ、かつ十点平均粗さＲｚが４μｍ以上１０μｍ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。
【００６１】
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く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加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、前記サイジング加工時に、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。さらに、前記実施形態では、アウター側ポンプロータ３０の外周面３０ｄも、前記他方の端面２０ｂ、３０ｂと同様に非研削面とした構成を示したが、該外周面３０ｄは前記一方の端面２０ａ、３０ａと同様な研削面としてもよい。
【００６２】
また、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が充てんされるキャビティ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。
【００６３】
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、キャビティ２００ａ内に下方から嵌合するように配置されている。
【００６４】
下パンチ２０９の上方には、キャビティ２００ａ内に出入可能な上パンチ２０８が、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（一次駆動装置）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）２２０に記憶されてい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。
【００６５】
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２２６（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いる。
【００６６】
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いる。
【００６７】
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ついて説明する。
〔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。
【００６８】
（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の充てんされたキャビティ２００ａを閉鎖する。
【００６９】
（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（キャビティ２００ａ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、キャビティ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。
【００７０】
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（キャビティ２００ａ）から抜き出され、下パンチ２０９上に載置される。
以上のようにしても、全体に均一な密度で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】
【００７１】
容積効率を維持しつつ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。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】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２に示す内接型ギヤポンプのＡ部拡大図である。
【図４】本発明に係る一実施形態として示した（ａ）アウター側ポンプロータの外周面、アウター側ポンプロータの他方の端面、またはインナー側ポンプロータの他方の端面の拡大断面図、（ｂ）アウター側ポンプロータの一方の端面、またはインナー側ポンプロータの一方の端面の拡大断面図である。
【図５】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５に示す粉末成形装置において、シュ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）キャ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】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】
【００７３】
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  一方の端面
２０ｂ、３０ｂ  他方の端面
２０ｃ、３０ｃ  交差稜線部
２１  外歯
２１ａ  外歯の歯面
３０  アウター側ポンプロータ（ポンプロータ）
３０ｄ  アウター側ポンプロータの外周面
３１  内歯
３１ａ  内歯の歯面
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
【図１】
2006242119.tif 000003
【図２】
2006242119.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006242119.tif 000008
【図７】
2006242119.tif 000009
【図８】
2006242119.tif 000010
【図９】
2006242119.tif 000011
【図１０】
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