(57)【要約】      （修正有）【課題】既設のサイジング設備を用いて製品の歯面の直角度の低下を抑えながら１回のサイジングでアウターロータの寸法矯正を行えるようにすることを課題としている。【解決手段】サイジング代が実質に０に近い孔径を有する第１の孔部と、第１の孔部よりも孔径が小さくて所定のサイジング代を有する第２の孔部と、前記第１の孔部よりも孔径の大きい第３の孔部を上から順に配置したダイ１の成形孔にオイルポンプ用アウターロータ１０をサイジング装置の上パンチ３で加圧して押し込み、次いで、前記第２の孔部を通り抜けた前記アウターロータ１０を下パンチ４で突き上げ、前記第２の孔部を再度通過させて前記成形孔から押し出す手順でサイジングを行なうようにした。【選択図】図５
2015000999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルポンプ用アウターロータのサイジング方法であって、サイジング代が実質に０に近い孔径を有する第１の孔部と、その第１の孔部よりも孔径が小さくて所定のサイジング代を有する第２の孔部と、前記第１の孔部よりも孔径の大きい第３の孔部を上から下に向けて順に配置し、前記第１の孔部と第２の孔部の間及び第２の孔部と第３の孔部の間にそれぞれ段差面を形成した成形孔を備えるダイを使用し、
そのダイの前記成形孔に前記アウターロータをサイジング装置の上パンチで加圧して押し込み、次いで、前記第２の孔部を通り抜けた前記アウターロータを下パンチで突き上げ、前記第２の孔部を再度通過させて前記成形孔から押し出す手順でサイジングを行なうオイルポンプ用アウターロータのサイジング方法。
【請求項２】
前記ダイとして、第１の孔部の内径をサイジングするアウターロータの外径寸法とほぼ同径にし、前記第２の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．０１〜０．０３ｍｍ小径、前記第３の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．００５〜０．０１５ｍｍ大径にした成形孔を有するものを用いる請求項１に記載のオイルポンプ用アウターロータのサイジング方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の方法を実施するサイジング装置であって、サイジング代が実質に０に近い孔径を有する第１の孔部と、その第１の孔部よりも孔径が小さくて所定のサイジング代を有する第２の孔部と、前記第１の孔部よりも孔径の大きい第３の孔部を上から下に向けて順に配置し、前記第１の孔部と第２の孔部の間及び第２の孔部と第３の孔部の間にそれぞれ段差面を形成した成形孔を備え、その成形孔でアウターロータの外周側を矯正するダイと、前記成形孔にアウターロータを押し込む上パンチと、アウターロータの内径側を矯正するコアロッドと、前記第３の孔部まで押し込まれたアウターロータを突き上げて前記成形孔から抜き出す下パンチを具備したサイジング装置。
【請求項４】
前記ダイとして、前記第１の孔部の内径をサイジングするアウターロータの外径寸法とほぼ同径にし、前記第２の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．０１〜０．０３ｍｍ小径、前記第３の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．００５〜０．０１５ｍｍ大径にした成形孔を有するものを具備した請求項３に記載のサイジング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法で製造されるオイルポンプアウターロータ（内歯歯車）を処理の対象にしたサイジング方法とその方法の実施に用いるサイジング金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金法で製造される内接歯車式オイルポンプのポンプロータは、インナーロータとアウターロータを組み合わせたものであって、車両のエンジンや変速機の潤滑用オイルポンプなどに多用されている。
【０００３】
このポンプロータは、インナーロータとアウターロータの円滑な噛み合いと所期のポンプ効率確保のために高い寸法精度が要求される。
【０００４】
このために、原料粉末を加圧成形して得られた成形体を焼結した後にサイジング処理を実施して寸法精度を高めることがなされている。
【０００５】
サイジングによる寸法矯正に関し、アウターロータの歯面の直角度の確保について言及した従来技術として、下記特許文献１、２に示される方法などがある。
【０００６】
ここで言う歯面の直角度は、アウターロータの端面を基準にした直角度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−１５１５０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０５９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常のサイジングでは、焼結体を上パンチで加圧してダイのストレートな成形孔に押し込む方法が採られる。
【０００９】
ところが、この片側加圧（上加圧）でのサイジングでは、寸法矯正を行なう焼結体が上述したオイルポンプロータのアウターロータである場合、内歯の歯面にテーパがついて歯面の直角度が悪化する。
【００１０】
その原因は、焼結体（アウターロータ）の上パンチに加圧される側と下パンチに加圧される側の圧縮力に差が生じることにある。その差によって密度や塑性変形量、弾性変形量などに差が生じ、サイジング後の焼結体をダイから抜き出したときのスプリングバック量が異なるものになって歯面にテーパがつくと考えられている。
【００１１】
この問題に対し、前掲の特許文献１は、改善策として、同一焼結体についてダイに押し込む向きを反転させてサイジングを２回実施することを提案している。しかし、この方法はサイジングの作業が複雑になり、作業の工程も増えて生産性やコスト面で不満が残る。
【００１２】
また、前掲の特許文献２は、上パンチによってダイに押し込まれた焼結体が下パンチの上面近く又は上面との接触点まで移動した位置からダイを焼結体の動きに追従させることを提案している。
【００１３】
その追従を行なわせることで、焼結体を反転させての２回サイジングで得られる効果と同様の効果を１回のサイジングで得るようにしているが、この方法は、ダイを焼結体の動きに追従させるための機構がない既存の設備でのサイジングが行えない。
【００１４】
この発明は、既設のサイジング設備を用いて製品の歯面の直角度の低下を抑えながら１回のサイジングでアウターロータの寸法矯正を行えるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、この発明においては、オイルポンプ用アウターロータのサイジングを以下の方法で実施する。
【００１６】
その方法では、サイジング代が実質に０に近い孔径を有する第１の孔部と、その第１の孔部よりも孔径が小さくて所定のサイジング代を有する第２の孔部と、前記第１の孔部よりも孔径の大きい第３の孔部を上から下に向けて順に配置し、前記第１の孔部と第２の孔部の間及び第２の孔部と第３の孔部の間にそれぞれ段差面を形成した成形孔を備えるダイを使用し、
そのダイの前記成形孔に前記アウターロータをサイジング装置の上パンチで加圧して押し込み、次いで、前記第２の孔部を通り抜けた前記アウターロータを下パンチで突き上げ、前記第２の孔部を再度通過させて前記成形孔から押し出す手順でサイジングを行なう。
【００１７】
この方法に利用するサイジング金型は、ダイと、そのダイの成形孔にサイジング対象のアウターロータを押し込む上パンチと、上パンチに対向させた下パンチと、前記アウターロータの内径側を矯正するコアロッドを組み合わせて構成され、ダイが上述した第１〜第３の孔部と２箇所の段差面を有するものになっている。
【００１８】
この発明は、かかるサイジング金型も併せて提供する。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のサイジング方法によれば、アウターロータの歯面の直角度が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の方法の実施に利用するサイジング装置の要部の概要を示す断面図である。
【図２】この発明の方法の実施に利用するサイジング装置のダイの一例を示す断面図である。
【図３】図２のダイの部分切欠き斜視図である。
【図４】図２のダイの詳細を示す要部の拡大断面図である。
【図５】図１のサイジング装置においてアウターロータが下パンチに受けられる位置まで成形孔に押し込まれた状態を示す断面図である。
【図６Ａ】評価試験に利用したアウターロータの端面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのアウターロータの断面図である。
【図７】アウターロータ歯面の直角度の定義の説明図である。
【図８】アウターロータ歯面の直角度評価試験での測定位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明のオイルポンプアウターロータのサイジング方法の実施の形態を、添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。
【００２２】
この発明の方法では、第１の孔部と、その第１の孔部よりも孔径の小さい第２の孔部と、前記第１の孔部よりも孔径の大きい第３の孔部を上から下に向けて順に配置し、前記第１の孔部と第２の孔部の間及び第２の孔部と第３の孔部の間にそれぞれ段差面を形成した成形孔を備えるダイを使用する。
【００２３】
そのダイは、前記第１の孔部の内径をサイジングするアウターロータの外径寸法とほぼ同径にし、前記第２の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．０１〜０．０３ｍｍ小径、前記第３の孔部の内径を前記第１の孔部の内径よりも半径で０．００５〜０．０１５ｍｍ大径にした成形孔を有するものを用いるとよい。
【００２４】
ここで言うアウターロータの外径寸法はサイジングする前の寸法であり、その外径寸法とほぼ同径とは、サイジング代が実質的に０に近い内径を指す。
【００２５】
第２の孔部の上記した内径は一般的に設定されるサイジング代を考慮したものであり、無理の無いサイジングがなされる。また、第３の孔部の内径は、後述する摺動抵抗の低減の効果が上記の数値範囲で不足なく発揮される。この第３の孔部の内径が無用に大きいと
圧縮により外径および内径寸法が大きくなりすぎてしまう。
【００２６】
図１にサイジング装置の概要を表す。図中１はダイ、３はダイ１に設けられた成形孔２にサイジング対象のアウターロータを押し込む上パンチ、４は上パンチに対向させた下パンチ、５はアウターロータの内径側を矯正するコアロッドである。コアロッド５は、外周に歯面を成形する歯を有する。
【００２７】
ダイ１に設けられた成形孔２は、アウターロータの外周側を矯正するものであって、３つの内径を有する。即ち、図２〜図４に示すように、成形孔２は、第１の孔部２ａ、第２の孔部２ｂ、第３の孔部２ｃを上から順に配置し、さらに、第１の孔部２ａと第２の孔部２ｂの間及び第２の孔部２ｂと第３の孔部２ｃの間にそれぞれ段差面２ｄ、２ｅ（図４参照）を形成した孔になっている。
【００２８】
第１の孔部２ａと第２の孔部２ｂの間に形成される段差面２ｄは、成形孔２の中心軸と平行な面に対して適度の傾き角を有する面にしている。
【００２９】
その段差面２ｄの図４に示した傾き角θ１は、例示のダイについては、第２の孔部２ｂへのアウターロータの円滑な押し込みと押し込み時のアウターロータの傷付き防止を考えて３°に設定したが、この値に限定されるものではない。
【００３０】
第２の孔部２ｂと第３の孔部２ｃの間に形成される段差面２ｅ（これも図４参照）にも、第２の孔部２ｂを通り抜けたアウターロータを成形孔２から円滑に傷つけずに押し出すために、成形孔２の中心軸と平行な面に対して適度の傾き角を付与している。
【００３１】
その段差面２ｅの傾き角θ２は、例示のダイ１については、１５°に設定したが、この値に限定されるものではない。
【００３２】
成形孔２の第１の孔部２ａの内径は、アウターロータの外径寸法とほぼ同径に設定されている。
【００３３】
また、第２の孔部２ｂの内径は、第１の孔部２ａの内径よりも半径（図４のｘ）で０．０１〜０．０３ｍｍ小径に設定され、第３の孔部２ｃの内径は、第１の孔部２ａの内径よりも半径（図４のｘ１）で０．００５〜０．０１５ｍｍ大径に設定されている。
【００３４】
例えば、図２に示したダイ１は、第１の孔部２ａの内径ｄ２＝φ５０．７４５ｍｍ、第２の孔部２ｂの内径ｄ１＝φ５０．７８７ｍｍ、第３の孔部２ｃの内径ｄ３＝φ５０．８０５ｍｍの設定となっている。この数値はあくまでも一例に過ぎない。
【００３５】
第２の孔部２ｂの軸方向長さは、１０ｍｍ程度にとどめるのがよい。その長さを無用に長くしてもサイジングの効果はさほど変わらず、ダイの軸方向長さが大きくなるだけである。
【００３６】
コアロッド５は、半径で０．００５ｍｍ程度のサイジング代を付与したものになっている。このサイジング代も一例に過ぎない。
【００３７】
このように構成したダイを有するサイジング装置を使用してこの発明の方法を実施する。その方法は、図１に鎖線で示すように、アウターロータ１０をダイ１の成形孔２上にセットし、そのアウターロータ１０を上パンチ３で所定のプレス荷重を加えて成形孔２に押し込む。
【００３８】
その行程では、アウターロータ１０が第２の孔部２ｂを完全に通り抜けるまで押し込みを継続する。
【００３９】
図５のように、アウターロータ１０が第２の孔部２ｂを通り抜けると第３の孔部２ｃの内径が大きくなっているため、アウターロータ１０に加わる摺動抵抗が減少し、これにより、上パンチから加えた軸方向荷重がアウターロータ１０の下端部まで伝わりやすくなる。
【００４０】
この状況下で、アウターロータ１０は上パンチ３が下死点に到達する前に下パンチ４に受け止められ、その後の上パンチの継続した下降によってそのアウターロータ１０の下側も圧縮される。その圧縮がアウターロータ１０に加わる摺動抵抗が減少した状況下で行なわれるため、アウターロータ１０の各部に作用する圧縮力の差が小さくなる。
【００４１】
次に、押し込み終点に到達したら第３の孔部２ｃ内に移動しているアウターロータ１０を下パンチ４で突き上げて成形孔２から押し出す。このとき、アウターロータ１０は第２の孔部２ｂを再度通過し、その際に押し込み時とは逆向きの荷重を受ける。
【００４２】
これにより、１回のサイジング動作によって前掲の特許文献１が述べている２回サイジングと同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、その２回サイジングと同様の加圧がなされることでアウターロータ１０の各部に作用する圧縮力の差がより一層小さくなってサイジング後のスプリングバックなどによる歪が抑えられ、アウターロータの歯面の直角度が片側加圧でのサイジングに比べて良くなる。
【実施例】
【００４４】
成形孔の孔径が３段に変化している図２〜図４で説明したダイと、ストレート形状の成形孔を有するダイを使用して図６Ａ、図６Ｂに示した内接歯車式ポンプ用ポンプロータのアウターロータ１０のサイジングを実施した。
【００４５】
図６のアウターロータ１０は、設計上の外径Ｄ：φ５０．５ｍｍ、アウター大径（歯底円の直径）Ｂｄ：φ４５．４６５ｍｍ、アウター小径（歯先円の直径）Ｔｄ：φ３４．４２５ｍｍ、軸方向厚みｔ：２３．５ｍｍの諸元である。
【００４６】
ダイの第２の孔部２ｂによるサイジング代は半径で０．０２ｍｍとし、第３の孔部２ｃの第１の孔部２ａに対する拡径代は半径で０．０１ｍｍとし、さらに、コアロッドによる
歯面のサイジング代は半径で０．００５ｍｍとした。
【００４７】
成形孔がストレートなダイは、ロータ外径側のサイジング代は半径で０．０２ｍｍとし、コアロッドによる歯面のサイジング代は半径で０．００５ｍｍとした。
【００４８】
その結果、成形孔がストレートなダイで処理されたアウターロータの直角度は０．０１８ｍｍであったのに対し、成形孔が段付き孔のダイで処理されたアウターロータの直角度は０．０１０ｍｍであり、直角度の精度が前者に比べてほぼ２倍良くなっていた。
【００４９】
なお、この評価試験での直角度は、図７に示すように、アウターロータ１０の一端面と他端面から軸方向厚みの２０％の位置（図のＰ点とＱ点）でそれぞれ内径を測定し、そのＰ、Ｑ点における測定値の差を直角度とした。その差が０に近いほど直角度に優れる。
【００５０】
測定箇所は、図８に示した歯底Ｉ、歯先III、両側の歯面II，IVの４箇所とし、その測定を全部の歯について実施した。測定は市販の３次元測定器を使用して行った。そして、上記の差は最も大きかった箇所を評価した試料の直角度とした。
【符号の説明】
【００５１】
１          ダイ
２          成形孔
２ａ        第１の孔部
２ｂ        第２の孔部
２ｃ        第３の孔部
２ｄ        第１の孔部と第２の孔部間の段差面
２ｅ        第２の孔部と第３の孔部間の段差面
３          上パンチ
４          下パンチ
５          コアロッド
１０        アウターロータ
θ１        段差面２ｄの傾き角
θ２        段差面２ｅの傾き角
ｄ１        第２の孔部の内径
ｄ２        第１の孔部の内径
ｄ３        第３の孔部の内径
Ｉ〜IV      歯面位置の測定箇所
Ｐ，Ｑ      内径測定点
Ｄ          アウターロータ外径
Ｂｄ        アウター大径
Ｔｄ        アウター小径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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