(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに収納して小凹部を備えた端面を摺動面にしてケーシング内で回転させる焼結部品を製造する方法であって、
部品の成形時に粉末の成形体に対して、成形体の端面から突出する凸部を前記小凹部の開口縁に沿って設け、その凸部と前記小凹部を金型で成形し、前記小凹部の内周面は、小凹部の径方向断面において直線であり、さらに、前記凸部を所定の曲率半径を有する曲面を介して前記小凹部の内周面に滑らかに接続し、前記成形体の焼結後に部品の小凹部設置側の端面を予め設定された加工代が除去される位置まで機械加工して前記凸部を消失させる焼結部品の製造方法。
【請求項２】
前記小凹部の内周面を型抜きテーパの付された斜面で構成し、前記所定の曲率半径を有する曲面を、前記成形体の小凹部設置側の端面よりも小凹部の底側に偏った位置で前記小凹部の内周面に連ならせた請求項１に記載の焼結部品の製造方法。
【請求項３】
前記焼結部品が歯車ポンプのポンプロータであり、そのポンプロータの端面に油溜り用として直径５ｍｍ未満の前記小凹部を周方向に定ピッチで複数設ける請求項１又は請求項２に記載の焼結部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型成形された小凹部を端面に備える焼結部品の製造方法に関する。なお、本発明の方法で製造する焼結部品の具体例としては、例えば、摺動面になる端面に油溜りとなるくぼみ（ポンチマークやディンプルと称される直径が５ｍｍにも満たないような小凹部）を形成した回転体がある。
【背景技術】
【０００２】
摺動面となる端面に小凹部を形成した首記の回転体としては、例えば、下記特許文献１に記載された歯車ポンプのポンプロータ（特許文献１はドライブギヤとドリブンギヤと称している）がある。
【０００３】
その特許文献１の歯車ポンプに採用されたポンプロータは、ドライブギヤとドリブンギヤの両端面にくぼみ（小凹部）を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２０５５０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された歯車ポンプのポンプロータには、粉末冶金法で製造される焼結ロータが多用されている。その焼結ロータは、金型成形して得られた粉末の成形体を焼結して作られる。
【０００６】
そのため、端面に小凹部を設ける焼結ロータについては、その小凹部も金型成形して作り出すことが行われている。
【０００７】
焼結ロータの端面に金型成形して設けられる小凹部を拡大して図６に示す。この小凹部
４の開口縁には、所定の曲率半径を有する凸曲面８が付される。
【０００８】
その凸曲面８は、金型の小凹部成形部（成形用突起）の付け根に金型の保護や成形体の良好な脱型性確保を目的として付される凹曲面が転写されて生じるものである。
【０００９】
ここで、端面に小凹部を設けた焼結ロータ、中でも、オイルポンプのポンプロータは、ケーシングとの間の摺動クリアランスが吐出性能を左右することから、その摺動クリアランスのばらつきを低減させることが要求される。
【００１０】
ＡＴ（オートマチック・トランスミッション）用のオイルポンプに採用されるポンプロータに関しては、その摺動クリアランスについて特に高い精度が要求される。
【００１１】
そこで、そのポンプロータについては、粉末の成形体を焼結した後に端面を機械加工して要求される厚み寸法精度を確保することが行われている。
【００１２】
この機械加工における端面の加工代（削り代）は、一般的に０．０３ｍｍ〜０．１０ｍｍ程度であり、下限値と上限値間の差が大きい。
【００１３】
それが原因で、端面に設けられる小凹部４の径寸法のばらつきが大きくなると言う問題があった。
【００１４】
図６において、小凹部４の開口縁に付される凸曲面８の曲率半径ｒが今仮に０．４ｍｍであったとすると、ロータの端面の加工代がｔ１（＝０．０３ｍｍ）の場合とｔ２（＝０．１０ｍｍ）の場合とでは、小凹部４の径に、片側（半径）でΔｄ１（＝０．１１３ｍｍ）のばらつきが生じる。
【００１５】
前記小凹部４が油溜りとして用いられるポンプロータの場合、小凹部４の径寸法のばらつきは油溜りの容積をばらつかせ、製品毎の潤滑性能のばらつきに繋がる。従って、その小凹部４の径寸法のばらつきは極力小さく抑えることが要求される。
【００１６】
そこで本発明は、端面に小凹部が金型成形して設けられる焼結ロータなどの焼結部品について、部品の端面の加工代のばらつきに起因した小凹部の径寸法のばらつきを小さく抑えることを可能にした製造方法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】
【００１７】
この発明の一態様に係る製造方法は、ケーシングに収納して小凹部を備えた端面を摺動面にしてケーシング内で回転させる焼結部品を製造するものであって、
部品の成形時に粉末の成形体に対して、成形体の端面から突出する凸部を前記小凹部の開口縁に沿って設け、その凸部と前記小凹部を金型で成形し、さらに、前記凸部を所定の曲率半径を有する曲面を介して前記小凹部の内周面に滑らかに接続し、前記成形体の焼結後に部品の小凹部設置側の端面を予め設定された加工代が除去される位置まで機械加工して前記凸部を消失させる方法を採用した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の製造方法によれば、端面の機械加工による小凹部の径寸法のばらつきが低減され、寸法精度に優れた小凹部を有する焼結部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の方法で製造する焼結部品の一例を示す端面図である。
【図２】本発明の実施形態の方法で製造する焼結部品の他の例を示す端面図である。
【図３】本発明の実施形態の方法で製造する焼結部品のさらに他の例を示す端面図である。
【図４】本発明の方法で粉末成形体の端面に設ける凸部の一例を示した断面図である。
【図５】本発明の方法で焼結部品の端面に金型成形される小凹部の径寸法のばらつき量を示す図である。
【図６】従来の製造方法で焼結部品の端面に金型成形される小凹部の径寸法のばらつき量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［本発明の実施形態の説明］
この発明の一態様に係る製造方法では、ケーシングに収納して小凹部を備えた端面を摺動面にしてケーシング内で回転させる焼結部品を以下のようにして製造する。
【００２１】
即ち、部品の成形時に粉末の成形体に対して、成形体の端面から突出する凸部を前記小凹部の開口縁に沿って設け、その凸部と前記小凹部を金型で成形し、さらに、前記凸部を所定の曲率半径を有する曲面を介して前記小凹部の内周面に滑らかに接続し、前記成形体の焼結後に部品の小凹部設置側の端面を予め設定された加工代が除去される位置まで機械加工して前記凸部を消失させるようにした。
【００２２】
かかる製造方法は、摺動面になる端面に油溜りとなる小凹部を設けた歯車ポンプのポンプロータ（内接歯車式ポンプのインナーロータやアウターロータ、或いは、外接歯車ポンプのポンプギヤ）などの製造に好適に利用することができる。
【００２３】
かかる方法で焼結部品の端面に設ける凸部は、所定の曲率半径を有する曲面を介して小凹部の内周面に滑らかに接続する。
【００２４】
前記小凹部の内周面は、成形体を金型から良好に抜き取るために型抜きテーパの付された斜面で構成するのがよい。
【００２５】
また、前記所定の曲率半径を有する曲面は、前記小凹部の内周面に対する接続が前記成形体の小凹部設置側の端面よりも小凹部の底側に偏った位置でなされるようにするのがよい。このようにすることで、前記凸部の成形体の端面からの突出量を小さく抑えて凸部を欠損し難いものにすることができる。
【００２６】
前記凸部は、焼結部品の端面の機械加工によって完全に消失する。これに対し、凸部と小凹部の内周面との間に介在した曲面は、小凹部の内周面に対するその曲面の接続位置と焼結部品の端面の加工代次第では、端面の機械加工後に一部が残存することがある。その曲面の小凹部の内周面に対する接続点が最小加工代の位置よりも焼結部品の端面側にある場合には、その曲面は全域が削り取られる。
【００２７】
この所定の曲率半径を有する曲面は、粉末成形用金型の小凹部成形部（成形用突起）の付け根に形成される凹曲面の曲率半径と同一の曲率半径を持つ面が好ましい。
【００２８】
ポンプロータ成形用の金型の場合、油溜り用となす小凹部を成形する小凹部成形部の付け根の凹曲面は、曲率半径が必要最小限の値として０．４０ｍｍ程度に設定されており、そのケースでは、前記曲面も０．４０ｍｍの曲率半径を持つ面にするのがよい。
【００２９】
小凹部の開口縁に沿って焼結部品の端面に上記凸部を形成すると、小凹部の内周面との間に介在する前記曲面の小凹部の内周面に対する接続点が、従来の製造方法において小凹部開口縁に付される凸曲面が小凹部の内周面に対して接続される位置よりも小凹部の入口側に偏る。
【００３０】
これにより、小凹部の内周面の加工領域（最小加工代位置と最大加工代位置間にある領域）が直線形状に近づき、端面の加工代のばらつき量に対する小凹部径の変動割合が小さくなって小凹部の径寸法のばらつきが小さくなる。
【００３１】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の一態様に係る小凹部付き焼結部品の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３２】
本発明の実施形態の方法で製造する焼結部品の一例を図１〜図３に示す。図１の焼結部品１は、内接歯車式ポンプのアウターロータ、図２の焼結部品２は、内接歯車式ポンプのインナーロータ、図３の焼結部品３は、ドライブギヤやドリブンギヤとして使用する外接歯車ポンプのポンプギヤである。
【００３３】
これ等の焼結部品１〜３のいずれも裏面側と表面側は、同様の形状となるので裏面側の図は省く。
【００３４】
これらの焼結部品１〜３の両端面には、小凹部４が所定ピッチで設けられている。その小凹部４は金型成形して作られたもので、開口部の直径は５ｍｍ以下である。
【００３５】
図２の焼結部品（インナーロータ）２と図３の焼結部品（ポンプギヤ）３には、歯の側端面と歯底よりも内径側の端面にそれぞれ周方向に列をなすように小凹部４が設けられているが、小凹部４の設置数や配置は任意に設定できる。
【００３６】
図示の焼結部品１〜３は、金型成形して得られる粉末の成形体５（図４参照）の端面５ａに凸部６を小凹部４の開口縁に沿って設け、成形体５を焼結した後に部品の両端面を部品の厚みが規定された値になるように機械加工して製造される。小凹部４と凸部６及び後述する曲面７はいずれも金型成形されている。
【００３７】
凸部６と小凹部４の内周面との間には、所定の曲率半径ｒを有する曲面７が介在されている。その曲面７は小凹部４の内周面４ａに対して滑らかに（径方向断面において内周面４ａを延長した直線に内接するように）接続される。
【００３８】
図４における曲面７の小凹部の内周面４ａに対する接続は、成形体５の端面５ａよりも小凹部４の底側に偏った位置でなされている。そのために、曲面７を延長して構成された凸部６は、成形体の端面５ａからの突出量ａが極小さな数値範囲に抑えられ、焼結前の欠損などが生じにくいものになっている。
【００３９】
曲面７の曲率半径ｒは、金型の小凹部成形部の付け根の凹曲面の曲率半径（これは小凹部の開口縁に付されていた凸曲面の曲率半径に等しい）として従来設定されていた値と同一（例えば、既述の０．４０ｍｍ）に設定されている。
【００４０】
このように、小凹部４の開口縁に沿って焼結部品の端面に凸部６を設け、その凸部を曲面７を介して小凹部４の内周面４ａに滑らかに接続すると、図５に示すように、曲面７の小凹部の内周面４ａに対する接続点Ｑが従来の製造方法における凸曲面８の接続点（図６のＱ１）よりも小凹部４の入口側に偏る。
【００４１】
これにより、端面の加工代のばらつき量に対する小凹部径の変動割合が小さくなる。これは以下の理由によるものである。
【００４２】
今、図５における曲面７の最小加工代ｔ１の位置での端面５ａに対する傾き角をθ１、図６における凸曲面８の最小加工代ｔ１の位置での端面５ａに対する傾き角をθ２とすると、傾き角θ１は傾き角θ２よりも大きくなる。
【００４３】
そのために、最小加工代ｔ１の位置と最大加工代ｔ２の位置間にある領域が従来の設計に比べると直線に近づき、端面の加工代のばらつき量に対する小凹部径の変動割合が小さくなるのである。
【００４４】
部品の端面の変位（機械加工による変位）に対する小凹部４の径の変動量は、小凹部４の内周面に連なる曲面の傾斜角が大きい領域ほど小さくなるので、部品の端面の加工が一般的なばらつきの範囲内で行われたとすると、図５における小凹部４の半径でのばらつき量Δｄは、図６のΔｄ１よりも小さくなる。
【００４５】
図１に示した焼結部品１（外径Ｄｏ＝φ８０ｍｍ、歯底径Ｄｂ＝φ７１ｍｍ、歯先径Ｄｔ＝φ５８ｍｍ、歯幅：１１ｍｍ、歯数１０の内接歯車ポンプのアウターロータ）の製造を検討した。この焼結部品１の端面に設けた小凹部４の図５における焼結前の寸法諸元は以下の通りである。
開口部直径ｄ＝φ３．２５ｍｍ
深さＤ＝１．０ｍｍ
内周面の傾斜角θ＝２８°
曲面７の曲率半径ｒ＝０．４ｍｍ
凸部６の成形体端面からの突出量ａ＝０．０４ｍｍ
【００４６】
開口縁に沿って上記凸部６を追設した小凹部４を金型成形して粉末の成形体を得る。そして、その成形体を焼結し、その後、加工代の最小値ｔ１を０．０３ｍｍ、最大値ｔ２を０．１０ｍｍにしてロータの端面を機械加工する。
【００４７】
このケースにおいては、小凹部４の径の片側（半径）での理論値ばらつき量Δｄが０．０７８ｍｍに抑制される。従来法でのばらつき量Δｄ１は０．１１３ｍｍであったので、約３０％のばらつき抑制効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４８】
１          焼結部品（アウターロータ）
２          焼結部品（インナーロータ）
３          焼結部品（ポンプギヤ）
４          小凹部
４ａ        内周面
５          成形体
５ａ        端面
６          凸部
７          曲面
８          凸曲面
ｒ        曲面７と凸曲面８の曲率半径
ａ        凸部６の成形体端面からの突出量
Ｄ        小凹部の深さ
Δｄ，Δｄ１  小凹部径の半径でのばらつき量
Ｑ        凸部との間に介在される曲面の小凹部の内周面に対する接続点
Ｑ１      従来の設計での凸曲面の小凹部の内周面に対する接続点
θ        小凹部の内周面の傾斜角
θ１      凸部６の表面の加工代ｔ１の位置における傾き角
θ２      凸曲面８の加工代ｔ１の位置における傾き角
ｔ１      最小加工代
ｔ２      最大加工代
Ｄｏ      外径
Ｄｂ      歯底径
Ｄｔ      歯先径
【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６】
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