(57)【要約】【課題】細長いピンを焼結体に設けられたピン孔に圧入するときのピンの変形を、圧入代の付与、管理を難しくせずに防止できるようにすることを課題としている。【解決手段】焼結体１１が非円形断面のピン孔１２を有し、そのピン孔にピン孔と略相似形の断面形状を持った細長いピン１３を圧入して構成される焼結部品であり、前記ピン孔１２の中心対称位置の２箇所の孔面１２ｂ、１２ｂの周方向途中に凸部１４を各１個設け、その凸部１４に圧入代をつけて前記ピン１３の圧入を凸部形成部のみで行った。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結体が非円形断面のピン孔（１２）を有し、そのピン孔にピン孔と略相似形の断面形状を持ったピン（１３）を圧入して構成される焼結部品において、前記ピン孔（１２）の中心対称位置の２箇所に凸部（１４）を設け、その凸部（１４）に圧入代をつけて前記ピン（１３）の圧入を凸部形成部のみで行ったことを特徴とする圧入ピンを有する焼結部品。
【請求項２】
前記ピン孔（１２）を、平行配置の平面の孔面（１２ａ、１２ａ）とその平面の孔面間に配置される中心対称形状の円弧の孔面（１２ｂ、１２ｂ）とを備える形状にし、前記中心対称形状の円弧の孔面（１２ｂ、１２ｂ）を前記平面の孔面（１２ａ、１２ａ）に内接する円（Ｓ１）よりも大径の円（Ｓ２）上に配置し、その円弧の各孔面（１２ｂ、１２ｂ）に前記凸部（１４）を設けた請求項１に記載の圧入ピンを有する焼結部品。
【請求項３】
前記凸部（１４）を前記ピン孔（１２）の円弧の孔面（１２ｂ、１２ｂ）の幅方向中心部に設けた請求項２に記載の圧入ピンを有する焼結部品。
【請求項４】
前記凸部（１４）を、ピン孔（１２）の全長にわたって軸方向に延びる凸条として形成した請求項１〜３のいずれかに記載の圧入ピンを有する焼結部品。
【請求項５】
前記凸部（１４）を、ピン孔（１２）の端面視で円弧状の膨らみをもつ形状にした請求項１〜４のいずれかに記載の圧入ピンを有する焼結部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、細長い圧入ピンを有する焼結部品に関する。詳しくは、部品に設けるピン孔とそのピン孔に圧入するピンの嵌合構造を工夫してピン孔に対するピンの圧入を、ピンの変形などの問題を発生させずに行えるようにした焼結部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金法によって製造される焼結部品は、鋳造、鍛造、或いは機械加工して作られる部品に比べて量産性に優れ、製造コストを低減できる利点があるが、溶製材で形成された部品に比べると脆い。その欠点を補うために、高強度の支軸を必要とする焼結部品は、別部品のピンを取付けてそのピンで支軸を形成することが行われている。
【０００３】
図６に、そのような焼結部品の一例を示す。図の焼結部品１０は、焼結体１１と別部品のピン１３を組み合わせてなる。焼結体１１には、一端から他端に貫通するピン孔１２を金型で成形して設けており、そのピン孔１２にピン１３が圧入して取り付けられている。焼結体のピン孔にピンを圧入して取り付けたこのような焼結部品は、シートベルトのバックルに組み込まれるタングプレート係止用のラッチなどにも利用されている。
【０００４】
ピン孔１２は、平行配置の平面の孔面１２ａ、１２ａと、その孔面間に配置される中心対称形状の円弧の孔面１２ｂ、１２ｂを組み合わせた非円形断面の孔として構成されている。そのピン孔１２に圧入されるピン１３は、丸ピンの外周に面取りを施して所定の二面幅を持つ平行な平面１３ａ、１３ａを生じさせており、断面形状がピン孔１２のそれとほぼ相似形になっている。従って、焼結体１１とピン１３は非円形嵌合して相対回転が阻止される。
【０００５】
図７は、ピン孔１２とピン１３の寸法関係を表している。ピン１３は、面取りをしていない部分の寸法をピン孔１２の対応した部分(円弧の孔面１２ｂの部分)の寸法よりも大きくしており、その寸法差がピン１３の圧入代となる。この図７から判るように、従来は、ピン１３の円弧面で形成される部分の全域に均一な圧入代をつけていた。
【０００６】
例えば、下記特許文献１は、外径面に３箇所以上の外径凹部を形成した筒型の含油焼結材をハウジングの円形孔に圧入することを開示しているが、この構造でも圧入代は均一になる。
【０００７】
また、下記特許文献２は、多角柱面の各角部を同一の円柱面により丸くしたピン孔をカムピースに設け、そのピン孔に、孔の平面部に対する内接円の径よりも外径の大きいシャフト本体を圧入する構造を開示しており、この場合には、孔の平面部の周方向中央部から両側に向かって圧入代が漸減する。
【特許文献１】特許第３４６４０５１号公報
【特許文献２】特開平７−１５１１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７の構造は、ピンの圧入抵抗が大きく、ピンが細くて長くて大きな耐曲げ強度を確保できないものである場合には特に、そのピンが圧入抵抗によって変形する（曲がる）ことがある。また、その圧入抵抗を、圧入代を減少させて低減しようとすると、圧入代の許容誤差を小さく設定する必要があり、圧入代の付与、管理が難しくなる。
なお、前掲の特許文献１が開示している構造は、外径凹部を設けていない部分が全て圧入領域となるため、図７の構造以上に圧入抵抗が大きくなると考えられる。特許文献２が開示している構造も、多くの箇所で広範囲にわたって圧入代が生じ、従って、これらの技術を応用して細長いピンをピン孔に圧入しても上記の問題を解決することはできない。
【０００９】
この発明は、細長いピンを焼結体に設けられたピン孔に圧入するときのピンの変形を、圧入代の付与、管理を難しくせずに防止でき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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明においては、焼結体が非円形断面のピン孔を有し、そのピン孔にピン孔と略相似形の断面形状を持ったピンを圧入して構成される圧入ピンを有する焼結部品に以下の構成を加える。すなわち、前記ピン孔の中心対称位置の２箇所に凸部を設け、その凸部に圧入代をつけて前記ピンの圧入を凸部形成部のみで行う。
【００１１】
この焼結部品の好ましい形態を以下に列挙する。
（１）焼結体に設けるピン孔を、平行配置の平面の孔面とその平面の孔面間に配置される中心対称形状の円弧の孔面とを備える形状にし、前記中心対称形状の円弧の孔面を前記平面の孔面に内接する円よりも大径の円上に配置し、その円弧の各孔面に前記凸部を設ける。
（２）前記凸部をピン孔の円弧の孔面の幅方向中心部に設ける。
（３）前記凸部を、ピン孔の全長にわたって軸方向に延びる凸条として形成する。
（４）前記凸部を、ピン孔の端面視で円弧状の膨らみをもつ形状にする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の焼結部品は、中心対称位置の孔面に各１個設けた凸部に圧入代をつけており、焼結体に対するピンの圧入が凸部形成部のみでなされるため、圧入抵抗が小さく、圧入時にピンに加わる応力が軽減されてピンの変形が防止される。そのために、不良品の発生率が下がり、製造の歩留りが向上する。
【００１３】
また、焼結体に対するピンの圧入が凸部形成部のみでなされるため、圧入時に焼結体のピン孔形成部に働く引張り応力が従来に比べて低減される。そのため、圧入代と圧入代の許容誤差を大きくすることが可能になり、圧入代の付与、管理を容易化することも可能になる。
【００１４】
なお、上記（１)の構成は、圧入するピンを丸ピンの外周に二面幅の平面を設けた形状にして焼結部品の回転支軸として使用することができる。
また、（２)の構成は、２箇所の圧入部に働く反力がピンの中心で打ち消しあってピン孔に圧入されるピンに捻り力やピンを偏在させる力が働かず、ピンの位置決め精度が安定する。
（３)の構成は、ピン孔の内面に設ける凸部が軸方向に延びているので、その凸部を金型で成形して付与することができ、生産性の面で有利になる。
（４）の構成は、凸部が端面視で円弧状をなすため、凸部中心から凸部の両側部に向かって圧入代が減少し、ピンの変形防止の効果がより高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面の図１〜図４に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。例示の焼結部品１０は、焼結体１１と別部品のピン１３を組み合わせてなる。焼結体１１は、原料の粉末を成形して圧粉体を形成し、その圧粉体を焼結して作られている。この焼結体１１には、ピン孔形成部に一端から他端に貫通するピン孔１２を金型で成形して設けており、そのピン孔１２にピン１３が圧入して取り付けられている。ピン１３の両端は焼結体１１の端面から所定長さ突出させており、その突出部を軸受に挿入して焼結体１１を回転可能に支持することができる。
【００１６】
ピン孔１２は、図２に示すように、平行配置の平面の孔面１２ａ、１２ａと、その平面の孔面間に配置される中心対称形状の円弧の孔面１２ｂ、１２ｂとを組み合わせた非円形断面の孔（真円の孔をベースにしてその孔に二面幅の平面を形成した孔）として構成されている。円弧の孔面１２ｂ、１２ｂは、平面の孔面１２ａ、１２ａに内接する図２の円Ｓ１よりも大径の円Ｓ２上に配置されている。円Ｓ１、Ｓ２は孔中心と同心の円である。平面の孔面１２ａと円弧の孔面１２ｂとが交差するコーナには、応力集中を回避するための円弧の溝面を有する逃げ部１２ｃを設けると好ましい。
【００１７】
孔面１２ｂ、１２ｂの幅方向中心には、ピン孔の端面視で円弧状の膨らみをもつ凸部１４が各１個設けられている。この凸部１４は、図３に示す幅ｗが０．５ｍｍ程度、高さｈが最大でも５０μｍ程度の小さな凸部である。この凸部１４は、ピン孔１２の一端から他端までストレートに孔軸方向に延びる凸条として形成されており、ピン孔１２の成形時に金型で成形して付与することができる。
【００１８】
ピン孔１２に圧入されるピン１３は、図４に示すように、丸ピンの外周に面取りを施して所定の二面幅を持つ平行な平面１３ａ、１３ａを生じさせており、断面形状がピン孔１２のそれとほぼ相似形になっている。従って、焼結体１１とピン１３は非円形嵌合して相対回転が阻止される。このピン１３の図２に示す大径部の径Ｄは、円Ｓ２の直径と同径又は円Ｓ２の直径よりも僅かに小さい。また、ピン１３の二面幅Ｗは、円Ｓ１の直径よりも僅かに小さい。そのために、ピン１３は凸部１４を形成した部分でのみピン孔に圧入されることになる。そのときの圧入代が設定範囲に納まるように凸部１４の高さを調整する。  
【００１９】
このように、孔面１２ｂ、１２ｂに凸部１４を各１個形成し、その凸部１４のみに圧入代を付与してピン１３をピン孔１２に圧入することにより、圧入抵抗によるピン１３の変形を無くすることができる。また、凸部１４に付与する圧入代の設定可能範囲が広がるので、その圧入代の付与、管理を容易にすることができる。
【００２０】
以下に、ピン圧入時に焼結体に発生する応力のＦＥＭ解析結果を示す。
解析条件は以下の通りである。
解析方法：二次元弾塑性有限要素法解析
解析条件：表１に示す２種類の材質の焼結体に図５（ａ）、（ｂ）に示す形状のピン孔を設け、その孔にピンを圧入。ピン孔直径３ｍｍ、孔面１２ａの二面幅寸法２ｍｍ。図５（ａ）のピン孔は従来形状であり、この孔に対するピンの圧入はピンの二面幅の平面部を除く部分の全域、圧入量は、５μｍ及び１０μｍ（圧入領域の全域で均一）とした。図５（ｂ）のピン孔は発明品の形状であり、この孔に対するピンの圧入は凸部形成部のみ、圧入量は、最大部で１０μｍ、３０μｍ、５０μｍの３通りとした。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
解析を行った焼結体は、試料１，２共に組成が４ｍａｓｓ％Ｎｉ−１．５ｍａｓｓ％Ｃｕ−０．５ｍａｓｓ％Ｍｏ−０．５ｍａｓｓ％Ｃ−残Ｆｅ及び不可避不純物であり、試料１は熱処理を施した。
試料１は、密度７．１ｇ／ｃｍ３、硬さ６８ＨＲＡ、ヤング率１４２ＧＰａの特性を示す材質であり、一方、試料２は、密度７．０ｇ／ｃｍ３、硬さ８９ＨＲＢの特性を示す材質である。
表中の圧入代は、片側の圧入代を示す。また、解析は圧入部位を圧入代分だけ強制的に変位させて行った。
結果を表２にまとめる。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
この解析結果から、図５（ａ）の形状のピン孔にピンを圧入する場合には圧入代１０μｍで材料強度相当の応力が発生するのに対し、図５（ｂ）の形状のピン孔にピンを圧入する発明品ではその応力が半減しており、圧入代５０μｍでも発生応力は材料強度以下となる。
【００２５】
ピン圧入時に焼結体のピン孔形成部に発生する応力が小さければ小さいほどピンの圧入抵抗も小さくなる。従って、中心対称位置の孔面に凸部を各１個設けて焼結体に対するピンの圧入が凸部形成部のみでなされるようにしたこの発明の焼結部品は、圧入時にピンに加わる応力が軽減され、圧入時のピンの変形を無くすことが可能になる。また、凸部１４に付与する圧入代の設定可能範囲が広がるので、その圧入代の付与、管理を容易にすることもでき、生産性の向上、製造の歩留り向上が図れるようになる。
【００２６】
直径３ｍｍ、二面幅寸法２ｍｍ、長さ２０ｍｍの鋼製のピンを、焼結体（試料１）に形成された図５（ａ）の形状のピン孔に圧入代を１０μｍにして圧入したところ、約３０％の確率でピンの変形が発生したが、図５（ｂ）の形状のピン孔に圧入代を３０μｍにしてピンを圧入したときにはピンの変形は全く発生しなかった。
【００２７】
なお、ピン孔１２は、円弧の孔面１２ｂ、１２ｂが円弧以外の面に置き換えられた孔であってもよい。置き換えられた孔面が例えば平行配置の平面であるとピン孔は角孔になるが、ピン孔が角孔でも置き換えられた孔面に凸部１４を設けてその凸部のみに圧入代をつけると発明の目的が達成される。ピン孔が角孔の場合、圧入するピンを角ピンにする必要があるが、角ピンでも、ピンのピン孔端からの突出部をピン孔に挿入される部分よりも小径にしてその外周に丸みをつけると圧入したピンを焼結体の回転支軸として支障なく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の焼結部品の一例を示す斜視図
【図２】図１の焼結部品の焼結体とピンの嵌合部を拡大して示す断面図
【図３】図２のＡ部をさらに拡大して示す断面図
【図４】図１の焼結部品に設けたピンの斜視図
【図５】(ａ)従来のピン孔形状を示す図、（ｂ）この発明で採用するピン孔形状の一例を示す図
【図６】圧入ピンを有する焼結部品の一例を示す端面図
【図７】図６の焼結部品の焼結体に設けたピン孔とピンの寸法関係を示す図
【符号の説明】
【００２９】
１０          焼結部品
１１          焼結体
１２          ピン孔
１２ａ        平面の孔面
１２ｂ        円弧の孔面
１３          ピン
１３ａ        平面
１４          凸部
Ｓ１、Ｓ２    円
Ｄ            ピンの大径部の径
Ｗ            ピンの二面幅
ｗ            凸部の幅
ｈ            凸部の高さ
【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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【図７】
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