(57)【要約】【課題】焼結部品に形成される歯に、素材にき裂を発生させずに生産性に優れるサイジング法でバックテーパを付すことを可能にした焼結部品の製造方法を提供する。【解決手段】圧粉成形後に焼結して得られる歯付き焼結部品の素材１Ａに、その素材に形成された歯２の歯底をサイジング金型から離反させる軸方向に延びた逃げ部４を設ける。この逃げ部４は両端を歯２の歯元側歯面を切欠く位置に至らせ、この逃げ部４を設けた素材１Ａを、金型圧入方向に向かって前すぼみの方向に傾いた歯形矯正面を有するサイジング金型でサイジングして部品の歯にバックテーパを付与するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧粉成形後に焼結して得られる歯付き焼結部品の素材に、その素材に形成された歯の歯底をサイジング金型から離反させる軸方向に延びた逃げ部を、その逃げ部の両端を前記歯の歯元側歯面を切欠く位置に至らせて設け、この素材を、金型圧入方向に向かって前すぼみの方向に傾いた歯形矯正面を有するサイジング金型でサイジングして部品の歯にバックテーパを付与する工程を経ることを特徴とするバックテーパ付き歯を有する焼結部品の製造方法。
【請求項２】
前記逃げ部を、圧粉工程において金型で成形して設ける請求項１に記載のバックテーパ付き歯を有する焼結部品の製造方法。
【請求項３】
逃げ部による歯の歯元側歯面の切欠き量よりもサイジング金型の圧入方向前方部による素材圧縮代を小、サイジング金型の圧入方向後方部による素材圧縮代を大に設定してサイジングを行う請求項１又は２に記載のバックテーパ付き歯を有する焼結部品の製造方法。
【請求項４】
前記逃げ部の両端を、歯溝の中心線に対して略平行となした請求項１乃至３のいずれかに記載のバックテーパ付き歯を有する焼結部品の製造方法。
【請求項５】
素材を、外径の１／１００以下のしごき代を有する外金型に圧入して外金型で素材の外周を拘束し、この状態下でサイジング金型によるサイジングを行う請求項１乃至４のいずれかに記載のバックテーパ付き歯を有する焼結部品の製造方法。
【請求項６】
歯底に逃げ部が残存し、その逃げ部が歯溝の入口側から奥端側に向かって漸次大きくなっている請求項１乃至５のいずれかに記載の方法で製造されたバックテーパ付き歯を有する焼結部品。
【請求項７】
前記逃げ部により、歯の寸法が歯溝の入口側では保証寸法よりも大きく、歯溝の奥端側では保証寸法よりも小さくなっている請求項６に記載のバックテーパ付き歯を有する焼結部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯にサイジング処理してバックテーパを付けることを可能ならしめた焼結部品の製造方法とその方法で得られるバックテーパ付き歯を有する焼結部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動系などに利用される焼結部品の中に、バックテーパの付いた歯を有するものがある。図８にその部品の一例を示す。
【０００３】
この焼結部品１の歯２に付されたバックテーパθ（図８（ｃ）参照）は、外歯歯車を軸方向相対移動によってスムーズに噛み合わせ、かつ、スムーズに離脱させるためのものであって、歯溝３の溝幅Ｗを歯溝の入口側（外歯歯車が入り込んでくる図８（ｃ）の右側）に向かって大きく（歯厚を小さく）するテーパである。
【０００４】
焼結歯車の製造では、通常、焼結後の素材にサイジング処理を施して歯形と歯の寸法を整えるが、前述のバックテーパを、サイジングによって付与しようとすると、下記の問題が発生する。
【０００５】
すなわち、バックテーパの付与量が小さければサイジング金型で素材の歯にバックテーパを付すことができる。ところが、バックテーパの付与量が大きくなるとサイジング時の素材圧縮量が大きくなるため素材１Ａに形成された歯２の付け根付近に過大な応力が発生し、その応力により歯２の根元（図８（ｄ）のａ部）付近において素材１Ａにき裂Ｃが生じる。
【０００６】
例えば、図８（ｃ）のバックテーパθが約２°の場合、バックテーパの付与範囲Ｌが８．０ｍｍを越えると素材１Ａにき裂Ｃが生じ易くなる。
【０００７】
このため、バックテーパの付与範囲が大きくて、き裂発生が避けられない焼結部品は、サイジング工程で歯をストレートな形に仕上げ、その後、この歯を切削加工してバックテーパを付ける方法を採らざるを得なかった。
【０００８】
なお、歯を仕上げるサイジング金型については、例えば、下記の特許文献１等に示されるものが提案されているが、これはストレートな歯を仕上げるものであって、素材にき裂を生じさせずにサイジングでバックテーパをつける特許文献は見当たらない。
【特許文献１】特開平６−２１２２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
歯のバックテーパを機械加工して付与する方法では生産性が高まらない。そこで、この発明は、バックテーパの付与量が大きくても素材にき裂を生じさせずに生産性に優れるサイジング法でバックテーパを付すことを可能となす焼結部品の製造方法と、その方法で得られるバックテーパ付き歯を有する焼結部品を提供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、圧粉成形後に焼結して得られる歯付き焼結部品の素材に、その素材に形成された歯の歯底をサイジング金型から離反させる軸方向に延びた逃げ部を、その逃げ部の両端を前記歯の歯元側歯面を切欠く位置に至らせて設け、この素材を、金型圧入方向に向かって前すぼみの方向に傾いた歯形矯正面を有するサイジング金型でサイジングして部品の歯にバックテーパを付与する。
【００１１】
この製造方法は、以下に列挙する内容にすると好ましい。
（１）逃げ部を、圧粉工程において金型で成形して設ける。
（２）逃げ部による歯の歯元側歯面の切欠き量よりもサイジング金型の圧入方向前方部による素材圧縮代を小、サイジング金型の圧入方向後方部による素材圧縮代を大に設定してサイジングを行う。
（３）逃げ部の両端を歯溝の中心線に対して略平行となす。
（４）素材を、外径の１／１００以下、より好ましくは５／１０００以下のしごき代を有する外金型に圧入して外金型で素材の外周を拘束し、この状態下でサイジング金型によるサイジングを行う。
【００１２】
この発明においては、上記の方法によって得られるバックテーパ付き歯を有する焼結部品も併せて提供する。その焼結部品は、サイジングの条件によっては残存する逃げ部が軸方向に一定した大きさになるが、この発明ではこれは請求範囲から除外し、歯底に残存する逃げ部が歯溝の入口側から奥端側に向かって漸次大きくなっているもの、歯の寸法が歯溝の入口側では保証寸法よりも大きく、歯溝の奥端側では保証寸法よりも小さくなっているものを権利の対象とする。
【発明の効果】
【００１３】
素材に歯の歯底をサイジング金型から離反させる軸方向に延びた逃げ部を設けると、サイジング金型で歯にバックテーパを付与するときに素材の一部が逃げ部に逃げて素材に発生する応力が逃げ部が無い場合に比べて小さくなり、逃げ部無しでサイジングを行ったときに問題となっていたき裂の発生が防止される。
【００１４】
なお、逃げ部を金型で成形して設けると、逃げ部設置による加工工程の増加をなくせる。
【００１５】
また、上記（２）〜（４）の条件を満足させると、き裂防止の効果が特に顕著に発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の製造方法の具体例を図１及び図３に基づいて説明する。図１に示すように、圧粉成形工程と焼結工程を経て得られる焼結部品の素材１Ａに、その素材１Ａに形成された歯２の歯底をサイジング金型５から離反させる軸方向にストレートに延びた逃げ部４を、圧粉工程において金型で成形して設ける。
【００１７】
この逃げ部４を有する素材１Ａを、金型圧入方向に向かって前すぼみの方向に傾いた歯形矯正面を有するサイジング金型５でサイジングして歯２にバックテーパを付与する。
【００１８】
サイジングは、以下のようにして実施する。即ち、先ず、図２に示すように、ダイ６の内部にサイジング金型（コアロッド）５と下パンチ７を入り込ませ、素材１Ａを下パンチ７で受け支えてセットする。ダイ６は、内径Ｄが素材１Ａの外径Ｄ１よりも小さく、Ｄ１とＤの差が素材外周のしごき代となるものを用いる。そのしごき代は、素材外径に対して１／１００以下、より好ましくは５／１０００以下が好ましい。
【００１９】
次に、上パンチ８を下降させてセットされた素材１Ａを下パンチ７との間に挟み、以後、下パンチ７と素材１Ａを上パンチ８で一緒に押し下げ、サイジング金型５も同時に下降させて素材１Ａをダイ６の中に押し込んで行く。この過程で素材１Ａはダイ６内に圧入され、外周がダイ６によって拘束される。そして、この状態で下降終点に停止したサイジング金型５が図３に示すように素材１Ａの内部に押し込まれ、サイジング金型５による歯２のサイジングとその歯２に対するバックテーパの付与がなされる。
【００２０】
この後、下パンチ７で処理済の素材１Ａを突き上げてダイ６から抜き出す。以上でバックテーパ同時付与のサイジングが完了する。
【００２１】
なお、逃げ部４は、図１に示すように、両端を歯２の歯元側の歯面２ａを切欠く位置に至らせたものにする。両端が歯面２ａを切欠く位置まで延びることで十分なき裂防止の効果が得られる。
【００２２】
この逃げ部４は、歯面の切欠き量ｅが適切なもの、逃げ部４の両端でその延長線Ｌ１が歯溝３の中心線ＣＬとほぼ平行になっているものが特に好ましい。歯面の切欠き量ｅや逃げ部４の両端の形状によってき裂防止の効果に差が生じる。
【００２３】
例えば、図４に示す形状の逃げ部４Ａ、４Ｂ、４Ｃについて、素材１Ａに対するき裂の発生状況を応力のＣＡＥ（コンピュータ数値シミュレーション）解析を兼ねて調査した結果、逃げ部４Ａ、４Ｃよりも逃げ部４Ｂの方が、また、逃げ部４Ａよりも逃げ部４Ｃの方がき裂防止の効果が大きかった。その理由は定かでないが、逃げ部４Ａは、歯２の切欠き量が小さいためにサイジング金型５による歯２の歯元部の圧縮量が大きくなって発生する応力のピーク値が大きくなり、一方、逃げ部４Ｃは、サイジング金型５による歯２の歯元部の圧縮量は逃げ部４Ａ、４Ｂよりも小さいが、逃げ部の両端が歯先２ｂ側に深く入り込み過ぎて応力のピーク位置が別箇所に移って全体としての応力緩和の効果が逃げ部４Ｂよりも悪くなるのではないかと考えられる。また、逃げ部４Ａは両端が円弧形状になっており、このことが逃げ部４Ｃよりもき裂防止の効果を低下させる一因になっているのではないかと考えられる。
【００２４】
この調査は、逃げ部４Ａの内端径＝φ８６．４６ｍｍ（歯面切欠き量ｅ1 ＝約０．５１ｍｍ）、逃げ部４Ｂの内端径＝φ８６．２０ｍｍ（歯面切欠き量ｅ2 ＝約０．６４ｍｍ）、逃げ部４Ｃの内端径＝φ８６．００ｍｍ（歯面切欠き量ｅ3 ＝約０．７４ｍｍ）、素材材質：Ｆｅ−Ｃｕ−Ｃ系合金、歯のバックテーパθ＝３°、バックテーパの付与範囲（図８（ｃ）のＬ）＝９ｍｍの条件で行ったが、例示の歯面切欠き量はあくまでも一例に過ぎない。バックテーパの付与条件を考慮して適正な歯面切欠き量を設定する。
【００２５】
歯２にバックテーパを付与すると、歯溝３の入口側では歯面２ａが図５のＩの位置からIIの位置に、歯溝３の奥端側では図５のＩの位置から僅かにII側に寄った位置に移る。図６は、歯２の平面図であって、鎖線はバックテーパθを付す前の歯面位置、実線はバックテーパθ付与後の歯面位置を各々表している。
【００２６】
歯２は、サイジング前には図１に示すように歯元側で歯面２ａが逃げ部４によって切欠かれた状態になっているが、サイジングを終了すると、図５、図７に示すように、少なくとも歯溝３の入口側（図中右側）では歯面２ａを切欠く位置に入り込んでいた逃げ部４の両端が消滅して歯たけｈ方向の全域に歯面２ａが形成される。
【００２７】
また、逃げ部４による歯２の歯元側歯面の切欠き量よりもサイジング金型の圧入方向前方部による素材圧縮代を小、サイジング金型の圧入方向後方部による素材圧縮代を大に設定してサイジングを行った場合には、歯溝３の長手途中から奥端部にかけて歯面側に入り込んだ逃げ部４が残り、この部分に、歯溝３の奥端に向かって幅が広がるように切欠かれた歯面２ａ（図７参照）が形成される。
【００２８】
このように、歯２の歯面２ａが部分的に切欠かれて歯溝３の奥端側で歯２の寸法が保証寸法ｓよりも小さくなっても、歯溝３の入口側で保証寸法ｓ以上の寸法を確保して切欠きによる歯面減少を補えば、必要とされる歯面面積を確保して実用面で支障の無いバックテーパ付き歯を得ることができる。
【００２９】
残存した逃げ部によって歯面２ａが部分的に切欠かれる図示の構造は、き裂防止の効果が特に高く、バックテーパの付与範囲Ｌをより大きくとることが要求される場合にもサイジングによるバックテーパの付与を可能ならしめる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の製造方法で素材に設ける逃げ部の拡大正面図
【図２】サイジングの開始状態を示す図
【図３】サイジングの終了状態を示す図
【図４】ＣＡＥによる応力解析を行った逃げ部形状を示す図
【図５】バックテーパ付与後の歯の正面図
【図６】バックテーパ付与後の歯の平面図
【図７】バックテーパ付与後の歯の側面図
【図８】（ａ）はバックテーパ付き歯を有する焼結部品の一例を示す正面図、（ｂ）は正面の一部の拡大図、（ｃ）は歯の平面図、（ｄ）はき裂の発生状況を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１                焼結部品
１Ａ              素材
２                歯
２ａ              歯面
２ｂ              歯先
３                歯溝
４、４Ａ〜４Ｃ    逃げ部
５                サイジング金型
６                ダイ
７                下パンチ
８                上パンチ
θ                バックテーパ
【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】
2005146348.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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