(57)【要約】歯の歯面範囲又は歯元範囲において過大寸法で圧縮されかつ焼結される粉末金属粗材から歯車を製造する方法が記載され、粉末金属粗材（１）が、過大寸法の範囲で、歯切り部（４）にかみ合う押圧工具（２）の対向歯切り部（３）の押圧により、塑性変形しながら過大寸法だけ圧縮される。歯面範囲又は歯元範囲の塑性変形中に、それぞれの歯の歯先面が、歯の伸びに対して逆に作用する圧縮力を加えられるようにすることが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯の歯面範囲又は歯元範囲において過大寸法で圧縮されかつ焼結される粉末金属粗材から歯車を製造する方法であって、粉末金属粗材（１）が、過大寸法の範囲で、歯切り部（４）にかみ合う押圧工具（２）の対向歯切り部（３）の押圧により、塑性変形しながら過大寸法だけ圧縮されるものにおいて、歯面範囲又は歯元範囲の塑性変形中に、それぞれの歯の歯先面が、歯の伸びに対して逆に作用する圧縮力を加えられることを特徴とする、歯車の製造方法。
【請求項２】
粉末金属粗材（１）用の受入れ軸、及び対向歯切り部（３）により粉末金属粗材（１）の歯切り部（４）へかみ合う押圧工具（２）を有するものにおいて、粉末金属粗材（１）の歯切り部（４）の歯先高さ（ｈｋ）が、押圧工具（２）の対向歯切り部（３）の歯元高さ（ｈｆ）に一致することを特徴とする、請求項１に記載の方法を実施する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、歯の歯面範囲又は歯元範囲において過大寸法で圧縮されかつ焼結される粉末金属粗材から歯車を製造する方法であって、粉末金属粗材が、過大寸法の範囲で、歯切り部にかみ合う押圧工具の対向歯切り部の押圧により、塑性変形しながら過大寸法だけ圧縮されるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結粉末から圧縮される成形体の圧縮は、圧縮工具の負荷可能性により制限されるので、この成形体の残留気孔率を考慮せねばならない。焼結粉末から圧縮されかつ焼結される歯車のこの残留気孔率は、歯の負荷可能性を低下させる。それにより生じる歯元範囲の一層低い耐久曲げ強度及び歯元範囲の一層低い摩耗強度を改善するため、歯車の焼結される粉末金属粗材を歯の歯面範囲及び歯元範囲で圧縮することが公知なので（欧州特許公開第０５５２２７２号明細書及び国際公開第ＷＯ００／４３１４８号明細書）、充分気孔のない表面層が得られる。この目的のため、粉末金属粗材の歯切り部にかみ合う対向歯切り部を持つ少なくとも１つの歯車の形の押圧工具が使用される。従って粉末金属粗材の歯は、押圧工具のかみ合い範囲において、歯面範囲又は歯元範囲に設けられる粉末金属粗材の過大寸法の程度で、後圧縮を受ける。
【０００３】
通常の歯負荷の際応力ピークは表面に近い範囲に生じ、従って歯面及び歯元の範囲における比較的僅かな後圧縮でも、歯切り部の負荷能力の著しい増大を生じるけれども、歯切り部の負荷能力は後圧縮される表面層の厚さと共に増大せしめられる。後圧縮の深さは特に歯切り部の歯面及び歯元の範囲における過大寸法の大きさに関係するので、歯切り部の負荷能力の増大は、増大する過大寸法を前提としているが、この過大寸法は、歯面又は歯元の範囲の望まれる一層深い圧縮を可能にするだけでなく、とりわけ押圧工具の対向歯切り部による粉末金属粗材の歯面の両側負荷中に、歯高さの方向に歯が伸びる機会も与える。歯の伸びにより歯本体中に生じる引張り応力は、亀裂形成の危険を伴い、その結果歯が破壊することがある。このことは、後圧縮の深さ従って歯の負荷能力の起こり得る増大を限定された状態にせねばならないことを意味する。
【０００４】
なお同時に成形する際均一な表面圧縮を行うために、対向歯切り部により、転造過程中に焼結された歯車の歯へ、一様な圧縮負荷を及ぼすことは公知である（特開平１０−１７６２０３号公報）。比較的小さい過大寸法のこのような成形圧縮では、歯本体における亀裂の形成が予想されるので、このような成形圧縮転造は、局部的に限定されかつ比較的大きい圧縮の際亀裂の形成をどのようにして抑制できるかについて、教示を与えることはできない。
【０００５】
【発明の表示】
従って本発明の基礎になっている課題は、歯本体における亀裂形成の心配なしに、歯切り部の負荷能力を増大できるように、最初にあげた種類の歯車製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明は、歯面範囲又は歯元範囲の塑性変形中に、それぞれの歯の歯先面が、歯の伸びに対して逆に作用する圧縮力を加えられることによって、与えられた課題を解決する。
【０００７】
歯面範囲又は歯元範囲の塑性変形中に歯の歯先面へ作用する押圧力は、歯面範囲又は歯元範囲の塑性変形のため、歯高さの方向における焼結材料の流れに抵抗するので、焼結材料の自由な流れの際生じる引張り応力を、歯先の僅かな付加的圧縮に関連して、大幅に抑制することができる。それにより、歯本体自体の負荷可能性を損なうことなく、粉末金属粗材の過大寸法の増大により、歯面範囲又は歯元範囲における圧縮された表面層の厚さを増大するための必要な条件が与えられる。これに関して注意すべきことは、歯高さの方向における焼結材料の流れ運動の充分な抑制によって、歯面範囲又は歯元範囲における圧縮が援助されることである。
【０００８】
歯の後圧縮される歯面範囲又は歯元範囲を持つ焼結歯車を本発明により製造するために、粉末金属粗材用の受入れ軸、及び対向歯切り部により粉末金属粗材の歯切り部へかみ合う押圧工具を有する公知の装置から出発することができる。このような装置では、歯面範囲又は歯元範囲の後圧縮中に粉末粗材の歯の半径方向伸びを阻止するため、粉末金属粗材の歯切り部の歯先高さが押圧工具の対向歯切り部の歯元高さに一致していさえすればよい。歯先遊隙がないため、押圧工具の対向歯切り部の歯面の間の歯溝輪郭は、粉末金属粗材の歯の歯先面の形状を決定するので、この歯溝輪郭を介して、歯車の歯の歯先面の所望の推移が付加的に規定されるので、そうでない場合必要になる歯先面の後加工が不要になる。粉末金属粗材の歯面の後圧縮により半径方向に生じる焼結材料の流れは、押圧工具の歯溝輪郭により阻止され、歯先面のための歯溝輪郭が成形するように作用する。
【０００９】
本発明により歯車を製造する方法が、図面により詳細に説明される。
【００１０】
【発明を実施するための最良の手段】
歯面範囲に適当な過大寸法で圧縮されかつ焼結される粉末金属粗材１は、受入れ軸上に締付けられ、粉末金属素材１の歯切り部４用の対向歯切り部３を有する環状歯車を持つ押圧工具２により加工される。対向歯切り部３の歯の形状寸法は、製造すべき歯車の歯切り部４の目標形状寸法に合わされている。粉末金属粗材１は、その歯７の歯面６の範囲に過大寸法を持っているので、これは、金属粉末粗材上における押圧工具２の歯切りの際、粉末金属粗材１の歯切り部４の歯面６が、押圧工具２の対向歯切り部３の歯５により、目標推移となるように、図に破線で示す表面層８を後圧縮しながら、過大寸法だけ塑性変形されることを、意味する。
【００１１】
対向歯切り部３の歯５による粉末金属粗材１の歯７の歯面６の圧力負荷のため、特に押圧工具２による両側の歯面負荷の際、粉末金属粗材１の歯７は、歯本体内で引張り応力を生じる半径方向伸びの傾向をとる。伸び従って引張り応力を制限するため、対向歯切り部３の歯元円９とピッチ円１０との間で測った押圧工具２の歯５の歯元高さｈｆは、ピッチ円１１と歯先円１２との間で測った粉末金属粗材１の歯切り部４の歯７の歯先高さｈｋに一致している。この簡単な手段により、対向歯切り部３の歯５の歯面の間の歯溝輪郭１３を介して、圧縮力が粉末金属粗材１の歯７の歯先面１４へ及ぼされて、伸びが阻止され、歯溝輪郭１３により規定される形状が歯先面１４に強制されるようにする。粉末金属粗材１の歯７の半径方向伸びが抑制される結果、そうでない場合焼結材料の半径方向流れにより歯本体の範囲に生じる引張り応力が大幅に抑制され、それにより、歯面の範囲における圧縮された表面層８の一層大きい深さが生じる。更に歯先の付加的な圧縮が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による押圧工具にかみ合う粉末金属粗材が、工具かみ合い範囲で一部分軸線方向正面図で示される。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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