(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉末を歯車形状に圧粉成形して焼結し、サイジングを行う焼結歯車の製造方法において、
前記焼結歯車は、軸が挿入される軸孔を形成する内周面に、歯数の約数である複数のキー溝が、周方向に等間隔をおいて、かつ、歯に対応して形成され、各キー溝のうちの１つを利用して軸に固定されるキー溝付き焼結歯車であり、前記焼結歯車を回転させながら前記キー溝の位置を機械的あるいは光学的に検知して、コアロッドに形成されたキー溝形成用の凸部に前記キー溝を合致させて、金型のキャビティに前記焼結歯車をセットする工程を含むことを特徴とするキー溝付き焼結歯車の製造方法。
【請求項２】
前記キー溝が前記内周面に３つ、あるいは４つ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のキー溝付き焼結歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車ポンプや減速機等に用いられる焼結金属製のキー溝付き歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外接歯車ポンプ、トロコイド型の内接歯車ポンプ、あるいは事務機や農機用の減速装置等に用いられる各種歯車は、通常、回転軸が嵌め込まれる軸孔を備えており、その軸孔に挿入される回転軸に固定される。回転軸への固定手段は様々であるが、キーによる固定手段も多く採用されている。キーによる固定手段は、歯車の軸孔を形成する内周面と、回転軸の外周面とにそれぞれキー溝を形成し、歯車の軸孔に回転軸を嵌め込むと同時に、互いのキー溝を合わせ、キー溝にキーを圧入する。
【０００３】
この種の歯車としては、粉末冶金法による焼結合金製が、造形性および量産性に優れ、かつ潤滑性を有する点を鑑みて多く用いられている。このような焼結歯車は、鉄系焼結合金のための原料粉末を歯車形状に圧粉成形して焼結し、必要に応じてサイジングされて製造される。ところで、サイジング工程で金型のキャビティに焼結体をセットするにあたっては、軸孔形成用のコアロッドに形成されたキー溝形成用の凸部にキー溝を合致させる必要がある。この位相合わせは、焼結体を回転させながらキー溝の位置を機械的あるいは光学的に検知してコアロッドに対する焼結体の周方向位置を決定し、この後、その焼結体をキャビティに収納している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の金型のキャビティに対する焼結体の位相合わせの方法では、キー溝が１箇所にしか形成されていないことから、焼結体の回転を場合によっては１回転近く行うことになり、所要時間が長くなってしまうといった欠点があった。また、製造された歯車を軸に組み付ける場合も同様であり、軸のキー溝と歯車のキー溝とを互いに合致させる位相合わせを行う際にも、場合によっては焼結体（あるいは軸）を１回転近く回転させることになるので、非効率的であった。
【０００５】
よって本発明は、軸への組み付け時や成形用金型へのセット時におけるキー溝の位相合わせを効率的に行うことができるキー溝付き焼結歯車の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原料粉末を歯車形状に圧粉成形して焼結し、サイジングを行う焼結歯車の製造方法において、前記焼結歯車は、軸が挿入される軸孔を形成する内周面に、歯数の約数である複数のキー溝が、周方向に等間隔をおいて、かつ、歯に対応して形成され、各キー溝のうちの１つを利用して軸に固定されるキー溝付き焼結歯車であり、前記焼結歯車を回転させながら前記キー溝の位置を機械的あるいは光学的に検知して、コアロッドに形成されたキー溝形成用の凸部に前記キー溝を合致させて、金型のキャビティに前記焼結歯車をセットする工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、軸孔を形成する内周面に複数のキー溝が周方向に等間隔をおいて形成されているので、軸に組み付けるにあたり歯車を回転させてキー溝を軸のキー溝に合致させる位相合わせを行う際に、歯車を１回転近く回転させる場合がなくなる。すなわち、複数のキー溝のうちのいずれか１つを軸のキー溝に合致させればよいのである。例えば、キー溝を２つ形成した場合は最大でも半周近くの回転で位相合わせが可能となる。よって、軸に対する位相合わせを短時間で済ますことができる。固定用のキーは、合致した軸および歯車のキー溝に圧入され、軸のキー溝は、従来通り１つでよいので、キーおよび軸のキー溝に設計変更の必要はない。本発明で奏される位相合わせの効率化は、上述したサイジング用の金型に対するセットの際にも適用されるので、サイジング工程時間の短縮が図られる。
【０００８】
本発明に係るキー溝は、歯に対応して形成されていることが機械的強度が確保される観点から好ましい。歯と歯の間の谷に対応して形成されていると周方向の周方向の肉厚が薄くなり、機械的強度の確保が不十分になる場合があるからである。また、キー溝の数は多ければ多いほど位相合わせが効率的に行えるが、軸に対する内周面の接触面積が過度に小さくなることを抑えるために、４つ以下であって３つ、あるいは４つが適当であろう。本発明の歯車は、歯車ポンプや歯車減速機等の歯車に好適に用いられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態（第１〜第３実施形態）を説明する。
（１）第１実施形態−図１
図１は、本発明をトロコイド型の内歯噛み合い式歯車ポンプの歯車（インナーロータ）に適用した第１実施形態を示している。符号１０Ａで示す第１実施形態の歯車は焼結合金製であって、４つの歯１１を備えている。この歯車１０Ａは、歯を５つ備えた図示せぬ内歯のアウターロータと噛み合って互いの歯の間にキャビティが形成され、回転に伴ってキャビティが移動することにより油等の液体を移送するポンプを構成する。
【００１０】
歯車１０Ａの中心には回転軸２０が貫通して挿入される軸孔１２が形成されており、その内周面の円周等分２箇所に、キー溝１３が１つの歯１１に対応する状態で形成されている。各キー溝１３は、歯車１０Ａの一端面から他端面に貫通する形態である。一方、回転軸２０の外周面には１つのキー溝２１が形成されている。そして、歯車１０Ａの軸孔１２に回転軸２０を嵌め込むと同時に、回転軸２０側のキー溝２１に歯車１０Ａ側のいずれかのキー溝１３を合わせ、それら連続したキー溝１３，２１にキー３０を圧入することにより、歯車１０Ａは回転軸２０に一体に組み付けられている。
【００１１】
本実施形態の歯車１０Ａによれば、２つのキー溝１３が周方向に等間隔をおいて形成されているので、当該歯車１０Ａを回転させて一方のキー溝１３を回転軸２０のキー溝２１に合致させる位相合わせを行う際には、歯車１０Ａを１回転近く回転させることなく、最大でも半周（１８０゜）近くの回転で位相合わせが可能となる。よって、回転軸２０に対する位相合わせを短時間で済ますことができる。回転軸２０のキー溝２１ならびに固定用のキー３０は従来通り１つでよいので、これらに設計変更の必要はない。また、歯車１０Ａのサイジング時にキー溝１３を形成する場合には、軸孔１２を形成するためのコアロッドに２つのキー溝形成用の凸部を形成しておき、これら凸部に歯車１０Ａの素材である焼結体に形成した２つのキー溝１３を合致させるが、その位相合わせも、焼結体を最大でも半周近く回転させれば可能となる。このため、サイジング工程時間の短縮が図られる。このように複数のキー溝１３が等間隔に形成されていることにより、成形用金型への位相合わせや回転軸２０への組み付けを効率的に行うことができる。
【００１２】
また、キー溝１３の数が歯１１の数の約数であり、各キー溝１３が１つの歯１１にそれぞれ対応して形成されているので、キー溝１３が歯１１の間の谷に近接して周方向の肉厚が薄くなることがなく、機械的強度が確保される。よって本実施形態では、キー溝１３を歯１１に対応させて４つ形成することができる。
【００１３】
（２）第２実施形態−図２
図２は、本発明を焼結合金製の平歯車に適用した第２実施形態を示している。符号１０Ｂで示す第２実施形態の歯車は、１２個の歯１１を備えている。歯車１０Ｂの中心には回転軸２０が挿入される軸孔１２が形成されており、その内周面の円周等分４箇所に、キー溝１３が１つの歯１１に対応する状態で形成されている。一方、回転軸２０の外周面には１つのキー溝２１が形成されている。そして、歯車１０Ｂの軸孔１２に回転軸２０を嵌め込むと同時に、回転軸２０側のキー溝２１に歯車１０Ｂ側のいずれかのキー溝１３を合わせ、それら連続したキー溝１３，２１にキー３０を圧入することにより、歯車１０Ｂは回転軸２０に一体に組み付けられている。
【００１４】
第２実施形態の歯車１０Ｂでは、歯車１０Ｂを回転させてキー溝１３を回転軸２０側のキー溝２１に合致させたり、あるいはサイジング用金型のコアロッドのキー溝形成用凸部にキー溝１３を合致させたりする位相合わせを行う際には、歯車１０Ｂを一方向に回転させる場合には最大でも９０゜の回転角度で済み、正逆回転可能な場合には、最大でも４５゜近くの回転で済む。
【００１５】
（３）第３実施形態−図３
図３も、本発明を焼結合金製の平歯車に適用した第３実施形態であって、符号１０Ｃで示す第３実施形態の歯車は、９つの歯１１を備えている。歯車１０Ｃの中心には回転軸２１が挿入される軸孔１２が形成されており、その内周面の円周等分３箇所に、キー溝１３が１つの歯１１に対応する状態で形成されている。一方、回転軸２０の外周面には１つのキー溝２１が形成されている。そして、歯車１０Ｃの軸孔１２に回転軸２０を嵌め込むと同時に、回転軸２０側のキー溝２１に歯車１０Ｃ側のいずれかのキー溝１３を合わせ、それら連続したキー溝１３，２１にキー３０を圧入することにより、歯車１０Ｃは回転軸２０に一体に組み付けられている。
【００１６】
第３実施形態の歯車１０Ｃでは、歯車１０Ｃを回転させてキー溝１３を回転軸２０側のキー溝２１に合致させたり、あるいはサイジング用金型のコアロッドのキー溝形成用凸部にキー溝１３を合致させたりする位相合わせを行う際には、歯車１０Ｃを一方向に回転させる場合には最大でも１２０゜の回転角度で済み、正逆回転可能な場合には、最大でも６０゜近くの回転で済む。
【００１７】
上記第２実施形態および第３実施形態にあっても、回転軸２０あるいはサイジング用の金型への歯車１０Ｂ（１０Ｃ）の位相合わせの回転角度が小さくて済むので、そのような操作を行う際の効率化が図られる。なお、上記各実施形態での歯車１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの回転軸２０あるいはサイジング用の金型への位相合わせは、従来のようにキー溝の位置を機械的あるいは光学的に検知して行う。
【００１８】
本発明におけるキー溝の数は、歯数に応じて２つ、３つあるいは４つが適当数とされ、さらには歯車の形状や大きさによって適宜に選択される。歯車の歯数が１２の倍数であれば、キー溝の数は２つ、３つあるいは４つのいずれでも採用することができる。また、上記各実施形態では、歯車のキー溝１３は一端面から他端面に貫通する形態であるが、貫通せずに厚さの途中までの深さのものであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のキー溝付き焼結歯車の製造方法によれば、原料粉末を歯車形状に圧粉成形して焼結し、サイジングを行う焼結歯車の製造方法において、焼結歯車は、軸が挿入される軸孔を形成する内周面に、歯数の約数である複数のキー溝が、周方向に等間隔をおいて、かつ、歯に対応して形成され、各キー溝のうちの１つを利用して軸に固定されるキー溝付き焼結歯車であり、焼結歯車を回転させながらキー溝の位置を機械的あるいは光学的に検知して、コアロッドに形成されたキー溝形成用の凸部にキー溝を合致させて、金型のキャビティに焼結歯車をセットするため、軸への組み付け時や成形用金型へのセット時におけるキー溝の位相合わせを効率的に行うことができ、また、機械的強度が確保されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の歯車が回転軸に固定された状態を示す横断面図である。
【図２】  本発明の第２実施形態の歯車が回転軸に固定された状態を示す横断面図である。
【図３】  本発明の第３実施形態の歯車が回転軸に固定された状態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…歯車
１１…歯
１２…軸孔
１３…歯車のキー溝
２０…回転軸
２１…回転軸のキー溝
３０…キー
【図１】
0004046315.tif 000002
【図２】
0004046315.tif 000003
【図３】
0004046315.tif 000004