(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変バルブタイミングエンジンのためのロータを製造する方法において、
粉末金属成形体を形成するために、工具と型のセット内で粉末金属材料を圧縮する工程と、
焼結粉末金属部品を形成するために、前記粉末金属成形体を焼結させる工程と、を有し、
前記焼結粉末金属部品は、前記焼結粉末金属部品上に互いに平行でかつ互いに反対向きに向いた一対の平面を設けるために、各々が各平面を含む一対の軸方向面を有し、
一方の前記平面の表面積と他方の前記平面の表面積とを均等にするために、前記一対の軸方向面のうちの少なくとも一方に前記各平面から軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面が設けられ、
前記方法は、さらに、
前記ロータを生成するために前記焼結粉末金属部品上に一対の仕上平面を生成するために、前記一対の平面を同時に研削加工する工程を有し、
前記ロータは、中央本体と、前記中央本体から径方向外向きに延びる複数の羽根と、を有し、
前記一対の平面の少なくとも一方の上において、前記複数の羽根の各々が、前記羽根内に形成された凹面を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記一対の平面の一方の平面の表面積と他方の平面の表面積の差は、前記一方の平面の表面積の１５％以内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一対の平面の一方の平面の表面積と他方の平面の表面積の差は、前記一方の平面の表面積の１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記一対の平面の一方の平面の表面積と他方の平面の表面積の差は、前記一方の平面の表面積の５％以内であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記焼結粉末金属本体が、軸方向に延びる孔を有し、
前記焼結粉末金属本体の一方の軸方向面において、前記中央本体が、前記軸方向に延びる孔まで延びるカウンターボア表面を有し、
前記中央本体の他方の軸方向面において、前記中央本体は凹面を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記中央本体上の前記凹面は、前記凹面が配置された前記各平面の外周縁端部及び内周縁端部から内側に間隔を空けて配置され、
前記内周縁端部は、前記軸方向に延びる孔と共有されている
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記一対の平面の両方が、各々、前記平面からそれぞれ軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記凹面は、前記一対の平面の各々の周縁端部から内側に間隔を空けて設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記凹面は、前記周縁端部から少なくとも２ｍｍ間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記一対の平面を同時に研削加工する工程が、互いに反対方向に回転する一対の平行な研削盤を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記一対の平面を同時に研削加工する工程が、互いに同じ方向に回転する一対の平行な研削盤を用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの凹面は、研削加工後において、前記各平面に対する深さが０．１ｍｍから０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
可変バルブタイミングエンジンのためのロータであって、
中央本体と、
前記中央本体から径方向外向きに延びる複数の羽根と、を備え、
前記中央本体及び前記複数の羽根は、焼結粉末金属を備える単一のコンポーネントであり、
前記ロータは、前記ロータ上に互いに平行でかつ互いに反対向きに向いた一対の平面を設けるために、各々が各平面を含む一対の軸方向面を有し、
一方の前記平面の表面積と他方の前記平面の表面積とを均等にするために、前記一対の軸方向面の少なくとも一方に前記各平面から軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面が設けられており、
前記焼結粉末金属本体が、軸方向に延びる孔を有し、
前記焼結粉末金属本体の一方の軸方向面において、前記中央本体が、前記軸方向に延びる孔まで延びるカウンターボア表面を有し、
前記焼結粉末金属本体の他方の軸方向面において、前記中央本体は凹面を有し、
前記一対の平面の両方の上において、前記複数の羽根の各々が、前記羽根内に形成された凹面を有する
ことを特徴とするロータ。
【請求項１４】
前記一対の平面の一方の平面の表面積と他方の平面の表面積の差は、前記一方の平面の表面積の１５％以内であることを特徴とする請求項１３に記載のロータ。
【請求項１５】
前記一対の平面の両方が、各々、前記平面からそれぞれ軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面を有することを特徴とする請求項１３に記載のロータ。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの凹面は、前記一対の平面の各々の周縁端部から内側に間隔を空けて設けられており、
前記少なくとも１つの凹面は、前記周縁端部から少なくとも２ｍｍ間隔を空けて設けられており、
前記少なくとも１つの凹面は、前記各平面に対する深さが０．１ｍｍから０．２ｍｍである
ことを特徴とする請求項１３に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１７年１月３に出願された、「ロータ及び研削加工のために均等化された表面積を有するロータの製造方法」と称する米国仮出願第６２／４４１，８２７号の出願日の利益を主張し、当該仮出願の全内容は事実上ここに引用して完全に盛り込んでいるものとする。
【０００２】
＜連邦政府の支援による調査又は研究に関する言明＞
該当なし。
【０００３】
本開示は、可変バルブタイミング（ＶＶＴ）エンジンのためのロータ、及びこのタイプのロータであって、研削加工を改善するために研削加工が施される一対の平行な平面の表面積が改められたロータを製造するための関連方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
内燃機関において、可変バルブタイミング（ＶＶＴ）は、内燃機関内のバルブリフト動作(valve lift event)の形又はタイミングを変更するために使用できるメカニズム及び関連方法を記述する。ＶＶＴエンジンによって、エンジンの動作中に吸気及び／又は排気バルブのリフト又はタイミングを変更することができる。
【０００５】
ＶＶＴエンジンにおいて、ロータ及びステータは複雑な形状を有することが多い。特に、ロータ本体は通常、羽根を有する本体と、油又は空気を輸送するためのチャネルと、カムシャフトに対する組み付けのための中央孔とを含む。羽根は、ステータハウジングとともに、ステータハウジング内部の可変油又は空気圧チャンバを画定する。チャネルにより、１つの圧力チャンバから別の圧力チャンバへの油又は空気の輸送が可能となる。
【発明の概要】
【０００６】
ロータの形状が複雑かつ非対称であることを考慮するとロータの効率的な製造は困難な場合がある。粉末冶金は体積の大きい部品の製造に効率的な方法であることから、現在多くのロータは、粉末金属を圧縮してロータと似たプリフォームを成形し、高温で焼結させて焼結ロータ体を形成することによって作られている。しかしながら、エンジン内での最終用途を考えるとロータの形状は非常に精密でなければならないことから、焼結粉末金属ロータは、ロータの軸方向面を正確な寸法かつ平坦にするための最終仕上げ工程も必要となる。
【０００７】
しかしながら、ここで生じる特定の問題は、ロータの異なる軸方向面が異なる形状及びパターンを有することから軸方向面を均等に研削加工することが困難であるということである。通常、未仕上げのロータは、研削機械内に配置されて両方の軸方向面が同時に研削加工される。多くの場合、軸方向面は均等でないことから、一方の軸方向面の要件のために反対側の軸方向面はその面自体が必要とするよりも長く研削加工されなければならない場合がある。これにより、とりわけ、研削加工するために最も長い時間がかかる側を研削加工するのに必要な時間にまで研削加工に要する時間が延長され、また、一方側において他方側よりも多くのストック又は材料が除去され、また、部品間での寸法安定性の制御がより困難となる可能性がある。
【０００８】
本明細書において、研削加工される表面積同士のバランスをとることでＶＶＴロータの製造プロセスを向上させる方法が開示される。概念的には、砥石車と接触するより大きな表面積を有する表面を、くぼませなければ研削加工される軸方向面の一部を形成するであろう領域を選択的にくぼませることによって意図的に砥石車と接触する表面積を減少させるように形成し、これにより、研削加工される相対する表面の表面積(opposing surface areas)を平衡化する（あるいは、少なくとも、２つの軸方向面の表面積を互いに近づける）。
【０００９】
一側面によれば、可変バルブタイミングエンジンのためのロータの製造方法が開示される。前記方法は、粉末金属成形体を形成するために、工具と型のセット内で粉末金属材料を圧縮する工程と、焼結粉末金属部品を形成するために、前記粉末金属成形体を焼結させる工程と、前記焼結粉末金属部品を研削加工する工程と、を有する。前記焼結粉末金属部品は、前記焼結粉末金属部品上に互いに平行でかつ互いに反対向きに向いた一対の平面を設けるために、各々が各平面を含む一対の軸方向面を有する。一方の前記平面の表面積と他方の前記平面の表面積とを均等にするために、前記一対の軸方向面のうちの少なくとも一方に前記各平面から軸方向にオフセットされた１以上の凹面が設けられている。前記研削加工工程において、前記ロータを生成するために前記焼結粉末金属部品上に一対の仕上平面を生成するために、前記一対の平面を同時に研削加工する。
【００１０】
前記方法の一部の形態において、前記一対の平面のそれぞれの表面積は、互いに１５％以内、１０％以内又は５％以内でもよい。これにより、とりわけ、研削加工される表面積を平衡化することを助けることができる。前記処理による利益を得るために単純に前記表面を同等の表面積となるよう互いに近づけるだけでよいと考えられるが、一部の形態では表面積を互いに等しくしてもよい。
【００１１】
ロータは、中央本体と、前記中央本体から径方向外向きに延びる複数の羽根と、を有してもよい。一部の形態において表面積を平衡化することを助けるために、前記一対の平面の一方又は両方の上において、前記複数の羽根の各々が、前記羽根内に形成された凹面を有してもよい。一部の形態では、前記焼結粉末金属本体が、軸方向に延びる孔を有してもよく、前記焼結粉末金属本体の一方の軸方向面において、前記中央本体が、前記軸方向に延びる孔まで延びるカウンターボア表面を有してもよく、前記中央本体の他方の軸方向面において、前記中央本体は凹面を有してもよい。前記中央本体上の前記凹面は、前記凹面が配置された前記各平面の外周縁端部及び内周縁端部から内側に間隔を空けて配置されてもよく、前記内周縁端部は前記軸方向に延びる孔と共有されてもよい。
【００１２】
一部の形態では、前記一対の平面の両方が、各々、前記平面からそれぞれ軸方向にオフセットされた１以上の凹面を有してもよい。
【００１３】
一部の形態では、前記凹面は、前記一対の平面の各々の周縁端部から内側に間隔を空けて設けられてもよい。例えば、凹面は、前記周縁端部から少なくとも２ｍｍ間隔を空けて設けられてもよい。
【００１４】
前記方法の一部の形態では、前記一対の平面を同時に研削加工する工程が、互いに反対方向に回転する一対の平行な研削盤を用いてもよい。しかしながら、他の形態では、前記一対の平面を同時に研削加工する工程が、互いに同じ方向に回転する一対の平行な研削盤を用いてもよい。
【００１５】
一部の形態では、（複数の）凹面は、研削加工後において、前記各平面に対する深さが０．１ｍｍから０．２ｍｍでもよいと考えられる。
【００１６】
別の側面によれば、可変バルブタイミングエンジンのためのロータが開示される。前記ロータは、中央本体と、前記中央本体から径方向外向きに延びる複数の羽根と、を備え、  前記中央本体及び前記複数の羽根は、焼結粉末金属からなる又は焼結粉末金属を備える単一のコンポーネントである。前記ロータは、前記ロータ上に互いに平行でかつ互いに反対向きに向いた一対の平面を設けるために、各々が各平面を含む一対の軸方向面を有する（最終部品においては、これらの平面は「仕上げられている」又は研削加工されている）。一方の前記平面の表面積と他方の前記平面の表面積とを均等にするために、前記一対の軸方向面の一方又は両方に前記各平面から軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面が設けられている。
【００１７】
一部の形態では、前記一対の平面のそれぞれの表面積は、互いに１５％以内、１０％以内又は５％以内でもよい。
【００１８】
一部の形態では、前記焼結粉末金属本体は、軸方向に延びる孔を有してもよい。前記焼結粉末金属本体の一方の軸方向面において、前記中央本体が、前記軸方向に延びる孔まで延びるカウンターボア表面を有し、前記焼結粉末金属本体の他方の軸方向面において、前記中央本体は凹面を有してもよい。前記一対の平面の両方の上において、前記複数の羽根の各々が、前記羽根内に形成された凹面を有してもよい。
【００１９】
一部の形態では、前記一対の平面の両方が、各々、前記平面からそれぞれ軸方向にオフセットされた少なくとも１つの凹面を有してもよい。
【００２０】
一部の形態では、前記少なくとも１つの凹面は、前記一対の平面の各々の周縁端部から内側に間隔を空けて設けられてもよく、前記周縁端部から少なくとも２ｍｍ間隔を空けて設けられてもよく、前記各平面に対する深さが０．１ｍｍから０．２ｍｍでもよい。
【００２１】
本発明の上記の及びその他の利点は詳細な説明及び図面から明らかとなる。以下の記載は単に本発明の一部の好ましい実施形態の説明である。これらの好ましい実施形態だけが特許請求の範囲内にあることは意図しておらず、したがって実施形態本発明の全範囲については特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】可変バルブタイミングエンジンのための従来のロータの一方側の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのロータの他方側の斜視図である。
【図２Ａ】可変バルブタイミングエンジンのための改善されたロータの一方側の斜視図であり、このロータは図１Ａ及び図１Ｂのロータに対して改良された構造を有する。
【図２Ｂ】図２Ａのロータの他方側の斜視図である。
【図３】改善されたロータを作成するために用いられる方法の工程の概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
最初に図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、従来のロータ１００が示されている。このタイプのロータは可変バルブタイミング（ＶＶＴ）エンジンの１つのコンポーネントであり得、このロータとＶＶＴエンジン内の他のコンポーネントとの相互作用の詳細は技術水準で周知であり、したがってここではそれについては詳しく説明しない。ＶＶＴロータは、わずかなずれ（人間の髪の毛の厚さのオーダーのもの）でさえも許されない場合がある組立エンジン内で使用されることから、非常に小さい寸法公差を有するとともに、多くの相対する平面について平坦度及び平行度に関連する精密な要件を有する。
【００２４】
ロータ１００は、第１平面１０４（平面を示すために斑点又は点状の表面として示され、例示目的のみに示される）から第２平面１０６（平面を示すために斑点又は点状の表面として示される）まで延びる本体１０２を有し、第２平面１０６は第１平面１０４の反対側にあるとともに第１平面１０４と平行である。第１平面１０４と第２平面１０６との間には中央孔１０８が設けられており、中央孔１０８は、図示されるように円形形状であるとともに、図示される特定の形態のカウンターボア１０９を第１平面１０４から含む。この中央孔１０８はロータ１００の中心軸Ａ−Ａを規定する。また本体１０２は、第１平面１０４から第２平面１０６まで垂直に延びるとともにロータをどちらか一方の軸方向端から見たときにロータ１００の全体的な形状を規定する外縁１１０を有する。図示されるように、ロータ１００は、軸方向側から見たときに概して丸形の中央コア部１１２（中央孔１０８はここを通って延びる）と、中央コア部１１２から概して軸方向に沿って複数の羽根１１４ａ〜１１４ｅと、を有する形状に形成されている。図示の特定の形態では、形作られた傾斜のついた側面を有する４つの同一の羽根１１４ａ〜１１４ｄと、概して径方向に延びる平坦で傾斜のついた側面を有する１つの異なる羽根１１４ｅと、を含む５つの羽根が設けられている。第２平面１０６上には、コア部１１２から羽根１１４ｅ内に延びる凹状のＴスロット１１６が設けられている。図示された例では５つの羽根が設けられているものの、このデザインは単なる例であって、別のロータのデザインにおいて他の数若しくは形状の羽根並びに他のプロファイルの中央コア部を用いてもよいことは明らかである。
【００２５】
図示のロータ１００のようなロータは、例えば多くの場合粉末冶金を用いて製造される。一形態では、固まっていない粉末金属と潤滑油及び／又は結合剤とを工具と型のセット内で圧力下で圧縮して粉末金属成形体を形成する。次に、この成形体は、粉末金属の融点付近の温度（粉末金属の構成成分の一部、しかし全部でない、の融点を超える可能性のある温度でもよい）で焼結されてもよい。この焼結により粉末金属の粒子同士が永久的に結合されるとともに、成分の密度が増大する。
【００２６】
上述のように、このタイプのロータは、かなり厳しい公差を有する非常に平坦でかつ平行な平面（図示のロータ１００における相対する表面１０４及び１０６）を要する。粉末冶金技法を用いて作成された部品は、焼結されたままの状態では非常に良い寸法精度を有するものの、これらの相対する表面が平坦度、距離及び平行度の要件を満たすようにするために焼結後の研削工程を行わなければならない。多くの場合これは、例えばＬａｐｍａｓｔｅｒ（商標）  Ｗｏｌｔｅｒｓ  ＡＣ１２００両面バッチ処理機などの研削機を用いて行われる。このタイプの機械では、平行な研削盤がロータの相対する平面を同時に研削加工して、これらの表面を平らにするとともにこれらの表面間の間隔を正しい仕様にする。常にではないが、通常は、研削盤は、互いに反対方向に回転するとともに、研削盤がロータの相対する平面から材料を除去するにつれて異なる回転速度で回転する。
【００２７】
しかしながら、これらの相対する面の従来の微研削は、大抵、処理制御を維持するために時間のかかる処理である。とりわけ、研削車の回転が速いほど研削の精度が低くなる。さらに、図１Ａと図１Ｂを比較すると、第１平面１０４と第２平面１０６は面積が異なり、これによって、各側で除去される材料の量が異なることから２つの表面を均等に研削することが困難な場合がある。図示のロータ１００において、第１平面１０４は表面積が１２．０６ｃｍ2であり、第２平面１０６は表面積が１９．７９ｃｍ2である。この表面積の差は、一方の側を適切な平坦度に効率的に研削することができる一方で、他方の側を適切な平坦度に仕上げるために研削を続けなければならないことを意味する。あるいは、この表面積の差は、もし両側をおよそ同時に仕上げるように研削車を異なる速度で回転させると、２つの側のうち一方の側が全研削時間を延長させてしまう場合があることも意味する。
【００２８】
ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、従来のロータ１００の改良バージョンである改善されたロータ２００が示されている。改善されたロータ２００に盛り込まれている構造的な変更によって、相対する表面の改善された、より速い、そしてより正確な研削が可能となる。図２Ａ及び図２Ｂのロータ２００は、以下の説明図及び記載に示す違い以外は図１Ａ及び図１Ｂのロータ１００と同じである。説明の重複を避けるため、１００番台の符号で示される構成要素と同等の構成要素は、対応する２００番台の符号で示す。例えば、図２Ａ及び図２Ｂの外縁２１０は図１Ａ及び図１Ｂの外縁１１０に対応する。
【００２９】
図１Ａ及び図１Ｂのロータ１００と図２Ａ及び図２Ｂのロータ２００との間の主な違いは、ロータ２００の軸方向面が、各平面２０４及び２０６（平面を強調するため及び相対的な表面積をより明確に比較するために、再度、斑点状又は点状で示す）から軸方向にオフセットされた複数の凹面を有するということである。図２Ａを参照すると、各羽根２１４ａ〜２１４ｅにおける第１平面２０４上に、対応する凹面２１８ａ〜２１８ｅが設けられており、このうち凹面２１８ａ〜２１８ｄは全て全体的に三角形状であり、一方で凹面２１８ｅは４辺からなり一部が弓状部である。図２Ｂを参照すると、第２平面２０６上には、各羽根２１４ａ〜２１４ｅにおいて、凹面２１８ａ〜２１８ｅに似た凹面２２０ａ〜２２０ｅが設けられており、さらに、第２平面２０６上において外縁２２０の円形部と中央孔２０８の円形部との間に全体的にドーナツ形状の凹部２２０が設けられている。各種凹部の形状は例示的なものであり、本体２０２の面積及び形状に応じて他のタイプの凹形状を用いてもよい。
【００３０】
ロータ２００の図示したバージョンでは、各種の追加された凹面は全て、本体２０２の平面２０４及び２０６の周縁端部（即ち、外縁２１０、及び中央孔２０８の内径溝若しくは内周縁端部）から少なくとも２．０ｍｍオフセットされ、かつ、Ｔスロット２１６のレリーフ(relief)から少なくとも１．５ｍｍオフセットされている。一部の形態では、この端部のオフセットは１．２ｍｍにまで減少させてもよいと考えられる。このことは、各端部において除去される材料が十分に存在することを確保し、研削加工中にその部分の高さを保つのに役立つ。さらに、これにより、ロータはそれらの位置において、ＶＶＴエンジンでの使用中に用いられる構造的端部を維持することができる。しかしながら、この端部からのオフセット厚さは、特定の部分及び使用される研削加工速度若しくは研削加工率に応じて変えてもよいと考えられる。図示の形態では、凹領域は研削加工後に０．１２７ｍｍの深さとなることを目標としてもよいが、この凹（へこみ）の深さの値は実際は一例でしかない。例示的な範囲として、（複数の）凹面は、研削加工後において、各平面に対する深さが０．１ｍｍから０．２ｍｍでもよいと考えられる。
【００３１】
改良されたときに、改善されたロータ２００の第１平面２０４及び第２平面２０６の表面積は、従来のロータ１００の第１平面１０４及び第２平面１０６の表面積と比べて同程度に均等化されている。図示のロータ２００では、第１平面２０４の表面積は１０．１１ｃｍ2であり、第２平面２０６の表面積は９．２９ｃｍ2である。また、両方の表面積はこれらの比較凹形成前デザイン状態よりも小さく、これは研削加工中に各側において除去する材料がより少ないことを意味することにも留意すべきである。
【００３２】
また、これらは、主に表面積同士を同じにすべく除去された、上記平面上の除去された領域及び特徴部であることにも留意すべきである。これらの新たに追加された凹部は、相対する表面の表面積を均等化する以外の機能は果たさず、したがってこれらは、ＶＶＴエンジンの動作中にＶＶＴエンジン内の他の構造を補完する又は前記他の構造と相互作用することから主な機能が表面積の削減とは無関係であるＴスロット又はカウンターボア２０９などの他の特徴部と区別するために、一部の状況では「非機能的表面削減凹部」と称することもできる。
【００３３】
完全に等しくはないものの、２つの表面積のこの平衡化は、一方側と他方側とで研削加工能力を同じにする。一部の形態では、表面積は、互いに等しい、互いに５％以内(within 5% of one another)、互いに１０％以内(within 10% of one another)又は互いに１５％以内(within 15% of one another)でもよいと考えられる。表面積間の値がより近いほうが大抵の場合において通常好ましいと考えられるが、厳密に等しくすることは本明細書に記載の利益の多くを得るのには不要である。
【００３４】
表面積を平衡化する、均等化する又は釣り合わせることによって、後続の研削加工処理中に多くの利益を得ることができる。一例として、表面積の平衡化、均等化又は釣り合わせにより、微研削装置の設定及び研削時間を削減することができる。この研削時間の削減によって、処理能力が高まり、ロータの長さ又は厚さ制御をより厳密に行うことができ、部品群にわたって部品間の変動がより均一となる。
【００３５】
ロータ２００はロータ２００の各軸方向面において複数の凹面を有するものの、他の形態では、軸方向面の一方又は両方において１以上の凹面を設けてもよいと考えられることは明らかである。したがって、一部の形態では、一方側には凹面を設けずに他方側に１以上の凹面を設けてもよいと考えられる。また、一部の形態では、一方側に１以上の凹面を設けかつ他方側にも１以上の凹面を設けてもよいとも考えられる。これらの形態では、相対する側が同じ数又は異なる数の凹面を有してもよい。
【００３６】
さらに、これら凹部の追加による表面積の削減だけによってではなく、各表面上における残存表面積の位置（例えば中心軸に対して）の変更にもよって、さらなる釣り合わせ又は均等化を達成できることは明らかである。
【００３７】
図３を参照すると、例えば図２Ａ及び図２Ｂの改善されたロータ２００などの改善されたロータを製造するための方法又は処理３００の概要が示されている。
【００３８】
方法３００は、最初に、工程３０２において、粉末金属成形体を形成するために粉末金属材料を工具と型のセット内で圧縮する工程を含む。従来は粉末金属部品の大量生産用のそのような工具と型のセットは粉末金属を一軸圧縮成形することは明らかである。そのような一軸圧縮成形中、上側工具及び下側工具は、それぞれ、ロータの反対側の軸方向面を形成及び画定し、型は外縁２１０を形成し、コアロッドは中央孔２０８を形成するであろう。これにより、形成された粉末金属成形体は、焼結前の成形体の寸法が最終焼結部品に対してわずかに寸法が大きいものの、最終部品形状に近似したニアネットシェイプを有する。
【００３９】
本明細書で用いた場合、粉末金属との用語が、金属成分と、固まっていない粒子を成形体の形にまとめるため及び工具と型のセットから成形体を取り出すのを助けるために金属成分と混合してもよい、使用され得る潤滑油、結合剤及び／又はワックスと、の両方を指すことは当業者にとって明らかである。大部分のケースでは、これらの潤滑油、結合剤及び／又はワックスは後続の焼結中に消費又は燃焼される。
【００４０】
軸方向平面に対する凹部は、工具をこれらの凹部と一致するような形状に形成できることから粉末冶金において容易に形成でき、凹部寸法は圧縮成形中に慎重に制御できることに留意すべきである。
【００４１】
次に、工程３０４において、焼結粉末金属部品を形成するために粉末金属成形体を焼結させる。焼結中、粉末金属成形体は、粉末金属の金属成分の融解温度直下の温度にまで加熱される。場合によっては、粉末金属の僅かな画分が液相焼結における液相を生成するが、多くの場合は固体拡散が支配的となり、粉末金属粒子を焼結させてまとめる唯一のメカニズムとなる。
【００４２】
焼結後、工程３０６において、例えばＬａｐｍａｓｔｅｒ（商標）  Ｗｏｌｔｅｒｓ  ＡＣ１２００両面バッチ処理機などの研削機を用いて、上述のように粉末金属部品は相対する表面に同時に研削加工が施される。部品の両面における平面状の軸方向表面は、軸方向平面上に凹面を含むことで平衡化されている、均等化されている又は釣り合いがとれていることから、部品の仕上げ工程は、軸方向面同士の釣り合いがとれていない従来の部品に比べてより素早く、効率的に及び正確に実行することができる。上述したように、対向する研削車は互いに異なる速度又は同じ速度で動作してもよく、同じ又は異なる回転方向で動作してもよい。さらに、研削車によって加えられる圧力の割合は除去の割合を変更するために変化させてもよい。これらの研削加工パラメータの全てに対するバリエーションを変化させてもよく、さらに、均等な、平衡な又は釣り合いのとれた平面表面積を有するロータ２００を用いることで研削加工をより正確にかつ素早く行うことができることは明らかである。
【００４３】
改善されたロータ２００の形を有する又はその特徴部を有する部品を作成するために方法３００を用いることができること、追加の凹面の存在と形成後研削加工工程とを合わせることで従来の製造技法に対していくつかの利益をもたらすことは明らかである。したがって、本明細書においてＶＶＴエンジンのための粉末金属ロータが図示及び記載されており、そして方法はこのタイプの部品を作成するのに特に応用できるとともにその作成において利益をもたらすが、この改良された構造（即ち研削表面上への凹部の追加）及びこの改善された方法は、ロータ以外の部品又は粉末金属部品以外の部品（例えば鋳造）にも応用できるとも考えられる。
【００４４】
好ましい実施形態に対するその他の種々の修正及びバリエーションが本発明の範囲内で可能であることは明らかである。したがって、本発明は、本明細書に記載した実施形態に限定されるべきではない。本発明の全範囲の確定には添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図１Ａ】
0006942803.tif 000002
【図１Ｂ】
0006942803.tif 000003
【図２Ａ】
0006942803.tif 000004
【図２Ｂ】
0006942803.tif 000005
【図３】
0006942803.tif 000006