JPH01156406A - 焼結部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１発明の目的 （ａ）産業上の利用分野 この発明は粉末冶金法により複雑な形状の部品をするｒ
こめに２個以上の圧粉体を組み合わせて焼結する方法に
おいて、高い位置決め精度と高い伝達トルクを有する部
品を製造する方法に関するものである。

（ｂ）従来技術 従来から粉末冶金法で複雑な形状の部品を製造するｆコ
め２個以との圧粉体（金属粉末をプレス成形し焼結する
以前の成形体）を造り、その凹凸部を嵌合して加熱焼結
し、材料による焼結工程における収縮寸法の変化差を利
用して結合Ｔることが行われている。

この方法はロー付け、機械加工を必要としないので安価
であるが、収縮が焼結部品が焼結途中の高温で起こるの
で金属の焼成めのような強度が得られず、従って弱いト
ルク（回転モーメント）で部品間のずれが発生するし、
まｒこ軸方向の相互の位置のずれも大きくなるので殆ど
使用されていない。

こｎに対し出願人は２個の部品間に隙間を設けない場合
に回転方向の位置決めと伝達トルクを大にする焼結部品
を考案して実願昭６１−４６８８８号として実用新案登
録出願した。

この考案の製造方法（以下第１方法という）は第７図（
ａ）に示すカム部品αＱと第７図ら）に示す円形部品α
］の圧粉体を組み合わせて焼結して断面が第７図（ｄ）
、斜視図が第７図（Ｃ）のような部品を製造する際に、
両部品の合わせ面に凹部（２）と凸部Ｑ５をもうけて組
み合わせて焼結することによって位置決めとトルク伝達
を改善した方法である。

まｆこ別の方法（以下第２方法という）として、例えば
平歯車とチェーン用スプロケットを同軸に組合わせｒこ
ような部品間に隙間をもうけた部品の場合に、第８図（
ａ）に示すように軸孔の一部にＤカットα力（欠肉用）
をもうけた平歯車ａｌ１９と軸にＤカット（２）（欠肉
用）をもうけた第８図（ｂ）に示すスプロケット部品α
傷の圧粉体を組合わせて焼結して断面第７図（Ｃ）に示
すような組み合わせ部品を製造する方法もある。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記第１方法では （１）接合部品の端面が密着した部品にしか使用できな
い。

（２）２個の圧粉体の凹凸位置を探しながら組立てる必
要があるので組み立ての作業能率が悪い。

（３）　　圧粉体のプレス成形の技術的理由から凹凸部
の大きさに制約があり、従って庵い伝達トルクが要求さ
ｎる製品には向かない。

等の問題点がある。

一方第２方法では （１）　　プレス成形時のスプリングバック、焼結時の
寸法変化を考えｎばＤカット部が、第８図（ｄ）のよう
に、若干の隙間ｒを有する形状とせねばならないが、そ
の１こめ同図のように回転方向の位置決めに角θの誤差
が生じ、その精度が劣る。

（２）（１）の同じ理由によりＤカット部を含めた全円
周にわｒこり均一に接合するような寸法にすることは困
難であり、接合面積が減少して抜き方向（縦方向）の接
合強度が低下する。

（３）単に孔と軸を組み合わせるのみであるから、高さ
方向の位置決め精度が悪い。

等の問題点がある。

この発明は隙間を育する結合部品、持に庭い伝達トルク
と隙間の寸法精度を要求される部品を複数の圧粉体を結
合して焼結し製造するのに前記従来方法の欠点を除いｒ
コ安価な接合方法を提供することを目的とするものであ
る。

口０発明の構成 （ａ）問題を解決するｒコめの手段 隙間を有する結合部品をそｎぞれ孔と軸をもうけｆこ２
個以上の圧粉体を嵌合して焼結して製造するのに、測圧
粉体の孔の内面と軸の外面の２ケ所以との部分に凸と凹
の部分をもうけるものである。

その場合に２ケ所以上の凹凸のそれぞれの相互間には寸
法に差を付けである。さらに嵌合面の軸側には結合部品
の隙間の寸法に合わせて０．１　ｆ１以上の段差をもう
けである。

凹凸部の相互の寸法差によって組み合わせ作業において
方向のミスを防止する効果がある。まｒここのような圧
粉体を組み合わせた結合部品では焼結後に凹凸部がキー
の役割をするので単に収縮率の差による接合（嵌合）面
の回転方向に対する耐トルク性の他にキー（凹凸部）を
破断するだけの耐トルク性が加わり、高い耐トルク性が
得らｎる。

さらに圧粉体の細部の段差はプレスの金型によって容易
に即ち安価且つ精密に成形できるので、位置決めと隙間
寸法の高い精度を得ることができる。

以下本発明の具体例を図面により説明する。

第１図（Ｃ）に断面を示すような、と部にスプロケット
ホイール（３）、下部に平歯車（１）を間隔を有して同
軸に軸部（６）で結合し１こ結合部品を、第１図（ａ）
に示すような歯車部品（１）と第１図ら）に示すスプロ
ケットホイール（３）を有するスプロケット部品（２）
の圧粉体を組み合わせて焼結して製造する。

本発明では、第３図、第４図に示すように、歯車部品（
１〕の圧粉体には直径Ｄ２の孔（９）がもうけられ、孔
（９）の内部の２ケ所に半径Ｒ１の半円形の凸部（４）
と半径几２（Ｒ１，Ｒ２は異なる寸法ンの半円形の凸部
（５）がもうけられている。スプロケット部品（２）に
は歯車部品（１）の孔（９）に嵌合する直径Ｄ１＝Ｄ２
−αの軸（６）がもうけらｎｌその軸（６）には孔（９
）の凸部に対応する位置にそｎぞれ半径Ｒ１の凹部（７
〕と半径Ｒ２の凹部（８）がもうけらｎている。軸（６
）はスプロケットホイール（３）から間隔りだけの部分
は孔に嵌合する部分に比し同図のβの段差をもって直径
が大となっている。この２個の圧粉体を孔（９）と軸（
６）を凸部と凹部を合わせながら段差の部分まで嵌合し
て組立てる。この組立てた結合圧粉体を焼結して結合部
品を製造する。

本発明方法の他の具体例の断面図を第６図に示す。この
例はスプロケットホイール（１）と段付歯車なυと鍔付
ハートカム勾を結合しｒこ部品を製造するものである。

この場合は圧粉体の状態で段付歯車なりの孔、鍔付ハー
トカム（イ）の孔にはそれぞれ複数の凸部をもうけ、ス
プロケットホイール部品の軸部には孔の凸部に対応する
位置に凹部がもうけられている。さらに図面のようにス
プロケットホイール翰と段付歯車？υ、段付歯車？υと
鍔付ハートカム（イ）のそｎぞれの間隔に応じて軸に０
．１Ｈ以上の段差が順次もうけらｎている。このような
圧粉体を組合わせて焼結して結合部品とするとスプロケ
ットと歯車とカムの３つの機能を有する複合焼結部品を
精度良く且つ高い耐トルク性をもつように製造すること
ができる。

（ｂ）作用 本発明方法の特徴を前記第１の具体例によって説明する
と、２個の圧粉体を組立てると、回転方向の２ケ所（複
数ケ所）の位置決め凸部及び凹部の形状、寸法が黙視で
容易に違いが認識できる程度の差を付けるようにしであ
るので組立て作業の能率向上と組立て不良を防止するこ
とができる。

例えば凹凸部を１８０°ずれた位置にもうけた場合には
組立てが１８０°ずれて行わｎる可能性があり、歯車や
スプロケットホイールの歯数が偶数でない場合には歯車
等の谷と山の位置が狂って組立てらｎるからである。

凸部と凹部は圧粉体成形金型で成形され、この金型は高
精度に製作可能であるが金型間のクリアランスが必要で
あることと給粉光ａｔの場所による差即ち密度差による
スプリングバック量の差によって、凹凸部が１ケ所であ
ると結合部品の回転方向に若干のずｎが発生し、回転方
向の位置決め精度がわるくなる。このずれは凸部、凹部
を２ケ所以上にもうけると角度誤差が微小となり、位置
決め精度が向上する。

圧粉体の嵌合部の孔の直径Ｄ２は軸の直径Ｄ１よりａだ
け大きく、このα量は組立てクリアランスである。この
クリアランスは小さい程焼結しｒこ際の接合強度が置く
なるので好ましいが、余り小さいと組合わせ作業の能率
が悪くなる。通常は０．０１〜０．０４ｆｌに設定する
。そこで高さ方向の位置決めのｆこめの段差βは前述の
クリアランス以とであｎば良く、従って０．１　ｊｒ１
以上で極く小さい寸法でよい。このようなｏ、　ｉ　ｍ
以とで極く小さい寸法では圧粉体の成形において一体成
形することができる。段差の位置（隙間、ｈ寸法）を決
める金型の精度は±０．０２　ｆｆｆｆ程度である、そ
の精度をもって圧粉体に転写することができる。例えば
第５図に示す部品の場合に高さ方向の隙間Ｈの位置決め
精度は圧粉体の段差の位置決めｈ寸法により高精度の結
合部品を得ることができる。

以上２個の圧粉体を組合わせる場合を説明したが、３個
以との圧粉体を組み合わせて、例えば第６図のようなス
プロケットと歯車とカム等の３つ以上の機能を要求さｎ
る複合焼結部品を製造する場合にも同様であることは明
らかである。

（ｃ）実施例 第３図（ａ）に示すような歯車圧粉体と第３図但）に示
すスプロケット圧粉体を造った。歯車圧粉体はモジュウ
ル２で歯数２４であり、スプロケットホイールは歯数が
１７枚であつｒこ。その場合に１組は本発明のように２
ケ所に凹凸部をもうけて、軸の段差は０．１　ｆｌとし
ｒこ。別の１組としてＤカットしｒコ孔と軸をもうけて
、且つ段差の無い圧粉体とし１こ。この圧粉体を嵌合し
て焼結して第５図に断面を示す結合部品を造り、両者を
比較しつつ各種のテストを行つｒこ。即ち下記の工程で
ある。

記 一トルク強度テストー抜は強度テスト 焼結はＮ２ガス雰囲気で１１６０°Ｃ×６０分行つｒこ
。

使用しｒこ原料は下記の通りである。

圧粉体材料組成 テスト結果は次ぎの表の通りであった。

評価表 以上の結果から本発明方法により製造しｆこ部品は従来
のＤカット方法による部品に比し、回転方向、隙間（高
さ方向）の精度が非常に良好であり、且つ耐トルク強度
が笥く、さらに部品相互の結合強度を示す抜は強度も強
いことが分かる。

ハ１発明の効果 以上に詳しく説明しｒこように、本発明の方法によｎば
粉末冶金法を用いて一体成形では製造困難な複雑形状の
焼結部品が簡単、容易な方法で回転方向と高さ方向での
位置決めの高精度に製造できるので、粉末冶金法による
焼結部品を製造方法の異なる精密鋳造部品（ロストワッ
クス法）等の他分野の方法による部品の代替に使用する
適用可能範囲が拡大できる。さらに従来の焼結部品に比
し伝達トルク強度が高いので事務機器等比較的低荷重域
で使用する部品のみでなく、本発明の方法により位置決
め精度を亮＜シ且つ高強度焼結材料を使用することによ
り自動車の動力伝達機構等の高精度で高荷重域の部品に
も粉末冶金法による部品の応用が展開できる等、焼結部
品の製造方法として非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、ω）は本発明方法の場合の圧粉体を示す
斜視図、第１図（Ｃ）は製造さｎだ部品の断面図である
。第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は同じ部品の断面
図である。第３図（ａ）、Φ）は同じ部品の圧粉体の断
面図、第３図（ｃ）はＡ−Ａ断面図、第５図は製造され
た部品の断面図である。第６図は本発明方法によって製
造しｆこ３機能を有する部品、即ちスプロケットホイー
ル、段付歯車、カム部品を結合しｒこ部品の断面図であ
る。第７図（ａ〕、ω）は従来の第１方法でカム部品を
製造する際の圧粉体の斜視図、第７図（Ｃ）、　（Ｃ１
）は同完成品の斜視図と断面図である。第８図（ａ）、
（ｂ）は従来の第２方法で隙間を有する歯車部品を製造
する際の圧粉体の斜視図、第８図（Ｃ）は同完成品の断
面図であり、第８図（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。 （１）、αＱ・・・歯車部品、 （２）、Ｃ１，（１）・・・スプロケット部品、（３）
・・・スプロケットホイール、 （４）、　（５１，０訃・・凸部、　　（６）、αφ、
ａ（至）・・・軸、（７）、　（８）、　（１２・・・
凹部、　　（９）、αυ、αη・・・孔、αＱ、＠・・
・カム部品、　　α］・・・円形部品、侃υ・・・段付
歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、隙間を有する結合部品を、２個以上の圧粉体を孔と
   軸によつて嵌合し焼結して製造する製造方法において、
   孔の内面に２ケ所以上の位置に異なる寸法の凸部あるい
   は凹部をもうけ、軸の外面の対応する位置にそれぞれ対
   応する寸法の凹部あるいは凸部をもうけ、且つ軸に隙間
   の寸法に合わせた０．１ｍｍ以上の段差をもうけた圧粉
   体を嵌合することを特徴とする焼結部品の製造方法