JPH0819444B2

JPH0819444B2 - 焼結部品の製造方法

Info

Publication number: JPH0819444B2
Application number: JP31720087A
Authority: JP
Inventors: 孝己岡村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH01156406A

Description

【発明の詳細な説明】イ．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
ために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た
め２個以上の圧粉体（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
用して結合す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
ので金属の焼嵌めのような強度が得られず、従つて弱い
トルク（回転モーメント）で部品間のずれが発生する
し、また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。

これに対し出願人は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61−46833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（10）と第７図（ｂ）に示す円形
部品（13）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（12）と凸部（15）を
もうけて組み合わせて焼結することによつて位置決めと
トルク伝達を改善した方法である。

また別の方法（以下第２方法という）として、例えば
平歯車とチエーン用スプロケツトを同軸に組合わせたよ
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カツト（17）（欠肉
円）をもうけた平歯車（16）と軸にＤカツト（18）（欠
肉円）をもうけた第８図（ｂ）に示すスプロケツト部品
（19）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、従つて高い伝達トルクが要求され
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ツク、焼結時の寸
法変化を考えればＤカツト部が、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
のた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）と同じ理由によりＤカツト部を含めた全
円周にわた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。

この発明は隙間を有する結合部品、特に高い伝達トル
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
た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。

ロ．発明の構成（ａ）問題を解決するための手段隙間をする結合部品をそれぞれ孔と軸をもうけた２個
以上の圧粉体を嵌合して焼結して製造するのに、両圧粉
体の孔の内面と軸の外面の２ケ所以上の部分に凸と凹の
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てある。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.
1mm以上の段差をもうけてある。

凹凸部の相互の寸法差によつ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。またこのような圧
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
得られる。さらに圧粉体の軸部の段差はプレスの金型に
よつ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、上部にスプロケツ
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）で結合した結合部品を、第１図（ａ）
に示すような歯車部品（１）と第１図（ｂ）に示すスプ
ロケツトホイール（３）を有するスプロケツト部品
（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R₂（R₁,R₂は異なる寸法）の半円形の凸部（５）が
もうけられている。スプロケツト部品（２）には歯車部
品（１）の孔（９）に嵌合する直径D₁＝D₂−αの軸
（６）がもうけられ、その軸（６）には孔（９）の凸部
に対応する位置にそれぞれ半径R₁の凹部（７）と半径R₂
の凹部（８）がもうけられている。軸（６）はスプロケ
ツトホイール（３）から間隔ｈだけの部分は孔に嵌合す
る部分に比し同図のβの段差をもつて直径が大となつて
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接合部品を製造す
る。

本発明方法の他の具体例の断面図を第６図に示す。こ
の例はスプロケツトホイール（20）と段付歯車（21）と
鍔付ハートカム（22）を結合した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（21）の孔、
鍔付ハートカム（22）の孔にはそれぞれ複数の凸部をも
うけ、スプロケツ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
ようにスプロケツトホイール（20）の段付歯車（21）、
段付歯車（21）と鍔付ハートカム（22）のそれぞれの間
隔に応じて軸に0.1mm以上の段差が順次もうけられてい
る。このような圧粉体を組合わせて焼結して結合部品と
するとスプロケツトと歯車とカムの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の具体例によつて説明す
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
て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゜ずれて行われる可能性が
あり、歯車やスプロケツ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つて組立てられるか
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
であることと給粉充填量の場所による差即ち密度差によ
るスプリングバツク量の差によつて、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れが発生し、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α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た際の接合強度が高くなる
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0.01〜0.04mmに設定する。そこで高さ方
向の位置決めのための段差βは前述のクリアランス以上
であれば良く、従つて0.1mm以上で極く小さい寸法でよ
い。このような0.1mm以上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±0.02mm程度で
ある、その精度をもつ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
個以上の圧粉体を組み合わせて、例えば第６図のような
スプロケツトと歯車とカム等の３つ以上の機能を要求さ
れ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（ｂ）
に示すスプロケツト圧粉体を造つた。歯車圧粉体はモジ
ユウル２で歯数24であり、スプロケツトホイールは歯数
が17枚であつた。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0.1mmとした。別の
１組としてＤカツトした孔と軸をもうけて、且つ段差の
無い圧粉体とした。この圧粉体を嵌合して焼結した第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
のテストを行つた。即ち下記の工程である。

焼結はN₂ガス雰囲気で1160℃×60分行つた。

使用した原料は下記の通りである。

テスト結果は次ぎの表の通りであつた。

以上の結果から本発明方法により製造した部品は従来
のＤカツ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
が高く、さらに部品相互の結合強度を示す抜け強度も強
いことが分かる。

ハ．発明の効果以上に詳しく説明したように、本発明の方法によれば
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（ロストワツ
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
め精度を高くし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），（ｂ）は本発明方法の場合の圧粉体を示
す斜視図、第１図（ｃ）は製造された部品の断面図であ
る。第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同じ部品の正面断
面図である。第３図は同じ部品の圧粉体の平面断面図，
第４図はそのＡ−Ａ断面図であり，第５図は部品の正面
断面図である。第６図は本発明方法によつて製造した３
機能を有する部品、即ちスプロケツトホイール、段付歯
車、カム部品を結合した部品の断面図である。第７図
（ａ），（ｂ）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），（ｄ）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），（16）……歯車部品、（２），（19），（20）……スプロケツト部品、（３）……スプロケツトホイール、（４），（５），（15）……凸部、（６），（14），
（18）……軸、（７），（８），（12）……凹部、（９），（11），
（17）……孔、（10），（22）……カム部品、（13）……円形部品、（21）……段付歯車。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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