JPH09141365A - 歯車ポンプ用歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストの安いプレス加工法を工夫することに
より、高精度の歯車ポンプ用歯車を製造する方法を提供
すること。 【解決手段】 歯車ポンプ用歯車の製造方法は、平板材
料から外径が円形で内側に歯車が形成されたアウター歯
車１０１を打ち抜く第一工程と、アウター歯車１０１か
ら打ち抜かれた内歯抜き部材１０７から、外周に歯車が
形成されたインナー歯車１０２の外周を打ち抜く第二工
程と、インナー歯車１０２の外周部を、逃げ角θ３が形
成された雌金型１５に装着した状態で、中央部をパンチ
１４でせん断加工して外周部及びボス部を形成する第三
工程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等で使用さ
れる歯車オイルポンプの構成部品であるアウター歯車と
インナー歯車を製造する方法に関し、さらに詳細には、
プレス加工により精度良くアウター歯車とインナー歯車
を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車等で歯車オイルポンプ
が使用されている。歯車オイルポンプの構造を図８に断
面図で示す。内側にトロコイド歯形の歯車１０１ａが形
成され、外周が円形であるアウター歯車１０１の内上側
には、外側にトロコイド歯形の歯車１０２ａが形成され
たインナー歯車１０２が、アウター歯車１０１の歯車１
０１ａと上側の一部が係合して取り付けられている。歯
車１０１ａの歯数は、歯車１０２ａの歯数より１つだけ
多くしている。アウター歯車１０１とインナー歯車１０
２の中心は、偏心している。アウター歯車１０１及びイ
ンナー歯車１０２の図面左裏側にオイル吸込口１０５が
形成され、アウター歯車１０１及びインナー歯車１０２
の図面右裏側にオイル吐出口１０４が形成されている。
アウター歯車１０１の中央部には、ボス１０３が形成さ
れ、ボス１０３の中心には、駆動軸を装着するためのボ
ス孔１０６が形成されている。ボス孔１０６には、駆動
軸からトルクを受けるための一対の突起１０６ａが形成
されている。

【０００３】インナー歯車１０２及びアウター歯車１０
１が偏心しながら、矢印Ａで示すように反時計廻りに回
転することにより、オイル吸込口１０５の位置におい
て、歯車１０１ａの歯車１０２ａとで形成される空間に
オイルを吸い込む。そして、オイル吐出口１０４の位置
において、歯車１０１ａと歯車１０２ａの形成する空間
が狭められて、オイルをオイル吐出口１０４から高い圧
力で吐出する。自動車用のオイルポンプは、吐出圧が変
化しても吐出量の変化が少ないこと、吐出量や吐出圧に
脈動が少ないこと、小型軽量で音が静かなこと等が求め
られている。こうした要件を満足させるものとして、歯
車オイルポンプが広く使用されているのである。

【０００４】次に、アウター歯車１０１及びインナー歯
車１０２の製造方法について説明する。現在広く用いら
れているのは、焼結合金加工法である。すなわち、鉄系
粉末材を材料として型で成形し、焼結させる加工方法で
ある。この方法によれば、複雑な形状の歯車でも容易に
成形でき、内側に歯車を形成したり外側の歯車の精度を
出すのも容易であり、表面を滑らかな仕上げとすること
も可能であるという利点がある。また、鉄系素材から切
削により削り出す加工方法が用いられている。すなわ
ち、丸棒素材より直接切削加工する方法と、冷間引き抜
きバー材を所定の長さで切断し、その後切削加工及び研
削仕上げ加工を行う方法とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加工方法には次のような問題点があった。 （１）現在の焼結合金加工法では、粉末材料を高い圧力
で圧縮加工しても、焼結合金の比重を最大６．８〜７．
１とすることが限界である。これは、鉄材の比重７．８
５と比較して未だ十分な値ではない。それは、焼結合金
製の歯車が空気のピンホールを含むため、高い圧力で使
用されるオイルポンプでは、歯車をオイルの中で長時間
使用した場合に、歯車の中にオイルが浸透し、歯車オイ
ルポンプでオイルを圧縮する時に、圧縮機能が低下する
問題があるからである。また、鉄素材から成る歯車と比
較して、強度的に少し弱いという問題もあった。

【０００６】（２）一方、鉄系素材から歯車を切削加工
により削り出す方法によれば、焼結合金加工法による問
題点は解決できるが、この製造方法では、生産効率がき
わめて悪く、歯車のコストがアップする問題があった。
すなわち、単純計算で、切削加工法によると、焼結合金
加工法と比較して、５０％〜８０％コストアップする。

【０００７】本発明は、コストの安いプレス加工法を工
夫することにより、高精度の歯車ポンプ用歯車を製造す
る方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の歯車ポンプ用歯
車の製造方法は、次のような特徴を有している。 （１）平板材料から外径が円形で内側に歯車が形成され
たアウター歯車を打ち抜く第一工程と、アウター歯車か
ら打ち抜かれた内歯抜き部材から、外周に歯車が形成さ
れたインナー歯車の外周を打ち抜く第二工程と、インナ
ー歯車の外周部を、逃げ角が形成された金型に装着した
状態で、中央部をパンチでせん断加工して外周部及びボ
ス部を形成する第三工程とを有している。 （２）（１）に記載する製造方法において、前記第三工
程での前記逃げ角が１度以上３度以下であることを特徴
とする。 （３）（１）または（２）に記載する製造方法におい
て、前記第三工程において、前記パンチでインナー歯車
の中央部を、前記インナー歯車材の厚みの６０％〜８０
％だけせん断加工してボス部を形成することを特徴とす
る。

【０００９】（４）（１）及至（３）に記載する製造方
法のいずれか１つにおいて、前記第三工程の後、前記イ
ンナー歯車材を前記ボスが形成されている面と反対方向
から金型に挿入してサイジング加工を行う第四工程を有
することを特徴とする。 （５）（４）に記載する製造方法において、前記第四工
程でサイジング加工するプレス金型が入口部に、前記イ
ンナー歯車の厚さの２０％〜５０％の長さで、高さが前
記インナー歯車の厚さの１％〜５％で、入口側に２０度
以上１００度以下の迎え角が形成された第二凸部を有す
ることを特徴とする。 （６）（５）に記載する製造方法において、前記第二凸
部の出口側に２０度以上１００度以下の迎え角が形成さ
れていることを特徴とする。 （７）（４）及至（６）に記載する製造方法のいずれか
１つにおいて、前記第四工程において、前記インナー歯
車材の中央孔を打ち抜くことを特徴とする。

【００１０】上記工程におけるプレス加工の作用につい
て説明する。第一工程においてアウター歯車から打ち抜
かれた内歯抜き部材の外寸法は、インナー歯車の外寸法
と一部においてほぼ同じ寸法となり、他の部分で余分な
部分が存在している。第二工程では、その余分な部分を
打ち抜いて取り去り、外周がほぼインナー歯車の外周と
なるように、プレス加工する。しかし、この段階で外周
は、ほぼインナー歯車の外周と一致しているため、外周
を仕上げ加工であるサイジング加工するための取り代は
存在していない。第三工程では、インナー歯車の外周
を、１度以上３度以下の逃げ角が形成された金型に装着
した状態で、インナー歯車の中央部をパンチにより、イ
ンナー歯車の厚みの６０％〜８０％だけせん断加工して
ので、インナー歯車の外周に肉が流れ、外周が膨張し
て、逃げ角の形成された金型により外周が形成される。

【００１１】第三工程では、逃げ角による傾斜がインナ
ー歯車の外周面に存在する。また、外周面は、肉の膨張
により形成されているため、表面が粗い状態となってい
る。第四工程において、ボスが形成されている面の反対
側から、迎え角が形成された凸部を有する金型に挿入し
てサイジング加工を行っているので、逃げ角により形成
された傾斜を取り去って高精度の歯車面を形成すること
ができる。同時に、凸部により、外周にせん断面を多く
形成でき、最終仕上げ加工を行わなくても使用できる歯
車面を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる歯車ポンプ
用歯車の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。第
一工程では、アウター歯車１０１の外周及び内歯抜き部
材１０７を同時に打ち抜いている。この打ち抜き工程の
概念図を図４に示す。平板材料２２を雌型２１で受けて
パンチ２３により外周の円形を打ち抜く。そして、パン
チ２３の内側に形成されたアウター歯車雌型２４に対し
てパンチ２５を動作させることにより、内歯抜き部材１
０７を打ち抜く。これにより、図１に示すアウター歯車
１０１が成形される。

【００１３】次に、第二工程を説明する。第二工程は、
内歯抜き部材１０７より図２に示すインナー歯車１０２
の外周を成形する工程である。ここでは、図５に示す凸
部１３が雌型の入口部に形成されたプレス金型を使用し
ている。すなわち、プレス金型１１の入口部には、全周
に渡って凸部１３が形成されている。プレス金型１１の
内寸法は、インナー歯車の外周寸法とほぼ同じである。
凸部１３の高さＨ１は、使用する素材の厚みの１％〜５
％としている。また、凸部１３の長さＢは、使用する素
材の厚みの２０％〜５０％としている。本実施の形態で
は、素材として厚さ８ｍｍ〜１０ｍｍの鉄板を使用して
いるので、凸部１３の高さＨ１は、０．０８ｍｍ〜０．
５ｍｍ、凸部１３の長さＢは、１．６ｍｍ〜５ｍｍとし
ている。

【００１４】また、凸部１３の入口側には、迎え角θ２
が形成され、下側には迎え角θ１が形成されている。θ
１及びθ２としては、２０度以上１００度以下であれば
良いことを実験により確認している。さらに、素材の厚
みが８ｍｍ〜１０ｍｍの場合は、７０度以上９０度以下
であることが最適である。図８に示すように、アウター
歯車１０１とインナー歯車１０２とは一部で係合するた
め、その部分では、ほとんど同寸法であり、サイジング
するための取り代はほとんど存在しない。しかし、他の
部分は、十分な取り代が存在するので、凸部１３を有す
る金型で打ち抜けば、外周にせん断面を多く形成するこ
とができるため、滑らかな面を形成することができる。

【００１５】次に、第三工程について説明する。図６に
第三工程の概念図を示す。雌金型１５は、インナー歯車
１０２の全体を受ける部分と、中央部でボスを形成させ
るためのボス雌金型部１５ｂとで構成されている。雌金
型１５のインナー歯車１０２の外周部と当接する部分に
は、逃げ角θ３を有する逃げ部１５ａが形成されてい
る。本実施の形態では、逃げ角θ３を２度としている。
ボス雌金型部１５ｂの内径Ｗ２は、形成するボス径とほ
ぼ同径である。また、雌金型１５の上部にはパンチ１４
が、インナー歯車１０２に対して押圧可能に保持されて
いる。パンチ１４の直径Ｗ３は、完製品のボス孔１０６
より０．１ｍｍ〜１ｍｍ小さくしている。また、パンチ
１４の先端外周には、Ｒ１〜Ｒ３の円弧が形成されてい
る。

【００１６】次に、第三工程の作用を説明する。ほぼイ
ンナー歯車の外径と同寸となった部材を雌金型１５に嵌
合させる。この状態で、インナー歯車１０２の厚さＨ２
の６０％〜８０％の長さであるＨ３まで、パンチ１４を
インナー歯車１０２にプレスしてせん断加工を行う。パ
ンチ１４にプレスされた肉は、ボス雌金型部１５ｂに突
出する。一方、パンチ１４の先端に形成されている円弧
部により、肉は、インナー歯車１０２の外周に流れ、外
周部が膨張する。この外周部の膨張に対して、逃げ部１
５ａが形成されているので、インナー歯車１０２の外周
は、逃げ部１５ａの形状まで膨張される。この角度は、
小さすぎると、肉が外側にはみ出してバリとなり、また
大きすぎると、外周が均一に成形されないため、１度〜
３度している。また、パンチ１４には、突起１０６ａを
形成するための逃げ部を設けている。

【００１７】次に、第四工程を説明する。ここでは、図
７に示す凸部３３が雌型の入口部に形成されたプレス金
型を使用している。すなわち、プレス金型３１の入口部
には、全周に渡って凸部３３が形成されている。プレス
金型３１の雌金型部３２の内寸法は、インナー歯車の外
周寸法とほぼ同じである。凸部３３の高さＨ１は、使用
する素材の厚みの１％〜５％としている。また、凸部３
３の長さＢは、使用する素材の厚みの２０％〜５０％と
している。本実施の形態では、素材として厚さ８ｍｍ〜
１０ｍｍの鉄板を使用しているので、凸部３３の高さＨ
１は、０．０８ｍｍ〜０．５ｍｍ、凸部３３の長さＢ
は、１．６ｍｍ〜５ｍｍとしている。

【００１８】また、凸部３３の入口側には、迎え角θ２
が形成され、下側には迎え角θ１が形成されている。θ
１及びθ２としては、２０度以上１００度以下であれば
良いことを実験により確認している。さらに、素材の厚
みが８ｍｍ〜１０ｍｍの場合は、７０度以上９０度以下
であることが最適である。また、プレス金型３１の上側
には、パンチ３６がインナー歯車１０２をプレス金型に
押圧可能に保持されている。また、パンチ３６には、ボ
ス孔１０６を打ち抜くための雌金型部３６ａが形成され
ている。また、プレス金型３１の下側には、ボス孔１０
６を打ち抜くためのパンチ３５が押圧可能に保持されて
いる。

【００１９】次に、第四工程の作用を説明する。第三工
程で成形されたインナー歯車１０２は、図３に示すよう
に、外周に１度〜３度の傾斜を有している。また、外周
は、膨張されて成形されているため、表面が粗く滑らか
さに欠ける。凸部３３を有するプレス金型３１で外周を
サイジング加工することにより、インナー歯車１０２の
外周面にせん断面を多く形成することができ、最終仕上
げを行わなくても、そのまま歯車として使用可能な状態
とすることができる。これにより、最終仕上げ工程を省
けるためコストダウンが実現できる。

【００２０】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の歯車ポンプ用歯車の製造方法によれば、平板材料から
外径が円形で内側に歯車が形成されたアウター歯車１０
１を打ち抜く第一工程と、アウター歯車１０１から打ち
抜かれた内歯抜き部材１０７から、外周に歯車が形成さ
れたインナー歯車１０２の外周を打ち抜く第二工程と、
インナー歯車１０２の外周部を、逃げ角θ３が形成され
た金型に装着した状態で、中央部をパンチ１４でせん断
加工して外周部及びボス部を形成する第三工程とを有し
ているので、アウター歯車１０１を製造した余り部材か
らインナー歯車１０２をプレス加工できるため、材料費
を大幅にコストダウンすることができる。ここで、イン
ナー歯車１０２の中央部を、先端にＲのついたパンチ１
４で、インナー歯車材の厚みの６０％〜８０％だけせん
断加工してボス部を形成しているので、インナー歯車１
０２の外周部を膨張させ、第四工程でサイジング加工す
るための取り代を形成することができる。

【００２１】また、第四工程において、サイジング加工
するプレス金型３１が入口部に、インナー歯車１０２の
厚さの２０％〜５０％の長さＢで、高さＨ１がインナー
歯車１０２の厚さの１％〜５％で、入口側に２０度以上
１００度以下の迎え角θ１が形成された凸部３３を有し
ているので、サイジング加工を行ったときに、外周面に
多くのせん断面を形成することができ、表面を滑らかに
できるため、最終仕上げが不要となり、コストダウンす
ることができる。

【００２２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な
変更が可能である。例えば、本実施の形態では、インナ
ー歯車１０２の厚みを８ｍｍ〜１０ｍｍとしているが、
歯車ポンプの容量に応じて厚みを変更する必要があると
きは、それに対応して、θ１、θ２等を適宜変更すれば
良い。また、本実施の形態では、歯車ポンプ用歯車の製
造方法についてのみ説明したが、他の用途に使用される
歯車の製造方法に応用することも可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の歯車ポンプ用歯車の製造方法に
よれば、平板材料から外径が円形で内側に歯車が形成さ
れたアウター歯車を打ち抜く第一工程と、アウター歯車
から打ち抜かれた内歯抜き部材から、外周に歯車が形成
されたインナー歯車の外周を打ち抜く第二工程と、イン
ナー歯車の外周部を、逃げ角が形成された金型に装着し
た状態で、中央部をパンチでせん断加工して外周部及び
ボス部を形成する第三工程とを有しているので、アウタ
ー歯車を製造した余り部材からインナー歯車をプレス加
工できるため、材料費を大幅にコストダウンすることが
できる。ここで、インナー歯車の中央部を、先端にＲの
ついたパンチで、インナー歯車材の厚みの６０％〜８０
％だけせん断加工してボス部を形成しているので、イン
ナー歯車の外周部を膨張させ、第四工程でサイジング加
工するための取り代を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アウター歯車１０１の形状を示す平面図であ
る。

【図２】インナー歯車１０２の外径を示す平面図であ
る。

【図３】第三工程後でのインナー歯車１０２の形状を示
す側面図である。

【図４】第一工程の概念図である。

【図５】第二工程の金型構造を示す断面図である。

【図６】第三工程の概念図である。

【図７】第四工程の概念図である。

【図８】歯車ポンプにおけるアウター歯車１０１及びイ
ンナー歯車１０２を示す断面図である。

【符号の説明】

１４ パンチ １５ 雌金型 ３１ プレス金型 ３３ 凸部 １０１ アウター歯車 １０２ インナー歯車 １０６ ボス孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板材料から外径が円形で内側に歯車が
   形成されたアウター歯車を打ち抜く第一工程と、 前記アウター歯車から打ち抜かれた内歯抜き部材から、
   外周に歯車が形成されたインナー歯車の外周を打ち抜く
   第二工程と、 前記インナー歯車の外周部を、逃げ角が形成された金型
   に装着した状態で、中央部をパンチでせん断加工して外
   周部及びボス部を形成する第三工程とを有することを特
   徴とする歯車ポンプ用歯車の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する製造方法において、 前記第三工程での前記逃げ角が１度〜３度であることを
   特徴とする歯車ポンプ用歯車の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載する製造
   方法において、 前記第三工程において、前記パンチでインナー歯車の中
   央部を、前記インナー歯車材の厚みの６０％〜８０％だ
   けせん断加工してボス部を形成することを特徴とする歯
   車ポンプ用歯車の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１及至請求項３に記載する製造方
   法のいずれか１つにおいて、 前記第三工程の後、前記インナー歯車を前記ボスが形成
   されている面と反対方向から金型に挿入してサイジング
   加工を行う第四工程を有することを特徴とする歯車ポン
   プ用歯車の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載する製造方法において、 前記第四工程でサイジング加工するプレス金型が入口部
   に、前記インナー歯車の厚さの２０％〜５０％の長さ
   で、高さが前記インナー歯車の厚さの１％〜５％で、入
   口側に２０度以上１００度以下の迎え角が形成された第
   二凸部を有することを特徴とする歯車ポンプ用歯車の製
   造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載する製造方法において、 前記第二凸部の出口側に２０度以上１００度以下の迎え
   角が形成されていることを特徴とする歯車ポンプ用歯車
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項４及至請求項６に記載する製造方
   法のいずれか１つにおいて、 前記第四工程において、前記インナー歯車材の中央孔を
   打ち抜くことを特徴とする歯車ポンプ用歯車の製造方
   法。