JPH10328896A - 圧粉成形方法、圧粉成形装置および圧粉成形焼結部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧粉成形時に、パンチによって、後の機械加工
なしで、軸孔開口端縁部に形成されるフィレットア−ル
部に対する逃げ空間としての凹部を成形すると共に、パ
ンチの耐久性を向上させる。 【解決手段】軸部材としてのクランク軸１に、圧粉成形
品を焼結してなる焼結部品としてのタイミングベルトプ
ーリ２が嵌合される。軸部材１の段部１ｄ部分に形成さ
れるフィレットア−ル部１ｃに対する干渉防止のため
に、プーリ２の軸孔１１の開口端縁部に、圧粉成形時に
おいて凹部１２形成される。凹部１２は、軸孔１１と直
交する方向に伸びる内端面部１２ａと、１２ａ外周端か
ら軸孔１１と平行に伸びる側面部１２ｂとを有する。圧
粉成形装置のパンチ２２先端部には、凹部１２を成形す
るための凸部２１が形成されており、この凸部２１は、
上記１２ａに対応した先端面部２１ａと、上記側面部１
２ｂに対応した側面部２１ｂを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧粉成形方法、圧粉
成形装置および圧粉成形焼結部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】機械構成部品の精度向上等のために、最
近では、圧粉成形された圧粉成形品を焼結することによ
って焼結部品を得ることが多くなっている。この焼結部
品の中には、軸部材に嵌合される部品、例えばエンジン
のタイミングベルトプーリ等がある。軸部材に嵌合され
る焼結部品つまり圧粉成形品を得る圧粉成形装置とし
て、実開平４−１１４５２１号公報に示すようなものが
ある。このものにあっては、パンチと、それぞれパンチ
が嵌合されるダイスおよびコアロッドによってキャビテ
ィを画成して、等がキャビティ内に充填された粉末をパ
ンチで圧縮することによって、コアロッドに応じた形状
の軸孔を有すると共に、パンチ先端部に応じた端面形状
の圧粉成形品を得るようになっている。

【０００３】一方、軸部材に嵌合される部品には、その
軸孔の開口端周縁部において、軸部材に形成されたフィ
レットア−ル部との干渉防止のための逃げ空間として凹
部を形成することが要求されることが多い。すなわち、
軸部材に小径部とこれに隣接して大径部が形成されて、
この小径部と大径部との境界部位に、滑らかな円弧状と
されたフィレットア−ル部が形成されるのが一般的であ
る。そして、部品を小径部に嵌合させてその端面を大径
部につき当てる場合、部品の軸孔開口端面の周縁部がフ
ィレットア−ル部に干渉することになるので、この干渉
防止のために、部品の軸孔開口端面の周縁部に、逃げ空
間としての凹部が形成されることになる。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】前述した部品の軸孔開口端面の周縁部に凹
部を形成する場合、後の機械加工によって当該凹部を全
て形成することもできるが、部品が焼結部品であるとき
は、圧粉成形時に、凹部を合わせて形成することができ
れば好都合である。このような凹部を圧粉成形時に成形
する場合、圧粉成形装置のパンチ先端部に、凹部に対応
した形状の凸部を形成すればよいことになる。しかしな
がら、凹部が極めて小さいため、この凹部に対応してパ
ンチ先端部に形成される凸部も極めて小さいものとな
り、このため、パンチの耐久性というものが問題となる
（凸部の破損が問題となる）。

【０００５】パンチ先端部に形成される凸部の形状とし
て、先端が部品の軸孔に直交する方向に伸びる先端面部
とし、この先端面部外周端より、先端面部より軸孔軸線
方向に離れるにしたがって徐々に軸孔から離れるように
傾斜されたテーパ状の側面部を有する形状として設定し
たものを考えた。この場合、テーパ状の傾斜面とされた
側面部の基端部に、圧粉成形時の大きな力が集中して、
亀裂を生じ易いものであった。このため、亀裂を少しで
も発生しにくくするため、傾斜面とされた側面部の軸孔
軸線方向長さを相当に短くせざるを得ないものとなる。
そして、このことは、干渉防止のための凹部の深さが不
足し、この不足分の深さだけ、後の機械加工が必要にな
っていた。

【０００６】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その第１の目的は、軸部材のフィレットア
−ル部との干渉防止用の凹部の成形を、後の機械加工な
しで完全に成形することができ、しかもパンチの耐久性
をも向上できるようにした圧粉成形方法を提供すること
にある。

【０００７】本発明の第２の目的は、前記第１の目的を
達成するために用いる圧粉成形装置を提供することにあ
る。本発明の第３の目的は、軸部材のフィレットア−ル
部との干渉防止用の凹部を圧粉成形後の機械加工を何ら
行うことなく得られた焼結部品を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、本発明による圧粉成形方法にあっては、次のよ
うにしてある。すなわち、軸部材に嵌合される軸孔を有
すると共に、該軸孔の開口端周縁部に該軸部材のフィレ
ットア−ル部との干渉防止用の凹部を有するように圧粉
成形される焼結部品の圧粉成形方法であって、前記圧粉
成形される圧粉成形品の前記凹部が、先端部に該凹部に
対応した形状の凸部を有すると共に前記軸孔の軸線方向
に伸びるパンチによって成形され、前記パンチ先端部に
形成された凸部が、前記軸孔の軸線と直交する方向に伸
びる先端面部と、該先端面部の外周端より該軸孔の軸線
と平行に伸びる側面部とを有するように設定されてい
る、ようにしてある。

【０００９】前記第２の目的を達成するため、本発明に
よる圧粉成形装置にあっては、次のようにしてある。す
なわち、パンチとそれぞれ該パンチが嵌合されるダイス
とコアロッドとの間に形成されるキャビティ内に圧粉成
形用の粉末を充填して圧縮することにより、コアロッド
に対応した形状の軸孔が形成されると共に、該軸孔の開
口端面側が該パンチによって成形されるようにした圧粉
成形装置において、前記パンチの先端部には、前記軸孔
の軸線と直交する方向に伸びる先端面部と、該先端面部
の外周端より該軸孔の軸線と平行に伸びる側面部とを有
する凸部が形成されており、前記圧粉成形品が、前記軸
孔の開口端周縁部において、前記凸部に対応した形状の
凹部が成形されるようにされている、ようにしてある。
前記圧粉成形品としては、エンジンのタイミングベルト
プーリ用とすることができる。

【００１０】前記第３の目的を達成するため、本発明に
よる圧粉成形焼結部品にあっては、次のようにしてあ
る。すなわち、軸部材に嵌合される軸孔を有すると共
に、該軸孔の開口端周縁部に該軸部材のフィレットア−
ル部との干渉防止用の凹部を有するように圧粉成形され
た圧粉成形品を焼結してなる焼結部品であって、前記圧
粉成形時に成形される前記凹部が、前記軸孔の内奥部に
おいて該軸孔と直交する方向に伸びる内端面部と、該内
端面部の外周端より該軸孔の軸線と平行に伸びる側面部
とを有する、ようにしてある。

【００１１】

【発明の効果】請求項１によれば、パンチ先端部に形成
された凸部は、その外周面が、圧粉成形される圧粉成形
品の軸孔と直交する方向に伸びる面および平行に伸びる
面となっており、したがって圧粉成形時において応力が
極端に集中する箇所がなくなり、パンチの耐久性を大幅
に向上させることができる。また、凸部の突出高さつま
り圧粉成形品に形成される凹部の深さも十分深くするこ
とができ、後の機械加工を何ら行うことなく、軸部材の
フィレットア−ル部との干渉防止を得ることができる。

【００１２】請求項２によれば、請求項１に記載の圧粉
成形方法を実施するための圧粉成形装置が提供される。
特に、パンチ先端部に形成される凸部の形状を所定のも
のとするだけで、他の部分を大きく変更する必要がない
ので、既存の圧粉成形装置を有効に利用しつつ容易に実
施化できるものとなる。請求項３によれば、軸部材のフ
ィレットア−ル部との干渉が問題となるエンジンのタイ
ミングベルトプーリ用の焼結部品を得るための圧粉成形
品を得ることができる。

【００１３】請求項４によれば、軸部材のフィレットア
−ル部との干渉防止のための凹部の形成を、圧粉成形後
の機械加工を何ら行う必要のない焼結部品を得ることが
でき、当該焼結部品を安価に提供する上で好ましいもの
となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１において、本発明によって得
られた焼結部品の利用の一態様が示され、この焼結部品
としては、エンジンのタイミングベルトプーリとされて
いる。すなわち、１はエンジンのクランク軸であり、そ
の先端部が小径部１ａとされ、小径部１ａに隣接して大
径部１ｂが形成されている。そして、小径部１ａと大径
部１ｂとの境界部位が、断面円弧状とされたフィレット
ア−ル部１ｃとされ、このフィレットア−ル部１ｃによ
って、小径部１ａと大径部１ｂとの境界部位の強度が十
分に確保されている。

【００１５】小径部１ａには、タイミングベルトプーリ
２が嵌合されると共に、これよりも先端側においてプー
リボス３が嵌合されている。そして、クランク軸１先端
面に螺合された取付ボルト４によって、プーリボス３を
介してプーリ２が、クランク軸１の小径部１ａと大径部
１ｂとの段差部１ｄ（大径部１ｂの小径部１ａ側端面）
に強く押しつけられた状態で、クランク軸１に固定され
ている。なお、プーリボス３には、オルタネ−タ等の補
機類を駆動するためのプーリ５、６が固定されている。
なお、Ｋはセットキーである。

【００１６】タイミングベルトプーリ２は、例えば図
２、図３に示すような形状をしており、小径部１ａに嵌
合される軸孔１１を有する。そして、プーリ２のうち、
段差部１ｄ側つまりプーリ２のフラン部２ａ側となる開
口端面の周縁部には、図１の矢印部分の拡大図となる図
４に示すように、フィレットア−ル部１ｃとの干渉防止
用の逃げ空間としての凹部１２が形成されている。

【００１７】上記凹部１２は、全体的に略正方形（長方
形でもよい）、つまり軸孔１１の軸線に沿う断面におい
て、クランク軸１との嵌合状態では、凹部１２を画成し
ている内面形状が略正方形とされている。より具体的に
は、凹部１２は、軸孔１１のフランジ部２ａ側開口端面
より、所定深さだけ軸孔１１内に奥まった位置におい
て、軸孔１１と直交する方向に伸びる内端面部１２ａ
と、内端面部１２ａの外周端から軸孔１１と平行に軸孔
１１の開口端面側側へ向けて伸びる側面部１２ｂとを有
する。そして、両部分１２ａと１２ｂとの境界部位は、
断面円弧状の丸め部（ア−ル部）１２ｃとされている。
この丸め部１２ｃにより、両部分１２ａと１２ｂとの境
界部位の強度が十分確保され、また後述するように、凹
部１２に対応した形状としてパンチ先端部に形成される
凸部も丸め部１２ｃに対応した丸め部を有して、パンチ
先端部の強度つまり耐久性をより向上させる上で好まし
いものとなる。

【００１８】図５は、凹部１２に対応した形状の凸部２
１を有するパンチ（上パンチ）２２の一例を示してあ
る。すなわち、パンチ２２の先端面には、後述するコア
ロッド先端部が嵌合される内孔２３を有するが、この内
孔２３の開口端縁部周囲に、上記凸部２１が突出形成さ
れている。この凸部２１は、軸孔１１（内孔２３）と直
交する方向に伸びる先端面部２１ａと、先端面部２１ａ
の外周端より軸孔１１と平行に伸びる側面部２１ｂとを
有し、両部分２１ａと２１ｂとの境界部位が、断面円弧
状に丸められた丸め部２１ｃとされている。勿論、２１
ａが１２ａに対応し、２１ｂが１２ｂに対応し、２１ｃ
が１２ｃに対応している。

【００１９】上述したような凸部２１を有するパンチ２
２を利用して圧粉成形された圧粉成形品は、焼結されて
焼結部品となりこの焼結部品がタイミングベルトプーリ
２とされる。そして、凹部１２は、圧粉成形時に成形さ
れて、後になんら機械加工されることなく、フィレット
ア−ル部１ｃとの干渉が防止される形状とされている。
なお、圧粉成形時には、タイミングベルトプーリ２のフ
ランジ部２ａや、歯部２ｂ（図２、図３参照）、キ−溝
２ｃ（図１〜図３参照）等も同時に成形される。

【００２０】図６〜図８には、前述したタイミングベル
トプーリ２（用の圧粉成形品）を得るための圧粉成形装
置の一例が示され、以下これについて説明する。まず、
３１はダイプレートであり、ダイプレート３１には、ダ
イス３２が固定、保持されている。ダイス３２は、軸方
向に伸びる内孔３３を有し、内孔３３の上端部が、プー
リ２のフランジ部２ａを成形するための拡径部３３ａと
されている。そして、ダイス３２の内孔３３下端部に
は、円筒状とされた下パンチ３４の上端部が嵌合、挿入
されている。

【００２１】３５は、円柱状とされたコアロッドであ
り、コアロッド３５は、その下端部が下パンチ３４（の
内孔３４ａ）上端部内に嵌合されており、その上端部が
ダイス３２内に位置されている。ダイス３２における内
孔３３と同心となるように、下パンチ３４、コアロッド
３５が配置されている。ダイス３２の上方には、上下方
向に伸びる前述の上パンチ２２が配置されており、この
上パンチ２２も、ダイス３２（の内孔３３）と同心とな
るように配置されている。勿論、この上パンチ２２の―
端部（下端部）には、前述のように凸部２１が形成され
ているものであり、図６における矢印Ｂで示す部分を拡
大したものが図５に示すものとなっている。

【００２２】前記ダイプレ−ト３１は下ラムに連結さ
れ、上パンチ２２は上ラムに固定され、下パンチ３４は
固定され（上下変位なし）、コアロッド３５は中間ロッ
ド３６を介してシリンダ装置によって適宜上下駆動され
るようになっている。

【００２３】圧粉成形は、次のような手順で行われる。
まず、図６に示すように、上パンチ２２がダイス３２よ
りも十分上方へ退避された状態において、キャビティＢ
が上方へ大きく開放される。この開放されたキャビティ
Ｂは、ダイス３２によって側面が規定され、下パンチ３
４によって下面が規定され、コアロッド３５によって中
心部分が規定される。この開放されたキャビティＢ内に
粉末Ｆ１が充填される。

【００２４】次いで、上パンチ２２が下降されて、図７
に示すように、充填された粉末Ｆ１が圧縮される。この
とき、上パンチ２２の先端部外周は、ダイス３２の内孔
３３に若干嵌合、挿入されると共に、圧縮により粉末Ｆ
１の上下寸法が小さくなる分だけダイプレート３１も下
降するが、この下降に同期してコアロッド３５も若干下
降して、当該コアロッド３５の上端面がダイプレート３
１に対して図６の初期状態の位置を保持するようにされ
る。

【００２５】粉末Ｆ１の圧縮により、粉末Ｆ１が圧縮成
形されて圧粉成形品Ｆ１が得られるることになるが、今
までの説明で既に明らかなように、圧粉成形品Ｆ２は、
その形状が最終的に得られる焼結品としてのタイミング
ベルトプーリ２の形状とされている。このとき、プーリ
２の凹部１２が、上パンチ２２の凸部２１に対応した形
状として成形されることになる。勿論、コアロッド３５
に対応してプーリ２の軸孔１１が成形され、ダイス３２
の内面形状に応じて歯部２ｂが形成されることになる。

【００２６】この後、上パンチ２２が上昇され、さらに
ダイプレート３１が引下げられて、図８に示すように、
圧粉成形品Ｆ２がキャビティＢから押し出されることに
なる。そして、圧粉成形品Ｆ２を焼結することにより、
焼結部品としてのタイミングベルトプーリ２が得られる
ことになる。

【００２７】ここで、図９〜図１１は、参考例を示すも
ので、図９は図４に対応し、図１０は図５に対応する。
また、図１１は、図１０において得られた圧粉成形品を
焼結した焼結部品を機械加工して、最終的に得られる図
５に対応したものを示す。この図９、図１０のもので
は、本発明における凹部１２に対応する凹部が符号５１
で示され、本発明における凸部２１に対応する凸部が符
号５２で示される。この参考例では、上パンチ２２の凸
部５２が、先端面部が軸孔１１と直交する方向に伸びる
先端面部５２ａ（圧粉成形品の凹部５１の内端面部５２
ａに対応）と、先端面部５２ａの外周端から、上パンチ
２２の基端部つまり上方へ向うにつれて軸孔１１（内孔
２３）からその径方向外方側へ徐々に離間するように傾
斜されたテーパ状の側面部５２ｂ（圧粉成形品の凹５１
の側面部５１ｂに対応）部とを有する。

【００２８】参考例での上パンチ２２では、側面部５２
ｂの基端部付近に大きな応力が作用して、図１０に示す
ように、この部分に亀裂を生じ易いものとなっており、
耐久性の点で十分満足のいくものではなかった。また、
圧粉成形品に成形された凹部５１は、十分な深さを有し
ないものであり、したがって、圧粉成形品の焼結後に、
別途機械加工を行って、凹部５１の内奥部をさらに広げ
る必要があった。この機械加工で削除された部分が、図
１１において符号５３で示される。

【００２９】以上実施例について説明したが、本発明が
適用される圧粉成形焼結部品としては、エンジンのタイ
ミングベルトプーリ２以外に、軸部材に嵌合されてフィ
レットア−ル部１ｃとの干渉を防止するための逃げ空間
としての凹部１２を形成する必要のある適宜の部品、例
えばエンジンのカムシャフトに嵌合されるカム部材等と
することができる。

【００３０】また、凹部１２は、圧粉成形品の軸方向他
端部、つまり図６下端面側に成形するようにしてもよ
く、この場合が下パンチ３４としては、その先端部に凸
部２１を有するものが用いられる。勿論、圧粉成形品の
上下方向両端部にそれぞれ凹部１２を有する場合でもよ
く、この場合は、上下の両パンチ２２、３４の各先端部
に凸部２１を有するものが用いられる。本発明の目的は
明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利
点として記載されたものをも提供することを含むもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による焼結部品としての一例となるタイ
ミングプーリをエンジンのクランク軸に取付けた状態を
示す側面断面図。

【図２】図１に示すタイミングプーリをその一端面側か
ら見た図。

【図３】図２のＸ３ーＸ３線相当断面図。

【図４】図１の矢印Ａ部分を拡大して示す断面図。

【図５】パンチによって、圧粉成形品に凹部を形成した
直後の状態を示す拡大断面図。

【図６】本発明による圧粉成形装置の一例を示すもの
で、開放されたキャビティ内に粉末を充填した直後の状
態を示す断面図。

【図７】図６の状態から粉末を圧縮して圧粉成形品を成
形した直後の状態を示す断面図。

【図８】図７の状態から、圧粉成形品がキャビティから
取り出された状態を示す断面図。

【図９】参考例を示すもので、図４に対応した断面図。

【図１０】参考例を示すもので、図５に対応した断面
図。

【図１１】参考例を示すもので、図５の状態から機械加
工によって凹部を拡大した後の状態を示す断面図。

【符号の説明】

１：クランク軸（軸部材） ２：タイミングベルトプーリ １１：軸孔 １２：凹部 １２ａ：内端面部 １２ｂ：側面部 ２１：凸部 ２１ａ：先端面部 ２１ｂ：側面部 ２２：上パンチ ２３：内孔 ３１：ダイプレート ３２：ダイス ３３：内孔 ３４：下パンチ ３５：コアロッド Ｆ１：粉末 Ｆ２：圧粉成形品

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸部材に嵌合される軸孔を有すると共に、
   該軸孔の開口端周縁部に該軸部材のフィレットア−ル部
   との干渉防止用の凹部を有するように圧粉成形される焼
   結部品の圧粉成形方法であって、 前記圧粉成形される圧粉成形品の前記凹部が、先端部に
   該凹部に対応した形状の凸部を有すると共に前記軸孔の
   軸線方向に伸びるパンチによって成形され、 前記パンチ先端部に形成された凸部が、前記軸孔の軸線
   と直交する方向に伸びる先端面部と、該先端面部の外周
   端より該軸孔の軸線と平行に伸びる側面部とを有するよ
   うに設定されている、ことを特徴とする圧粉成形方法。
2. 【請求項２】パンチとそれぞれ該パンチが嵌合されるダ
   イスとコアロッドとの間に形成されるキャビティ内に圧
   粉成形用の粉末を充填して圧縮することにより、コアロ
   ッドに対応した形状の軸孔が形成されると共に、該軸孔
   の開口端面側が該パンチによって成形されるようにした
   圧粉成形装置において、 前記パンチの先端部には、前記軸孔の軸線と直交する方
   向に伸びる先端面部と、該先端面部の外周端より該軸孔
   の軸線と平行に伸びる側面部とを有する凸部が形成され
   ており、 前記圧粉成形品が、前記軸孔の開口端周縁部において、
   前記凸部に対応した形状の凹部が成形されるようにされ
   ている、ことを特徴とする圧粉成形装置。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記圧粉成形品が、エンジンのタイミングベルトプーリ
   用とされている、ことを特徴とする圧粉成形装置。
4. 【請求項４】軸部材に嵌合される軸孔を有すると共に、
   該軸孔の開口端周縁部に該軸部材のフィレットア−ル部
   との干渉防止用の凹部を有するように圧粉成形された圧
   粉成形品を焼結してなる焼結部品であって、 前記圧粉成形時に成形される前記凹部が、前記軸孔の内
   奥部において該軸孔と直交する方向に伸びる内端面部
   と、該内端面部の外周端より該軸孔の軸線と平行に伸び
   る側面部とを有する、ことを特徴とする圧粉成形焼結部
   品。