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【発明の名称】 2段ギア圧粉成型用金型
【発明者】 【氏名】辰巳 武史

【氏名】川田 正夫

【氏名】木野 吉隆

【氏名】杉浦 昇

【要約】 【課題】中空部を有する形状の2段ギアを圧粉成型するための2段ギア圧粉成型用金型において、亀裂や破損の発生を防止する。

【構成】下型10は、円盤部102の外周に第1ギア部104が設けられ、円盤部102の中央部に第2ギア部106が突設され、第1ギア部104と第2ギア部106との間には中空部108a、108bが形成される2段ギア100を成型するための2段ギア圧粉成型用金型である。この下型10は、第2ギア部106を成型するギア成型金型16と、ギア成型金型16に圧縮応力を付与するリング状金型18と、リング状金型18の一端面に分離自在に突設され、前記中空部108a、108bを成型するコア金型20a、20bとを有し、コア金型20a、20bとリング状金型18とは、ノック部材30を介して互いに位置決め固定されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円盤部の外周に第1ギア部が設けられ、前記円盤部の中央部には前記第1ギア部より小径の第2ギア部が突設され、
前記円盤部における前記第1ギア部と前記第2ギア部との間には中空部が形成されてなる2段ギアを成型するための2段ギア圧粉成型用金型であって、
前記第2ギア部を成型するギア成型金型と、
前記ギア成型金型に圧縮応力を付与するリング状金型と、
前記リング状金型の一端面に分離自在に突設され、前記中空部を成型するコア金型とを有し、
前記コア金型と前記リング状金型とは、回転防止手段を介して互いに位置決め固定されていることを特徴とする2段ギア圧粉成型用金型。
【請求項2】
請求項1記載の2段ギア圧粉成用金型において、
前記回転防止手段は、前記コア金型及び前記リング状金型に形成された位置決め孔に嵌挿されるノック部材からなることを特徴とする2段ギア圧粉成型用金型。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、粉末材料を圧縮して2段ギアを成型するための2段ギア圧粉成型用金型に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、金属、セラミックス等の粉末材料を金型内で圧粉(加圧)成型し、成型体を焼結することにより所望の形状を有する焼結成型体を得ることが行われている。
【0003】
この種の従来技術において、例えば、特許文献1には、円盤部の外周に大径のギア部が設けられ、それより小径のギア部が該円盤部の中央部に突設された2段ギアを成型するための装置が記載されている。
【0004】
【特許文献1】特開平5−195011号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記のような2段ギアは、ギア部が2つ設けられる構造のため重量が増加する傾向にある。しかしながら、その使用条件によっては、必要な強度を保持しつつも、十分な軽量化が要求されることがある。
【0006】
そこで、2段ギアの軽量化を図る考案として、例えば、図7及び図8に示すような形状からなる2段ギア100を挙げることができる。この2段ギア100は、円盤部102の外周に第1ギア部104が設けられ、前記円盤部102の中央部には第1ギア部104よりも小径の第2ギア部106が突設される。そして、第1ギア部104と第2ギア部106との間の円盤部102には、例えば、断面略楕円形状の中空部108a及び断面略矩形状の中空部108bが複数形成される。2段ギア100では、これら中空部108a、108bを設けることに、強度をほとんど損失することなく、軽量化を実現している。なお、2段ギア100において、その中央部に設けられた貫通孔109は、例えば、該2段ギア100の回転軸が挿通する孔部である。
【0007】
ところが、上記のような中空部を有する2段ギアの圧粉成型については、上記従来技術では全く考慮がなく、特に、その金型形状等についての記載はない。
【0008】
そこで、2段ギアの中空部を成型するための圧粉成型用金型として、例えば、図9及び図10に示す形状のものを考えてみる。図9及び図10に示す下型110(下パンチ)は、前記2段ギア100の中空部108a、108bを成型する部位を有する金型である。すなわち、下型110には、中空部108a、108bの形状に対応する突起部112a、112bが、ギア成型金型114と一体に構成されるリング状金型116の一端面に形成されている。この構成によれば、図示しない上型等を用いることで、前記突起部112a、112bにより、2段ギア100の中空部108a、108bを容易に圧粉成型することができる。
【0009】
しかしながら、このような下型110では、圧粉成型時、突起部112a、112bの根元部付近に応力集中が生じることが認められ、この応力集中により、前記根元部だけでなく、その近傍のリング状金型116端面や突起部112a、112bの周面(垂立面)等にも亀裂(クラック)や破損が発生することが確認された。
【0010】
本発明は上記課題を考慮してなされたものであり、中空部を有する形状の2段ギアを圧粉成型するための2段ギア圧粉成型用金型において、圧粉成型時、前記中空部を成型するためのコア金型の根元部等への応力集中を回避して、亀裂や破損の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の2段ギア圧粉成型用金型は、円盤部の外周に第1ギア部が設けられ、前記円盤部の中央部には前記第1ギア部より小径の第2ギア部が突設され、前記円盤部における前記第1ギア部と前記第2ギア部との間には中空部が形成されてなる2段ギアを成型するための2段ギア圧粉成型用金型であって、前記第2ギア部を成型するギア成型金型と、前記ギア成型金型に圧縮応力を付与するリング状金型と、前記リング状金型の一端面に分離自在に突設され、前記中空部を成型するコア金型とを有し、前記コア金型と前記リング状金型とは、回転防止手段を介して互いに位置決め固定されていることを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、前記中空部を成型するためのコア金型が分離自在にリング状金型の一端面に突設されているため、圧粉成型時における該コア金型の根元部付近への応力集中が回避される。従って、前記応力集中によりコア金型やリング状金型に亀裂や破損が生じることを防止することができる。また、コア金型とリング状金型とは回転防止手段を介して互いに位置決め固定されるため、コア金型をリング状金型へと所望の位置(姿勢)で確実に取り付けできる。しかも、回転防止手段を設けたことにより、コア金型の固定位置(姿勢)がずれることもない。
【0013】
また、前記回転防止手段が、前記コア金型及び前記リング状金型に形成された位置決め孔に嵌挿されるノック部材から構成されると、前記応力集中が該ノック部材に生じることになるが、該ノック部材はコア金型やリング状金型に比べて相当に簡素且つ安価に製作することができる。このため、仮に、ノック部材に亀裂や破損が生じたとしても、容易に交換可能であるため、結果として、コア金型やリング状金型の耐久性(金型寿命)を大幅に向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、2段ギアにおける中空部を成型するためのコア金型を分離自在にリング状金型の一端面に突設している。このため、コア金型をリング状金型と一体に形成した場合に比べ、圧粉成型時における該コア金型の根元部付近への応力集中を回避して、これらコア金型やリング状金型に亀裂や破損が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明に係る2段ギア圧粉成型用金型について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明の一実施形態に係る2段ギア圧粉成型用金型を構成する下型10(下パンチ)の一部分解斜視図である。図2は、図1に示す下型10の平面図である。図3は、図2の線III−IIIにおける断面図である。
【0017】
下型10は、2段ギアの一例である2段ギア100(図7及び図8参照)を圧粉(加圧)成型する際に用いられる金型の1つであって、具体的には第2ギア部106や中空部108a、108b等を成型する金型である。そして、下型10は、図4及び図5に示すように、下アウターパンチ40、上型12(上パンチ)、上アウターパンチ42、上部段差成型パンチ44、歯型成型金型14(ダイ)、下部段差成型パンチ46及びセンターコアロッド48と共に用いられることで2段ギア100を圧粉成型する。
【0018】
この下型10は、2段ギア100の第2ギア部106を成型するギア成型金型16と、該ギア成型金型16が嵌挿されると共に、2段ギア100の円盤部102を成型するリング状金型18と、該リング状金型18の一端面(図1の上端面)に突設され、2段ギア100の中空部108a、108bを成型するコア金型20a、20bとから構成される。
【0019】
ギア成型金型16は、略円筒形状であって、内周面には前記第2ギア部106を成型するための歯型16a(ギア型)が形成されている。図3に示すように、ギア成型金型16の肉厚tは、後述するリング状金型18からの圧縮応力に確実に耐え得る(受けとめ得る)十分な厚さ、例えば、歯型16aの歯丈hよりも十分に大きな厚さとされる。
【0020】
リング状金型18は、貫通孔18a内にギア成型金型16が嵌挿可能な円筒形状からなり、その一端面(図1の上端面)で2段ギア100における円盤部102の第2ギア部106側を成型する。また、貫通孔18aにはギア成型金型16が、例えば焼き嵌めにより嵌挿される。つまり、リング状金型18とギア成型金型16とは同軸状に配置されており、ギア成型金型16の外周面側にリング状金型18の内周面が当接し、両者は確実に固着される。
【0021】
さらに、リング状金型18の前記一端面には、コア金型20a、20bを取り付けるためのボルト22が螺入される雌ねじ部18bが環状に形成される。一方、リング状金型18の他端面(図1の下端面)には、図示しない成型装置に該リング状金型18(下型10)を固定するための雌ねじ部23が形成される。
【0022】
コア金型20a、20bは、上記のように2段ギア100の中空部108a、108bを成型するための金型であり、該中空部108a、108bの形状に対応するブロック形状からなる。すなわち、コア金型20aは断面略楕円形状であり、中空部108aを成型し、コア金型20bは断面略矩形状であり、中空部108bを成型する。
【0023】
また、コア金型20a、20bの中央部には、ボルト孔24が貫通している。これにより、コア金型20a、20bは、リング状金型18の一端面に、ボルト22と雌ねじ部18bとにより確実に締結固定される。
【0024】
そして、図3に示すように、リング状金型18における雌ねじ部18bの開口端近傍、及び、コア金型20a、20bにおけるボルト孔24のリング状金型18側(図3の下側)開口端近傍には、夫々の開口端と連通する位置決め孔26、28が形成される。位置決め孔26、28には、円筒形状部材の一部の周面を切欠いた形状からなるノック部材30(図1参照)が嵌挿される。すなわち、位置決め孔26、28の形状(径方向断面形状)もノック部材30と同様、円の一部を切り欠いた形状からなる(図1及び図2参照)。
【0025】
従って、下型10では、ノック部材30と位置決め孔26、28とによる位置決め作用により、コア金型20a、20bがリング状金型18の一端面において、確実に所望の位置(姿勢)で固定される。さらに、ノック部材30と位置決め孔26、28とは、上記のような形状から構成されるため、使用時にコア金型20a、20bが回転するような不都合も防止することができる。このように、ノック部材30は位置決め孔26、28と共に、コア金型20a、20bの回転防止手段(位置決め手段)として機能する。
【0026】
なお、このような下型10の材質としては、ギア成型金型16及びリング状金型18の上端面(パンチ)には、例えば粉末ハイス(高速度工具鋼)が用いられ、リング状金型18の外周部には、例えば熱間ダイス鋼(SKD61)が用いられ、コア金型20a及び20bには、例えば超硬が用いられる。
【0027】
一方、図4及び図5に示すように、下アウターパンチ40は、前記歯型成型金型14と共に2段ギア100における第1ギア部104周辺部を成型する金型である。この下アウターパンチ40は、貫通孔50を有する略円筒形状からなり、外周面上部には歯型52が周設されている。そして、貫通孔50には下型10が嵌挿され、歯型52は歯型成型金型14の後述する歯型38(ギア型)に噛合する。なお、前記歯型52と歯型38とは、嵌合及び摺動させる必要があるため、2段ギア100を構成するための粉末材料が侵入しない程度の適度なクリアランスを有している。
【0028】
上型12は、2段ギア100における円盤部102の第2ギア部106側とは反対側(ボス側)を成型する金型である。この上型12は、円盤部102の前記ボス側を成型する円盤状の円盤金型32と、圧粉成型時に下型10のコア金型20a、20bが挿通する逃げ部であるコア金型挿通孔34a、34bと、中心部を貫通する貫通孔36とを有する。さらに、前記コア金型挿通孔34a、34bの中心部には、貫通孔35a、35bが貫通している。
【0029】
上アウターパンチ42は、前記下アウターパンチ40と同様、前記歯型成型金型14と共に2段ギア100における第1ギア部104周辺部を成型する金型である。この上アウターパンチ42は、貫通孔56を有する略円筒形状からなり、外周面下部には歯型58が周設されている。そして、貫通孔56には上型12が嵌挿され、歯型58は歯型成型金型14の歯型38に噛合する。なお、前記歯型58と歯型38とは、嵌合及び摺動させる必要があるため、2段ギア100を構成するための粉末材料が侵入しない程度の適度なクリアランスを有している。
【0030】
上部段差成型パンチ44は、中心部を貫通する貫通孔60を有する円筒形状である。この上部段差成型パンチ44は、前記上型12の貫通孔36に下端面が円盤金型32よりやや上方にオフセットした状態で嵌挿されることで(図5参照)、2段ギア100における第2ギア部106側とは反対側の貫通孔109周縁の段差部(ボス部)を成型する金型である。
【0031】
歯型成型金型14は、下アウターパンチ40及び上アウターパンチ42と共に2段ギア100における第1ギア部104を成型する金型である。この歯型成型金型14は圧粉成型時に生じる内圧に耐え得るよう、十分な肉厚を有する円筒形状からなり、その内周面には、2段ギア100における第1ギア部104を成型する歯型38が形成されている。そして、歯型38に下アウターパンチ40の歯型52及び上アウターパンチ42の歯型58が挿入され噛合し、歯型52及び歯型58が該歯型38の高さ方向中心部付近から所定距離(第1ギア部104の高さ分)オフセットして対向配置されることで、第1ギア部104が成型される。
【0032】
下部段差成型パンチ46は、中心部を貫通する貫通孔62を有する円筒形状からなり、外周面上部には歯型64が周設されている。この下部段差成型パンチ46は、歯型64が下型10の歯型16aに噛合するように、その上端面がリング状金型18の上端面よりも下方にオフセットした状態で嵌挿されることで(図5参照)、2段ギア100における第2ギア部106の端面を成型する金型である。
【0033】
センターコアロッド48は、大径部66と小径部68とからなる段付き円柱形状からなり、前記大径部66が下部段差成型パンチ46の貫通孔62から上部段差成型パンチ44の貫通孔60まで嵌挿されることで、2段ギア100における貫通孔109を成型する金型である。
【0034】
次に、基本的には以上のように構成される下型10の実施態様として、上型12や歯型成型金型14等と共に、図7及び図8に示す2段ギア100を焼結圧粉成型する方法及び作用効果について説明する。
【0035】
先ず、下型10のリング状金型18の外周面を下アウターパンチ40の貫通孔50に嵌挿させ、上型12の外周面を上アウターパンチ42の貫通孔56に嵌挿させる(図5参照)。次いで、下アウターパンチ40の歯型52を歯型成型金型14の歯型38へと噛合させると共に、下部段差成型パンチ46及びセンターコアロッド48を下型10の歯型16a下方から挿入し、2段ギア100が成型される成型空間Sに、図示しない粉末材料を充填する。その後、図示しない駆動源により、上型12の貫通孔36に上部段差成型パンチ44を嵌挿させた状態で、これらを下型10及び歯型成型金型14に対して下降変位させ、同時に図示しないプランジャにより上部段差成型パンチ44を変位させることで、前記粉末材料を圧粉(加圧)成型する(図6参照)。
【0036】
そして、上型12及び上アウターパンチ42を下型10及び歯型成型金型14から離間させると共に、下部段差成型パンチ46及びセンターコアロッド48を嵌脱させ、さらに、下型10と歯型成型金型14とを嵌脱させることにより、図7及び図8に示す形状からなる2段ギア100(成型体)を得る。この後、2段ギア100(成型体)を図示しない焼結装置へ移送し、該焼結装置で焼結させることで2段ギア100(焼結体)が完成する。なお、このような2段ギア100を構成する前記粉末材料としては、焼き入れ性等を考慮して、例えばFe(鉄)を主体とし、Ni(ニッケル)、Mo(モリブデン)及びCu(銅)等が添加されたものを用いるとよい。
【0037】
ところで、前記圧粉成型時、上記のように、図9及び図10に示す形状の下型110では、突起部112a、112bの根元部付近に応力集中が生じるため、該根元部及びその周辺部に亀裂や破損が生じてしまう可能性があった。
【0038】
これに対して、本実施形態に係る下型10では、中空部108a、108bを成型するためのコア金型20a、20bが、リング状金型18の一端面にボルト22により固定されている。つまり、コア金型20a、20bが分割構造(分離自在な構造)とされており、このため、その根元部付近への応力集中が回避される。従って、下型10では、前記応力集中によりコア金型20a、20bやリング状金型18に亀裂や破損が生じることを確実に防止することができる。
【0039】
なお、コア金型20a、20bは、リング状金型18に対してノック部材30及びボルト22を介して取り付けられている。このため、前記圧粉成型時にコア金型20a、20bへと生じる応力は、ノック部材30やボルト22へと集中することが考えられる。ところが、これらノック部材30やボルト22は、リング状金型18等と比べて相当に簡素且つ安価であり、予備部品の用意も比較的容易である。従って、仮に、ノック部材30やボルト22に亀裂や破損が生じたとしても、これらは簡単に交換可能であるため、結果として、下型10の耐久性(金型寿命)を大幅に向上させることが可能となる。
【0040】
また、前記圧粉成型時には、リング状金型18からギア成型金型16へと、図6の矢印Aにて示すような圧縮応力が付与される。この際、リング状金型18では、ボルト22による締結補強作用により、ギア成型金型16に対して一層高い圧縮応力を生じさせることができる。これにより、第2ギア部106が一層高精度且つ高強度に成型される。しかも、上記のように、ギア成型金型16の肉厚tを歯型16aの歯丈hよりも十分に厚くしているため、ギア成型金型16に撓み等が生じることがなく、前記圧縮応力を歯型16aに確実に伝達させることができる。
【0041】
なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【0042】
例えば、2段ギア100の形状や2段ギア100における中空部108a、108bの形状は、図7及び図8に示す形状には限定されないのは勿論である。同様に、コア金型20a、20b等の形状も図1等に示す形状に限定されるものではない。
【0043】
また、ノック部材30及び該ノック部材30が嵌挿される位置決め孔26、28の形状は、コア金型20a、20bの回転防止及び位置決めが可能な形状であればよく、例えば、中心にボルト22が挿通する孔部を有する矩形等でもよい。
【0044】
さらに、2段ギア100を成型するために下型10と共に用いられる各金型は、上記した下アウターパンチ40、上型12、上アウターパンチ42、上部段差成型パンチ44、歯型成型金型14、下部段差成型パンチ46及びセンターコアロッド48に限定されるものではなく、下型10と共に用いられることで2段ギア100を成型可能な構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明の一実施形態に係る2段ギア圧粉成型用金型を構成する下型の一部分解斜視図である。
【図2】図1に示す下型の平面図である。
【図3】図2の線III−IIIにおける断面図である。
【図4】図1に示す下型と共に2段ギアの成型に使用される各金型を説明するための斜視図である。
【図5】図4に示す下型及び各金型の縦断面図である。
【図6】図4に示す下型及び各金型により2段ギアを成型している状態を説明するための縦断面図である。
【図7】図4に示す下型及び各金型により成型される2段ギアのボス側を示す斜視図である。
【図8】図7に示す2段ギアの第2ギア部側を示す斜視図である。
【図9】図1に示す下型の比較例に係る金型を示す平面図である。
【図10】図9の線X−Xにおける断面図である。
【符号の説明】
【0046】
10、110…下型 12…上型
14…歯型成型金型 16、114…ギア成型金型
16a、38、52、58、64…歯型
18、116…リング状金型
18a、35a、35b、36、50、56、60、62、109…貫通孔
18b、23…雌ねじ部 20a、20b…コア金型
22…ボルト 24…ボルト孔
26、28…位置決め孔 30…ノック部材
32…円盤金型 34a、34b…コア金型挿通孔
40…下アウターパンチ 42…上アウターパンチ
44…上部段差成型パンチ 46…下部段差成型パンチ
48…センターコアロッド 100…2段ギア
102…円盤部 104…第1ギア部
106…第2ギア部 108a、108b…中空部
112a、112b…突起部
【出願人】 【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成18年7月31日(2006.7.31)
【代理人】 【識別番号】100077665
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏

【識別番号】100116676
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸

【識別番号】100142066
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿島 直樹

【識別番号】100126468
【弁理士】
【氏名又は名称】田久保 泰夫

【識別番号】100077805
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 辰彦


【公開番号】 特開2008−30099(P2008−30099A)
【公開日】 平成20年2月14日(2008.2.14)
【出願番号】 特願2006−208064(P2006−208064)