JP3158244B2 - 多段ヘリカルギアの製造方法及びその粉末成形用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多段ヘリカルギアの
製造方法及びそれに用いる粉末成形用金型に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】近年、事務機器などの
コンパクト化、多機能化などが進んでおり、これらの部
品として径の相違する複数のヘリカルギアを同軸的に連
設した多段ヘリカルギアが用いられるようになってきて
いる。このような多段ヘリカルギア、例えば２段ヘリカ
ルギアは、図４に示すように斜歯２Ａを有する径大な第
１のヘリカルギア部２と、この斜歯２Ａとは逆方向の捩
れ角の斜歯３Ａを有する径小な第２のヘリカルギア部３
と、筒状の内周面４とからなる。このような逆方向の捩
れ角の斜歯２Ａ，３Ａを有する２段ヘリカルギア１は、
従来、それぞれのヘリカルギア部２，３を別個に粉末冶
金焼結法により製造しておき、これら２つの焼結部材を
金属製の締結部材で同軸的に接合したものが用いられて
いた。

【０００３】しかしながら、このように２つの焼結部材
を金属製の締結部材で同軸的に接合したものは、両部材
の接合箇所において長期間の耐久性の点で必ずしも十分
ではなく、また２つの焼結部材を正確に位置決めして同
軸的に接合するのは手間がかかり、作業性が低下すると
いう問題点があった。

【０００４】そこで、このような２段ヘリカルギア１を
粉末冶金焼結法により一体的に製造することが考えられ
るが、第１のヘリカルギア部２と第２のヘリカルギア部
３の捩れ角やリード角が相違する場合には、原料粉末の
流れが相違するため成形密度を高くするのは困難である
という問題点がある。特に、第１のヘリカルギア部２と
第２のヘリカルギア部３とが逆方向の捩れ角を有する２
段ヘリカルギア１の場合には、原料粉末の圧縮時や圧粉
体の抜き出し時に、第１のヘリカルギア部２の斜歯２Ａ
もしくは第２のヘリカルギア部３の斜歯３Ａなどに過度
に荷重がかかるため、斜歯の欠損や両ヘリカルギア部
２，３間の境界部の強度が低下しやすく、実用的なもの
は得られないのが現状であった。このような理由によ
り、従来は粉末冶金焼結法により一体的に製造した多段
ヘリカルギアはなかった。

【０００５】本発明は上記問題点に基づいて成されたも
のであり、多段ヘリカルギアを粉末冶金焼結法により一
体的に製造するための方法を提供することを目的とす
る。また、本発明は、多段ヘリカルギアを粉末冶金焼結
法により一体的に製造することの可能な多段ヘリカルギ
アの粉末成形用金型を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の多段
ヘリカルギアの製造方法は、外径の相違する複数のヘリ
カルギア部が径の順に同軸的に並んだ多段ヘリカルギア
を一体的に成形する方法であって、最大外径のヘリカル
ギア部の外周面を形成する上下動可能なダイと、前記ダ
イ内に位置した前記多段ヘリカルギアの筒状の内周面を
形成する上下動可能なコアロッドと、前記コアロッドの
外側に配置された上下動可能な下第１パンチと、前記下
第１パンチの内側に設けられた最小外径のヘリカルギア
部の外周面を形成する上下動可能な下第２パンチと、前
記多段ヘリカルギアの一端面を形成する下第３パンチ
と、前記ヘリカルギアの他端面を形成する上下動可能な
上パンチとを備え、前記ダイと、下第２パンチと、上パ
ンチとを回動可能に設けた金型を用い、前記ダイとこの
ダイ内に位置した前記コアロッドと、これらダイ及びコ
アロッド間に下方から嵌合された前記下第１、第２及び
第３パンチとの間に原料粉末を充填した後、前記ダイに
対して上パンチを下降させることにより、該上パンチを
ダイ及びコアロッド間に上方から嵌合し、さらにダイと
下第２パンチと上パンチとを回動させながら、下第３パ
ンチに対し、ダイ、上パンチ、下第１パンチ及び下第２
パンチを下降させることにより原料粉末を圧縮し、次い
で前記ダイ及び下第２パンチを回動させながら、ダイ、
コアロッド、下第１パンチ及び下第２パンチを下降させ
る一方、上パンチを上昇させて成形体を抜き出すもので
ある。

【０００７】前述の如く、下第３パンチに対して、ダ
イ、上パンチ、下第１パンチ及び下第２パンチを下降さ
せることにより、上パンチと、下第１パンチ、下第２パ
ンチ及び下第３パンチ間とで金属粉末を加圧して成形す
る際に、最大外径のヘリカルギア部の外周面を形成する
ダイと、最小外径のヘリカルギア部の外周面を形成する
下第２パンチと、上パンチとが回動するので、それぞれ
のヘリカルギア部の斜歯の捩れ角やリード角などが相違
していても良好に形成することができる。また、このよ
うにして圧縮した成形体を抜き出す際には、ダイ及び下
第２パンチを回動させながら、ダイ、コアロッド、下第
１パンチ及び下第２パンチを下降させるが、この際、ダ
イと、下第２パンチとが回動可能であるので、各ヘリカ
ルギア部の斜歯の捩れ角やリード角などが相違しても成
形体の斜歯などに過度の荷重がかかることがない。

【０００８】また、本発明の請求項２の多段ヘリカルギ
アの粉末成形用金型は、外径の相違する複数のヘリカル
ギア部が径の順に同軸的に並んだ多段ヘリカルギアを一
体的に成形するための金型であって、最大外径のヘリカ
ルギア部の外周面を形成する上下動可能なダイと、前記
ダイ内に位置した前記多段ヘリカルギアの筒状の内周面
を形成する上下動可能なコアロッドと、前記コアロッド
の外側に配置された上下動可能な下第１パンチと、前記
下第１パンチの内側に設けられた最小外径のヘリカルギ
ア部の外周面を形成する上下動可能な下第２パンチと、
前記多段ヘリカルギアの一端面を形成する下第３パンチ
と、前記多段ヘリカルギアの他端面を形成する上下動可
能な上パンチとを備え、前記ダイと、下第２パンチと、
上パンチとを回動可能に設けたものである。

【０００９】そして、成形時には上パンチをダイから抜
いた状態で、このダイ内に金属粉末を充填した後、上パ
ンチをダイ及びコアロッド間に嵌合して、ダイ、上パン
チ、下第１パンチ及び下第２パンチを下降させることに
より上パンチと、下第１パンチ、下第２パンチ及び下第
３パンチ間で金属粉末を加圧して成形する。このとき下
第１パンチに対して、ダイと最小外径のヘリカルギア部
の外周面を形成する下第２パンチと上パンチとが回動す
るので、それぞれの各ヘリカルギア部の斜歯の捩れ角や
リード角などが相違しても形成することができる。ま
た、このようにして圧縮した後は、ダイ及び下第２パン
チを回動させながら、ダイ、コアロッド、下第１パンチ
及び下第２パンチを下降させるが、この際、ダイと、下
第２パンチとが回動可能であるので、各ヘリカルギア部
の斜歯の捩れ角やリード角などが相違しても成形体の斜
歯などに過度の荷重がかかることがない。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本発明の第１実施例について
添付図面を参照して詳細に説明する。本実施例において
製造する多段ヘリカルギアは、図４に示すような２段ヘ
リカルギアである。図１乃至図３において11はダイ、12
はコアロッド、13は上パンチであり、14は下第１パン
チ、15は下第２パンチ、16は下第３パンチである。

【００１１】ダイ11は、２段ヘリカルギア１の最大外径
たる径大な第１のヘリカルギア部２の斜歯２Ａを形成す
る斜溝11Ａを内周面に有するものであり、このダイ11
は、上下動可能なダイプレート17にダイホルダ18を介し
て固定されている。また、ダイ11とダイホルダ18との間
には、ベアリングなどの回動機構19，20が付設されてお
り、下第１パンチ14の外周に形成された斜歯２Ａと同じ
捩れ角及びリード角の斜歯14Ａにダイ11の斜溝11Ａが摺
動自在に係合して、ダイ11が下第１パンチ14に対して上
下動するのに伴って回動するようになっている。なお、
21はダイホルダ18をダイプレート17に固定するボルトで
ある。前記コアロッド12は、２段ヘリカルギア１の筒状
の内周面を形成するものであり、その下端はコアロッド
押え22に保持されてヨークプレート23上にコアロッド受
部材24を介して上下動可能に固定されている。また、コ
アロッド12とコアロッド押え22との間には、回動機構2
5，25が付設されており回動可能となっている。下第１
パンチ14は、最大外径たる径大な第１のヘリカルギア部
２の一端面の外周部を形成するものであり、前述したよ
うに前記斜溝11Ａと同じ捩れ角及びリード角の斜歯14Ａ
を外周に有する。この下第１パンチ14は、上下動可能な
下第１パンチ受板26に固定されている。下第２パンチ15
は、最小外径たる径小な第２のヘリカルギア部３の、前
記斜溝11Ａと逆方向の捩れ角を有する斜歯３Ａを形成す
る斜溝15Ａを内周面に有し、前記下第１パンチ14の内側
に遊嵌されている。この下第２パンチ15は、複数の下第
２パンチ押え部材27，27に保持されて、上下動可能な下
第２パンチ受板28に固定されている。また、下第２パン
チ15と下第２パンチ押え部材27，27との間には、回動機
構29，29が付設されており、下第３パンチ16の外側に形
成された斜歯16Ａに斜溝15Ａが摺動自在に係合して、下
第２パンチ15が下第３パンチ16に対して回動すると上下
動するようになっている。さらに、下第３パンチ16は、
２段ヘリカルギア１の第２のヘリカルギア部３側の一端
面を形成するものであり、その外周面には前述したよう
に斜溝15Ａと同じ捩れ角及びリード角の斜歯16Ａが形成
されている。この下第３パンチ16の下端は、下第３パン
チ押え部材30に保持されて、図示しないベースプレート
に固定されたガイド31に固定されている。

【００１２】一方、上パンチ13は、２段ヘリカルギア１
の第１のヘリカルギア部２側の他端面を形成するもので
あり、上パンチ押え32により上パンチ受け板33に固定さ
れている。この上パンチ受け板33は、図示しない上パン
チプレートに上下動可能に固定されているとともに、回
動機構34が付設されていて、さらに上パンチ13の外周に
は、斜歯２Ａと同じ捩れ角及びリード角の斜歯13Ａが形
成されており、上パンチ13が下降してダイ11の内周に形
成された斜溝11Ａに係合すると、上パンチ13が回動する
ようになっている。

【００１３】前記構成につきその作用について説明す
る。成形時には図１(a) に示すように上パンチ13（図示
せず）がダイ11から上方に抜け、ダイ11の上端とコアロ
ッド12の上端とが上昇限に同一面の状態で粉末の充填が
行われる。次いで上パンチ13が下降してダイ11の上端と
コアロッド12の上端の位置にまで下降すると、図２に示
すように、ダイ11、下第１パンチ14及び下第２パンチ15
も下降する。このときダイ11は下第１パンチ14よりも大
きく下降するので下第１パンチの外周面の斜歯14Ａに沿
って回動し、下第２パンチ15は下第３パンチ16の外周面
の斜歯16Ａに沿って回動する。また、上パンチ13は、ダ
イ11よりも大きく下降するので、斜歯13Ａが斜溝11Ａに
嵌入するとこれに沿って回動する。これにより、上パン
チ13と下第１パンチ14、下第２パンチ15及び下第３パン
チ16との間隔が狭まり、金属粉末を加圧することができ
る。特にこの際、斜歯２Ａを形成するダイ11が、逆方向
の捩れ角を有する斜歯３Ａを形成する下第２パンチ15と
は逆方向に回動するので、上パンチ13により金属粉末を
十分強固に加圧することができ、しかも斜歯２Ａに過度
な荷重がかかることがないので、得られる２段ヘリカル
ギア１の強度、特に第１のヘリカルギア部２と第２のヘ
リカルギア部３との境界部などの強度を向上させること
ができる。また、斜歯２Ａとこれとは逆方向の捩れ角を
有する斜歯３Ａとを歯部の欠損などを生じることなく形
成することができる。

【００１４】このようにして加圧が完了したら、図３に
示すように上パンチ13が上昇するとともに、下第２パン
チ15に対し前記ダイ11は回動しながら下降し、コアロッ
ド12も回動しながら下降する。さらに下第２パンチ15が
回動しながら下第１パンチ14とともに下降する。このた
め、圧粉体である２段ヘリカルギア１は、ダイ11、コア
ロッド12及び下第２パンチ15に対して相対的に上昇し、
徐々に抜き出る。そして、コアロッド12、下第１パンチ
14及び下第２パンチ15の上端が下第３パンチ16の上端と
同一面上にきて、ダイ11の上端が下第１パンチ14の上端
より下方にきたら圧粉体である２段ヘリカルギア１の抜
き出しを完了する（図１(b) ）。

【００１５】このようにして得られた図４に示すような
２段ヘリカルギア１の圧粉体を焼結し、その後必要に応
じて矯正プレス、スチーム処理、窒化処理等が施され
る。

【００１６】この２段ヘリカルギア１は、第１のヘリカ
ルギア部２と第２のヘリカルギア部３とが一体形成され
ており、各ヘリカルギア部の境界部の強度が大きく、耐
久性の向上したものとなっている。

【００１７】以上詳述したとおり本実施例においては、
最大外径の１段目の第１のヘリカルギア部２の外周面を
形成するダイ11と、前記ダイ11内に位置した前記２段ヘ
リカルギア１の筒状の内周面を形成するコアロッド12
と、前記コアロッド12の外側に配置された下第１パンチ
14と、この下第１パンチの内側に設けられた最小外径の
２段目の第２のヘリカルギア部３の外周面を形成する下
第２パンチ15と、前記２段ヘリカルギア１の一端面を形
成する下第３パンチ16と、前記２段ヘリカルギア１の他
端面を形成する上パンチ13とを備え、前記ダイ11と、下
第２パンチ15と、上パンチ13とを回動可能に設けた粉末
成形用金型を使用しているので、前記ダイ11とこのダイ
11内に位置した前記コアロッド12とこれらダイ11及びコ
アロッド12間に下方から嵌合された前記下第１、第２及
び第３パンチ14，15，16との間に原料粉末を充填した
後、前記ダイ11に対して上パンチ13を下降させることに
より、該上パンチ13をダイ11及びコアロッド12間に上方
から嵌合し、さらに下第３パンチ16に対し、ダイ11、上
パンチ13、下第１パンチ14及び下第２パンチ上15を下降
させることにより原料粉末を圧縮し、次いで前記ダイ11
及び下第２パンチ15を回動させながら、ダイ11、コアロ
ッド12、下第１パンチ14及び下第２パンチ15を下降させ
る一方、上パンチ13を上昇させて成形体を抜き出すこと
により、圧粉体としての２段ヘリカルギア１を製造する
ことができる。

【００１８】以上本発明について添付図面を参照して説
明してきたが、本発明はこれに限定されることなく本発
明の思想を逸脱しない限り種々の応用が可能である。例
えば、前記実施例においては２段ヘリカルギア１の場合
を例に説明してきたが、２段である必要はなく、３段以
上のヘリカルギアを製造する場合には、最大外径のヘリ
カルギア部をダイ11により形成するとともに、最小外径
のヘリカルギア部の外周面を下第２パンチ15で形成し、
さらにこの最大外径のヘリカルギア部と最小外径のヘリ
カルギア部との間のヘリカルギアを、下第１パンチの外
側に回動可能な下パンチを設けて、これにより形成すれ
ばよい。上述したような本実施例の多段ヘリカルギアの
製造方法は、捩れ角やリード角の相違する多段ヘリカル
ギアの製造に適しており、特に逆方向の捩れ角のヘリカ
ルギア部を有する多段ヘリカルギアの製造に好適であ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明の請求項１の多段ヘリカルギアの
製造方法は、ダイと、下第２パンチと、上パンチとを回
動可能に設けた金型を用い、ダイとこのダイ内に位置し
た前記コアロッドと、これらダイ及びコアロッド間に下
方から嵌合された前記下第１、第２及び第３パンチとの
間に原料粉末を充填した後、前記ダイに対して上パンチ
を下降させることにより、該上パンチをダイ及びコアロ
ッド間に上方から嵌合し、さらに下第３パンチに対し、
ダイ、コアロッド、上パンチ、下第１パンチ及び下第２
パンチを下降させることにより原料粉末を圧縮し、次い
で前記ダイ及び下第２パンチを回動させながら、ダイ、
コアロッド、下第１パンチ及び下第２パンチを下降させ
る一方、上パンチを上昇させて成形体を抜き出すもので
あるので、下第３パンチに対して、ダイ、上パンチ、下
第１パンチ及び下第２パンチを下降させることにより、
上パンチと、下第１パンチ、下第２パンチ及び下第３パ
ンチ間とで金属粉末を加圧して成形する際に、最大外径
のヘリカルギア部の外周面を形成するダイと、最小外径
のヘリカルギア部の外周面を形成する下第２パンチ及び
上パンチが回動するので、それぞれのヘリカルギア部の
斜歯の捩れ角やリード角などが相違していても形成する
ことができる。また、このようにして圧縮した成形体を
抜き出す際には、ダイ及び下第２パンチを回動させなが
ら、ダイ、コアロッド、下第１パンチ及び下第２パンチ
を下降させる一方、上パンチを上昇させるが、この際、
ダイと、下第２パンチとが回動可能であるので、各ヘリ
カルギア部の斜歯の捩れ角やリード角などが相違しても
成形体の斜歯などに過度の荷重がかかることがない。

【００２０】また、請求項２の多段ヘリカルギアの粉末
成形用金型は、ダイと、下第２パンチと、上パンチとを
回動可能に設けたものであるので、成形時には上パンチ
をダイから抜いた状態で、このダイ内に金属粉末を充填
した後、前記ダイに対して上パンチを下降させることに
より該上パンチをダイ及びコアロッド間に嵌合し、さら
に、ダイと下第２パンチとを回動させながら、下第３パ
ンチに対し、ダイ、上パンチ、下第１パンチ及び下第２
パンチを下降させることにより原料粉末を圧縮すること
ができるので、それぞれのヘリカルギア部の斜歯の捩れ
角やリード角などが相違していても形成することができ
る。そして、前記ダイ及び下第２パンチを回動させなが
ら、ダイ、コアロッド、下第１パンチ及び下第２パンチ
を下降させる一方、上パンチを上昇させて成形体を抜き
出すことができるので、各ヘリカルギア部の斜歯の捩れ
角やリード角などが相違しても成形体の斜歯などに過度
の荷重がかかることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による二段ヘリカルギアの粉
末成形用金型を示し、(a) は粉末充填時、(b) は抜き出
し時をそれぞれ示す。

【図２】前記実施例の二段ヘリカルギアの粉末成形用金
型による圧縮工程を示す概略図である。

【図３】前記実施例の二段ヘリカルギアの粉末成形用金
型による抜き出し工程を示す概略図である。

【図４】二段ヘリカルギアを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ２段ヘリカルギア（多段ヘリカルギア） ２ 第１のヘリカルギア部 ２Ａ 斜歯 ３ 第２のヘリカルギア部 ３Ａ 斜歯 11 ダイ 12 コアロッド 13 上パンチ 14 下第１パンチ 15 下第２パンチ 16 下第３パンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−199202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−103005（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−195202（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136107（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−29900（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B30B 11/02 B22F 3/02 - 3/035 B22F 5/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外径の相違する複数のヘリカルギア部が
   径の順に同軸的に並んだ多段ヘリカルギアを一体的に成
   形する方法であって、最大外径のヘリカルギア部の外周
   面を形成する上下動可能なダイと、前記ダイ内に位置し
   た前記多段ヘリカルギアの筒状の内周面を形成する上下
   動可能なコアロッドと、前記コアロッドの外側に配置さ
   れた上下動可能な下第１パンチと、前記下第１パンチの
   内側に設けられた最小外径のヘリカルギア部の外周面を
   形成する上下動可能な下第２パンチと、前記多段ヘリカ
   ルギアの一端面を形成する下第３パンチと、前記ヘリカ
   ルギアの他端面を形成する上下動可能な上パンチとを備
   え、前記ダイと、下第２パンチと、上パンチとを回動可
   能に設けた金型を用い、前記ダイとこのダイ内に位置し
   た前記コアロッドと、これらダイ及びコアロッド間に下
   方から嵌合された前記下第１、第２及び第３パンチとの
   間に原料粉末を充填した後、前記ダイに対して上パンチ
   を下降させることにより、該上パンチをダイ及びコアロ
   ッド間に上方から嵌合し、さらにダイと下第２パンチと
   上パンチとを回動させながら、下第３パンチに対し、ダ
   イ、上パンチ、下第１パンチ及び下第２パンチを下降さ
   せることにより原料粉末を圧縮し、次いで前記ダイ及び
   下第２パンチを回動させながら、ダイ、コアロッド、下
   第１パンチ及び下第２パンチを下降させる一方、上パン
   チを上昇させて成形体を抜き出すことを特徴とする多段
   ヘリカルギアの製造方法。
2. 【請求項２】 外径の相違する複数のヘリカルギア部が
   径の順に同軸的に並んだ多段ヘリカルギアを一体的に成
   形するための金型であって、最大外径のヘリカルギア部
   の外周面を形成する上下動可能なダイと、前記ダイ内に
   位置した前記多段ヘリカルギアの筒状の内周面を形成す
   る上下動可能なコアロッドと、前記コアロッドの外側に
   配置された上下動可能な下第１パンチと、前記下第１パ
   ンチの内側に設けられた最小外径のヘリカルギア部の外
   周面を形成する上下動可能な下第２パンチと、前記多段
   ヘリカルギアの一端面を形成する下第３パンチと、前記
   多段ヘリカルギアの他端面を形成する上下動可能な上パ
   ンチとを備え、前記ダイと、下第２パンチと、上パンチ
   とを回動可能に設けたことを特徴とする多段ヘリカルギ
   アの粉末成形用金型。