齒條及其制造方法技術

一種能夠充分確保齒條齒（１０）的寬度尺寸、強度、剛性，而且能夠實現輕量的結構及其制造方法。通過塑性加工，在截面圓形的桿部（９）的軸方向一部分的徑向單側面上形成齒條齒（１０）。另外，在圓周方向上從形成該齒條齒（１０）的部分離開的部分的截面形狀的曲率半徑，比上述桿部（９）的軸方向剩余部分的外周面的截面形狀的曲率半徑大。因此，如（Ａ）→（Ｂ）所示，將材料（１３）的軸方向的一部分且為圓周方向的一部分壓扁，并且使該軸方向的一部分且為圓周方向的剩余部分，形成具有比上述材料（１３）的外周面曲率半徑更大的曲率半徑的部分圓筒面部（１７），并作為中間材料（２０）。然后，如（Ｃ）→（Ｄ）所示，在該中間材料（２０）中的上述軸方向的一部分，在上述圓周方向的一部分形成上述齒條齒（１０）。最后，如（Ｅ）→（Ｆ）所示，實施整形加工并制成齒條（８）。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種齒條的制造方法的改良，上述齒條例如在用于對 機動車的轉向輪付與轉向角的轉向裝置中，組裝在齒輪齒條式轉向裝且T 。
技術介紹
作為用于將來自方向盤的旋轉運動變換為賦予舵角的直線運動的 機構，使用齒輪齒條機構的齒輪齒條式轉向裝置，因結構可以較小且 較輕，而且剛性高可獲得良好的轉向感，所以得到廣泛使用。圖40顯示了這樣的齒輪齒條式轉向裝置的一個示例。在該轉向裝 置中，隨著方向盤1的操作而旋轉的轉向軸2的動作，通過萬向接頭 3及中間軸4傳遞給轉向器齒輪組件5的輸入軸6。該轉向器齒輪組件 5具有被該輸入軸6旋轉驅動的小齒輪、及與該小齒輪相嚙合的齒條。 該小齒輪與上述輸入軸6—同旋轉時，該齒條在軸方向上位移，推拉 與其兩端部結合的一對橫拉桿7，賦予上述轉向輪所需要的舵角。構成上述轉向器齒輪組件5的齒條，若通過對材料實施切削加工 而形成齒條齒的切削加工來制造的話，則制造成本較高，而且難以保 證該齒條齒的強度及剛性。與此相對，若使材料塑性變形來加工齒條 齒的話，則可縮短加工該齒條齒所需要的時間，降低制造成本，而且， 因為所制得的齒條齒的金屬組織緊密，從而易于保證該齒條齒的強度 及剛性。這樣，作為通過塑性變形來加工齒條齒而制得的齒條及其制 造方法的專利技術，已知有專利文獻1~4公開的專利技術。在其中的專利文獻l、 2中，公開了一種在一對模具之間強力夾持 圓桿狀的材料，在該材料的一部分外周面上，轉印設置在其中一方模 具上的凹凸形狀，從而制得齒條齒的齒條制造方法。伴隨形成齒條齒6而產生的(從齒條齒中應為凹部的部分擠壓出的)多余部分，在上述 兩模具彼此之間從齒條的主體部分向側方以溢料狀突出，之后除去。在該專利文獻l、 2中所公開的現有技術中，因為使多余部分從齒 條的主體部分向側方突出，所以產生在擠壓該齒條的一對模具上的應 力變大，從而難以保證這些模具的壽命。而且，需要有去除從上述主 體部分向側方以溢料狀突出的多余部分的工序，不可避免地增加制造 成本。進而，如上所述， 一方面進行向上述兩模具施加較大的應力的 加工，另一方面，為確保設置在上述一方模具上的凹凸形狀轉印到上 述材料上，而需要通過熱鍛或溫鍛來進行包括該轉印的塑性加工。不 論是熱鍛還是溫鍛，在加工時，模具隨溫度上升而熱膨脹，很難正確 限定該熱膨脹量，所以難以保證所得齒條齒的精度。為解決上述問題，在上述專利文獻3中公開一種關于齒條制造方 法的專利技術在圓桿狀的材料中，在應形成齒條齒部分的背面一側形成 凹部，使伴隨齒條齒的形成而產生的多余部分進入該凹部。在該專利文獻3中所公開的現有技術中，不會產生實施上述專利 文獻l、 2所公開的現有技術時產生的不良影響，但是，需要進行上述 凹部的加工，不可避免地導致制造工序繁雜、制造成本上升。特別是， 因為是以模鍛加工、車削加工等加工上述凹部，所以難以順利地從凹 部的加工過渡到下面進行的齒條加工作業(連續進行其后的加工)。這 成為提高制造成本的原因。而且，在軸方向上離開齒條形成部分的、 幾乎不需要強度的部分的外徑，成為需要強度的、為了形成該齒條而 必須的材料的直徑，所以齒條整體的重量容易無謂增大。而且，專利文獻4公開了一種使中空圓管狀材料在寬度方向上擴 展，在該擴展部分形成齒條齒的齒條制造方法的專利技術。在該專利文獻4所公開的現有技術中，為了使齒條齒的寬度尺寸 增大而在寬度方向上擴展上述中空圓管狀材料，該齒條齒的齒根部分 的壁厚易于變小(變薄)相當于該擴展部分的量。因此，在齒條中， 形成該齒條齒的部分的強度難以充分保證。如上所述，如果在圓桿狀材料的軸方向的一部分上僅僅實施塑性加工而可形成齒條齒的話，可在保證該齒條齒強度和剛性的同時，可 降低齒條制造成本。但是，在這樣僅實施塑性加工而形成齒條齒的時 候，需要如上所述形成用于避開多余部分的凹部等、將材料的截面形 狀限制為規定的形狀。另外，除了這樣形成齒條齒的理由，因上述齒條形成后所需要的 形狀的關系，在進行該塑性加工前，為了限制塑性加工所擠壓出的金 屬材料的容積，不得不將上述材料的截面形狀限制為規定的形狀。不 論在什么情況下，如果為了將上述材料的截面形狀限制為所規定的形 狀，而實施與形成上述凹部同樣的加工，則將導致制造成本上升，不 理想。專利文獻1日本特開平10-58081號y〉才艮 專利文獻2日本特開2001-79639號/〉才艮 專利文獻3日本特許第3442298號公報 專利文獻4日本特開2006-103644號^^艮
技術實現思路
本專利技術鑒于上述問題，目的在于以低成本實現可充分確保齒條齒 的寬度尺寸、強度、剛性而且輕量的結構及其制造方法。作為本專利技術的對象的齒條是金屬材料制成的，具有截面圓形的桿 部、以及在該桿部的軸方向一部分上通過塑性加工在徑向單側面形成 的齒條齒。特別是，在本專利技術的齒條的情況下，在上述軸方向的一部分上、 在作為實心材料的部分的外周面中，從形成該齒條齒的部分開始在圓 周方向上離開的部分的截面形狀的曲率半徑，比上述桿部的軸方向剩 余部分中的外周面的截面形狀的曲率半徑大。在實施上述本專利技術的齒條時，在上述桿部中，至少形成上述齒條 齒的部分需要是無空洞的實心材料，該部分是一體結構還是組合結構 則沒有關系。例如，上述桿部在整個長度上，從外周面到中心部可以都是以同種金屬材料一體制造的。或者，上述桿部由利用第一金屬材料制成的管狀外層體、及由第二金屬材料制成為桿狀并緊密內嵌固定在該外層體上的內層體構成亦可。在用于制造本專利技術的齒條的第一實施例的制造方法中，在應成為上述桿部的圓桿狀材料軸方向的一部分上，將該軸方向的一部分且為圓周方向的一部分壓扁，且在該軸方向的一部分且為圓周方向的剩余部分上，施加第一塑性加工而制成中間材料，所述第一塑性加工用于面。、 ，，、"，& 《'" 、" 、- 并且，在該中間材料中的上述軸方向的一部分上，通過第二塑性加工在上述圓周方向的一部分上形成上述齒條齒。在實施上述制造方法的專利技術的時候，優選的是上述第一塑性加工采用鐓鍛加工。而且，在該鐓鍛加工中，通過將上述材料的軸方向的一部分在徑向上壓扁，使該軸方向的一部分的外周面中應形成齒條齒的部分為平面部，使從該平面部離開的剩余部分為部分圓筒面，該部分圓筒面的截面形狀的曲率半徑比上述材料的外周面的截面形狀的曲率半徑大。此時，優選上述第二塑性加工采用沖壓加工。而且，在該沖壓加工中，通過模具的保持孔，在上述中間材料的軸方向一部分上支承從平面部離開的剩余部分，同時，使具有與應形成的齒條齒相匹配的凹凸形狀的齒成形用沖頭按壓在上述平面部，從而在該平面部形成齒條齒。更加優選的是，使上述模具保持孔的內面之間的間隔小于平面部寬度方向的中間材料的外徑。而且，通過上述齒成形用沖頭，將該中間材料壓入上述保持孔，使該中間材料的寬度方向兩端部分的金屬材料向上述平面部移動，同時在該平面部形成齒條齒。在實施上述制造方法的專利技術的時候，優選分多個階段進行上述第二塑性加工。首先，使用與比應得到的齒條齒的壓力角小的壓力角相匹配的形狀的齒成形用沖頭，形成原始齒條齒。之后，將與應得到的齒條齒的壓力角相匹配的形狀的齒精加工用沖頭按壓在該原始齒條齒上。更優選的是，在形成上述原始齒條齒后，進行至少使該原始齒條齒的寬度方向兩端部的齒根部至齒頂部的邊緣部的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種齒條，具有由金屬材料制成且至少軸方向的一部分為實心材料的截面為圓形的桿部以及齒條齒，上述齒條齒通過塑性加工在該桿部的軸方向的一部分形成在實心材料部分的徑向單側面，　在該軸方向的一部分，在實心材料部分的外周面中，在周方向上從形成有該 齒條齒的部分離開的部分的截面形狀的曲率半徑，比上述桿部軸方向的剩余部分處的外周面的截面形狀的曲率半徑大。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：小林一登，水島勇貴，廣田浩太郎，坪內啟，
申請(專利權)人：日本精工株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]