齿条及其制造方法技术

一种能够充分确保齿条齿（１０）的宽度尺寸、强度、刚性，而且能够实现轻量的结构及其制造方法。通过塑性加工，在截面圆形的杆部（９）的轴方向一部分的径向单侧面上形成齿条齿（１０）。另外，在圆周方向上从形成该齿条齿（１０）的部分离开的部分的截面形状的曲率半径，比上述杆部（９）的轴方向剩余部分的外周面的截面形状的曲率半径大。因此，如（Ａ）→（Ｂ）所示，将材料（１３）的轴方向的一部分且为圆周方向的一部分压扁，并且使该轴方向的一部分且为圆周方向的剩余部分，形成具有比上述材料（１３）的外周面曲率半径更大的曲率半径的部分圆筒面部（１７），并作为中间材料（２０）。然后，如（Ｃ）→（Ｄ）所示，在该中间材料（２０）中的上述轴方向的一部分，在上述圆周方向的一部分形成上述齿条齿（１０）。最后，如（Ｅ）→（Ｆ）所示，实施整形加工并制成齿条（８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种齿条的制造方法的改良，上述齿条例如在用于对 机动车的转向轮付与转向角的转向装置中，组装在齿轮齿条式转向装且T 。
技术介绍
作为用于将来自方向盘的旋转运动变换为赋予舵角的直线运动的 机构，使用齿轮齿条机构的齿轮齿条式转向装置，因结构可以较小且 较轻，而且刚性高可获得良好的转向感，所以得到广泛使用。图40显示了这样的齿轮齿条式转向装置的一个示例。在该转向装 置中，随着方向盘1的操作而旋转的转向轴2的动作，通过万向接头 3及中间轴4传递给转向器齿轮组件5的输入轴6。该转向器齿轮组件 5具有被该输入轴6旋转驱动的小齿轮、及与该小齿轮相啮合的齿条。 该小齿轮与上述输入轴6—同旋转时，该齿条在轴方向上位移，推拉 与其两端部结合的一对横拉杆7，赋予上述转向轮所需要的舵角。构成上述转向器齿轮组件5的齿条，若通过对材料实施切削加工 而形成齿条齿的切削加工来制造的话，则制造成本较高，而且难以保 证该齿条齿的强度及刚性。与此相对，若使材料塑性变形来加工齿条 齿的话，则可缩短加工该齿条齿所需要的时间，降低制造成本，而且， 因为所制得的齿条齿的金属组织紧密，从而易于保证该齿条齿的强度 及刚性。这样，作为通过塑性变形来加工齿条齿而制得的齿条及其制 造方法的专利技术，已知有专利文献1~4公开的专利技术。在其中的专利文献l、 2中，公开了一种在一对模具之间强力夹持 圆杆状的材料，在该材料的一部分外周面上，转印设置在其中一方模 具上的凹凸形状，从而制得齿条齿的齿条制造方法。伴随形成齿条齿6而产生的(从齿条齿中应为凹部的部分挤压出的)多余部分，在上述 两模具彼此之间从齿条的主体部分向侧方以溢料状突出，之后除去。在该专利文献l、 2中所公开的现有技术中，因为使多余部分从齿 条的主体部分向侧方突出，所以产生在挤压该齿条的一对模具上的应 力变大，从而难以保证这些模具的寿命。而且，需要有去除从上述主 体部分向侧方以溢料状突出的多余部分的工序，不可避免地增加制造 成本。进而，如上所述， 一方面进行向上述两模具施加较大的应力的 加工，另一方面，为确保设置在上述一方模具上的凹凸形状转印到上 述材料上，而需要通过热锻或温锻来进行包括该转印的塑性加工。不 论是热锻还是温锻，在加工时，模具随温度上升而热膨胀，很难正确 限定该热膨胀量，所以难以保证所得齿条齿的精度。为解决上述问题，在上述专利文献3中公开一种关于齿条制造方 法的专利技术在圆杆状的材料中，在应形成齿条齿部分的背面一侧形成 凹部，使伴随齿条齿的形成而产生的多余部分进入该凹部。在该专利文献3中所公开的现有技术中，不会产生实施上述专利 文献l、 2所公开的现有技术时产生的不良影响，但是，需要进行上述 凹部的加工，不可避免地导致制造工序繁杂、制造成本上升。特别是， 因为是以模锻加工、车削加工等加工上述凹部，所以难以顺利地从凹 部的加工过渡到下面进行的齿条加工作业(连续进行其后的加工)。这 成为提高制造成本的原因。而且，在轴方向上离开齿条形成部分的、 几乎不需要强度的部分的外径，成为需要强度的、为了形成该齿条而 必须的材料的直径，所以齿条整体的重量容易无谓增大。而且，专利文献4公开了一种使中空圆管状材料在宽度方向上扩 展，在该扩展部分形成齿条齿的齿条制造方法的专利技术。在该专利文献4所公开的现有技术中，为了使齿条齿的宽度尺寸 增大而在宽度方向上扩展上述中空圆管状材料，该齿条齿的齿根部分 的壁厚易于变小(变薄)相当于该扩展部分的量。因此，在齿条中， 形成该齿条齿的部分的强度难以充分保证。如上所述，如果在圆杆状材料的轴方向的一部分上仅仅实施塑性加工而可形成齿条齿的话，可在保证该齿条齿强度和刚性的同时，可 降低齿条制造成本。但是，在这样仅实施塑性加工而形成齿条齿的时 候，需要如上所述形成用于避开多余部分的凹部等、将材料的截面形 状限制为规定的形状。另外，除了这样形成齿条齿的理由，因上述齿条形成后所需要的 形状的关系，在进行该塑性加工前，为了限制塑性加工所挤压出的金 属材料的容积，不得不将上述材料的截面形状限制为规定的形状。不 论在什么情况下，如果为了将上述材料的截面形状限制为所规定的形 状，而实施与形成上述凹部同样的加工，则将导致制造成本上升，不 理想。专利文献1日本特开平10-58081号y〉才艮 专利文献2日本特开2001-79639号/〉才艮 专利文献3日本特许第3442298号公报 专利文献4日本特开2006-103644号^^艮
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，目的在于以低成本实现可充分确保齿条齿 的宽度尺寸、强度、刚性而且轻量的结构及其制造方法。作为本专利技术的对象的齿条是金属材料制成的，具有截面圆形的杆 部、以及在该杆部的轴方向一部分上通过塑性加工在径向单侧面形成 的齿条齿。特别是，在本专利技术的齿条的情况下，在上述轴方向的一部分上、 在作为实心材料的部分的外周面中，从形成该齿条齿的部分开始在圆 周方向上离开的部分的截面形状的曲率半径，比上述杆部的轴方向剩 余部分中的外周面的截面形状的曲率半径大。在实施上述本专利技术的齿条时，在上述杆部中，至少形成上述齿条 齿的部分需要是无空洞的实心材料，该部分是一体结构还是组合结构 则没有关系。例如，上述杆部在整个长度上，从外周面到中心部可以都是以同种金属材料一体制造的。或者，上述杆部由利用第一金属材料制成的管状外层体、及由第二金属材料制成为杆状并紧密内嵌固定在该外层体上的内层体构成亦可。在用于制造本专利技术的齿条的第一实施例的制造方法中，在应成为上述杆部的圆杆状材料轴方向的一部分上，将该轴方向的一部分且为圆周方向的一部分压扁，且在该轴方向的一部分且为圆周方向的剩余部分上，施加第一塑性加工而制成中间材料，所述第一塑性加工用于面。、 ，，、"，& 《'" 、" 、- 并且，在该中间材料中的上述轴方向的一部分上，通过第二塑性加工在上述圆周方向的一部分上形成上述齿条齿。在实施上述制造方法的专利技术的时候，优选的是上述第一塑性加工采用镦锻加工。而且，在该镦锻加工中，通过将上述材料的轴方向的一部分在径向上压扁，使该轴方向的一部分的外周面中应形成齿条齿的部分为平面部，使从该平面部离开的剩余部分为部分圆筒面，该部分圆筒面的截面形状的曲率半径比上述材料的外周面的截面形状的曲率半径大。此时，优选上述第二塑性加工采用沖压加工。而且，在该冲压加工中，通过模具的保持孔，在上述中间材料的轴方向一部分上支承从平面部离开的剩余部分，同时，使具有与应形成的齿条齿相匹配的凹凸形状的齿成形用冲头按压在上述平面部，从而在该平面部形成齿条齿。更加优选的是，使上述模具保持孔的内面之间的间隔小于平面部宽度方向的中间材料的外径。而且，通过上述齿成形用沖头，将该中间材料压入上述保持孔，使该中间材料的宽度方向两端部分的金属材料向上述平面部移动，同时在该平面部形成齿条齿。在实施上述制造方法的专利技术的时候，优选分多个阶段进行上述第二塑性加工。首先，使用与比应得到的齿条齿的压力角小的压力角相匹配的形状的齿成形用冲头，形成原始齿条齿。之后，将与应得到的齿条齿的压力角相匹配的形状的齿精加工用沖头按压在该原始齿条齿上。更优选的是，在形成上述原始齿条齿后，进行至少使该原始齿条齿的宽度方向两端部的齿根部至齿顶部的边缘部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿条，具有由金属材料制成且至少轴方向的一部分为实心材料的截面为圆形的杆部以及齿条齿，上述齿条齿通过塑性加工在该杆部的轴方向的一部分形成在实心材料部分的径向单侧面，　在该轴方向的一部分，在实心材料部分的外周面中，在周方向上从形成有该 齿条齿的部分离开的部分的截面形状的曲率半径，比上述杆部轴方向的剩余部分处的外周面的截面形状的曲率半径大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林一登，水岛勇贵，广田浩太郎，坪内启，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]