齿条壳体的制造方法、以及齿条壳体技术

本发明专利技术提供一种齿条壳体的制造方法，在将层叠使热塑性树脂浸入纤维片的纤维强化复合材料的预成型料冲压成型而形成齿条壳体的筒部之后，将包含填料的热塑性树脂注射成型而形成将金属圆环一体化的连结部。齿条壳体通过所述制造方法制造。

【技术实现步骤摘要】

本申请主张于2014年I月22日提出的日本专利申请第2014-009684号的优先权，并在此引用包括说明书，附图以及说明书摘要的全部内容。本专利技术涉及齿条壳体的制造方法以及通过该方法制造出的齿条壳体。
技术介绍
在汽车等的转向装置中，使用齿条壳体以用于将齿条轴支承为能够自由地进行直线往复移动、并且固定于车身框架。齿条壳体沿齿条轴的轴向较长地形成，并接受在转向操作时从车轮传递而来的操舵反作用力。因此，一般将整体由强度和刚性优越的铝压铸件等而形成为一体。但是，根据近年节能的要求，对于汽车部件也逐渐要求其轻量化。因此，对于在转向装置的总重量中所占据的重量比大的齿条壳体来说，也要在确保必要的强度和刚性的基础上，研宄其轻量化。例如，将齿条壳体分为供齿条轴插通的筒部、和设置于该筒部两端的与其他部件连结的连结部。其中，可以考虑通过使热固化性树脂浸入碳纤维的CFRP(CarbonFiber Reinforced Plastics)等纤维强化复合材料来形成筒部并使该筒部轻量化。对于具备插通小齿轮轴、插通齿条引导件(支持轭部)、或者安装于车身的部分的连结部而言，与以往一样由铝压铸件等形成，该连结部与筒部可以通过螺纹紧固、螺旋镶套(helisert)插入、金属螺纹一体成型等方式连结。另外，在日本特开2013-208927号公报中记载的专利技术中，将所述插通小齿轮轴、插通齿条引导件、或安装于车身的部分中的、至少构成开口的金属圆环，与由纤维强化复合材料形成的筒部一同配置于模具，将热塑性树脂注射成型而形成齿条壳体。由此，能够使齿条壳体进一步轻量化。然而，使用CFRP等包含热固化性树脂的纤维强化复合材料来形成筒部需要较长时间。即，包含为了将纤维强化复合材料的片状的预成型料成型为筒状而加热软化的流动化时间、和成型为筒状后使之进一步升温至热固化性树脂的固化温度的升温时间，从加热开始至通过热固化性树脂的完全固化而完成筒部为止，大约需要五个小时以上的时间。若考虑汽车部件的制造所需要的周期时间为一分钟左右，则这个时间非常长，而且在这期间持续加热所消耗掉的能量也很多，所以这些成为成本增大的重要因素。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，是提供一种与整体由铝压铸件等形成的以往的结构相比，能够尽可能以短的时间和少的能量来高效地制造出轻量化的齿条壳体的制造方法，以及通过这样的制造方法制造出的齿条壳体。本专利技术涉及齿条壳体的制造方法，包含:对于与具备覆盖齿条轴的筒部和与该筒部的两端相连的与其他部件连结的连结部的齿条壳体的立体形状对应的模具而言，在该模具的与所述连结部对应的区域，配置用于与其他部件连结或者插通的金属圆环，并且在该模具的与所述筒部对应的区域，配置将使热塑性树脂浸入于纤维片的至少两层的纤维强化复合材料层叠而成的、被加热的两个预成型料的工序；对所述模具进行合模，并将两个预成型料冲压成型为分别具有与筒部的半周对应的半筒体、和从该半筒体的周向的两端在筒部的轴向全长上向外侧延伸的平板状的连接部的形状，并且使两半筒体用各自的连接部的侧面彼此进行结合而形成筒部的工序；以及在与所述连结部及筒部对应的整个区域，将包含填料的热塑性树脂进行注射成型，从而形成将金属圆环一体化的连结部，并且将该连结部与筒部进行一体化的工序。【附图说明】根据以下参照附图对实施方式进行的详细说明，本专利技术的所述以及更多的特点和优点会变得更加清楚，其中对相同的元素标注相同的附图标记，其中，图1是能够装入本专利技术的齿条壳体的转向装置的一个例子的示意图。图2是表示本专利技术的齿条壳体的实施方式的一个例子的立体图。图3(a)是图2例子的齿条壳体中的筒部的剖视图，图3(b)是对图3(a)的局部进行放大的剖视图。图4 (a)、图4 (b)分别是对通过本专利技术的制造方法来制造图2的齿条壳体的一个工序进行说明的剖视图。【具体实施方式】图1是能够装入本专利技术的齿条壳体的、转向装置的一个例子的示意图。参照图1，转向装置I具备转向轴3、中间轴5、小齿轮轴7、以及齿条轴8。转向轴3与方向盘2连结为能够一体地旋转。中间轴5经由万向接头4与转向轴3连结。小齿轮轴7经由万向接头6与中间轴5连结。齿条轴8是具有与设于小齿轮轴7的小齿轮齿7a啮合的齿条齿8a、并沿汽车的左右方向延伸的转舵轴。通过小齿轮轴7以及齿条轴8，构成了由齿轮齿条机构构成的转向操作机构9。齿条轴8经由未图示的多个轴承在固定于车身的齿条壳体10内被支承为能够自由地进行直线往复移动。齿条轴8的两端部向齿条壳体10的两侧突出，并在各端部分别与横拉杆11彡口口 ο各横拉杆11经由未图示的转向臂与对应的转向轮12连结。若操作方向盘2而旋转转向轴3，则其旋转通过小齿轮齿7a以及齿条齿8a，转换为沿着汽车左右方向的齿条轴8的直线运动，从而将转向轮12转舵。图2是表示本专利技术的齿条壳体的实施方式的一个例子的立体图。另外，图3(a)是图2例子的齿条壳体中的筒部的剖视图。图3(b)是对图3(a)的局部进行放大的剖视图。参照图2，该例的齿条壳体10具备覆盖齿条轴的筒部13、和与该筒部13的两端连接为一体的与其他部件连结的连结部14、15。参照图2、图3 (a)、图3 (b)，筒部13使两个半筒体17在其连接部16的侧面彼此结合而形成。两个半筒体17具有与其半周对应的剖面形状，并且具有使其周向的两端在该筒部13的轴向全长上向外侧折弯而形成为平板状的连接部16的剖面形状。包含这样的连接部16的半筒体17整体，由层叠有使热塑性树脂浸入纤维片而成的多个层，并经由热塑性树脂而一体化的纤维强化复合材料18构成。另外，层叠而成的多层纤维强化复合材料18，通过随机地贯通其中的至少两层的纤维强化复合材料18的填料19，而加强层间的结合。由此，能够防止该层间的剥离和由此引起的强度、耐冲击性、以及热冲击性等的降低。另外，为了构成连接部16的侧面、并使该连接部16彼此结合，相互层叠的两层纤维强化复合材料18也经由热塑性树脂而一体化。并且，通过随机地贯通这样的包含两层的纤维强化复合材料18的填料19，加强层间的结合。由此，也防止了半筒体17彼此的剥离。在结合的状态下，向筒部13的径向外侧突出的连接部16被肋材20覆盖。肋材20在筒部13的轴向全长上一体地设置。由此，进一步加强连接部16彼此的结合，从而能够更可靠地防止剥离。在筒部13的外周的、两个肋材20的周向的中间位置，在该筒部13的轴向全长上与肋材20平行地设置有肋材21。另外，在筒部13的外周的、轴向的两处的中间位置，设有与肋材20、21正交且在筒部13的整周形成的圆环状的肋材22。另外，筒部13的内周包含将连接部16向径向外侧折弯而产生的凹部23，并以填埋该凹部23的方式通过被覆物24覆盖该凹部23。由此，能够使筒部13的内周平滑化，提高与齿条轴8的滑动特性等。肋材20?22、以及被覆物24，均与接下来说明的连结部14、15一同，通过包含填料19的热塑性树脂而形成为一体。参照图1、图2，连结部14整体通过包含填料19的热塑性树脂，形成为从筒部13的一端连续的大致筒状。连结部14的与该筒部13侧相反的一侧，具有用于使齿条轴8的一端部向齿条壳体10的外部突出的开口 25。在开口 25将金属圆环26实施一体化，该金属圆环26用于加强该开口 25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿条壳体的制造方法，其特征在于，包含：对于与具备覆盖齿条轴的筒部和与该筒部的两端相连的与其他部件连结的连结部的齿条壳体的立体形状对应的模具而言，在该模具的与所述连结部对应的区域，配置用于与其他部件连结或者插通的金属圆环，并且在该模具的与所述筒部对应的区域，配置将使热塑性树脂浸入于纤维片的至少两层的纤维强化复合材料层叠而成的、被加热的两个预成型料的工序；对所述模具进行合模，并将两个预成型料冲压成型为分别具有与筒部的半周对应的半筒体、和从该半筒体的周向的两端在筒部的轴向全长上向外侧延伸的平板状的连接部的形状，并且使两半筒体用各自的连接部的侧面彼此进行结合而形成筒部的工序；以及在与所述连结部及筒部对应的整个区域，将包含填料的热塑性树脂进行注射成型，从而形成将金属圆环一体化的连结部，并且将该连结部与筒部进行一体化的工序。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：国岛武史，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：日本;JP