[发明专利]齿条及其制造方法、以及操舵装置、车辆以及齿条的预成形用金属模具

说明书

得到在外周面的径向一部分具有沿轴向伸长且向径向内方凹陷的凹槽(42)的中间原料(18a)。在约束中间原料(18a)的外周面中的圆周方向上的凹槽(42y)的两侧部分且不约束凹槽(42y)的内表面的状态下，将为轴向上的凹凸形状的齿成形用凹凸部(28)压紧到中间原料(18a)的外周面中的径向上与凹槽(42y)相反的一侧的面，由此形成多个齿条齿(10z)。

技术领域

本发明涉及装入到车辆的操舵装置的齿轮齿条式的转向器单元等的齿条及其制造方法。另外，本发明涉及装入有该齿条的操舵装置及车辆。进一步地，本发明涉及制造该齿条时使用的预成形用金属模具。

背景技术

图9示出了汽车用操舵装置的现有构造的一例。方向盘1支撑固定于转向轴5的后端部。转向轴5以沿轴向插通于圆筒状的转向柱6的状态可旋转地支撑于转向柱6。转向轴5的前端部经由万向接头7a与中间轴8的后端部连接。中间轴8的前端部经由另一万向接头7b与齿轮齿条式的转向器单元2的输入轴3连接。利用这样的结构，方向盘1的旋转传递到转向器单元2的输入轴3，随着输入轴3的旋转，左右一对拉杆4被推拉，对前车轮赋予转向角。

转向器单元2通过组合在外周面具有小齿轮齿且支撑固定于输入轴3的前端部的小齿轮和在一侧面具有与小齿轮齿啮合的齿条齿的齿条而构成。

如果通过对金属制的原料实施切削加工而形成齿条齿，制造这样的齿条，则不仅制造成本增加，而且难以确保齿条齿的强度及刚性。与之相对，如果通过使金属制的原料塑性变形而形成齿条齿，则能够缩短加工所需的时间，降低制造成本，而且，由于得到的齿条齿的金属组织致密，因此容易确保齿条齿的强度及刚性。

图10～图15示出了日本特开2008-138864号公报所记载的齿条及齿条的制造方法。齿条9为碳钢、不锈钢等金属制，整体构成为杆状。齿条9在轴向一侧部(图10～图12的左侧部)的一侧面(前表面、图10及图12的上表面、图11的表侧面)具有齿条齿部11，该齿条齿部11等间隔地具备多个齿条齿10。

此外，在图示的例子中，齿条9的轴向一侧部中的与齿条齿部11在周向分离的另一侧面(背面)部分12的截面形状的曲率半径R₁₂(参照图13)大于存在于齿条9的轴向另一侧部(图10～图12的右侧部)的截面圆形的圆杆部13的外周面的曲率半径r₁₃(参照图13)(R₁₂＞r₁₃)。由此，齿条齿部11的宽度尺寸、强度以及刚性均得到充分确保，并且可防止齿条9的轴向另一侧部的外径增大到所需以上，实现了齿条9的轻量化。

齿条9通过以下的工序制造。首先，如图14(A)所示，将碳钢、不锈钢等金属制且圆杆状的原料14置于设于预成形用金属模具15的上表面且截面形状为大致半圆形的第一腔室16内。在接下来的预成形工序中，如图14(B)所示，利用预成形用冲头17将原料14朝向第一腔室16强力按压。然后，将原料14的轴向一侧部在上下方向上压瘪，并且使水平方向的宽度尺寸扩大，由此将原料14加工成中间原料18。中间原料18的轴向一侧部的外周面由在完成状态下成为背面部分12的局部圆筒面部19、在上下方向上存在于与局部圆筒面部19相反的一侧的平坦面状的被加工面部20、以及使局部圆筒面部19和被加工面部20连续且曲率半径较小的一对曲面部21构成。

然后，将中间原料18从预成形用金属模具15的第一腔室16取出，进入接下来的齿成形工序。在齿成形工序中，首先，如图14(C)所示，将中间原料18放置于以在上表面开口的方式设于齿成形用金属模具22的截面形状为U字形的第二腔室23的底部24。底部24的曲率半径与第一腔室16的内表面的曲率半径大致一致。第二腔室23的一对内侧面25为互相平行的平面。另外，在第二腔室23的上侧开口部设有以越朝向上方彼此的间隔越扩大的方向倾斜的一对导向倾斜面部26。