專利名稱：空心齒桿及其制造方法、空心齒桿的端部縮徑方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為轉(zhuǎn)向齒桿等而使用于具有車輪的移動(dòng)體例如汽車 的操縱裝置的空心齒桿，同時(shí)涉及對(duì)該齒桿的端部的直徑進(jìn)行收縮的端 部縮徑方法及裝置。另外，本發(fā)明涉及使用于汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置等中 所使用的齒和小齒輪中的空心齒桿的制造方法及空心齒桿，特別是可以 對(duì)形成有螺紋部的端部進(jìn)行強(qiáng)化的齒桿。本申請(qǐng)基于2007年3月20日提交的日本專利申請(qǐng)第2007-73625 號(hào)、以及2007年3月28日提交的日本專利申請(qǐng)?bào)?007-85678號(hào)而主 張這些專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，并且在說明書中引用了這些專利申請(qǐng)的全部 內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往，已知有如下的方法及裝置，即，通過把芯棒插入到保持在具 有上模與下模的模具上的管材內(nèi)，在管材上形成與上模的齒模相對(duì)應(yīng)的 齒的方法及裝置(例如，參照日本特公昭62 - 16735號(hào)公報(bào)(第1頁右 欄第21行~第2頁左欄第29行、第l圖-第4圖))。利用該技術(shù)制造的空心齒桿的長(zhǎng)邊方向的端部上形成有階梯部，以 提高拉桿周圍的組裝、分解性。在日本特公昭62-16735號(hào)公報(bào)(第1頁右欄第21行~第2頁左欄 第29行、第1圖-第4圖)中，關(guān)于在空心齒桿的端部形成階梯部的 具體的方法及裝置并未記載。階梯部存在如下情況，即，通過對(duì)空心齒桿的端部外周切削加工而 切削形成的情況，和通過將拉深模壓入空心齒桿的端部的外周的縮徑加 工來形成的情況。與前者的方法相比，后者的方法在不^^空心齒桿的端 部的強(qiáng)度降低方面較為優(yōu)良。另外，階梯部與齒條之間的長(zhǎng)度是根據(jù)各種汽車的操作裝置來規(guī)定的。為了達(dá)到這樣的要求，本發(fā)明者，對(duì)與形成有空心齒桿的齒條的一 端側(cè)部位一體連接的另一端側(cè)部位的端部進(jìn)行縮徑加工，其在現(xiàn)階段按 如下順序進(jìn)行。首先，把齒條的長(zhǎng)邊方向的中心作為第1次加工基準(zhǔn)，由此在距離規(guī)定尺寸的位置來切削空心齒桿的一端側(cè)部位，形成作為第2次加工基 準(zhǔn)的端面。接著，以該端面為基準(zhǔn)而間隔規(guī)定的距離，設(shè)定相對(duì)于空心 齒桿的另一端側(cè)部位的端部的拉深模的插入深度。接著，通過將拉深模 壓于空心齒桿的另一端側(cè)部位的端部的外周直到該插入深度的位置，來 對(duì)另一端側(cè)部位的端部進(jìn)行縮徑加工。這時(shí)，用與作為第2次加工基準(zhǔn) 的端面相接的支承部件來承受使拉深模壓入的按壓負(fù)荷。這樣，為了設(shè)定對(duì)空心齒桿的另一端側(cè)部位的端部進(jìn)行縮徑加工的 拉深模的推入深度，以位于與上述另一端側(cè)部位的端部相反側(cè)的空心齒 桿的一端側(cè)部位的端面為基準(zhǔn)。在這樣的加工方法中，由于必須以齒桿 的長(zhǎng)邊方向的中心為笫1次加工基準(zhǔn)對(duì)空心齒桿的一端側(cè)部位進(jìn)行切 削，因此需要花費(fèi)成本。另一方面，使用于汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的實(shí)心齒桿，在中間部具有與 小齒輪嚙合的齒部，并且在其端部形成有供與球接頭連接的螺紋部。實(shí)心齒桿例如由S45C等調(diào)質(zhì)材料構(gòu)成的空心材料形成。S45C材 料硬度為Hv240~285，對(duì)于位于中間部的軸部，通過在經(jīng)切削加工而 形成齒部后，進(jìn)行熱處理，硬度可達(dá)到Hv600以上。相反地，為了對(duì)位 于端部的螺紋部進(jìn)行加工，而維持材料的硬度。圖29是表示近年來代替實(shí)心齒桿而開發(fā)出來的空心齒桿的一例的 圖。空心齒條200具有空心的軸部201，且在該軸部201的中間部形成 有與小齒輪(未圖示)嚙合的齒部202,并在其端部203上設(shè)置有供與 球接頭連接的內(nèi)周螺紋204。另外，圖29中210表示的是用于將球接頭 211經(jīng)外周螺紋212連接于端部203的接套。另外， 一般地，已知有將空心齒桿高頻加熱的技術(shù)以及部分地改變 熱處理?xiàng)l件的技術(shù)(例如，參照日本特開昭63-297524號(hào)公報(bào)、日本 特開平6 - 264147號(hào)7>凈艮)。上述的芯棒齒桿存在以下問題。即，有因最近汽車的大型化而使從輪胎輸入到齒桿和小齒輪的負(fù)荷增大的傾向。然而，雖然軸部201可通 過熱處理來提高硬度，但端部203為了要進(jìn)行螺紋加工因而無法提高硬 度。因此，若進(jìn)行從配置于輪胎側(cè)的球接頭210輸入負(fù)荷的強(qiáng)度試驗(yàn)(圖 29中箭頭K)，則端部203或內(nèi)周螺紋的強(qiáng)度不足而造成螺紋松弛，進(jìn) 而如圖30所示會(huì)出現(xiàn)球接頭210脫落的情況。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供可減少對(duì)空心齒桿的端部進(jìn)行縮徑的加工 工時(shí)的空心齒桿的端部縮徑方法及裝置、以及空心齒桿。本發(fā)明的空心齒桿的端部縮徑方法，其是以一端側(cè)部位形成有齒條 的空心桿為加工對(duì)象，把該空心桿的圓筒狀的另一端側(cè)部位的端部變細(xì) 的空心齒桿的端部縮徑方法，并且上述空心桿在位于該齒條兩端的齒條 齒與下述鄰接部位之間形成有凹部，該鄰接部位具有與這些齒條齒的齒 側(cè)面相向的斜狀部、且與上述齒條的兩端連接，利用下述夾具把上述一 端側(cè)部位進(jìn)行夾持，該夾具具備具有與上述齒側(cè)面及上述斜狀部接觸 而與上述凹部嵌合的一對(duì)凸部并對(duì)上述空心桿進(jìn)行定位的第1夾具部 件；以及相對(duì)于該第1夾具部件進(jìn)行閉模、開模的第2夾具部件，之后， 在從上述夾具突出的上述另一端側(cè)部位的外周，把具有比該外周的直徑 小的內(nèi)徑的拉深模，以靠近上述夾具的方式壓入到以上述齒為基準(zhǔn)預(yù)先 設(shè)定的壓入深度的位置，由此把上述另一端側(cè)部位的端部塑性變形而使 i玄端部變細(xì)。另外，本發(fā)明的空心齒桿的端部縮徑裝置，其是以一端側(cè)部位形成 有齒條的空心桿為加工對(duì)象，把該空心桿的圓筒狀的另一端側(cè)部位的端 部變細(xì)的空心齒桿的端部縮徑方法，并且上述空心桿在位于該齒條兩端 的齒條齒與下述鄰接部位之間形成有凹部，該鄰接部位具有與這些齒條 齒的齒側(cè)面相向的斜狀部、且與上述齒的兩端連接，具備夾具，其具 有與上述齒側(cè)面及上述斜狀部接觸而與上述凹部嵌合的一對(duì)凸部并對(duì) 上述空心桿進(jìn)行定位的第1夾具部件；以及相對(duì)于該第1夾具部件進(jìn)行 閉模、開模的第2夾具部件，在這兩夾具部件之間可裝卸地夾持上述一 端側(cè)部位；拉深^=莫，其具有比上述另一端側(cè)部位的端部的外周的直徑小 的內(nèi)徑，并且可拔出地壓于從閉模的上述夾具突出的上述另一端側(cè)部位的端部外周；以及模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使該拉深模往復(fù)移動(dòng)，把上述拉深模 壓于上述空心桿的另一端側(cè)部位的端部外周直到以上述齒為基準(zhǔn)預(yù)先 設(shè)定的插入深度，并且把上述拉深模從該壓入狀態(tài)拔出。另外，本發(fā)明的空心齒桿是在一端側(cè)部位形成有齒，并且成為圓筒 狀的另一端側(cè)部位的端部被縮徑的空心齒桿，連接于上述齒的兩端的鄰 接部位，連接于上述齒條的兩端的鄰接部位，具有與位于上述齒條的兩 端的齒條齒的齒側(cè)面相向的斜狀部，面對(duì)該斜狀部與上述齒側(cè)面之間的 凹部的壓痕形成于上述斜狀部。根據(jù)本發(fā)明的空心齒桿的端部縮徑方法以及裝置，用與齒桿的齒卡 合并對(duì)空心齒桿進(jìn)行定位的夾具來承受使拉深模壓入到空心齒桿另一 端側(cè)部位的壓入負(fù)荷，同時(shí)由于以定位于夾具的空心齒桿的齒條為基準(zhǔn)對(duì)拉深模的插入深度進(jìn)行設(shè)定，因此，可以減少對(duì)空心齒桿的端部進(jìn)行 縮^圣的加工工時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的空心齒桿，可以減少對(duì)其端部進(jìn)行縮徑的加工工時(shí)。本發(fā)明的目的是提供一種維持形成于端部的內(nèi)周螺紋的加工精度 以及防止滯后破裂，同時(shí)增大端部強(qiáng)度的空心齒桿的制造方法以及空心 齒桿。一種空心齒桿的制造方法，其是軸部具有與小齒輪嚙合的齒部，并 且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的螺紋部的空心齒桿的制造 方法，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序；在上述端部進(jìn)行高 頻淬火的端部淬火工序；在上述端部進(jìn)行第1溫度的高頻回火的第1溫 度端部回火工序；螺紋加工工序，該第l溫度回火工序后，在上述端部 的內(nèi)周進(jìn)行用于形成上述螺紋部的螺紋加工；在上述齒部進(jìn)行高頻淬火 的齒部淬火工序；在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬火工序；以及在上 述端部、上述齒部以及上述軸部進(jìn)行比上述第1溫度低的第2溫度的高 頻回火的第2溫度回火工序。一種空心齒桿的制造方法，其是軸部具有與小齒輪嚙合的齒部，并 且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的內(nèi)周螺紋部的空心齒桿的 制造方法，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序；在上述端部外 周面進(jìn)行高頻淬火的端部淬火工序；在上述端部外周面進(jìn)行第l溫度的高頻回火的第l溫度回火工序；螺紋加工工序，該第l溫度回火工序后， 在上述端部的內(nèi)周進(jìn)行用于形成上述螺紋部的螺紋加工；在上述齒部進(jìn) 行高頻淬火的齒部淬火工序；在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬火工 序；以及在上述端部、上述齒部及上述軸部進(jìn)行比上述第l溫度低的第 2溫度的高頻回火的第2溫度回火工序。一種空心齒桿的制造方法，其是軸部具有與小齒輪嚙合的齒部，并 且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的內(nèi)周螺紋部的空心齒桿的 制造方法，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序；在上述端部的 內(nèi)周從開口側(cè)開始進(jìn)行盲孔加工并形成凹部的盲孔加工工序；在上述端 部的內(nèi)周且比上述凹部靠里側(cè)的位置進(jìn)行用于形成上述螺紋部的螺紋 加工的螺紋加工工序；在上述端部的開口端進(jìn)行高頻淬火的端部淬火工 序；在上述端部進(jìn)行第l溫度的高頻回火的第l溫度回火工序；在上述 齒部進(jìn)行高頻淬火的齒部淬火工序；在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬 火工序；以及在上述端部及上述軸部進(jìn)行比上述第1溫度低的第2溫度 的高頻回火的第2溫度回火工序。一種空心齒桿，其具備形成有與小齒輪嚙合的齒部的空心狀軸部； 以及設(shè)置于該軸部的至少一端的內(nèi)周面，且形成有供與球接頭連接的螺 紋部的端部，把上述軸部的硬度形成為比上述端部的硬度高。根據(jù)本發(fā)明，維持了形成于端部的螺紋部的加工精度且防止了滯后 破裂，同時(shí)可以增大端部的強(qiáng)度。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將在接下來的說明中進(jìn)行揭示，并且，這些優(yōu)點(diǎn)可以部 分地在說明中清楚看到，或者在實(shí)踐本發(fā)明的過程中學(xué)習(xí)到。本發(fā)明的優(yōu) 點(diǎn)可以通過接下來部分地指出的手段和裝置而實(shí)現(xiàn)和獲得。


結(jié)合在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的伴隨附圖揭示了本發(fā)明 的實(shí)施方式，這些附圖與前面的大概描述以及后面的詳細(xì)描述一起用于解 釋本發(fā)明的原理。圖l是表示空心齒桿的剖視圖。圖2是在該裝置的夾具開模的狀態(tài)下表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的端部縮徑裝置的一例的剖視圖。圖3是在該裝置的夾具閉模的狀態(tài)下表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的 端部縮徑裝置的一例的剖視圖。圖4是在齒桿的端部實(shí)施縮徑加工的狀態(tài)下表示實(shí)施本發(fā)明的制造 方法的剖視圖。圖5是放大表示圖2中F5部的剖視圖。圖6是放大表示圖2中F6部的剖視圖。圖7是放大表示由實(shí)施本發(fā)明的制造方法的端部縮徑裝置的閉模來 保持的與空心齒桿的齒的一端連接的鄰接部位的剖視圖。圖8是放大表示由實(shí)施本發(fā)明的制造方法的端部縮徑裝置來對(duì)空心 齒桿進(jìn)行縮徑加工的與空心齒桿的齒的另一端連接的鄰接部位的剖視 圖。圖9是表示裝入有本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的空心齒桿的齒輪和小 齒輪的要部的縱向剖視圖。圖IO是表示該空心齒桿要部的縱向剖視圖。圖IIA是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的 縱向剖視圖。圖IIB是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖12A是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的 縱向剖視圖。圖12B是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖13是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部和軸側(cè)端部的螺紋加工工序的 縱向剖視圖。圖14A是表示該空心齒桿的齒部熱處理工序(高頻淬火)的縱向剖 視圖。圖14B是表示該空心齒桿的軸部熱處理工序(高頻淬火)的縱向剖 視圖。圖15是表示該空心齒桿的熱處理工序(高頻回火)的縱向剖視圖。圖16是表示該空心齒桿的硬度的縱向剖視圖。圖17A是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的 縱向剖視圖。圖17B是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖18A是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的 縱向剖視圖。圖18B是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖19是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部和軸側(cè)端部的螺紋加工工序的 縱向剖視圖。圖20A是表示該空心齒桿的齒部的熱處理工序(高頻淬火)的縱向 剖視圖。圖20B是表示該空心齒桿的軸部的熱處理工序(高頻淬火)的縱向 剖視圖。圖21是表示該空心齒桿的熱處理工序(高頻回火)的縱向剖視圖。 圖22是表示該空心齒桿的縱向剖^L圖。圖23是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部和軸側(cè)端部的螺紋加工工序的 縱向剖視圖。圖24A是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的縱向剖視圖。圖24B是表示該空心齒桿的齒側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖25A是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻淬火)的 縱向剖視圖。圖25B是表示該空心齒桿的軸側(cè)端部的熱處理工序(高頻回火)的 縱向剖視圖。圖26A是表示該空心齒桿的齒部的熱處理工序(高頻淬火)的縱向 剖視圖。圖26B是表示該空心齒桿的軸部的熱處理工序(高頻淬火)的縱向 剖視圖。圖27是表示該空心齒桿的熱處理工序(高頻回火)的縱向剖視圖。圖28是表示該空心齒桿的硬度的縱向剖視圖。圖29是表示以往的空心齒桿與球接頭的側(cè)視圖。圖30是表示以往的空心齒桿與球接頭的問題點(diǎn)的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
圖1~圖8是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的圖。圖l中符號(hào)l表示 的是作為汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的空心轉(zhuǎn)向齒軸而被使用的空心齒桿(以下 筒稱齒桿)。該齒桿1在中心軸線延長(zhǎng)方向(以下稱軸向)的兩端分別 開口?？拷X桿1的一端開口的部位的外表面上形成有齒條2。該齒條2 是將多個(gè)齒條齒沿齒桿l的軸向排列而做成的。齒條2形成于加工壁部 的外表面，該加工壁部是以通過壓力加工而使齒桿1的材料亦即靠近鋼 管的一端開口的管壁的一部分成為平坦面的方式向鋼管的內(nèi)側(cè)方向按 壓設(shè)置而成的。該齒條2是通過如下過程而形成的，即，在未圖示的第 1模具和具有與齒條2相當(dāng)?shù)凝X模的第2模具之間對(duì)具有加工壁部的鋼管的一端部進(jìn)行夾持的狀態(tài)下，通過順次壓入該鋼管內(nèi)的大小不同的多個(gè)芯棒，來使加工壁部的壁以從鋼管的內(nèi)側(cè)向第2模具的齒模推入的方 式塑性流動(dòng)，進(jìn)而形成的。在齒桿l的軸向上，設(shè)置有齒條2的部位以外的部位為圓筒形，而 形成有齒條2的部位雖然是筒形但不是圓筒形。在本說明書中，齒桿l 的軸向上具有齒條2的側(cè)的一端側(cè)部位稱為齒側(cè)部位3，另一端側(cè)部位 稱為軸側(cè)部位4。齒側(cè)部位3的端部3a的內(nèi)周面上i殳置有內(nèi)螺紋5。軸側(cè)部位4比齒 側(cè)部位3長(zhǎng)。軸側(cè)部位4的端部4a被縮徑，并在其內(nèi)周面上設(shè)置有內(nèi) 螺紋6。內(nèi)螺紋5、 6各自上檸入安裝有球接頭的一端部，該球接頭是用 來將齒桿1連接到未圖示的汽車的車輪上的。軸側(cè)部位4的端部4a通 過后述的縮徑縮徑加工來形成希望的直徑尺寸，以可以形成適合安裝于 其上的球接頭的內(nèi)螺紋6。接著，對(duì)為了獲得上述齒桿1而使用的加工對(duì)象亦即空心桿1A進(jìn) 行說明。如圖2~圖4所示，在空心齒桿1A上，并未對(duì)其端部3a、 4a 進(jìn)行螺紋加工以及并未對(duì)端部4a進(jìn)行縮徑加工，但該空心齒桿1A的齒 側(cè)部位3上利用已述的方法形成有齒條2。如圖6等所示，位于空心桿1A的齒條2的一端的齒條齒2a和與其 連接的鄰接部位11之間形成有凹部12。把鄰接部位11形成為上述端部 3a的一部分。該鄰接部位11具有與齒條2a的齒側(cè)面2as相向的斜狀部 lla。斜狀部lla經(jīng)由平坦面lib及圃弧面lie與齒條2a的根部連接。平 坦面lib與齒條2a的根部連接，圓弧面llc與平坦面llb和斜狀部lla 連接。優(yōu)選地，由與平坦面lib垂直的直線A與斜狀部lla所夾的角度 6為25°以上。優(yōu)選地，圓弧面llc的半徑R為0.5mm以上。同樣地，如圖5等所示，位于空心桿1A的齒條2的另一端的齒條 齒2b和與其連接的鄰接部位14之間形成有凹部15。把鄰接部位14形 成為上述端部4的一部分。該鄰接部位14具有與齒條2b的齒側(cè)面2bs 相向的斜狀部14a。斜狀部14a經(jīng)由平坦面14b及圃孤面14c與齒條2b的根部連接。 平坦面14b與齒條2b的根部連接，圃弧面14c與平坦面14b和斜狀部 14a連接。優(yōu)選地，由與平坦面14b垂直的直線A與斜狀部14a所夾的 角度e為25。以上。優(yōu)選地，圃弧面14c的半徑R為0.5mm以上。對(duì)空心桿1A的端部4a進(jìn)行縮徑加工的空心齒桿的端部縮徑裝置 20，如圖2~圖4所示具備夾具21、拉深模31以及模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35。夾具21具備作為第1夾具部件的例如卡盤下模22、以及作為第2 夾具部件的例如卡盤上模28,同時(shí)還具備未圖示的閉模機(jī)構(gòu)。卡盤的下模22被固定且形成為將定位部件24可裝卸地安裝于下模 基座23。下模基座23在其上表面上設(shè)置有定位槽22a。定位部件24被 安裝在定位槽22的長(zhǎng)邊方向的中間部。定位部件24在其長(zhǎng)邊方向兩端部上一體形成有凸部25。這一對(duì)凸 部25被以與形成于空心桿1A的一對(duì)凹部15的相互間隔相等的間隔的 方式設(shè)置，并在定位槽22a內(nèi)向上突出。隨著空心桿1A被定位于定位 槽22a，這些凸部25嵌入于空心桿1A的齒條2的長(zhǎng)邊方向的兩側(cè)位置 所形成的凹部12、 15中，進(jìn)而將空心桿1A定位于夾具21。如圖5以及圖6所示，各凸部5具有第l側(cè)面25a，其并未與位 于齒條2端的齒條2a的齒側(cè)面2as或齒條2b的齒側(cè)面2bs相接；與斜 狀部lla或斜狀部14a相接的第2側(cè)面25b;以及跨越該兩側(cè)面之間的 平坦的前端面25c。第1側(cè)面25a未與齒側(cè)面2as或2bs相接，因此可 以4吏齒條2a、 2b不因凸部25而變形。定位部件24的一對(duì)凸部25間的部位，形成為與該凸部25相對(duì)凹 下的避讓部26。把該避讓部26c設(shè)置為以使在空心桿1A被夾持并被 保持于夾具21的狀態(tài)下，除了凸部25以外，齒條2不會(huì)與定位部件24 相碰?？ūP上模28通過閉模機(jī)構(gòu)從上方相對(duì)于卡盤下模22進(jìn)行閉模及開 模。該卡盤上模28在其下表面上設(shè)置有定位槽28a。如圖3及圖4所示， 在夾具21閉模的狀態(tài)下，把定位槽22a、 28a相互對(duì)準(zhǔn)并從上下來對(duì)空 心桿1A進(jìn)行夾持。這時(shí)，形成有齒條2的空心桿1A的齒側(cè)部位3被夾具21夾持，軸側(cè)部位4的大部分從夾具21的側(cè)面21a水平地突出?？s口膜31被配置為與空心桿1A從夾具21突出的側(cè)面21a相向。 拉深模31具備模座32，其具有水平方向延伸的帶階梯的貫通孔32a; 以及圓筒狀模33，其被定位于貫通孔32a的階梯部32b并固定于模座 32內(nèi)。如圖3所示，模33的內(nèi)徑B比空心桿1A的軸側(cè)部位4的端部 4a的外周直徑C小。另外，對(duì)于模33的入口而言，在入口周向連續(xù)具 有導(dǎo)入面33a，該導(dǎo)入面用來將端部4a順滑地向外周壓入。拉深模31通過模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35在接近、離開夾具21的側(cè)面21a的 方向移動(dòng)。模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35的驅(qū)動(dòng)源，可以使用伺服馬達(dá)，但在本實(shí)施 方式中使用油缸。另外，在使用伺服馬達(dá)的情況下，可以容易地控制拉 深模31。因此，可以很容易地應(yīng)對(duì)根據(jù)空心桿1A的長(zhǎng)度不同而在端 部4a上實(shí)施縮徑的長(zhǎng)度，換言之，拉深模31相對(duì)于端部4a的插入深 度M的變化。接著，對(duì)利用上述端部縮徑裝置20來把空心桿1A的端部4a進(jìn)行 縮徑的順序進(jìn)行如下說明。夾具21開模的狀態(tài)表示于圖2等。在該狀態(tài)下，卡盤上模28與卡 盤下模22的上方分離而配置。同時(shí)，把拉深模31配置為向夾具21 的側(cè)向后退并留有可將空心桿lA從夾具21的側(cè)面21a側(cè)插入取出到夾 具21內(nèi)的空間。在該狀態(tài)下，利用未圖示的工件操作機(jī)構(gòu)將空心桿1A的齒側(cè)部位3 定位于夾具21。這時(shí)，空心桿1A在其齒條2處于向下的狀態(tài)下，被搬 入到卡盤上模28與卡盤下模22之間，然后下降以使齒側(cè)部位3的下部 收納并支承于卡盤下模22的定位槽22a。同時(shí)，定位部件24的一對(duì)凸 部25，分別嵌入于在齒條2的長(zhǎng)邊方向兩端上設(shè)置的一對(duì)凹部12、 15。由此，空心桿1A被暫時(shí)相對(duì)卡盤下模22定位。在該狀態(tài)下，空心 桿lA的軸側(cè)部位4的大部分從夾具21的側(cè)面21a突出。另外，伴隨該 定位，空心桿lA的齒側(cè)部位3的端部3a的端面被配置為例如與夾具 21的另一側(cè)21b為同一個(gè)面，但齒側(cè)部位3可以從該另一側(cè)面21b突接著，關(guān)閉夾具21，將齒側(cè)部位3的上部收納到卡盤上模28的定 位槽28a，并利用卡盤上模28與卡盤下模22從上下方向夾持齒側(cè)部位 3。把夾具21被關(guān)閉的狀態(tài)表示于圖3。隨著閉模， 一對(duì)凸部25分別深 深地插入與其嵌合的一對(duì)凹部12、 15。由此，凸部25的笫2側(cè)面25b 與凹部12、 15的斜狀部lla、 14a壓接，因此加強(qiáng)了上述定位。隨著該閉模，利用圖7代表所示，在斜狀部14a (lla)上形成有與 第2側(cè)面25b相對(duì)應(yīng)的壓接痕跡，也就是凹下的壓痕P1。另外，凸部 25的前端面25c并未到達(dá)凹部12、 15的平坦面llb、 14b。因此，隨著 壓痕P1的形成斜狀部14a (lla)的壁的一部分形成塑性流動(dòng)，由此在 壓痕Pl與平坦面14b (lib )之間形成階梯狀部Ql。之后，使模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35動(dòng)作，并使拉深模31向靠近夾具21的側(cè) 面21a的方向移動(dòng)。由此，拉深模31的模33壓入到從空心桿1A的夾 具21突出的軸側(cè)部位4的端部4a的外周，因而把該端部4a縮緊。在 該縮緊加工時(shí)，拉深模31作用到空心桿1A的推入負(fù)荷可由夾具21的 凸部25承受。如上所述，在進(jìn)行縮徑加工的端部縮徑裝置20中，夾具21的各部 分的尺寸已知，因此如已述那樣定位到該夾具21的空心桿1A的齒條2 的長(zhǎng)邊方向的中心位置也已知。因此，將從該中心到縮徑的端部4a的 長(zhǎng)度L設(shè)為規(guī)定的值后，可以將夾具21或保持于該夾具21上的空心桿 1A的齒條2作為加工基準(zhǔn)。由此，可以通過模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35的伺服馬達(dá) 來達(dá)到拉深模31相對(duì)軸側(cè)部位4的端部4a的插入深度M。最后，通過模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)35使拉深模31向遠(yuǎn)離夾具21的方向移動(dòng)， 并將拉深模31從軸側(cè)部位4的端部4a拔出。接著，打開模具21，利用 上述工件搬送機(jī)構(gòu)將空心桿1A取出，進(jìn)而進(jìn)入下一個(gè)縮徑加工。在按以上順序?qū)嵭械目s徑加工中，對(duì)空心桿1A進(jìn)行定位，并且不 是通過將空心桿1A的端部3a端面與支承部件相接，來用該支承部件來 承受作用到空心桿1A的推入負(fù)荷。利用夾具21的凸部25來承受該負(fù) 荷。與此同時(shí)，作為用于將拉深模31插入到適當(dāng)?shù)牟迦肷疃萂的加工 基準(zhǔn)，并不是采用空心桿lA的端部3a的端面，而是采用夾具21或被 該夾具21夾持并保持的空心桿1A的齒條2。因此，與以空心桿1A的端部3a的端面為加工基準(zhǔn)的情況不同，可省略切削該端面的工序。與 此同時(shí)，可以降低加工成本。另外，在已述的縮徑加工中，在施加有推壓負(fù)荷一側(cè)的鄰接部位14 與凸部25相接，且把斜狀部14a緊緊按壓到該凸部25上。因此，如圖 8所示，與凸部25的第2側(cè)面25b相對(duì)應(yīng)的斜狀部14a的壓痕進(jìn)一步 加深。隨著該較深壓痕P2的形成，斜狀部14a的壁的一部分向平坦面 14b塑性流動(dòng)。由此，在壓痕P2與平坦面14b (lib)之間形成階梯狀 部Q2。另外，按以上的順序?qū)嵤┛s徑加工的空心桿1A的鄰接部位14，如 已述那樣地，斜狀部14a的角度9在25°以上且圓弧面14c的半徑R 為0.5mm以上。由此，鄰接部位14的斜狀部14a周圍的應(yīng)力集中得到 抑制，因而不論在斜狀部14a上是否形成壓痕P2,都可以足夠維持空 心桿1A的強(qiáng)度。另外，本發(fā)明并不被上述一次實(shí)施方式所限制，例如，也可以適用 于在作為齒桿1的空心桿1A的齒側(cè)部位3的端部3a上也需要進(jìn)行縮徑 加工的情況。這時(shí)，要準(zhǔn)備一種可以以端部3a從夾具21的另一側(cè)面21b 突出的方式對(duì)空心桿1A進(jìn)行保持的夾具21。并且，在將空心桿1A保 持于該夾具21的基礎(chǔ)上，將拉深模壓入從夾具21突出的端部3a的外 周即可。由此，可在端部3a進(jìn)行縮徑加工。另外，在本發(fā)明中，針對(duì)于齒桿1亦即空心桿的端部的縮徑加工， 不只是為了在其端部形成所希望的直徑的內(nèi)螺紋，也是為了在齒桿的使 用狀況下能夠避開與配置于其周圍的各種部件的干涉。圖9是表示裝入有本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的空心桿110的齒和 小齒輪的重要部分的縱向剖視圖?？招臈U110具有管狀的軸部111,該 軸部111的中間部上形成有與小齒輪130嚙合的齒部112,同時(shí)，位于 兩端的齒側(cè)端部113、軸側(cè)端部114的內(nèi)周面上設(shè)置有供連接球接頭的 螺紋115。空心齒桿110例如可以采用SMn433等材料，初始石更度為 Hvl55~200。另一方面，齒側(cè)端部113上經(jīng)由接套121安裝有球接頭120。該接 套121上設(shè)有與螺紋115螺合的外周螺紋122。另外，接套121是對(duì)球接頭120進(jìn)行擺動(dòng)自如地支承的構(gòu)造，且配置有樹脂片123。另外，圖 9中140表示的是外殼，150表示的是蛇紋式護(hù)套。上述的空心齒桿IIO如下那樣形成。即，通過冷軋轉(zhuǎn)印鍛造在軸部 111上形成齒部112。具體而言，通過利用冷軋鍛造模型對(duì)管材進(jìn)行加 壓來與一次成形齒形同時(shí)平坦地形成上表面，在下一個(gè)工序中將芯棒壓 入管材的空洞。把芯棒形成為桿狀，并且管材的平坦部側(cè)具有斜狀突起 部，突起部在內(nèi)周側(cè)部位與管材的平坦部卡合，由此平坦部的壁向成形 膜的齒列以塑性變形的方式產(chǎn)生流動(dòng)進(jìn)而被拉出，在管材的外周平坦部 上以復(fù)制的方式形成了與成形模的齒列相對(duì)應(yīng)的形狀的直線方向的齒 部12。接著，提高空心齒桿110的硬度以及進(jìn)行在齒側(cè)端部113、軸側(cè)端 部114形成螺紋。在提高硬度以及形成螺紋方面具有例如以下的三種處 理方法。第l種處理方法如以下那樣進(jìn)行。即，如圖IIA以及圖IIB所示， 形成有齒部112的齒側(cè)端部113進(jìn)行例如IOOO"C的高頻淬火，4吏硬度達(dá) 到Hv620 (端部淬火工序)。接著，齒側(cè)端部113進(jìn)行6001:(第1溫度) 的高頻回火(第l溫度回火工序)，^f吏硬度達(dá)到例如Hv250 450。同樣 地，如圖12A以及圖12B所示，軸側(cè)端部114進(jìn)行高頻淬火、高頻回 火，4吏硬度達(dá)到Hv250 ~ 450。接著，如圖13所示，齒側(cè)端部113和軸側(cè)端部114的內(nèi)周進(jìn)行用于 形成螺紋115的螺紋加工(螺紋加工工序)。接著，如圖14A所示，齒部112進(jìn)行例如1000"C的高頻泮火，把硬 度上升到Hv620，同樣地，如圖14B所示，軸側(cè)端部14側(cè)的軸部111 進(jìn)行高頻淬火，把硬度上升到Hv620 (軸部淬火工序)。接著，如圖15 所示，在200匸(第2溫度)下對(duì)空心齒桿110進(jìn)行高頻回火(第2溫 度回火工序)。由此，在第l處理方法中，處于圖16所示的硬度狀態(tài)。即，軸部 llla、 lllb的硬度為Hv450 ~ 650,齒側(cè)端部113的硬度為Hv250 ~ 450。 因此，提高齒側(cè)端部113對(duì)于外力的強(qiáng)度，同時(shí)可以維持螺紋115的加 工精度以及防止滯后破裂。第2處理方法如下所示進(jìn)行。即，如圖17A以及圖17B所示，形成 有齒部112的齒側(cè)端部113的外周面113a的深度tl的位置(0.5 ~ lmm 左右)進(jìn)行例如1000n的高頻淬火，把硬度上升到Hv620 (端部淬火工 序)。接著，齒側(cè)端部113的外周面113a進(jìn)行600C (第l溫度)的高 頻回火(第1溫度回火工序)，把硬度設(shè)為例如Hv250 450。同樣地， 如圖18A以及圖18B所示，軸側(cè)端部114的外周面114a進(jìn)行高頻淬火、 高頻回火，把硬度設(shè)為Hv250 ~ 450 。接著，如圖19所示，在齒側(cè)端部113和軸側(cè)端部114的內(nèi)周進(jìn)行用 于形成螺紋115的螺紋加工(螺紋加工工序)。接著，如圖20A所示，齒部112進(jìn)行例如1000"C的高頻淬火，把硬 度上升到Hv620,同樣地，如圖20B所示，軸側(cè)端部114側(cè)的軸部111 進(jìn)行高頻淬火，把硬度上升到Hv620 (軸部淬火工序)。接著，如圖21 所示，空心齒桿10的整體進(jìn)行200〔(第2溫度)的高頻回火(第2 溫度回火)。由此，在第2處理方法中，處于與圖16所示的狀態(tài)相同的硬度狀 態(tài)。即，圖22所示的空心齒桿110的軸部111的石更度為Hv450 ~ 650， 齒側(cè)端部113的硬度為Hv250~450。因此，提高齒側(cè)端部113對(duì)于外 力的強(qiáng)度，同時(shí)可以維持螺紋115的加工精度以及防止滯后破裂。第3處理方法如下所示進(jìn)行。即，齒側(cè)端部113以及軸側(cè)端部114 的內(nèi)周從開口側(cè)進(jìn)行盲孔加工，形成深度為5mm左右的凹部116 (盲 孔加工)。接著，齒側(cè)端部113的內(nèi)周進(jìn)行用于向凹部116的里側(cè)形成 螺紋115的螺紋加工(螺紋加工工序)。接著，如圖24A以及圖24B所 示，從形成有齒部112的齒側(cè)端部113的開口端113b開始深度t2(5mm 以內(nèi))的位置進(jìn)行例如IOOO"C的高頻淬火，把硬度上升到Hv620 (端部 淬火工序)。接著，齒側(cè)端部113的開口端113b進(jìn)行600X:(第l溫度) 的高頻回火(第l溫度回火工序)，把硬度設(shè)為例如Hv250 450。同樣 如圖25A以及圖25B所示，軸側(cè)端部114的開口端114b進(jìn)行高頻淬火、 高頻回火，把硬度設(shè)為Hv250~450。在該熱處理工序中，i殳有凹部116， 因此熱量不會(huì)傳遞到螺紋115，因而維持了加工精度。接著，如圖26A所示，齒部112進(jìn)行例如1000"C的高頻淬火，把硬度上升到Hv620，同樣地如圖26B所示，軸側(cè)端部114側(cè)的軸部111進(jìn) 行高頻淬火，把硬度上升到Hv620 (軸部淬火工序)。接著，如圖27所 示，空心齒桿110整體進(jìn)行200"C (第2溫度)的高溫回火(第2溫度 回火工序)。由此，在第3處理方法中，是處于圖28所示的硬度狀態(tài)。即，軸 側(cè)端部114側(cè)的軸部111以及齒部112的硬度為Hv450~650,齒側(cè)端 部113的開口端113b的硬度為Hv250~ 450。因此，提高相對(duì)于齒側(cè)端 部113的外力的強(qiáng)度，同時(shí)可以維持螺紋115的加工精度以及防止滯后 破裂。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的空心齒桿的制造方法，可 以一邊維持形成于齒側(cè)端部113以及軸側(cè)端部114的螺紋115的加工精 度并防止滯后破裂， 一邊增大齒側(cè)端部113的強(qiáng)度。本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。例如，空心齒桿110的材料并不一 定為SMn433也可以使用其他材料。另外，熱處理?xiàng)l件(淬火溫度、回 火溫度)是為了得到希望的硬度而被設(shè)定的，且根據(jù)材質(zhì)、形狀等來設(shè) 定，因此并不只是限于本實(shí)施例的溫度。另外，只要在不脫離本發(fā)明的 發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地對(duì)本發(fā)明追加特點(diǎn)和進(jìn)行修改。因此本 發(fā)明具有更廣泛的范圍，而不僅局限于在此提出和敘述的具體實(shí)施方 式。相應(yīng)地，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造性的精神或范圍內(nèi)所作的各種變換 都落入本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種空心齒桿的端部縮徑方法，其是以一端側(cè)部位形成有齒條的空心桿為加工對(duì)象，把該空心桿的圓筒狀的另一端側(cè)部位的端部變細(xì)的空心齒桿的端部縮徑方法，并且上述空心桿在位于該齒條兩端的齒條齒與下述鄰接部位之間形成有凹部，該鄰接部位具有與這些齒條齒的齒側(cè)面相向的斜狀部、且與上述齒條的兩端連接，其特征在于，利用下述夾具把上述一端側(cè)部位進(jìn)行夾持，該夾具具備具有與上述齒側(cè)面及上述斜狀部接觸而與上述凹部嵌合的一對(duì)凸部并對(duì)上述空心桿進(jìn)行定位的第1夾具部件；以及相對(duì)于該第1夾具部件進(jìn)行閉模、開模的第2夾具部件，之后，在從上述夾具突出的上述另一端側(cè)部位的外周，把具有比該外周的直徑小的內(nèi)徑的拉深模，以靠近上述夾具的方式壓入到以上述齒為基準(zhǔn)預(yù)先設(shè)定的壓入深度的位置，由此把上述另一端側(cè)部位的端部塑性變形而使該端部變細(xì)。
2. —種空心齒桿的端部縮徑裝置，其是以一端側(cè)部位形成有齒條 的空心桿為加工對(duì)象，把該空心桿的圓筒狀的另一端側(cè)部位的端部變細(xì) 的空心齒桿的端部縮徑方法，并且上述空心桿在位于該齒條兩端的齒條 齒與下述鄰接部位之間形成有凹部，該鄰接部位具有與這些齒條齒的齒 側(cè)面相向的斜狀部、且與上述齒的兩端連接，其特征在于，具備夾具，其具有與上述齒側(cè)面及上述斜狀部接觸而與上述凹部嵌合的一對(duì)凸部并對(duì)上述空心桿進(jìn)行定位的第1夾具部件；以及相對(duì)于該第1 夾具部件進(jìn)行閉模、開模的第2夾具部件，在這兩夾具部件之間可裝卸 地夾持上述一端側(cè)部位；拉深模，其具有比上述另一端側(cè)部位的端部的外周的直徑小的內(nèi) 徑，并且可拔出地壓至從閉模的上述夾具突出的上述另一端側(cè)部位的端 部外周；以及模驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使該拉深模往復(fù)移動(dòng)，把上述拉深模壓至上述空心 桿的另 一端側(cè)部位的端部外周直到以上述齒為基準(zhǔn)預(yù)先設(shè)定的插入深 度，并且把上述拉深模從該壓入狀態(tài)拔出。
3. —種空心齒桿，其是在一端側(cè)部位形成有齒條，并且圓筒狀的 另一端側(cè)部位的端部被縮徑的空心齒桿，其特征在于，連接于上述齒條的兩端的鄰接部位，具有與位于上述齒條的兩端的 齒條齒的齒側(cè)面相向的斜狀部，面對(duì)該斜狀部與上述齒側(cè)面之間的凹部的壓痕形成于上述斜狀部。
4. 一種空心齒桿的制造方法，其是在軸部具有與小齒輪嚙合的齒 部，并且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的螺紋部的空心齒桿的制造方法，其特征在于，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序；在上述端部進(jìn)行高頻淬火的端部淬火工序；在上述端部進(jìn)行第1溫度的高頻回火的第1溫度端部回火工序；螺紋加工工序，該第l溫度回火工序后，在上述端部的內(nèi)周進(jìn)行用 于形成上述螺紋部的螺紋加工；在上述齒部進(jìn)行高頻淬火的齒部淬火工序；在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬火工序；以及在上述端部、上述齒部以及上述軸部進(jìn)行比上述第l溫度低的第2 溫度的高頻回火的第2溫度回火工序。
5. —種空心齒桿的制造方法，其是在軸部具有與小齒輪嚙合的齒 部，并且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的內(nèi)周螺紋部的空心齒 桿的制造方法，其特征在于，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序； 在上述端部外周面進(jìn)行高頻淬火的端部淬火工序； 在上述端部外周面進(jìn)行第1溫度的高頻回火的第1溫度回火工序； 螺紋加工工序，該第l溫度回火工序后，在上述端部的內(nèi)周進(jìn)行用于形成上述螺紋部的螺紋加工；在上述齒部進(jìn)行高頻淬火的齒部淬火工序；在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬火工序；以及在上述端部、上述齒部以及上述軸部進(jìn)行比上述第l溫度〗氐的第2溫度的高頻回火的第2溫度回火工序。
6. —種空心齒桿的制造方法，其是在軸部具有與小齒輪嚙合的齒 部，并且其端部的內(nèi)周面形成有供與球接頭連接的內(nèi)周螺紋部的空心齒 桿的制造方法，其特征在于，具備在上述軸部形成齒部的齒部形成工序；在上述端部的內(nèi)周從開口側(cè)開始進(jìn)行盲孔加工并形成凹部的盲孔 加工工序；在上述端部的內(nèi)周，且比上述凹部靠里側(cè)的位置進(jìn)行用于形成上述 螺紋部的螺紋加工的螺紋加工工序；在上述端部的開口端進(jìn)行高頻淬火的端部淬火工序； 在上述齒部進(jìn)行高頻淬火的齒部淬火工序； 在上述端部進(jìn)行第1溫度的高頻回火的第1溫度回火工序； 在上述軸部進(jìn)行高頻淬火的軸部淬火工序；以及 在上述端部、上述齒部、以及上述軸部進(jìn)行比上述第1溫度低的第 2溫度的高頻回火的第2溫度回火工序。
7. —種空心齒桿，其特征在于，具備 形成有與小齒輪嚙合的齒部的空心狀軸部；以及 設(shè)置于該軸部的至少一端的內(nèi)周面，且形成有供與球接頭連接的螺紋部的端部，把上述軸部的硬度形成為比上述端部的硬度高。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心齒桿，其特征在于，上述軸部及上 述端部是使用權(quán)利要求4的空心齒桿的制造方法而形成的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心齒桿，其特征在于，上述軸部及上 述端部是使用權(quán)利要求5的空心齒桿的制造方法而形成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空心齒桿，其特征在于，上述軸部及上 述端部是使用權(quán)利要求6的空心齒桿的制造方法而形成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)在一端側(cè)部位形成有齒桿的空心桿的成圓筒狀的另一端側(cè)部位的端部進(jìn)行縮徑的方法，其將以下的桿作為加工對(duì)象。在桿上，具有位于該齒條兩端的齒以及與這些齒的齒側(cè)面相向的斜狀部，并在與齒條的兩端連接的鄰接部位之間形成有凹部。首先，利用具備有具有與齒側(cè)面及斜狀部接觸并與凹部嵌合的一對(duì)凸部且對(duì)桿進(jìn)行定位的夾具部件；以及相對(duì)于該部件進(jìn)行閉模、開模的夾具部件的夾具來對(duì)一端側(cè)部位進(jìn)行夾持。之后，在從夾具突出的另一端側(cè)部位的端部外周，使具有比該外周的直徑小的內(nèi)徑的拉深模向夾具壓入并壓入到以齒條為基準(zhǔn)預(yù)先設(shè)定的壓入深度的位置來對(duì)端部縮徑。
文檔編號(hào)B21D41/04GK101269394SQ20081008518
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者山本剛, 山脅崇, 村田哲之, 清澤裕, 鈴木亮介 申請(qǐng)人:高周波熱練株式會(huì)社