CN103507851A - 齿条和齿条齿成形模具 - Google Patents

齿条和齿条齿成形模具 Download PDF

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Abstract

一种齿条包括：轴部、设置于轴部上的齿条齿部、以及假齿部。齿条齿部包括：多个在轴部的轴向上并排设置的齿条齿，每个齿条齿都包括：相对于轴向倾斜布置的接触面，以与小齿轮接触。假齿部包括：至少一个假齿，该假齿在轴向上设置于齿条齿部的至少一侧上，使得假齿平行并且邻接于齿条齿布置。假齿被设计成使得所述假齿的整体高度小于每个所述齿条齿的整体高度。

Description

齿条和齿条齿成形模具
技术领域
本发明涉及一种用于齿条与小齿轮传动装置的齿条，该齿条与小齿轮传动装置转而用于机动车的动力转向系统中，并且更具体地说，本发明涉及一种利用小齿轮实现改善转向力传递效率的技术。此外，本发明还涉及一种用于形成齿条的齿条齿成形模具，并且更具体地说，本发明涉及一种用于形成改善与小齿轮的转向力传递效率的齿条的齿条齿成形模具。
背景技术
用于使车辆转向的转向系统包括：在转向轴的一侧上的小齿轮以及在连接左前和右前车轮的横拉杆一侧上形成齿条齿的齿条。然后，从方向盘传递的旋转转向力利用转向齿轮箱转换为水平侧向力，并且然后借助于小齿轮和齿条齿，将水平侧向力传递到车轮，从而将围绕主销的旋转力施加到车轮（请参见例如JP-2007-253190A）。
在齿条上，从小齿轮与齿条齿的接触面传递从方向盘传递的转向力。因此，接触面越大，能够传递转向力的效率越高。
此外，作为生产空心齿条的方法，已知一种从其内侧滚压和锻造筒状金属件的方法。在该方法中，芯棒压配在筒状金属件的内部，以使金属材料流入到模具的凹部内，从而形成齿条齿（请参见例如JP2008-264874A）。
上面描述的齿条具有下面的问题。即，作为形成齿条的方法，已知一种压锻管件410的方法，如图8所示。利用模具K1和K2将管件410固定于适当位置。事先利用分离模具将管件410的中心部平压到中心凹部内，并且使齿成形模具430与该中心凹部405进行紧靠。在该方法中，在其上表面侧具有锥状突起T1的芯棒T压配到管件410内。利用芯棒T上的突起T1造成中心凹部405的材料凸入到齿成形模具430的凹部内。此后，利用具有稍大突起T1的芯棒来替换芯棒T，并且然后将替换芯棒压配到管件410内。通过重复该过程，中心凹部405的材料逐步地凸出，从而形成齿条齿。
如图9和10所示，当形成具有齿条齿的齿条411、该齿条齿在其轴向上在管件410的中心凹部405的整个区域上形成时，在位于齿条齿部LB1的轴向端部附近的部分处形成比在中心部处的齿条齿小的齿条齿。例如，对于齿条齿H1、H2，当辊压和锻造管件410时，在范围L1、L2内的材料凸入到齿成形模具430的凹部内，从而形成齿条齿H1、H2。从范围L1、L2供给的材料不够填充齿成形模具430的凹部，并且因此，形成比其他齿条齿小的齿条齿H1、H2。以这种方式形成的齿条齿H1、H2不具有所需的强度和耐久性以及与小齿轮的转向力传递效率。由于上述原因，形成比其他齿条齿小的、靠近轴端部放置的齿条齿。因为该原因，在靠近齿条齿部的轴端部的部分处，齿条齿的强度和耐久性以及与小齿轮的转向力传递效率都不足。
与此对比，如图11和12所示，当形成具有靠近管件410的中心凹部405的端部的平坦部F1的齿条412时，即使在齿条齿部LB的端部处，也能够从平坦部F1足够地供给用于形成齿条齿H3的材料。因为该原因，在齿条齿部LB2的整个区域之上能够形成具有足够强度和耐久性以及具有与小齿轮足够转向力传递效率的齿条齿H3。另一方面，因为将平坦部F1的材料供给到齿条齿部LB2，降低平坦部F1的厚度。这样降低的平坦部F1厚度以至于其强度和耐久性降低，并且因此，齿条本身的强度和耐久性变得不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种齿条以及一种用于形成这种齿条的齿条齿成形模具，该齿条即使靠近齿条齿部的端部仍具有足够强度和耐久性并且具有与小齿轮足够的转向力传递效率。
根据本发明的一个方面，提供一种齿条。该齿条构造为与小齿轮啮合。所述齿条包括：轴部，设置于所述轴部上的齿条齿部，以及假齿部。所述齿条齿部包括：多个齿条齿，该齿条齿构造为与所述小齿轮啮合。所述齿条齿在所述轴部的轴向上并排设置。每个所述齿条齿都包括：接触面，该接触面相对于轴向倾斜布置，以接触所述小齿轮。所述假齿部包括至少一个假齿，该假齿在所述轴向上设置于所述齿条齿部的至少一侧上，使得所述假齿平行并且邻接于所述齿条齿布置。假齿被设计成使得所述假齿的整体高度小于每个所述齿条齿的整体高度。
根据本发明，提供一种齿成形模具。根据本发明，提供了一种齿成形模具。齿成形模具构造为使要与小齿轮啮合的齿条的齿条齿成形。齿成形模具包括：固定部，该固定部构造为待固定至外部夹紧壳体；齿条齿转写部，该齿条齿转写部设置于所述固定部上；以及至少一个假齿转写部。所述齿条齿转写部包括：多个齿条齿转写部，该多个齿条齿转写部并排设置成一行。每个所述齿条齿转写部都构造为转写每个齿条齿的轮廓，并且每个所述齿条齿转写部都包括：接触面转写部，该接触面转写部相对于并排设置所述齿条齿转写部的所述一行的方向倾斜布置，并且构造为转写要与所述小齿轮产生接触的所述齿条齿的接触面的轮廓。所述假齿转写部构造为转写假齿的轮廓，并且在所述一行的方向上设置于所述齿条齿转写部的至少一侧上，使得所述假齿转写部平行于并且邻接于所述齿条齿转写部布置。所述假齿转写部的整体深度比每个所述齿条齿转写部的整体深度浅。
附图说明
图1是示出并入了根据本发明实施例的齿条的转向系统的透视图；
图2是齿条的一部分的平面图；
图3是齿条的一部分的透视图；
图4是用于形成齿条的齿成形模具的一部分的透视图；
图5是示出形成齿条的过程的第一步骤的局部剖开侧视图；
图6是示出形成齿条的过程的第二步骤的局部剖开侧视图；
图7是示出形成齿条的过程的第三步骤的局部剖开侧视图；
图8是普通齿条生产系统的局部剖开侧视图；
图9是普通齿条的主要部分的例子的平面图；
图10是普通齿条的一部分的截面图；
图11是普通齿条的主要部分的另一个例子的平面图；以及
图12是普通齿条的一部分的截面图。
具体实施方式
图1是示出并入了根据本发明实施例的齿条200的转向系统10的透视图，图2是示出齿条200的主要部分的平面图，图3是示出齿条200的主要部分的透视图，以及图4是用于转写齿条200的齿条齿221和假齿222的齿成形模具300的主要部分的透视图。在图4中，N表示将在下面描述的固定部310的纵向。
转向系统10包括：转向轴12，该转向轴12连接到方向盘（转向件）11；小齿轮轴13，该小齿轮轴13连接到转向轴12，并且在其末端具有小齿轮13a；以及齿条（管件）200，该齿条200与小齿轮13a啮合。齿条200还经由横拉杆30、30连接到左前和右前车轮WR、WL。
如图2和3所示，齿条200包括：轴部210，该轴部210由空心圆棒形成；以及齿条齿部220，该齿条齿部220设置于轴部210的中心处。在齿条齿部220中，与小齿轮啮合的多个齿条齿221沿着轴C平行设置。与小齿轮产生接触的齿条齿221的接触面223（接触区域）相对于轴向C倾斜放置。此外，从齿条齿部220的端部向外沿轴向设置假齿222，以使假齿222沿着轴向C与齿条齿221平行。每个假齿222的整体高度小于每个齿条齿221的整体高度。
齿成形模具300具有大致长方体形状，并且包括：固定部310，该固定部310适用于待固定至外部夹紧壳体；齿条齿部转写部320，该齿条齿部转写部320形成于固定部310的一个表面上，并且构造为转写齿条齿部220的轮廓；以及假齿转写部322，该假齿转写部322与齿条齿部转写部320形成于同一个表面上，并且每个都构造成转写假齿222的轮廓。在齿条齿部转写部320中，沿着固定部310的纵向方向N平行设置多个齿条齿转写部321。在齿条齿部转写部320的纵向N上，从端部沿轴向向外设置假齿转写部322，以使假齿转写部322沿着纵向N平行于齿条齿转写部321。此外，假齿转写部322的整体深度形成得比齿条齿转写部321的整体深度浅。
图5至7是示出如何采用齿成形模具300形成齿条齿221和假齿222的说明图。在图6和7中，T表示在其上部处具有突起T1的芯棒。
如图8所示，采用将芯棒T压配到利用模具K1、K2固定于适当位置的管件200内的方法，实现形成齿条齿。
如图5所示，在齿条（管件）200中，事先采用分离模具将中心部压平为中心凹状，以形成平坦凹部230。利用模型K1、K2将管件200固定于适当位置（请参考图8），并且齿成形模具300与平坦凹部230紧靠。
如图6所示，在将管件200固定于适当位置后，芯棒T压配到管件200的内部中。如图6中的Y1所示，利用芯棒T的凸起部T1压出平坦凹部230处的材料，然后，将材料供给到在齿成形模具300上的齿条齿转写部321和假齿转写部322，以使其逐步地凸入。然后，利用具有稍大突起部T1的芯棒T来替换装配到管件200内的芯棒T，并且将替换芯棒T压配到管件200内来代替先前芯棒T。通过重复替换芯棒T和将芯棒T压配到管件200内，逐步地形成齿条齿221和假齿222。由于假齿转写部322形成得比齿条齿转写部321浅，所以假齿222形成得比齿条齿221早。
如图7所示，即使在通过重复替换芯棒T和将芯棒T压配到管件200内的步骤已经形成假齿222后，如图7中的Y3所示仍逐步地形成齿条齿222。由于假齿222已经完全形成，所以供给到假齿转写部322中的材料作为额外材料供给到齿条齿转写部321中，如图7中的Y3所示，从而逐步地形成齿条齿221。
以这样的方式，在本发明的实施例中，当采用齿成形模具300形成齿条200时，即使位于齿条齿部220的轴向C上的端部附近的部分处，通过从假齿222供给额外材料，仍能够形成具有足够强度和耐久性并且具有与小齿轮足够转向力传递效率的齿条齿221。此外，通过提供假齿，即使在位于齿条齿部的轴向向外的部分处，仍能够提供足够强度。
因此，如上所述，根据本发明，齿条能够具有足够强度和耐久性并且具有与小齿轮足够的转向力传递效率。
尽管参考本发明的特定典型实施例描述了本发明，本发明的范围并不局限于上面描述的典型实施例，并且本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行各种变化和修改。

Claims (2)

1.一种构造为与小齿轮啮合的齿条，所述齿条包括：轴部；设置于所述轴部上的齿条齿部；以及假齿部，
其中，所述齿条齿部包括多个齿条齿，该多个齿条齿构造为与所述小齿轮啮合，
其中，所述齿条齿在所述轴部的轴向上并排设置，每个所述齿条齿都包括接触面，该接触面相对于所述轴向倾斜地布置，以接触所述小齿轮，
其中，所述假齿部包括至少一个假齿，该假齿在所述轴向上设置于所述齿条齿部的至少一侧上，使得所述假齿平行于且邻接于所述齿条齿布置，并且
其中，所述假齿被设计成使得所述假齿的整体高度小于每个所述齿条齿的整体高度。
2.一种齿成形模具，该齿成形模具构造为成形要与小齿轮啮合的齿条的齿条齿，所述齿成形模具包括：固定部，该固定部构造为待固定至外部夹紧壳体；设置于所述固定部上的齿条齿转写部；以及至少一个假齿转写部，
其中，所述齿条齿转写部包括：多个齿条齿转写部，该多个齿条齿转写部并排设置成一行，
其中，每个所述齿条齿转写部都构造为转写每个齿条齿的轮廓，并且每个所述齿条齿转写部都包括：接触面转写部，该接触面转写部相对于并排设置所述齿条齿转写部的所述一行的方向倾斜布置，并且构造为转写要与所述小齿轮产生接触的所述齿条齿的接触面的轮廓，
其中，所述假齿转写部构造为转写假齿的轮廓，并且在所述一行的方向上设置于所述齿条齿转写部的至少一侧上，使得所述假齿转写部平行于并且邻接于所述齿条齿转写部布置，以及
其中，所述假齿转写部的整体深度比所述齿条齿转写部的整体深度浅。
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