CN104648468B - 杆部件的制造方法和杆部件 - Google Patents

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Abstract

提供了一种杆部件(221)的制造方法以及杆部件，该杆部件(221)包括管(10)以及内部金属构件(16)，管(10)由碳纤维增强树脂制成，内部金属构件(16)具有与管(10)的在轴向方向X上的端部的内周面(10C)接触的外周面(16A)。该方法包括：制备芯材，该芯材包括沿轴向方向(X)延伸的金属心轴和具有经过表面粗糙化处理的外周面(16A)的内部金属构件(16)；将用树脂浸渍碳纤维获得的预浸片(26)绕芯材的外周面缠绕；通过对绕芯材的外周面缠绕的预浸片(26)进行烘烤并固化来形成具有装配并固定至内部金属构件(16)的外周面(16A)的端部的管(10)；以及从管(10)移除心轴。

Description

杆部件的制造方法和杆部件
技术领域
本发明涉及一种杆部件的制造方法以及该杆部件。
背景技术
日本特许申请公报No.7-91433(JP 7-91433 A)中描述的螺桨轴通过将外径与由纤维增强塑料(FRP)制成的主体管的内径大致相等的金属薄环附接至主体管的端部内以及将外径大于薄环的内径的金属接头压配合至薄环中来制造。当压配合金属接头时，布置在薄环的外周面上的硬质颗粒咬合至由FRP制成的主体管的内表面中。
另外，FRP的应用示例包括如日本特许申请公报No.5-193097(JP5-193097 A)中描述的凹版印刷辊——其中，由纤维增强树脂制成的圆筒形本体经由粘合层配装至金属圆筒形本体中——的辊主体以及如日本特许申请公报No.2012-153314(JP 2012-153314 A)中描述的通过将预浸料坯绕金属芯材缠绕以形成层并由此形成由碳化FRP制成的外壳而获得的齿条。
在JP 7-91433 A描述的螺桨轴中，由于薄环的外周面通过将接头压配合至薄环中而咬合至由FRP制成的主体管的内表面中，因此构成FRP的纤维可能被切割。
发明内容
本发明提供了一种能够防止碳纤维在金属构件固定至由碳纤维增强树脂制成的管的内部时被切割的杆部件的制造方法以及该杆部件。
本发明的第一方面涉及一种杆部件的制造方法，该杆部件包括由碳纤维增强树脂制成的管和具有与管的端部的内周面在轴向方向上接触的外周面的内部金属构件。该方法包括：制备芯材，芯材包括沿轴向方向延伸的金属心轴和具有经过表面粗糙化处理的外周面的内部金属构件；将通过用树脂浸渍碳纤维获得的预浸片绕芯材的外周面缠绕；通过将绕芯材的外周面缠绕的预浸处理片进行烘烤并固化来形成具有配装并固定至内部金属构件的外周面的端部的管；以及从管移除心轴。
根据以上构型，在烘烤并固化后，从管仅移除芯材的心轴，内部金属构件配装至管的端部中。在该状态下，已从预浸片渗出的树脂进入内部金属构件的经过表面粗糙化处理(使表面凹凸化的处理)的外周面的凹部中。据此，在碳纤维不被切割的状态下，管的端部与内部金属构件的外周面紧密接触并且管的端部更牢固地固定至内部金属构件的外周面。由于前述原因，可以防止管中的碳纤维在内部金属构件固定至由碳纤维增强树脂制成的管的内部时被切割。
本发明的第二方面涉及根据第一方面的杆部件的制造方法。在第二方面中，内部金属构件可以是金属圆环，芯材可以通过将该金属圆环压配合至心轴上而制备。
根据以上构型，在烘烤并固化后，仅芯材的心轴被从管拉出，金属圆环配装至管的端部中。在该状态下，已从预浸片渗出的树脂进入金属圆环的经过表面粗糙化处理(使表面凹凸化的处理)的外周面的凹部中。据此，在碳纤维不被切割的状态下，管的端部与金属圆环的外周面紧密接触并且管的端部更牢固地固定至金属圆环的外周面。
制造方法还可以包括将金属部件螺纹紧固至金属圆环的内周面以将金属部件紧固至管的端部。另外，该制造方法还可以包括在金属圆环的内周面中形成拟螺纹紧固至设置在金属部件中的外螺纹部的内螺纹部。
另外，金属部件和金属圆环彼此螺纹紧固，因此，与金属部件压配合至金属圆环的情况不同，可以在不施加额外力至金属圆环的情况下将管的端部和金属部件更可靠及牢固地彼此紧固。因此，金属圆环的外周面不咬合至管中，管中的碳纤维没有被切割。
由于前述原因，可以防止管中的碳纤维被切割并且可以实现管与金属部件之间的联接部的强度的提高。
预浸片可以在预浸片与金属圆环的外周面之间设置有热粘合膜的情况下绕芯材的外周面缠绕。
根据以上构型，在热粘合膜设置在预浸片与金属圆环的外周面之间的情况下，金属圆环的外周面和管不仅通过预浸片的树脂而且通过热粘合膜彼此结合，因此可以将金属圆环更牢固地固定至管。根据以上构型，可以防止管中的碳纤维被切割并且可以实现管与金属部件之间的联接部的强度的提高。
本发明的第三方面涉及根据第一方面的杆部件的制造方法。在第三方面中，杆部件包括管和金属部件，金属部件具有主体部和直径小于主体部的延伸部，主体部和延伸部沿管的轴向方向布置；内部金属构件为延伸部；以及芯材通过将心轴和延伸部沿轴向方向彼此连接来制备。
通过将预浸片进行烘烤并固化，从预浸片渗出的树脂进入延伸部的经过表面粗糙化处理(使表面凹凸化的处理)的外周面的凹部中。据此，管与延伸部紧密接触并且管牢固地固定至延伸部。因此，在杆部件中，管和金属部件在未在管与金属部件之间设置其他部件的情况下直接地彼此联接。因此，可以保持管与金属部件同轴地布置的状态并且提高管与金属部件的定位准确性。另外，可以省去其他部件并且不再需要采取对策来防止在设置有其他部件的情况下的碳纤维被切割，因此，可以减少整个杆部件的制造成本。由于前述情况，可以在提高管与金属部件的定位准确性的同时实现制造成本的降低。
延伸部可以具有直径随着在轴向方向上远离主体部而增大的渐缩形状。
根据以上构型，在延伸部的外周面具有渐缩形状的情况下，管变得不太可能从延伸部被拉出从而管和金属部件变得不太可能彼此分离，因此，可以实现杆部件的强度的提高。
延伸部可以包括突出部，所述突出部从延伸部的外周面突出并且在轴向方向上定位管。
根据以上构型，在延伸部的外周面的突出部将管定位在轴向方向上的情况下，管变得不太可能从延伸部被拉出从而管和金属部件变得不太可能彼此分离，因此，可以实现杆部件的强度的提高。
预浸片可以以热粘合膜设置在预浸片与延伸部的外周面之间的方式绕芯材的外周面缠绕。
根据以上构型，在热粘合膜设置在预浸片与延伸部的外周面之间的情况下，延伸部的外周面和管不仅通过预浸片的树脂而且通过热粘合膜彼此结合，因此，可以将延伸部更牢固地固定至管。
本发明的第四方面是由根据第一方面的制造方法制造的杆部件。
根据该构型，可以防止管中的碳纤维在内部金属构件固定至由碳纤维增强树脂制成的管的内部时被切割。
本发明的第五方面是由根据第二方面的制造方法制造的杆部件。
根据该构型，可以防止管中的碳纤维在金属圆环固定至管时被切割。
金属圆环的一部分可以从管沿轴向方向突出至外侧。
根据以上构型，金属圆环的一部分从管沿轴向方向突出至外侧。因此，当管相对于金属部件弯曲时，金属部件不是与管而是与金属圆环接触，因此，可以防止管的端部与金属部件接触。由此，可以防止由与金属部件接触引起的对管的损坏。
杆部件可以构成包含在齿轮齿条式转向装置中的齿条杆。
本发明的第六方面是由根据第三方面的制造方法制造的杆部件。
根据以上构型，可以在提高管与金属部件的定位准确性的同时实现制造成本的降低。
杆部件可以构成包含在齿轮齿条式转向装置中的齿条杆。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是包括本发明的第一实施方式的杆部件221的转向装置1的示意性正视图；
图2是示出了杆部件221的制造步骤的示意性截面图；
图3是示出了图2中的步骤之后的步骤的示意性截面图；
图4是示出了图3中的步骤之后的步骤的示意性截面图；
图5是示出了图4中的步骤之后的步骤的示意性截面图；
图6是由图5的VI指示的部分的放大图；
图7是对图6中所示的杆部件221应用第一改型的视图；
图8是包括本发明的第二实施方式的杆部件222的转向装置1的示意性正视图；
图9是示出了杆部件222的制造步骤的示意性截面图；
图10是示出了图9中的步骤之后的步骤的示意性截面图；
图11是示出了图10中的步骤之后的步骤的示意性截面图；
图12是由图11中的双点划线包围的部分的放大图；
图13是对图12中所示的杆部件222应用第二改型的视图；
图14是其中第三改型的第二金属部件182和管10彼此联接的部分的截面图；以及
图15是对图14中所示的杆部件222应用第四改型的视图。
具体实施方式
下文，将参照附图详细描述本发明的第一实施方式。图1是包括本实施方式的杆部件221的转向装置1的示意性正视图。如图1所示，转向装置1包括转向构件2、转向轴3、第一万向接头4、中间轴5、第二万向接头6、小齿轮杆7、齿条杆8以及外壳9。
可以使用例如方向盘作为转向构件2。转向轴3的一端联接至转向构件2。转向轴3的另一端和中间轴5的一端用第一万向接头4彼此联接。另外，中间轴5的另一端和小齿轮杆7的一端用第二万向接头6彼此联接。转向轴3、中间轴5以及小齿轮杆7可以不设置在同一直线上。
小齿轮齿14一体地设置在小齿轮杆7的另一端的外周面上。齿条杆8具有沿车辆的宽度方向(图1中的左右方向)延伸的大致圆筒形状。本文中，假定齿条杆8延伸的方向为轴向方向X。轴向方向X与车辆的宽度方向(图1中的左右方向)一致。另外，纸张的正面对应车辆的前侧，纸张的背面对应车辆的后侧。在齿条杆8的外周面的圆周上的一个位置处，形成与小齿轮齿14接合的齿条齿15。小齿轮杆7的小齿轮齿14和齿条杆8的齿条齿15彼此接合以构成齿轮齿条式转向机构SA。
齿条杆8容置在外壳9中。外壳9是固定至车体的大致圆筒形本体。齿条杆8与外壳9同轴地设置。齿条杆8的两个端部突出至外壳9的两侧，连杆12经由接头11联接至齿条杆8的每个端部。连杆12经由对应的转向节臂(未示出)联接至对应的转向轮13。
当操作转向构件2并且转向轴3转动时，该转动通过小齿轮齿14和齿条齿15转换为齿条杆8沿着轴向方向X的线性运动。由此，实现了转向轮13的转向。因此，齿条杆8响应于转向构件2的转向而沿轴向方向X移动，因此可以使转向轮13转向。
齿条杆8包括第一端部(图1中在轴向方向X上位于左侧的端部)8A和第二端部(图1中在轴向方向X上位于右侧的端部)8B。齿条杆8包括管10、金属圆环16、以及作为两个金属部件的第一金属部件171和第二金属部件181。齿条齿15设置在第二金属部件181中。管10由碳纤维增强树脂制成，并且具有沿轴向方向X延伸的大致圆筒形形状。管10设置在比齿条杆8中的齿条齿15更靠近第一端部8A的位置处，并且在轴向方向X上设置在第一金属部件171与第二金属部件181之间。管10具有第一端部(图1中在轴向方向X上位于左侧的端部)10A、第二端部(图1中在轴向方向X上位于右侧的端部)10B以及内周面10C。
每个金属圆环16均具有沿轴向方向X延伸的环形形状。金属圆环16设置在管10的第一端部10A和第二端部10B中的每一者中(设置有两个金属圆环16)。金属圆环16具有外周面16A和内周面16B。金属圆环16配装至管10的第一端部10A和第二端部10B中的每一者中。换句话说，管10的第一端部10A和第二端部10B中的每一者配装至金属圆环16的外周面16A上。因此，在第一端部10A和第二端部10B中的每一者中，内周面10C的直径增大至与金属圆环16的外周面的直径大致相等的直径。金属圆环16的内周面16B的直径大致等于管10的在第一端部10A与第二端部10B之间的区域中的内周面10C的直径。
作为齿条杆8的第一端部8A的第一金属部件171与位于第一端部8A侧的接头11相邻。第一金属部件171与管10的第一端部10A相邻。小直径部211在第一金属部件171的一端部处设置成与管10的第一端部10A相邻。小直径部211具有沿轴向方向X朝向齿条杆8的第二端部8B延伸的圆筒形形状。小直径部211的直径小于第一金属部件171的直径。
作为齿条杆8的第二端部8B的第二金属部件181与位于第二端部8B侧的接头相邻。第二金属部件181由例如淬火碳钢形成。第二金属部件181与管10的第二端部10B相邻。小直径部211同样在第二金属部件181的端部处设置成与管10的第二端部10B相邻。第二金属部件181的小直径部211具有沿轴向方向X朝向齿条杆8的第一端部8A延伸的圆筒形形状。应指出的是，第二金属部件181的小直径部211可以与第一金属部件171的小直径部211在尺寸方面(直径和在轴向方向X上的长度)不同。尽管之后进行详细描述，第一金属部件171和第二金属部件181中的每一者在小直径部211处紧固至管10的端部(第一端部10A或第二端部10B)，彼此紧固的管10、第一金属部件171以及第二金属部件181构成沿轴向方向X延伸的杆部件221。杆部件221构成齿条杆8。由碳纤维增强树脂制成的管10构成齿条杆8的一部分，因此，与整个齿条杆8由金属制成的情况相比，可以实现重量的显著减轻。
接着，将描述杆部件221的制造方法。图2是示出了杆部件221的制造步骤的示意性截面图。图2中每个构件的姿态对应于图1中所述构件的姿态(这适用于之后描述的图3至图7)。如图2所示，在制造杆部件221的初期阶段时，制备芯材231。芯材231为形成圆筒形管10所需要的构件。芯材231包括心轴24和上述金属圆环16。心轴24由金属制成并且具有沿轴向方向X延伸的圆筒形形状。金属圆环16的外周面16A预先经过表面粗糙化处理。因此，外周面16A具有设置有大量的凹部和凸部的粗糙部271。表面粗糙化处理的示例包括例如金刚石滚花之类的滚花、键槽加工、开键槽、喷砂、使用酸进行的蚀刻以及激光蚀刻，鉴于加工成本，金刚石滚花是优选的。
在图2所示的步骤中，芯材231通过将金属圆环16配装至心轴24的在轴向方向X上的两侧的两个端部上来制备。芯材231的外周面231A包括每个金属圆环16的外周面16A和心轴24的外周面24A的从金属环16突出的部分(心轴24的外周面24A的未被配装至心轴24的两个端部上的金属圆环16覆盖的部分)。图3是示出了图2中的步骤之后的步骤的示意性截面图。
如图3所示，制备用作用于上述管10的材料的预浸片26。预浸片26为通过用树脂28浸渍单向排列的大量碳纤维(未示出)而获得的片。可以使用由“TORAYCA”(注册商标)T300和“TORAYCA”(注册商标)T700表示的所有类型的碳纤维作为预浸片26。另外，可以使用例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂的热固性树脂作为树脂28。由于齿条杆8使用在车辆的发动机室中，因此，树脂28的固化温度优选地不低于130℃。
在图3所示的步骤中，预浸片26通过例如片缠绕方法绕芯材231的外周面231A缠绕一次或两次或更多次。在缠绕后的状态中，如图3所示，预浸片6置于心轴24和每个金属圆环16上。预浸片26与心轴24的外周面24A和金属圆环16的外周面16A紧密接触并且预浸片26围绕芯材231，因而，整个预浸片26具有大致圆筒形形状。处于沿轴向方向X缠绕后的状态中的预浸片26的两个端部中的每一者的直径比预浸片26在轴向方向X上的两个端部以外的部分的直径大金属圆环16的厚度。另一方面，预浸片26的在较大直径部分中的内径大致等于每个金属圆环16的外径。
接着，烘烤并固化绕芯材231的外周面231A缠绕的预浸片26。通过在该步骤进行烘烤并固化，预浸片26在预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕时的大致圆筒形形状保持原样。此后，预浸片26在室温下冷却后成为管10。即，管10通过将绕外周面231A缠绕的预浸片26进行烘烤并固化而形成。在该状态下，管10在端部10A和10B处配装至(如随后将描述的，具体为配装并固定至)金属圆环16的外周面16A。
应指出的是，预浸片26主要通过使用碳纤维的延伸方向匹配轴向方向X的缠绕方法(也称为螺旋式缠绕)绕芯材231的外周面231A缠绕。因此，在管10中，内部碳纤维沿轴向方向X排列，因此，轴向方向X上的强度较高。接着，从管10拉出仅芯材231的心轴24。此刻，为了平滑地拉出心轴24，心轴24可以通过冷却来收缩。在该情况下，减小了从管10拉出心轴24所需要的力。
在心轴24从管10被拉出的状态下，每个金属圆环16配装至管10的第一端部10A和第二端部10B中的对应的一者中。另外，每个金属圆环16的一部分(例如，在轴向方向X上大约2mm的端部)优选地从管10的第一端部10A或第二端部10B沿轴向方向X突出(露出)至外侧。为此，在将预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕的步骤中，仅需要不将预浸片26绕每个金属圆环16的该部分缠绕。
图4是示出了图3中的步骤之后的步骤的示意性截面图。如图4所示，接着，在每个金属圆环16的内周面16B中形成内螺纹部19。内螺纹部19在内周面16B的整个区域上形成。与本实施方式不同，在未使用金属圆环16的比较示例的情况下，内螺纹部19形成在管10的内周面10C中。在比较示例的情况下，当预浸片26通过螺旋式缠绕方式绕芯材231缠绕时，预浸片26中的碳纤维可能在形成螺纹部时被切割。当碳纤维被切割时，可能降低管10的强度。为了防止比较示例中的碳纤维被切割，需要通过碳纤维沿芯材231的周向方向延伸的缠绕方法(称为环向缠绕)将预浸片26绕芯材231缠绕在至少最内层(最靠近芯材231的层)中。
另一方面，在本实施方式的情况下，通过使用形成有内螺纹部19的金属圆环16，可以仅通过螺旋式缠绕(或者通过增大螺旋式缠绕的使用比率)形成管10。即，当与比较示例比较时，由于在本实施方式中管10可以通过使用一种缠绕方法形成，因此，能够减少预浸片26(绕芯材231)的圈数，并且增大轴向方向X上的强度。即，通过金属圆环16，可以实现管10的成本的降低，管10的重量的减轻以及管10的强度的提高。
图5是示出了图4中的步骤之后的步骤的示意性截面图。如图5所示，外螺纹部201设置在第一金属部件171的小直径部211的外周面中。位于图5的轴向方向X的左侧(管10的第一端部10A侧)上的金属圆环16的内螺纹部19螺纹紧固至第一金属部件171的外螺纹部201。据此，第一金属部件171螺纹紧固至金属圆环16的内周面16B，并且经由金属圆环16紧固至管10的第一端部10A。
另一方面，外螺纹部201也设置在第二金属部件181的小直径部211的外周面中。位于图5的轴向方向X的右侧(管10的第二端部10B侧)的金属圆环16的内螺纹部19螺纹紧固至第二金属部件181的外螺纹部201。据此，第二金属部件181螺纹紧固至金属圆环16的内周面16B，并且经由金属圆环16紧固至管10的第二端部10B。
根据前述内容，管10在轴向方向X上的两个端部10A和10B处紧固至第一金属部件171和第二金属部件181，杆部件221的制造完成。在完工的杆部件221中，如以上描述的，金属圆环16的一部分从管10沿轴向方向X突出至外侧。因此，当管相对于第一金属部件171和第二金属部件181弯曲时，第一金属部件171和第二金属部件181不与管10而与金属圆环16接触，因而，可以防止管10的端部10A和10B与第一金属部件171和第二金属部件181接触。据此，可以防止由与第一金属部件171和第二金属部件181的接触而引起的对管10的损坏。
图6是由图5的VI指示的部分的放大图。如图6所示，在完工的杆部件221中，从预浸片26渗出的树脂28存在于管10的内周面10C与金属圆环16的外周面16A之间。树脂28进入形成在外周面16A上的粗糙部271中的每个凹部291中并且在将预浸片26绕芯材231缠绕的步骤中以及之后的烘烤并固化的步骤(参见图3)中固化。在树脂28进入凹部291中并且固化的状态下，粗糙部271的凸部351与管10的内周面10C紧密接触从而咬合至内周面10C中，但是不与预浸片26中的碳纤维接触。因此，管10的端部10A和10B在内部碳纤维不被切割的状态下配装至并固定至(附接至)对应的金属圆环16的外周面16A上。应指出的是，该状态下的金属圆环16定位成使得不沿轴向方向X或周向方向相对于管10的端部10A和10B移位。
另外，由于第一金属部件171和第二金属部件181螺纹紧固至金属圆环16，因而与第一金属部件171和第二金属部件181压配合至金属圆环16的情况不同，可以在不施加额外力至金属圆环16的情况下将管10(严格地讲，端部10A和10B)更可靠及更牢固地紧固至第一金属部件171和第二金属部件181。即，与压配合的情况不同，金属圆环16的外周面16A不会咬合至管10中，从而不会切割管10中的碳纤维。
由于上述原因，可以防止管10中的碳纤维被切割，以及实现管10与第一金属部件171之间的联接部以及管10与第二金属部件181之间的联接部的强度的提高。接着，将描述本实施方式的第一改型。图7是第一改型应用于图6中所示的杆部件221的视图。在图7中，类似于上述部件的部件通过相同的附图标记表示并且将省略其描述。
如图7所示，在第一改型中，热粘合膜30在金属圆环16的外周面16A上沿着粗糙部271设置。作为示例，在热粘合膜30附接至经过表面粗糙化处理的外周面16A后，金属圆环16配装至心轴24，从而制备了上述的芯材231(参见图2)。替代性地，热粘合膜30可以附接至已配装至心轴24上的金属圆环16的外周面16A。
在制备了具有热粘合膜30所附接的金属圆环16的芯材231后，预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕，如以上所述(参见图3)。据此，热粘合膜30设置在预浸片26与外周面16A之间。即，将预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕的步骤包括在预浸片26与外周面16A之间设置热粘合膜30的步骤。通过将预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕的步骤，热粘合膜30在芯材231的径向方向上夹在外周面16A与预浸片26之间并且结合至外周面16A和预浸片26。接着，通过对预浸片26进行烘烤并固化，热粘合膜30更牢固地结合至预浸片26和外周面16A。据此，可以将金属圆环16更牢固地固定至管10。应指出的是，为了提高固定的强度，热粘合膜30的厚度T优选地为不超过粗糙部271中的凸部351的高度H(凹部291的深度)的厚度。
作为热粘合膜30，可以使用包括环氧树脂、丙烯酸树脂和聚酯树脂的热粘合膜。其中，优选地是使用包括环氧树脂的热粘合膜30。当使用包括环氧树脂的热粘合膜30时，进一步增强了与包括环氧树脂的预浸片26的粘合强度，并且提高了耐热性。
可以对上述第一实施方式进行各种修改。例如，在本实施方式中，在金属圆环16的内周面16B中设置螺纹紧固至第一金属部件171和第二金属部件181中的每一者中设置的外螺纹部201的内螺纹部19的步骤在从管10拉出心轴24后执行，但是该步骤也可以在金属圆环16配装至心轴24之前执行。
另外，上述实施方式的杆部件22具有其中金属部件(第一金属部件171和第二金属部件181)紧固至管10的两个端部(第一端部10A和第二端部10B两者)的构型，但是，杆部件22也可以具有其中金属部件紧固至端部中的仅一个端部的构型。此外，上述实施方式的杆部件221为齿条杆8，但杆部件221也可以形成为除了齿条杆8以外的杆部件(例如，各种轴、棒以及管部件)。
在下文，将参照附图详细描述本发明的第二实施方式。图8是包括本实施方式的杆部件222的转向装置1的示意性正视图。在下面的描述中，与在第一实施方式中描述的部件类似的部件用相同的附图标记表示，并将省略其描述。
齿条杆8包括管10以及作为两个金属部件的第一金属部件172和第二金属部件182。
作为齿条杆8的第一端部8A的第一金属部件172与位于第一端部8A侧的接头11相邻。第一金属部件172联接至管10的第一端部10A。第一金属部件172一体地具有沿轴向方向X布置的主体部202和延伸部212。主体部202呈具有沿轴向方向X延伸的中心轴线的圆筒形形状。延伸部212设置在第一金属部件172中的比主体部202更靠近齿条杆8的第二端部8B的位置处。延伸部212为从主体部202沿轴线方向X朝向第二端部8B延伸的圆筒形形状。延伸部212在直径方面小于主体部202(比主体部202更薄)，并且与主体部202同轴地设置。沿轴向方向X延伸的插入孔172A形成在第一金属部件172中。插入孔172A穿过主体部202和延伸部212的中心轴线并且沿轴向方向X延伸穿过主体部202和延伸部212。
作为齿条杆8的第二端部8B的第二金属部件182与位于第二端部8B侧的接头11相邻。为了防止齿条齿15的磨损，第二金属部件182由例如经受过硬化等的例如S45C的碳钢形成。硬化的示例包括渗碳淬火、感应硬化等。第二金属部件182联接至管10的第二端部10B。类似于第一金属部件172，第二金属部件182一体地具有上述主体部202和延伸部212。然而，第二金属部件182的主体部202和延伸部212可以与第一金属部件172的主体部202和延伸部212在尺寸方面(直径和轴向方向X上的长度)不同。
第二金属部件182的主体部202呈具有沿轴向方向X延伸的中心轴线的圆筒形形状。齿条齿15设置在主体部202中。第二金属部件182的延伸部212设置在比第二金属部件182的主体部202更靠近齿条杆8的第一端部8A的位置处。延伸部212具有从主体部202沿轴向方向X朝向第一端部8A延伸的圆筒形形状。然而，第二金属部件182不具有等同于第一金属部件172的插入孔172A的插入孔，第二金属部件182是实心的。
第一金属部件172的延伸部212通过(从图1的左侧)沿轴向方向X插入而配装在管10的第一端部10A的中空部中。第二金属部件182的延伸部212通过(从图1的右侧)沿轴向方向X插入而配装在管10的第二端部10B的中空部中。据此，第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者在延伸部212处沿轴向方向X联接至管10的端部(第一端部10A或第二端部10B)。
以此方式彼此联接的管10、第一金属部件172以及第二金属部件182结合为一体并且构成沿轴向方向X延伸的杆部件222。杆部件222构成齿条杆8。由于齿条杆8的一部分通过由碳纤维增强树脂制成的管10构成，因此与整个齿条杆8由金属制成的情况相比，可以实现重量的显著减轻。
接着，将描述杆部件222的制造方法。图9为示出了杆部件222的制造步骤的示意性截面图。图9中的每个构件的姿态对应于图8中所述构件的姿态(这应用于之后描述的图9至图15)。如图9所示，在制造杆部件222的初期阶段时，制备芯材232。芯材232为形成圆筒形管10所需要的构件。芯材232通过将心轴24与第一金属部件172和第二金属部件182的延伸部212沿轴向方向X彼此连接而构成。
心轴24由金属制成，并且具有沿轴向方向X延伸的圆筒形形状。第一金属部件172和第二金属部件182的延伸部212的外周面212A预先经过表面粗糙化处理。因此，每个外周面212A均具有设置有大量的凹部和凸部的粗糙部272。表面粗糙化处理的示例包括诸如金刚石滚花之类的滚花、键槽加工、开键槽、喷砂、使用酸的蚀刻和激光蚀刻，鉴于加工成本，金刚石滚花是优选的。
由于第二金属部件182经过上述硬化，提高了第二金属部件182的延伸部212的弯曲应力的强度，并且与未经受过硬化的材料的韧性相比，提高了经过表面粗糙化处理的延伸部212的外周面212A的部分的韧性。应当指出的是，第一金属部件172也可以经过硬化。在图9中，在杆部件222的制造步骤的初期阶段时，芯材232通过将心轴24与第一金属部件172和第二金属部件182的延伸部212沿轴向方向X彼此连接而制备。具体地，第一金属部件172和第二金属部件182设置成在第一金属部件172和第二金属部件182的延伸部212彼此相对的情况下沿轴向方向X彼此间隔开，此后，心轴24插入到第一金属部件172的插入孔172A中。在插入后，心轴24的一部分保留在插入孔172中，心轴24的其余部分从插入孔172A突出并且延伸至第二金属部件182。在心轴24中，位于第二金属部件182侧的端部24B沿轴向方向X(从第一金属部件172侧)抵接在第二金属部件182的延伸部212上。据此，心轴24设置在第一金属部件172与第二金属部件182之间，第一金属部件172、第二金属部件182以及心轴24同轴地彼此联接，芯材232的制造完成。应当指出的是，第二金属部件182和心轴24中的一者可以设置有凸部，第二金属部件182和心轴24的另一者可以设置有凹部，第二金属部件182和心轴24可以通过将凸部配装在凹部中而被同轴地定位。替代性地，可以使用用于定位第二金属部件182和心轴24的专用夹具来替代凸部和凹部。
完工的芯材232的外周面232A包括每个延伸部212的外周面212A和心轴24的从插入孔172A突出至第二金属部件182侧的部分的外周面24A。由于第一金属部件172、第二金属部件182以及心轴24同轴地彼此联接，因此，第一金属部件172和第二金属部件182的延伸部212中的每一者的中心轴线C1与心轴24的中心轴线C2彼此匹配并沿轴向方向X延伸。
图10是示出了图9中的步骤之后的步骤的示意性截面图。在图10所示的步骤中，预浸片26通过例如片缠绕方法绕芯材232的外周面232A缠绕一次或两次或更多次。在缠绕后的状态下，如图10所示，预浸片26置于心轴24和每个延伸部212上。另外，预浸片26与心轴24的外周面24A和每个延伸部212的外周面212A紧密接触并且预浸片26围绕芯材232，因此，整个预浸片26具有大致圆筒形形状。
接着，烘烤并固化绕芯材232的外周面232A缠绕的预浸片26。通过在该步骤进行烘烤并固化，预浸片26的在预浸片26绕芯材232的外周面232A缠绕时的大致圆筒形形状保持原样。此后，预浸片26在室温下冷却后成为管10。即，管10通过对绕外周面232A缠绕的预浸片26进行烘烤并固化而形成。经固化的管10的一部分(端部10A和10B)配装至(具体地，如之后描述的，配装并固定至)每个延伸部212的外周面212A上。
管10的中心轴线C3匹配每个延伸部212的中心轴线C1和心轴24的中心轴线C2，因而管10与每个延伸部212和心轴24同轴地设置。应当指出的是，预浸片26主要通过使用其中碳纤维的延伸方向匹配轴向方向X的缠绕方法(称为螺旋式缠绕)绕芯材232的外周面232A缠绕。因此，在管10中，内部碳纤维沿轴向方向X排列，因此轴向方向X上的强度较高。
图11是示出了图10中的步骤之后的步骤的示意性截面图。如图11所示，接着，从管10仅移除芯材232的心轴24。具体地，从第一金属部件172的插入孔172A拉出整个心轴24。此刻，为了平滑地拉出心轴24，心轴24可以通过冷却来收缩。在该情况下，减小了心轴24从管10拉出所需要的力。
在心轴24被移除的状态下，优选的是在主体部202与管的第一端部10A和第二端部10B之间形成间隙25(例如，在端部处的在轴向方向X上的大约1mm至2mm的间隙)。为了形成该间隙，在将预浸片26绕芯材232的外周面232A缠绕的步骤中，仅需要将预浸片26缠绕成在端部10A和10B与主体部202之间形成间隙25。
当设置了间隙25时，在弯曲应力施加至管10的情况下，可以防止端部10A和10B与主体部202接触，并可以提高管10关于弯曲应力的断裂强度。根据前述内容，管10在端部10A和10B处沿轴向方向X联接至第一金属部件172和第二金属部件182，杆部件222的制造完成。
完工的杆部件222保持其中每个延伸部212的中心轴线C1和管10的中心轴线C3彼此匹配的状态以及其中每个延伸部212与管10同轴地设置的状态。图12为由图11中的双点划线包围的部分的放大视图。如图12所示，在完工的杆部件222中，已从预浸片26渗出的树脂28存在于管10的内周面10C与每个延伸部212的外周面212A之间。在将预浸片26绕上述的芯材232缠绕的步骤和之后的烘烤并固化的步骤(参见图10)中，树脂28进入形成在每个延伸部212的外周面212A上的粗糙部272中的每个凹部292中并且固化。在树脂28进入凹部292中并固化的状态下，粗糙部272的凸部352与管10的内周面10C紧密接触以便粗糙部272的凸部352咬合至内周面10C中，但粗糙部272的凸部352不与预浸片26中的碳纤维接触。因此，管10的端部10A和10B在内部碳纤维不被切割的状态下配装并固定至(附接至)对应的延伸部212的外周面212A上(参见图11)。应当指出的是，该状态下的单独的延伸部212定位成不沿轴向方向X或周向方向相对于管10的端部10A和10B移位(参见图12)。
文中，假定了与本实施方式不同的未使用经过表面粗糙化处理的延伸部212的比较示例。在比较示例的情况下，为了将管10螺纹紧固至第一金属部件172和第二金属部件182，需要在管10的内周面10C中设置螺纹部。在比较示例中的预浸片26通过螺旋式缠绕而绕芯材232缠绕的情况下，当在管10的内周面10C中设置螺纹部时，最内层(最靠近芯材232的层)的预浸片26的碳纤维可能被切割。当碳纤维被切割时，可能降低管10的强度。为了防止比较示例中的碳纤维被切割，需要通过其中碳纤维沿芯材232的周向方向延伸的缠绕方法(所谓的环向缠绕)将预浸片26绕芯材232缠绕在至少最内层中。
另一方面，在本实施方式的情况下，不需要在管10的内周面10C中设置螺纹部，可以仅通过螺旋式缠绕(或者通过增大螺旋式缠绕的使用比率)而形成管10。即，与比较示例相比，由于管10能够通过利用本实施方式中的一种缠绕方法而形成，因此可以减少预浸片26绕芯材232的圈数(见图10)，并增大轴向方向X上的强度。即，通过在延伸部212上执行表面粗糙化处理，可以实现管10的重量的减轻和管10的强度的提高。另外，在其他部件不设置在管10与第一金属部件172和第二金属部件182中每一个之间的情况下，管10直接联接至第一金属部件172和第二金属部件182。因此，可以保持其中管10和第一金属部件172以及第二金属部件182同轴地设置的状态，并且提高管10和第一金属部件172以及第二金属部件182的定位准确性。另外，可以省去其他部件，并且不再需要采取对策来防止在设置其他部件的情况下碳纤维被切割，因此，可以减少整个杆部件222的制造成本。
另外，如在第一实施方式中描述的，在另一个金属部件(金属圆环)设置在管10与第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者之间的情况下，需要在金属部件上执行硬化和表面粗糙化处理以用于提高抗弯性能。另一方面，根据本实施方式，不再需要执行硬化或表面粗糙化处理，因此，与第一实施方式相比，可以减少制造成本。另外，由于不再需要将金属部件螺纹紧固至第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者，因此可以节约用于螺纹连接和螺纹紧固的时间和精力，并且与第一实施方式的构型相比，可以高准确性地同轴布置第一金属部件172和第二金属部件182以及管10。
此外，由于杆部件222在不将第一金属部件172和第二金属部件182压配合至管10的情况下形成，因此，几乎不施加额外的力至完工的管10与第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者之间的部分。因此，可以保持其中管10的中心轴线C3与第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者的中心轴线C1彼此匹配的状态。即，可以保持其中管10与第一金属部件172和第二金属部件182同轴布置的状态，并且可以提高管10与第一金属部件172和第二金属部件182的定位准确性。
由于前述原因，可以在提高管10与第一金属部件172和第二金属部件182的定位准确性的同时实现制造成本的降低。接着，将描述本实施方式的第二改型。图13是对图12中的杆部件222应用第二改型的视图。在图13中，类似于以上所述部件的部件通过相同的附图标记表示，并且将省略其描述(这应用于之后描述的图14和图15)。
与图7中所示的第一实施方式的第一改型类似，如图13所示，在第二改型中，热粘合膜30在延伸部212的外周面212A上沿着粗糙部272设置。在制备了具有热粘合膜30所附接的延伸部212的芯材232后，如以上所述，预浸片26绕芯材232的外周面232A缠绕(参见图10)。据此，热粘合膜30设置在预浸片26与外周面212A之间。即，在第二改型中，将预浸片26绕芯材232的外周面232A缠绕的步骤包括在预浸片26与外周面212A之间设置热粘合膜30的步骤。通过将预浸片26绕芯材232的外周面232A缠绕的步骤，热粘合膜30在芯材232的径向方向上夹在外周面212A与预浸片26之间，并且结合至外周面212A和预浸片26。接着，通过对预浸片26进行烘烤并固化，热粘合膜30更牢固地结合至预浸片26和外周面212A。据此，可以将延伸部212更牢固地固定至管10。为了提高强度，热粘合膜30的厚度T优选地为不超过粗糙部272中的凸部352的高度H(凹部292的深度)的厚度。另外，热粘合膜30可以提供减小发生在管10与第一金属部件172和第二金属部件182中的每一者之间的应力的作用。
图14是第三改型的第二金属部件182和管10彼此联接的部分的截面图。如图14所示，第三改型的延伸部212(外周面212A)具有直径随着在轴向方向X上远离主体部202而增大的渐缩形状。预浸片26在预浸片26沿着延伸部212缠绕的状态下被烘烤并固化，因此，管10的内周面10C也具有直径随着在轴向方向X上远离主体部202而增大的渐缩形状。根据该构型，在力沿轴向方向X(朝向轴向方向X的外侧)施加至管10的情况下，第二金属部件182的延伸部212的渐缩外周面212A在轴向方向X上(从轴向方向X的内侧)捕获在管10的内周面10C中。因此，管10变得不太可能从延伸部212被拉出，从而管10和第二金属部件182变得不太可能彼此分离，因此可以实现杆部件222的强度的提高。应指出的是，尽管在图14中仅描绘出第二金属部件182周围的区域，第一金属部件172的延伸部212(外周面212A)也可以类似于第二金属部件182的延伸部212具有渐缩形状。根据该结构，可以防止管10从第一金属部件172和第二金属部件182被拉出。
图15是第四改型应用于图14所示的杆部件222的视图。如图15所示，第四改型的延伸部212包括从外周面212A沿径向方向突出并且在轴线方向X上将管10定位的突出部31。第四改型的突出部31在延伸部212的与主体部202在轴向方向X上相反的端部处沿周向方向形成在外周面212A的整个圆周上。管10的第二端部10B配装至包括突出部31的延伸部212(外周面212A)上。因此，突出部31咬合至管10的内周面10C中但不会切割碳纤维，并且在轴向方向X上将管10定位。根据该构型，在力沿轴向方向X(朝向轴向方向X的外侧)施加至管10的情况下，第二金属部件182的突出部31捕获在管10的内周面10C中。因此，管10变得不太可能从延伸部212拉出，从而管10和第二金属部件182变得不太可能彼此分离，因此，可以实现杆部件222的强度的提高。应当指出的是，尽管在图15中仅描绘了第二金属部件182周围的区域，但第一金属部件172的延伸部212也可以类似于第二金属部件182的延伸部212而包括突出部31。根据该结构，可以防止管10从第一金属部件172和第二金属部件182二者被拉出。
可以对以上所述的第二实施方式进行各种改变。例如，鉴于形成有齿条齿15的第二金属部件182的强度，如在上述实施方式中，优选的是在第一金属部件172中设置插入孔172A。然而，在不需要考虑第二金属部件182的强度的情况下，替代第一金属部件172的插入孔172A，可以在第二金属部件182中设置等同于插入孔172A的插入孔。在该情况下，心轴24插入第二金属部件182的插入孔中。
另外，第二改型的热粘合膜30可以应用于第三改型和第四改型的杆部件222。此外，第三改型的渐缩延伸部212可以设置在第一金属部件172和第二金属部件182中的仅一者中。此外，第四改型的突出部31可以不沿周向方向形成在外周面212A的整个圆周上。此外，突出部31可以沿轴向方向X设置在除了延伸部212的外周面212A的端部以外的部分中。另外，突出部31还可以设置在第一金属部件172和第二金属部件182中的仅一者中。
另外，上述实施方式的杆部件222为齿条杆8，但杆部件222还可以形成为除了齿条杆8以外的杆部件(例如，各种轴、杆、以及管状部件)。

Claims (13)

1.一种杆部件的制造方法，所述杆部件包括管和内部金属构件，所述管由碳纤维增强树脂制成，所述内部金属构件具有与所述管的在轴向方向上的端部的内周面接触的外周面，所述方法的特征在于包括：
制备芯材，所述芯材包括沿所述轴向方向延伸的金属心轴和具有经过表面粗糙化处理的所述外周面的所述内部金属构件；
将用树脂浸渍碳纤维获得的预浸片绕所述芯材的外周面缠绕；
通过将绕所述芯材的所述外周面缠绕的所述预浸片进行烘烤并固化来形成具有配装并固定至所述内部金属构件的所述外周面上的所述端部的所述管；以及
从所述管移除所述心轴，
在所述预浸片与所述内部金属构件的外周面之间设置有热粘合膜的情况下，所述预浸片绕所述芯材的所述外周面缠绕。
2.根据权利要求1所述的杆部件的制造方法，其中：
所述内部金属构件是金属圆环；以及
所述芯材通过将所述金属圆环配装至所述心轴来制备。
3.根据权利要求2所述的杆部件的制造方法，还包括：
将金属部件螺纹紧固至所述金属圆环的内周面以将所述金属部件紧固至所述管的所述端部。
4.根据权利要求3所述的杆部件的制造方法，还包括：
在所述金属圆环的所述内周面中形成内螺纹部，所述内螺纹部待螺纹紧固至设置在所述金属部件中的外螺纹部。
5.根据权利要求1所述的杆部件的制造方法，其中：
所述杆部件包括所述管和金属部件，所述金属部件具有主体部和直径小于所述主体部的延伸部，所述主体部和所述延伸部沿所述管的所述轴向方向布置；
所述内部金属构件为所述延伸部；以及
所述芯材通过将所述心轴和所述延伸部沿所述轴向方向彼此连接来制备。
6.根据权利要求5所述的杆部件的制造方法，其中，所述延伸部具有这样的渐缩形状：直径随着在所述轴向方向上远离所述主体部而增大。
7.根据权利要求5所述的杆部件的制造方法，其中，所述延伸部包括突出部，所述突出部从所述延伸部的外周面突出并且在所述轴向方向上定位所述管。
8.一种通过根据权利要求1所述的制造方法制造的杆部件。
9.一种通过根据权利要求2至4中的任一项所述的制造方法制造的杆部件。
10.根据权利要求9所述的杆部件，其中，所述金属圆环的一部分从所述管沿所述轴向方向突出至外侧。
11.根据权利要求10所述的杆部件，其中，所述杆部件构成包含在齿轮齿条式转向装置中的齿条杆。
12.一种通过根据权利要求5至7中的任一项所述的制造方法制造的杆部件。
13.根据权利要求12所述的杆部件，其中，所述杆部件构成包含在齿轮齿条式转向装置中的齿条杆。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105398335A (zh) * 2015-11-27 2016-03-16 奇瑞汽车股份有限公司 复合材料汽车传动轴总成及其制造方法
JP6880239B2 (ja) * 2017-05-31 2021-06-02 フィリップ・モーリス・プロダクツ・ソシエテ・アノニム 糊付け空洞を備えるラッパーを有するロッド
US10935068B2 (en) * 2017-11-16 2021-03-02 Goodrich Corporation Designs and methods of making of joints for composite components under dominant bending load
JP7217587B2 (ja) * 2017-12-27 2023-02-03 Ntn株式会社 動力伝達用シャフト
CN116533559B (zh) * 2023-06-30 2023-09-22 太原理工大学 一种球形及短粗形压力容器的纤维缠绕方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2837456A (en) 1952-02-29 1958-06-03 Kellogg M W Co Filament wound container
US4238539A (en) 1979-05-29 1980-12-09 Celanese Corporation Fiber reinforced composite shaft with metallic connector sleeves mounted by a knurl interlock
US4380443A (en) 1979-11-17 1983-04-19 Felten & Guilleaume Carlswerk Aktiengesellschaft Fiber-reinforced drive shaft
US4569710A (en) 1980-12-30 1986-02-11 Societe Anonyme Diamant Boart Process for manufacturing the inner tube element for a double tube coring apparatus
JPS5871119A (ja) 1981-10-23 1983-04-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd チユ−ブ状複合材料の継手の製作方法
JPS6382728A (ja) 1986-09-26 1988-04-13 Yokohama Rubber Co Ltd:The 金属継手付き繊維強化樹脂管の製造方法
JPS6426430A (en) 1987-07-23 1989-01-27 Sumitomo Metal Ind Frp pipe with threaded joint
JPH0745198B2 (ja) 1987-10-15 1995-05-17 東燃株式会社 繊維強化複合樹脂管及びその製造法
JP2805327B2 (ja) 1988-06-24 1998-09-30 東燃株式会社 繊維強化複合樹脂製棒状成形体及びその製造方法
JPH0669733B2 (ja) 1990-11-29 1994-09-07 株式会社袋谷製作所 加熱発泡性樹脂とカーボン繊維を組み合わせた軸状部材およびその製造方法
JPH05193097A (ja) 1992-01-21 1993-08-03 Nitto Denko Corp グラビア用印刷ロール
US5415079A (en) 1992-05-13 1995-05-16 Hr Textron, Inc. Composite cylinder for use in aircraft hydraulic actuator
US5601493A (en) 1992-10-22 1997-02-11 Sumitomo Chemical Company Limited Drive shaft made of fiber reinforced plastics, and method for connecting pipe made of fire-reinforced plastics
JPH06200951A (ja) 1992-10-22 1994-07-19 Sumitomo Chem Co Ltd 繊維強化樹脂製駆動力伝達用シャフトおよび繊維強化樹脂製パイプの接合方法
JPH0791433A (ja) 1993-09-20 1995-04-04 Toray Ind Inc プロペラシャフトおよびその製造方法
JP2001032819A (ja) 1998-06-26 2001-02-06 Ntn Corp 動力伝達シャフト及びプロペラシャフト
JP3786363B2 (ja) 2003-02-28 2006-06-14 新日高株式会社 削孔用補強管
JP2008524044A (ja) 2004-12-20 2008-07-10 ビショップ イノヴェーション リミテッド 複合ステアリングラック
JP4263753B2 (ja) * 2007-08-10 2009-05-13 トヨタ自動車株式会社 繊維強化樹脂製筒部材の製造方法
JP5244840B2 (ja) 2009-04-09 2013-07-24 ダンロップスポーツ株式会社 管状体及びその製造方法
JP2011098475A (ja) 2009-11-05 2011-05-19 Sekisui Chem Co Ltd 繊維強化樹脂製レジューサの製造方法
JP2012153314A (ja) 2011-01-28 2012-08-16 Nsk Ltd ラックアンドピニオン式ステアリング装置用ラック
JP2013075533A (ja) 2011-09-29 2013-04-25 Nsk Ltd ラックアンドピニオン式ステアリング装置用ラックの製造方法
JP5831154B2 (ja) 2011-11-15 2015-12-09 日本精工株式会社 ラックアンドピニオン式ステアリング装置及びその製造方法

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