CN105307810B - 齿条的制造方法和中空齿条杆 - Google Patents

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Abstract

一种齿条的制造方法，包括：支撑在第一齿条杆的轴上具有第一齿部(12a)的第一齿条杆(12A)；支撑在第二齿条杆的轴上具有第二齿部(12b)的第二齿条杆(12B)；使得第二齿条杆的轴心线与第一齿条杆的轴心线一致；将联接部件(15)支撑在第一齿条杆与第二齿条杆之间，使得联接部件的轴心线与第一齿条杆和第二齿条杆的轴心线一致；使联接部件(15)绕着第一齿条杆和第二齿条杆的轴心线相对于第一齿条杆和第二齿条杆旋转；并且同时使第一齿条杆的端部和第二齿条杆的端部与联接部件产生摩擦压接。

Description

齿条的制造方法和中空齿条杆
技术领域
本发明涉及一种形成齿条的方法用以制造用于车辆的转向装置的齿条杆，并且涉及具有该齿条的齿条杆，所述方法特别适用于电力转向装置，其中，方向盘通过要与连接于转向侧的转向齿轮啮合的齿条轴的滑动运动而转向，并且同时，由转向转矩控制的电机的输出传递到与转向齿轮隔开并且与齿条轴啮合的辅助齿轮，从而辅助支持转向操作。
背景技术
已知一种电力转向装置包括设置两个齿条与齿轮的双类型机构(在下文中称为“双齿轮类型”)。同时，通常地设置在两个位置处的两个齿条相对于轴的中心线具有不同的旋转相位。
在用于这样的双齿轮类型的齿条杆中，已经通过下面的方法形成了两部分齿条。具体地，利用铰孔机在两个位置处齿切由诸如例如日本工业标准S45C碳钢这样的材料制成的实心齿条杆。旋转相位由数控(NC)控制。
另外，在中空齿条杆的情况下，当执行平压加工时，数控控制齿部的旋转相位。此外，在摩擦压接齿条杆的情况下，具有齿部的实心或中空材料通过摩擦压接而联接在一起(例如，参见JP 3772110B2)。
发明内容
然而，用于双齿轮类型的齿条杆的制造方法具有下面的问题：即，在实心齿条杆的情况下，齿部设置在齿条杆的任一轴侧上，使得不能执行诸如深钻孔等这样的加工，并且齿条杆的整体重量也增大。另外，在中空齿条杆的情况下，虽然能够使齿条杆更轻，但是即使在执行平压加工时预先判定了齿部的旋转相位差，但是在后期的齿成型和退火处理期间，齿部的旋转相位也会移位。此外，在摩擦压接齿条杆的情况下，因为在旋转方向上的定位，所以需要双向取(two-way taking)或钻孔。此外，由于旋转方向或定心的偏差而产生的位置精度的恶化不适于电力转向装置。
因此，本发明的目的是提供能够将两个齿部以特定程度的相位差精确定位的齿条的形成方法，和具有该齿条的齿条杆。
为了实现该目的，本发明提供了齿条的制造方法和具有该齿条的中空齿条杆。
在齿条的制造方法中，该方法包括：支撑在第一齿条杆的轴上具有第一齿部的所述第一齿条杆；支撑在第二齿条杆的轴上具有第二齿部的所述第二齿条杆，使得所述第二齿条杆的轴心线与所述第一齿条杆的轴心线一致；将联接部件支撑在所述第一齿条杆与所述第二齿条杆之间，使得所述联接部件的轴心线与所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的轴心线一致；使所述联接部件绕着所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的所述轴心线相对于所述第一齿条杆和所述第二齿条杆旋转；和同时使所述第一齿条杆的端部和所述第二齿条杆的端部与所述联接部件进行摩擦压接。
中空齿条杆包括第一齿条杆和第二齿条杆以及联接部件。第一齿条杆在第一齿条杆的中空轴上具有第一齿部。第二齿条杆在第二齿条杆的中空轴上具有第二齿部。第二齿条杆的轴心线与第一齿条杆的轴心线一致。联接部件支撑在所述第一齿条杆与所述第二齿条杆之间，使得所述联接部件的轴心线与所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的轴心线一致。一端面的一端面与第一齿条杆接合，并且联接部件的另一端面与第二齿条杆接合。
根据本发明，能够以特定程度的相位差高精度地(相对于轴心的偏离/弯曲/倾斜)定位两个齿部。
附图说明
图1是示出通过根据本发明的实施例的齿条的制造方法制造的、具有双齿轮齿条杆的齿条与齿轮机构的视图。
图2是示出双齿轮齿条杆的平面图。
图3是示出设置在双齿轮齿条杆中的联接部件的透视图。
图4是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图5是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图6是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图7是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图8是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图9是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图10是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图11是示出双齿轮齿条杆的制造过程的视图。
图12是示出使用根据本发明的修改实施例的联接部件的双齿轮齿条杆的平面图。
图13是示出联接部件的透视图。
具体实施方式
图1是示出通过根据本发明的第一实施例的齿条的制造方法制造的具有双齿轮齿条杆12的齿条与齿轮机构的视图，图2是示出双齿轮齿条杆12的平面图，图3是示出设置在双齿轮齿条杆12中的联接部件的透视图，并且图4至11是示出双齿轮齿条杆12的制造过程的视图。
齿条与齿轮机构10包括：大致筒状的齿条壳体11，其在车辆的横向上延伸；和双齿轮齿条杆12，其以能够在齿条壳体的横向轴向上滑动移动的方式容纳在齿条壳体11中。
双齿轮齿条杆12从齿条壳体11的相反的端口向外延伸，并且横拉杆13和13分别经由各个联接部结合到双齿轮齿条杆的两端，其中，横拉杆13和13从分别覆盖联接部的护罩14和14横向延伸。在操作中，双齿轮齿条杆12的运动引起横拉杆13和13的运动，这依次使得车辆的方向盘能够通过转向装置而转向。
转向齿轮箱20设置在齿条壳体11的右侧端部处。方向盘一体地装接到转向轴，经由联接部连接于该转向轴的输入轴21由转向齿轮箱支撑，使得输入轴能够通过轴承枢转。输入轴21设置有转向齿轮(未示出)。
转向齿轮与双齿轮齿条杆12的齿条齿部(第一齿部)12a啮合。由于方向盘的转动操作而传递到输入轴21的转向力使具有与齿部12a接合的斜齿部(diagonally toothedpart)的转向齿轮旋转，使得双齿轮齿条杆12能够在横向轴向上滑动移动。
辅助齿轮箱30设置在齿条壳体11的左侧端部。辅助齿轮箱30包括：齿轮筒部31，其相对于齿条壳体11在稍微倾斜的竖直方向上延伸；和齿条引导筒部32，其与竖直方向垂直地延伸。
辅助齿轮(未示出)容纳在齿轮筒部31中，使得辅助齿轮与双齿轮齿条杆12的齿条齿部(第二齿部)12b啮合。电机33装接于辅助齿轮箱30，使得电机33的驱动轴使具有与双齿轮齿条杆12的齿条齿部12b啮合的斜齿部的辅助齿轮旋转，使得双齿轮齿条杆12能够在横向轴向上滑动移动。
根据通过输入轴21检测的方向盘的转向转矩控制电机33。以输入的转向力经由转向齿轮传递到双齿轮齿条杆12的方式进行转向运动，并且由转向转矩控制的电机33的驱动力经由辅助齿轮施加于相同的双齿轮齿条杆12，从而在支撑输入的同时进行转向运动。
图2是示出双齿轮齿条杆12的平面图。双齿轮齿条杆12具有第一齿部12a和第二齿部12b，该第一齿部和第二齿部相对于双齿轮齿条杆的轴具有互相不同大约0至90度的角位置(相位)。
另外，双齿轮齿条杆12由以下构成：第一齿条杆12A，其由中空轴形成，并且具有第一齿部12a；第二齿条杆12B，其由中空轴形成，并且具有第二齿部12b；和联接部件15，其中，第一齿条杆和第二齿条杆以及联接部件在各个轴心线互相对齐的情况下结合在一起。
联接部件15包括筒状联接体15a和在其相反侧上的相反平面部(接合部)15b。平面部15b形成所谓的双向取接合部。在图2中，参考标号15c和15d分别表示一侧端和另一侧端，设置该一侧端和另一侧端以与将在稍后描述的摩擦压接面Qa和Qb连接。另外，联接体15a可以具有筒状。
联接部件15可以由与第一齿条杆12A和第二齿条杆12B相同的材料或适于摩擦压接加工的其它金属材料构成。具体地，因为钢成本效益好、容易得到、容易切割处理并且具有适当的强度，所以已经广泛用作工业材料的S34C碳钢等是合适的。
以下面的方式制造具有上述构造的双齿轮齿条杆12。如图4所示，制备齿部12a和12b分别预先形成在其上的第一齿条杆12A和第二齿条杆12B。在图4中，参考标号Qa和Qb表示用于联接部件15的摩擦压接面。这里，在摩擦压接之前，将第一齿条杆12A和第二齿条杆12B的第一齿部12a和第二齿部12b、以及摩擦压接面Qa和Qb切割成具有方形，使得能够在摩擦压接之后高精度地确保整个齿条杆的直线度。
接着，如图5所示，在联接部件15的轴心线与第一齿条杆12A和第二齿条杆12B的轴心线对齐的情况下，将联接部件15布置在第一齿条杆12A与第二齿条杆12B之间。同时，联接部件15的相反侧的表面15c与15d维持高度平行。
接着，如图6所示，固定第一齿条杆12A和第二齿条杆12B，使得齿条杆不绕着轴心线旋转。
接着，如图7所示，联接部件15的平面部15b与夹具100接合。然后，如图8所示，夹具100绕着轴心线旋转。然后，如图9所示，第一齿条杆12A轴向挤压联接部件15的一侧面，并且同时，第二齿条杆12B轴向挤压联接部件15的另一侧面。图9中的参考标号P表示联接部。
因此，产生摩擦热以使金属结构变化，并且此外施加压力，使得第一齿条杆12A和第二齿条杆12B分别结合到联接部件15。
此外，如图10所示，夹具100的旋转停止。这里，将相对于第一齿条杆12A与第二齿条杆12B之间的轴心线的相位差设定为预定值。同时，在判定相位时的精确度是大约±0.1°，这在实际使用中不引起问题。
接着，如图11所示，第一齿条杆12A和第二齿条杆12B互相分离，从而形成双齿轮齿条杆12。
在双齿轮齿条杆的制造方法中，能够以传统的加工方式制造两个齿条杆。此外，由于使用联接部件15以摩擦压接方式将两个齿条杆同时结合到两个表面处，所以能够高精度地确保位于两个位置处的齿条齿部12a和12b的周边位置精度和同轴度/直线度。因此，能够得到适用于电力转向装置的双齿轮齿条杆。
另外，由于能够使用中空轴部件，所以与实心轴部件相比，在26mm直径部件的情况下，能够减少中空轴部件大约40％至50％的重量。
同时，可以将联接部件15切割成具有适于第一齿条杆12A和第二齿条杆12B的外径的外径。
图12是示出使用根据以上实施例修改的联接部件16的双齿轮齿条杆12的平面图。图13是示出联接部件16的透视图。在图12中，利用相同的参考标号表示与图1和2中的功能部分相同的图3中的功能部分，并且将省略其详细描述。
联接部件15形成为设置有中央通孔(接合孔)16b的筒状。夹具100与通孔16b联接。另外，图13中的参考标号16c和16d分别表示用于与摩擦压接面Qa和Qb接合的相反侧的端部。
使用修改的联接部件16的情况还可以与使用上述联接部件15制造双齿轮齿条杆12的情况具有相同的效果。
同时，虽然本发明图示出具有中空轴的齿条杆与具有中空轴的齿条杆接合在一起，但是还能够实现诸如具有实心轴的齿条杆与具有实心轴的齿条杆、或具有中空轴的齿条杆与具有实心轴的齿条杆的其它结合，其能够与具有中空轴的齿条杆与具有实心轴的齿条杆的结合相反地布置。从而，能够根据期望的功能选择中空轴或实心轴并且将其结合在一起，所以能够提高双齿轮齿条杆的设计自由度。
此外，在形成具有简单要求的充足的齿宽或齿高的形状的齿部的同时，由于安置在转向侧或辅助侧上的齿条杆经受适于形成诸如VGR等的复杂形状齿部的冷顺序成型，所以可以将诸如CGR等这样的形状设定为具有能够实现期望性能的齿形的组合。
此外，第一齿条杆12A和第二齿条杆12B可以具有不同的外径。
当然，本发明不限于上述实施例，而是可以在不背离本发明的范围的情况下以各种方式修改本发明。
该专利申请基于2013年6月3日提交的日本专利申请No.2013-117096，该专利申请的全部内容通过引用并入此处。

Claims (4)

1.一种中空齿条杆的制造方法，该方法包括：
支撑在中空轴上具有第一齿部的第一齿条杆；
支撑在中空轴上具有第二齿部的第二齿条杆，使得所述第二齿条杆的轴心线与所述第一齿条杆的轴心线一致；
将联接部件支撑在所述第一齿条杆与所述第二齿条杆之间，使得所述联接部件的轴心线与所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的轴心线一致；
使所述联接部件绕着所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的所述轴心线相对于所述第一齿条杆和所述第二齿条杆旋转；和
使上述第一齿条杆轴向挤压所述联接部件的一侧面，并且同时使所述第二齿条杆轴向挤压所述联接部件的另一侧面，从而同时地使所述第一齿条杆的端部和所述第二齿条杆的端部与所述联接部件进行摩擦压接，使得在所述第一齿部和所述第二齿部之间设置有相对于所述轴心线的预定相位差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述联接部件的旋转通过用于提供旋转力的夹具和设置成与所述夹具接合的接合部进行，从而防止所述联接部件绕着所述联接部件的轴心线的滑动运动。
3.一种中空齿条杆，包括：
第一齿条杆，该第一齿条杆在所述第一齿条杆的中空轴上具有第一齿部；
第二齿条杆，该第二齿条杆在所述第二齿条杆的中空轴上具有第二齿部，其中，所述第二齿条杆的轴心线与所述第一齿条杆的轴心线一致；和
联接部件，该联接部件安置在所述第一齿条杆与所述第二齿条杆之间，使得所述联接部件的轴心线与所述第一齿条杆和所述第二齿条杆的所述轴心线一致，并且所述联接部件的一端面与所述第一齿条杆接合且所述联接部件的另一端面与所述第二齿条杆接合，所述接合是通过如下方式获得的：通过使上述第一齿条杆轴向挤压所述联接部件的一侧面，并且同时使所述第二齿条杆轴向挤压所述联接部件的另一侧面，从而同时地使所述第一齿条杆的端部和所述第二齿条杆的端部与所述联接部件进行摩擦压接，以使得在所述第一齿部和所述第二齿部之间设置有相对于所述轴心线的预定相位差。
4.根据权利要求3所述的中空齿条杆，其中，所述第一齿条杆与所述第二齿条杆具有不同的外径。
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