CN111085656B - 齿条杆的制造装置以及齿条杆的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供制造装置以及制造方法，其适用于在中空的轴件的大致整个长度上形成齿条的相对较短的中空齿条杆的制造。齿条杆的制造装置具备：预备成形部，其在中空的轴件的外周面形成沿轴件的轴向上延伸的扁平部；齿成形部，其在扁平部的平坦的外表面形成齿条；热处理部，其进行齿条的淬火；第1输送部，其将轴件送入到预备成形部，且将形成了扁平部的轴件从预备成形部送出；第2输送部，其将已形成扁平部的轴件送入到齿成形部，且将形成了齿条的轴件从齿成形部送出；以及第3输送部，其将已形成齿条的轴件送入热处理部，且将进行了齿条的淬火的轴件从热处理部送出，第1输送部、第2输送部以及第3输送部保持轴件的两端部中的至少一个端部的内径部。

Description

齿条杆的制造装置以及齿条杆的制造方法

技术领域

本发明涉及一种齿条杆的制造装置以及齿条杆的制造方法。

背景技术

作为在齿轮齿条式转向装置等中使用的齿条杆，已知有一种例如在实心的轴件上形成有齿条的、所谓的实心齿条杆。另外，也已知有一种在中空的轴件上形成齿条并实现了轻量化的、所谓的中空齿条杆。

中空齿条杆例如如下所示那样制造。首先，通过使冲头按压在中空的轴件的外周面，从而在中空的轴件的外周面形成扁平部(例如，参照专利文献1)。接着，通过在齿条齿模被按压在扁平部的平坦外表面上的状态下将芯棒压入扁平部的内部，并使被压入的芯棒逐渐换为较大的芯棒且重复芯棒的压入，从而在扁平部的外表面形成齿条(例如，参照专利文献2)。而且，为了提高齿条的硬度而进行齿条的淬火(例如，参照专利文献3)。

另外，还已知一种齿条杆，该齿条杆作为双小齿轮辅助电动助力转向装置中所使用的齿条杆，该齿条杆包括两个齿条，这两个齿条是与转向轴的转向小齿轮啮合的齿条和与辅助机构的辅助小齿轮啮合的齿条。

专利文献4中记载的齿条杆在形成有第1齿条的中空齿条杆的一个端部接合有实心的延长轴件，且在该延长轴件形成有第2齿条。在延长轴件与中空齿条杆接合后，用推刀盘等加工装置来形成第2齿条。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-262694号公报

专利文献2：日本特开2008-229676号公报

专利文献3：日本特开平10-158742号公报

专利文献4：日本特开2014-124767号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

在专利文献1和专利文献2中记载的齿条杆的制造方法以及专利文献3中记载的齿条杆的淬火方法中，在中空的轴件的长度上的部分区段形成有齿条。在形成扁平部时，以及在扁平部形成齿条时，轴件的上述部分区段被容纳在模具中，在进行齿条的淬火时，轴件的上述部分区段被容纳在加热线圈中，轴件的一个端部被设置为从模具以及加热线圈中突出。因此，例如如专利文献2所述那样，轴件相对于模具和加热线圈的送入和送出通过把持着从模具和加热线圈突出设置的轴件的一个端部来进行。

另一方面，在形成有第1齿条的中空齿条杆接合延长轴件，并在该延长轴件形成第2齿条而成的齿条杆中，中空齿条杆的第1齿条例如在从中空的轴件的一个端部到另一个端部为止的大致全部长度上形成。在该情况下，在形成扁平部时，以及在扁平部形成齿条时，轴件的整体被容纳在模具中，在进行齿条的淬火时，轴件的整体被容纳在加热线圈中。因此，在轴件中不存在从模具以及加热线圈突出设置的把持部，在轴件相对于模具以及加热线圈的送入和送出中会出现不便之处。虽然通过在轴件设定从模具和加热线圈突出设置的多余长度，并在齿条的淬火完成之后将多余长度切除，从而能够消除轴件的送入和送出中的不便之处，但是会产生材料的浪费。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种制造装置以及制造方法，以适用于如在中空的轴件的大致全部长度上形成齿条的那样的相对较短的中空齿条杆的制造。

用于解决问题的技术手段

本发明的一个方案的齿条杆的制造装置具备：预备成形部，其被构成为在中空的轴件的外周面形成沿所述轴件的轴向延伸的扁平部；齿成形部，其在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；热处理部，其被构成为进行所述齿条的淬火；第1输送部，其被构成为：将所述轴件送入到预备成形部，且将形成了所述扁平部的所述轴件从所述预备成形部送出；第2输送部，其被构成为：将已形成所述扁平部的所述轴件送入到所述齿成形部，且将在所述扁平部形成了所述齿条的所述轴件从所述齿成形部送出；以及第3输送部，其被构成为：将已形成所述齿条的所述轴件送入所述热处理部，且将进行了所述齿条的淬火的所述轴件从所述热处理部送出，所述第1输送部、所述第2输送部以及所述第3输送部被构成为保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部。

另外，本发明的一个方案的齿条杆的制造方法具备：预备成形步骤，其在中空的轴件的外周面形成沿所述轴件的轴向延伸的扁平部；齿成形步骤，其在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；热处理步骤，其进行所述齿条的淬火，在所述预备成形步骤、所述齿成形步骤以及所述热处理步骤中，保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部来输送所述轴件。

发明效果

根据本发明，能够提供一种制造装置以及制造方法，适用于如在中空的轴件的大致全长度上形成齿条的那样的、相对较短的中空齿条杆的制造。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式的齿条杆的一例的立体图。

图2A是图1的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图2B是图1的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图2C是图1的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图2D是图1的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图3是用于说明本发明的实施方式的齿条杆的制造装置的一例的示意图。

图4是图3的制造装置的预备成形部的纵剖面图。

图5是图4的预备成形部的横剖面图。

图6A是图4的预备成形部进行的预备成形工序的示意图。

图6B是图4的预备成形部进行的预备成形工序的示意图。

图6C是图4的预备成形部进行的预备成形工序的示意图。

图6D是图4的预备成形部进行的预备成形工序的示意图。

图7是图3的制造装置的第1输送部的示意图。

图8是示出图7的第1输送部的动作的示意图。

图9是图3的齿条杆的制造装置的齿成形部的横剖面图。

图10A是图9的齿成形部进行的齿成形工序的示意图。

图10B是图9的齿成形部进行的齿成形工序的示意图。

图10C是图9的齿成形部进行的齿成形工序的示意图。

图10D是图9的齿成形部进行的齿成形工序的示意图。

图10E是图9的齿成形部进行的齿成形工序的示意图。

图11是图3的齿条杆的制造装置的热处理部和第3输送部的示意图。

图12是图11的热处理部的冷却套的纵剖面图。

图13A是图11的热处理部进行的热处理工序的示意图。

图13B是图11的热处理部进行的热处理工序的示意图。

图13C是图11的热处理部进行的热处理工序的示意图。

图13D是图11的热处理部进行的热处理工序的示意图。

图14是用于说明本发明的实施方式的齿条杆的其他例的立体图。

图15A是图14的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图15B是图14的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

图15C是图14的齿条杆的制造工序的一例的示意图。

符号说明

1 中空齿条杆

2 轴件

3 齿条

4 轴部

5 轴部

6 扁平部

10 齿条杆

11 延长轴件

12 齿条

100 制造装置

101 预备成形部

102 齿成形部

103 热处理部

104 第1输送部

105 第2输送部

106 第3输送部

110 预备成形用模具

111 冲头

112 加压机构

120 左模具

121 右模具

122 支承座

123 弹出销

124 保持槽

125 倾斜面

126 倾斜面

127 凹部

128 倾斜面

129 倾斜面

130 贯通孔

131 连通孔

140 保持部

141 移动机构

142 夹盘

143 拉杆

144 爪

145 拉杆的前端部

150 齿成形用模具

151 齿条齿模

152 芯棒

153 芯棒保持件

154 第1芯棒推杆

155 第2芯棒推杆

160 上模具

161 下模具

162 保持槽

163 第1连通孔

164 第2连通孔

170 保持部

171 移动机构

180 加热线圈

181 冷却套

190 套部件

191 套部件

192 套部件

193 套部件

200 顶尖

201 顶尖

201 移动机构

具体实施方式

图1示出用于说明本发明的实施方式的齿条杆的一例。

图1所示的齿条杆1是由截面圆形形状的中空的轴件2构成的、所谓的中空齿条杆。在轴件2的外周面形成有齿条3，齿条3从轴件2的一个端部沿轴向延伸至另一个端部。在轴件2，形成有齿条3的区段(以下称为齿条形成区段)的截面形状为非圆形，齿条形成区段之外的区段的截面形状为圆形。在一个端部侧所保留的截面圆形形状的轴部4的长度以及在另一个端部侧所保留的截面圆形形状的轴部5的长度皆比齿条3的长度短，在与齿条3的关系中，轴件2比较短。中空齿条杆1例如采用如下方式制造。

图2A到图2D示出中空齿条杆1的制造工序的概要。

如图2A所示，原料即轴件2是例如由JIS－S45C等的钢材所构成的截面圆形形状的中空的轴件，轴件2的轴向的两端开口。在轴件2，通常对轴件2实施磷酸锌皮膜处理(Bonderizing treatment)等以提高成形性和耐腐蚀性。

<预备成形工序>

如图2B所示，从轴件2的一个端部到另一个端部沿轴向延伸的扁平部6被形成在轴件2的外周面。通过使压平冲头111按压在轴件2的外周面，且轴件2的外周面被平坦地压扁至图2C所示的齿成形工序中形成的齿条3的齿根高度附近，从而形成扁平部6。

<齿成形工序>

接着，如图2C所示，在扁平部6的平坦的外表面形成齿条3。通过在齿条齿模151被按压在扁平部6的平坦的外表面上的状态下将芯棒152压入扁平部6的内部，并使被压入的芯棒152逐渐换为较大的芯棒且重复芯棒152的压入，从而形成齿条3。

<热处理工序>

接着，如图2D所示，进行齿条3的淬火以提高齿条3的硬度。淬火时的加热能够通过使用加热线圈180的高频感应加热来进行。

之后，适当进行扁平部6和齿条3的形成所伴随的轴件2的弯曲的矫正、位于与轴件2的外周面中的齿条3相反侧之处的截面圆弧状的齿背面的研磨、对轴部4和/或轴部5的内径部的螺纹切削等加工，制造中空齿条杆1。

图3示出进行从图2A到图2D所示的中空齿条杆1的制造工序的制造装置的概要构成。

制造装置100具备：预备成形部101、齿成形部102、热处理部103、第1输送部104、第2输送部105和第3输送部106。预备成形部101、齿成形部102以及热处理部103被沿着预定的生产线设置，在预备成形部101的线上流侧、预备成形部101和齿成形部102之间、齿成形部102和热处理部103之间、热处理部103的线下流侧，设置有放置轴件2的适当的储料器(未图示)。

预备成形部101是进行图2B所示的预备成形工序的装置，其在中空的轴件2的外周面形成扁平部6。第1输送部104将轴件2从在预备成形部101的线上流侧设置的储料器中取出，并将该轴件2送入预备成形部101。另外，第1输送部104将形成了扁平部6的轴件2从预备成形部101送出，并将该轴件2放置在设置于预备成形部101和齿成形部102之间的储料器中。

齿成形部102是进行图2C所示的齿成形工序的装置，其在轴件2的扁平部6的平坦的外表面形成齿条3。第2输送部105将轴件2从设置在预备成形部101和齿成形部102之间的储料器中取出，并将该轴件2送入齿成形部102。另外，第2输送部105将形成了齿条3的轴件2从齿成形部102中送出，并将该轴件2放置在设置于齿成形部102和热处理部103之间的储料器。

热处理部103是进行图2D所示的热处理工序的装置，其进行齿条3的淬火。第3输送部106将轴件2从设置在尺成形部102和热处理部103之间的储料器中取出，并将该轴件2送入热处理部103。另外，第3输送部106将进行了齿条3的淬火的轴件2从热处理部103送出，并将该轴件2放置于在热处理部103的线下流侧设置的储料器。

以下，对预备成形部101、齿成形部102以及热处理部103的各部依次进行说明。

图4和图5示出预备成形部101的一例。

预备成形部101具备：预备成形用模具110、压平冲头111和加压机构112。

预备成形用模具110具有：能够向左右方向开闭的左模具120和右模具121；支承座122；以及弹出销123。弹出销123被设置在左模具120和右模具121的下侧，插入到已对接的左模具120和右模具121之间，使左模具120和右模具121分离。

在左模具120和右模具121各自的对接面形成有在前后方向上横贯对接面的截面半圆形状的保持槽124。这些保持槽124在左模具120和右模具121闭合时互相组合，形成能够将轴件2的大致整体容纳的圆筒状的成形空间，并保持已容纳的轴件2的外周面。

在左模具120的与对接面相反侧的外侧面上，设置有在上下方向上倾斜的倾斜面125，且倾斜面125从左模具120的上表面至少延伸至保持槽124的下端的位置。在右模具121的外侧面也设置有同样的倾斜面126。

在支承座122的下表面形成有容纳左模具120和右模具121的凹部127。在凹部127的左右的侧面设置有与左模具120的倾斜面125滑动接触的倾斜面128和与右模具121的倾斜面126滑动接触的倾斜面129。

支承座122由加压机构112按下。通过将支承座122按下，从而支承座122的倾斜面128、129与左模具120的倾斜面125以及右模具121的倾斜面126卡合。通过这些倾斜面的卡合，而使作用在支承座122的向下方的按压力被转换为左右方向的按压力并作用到左模具120和右模具121。由此，左模具120和右模具121闭合且牢固地保持在闭合状态。

在左模具120、右模具121以及支承座122形成有通孔130，该通孔130在上下方向上贯通左模具120、右模具121以及支承座122并贯通上述成形空间。压平冲头111被设置于通孔130，且被支承座122能够上下移动地支承，并被加压机构112按下。

另外，在支承座122形成有贯通上述成形空间的连通孔131，该连通孔131被设置于圆筒状的上述成形空间的轴线上。轴件2的两端部中的一个端部2a通过该连通孔131露出到模具外部。此外，通过连通孔131露出到模具外部的轴件2的端部可以被容纳在上述成形空间，也可以被设置于连通孔131。

图6A到图6D示出预备成形部101进行的预备成形工序。

首先，如图6A所示，支承座122和压平冲头111被加压机构112抬起，在左模具120和右模具121被打开的状态下，轴件2被第1输送部104送入预备成形用模具110。轴件2通过支承座122的连通孔131并被设置在左模具120的保持槽124和右模具121的保持槽124之间的预定位置。

接着，如图6B所示，第1输送部104解除对轴件2的保持，并从预备成形用模具110中退出。然后，支承座122被按下，左模具120和右模具121被闭合。轴件2的大致整体被上述成形空间容纳，且被上述成形空间容纳的轴件2的外周面分别被左模具120和右模具121的保持槽124保持。然后，压平冲头111被按下，按压在轴件2的外周面。由此，在轴件2的外周面形成扁平部6。

接着，如图6C所示，第1输送部104通过支承座122的连通孔131并再次保持轴件2。然后，支承座122和压平冲头111被抬起，弹出销123被插入左模具120和右模具121之间。由此，左模具120和右模具121分离。

然后，如图6D所示，保持有轴件2的第1输送部104从预备成形用模具110中退出。由此，轴件2通过支承座122的连通孔131而从预备成形用模具110中送出。

在图6A到图6D所示的预备成形工序中，轴件2的整体被容纳在预备成形用模具110中，在轴件2不存在从预备成形用模具110突出设置的把持部。因此，第1输送部104通过支承座122的连通孔131来保持轴件2的一个端部2a的内径部，进行轴件2的送入和送出。

图7和图8示出第1输送部104的一例。

第1输送部104具备保持部140和使保持部140移动的移动机构141。保持部140被设置为在预备成形用模具110的上述成形空间的轴线上与支承座122的连通孔131(参照图6A～图6D)相对，并沿着该轴线前后移动。移动机构141例如是多关节机器人，线性移动推动器等。

保持部140被构成为能够插入轴件2的端部2a且能够在径向扩大收缩。在图7和图8所示的例中，保持部140具有圆筒状的夹盘142和插通夹盘142的拉杆143。夹盘142的外径比轴件2的内径小。夹盘142的前端部被从前端延伸的狭缝分割成多个爪144，且这些爪144是挠性的。拉杆143的前端部145被从夹盘142的前端突出设置，且被形成为倒锥形状。

图8示出保持部140的动作，在保持部140被插入轴件2的端部2a的状态下，拉杆143被未图示的驱动部向夹盘142的基端侧拉入。随着拉杆143的拉入，夹盘142的多个爪144在拉杆143的倒锥形状的前端部145上滑动，并向夹盘142的外径侧变形。由此，夹盘142整体向径向扩大，并保持轴件2的端部2a的内径部。另一方面，当拉杆143被向夹盘142的前端侧推出时，夹盘142整体向径向缩小，解除轴件2的保持。

根据以上的结构，即使轴件2的整体都被容纳在预备成形用模具110中，保持部140通过支承座122的连通孔131而能够保持轴件2的一个端部2a的内径部，能够进行轴件2的送入和送出。

图9示出齿成形部102的一例。

齿成形部102具备：齿成形用模具150、齿条齿模151、多个芯棒152、收纳这些芯棒152的芯棒保持件153、第1芯棒推杆154以及第2芯棒推杆155。

齿成形用模具150具有能够在上下方向开闭的上模具160和下模具161，上模具160和下模具161被未图示的开闭机构开闭。在上模具160和下模具161各自的对接面形成有在前后方向横贯对接面的截面半圆形状的保持槽162。这些保持槽162在上模具160和下模具161闭合时互相组合，形成能够将轴件2的整体容纳的圆筒状的成形空间，并保持已容纳的轴件2的外周面。

圆筒状的上述成形空间的两端部向模具外部开放。在形成有扁平部6的轴件2的一个端部侧保留的截面圆形形状的轴部4(第1端部)通过上述成形空间的一个端部而露出到模具外部，在轴件2的另一个端部侧保留的截面圆形形状的轴部5(第2端部)通过上述成形空间的另一个端部而露出到模具外部。以下，将使轴件2的轴部4露出的上述成形空间的一个端部称为齿成形用模具150的第1连通孔163，将使轴部5露出的上述成形空间的一个端部称为齿成形用模具150的第2连通孔164。

齿条齿模151被能够取下地安装于上模具160，且被设置为与上述成形空间容纳的轴件2的扁平部6的平坦的外表面对置。在与扁平部6的外表面接触的齿条齿模151的成形面151a设置有使齿条3成形的多个齿槽。

芯棒保持件153被设置在上述成形空间的轴线上，且在齿成形用模具150的一侧与齿成形用模具150相邻设置。芯棒保持件153收纳多个芯棒152，并选择其中一个芯棒152，将已选择的芯棒152设置于上述成形空间的轴线上。

第1芯棒推杆154被设置在上述成形空间的轴线上，且被设置为在第1芯棒推杆154和齿成形用模具150之间隔着芯棒保持件153。第1芯棒推杆154利用未图示的驱动机构来沿着上述成形空间的轴线进行前后移动。通过第1芯棒推杆154向着齿成形用模具150移动，从而第1芯棒推杆154通过齿成形用模具150的第1连通孔163，从轴部4的开口插入轴件2。另外，在上述成形空间的轴线上设置的芯棒152被第1芯棒推杆154推动而插入轴件2。

第2芯棒推杆155被设置在上述成形空间的轴线上，且被设置为在第2芯棒推杆155与芯棒保持件153以及第1芯棒推杆154之间隔着齿成形用模具150。第2芯棒推杆155利用未图示的驱动机构来沿着上述成形空间的轴线进行前后移动。通过第2芯棒推杆155向着齿成形用模具150移动，从而第2芯棒推杆155通过齿成形用模具150的第2连通孔164，从轴部5的开口插入轴件2。被插入到轴件2的芯棒152被第2芯棒推杆155推回。

图10A到图10E示出齿成形部102进行的齿成形工序。

首先，如图10A所示，在上模具160和下模具161被打开的状态下，轴件2被第2输送部105从设置有第2芯棒推杆155的一侧送入到齿成形用模具150。以扁平部6与齿条齿模151对置的状态来将轴件2设置于上模具160的保持槽162和下模具161的保持槽162之间的预定位置。

此处，第2输送部105具备保持部170和使保持部170移动的移动机构171。此外，保持部170与第1输送部104的保持部140同样地构成，并且保持部170能够插入轴件2的轴部5且能够在径向进行扩大和收缩，通过在轴部5的内部在径向扩大从而保持轴部5的内径部。保持部170被设置为在円筒状的上述成形空间的轴线上与齿成形用模具150的第2连通孔164相对，并沿着该轴线前后移动。

接着，如图10B所示，使上模具160和下模具161闭合。轴件2的整体被上述成形空间容纳，且被容纳在上述成形空间的轴件2的外周面分别被上模具160和下模具161的保持槽162保持。另外，齿条齿模151被按压在扁平部6的平坦的外表面。之后，第2输送部105的保持部170解除轴件2的轴部5的保持，而从齿成形用模具150退出，并从上述成形空间的轴线偏离配置。

接着，如图10C所示，驱动第1芯棒推杆154，一个芯棒152通过齿成形用模具150的第1连通孔163从轴部4的开口被插入到轴件2，并被压入到扁平部6的内部。之后，驱动第2芯棒推杆155，被压入到扁平部6的内部中的芯棒152被第2芯棒推杆155推回，并从轴件2排出。从轴件2排出的芯棒152再次被收纳在芯棒保持件153。

在芯棒152在扁平部6的全长范围内往复移动的过程中，扁平部6的材料被芯棒152挤压，向着齿条齿模151塑性流动。通过逐渐将芯棒152替换为较大的芯棒，并重复芯棒152的压入，从而扁平部6的材料逐渐陷入齿条齿模151的成形面151a的齿槽中。如此，成型面151a的形状被转印到扁平部6，从而在扁平部6形成齿条3。

接着，如图10D所示，第2输送部105的保持部170通过齿成形用模具150的第2连通孔164而被插入到轴件2的轴部5，并再次保持轴部5的内径部。之后，在轴件2被保持部170保持的状态下，上模具160和下模具161被打开。

然后，如图10E所示，保持有轴件2的第2输送部105从齿成形用模具150退出。由此，轴件2被从齿成形用模具150中送出。

在图10A到图10E所示的齿成形工序中，轴件2的整体也是被容纳在齿成形用模具150中，但是，保持部170通过齿成形用模具150的第2连通孔164而能够保持轴件2的端部5的内径部，能够进行轴件2的送入和送出。

图11和图12示出热处理部103和第3输送部106的一例。

热处理部103具备加热线圈180和冷却套181。

加热线圈180是将由铜等良好的导电性材料构成的管材螺旋状地卷绕而形成，能够容纳轴件2的整体。被容纳于加热线圈180的轴件2被加热线圈180将外周面包围，通过从未图示的电源向加热线圈180供给高频电流从而进行感应加热。

冷却套181在螺旋状的加热线圈180的轴向上与加热线圈180相邻设置。冷却套181包含4个套部件190～193，套部件190～193围绕加热线圈180的轴线以90°间隔设置。套部件190～193各自具有轴件2的整个长度以上的长度。

在上下方向夹着轴件2而设置的套部件190、191中的至少一个套部件被未图示的加压机构驱动，并在上下方向约束轴件2。在左右方向夹着轴件2而设置的套部件192、193中的至少一个套部件也被未图示的加压机构驱动，并在左右方向约束轴件2。而且，套部件190～193在约束轴件2的状态下，从狭缝状的喷射喷嘴194中喷射冷却液。从套部件190～193喷射出的冷却液被喷附在轴件2的外周面，由此进行齿条3的淬火。

此外，在图12所示的例中，辅助轴件2的冷却的4个辅助套部件195被设置于冷却套181。辅助套部件195分别被设置在4个套部件190～193中相邻的2个套部件之间，向着在相邻的2个套部件之间露出的轴件2的外周面喷射冷却液。如此，也可以适当增加辅助轴件2的冷却的辅助套部件195。

由于形成有齿条3的轴件2的齿条形成区段的截面形状为非圆形，且齿条加工时的残余应力较高，所以容易因淬火而产生弯曲，但是，因为轴件2在从多个径向使整个长度都被约束的状态下进行齿条3的淬火，从而淬火所伴随的弯曲被抑制。此外，虽然对轴件2进行约束的套部件的数量并不特意进行限定，但是优选为套部件在围绕加热线圈180的轴线处均等地设置。

第3输送部106具备一对顶尖200、201和使一对顶尖200、201移动的移动机构202。第3输送部106使用一对顶尖200、201将轴件2在轴向夹持。顶尖200的圆锥状的前端部被插入轴件2的轴部4来支持轴部4的内径部，顶尖201的圆锥状的前端部被插入轴件2的轴部5来支持轴部5的内径部。一对顶尖200、201将加热线圈180以及冷却套181夹在中间，该一对顶尖200、201被设置在加热线圈180的轴线上，并贯通加热线圈180和冷却套181而沿着加热线圈180的轴线移动。此外，一对顶尖200、201以及移动机构202被构成为能够与轴件2的加热所导致的膨胀以及冷却所导致的收缩随动。

图13A到图13D示出热处理部103进行的热处理工序。

首先，如图13A所示，轴件2在加热线圈180的轴线上且在冷却套181的相反侧与加热线圈180相邻设置。之后，一个顶尖200贯通加热线圈180和冷却套181，从冷却套181侧向加热线圈180侧移动。由此，轴件2被一对顶尖200、201夹持。

接着，如图13B所示，一对顶尖200、201被移动，轴件2被加热线圈180容纳。之后，向加热线圈180供给高频电流从而对轴件2进行感应加热。

接着，如图13C所示，一对顶尖200、201被移动，使轴件2被冷却套181容纳。之后，轴件2被冷却套181的套部件190～193约束，并在约束状态下被喷附冷却液。由此，进行齿条3的淬火。

之后，如图13D所示，使一对顶尖200、201向着加热线圈180侧移动，将轴件2从冷却套181和加热线圈180中送出。

在图13A到图13D所示的热处理工序中，轴件2的整体被加热线圈180容纳，或被冷却套181容纳，通过一对顶尖200、201贯通加热线圈180和冷却套181并在轴向上夹持轴件2，从而能够进行轴件2的送入以及送出。另外，通过将轴件2在轴向上从加热线圈180移动至冷却套181，从而能够缩短从加热到开始冷却所需要的时间，因此能够抑制轴件2的表面的氧化，也有抑制水垢附着在轴件2的表面的效果。

图14示出用于说明本发明的实施方式的齿条杆的其他的例子。

图14所示的齿条杆10在上述中空齿条杆1的一个轴部5与实心的延长轴件11接合，在该延长轴件11形成有作为轴向的线性移动要素的齿条12。齿条杆10具备中空齿条杆1的齿条3和延长轴件11的齿条12这2个齿条，适用于双小齿轮辅助电动助力转向装置。对应于车辆的转向轴和辅助机构的位置关系，在2个齿条3、12，围绕齿条杆10的中心轴设定有预定的旋转角度差。

图15A到图15C示出齿条杆10的制造工序的一例。

首先，如图15A所示，形成有齿条3的中空齿条杆1与延长轴件11同轴设置。而且，中空齿条杆1的轴部5与延长轴件11的一个端部对接。

接着，如图15B所示，使延长轴件11围绕中心轴旋转。随着中空齿条杆1和延长轴件11的相对旋转，在中空齿条杆1和延长轴件11各自的对接面处产生摩擦热。由于该摩擦热而在对接面的金属组织发生变化，通过进一步施加压力，从而中空齿条杆1与延长轴件11被压接。此外，中空齿条杆1和延长轴件11的接合方法并不限定于摩擦压接，例如也可以是焊接。

之后，如图15C所示，用推刀盘等加工装置在延长轴件11的预定位置形成齿条12。以中空齿条1的齿条3为基准而以预定角度形成齿条12。此外，在延长轴件11形成的线性移动要素并不限定于齿条12，也可以是例如滚珠丝杆的螺纹槽等。在中空齿条杆1和延长轴件11被接合后，例如用旋风切削加工装置在延长轴件11形成螺纹槽。

此外，延长轴件11也可以是中空的轴件。在延长轴件11是中空的轴件的情况下，延长轴件11的齿条12在中空齿条杆1和延长轴件11接合之前与中空齿条杆1的齿条3同样地形成。该情况下，关于2个齿条3、12的旋转角度差，例如，当中空齿条杆1和延长轴件11被摩擦接合时，在2个齿条3、12得到期望的旋转角度差的时刻，突然停止中空齿条杆1和延长轴件11的相对旋转。由此，得到2个齿条3、12的期望的旋转角度差。

以上，按照说明，本说明书公开的齿条杆的制造装置具备：预备成形部，其在中空的轴件的外周面形成在所述轴件的轴向上延伸的扁平部；齿成形部，其在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；热处理部，其进行所述齿条的淬火；第1输送部，其将所述轴件送入到预备成形部，且将形成了所述扁平部的所述轴件从所述预备成形部送出；第2输送部，其将已形成所述扁平部的所述轴件送入到所述齿成形部，且将在所述扁平部形成了所述齿条的所述轴件从所述齿成形部送出；以及第3输送部，其将已形成所述齿条的所述轴件送入所述热处理部，且将进行了所述齿条的淬火的所述轴件从所述热处理部送出，所述第1输送部、所述第2输送部以及所述第3输送部保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部。

另外，本说明书公开的齿条杆的制造装置中，所述预备成形部具备：预备成形用模具，其被构成为保持所述轴件的外周面；以及压平冲头，其被构成为按压在由所述预备成形用模具所保持的所述轴件的外周面，所述预备形成用模具能够容纳所述轴件的整体，并具有使容纳的所述轴件的一个端部向模具外部露出的连通孔，所述第1输送部具有保持部，所述保持部被构成为能够插入到所述轴件的所述一个端部中且能够在径向扩大收缩，所述保持部被构成为：通过在所述轴件的所述一个端部的内部在径向扩大从而保持所述一个端部的内径部，并通过所述连通孔而被设置在所述预备成形用模具所容纳的所述轴件的所述一个端部的内部。

另外，本说明书公开的齿条杆的制造装置中，所述齿成形部具备：齿成形用模具，其被构成为保持所述轴件的外周面；齿条齿模，其被构成为按压在由所述齿成形用模具所保持的所述轴件的所述扁平部；以及多个芯棒，其被构成为压入到由所述齿成形用模具所保持的所述轴件中，所述齿成形用模具能够容纳所述轴件的整体，且具有：第1连通孔，其将容纳的所述轴件的两端部中的一个第1端部向模具外部露出；以及第2连通孔，其将另一个第2端部向模具外部露出，所述多个芯棒被构成为通过所述第1连通孔而依次压入到所述齿成形用模具所容纳的所述轴件中，所述第2输送部具备保持部，所述保持部被构成为能够插入到所述轴件的所述第2端部中且能够在径向扩大收缩，所述保持部被构成为：通过在所述第2端部的内部在径向扩大从而保持所述第2端部的内径部，并通过所述第2连通孔而被设置于所述齿成形用模具所容纳的所述轴件的所述第2端部的内部。

另外，本说明书公开的齿条杆的制造装置中，所述热处理部具备：加热线圈，其被构成为将所述轴件的外周面包围；以及冷却套，其被构成为从多个径向向被所述加热线圈加热的所述轴件的外周面喷附冷却液；所述加热线圈被构成为能够容纳所述轴件的整体，所述加热线圈和所述冷却套在所述加热线圈的轴向上互相相邻设置，所述第3输送部具备一对顶尖，所述一对顶尖被构成为插入到所述轴件的两端部中并在轴向上夹持所述轴件，所述一对顶尖被构成为：设置在所述加热线圈的轴线上，并贯通所述加热线圈以及所述冷却套而沿着所述加热线圈的轴线移动。

另外，本说明书公开的齿条杆的制造方法具备：预备成形步骤，其在中空的轴件的外周面形成沿所述轴件的轴向延伸的扁平部；齿成形步骤，其在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；以及热处理步骤，其进行所述齿条的淬火，在所述预备成形步骤、所述齿成形步骤以及所述热处理步骤中，保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部来输送所述轴件。

另外，本说明书所公开的齿条杆的制造方法还具备：在利用上述齿条杆的制造方法而制造的齿条杆的一个端部接合中空或实心的延长轴件的步骤和在所述延长轴件形成所述延长轴件的轴向的线性移动要素的步骤。

Claims (5)

1.一种齿条杆的制造装置，其特征在于，具备：

预备成形部，其被构成为在中空的轴件的外周面形成沿所述轴件的轴向延伸的扁平部；

齿成形部，其被构成为在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；

热处理部，其被构成为进行所述齿条的淬火；

第1输送部，其被构成为：将所述轴件送入到预备成形部，且将形成了所述扁平部的所述轴件从所述预备成形部送出；

第2输送部，其被构成为：将已形成所述扁平部的所述轴件送入到所述齿成形部，且将在所述扁平部形成了所述齿条的所述轴件从所述齿成形部送出；以及

第3输送部，其被构成为：将已形成所述齿条的所述轴件送入所述热处理部，且将进行了所述齿条的淬火的所述轴件从所述热处理部送出，

所述第1输送部、所述第2输送部以及所述第3输送部被构成为保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部，

所述热处理部具备：

加热线圈，其被构成为将所述轴件的外周面包围；以及

冷却套，其被构成为从多个径向向被所述加热线圈加热的所述轴件的外周面喷附冷却液；

所述加热线圈被构成为能够容纳所述轴件的整体，

所述加热线圈和所述冷却套在所述加热线圈的轴向互相相邻设置，

所述第3输送部具备一对顶尖以及使一对顶尖移动的移动机构，所述一对顶尖被构成为插入到所述轴件的两端部中并在轴向上夹持所述轴件，

所述一对顶尖被构成为：设置在所述加热线圈的轴线上，并贯通所述加热线圈以及所述冷却套而沿着所述加热线圈的轴线移动,

所述一对顶尖以及所述移动机构被构成为能够与所述轴件的加热所导致的膨胀以及冷却所导致的收缩随动。

2.如权利要求1所述的齿条杆的制造装置，其中，

所述预备成形部具备：

预备成形用模具，其被构成为保持所述轴件的外周面；以及

压平冲头，其被构成为按压在由所述预备成形用模具所保持的所述轴件的外周面，

所述预备形成用模具能够容纳所述轴件的整体，并具有使容纳的所述轴件的一个端部向模具外部露出的连通孔，

所述第1输送部具有保持部，所述保持部被构成为能够插入到所述轴件的所述一个端部中且能够在径向扩大收缩，

所述保持部被构成为：通过在所述轴件的所述一个端部的内部在径向扩大从而保持所述一个端部的内径部，并通过所述连通孔而设置在所述预备成形用模具所容纳的所述轴件的所述一个端部的内部。

3.如权利要求1或2所述的齿条杆的制造装置，其中，

所述齿成形部具备：

齿成形用模具，其被构成为保持所述轴件的外周面；

齿条齿模，其被构成为按压在由所述齿成形用模具所保持的所述轴件的所述扁平部；以及

多个芯棒，其被构成为压入到由所述齿成形用模具所保持的所述轴件中，

所述齿成形用模具能够容纳所述轴件的整体，且具有：第1连通孔，其将容纳的所述轴件的两端部中的一个第1端部向模具外部露出；以及第2连通孔，其将另一个第2端部向模具外部露出，

所述多个芯棒被构成为通过所述第1连通孔而依次压入到所述齿成形用模具所容纳的所述轴件中，

所述第2输送部具备保持部，所述保持部被构成为能够插入到所述轴件的所述第2端部中且能够在径向扩大收缩，

所述保持部被构成为：通过在所述第2端部的内部在径向扩大从而保持所述第2端部的内径部，并通过所述第2连通孔而设置在所述齿成形用模具所容纳的所述轴件的所述第2端部的内部。

4.一种利用权利要求1-3的任意一项所述的齿条杆的制造装置制造齿条杆的制造方法，其特征在于，具备：

预备成形步骤，其在中空的轴件的外周面形成沿所述轴件的轴向延伸的扁平部；

齿成形步骤，其在所述扁平部的平坦的外表面形成齿条；以及

热处理步骤，其进行所述齿条的淬火，

在所述预备成形步骤、所述齿成形步骤以及所述热处理步骤中，保持所述轴件的两端部中的至少一个端部的内径部来输送所述轴件。

5.如权利要求4所述的齿条杆的制造方法，其中，还具备：

在利用权利要求4所述的齿条杆的制造方法而制造的齿条杆的一个端部，接合中空或实心的延长轴件的步骤；以及

在所述延长轴件形成所述延长轴件的轴向的线性移动要素的步骤。

Images