[发明专利]芯棒、芯棒组件以及空心齿条杆

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造在汽车的动力转向装置等中所使用的空心齿条杆等空心部件的芯棒、芯棒组件及使用该芯棒所制造的空心齿条杆。

背景技术

作为在汽车的动力转向装置中使用的空心齿条杆(空心部件)的制造方法，以往多是由圆棒切削而成的。然而，为了对应复杂的形状以及轻量化，已知有由管材通过转印锻造而制造的(例如，参照日本特公平3-5892号公报)。具体而言，首先，通过热锻模具对管材加压，由此在一次成形为齿形，同时形成平坦的上表面，在接下来的工序中把芯棒压入到管材的空腔内。芯棒具有锥状的突起部，通过把突起部卡合于管材的平坦部内周侧，平坦部的壁部通过塑性变形的流动而朝向成形模具的齿列突出，通过转印方式将与成模具模的齿列相对应的形状的直线方向的齿列付与管材的外周平坦部，可以作为齿条杆。

已知下述的芯棒，即从芯棒200的棒件201的前端202朝向基端203所设置的突起部204～206的突出量Ta～Tc，如图20所示，以从被压入的前端202侧到基端203侧依次变高的方式而形成的芯棒(例如，参照日本特开2006-026703号公报)。

上述芯棒存在如下的问题。即，由于突起部204～206的突出量Ta～Tc在压入方向依次变高，因此管材未对芯棒200作用较大的负荷。另一方面，在芯棒200在压入方向穿过后，管材由于回弹而稍微返回，使其内径变小。因此，芯棒200在后退方向穿过时，由于其具有最大突出量的突起部206最先接触管材的内壁面，因此承受较大的负荷，对芯棒200作用有过大的压力。因此，芯棒的寿命变短的情况较多。

另一方面，为了防止作用过大的负荷，若将芯棒200的具有最大突出量的突起部206的突出量减小，则每次由锻造加工带来的变形量减少，由此存在如下问题，即增加加工工序，并且增加所需的芯棒的种类，降低加工效率。

另外，齿条被用于如图21所示的齿轮齿条300。齿轮齿条300具备：壳体301；小齿轮303，其借助轴承302被可自由旋转地安装于该壳体301；空心齿条杆304，其在相对于该小齿轮303正交的方向可自由移动地设置；齿条导件305，其可自由滑动地支承该空心齿条杆304的外壁面(角度范围M)；弹簧306，其将该齿条导件305按压至小齿轮303侧。

图22是表示芯棒400的一例的剖视图。芯棒400具备：棒件401和设置于该棒件401的突起部402。另外，棒件401的剖面为如图22所示的纵向长的形状。

上述芯棒存在如下的问题，即，空心齿条杆304为使其与齿条导件305进行圆滑地滑动，因此需要高精度地形成外周面。

对此，芯棒400的与突起部402的背面侧，以芯棒400的轴向为中心，只在狭窄的角度范围内形成。因此，在后续工序中如形成空心齿条杆304的R形状等，常常需要花费加工的功夫和时间。

另外，存在使用短型的芯棒代替长型的芯棒400进行转印锻造的情况。这样的短型芯棒是用于使芯棒往返移动的驱动棒为独立构造的芯棒。在这种情况下，芯棒在空心齿条杆304的空心部内有倒塌，常常不能进行齿成形。

另一方面，在转印齿列时所使用的成形模，由于转印时应力集中于其齿底中央部，因此存在寿命缩短这样的问题。

另一方面，可以采用这样的芯棒，其由多个逐渐增大突起部的突起量的组件所形成，并且根据空心齿条杆的直径、材质、成形模的形状等使用最合适的组合。

这样的芯棒组件存在如下问题。即，芯棒从管材承受的反作用力随着突起量变大，即越到加工的最后阶段越大，因此若相对于前一号数的芯棒的最大突起量，过大地设定后一号数的芯棒的最大突起量时，则压入时所需的载荷变大，常常超过驱动源的容量，不能压入芯棒。

另外，芯棒在压入方向穿过后，管材由于回弹而稍微返回，内径变小。因此，在压入下一芯棒时，若具有最大突出量的突起部最先接触管材的内壁面，则承受较大的负荷，对芯棒作用过大的压力。因此，常常使芯棒的寿命变短。

此外，因某种原因常常在平坦部形成时管材的内径异常地变小。在这种情况下，常常在压入通常的芯棒时芯棒发生折损。

用于这样的转印锻造的芯棒300，如图23所示，具有棒件301，并且具备从该棒件301突出的突起部302。另外，芯棒300，如图23中双点划线所示，由多个稍微扩大了突起部302突出量的组件形成，根据空心齿条杆的直径、材质、成形模的形状等使用最合适的组合。