专利名称：制造汽车转向齿条的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在一空心管材的侧表面形成齿条齿的制造汽车转向齿条的设备。
用于汽车转向机构或类似机构的常见齿条从一根圆棒通过整平其一部分外表面、然后在整平部分形成齿条齿制成。对于较佳的齿条材料，用空心管是为了满足重量轻的要求。
公报号Sho 58—31257/1983的日本专利(JP—B2)说明了通过塑性加工一齿条材料形成齿条齿的一种方法。在这个方法中，用一个具有与齿条齿互补齿形的上模在垂直于材料轴线的方向挤压材料的齿条齿成形部分。
公报号Hei 3—5892/1991的日本专利(JP—B2)说明了一种通过采用一具有与在平的部分的齿条齿相同的凹凸槽的成型模、然后把冲头压配进空心管而在空心管状齿条材料的平的部分形成一列齿的方法。材料平的部分被迫进入成型模的凹凸槽内。
然而，已有技术的两个方法包括在具有平表面的管子形成侧齿条齿成形部分的预备阶段。这就出现了不理想的生产率。此外，成形加工需要较高的压紧力，还易在新形成齿条齿周围形成毛刺。
本发明的一个目的是提供一种简化齿条齿成形加工的齿条制造设备。本发明的另一个目的是用比较小的力并且在毛刺产生较少下形成齿条齿。
本发明提供的一种设备包括一用来固定一其内插有一芯棒的空心管状齿条材料的齿条材料固定装置；一在其外周表面形成有齿条齿形状的成形轧辊；一引起齿条材料固定装置和成形轧辊在成形轧辊方位的切线方向相互运动的相互运动装置；以及一个用来调整被齿条材料固定装置固定的齿条材料和成形轧辊之间距离的进给装置。齿条材料固定装置包括一改变齿条材料对成形轧固定角的角度调整装置。
齿条材料固定装置还能在成形轧辊径向相对侧面对面地固定两个齿条材料，其中，相互运动装置引起各齿条材料在相对方向移动。
由于成形轧辊压向每个齿条材料，引起齿条材料以成形轧辊方向的切线方向在成形轧辊上的移动，成形轧辊在成形轧辊的齿条齿形状挤入齿条材料引起的切向力而转动。
本发明省去了在齿条材料上需要形成齿条齿平表面的第一次成形，而可在圆形管直接形成齿条齿，因而，简化了加工，提高了生产率。
此外，通过成形轧辊和齿条材料相互滚轧的每一预定次数循环(比如每一次循环)的进给装置可减小成形轧辊和齿条材料轴线之间的距离。因此，成形轧辊其本身在每一预定次数的循环中递增楔入材料，因此在每次走刀无需用大的力而只需用比较小的力就可形成齿条齿。比较有利的是，这意味着齿条齿能不形成毛刺，因此，就可形成具有优良机械强度的齿条齿。
一改变齿条材料对成形轧辊固定角的角度调整装置即指齿条材料可与齿条材料轴向成直角形成齿条齿，或者也可容易地与齿条材料轴向成一个角度形成齿条齿。
通过固定两个齿条材料，使其相互面对面地在成形轧辊径向相对侧，当两个齿条材料在相反方向移动时，由齿条材料施加在成形轧辊的接触力沿对称于成形轧辊轴线的各点相互抵消，因此，无需增加成形轧辊的直径以便确保成形轧辊的轴向弯曲刚度。结果，可减小设备的尺寸。
即使成形轧辊的直径减小，成形轧辊也难以弯曲，因此，增加成形压力而不牺牲齿条齿成形的加工精度成为可能。
由于可减小成形轧辊的直径，成形轧辊和工件之间的接触面积也可减小，从而，增加了每个单位面积的挤压力，因此，增加了成形轧辊每次滚轧循环的受压部分的吃进深度而减少了加工时间。
此外，由于两个齿条同时形成，加工能力是能提高一倍。
通过下面给出的详细描述和本发明较佳实施例的附图，将会更全面地理解本发明，较佳实施例仅作为举例说明，而不是用来限制本发明。图中
图1是本发明齿条成形设备一实施例的主视图；图2是图1的俯视图；图3是在图2中沿III-III线截取的视图；图4是齿条材料固定装置的示意图；图5是图4主要部分的详细示意图；图6A是在图4中沿VI-VI线截取的剖面图；图6B是图6A所示一部分的详细视图；图7A和7B是一芯棒的剖面图；图8是齿条材料相对于成形轧辊加工位置的示意图；以及图9是用本发明设备形成的一转向齿条的示意图。
根据本发明，如图9所示的齿条10是从一用作齿条材料11的空心圆管获得的，并在材料的部分外周面上形成许多横跨齿条材料11轴向的齿条齿12。
图1至6示出一种制造这种齿条10的设备。如图所示，设备20包括一床身21、一材料夹紧件(即材料固定装置)22、一芯棒给定装置23、一材料驱动装置(即相互运动装置)24和一齿深调节器(即进给装置)25。随着一芯棒26插进齿条材料11，在成形轧辊27的切线方向引起齿条材料11和成形轧辊27的相互运动，因而，在齿条材料11形成齿条齿。成形轧辊27在其外周面具有一齿与齿12互补的齿条。
材料夹紧件22包括一改变齿条材料11对成形轧辊27的固定角度(即加工角度)的角度调节器(即角度调节装置)28。
现在将详细地描述床身21、材料夹紧件22、芯棒给定装置23、材料驱动装置24、齿深调节器25和角度调节器28。
A.床身21(图1至3)床身21有左、右侧板21A和21B和上、下板21C和21D。床身21还有一对设置在上、下板21C和21D之间的支承柱21E和21F。成形轧辊27的相对轴端通过轴承(未示出)可旋转地支承在两个支承柱21E和21F上。
B.材料夹紧件22(图1至6)如图1和2所示的材料夹紧件22有左、右夹紧壳体31和32，它们设置在成形轧辊27的径向相对侧以便在对称于成形轧辊27辊轴线上一点的位置。如在图1、2和4所示的左、右夹紧壳体31和32由安装螺栓28B固定于左、右夹紧架33和34。
如图5和图6所示的左、右夹紧架33和34各有一个凹槽35，上、下夹紧部件36A和36B设置在其中以便在两个夹紧部件之间固定一齿条材料11。上、下夹紧部件36A和36B在各夹紧架33和34中的凹槽35内垂直移动。一开口弹簧37设置在夹紧部件36A和36B之间。成对的夹紧凸轮38A和38B设置在夹紧部件36A和36B的外侧。夹紧架33和34各有与夹紧凸轮38A和36B螺旋连接的柱塞39A和39B用的油压工作腔41A和41B。油压工作腔41A和41B各有一个在各柱塞39A和39B相对侧形成的第一腔42和第二腔43。两个第一腔42、42通过一管道44互相连通，两个第二腔43、43通过一管道45互相连通。
因此，对于每一个，左、右夹紧架33和34，夹紧凸轮38A和38B的下降将会引起油压工作流体供应到油压工作腔41A和41B(图6A)，其中，夹紧部件36A和36B闭合在一起以固定齿条材料11。因此，一个独立的齿条材料由一个相应的左、右夹紧架33或34固定，它们面对面在成形轧辊27的径向相对侧成对称布置的位置，为着手齿条成形加工作好准备。当在每个齿条材料11上完成齿条成形加工时，每一个左、右夹紧架33和34有从油压工作腔41A和41B供应到相应的第二腔43、43的液压工作流体，使夹紧凸轮38A和38B(图6A)上升。这样，靠弹簧37的弹力把夹紧部件36A和36B打开分离，从而从各夹紧架33、34取出齿条材料11。
如图6A和6B所示夹紧部件36A和36B各有一个对应的下表面夹紧部分46A、46B。各下表面夹紧部分延伸在各相应夹紧部件36A和36B的整个纵向并有一个基本上与管状齿条材料11互补的形状，因此它能夹紧齿条材料11的整个下半部分和其中线11A上面的一小部分。
C.芯棒给定装置23(图2和4)各芯棒给定装置23A、23B有一个相应的设置在左、右夹紧架33和34后表面的芯棒油缸或气缸62A、62B。各芯棒油缸或气缸62A、62B有一个其上固定芯棒安装支架63A、63B的相应连杆26A、26B。上述各芯棒26A、26B安装在其相应的芯棒安装支架63A、63B上。
因此，通过相应的芯棒油缸或气缸62A、62B推进各芯棒安装支架63A和63B，各芯棒26A、26B装在夹紧部件36A和36B之间的材料插入位置内。现在，设备20准备用相应的插在齿条材料11中的芯棒26A、26B在各齿条材料11、11上开始齿条成形加工。当在相应的齿条材料11、11上齿条成形加工完成时，相应的芯棒油缸或汽缸62A、62B使相应的芯棒安装支架63A、63B退出。结果，各芯棒26A、26B离开相应的齿条材料11、11。
在这个实施例中，芯棒装于每次加工的预定位置。然而，也可有固定在预定片位置的芯棒。
D.材料驱动装置24(图1、2和4)材料驱动装置24有一个固定于床身21上板21C的底座70。底座70支承左、右管状材料往复式油缸或汽缸71和72。左侧夹紧壳体31通过一左侧连接轴71A连接于左侧管状材料往复式油缸或汽缸71的连杆，而右夹紧壳体32通过一右连接轴72A连接于右侧管状材料往复式油缸72的连杆。左、右连接轴71A和72A有相应的齿条71B和72B，在齿条71B和72B之间设置一小齿轮73。左、右连接轴71A和72A在相反方向和相互同步时被驱动。小齿轮73支承在底座70上。
因而，通过由左侧管状材料往复油缸71操纵左侧连接轴71A的下降或上升与由右侧管状材料往复油缸72操纵右侧连接轴72A的上升或下降同步，固定在左、右侧夹紧壳体31和32各对应夹紧架33和34的管状材料11在相反方向移动，同时与成形轧辊27的径向相对侧表面接触受压，使得齿条材料在成形轧辊上以其切线方向上移动。此时，成形轧辊27以逆时针或顺时针方向转动。使得左、右齿条材料11在上述相反方向滚轧。很显然，当左侧连接轴71A上升时，右侧连接轴72A便下降，以引起成形轧辊27逆时针方向转动。
E.齿深调节器(图1和2)齿深调节器25有左、右螺纹轴81和82，它们可转动地支承在床身21的左右侧板21A和21B上。螺纹轴81和82由电动机83和84驱动。此外，床身21有可滑动地支承左侧和右侧横向滑动底座85和86的一个左侧底座85A和一个右侧底座86A。左侧和右侧横向滑动底座85和86有分别拧于左右螺纹轴81和82上的螺母85B和86B。左侧横向滑动底座85支承左侧夹紧壳体31，一体相对于朝左和朝右的方向，即相对于齿深方向，并能在左侧连接轴71A轴向的垂直方向相对移动。右侧横向滑动底座86支承右侧夹紧壳体32，一体相对于朝左和朝右的方向，即相对于齿深方向，并能在右侧连接轴72A轴向的垂直方向相对移动。通过一个沟槽与一个突出部的接合，把左侧横向滑动底座85和左侧夹紧壳体31、及右侧横向滑动底座86和右侧夹紧壳体32相互连接，以便只在上述的一个方向移动。
齿深调节器25使得电动机83和84根据管状材料往复油缸71和72的运动周期来工作，而电动机通过对于由材料驱动装置24引起的左右齿条材料11的每个往复运动循环的一预定角度引起左右螺纹轴81和82的转动。因而，左、右横向滑动底座85和86将同时朝成形轧辊27进给一定量范围。左侧和右侧横向滑动底座85和86的进给使左、右夹紧壳体31和32相对于成形轧辊27成同步垂直移动。因此，在左右齿条材料11相对于成形辊27的每次运动循环中，左、右齿条材料11每一个与成形轧辊27之间的轴间距离减少，从而，逐步加大形成在左、右齿条材料11齿条齿12的深度。
F.角度调节器(图4和5)角度调节器28有被支承的夹紧架33和34以便在材料夹紧件22的左、右夹紧壳体31和32上旋转。夹紧架33和34是圆的，并在夹紧壳体31和32中设置的旋转导向孔31A和32A(图2)内配合，而各夹紧架33和34在放置夹紧部件36A和36B及夹紧凸轮38A和38B的凹槽35两侧有一个圆弧形长孔28A。用安装螺栓28B在旋转导向孔31A和32A内一旋转预定位置把夹紧架33和34固定于夹紧壳体31和32。因而，各齿条材料11将固定在材料夹紧件22内，如图8所示，各齿条材料将相对于成形轧辊27的轴向倾斜一预定的角度，因此齿条10可具有与齿条材料11轴向成一个角度的齿条齿12。
在齿条制造设备20中，如图7A所示的芯棒26的截面轮廓有一个与齿条材料11的齿条齿成形部分间隔的材料支承表面90，该材料支承表面90是隆起的。材料支承表面90适于由一个中心平表面91和相对侧的斜表面92、92构成。根据由芯棒26引起平表面之间边界部分内表面的抗变形阻力形成齿条材料11的齿条齿12，而且几乎没有周边(因为在齿条材料11的边界部分内表面与芯棒26的材料支承表面90之间形成间隙101)。然后，齿条材料11的平表面通过成形轧辊27的压紧力能光滑平整地变形，而不会在齿条材料11的齿条齿成形部分上形成向下压的现象(图7B)。因此，齿条齿12的深度在齿宽方向变得很均匀。
现在描述用齿条制造设备20制造齿条20的过程。
用相应的芯棒给定装置23A、23B，把芯棒26A、26B安置在各左、右夹紧架33和34内夹紧部件36A和36B之间的材料插入位置。
左、右齿条材料11放在各左、右夹紧架33和34的夹紧部件36A和36B之间的材料插入位置。此时，芯棒26再插入齿条材料11的内部，然后，各齿条材料11通过其端面碰到设置在各夹紧架33和34上的制动器而引起在其固定位置纵向定位。
有了材料夹紧件22，左、右齿条材料11各被夹紧在各左、右夹紧架33和34的夹紧部件36A和36B之间。左右齿条材料11面对面固定在成形轧辊27的径向相对侧，使得它们在与成形轧辊27辊轴轴线上成点对称的位置上。
齿深调节器25的左、右侧横向滑动底座85和86安装在一个相对于成形轧辊27的适当进给位置。然后，用材料驱动装置24，使左、右侧夹紧架33和34垂直移动。因而，在左、右侧夹紧架33和34内固定夹紧的材料11楔入成形轧辊27的外周面，此时靠芯棒26的材料支承表面90支承管子的内部。在此方法中，当各左、右齿条材料11在相反方向在成形轧辊27辊轴轴线上一点成点对称关系在成形轧辊27的外周面上移动时，通过冷加工在各左、右齿条材料11形成空心齿条齿12。
此后，在左、右侧齿条材料11相对于成形轧辊27的每次滑动循环中，左、右侧横向滑动底座85和86通过齿深调节器25朝成形轧辊27进给一定量范围。因而，各左、右侧齿条材料11和成形轧辊27之间的轴间距离缩小，从而，逐步增加齿条齿12的深度，直到形成预定深度的齿条齿12。
如上所述的实施例有如下有利的效果。
根据本发明，用材料驱动装置24使齿条材料11和成形轧辊27在成形轧辊27的切线方向相互移动而能在齿条材料11内形成齿条齿12。此时，由于成形轧辊27压向齿条材料11而引起齿条材料11在成形辊27上移动并按成形轧辊27的切线方向，当齿条材料11楔入成形轧辊27时所引起的切向力转动成轧辊27以形成齿条齿12。
这就是说，在齿条材料11上第一次形成一个平齿的成形表面的步骤不需要，相反，可在圆管中直接形成齿条齿12。简化了加工，从而提高了生产率。
对于成形轧辊27和齿条材料11相互运动的每次预定数量的循环(例如每一次循环)，由齿深调节器25减小成形轧辊27和齿条材料11之间的轴间距离。因而，成形轧辊27对于相互运动的每个预定数量的循环递增楔入材料11，使得成形轧辊27在每次走刀时无需较大的力而只需较低的力就能形成齿条齿12。此外，当用较大的力形成齿条齿12时，所形成的齿条齿12没有毛刺，而且可能形成具有极佳机械强度的齿条齿12。
由于材料夹紧件22包括改变齿条材料11对成形轧辊27固定角的角度调节器28，可在齿条材料11上与齿条材料11轴向成直角形成齿条齿12，或与齿条材料11轴线方向成一个角度形成齿条齿12。
齿条材料11面对面设置在成形轧辊27径向相对侧，当它们在相反方向移动时，由各齿条材料11施加在成形轧辊27的压紧力由于点的对称相对于成形轧辊辊轴轴线上一点而相互抵消。因此，不必增大成形轧辊直径以保证成形轧辊27的弯曲刚度，从而可缩小设备20的尺寸。
即使减小成形轧辊的直径，也难以弯曲成形轧辊27的辊轴，因此，可增加成形压力而不会牺牲齿条齿的加工精度。
由于成形轧辊直径可减小，成形轧辊27和工件之间的接触面积也减少，以增加单位面积的压紧力。因此，成形轧辊27每次运动循环工件的升高或进给可加快以减少加工时间。由于两个齿条同时形成，加工能力便是双倍的。
虽然已结合附图详细描述了本发明的实施例，但本发明的特殊结构绝不限于所述实施例，而在不脱离本发明范围的情况下可以改变和变型。例如，齿深调节器可对齿条材料往复运动的每半个循环或每多个循环(即每预定的滚轧循环)减小成形轧辊和齿条材料之间轴间距离。
此外，相互运行的装置不一定只以材料驱动装置24为基础，用成形轧辊驱动装置驱动成形轧辊也可以。
虽然结合附图详细地描述了本发明的较佳实施例，但它们决不限制本发明。应理解的是，在不脱离下列权利要求所陈述的本发明范围和基本精神情况下可以作种种改变和变型。
权利要求
1.一种制造汽车转向齿条的设备在齿条一侧表面形成有齿条齿，包括一个用来固定其内插有一芯棒的空心管状齿条材料的齿条材料固定装置，所述固定装置有一个垂直轴线；一个有垂直轴线和一个外周面的成形轧辊，所述成形轧辊周面形成齿条齿形状；一个使齿条材料固定装置和成形轧辊相互运动的相互运动装置，当所述材料和所述轧辊在所述转向齿条成形期间相互接触时，所述固定装置在成形轧辊方位的切线方向移动；以及一个调整齿条材料固定装置轴线和成形轧辊轴线之间距离的进给装置。
2.如权利要求1所述齿条制造设备，其特征在于，齿条材料固定装置包括一用来改变齿条材料对成形轧辊固定角的角度调节装置。
3.如权利要求1所述的齿条制造设备，其特征在于，齿条材料固定装置能固定两个齿条材料，各所述齿条相互面对面在成形轧辊径向相对侧，相互运动的装置使得各个齿条材料在相互相反的方向移动。
4.如权利要求2所述的齿条制造设备，其特征在于，齿条材料固定装置能固定两个齿条材料，各所述齿条相互面对面在形成轧辊径向相对侧，相互运动的装置使得各个齿条材料在相互相反的方向移动。
全文摘要
一种汽车转向齿条制造设备有一个固定空心管状齿条材料的材料夹紧件，齿条材料有一固体芯棒插在其内。设备上的形成轧辊有一个外周面，在其上形成齿条齿，而一材料驱动装置使得材料夹紧件和成型轧辊相互滚动，从而在管材中滚轧出齿条齿。夹紧件在成型轧辊方位的切线方向移动，而一齿深控制器控制材料夹紧件的齿条材料与成型轧辊之间的距离。
文档编号B21D53/88GK1131589SQ9512132
公开日1996年9月25日 申请日期1995年12月18日 优先权日1994年12月27日
发明者安田务, 源淳 申请人:昭和株式会社