齿条外壳的制造方法以及齿条外壳的制作方法_3

文档序号:9481725阅读:来源:国知局
(未图示),放置座环26、30、31、32、34以及36。
[0043]接着,参照图5的(b),以在两个外型40之间夹着内型39并使两个外型40的配合面41彼此面接触的方式将模具38合模。此时,在两个外型40中,可以使一方固定,而使另一方接近该一方从而进行模具38的合模。利用模具38合模产生的压力,在加热状态的两张层叠薄片37的每一张中,软化或者熔融的膜片64的热塑性树脂作为所谓的基体树脂而浸渍各碳纤维薄片63的碳纤维55 (参照图4)。而且,各碳纤维薄片63成为上述纤维强化复合材18,与相邻的纤维强化复合材18 —体化。与此同时,两张层叠薄片37分别成为具有半筒体17和连接部16的近似U字形状,在加热状态下进行冲压加工。而且,两半筒体17在各自的连接部16的侧面16a彼此面熔敷并结合为一体,由此,形成筒部13。
[0044]此外,为了促进热塑性树脂浸渍碳纤维薄片63的碳纤维55,优选在各层叠薄片37中,预先对碳纤维薄片63实施基于空气流法等的裂纤处理(扩大碳纤维55间的间隙的处理)。另外,可以将用于提高膜片64本身的韧性、热塑性树脂与碳纤维55的粘合性的添加剂、在冲压加工中提高加工性的可塑剂、减粘剂与各层叠薄片37的膜片64配合。
[0045]接着以上的冲压加工,在图5的(b)中如白箭头所示那样,从门46向模具38内注入包含填充物19的热塑性树脂。这样,筒部13的多层的纤维强化复合材18除了分别含有的热塑性树脂之外,还由于通过注入而在纤维强化复合材18间以及纤维强化复合材18中浸透的热塑性树脂、贯通层叠的至少两层纤维强化复合材18的(热塑性树脂内的)填充物19,而更稳固地结合。
[0046]另外,两半筒体17的连接部16彼此由于注入的热塑性树脂、和将构成连接部16彼此的两层纤维强化复合材18贯通的填充物19,而更稳固结合。另外,被注入到模具38内的热塑性树脂,向通过冲压加工形成的筒部13射出。由上所述,利用该热塑性树脂使肋20?22与筒部13的外周形成为一体,筒部13的内周面由覆盖24覆盖。在这里的工序中,进一步在筒部13的一端侧通过该热塑性树脂形成将座环26、30、31以及32 —体化了的连结部14。而且,在筒部13的另一端侧通过该热塑性树脂形成将座环34以及36 —体化了的连结部15。而且,连结部14以及15分别与筒部13以及肋20?22经由该热塑性树脂而成为一体化。
[0047]之后,在通过冷却使热塑性树脂固化后,打开模具38使外型40彼此分离。从筒部13将内型39沿轴向X拉出,从而得到图2所示的齿条外壳10。如果以上的制造方法,在齿条外壳10中覆盖齿条轴8的筒部13由使用热塑性树脂的CFRTP构成。由此,与通过铝压铸等金属构成的情况相比,能够实现齿条外壳10的轻型化。
[0048]构成筒部13的层叠薄片37在材料的阶段分为碳纤维薄片63和热塑性树脂的膜片64。碳纤维薄片63以及热塑性树脂的膜片64分别与使预先碳纤维55浸渍树脂的半固化片相比,更薄且容易弯曲(参照图4)。层叠薄片37在制造齿条外壳10时,将碳纤维薄片63与热塑性树脂的膜片64层叠而构成。筒部13通过将两个半筒体17的连接部16彼此结合而形成。因此,在制造齿条外壳10时,即使将两张层叠薄片37在加热的状态下放置于模具38,并通过模具38的合模进行冲压加工,在筒部13也难以产生在冲压加工半固化片时易产生的层间剥离、皱纹的不良情况。
[0049]另外,在热塑性树脂中,不需要如热固性树脂那样在固化前为了进行一定程度软化而使其流动所需要的时间、到热固性树脂完全固化为止的固化时间。另外,这样使用热塑性树脂形成筒部13所需要的时间与使用热固性树脂形成筒部13的情况比较,能够在1分钟左右很短的成形时间(低循环时间)内制造。因此,能够缩短加工所需要的时间,结果是能够实现减少齿条外壳10的制造成本。另外,使用两张层叠薄片37通过冲压成型来形成筒部13。使用包含填充物19的热塑性树脂通过注射模塑成型形成连结部14以及15。能够使用相同的模具38连续实施形成筒部13的工序、和形成连结部14以及15并且使各部分成为一体的工序的2道工序。
[0050]如上所述,能够抑制成形时不良情况的产生并且能够在短时间内制造轻型化的齿条外壳10。另外,利用以将构成筒部13的2个半筒体17中结合的连接部16彼此覆盖的方式射出的热塑性树脂形成肋20。利用肋20,能够加强连接部16彼此的连接,所以能够提高筒部13的强度。
[0051]另外,通过热塑性树脂的注射模塑成型,能够一次实施连结部14以及15的复杂形状部件的形成、和连结部14以及15与筒部13的一体化,所以能够在更短的时间内制造齿条外壳10。连结部14以及15与座环26、30、31、32、34以及36 (其中对应的座环)成为一体化。填充物19在向筒部13射出的热塑性树脂内分散并加强热塑性树脂的构造物(筒部13、连结部14以及15以及肋20?22)。另外,填充物19在两个半筒体17中跨越结合的连接部16彼此而贯通并将它们稳固地连结。由此,能够提高半筒体17彼此的紧固强度,能够实现包含连结部14以及15的筒部13整体的强度以及刚性的提高。
[0052]此外,填充物19的作用是贯通层叠的至少两层纤维强化复合材18并加强其结合,提高筒部13、肋20?22以及连结部14以及15的强度、刚性。因此,填充物19能举出纤维状或者板状的各种填充物,但长纤维状的碳纤维特别优选。碳纤维本身为高强度,而且形成长纤维从而能够将层叠两层以上的纤维强化复合材18贯通。因此,结合的加强效果优异。当然,填充物19长纤维,筒部13,肋20?22以及连结部14以及15的强度、刚性的更提高实现。为了得到上述效果,碳纤维等长纤维状的纤维的纤维长优选为1层的纤维强化复合材18的厚度以上(例如2mm以上)并且为10mm以下。纤维长优选为10mm以下是为了利用注射模塑成型使填充物19的纤维尽量光滑且均匀地在纤维强化复合材18中分散。
[0053]接下来,说明本发明的变形例。图6是将本发明的第一变形例的齿条外壳10用沿轴向X的截断面切断时的剖视图。在图6中,对与上述说明的部件相同的部件标注相同的参照附图标记并省略其说明(在以下说明的图7以及图8中相同)。
[0054]在第一变形例中,可以是上述连结部14以及15的至少一方不作为填充物19 (长纤维)的注射模塑成型品与筒部13 —体形成,而是之后安装于完成的筒部13的另外的部件。在图6中,示出了将连结部14以及15双方作为铝压铸等金属制的另外的部件。在该情况下,第一变形例的齿条外壳10还具备在筒部13的两端与该另外的部件所在的至少一方连结的金属圆环51。在图6中,在筒部13的两端分别逐一连结有金属圆环51。在金属圆环51连结上述另外的部件(连结部14以及15的至少一方)。
[0055]对金属圆环51的外周面51A预先施加粗面加工。因此,外周面51A具有多个凹凸部52。这里的粗面加工例如能举出滚花加工、键槽加工、花键加工、抛丸加工、酸的蚀刻、激光蚀刻等,但若考虑加工成本则优选滚花加工。另外,在金属圆环51的内周面51B形成有内螺纹部53。
[0056]在制造第一变形例的齿条外壳10的情况下,如上所述在将两张层叠薄片37以加热的状态放置于模具38时(参照图5(a)),在模具38放置金属圆环51。具体而言,在模具38的内型39的端部(图6的情况为两端部)外嵌金属圆环51。然
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