专利名称：芯棒、芯棒组件以及空心齿条杆的制作方法
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^^艮)。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。这样的芯棒组件存在如下问题。即，芯棒300的棒件301的最大宽 度W不管突起部302的突出量而被设定为相同。因此，若突起部302 的突出量增大，如图24所示，对管材P的横向内壁面的规定宽度Sl 进行按压或滑动，有增大成形载荷这样的倾向。另外，若因制造工序中 的误差而使棒件的宽度产生偏差，则成形载荷产生变动。由此，最终考虑到成形载荷的变动，需要采用产生较大的成形载荷 的装置，因此有可能增加设备成本。发明内容因此，本发明的目的在于，提供一种不降低加工效率，通过防止作用 较大的负荷从而可以提高寿命的芯棒。本发明的芯棒，其用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其 压入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内 径侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，具备棒件，具有比上述空心材料 的空心部的最小断面区域还小的最大断面区域；和至少三个突起部，沿着 该棒件的轴向设置，并包括具有最大突出量的最大突起部，在上述突起部 中，上述最大突起部位于轴向中央侧，位于上述棒件的轴向前端侧的突起 部的突出量，^:形成为小于上述最大突起部的突出量，位于上述棒件的轴 向基端侧的突起部的突出量，被设定为等于或小于上述最大突起部的突出 量。芯棒，用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持 于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，具备棒件，具有比上述空心材料的内径还小 的外径；和至少四个突起部，沿着该棒件的轴向设置，并包括具有最大突 出量的最大突起部，从位于上述棒件的轴向前端侧的突起部，到从轴向基 端侧起位于第二位的最大突起部，逐渐增高地形成其突出量，位于上述棒 件的轴向基端侧的突起部的突出量，被设定为等于或小于上述最大突起部 的突出量。芯棒，用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持 于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模 具突出来制造空心齿条杆，具备棒件，具有比上述空心材料的内径还小 的外径；和至少五个突起部，沿着该棒件的轴向设置，并包括具有最大突 出量的最大突起部，从位于上述棒件的轴向前端侧的突起部，到从轴向基 端侧起位于第三位的最大突起部，逐渐增高地形成其突出量，从轴向基端 侧起位于第二位的突起部的突出量，被设定为等于或小于上述最大突起部 的突出量，位于上述棒件的轴向基端側的突起部的突出量，被设定为等于 或小于从轴向基端侧起位于第二位的突起部的突出量。根据本发明，不降低加工效率，通过防止作用较大的负荷从而可以提 高寿命。本发明的目的在于，提供一种芯棒以及使用该芯棒制造的空心齿条杆， 在与齿成形同时，进行位于与空心材料的齿形成面相反侧的背面侧的R形 状的形成，并且即使为短模具芯棒也可以防止在空心部内的倒塌而进行顺 利地加工。本发明的芯棒，用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压 入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径 侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，其特征在于，具备棒件，具有比上 述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面区域；和突起部，设 置于该棒件的轴向，并被配设在上，具侧，在上述棒件的、位于与上述 突起部相反侧的背面部，且在与引导部件之间滑动的面所对应的范围，形 成有外周按压面，该引导部件用于从外周侧引导上述空心齿条杆。本发明具备空心状的轴部；齿条齿形成部，i殳置于该轴部，并且沿 着轴向并列设置有多个与小齿轮相咬合的齿部；和背面部，设置于与上述 轴部的上述齿条齿形成部的相反侧，并形成有与用于从外周侧引导上述轴 部的引导部件相滑动的圆周面。根据本发明，在与齿成形同时，进行位于与空心材料的齿形成面相反 侧的背面侧的R形状的形成，并且即使为短模具芯棒也可以防止在空心部 内的倒塌而进4亍顺利地加工。本发明的目的在于，提供一种在压入时不极端地增大所需的载荷，且 还可以防止折损的芯棒组件。一种芯棒组件，其具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空心 齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内部 空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域 还小的最大断面区域；和突起部，被突设于该棒件，并被设定为从l号到 M号其最大突起量逐渐增大，上述突出部的最大突起量被设定为，在N为 M以下的整数时，N - 1号与N号的差小于N - 2号与N - 1号的差。一种芯棒组件，其具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空心 齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内部 空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域 还小的最大断面区域；和多个突起部，被突设于该棒件，并被设定为从1 号到M号其最大突起量逐渐增大，在上述多个突起部中，具有最大突起量 的突起部位于中央侧，上述棒件的前端的高度，被设定为小于前一号的芯 棒的最大突起量，并且上述棒件的突起量^L设定为大于前一号的芯棒的突 起部的最大突起量。一种芯棒组件，其具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空心 齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内部 空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域 还小的最大断面区域；和突起部，被突出设设于该棒件，并被设定为从1号到M号其最大突起量逐渐增大，l号芯棒的最大突起量，被设定为等于 上述最小断面区域。根据本发明，在压入时不极端地增大所需的栽荷，且还可以防止折损。本发明以抑制压入时必要的成形载荷变动、提供可以降低设备成本的 芯棒组件为目的。本发明的芯棒组件，其具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造 空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的 内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿 条杆，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面领 域还小的最大断面领域；和突起部，被突出设置于该棒件，并被设定为从 1号到M号其最大突起量逐渐增大，且其最大宽度为一定，上述棒件^L设 定为以上述突起部为最大宽度，并朝向与上述模具的相反侧宽度逐渐变 窄。根据本发明，在压入时不极端地增大所需的载荷，且还可以防止折损。本发明的优点将在接下来的说明中进行揭示，并且，这些优点可以部 分地在说明中清楚看到，或者在实践本发明的过程中学习到。本发明的优 点可以通过接下来部分地指出的手段和装置而实现和获得。
结合在说明书中并且构成说明书的一部分的伴随附图揭示了本发明的 实施方式，这些附图与前面的大概描述以及后面的详细描述一起用于解释 本发明的原理。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的芯棒的主要部位的侧视图。 图2是表示该芯棒所适用的空心齿条杆制造装置的剖视图。 图3是表示芯棒的变形例的侧视图。图4是表示使用该芯棒的空心齿条杆制造装置的图，并且是表示在挟 持了芯棒的状态下模具以及芯棒架周围的剖视图。图5是表示在芯棒交接的状态下该空心齿条杆制造装置的模具以及芯 棒架周围的剖视图。图6是表示在完成了芯棒的压入的状态下该空心齿条杆制造装置的模 具以及芯棒架周围的剖视图。图7是表示本发明的第二实施方式涉及的芯棒的主要部位的侧视图。图8是表示插入了该芯棒的状态的空心齿条杆的剖视图。图9是表示芯棒的变形例的侧视图。图10是表示利用该空心齿杀^杆制造装置制造的空心齿条杆的一例的 横剖视图。图11 ^!表示利用该空心齿条杆制造装置制造的空心齿条杆的另一例 的横剖视图。图12是表示作为本发明的第三实施方式涉及的芯棒组件之一的芯棒 的主要部位的侧视图。图13是表示该芯棒组件的最大突起量的设定值的图表。图14是表示使用了该芯棒组件时载荷的变化的图表。图15是表示其它的该芯棒组件的最大突起量的设定值的一例的图表。图16是表示其它的该芯棒组件的最大突起量的设定值的一例的图表。图17是表示作为本发明的第四实施方式涉及的芯棒组件之一的芯棒 的主要部位的侧视18是表示该芯棒的主要部位的剖视图。图19是表示将该芯棒插入了管道的状态的主要部位的剖视图。图20是表示芯棒的一例的侧视图。图21是表示一般的齿轮齿条的主要部位的侧剖图。图22是表示插入有一般的芯棒状态下的空心齿条杆的剖视图。图23是表示以往芯棒的一例的主要部位的剖视图。图24是表示表示将该芯棒插入了管道的状态的主要部位的剖视图。
具体实施方式
图l表示本发明的一个实施方式涉及的芯棒IO的侧视图，图2是表 示使用芯棒10的空心齿条杆制造装置100的主要部位剖视图。另外， 图2中P表示铁制的管(空心材料)。管材P是作为齿轮齿条的空心齿 条杆所使用的材料，被安装成可以相对于齿条导件305等的引导部件(参 见图21)滑动。另外，在图2中10A表示与芯棒10相同构造的芯棒。芯棒10具备半圆形状的棒件11。棒件ll具备前端部12，其位于 被最初插入管材P的压入方向的前端侧；基端部13，其被连接于驱动 装置。该棒件11上表面整体是平坦的面，并且沿着棒件11的轴向一体地 设置有三个突起部21、 22、 23。棒件ll在其底面侧与管材P的内周面 紧贴，可以锻造工程中边保持与管材P的内周面的紧贴，边在管材P 的轴向直线移动。另外，具有比管材P的空心部的最小断面区域更小的 最大断面区域。即，如后所述形成即使在管材P的上表面Pa被平坦化 后也可以圆滑地移动的大小。各突起部21~23形成有平緩的锥状引导面，且不论成形时的流动阻 力如何，总能实现芯棒10的平滑的移动。作为三个突起部21 23各自 的最大突出量Ha、 Hb、 Hc，即其高度关系为Ha<Hb、 Hb ^Hc。即，位于轴向中央侧的突起部22是最大突起部，其最大突出量Hb 根据管材P、芯棒10的材质、加工温度、夹具交换成本、加工时间等 选择最适者。此外，突起部21、 23各自的最大突出量Ha、 Hc，由于在 芯棒10的压入/后退后，管材P发生回弹，因此在考虑弹簧反弹的基础 上以进行适当突出的方式而被设定。接着，对使用该芯棒10的空心齿条杆制造装置100的构造进行说明。 空心齿条軒制造装置100具备保持管材P的下型110和上型120。空心齿条杆制造装置100是这样的装置，即通过使芯棒10压入保持于下型 110和上型120的管材P的内部空腔，来使管材P的壁部从内径侧朝向 后述的齿模具130突出而制造空心齿条杆的装置。下型110具备在横断面中半圃形的内周面111,管材P载置于该半 圓形的内周面111。上型120具备其上侧的内表面跨过规定长度在长度 方向隔着间隔的可装卸的齿模具130,并且通过转印锻造在管材P的上 表面的规定长度的部位上，与齿模具130的凹凸对应地形成齿条。使用被这样构成的空心齿条杆制造装置100以及芯棒10、 10A来进 行管材P的锻造加工。预先准备使用其他的模具将中央部压扁为中凹状，呈中凹的半圓形 状的管材P。将该管材P保持于上型120和下型IIO之间，并使管材P 的上表面Pa与齿模具130相接。在该状态下开始芯棒10的相对于管材P的压入。芯棒10通过其前 端12被导入管材P的空心部。然后，最初的突起部21借助锥状的引导 面而作用于管材P的上表面Pa,将管材P的壁部朝向齿模具130的齿 形突出。然后，通过连续进行芯棒10C的压入而依次受到由突起部22、 23作用的壁部的突出，进行压入锻造。接着，在后退方向移动芯棒IO。 一旦芯棒10在压入方向穿过，在 芯棒10在后退方向开始移动前的短暂时间内，上表面Pa发生回弹，内 径变小。此时，最初作用于管材P的上表面Pa的为突起部23。另一方 面，突起部23与突起部22的最大突出量相同或较低地设定，因而此时 由突起部23和管材P的作用所产生的负荷不会过大。接着，突起部22 作用于管材P的上表面Pa,来扩张上表面Pa。另外，在芯棒10后退时，通过压入芯棒10A，从而交替地进行压入 锻造。这样，进行芯棒IO、 10A的压入/后退，进行压入锻造。同样地，使 用增大了突起部的突出量的芯棒10进行压入锻造。以下，同样地将芯 棒10的尺寸一点点地变大，同时反复进行规定的工序，来完成最终的 加工。最后，芯棒10的高度通过芯棒压入，完成将管材P的壁部与齿模具130的凹凸相对应地充分突出的齿条的转印锻造。如上所述，根据本实施方式涉及的芯棒IO,通过将后退时的最初的 突起部23的最大突出量He,设定为与最大突起部即突起部22的最大 突出量Hb相同或较低，因此不会对应因回弹带来的管材P的内径缩小 相，而使芯棒10从管材P承受的负荷过大。因此，可以将芯棒10的负 荷变小，并且由于可以将最大突出量变大，从而可以减少所使用的芯棒 的数量，并且可以减少夹具成本以及缩短加工时间，从而可以降低加工 成本。另外，突起部的数目不局限于三个，四个以上也可以实现同样的效 果。四个时各自的最大突出量Ha~Hd为Ha<Hb<Hc^Hd。即，至少 具备四个被沿着芯棒10的轴向设置、并包括具有最大突出量的最大突 起部的突起部，并且从位于芯棒10的轴向前端的突起部，到位于由基 端侧起第二个的最大突起部为止，其突出量依次变高地形成，位于芯棒 10的轴向基端侧的突起部的突出量，被设定为与最大突起部的突出量相同或小于。另外，五个时各自的最大突出量Ha He为Ha<Hb<Hc<Hd^He。或 者为Ha<Hb<Hc^Hd^He。即，至少具备五个被沿着芯棒10的轴向设 置、并包括具有最大突出量的最大突起部的突起部，从位于芯棒10的 轴向前端的突起部，到位于由基端侧起第三个的最大突起部为止，其突 出量依次变高地形成，从基端侧起位于第二位的突起部的突起量，被设 定为与最大突起部的突出量相同或小于，且位于芯棒10的轴向基端侧的 突起部的突出量，被设定为与从基端侧起位于第二位的突起部的突出量 等于或小于。六个以上也同样。图3是表示本发明的芯棒10的变形例涉及的短型的芯棒10B的侧 视图。在图3中与图l相同功能的部分标记相同的符号，并省略其详细 说明。短型的芯棒10B是芯棒10B与用于使该芯棒10B往返移动的驱动棒 为独立而构造的芯棒。图4 ~图6是表示使用芯棒10B的空心齿条杆制造装置200图。图 4表示在挟持了芯棒的状态下模具以及芯棒架周围，图5表示在交接芯棒 的状态下模具以及芯棒架周围，图6表示在完成了芯棒的压入的状态下模 具以及芯棒架周围。在图5、 6中，与图4相同功能的部分标记同样的符 号，并省略其详细说明。芯棒10B的棒件11的长度，被较短地设定为后述的齿模具213的 齿部的长度的一半以下。空心齿条杆的制造装置200，具备模具210;芯棒架220，其收纳 多条芯棒10B的组件；第一芯棒压棒230;第二芯棒压棒240;以及芯 棒导件250等。模具210具备保持管材P的下型211和上型212。下型211具备在横 断面中半圆形的内周面211a，且管材P载置于该半圓形的内周面211a。 上型212具备其上侧的内表面跨过规定长度在长度方向隔着间隔的可自 由装卸的齿模具213，并通过转印锻造在管材P的上表面的规定长度的 部位上与齿模具213的凹凸对应地形成齿条。芯棒架220，仅被配置在模具210的单侧，例如在图4~图6中模具 210的右邻。如图4~图6所示芯棒架220具有多个保持孔221。这些保 持孔221在管材P延伸方向贯穿有芯棒架220，并芯棒10B被独立地收 纳在其内部。被收纳的芯棒10B，通过未图示的板簧等被保持成相对于 模具210为适当的姿势并且不会不经意地就脱落。被支承于芯棒架220 的各芯棒IOB，位于相对于模具210插脱第一芯棒压棒230的侧。芯棒架220通过架驱动部(未图示)进行移动。在每次进行该驱动 时，依次选择多个保持孔221内的一个，与相互配合的管材P的一端相 对置。因此，可以将支承于芯棒架220的芯棒10B依次拔出插入于管材 P内。为此，利用架驱动部使芯棒架220在图4~6中的上下方向(纵 向)各以一定的齿距进行移动。然而，代替此也可以在横向(记载图4~ 图6的纸面的内外方向)进行移动。或者，也可以可旋转地设置芯棒架 220,可使用架驱动部各以规定的角度进行旋转。第一芯棒压棒230的前端侧，被形成为可相对于保持于模具210的 管材P自由插脱。此时，伴随芯棒10B将其插入在保持于模具210的管16材P中。另外，图4~图6中的符号260，表示管状的压棒导件。第二芯棒压棒240的前端侧，被形成为可相对于保持于模具210的 管材P自由插脱。如图4 ~图6所示芯棒导件250，被配置在模具210和芯棒架220之 间，并且靠近模具210。该芯棒导件250由金属等构成并具有贯穿其壁 部方向的通孔251。通孔251与保持于模具210的管材P的空心部相连 通。接着，对使用被如上构成的空心齿条杆制造装置200来制造空心齿 条杆的顺序进行说明。将被组装的管材P配置于模具210内，管材P 的另一端侧从模具210突出。另外，通过合膜被下型211和上型212挟 持，并且齿模具213相接于平坦部Pa。在该组装作业之前或之后，通过使芯棒架220动作，保持为将收纳 于其内的多个芯棒10B内的一个，与芯棒导件250的通孔251相对置的 状态。与此同时，将第一芯棒压棒230的前端卡合于与通孔251相对置 的芯棒IOB的右端。接着，第二芯棒压棒240插入管材P内，第二芯棒压棒240的前端 插通管材P及芯棒导件250的通孔251,并碰接于与该通孔251相对置 的芯棒架220内的芯棒10B的左端。因此，通孔251内的芯棒10B从 其轴向两端被与它们两端相接的第一芯棒压棒230和第二芯棒压棒240 挟持。此后，第一芯棒压棒230经过芯棒架220的保持孔221以及芯棒导 件250的通孔251，如图5所示插入被保持于模具210的管材P内。此时，芯棒10B保持被第一芯棒压棒230和第二芯棒压棒240挟持 的状态，通过第一芯棒压棒230按压而被压入管材P内。通过该压入受 到由芯棒10B的突起部21 23引起的壁部的突出，进行压入锻造。芯 棒10B的压入，如图6所示，芯棒10B以不从加工壁部拔除的状态结 束。接着，第一芯棒压棒230被拉回。此时，第二芯棒压棒240朝向芯 棒架220移动。由此，芯棒10B,保持被与该芯棒10B的两端相接的第一芯棒压棒230和第二芯棒压棒240挟持的状态，被第二芯棒压棒240 按压，经过管材P及芯棒导件250的通孔251向芯棒架220内压回。在 这种情况下，受到由芯棒10B的突起部21 23引起的壁部的突出，进 行压入锻造。其后，移动芯棒架220，接着将突起部的突出量较大的芯棒10B及 收纳它的保持孔221，与管材P的开口部相对置，以便经过芯棒导件250 的通孔251。而且，在为挟持了下次使用的芯棒10B的状态后，同样地，芯棒10B 保持被第一芯棒压棒230和第二芯棒压棒240挟持的状态，被第一芯棒 压棒230按压从而压入管材P内，进行一个往返。通过依次重复这些顺 序，制造在管材P上具有与模具210的齿模具213相对应的齿条的空心 齿条杆。最后，将使用了的最后的芯棒10B返回到芯棒架220后，将第二芯 棒压棒从管材P拔出，然后打开模具210。这样即使是使用短模具的芯棒10B的场合，也可以实现与芯棒10 同样的效果。图7是表示本发明第二实施方式涉及的芯棒10c的侧视图。在图7 中，与图l相同功能的部分标记同样的符号，并省略其详细说明。芯棒10c具备半圆形状的棒件11。棒件11，具备前端侧12，其 位于最初插入管材P的压力方向的前端侧；基端部13，其连接于驱动 装置。该棒件11上表面整体是平坦的面，形成有被沿着棒件11的轴向一 体地设置的三个突起部21、 22、 23的平坦部Pa。另一方面，棒件11 在位于与平坦部Pa相反侧的背面侧与管材P的内周面紧贴，在锻造工 程中可以一边保持与管材P的内周面的紧贴，一边在管材P的轴向直线 移动。另外，具有比管材P的空心部的最小断面区域更小的最大断面区 域。即，如后所述，被形成为即使在将管材P的上表面Pa平坦化，形 成平坦部Pa后，也可以圆滑地移动的大小。在棒件11的、位于与突起 部21~23的相反侧的背面侧，将管材P作为空心齿条杆使用时，在与用于从外周面侧进行引导的引导部件的滑动面相对应的范围Q(以轴为 中心120~150°),形成外周按压面14。各突起部21~23，形成有緩和的锥状引导面，不论成形时的流动阻 力如何都可以实现芯棒10c的顺畅的移动。该芯棒10c与上述芯棒10同样地用于空心齿条杆的制造装置中。使 用被这样构成的空心齿条杆制造装置100及芯棒10c，进行管材P的锻 造加工(参见图2)。图2中10CA是表示与芯棒10c相同构造的芯棒。预先，准备使用其他的模具将中央部压扁成中凹状，作成中凹的半 圆形状的管材P。将该管材P保持在上型120和下型110之间，管材P 的平坦部Pa相接于齿模具130。在该状态下，开始芯棒10C的相对于管材P的压入。芯棒10C利用 其前端12被导入管材P的空心部。然后，最初的突起部21借助锥状的 引导面作用于管材P的平坦部Pa的内侧面，管材P的壁部朝向齿模具 130的齿模具突出。然后，通过连续进行芯棒10C的压入依次受到由突 起部22、 23引起的壁部的突出，进行压入锻造。接着，在后退方向移 动芯棒10C。接着，通过压入芯棒10CA，交替进行压入锻造。此时， 由于在芯棒10C、 IOCA上形成有外周按压面14，因此管材P的下侧的 面，形成有R形状。另外，此后，同样地使用将突起部的突出量稍微增大的芯棒10C来 进行压入锻造。以后，同样地将芯棒10C的尺寸一点点变大，同时重复 规定的工序，直至完成最终的加工。最后，芯棒10的高度通过芯棒压 入，完成与管材P的壁部与齿模具130的凹凸相对应地充分突出的齿条 的转印锻造。如上所述，根据本实施方式涉及的芯棒10C，在管材P的平坦部Pa 上形成齿形状的同时，也可以通过外周按压面14在背面部Pb也形成R 形状。因此，在后面的工序无需用于形成R形状的工序，因而可以节约 加工的工夫和时间。这样当形成R形状时，在将管材P作为空心齿条 杆而使用的场合，在装入齿轮齿条时，可以圆滑地进行与引导部件的滑 动，并通过引导部件圆滑地进^f亍轴向的移动。图9是表示作为上述的芯棒10C的变形例涉及的芯棒组件之一的短 模具芯棒10D的侧视图。另外，在图9中，对与图3相同功能的部分标 记同样的符号，并省略其详细说明。芯棒10D，使用上述的空心齿条杆制造装置200，与芯棒10B同样 地制造空心齿条杆。这样即使在使用了短模具芯棒10D的场合，也可以 实现与芯棒10C同样的效果。图10是表示利用上述的芯棒10D以及空心齿条杆制造装置200制造 的空心齿糸^杆30的横剖视图。空心齿条杆30具备空心状的轴部31;齿条齿形成部32，其设置于 轴部31，且沿着轴向并列设置有多个与小齿轮303相咬合的齿部；背面部 33，其i殳置于与轴部31的齿条齿形成部32的相反侧，并形成有与用于从 外周侧引导轴部31的齿条导件(引导部件)305滑动的圆周面。圆周面为 与上述R形状相对应。另外，图10中的32a表示齿部。如上所述，根据空心齿条杆30，与齿形状同样地形成有圆周面。因 此，在将空心齿条杆30组装于齿轮齿条300时，可以圆滑地进行与齿 轮导件305的滑动，并通过齿轮导件305圆滑地进行轴向的移动。图11是表示利用芯棒10E以及空心齿条杆制造装置200制造的空心齿 条杆40的横剖视图。空心齿条杆40具备空心状的轴部41;齿条齿形成部42，其设置于 轴部41,且沿着轴向并列设置有多个与小齿轮303相咬合的齿部；背面部 43，其i殳置于与轴部41的齿条齿形成部42的相反侧，并形成有与用于从 外周侧引导轴部41的齿条导件305滑动的圆周面。圆周面为与上述R形 状相对应。另外，图11中的42a表示齿部。另一方面，对于空心齿糸^杆40而言，在其轴部41的齿条齿形成部42 的内面侧，并且在其与轴部41的轴向相交叉的方向的中央部，形成有凸部 44。该凸部44设置于与成形膜的齿底中央部相对置的位置。如上所述，才艮据空心齿条杆40,可以实现与空心齿糸"杆30相同的效 果，并且由于形成有凸部44,因此通过芯棒10E转印成形膜的形状时，应 力不集中于成形膜的齿底中央部，因此负担不作用于成形膜，与制造空心齿条杆30时相比可以延长寿命。图12是表示作为本发明的第三实施方式涉及的芯棒组件(芯棒组件) 之一的芯棒10F的侧视图。另夕卜，在图12中，与图l相同功能的部分标 记同样的符号，并省略其详细说明。图12中的IOFA表示与芯棒10C 相同构造的芯棒。芯棒10F具备半圓形状的棒件11。棒件ll具备前端部12，其位 于最初插入管材P的压入方向的前端侧；基端部13，其连接于驱动装 置。该棒件11上表面整体是平坦的面，沿着棒件11的轴向一体地设置 有三个突起部21、 22、 23。棒件ll在其底面侧与管材P的内周面紧贴， 在锻造工程中可以一边保持与管材P的内周面的紧贴， 一边在管材P 的轴向直线移动。另外，具有比管材P的空心部的最小断面区域更小的 最大断面区域。即，如后所述，形成为即使在将管材P的平坦部Pa平 坦化后也可以圆滑地移动的大小。各突起部21 ~ 23形成有平緩的锥状引导面，并且不论成形时的流动 阻力如何，总能实现芯棒IO的平滑地移动。作为三个突起部21~23各 自的最大突出量Ha、 Hb、 Hc，其高度关系为Ha<Hb、 Hb >Hc。即，位于轴向的中央侧的突起部22为最大突起部，其最大突出量 Hb根据管材P、芯棒10的材质、加工温度、夹具交换成本、加工时间 等选择最适者。此外，突起部21、 23各自的最大突出量Ha、 Hc，由于 在芯棒10的压入/后退后，管材P发生回弹，因此在考虑回弹的基础上 以进行适当突出的方式而设定。突起部22的突起量即芯棒10F的最大突起量，被如图13所示的那样 设定。即以从1号到M号，其最大突起量逐渐变大的方式进fr没定，并且 在将N作为M以下的整数时，最大突起量被设定为N - 1号与N号的差 小于N-2号与N-1号的差。换言之，虽然从1号到M号逐渐增大其最 大突起量，然而其差却一点一点变小。另一方面，芯棒10F的棒件ll的前端的高度Hs，被设定为小于其 前的号的芯棒10F的突起部22的最大突起量。然而，突起部21被设定为大于其前的号的芯棒10F的突起部22的最大突起量。此外，1号的 最大的突起量被设定为比管材P的内径足够的小。其次，使用该芯棒10F、 10FA以及上述空心齿条杆制造装置100 进行管材P的锻造加工(参见图2 )。预先，使用其他的模具将中央部压扁成中凹状，形成作为中凹的 半圓形状的平坦部Pa。将该管材P保持于上型120和下型110之间，管 材P的平坦部Pa以相接于齿模具130的方式定位。在该状态中，开始芯棒10F的相对于管材P的压入。芯棒10F通 过其前端12被导入管材P的空心部。而且，最初的突起部21借助锥状 引导面作用于管材P的平坦部Pa的内表面，管材P的壁部朝向齿模具 130的齿形突出。而且，通过持续进行芯棒10的压入依次受到由突起部 22、 23引起的壁部的突出，从而进行压入锻造。其次，在后退方向移动芯棒10F,并通过压入芯棒10FA,从而进 行交替的压入锻造。这样，进行芯棒10F、 10FA的压入/后退，进行压入锻造。接着， 进行下一号数的芯棒IOF、 10FA的压入/后退。以后，同样地一个一个 地增大芯棒10F的号数，同时重复规定的工序，直至完成最终的加工。 最后，芯棒10的高度通过芯棒压入，完成管材P的壁部与齿模具130 的凹凸相对应地充分突出的齿条的转印锻造。如上所述，从1号到M号，虽然突起部22的最大突起量增大，然 而其差是一点点减小的。因此如图14所示即4吏到最终工序由于压入芯棒 IOF因而所需的载荷没有急剧地增大。因此，不存在超过驱动源的容量不 能够压入芯棒10F，或因过大的反作用力缩短芯棒10F的寿命的问题。另一方面，芯棒10F的突起部21、 23的突起量，被设定为小于 前面的号数的芯棒10F的突起部22的最大突起量，因此在前面的号数 的芯棒10F进行的转印锻造中，即使有平坦部Pa的内径因回弹而小径 化的情况，下一个号数的芯棒10F的突起部22、 23与管材P的内径侧 发生沖突，也不承受过的反作用力。因此，在芯棒10F不作用过大的负 担，因而不存在缩短芯棒10F的寿命的问题。此外，1号的芯棒10F的棒件11的前端的高度Hs比管材P的内 径足够的小，并且设定为与最小的区域相等，因此即使因某些原因在平 坦部Pa形成时，平坦部Pa的内径有异常地变小的现象，也可以压入芯 棒10F，可以继续进行转印锻造。此外，当管材P的平坦部Pa按照设 定而形成时，1号的芯棒IOF在平坦部Pa的内径侧没有冲突，且基本 不作用载荷。图15以及图16是表示管材P的内径不同的场合的各号数的芯棒 10F的最大突起量的设定值的一例的图表。如上所述，根据本发明的实施方式涉及的芯棒组件，由于即使在 转印锻造的最终工序压入时所需的载荷也没有极端地变大，因此驱动装 置的容量可以减小，并可以降低装置成本和生产成本。同时，向下型110 以及上型120施加载荷的冲压机也无需大型化，从而可以降低装置成本 和生产成本。另外，再使用下一号数的芯棒10F时，由于不作用因回弹带来的 过大的压力，因此可以防止芯棒10F的折损。此外，即使因某些原因在 平坦部Pa形成时，平坦部Pa的内径有异常地变小的现象，也可以继续 进行转印锻造。另外，不给设备带来破坏，可以顺利的生产。图9表示作为如上所述的芯棒10C的变形例涉及的芯棒组件之一 的短模具的芯棒10D的侧视图。此外，在图9中，与图3相同功能的部 分标记同样符号，且省略其详细说明。将芯棒10F的构造适用于短模具的芯棒10G(参见图6)，也可以 用于空心齿条杆制造装置200。此外，芯棒10G的棒件11的长度，较 短地设定为后述的齿模具213的齿部的长度的一半以下。芯棒10G使用上述的空心齿条杆制造装置200，与芯棒10B同样 地制造空心齿条杆。这样即使在使用短模具的芯棒10G的情况下，也可 以实现与芯棒10F同样的效果。图17是表示作为本发明第四实施方案涉及的芯棒组件之一的芯 棒10H的侧视图。另外，在图17中，与图l相同功能的部分标记同样 符号，并省略其详细说明。芯棒10H具备半圆形状的棒件11。棒件ll具备前端部12，其 位于最初插入管材P的压入方向的前端侧；基端部13，其连接于驱动 装置在该棒件11上表面整体是平坦的面，沿着棒件ll的轴向一体地 设置有三个突起部21、 22、 23。棒件11在其底面侧与管材P的内周面 紧贴，锻造工程中可以一边保持与管材P的内周面的紧贴， 一边在管材 P的轴向直线移动。另外，棒件11具有比管材P的空心部的最小断面 区域更小的最大断面区域。即，如后所述，形成为即使在管材P的平坦 部Pa平坦化后也可以在平坦部Pa的下圆滑地移动的大小。此外，如图 18所示，棒件ll，将突起部21~23的上表面作为规定的最大宽度L， 朝向下方，即与齿模具130的相反侧，以宽度逐渐变窄的方式设定有锥状角e。例如把锥状角e设定为3。，然而不局限于此。根据管材P的内径、壁部等，可以适宜地决定该锥状角e。各突起部21 ~ 23形成有平緩的锥状的引导面，并且无论成形时的 流动阻力如何，总是能够实现芯棒IO的顺畅移动。突起部21~23的最 大突起量，以从l号到M号逐渐变大的方式而设定。使用被这样构成的芯棒10H以及上述的空心齿条杆制造装置 100,来进行管材P的锻造加工(参见图2)。另外，图2中10FA表示 与芯棒10C相同构造的芯棒。预先，使用其他的模具将管材P的中央部压扁成中凹状，形成作 为中凹的半圆形状的平坦部Pa。将该管材P保持于上型120和下型110 之间，并以管材P的平坦部Pa相接于齿模具130的方式定位。在该状态中，开始芯棒10H的相对于管材P的压入。芯棒10H 通过其前端12导入管材P的空心部。而且，最初的突起部21借助锥状 的引导面作用于管材P的平坦部Pa的内表面，管材P的壁部朝向齿模 具130的齿形突出。而且，通过继续的进行芯棒10H的压入，依次受 到由突起部22、 23引起的壁部的突出，进行压入锻造。接着，在后退 方向上移动芯棒10H的同时，压入芯棒10HA，从而交替地进行压入锻 造。这样，通过进行芯棒10H、芯棒10HA的压入/后退，从而进行压 入锻造。接着，进行下面的芯棒10H、芯棒10HA的压入/后退。以后， 同样地将芯棒10H的号数一点点变大，并且重复规定的工序，直至完成 最终的加工。最终，芯棒10H的高度通过压入芯棒，完成管材P的壁 部与齿模具130的凹凸相对应地充分突出的齿条的转印锻造。如上所述，从1号到M号芯棒10H的上表面的宽度一定，朝向 下方的宽度逐渐减少，因此芯棒10H与管材P的内径接触的部位，被 仅仅限定于突起部21~23，和棒件11的上部的微小的宽度S2，因此减 少不必要的接触。另外，对于在棒件11的成形时的宽度的偏差，由于 减少对管材P的接触，因此即使不考虑所需的成形载荷的变动，也可以 将必要的设备尽可能地减小，可以降低设备成本。如上所述，根据本实施方式涉及的芯棒组件，可以减少压入时所 需的成形载荷，并且可以降低不必要的滑动，可以减少驱动装置的容量， 并可以降低设备成本。同时，向下型110以及上型120施加载荷的冲压 机也无需大型化，从而可以降低装置成本和生产成本。另外，本构成使用由短模具芯棒构成的芯棒组件以及空心齿条杆 制造装置200也可以实现同样地效果。另外，本发明不限定于上述实施方式。例如，在上述的例子中突 出部的数量为三个，然而四个以上也可以取得同样的效果。此外，在不 脱离本发明的宗旨的范围内，当然也可以实施各种变形。本领域技术人员可以容易地对本发明追加特点和进行修改。因此 本发明具有更广泛的范围，而不仅局限于在此提出和叙述的具体实施方 式。相应地，在不脱离本发明的创造性的精神或范围内所作的各种变换 都落入本发明的权利保护范围内。
权利要求
1.一种芯棒，其用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，其特征在于，具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面区域；和至少三个突起部，沿着该棒件的轴向设置，并包括具有最大突出量的最大突起部，在上述突起部中，上述最大突起部位于轴向中央侧，位于上述棒件的轴向前端侧的突起部的突出量，被形成为小于上述最大突起部的突出量，位于上述棒件的轴向基端侧的突起部的突出量，被设定为等于或小于上述最大突起部的突出量。
2. —种芯棒，其用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压 入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径 侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，其特征在于，具备棒件，具有比上述空心材料的内径还小的外径；和 至少四个突起部，沿着该樟^件的轴向i殳置，并包括具有最大突出量的 最大突起部，从位于上述棒件的轴向前端侧的突起部，到从轴向基端侧起位于第二 位的最大突起部，逐渐增高地形成其突出量，位于上述棒件的轴向基端侧的突起部的突出量，被设定为等于或小于 上述最大突起部的突出量。
3. —种芯棒，其用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压 入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径 侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，其特征在于，具备棒件，具有比上述空心材料的内径还小的外径；和 至少五个突起部，沿着该棒件的轴向设置，并包括具有最大突出量的 最大突起部，从位于上述棒件的轴向前端侧的突起部，到从轴向基端侧^^位于第三 位的最大突起部，逐渐增高地形成其突出量，从轴向基端侧起位于第二位的突起部的突出量，被设定为等于或小于 上述最大突起部的突出量，位于上述棒件的轴向基端侧的突起部的突出量，被设定为等于或小于 从轴向基端侧起位于第二位的突起部的突出量。
4. 根据权利要求1至3中的任意一项所述的芯棒，其特征在于， 上述前端侧是向上述内部空腔压入的方向的前端。
5. —种芯棒，其用于制造空心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压 入被保持于模具的空心材料的内部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径 侧朝向模具突出来制造空心齿条杆，其特征在于，具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面 区域；和突起部，i更置于该棒件的轴向，并被配设在上述模具侧， 在上述棒件的、位于与上述突起部相反侧的背面部，且在与引导部件之间滑动的面所对应的范围，形成有外周按压面，该引导部件用于从外周侧引导上述空心齿条杆。
6. 根据权利要求l所述的芯棒，其特征在于， 在上述突起部的、与上述棒件的轴向相交叉的方向的中央部，形成有凹部。
7. —种空心齿条杆，其特征在于，具备 空心状的轴部；齿条齿形成部，设置于该轴部，并且沿着轴向并列设置有多个与小齿 轮相咬合的齿部；和背面部，没置于与上述轴部的上述齿条齿形成部的相反侧，并形成有 与用于从外周侧卩1导上述轴部的f 1导部件相滑动的圓周面。
8. 根据权利要求7所述的空心齿条杆，其特征在于， 上述轴部的上述齿条齿形成部的内面侧，在与上述轴部的轴向相交叉的方向的中央部形成有凸部。
9. 一种芯棒组件，具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空 心齿条杆的方法中，该方法;1通过将其压入4皮保持于模具的空心材料的内 部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，其特征在于，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面 区域；和突起部，被突设于该棒件，并被设定为从1号到M号其最大突起量逐 渐增大，上述突出部的最大突起量被设定为，在N为M以下的整数时，N-l 号与N号的差小于N - 2号与N - 1号的差。
10. —种芯棒组件，具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空 心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内 部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，其特征在于，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面 区域；和多个突起部，被突设于该棒件，并被设定为从1号到M号其最大突起 量逐渐增大，在上述多个突起部中，具有最大突起量的突起部位于中央侧，上述棒 件的前端的高度，被设定为小于前一号的芯棒的最大突起量，并且上述棒 件的突起量被设定为大于前一号的芯棒的突起部的最大突起量。
11. 一种芯棒组件，具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空 心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内 部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，其特征在于，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面区域还小的最大断面 区域；和突起部，被突出设于该棒件，并被设定为从l号到M号其最大突起量 逐渐增大，l号芯棒的最大突起量，被设定为等于上述最小断面区域。
12. —种芯棒组件，具有1至M号的M个芯棒，该芯棒用于制造空 心齿条杆的方法中，该方法是通过将其压入被保持于模具的空心材料的内 部空腔，以使上述空心材料的壁部从内径侧朝向模具突出来制造空心齿条 杆，其特征在于，上述芯棒具备棒件，具有比上述空心材料的空心部的最小断面领域还小的最大断面 领域；和突起部，被突出设置于该棒件，并被设定为从1号到M号其最大突起 量逐渐增大，且其最大宽度为一定，上述棒件被设定为以上述突起部为最大宽度，并朝向与上i^具的相 反侧宽度逐渐变窄。
全文摘要
本发明提供一种芯棒，具备棒件(11)，具有比管材(P)的空心部的最小断面区域还小的最大断面区域；和突起部(21～23)，沿着该棒件(11)的轴向而设置，并包括具有最大突出量(Hb)的最大突起部(22)，位于上述棒件(11)的轴向前端(12)侧的突起部(21)的突出量(Ha)，形成为小于位于轴向中央侧的最大突起部(22)的突出量(Hb)；位于上述棒件(11)的轴向基端(13)侧的突起部(21)的突出量(Hb)，设定为等于或小于上述最大突起部的突出量。
文档编号B62D3/00GK101249540SQ20081000799
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月22日 优先权日2007年2月23日
发明者山胁崇 申请人:高周波热练株式会社