杆部件的制造方法和杆部件的制作方法_2

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另外,中间轴5的另一端和小齿轮杆7的一端用第二万向接头6彼此联接。转向轴3、中间轴5以及小齿轮杆7可以不设置在同一直线上。
[0051]小齿轮齿14 一体地设置在小齿轮杆7的另一端的外周面上。齿条杆8具有沿车辆的宽度方向(图1中的左右方向)延伸的大致圆筒形状。本文中,假定齿条杆8延伸的方向为轴向方向X。轴向方向X与车辆的宽度方向(图1中的左右方向)一致。另外,纸张的正面对应车辆的前侧,纸张的背面对应车辆的后侧。在齿条杆8的外周面的圆周上的一个位置处,形成与小齿轮齿14接合的齿条齿15。小齿轮杆7的小齿轮齿14和齿条杆8的齿条齿15彼此接合以构成齿轮齿条式转向机构SA。
[0052]齿条杆8容置在外壳9中。外壳9是固定至车体的大致圆筒形本体。齿条杆8与外壳9同轴地设置。齿条杆8的两个端部突出至外壳9的两侧,连杆12经由接头11联接至齿条杆8的每个端部。连杆12经由对应的转向节臂(未示出)联接至对应的转向轮13。
[0053]当操作转向构件2并且转向轴3转动时,该转动通过小齿轮齿14和齿条齿15转换为齿条杆8沿着轴向方向X的线性运动。由此,实现了转向轮13的转向。因此,齿条杆8响应于转向构件2的转向而沿轴向方向X移动,因此可以使转向轮13转向。
[0054]齿条杆8包括第一端部(图1中在轴向方向X上位于左侧的端部)8A和第二端部(图1中在轴向方向X上位于右侧的端部)8B。齿条杆8包括管10、金属圆环16、以及作为两个金属部件的第一金属部件171和第二金属部件181。齿条齿15设置在第二金属部件181中。管10由碳纤维增强树脂制成,并且具有沿轴向方向X延伸的大致圆筒形形状。管10设置在比齿条杆8中的齿条齿15更靠近第一端部8A的位置处,并且在轴向方向X上设置在第一金属部件171与第二金属部件181之间。管10具有第一端部(图1中在轴向方向X上位于左侧的端部)10A、第二端部(图1中在轴向方向X上位于右侧的端部)1B以及内周面10C。
[0055]每个金属圆环16均具有沿轴向方向X延伸的环形形状。金属圆环16设置在管10的第一端部1A和第二端部1B中的每一者中(设置有两个金属圆环16)。金属圆环16具有外周面16A和内周面16B。金属圆环16配装至管10的第一端部1A和第二端部1B中的每一者中。换句话说,管10的第一端部1A和第二端部1B中的每一者配装至金属圆环16的外周面16A上。因此,在第一端部1A和第二端部1B中的每一者中,内周面1C的直径增大至与金属圆环16的外周面的直径大致相等的直径。金属圆环16的内周面16B的直径大致等于管10的在第一端部1A与第二端部1B之间的区域中的内周面1C的直径。
[0056]作为齿条杆8的第一端部8A的第一金属部件171与位于第一端部8A侧的接头11相邻。第一金属部件171与管10的第一端部1A相邻。小直径部211在第一金属部件171的一端部处设置成与管10的第一端部1A相邻。小直径部211具有沿轴向方向X朝向齿条杆8的第二端部SB延伸的圆筒形形状。小直径部211的直径小于第一金属部件171的直径。
[0057]作为齿条杆8的第二端部SB的第二金属部件181与位于第二端部SB侧的接头相邻。第二金属部件181由例如淬火碳钢形成。第二金属部件181与管10的第二端部1B相邻。小直径部211同样在第二金属部件181的端部处设置成与管10的第二端部1B相邻。第二金属部件181的小直径部211具有沿轴向方向X朝向齿条杆8的第一端部8A延伸的圆筒形形状。应指出的是,第二金属部件181的小直径部211可以与第一金属部件171的小直径部211在尺寸方面(直径和在轴向方向X上的长度)不同。尽管之后进行详细描述,第一金属部件171和第二金属部件181中的每一者在小直径部211处紧固至管10的端部(第一端部1A或第二端部10B),彼此紧固的管10、第一金属部件171以及第二金属部件181构成沿轴向方向X延伸的杆部件221。杆部件221构成齿条杆8。由碳纤维增强树脂制成的管10构成齿条杆8的一部分,因此,与整个齿条杆8由金属制成的情况相比,可以实现重量的显著减轻。
[0058]接着,将描述杆部件221的制造方法。图2是示出了杆部件221的制造步骤的示意性截面图。图2中每个构件的姿态对应于图1中所述构件的姿态(这适用于之后描述的图3至图7)。如图2所示,在制造杆部件221的初期阶段时,制备芯材231。芯材231为形成圆筒形管10所需要的构件。芯材231包括心轴24和上述金属圆环16。心轴24由金属制成并且具有沿轴向方向X延伸的圆筒形形状。金属圆环16的外周面16A预先经过表面粗糙化处理。因此,外周面16A具有设置有大量的凹部和凸部的粗糙部271。表面粗糙化处理的示例包括例如金刚石滚花之类的滚花、键槽加工、开键槽、喷砂、使用酸进行的蚀刻以及激光蚀刻,鉴于加工成本,金刚石滚花是优选的。
[0059]在图2所示的步骤中,芯材231通过将金属圆环16配装至心轴24的在轴向方向X上的两侧的两个端部上来制备。芯材231的外周面231A包括每个金属圆环16的外周面16A和心轴24的外周面24A的从金属环16突出的部分(心轴24的外周面24A的未被配装至心轴24的两个端部上的金属圆环16覆盖的部分)。图3是示出了图2中的步骤之后的步骤的示意性截面图。
[0060]如图3所示,制备用作用于上述管10的材料的预浸片26。预浸片26为通过用树脂28浸渍单向排列的大量碳纤维(未示出)而获得的片。可以使用由“TORAYCA”(注册商标)T300和“TORAYCA”(注册商标)T700表示的所有类型的碳纤维作为预浸片26。另外,可以使用例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂的热固性树脂作为树脂28。由于齿条杆8使用在车辆的发动机室中,因此,树脂28的固化温度优选地不低于130。。。
[0061]在图3所示的步骤中,预浸片26通过例如片缠绕方法绕芯材231的外周面231A缠绕一次或两次或更多次。在缠绕后的状态中,如图3所示,预浸片6置于心轴24和每个金属圆环16上。预浸片26与心轴24的外周面24A和金属圆环16的外周面16A紧密接触并且预浸片26围绕芯材231,因而,整个预浸片26具有大致圆筒形形状。处于沿轴向方向X缠绕后的状态中的预浸片26的两个端部中的每一者的直径比预浸片26在轴向方向X上的两个端部以外的部分的直径大金属圆环16的厚度。另一方面,预浸片26的在较大直径部分中的内径大致等于每个金属圆环16的外径。
[0062]接着,烘烤并固化绕芯材231的外周面231A缠绕的预浸片26。通过在该步骤进行烘烤并固化,预浸片26在预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕时的大致圆筒形形状保持原样。此后,预浸片26在室温下冷却后成为管10。S卩,管10通过将绕外周面231A缠绕的预浸片26进行烘烤并固化而形成。在该状态下,管10在端部1A和1B处配装至(如随后将描述的,具体为配装并固定至)金属圆环16的外周面16A。
[0063]应指出的是,预浸片26主要通过使用碳纤维的延伸方向匹配轴向方向X的缠绕方法(也称为螺旋式缠绕)绕芯材231的外周面231A缠绕。因此,在管10中,内部碳纤维沿轴向方向X排列,因此,轴向方向X上的强度较高。接着,从管10拉出仅芯材231的心轴24。此刻,为了平滑地拉出心轴24,心轴24可以通过冷却来收缩。在该情况下,减小了从管10拉出心轴24所需要的力。
[0064]在心轴24从管10被拉出的状态下,每个金属圆环16配装至管10的第一端部1A和第二端部1B中的对应的一者中。另外,每个金属圆环16的一部分(例如,在轴向方向X上大约2mm的端部)优选地从管10的第一端部1A或第二端部1B沿轴向方向X突出(露出)至外侧。为此,在将预浸片26绕芯材231的外周面231A缠绕的步骤中,仅需要不将预浸片26绕每个金属圆环16的该部分缠绕。
[0065]图4是示出了图3中的步骤之后的步骤的示意性截面图。如图4所示,接着,在每个金属圆环16的内周面16B中形成内螺纹部19。内螺纹部19在内周面16B的整个区域上形成。与本实施方式不同,在未使用金属圆环16的比较示例的情况下,内螺纹部19形成在管10的内周面1C中。在比较示例的情况下,当预浸片26通过螺旋式缠绕方式绕芯材231缠绕时,预浸片26中的碳纤维可能在形成螺纹部时被切割。当碳纤维被切割时,可能降低管10的强度。为了防止比较示例中的碳纤维被切割,需要通过碳纤维沿芯材231的周向方向延伸的缠绕方法(称为环向缠绕)将预浸片26绕芯材231缠绕在至少最内层(最靠近芯材231的层)中。
[0066]另一方面,在本实施方式的情况下,通过使用形成有内螺纹部19的金属圆环16,可以仅通过螺旋式缠绕(或者通过增大螺旋式缠绕的使用比率)形成管10。S卩,当与比较示例比较时,由于在本实施方式中管10可以通过使用一种缠绕方法形成,因此,能够减少预浸片26(绕芯材231)的圈数,并且增大轴向方向X上的强度。即,通过金属圆环16,可以实现管10的成本的降低,管10的重量的减轻以及管10的强度的提高。
[0067]图5是示出了图4中的步骤之后的步骤的示意性截面图。如图5所示,外螺纹部201设置在第一金属部件171的小直径部211的外周面中。位于图5的轴向方向X的左侧(管10的第一端部1A侧)上的金属圆环16的内螺纹部19螺纹紧固
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