齒條外殼的制造方法以及齒條外殼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請主張于2014年7月3日提出的日本專利申請2014-137979號的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其全部內(nèi)容。
[0002]本發(fā)明涉及齒條外殼的制造方法和由此制造的齒條外殼。
【背景技術(shù)】
[0003]在汽車等的齒條小齒輪式的轉(zhuǎn)向裝置中，為了將齒條軸支承為能夠直線往復(fù)運動并且固定于車體而使用齒條外殼。齒條外殼在齒條軸的軸向形成為較長，在操舵時受到從車輪傳遞的操舵反作用力。因此，一般通過強(qiáng)度、剛性優(yōu)異的鋁壓鑄等形成齒條外殼整體。
[0004]然而，由于近幾年的節(jié)能要求，汽車部件也需要輕型化。因此，針對在轉(zhuǎn)向裝置的總重量中所占有的重量比較大的齒條外殼，研究了在確保所需強(qiáng)度以及剛性的基礎(chǔ)上進(jìn)行輕型化。
[0005]為了輕型化，例如日本特開2013-208927號公報所記載那樣，考慮在齒條外殼中供齒條軸插通的圓筒部，將使紡織纖維浸漬熱固性樹脂而得的半固化片成形為筒狀。
[0006]另外，在日本專利第5136876號公報中，提出了使兩層強(qiáng)化纖維基材通過配置于它們之間的熱塑性樹脂制的結(jié)著材而相互固定從而成為半固化片。另外，在日本特開平7-140262號公報中，提出了利用浸漬有樹脂的碳纖維的紡織作為半固化片來形成塑料殼體。
[0007]如日本特開2013-208927號公報那樣在利用熱固性樹脂進(jìn)行預(yù)浸的情況下，形成齒條外殼的圓筒部需要很長時間。即，包括為了將片狀的半固化片成形筒狀而加熱并軟化的流動化時間、成形為筒狀后進(jìn)一步升溫到熱固性樹脂的固化溫度的升溫時間在內(nèi)，從加熱開始到利用熱固性樹脂的完全固化來完成圓筒部，大致需要5個小時以上的時間。
[0008]若考慮汽車部件制造所要求的循環(huán)時間為1分鐘左右，則該時間總是很長，而且期間繼續(xù)加熱從而消耗的能量很大，所以擔(dān)心成本增大。若像專利第5136876號公報那樣使用由熱塑性樹脂形成的半固化片，則能夠?qū)崿F(xiàn)縮短齒條外殼的循環(huán)時間。然而，半固化片是壁厚且難以彎曲的1張薄片。因此，在為了成形齒條外殼而一次性沖壓加工預(yù)浸料時，可能在半固化片產(chǎn)生層間剝離、皺紋的不良情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠在成形輕型化的齒條外殼時抑制不良情況的產(chǎn)生并且能夠在短時間內(nèi)制造的制造方法和利用該制造方法制造的齒條外殼。
[0010]本發(fā)明的一實施方式的齒條外殼的制造方法的特征在于，包括:將由碳纖維薄片與熱塑性樹脂的膜片層疊而構(gòu)成的兩張層疊薄片以加熱的狀態(tài)放置在與具備覆蓋齒條軸的筒部的齒條外殼的立體形狀對應(yīng)的模具中的、與上述筒部對應(yīng)的區(qū)域的工序；和將上述模具合模并使上述碳纖維薄片浸漬于上述膜片的熱塑性樹脂，將上述兩張層疊薄片分別沖壓加工為具有上述筒部的半周的半筒體、和上述半筒體的周向的兩端的連接部的形狀，并且使兩半筒體在各自的上述連接部彼此結(jié)合而形成上述筒部的工序。
[0011]通過以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式示例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點會變得更加清楚，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素。
【附圖說明】
[0012]圖1是能夠組裝本發(fā)明的齒條外殼的轉(zhuǎn)向裝置的一個例子的簡圖。
[0013]圖2是表不本發(fā)明的齒條外殼的實施方式的一個例子的立體圖。
[0014]圖3中，(a)是將圖2的齒條外殼的筒部用正交于軸向的截斷面切斷時的剖視圖，(b)是放大圖3的(a)的一部分的剖視圖。
[0015]圖4是表示層疊薄片的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖5中，(a)以及(b)是說明利用本發(fā)明的制造方法制造圖2的齒條外殼的一個工序的剖視圖。
[0017]圖6是將本發(fā)明的第一變形例的齒條外殼用沿軸向的截斷面切斷時的剖視圖。
[0018]圖7是將在圖6中由單點劃線圍成的部分放大的圖。
[0019]圖8是將第二變形例應(yīng)用于圖7的圖。
【具體實施方式】
[0020]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。圖1是能夠組裝本發(fā)明的齒條外殼的轉(zhuǎn)向裝置的一個例子的簡圖。
[0021]參照圖1，轉(zhuǎn)向裝置1具備轉(zhuǎn)向軸3和中間軸5。轉(zhuǎn)向軸3與方向盤2以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)。中間軸5經(jīng)由自由接頭4連結(jié)于轉(zhuǎn)向軸3。并且，轉(zhuǎn)向裝置1具備小齒輪軸7和齒條軸8。小齒輪軸7經(jīng)由自由接頭6連結(jié)于中間軸5。齒條軸8具有與設(shè)置于小齒輪軸7的小齒輪齒7a嚙合的齒條齒8a并沿汽車的左右方向延伸。
[0022]由小齒輪軸7以及齒條軸8構(gòu)成作為齒條小齒輪機(jī)構(gòu)的操舵機(jī)構(gòu)9。齒條軸8經(jīng)由未圖示的多個軸承被齒條外殼10支承，以便能夠在固定于車體的齒條外殼10內(nèi)沿齒條軸8的軸向X直線往復(fù)運動。齒條軸8的兩端部向齒條外殼10的兩側(cè)突出，在各端部結(jié)合有拉桿11。
[0023]各拉桿11經(jīng)由未圖示的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，與對應(yīng)的操向輪12連結(jié)。若駕駛員操作手柄2使轉(zhuǎn)向軸3旋轉(zhuǎn)，則該旋轉(zhuǎn)通過小齒輪齒7a以及齒條齒8a變換為沿汽車的左右方向(軸向X)的齒條軸8的直線運動，使操向輪12轉(zhuǎn)舵。圖2是表示本發(fā)明的齒條外殼10的實施方式的一個例子的立體圖。圖3的(a)是將圖2的齒條外殼的筒部用正交于軸向的截斷面切斷時的剖視圖。圖3的(b)是將圖3的(a)的一部分放大的剖視圖。
[0024]參照圖2，齒條外殼10具備筒部13、連結(jié)部14以及15。筒部13具有沿齒條軸8的軸向X延伸的圓筒狀的立體形狀并覆蓋齒條軸8。連結(jié)部14以及15與軸向X的筒部13的兩端逐一連結(jié)。筒部13的軸向與軸向X相同。參照圖3的(a)，筒部13被分割為具有其半周的剖面形狀的兩個半筒體17兩部分。在各半筒體17中一體地形成有平板狀的連接部16，該連接部16從半筒體17的周向S的兩端，遍及筒部13的軸向X的全長向外側(cè)折曲地延伸配置。將兩個半筒體17的連接部16的側(cè)面16a彼此結(jié)合以便利用兩個半筒體17形成一個圓形的剖面形狀。由上所述，形成筒部13。
[0025]參照圖3的(b)，這樣的半筒體17的整體是由使碳纖維薄片浸漬熱塑性樹脂而構(gòu)成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材18的層層疊多層而構(gòu)成。在多層的纖維強(qiáng)化復(fù)合材18中，利用其中至少隨機(jī)貫通于兩層纖維強(qiáng)化復(fù)合材18的長纖維狀的填充物19加強(qiáng)層間的結(jié)合。由上所述，在各半筒體17中，防止層間剝離、層間剝離的強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱沖擊性等降低。
[0026]另外，在兩個半筒體17中以相互的連接部16的側(cè)面16a為接縫而相互層疊的兩層纖維強(qiáng)化復(fù)合材18也經(jīng)由熱塑性樹脂而一體化。并且，利用隨機(jī)貫通于包含上述兩層的纖維強(qiáng)化復(fù)合材18的填充物19，加強(qiáng)連接部16的側(cè)面16a彼此的結(jié)合。由上所述，也能防止半筒體17彼此的剝離(分離)。
[0027]在結(jié)合的狀態(tài)下，向筒部13的徑向外側(cè)突出的連接部16彼此被肋20覆蓋。肋20根據(jù)連接部16彼此的結(jié)合位置，合計存在2個(參照圖3的(a))。各肋20遍及筒部13的軸向X的全長而一體地設(shè)置。利用肋20，在各半筒體17的周向S的各兩端，進(jìn)一步加強(qiáng)連接部16彼此的結(jié)合。由上所述，能夠進(jìn)一步可靠地防止連接部16間的剝離。
[0028]參照圖3的(a)，在筒部13的外周，且在周向S的兩個肋20的中間位置以平行于肋20的方式設(shè)置有肋21。肋21向筒部13的徑向外側(cè)突出并且以遍及筒部13的軸向X的全長的方式延伸。另外，在筒部13的外周面且在軸向