齒條外殼的制造方法以及齒條外殼的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請主張于2014年7月3日提出的日本專利申請號的優先權，并在此引用其全部內容。
[0002]本發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】
[0003]在汽車等的齒條小齒輪式的轉向裝置中，為了將齒條軸支承為能夠直線往復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，一般通過強度、剛性優異的鋁壓鑄等形成齒條外殼整體。
[0004]然而，由于近幾年的節能要求，汽車部件也需要輕型化。因此，針對在轉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度以及剛性的基礎上進行輕型化。
[0005]為了輕型化，例如日本特開號公報所記載那樣，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，提出了使兩層強化纖維基材通過配置于它們之間的熱塑性樹脂制的結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]如日本特開號公報那樣在利用熱固性樹脂進行預浸的情況下，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、成形為筒狀后進一步升溫到熱固性樹脂的固化溫度的升溫時間在內，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時間為1分鐘左右，則該時間總是很長，而且期間繼續加熱從而消耗的能量很大，所以擔心成本增大。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，則能夠實現縮短齒條外殼的循環時間。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浸料時，可能在半固化片產生層間剝離、皺紋的不良情況。

【發明內容】

[0009]本發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生并且能夠在短時間內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成的兩張層疊薄片以加熱的狀態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的模具中的、與上述筒部對應的區域的工序；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合而形成上述筒部的工序。
[0011]通過以下參照附圖對本發明的實施方式示例進行的詳細描述，本發明的上述及其他特征和優點會變得更加清楚，其中，相同的附圖標記表示相同的要素。
【附圖說明】
[0012]圖1是能夠組裝本發明的齒條外殼的轉向裝置的一個例子的簡圖。
[0013]圖2是表不本發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構的示意圖。
[0016]圖5中，(a)以及(b)是說明利用本發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是將第二變形例應用于圖7的圖。
【具體實施方式】
[0020]以下，參照附圖詳細說明本發明的實施方式。圖1是能夠組裝本發明的齒條外殼的轉向裝置的一個例子的簡圖。
[0021]參照圖1，轉向裝置1具備轉向軸3和中間軸5。轉向軸3與方向盤2以能夠一體旋轉的方式連結。中間軸5經由自由接頭4連結于轉向軸3。并且，轉向裝置1具備小齒輪軸7和齒條軸8。小齒輪軸7經由自由接頭6連結于中間軸5。齒條軸8具有與設置于小齒輪軸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構成作為齒條小齒輪機構的操舵機構9。齒條軸8經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內沿齒條軸8的軸向X直線往復運動。齒條軸8的兩端部向齒條外殼10的兩側突出，在各端部結合有拉桿11。
[0023]各拉桿11經由未圖示的轉向節臂，與對應的操向輪12連結。若駕駛員操作手柄2使轉向軸3旋轉，則該旋轉通過小齒輪齒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轉舵。圖2是表示本發明的齒條外殼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。連結部14以及15與軸向X的筒部13的兩端逐一連結。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的全長向外側折曲地延伸配置。將兩個半筒體17的連接部16的側面16a彼此結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成的纖維強化復合材18的層層疊多層而構成。在多層的纖維強化復合材18中，利用其中至少隨機貫通于兩層纖維強化復合材18的長纖維狀的填充物19加強層間的結合。由上所述，在各半筒體17中，防止層間剝離、層間剝離的強度、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的側面16a為接縫而相互層疊的兩層纖維強化復合材18也經由熱塑性樹脂而一體化。并且，利用隨機貫通于包含上述兩層的纖維強化復合材18的填充物19，加強連接部16的側面16a彼此的結合。由上所述，也能防止半筒體17彼此的剝離(分離)。
[0027]在結合的狀態下，向筒部13的徑向外側突出的連接部16彼此被肋20覆蓋。肋20根據連接部16彼此的結合位置，合計存在2個(參照圖3的(a))。各肋20遍及筒部13的軸向X的全長而一體地設置。利用肋20，在各半筒體17的周向S的各兩端，進一步加強連接部16彼此的結合。由上所述，能夠進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的方式設置有肋21。肋21向筒部13的徑向外側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