齿条外壳的制造方法以及齿条外壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请主张于2014年7月3日提出的日本专利申请2014-137979号的优先权，并在此引用其全部内容。
[0002]本发明涉及齿条外壳的制造方法和由此制造的齿条外壳。
【背景技术】
[0003]在汽车等的齿条小齿轮式的转向装置中，为了将齿条轴支承为能够直线往复运动并且固定于车体而使用齿条外壳。齿条外壳在齿条轴的轴向形成为较长，在操舵时受到从车轮传递的操舵反作用力。因此，一般通过强度、刚性优异的铝压铸等形成齿条外壳整体。
[0004]然而，由于近几年的节能要求，汽车部件也需要轻型化。因此，针对在转向装置的总重量中所占有的重量比较大的齿条外壳，研究了在确保所需强度以及刚性的基础上进行轻型化。
[0005]为了轻型化，例如日本特开2013-208927号公报所记载那样，考虑在齿条外壳中供齿条轴插通的圆筒部，将使纺织纤维浸渍热固性树脂而得的半固化片成形为筒状。
[0006]另外，在日本专利第5136876号公报中，提出了使两层强化纤维基材通过配置于它们之间的热塑性树脂制的结着材而相互固定从而成为半固化片。另外，在日本特开平7-140262号公报中，提出了利用浸渍有树脂的碳纤维的纺织作为半固化片来形成塑料壳体。
[0007]如日本特开2013-208927号公报那样在利用热固性树脂进行预浸的情况下，形成齿条外壳的圆筒部需要很长时间。即，包括为了将片状的半固化片成形筒状而加热并软化的流动化时间、成形为筒状后进一步升温到热固性树脂的固化温度的升温时间在内，从加热开始到利用热固性树脂的完全固化来完成圆筒部，大致需要5个小时以上的时间。
[0008]若考虑汽车部件制造所要求的循环时间为1分钟左右，则该时间总是很长，而且期间继续加热从而消耗的能量很大，所以担心成本增大。若像专利第5136876号公报那样使用由热塑性树脂形成的半固化片，则能够实现缩短齿条外壳的循环时间。然而，半固化片是壁厚且难以弯曲的1张薄片。因此，在为了成形齿条外壳而一次性冲压加工预浸料时，可能在半固化片产生层间剥离、皱纹的不良情况。
【发明内容】
[0009]本发明的目的之一在于提供一种能够在成形轻型化的齿条外壳时抑制不良情况的产生并且能够在短时间内制造的制造方法和利用该制造方法制造的齿条外壳。
[0010]本发明的一实施方式的齿条外壳的制造方法的特征在于，包括:将由碳纤维薄片与热塑性树脂的膜片层叠而构成的两张层叠薄片以加热的状态放置在与具备覆盖齿条轴的筒部的齿条外壳的立体形状对应的模具中的、与上述筒部对应的区域的工序；和将上述模具合模并使上述碳纤维薄片浸渍于上述膜片的热塑性树脂，将上述两张层叠薄片分别冲压加工为具有上述筒部的半周的半筒体、和上述半筒体的周向的两端的连接部的形状，并且使两半筒体在各自的上述连接部彼此结合而形成上述筒部的工序。
[0011]通过以下参照附图对本发明的实施方式示例进行的详细描述，本发明的上述及其他特征和优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素。
【附图说明】
[0012]图1是能够组装本发明的齿条外壳的转向装置的一个例子的简图。
[0013]图2是表不本发明的齿条外壳的实施方式的一个例子的立体图。
[0014]图3中，(a)是将图2的齿条外壳的筒部用正交于轴向的截断面切断时的剖视图，(b)是放大图3的(a)的一部分的剖视图。
[0015]图4是表示层叠薄片的结构的示意图。
[0016]图5中，(a)以及(b)是说明利用本发明的制造方法制造图2的齿条外壳的一个工序的剖视图。
[0017]图6是将本发明的第一变形例的齿条外壳用沿轴向的截断面切断时的剖视图。
[0018]图7是将在图6中由单点划线围成的部分放大的图。
[0019]图8是将第二变形例应用于图7的图。
【具体实施方式】
[0020]以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是能够组装本发明的齿条外壳的转向装置的一个例子的简图。
[0021]参照图1，转向装置1具备转向轴3和中间轴5。转向轴3与方向盘2以能够一体旋转的方式连结。中间轴5经由自由接头4连结于转向轴3。并且，转向装置1具备小齿轮轴7和齿条轴8。小齿轮轴7经由自由接头6连结于中间轴5。齿条轴8具有与设置于小齿轮轴7的小齿轮齿7a啮合的齿条齿8a并沿汽车的左右方向延伸。
[0022]由小齿轮轴7以及齿条轴8构成作为齿条小齿轮机构的操舵机构9。齿条轴8经由未图示的多个轴承被齿条外壳10支承，以便能够在固定于车体的齿条外壳10内沿齿条轴8的轴向X直线往复运动。齿条轴8的两端部向齿条外壳10的两侧突出，在各端部结合有拉杆11。
[0023]各拉杆11经由未图示的转向节臂，与对应的操向轮12连结。若驾驶员操作手柄2使转向轴3旋转，则该旋转通过小齿轮齿7a以及齿条齿8a变换为沿汽车的左右方向(轴向X)的齿条轴8的直线运动，使操向轮12转舵。图2是表示本发明的齿条外壳10的实施方式的一个例子的立体图。图3的(a)是将图2的齿条外壳的筒部用正交于轴向的截断面切断时的剖视图。图3的(b)是将图3的(a)的一部分放大的剖视图。
[0024]参照图2，齿条外壳10具备筒部13、连结部14以及15。筒部13具有沿齿条轴8的轴向X延伸的圆筒状的立体形状并覆盖齿条轴8。连结部14以及15与轴向X的筒部13的两端逐一连结。筒部13的轴向与轴向X相同。参照图3的(a)，筒部13被分割为具有其半周的剖面形状的两个半筒体17两部分。在各半筒体17中一体地形成有平板状的连接部16，该连接部16从半筒体17的周向S的两端，遍及筒部13的轴向X的全长向外侧折曲地延伸配置。将两个半筒体17的连接部16的侧面16a彼此结合以便利用两个半筒体17形成一个圆形的剖面形状。由上所述，形成筒部13。
[0025]参照图3的(b)，这样的半筒体17的整体是由使碳纤维薄片浸渍热塑性树脂而构成的纤维强化复合材18的层层叠多层而构成。在多层的纤维强化复合材18中，利用其中至少随机贯通于两层纤维强化复合材18的长纤维状的填充物19加强层间的结合。由上所述，在各半筒体17中，防止层间剥离、层间剥离的强度、耐冲击性、耐热冲击性等降低。
[0026]另外，在两个半筒体17中以相互的连接部16的侧面16a为接缝而相互层叠的两层纤维强化复合材18也经由热塑性树脂而一体化。并且，利用随机贯通于包含上述两层的纤维强化复合材18的填充物19，加强连接部16的侧面16a彼此的结合。由上所述，也能防止半筒体17彼此的剥离(分离)。
[0027]在结合的状态下，向筒部13的径向外侧突出的连接部16彼此被肋20覆盖。肋20根据连接部16彼此的结合位置，合计存在2个(参照图3的(a))。各肋20遍及筒部13的轴向X的全长而一体地设置。利用肋20，在各半筒体17的周向S的各两端，进一步加强连接部16彼此的结合。由上所述，能够进一步可靠地防止连接部16间的剥离。
[0028]参照图3的(a)，在筒部13的外周，且在周向S的两个肋20的中间位置以平行于肋20的方式设置有肋21。肋21向筒部13的径向外侧突出并且以遍及筒部13的轴向X的全长的方式延伸。另外，在筒部13的外周面且在轴向