CN102225508A - 空心齿杆及空心齿杆的制造方法 - Google Patents

空心齿杆及空心齿杆的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及空心齿杆及空心齿杆的制造方法，是在轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的螺纹部的空心齿杆的制造方法，具备：在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；在上述端部进行高频淬火的端部淬火工序；在上述端部进行第1温度的高频回火的第1温度端部回火工序；螺纹加工工序，该第1温度回火工序后，在上述端部的内周进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工；在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及在上述端部、上述齿部以及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。

Description

空心齿杆及空心齿杆的制造方法
本申请是针对申请日：2008年3月20日、申请号：200810085186.X、发明名称：空心齿杆的制造方法及空心齿杆提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及作为转向齿杆等而使用于具有车轮的移动体例如汽车的操纵装置的空心齿杆，同时涉及对该齿杆的端部的直径进行收缩的端部缩径方法及装置。另外，本发明涉及使用于汽车的动力转向装置等中所使用的齿和小齿轮中的空心齿杆的制造方法及空心齿杆，特别是可以对形成有螺纹部的端部进行强化的齿杆。
本申请基于2007年3月20日提交的日本专利申请第2007-73625号、以及2007年3月28日提交的日本专利申请第2007-85678号而主张这些专利申请的优先权，并且在说明书中引用了这些专利申请的全部内容。
背景技术
以往，已知有如下的方法及装置，即，通过把芯棒***到保持在具有上模与下模的模具上的管材内，在管材上形成与上模的齿模相对应的齿的方法及装置(例如，参照日本特公昭62-16735号公报(第1页右栏第21行～第2页左栏第29行、第1图-第4图))。
利用该技术制造的空心齿杆的长边方向的端部上形成有阶梯部，以提高拉杆周围的组装、分解性。
在日本特公昭62-16735号公报(第1页右栏第21行～第2页左栏第29行、第1图-第4图)中，关于在空心齿杆的端部形成阶梯部的具体的方法及装置并未记载。
阶梯部存在如下情况，即，通过对空心齿杆的端部外周切削加工而切削形成的情况，和通过将拉深模压入空心齿杆的端部的外周的缩径加工来形成的情况。与前者的方法相比，后者的方法在不使空心齿杆的端部的强度降低方面较为优良。
另外，阶梯部与齿条之间的长度是根据各种汽车的操作装置来规定的。为了达到这样的要求，本发明者，对与形成有空心齿杆的齿条的一端侧部位一体连接的另一端侧部位的端部进行缩径加工，其在现阶段按如下顺序进行。
首先，把齿条的长边方向的中心作为第1次加工基准，由此在距离规定尺寸的位置来切削空心齿杆的一端侧部位，形成作为第2次加工基准的端面。接着，以该端面为基准而间隔规定的距离，设定相对于空心齿杆的另一端侧部位的端部的拉深模的***深度。接着，通过将拉深模压于空心齿杆的另一端侧部位的端部的外周直到该***深度的位置，来对另一端侧部位的端部进行缩径加工。这时，用与作为第2次加工基准的端面相接的支承部件来承受使拉深模压入的按压负荷。
这样，为了设定对空心齿杆的另一端侧部位的端部进行缩径加工的拉深模的推入深度，以位于与上述另一端侧部位的端部相反侧的空心齿杆的一端侧部位的端面为基准。在这样的加工方法中，由于必须以齿杆的长边方向的中心为第1次加工基准对空心齿杆的一端侧部位进行切削，因此需要花费成本。
另一方面，使用于汽车动力转向装置的实心齿杆，在中间部具有与小齿轮啮合的齿部，并且在其端部形成有供与球接头连接的螺纹部。
实心齿杆例如由S45C等调质材料构成的空心材料形成。S45C材料硬度为Hv240～285，对于位于中间部的轴部，通过在经切削加工而形成齿部后，进行热处理，硬度可达到Hv600以上。相反地，为了对位于端部的螺纹部进行加工，而维持材料的硬度。
图29是表示近年来代替实心齿杆而开发出来的空心齿杆的一例的图。空心齿条200具有空心的轴部201，且在该轴部201的中间部形成有与小齿轮(未图示)啮合的齿部202，并在其端部203上设置有供与球接头连接的内周螺纹204。另外，图29中210表示的是用于将球接头211经外周螺纹212连接于端部203的接套。
另外，一般地，已知有将空心齿杆高频加热的技术以及部分地改变热处理条件的技术(例如，参照日本特开昭63-297524号公报、日本特开平6-264147号公报)。
上述的芯棒齿杆存在以下问题。即，有因最近汽车的大型化而使从轮胎输入到齿杆和小齿轮的负荷增大的倾向。然而，虽然轴部201可通过热处理来提高硬度，但端部203为了要进行螺纹加工因而无法提高硬度。因此，若进行从配置于轮胎侧的球接头210输入负荷的强度试验(图29中箭头K)，则端部203或内周螺纹的强度不足而造成螺纹松弛，进而如图30所示会出现球接头210脱落的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供可减少对空心齿杆的端部进行缩径的加工工时的空心齿杆的端部缩径方法及装置、以及空心齿杆。
本发明的空心齿杆的端部缩径方法，其是以一端侧部位形成有齿条的空心杆为加工对象，把该空心杆的圆筒状的另一端侧部位的端部变细的空心齿杆的端部缩径方法，并且上述空心杆在位于该齿条两端的齿条齿与下述邻接部位之间形成有凹部，该邻接部位具有与这些齿条齿的齿侧面相向的斜状部、且与上述齿条的两端连接，利用下述夹具把上述一端侧部位进行夹持，该夹具具备：具有与上述齿侧面及上述斜状部接触而与上述凹部嵌合的一对凸部并对上述空心杆进行定位的第1夹具部件；以及相对于该第1夹具部件进行闭模、开模的第2夹具部件，之后，在从上述夹具突出的上述另一端侧部位的外周，把具有比该外周的直径小的内径的拉深模，以靠近上述夹具的方式压入到以上述齿为基准预先设定的压入深度的位置，由此把上述另一端侧部位的端部塑性变形而使该端部变细。
另外，本发明的空心齿杆的端部缩径装置，其是以一端侧部位形成有齿条的空心杆为加工对象，把该空心杆的圆筒状的另一端侧部位的端部变细的空心齿杆的端部缩径方法，并且上述空心杆在位于该齿条两端的齿条齿与下述邻接部位之间形成有凹部，该邻接部位具有与这些齿条齿的齿侧面相向的斜状部、且与上述齿的两端连接，具备：夹具，其具有与上述齿侧面及上述斜状部接触而与上述凹部嵌合的一对凸部并对上述空心杆进行定位的第1夹具部件；以及相对于该第1夹具部件进行闭模、开模的第2夹具部件，在这两夹具部件之间可装卸地夹持上述一端侧部位；拉深模，其具有比上述另一端侧部位的端部的外周的直径小的内径，并且可拔出地压于从闭模的上述夹具突出的上述另一端侧部位的端部外周；以及模驱动机构，其使该拉深模往复移动，把上述拉深模压于上述空心杆的另一端侧部位的端部外周直到以上述齿为基准预先设定的***深度，并且把上述拉深模从该压入状态拔出。
另外，本发明的空心齿杆是在一端侧部位形成有齿，并且成为圆筒状的另一端侧部位的端部被缩径的空心齿杆，连接于上述齿的两端的邻接部位，连接于上述齿条的两端的邻接部位，具有与位于上述齿条的两端的齿条齿的齿侧面相向的斜状部，面对该斜状部与上述齿侧面之间的凹部的压痕形成于上述斜状部。
根据本发明的空心齿杆的端部缩径方法以及装置，用与齿杆的齿卡合并对空心齿杆进行定位的夹具来承受使拉深模压入到空心齿杆另一端侧部位的压入负荷，同时由于以定位于夹具的空心齿杆的齿条为基准对拉深模的***深度进行设定，因此，可以减少对空心齿杆的端部进行缩径的加工工时。
根据本发明的空心齿杆，可以减少对其端部进行缩径的加工工时。
本发明的目的是提供一种维持形成于端部的内周螺纹的加工精度以及防止滞后破裂，同时增大端部强度的空心齿杆的制造方法以及空心齿杆。
一种空心齿杆的制造方法，其是轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的螺纹部的空心齿杆的制造方法，具备：在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；在上述端部进行高频淬火的端部淬火工序；在上述端部进行第1温度的高频回火的第1温度端部回火工序；螺纹加工工序，该第1温度回火工序后，在上述端部的内周进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工；在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及在上述端部、上述齿部以及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
一种空心齿杆的制造方法，其是轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的内周螺纹部的空心齿杆的制造方法，具备：在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；在上述端部外周面进行高频淬火的端部淬火工序；在上述端部外周面进行第1温度的高频回火的第1温度回火工序；螺纹加工工序，该第1温度回火工序后，在上述端部的内周进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工；在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及在上述端部、上述齿部及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
一种空心齿杆的制造方法，其是轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的内周螺纹部的空心齿杆的制造方法，具备：在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；在上述端部的内周从开口侧开始进行盲孔加工并形成凹部的盲孔加工工序；在上述端部的内周且比上述凹部靠里侧的位置进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工的螺纹加工工序；在上述端部的开口端进行高频淬火的端部淬火工序；在上述端部进行第1温度的高频回火的第1温度回火工序；在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及在上述端部及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
一种空心齿杆，其具备：形成有与小齿轮啮合的齿部的空心状轴部；以及设置于该轴部的至少一端的内周面，且形成有供与球接头连接的螺纹部的端部，把上述轴部的硬度形成为比上述端部的硬度高。
根据本发明，维持了形成于端部的螺纹部的加工精度且防止了滞后破裂，同时可以增大端部的强度。
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。
附图说明
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是表示空心齿杆的剖视图。
图2是在该装置的夹具开模的状态下表示实施本发明的制造方法的端部缩径装置的一例的剖视图。
图3是在该装置的夹具闭模的状态下表示实施本发明的制造方法的端部缩径装置的一例的剖视图。
图4是在齿杆的端部实施缩径加工的状态下表示实施本发明的制造方法的剖视图。
图5是放大表示图2中F5部的剖视图。
图6是放大表示图2中F6部的剖视图。
图7是放大表示由实施本发明的制造方法的端部缩径装置的闭模来保持的与空心齿杆的齿的一端连接的邻接部位的剖视图。
图8是放大表示由实施本发明的制造方法的端部缩径装置来对空心齿杆进行缩径加工的与空心齿杆的齿的另一端连接的邻接部位的剖视图。
图9是表示装入有本发明的一实施方式涉及的空心齿杆的齿轮和小齿轮的要部的纵向剖视图。
图10是表示该空心齿杆要部的纵向剖视图。
图11A是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图11B是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图12A是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图12B是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图13是表示该空心齿杆的齿侧端部和轴侧端部的螺纹加工工序的纵向剖视图。
图14A是表示该空心齿杆的齿部热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图14B是表示该空心齿杆的轴部热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图15是表示该空心齿杆的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图16是表示该空心齿杆的硬度的纵向剖视图。
图17A是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图17B是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图18A是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图18B是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图19是表示该空心齿杆的齿侧端部和轴侧端部的螺纹加工工序的纵向剖视图。
图20A是表示该空心齿杆的齿部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图20B是表示该空心齿杆的轴部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图21是表示该空心齿杆的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图22是表示该空心齿杆的纵向剖视图。
图23是表示该空心齿杆的齿侧端部和轴侧端部的螺纹加工工序的纵向剖视图。
图24A是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图24B是表示该空心齿杆的齿侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图25A是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图25B是表示该空心齿杆的轴侧端部的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图26A是表示该空心齿杆的齿部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图26B是表示该空心齿杆的轴部的热处理工序(高频淬火)的纵向剖视图。
图27是表示该空心齿杆的热处理工序(高频回火)的纵向剖视图。
图28是表示该空心齿杆的硬度的纵向剖视图。
图29是表示以往的空心齿杆与球接头的侧视图。
图30是表示以往的空心齿杆与球接头的问题点的侧视图。
具体实施方式
图1～图8是表示本发明的第1实施方式的图。图1中符号1表示的是作为汽车动力转向装置的空心转向齿轴而被使用的空心齿杆(以下简称齿杆)。该齿杆1在中心轴线延长方向(以下称轴向)的两端分别开口。
靠近齿杆1的一端开口的部位的外表面上形成有齿条2。该齿条2是将多个齿条齿沿齿杆1的轴向排列而做成的。齿条2形成于加工壁部的外表面，该加工壁部是以通过压力加工而使齿杆1的材料亦即靠近钢管的一端开口的管壁的一部分成为平坦面的方式向钢管的内侧方向按压设置而成的。该齿条2是通过如下过程而形成的，即，在未图示的第1模具和具有与齿条2相当的齿模的第2模具之间对具有加工壁部的钢管的一端部进行夹持的状态下，通过顺次压入该钢管内的大小不同的多个芯棒，来使加工壁部的壁以从钢管的内侧向第2模具的齿模推入的方式塑性流动，进而形成的。
在齿杆1的轴向上，设置有齿条2的部位以外的部位为圆筒形，而形成有齿条2的部位虽然是筒形但不是圆筒形。在本说明书中，齿杆1的轴向上具有齿条2的侧的一端侧部位称为齿侧部位3，另一端侧部位称为轴侧部位4。
齿侧部位3的端部3a的内周面上设置有内螺纹5。轴侧部位4比齿侧部位3长。轴侧部位4的端部4a被缩径，并在其内周面上设置有内螺纹6。内螺纹5、6各自上拧入安装有球接头的一端部，该球接头是用来将齿杆1连接到未图示的汽车的车轮上的。轴侧部位4的端部4a通过后述的缩径缩径加工来形成希望的直径尺寸，以可以形成适合安装于其上的球接头的内螺纹6。
接着，对为了获得上述齿杆1而使用的加工对象亦即空心杆1A进行说明。如图2～图4所示，在空心齿杆1A上，并未对其端部3a、4a进行螺纹加工以及并未对端部4a进行缩径加工，但该空心齿杆1A的齿侧部位3上利用已述的方法形成有齿条2。
如图6等所示，位于空心杆1A的齿条2的一端的齿条齿2a和与其连接的邻接部位11之间形成有凹部12。把邻接部位11形成为上述端部3a的一部分。该邻接部位11具有与齿条2a的齿侧面2as相向的斜状部11a。
斜状部11a经由平坦面11b及圆弧面11c与齿条2a的根部连接。平坦面11b与齿条2a的根部连接，圆弧面11c与平坦面11b和斜状部11a连接。优选地，由与平坦面11b垂直的直线A与斜状部11a所夹的角度θ为25°以上。优选地，圆弧面11c的半径R为0.5mm以上。
同样地，如图5等所示，位于空心杆1A的齿条2的另一端的齿条齿2b和与其连接的邻接部位14之间形成有凹部15。把邻接部位14形成为上述端部4的一部分。该邻接部位14具有与齿条2b的齿侧面2bs相向的斜状部14a。
斜状部14a经由平坦面14b及圆弧面14c与齿条2b的根部连接。平坦面14b与齿条2b的根部连接，圆弧面14c与平坦面14b和斜状部14a连接。优选地，由与平坦面14b垂直的直线A与斜状部14a所夹的角度θ为25°以上。优选地，圆弧面14c的半径R为0.5mm以上。
对空心杆1A的端部4a进行缩径加工的空心齿杆的端部缩径装置20，如图2～图4所示具备夹具21、拉深模31以及模驱动机构35。
夹具21具备作为第1夹具部件的例如卡盘下模22、以及作为第2夹具部件的例如卡盘上模28，同时还具备未图示的闭模机构。
卡盘的下模22被固定且形成为将定位部件24可装卸地安装于下模基座23。下模基座23在其上表面上设置有定位槽22a。定位部件24被安装在定位槽22的长边方向的中间部。
定位部件24在其长边方向两端部上一体形成有凸部25。这一对凸部25被以与形成于空心杆1A的一对凹部15的相互间隔相等的间隔的方式设置，并在定位槽22a内向上突出。随着空心杆1A被定位于定位槽22a，这些凸部25嵌入于空心杆1A的齿条2的长边方向的两侧位置所形成的凹部12、15中，进而将空心杆1A定位于夹具21。
如图5以及图6所示，各凸部5具有：第1侧面25a，其并未与位于齿条2端的齿条2a的齿侧面2as或齿条2b的齿侧面2bs相接；与斜状部11a或斜状部14a相接的第2侧面25b；以及跨越该两侧面之间的平坦的前端面25c。第1侧面25a未与齿侧面2as或2bs相接，因此可以使齿条2a、2b不因凸部25而变形。
定位部件24的一对凸部25间的部位，形成为与该凸部25相对凹下的避让部26。把该避让部26c设置为：以使在空心杆1A被夹持并被保持于夹具21的状态下，除了凸部25以外，齿条2不会与定位部件24相碰。
卡盘上模28通过闭模机构从上方相对于卡盘下模22进行闭模及开模。该卡盘上模28在其下表面上设置有定位槽28a。如图3及图4所示，在夹具21闭模的状态下，把定位槽22a、28a相互对准并从上下来对空心杆1A进行夹持。这时，形成有齿条2的空心杆1A的齿侧部位3被夹具21夹持，轴侧部位4的大部分从夹具21的侧面21a水平地突出。
缩口膜31被配置为与空心杆1A从夹具21突出的侧面21a相向。拉深模31具备：模座32，其具有水平方向延伸的带阶梯的贯通孔32a；以及圆筒状模33，其被定位于贯通孔32a的阶梯部32b并固定于模座32内。如图3所示，模33的内径B比空心杆1A的轴侧部位4的端部4a的外周直径C小。另外，对于模33的入口而言，在入口周向连续具有导入面33a，该导入面用来将端部4a顺滑地向外周压入。
拉深模31通过模驱动机构35在接近、离开夹具21的侧面21a的方向移动。模驱动机构35的驱动源，可以使用伺服马达，但在本实施方式中使用油缸。另外，在使用伺服马达的情况下，可以容易地控制拉深模31。因此，可以很容易地应对：根据空心杆1A的长度不同而在端部4a上实施缩径的长度，换言之，拉深模31相对于端部4a的***深度M的变化。
接着，对利用上述端部缩径装置20来把空心杆1A的端部4a进行缩径的顺序进行如下说明。
夹具21开模的状态表示于图2等。在该状态下，卡盘上模28与卡盘下模22的上方分离而配置。同时，把拉深模31配置为：向夹具21的侧向后退并留有可将空心杆1A从夹具21的侧面21a侧***取出到夹具21内的空间。
在该状态下，利用未图示的工件操作机构将空心杆1A的齿侧部位3定位于夹具21。这时，空心杆1A在其齿条2处于向下的状态下，被搬入到卡盘上模28与卡盘下模22之间，然后下降以使齿侧部位3的下部收纳并支承于卡盘下模22的定位槽22a。同时，定位部件24的一对凸部25，分别嵌入于在齿条2的长边方向两端上设置的一对凹部12、15。
由此，空心杆1A被暂时相对卡盘下模22定位。在该状态下，空心杆1A的轴侧部位4的大部分从夹具21的侧面21a突出。另外，伴随该定位，空心杆1A的齿侧部位3的端部3a的端面被配置为：例如与夹具21的另一侧21b为同一个面，但齿侧部位3可以从该另一侧面21b突出。
接着，关闭夹具21，将齿侧部位3的上部收纳到卡盘上模28的定位槽28a，并利用卡盘上模28与卡盘下模22从上下方向夹持齿侧部位3。把夹具21被关闭的状态表示于图3。随着闭模，一对凸部25分别深深地***与其嵌合的一对凹部12、15。由此，凸部25的第2侧面25b与凹部12、15的斜状部11a、14a压接，因此加强了上述定位。
随着该闭模，利用图7代表所示，在斜状部14a(11a)上形成有与第2侧面25b相对应的压接痕迹，也就是凹下的压痕P1。另外，凸部25的前端面25c并未到达凹部12、15的平坦面11b、14b。因此，随着压痕P1的形成斜状部14a(11a)的壁的一部分形成塑性流动，由此在压痕P1与平坦面14b(11b)之间形成阶梯状部Q1。
之后，使模驱动机构35动作，并使拉深模31向靠近夹具21的侧面21a的方向移动。由此，拉深模31的模33压入到从空心杆1A的夹具21突出的轴侧部位4的端部4a的外周，因而把该端部4a缩紧。在该缩紧加工时，拉深模31作用到空心杆1A的推入负荷可由夹具21的凸部25承受。
如上所述，在进行缩径加工的端部缩径装置20中，夹具21的各部分的尺寸已知，因此如已述那样定位到该夹具21的空心杆1A的齿条2的长边方向的中心位置也已知。因此，将从该中心到缩径的端部4a的长度L设为规定的值后，可以将夹具21或保持于该夹具21上的空心杆1A的齿条2作为加工基准。由此，可以通过模驱动机构35的伺服马达来达到拉深模31相对轴侧部位4的端部4a的***深度M。
最后，通过模驱动机构35使拉深模31向远离夹具21的方向移动，并将拉深模31从轴侧部位4的端部4a拔出。接着，打开模具21，利用上述工件搬送机构将空心杆1A取出，进而进入下一个缩径加工。
在按以上顺序实行的缩径加工中，对空心杆1A进行定位，并且不是通过将空心杆1A的端部3a端面与支承部件相接，来用该支承部件来承受作用到空心杆1A的推入负荷。利用夹具21的凸部25来承受该负荷。与此同时，作为用于将拉深模31***到适当的***深度M的加工基准，并不是采用空心杆1A的端部3a的端面，而是采用夹具21或被该夹具21夹持并保持的空心杆1A的齿条2。因此，与以空心杆1A的端部3a的端面为加工基准的情况不同，可省略切削该端面的工序。与此同时，可以降低加工成本。
另外，在已述的缩径加工中，在施加有推压负荷一侧的邻接部位14与凸部25相接，且把斜状部14a紧紧按压到该凸部25上。因此，如图8所示，与凸部25的第2侧面25b相对应的斜状部14a的压痕进一步加深。随着该较深压痕P2的形成，斜状部14a的壁的一部分向平坦面14b塑性流动。由此，在压痕P2与平坦面14b(11b)之间形成阶梯状部Q2。
另外，按以上的顺序实施缩径加工的空心杆1A的邻接部位14，如已述那样地，斜状部14a的角度θ在25°以上且圆弧面14c的半径R为0.5mm以上。由此，邻接部位14的斜状部14a周围的应力集中得到抑制，因而不论在斜状部14a上是否形成压痕P2，都可以足够维持空心杆1A的强度。
另外，本发明并不被上述一次实施方式所限制，例如，也可以适用于在作为齿杆1的空心杆1A的齿侧部位3的端部3a上也需要进行缩径加工的情况。这时，要准备一种可以以端部3a从夹具21的另一侧面21b突出的方式对空心杆1A进行保持的夹具21。并且，在将空心杆1A保持于该夹具21的基础上，将拉深模压入从夹具21突出的端部3a的外周即可。由此，可在端部3a进行缩径加工。
另外，在本发明中，针对于齿杆1亦即空心杆的端部的缩径加工，不只是为了在其端部形成所希望的直径的内螺纹，也是为了在齿杆的使用状况下能够避开与配置于其周围的各种部件的干涉。
图9是表示装入有本发明的第2实施方式涉及的空心杆110的齿和小齿轮的重要部分的纵向剖视图。空心杆110具有管状的轴部111，该轴部111的中间部上形成有与小齿轮130啮合的齿部112，同时，位于两端的齿侧端部113、轴侧端部114的内周面上设置有供连接球接头的螺纹115。空心齿杆110例如可以采用SMn433等材料，初始硬度为Hv155～200。
另一方面，齿侧端部113上经由接套121安装有球接头120。该接套121上设有与螺纹115螺合的外周螺纹122。另外，接套121是对球接头120进行摆动自如地支承的构造，且配置有树脂片123。另外，图9中140表示的是外壳，150表示的是蛇纹式护套。
上述的空心齿杆110如下那样形成。即，通过冷轧转印锻造在轴部111上形成齿部112。具体而言，通过利用冷轧锻造模型对管材进行加压来与一次成形齿形同时平坦地形成上表面，在下一个工序中将芯棒压入管材的空洞。把芯棒形成为杆状，并且管材的平坦部侧具有斜状突起部，突起部在内周侧部位与管材的平坦部卡合，由此平坦部的壁向成形膜的齿列以塑性变形的方式产生流动进而被拉出，在管材的外周平坦部上以复制的方式形成了与成形模的齿列相对应的形状的直线方向的齿部12。
接着，提高空心齿杆110的硬度以及进行在齿侧端部113、轴侧端部114形成螺纹。在提高硬度以及形成螺纹方面具有例如以下的三种处理方法。
第1种处理方法如以下那样进行。即，如图11A以及图11b所示，形成有齿部112的齿侧端部113进行例如1000℃的高频淬火，使硬度达到Hv620(端部淬火工序)。接着，齿侧端部113进行600℃(第1温度)的高频回火(第1温度回火工序)，使硬度达到例如Hv250～450。同样地，如图12A以及图12B所示，轴侧端部114进行高频淬火、高频回火，使硬度达到Hv250～450。
接着，如图13所示，齿侧端部113和轴侧端部114的内周进行用于形成螺纹115的螺纹加工(螺纹加工工序)。
接着，如图14A所示，齿部112进行例如1000℃的高频淬火，把硬度上升到Hv620，同样地，如图14B所示，轴侧端部14侧的轴部111进行高频淬火，把硬度上升到Hv620(轴部淬火工序)。接着，如图15所示，在200℃(第2温度)下对空心齿杆110进行高频回火(第2温度回火工序)。
由此，在第1处理方法中，处于图16所示的硬度状态。即，轴部111a、111b的硬度为Hv450～650，齿侧端部113的硬度为Hv250～450。因此，提高齿侧端部113对于外力的强度，同时可以维持螺纹115的加工精度以及防止滞后破裂。
第2处理方法如下所示进行。即，如图17A以及图17B所示，形成有齿部112的齿侧端部113的外周面113a的深度t1的位置(0.5～1mm左右)进行例如1000℃的高频淬火，把硬度上升到Hv620(端部淬火工序)。接着，齿侧端部113的外周面113a进行600℃(第1温度)的高频回火(第1温度回火工序)，把硬度设为例如Hv250～450。同样地，如图18A以及图18B所示，轴侧端部114的外周面114a进行高频淬火、高频回火，把硬度设为Hv250～450。
接着，如图19所示，在齿侧端部113和轴侧端部114的内周进行用于形成螺纹115的螺纹加工(螺纹加工工序)。
接着，如图20A所示，齿部112进行例如1000℃的高频淬火，把硬度上升到Hv620，同样地，如图20B所示，轴侧端部114侧的轴部111进行高频淬火，把硬度上升到Hv620(轴部淬火工序)。接着，如图21所示，空心齿杆10的整体进行200℃(第2温度)的高频回火(第2温度回火)。
由此，在第2处理方法中，处于与图16所示的状态相同的硬度状态。即，图22所示的空心齿杆110的轴部111的硬度为Hv450～650，齿侧端部113的硬度为Hv250～450。因此，提高齿侧端部113对于外力的强度，同时可以维持螺纹115的加工精度以及防止滞后破裂。
第3处理方法如下所示进行。即，齿侧端部113以及轴侧端部114的内周从开口侧进行盲孔加工，形成深度为5mm左右的凹部116(盲孔加工)。接着，齿侧端部113的内周进行用于向凹部116的里侧形成螺纹115的螺纹加工(螺纹加工工序)。接着，如图24A以及图24B所示，从形成有齿部112的齿侧端部113的开口端113b开始深度t2(5mm以内)的位置进行例如1000℃的高频淬火，把硬度上升到Hv620(端部淬火工序)。接着，齿侧端部113的开口端113b进行600℃(第1温度)的高频回火(第1温度回火工序)，把硬度设为例如Hv250～450。同样如图25A以及图25B所示，轴侧端部114的开口端114b进行高频淬火、高频回火，把硬度设为Hv250～450。在该热处理工序中，设有凹部116，因此热量不会传递到螺纹115，因而维持了加工精度。
接着，如图26A所示，齿部112进行例如1000℃的高频淬火，把硬度上升到Hv620，同样地如图26B所示，轴侧端部114侧的轴部111进行高频淬火，把硬度上升到Hv620(轴部淬火工序)。接着，如图27所示，空心齿杆110整体进行200℃(第2温度)的高温回火(第2温度回火工序)。
由此，在第3处理方法中，是处于图28所示的硬度状态。即，轴侧端部114侧的轴部111以及齿部112的硬度为Hv450～650，齿侧端部113的开口端113b的硬度为Hv250～450。因此，提高相对于齿侧端部113的外力的强度，同时可以维持螺纹115的加工精度以及防止滞后破裂。
如上所述，根据本发明的实施方式涉及的空心齿杆的制造方法，可以一边维持形成于齿侧端部113以及轴侧端部114的螺纹115的加工精度并防止滞后破裂，一边增大齿侧端部113的强度。
本发明并不限于上述实施方式。例如，空心齿杆110的材料并不一定为SMn433也可以使用其他材料。另外，热处理条件(淬火温度、回火温度)是为了得到希望的硬度而被设定的，且根据材质、形状等来设定，因此并不只是限于本实施例的温度。另外，只要在不脱离本发明的发明宗旨的范围内可以进行各种变形。
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。

Claims (7)

1.一种空心齿杆的制造方法，其是在轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的螺纹部的空心齿杆的制造方法，其特征在于，具备：
在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；
在上述端部进行高频淬火的端部淬火工序；
在上述端部进行第1温度的高频回火的第1温度端部回火工序；
螺纹加工工序，该第1温度回火工序后，在上述端部的内周进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工；
在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；
在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及
在上述端部、上述齿部以及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
2.一种空心齿杆的制造方法，其是在轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的内周螺纹部的空心齿杆的制造方法，其特征在于，具备：
在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；
在上述端部外周面进行高频淬火的端部淬火工序；
在上述端部外周面进行第1温度的高频回火的第1温度回火工序；
螺纹加工工序，该第1温度回火工序后，在上述端部的内周进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工；
在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；
在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及
在上述端部、上述齿部以及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
3.一种空心齿杆的制造方法，其是在轴部具有与小齿轮啮合的齿部，并且其端部的内周面形成有供与球接头连接的内周螺纹部的空心齿杆的制造方法，其特征在于，具备：
在上述轴部形成齿部的齿部形成工序；
在上述端部的内周从开口侧开始进行盲孔加工并形成凹部的盲孔加工工序；
在上述端部的内周，且比上述凹部靠里侧的位置进行用于形成上述螺纹部的螺纹加工的螺纹加工工序；
在上述端部的开口端进行高频淬火的端部淬火工序；
在上述齿部进行高频淬火的齿部淬火工序；
在上述端部进行第1温度的高频回火的第1温度回火工序；
在上述轴部进行高频淬火的轴部淬火工序；以及
在上述端部、上述齿部、以及上述轴部进行比上述第1温度低的第2温度的高频回火的第2温度回火工序。
4.一种空心齿杆，其特征在于，具备：
形成有与小齿轮啮合的齿部的空心状轴部；以及
设置于该轴部的至少一端的内周面，且形成有供与球接头连接的螺纹部的端部，
把上述轴部的硬度形成为比上述端部的硬度高。
5.根据权利要求4所述的空心齿杆，其特征在于，上述轴部及上述端部是使用权利要求1的空心齿杆的制造方法而形成的。
6.根据权利要求4所述的空心齿杆，其特征在于，上述轴部及上述端部是使用权利要求2的空心齿杆的制造方法而形成的。
7.根据权利要求4所述的空心齿杆，其特征在于，上述轴部及上述端部是使用权利要求3的空心齿杆的制造方法而形成的。
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