專利名稱：汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法，尤其涉及將由上軸和下軸構(gòu)成的輸入軸形成為ー個單一體的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般來講,輸入軸是其上部和下部分別與提供于汽車的方向盤(steering wheel)和用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向相位角的萬向節(jié)(universal joint)相連,從而可用較輕的轉(zhuǎn)向カ使得汽車以正確的角度轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向裝置中的ー種部件。這種輸入軸由相互連接的上軸和下軸構(gòu)成，上軸連接在方向盤，而下軸組裝在萬向節(jié)。構(gòu)成輸入軸的下軸其外側(cè)面形成有花鍵(spline),并且與在內(nèi)周部形成有與所 述花鍵對應(yīng)的鋸齒(serration)的萬向節(jié)相連，從而輸入軸可在萬向節(jié)中滑動工作而吸收沖擊。對于這種輸入軸而言，分別單獨(dú)制造及加工上軸和下軸，井利用銷(pin)進(jìn)行結(jié)
合組裝。圖Ia是現(xiàn)有汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸分解立體圖，圖Ib是現(xiàn)有汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸組裝狀態(tài)的立體圖。所述輸入軸由位于上部的上軸(Upper shaft) I、位于下部的下軸(Lower shaft) 2以及用于連接上軸I和下軸2的銷3構(gòu)成。所述上軸I的下端部與下軸2的上端部以相對應(yīng)的形狀加工，從而可通過嵌合方式將兩者組裝，在所述上軸I和下軸2相互組裝的部位分別形成有貫通孔4、5，從而可用于插入銷3。銷3以過盈配合方式插入到貫通孔4、5，以維持上軸I和下軸2的組裝狀態(tài)。此時，為了在壓入銷3后得到強(qiáng)有力的連接，還可以通過滾花(knurling)加工在銷的表面形成劃痕(scratch)。所述貫通孔4、5還可以在組裝上軸I和下軸2的狀態(tài)下，通過鉆孔機(jī)來形成。并且，在下軸2的下部形成用于和萬向節(jié)組裝的花鍵6。如此將輸入軸分別以上軸I和下軸2制造的理由是，上軸I和下軸2的材質(zhì)互不相同。即，與方向盤相連的上軸I是受最大扭矩的部分，因此通過使用強(qiáng)度高的材料來確保駕駛員的安全并防止方向盤的錯誤工作。而下軸2為了降低成本而使用比上軸I便宜的其他材料，且以最小限度的加工エ藝制造。這種現(xiàn)有的輸入軸由于是將上軸I和下軸2用銷3來組裝的結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，且隨著時間的推移在連接的部位會產(chǎn)生松動，因此具有銷脫離的隱患。如此，若上軸I和下軸2的連接部位產(chǎn)生松動或銷脫離現(xiàn)象，則在汽車運(yùn)行中，由于不能順利調(diào)節(jié)方向或甚至不能調(diào)節(jié)方向而引發(fā)事故的可能性較高。并且，由于需要分別制造上軸I和下軸2之后，形成貫通孔4、5來組裝銷3，因此作業(yè)過程繁瑣、制造時間長而降低生產(chǎn)效率。為了簡化制造過程，也可以采用焊接上軸I和下軸2的方法，但是由于所述上軸I和下軸2由不同的材質(zhì)構(gòu)成，因此焊接效果不理想，且焊接時產(chǎn)生的熱會導(dǎo)致部件的特性發(fā)生變化而降低強(qiáng)度，從而具有降低產(chǎn)品的安全性及可靠性的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決如上所述現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，其目的在于提供一種上軸和下軸由ー個單一體構(gòu)成的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法。本發(fā)明提供的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法，包括如下エ序鐓粗エ序，將準(zhǔn)備好的坯料插入到模具中，利用沖頭進(jìn)行加壓塑性變形，以成形將成形為上軸的部分和將成形為下軸的部分；預(yù)成形エ序，在上軸的上部預(yù)成形用于形成連接部的部分，以使所述上 軸能夠組裝到汽車的方向盤上；擠壓エ序，將所述預(yù)成形的部分成形為大致連接部的形狀；將所述被擠壓出的連接部成形為能夠組裝到方向盤上的形狀，同時為了能夠?qū)⑤斎胼S安裝到汽車底盤，在連接部與上軸之間成形凸緣的エ序；在所述下軸上成形用于和萬向節(jié)組裝的花鍵的エ序；切削エ序，在連接部的上端部形成固定槽，以使所述連接部能夠固定到汽車的方向盤上，且在上軸及花鍵上分別形成槽。完成所述切削エ序后，對上軸和下軸還進(jìn)行熱處理工序，而該熱處理工序是利用等離子體僅對上軸的一部分以及下軸進(jìn)行熱處理。并且，本發(fā)明提供的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，由上部連接于方向盤的上軸，和一側(cè)連接于所述上軸的下部，另ー側(cè)組裝到構(gòu)成汽車轉(zhuǎn)向裝置的萬向節(jié)上的下軸構(gòu)成，其中，所述上軸和下軸構(gòu)成單一體且無連接部。本發(fā)明的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法，通過在ー個鍛造設(shè)備中一次性完成所有的エ序來一體制造上軸和下軸，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比可以提高產(chǎn)品的安全性及可靠性,并且能夠確保生產(chǎn)效率,且能夠節(jié)約成本。而且，由于能夠利用単一的材料通過ー個鍛造模具來制造一體形的輸入軸，因此與現(xiàn)有技術(shù)中需要準(zhǔn)備用于制造上軸、下軸及銷的模具時相比，能夠節(jié)省模具費(fèi)用，且能使設(shè)置空間最小化。并且，可通過進(jìn)行等離子熱處理來確保輸入軸材料的變形安全性。


圖Ia為現(xiàn)有汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸分解立體圖。圖Ib為現(xiàn)有汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸組裝狀態(tài)的立體圖。圖2(包含圖2a、圖2b、圖2c、圖2d、圖2e、圖2f、圖2g)為通過本發(fā)明汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法的各エ序，以鍛造エ藝制造輸入軸的過程示意圖。圖3為對通過圖2所示鍛造エ藝所形成的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸進(jìn)行切割エ序來完成的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸的示意圖。圖4a及圖4b為用于說明對本發(fā)明汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸進(jìn)行熱處理的立體圖及剖視圖。圖5為用于說明根據(jù)本發(fā)明所制造的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸的使用狀態(tài)示意圖。符號說明10 :上軸12 :鍵槽20:下軸30 :連接部32:固定槽40:凸緣50 :花鍵52 :安裝槽100 :支架(holder)110 :支撐孔200 :扭桿(torsion bar) 300 :貫通孔400:固定銷
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖更加詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖2至圖4是示出本發(fā)明汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造過程的圖。對于本發(fā)明的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸而言，如圖2所示，通過多段冷鍛エ序制造產(chǎn)品的外形后，如圖3所示，通過切割エ序制造成成品的形狀。為此，首先如圖2a所示，通過原材料切割エ序?qū)⒕哂幸欢ㄍ鈴降脑牧锨懈畛梢欢ㄩL度，以制備坯料M?？赏ㄟ^常規(guī)的方法來完成所述坯料M的切割，即，將原材料投入到多段冷鍛設(shè)備，并在鐓鍛機(jī)的輥壓供給部將以圓形卷曲的原材料整平后供給，當(dāng)所述原材料的端部接觸到阻擋器(stopper)時,通過切割刀(cutting Knife)將還料切成一定長度。對于通過這種切割エ序所切割的坯料M而言，通過準(zhǔn)確地計算欲制造的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸的長度、體積以及通過沖壓部的作用被壓縮的比率來事先確定切割長度之后進(jìn)行切割。如此，準(zhǔn)備坯料M之后，利用未圖示的輸送裝置將該坯料M逐次通過依次設(shè)置的模具，并由按對應(yīng)于這些各模具的方向設(shè)置的各沖頭對坯料M進(jìn)行加壓塑性變形，從而通過如圖2b至圖2g的成形エ序，制造汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸。準(zhǔn)備好如上被切割的坯料M之后，如圖2b及圖2c所示，通過鍛造以鐓粗該坯料M，從而以坯料M的大約中央部為中心，通過塑性變形使得上部的直徑比坯料M變大，而下部的直徑比坯料M變小，以此分段成形用于形成上軸10的部分和用于形成下軸20的部分。并且，以該段為基準(zhǔn)，通過后述的エ序成形上軸和下軸一體構(gòu)成的輸入軸。對于所述鐓粗エ序，在本實(shí)施例中，通過執(zhí)行第一鐓粗エ序(參照圖2b)，以坯料M的大約中央部為基準(zhǔn)大概成形用于形成上軸10的部分和用于形成下軸20的部分后，再對其執(zhí)行第二鐓粗エ序(參照圖2c)，按照與欲制造的輸入軸的上軸10和下軸20類似的比率進(jìn)行成形。在此，也可以一次性完成這種鐓粗エ序。但是，如果按照本實(shí)施例的方式分為兩個步驟執(zhí)行，則可以降低鍛造成形的缺陷的同時能夠提高成形性。完成鐓粗エ序后，如圖2d所示，執(zhí)行在上軸10的上側(cè)預(yù)成形用于形成連接部30的部分的エ序，以使上軸10能夠組裝到汽車的方向盤上。在該エ序中，使上軸10上側(cè)的直徑變小，從而使得該部分通過后述的エ序成形為連接部。如此完成預(yù)成形エ序后，如圖2e所示，執(zhí)行將所述預(yù)成形的連接部30成形為大致連接部形狀的擠壓エ序。通過該エ序，連接部30會更接近于成品的形狀，且在連接部30與上軸10之間形成邊界面。完成這些エ序之后，將所述被擠壓的連接部30成形為能夠組裝到方向盤上的形狀，同時執(zhí)行在連接部30與上軸10之間成形凸緣40的エ序，以使輸入軸能夠安裝到汽車的底盤(chassis)上。經(jīng)過該エ序，連接部30的端面從圓形變?yōu)樗倪呅?，在連接部30與上軸10之間形成向圓周方向擴(kuò)大且具有一定周長的凸緣40。在上述エ序中成形的連接部30，雖然其端面為四邊形，但并非局限于此，還可以成形為三角形或其他多邊形等。完成如上エ序之后，如圖2f所示，執(zhí)行在下軸20的ー側(cè)成形用于和萬向節(jié)組裝的花鍵50的エ序。在該花鍵成形エ序中，可以在下軸20的整體上形成花鍵，也可以如本實(shí)施例，只在從下軸20的末端開始的一定長度上形成花鍵。 如此在下軸20上成形的花鍵50具有和與之組裝的萬向節(jié)(未圖示)的內(nèi)周面上所形成的鋸齒相對應(yīng)的形狀。該下軸20與萬向節(jié)以可相互滑動移動的同時能夠傳遞驅(qū)動カ的方式組裝。若上述花鍵成形エ序結(jié)束，則完成多段冷鍛エ藝，且從鍛造裝置向外排出由上軸10和下軸20—體構(gòu)成的輸入軸。此時，雖然上軸10和下軸20呈現(xiàn)成品的形狀，但是尚處于用于使其安裝到轉(zhuǎn)向裝置上的部分未被加工的狀態(tài)，因此通過其他エ序?qū)ζ溥M(jìn)行加工。S卩，通過多段冷鍛エ藝來一體成形上軸10和下軸20后，如圖3所示，在連接部30的頂面形成固定槽32，且在上軸10及花鍵50的下端部分別形成鍵槽12及安裝槽52。所述鍵槽12沿上軸10的軸向形成,安裝槽52沿下軸20的圓周方向形成。所述固定槽32為用于過盈配合方式壓入并固定扭桿(Torsion-Bar)的槽,深度直至上軸10所處的位置。形成于花鍵50末端部的安裝槽52為用于安裝滾珠或滾環(huán)(ring)等滾動軸承的槽，若將滾動軸承安裝到花鍵50的安裝槽52中，則在將下軸20組裝于萬向節(jié)使用時，輸入軸能夠吸收沖擊，并進(jìn)行滑動驅(qū)動。這些槽32、12、52可以通過切削加工來形成，而這些切削加工可以使用常規(guī)的方法，因此省略詳細(xì)說明。經(jīng)過這些切削加工之后，由上軸10和下軸20構(gòu)成的輸入軸將具備單一體結(jié)構(gòu)。如此制造的輸入軸可以直接被使用，但是為了提高接收方向盤的傳遞カ的上軸10和下軸20的強(qiáng)度，可以進(jìn)行熱處理工序。此時，雖然可以使用高頻熱處理、氮化熱處理以及一般熱處理等，但是這些熱處理方法會使部件變形或?qū)е伦冃蔚目赡苄院芨撸虼瞬⒉贿m于本發(fā)明的輸入軸制造エ序。因此，在本發(fā)明的輸入軸制造中，熱處理工序優(yōu)選使用對材料變形的穩(wěn)定性優(yōu)異的等離子熱處理工序。該等離子熱處理工序可以使用常規(guī)的方法，因此省略詳細(xì)說明。這種熱處理工序由僅對上軸10的一定部分及下軸20進(jìn)行熱處理的，部分熱處理エ序構(gòu)成。其理由是，當(dāng)完成輸入軸的制造后，需要在未熱處理的部分加工出用于固定扭桿的貫通孔。圖4是用于說明如上所述的部分熱處理工序的圖，為了對輸入軸的一定部分以外的部位進(jìn)行熱處理，使用支架100。所述支架100為具有規(guī)定厚度的圓盤狀，形成有多個支撐孔110，從而一次可對多個輸入軸進(jìn)行熱處理。所述支撐孔110構(gòu)成為能夠使下軸20通過，且就具有比下軸更大直徑的上軸10來說，其中一部分得以通過，一部分被卡住并被支撐的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，若在支撐孔110中夾入輸入軸并進(jìn)行熱處理，則插入干支撐孔110的部分不會受到熱處理，而僅其它部分受到熱處理。即，相當(dāng)干支架100厚度的部分不會受到熱處理，但其它部分受到熱處理。如此對除了上軸10的一定部分之外的部分完成熱處理工序，就完成輸入軸的制 造。就通過如上所述エ序所制造的輸入軸的使用而言，如圖5所示，通過過盈配合方式向固定槽32強(qiáng)制壓入扭桿200，并通過鉆孔機(jī)等在上軸10的未受到熱處理的部位形成貫通孔300,之后通過插入固定銷(Dowel Pin) 400來固定扭桿200。接下來，將上軸10及扭桿200固定到未圖示的方向盤上。對于下軸20，在花鍵50的安裝槽52安裝滾動軸承(未圖示)之后，將所述下軸20插入萬向節(jié)(未圖示)的內(nèi)部以進(jìn)行組裝即可。
權(quán)利要求
1.一種汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法，包含如下エ序 鐓粗エ序，將準(zhǔn)備好的坯料插入到模具中，利用沖頭進(jìn)行加壓塑性變形，以一體形成將成形為上軸的部分和將成形為下軸的部分； 預(yù)成形エ序，在所述上軸的上部預(yù)成形用于形成連接部的部分，使得所述上軸能夠組裝到汽車的方向盤； 擠壓エ序，將所述預(yù)成形的部分成形為大致連接部的形狀； 將所述擠壓出的連接部成形為能夠組裝到方向盤上的形狀，同時為了使輸入軸能夠安裝到汽車底盤而在上軸上成形凸緣的エ序； 在所述下軸上成形用于和萬向節(jié)組裝的花鍵的エ序； 切削エ序，在連接部的上端部形成固定槽，使得所述連接部能夠固定到汽車的方向盤上，且在上軸及花鍵上分別形成槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法，其特征在于，完成所述切削エ序后，對上軸及下軸還進(jìn)行熱處理工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法，其特征在于，利用形成有能夠插入輸入軸的多個孔的支架進(jìn)行所述熱處理工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸制造方法，其特征在于，經(jīng)過所述熱處理工序，插入于所述支架的輸入軸中相當(dāng)干支架厚度的部分成為非熱處理部分，而在該非熱處理部分形成用于插入扭桿的貫通孔。
5.一種汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，由上部連接于方向盤的上軸和ー側(cè)連接于所述上軸的下部，另ー側(cè)的外周部形成有花鍵而組裝到構(gòu)成汽車轉(zhuǎn)向裝置的萬向節(jié)上的下軸構(gòu)成，其特征在于 所述上軸和下軸構(gòu)成單一體且無連接部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，所述下軸的花鍵上形成有安裝槽，在該安裝槽中安裝有滾動軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，所述上軸和下軸由相同的材質(zhì)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，所述下軸整體被熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，在所述上軸與下軸之間形成有凸緣。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，所述上軸的上部由連接部構(gòu)成，在該連接部的頂面上形成有固定槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸，其特征在于，在所述上軸上形成有鍵槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及將由上軸和下軸構(gòu)成的輸入軸構(gòu)成為一個單一體的汽車用轉(zhuǎn)向裝置的輸入軸及其制造方法。該制造方法包括工序鐓粗工序，將準(zhǔn)備好的坯料插入到模具中，利用沖頭進(jìn)行加壓塑性變形，以一體形成將成形為上軸的部分和將成形為下軸的部分；預(yù)成形工序，在上軸的上部預(yù)成形用于形成連接部的部分，使得上軸能夠組裝到汽車的方向盤；擠壓工序，將預(yù)成形的部分成形為大致連接部的形狀；將被擠壓出的連接部成形為能夠組裝到方向盤上的形狀，同時為了使輸入軸能夠安裝到汽車底盤而在上軸上成形凸緣；在下軸上成形用于和萬向節(jié)組裝的花鍵；切削工序，在連接部的上端部形成固定槽，使得連接部能夠固定到汽車的方向盤上，且在上軸及花鍵上分別形成槽。
文檔編號B23P15/00GK102862020SQ20111018963
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者金弘根 申請人:夢想科技股份有限公司