方向盘的芯棒及其铸造方法与流程

本发明涉及一种方向盘的芯棒及其铸造方法。

背景技术：

为了实施汽车的操舵，在转向轴的上端部安装有方向盘。驾驶员操作方向盘旋转，操舵系统开始工作，操舵轮的方向被改变而进行操舵。

作为现有的方向盘的芯棒，例如图6(a)所示，针对设置在中央的凸台231，安装一个向外侧延伸的轮辐221，在该轮辐221的外周部设有连结有轮圈211的芯棒200。在该芯棒200上包覆例如发泡聚氨酯树脂等软性合成树脂，以此来制作例如下述专利文献1中的方向盘。

方向盘如前面所述，用手握持并旋转，并且要频繁改变方向，因此要求其具备强度。因此，多使用铁、铝、镁等金属。

近年来，包括汽车在内的车辆，广泛采用以密度小的镁合金为材料铸造而成的方向盘的芯棒一体成型方法。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-301998号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

然而，以镁合金为材料铸造的方法存在以下问题。即，将高温高压熔融的镁合金浇灌入金属模具内的时候，金属模具内与熔融的镁合金直接接触的话，该接触处会继续流入熔融的镁合金，因此在局部会出现热量聚积，铸造后的制品表面粗糙程度有可能会超过标准值。

特别是，将方向盘与转向轴连接的时候，作为紧固手段的螺母n(参考图6(b))与转向轴的前端侧即图6(b)的s3相紧固，但由于该螺母n控制扭矩，因此螺母n与凸台231相抵接的螺母座面235要求鋳肌面平滑干净。但是，现有的技术可能造成该螺母座面在铸造后其表面的粗糙程度超标。这种情况下，铸造后的制品表面需要再进行精加工，出现增加制造成本的问题。

本发明是鉴于这样的课题，其目的在于提供一种方向盘的芯棒及其铸造方法，即使在使用熔融的金属铸造方向盘芯棒时，铸造后也可以不需要精加工处理，能够降低制造成本。

用于解决问题的手段

为解决上述课题，本发明所涉及的方向盘芯棒的铸造方法具有：连接在操作方向用的轴上的凸台芯棒部；轮圈芯棒部；把所述凸台芯棒部和所述轮圈芯棒部连结在一起的轮辐芯棒部，所述凸台芯棒部具有螺母座面，该螺母座面在与插通该凸台芯棒部的所述操作方向用的轴的前端部紧固螺母时与所述螺母相抵接，其中，铸造模具的内面中，在界定所述螺母座面的面上设有凸出部，向所述铸造模具内注入熔融的金属时，通过所述熔融的金属接触于所述凸出部，使得朝着界定所述螺母座面的面流动的所述熔融的金属的流向发生改变。

根据本发明所涉及的方向盘芯棒的铸造方法，熔融的金属流入模腔内之际，接触于在铸造模具的内面之中界定螺母座面的面上所设有的凸出部，使其流向发生改变，因此能够抑制朝向界定螺母座面的面流动的熔融的金属与界定螺母座面的面之间的直接接触。因此，能够抑制高温高压的熔融的金属与界定螺母座面的面继续接触，抑制局部积聚热量，结果可以使铸造后的制品的表面粗糙度即铸肌面粗糙度减小。其结果是，铸造后可以不再需要进行精加工，能够降低制造成本。

另外，根据本发明所涉及的方向盘芯棒的铸造方法，优选为，将所述熔融的金属的流向发生改变，使得至少在初期流入阶段流入所述铸造模具内的所述熔融的金属与界定所述螺母座面的面直接接触的量减少。

另外，本发明所涉及的方向盘芯棒的铸造方法中，所述凸出部优选形成为环状，使其包覆所述铸造模具内面的周围。

另外，本发明所涉及的方向盘芯棒的铸造方法中，所述凸出部优选为，在所述凸台芯棒的背面侧上至少凸出1.5mm。

另外，本发明所涉及的方向盘芯棒具有：连接在操作方向用的轴上的凸台芯棒部；轮圈芯棒部；把上述凸台芯棒部和上述轮圈芯棒部连结在一起的轮辐芯棒部，所述凸台芯棒部具有螺母座面，该螺母座面在与插通该凸台芯棒部的所述操作方向用的轴的前端部紧固螺母时与所述螺母相抵接，其中，在所述螺母座面上形成有向所述凸台芯棒部的背面侧凹陷的凹部，所述凹部优选为形成为环状，使其覆盖所述螺母座面周围。

发明效果

根据本发明，能够提供一种如下的方向盘芯棒的铸造方法及其装置，即使在使用熔融的金属铸造方向盘芯棒的情况下，也不需要在铸造后进行精加工，能够降低制造成本。

附图说明

图1是本实施方式中的方向盘芯棒的概略结构示意图。

图2是图1所示的凸台芯棒部的概略结构示意图。

图3是为说明本实施方式中方向盘芯棒的铸造方法的示意图。

图4是为了对本实施方式中凸台芯棒部的螺母座面的表面粗糙度与比较例中凸台芯棒部的螺母座面的表面粗糙度进行比较的示意图。

图5表示操舵装置中凸台部周边的概略结构的剖视图。

图6表示比较例中方向盘芯棒的概略结构示意图。

具体实施方式

参照以下的附图对本发明的实施方式进行说明。下面的实施方式只是较优选的适用例子，本发明的适用范围并不限定于此。

方向盘芯棒

首先，参考图1以及图2，就本发明实施方式所涉及的方向盘芯棒的结构进行说明。图1(a)是表示方向盘芯棒的概略结构的正面示意图。图1(b)是表示方向盘芯棒的概略结构的背面视图。图2(a)是图1所示的凸台芯棒部的正面示意图。图2(b)是图1(a)所示的在a-a线上的凸台芯棒部的剖视图。

在图1中，100表示汽车的方向盘芯棒。该方向盘芯棒100例如由铁、铝、镁等金属一体成型，在方向盘芯棒100上覆盖例如发泡聚氨酯树脂等软性合成树脂，以此来制作方向盘。虽图示中省略了说明，但在该方向盘上搭载有被安装在主体的驾乘人员侧的安全气囊装置即安全气囊组件等。

这里，方向盘被安装在方向操作用的转向轴、即车体侧的转向轴s上，参照图5，该转向轴s通常是以倾斜的状态，被安装在车辆上。接下来说明中，将安全气囊安装侧，即驾驶员侧称之为正面侧，将驾驶员侧的对面侧、即转向轴s侧的车体侧称之为里面侧即背面侧。

如图1所示，方向盘芯棒100，具备：例如略呈圆环形的、用于握持而操作的轮圈芯棒部11；位于该轮圈芯棒部11内侧的凸台芯棒部31；把该凸台芯棒部31和轮圈芯棒部11连结在一起的多个轮辐芯棒部21。该凸台芯棒部31、轮辐芯棒部21以及轮圈芯棒部11是由例如熔融的铁、铝、镁等合金铸造成型。

如图2所示，凸台芯棒部31，在其中央侧形成有安装孔81，用于安装转向轴s。凸台芯棒部31中与转向轴s相抵接的部分上形成有雌锥形部311、以及形成于该雌锥形部311后方即图2(b)中的左侧的雌锯齿部312。这里，雌锥形部311与转向轴s的雄锥形部s1相对应，参照图5，雌锯齿部312与转向轴s侧的雄锯齿部s2相对应，参照图5，转向轴s上安装有凸台芯棒部31。

凸台芯棒部31，在其正面侧即图2(b)中的左侧，具有螺母座面313，该螺母座面313与拧合于转向轴s前端侧的螺母n相抵接，参照图5。该螺母座面313的端部上形成有向背面侧即图2(b)中的右侧凹陷的凹部313a。根据现有的加工方法，作为镁合金铸造品，成形方向盘芯棒时，该螺母座面313上会产生表面粗糙即铸肌面粗糙，但本实施方式的优点是，能够改善螺母座面313的表面粗糙。对于该螺母座面313的表面粗糙的改善效果，将后面进行阐述。

图5是转向装置1的概略结构的示意图，该转向装置1中，图1所示的方向盘芯棒100安装在转向轴s上。如图5所示，转向装置1至少具有方向盘芯棒100、转向轴s、以及连结于该转向轴s的螺母n。在设置于转向轴s的前端侧的拧紧固定部s3上形成有螺旋槽，省略图示。作为拧紧固定方式，在该螺旋槽上连结有螺母n。操作者将方向盘芯棒100安装在转向轴s上时，参照图1，首先将螺母n拧合在转向轴s的拧紧固定部s3上。然后，操作者使用例如安装于扭矩扳手等上的六角接口，用所规定的紧固扭矩紧固螺母n。操作者用所规定的紧固扭矩紧固螺母n后，螺母n上的凸台侧的面nb和凸台芯棒部31上的螺母n侧的面即螺母座面313相抵接并固定在一起。

方向盘芯棒的铸造方法

接下来，就方向盘芯棒的铸造方法进行说明。根据本实施方式，通过让高温高压的熔融镁合金注入铸造模具内，成形作为铸造品的方向盘芯棒。下面以熔融的镁合金为例来进行说明，但是，作为其他材料，也可以使用熔融的铁、铝等合金。

图3(a)是，向用于成形方向盘芯棒的铸造模具内，注入熔融镁合金时的情景的示意图。图3(b)是比较例中，向用于成形方向盘芯棒的铸造模具内，注入熔融镁合金时的情景的示意图。向图3(a)以及图3(b)所示的模腔c内填充熔融的镁合金m后，成形镁合金铸造品凸台芯棒部。

首先，就比较例中的方向盘芯棒的铸造方法进行说明。在比较例中，如下所示，熔融的镁合金注入到铸造模具内。最初，准备铸造模具900，用于成形镁合金铸造品、即方向盘芯棒。接下来，如图3(b)所示，通过连结于模腔c上部的注入口g内，注入高温高压的熔融镁合金m，使其流入模腔c内。从注入口g向模腔c内注入熔融的镁合金m时，例如向着箭头b2、b3、b4的方向注入熔融的镁合金m，向模腔c内进行填充。其中，b3的方向，即从注入口g向铸造模具内面901，即向图3(b)中的左侧的铸造模具900的内面的方向流入的熔融镁合金m，其方向不发生改变，直接接触铸造模具内面901。向该接触处继续注入熔融的镁合金m的话，局部会积聚热量，铸造后的制品表面出现粗糙。该铸造模具内面901是，铸造后的制品中，界定凸台231的螺母座面235的部分，参照图6(b)。该螺母座面235是与紧固于转向轴s上的螺母n相抵接的面，出于螺母n的扭矩管理的目的，需要一定的表面粗糙度。但是，在比较例中，如上所述铸造后的制品表面出现粗糙，因此需要对螺母座面235再进行精加工。其结果是，在比较例中会产生因精加工程序导致制造成本增加的问题。

根据本实施方式，意在解决这样的问题，按照下面的方法向铸造模具内注入镁合金，铸造方向盘芯棒。

首先，准备铸造模具90用于成型作为镁合金铸造品的方向盘芯棒。

接下来，经过如下的铸造工序，熔融的镁合金m流入铸造模具90内。如图3(a)所示，通过连结于模腔c上部的注入口g内，熔融的镁合金m朝向模腔c内流入。流入注入口g内的熔融镁合金m开始流入模腔c内的时候，例如朝着箭头a2、a3、a4中的任意一个方向流去，被填充到模腔c内。在此过程中，沿箭头a3方向，即，从注入口g朝铸造模具内面中界定螺母座面的面，即朝以下所称为“座面界定面91”的方向流入的熔融镁合金m接触于形成在座面界定面91外周侧即图3(a)中的上侧的凸出部92，其流向发生变化。

更具体而言，从注入口g向座面界定面91的方向流入的熔融镁合金m，通过接触于形成在座面界定面91外周侧的凸出部92，至少初期流入阶段向铸造模具90内流入的熔融镁合金m的流向发生变化，使其与座面界定面91直接接触的量减少，从而向模腔c内填充。该初期流入阶段，不仅是包括熔融的镁合金m向模腔c内开始流入的时候，也包含从流入开始后到所规定的时间，例如到模腔c内被填充一半的量时所经过的状态。

图3(a)中表示，只让从从注入口g向座面界定面91的方向流入的熔融的镁合金m的流向即箭头a3方向发生变化的例子，但并不限定于该例子，根据本实施方式，也包括在凸出部92让其流动的方向发生变化，使得例如向箭头a2的方向流动，传递铸造模具90的表面并让向座面界定面91的方向流去的镁合金m，不接触于座面界定面91。此外，在图3(a)中，作为一个例子，将从注入口g向模腔c内流入的熔融的镁合金的流向表示为箭头a2～a4的3个方向，但是并不限定于该方向。

另外，在上述初期流入阶段，并不限定熔融的镁合金m完全不接触于座面界定面91，只要改变其流向，使与座面界定面91直接接触的熔融镁合金m的量减少即可。

另外，图3(a)所示的座面界定面91，在铸造后的制品中，是界定凸台芯棒部31的螺母座面313的部分。形成于座面界定面91的凸出部92，在铸造后的制品中，是界定凸台芯棒部31的螺母座面313外周侧上形成的凹部313a的部分。

此外，图3(a)所示的形成于座面界定面91上的凸出部92，形成为环状，在铸造后的制品中，覆盖凸台芯棒部31的安装孔81的周围，参照图1。换言之，形成于凸台芯棒部31的螺母座面313外周侧上形成的凹部313a形成为环状，参照图1(b)。这样一来，凸出部92也形成于凸台芯棒部31的下方侧，借此，能够使得从上方飞散过来的熔融的镁合金m接触于用于成形凸台芯棒部31的模腔c的底面c1后，使其流向发生变化。也就是说，朝向座面界定面91a即图3(a)中的下侧的模具内侧流动的熔融的镁合金m，通过接触于形成在座面界定面91a外周侧的凸出部92a即图3(a)中的下侧的凸出部，改变其流向，能够减少与座面界定面91a直接接触的量。

另外，图3(a)所示的凸出部92优选为，在铸造后的制品中，向凸台芯棒部的背面侧即图3(a)中的右侧突出1.5mm以上。更优选为，突出范围是，向凸台芯棒部的背面侧突出1.5mm以上，2.0mm以下。

如上所述，本实施方式的方向盘的芯棒100的铸造方法中，具有凸台芯棒部31、轮圈芯棒部11、轮辐芯棒部21，凸台芯棒部31具有螺母座面313，该螺母座面313与贯穿该凸台芯棒部31的转向轴s的前端部紧固螺母n的时候，与该螺母n相抵接，向用于成形方向盘的芯棒100的铸造模具90内面注入熔融的镁合金m时，铸造模具90的内面中的座面界定面91上所设置的凸出部92与熔融的镁合金m相互接触，使朝座面界定面91的方向流动的熔融的镁合金m的流向发生改变。凸台芯棒部31的螺母座面313，是转向轴s被连结在凸台芯棒部31的安装孔81时，与紧固在转向轴s上的螺母n相抵接的面。

这样一来，熔融的镁合金m流入到模腔c内时，与铸造模具90的内面中的座面界定面91上所设置的凸出部92相互接触，让熔融镁合金m的流向发生改变，因此能够抑制朝座面界定面91的方向流动的熔融镁合金m与座面界定面91直接接触。所以，能够抑制高温高压的熔融的镁合金m与座面界定面91继续接触，抑制局部的热量积累，结果可以让铸造后制品的表面粗糙即铸肌面粗糙度减小。其结果，不再需要铸造后的精加工，能够降低制造成本。

此外，本实施方式的方向盘的芯棒100的铸造方法中，如上所述，使所述镁合金m的流向发生改变，使得至少在初期流入阶段流入所述铸造模具90内的镁合金m与座面界定面91的直接接触的量减少。

这样一来，至少在初期流入阶段的镁合金m的流向发生变化，特别是能够抑制高温高压的熔融的镁合金m与座面界定面91继续进行直接接触，结果能够抑制局部的热量积累，可以让铸造后制品的表面粗糙即铸肌面粗糙度减小。因此不再需要铸造后的精加工，可以降低制造成本。

测定结果

接下来，就凸台芯棒部中螺母座面的表面粗糙度的测定结果进行说明。图4表示使用所规定的表面粗糙测定器，对本发明的螺母座面的表面粗糙度和比较例中的螺母座面的表面粗糙度进行测定的结果。

图4(a)表示测定的4个测定部(2h、5h、7h、11h)，图4(b)表示测定部2h的测定结果，图4(c)表示测定部5h的测定结果，图4(d)表示测定部7h的测定结果，图4(e)表示测定部11h的测定结果。图4(b)～(e)的横轴中，测定对象(a、b)表示本发明，参照图2(b)，c、d表示比较例，参照图6(b)，图4(b)～(e)的纵轴表示表面粗糙度。

如图4(b)～(e)所示，就测定部2h、5h、7h、11h的表面粗糙度的测定结果，对本发明(a、b)和比较例(c、d)进行比较，可以确认本发明的表面粗糙度平均值与比较例相比，表面粗糙度的平均值小。具体而言，得到的比较结果是，本发明的表面粗糙度平均值相对于比较例的表面粗糙度的平均值，在测定部2h减少39％、在测定部5h减少27％、在测定部7h减少68％、在测定部11h减少71％。

如图4的测定结果所示，确认到了本发明的凸台芯棒部31的螺母座面313的表面粗糙即铸肌面粗糙度，相对于比较例得到了改善。

具体而言，本发明的螺母座面的平均表面粗糙度即测定部2h、5h、7h、11h的平均值，在铸造表面的状态下大约是6.0μm以下，相比之下可以确认到，比较例的螺母座面的平均表面粗糙度，在铸造表面的状态下大约是13.0μm以上。

以上，本实施方式的方向盘的芯棒100中，转向轴s被连结在凸台芯棒部31的安装孔81时，在与紧固于转向轴s上的螺母n相抵接的凸台芯棒部31的螺母座面313上，形成有向凸台芯棒部31的背面侧凹陷的凹部313a，该凹部形成为环状，覆盖螺母座面313的周围。另外，螺母座面313的平均表面粗糙为，在铸造表面的状态下是6.0μm以下。

然而，螺母座面313是与连结于转向轴s的螺母座面n相抵接的，出于该螺母座面n的扭矩管理，螺母座面313要求鋳肌面光滑干净。本实施方式中，在铸造表面的状态下，可以让螺母座面313的平均表面粗糙比现有的低，因此铸造后的螺母座面313可以不需要精加工。其结果是能够降低制造成本。

以上，参照具体的例子对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不限定于这些具体的例子。

即，在这些具体例子的基础上，该领域从业人员可以适当的加以设计变化，只要具备本发明的特征，就包含于本发明的范围内。上述具体例子所具备的各要素以及其配置、材料、条件、形状、尺寸等，并不限定于例子所示的情况，可以适当的进行变更。

符号说明

11…轮圈芯棒部

21…轮辐芯棒部

31…凸台芯棒部

81…安装孔

90…铸造模具

91…座面界定面(界定螺母座面的面)

92…凸出部

100…方向盘的芯棒

311…雌锥形部

312…雌锯齿部

313…螺母座面

313a…凹部

c…模腔

g…注入口

n…螺母

s:转向轴(操作方向用轴)