本發(fā)明涉及一種方向盤的芯棒及其鑄造方法。

背景技術(shù)：

為了實施汽車的操舵，在轉(zhuǎn)向軸的上端部安裝有方向盤。駕駛員操作方向盤旋轉(zhuǎn)，操舵系統(tǒng)開始工作，操舵輪的方向被改變而進行操舵。

作為現(xiàn)有的方向盤的芯棒，例如圖6(a)所示，針對設置在中央的凸臺231，安裝一個向外側(cè)延伸的輪輻221，在該輪輻221的外周部設有連結(jié)有輪圈211的芯棒200。在該芯棒200上包覆例如發(fā)泡聚氨酯樹脂等軟性合成樹脂，以此來制作例如下述專利文獻1中的方向盤。

方向盤如前面所述，用手握持并旋轉(zhuǎn)，并且要頻繁改變方向，因此要求其具備強度。因此，多使用鐵、鋁、鎂等金屬。

近年來，包括汽車在內(nèi)的車輛，廣泛采用以密度小的鎂合金為材料鑄造而成的方向盤的芯棒一體成型方法。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2000-301998號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的問題

然而，以鎂合金為材料鑄造的方法存在以下問題。即，將高溫高壓熔融的鎂合金澆灌入金屬模具內(nèi)的時候，金屬模具內(nèi)與熔融的鎂合金直接接觸的話，該接觸處會繼續(xù)流入熔融的鎂合金，因此在局部會出現(xiàn)熱量聚積，鑄造后的制品表面粗糙程度有可能會超過標準值。

特別是，將方向盤與轉(zhuǎn)向軸連接的時候，作為緊固手段的螺母n(參考圖6(b))與轉(zhuǎn)向軸的前端側(cè)即圖6(b)的s3相緊固，但由于該螺母n控制扭矩，因此螺母n與凸臺231相抵接的螺母座面235要求鋳肌面平滑干凈。但是，現(xiàn)有的技術(shù)可能造成該螺母座面在鑄造后其表面的粗糙程度超標。這種情況下，鑄造后的制品表面需要再進行精加工，出現(xiàn)增加制造成本的問題。

本發(fā)明是鑒于這樣的課題，其目的在于提供一種方向盤的芯棒及其鑄造方法，即使在使用熔融的金屬鑄造方向盤芯棒時，鑄造后也可以不需要精加工處理，能夠降低制造成本。

用于解決問題的手段

為解決上述課題，本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒的鑄造方法具有：連接在操作方向用的軸上的凸臺芯棒部；輪圈芯棒部；把所述凸臺芯棒部和所述輪圈芯棒部連結(jié)在一起的輪輻芯棒部，所述凸臺芯棒部具有螺母座面，該螺母座面在與插通該凸臺芯棒部的所述操作方向用的軸的前端部緊固螺母時與所述螺母相抵接，其中，鑄造模具的內(nèi)面中，在界定所述螺母座面的面上設有凸出部，向所述鑄造模具內(nèi)注入熔融的金屬時，通過所述熔融的金屬接觸于所述凸出部，使得朝著界定所述螺母座面的面流動的所述熔融的金屬的流向發(fā)生改變。

根據(jù)本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒的鑄造方法，熔融的金屬流入模腔內(nèi)之際，接觸于在鑄造模具的內(nèi)面之中界定螺母座面的面上所設有的凸出部，使其流向發(fā)生改變，因此能夠抑制朝向界定螺母座面的面流動的熔融的金屬與界定螺母座面的面之間的直接接觸。因此，能夠抑制高溫高壓的熔融的金屬與界定螺母座面的面繼續(xù)接觸，抑制局部積聚熱量，結(jié)果可以使鑄造后的制品的表面粗糙度即鑄肌面粗糙度減小。其結(jié)果是，鑄造后可以不再需要進行精加工，能夠降低制造成本。

另外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒的鑄造方法，優(yōu)選為，將所述熔融的金屬的流向發(fā)生改變，使得至少在初期流入階段流入所述鑄造模具內(nèi)的所述熔融的金屬與界定所述螺母座面的面直接接觸的量減少。

另外，本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒的鑄造方法中，所述凸出部優(yōu)選形成為環(huán)狀，使其包覆所述鑄造模具內(nèi)面的周圍。

另外，本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒的鑄造方法中，所述凸出部優(yōu)選為，在所述凸臺芯棒的背面?zhèn)壬现辽偻钩?.5mm。

另外，本發(fā)明所涉及的方向盤芯棒具有：連接在操作方向用的軸上的凸臺芯棒部；輪圈芯棒部；把上述凸臺芯棒部和上述輪圈芯棒部連結(jié)在一起的輪輻芯棒部，所述凸臺芯棒部具有螺母座面，該螺母座面在與插通該凸臺芯棒部的所述操作方向用的軸的前端部緊固螺母時與所述螺母相抵接，其中，在所述螺母座面上形成有向所述凸臺芯棒部的背面?zhèn)劝枷莸陌疾?，所述凹部?yōu)選為形成為環(huán)狀，使其覆蓋所述螺母座面周圍。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種如下的方向盤芯棒的鑄造方法及其裝置，即使在使用熔融的金屬鑄造方向盤芯棒的情況下，也不需要在鑄造后進行精加工，能夠降低制造成本。

附圖說明

圖1是本實施方式中的方向盤芯棒的概略結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示的凸臺芯棒部的概略結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是為說明本實施方式中方向盤芯棒的鑄造方法的示意圖。

圖4是為了對本實施方式中凸臺芯棒部的螺母座面的表面粗糙度與比較例中凸臺芯棒部的螺母座面的表面粗糙度進行比較的示意圖。

圖5表示操舵裝置中凸臺部周邊的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖6表示比較例中方向盤芯棒的概略結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參照以下的附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。下面的實施方式只是較優(yōu)選的適用例子，本發(fā)明的適用范圍并不限定于此。

方向盤芯棒

首先，參考圖1以及圖2，就本發(fā)明實施方式所涉及的方向盤芯棒的結(jié)構(gòu)進行說明。圖1(a)是表示方向盤芯棒的概略結(jié)構(gòu)的正面示意圖。圖1(b)是表示方向盤芯棒的概略結(jié)構(gòu)的背面視圖。圖2(a)是圖1所示的凸臺芯棒部的正面示意圖。圖2(b)是圖1(a)所示的在a-a線上的凸臺芯棒部的剖視圖。

在圖1中，100表示汽車的方向盤芯棒。該方向盤芯棒100例如由鐵、鋁、鎂等金屬一體成型，在方向盤芯棒100上覆蓋例如發(fā)泡聚氨酯樹脂等軟性合成樹脂，以此來制作方向盤。雖圖示中省略了說明，但在該方向盤上搭載有被安裝在主體的駕乘人員側(cè)的安全氣囊裝置即安全氣囊組件等。

這里，方向盤被安裝在方向操作用的轉(zhuǎn)向軸、即車體側(cè)的轉(zhuǎn)向軸s上，參照圖5，該轉(zhuǎn)向軸s通常是以傾斜的狀態(tài)，被安裝在車輛上。接下來說明中，將安全氣囊安裝側(cè)，即駕駛員側(cè)稱之為正面?zhèn)龋瑢Ⅰ{駛員側(cè)的對面?zhèn)?、即轉(zhuǎn)向軸s側(cè)的車體側(cè)稱之為里面?zhèn)燃幢趁鎮(zhèn)取?/p>

如圖1所示，方向盤芯棒100，具備：例如略呈圓環(huán)形的、用于握持而操作的輪圈芯棒部11；位于該輪圈芯棒部11內(nèi)側(cè)的凸臺芯棒部31；把該凸臺芯棒部31和輪圈芯棒部11連結(jié)在一起的多個輪輻芯棒部21。該凸臺芯棒部31、輪輻芯棒部21以及輪圈芯棒部11是由例如熔融的鐵、鋁、鎂等合金鑄造成型。

如圖2所示，凸臺芯棒部31，在其中央側(cè)形成有安裝孔81，用于安裝轉(zhuǎn)向軸s。凸臺芯棒部31中與轉(zhuǎn)向軸s相抵接的部分上形成有雌錐形部311、以及形成于該雌錐形部311后方即圖2(b)中的左側(cè)的雌鋸齒部312。這里，雌錐形部311與轉(zhuǎn)向軸s的雄錐形部s1相對應，參照圖5，雌鋸齒部312與轉(zhuǎn)向軸s側(cè)的雄鋸齒部s2相對應，參照圖5，轉(zhuǎn)向軸s上安裝有凸臺芯棒部31。

凸臺芯棒部31，在其正面?zhèn)燃磮D2(b)中的左側(cè)，具有螺母座面313，該螺母座面313與擰合于轉(zhuǎn)向軸s前端側(cè)的螺母n相抵接，參照圖5。該螺母座面313的端部上形成有向背面?zhèn)燃磮D2(b)中的右側(cè)凹陷的凹部313a。根據(jù)現(xiàn)有的加工方法，作為鎂合金鑄造品，成形方向盤芯棒時，該螺母座面313上會產(chǎn)生表面粗糙即鑄肌面粗糙，但本實施方式的優(yōu)點是，能夠改善螺母座面313的表面粗糙。對于該螺母座面313的表面粗糙的改善效果，將后面進行闡述。

圖5是轉(zhuǎn)向裝置1的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，該轉(zhuǎn)向裝置1中，圖1所示的方向盤芯棒100安裝在轉(zhuǎn)向軸s上。如圖5所示，轉(zhuǎn)向裝置1至少具有方向盤芯棒100、轉(zhuǎn)向軸s、以及連結(jié)于該轉(zhuǎn)向軸s的螺母n。在設置于轉(zhuǎn)向軸s的前端側(cè)的擰緊固定部s3上形成有螺旋槽，省略圖示。作為擰緊固定方式，在該螺旋槽上連結(jié)有螺母n。操作者將方向盤芯棒100安裝在轉(zhuǎn)向軸s上時，參照圖1，首先將螺母n擰合在轉(zhuǎn)向軸s的擰緊固定部s3上。然后，操作者使用例如安裝于扭矩扳手等上的六角接口，用所規(guī)定的緊固扭矩緊固螺母n。操作者用所規(guī)定的緊固扭矩緊固螺母n后，螺母n上的凸臺側(cè)的面nb和凸臺芯棒部31上的螺母n側(cè)的面即螺母座面313相抵接并固定在一起。

方向盤芯棒的鑄造方法

接下來，就方向盤芯棒的鑄造方法進行說明。根據(jù)本實施方式，通過讓高溫高壓的熔融鎂合金注入鑄造模具內(nèi)，成形作為鑄造品的方向盤芯棒。下面以熔融的鎂合金為例來進行說明，但是，作為其他材料，也可以使用熔融的鐵、鋁等合金。

圖3(a)是，向用于成形方向盤芯棒的鑄造模具內(nèi)，注入熔融鎂合金時的情景的示意圖。圖3(b)是比較例中，向用于成形方向盤芯棒的鑄造模具內(nèi)，注入熔融鎂合金時的情景的示意圖。向圖3(a)以及圖3(b)所示的模腔c內(nèi)填充熔融的鎂合金m后，成形鎂合金鑄造品凸臺芯棒部。

首先，就比較例中的方向盤芯棒的鑄造方法進行說明。在比較例中，如下所示，熔融的鎂合金注入到鑄造模具內(nèi)。最初，準備鑄造模具900，用于成形鎂合金鑄造品、即方向盤芯棒。接下來，如圖3(b)所示，通過連結(jié)于模腔c上部的注入口g內(nèi)，注入高溫高壓的熔融鎂合金m，使其流入模腔c內(nèi)。從注入口g向模腔c內(nèi)注入熔融的鎂合金m時，例如向著箭頭b2、b3、b4的方向注入熔融的鎂合金m，向模腔c內(nèi)進行填充。其中，b3的方向，即從注入口g向鑄造模具內(nèi)面901，即向圖3(b)中的左側(cè)的鑄造模具900的內(nèi)面的方向流入的熔融鎂合金m，其方向不發(fā)生改變，直接接觸鑄造模具內(nèi)面901。向該接觸處繼續(xù)注入熔融的鎂合金m的話，局部會積聚熱量，鑄造后的制品表面出現(xiàn)粗糙。該鑄造模具內(nèi)面901是，鑄造后的制品中，界定凸臺231的螺母座面235的部分，參照圖6(b)。該螺母座面235是與緊固于轉(zhuǎn)向軸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，在比較例中，如上所述鑄造后的制品表面出現(xiàn)粗糙，因此需要對螺母座面235再進行精加工。其結(jié)果是，在比較例中會產(chǎn)生因精加工程序?qū)е轮圃斐杀驹黾拥膯栴}。

根據(jù)本實施方式，意在解決這樣的問題，按照下面的方法向鑄造模具內(nèi)注入鎂合金，鑄造方向盤芯棒。

首先，準備鑄造模具90用于成型作為鎂合金鑄造品的方向盤芯棒。

接下來，經(jīng)過如下的鑄造工序，熔融的鎂合金m流入鑄造模具90內(nèi)。如圖3(a)所示，通過連結(jié)于模腔c上部的注入口g內(nèi)，熔融的鎂合金m朝向模腔c內(nèi)流入。流入注入口g內(nèi)的熔融鎂合金m開始流入模腔c內(nèi)的時候，例如朝著箭頭a2、a3、a4中的任意一個方向流去，被填充到模腔c內(nèi)。在此過程中，沿箭頭a3方向，即，從注入口g朝鑄造模具內(nèi)面中界定螺母座面的面，即朝以下所稱為“座面界定面91”的方向流入的熔融鎂合金m接觸于形成在座面界定面91外周側(cè)即圖3(a)中的上側(cè)的凸出部92，其流向發(fā)生變化。

更具體而言，從注入口g向座面界定面91的方向流入的熔融鎂合金m，通過接觸于形成在座面界定面91外周側(cè)的凸出部92，至少初期流入階段向鑄造模具90內(nèi)流入的熔融鎂合金m的流向發(fā)生變化，使其與座面界定面91直接接觸的量減少，從而向模腔c內(nèi)填充。該初期流入階段，不僅是包括熔融的鎂合金m向模腔c內(nèi)開始流入的時候，也包含從流入開始后到所規(guī)定的時間，例如到模腔c內(nèi)被填充一半的量時所經(jīng)過的狀態(tài)。

圖3(a)中表示，只讓從從注入口g向座面界定面91的方向流入的熔融的鎂合金m的流向即箭頭a3方向發(fā)生變化的例子，但并不限定于該例子，根據(jù)本實施方式，也包括在凸出部92讓其流動的方向發(fā)生變化，使得例如向箭頭a2的方向流動，傳遞鑄造模具90的表面并讓向座面界定面91的方向流去的鎂合金m，不接觸于座面界定面91。此外，在圖3(a)中，作為一個例子，將從注入口g向模腔c內(nèi)流入的熔融的鎂合金的流向表示為箭頭a2～a4的3個方向，但是并不限定于該方向。

另外，在上述初期流入階段，并不限定熔融的鎂合金m完全不接觸于座面界定面91，只要改變其流向，使與座面界定面91直接接觸的熔融鎂合金m的量減少即可。

另外，圖3(a)所示的座面界定面91，在鑄造后的制品中，是界定凸臺芯棒部31的螺母座面313的部分。形成于座面界定面91的凸出部92，在鑄造后的制品中，是界定凸臺芯棒部31的螺母座面313外周側(cè)上形成的凹部313a的部分。

此外，圖3(a)所示的形成于座面界定面91上的凸出部92，形成為環(huán)狀，在鑄造后的制品中，覆蓋凸臺芯棒部31的安裝孔81的周圍，參照圖1。換言之，形成于凸臺芯棒部31的螺母座面313外周側(cè)上形成的凹部313a形成為環(huán)狀，參照圖1(b)。這樣一來，凸出部92也形成于凸臺芯棒部31的下方側(cè)，借此，能夠使得從上方飛散過來的熔融的鎂合金m接觸于用于成形凸臺芯棒部31的模腔c的底面c1后，使其流向發(fā)生變化。也就是說，朝向座面界定面91a即圖3(a)中的下側(cè)的模具內(nèi)側(cè)流動的熔融的鎂合金m，通過接觸于形成在座面界定面91a外周側(cè)的凸出部92a即圖3(a)中的下側(cè)的凸出部，改變其流向，能夠減少與座面界定面91a直接接觸的量。

另外，圖3(a)所示的凸出部92優(yōu)選為，在鑄造后的制品中，向凸臺芯棒部的背面?zhèn)燃磮D3(a)中的右側(cè)突出1.5mm以上。更優(yōu)選為，突出范圍是，向凸臺芯棒部的背面?zhèn)韧怀?.5mm以上，2.0mm以下。

如上所述，本實施方式的方向盤的芯棒100的鑄造方法中，具有凸臺芯棒部31、輪圈芯棒部11、輪輻芯棒部21，凸臺芯棒部31具有螺母座面313，該螺母座面313與貫穿該凸臺芯棒部31的轉(zhuǎn)向軸s的前端部緊固螺母n的時候，與該螺母n相抵接，向用于成形方向盤的芯棒100的鑄造模具90內(nèi)面注入熔融的鎂合金m時，鑄造模具90的內(nèi)面中的座面界定面91上所設置的凸出部92與熔融的鎂合金m相互接觸，使朝座面界定面91的方向流動的熔融的鎂合金m的流向發(fā)生改變。凸臺芯棒部31的螺母座面313，是轉(zhuǎn)向軸s被連結(jié)在凸臺芯棒部31的安裝孔81時，與緊固在轉(zhuǎn)向軸s上的螺母n相抵接的面。

這樣一來，熔融的鎂合金m流入到模腔c內(nèi)時，與鑄造模具90的內(nèi)面中的座面界定面91上所設置的凸出部92相互接觸，讓熔融鎂合金m的流向發(fā)生改變，因此能夠抑制朝座面界定面91的方向流動的熔融鎂合金m與座面界定面91直接接觸。所以，能夠抑制高溫高壓的熔融的鎂合金m與座面界定面91繼續(xù)接觸，抑制局部的熱量積累，結(jié)果可以讓鑄造后制品的表面粗糙即鑄肌面粗糙度減小。其結(jié)果，不再需要鑄造后的精加工，能夠降低制造成本。

此外，本實施方式的方向盤的芯棒100的鑄造方法中，如上所述，使所述鎂合金m的流向發(fā)生改變，使得至少在初期流入階段流入所述鑄造模具90內(nèi)的鎂合金m與座面界定面91的直接接觸的量減少。

這樣一來，至少在初期流入階段的鎂合金m的流向發(fā)生變化，特別是能夠抑制高溫高壓的熔融的鎂合金m與座面界定面91繼續(xù)進行直接接觸，結(jié)果能夠抑制局部的熱量積累，可以讓鑄造后制品的表面粗糙即鑄肌面粗糙度減小。因此不再需要鑄造后的精加工，可以降低制造成本。

測定結(jié)果

接下來，就凸臺芯棒部中螺母座面的表面粗糙度的測定結(jié)果進行說明。圖4表示使用所規(guī)定的表面粗糙測定器，對本發(fā)明的螺母座面的表面粗糙度和比較例中的螺母座面的表面粗糙度進行測定的結(jié)果。

圖4(a)表示測定的4個測定部(2h、5h、7h、11h)，圖4(b)表示測定部2h的測定結(jié)果，圖4(c)表示測定部5h的測定結(jié)果，圖4(d)表示測定部7h的測定結(jié)果，圖4(e)表示測定部11h的測定結(jié)果。圖4(b)～(e)的橫軸中，測定對象(a、b)表示本發(fā)明，參照圖2(b)，c、d表示比較例，參照圖6(b)，圖4(b)～(e)的縱軸表示表面粗糙度。

如圖4(b)～(e)所示，就測定部2h、5h、7h、11h的表面粗糙度的測定結(jié)果，對本發(fā)明(a、b)和比較例(c、d)進行比較，可以確認本發(fā)明的表面粗糙度平均值與比較例相比，表面粗糙度的平均值小。具體而言，得到的比較結(jié)果是，本發(fā)明的表面粗糙度平均值相對于比較例的表面粗糙度的平均值，在測定部2h減少39％、在測定部5h減少27％、在測定部7h減少68％、在測定部11h減少71％。

如圖4的測定結(jié)果所示，確認到了本發(fā)明的凸臺芯棒部31的螺母座面313的表面粗糙即鑄肌面粗糙度，相對于比較例得到了改善。

具體而言，本發(fā)明的螺母座面的平均表面粗糙度即測定部2h、5h、7h、11h的平均值，在鑄造表面的狀態(tài)下大約是6.0μm以下，相比之下可以確認到，比較例的螺母座面的平均表面粗糙度，在鑄造表面的狀態(tài)下大約是13.0μm以上。

以上，本實施方式的方向盤的芯棒100中，轉(zhuǎn)向軸s被連結(jié)在凸臺芯棒部31的安裝孔81時，在與緊固于轉(zhuǎn)向軸s上的螺母n相抵接的凸臺芯棒部31的螺母座面313上，形成有向凸臺芯棒部31的背面?zhèn)劝枷莸陌疾?13a，該凹部形成為環(huán)狀，覆蓋螺母座面313的周圍。另外，螺母座面313的平均表面粗糙為，在鑄造表面的狀態(tài)下是6.0μm以下。

然而，螺母座面313是與連結(jié)于轉(zhuǎn)向軸s的螺母座面n相抵接的，出于該螺母座面n的扭矩管理，螺母座面313要求鋳肌面光滑干凈。本實施方式中，在鑄造表面的狀態(tài)下，可以讓螺母座面313的平均表面粗糙比現(xiàn)有的低，因此鑄造后的螺母座面313可以不需要精加工。其結(jié)果是能夠降低制造成本。

以上，參照具體的例子對本發(fā)明的實施方式進行了說明。但是，本發(fā)明并不限定于這些具體的例子。

即，在這些具體例子的基礎(chǔ)上，該領(lǐng)域從業(yè)人員可以適當?shù)募右栽O計變化，只要具備本發(fā)明的特征，就包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。上述具體例子所具備的各要素以及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等，并不限定于例子所示的情況，可以適當?shù)倪M行變更。

符號說明

11…輪圈芯棒部

21…輪輻芯棒部

31…凸臺芯棒部

81…安裝孔

90…鑄造模具

91…座面界定面(界定螺母座面的面)

92…凸出部

100…方向盤的芯棒

311…雌錐形部

312…雌鋸齒部

313…螺母座面

313a…凹部

c…模腔

g…注入口

n…螺母

s:轉(zhuǎn)向軸(操作方向用軸)