(57)【要約】【課題】抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことが可能なアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法、及び抜き勾配ゼロの中子で形成された内径部でもインナーコラム摺動時に異音が発生しないステアリングコラムを提供する。【解決手段】予めアルミダイカスト時のステアリングコラム１の凝固状況を予測し、冷えやすい部分をヒーター７で加熱又は加温し且つ冷えにくい部分は鋳型中に通じる冷却水を製造品に接近して製造品の凝固温度を予め設定された温度に均一化することで抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことが可能となる。また、本実施形態のステアリングコラムでは、抜き勾配ゼロの中子で形成された内径部の表面粗さをＲａ＝０．８μｍ以下、好ましくはＲａ＝０．７μｍ以下とすることにより、インナーコラムの摺動時に異音が発生しない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングコラムをアルミダイカストによって製造するアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法において、予めアルミダイカスト時のステアリングコラムの凝固状況を予測し、冷えやすい部分をヒーターで加熱又は加温し且つ冷えにくい部分は鋳型中に通じる冷却水を製造品に接近して製造品の凝固温度を予め設定された温度に均一化することで抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことを特徴とするアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法。
【請求項２】
前記請求項１のアルミダイカスト製ステアリング製造方法で製造されたステアリングコラムであって、抜き勾配ゼロの中子で形成され且つインナーコラムが摺動する内径部の表面粗さをＲａ＝０．８μｍ以下としたことを特徴とするステアリングコラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法及びステアリングコラムに関するものであり、例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられるステアリングコラムに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両の電動パワーステアリング装置に用いられるステアリングコラム（コラムハウジング）はアルミダイカスト製造品からなる。このようなアルミダイカスト製造品の製造方法としては、例えば下記特許文献１や特許文献２に記載されるものがある。このうち、特許文献１では、中子の引き抜き時に、負の抜き勾配にすることで、高温下にあるダイカスト製造品の内壁面が引き抜き力によって押し広げられて塑性変形を受け、これによって鋳造工程の後に他の加工工程を必要としない高精度のアルミダイカスト製造品を得る方法が記載されている。また、特許文献２では、溶融金属の射出スリーブを二重構造とし、隙間部分の熱媒流通路に所定の温度に加熱した熱媒を循環させることによって、スリーブ内の溶融金属の急激な温度低下を防止し、微少抜き勾配の金型による高い形状精度のダイカスト製造品を製造することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４６４５３号公報
【特許文献２】特開平７−２２７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献２にもあるように、アルミダイカスト製造では、金型（中子を含む）に抜き勾配を設けるのが一般的である。例えばステアリングコラムをアルミダイカストで製造する場合、インナーコラムが挿入される内径部に抜き勾配のついた中子を用いている。そのため、鋳造直後のステアリングコラムの内径部には抜き勾配がついており、一方、インナーコラムは円筒形状であるため、ステアリングコラムの内径部を同一内径に切削加工する必要がある。また、抜き勾配ゼロの中子を用いて円筒形状のステアリングコラムの内径部を形成しても、その内径部の表面粗さが大きい（粗さが悪い）と、インナーコラムの摺動時に異音が発生する。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことが可能なアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法、及び抜き勾配ゼロの中子で形成された内径部でもインナーコラム摺動時に異音が発生しないステアリングコラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法は、ステアリングコラムをアルミダイカストによって製造するアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法において、予めアルミダイカスト時のステアリングコラムの凝固状況を予測し、冷えやすい部分をヒーターで加熱又は加温し且つ冷えにくい部分は鋳型中に通じる冷却水を製造品に接近して製造品の凝固温度を予め設定された温度に均一化することで抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のステアリングコラムは、前記アルミダイカスト製ステアリング製造方法で製造されたステアリングコラムであって、抜き勾配ゼロの中子で形成され且つインナーコラムが摺動する内径部の表面粗さをＲａ＝０．８μｍ以下、好ましくはＲａ＝０．７μｍ以下としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
而して、本発明のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法によれば、予めアルミダイカスト時のステアリングコラムの凝固状況を予測し、冷えやすい部分をヒーターで加熱又は加温し且つ冷えにくい部分は鋳型中に通じる冷却水を製造品に接近して製造品の凝固温度を予め設定された温度に均一化することで抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことが可能となる。
また、本発明のステアリングコラムによれば、抜き勾配ゼロの中子で形成された内径部の表面粗さをＲａ＝０．８μｍ以下、好ましくはＲａ＝０．７μｍ以下とすることにより、インナーコラムの摺動時に異音が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法で製造されたステアリングコラムの斜視図である。
【図２】図１のステアリングコラムの使用状態を示す縦断面図である。
【図３】図１のステアリングコラムのアルミダイカスト製造時に使用された金型の説明図である。
【図４】図１のステアリングコラムの内径部の説明図である。
【図５】図１のステアリングコラムの内径部における表面粗さを示す説明図である。
【図６】焼付きの生じたステアリングコラムの内径部における表面粗さの説明図である。
【図７】特別に作製したステアリングコラムの内径部における表面粗さの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法で製造されたステアリングコラムの斜視図である。このステアリングコラム１は、例えば電動パワーステアリング装置に用いられ、コラムハウジングとか、アウターコラムなどとも呼ばれる部品である。電動パワーステアリング装置では、例えばステアリングホイールの中央部（ハブ部）にステアリングシャフトの上端部が連結され、そのステアリングシャフトは、車体前方斜め下方に向けて配設されている。このステアリングシャフトの下端部は、例えばインターミディエイトシャフトを介してステアリングギヤユニットに連結され、更にタイロッドを介して左右の操舵輪に連結されている。この構成によって、ステアリングホイールの操舵力が、ステアリングシャフト、ステアリングギヤユニットなどを介して左右の操舵輪に伝達され、当該左右の操舵輪が転舵するようになっている。操舵力をアシストする電動モータは、この操舵力の伝達経路の途中に設けられ、例えば運転者の操舵力に応じた操舵アシスト力を操舵力伝達経路に付与する。
【００１１】
図２は、図１のステアリングコラム１の使用状態を示す縦断面図である。前記ステアリングシャフト２の外周には円筒形状のインナーコラム３が配設され、そのインナーコラム３の上部外周がステアリングコラム１の内径部４に差し込まれている。ステアリングコラム１は図示しない上部車体連結構造を介して車体に連結され、インナーコラム３は図示しない下部車体連結構造を介して車体に連結されている。なお、インナーコラムとアウターコラムの組合せをステアリングコラムと呼ぶこともある。インナーコラム３とステアリングコラム１が別体になっているのは、ステアリングホイールのテレスコピック調節を行うためである。テレスコピック調節はステアリングホイールをステアリングシャフト２の軸方向に移動して、主として距離を調節するものである。テレスコピック調節を可能とするために、前記ステアリングシャフト２は、例えば図２に示すように２本のシャフト部材２ａ、２ｂをスプライン（又はセレーション）嵌合して構成され、軸方向への長さを調節可能となっている。このステアリングシャフト２の軸方向への長さ変更に伴って、インナーコラム３はステアリングコラム１の内径部４内で主として軸方向に摺動する。なお、ステアリングコラム１の内径部４側方には、キー操作によってステアリングシャフト２を固定するためのキーロック部５が設けられている。
【００１２】
前述のように円筒形状のインナーコラム３が軸方向に摺動するため、ステアリングコラム１の内径部４内も円筒形状（同一内径）である必要がある。このような内径部４をアルミダイカスト製造時に同時に形成する場合、特に穴が製造品に貫通する場合、例えば金型に中子を突出させておいてからアルミ溶湯を金型内に鋳込み、その後、中子を製造品から抜く。この中子を抜くため、従来は、中子に１〜２°の所謂抜き勾配が設けられており、中子を抜いたままの内径部４にも抜き勾配が残る。そのため、従来は、鋳造後の内径部４を切削加工して円筒形状（同一内径）としている。しかしながら、このような製造工程は、切削加工を必要とするほか、切削加工で除去されるアルミ材料を無駄にすることから、コスト増大の原因となっている。
【００１３】
本発明者らは、コスト低減のために、少なくともステアリングコラム１の内径部４の中子抜き勾配をゼロにする研究を行った。一般に、金属は凝固すると金型に付着する力が大きくなることが知られている。逆に、高温であればあるほど、付着力が小さくなるから、金型から製造品を取り出しやすくなる。このことから、製造品の温度が比較的高い状態で中子を抜けば、抜き勾配をゼロにすることができることに着目した。しかしながら、ステアリングコラムは複雑な形状をしており、厚さの大きい所謂肉厚部や厚さの小さい所謂薄肉部が諸所に存在しているため、鋳造中の製造品の凝固温度を一様にすることは非常に難しい。そこで、図３に示すように、製造品の温度を調整するためのヒーター７を金型６に取付け、製造品の凝固状況をシミュレートし、冷えやすい部分（薄肉部）の温度をヒーター７で加熱又は加温できるようにした。シミュレートの結果では、薄肉部の他、アルミ溶湯の射出スリーブから遠い部分でも温度が低下しやすい。また、金型６には、冷却水を通じる冷却水通路８が設けられているが、凝固状況のシミュレート結果から冷えにくい部分（肉厚部）では製造品の温度を低下すべく冷却水通路８を製造品に接近させた。更に、金型６内に温度センサーを配置し、シミュレート結果を比較しながら、冷却水の流量やヒーターの熱量の微調整を行い、金型６内の温度が予め設定された温度一定になったときに製造品の取出しを行うようにした。このような金型６内における製造品の温度調整によって製造品の凝固温度を均一化することが可能となり、製造品の温度が比較的高いときに製造品を取り出すことで、抜き勾配をゼロにすることができるようになった。
【００１４】
このように製造品の凝固温度を制御することにより抜き勾配ゼロでステアリングコラム１をアルミダイカスト製造できるようになり、その結果、切削加工が不要になったものの、インナーコラム３が内径部４内で摺動したときに異音が発生するという問題が生じた。その原因を究明したところ、内径部４の表面粗さが影響していることが分かった。具体的には、ゲート上の中子下湯当たりにおいて焼付きが存在しており、その部分とインナーコラム３が摺れることによって異音が発生する。この焼付き部分には、凹凸がついており、異音の要因として、内径部４の表面粗さが影響していると考えられた。そこで、抜き勾配ゼロで焼付きのないもの、抜き勾配ゼロで焼付きの生じているもの、抜き勾配ゼロで内径部４の表面粗さを調整したもの（例えば、中子側の粗さを調整したもの）の夫々について、ステアリングコラム１の内径部４において表面粗さの測定を行った。測定箇所は、図４に白抜きの点線で表した部分、つまり上記焼付きの生じている部分とした。
【００１５】
図５には、抜き勾配ゼロで焼付きのない内径部４（鋳放品）の表面粗さチャートを、図６には抜き勾配ゼロで焼付きの生じた内径部４（鋳放品）の表面粗さチャートを、図７には、抜き勾配ゼロで、図５や図６とは異なる表面粗さとなる条件で特別に作製した内径部４（鋳放品）の表面粗さチャートを示す。各チャートの上部に記載されたＲａ値は、Ｎ＝１０の平均値である。従来の切削加工による内径部４の表面粗さは、平均値でＲａ＝０．６３μｍであり、この平均値では、インナーコラム３の摺動時に異音は発生しなかった。抜き勾配ゼロで焼付きの発生しない内径部４の表面粗さは平均値でＲａ＝０．１４μｍと、切削加工品よりも良好で、勿論、インナーコラム３の摺動時に異音は発生しない。しかしながら、抜き勾配ゼロで焼付きの発生した内径部４の表面粗さは平均値でＲａ＝２．４０μｍと極端に大きく、異音発生の原因となる。焼付きが発生しないようにするためには、中子の冷却水位置や金型及び中子の温度、アルミ溶湯の射出速度を管理する必要がある。また、焼付き発生時に速やかに対応できるように、外観を確認すると共に、中子にアルミ溶湯が付着しないように中子の磨きなどの定期的なメンテナンスが必要である。これに対し、図７に示す特別条件で作成した抜き勾配ゼロの内径部４の表面粗さの平均値はＲａ＝０．８μｍであり、表面粗さがＲａ＝０．８μｍ以下のものでは異音が発生しない一方、表面粗さがＲａ＝０．８μｍを超えるものでは異音が発生したものもあったことから、ステアリングコラム１の内径部４の表面粗さはＲａ＝０．８μｍ以下、好ましくはＲａ＝０．７μｍ以下とするのがよい。
【００１６】
このように本実施形態のアルミダイカスト製ステアリングコラム製造方法では、予めアルミダイカスト時のステアリングコラム１の凝固状況を予測し、冷えやすい部分をヒーター６で加熱又は加温し且つ冷えにくい部分は鋳型中に通じる冷却水を製造品に接近して製造品の凝固温度を予め設定された温度に均一化することで抜き勾配ゼロで製造品を取り出すことが可能となる。また、本実施形態のステアリングコラムでは、抜き勾配ゼロの中子で形成された内径部の表面粗さをＲａ＝０．８μｍ以下、好ましくはＲａ＝０．７μｍ以下とすることにより、インナーコラムの摺動時に異音が発生しない。
【符号の説明】
【００１７】
１  ステアリングコラム
２  ステアリングシャフト
３  インナーコラム
４  内径部
５  キーロック部
６  金型
７  ヒーター
８  冷却水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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