JP2010260479A - 互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステアリングコラム取り付け部20を支持させるこのステアリングコラム取り付け部20とは異なった材質成分のステアリングハンガービーム10を複数部品に分割し、複数部品のうちの一部の部品11bを軽金属で鋳包んでステアリングコラム取り付け部20を軽金属ダイキャスト成形品として一体化すると共に、ステアリングコラム取り付け部20と一体化した当該複数部品のうちの一部の部品11bと、前記複数部品うちの残りの部品11a,11cとを接合したことを特徴とする一体化構造としてのステアリングハンガー1。
【選択図】図1
Description
このステアリングハンガーは、車室の前方でステアリングを支持するものであって、車体の幅方向に延設されて車体に取り付けられたステアリングハンガービームと、ステアリングホイールを左右のいずれに配置するかに応じてステアリングハンガービームの適所に設けられたステアリングコラム取り付け部とを備えている。このステアリングハンガーは、ステアリングコラムをボルト等の所定の締結具でステアリングコラム取り付け部に固定している。
しかしながら、軽金属と鋼材のように、互いに異なる材質成分の金属部品同士を溶接で接合しようとすると、互いに同じ材質成分の金属部品同士を溶接する場合と異なって、車体部品として要求される接合強度が得られないという新たな問題が生じる。
なお、ここで「第2材質部品を複数部品に分割し」の意味は、第2材質部品を複数部品に予め分けて各々製造する意味を主とするが、一体となっている第2材質部品を複数部品に切断する意味も含んでいる。
このような一体化構造によれば、軽金属を使用するので軽量化を図ることができる。
また、このような一体化構造によれば、第2材質部品を複数部品に分割し、分割した一部の部品を軽金属で鋳包むので、最初から全体構造を軽金属で鋳込むものと異なって、金型を小型化できると共に高価な軽金属の使用量が少なくなって製造コストの低減を図ることができる。つまり、この一体化構造によれば、軽量化の度合いと製造コストのバランスを調節することができる。
また、このような一体化構造によれば、第1材質部品を鋳包みで一体化させた第2材質部品の一部の部品に対して、同じ材質成分の第2材質部品の残りの部品を接合することになるので、異種金属同士を接合するものと比較して溶接による接合が容易になると共に接合強度が格段に向上する。
ここでの一体化構造としてのステアリングハンガーによれば、ステアリングコラム取り付け部と、ステアリングハンガービームとの溶接等による接合が不要となるので、例えばステアリングハンガービームを鋼材からなるパイプで形成し、ステアリングコラム取り付け部を、軽金属を使用したダイキャストで製造するように、互いに異なる材質成分の金属部品同士を一体化することができる。その結果、この一体化構造によれば、軽金属で製造すべき部品を適宜に選択して自由に設計できるので、ステアリングハンガーの製造コストと軽量化とのバランスといった車体部品の設計自由度の幅が一段と拡大する。
このような一体化構造によれば、ステアリングハンガービームの断面が非真円形となっているので、ステアリングコラム取り付け部に対してステアリングハンガービームがその軸周りに回動するのを確実に防止することができる。また、このような一体化構造によれば、ステアリングハンガービームが鋳包み部分で凹形状及び凸形状の少なくともいずれかの形状となっているので、ステアリングコラム取り付け部に対してステアリングハンガービームがその軸方向に移動するのを確実に防止することができる。また、このような一体化構造によれば、ステアリングハンガービームが鋳包み部分で凹形状及び凸形状の少なくともいずれかの形状となっているので、軽金属による鋳包みの際の圧力に対抗する充分な強度及び剛性を発揮することができる。
このような一体化構造によれば、ステアリングコラム取り付け部によって鋳包まれるアンカー穴を有するアンカー部材がステアリングハンガービームに取り付けられているので、ステアリングコラム取り付け部に対してステアリングハンガービームがその軸周りに回動するのを、より確実に防止することができると共に、ステアリングコラム取り付け部に対してステアリングハンガービームがその軸方向に移動するのを、より確実に防止することができる。また、このような一体化構造によれば、アンカー部材がステアリングハンガービームに取り付けられているので、軽金属による鋳包みの際の圧力に対抗する充分な強度及び剛性を発揮することができる。
このような一体化構造によれば、第2材質部品の内側に隔壁が設けられているので、軽金属による鋳包みの際の圧力に対抗する充分な強度及び剛性を発揮することができる。
このような製造方法によれば、中空の第2材質部品に対して鋳包みで第1材質部品を形成する際に、第2材質部品の中空部に中子が配置されるので、軽金属による鋳包みの際に第2材質部品が充分な強度及び剛性を発揮することができる。
このような製造方法によれば、前記した製造方法と同様の効果を奏するほか、中空の第2材質部品に対して鋳包みで第1材質部品を形成する際に、第2材質部品のアンカー穴に軽金属が鋳込まれるので、ステアリングコラム取り付け部に対してステアリングハンガービームがその軸周りに回動するのを、より確実に防止することができると共に、ステアリングハンガービームの軸方向に移動するのを、より確実に防止することができる。
また、このような製造方法では、前記したように、第2材質部品に対して鋳包みで第1材質部品を形成した際にアンカー穴内に軽金属が鋳込まれる。この際、本発明の製造方法によれば、中子が略円柱形状であって、アンカー穴の位置に対応して軸方向に延びるように溝が形成されているので、パイプ形状をした第2材質部品の両端から中子を容易に抜き取ることができる。
このステアリングハンガーは、車両(自動車)の車室の前方でステアリングを支持するものであって、後記するように、車体の幅方向に延設されて車体に取り付けられるステアリングハンガービームと、ステアリングコラムを固定するステアリングコラム取り付け部とを備えている。そして、本実施形態でのステアリングハンガーは、後記するように、鋼材からなるステアリングハンガービームの一部をマグネシウム合金、アルミニウム合金等の軽合金をはじめとする各種軽金属で鋳包むようにしてステアリングコラム取り付け部を形成したことを主な特徴点としている。
なお、ここでは互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造として、車体部品のステアリングハンガーを例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば車両用のボディ本体、車体フレーム、サブフレーム、サスペンション等の広義の車体部品に適用することができ、更には航空機、船舶、その他の産業機械等の全ての機械構造に適用することができる。
図1に示すように、第1実施形態に係るステアリングハンガー1は、ステアリングハンガービーム10とステアリングコラム取り付け部20とを備えている。
なお、ステアリングコラム取り付け部20は、特許請求の範囲にいう「第1材質部品」に相当し、ステアリングハンガービーム10は、特許請求の範囲にいう「第2材質部品」に相当する。
ステアリングハンガービーム10は、車両の左側から右側に向かって3つの部品11a,11b,11cがこの順番で配置されている。これらの部品11a,11b,11cは、特許請求の範囲にいう「複数部品」に相当する。
これらの部品11a,11b,11c同士は、相互に溶接で接合されて一体となっている。
更に詳しく説明すると、図2に示すように、部品11bの両端部にはこの部品11bの内径と略同寸法に外径が縮径した部品11aの左端部、及び部品11cの右端部とが嵌合している。そして、部品11aと部品11bとの合せ目、及び部品11bと部品11cとの合せ目には、アーク溶接が施されている。図2中の符号16は溶接ビードである。
ちなみに、フランジ12a,12bは車両の両側に配置されるフロントピラー(図示省略)に取り付けられ、ステー13の下端部はフロントフロアトンネル(図示省略)に取り付けられることでステアリングハンガービーム10を車体に固定することとなる。
ステアリングハンガービーム10の部品11bには次に説明するステアリングコラム取り付け部20が設けられている。
このステアリングコラム取り付け部20は、図1及び図2に示すように、中空のステアリングハンガービーム10(部品11b)の周面を所定の厚さで取り巻くように形成された略円筒形状の軸部21と、この軸部21から略前後方向に延出する板状体であってステアリングコラム2を支持する延出部22(図1参照)と、延出部22の板面と軸部21の周面とに跨るように立設された複数の板状体で形成される補強部23とを備えている。ちなみに、ステアリングコラム2は、図1に示すように、延出部22の下面側に配置されると共に延出部22に対してボルト等の所定の締結具24で固定されている。
この製造方法では、ステアリングハンガービーム10が予め3つの部品11a,11b,11c(複数部品)に分けて製造される。これらの部品11a,11b,11cの製造方法としては、例えば圧延、押し出し、溶接・鍛接等の公知のパイプの製造方法が挙げられる。この工程は、特許請求の範囲にいう「第2材質部品を予め複数部品となるように分割して各々製造する工程」に相当する。
これらの工程を経ることで、金型31内には、ステアリングハンガービーム10の部品11bを軽金属30が鋳包むようにしてステアリングコラム取り付け部20が形成される。
なお、図3(a)及び(b)中、符号21は軸部であり、符号22は延出部であり、符号23は補強部であり、符号31bは固定型であり、符号31aは可動型である。
なお、図4(a)及び(b)中、符号21は軸部であり、符号22は延出部22であり、符号23は補強部23であり、符号31bは固定型であり、符号31aは可動型である。
更に詳しく説明すると、この製造方法では、図4(a)及び(b)に示すように、部品11bの内径と略同じ外径の円柱形状を有する一対の中子34,34が、部品11bの中空部に両端からそれぞれ挿嵌されることとなる。
このようなステアリングハンガー1によれば、軽金属30を使用するので軽量化を図ることができる。
また、金型31を小型化できるので、軽金属30の金型31内での溶湯の流動制御が簡単になって、空気の巻き込み等が少なくなる。
なお、本実施形態においては、部品11a,11b,11cをそれぞれ分けて製造しているが、一体となっているステアリングハンガービーム10を切断して部品11a,11b,11cを形成してもよい。
また、本実施形態においては、ステアリングハンガービーム10(第2材質部品)を鋼材で形成し、ステアリングコラム取り付け部20(第1材質部品)を軽金属のダイキャスト成形品で形成することを想定しているが、本発明は第1材質部品と第2材質部品とが相互に異なる材質成分であればよく、例えば、第1材質部品と第2材質部品とが相互に溶接接合が困難な異なる材質成分の軽金属同士であってもよいし、相互に溶接接合が困難な異なる材質成分の鋼材同士であってもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係るステアリングハンガー1について説明する。
ここで参照する図5(a)は、第2実施形態に係るステアリングハンガーに使用されるステアリングハンガービームの部分斜視図であり、ステアリングコラム取り付け部が取り付けられる部分を拡大して表した図である。なお、図5(a)中、ステアリングコラム取り付け部は、仮想線(二点鎖線)で表している。そして、ここでは、前記第1実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
この突出部17は、後記するようにステアリングコラム取り付け部20の軸部21(図5(b)参照)に鋳包まれることとなる。
ちなみに、ここではビード状の突出部17を有するものについて説明したが、突出部17は、突起状や柱状のものであってもよい。
この製造方法では、前記第1実施形態での製造方法と同様に、ステアリングハンガービーム10が予め3つの部品11a,11b,11c(複数部品)に分けて製造され、部品11bが金型内に配置される。
ここで参照する図5(b)は金型内に配置したステアリングハンガービームの一部の部品を鋳包む様子を示す概念図であり、図5(a)のVb−Vb断面図、図5(c)は図5(b)のVc−Vc断面図である。
その結果、金型31内には、ステアリングハンガービーム10の部品11bを軽金属30が鋳包むようにしてステアリングコラム取り付け部20が形成される。
この際、突出部17,17は、軸部21に鋳包まれる。
なお、図5(b)及び(c)中、符号22は延出部22であり、符号23は補強部23であり、符号31bは固定型であり、符号31aは可動型である。
このようなステアリングハンガー1によれば、ステアリングハンガービーム10の断面が非真円形となっているので、ステアリングコラム取り付け部20に対してステアリングハンガービーム10がその軸周りに回動するのを確実に防止することができる。
次に、本発明の第3実施形態に係るステアリングハンガー1について説明する。ここで参照する図6(a)は、第3実施形態に係るステアリングハンガーに使用されるステアリングハンガービームの部分斜視図であり、ステアリングコラム取り付け部が取り付けられる部分を拡大して表した図である。なお、図6(a)中、ステアリングコラム取り付け部は、仮想線(二点鎖線)で表している。そして、ここでは、前記第1実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
更に詳しく説明すると、図6(a)に示すように、ステアリングハンガービーム10の部品11bは、アンカー部材14を別体で備えている。つまり、部品11bとは別の部材で形成されたアンカー部材14が部品11bに接合されている。
本実施形態のでアンカー部材14は、鋼材で形成されており、部品11bとは溶接で接合されている。
アンカー部材14は、部品11bに一対設けられている。そして、アンカー部材14は、次に説明するこのステアリングハンガービーム10の製造方法で示すように、ステアリングコラム取り付け部20の補強部23(図6(b)参照)で鋳包まれる位置に配置される。
この製造方法では、前記第1実施形態での製造方法と同様に、ステアリングハンガービーム10が予め3つの部品11a,11b,11c(複数部品)に分けて製造され、部品11bが金型内に配置される。
ここで参照する図6(b)は金型内に配置したステアリングハンガービームの一部の部品を鋳包む様子を示す概念図であり、図6(a)のVI−VI断面に対応する図である。
その結果、金型31内には、ステアリングハンガービーム10の部品11bを軽金属30が鋳包むようにしてステアリングコラム取り付け部20が形成される。
この際、アンカー部材14は、補強部23に鋳包まれる。
なお、図6(b)中、符号16は溶接ビードであり、符号21は軸部21であり、符号22は延出部22であり、符号31bは固定型であり、符号31aは可動型である。
このようなステアリングハンガー1によれば、ステアリングコラム取り付け部20によって鋳包まれるアンカー穴32を有するアンカー部材14がステアリングハンガービーム10に取り付けられているので、ステアリングコラム取り付け部20に対してステアリングハンガービーム10がその軸周りに回動するのを、より確実に防止することができると共に、ステアリングコラム取り付け部20に対してステアリングハンガービーム10がその軸方向に移動するのを、より確実に防止することができる。
次に、本発明の第4実施形態に係るステアリングハンガー1について説明する。
この第4実施形態においては、第1実施形態と同様の円管形状のステアリングハンガービーム10を備えている。そして、次に説明する製造方法で示すように、ステアリングハンガービーム10の部品11bの内側の中空部に隔壁が設けられている以外は第1実施形態と同様にステアリングハンガー1が製造されたものである。
ここで参照する図7(a)は、金型内に配置した第4実施形態に係るステアリングハンガービーム(第2材質部品)の一部の部品を鋳包む様子を示す概念図、図7(b)は、図7(a)のVII−VII断面図である。
この隔壁15は、平面視で真円形であって、部品11bの内側に形成された中空部を隔てるように配置されている。そして、隔壁15は、その周縁部が部品11bの内側面に沿って当接するように部品11bの軸方向に屈曲している。
また、隔壁15は、位置決め治具の挿入孔18が形成されている。つまり、挿入孔18は、前記したように、部品11bの内側に隔壁15を内嵌する際に、この挿入孔18に位置決め治具(図示省略)を挿入して係止させ、この位置決め治具を部品11bの軸方向に抜き差しすることで隔壁15の配置位置を調節するためのものである。
その結果、金型31内には、ステアリングハンガービーム10の部品11bを軽金属30が鋳包むようにしてステアリングコラム取り付け部20が形成される。
次に、本発明の第5実施形態に係るステアリングハンガー1について説明する。ここで参照する図8は、第5実施形態に係るステアリングハンガーに使用されるステアリングハンガービームの部分斜視図であり、ステアリングコラム取り付け部が取り付けられる部分を拡大して表した図である。なお、図8中、ステアリングコラム取り付け部は、仮想線(二点鎖線)で表している。そして、ここでは、前記第1実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
この製造方法では、前記第1実施形態での製造方法と同様に、ステアリングハンガービーム10が予め3つの部品11a,11b,11c(複数部品)に分けて製造され、部品11bが金型内に配置される。
ここで参照する図9(a)は金型内に配置したステアリングハンガービームの一部の部品を鋳包む様子を示す概念図であり、図8のIXa−IXa断面に対応する図、図9(b)は、図9(a)のIXb−IXb断面図である。
この溝36は、図9(a)及び(b)に示すように、アンカー穴33の位置に対応して軸方向に延びるように形成されている。つまり、本実施形態での中子35は、その周面に4本の溝36が軸方向に延びるように形成されている。
なお、図9(a)及び(b)中、符号21は軸部21であり、符号22は延出部22であり、符号23は補強部であり、符号31bは固定型であり、符号31aは可動型である。
このようなステアリングハンガー1によれば、部品11bのアンカー穴33内に軽金属が鋳込まれるので、ステアリングコラム取り付け部20に対してステアリングハンガービーム10がその軸周りに回動するのを、より確実に防止することができると共に、ステアリングハンガービーム10の軸方向に移動するのを、より確実に防止することができる。
2 ステアリングコラム
3 ステアリングホイール
10 ステアリングハンガービーム
11a 部品
11b 部品
11c 部品
12a フランジ
12b フランジ
13 ステー
14 アンカー部材
15 隔壁
17 突出部
20 ステアリングコラム取り付け部
31 金型
30 軽金属
32 アンカー穴
33 アンカー穴
34 中子
35 中子
36 溝
Claims (7)
- 第1材質部品を支持させるこの第1材質部品とは異なった材質成分の第2材質部品を複数部品に分割し、
前記複数部品のうちの一部の部品を軽金属で鋳包んで前記第1材質部品を軽金属ダイキャスト成形品として一体化すると共に、前記第1材質部品と一体化した当該複数部品のうちの一部の部品と、前記複数部品うちの残りの部品とを接合したことを特徴とする互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造。 - 前記第1材質部品はステアリングコラム取り付け部であり、前記第2材質部品はステアリングハンガービームであって、
複数部品に分割した前記ステアリングハンガービームの一部の部品を軽金属で鋳包んで前記ステアリングコラム取り付け部を形成したことを特徴とする請求項1に記載の互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造。 - 前記ステアリングコラム取り付け部によって鋳包まれた前記ステアリングハンガービームの一部の部品は、断面視で非真円形であると共に、凹形状及び凸形状の少なくともいずれかを有していることを特徴とする請求項2に記載の互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造。
- 前記ステアリングコラム取り付け部によって鋳包まれた前記ステアリングハンガービームの一部の部品はアンカー部材を別体で備え、前記アンカー部材は前記ステアリングコラム取り付け部によって鋳包まれるアンカー穴を有しており、前記アンカー部材は前記ステアリングハンガービームに取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載の互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造。
- 前記第2材質部品は中空部材であって、前記第1材質部品によって鋳包まれた前記第2材質部品の内側には隔壁が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造。
- 第1材質部品を支持させるこの第1材質部品とは異なった材質成分の第2材質部品を軽金属で鋳包んで前記第1材質部品を軽金属ダイキャスト成形品として前記第2材質部品と一体化した互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造の製造方法であって、
前記第2材質部品が中空であり、この第2材質部品を予め複数部品となるように分割して各々製造する工程と、
複数部品に分割した前記第2材質部品の一部の部品における中空部に中子を配置した後にこれを前記第1材質部品の外形を模ったキャビティを有する金型内に配置する工程と、
前記金型内に軽金属を注湯して前記第1材質部品によって鋳包まれた前記第2材質部品の一部の部品を形成する工程と、
前記第1材質部品で鋳包まれて前記第1材質部品と一体化した前記第2材質部品の一部の部品を離型すると共に前記中子を取り出す工程と、
前記中子を取り出した前記第2材質部品の一部の部品と、複数部品に分割した前記第2材質部品の残りの部品とを接合する工程と、
を有することを特徴とする互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造の製造方法。 - 前記第1材質部品によって鋳包まれる前記第2材質部品の一部は、両端が開口したパイプ形状を有していると共に軸方向に沿って並ぶ複数のアンカー穴が中空部に連通するように設けられており、前記中子は外形が略円柱形状を有すると共に前記アンカー穴の位置に対応して軸方向に延びるように溝が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の互いに異なる材質成分の金属部品同士の一体化構造の製造方法。
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