JP2005512881A - ハンドルを加熱するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

導電層をハンドル基礎構造体（２４）の少なくとも一部の上に形成することにより、電流の供給を受けて熱源として機能する加熱体（２６）を形成する加熱体付きハンドル（１０）の製造方法が開示される。また、ハンドル用加熱体（２６）及びこの方法を使用して形成された加熱体付きハンドル組立体が開示される。

Description

特に寒冷な時期に運転者が冷たいハンドルに触れることによる不快を緩和するため、加熱体付きハンドルを提供するための多くの試みがなされてきた。

従来の方法は、抵抗線を加熱体として使用することを必要としてきた。ここで、抵抗線は、保護シース内に収容されてハンドルに埋め込まれるか、中空のハンドル内に配置されるか、又はその両方の方法を用いて備えられるものであり、この抵抗線を通って電流が流されるようになっている。しかしながら、これらの構成の実用性に影響を与える様々な要因が存在する。このような要因には、加熱体を用いる上で必要とされる本来の複雑さとともに、ハンドルそれ自体に必要とされる大きな構造上の変更が含まれる。これらは全て、製造費を増大させるものである。

近年のハンドルの複雑な三次元形状及び加熱体の伸長性の欠如に起因して、加熱体付きハンドルの組み立てには、多大な労力が必要とされる。ハンドル表面の欠陥は、その相当部分がハンドル製造工程の結果であるが、性能に影響を及ぼすものである。例えば、ハンドルの型成型で生じるいわゆる分離線は、通常の使用において、加熱体の剥離が生じる磨耗箇所となる。

本願発明は、ハンドル基礎構造体の少なくとも一部の上に導電層を形成することにより、ハンドル構造体の上に、電流の供給を受けて熱源として機能する加熱体を形成する工程を含む加熱体付きハンドルの製造方法を提供する。

また、電流の供給を受けて熱源として機能するように構成され、ハンドル基礎構造体の少なくとも一部分の上に形成された導電層を含むハンドル用加熱体が開示される。
さらに、電流の供給を受けて熱源として機能する加熱体をハンドル基礎構造体の上に形成するようにハンドル基礎構造体の少なくとも一部の上に形成された導電層と、前記加熱体の少なくとも一部の上に設けられた第２層とを含む加熱体付きハンドル組立体が開示される。

開示の加熱体は、ハンドル基礎構造体の外面に直接に、容易に設けられ得ることが望ましい。また、加熱体は、下層の構造体に存在する欠陥がほとんど現れることがない平滑な外表面が提供されるように、加熱されるべき全表面に渡って設けられることが望ましい。

本発明の上述及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明、添付図面、及び添付の特許請求の範囲から、当業者に理解されるものである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を、実施形態に基づいて説明する。
図１には、一実施形態の加熱体付きハンドル１０を、一部が示される車両内で使用している状態を示す。車両は、全体が参照番号１２で示されている。加熱体付きハンドル１０は、ステアリング機構１４に機能的に連結されている。加熱体付きハンドル１０は、車両１２を所望の方向に案内しうるように、運転者の手１６で握られる。加熱体付きハンドル１０は、周囲温度が低温であるとき、運転者の手１６を温めるのが望ましい。

図２及び図３に示すように、加熱体付きハンドル１０は、加熱体付きハンドル１０の形状を形作るフレーム部分１８を備えている。フレーム部分１８は、マグネシウム等の金属材料からなるのが望ましい。フレーム部分１８は、内リム（図示せず）と、この内リムを取り囲む外リム２０と、内リムと外リム２０を相互に連結する少なくとも一つのスポーク２２とを備えている。内リムと外リム２０とスポーク２２は、加熱体付きハンドル１０用の一体のフレーム部分１８を形成している。

また、加熱体付きハンドル１０は、フレーム部分１８を取り囲む支持部材２４を備える。この支持部材２４は、外リム２０の周囲及びスポーク２２上にも設けられることが望ましい。支持部材２４は、ポリマーフォーム等の可撓性クッション部材であってもよい。他の実施形態として、支持部材２４は、ポリマー樹脂（例えばプラスチック）等の剛性部材であってもよい。

加熱体付きハンドル１０は、更に、加熱体２６を備えている。加熱体２６は、支持部材２４の直ぐ上に設けられる。また、加熱体２６は、第１の母線３４及び第２の母線３６と電気的に接触状態となるように配置されることが望ましい。ここで、第１の母線３４及び第２の母線３６は、支持部材２４に対して表面に嵌め込まれるように取り付けられるか、及び／又は、支持部材２４の上に設けられるかしたものである。これらの母線は、例えば第１の端子ワイヤ３８及び第２の端子ワイヤ４０を通して電源に接続される。第１の端子ワイヤ３８及び第２の端子ワイヤ４０を通して導電性加熱体２６に電流が供給される結果、導電性加熱体２６が加熱される。母線及び母線に取り付けられた端子ワイヤは、サーミスタ等の所望の温度を検出し得る任意の熱出力制御装置２８とともに、加熱体２６と接触した状態で配置されている。

加熱体は、支持部材２４の表面上に直接形成された導電層２６を備える。この導電層２６は、金属、カーボン及び／又はグラファイト粒子を含む導電性カーボン、フィブリル（微小繊維）、ファイバ（繊維）、マイクロチューブ、及びこれらのうちの少なくとも一つを有する組み合わせを含む導電性材料からなる。同様に、導電性材料には、金属でコーティングしたカーボン及び／又はグラファイト粒子、フィブリル、ファイバ、マイクロチューブ、及びこれらのうちの少なくとも一つを有する組み合わせが含まれる。導電性材料は、熱伝導性材料であることが望ましい。最も望ましいのは、銅、銀、ニッケル、及びこれらの合金、及びこれらの金属のうちの少なくとも一つを有する組み合わせを含む導電層である。

一実施形態において、導電層は、導電性材料と硬化性媒体とを含む硬化性導電性インクから形成され、支持部材２４の上に直接敷設される。本明細書中において、導電性インクに関して用いられる「硬化性、硬化された、及び硬化する」という用語は、導電性インクを乾燥した好ましくは全くべたつかない状態に変化させるのに必要とされるような、何らかの適切な乾燥、反応、架橋、凝固、溶剤の蒸発等を意味する。これらには、空気乾燥、熱硬化、例えば紫外線への暴露を含む照射による硬化、等が含まれる。

硬化性媒体には、熱硬化性樹脂、エラストマー樹脂、熱可塑性樹脂、及びこれらのうちの少なくとも一つを含む組み合わせからなる群から選択された樹脂を含むことが望ましい。本発明で使用するために適当な熱硬化性樹脂には、アルキド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、剛性シリコーン樹脂、等が含まれる。適当なエラストマー樹脂には、アクリレート樹脂、ブチル樹脂、クロロスルホネーテッドポリエチレン樹脂、フルオロカーボン樹脂、フルオロシリコーン樹脂、ポリスルフィド樹脂、ポリウレタン樹脂、ネオプレン樹脂、ニトリル樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、等が含まれる。適当な熱可塑性樹脂には、アセテート樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、塩素化ポリエーテル樹脂、フルオロカーボン樹脂、ナイロン（ポリアミド）樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリスルフォネート樹脂、ビニル樹脂、等が含まれる。好ましい硬化性媒体はアクリル樹脂である。

導電性材料は、インク中に微粒子、粉体、及び／又はフレークとして分散されていることが望ましい。さらに望ましくは、導電性材料は、基材上に本質的に均等な層を形成するようにスプレーされやすい、ほぼ均等な混合物、添加物、及び／又は配合物を形成するように、インク中に分散されているとよい。インクは、更に、溶剤、乾燥遅延剤、界面活性剤、粘度調整剤、又はこれらのうちの少なくとも一つを含む組み合わせを含む。本発明で使用するのに適当な溶剤には、水性溶剤及び油性溶剤の両方が含まれる。例えば、エレクトロダグＳＰ−０２９、エレクトロダグ１８ＤＢ７０Ｘ（これらは、両方とも、米国ミシガン州のポートフロンのアケソン・コロイド社から商業的に入手できる）等の、銀及び銅の混合物を含む硬化性導電性インクを使用してもよい。

適切な量の熱エネルギを供給する上で重要なことは、導電層の表面抵抗である。表面抵抗の適切なレベルは、必要な全表面積、必要な熱量、及び熱を発生するために加えられる電圧で決まる。加熱体の平均表面抵抗は、作動電圧１４Ｖで必要平均出力１００Ｗの場合、約２Ω以下であることが望ましい。

また、必要な量の熱エネルギを供給する上で重要なことは、導電層の厚さである。導電層の厚さは、コーティングが施される表面全体に渡り、上記の条件（即ち１４Ｖ及び１００Ｗ）において約２Ω以下の抵抗を与えるものであることが望ましい。ハンドルは、全体が加熱され得る。しかし、ハンドルには、特定の時点に限られるわけではないが、とりわけ車両を最初に操作するときに、運転者の手と接触し易い場所がある。これらの位置には、一般に時計盤上の数字の位置に対応させて１０時と２時の位置と呼ばれる位置が含まれる。

このような位置あるいはハンドル上の他の位置に対しては、非均一な熱量を与えるようにしてもよい。この場合、これらの位置付近における抵抗は、局所的加熱領域を形成するように、導電層の厚さを変化させることによって変更されることになる。これらの加熱ゾーンは、厚みが薄い領域と厚い領域に同時に同量の電流が与えられた場合に、薄い領域において消費される電力が、厚い領域において消費される電力よりも大きいことに起因する。

ハンドル表面に導電層を設ける方法は、ハンドル支持部材の所望の部分に渡って連続的な導電層を形成するのに適切な方法であることが必要である。適切な形成方法には、浸漬、スプレーコーティング、ガス補助スプレーコーティング、電気スプレーコーティング、粉体コーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、静電印刷、等が含まれる。

一実施形態によれば、導電層は、支持部材２４の外面にスプレーコーティングされる。図４に示すように、スプレーコーティングによる形成工程には、コーティングが施されるべきハンドル支持部材を回転させながら行われる、少なくとも一つのスプレーノズル４４からの導電層の塗布が含まれる。他の実施形態として、支持部材２４を定位置に保持した状態で、スプレーノズル４４の位置を動かすこともできる。また、これら二つの方法を組み合わせて用いてもよい。ハンドル支持部材の一部だけをコーティングする場合には、塗布前に支持部材の各所にマスキングを施してもよい。または、他の実施形態として、印刷、スプレーその他のマスキングを用いず且つ無駄なスプレー量を最小にしつつ所望の箇所に導電性材料の層を形成しうる方法を用いてもよい。適切な印刷プロセスの例としては、ガス（例えば、空気）補助スプレーを用いた方法がある。この方法では、スプレーされる材料は、ほとんど無駄にならずに、表面上に差し向けられる。

導電層は、導電性材料でできた単一の層であってもよい。また、他の実施形態として、導電層は、複数の層を含み、そのうち少なくとも一つの層が導電性を有するようにしてもよい。これらの複数の層は、保護層を含んでもよい。この保護層は、磨耗や摩擦に対する抵抗、液体からの保護、又はこれらの性質のうちの少なくとも一方を含む組み合わせをハンドルに提供するものである。これらの層は、導電層を設ける前及び／又は設けた後に、ハンドル基礎構造体に設けることができる。

加熱を行うためには、加熱体に電力が供給される必要がある。電力は、加熱体に接続された端子ワイヤを通して加熱体に供給されうる。更に、図５及び図６の実施形態に示すように、ハンドル支持部材上及び／又は内に配置された母線を通して、電力を供給してもよい。この実施形態では、第１及び第２の母線３４及び３６は、ハンドル支持部材２４に嵌め込んである。これらの母線から導電性コーティングへの電気的接続は、それぞれ第１及び第２のコネクタ３０及び３２により行われる。端部コネクタの母線への取り付けは、ハンダ付け、クリンプ加工、溶接等によってもよく、必要な電力を導くために適切な量の電気的接触を提供することだけが必要とされる。また、母線は、ハンドル支持部材内に成型されることにより、ハンドル支持部材に取り付られてもよいが、導電層の形成と同様の方法で、ハンドルの上にスプレーで塗布されることが望ましい。このようにして、第１及び第２の母線は、第１及び第２の端子ワイヤ３８及び４０を介して、電源と電気的に接続される。

他の実施形態では、加熱体の熱出力又は温度を制御するための制御装置を組み込むことができる。例えば、加熱体からの出力を調節するため、加熱体と熱的に接触して配置されたサーミスタを、電源と電気的接続状態で配置してもよい。このような制御装置の例が、１９９９年９月１５日に出願された米国特許第６，１７２，３４２号に記載されている。

加熱体２６が支持部材２４の表面上に形成されると、支持部材及び／又は加熱体２６上に配置された第２層４２に、熱を加えることが可能となる（図３参照）。第２層４２は、運転者が手１６で握る加熱体付きハンドル１０の外面とすることができ、加熱体付きハンドル１０に装飾的外観を提供できる。第２層４２は、所望の装飾的外観を得るため、種々の材料を組み合わせて形成できる。例えば、第２層４２の外リム２０及びスポーク２２を覆う部分は、皮革等の材料であってもよく、第２層４２の内リムを覆う部分は、プラスチック等の材料であってもよい。これは、導電層の形成方法と同様の方法で、スプレー及び／又は浸漬により組立体に設けることができる。皮革又は布の場合には、第２層４２を、ハンドル支持部材の周囲に、縫製及び／又は巻き付けで設けるようにしてもよい。

本発明の敷設された加熱体によれば、従来の加熱体によると存在した凹凸や突出部（一言で言うと欠陥）を無くすことができる。このような欠陥には、へこみ、気泡、加工跡、人工的な結果、及びいわゆる分離線が含まれる。分離線は、ハンドル基礎構造体を製造する成形工程の結果である。このようなハンドル基礎構造体における欠陥の存在は、通常の使用中に、加熱体が過度に磨耗する箇所を作り出す。更に、欠陥が外カバー（例えば皮革）を通して見えると、組立体の美観が損なわれる。加熱体は、革巻き設計又は二個取り成形ポリウレタン設計等の各種の設計によるハンドルに適用できる。スポーク数が２個、３個、及び４個の設計にも適している。

本発明の敷設された加熱体によれば、加熱体付きハンドルの製造工程中における加熱体の組み付けが容易になる。加熱体をハンドルに接着剤等で直接取り付ける代わりに、加熱体を敷設することにより、特に指の形状とされた領域及びスポークの領域において、迅速、正確且つ損傷を伴わない加熱体付きハンドルの組み立てが可能となる。これは、従来の加熱体を用いた場合、指の形状とされた形態の領域及びスポークの領域において、加熱体が引き延ばされる必要があったのと異なるものである。よって、加熱体付きハンドルの組み立てに、多大な労力を要することはない。また、予め形成された加熱体を、最終的なハンドル組立体の組み立て及び製造前に、十分に試験することも可能となる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、当業者にとって、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、また各構成要素を等価物と置換できることは明らかである。更に、本発明の要旨から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明に用いるために、多くの変更がなされ得る。従って、本発明は、本発明を実施する上で考えられる最良の態様として開示された上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態を含むものである。

本発明の一実施形態による加熱体付きハンドルを、車両との関係で示す斜視図である。 ハンドルの一部を示す断面図である。 加熱体付きハンドルを示す断面図である。 加熱体をハンドル上に設けるスプレー方法の斜視図である。 母線を嵌め込んだ加熱体付きハンドルの斜視図である。 図５のハンドルの断面図である。

符号の説明

１０ 加熱体付きハンドル
１２ 車両
１４ ステアリング機構
１６ 手
１８ フレーム部分
２０ 外リム
２２ スポーク
２４ 支持部材
２６ 加熱体
２８ 温度検出熱出力制御装置
３４ 第１の母線
３６ 第２の母線
３８ 第１の端子ワイヤ
４０ 第２の端子ワイヤ

Claims (25)

1. ハンドル基礎構造体（２４）の少なくとも一部の上に導電層を形成することにより、前記ハンドル構造体（２４）の上に、電流の供給を受けて熱源として機能する加熱体（２６）を形成する加熱体付きハンドル（１０）の製造方法。
2. 前記導電層は、金属、カーボン粒子、グラファイト粒子、カーボンフィブリル、グラファイトファイバ、グラファイトマイクロチューブ、金属でコーティングしたカーボン、金属でコーティングしたグラファイト、又はこれらのうちの少なくとも一つを有する組み合わせを含む請求項１に記載の製造方法。
3. 前記金属は、銅、銀、ニッケル、又はこれらのうちの少なくとも一つを有する組み合わせからなる請求項２に記載の製造方法。
4. 前記導電層は、導電性材料及び硬化性媒体を含む硬化性導電層インクからなる請求項１に記載の方法。
5. 前記硬化性媒体は、熱硬化性樹脂、エラストマー樹脂、熱可塑性樹脂、及びこれらのうちの少なくとも一つを含む組み合わせからなる群から選択されたポリマー樹脂である請求項４に記載の製造方法。
6. 前記ポリマー樹脂は、アクリル樹脂を含む請求項５に記載の製造方法。
7. 前記硬化性導電性インクは、溶剤、乾燥遅延剤、界面活性剤、粘度調整剤、均展剤、又はこれらのうちの少なくとも一つを有する組み合わせを含む請求項４に記載の製造方法。
8. 前記導電層を設ける工程には、浸漬、スプレーコーティング、ガス補助スプレーコーティング、電気スプレーコーティング、粉体コーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、静電印刷、又はこれらのうちの少なくとも一つを含む組み合わせが含まれ、前記導電層は前記ハンドル基礎構造体（２４）の上に設けられる請求項１に記載の製造方法。
9. 前記導電層は複数の層を含み、これらの層のうちの少なくとも一つが導電性を有する層である請求項１に記載の製造方法。
10. 前記複数の層のうちの少なくとも一つは、皮革を含んでいる請求項９に記載の製造方法。
11. 前記複数の層のうちの少なくとも一つは、保護層である請求項９に記載の製造方法。
12. 前記加熱体（２６）からの熱出力を制御するためのサーミスタを更に含む請求項１に記載の製造方法。
13. 前記ハンドルは、電流を前記加熱体（２６）に供給するための、嵌め込まれた母線（３４）を備えた請求項１に記載の製造方法。
14. 前記導電層は、略平滑な外面を有する請求項１に記載の製造方法。
15. 前記導電層は、厚さが不均一である請求項１に記載の製造方法。
16. ハンドル用加熱体（２６）において、
    電流の供給を受けて熱源として機能するように、ハンドル基礎構造体（２４）の少なくとも一部の上に形成された導電層を含む加熱体（２６）。
17. 前記導電層は、金属、カーボン粒子、グラファイト粒子、カーボンフィブリル、グラファイトファイバ、グラファイトマイクロチューブ、金属でコーティングしたカーボン、金属でコーティングしたグラファイト、又はこれらのうちの少なくとも一つを含む組み合わせを含む請求項１６に記載の加熱体（２６）。
18. 前記導電層は、導電性材料及び硬化性媒体を含む硬化性導電性インクからなる請求項１６に記載の加熱体（２６）。
19. 前記導電層は、厚さが不均一である請求項１６に記載の加熱体（２６）。
20. 前記加熱体（２６）からの熱を制御するための制御装置を含む請求項１６に記載の加熱体（２６）。
21. 前記導電層は、略平滑な外面を有する請求項１６に記載の加熱体（２６）。
22. 加熱体付きハンドル組立体において、
    電流の供給を受けて熱源として機能する加熱体（２６）をハンドル基礎構造体（２４）の上に形成するように、前記ハンドル基礎構造体（２４）の少なくとも一部の上に設けられた導電層と、
    前記加熱体（２６）の少なくとも一部の上に設けられた第２層と
    を備えた組立体。
23. 前記第２層は、皮革を含む請求項２２に記載の組立体。
24. 前記加熱体（２６）からの熱を制御するための制御装置を更に含む請求項２２に記載の組立体。
25. 前記制御装置は、前記加熱体（２６）と熱的な接触状態に置かれたサーミスタを含む請求項２２に記載の組立体。

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