JP2006151312A - ステアリングホイール及びステアリングホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所望の強度を達成しつつ軽量化を図ると共に、製造コストを削減することが可能な、加飾部を備えたステアリングホイール本体部を備えたステアリングホイールを提供する。
【解決手段】 加飾部１１ａ、１１ｂが設けられたリム部１１を有するステアリングホイール本体部１０は、ポリプロピレン樹脂のペレットに炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で配合された樹脂材料を溶融して射出成形することにより製造されている。このステアリングホイール本体部１０を用いたステアリングホイールは、従来品よりも軽量化され、かつ、製造工程が削減される。
【選択図】 図１

Description

本発明はステアリングホイールに係り、特に、表面に加飾が施されたステアリングホイールに関する。

従来から、車両のステアリングホイールで表面に木目調、皮革調などの加飾が行われたものを製造するには、最初に金属やダイカスト材によりステアリングホイールの芯金部を製造する工程を行い、次に、この芯金部を射出成形金型にインサートして芯金部の外周部にＡＢＳ樹脂などの樹脂成形層からなる加飾部を形成する工程を行い、その後、この樹脂成形層からなる加飾部の表面を加飾する工程を行って製造されている。

例えば、従来例のステアリングホイールに用いられるステアリングホイール芯金１１０は、図７に示すように、外周に設けられた略円環状のリム部１１１に、点線で示す２箇所の樹脂加飾部１１１ａ、１１１ｂが設けられている。図８は図７のＣ−Ｃ断面図であるが、この図に示すように、樹脂加飾部１１１ａは、予め形成された芯金層１１１ｄの外周に、後工程で別材料からなる樹脂加飾層１１１ｃが形成されている。また、樹脂加飾部１１１ｂも樹脂加飾部１１１ａと同様に構成されている。

また、ステアリングホイールの芯金は軽量化が要望されるため、従来から、鋼管よりも軽量なダイカスト材が用いられている。特に、マグネシウム合金のダイカスト材は比重が約１．７程度と軽量であり広く採用されている。このようなダイカスト材により製造された芯金は、鋼材と同等の強度を得るために、その断面形状がＵ字形となるように成形されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１０２９２号公報

しかし、ステアリングホイール芯金にはさらなる軽量化が要求されており、マグネシウム合金よりもさらに比重が小さく、かつ、必要な強度が得られる素材が望まれていた。
また、マグネシウム合金等を用いた芯金は、通常、ダイカストマシンやチクソモールディング用射出成形機により、溶融金属または半溶融金属を金型内に注入して製造される。つまり、マグネシウム合金等を用いたダイカスト材を製造するためには、一般的な樹脂材料を成形するための射出成形装置とは異なる特別の設備が必要であり、コストアップの原因となっていた。
更にまた、マグネシウム合金等を芯金に用いると、上述のように表面の樹脂成形層と芯金層とを一工程で成形することができず、芯金を製造する工程と樹脂成形層を形成する工程とを別工程で行う必要があった。従って、製造工程が多段階となっていた。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ステアリングホイールを、炭素繊維を配合した熱可塑性樹脂を用いて形成することにより、所望の強度を維持しつつ軽量化を図ることが可能なステアリングホイールを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、樹脂材料で形成することによって、従来では芯金が配設されていた部分を含むステアリングホイールの本体部を、一工程で製造することを可能とし、これにより、ステアリングホイールの製造工程の削減を図り、製造コストを削減することが可能なステアリングホイール、及びステアリングホイールの製造方法を提供することにある。

前記課題は、請求項１に係るステアリングホイールによれば、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加された樹脂材料により成形された本体部を有することにより解決される。
このように、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で配合した樹脂材料により形成することにより、成形品の強度を増大させることができるので、樹脂成形品であっても、ステアリングホイールに要求される強度を得ることができる。また、上記樹脂材料による樹脂成形品の比重は、従来、ステアリングホイールを軽量化するために芯金として用いられていたマグネシウムダイカスト材よりも小さい。従って、このような樹脂材料を用いて形成された本体部を備えることにより、ステアリングホイールの強度を確保しつつ、さらなるステアリングホイールの軽量化を図ることができる。

また、従来、表面に加飾を行うステアリングホイールの製造は、所望の材料でステアリングホイール芯金を形成する工程と、このステアリングホイール芯金を金型にインサートして芯金の表面に樹脂等で加飾層を成形する工程との二工程を行うことが必要であったのに対し、本発明では、従来では芯金層と樹脂加飾層により形成されていたステアリングホイールの本体部を、必要な強度が確保され、表面に加飾を行うことが可能な樹脂材料により一体に形成することにより、一工程で製造することができる。従って、ステアリングホイールの製造工程数の削減を図ることができ、製造コストが削減される。

また、このように、熱可塑性樹脂を成形して製造すれば、汎用の射出成形機により製造することができる。従って、従来のダイカスト材からなる芯金を有するステアリングホイールのように製造に特別の設備が必要とされず、製造コストが削減される。
更にまた、上記樹脂材料による樹脂成形品は導電性を有しているので、ステアリングホイールの一部を電気回路の一部として利用することができる。従って、電気回路の構成を簡易化することができる。

また、請求項２に記載のように、本発明のステアリングホイールは、前記本体部に取り付けられた加飾材を備えて構成されていてもよい。このように、本体部に種々の加飾材を取り付けることにより、所望の加飾を行うことができる。
また、請求項３に記載のように、前記本体部は、表面の少なくとも一部に加飾が施されていてもよい。このように、本発明のステアリングホイールは、本体部が樹脂材料により形成されているので、本体部とは別の加飾材を取り付けることなく、表面に直接加飾を行うことが可能とされている。これにより、加飾層を成形する工程を削減することができる。従って、ステアリングホイールの製造工程数の削減を図ることができ、製造コストが削減される。

また、請求項４に記載のように、操舵時に把持されるリム部，該リム部の略中央に配置され操舵軸に連結されるボス部，前記リム部と前記ボス部とを連結するスポーク部，を有し、前記リム部、前記ボス部、前記スポーク部のそれぞれに前記本体部が配設されていてもよい。
このように、本発明のステアリングホイールは、従来用いられているリム部、ボス部、スポーク部から構成され、各部位に樹脂材料により形成された本体部が配設されている。従って、請求項１について説明したように、要求される強度が確保され、かつ、従来より軽量化されたステアリングホイールを得ることができる。また、ステアリングホイールの製造工程の削減を図ることができ、製造コストが削減される。また、ステアリングホイールの芯金部を電気回路の一部とすることができる。

また、前記課題は、請求項５に係るステアリングホイールの製造方法によれば、本体部を有するステアリングホイールの製造方法であって、固定型と可動型とからなる金型内に、炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加されたポリプロピレン樹脂を溶融した熱可塑性樹脂を注入して、前記本体部を成形する工程を行うことにより解決される。

このような製造方法によれば、従来のように、所定の材料で芯金層を形成する工程と、この芯金を金型にインサートして芯金の表面に樹脂等で加飾層を成形する工程との二工程を行うかわりに、芯金が、樹脂材料により表面から中心まで一体に形成される。すなわち、一工程で、加飾可能なステアリングホイールの本体部が形成される。従って、樹脂等で加飾層を成形する工程を削減することができる。従って、製造コストが削減される。また、上記配合の樹脂材料を用いることにより、ステアリングホイールに要求される強度を確保しつつ、ステアリングホイールを従来より軽量化することができる。また、ステアリングホイールの製造工程の削減を図ることができ、製造コストが削減される。更にまた、ステアリングホイールの一部を電気回路の一部とすることができる。

本発明のステアリングホイール及びステアリングホイールの製造方法によれば、以下のような効果を生ずる。
（イ）従来、予め芯金層を形成する工程と、この芯金を金型にインサートして表面に樹脂等で加飾層を成形する工程との二工程を行う必要があったのに対し、本発明では、従来では芯金層と樹脂加飾層により形成されていたステアリングホイールの本体部を、樹脂材料により一体に形成するので、表面に加飾を行うことが可能な本体部を一工程で製造可能となる。従って、工程の削減を図ることができ、製造コストが削減される。

（ロ）樹脂材料として、ポリプロピレン樹脂に炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で配合した材料を用いるので、ステアリングホイールに要求される強度を確保することができる。また、上記樹脂材料による樹脂成形品の比重は、従来、ステアリングホイールの芯金を軽量化するために用いられていたマグネシウムダイカスト材よりも小さい。従って、このような樹脂材料を用いて形成されたステアリングホイールの本体部を備えることにより、ステアリングホイールに要求される強度を確保しつつ、さらなるステアリングホイールの軽量化を図ることができる。

（ハ）上記樹脂材料は導電性を有するので、ステアリングホイールの一部を電気回路の一部とすることができる。
（ニ）上記樹脂材料は熱可塑性樹脂であり、汎用の射出成形機により成形することができるので、従来のダイカスト材のように製造に特別の設備が必要とされない。従って、ステアリングホイールの製造コストが削減される。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すものであり、図１はステアリングホイール本体部の正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図、図４はステアリングホイールＳの正面図である。また、図５、図６は改変例におけるステアリングホイール本体部の正面図、図７は従来例におけるステアリングホイール本体部の正面図、図８は図７におけるＣ−Ｃ断面図である。

本例のステアリングホイールＳは、図１に示すようなステアリングホイール本体部１０を備えている。このステアリングホイール本体部１０は、従来、ステアリングホイール芯金とその表面に形成されていた樹脂加飾層により構成されていた部分を樹脂材料により一体に成形したものであって、略円環状をなすリム部１１と、このリム部１１の中央に位置するボス部１２と、リム部１１とボス部１２とを連結するスポーク部１３とから構成されている。リム部１１、ボス部１２、スポーク部１３は、それぞれステアリングホイールＳのリム部、ボス部、スポーク部に配設されている。
本例では、車両のステアリングホイールを例にとって示すが、本発明の用途は車両に限定されず、ステアリングホイールを備えた操舵部を有するものであれば適用可能である。例えば、航空機、建設機械、カート等にも利用可能である。

リム部１１には、他部分よりも断面寸法が大きい加飾部が複数設けられている。本例では、図１に示すように、ステアリングホイール本体部１０の上部に加飾部１１ａが設けられ、下部には加飾部１１ｂが設けられている。
ボス部１２は、中央に設けられたボス１２ａと、その周囲のボス支持部１２ｂとから構成されている。ステアリングホイールＳは、ボス１２ａにおいて、図示しない操舵軸としてのステアリングシャフトに接続されている。

なお、ステアリングシャフトは車両の操舵装置に用いられる公知の部材であるが、本発明はこのような構成に限定されず、ステアリングホイールＳからの操作入力が伝達可能に構成されていればよい。例えば、ステアリングホイールＳに駆動プーリの回動軸を接続し、操舵力を駆動プーリと伝動ケーブルを介して伝達するように構成してもよい。また、ステアリングホイールＳからの操作入力をステアリングホイールＳに連動して回動される部材の回動検出や、操舵トルク検出によって検出し、この検出信号に基づき操舵制御を行うように構成してもよい。

ステアリングホイール本体部１０は、熱可塑性樹脂を射出成形機により成形することにより、従来では別工程で成形されていた表面の加飾層と中心の芯金層とが一体に形成され、一工程で形成されている。ステアリングホイール本体部１０に用いられている熱可塑性樹脂を成形した加飾用ステアリング基材は、ＰＰ（ポリプロピレン）からなるペレットに炭素繊維（カーボンファイバー）を５〜３０質量％の範囲で配合した樹脂材料を溶融して射出成形することにより製造される。このように、炭素繊維（カーボンファイバー）を配合することにより、成形品は、ステアリングホイール本体部として必要な強度を得ることができる。また、この熱可塑性樹脂による成形品は、加飾用ステアリング基材として用いることができ、表面に木目模様等を直接加飾することができる。

上記配合割合でＰＰペレットと炭素繊維とを配合して製造した加飾用ステアリング基材は、比重が０．９〜１．１となり、従来からステアリングホイール本体部の軽量化のために用いられているマグネシウムダイカスト材（比重１．７）と比較して少なくとも約３５％比重が小さい。従って、上記配合割合による加飾用ステアリング基材からなるステアリングホイール本体部１０は、従来品のマグネシウムダイカスト材によるステアリングホイール本体部と比べて少なくとも約３５％軽量化されており、さらなる軽量化が達成されている。

なお、炭素繊維の配合割合は、用途に応じて決定することができるが、上記配合割合の範囲内とするのが好適である。また、樹脂材料には、必要に応じて安定剤（有機イオウ−スズ系安定剤等）、可塑剤、分散材（ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の金属石鹸類）、劣化防止剤、着色用顔料などを適宜配合してもよい。

ＰＰペレットに炭素繊維を添加した組成からなる樹脂材料は、熱可塑性樹脂であるため、汎用の射出成形機により射出成形することができる。従って、このような樹脂材料によりステアリングホイール本体部を製造すれば、ダイカストマシンやチクソモールディング等の特別な設備が必要とされない。従って、従来のダイカスト材を用いたステアリングホイール本体部と比較して、製造コストを低く抑えることができる。

また、ＰＰペレットに炭素繊維を添加した組成からなる樹脂材料は、導電性を有する。従って、このステアリングホイール本体部１０は、電気回路の一部として利用することができる。例えば、アース体として利用することができる。従って、このステアリングホイール本体部１０を用いることにより、電気回路の構成を簡素化し、配線コストを低く抑えることができる。

図２に加飾部１１ａ、１１ｂにおけるステアリングホイール本体部１０の断面構成（図１のＡ−Ａ断面図）を示す。加飾部１１ａ、１１ｂは、この断面図に示すとおり、従来例の芯金層と樹脂加飾層とに相当する部分が、一工程により、同一の材料で一体に成形されている。これに対し、従来例のステアリングホイールでは、従来技術の欄で説明したように、予め最初の工程で図７の実線に示すようなダイカスト材からなる芯金層１１１を形成し、次工程で図７の点線で示す樹脂加飾層１１１ａ、１１１ｂを形成しており、両者が別の素材であって別工程により形成されている。
また、図３に、ステアリングホイール本体部１０の加飾部が設けられていない部位の断面構成（図１のＢ−Ｂ断面図）を示す。この図に示すように、ステアリングホイール本体部１０は、加飾部が設けられていない箇所では、断面形状がＵ字形とされている。

次に、本例のステアリングホイールＳの製造方法について説明する。
まず、加飾部１１ａ、１１ｂが設けられた加飾用ステアリング基材からなるステアリングホイール本体部１０を、樹脂材料により成形する第１工程を行う。すなわち、固定型と可動型からなる射出成形用金型を型締めし、ゲートからキャビティ内に、ＰＰペレットに炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で添加した樹脂材料を溶融した溶融樹脂を注入する。そして、溶融樹脂が硬化されたのち、型開きして、成形品を離型させて取り出す。この第１工程により、表面に加飾を行うことが可能なステアリングホイール本体部１０が製造される。

次に、反応射出成形（ＲＩＭ）により、ステアリングホイール本体部１０の表面の一部に、例えば発泡ポリウレタン層等の樹脂層を形成する第２工程を行う。本例では、図４に示すように、リム部１１の表面のうち加飾部１１ａ、１１ｂを除いた部分に、点線で示す発泡ポリウレタン層１４を形成する。
すなわち、第１工程で成形されたステアリングホイール本体部１０を、加飾部１１ａ、１１ｂを除いた部分にキャビティが形成されたウレタン成形型にインサートする。そして、ポリオール、イソシアネート等からなるウレタン原料を所定条件下で混合させ、ウレタン成形型に注入する。そして、反応、硬化したのち、型開きして成形品を離型させて取り出す。このようにして、ステアリングホイール本体部１０の表面のうち所望の部位に、発泡ポリウレタン層１４からなる加飾材を取り付けることができる。なお、加飾材として、発泡ポリウレタン以外の材料を使用することもできる。

次に、ステアリングホイール本体部１０の表面のうち、加飾部１１ａ、１１ｂの表面に模様等を施して加飾する第３工程を行う。例えば、加飾部１１ａ、１１ｂの表面に、木目調等を模した模様を、印刷や天然木の貼付け等の周知の方法により付与することができる。
なお、この表面加飾を行う第３工程は、発泡ポリウレタン層等の加飾材を取り付ける第２工程と順序を入れ替えて行うことができる。

次に、発泡ポリウレタン層の表面を、本革、合成皮革、樹脂等からなるカバーで被覆することにより、被覆部を形成する第４工程を行う。すなわち、発泡ポリウレタン層の表面にカバーを巻き付けて縫合したり、木目込み等の周知の方法により被覆部を形成する。このように構成すると、被覆部は、カバーにより外観性が向上されると共に、発泡ポリウレタン層の弾力により良好な触感が得られるので好適である。

以上の第１乃至第４工程により製造されたステアリングホイールＳは、車両のステアリングシャフトに装着され、あるいはステアリングホイールＳからの操作入力を伝達可能な操舵軸に装着され、続いて、エアバッグ装置やホーンスイッチ等が取り付けられる。

（改変例）
次に、改変例のステアリングホイールについて説明する。上記各実施例では、ステアリングホイールが略円環状のリム部を備えていたが、本例のステアリングホイールはこのような形状に限定されず、操舵可能な形状であればよい。

例えば、改変例のステアリングホイールは、図５、図６に示すステアリングホイール本体部３１０、４１０を備えている。図５に示すステアリングホイール本体部３１０は、リム部３１１が略矩形状に形成されている。また、図６に示すステアリングホイール本体部４１０は、リム部４１１が略コの字状に形成されており、上向きに配設されている。いずれの構成においても、リム部には、中央のボス部３１２、４１２の左右両側に位置する把持部３１１ｂ、４１１ｂが設けられている。

把持部３１１ｂ、４１１ｂには発泡ポリウレタン層が形成され、表面がカバー材で被覆されている。また、リム部のうち把持部３１１ｂ、４１１ｂを除いた部位が本例では加飾部３１１ａ、４１１ａとされており、印刷や天然木の貼付け等の周知の方法により、表面に木目調等の加飾を行うことができる。なお、加飾材は発泡ポリウレタンに限定されず、他の公知の合成樹脂材料を用いて形成することができるのは勿論である。

このように、本例に用いられるステアリングホイール本体部３１０、４１０は加飾部を備えており、この加飾部を含めたステアリングホイール本体部全体を、上記実施例と同様に、ＰＰペレットに炭素繊維を５〜３０質量％の範囲で添加した樹脂材料からなる加飾用ステアリング基材により表面から中心まで一体に形成することができる。すなわち、上記実施例と同様の製造方法により製造することができる。

これにより、従来品のステアリングホイールの芯金よりも軽量化され、かつ、ステアリングホイールの芯金に要求される強度を確保することができる。従って、この芯金を用いたステアリングホイールを軽量化することができる。また、芯金が樹脂材料により形成されているので、さらに加飾層を形成しなくても表面に加飾を行うことができ、工程の削減を図ることができる。また、熱可塑性樹脂であるため、汎用の射出成形機により製造することができ、特別の設備が必要とされない。従って、製造コストが削減される。さらにまた、ステアリングホイールの芯金を電気回路の一部とすることができる。

そして、このようなステアリングホイール本体部３１０，４１０を備えたステアリングホイールは、把持部３１１ｂ、４１１ｂを把持して回動させることにより、例えばステアリングシャフト等の操舵軸に操作入力を伝達可能とされているので、上記各実施例と同様にステアリングホイールとして機能させることができる。

本実施形態に係るステアリングホイール本体部の正面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本実施形態に係るステアリングホイールの正面図である。 改変例のステアリングホイール本体部の正面図である。 改変例のステアリングホイール本体部の正面図である。 従来例のステアリングホイール本体部の正面図である。 図７におけるＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１０，１１０，３１０，４１０ ステアリングホイール本体部
１１，１１１，３１１，４１１ リム部
１１ａ，１１ｂ，３１１ａ，４１１ａ 加飾部
１１１ａ，１１１ｂ 樹脂加飾部
１１１ｃ 樹脂加飾層
１１１ｄ 芯金層
１２，３１２，４１２ ボス部
１２ａ ボス
１２ｂ ボス支持部
１３ スポーク部
１４ 発泡ポリウレタン層
３１１ｂ，４１１ｂ 把持部
Ｓ ステアリングホイール

Claims (5)

1. ポリプロピレン樹脂に炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加された樹脂材料により成形された本体部を有することを特徴とするステアリングホイール。
2. 前記本体部に取り付けられた加飾材を備えることを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイール。
3. 前記本体部は、表面の少なくとも一部に加飾が施されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリングホイール。
4. 操舵時に把持されるリム部，該リム部の略中央に配置され操舵軸に連結されるボス部，前記リム部と前記ボス部とを連結するスポーク部，を有し、
   前記リム部、前記ボス部、前記スポーク部のそれぞれに前記本体部が配設されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のステアリングホイール。
5. 本体部を有するステアリングホイールの製造方法であって、
   固定型と可動型とからなる金型内に、炭素繊維が５〜３０質量％の範囲で添加されたポリプロピレン樹脂を溶融した熱可塑性樹脂を注入して、前記本体部を成形する工程を行うことを特徴とするステアリングホイールの製造方法。

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